JP2011182052A - Optical pulse time spreading device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an influence of fluctuation of wavelength of an optical pulse with single wavelength even when the wavelength fluctuates and to reduce crosstalk between optical signals of channels to which the adjacent wavelengths are assigned, respectively. <P>SOLUTION: This optical pulse time spreading device is constituted by being provided with first to U-th optical pulse time spreading units in which SSFBs to be constituted by arranging N unit FBGs in series along the length direction of an optical fiber are utilized. To each of the unit FBGs constituting the optical pulse time spreading units, refractive index modulation is given as a function obtained by multiplying the refractive index modulation as a diffraction grating by a sinc function, and phase difference between Bragg reflection light from a refractive index modulation area to be enveloped by a peak curve which takes the largest maximal values of the sinc function, which gives an envelope for connecting the maximal values of the function and Bragg reflection light from a refractive index modulation area to be enveloped by a peak curve which takes the largest maximal values of the sinc function in the adjacent unit FGB is set to odd times of half-wavelength of the Bragg reflection light. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、光多重伝送に利用される光パルス時間拡散装置に係り、特に、周期的屈折率分布構造体である単位ファイバブラック格子(FBG: Fiber Bragg Grating)が、光ファイバの導波方向に沿って複数配置されて構成される超格子構造ファイバブラック格子(SSFBG: Superstructured Fiber Bragg Grating)型光パルス時間拡散器を複数具えて構成される光パルス時間拡散装置に関する。   The present invention relates to an optical pulse time spreading device used for optical multiplex transmission, and in particular, a unit fiber black grating (FBG: Fiber Bragg Grating) which is a periodic refractive index distribution structure is provided in the waveguide direction of an optical fiber. The present invention relates to an optical pulse time spreading device comprising a plurality of superstructured fiber Bragg grating (SSFBG) type optical pulse time spreaders.

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おり、それに対応して通信の大容量化が図られている。通信の大容量化のための手法として注目されるのが、一本の光ファイバ伝送路に複数チャンネル分の光パルス信号をまとめて伝送する光多重伝送技術である。光多重伝送技術としては、光時分割多重(OTDM: Optical Time Division Multiplexing)方式、波長分割多重(WDM: Wavelength Division Multiplexing)方式及び光符号分割多重(OCDM:Optical Code Division Multiplexing)方式が盛んに研究されている。   In recent years, the demand for communication is rapidly increasing due to the spread of the Internet and the like, and the capacity of communication is increased correspondingly. As a technique for increasing the communication capacity, attention is focused on an optical multiplex transmission technique for transmitting optical pulse signals for a plurality of channels collectively on a single optical fiber transmission line. As optical multiplex transmission technology, active research is being conducted on optical time division multiplexing (OTDM), wavelength division multiplexing (WDM), and optical code division multiplexing (OCDM). Has been.

これらの光多重伝送技術の何れも、一本の光ファイバ伝送路で複数チャンネル分の光パルス信号をまとめて伝送することを可能とする技術であるので、既存の通信網をそのままとして、通信の大容量化が実現可能である。更に、これら光多重伝送技術を組み合わせることによって一層通信の大容量化が図られる。例えば、OCDM方式とOTDM方式を組み合わせた多重伝送システム(例えば、非特許文献1参照)、あるいはOCDM方式とWDM方式とを組み合わせた多重伝送システム(例えば、非特許文献2参照)等が検討されている。   All of these optical multiplex transmission technologies are technologies that enable optical pulse signals for a plurality of channels to be transmitted together on a single optical fiber transmission line. Large capacity can be realized. Further, by combining these optical multiplex transmission technologies, communication capacity can be further increased. For example, a multiplex transmission system combining the OCDM system and the OTDM system (for example, see Non-Patent Document 1) or a multiplex transmission system combining the OCDM system and the WDM system (for example, see Non-Patent Document 2) is being studied. Yes.

WDM方式の光多重伝送システムにあっては、多重するチャンネル数を増やすことに対応して、波長グリッド間隔を狭くする必要がある。波長グリッド間隔を狭くすると、光搬送波を生成する光源のドリフトの絶対値をこの波長グリッド間隔の範囲に収まるように十分小さくする必要がある。これが第1の課題である。光源のドリフトは、時間経過に従って周辺雰囲気温度の変動等に伴って発生する。光源のドリフトの絶対値の変動幅が波長グリッド間隔の範囲を超えると、WDM方式の多重伝送システムにあってはチャンネル識別能力が失われる。   In a WDM optical multiplex transmission system, it is necessary to narrow the wavelength grid interval in response to an increase in the number of multiplexed channels. When the wavelength grid interval is narrowed, it is necessary to make the absolute value of the drift of the light source generating the optical carrier wave sufficiently small so as to be within the range of the wavelength grid interval. This is the first problem. The drift of the light source occurs with a change in ambient ambient temperature as time elapses. If the fluctuation range of the absolute value of the drift of the light source exceeds the range of the wavelength grid interval, the channel identification capability is lost in the WDM multiplex transmission system.

ちなみに、国際連合の国際電気通信連合(ITU: International Telecommunication Union)が定めるITU国際標準においては、100 GHz(約0.8 nm間隔)、50 GHz(約0.4 nm間隔)、等という具合にWDMグリッドが設定されている。   By the way, in the ITU international standard established by the International Telecommunication Union (ITU), WDM grids are set to 100 GHz (approximately 0.8 nm interval), 50 GHz (approximately 0.4 nm interval), etc. Has been.

また、WDM方式の多重伝送システムにおいては、多波長の光搬送波を生成する光源が必要である。多波長光源は高価である上、多重伝送システムに利用できる波長資源には限りがある。また、多波長光源の波長の長時間安定性を確保することは、可能であっても高度な技術を要しかつ高い製造コストがかかる。これが第2の課題である。   In addition, a WDM multiplex transmission system requires a light source that generates a multi-wavelength optical carrier wave. Multi-wavelength light sources are expensive and the wavelength resources available for multiplex transmission systems are limited. In addition, it is necessary to use advanced technology and high manufacturing costs to ensure long-term stability of the wavelength of the multi-wavelength light source. This is the second problem.

この出願の発明者は、波長スペクトルが唯一の極大を持つ光パルスであっても、波長スペクトルが有限の幅を有している以上、この波長スペクトルを複数に分割し、その分割された波長成分のそれぞれにチャンネルを割り当てることが可能であることに着目した。また、この出願の発明者は、波長スペクトルが唯一の極大を持つ光パルスを発生する単一波長光搬送波発生光源の波長が雰囲気温度の変動に伴って変動しても、上述の波長成分の相違に基づくチャンネル識別能力に影響を与えない光多重方式を実現させることが可能であることを見出した。   The inventor of this application divides the wavelength spectrum into a plurality of wavelength components as long as the wavelength spectrum has a finite width even if the wavelength spectrum is a light pulse having the only maximum. Note that it is possible to assign a channel to each of these. The inventor of the present application also described the difference in the wavelength components described above even when the wavelength of the single-wavelength optical carrier generation light source that generates the optical pulse having the only maximum in the wavelength spectrum varies with the variation in the ambient temperature. It was found that it is possible to realize an optical multiplexing system that does not affect the channel identification ability based on.

この光多重方式は、波長スペクトルを複数に分割しその分割された波長成分のそれぞれにチャンネルを割り当てることから擬似的なWDM方式であるといえる。また、以下に説明するように、波長スペクトルを複数に分割する手法がOCDMの手法と共通する。そこで、以下の説明においてこの波長多重方式をOCDM/WDMハイブリッド多重方式と記載する。   This optical multiplexing system is a pseudo WDM system because the wavelength spectrum is divided into a plurality of channels and a channel is assigned to each of the divided wavelength components. Further, as will be described below, the method of dividing the wavelength spectrum into a plurality is common to the OCDM method. Therefore, in the following description, this wavelength multiplexing method is referred to as an OCDM / WDM hybrid multiplexing method.

OCDM/WDMハイブリッド多重方式は、SSFBGによって単一波長光搬送波発生光源の波長スペクトルを複数の波長成分に分割する方式であり、分割された波長成分はSSFBGの構造によって確定され、単一波長光搬送波発生光源の波長の揺らぎの影響が現れない。すなわち、SSFBGによって分割される波長成分はSSFBGの構造によって確定されるため、単一波長光搬送波発生光源の波長の揺らぎが発生しても、SSFBGによって分割される波長成分は変動しないからである。従って、OCDM/WDMハイブリッド多重方式においては、単一波長光搬送波発生光源の波長の揺らぎの影響を受けないでチャンネル識別が可能となるので、上述の第1及び第2の課題が解決される。   The OCDM / WDM hybrid multiplex method is a method that divides the wavelength spectrum of a single wavelength optical carrier generation light source into multiple wavelength components by SSFBG, and the divided wavelength components are determined by the structure of SSFBG, and single wavelength optical carrier The influence of the fluctuation of the wavelength of the generated light source does not appear. That is, since the wavelength component divided by the SSFBG is determined by the structure of the SSFBG, the wavelength component divided by the SSFBG does not change even if the wavelength fluctuation of the single wavelength optical carrier wave generation light source occurs. Therefore, in the OCDM / WDM hybrid multiplex system, channel identification is possible without being affected by the fluctuation of the wavelength of the single wavelength optical carrier generation light source, so that the first and second problems described above are solved.

Klaus Grobe, Jorg-Peter Elbers, "PON Evolution from TDMA to WDM-PON", OFC NThD6 (2008)Klaus Grobe, Jorg-Peter Elbers, "PON Evolution from TDMA to WDM-PON", OFC NThD6 (2008) Taro Hamanaka, Xu Wang, Naoya Wada, and Ken-ich Kitayama, "Demonstration of 16-user OCDMA over 3-wavelength WDM using 511-chip, 640 Gchip/s SSFBG en/decoder and single light source", OFC OMO1 (2007)Taro Hamanaka, Xu Wang, Naoya Wada, and Ken-ich Kitayama, "Demonstration of 16-user OCDMA over 3-wavelength WDM using 511-chip, 640 Gchip / s SSFBG en / decoder and single light source", OFC OMO1 (2007 )

この出願の発明者は、更に研究を進めた結果、上述のOCDM/WDMハイブリッド多重方式において、それぞれのSSFBGに設定されるブラッグ反射波長の間隔を狭め、多重するチャンネル数を増やした場合に、隣接する波長が割り当てられたチャンネルの光信号の波長スペクトルの裾野の部分が重なり合って両チャンネル間にクロストークが発生し、通信の精度が低下することを確かめた。従って、このクロストークを低減する方法が求められる。ここで、隣接する波長が割り当てられたチャンネルとは、それぞれに割り当てられた波長の波長差が最小である関係にあるチャンネルをいう。   As a result of further research, the inventors of this application have found that, in the above-described OCDM / WDM hybrid multiplexing system, when the interval of Bragg reflection wavelengths set in each SSFBG is narrowed and the number of multiplexed channels is increased, It was confirmed that the base part of the wavelength spectrum of the optical signal of the channel to which the wavelength to be assigned overlapped and crosstalk occurred between the two channels, resulting in a decrease in communication accuracy. Therefore, a method for reducing this crosstalk is required. Here, the channel to which the adjacent wavelength is assigned refers to a channel having a relationship in which the wavelength difference between the assigned wavelengths is the smallest.

この出願の発明者は、SSFBGを構成する単位FBGのそれぞれを形成する周期的屈折率分布構造に対して、この周期的屈折率分布構造の屈折率変調をsinc関数でアポダイズすることによって、上述したクロストークを低減することが可能である事に想到した。   The inventor of this application described above by apodizing the refractive index modulation of the periodic refractive index distribution structure with a sinc function for the periodic refractive index distribution structure forming each of the units FBG constituting the SSFBG. I came up with the idea that crosstalk can be reduced.

そこで、この発明の目的は、単一波長の光パルスを利用することが可能であり、かつ単一波長の光パルスの波長が雰囲気温度の変動等に伴って変動しても、この変動の影響を受けない擬似的WDM方式の伝送システムを実現することが可能であるOCDM/WDMハイブリッド多重方式において、隣接する波長が割り当てられたチャンネルの光信号の波長スペクトルの裾野の部分が重なり合って発生するクロストークを低減することが可能である符号化及び復号化を行える光パルス時間拡散装置を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to use a single-wavelength optical pulse, and even if the wavelength of a single-wavelength optical pulse varies with changes in ambient temperature, the effect of this variation is In the OCDM / WDM hybrid multiplex system, which can realize a pseudo WDM transmission system that is not subject to interference, the cross-section generated by overlapping the base portions of the wavelength spectrum of the optical signal of the channel to which the adjacent wavelength is assigned An object of the present invention is to provide an optical pulse time spreading device capable of performing encoding and decoding capable of reducing talk.

ここで、用語「単一波長の光パルス」及び「擬似的WDM」について、以下のとおり定義する。すなわち、単一波長の光パルスとは、波長スペクトルが唯一の極大を有する光パルスをいうものとする。また、擬似的WDMとは、単一波長の光パルスの波長スペクトルを分割してそれぞれのチャンネルに割り当て、かつOCDM方式と併用することによって、チャンネル識別を波長スペクトルの成分の相違及び後述する符号の相違に基づき識別する方式を意味するものとする。   Here, the terms “single wavelength optical pulse” and “pseudo WDM” are defined as follows. That is, a single-wavelength optical pulse refers to an optical pulse whose wavelength spectrum has a single maximum. In addition, pseudo-WDM means that the wavelength spectrum of a single-wavelength optical pulse is divided and assigned to each channel, and is used in combination with the OCDM system, so that channel identification is performed using a difference in wavelength spectrum components and a code described later. It shall mean a method of identification based on the difference.

波長スペクトルとは波長軸に対して表す光スペクトルであるのに対し、周波数スペクトルとは周波数軸に対して表す光スペクトルである。擬似的WDMについての説明においては、両者を特に区別する必要がないので、以下の説明においては波長スペクトルと記載する。   A wavelength spectrum is an optical spectrum expressed with respect to the wavelength axis, whereas a frequency spectrum is an optical spectrum expressed with respect to the frequency axis. In the description of the pseudo WDM, it is not necessary to distinguish between the two, and therefore, the wavelength spectrum is described in the following description.

通常のWDM方式では、波長スペクトルが複数の極大を有する光パルスを、各チャンネルにこの極大波長に対応させて分配し、これらの波長を識別することでチャンネルの識別が実現される。すなわち、通常のWDM方式における波長多重信号の光搬送波の波長スペクトルは複数の極大をとるのに対して、この発明の擬似的WDM方式における信号の光搬送波の波長スペクトルは単一の極大をとることに相違点がある。   In a normal WDM system, an optical pulse having a plurality of maximums in the wavelength spectrum is distributed to each channel in correspondence with the maximum wavelength, and channel identification is realized by identifying these wavelengths. In other words, the wavelength spectrum of the optical carrier of the wavelength multiplexed signal in the normal WDM system takes a plurality of maximums, whereas the wavelength spectrum of the optical carrier of the signal in the pseudo WDM system of the present invention takes a single maximum. There are differences.

なお、以後の説明においては、符号及び復号という呼称を、従来の慣習からより拡張して広い意味に使うこととする。すなわち、光パルス信号を構成する光パルスを時間軸上に拡散する規則を、通常の意味での符号(狭義の符号ということもある。)に限定せず、一義的に確定する任意の規則(広義の符号ということもある。)であっても、上述の符号化及び復号化という呼称を用いる。従って、広義の符号の場合に対しても、符号化光パルス信号、チップパルス等の用語を使うものとする。   In the following description, the terms “code” and “decode” will be used in a broader sense than the conventional practice. That is, the rule for diffusing the optical pulse constituting the optical pulse signal on the time axis is not limited to the code in the normal sense (sometimes referred to as a code in a narrow sense), and is an arbitrary rule that is uniquely determined ( Even in a broad sense, the above-mentioned names of encoding and decoding are used. Accordingly, even in the case of codes in a broad sense, terms such as encoded optical pulse signals and chip pulses are used.

また、以下に説明するこの発明の光パルス時間拡散装置を構成するSSFBGから出力されるチップパルスの列は、狭義の符号が設定されたSSFBGから出力されるチップパルスの列のように、厳密な意味での符号に基づいて光パルスが時間拡散されて生成されたものではない。しかしながら、以後の説明においては、便宜上、光パルスをチップパルスの列に変換することを符号化、チップパルスの列を自己相関波あるいは相互相関波として生成することを復号化ということもある。   In addition, the sequence of chip pulses output from the SSFBG constituting the optical pulse time spreading device of the present invention described below is a strict sequence like the sequence of chip pulses output from the SSFBG in which a narrowly-signed code is set. The optical pulse is not generated by time spreading based on the meaning sign. However, in the following description, for the sake of convenience, conversion of an optical pulse into a sequence of chip pulses may be referred to as encoding, and generation of a sequence of chip pulses as an autocorrelation wave or cross-correlation wave may be referred to as decoding.

この発明の要旨によれば、以下の構成の光パルス時間拡散装置が提供される。   According to the gist of the present invention, an optical pulse time spreading device having the following configuration is provided.

この発明の光パルス時間拡散装置は、入力光パルスを、時間軸上に時間拡散して順次並ぶ、第1から第NチップパルスまでのN個のチップパルスから成るチップパルス列(Nは2以上の整数)として出力する第1〜第U光パルス時間拡散器(UはU≦Nを満たす1以上の整数)を具え、第1〜第U光パルス時間拡散器が並列、または直列に接続されて構成される光パルス時間拡散装置である。   The optical pulse time spreading device of the present invention is a chip pulse train composed of N chip pulses from the first to the N-th chip pulse, in which the input optical pulses are sequentially time-diffused on the time axis (N is 2 or more). 1st to Uth optical pulse time spreader (U is an integer equal to or greater than 1 satisfying U ≦ N), and the first to Uth optical pulse time spreaders are connected in parallel or in series. An optical pulse time spreading device configured.

第1〜第U光パルス時間拡散器のそれぞれは、N個の単位FBGを具えるSSFBGを具えて構成されており、第1〜第U光パルス時間拡散器からそれぞれ出力される第1〜第Uチップパルス列のスペクトルがそれぞれ互いに異なるように、第p光パルス時間拡散器(pは1からUの全ての整数)のそれぞれにおいて、隣接して配置される単位FBG同士の間隔、及びこの第p光パルス時間拡散器における単位FBGのブラッグ反射波長が設定されている。   Each of the first to U-th optical pulse time spreaders is configured to include an SSFBG including N unit FBGs, and is output from the first to U-th optical pulse time spreaders, respectively. In each of the p-th optical pulse time spreaders (p is an integer from 1 to U) so that the spectra of the U-chip pulse trains are different from each other, the interval between adjacent unit FBGs, and this p-th The Bragg reflection wavelength of the unit FBG in the optical pulse time spreader is set.

そして、単位FBGのそれぞれは、屈折率変調が回折格子としての屈折率変調にsinc関数が乗算された関数として与えられ、この関数の極大を繋ぐ包絡線を与えるsinc関数の最大の極大値を取るピーク曲線で包絡される屈折率変調領域から反射されるブラッグ反射光と、隣接する単位FBGにおけるsinc関数の最大の極大値を取るピーク曲線で包絡される屈折率変調領域から反射されるブラッグ反射光の位相差がこのブラッグ反射光の半波長の奇数倍に設定されている。   Each unit FBG has a refractive index modulation as a function obtained by multiplying a refractive index modulation as a diffraction grating by a sinc function, and takes the maximum maximum value of the sinc function that gives an envelope connecting the maximums of this function. Bragg reflected light reflected from the refractive index modulation region enveloped by the peak curve and Bragg reflected light reflected from the refractive index modulation region enveloped by the peak curve taking the maximum maximum value of the sinc function in the adjacent unit FBG Is set to an odd multiple of the half wavelength of the Bragg reflected light.

この発明の光パルス時間拡散装置において、好ましくは、第1〜第U光パルス時間拡散器からそれぞれ出力される第1〜第Uチップパルス列のスペクトルがそれぞれ互いに異なり、かつこのチップパルス列のエネルギーが均等の大きさとなるように、第p光パルス時間拡散器(pは1からUの全ての整数)のそれぞれにおいて、隣接して配置される単位FBG同士の間隔、及びこの第p光パルス時間拡散器における単位FBGのブラッグ反射波長を設定するのが良い。   In the optical pulse time spreading device of the present invention, preferably, the spectra of the first to U-th chip pulse trains output from the first to U-th optical pulse time spreaders are different from each other, and the energy of the chip pulse train is equal. In each of the p-th optical pulse time spreaders (p is an integer from 1 to U), the interval between adjacent unit FBGs and the p-th optical pulse time spreader It is better to set the Bragg reflection wavelength of the unit FBG at.

また、この発明の光パルス時間拡散装置において、好ましくは、SSFBGが具える各単位FBGを、光ファイバの長さ方向に沿って順次この単位FBGの屈折率変調の最大の極大値の大きさが増大させてありSSFBGの中心位置において最大となり、かつ中心位置をすぎると光ファイバの長さ方向に沿って順次この単位FBGの屈折率変調の最大の極大値の大きさが減少するように設定するのが良い。   Further, in the optical pulse time spreading device of the present invention, preferably, each unit FBG included in the SSFBG is sequentially increased along the length direction of the optical fiber so that the maximum maximum value of the refractive index modulation of the unit FBG is large. It is set so that the maximum maximum value of the refractive index modulation of this unit FBG decreases sequentially along the length direction of the optical fiber when it is increased and becomes maximum at the center position of the SSFBG, and when the center position is exceeded. Is good.

また、好ましくは、この発明の光パルス時間拡散装置の第p光パルス時間拡散器において、隣接して配置される単位FBG同士の間隔、及びこの第p光パルス時間拡散器における単位FBGのブラッグ反射波長を以下のとおりに構成するのがよい。   Preferably, in the p-th optical pulse time spreader of the optical pulse time spreading device of the present invention, the interval between adjacent unit FBGs and the Bragg reflection of the unit FBG in the p-th optical pulse time spreader The wavelengths should be configured as follows:

第p光パルス時間拡散器が具える単位FBGに設定される、ブラッグ反射波長λBpが、入力光パルスの波長スペクトルのピーク波長をλsとして次式(1a)及び(1b)
λBp=λs+k(Δλs/U) (1a)
(ただし、Uが奇数の場合、kは|k|<U/2を満たす整数)
λBp=λs+(2k+1)(Δλs/2U) (1b)
(ただし、Uが偶数の場合、kは|k|<U/2を満たす整数)
で与えられる。
The Bragg reflection wavelength λ Bp set in the unit FBG included in the p-th optical pulse time spreader is expressed by the following equations (1a) and (1b) with the peak wavelength of the wavelength spectrum of the input optical pulse as λ s
λ Bp = λ s + k (Δλ s / U) (1a)
(However, if U is an odd number, k is an integer that satisfies | k | <U / 2)
λ Bp = λ s + (2k + 1) (Δλ s / 2U) (1b)
(However, when U is an even number, k is an integer satisfying | k | <U / 2)
Given in.

単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λBpの、最大波長λBmaxと最小波長λBminとの差λR=λBmax−λBminは、次式(2)
λR≦λs 2/(2×L×neff) (2)
で与えられる範囲に設定されており、かつλsが次式(3)
λBmin≦λs≦λBmax (3)
で与えられる範囲に設定されている。
The difference λ R = λ Bmax −λ Bmin between the maximum wavelength λ Bmax and the minimum wavelength λ Bmin of the Bragg reflection wavelength λ Bp set in the unit FBG is given by the following equation (2)
λ R ≦ λ s 2 / (2 × L × n eff ) (2)
And λ s is given by the following equation (3)
λ Bmin ≦ λ s ≦ λ Bmax (3)
Is set to the range given by.

第p光パルス時間拡散器の隣接する単位FBGから反射されるチップパルスの位相差φが、mを0以上の整数として、次式(4)
φ=(2m+1)(λBp/2) (4)
で与えられるように、第p光パルス時間拡散器において、隣接して配置される単位FBG同士の間隔、及びこの第p光パルス時間拡散器における単位FBGのブラッグ反射波長が設定されている。
The phase difference φ of the chip pulse reflected from the adjacent unit FBG of the p-th optical pulse time spreader is expressed by the following equation (4), where m is an integer of 0 or more:
φ = (2m + 1) (λ Bp / 2) (4)
In the p-th optical pulse time spreader, an interval between adjacent unit FBGs and a Bragg reflection wavelength of the unit FBG in the p-th optical pulse time spreader are set.

この発明の光パルス時間拡散装置は、入力光パルスを、時間軸上に時間拡散して順次並ぶ、第1から第NチップパルスまでのN個のチップパルスから成るチップパルス列として出力する第1〜第U光パルス時間拡散器を具え、第1〜第U光パルス時間拡散器からそれぞれ出力される第1〜第Uチップパルス列のスペクトルがそれぞれ互いに異なるように、第p光パルス時間拡散器のそれぞれにおいて、隣接して配置される単位FBG同士の間隔、及び当該第p光パルス時間拡散器における単位FBGのブラッグ反射波長が設定されている。   The optical pulse time spreading device according to the present invention outputs an input optical pulse as a chip pulse train composed of N chip pulses from the first to the N-th chip pulses, which are sequentially time-diffused on the time axis. Each of the p-th optical pulse time spreaders includes a U-th optical pulse time spreader, and the spectrums of the first to U-th chip pulse trains output from the first to U-th optical pulse time spreaders are different from each other. , The interval between adjacent unit FBGs and the Bragg reflection wavelength of the unit FBG in the p-th optical pulse time spreader are set.

そのため、この発明の光パルス時間拡散装置から出力されるチップパルスの波長スペクトルは第1〜第U光パルス時間拡散器の構造によって確定され、入力光パルスの波長スペクトルの変動の影響を受けない。従って、この発明の光パルス時間拡散装置を符号器及び復号器として利用すれば、光搬送波を発生する光源の波長が雰囲気温度の変動等に伴って変動してもこの変動の影響を受けない通信精度の高い光多重方式の光通信システムが実現される。   Therefore, the wavelength spectrum of the chip pulse output from the optical pulse time spreading device of the present invention is determined by the structure of the first to Uth optical pulse time spreaders and is not affected by the fluctuation of the wavelength spectrum of the input optical pulse. Therefore, if the optical pulse time spreading device of the present invention is used as an encoder and a decoder, even if the wavelength of a light source that generates an optical carrier fluctuates with a change in ambient temperature, etc., communication that is not affected by this fluctuation. A highly accurate optical multiplexing optical communication system is realized.

また、この発明の光パルス時間拡散装置の第1〜第U光パルス時間拡散器のそれぞれは、SSFBGを具えて構成されており、SSFBGを構成している単位FBGのそれぞれは、当該単位FBGの屈折率変調が回折格子としての屈折率変調にsinc関数が乗算された関数として与えられ、この関数の極大を繋ぐ包絡線を与えるsinc関数の最大の極大値を取るピーク曲線で包絡される屈折率変調領域から反射されるブラッグ反射光と、隣接する単位FBGにおけるsinc関数の最大の極大値を取るピーク曲線で包絡される屈折率変調領域から反射されるブラッグ反射光の位相差がこのブラッグ反射光の半波長の奇数倍に設定されている。   Further, each of the first to U-th optical pulse time spreaders of the optical pulse time spreading device of the present invention is configured to include an SSFBG, and each of the unit FBGs configuring the SSFBG is a unit of the unit FBG. Refractive index modulation is given as a function of refractive index modulation as a diffraction grating multiplied by a sinc function, and the refractive index enveloped by a peak curve taking the maximum maximum of the sinc function giving an envelope connecting the maximum of this function The phase difference between the Bragg reflected light reflected from the modulation region and the Bragg reflected light reflected from the refractive index modulation region enveloped by the peak curve taking the maximum maximum value of the sinc function in the adjacent unit FBG is the Bragg reflected light. Is set to an odd multiple of a half wavelength.

このように構成することにより、各SSFBGから反射されるブラッグ反射光の波長スペクトルの形状は、波長空間において矩形形状となる。そのため、この発明の光パルス時間拡散装置によれば、隣接するチャンネルのSSFBGによって符号化された互い光信号の波長スペクトルの波長空間における形状は、各チャンネルに割り当てられた波長を中心波長とする矩形となる。   With this configuration, the shape of the wavelength spectrum of the Bragg reflected light reflected from each SSFBG becomes a rectangular shape in the wavelength space. Therefore, according to the optical pulse time spreading device of the present invention, the shape in the wavelength space of the wavelength spectrum of the mutual optical signal encoded by the SSFBG of the adjacent channel is a rectangle whose center wavelength is the wavelength assigned to each channel. It becomes.

従って、波長が隣接するチャンネルのSSFBGによって符号化された互いの光信号の波長スペクトル同士が重なり合う部分は、上述のように屈折率変調量の極大を繋ぐ包絡線の形状の設定がなされていないSSFBGを利用する場合と比較して少なくなる。すなわち、この発明の光パルス時間拡散器を符号器及び復号器として利用する光多重通信システムを構築すれば、隣接するチャンネルのクロストークが小さく通信精度の高いシステムが実現される。   Therefore, the portion where the wavelength spectra of the optical signals encoded by the SSFBGs of adjacent channels are overlapped is not set to the shape of the envelope that connects the maximum of the refractive index modulation amount as described above. Compared to using. That is, if an optical multiplex communication system using the optical pulse time spreader of the present invention as an encoder and a decoder is constructed, a system with small crosstalk between adjacent channels and high communication accuracy is realized.

ここで、屈折率変調を回折格子としての屈折率変調にsinc関数が乗算された関数として与えられるように構成することを回折格子としての屈折率変調をsinc関数によってアポダイズするということもある。一般に、アポダイズとは、周期的に変化する回折格子としての屈折率変化の振幅のピークの包絡線を、ガウスの誤差関数あるいは上述のsinc関数等で変調することをいう。   Here, configuring the refractive index modulation as a function obtained by multiplying the refractive index modulation as a diffraction grating by the sinc function may be apodizing the refractive index modulation as the diffraction grating by the sinc function. In general, apodization means that the envelope of the peak of the refractive index change amplitude as a periodically changing diffraction grating is modulated by a Gaussian error function or the sinc function described above.

この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置の構造及びその動作についての説明に供する図である。(A)はこの発明の実施形態の光パルス時間拡散装置を構成する光パルス時間拡散器の構成要素であるSSFBGの概略的構成図であり、(B)は第1〜第U光パルス時間拡散器が並列に接続されて構成されるこの発明の実施形態の光パルス時間拡散装置の概略的ブロック構成図であり、(C)は第1〜第U光パルス時間拡散器が直列に接続されて構成されるこの発明の実施形態の光パルス時間拡散装置の概略的ブロック構成図である。It is a figure where it uses for description about the structure of the optical pulse time spreading | diffusion apparatus of embodiment of this invention, and its operation | movement. (A) is a schematic configuration diagram of SSFBG that is a component of the optical pulse time spreader that constitutes the optical pulse time spreading device of the embodiment of the present invention, (B) is the first to U-th optical pulse time spreading It is a schematic block diagram of an optical pulse time spreading device of an embodiment of the present invention configured by connecting devices in parallel, (C) is a first to U-th optical pulse time spreading device connected in series 1 is a schematic block configuration diagram of an optical pulse time spreading device according to an embodiment of the present invention configured. FIG. OCDM/WDMハイブリッド多重方式についての説明に供する模式的図である。It is a schematic diagram with which it uses for description about OCDM / WDM hybrid multiplexing system. SSFBGの屈折率変調についての説明に供する図であり、(A)はSSFBGの屈折率変調の様子を模式的に示した図であり、(B)は単位FBGの内の2つ分を取り出して、屈折率変調の様子を拡大して示した図である。It is a figure for explanation of refractive index modulation of SSFBG, (A) is a diagram schematically showing the state of refractive index modulation of SSFBG, (B) is taken out two of the unit FBG It is the figure which expanded and showed the mode of refractive index modulation. SSFBGに順次配置される単位FBGの屈折率変調の大きさの分布についての説明に供する図である。It is a figure where it uses for description about the distribution of the magnitude | size of the refractive index modulation | alteration of the unit FBG sequentially arrange | positioned in SSFBG. 単位FBGごとの屈折率変調についての説明に供する図であり、(A)はSSFBGの屈折率変調の様子を模式的に示した図であり、(B)は単位FBGの内の2つ分を取り出して、屈折率変調の様子を拡大して示した図であり、(C-1)、(C-2)及び(C-3)はガウスの誤差関数によるアポダイズについての説明に供する図である。It is a diagram provided for explanation of refractive index modulation for each unit FBG, (A) is a diagram schematically showing the state of refractive index modulation of SSFBG, (B) is for two of the unit FBG It is a diagram that shows the state of refractive index modulation taken out and enlarged, and (C-1), (C-2), and (C-3) are diagrams for explaining apodization by a Gaussian error function. . 単位FBGのそれぞれを形成する周期的屈折率分布構造の屈折率変調がsinc関数でアポダイズされた場合についての説明に供する図であり、(A)はSSFBGの屈折率変調の様子を模式的に示した図であり、(B)は単位FBGの内の2つ分を取り出して、屈折率変調の様子を拡大して示した図であり、(C-1)、(C-2)及び(C-3)は、sinc関数によるアポダイズについての説明に供する図である。It is a figure for explanation about the case where the refractive index modulation of the periodic refractive index distribution structure forming each of the unit FBGs is apodized by the sinc function, and (A) schematically shows the state of the refractive index modulation of the SSFBG. (B) is an enlarged view showing the state of refractive index modulation by taking out two of the unit FBGs, and (C-1), (C-2) and (C -3) is a diagram for explaining apodization by the sinc function. 第1番目の単位FBGから第32番目の単位FBGまでの屈折率変調の極大点が上述したガウスの誤差関数でアポダイズされており、かつ単位FBGのそれぞれを形成する周期的屈折率分布構造の屈折率変調も、sinc関数でアポダイズされているSSFBGの反射スペクトルの説明に供する図であり、(A)〜(C)はそれぞれQ=1、2及び3である場合のSSFBGの反射スペクトルを示す図である。Refraction of the periodic refractive index distribution structure in which the maximum points of the refractive index modulation from the first unit FBG to the 32nd unit FBG are apodized with the Gaussian error function described above, and form each of the unit FBGs The rate modulation is also a diagram for explaining the reflection spectrum of the SSFBG that is apodized with the sinc function, and (A) to (C) are diagrams showing the reflection spectra of the SSFBG when Q = 1, 2, and 3, respectively. It is. この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置による符号化及び復号化の動作についての説明に供する図であり、(A)はこの発明の実施形態の光パルス時間拡散装置を構成する何れか一つの光パルス時間拡散器によって光パルスがチップパルス列に変換されて符号化される様子を示す図であり、(B)は、符号化を行った光パルス時間拡散装置と同一の構成の光パルス時間拡散装置が具えるいずれか一つの光パルス時間拡散器による復号化の様子を示す図であり、(C)は復号器に入力されるチップパルス列を構成するN個のチップパルスのそれぞれが、復号器によってN個のチップパルスに変換され、これら合計(N×N)個のチップパルスの干渉によって自己相関波あるは相互相関波が生成される過程を説明する図である。It is a diagram for explaining the encoding and decoding operations by the optical pulse time spreading apparatus of the embodiment of the present invention, (A) is any one of the optical pulse time spreading apparatus of the embodiment of the present invention. It is a figure which shows a mode that an optical pulse is converted into a chip pulse train by an optical pulse time spreader and is encoded, and (B) is an optical pulse time spreading having the same configuration as the optical pulse time spreading device that has performed encoding. FIG. 4 is a diagram showing a state of decoding by any one of the optical pulse time spreaders included in the apparatus, and (C) shows that each of the N chip pulses constituting the chip pulse train input to the decoder is a decoder. FIG. 6 is a diagram for explaining a process in which an autocorrelation wave or a cross-correlation wave is generated by interference of these total (N × N) chip pulses. 光パルス時間拡散器から出力される出力光の波長スペクトルの特性についての説明に供する図であり、(A)は屈折率変調にアポダイズが施されていない単位FBGで形成されるSSFBGを具える光パルス時間拡散器から出力される出力光の波長スペクトルを示す図であり、(B)は屈折率変調にガウスの誤差関数に基づくアポダイズが施されている単位FBGで形成されるSSFBGを具える光パルス時間拡散器から出力される出力光の波長スペクトルを示す図であり、(C)は屈折率変調に上述のようにsinc関数に基づくアポダイズが施されている単位FBGで形成されるSSFBGを具える光パルス時間拡散器から出力される出力光の波長スペクトルを示す図である。It is a figure with which it uses for description about the characteristic of the wavelength spectrum of the output light output from an optical pulse time spreader, and (A) is light which has SSFBG formed with unit FBG which is not apodized for refractive index modulation. It is a figure which shows the wavelength spectrum of the output light output from a pulse time spreader, and (B) is light which has SSFBG formed with unit FBG in which apodization based on a Gaussian error function is given to refractive index modulation. It is a diagram showing the wavelength spectrum of the output light output from the pulse time spreader, (C) includes SSFBG formed by unit FBGs that are subjected to refractive index modulation and apodized based on the sinc function as described above. It is a figure which shows the wavelength spectrum of the output light output from an optical pulse time spreader. 単一波長帯域の裾野の部分が重なり合って発生するクロストークの大きさについての説明に供する図であり、(A)は屈折率変調にアポダイズが施されていない単位FBGで形成されるSSFBGを具える光パルス時間拡散器によって構成される光パルス時間拡散装置における単一波長帯域間のクロストークの様子を示す図であり、(B)は屈折率変調にsinc関数に基づくアポダイズが施されている単位FBGで形成されるSSFBGを具える光パルス時間拡散器によって構成される光パルス時間拡散装置における単一波長帯域のクロストークの様子を示す図である。It is a figure used for explanation about the size of crosstalk generated by overlapping the base part of a single wavelength band, and (A) includes SSFBG formed by unit FBGs that are not apodized for refractive index modulation. It is a figure which shows the mode of the crosstalk between the single wavelength bands in the optical pulse time spreader comprised by the optical pulse time spreader, and (B) is apodized based on the sinc function for refractive index modulation. It is a figure which shows the mode of the crosstalk of a single wavelength band in the optical pulse time spreading | diffusion apparatus comprised by the optical pulse time spreading | diffusion device provided with the SSFBG formed of unit FBG.

以下、図を参照して、この発明の実施形態につき説明する。なお、各図は、この発明による実施形態に係る一構成例及びこれに関連するデータ等についての説明に供する図であり、この発明を図示例に限定するものではない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Each figure is a diagram for explaining one configuration example according to the embodiment of the present invention and data related thereto, and the present invention is not limited to the illustrated example.

<光パルス時間拡散装置>
図1(A)から図1(C)を参照して、この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置の構造及びその動作について説明する。
<Optical pulse time spreading device>
With reference to FIG. 1 (A) to FIG. 1 (C), the structure and operation of an optical pulse time spreading device according to an embodiment of the present invention will be described.

図1(A)は、この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置を構成する光パルス時間拡散器の構成要素であるSSFBGの概略的構成図である。図1(A)では、光ファイバの長さ方向に沿って直列にN個の単位FBGが、一定間隔Lを隔てて配置されて構成されているSSFBGの一例を概略的に示しており、単位FBGを縦縞の矩形で概略的に示し、光ファイバのコアあるいはクラッドの詳細な形状は省略して示してある。なお、各単位FBGの長さはDである。   FIG. 1A is a schematic configuration diagram of an SSFBG that is a component of an optical pulse time spreader that constitutes an optical pulse time spreader according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 (A) schematically shows an example of an SSFBG in which N unit FBGs are arranged in series along a length direction of an optical fiber with a constant interval L therebetween. The FBG is schematically shown as a vertically striped rectangle, and the detailed shape of the core or clad of the optical fiber is omitted. The length of each unit FBG is D.

図1(B)では、この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置において、第1〜第U光パルス時間拡散器が並列に接続されて構成される一例を示している。   FIG. 1B shows an example in which the first to U-th optical pulse time spreaders are connected in parallel in the optical pulse time spreading device of the embodiment of the present invention.

図1(B)に示すこの発明の実施形態の光パルス時間拡散装置は、入力光パルス11をU分割して、第1入力光パルス13-1〜第U入力光パルス13-Uを出力する光分岐器12を具えている。光分岐器12による入力光パルス11の分割は、入力光の強度分割をする通常の1入力U出力型の光分岐器によって実行される。   The optical pulse time spreading device according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 (B) divides the input optical pulse 11 into U and outputs the first input optical pulse 13-1 to the Uth input optical pulse 13-U. An optical splitter 12 is provided. The division of the input optical pulse 11 by the optical splitter 12 is executed by a normal 1-input U-output optical splitter that divides the intensity of the input light.

第1入力光パルス13-1〜第U入力光パルス13-Uのそれぞれは、第1光パルス時間拡散器16-1〜第U光パルス時間拡散器16-Uの前段にそれぞれ設置された第1光サーキュレータ14-1〜第U光サーキュレータ14-Uに入力される。第1入力光パルス13-1〜第U入力光パルス13-Uは、それぞれ第1光サーキュレータ14-1〜第U光サーキュレータ14-Uを介して、第1光パルス時間拡散器16-1〜第U光パルス時間拡散器16-Uに入力される。   Each of the first input optical pulse 13-1 to the Uth input optical pulse 13-U is installed in the first stage of the first optical pulse time spreader 16-1 to the Uth optical pulse time spreader 16-U, respectively. The light is input to the first optical circulator 14-1 to the U-th optical circulator 14-U. The first input optical pulse 13-1 to the Uth input optical pulse 13-U are respectively transmitted through the first optical circulator 14-1 to the Uth optical circulator 14-U to the first optical pulse time spreader 16-1 to Input to the U-th optical pulse time spreader 16-U.

第1光パルス時間拡散器16-1〜第U光パルス時間拡散器16-Uは、それぞれ第1入力光パルス13-1〜第U入力光パルス13-Uが入力されて、時間軸上に時間拡散して順次並ぶ第1から第NチップパルスまでのN個のチップパルスから成る、第1チップパルス列17-1〜第Uチップパルス列17-Uを第1光サーキュレータ14-1〜第U光サーキュレータ14-Uを介して出力する。   The first optical pulse time spreader 16-1 to the Uth optical pulse time spreader 16-U receive the first input optical pulse 13-1 to the Uth input optical pulse 13-U, respectively, on the time axis. The first chip pulse train 17-1 to the U chip pulse train 17-U, which are composed of N chip pulses from the first to the Nth chip pulses, which are sequentially arranged in a time-spread manner, are converted into the first optical circulator 14-1 to the Uth light. Output via the circulator 14-U.

第1光パルス時間拡散器16-1〜第U光パルス時間拡散器16-Uのそれぞれは、第1単位FBG〜第N単位FBGまでのN個の単位FBGを具えるSSFBGを具えて構成されている。そして、第1光パルス時間拡散器16-1〜第U光パルス時間拡散器16-Uからそれぞれ出力される第1チップパルス列17-1〜第Uチップパルス列17-Uのスペクトルがそれぞれ互いに異なるように、第p光パルス時間拡散器16-pにおいて、隣接して配置される単位FBG同士の間隔、及び当該第p光パルス時間拡散器16-pにおける単位FBGのブラッグ反射波長が設定されている。   Each of the first optical pulse time spreader 16-1 to the Uth optical pulse time spreader 16-U includes an SSFBG including N unit FBGs from the first unit FBG to the Nth unit FBG. ing. The spectra of the first chip pulse train 17-1 to the U-th chip pulse train 17-U output from the first optical pulse time spreader 16-1 to the U-th optical pulse time spreader 16-U are different from each other. In addition, in the p-th optical pulse time spreader 16-p, the interval between adjacent unit FBGs and the Bragg reflection wavelength of the unit FBG in the p-th optical pulse time spreader 16-p are set. .

この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置において、第1光パルス時間拡散器16-1〜第U光パルス時間拡散器16-Uからそれぞれ出力される第1チップパルス列17-1〜第Uチップパルス列17-Uのスペクトルがそれぞれ互いに異なりかつより好ましくはこれらのチップパルス列のエネルギーが均等の大きさとなるように、上述した隣接して配置される単位FBG同士の間隔及び第p光パルス時間拡散器16-pにおける単位FBGのブラッグ反射波長が設定されている。   In the optical pulse time spreading device of the embodiment of the present invention, the first chip pulse train 17-1 to the U-th chip respectively output from the first optical pulse time spreader 16-1 to the U-th optical pulse time spreader 16-U The intervals between the unit FBGs arranged adjacent to each other and the p-th optical pulse time spreader so that the spectra of the pulse trains 17-U are different from each other and more preferably the energy of these chip pulse trains is equal. The Bragg reflection wavelength of the unit FBG at 16-p is set.

また、第1光パルス時間拡散器16-1〜第U光パルス時間拡散器16-Uを構成している単位FBGのそれぞれは、屈折率変調が回折格子としての屈折率変調にsinc関数が乗算された関数として与えられ、この関数の極大を繋ぐ包絡線を与えるsinc関数の最大の極大値を取るピーク曲線で包絡される屈折率変調領域から反射されるブラッグ反射光と、隣接する単位FGBにおけるsinc関数の最大の極大値を取るピーク曲線で包絡される屈折率変調領域から反射されるブラッグ反射光の位相差が当該ブラッグ反射光の半波長の奇数倍に設定されている。   Each of the unit FBGs constituting the first optical pulse time spreader 16-1 to the Uth optical pulse time spreader 16-U has a refractive index modulation multiplied by a refractive index modulation as a diffraction grating by a sinc function. Bragg reflected light reflected from the refractive index modulation region enveloped by the peak curve taking the maximum maximum value of the sinc function, which gives the envelope connecting the local maximum of this function, and the adjacent unit FGB The phase difference of the Bragg reflected light reflected from the refractive index modulation region enveloped by the peak curve taking the maximum maximum value of the sinc function is set to an odd multiple of the half wavelength of the Bragg reflected light.

図1(C)では、この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置において、第1光パルス時間拡散器26-1〜第U光パルス時間拡散器26-Uが直列に接続されて構成される一例を示している。   In FIG. 1 (C), in the optical pulse time spreader according to the embodiment of the present invention, the first optical pulse time spreader 26-1 to the Uth optical pulse time spreader 26-U are connected in series. An example is shown.

図1(C)に示すこの発明の実施形態の光パルス時間拡散装置は、入力光パルス21がまず第1光パルス時間拡散器26-1の前段に設置されている第1光サーキュレータ24-1を介して第1光パルス時間拡散器26-1に入力されてブラッグ反射されて、時間軸上に時間拡散して順次並ぶ第1から第NチップパルスまでのN個のチップパルスから成る第1チップパルス列27-1を、再度第1光サーキュレータ24-1を介して外部に出力する。   In the optical pulse time spreading device of the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 (C), the input optical pulse 21 is first installed in the first stage of the first optical pulse time spreader 26-1, first optical circulator 24-1. Is input to the first optical pulse time spreader 26-1 through the first optical pulse, is Bragg-reflected, and is a first consisting of N chip pulses from first to N-th chip pulses that are sequentially time-diffused on the time axis. The chip pulse train 27-1 is output to the outside again through the first optical circulator 24-1.

第1光パルス時間拡散器26-1に入力された入力光パルス21は、上述のようにブラッグ反射されて第1チップパルス列27-1として出力される成分のみではなく、第1光パルス時間拡散器26-1を透過する第1光パルス時間拡散器透過成分29-1もある。この第1光パルス時間拡散器透過成分29-1が第2光サーキュレータ24-2を介して第2光パルス時間拡散器26-2に入力さてブラッグ反射されて、時間軸上に時間拡散して順次並ぶ第1から第NチップパルスまでのN個のチップパルスから成る第2チップパルス列27-2として、再度第2光サーキュレータ24-2を介して外部に出力される。   The input optical pulse 21 input to the first optical pulse time spreader 26-1 is not only the component that is Bragg-reflected as described above and output as the first chip pulse train 27-1, but also the first optical pulse time spread There is also a first optical pulse time spreader transmission component 29-1 that is transmitted through the device 26-1. This first optical pulse time spreader transmission component 29-1 is input to the second optical pulse time spreader 26-2 via the second optical circulator 24-2, is Bragg reflected, and is time-diffused on the time axis. As a second chip pulse train 27-2 composed of N chip pulses from the first to Nth chip pulses sequentially arranged, it is output to the outside again through the second optical circulator 24-2.

同様に、第p光パルス時間拡散器26-pから第pチップパルス列27-pが第p光サーキュレータ24-pを介して外部に出力され、最後に第U光パルス時間拡散器26-Uから第Uチップパルス列27-Uが、第U光サーキュレータ24-Uを介して外部に出力される。   Similarly, the p-th chip pulse train 27-p is output from the p-th optical pulse time spreader 26-p to the outside via the p-th optical circulator 24-p, and finally from the U-th optical pulse time spreader 26-U. The U-th chip pulse train 27-U is output to the outside via the U-th optical circulator 24-U.

第1光パルス時間拡散器26-1〜第U光パルス時間拡散器26-Uのそれぞれの構成は、上述の第1光パルス時間拡散器16-1〜第U光パルス時間拡散器16-Uと同様である。以後の説明において第1光パルス時間拡散器16-1〜第U光パルス時間拡散器16-Uと第1光パルス時間拡散器26-1〜第U光パルス時間拡散器26-Uとを区別する必要がない場合は、第1〜第U光パルス時間拡散器と記載する。   The configurations of the first optical pulse time spreader 26-1 to the Uth optical pulse time spreader 26-U are the same as the first optical pulse time spreader 16-1 to the Uth optical pulse time spreader 16-U described above. It is the same. In the following description, the first optical pulse time spreader 16-1 to the Uth optical pulse time spreader 16-U and the first optical pulse time spreader 26-1 to the Uth optical pulse time spreader 26-U are distinguished. When there is no need to do this, it is described as a first to U-th optical pulse time spreader.

第1〜第Uチップパルス列において、スペクトルがそれぞれ互いに異なりかつこれらのチップパルス列のエネルギーが均等の大きさとなるように単位FBG同士の間隔及び単位FBGのブラッグ反射波長を設定するためには、上述の式(1a)、(1b)〜(4)を満足するように、第p光パルス時間拡散器が具える単位FBGのブラッグ反射波長λBp、及び第p光パルス時間拡散器の隣接する単位FBGから反射されるチップパルスの位相差φのそれぞれの値を設定すればよい。 In the first to U-th chip pulse trains, in order to set the interval between unit FBGs and the Bragg reflection wavelength of unit FBGs so that the spectra are different from each other and the energy of these chip pulse trains is equal. The Bragg reflection wavelength λ Bp of the unit FBG provided by the pth optical pulse time spreader and the adjacent unit FBG of the pth optical pulse time spreader so as to satisfy the expressions (1a) and (1b) to (4) What is necessary is just to set each value of phase difference (phi) of the chip pulse reflected from.

実際にこの発明の実施形態の光パルス時間拡散装置を作成するに当たっては、数値シミュレータ等を利用することによって、第1〜第U光パルス時間拡散器からそれぞれ出力される第1〜第Uチップパルス列の波長スペクトル等の特性を確認しながら、上述の式(1a)、(1b)〜(4)を満足する範囲に第p光パルス時間拡散器が具える単位FBGのブラッグ反射波長λBp、及び第p光パルス時間拡散器の隣接する単位FBGから反射されるチップパルスの位相差φのそれぞれの値を設定すればよい。 When actually creating the optical pulse time spreading device of the embodiment of the present invention, the first to U-th chip pulse trains respectively output from the first to U-th optical pulse time spreaders by using a numerical simulator or the like While confirming the characteristics of the wavelength spectrum, etc., the Bragg reflection wavelength λ Bp of the unit FBG provided with the p-th optical pulse time spreader in the range satisfying the above formulas (1a), (1b) to (4), and Each value of the phase difference φ of the chip pulse reflected from the adjacent unit FBG of the p-th optical pulse time spreader may be set.

図2を参照して、唯一の極大をもつ入力光パルスのスペクトル成分を複数に分割し、その分割されたスペクトル成分のそれぞれにチャンネルを割り当てることによるOCDM/WDMハイブリッド多重方式について説明する。図2は、横軸に入力光パルスの波長を任意スケールで目盛って示してあり、縦軸は省略してあるが縦軸方向に光強度の大きさを任意スケールで示してある。   With reference to FIG. 2, an OCDM / WDM hybrid multiplexing system in which a spectral component of an input optical pulse having a single maximum is divided into a plurality of channels and a channel is assigned to each of the divided spectral components will be described. In FIG. 2, the horizontal axis shows the wavelength of the input light pulse on an arbitrary scale, and the vertical axis is omitted, but the magnitude of the light intensity is shown on the vertical axis in an arbitrary scale.

図2において、破線で示す釣鐘型の曲線は、入力光パルスの波長スペクトルであり、その半値全幅はΔλsである。このような波長スペクトルを有する光パルスがSSFBGに入射すると、SSFBGを構成する単位FBGのブラッグ波長λB及び単位FBGの配置間隔Lによって決まる反射波長帯域が決定される。図2では、第i光パルス時間拡散器を構成するSSFBGによるブラッグ反射スペクトル、及び第j光パルス時間拡散器を構成するSSFBGによるブラッグ反射スペクトルをそれぞれ異なるハッチングを付して示してある。ここで、i及びjは、i≠j、1≦i≦U、及び1≦j≦Uを満たす整数である。 In FIG. 2, a bell-shaped curve indicated by a broken line is a wavelength spectrum of the input light pulse, and its full width at half maximum is Δλ s . When an optical pulse having such a wavelength spectrum is incident on the SSFBG, a reflection wavelength band determined by the Bragg wavelength λ B of the unit FBG and the arrangement interval L of the unit FBG that constitute the SSFBG is determined. In FIG. 2, the Bragg reflection spectrum by the SSFBG constituting the i th optical pulse time spreader and the Bragg reflection spectrum by the SSFBG constituting the j th optical pulse time spreader are shown with different hatchings. Here, i and j are integers satisfying i ≠ j, 1 ≦ i ≦ U, and 1 ≦ j ≦ U.

SSFBGの反射波長帯域は、入力光パルスの波長スペクトルの範囲に複数箇所存在するようにSSFBGを構成する単位FBGのブラッグ反射波長λB及び単位FBGの配置間隔Lを設定することが可能である。図2では、第i及び第j光パルス時間拡散器を構成するSSFBGの反射波長帯域が、それぞれ2箇所に存在する。SSFBGの反射波長帯域の帯域幅(2箇所にある反射波長帯域のそれぞれの帯域における帯域幅)は単位FBGから反射されるチップパルスの時間波形の逆数に比例する値に決定され、2箇所にある反射波長帯域の間隔ΔλBi及びΔλBjは、それぞれ単位FBGの配置間隔Lによって決定される。 It is possible to set the Bragg reflection wavelength λ B of the unit FBG and the arrangement interval L of the unit FBG so that there are a plurality of reflection wavelength bands of the SSFBG in the wavelength spectrum range of the input optical pulse. In FIG. 2, there are two reflection wavelength bands of SSFBG constituting the i-th and j-th optical pulse time spreaders. The bandwidth of the SSFBG reflection wavelength band (bandwidth in each of the two reflection wavelength bands) is determined to be a value proportional to the reciprocal of the time waveform of the chip pulse reflected from the unit FBG, and is in two places. The reflection wavelength band intervals Δλ Bi and Δλ Bj are respectively determined by the arrangement interval L of the unit FBGs.

SSFBGの反射波長帯域が、入力光パルスの波長スペクトルの範囲に複数箇所存在するように設定されることによって、第1〜第U光パルス時間拡散器からそれぞれ出力される第1〜第Uチップパルス列のエネルギーが均等の大きさとなるように設定することが可能となる。   The first to U-th chip pulse trains output from the first to U-th optical pulse time spreaders by setting the reflection wavelength band of the SSFBG to exist in a plurality of locations in the range of the wavelength spectrum of the input optical pulse. It is possible to set so that the energy of each becomes equal.

この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置を構成する光パルス時間拡散器に設定される符号の符号長Nは、この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置が利用される光通信システムの利用可能なチャンネル数Uよりも大きな値に設定される。これは、符号によって識別可能であるチャンネル数Uは符号長Nを上回ることができないためである。   The code length N of the code set in the optical pulse time spreader constituting the optical pulse time spreader of the embodiment of the present invention is used in the optical communication system in which the optical pulse time spreader of the embodiment of the present invention is used. It is set to a value larger than the possible number of channels U. This is because the number of channels U that can be identified by a code cannot exceed the code length N.

N個の単位FBGを直列に配置されて形成される光パルス時間拡散器の構成要素であるSSFBGの全長は、符号長N×隣接する単位FBGの配置間隔Lで与えられる。光パルス時間拡散器へ入力される入力光パルス一つ分が時間軸上に光パルス時間拡散器によって時間拡散される拡散時間幅は次式(5)で与えられる。
(2×N×L×neff)/c (5)
ここで、cは真空中での光の速度、neffは、SSFBGを構成する光ファイバの実効屈折率の値である。
The total length of SSFBG, which is a constituent element of an optical pulse time spreader formed by arranging N unit FBGs in series, is given by code length N × arrangement interval L of adjacent unit FBGs. A diffusion time width in which one input optical pulse input to the optical pulse time spreader is spread on the time axis by the optical pulse time spreader is given by the following equation (5).
(2 × N × L × n eff ) / c (5)
Here, c is the speed of light in vacuum, and n eff is the value of the effective refractive index of the optical fiber constituting the SSFBG.

入力光パルス列を構成する光パルスのそれぞれが光パルス時間拡散器によって時間軸上に並ぶチップパルスの列として時間軸上に時間拡散されるが、入力光パルス列を構成する隣接する光パルスが時間拡散されたそれぞれのチップパルス列同士が重ならないためには、拡散時間幅が入力光パルス列の隣接する光パルス間の時間軸上での間隔であるデータビット間隔より狭いことが必要である。   Each of the optical pulses that make up the input optical pulse train is time-spread on the time axis as a sequence of chip pulses arranged on the time axis by the optical pulse time spreader, but adjacent optical pulses that make up the input optical pulse train are time-spread In order to prevent the chip pulse trains from overlapping each other, the diffusion time width needs to be narrower than the data bit interval which is the interval on the time axis between the adjacent optical pulses of the input optical pulse train.

従って、入力光パルス列を構成する隣接する光パルスが時間拡散されたそれぞれのチップパルス列同士が重ならないための条件は、次式(6)で与えられる。
L≦c/(2×DR×N×neff) (6)
ここで、DRは入力光パルス列を構成する隣接光パルスの時間軸上での間隔の逆数で与えられるデータビットレートを与える値である。データビットレートは、時間の逆数(1/秒)の次元を有する。
Accordingly, a condition for preventing the chip pulse trains in which the adjacent optical pulses constituting the input optical pulse train are time-spread from overlapping each other is given by the following equation (6).
L ≦ c / (2 × DR × N × n eff ) (6)
Here, DR is a value that provides a data bit rate that is given by the reciprocal of the interval on the time axis of adjacent optical pulses that constitute the input optical pulse train. The data bit rate has a dimension of reciprocal time (1 / second).

隣接する単位FBGからのブラッグ反射光の位相は、1/2波長だけシフトするように隣接する単位FBGが配置されている。すなわち隣接する単位FBGは、ブラッグ反射光の波長の整数倍にブラッグ反射光の1/2波長分の長さが加えられた間隔で配置されている。単位FBGの配置間隔をLとして各単位FBGの長さDもLに等しいとして設計するという場合、厳密には、単位FBGの配置間隔は、Lよりも1/2波長分長いことになるが、1/2波長分の長さは1μm以下であり、典型的な単位FBGの配置間隔Lが1 mm程度であるから無視できる長さである。従って、以後の説明において、単位FBGの配置間隔と各単位FBGの長さとを等しく設定するということもある。   The adjacent unit FBGs are arranged so that the phase of the Bragg reflected light from the adjacent unit FBG is shifted by ½ wavelength. That is, the adjacent unit FBGs are arranged at intervals obtained by adding a length corresponding to a half wavelength of the Bragg reflected light to an integral multiple of the wavelength of the Bragg reflected light. In the case of designing the unit FBG with the arrangement interval L being L and the length D of each unit FBG being equal to L, strictly speaking, the arrangement interval of the unit FBG is 1/2 wavelength longer than L, The length corresponding to 1/2 wavelength is 1 μm or less, and the arrangement interval L of typical unit FBGs is about 1 mm, which is negligible. Therefore, in the following description, the arrangement interval of the unit FBGs and the length of each unit FBG may be set equal.

従って、隣接する単位FBGの配置間隔Lとブラッグ反射波長λBpとの関係は次式(7)で与えられる。ここでは光パルス時間拡散器として第p光パルス時間拡散器を想定してブラッグ反射波長をλBpとしてある。
2×L×neff=λBp×(m+(1/2)) (7)
ここで、mは0以上の整数である。
Therefore, the relationship between the arrangement interval L of adjacent unit FBGs and the Bragg reflection wavelength λ Bp is given by the following equation (7). Here, assuming that a p-th optical pulse time spreader is used as the optical pulse time spreader, the Bragg reflection wavelength is λ Bp .
2 × L × n eff = λ Bp × (m + (1/2)) (7)
Here, m is an integer of 0 or more.

この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置をOCDM/WDMハイブリッド多重方式の光通信システムの符号器及び復号器として利用する場合は、このブラッグ反射波長λBpがチャンネル識別標識となる。λBpを光パルス時間拡散器に設定するには、この光パルス時間拡散器を構成する単位FBGの周期的屈折率構造(回折格子周期)の周期Λpを、λBp=2×neffΛpを満たすように設定すればよい。 When the optical pulse time spreading apparatus according to the embodiment of the present invention is used as an encoder and a decoder in an optical communication system of the OCDM / WDM hybrid multiplexing system, the Bragg reflection wavelength λ Bp becomes a channel identification mark. To set λ Bp in the optical pulse time spreader, the period Λ p of the periodic refractive index structure (grating period) of the unit FBG constituting this optical pulse time spreader is set to λ Bp = 2 × n eff Λ What is necessary is just to set so that p may be satisfy | filled.

この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置を構成する第1〜第U光パルス時間拡散器に設定されるブラッグ反射波長は、それぞれλB1〜λBUであり、λB1〜λBUの最大値をλBmax、最小値をλBminとするとき、入力光パルスの波長スペクトルのピーク波長λsを、上述した式(3)を満たすように設定する。 The Bragg reflection wavelengths set in the first to U-th optical pulse time spreaders constituting the optical pulse time spreading device of the embodiment of the present invention are λ B1 to λ BU , respectively, and the maximum value of λ B1 to λ BU Is set to λ Bmax and the minimum value is set to λ Bmin , the peak wavelength λ s of the wavelength spectrum of the input optical pulse is set so as to satisfy the above-described equation (3).

光パルス時間拡散器から出力される、入力光パルス列を構成する光パルス一つ一つが時間拡散されて生成されて出力されるそれぞれのチップパルス列は、時間軸上で(2×L×neff)/cで与えられる周期性を以って配置される。そのため、第p光パルス時間拡散器の単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λBpの、最大波長λBmaxと最小波長λBminとの差λR=λBmax−λBminは、上述した式(2)
λR≦λs 2/(2×L×neff) (2)
で与えられる範囲に設定される。
Each chip pulse train output from the optical pulse time spreader, which is generated by time-spreading each optical pulse constituting the input optical pulse train, is output on the time axis (2 × L × n eff ). Arranged with periodicity given by / c. Therefore, the difference λ R = λ Bmax −λ Bmin between the maximum wavelength λ Bmax and the minimum wavelength λ Bmin of the Bragg reflection wavelength λ Bp set in the unit FBG of the p-th optical pulse time spreader is expressed by the equation (2 )
λ R ≦ λ s 2 / (2 × L × n eff ) (2)
Is set to the range given by.

すなわち、λRmax値は、以下に示すように、λRmax=λs 2/(2×L×neff)で与えられるからである。
(c/λBmin)−(c/λBmax)=c/(2×L×neff)
λRmax/(λBmin×λBmax)≒λRmaxs 2=1/(2×L×neff)
すなわち、λRmax=λs 2/(2×L×neff)となる。
That is, the λ Rmax value is given by λ Rmax = λ s 2 / (2 × L × n eff ) as described below.
(c / λ Bmin ) − (c / λ Bmax ) = c / (2 × L × n eff )
λ Rmax / (λ Bmin × λ Bmax ) ≒ λ Rmax / λ s 2 = 1 / (2 × L × n eff )
That is, λ Rmax = λ s 2 / (2 × L × n eff ).

以上の議論から、第1〜第U光パルス時間拡散器にそれぞれ設定される、λB1〜λBUについて、隣接するブラッグ反射波長の間隔ΔλBは、次式(8)
ΔλB=λRmax/U=λs 2/(2×L×neff×U) (8)
で与えられる。
From the above discussion, for λ B1 to λ BU set in the first to U-th optical pulse time spreaders, the spacing Δλ B between adjacent Bragg reflection wavelengths is expressed by the following equation (8):
Δλ B = λ Rmax / U = λ s 2 / (2 × L × n eff × U) (8)
Given in.

この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置を光通信システムに利用する場合にあっては、第p光パルス時間拡散器が具えている単位FBGのブラッグ反射波長λBpは、入力光パルス列あるいは入力チップパルス列の波長スペクトルの中心波長λsを中心にして、ΔλB=λRmax/Uで与えられるΔλBの整数倍ずつ異なる値をとる。以後、第p光パルス時間拡散器が具えている単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λBpというところを簡略化して第p光パルス時間拡散器に割り当てられる波長λBpということもある。 When the optical pulse time spreading device of the embodiment of the present invention is used in an optical communication system, the Bragg reflection wavelength λ Bp of the unit FBG provided in the p-th optical pulse time spreader is the input optical pulse train or the input around the central wavelength lambda s of the wavelength spectrum of the chip pulse train, it takes integer times by different values of [Delta] [lambda] B given by Δλ B = λ Rmax / U. Hereinafter, the Bragg reflection wavelength λ Bp set in the unit FBG included in the p-th optical pulse time spreader may be simplified to be the wavelength λ Bp assigned to the p-th optical pulse time spreader.

チャンネル識別パラメータであるUの値が奇数である場合は、ブラッグ反射波長λBの値は、λs−kΔλB、・・・・・、λs−2ΔλB、λs−1ΔλB、λs、λs+1ΔλB、λs+2ΔλB、・・・・・、λs+kΔλBとなる。すなわち、第1光パルス時間拡散器に割り当てられる波長λB1はλs−kΔλBであり、以後、第2光パルス時間拡散器から順に上述の波長が順次割り当てられて、第U光パルス時間拡散器に割り当てられる波長λBUはλs+kΔλBとなる。 When the value of U, which is a channel identification parameter, is an odd number, the value of the Bragg reflection wavelength λ B is λ s −kΔλ B ,..., Λ s −2Δλ B , λ s −1Δλ B , λ s , Λ s + 1Δλ B , λ s + 2Δλ B ,..., Λ s + kΔλ B. That is, the wavelength λ B1 assigned to the first optical pulse time spreader is λ s −kΔλ B , and thereafter, the above-mentioned wavelengths are sequentially assigned in order from the second optical pulse time spreader, and the U-th optical pulse time spread. The wavelength λ BU assigned to the device is λ s + kΔλ B.

一方、チャンネル識別パラメータであるUの値が偶数である場合は、ブラッグ反射波長λBの値は、λs−(2k+1)ΔλB/2、・・・・・、λs−3ΔλB/2、λs−1ΔλB/2、λs+1ΔλB/2、λs+3ΔλB/2、・・・・・、λs+(2k+1)ΔλB/2となる。すなわち、第1光パルス時間拡散器に割り当てられる波長λB1はλs−(2k+1)ΔλB/2であり、以後、第2光パルス時間拡散器から順に上述の波長が順次割り当てられて、第U光パルス時間拡散器に割り当てられる波長λBUはλs+(2k+1)ΔλB/2となる。 On the other hand, when the value U of the channel identification parameter is an even number, the value of the Bragg reflection wavelength λ B is λ s − (2k + 1) Δλ B / 2,..., Λ s −3Δλ B / 2, λ s −1Δλ B / 2, λ s + 1Δλ B / 2, λ s + 3Δλ B / 2,..., Λ s + (2k + 1) Δλ B / 2. That is, the wavelength λ B1 assigned to the first optical pulse time spreader is λ s − (2k + 1) Δλ B / 2, and thereafter, the above-described wavelengths are sequentially assigned from the second optical pulse time spreader. The wavelength λ BU assigned to the U-th optical pulse time spreader is λ s + (2k + 1) Δλ B / 2.

上述した様に、第p光パルス時間拡散器が具える単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λBpは、入力光パルスの波長スペクトルのピーク波長をλsとして次式(1a)及び(1b)
λBp=λs+k(Δλs/U) (1a)
(ただし、Uが奇数の場合、kは|k|<U/2を満たす整数)
λBp=λs+(2k+1)(Δλs/2U) (1b)
(ただし、Uが偶数の場合、kは|k|<U/2を満たす整数)
で与えられる。
As described above, the Bragg reflection wavelength λ Bp set in the unit FBG included in the p-th optical pulse time spreader is expressed by the following equations (1a) and (1b), where λ s is the peak wavelength of the wavelength spectrum of the input optical pulse.
λ Bp = λ s + k (Δλ s / U) (1a)
(However, if U is an odd number, k is an integer that satisfies | k | <U / 2)
λ Bp = λ s + (2k + 1) (Δλ s / 2U) (1b)
(However, when U is an even number, k is an integer satisfying | k | <U / 2)
Given in.

この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置の具体的一例として、光パルス時間拡散器に配置される単位FBGの数を32、符号数(チャンネル数U)を16として設計される場合を取り上げて説明する。第1〜第16光パルス時間拡散器に、第1〜第16チャンネルが一対一に対応させて割り当てられている。従って、第1〜第16光パルス時間拡散器に割り当てられる波長というところを第1〜第16チャンネルに割り当てられる波長ということもある。   As a specific example of the optical pulse time spreading device of the embodiment of the present invention, a case where the number of unit FBGs arranged in the optical pulse time spreading device is 32 and the number of codes (the number of channels U) is 16 is taken up. explain. The first to sixteenth optical pulse time spreaders are assigned with the first to sixteenth channels in a one-to-one correspondence. Accordingly, the wavelength assigned to the first to sixteenth optical pulse time spreaders is sometimes referred to as the wavelength assigned to the first to sixteenth channels.

図3(A)及び(B)を参照して、この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置を構成する光パルス時間拡散器のSSFBGの実効屈折率変調(以後、単に屈折率変調ということもある。)について説明する。図3(A)及び(B)は、SSFBGの屈折率変調についての説明に供する図であり、図3(A)は、SSFBGが作りつけられた光ファイバの長さ方向の位置座標を横軸方向にとって、屈折率変調の様子を模式的に示した図である。単位FBGを矩形によって模式的に示してあり、矩形の縦軸方向の辺の長さは屈折率変調の度合いの大きさに比例させて示してある。また、矩形の横軸方向の辺の長さは、単位FBGの長さを示している。図3(A)において、横軸に並行に引かれた中心線は、SSFBGの屈折率の平均値を示している。   Referring to FIGS. 3A and 3B, the effective refractive index modulation of the SSFBG of the optical pulse time spreader constituting the optical pulse time spreading device of the embodiment of the present invention (hereinafter, simply referred to as refractive index modulation). Yes.) 3 (A) and 3 (B) are diagrams for explaining the refractive index modulation of SSFBG, and FIG. 3 (A) shows the position coordinates in the length direction of the optical fiber in which SSFBG is built. It is the figure which showed typically the mode of refractive index modulation for the direction. The unit FBG is schematically indicated by a rectangle, and the length of the side of the rectangle in the vertical axis direction is shown in proportion to the degree of refractive index modulation. Further, the length of the side of the rectangle in the horizontal axis direction indicates the length of the unit FBG. In FIG. 3 (A), the center line drawn in parallel with the horizontal axis indicates the average value of the refractive index of SSFBG.

図3(B)は、単位FBGの内の2つ分を取り出して、屈折率変調の様子を拡大して示した図である。波型の曲線の振幅は屈折率変調の大きさを示し、この波型の曲線の中心はSSFBGの屈折率の平均値を示している。単位FBGの回折格子周期Λは、屈折率変調を与える波型の曲線の隣接する極大間の間隔で与えられる。   FIG. 3B is an enlarged view showing the state of refractive index modulation by taking out two of the unit FBGs. The amplitude of the corrugated curve indicates the magnitude of the refractive index modulation, and the center of the corrugated curve indicates the average value of the refractive index of SSFBG. The diffraction grating period Λ of the unit FBG is given by an interval between adjacent maxima of a wave-shaped curve that gives refractive index modulation.

入力光パルスの波長スペクトルのピーク波長λsを1550 nm、単位FBGの配置間隔Lを1 mm、SSFBGを構成する光ファイバの実効屈折率neffを1.45とすると、単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λBpの、最大波長λBmaxと最小波長λBminとの差λR=λBmax−λBminは、上述した式(2)によって、
λR=15502/[2×(1×106)×1.45≒0.8(nm)
となる。すなわち、λRmax=0.8(nm)である。また、U=16のとき、隣接するブラッグ反射波長の間隔ΔλBは、上述の式(8)から、ΔλB=λRmax/U=0.8/16=0.05 nmとなる。
Bragg reflection set in the unit FBG, assuming that the peak wavelength λ s of the wavelength spectrum of the input optical pulse is 1550 nm, the spacing L of the unit FBG is 1 mm, and the effective refractive index n eff of the optical fiber constituting the SSFBG is 1.45 The difference λ R = λ Bmax −λ Bmin between the maximum wavelength λ Bmax and the minimum wavelength λ Bmin of the wavelength λ Bp is expressed by the above equation (2).
λ R = 1550 2 / [2 × (1 × 10 6 ) × 1.45 ≒ 0.8 (nm)
It becomes. That is, λ Rmax = 0.8 (nm). When U = 16, the interval Δλ B between adjacent Bragg reflection wavelengths is Δλ B = λ Rmax /U=0.8/16=0.05 nm based on the above equation (8).

ここでは、チャンネル識別パラメータであるUの値が16であり偶数であるから、第1〜第16チャンネルに割り当てられるブラッグ反射波長は、|k|<16/2=8を満たす整数であるk=7として、λs−15ΔλB/2、λs−13ΔλB/2、λs−11ΔλB/2、λs−9ΔλB/2、λs−7ΔλB/2、λs−5ΔλB/2、λs−3ΔλB/2、λs−1ΔλB/2、λs+1ΔλB/2、λs+3ΔλB/2、λs+5ΔλB/2、λs+7ΔλB/2、λs+9ΔλB/2、λs+11ΔλB/2、λs+13ΔλB/2、λs+15ΔλB/2となる。すなわち、第1チャンネルにブラッグ反射波長λs−15ΔλB/2が与えられ、以後第2チャンネル〜第15チャンネルまで順次上述の順序でブラッグ反射波長が与えられ、第16チャンネルにはブラッグ反射波長λs+15ΔλB/2が与えられる。 Here, since the value of U, which is a channel identification parameter, is 16 and is an even number, the Bragg reflection wavelength assigned to the first to 16th channels is an integer satisfying | k | <16/2 = 8, k = 7, λ s −15Δλ B / 2, λ s −13Δλ B / 2, λ s −11Δλ B / 2, λ s −9Δλ B / 2, λ s −7Δλ B / 2, λ s −5Δλ B / 2 , Λ s −3Δλ B / 2, λ s −1Δλ B / 2, λ s + 1Δλ B / 2, λ s + 3Δλ B / 2, λ s + 5Δλ B / 2, λ s + 7Δλ B / 2, λ s + 9Δλ B / 2, λ s + 11Δλ B / 2, λ s + 13Δλ B / 2, and λ s + 15Δλ B / 2. That is, the Bragg reflection wavelength λ s −15Δλ B / 2 is given to the first channel, and then the Bragg reflection wavelength is given sequentially from the second channel to the 15th channel in the order described above, and the Bragg reflection wavelength λ is given to the 16th channel. s + 15Δλ B / 2 is given.

この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置を構成する光パルス時間拡散器の構成要素であるSSFBGにおいて、SSFBGの中央部分に配置される単位FBGの屈折率変調の大きさが最大となるようにアポダイズした。図4を参照してSSFBGに順次配置される単位FBGの屈折率変調の大きさの分布について説明する。図4は、横軸にSSFBGの一方端に配置される単位FBGを「1」とし、他方端に配置される単位FBGを「32」として示し、縦軸にそれぞれの単位FBGの屈折率変調の大きさを、屈折率変調強度の割合として示してある。   In the SSFBG that is a component of the optical pulse time spreader that constitutes the optical pulse time spreader according to the embodiment of the present invention, the magnitude of the refractive index modulation of the unit FBG arranged in the central portion of the SSFBG is maximized. Apodized. With reference to FIG. 4, the distribution of the magnitude of the refractive index modulation of the unit FBGs sequentially arranged in the SSFBG will be described. In FIG. 4, the horizontal axis shows the unit FBG arranged at one end of the SSFBG as `` 1 '', the unit FBG arranged at the other end as `` 32 '', and the vertical axis shows the refractive index modulation of each unit FBG. The magnitude is shown as a percentage of the refractive index modulation intensity.

図4の縦軸は、SSFBGの中央部分に配置される16番目の単位FBG及び17番目の単位FBGの屈折率変調の大きさを1に規格化して、これ以外の単位FBGの屈折率変調の大きさを16番目の単位FBG及び17番目の単位FBGの屈折率変調の大きさとの比として示してある。   The vertical axis in FIG. 4 normalizes the refractive index modulation of the 16th unit FBG and the 17th unit FBG arranged in the central part of the SSFBG to 1, and the refractive index modulation of the other unit FBGs. The magnitude is shown as a ratio of the refractive index modulation of the 16th unit FBG and the 17th unit FBG.

図4において、第1番目の単位FBGから第32番目の単位FBGまでの屈折率変調の最大の極大点を滑らかな曲線で繋げた場合、この曲線を与える関数は、次式(9)で与えられる。
exp[-1×ln2×{2×(M-32/2)/(B×32)}2]=exp[-1×ln2×{2×(M-16)/41.6}2] (9)
ここで、expは指数関数を表す記号であり、ln2は2の自然対数を表す。また、Mは単位FBGの配置順の番号であり、例えば、第1番目の単位FBGではM=1、第32番目の単位FBGではM=32である。また、ここでは、B=1.3としてある。
In Fig. 4, when the maximum local maximum of refractive index modulation from the first unit FBG to the 32nd unit FBG is connected with a smooth curve, the function that gives this curve is given by the following equation (9): It is done.
exp [-1 × ln2 × {2 × (M-32 / 2) / (B × 32)} 2 ] = exp [-1 × ln2 × {2 × (M-16) /41.6} 2 ] (9)
Here, exp is a symbol representing an exponential function, and ln2 represents a natural logarithm of 2. Further, M is a number in the arrangement order of the unit FBGs. For example, M = 1 in the first unit FBG and M = 32 in the 32nd unit FBG. Here, B = 1.3.

次に、図5(A)、図5(B)、図5(C-1)、図5(C-2)及び図5(C-3)を参照して、光パルス時間拡散器を構成するSSFBGの構成要素である単位FBGごとの屈折率変調について説明する。図5(A)は、SSFBGが作りつけられた光ファイバの長さ方向の位置座標を横軸方向にとって、屈折率変調の様子を模式的に示した図である。図5(A)では、屈折率変調の極大の位置を滑らかに繋げる包絡線を模式的に示してある。図5(B)は、単位FBGの内の2つ分を取り出して、屈折率変調の様子を拡大して示した図である。実線で示す波型の曲線の振幅は屈折率変調の大きさを示している。単位FBGの回折格子周期Λは、屈折率変調を与える波型の曲線の隣接する極大間の間隔で与えられる。   Next, referring to FIG. 5 (A), FIG. 5 (B), FIG. 5 (C-1), FIG. 5 (C-2) and FIG. 5 (C-3), an optical pulse time spreader is configured. The refractive index modulation for each unit FBG, which is a component of the SSFBG, will be described. FIG. 5 (A) is a diagram schematically showing the state of refractive index modulation with the position coordinate in the length direction of the optical fiber in which the SSFBG is built in the horizontal axis direction. In FIG. 5 (A), an envelope that smoothly connects the maximum positions of the refractive index modulation is schematically shown. FIG. 5 (B) is an enlarged view showing the state of refractive index modulation by extracting two of the unit FBGs. The amplitude of the wavy curve shown by the solid line indicates the magnitude of the refractive index modulation. The diffraction grating period Λ of the unit FBG is given by an interval between adjacent maxima of a wave-shaped curve that gives refractive index modulation.

図5(C-1)〜図5(C-3)では、図5(C-1)に示す回折格子周期がΛである正弦波状の屈折率変調に対して、図5(C-2)に示すアポダイズを与えるガウスの誤差関数との積を算出することによって、図5(C-3)に示すアポダイズされた屈折率変調が得られることを示している。図5(C-3)に示す屈折率変調が単位FBGの屈折率変調として設定される。   5 (C-1) to 5 (C-3), for the sinusoidal refractive index modulation whose diffraction grating period is Λ shown in FIG. 5 (C-1), FIG. 5 (C-2) FIG. 5C shows that the apodized refractive index modulation shown in FIG. 5C is obtained by calculating the product of the Gaussian error function that gives the apodization shown in FIG. The refractive index modulation shown in FIG. 5C-3 is set as the refractive index modulation of the unit FBG.

上述の単位FBGのアポダイズを与える関数であるガウスの誤差関数は、次式(10)で与えられる。   The Gaussian error function, which is a function that gives the apodization of the unit FBG, is given by the following equation (10).

exp[-1×ln2×{2×(x-D/2)/(B×D)}2] (10)
ここで、xはSSFBGが形成されている光ファイバの長手方向(導波方向)に沿って設定した位置座標の値であり、Dは単位FBGの長さである。また、ここでは、B=0.5とした。
exp [-1 × ln2 × {2 × (xD / 2) / (B × D)} 2 ] (10)
Here, x is a value of a position coordinate set along the longitudinal direction (waveguide direction) of the optical fiber in which the SSFBG is formed, and D is the length of the unit FBG. Here, B = 0.5.

以上説明した様に、図4に示したように第1番目の単位FBGから第32番目の単位FBGまでの屈折率変調の大きさを滑らかに変調すること、及び各単位FBGを図5に示すようにその屈折率変調をアポダイズすることによって、光パルス時間拡散器から出力される出力光の波長スペクトルのサイドバンドローブが抑圧されるという効果が得られる。   As described above, as shown in FIG. 4, the refractive index modulation from the first unit FBG to the 32nd unit FBG is smoothly modulated, and each unit FBG is shown in FIG. By apodizing the refractive index modulation as described above, an effect of suppressing the sideband lobe of the wavelength spectrum of the output light output from the optical pulse time spreader can be obtained.

この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置を構成する光パルス時間拡散器のSSFBGにおいては、OCDM/WDMハイブリッド多重方式において、隣接する波長が割り当てられたチャンネルの光信号の波長スペクトルの裾野の部分が重なり合って両チャンネル間にクロストークが発生することによって、通信の精度が低下するという問題を解決するため、SSFBGを構成する単位FBGのそれぞれを形成する周期的屈折率分布構造に対して、この周期的屈折率分布構造の屈折率変調がsinc関数でアポダイズされている。   In the SSFBG of the optical pulse time spreader that constitutes the optical pulse time spreader according to the embodiment of the present invention, in the OCDM / WDM hybrid multiplex system, the portion of the wavelength spectrum of the optical signal of the channel to which the adjacent wavelength is allocated In order to solve the problem of reduced communication accuracy due to crosstalk occurring between both channels due to overlapping, the periodic refractive index distribution structure forming each of the unit FBGs constituting the SSFBG The refractive index modulation of the periodic refractive index distribution structure is apodized with a sinc function.

図6(A)、図6(B)、図6(C-1)、図6(C-2)及び図6(C-3)を参照して、単位FBGのそれぞれを形成する周期的屈折率分布構造に対して、この周期的屈折率分布構造の屈折率変調がsinc関数でアポダイズされた場合について説明する。図6(A)は、SSFBGが作りつけられた光ファイバの長さ方向の位置座標を横軸方向にとって、屈折率変調の様子を模式的に示した図である。図6(A)では、屈折率変調の極大の位置を滑らかに繋げる包絡線を模式的に示してある。図6(B)では、実線で示す波型の曲線の振幅は屈折率変調の大きさを示している。単位FBGの回折格子周期Λは、屈折率変調を与える波型の曲線の隣接する極大間の間隔で与えられる。   6 (A), 6 (B), 6 (C-1), 6 (C-2) and 6 (C-3), the periodic refraction forming each of the unit FBGs A case where the refractive index modulation of the periodic refractive index distribution structure is apodized with a sinc function will be described. FIG. 6 (A) is a diagram schematically showing the state of refractive index modulation with the position coordinate in the length direction of the optical fiber in which the SSFBG is built in the horizontal axis direction. In FIG. 6 (A), an envelope that smoothly connects the maximum positions of the refractive index modulation is schematically shown. In FIG. 6B, the amplitude of the wavy curve indicated by the solid line indicates the magnitude of the refractive index modulation. The diffraction grating period Λ of the unit FBG is given by an interval between adjacent maxima of a wave-shaped curve that gives refractive index modulation.

図6(C-1)、図6(C-2)及び図6(C-3)は、単位FBGのsinc関数によるアポダイズについての説明に供する図であり、図6(C-1)に示す回折格子周期がΛである正弦波状の屈折率変調に対して、図6(C-2)に示すアポダイズを与えるsinc関数との積を算出することによって、図6(C-3)に示すアポダイズされた屈折率変調が得られることを示している。図6(C-3)に示す屈折率変調が単位FBGの屈折率変調として設定される。   6 (C-1), FIG. 6 (C-2) and FIG. 6 (C-3) are diagrams for explaining apodization by the sinc function of the unit FBG, and are shown in FIG. 6 (C-1). By calculating the product of the sinusoidal refractive index modulation whose grating period is Λ and the sinc function giving the apodization shown in FIG. 6 (C-2), the apodization shown in FIG. 6 (C-3) is obtained. The obtained refractive index modulation is obtained. The refractive index modulation shown in FIG. 6C-3 is set as the refractive index modulation of the unit FBG.

上述の単位FBGのアポダイズを与える関数であるsinc関数は、次式(11)で与えられる。   The sinc function, which is a function that gives the apodization of the unit FBG, is given by the following equation (11).

sin[Q×{x-(D/2)}]/[Q×{x-(D/2)}]=sinc[Q×{x-(D/2)}] (11)
ただし、x=D/2のときは、sinc[Q×{x-(D/2)}]=1と定義する。ここで、xはSSFGBが形成されている光ファイバの長手方向(導波方向)に沿って設定した位置座標の値であり、Dは単位FBGの長さである。また、Qは正の整数であり、ここでは、Q=1、Q=2、及びQ=3の場合について検討した。
sin [Q × {x- (D / 2)}] / [Q × {x- (D / 2)}] = sinc [Q × {x- (D / 2)}] (11)
However, when x = D / 2, sinc [Q × {x− (D / 2)}] = 1 is defined. Here, x is a position coordinate value set along the longitudinal direction (waveguide direction) of the optical fiber in which the SSFGB is formed, and D is the length of the unit FBG. Q is a positive integer. Here, the case of Q = 1, Q = 2, and Q = 3 was examined.

<光パルス時間拡散装置の動作特性>
図7(A)〜図7(C)を参照して、第1番目の単位FBGから第32番目の単位FBGまでの屈折率変調の極大点が上述した式(10)でアポダイズされており、かつ単位FBGのそれぞれを形成する周期的屈折率分布構造の屈折率変調も、上述の式(11)で与えられるsinc関数でアポダイズされているSSFBGの反射スペクトルにつき説明する。
<Operating characteristics of optical pulse time spreading device>
With reference to FIG. 7 (A) to FIG. 7 (C), the maximum point of the refractive index modulation from the first unit FBG to the 32nd unit FBG is apodized by the above equation (10), The refractive index modulation of the periodic refractive index distribution structure forming each of the unit FBGs will also be described with respect to the reflection spectrum of the SSFBG that is apodized by the sinc function given by the above equation (11).

図7(A)〜図7(C)の横軸は、入射光スペクトル波長の中心波長を0として示す相対波長をnm単位で目盛って示してある。ここでは、入射光スペクトル波長の中心波長は、1550 nmである。すなわち図7(A)〜図7(C)の横軸において0と示してある座標が、波長1550 nmを意味している。また、単位FBGの配置間隔Lと単位FBGの長さDは共に1 mmである。   The horizontal axis of FIGS. 7A to 7C shows the relative wavelength in units of nm with the center wavelength of the incident light spectrum wavelength being 0. Here, the center wavelength of the incident light spectrum wavelength is 1550 nm. That is, the coordinate indicated by 0 on the horizontal axis in FIGS. 7A to 7C means the wavelength of 1550 nm. Further, the arrangement interval L of the unit FBG and the length D of the unit FBG are both 1 mm.

図7(A)〜図7(C)から明らかなように、Qの値を大きくとるに従って、SSFBGの反射スペクトルの帯域幅が広がっていることが分かる。すなわちQ=1である場合は、反射スペクトル強度の顕著なピークは、入射光スペクトル波長の中心波長を挟んで2つであるのに対して、Q=2である場合は4つ、Q=3である場合は6つと増大している。このことから、Qの値を選択することによって、光パルス時間拡散器の構成要素であるSSFBGの反射スペクトル帯域を適宜選択することが可能であることが分かる。   As is clear from FIGS. 7A to 7C, it can be seen that the bandwidth of the reflection spectrum of SSFBG increases as the value of Q increases. That is, when Q = 1, there are two significant peaks of the reflected spectrum intensity across the center wavelength of the incident light spectrum wavelength, whereas four when Q = 2, Q = 3 Is increased to six. From this, it is understood that by selecting the value of Q, it is possible to appropriately select the reflection spectrum band of the SSFBG that is a constituent element of the optical pulse time spreader.

図7(A)〜図7(C)に示したように、単位FBGのそれぞれを形成する周期的屈折率分布構造の屈折率変調がsinc関数でアポダイズされているSSFBGから反射されて出力されるチップパルスのそれぞれの光強度時間波形は、上述のアポダイズに使われたsinc関数の2乗で与えられる形状となる。   As shown in FIGS. 7A to 7C, the refractive index modulation of the periodic refractive index distribution structure forming each of the unit FBGs is reflected and output from the SSFBG that is apodized by the sinc function. The light intensity time waveform of each chip pulse has a shape given by the square of the sinc function used for the apodization described above.

また、単位FBGの配置間隔がLであることによって、SSFBGからブラッグ反射されて出力されるチップパルス列を構成する隣接するチップパルスの時間軸上での間隔tcは、tc=2×L×neff/cで与えられる。チップパルスの繰り返し周波数は、1/tcで与えられるので、チップパルスの繰り返し周波数は、c/(2×L×neff)で与えられる。ここでは、L=1 mm、neff=1.45であるから、SSFBGからブラッグ反射されて出力されるチップパルスの繰り返し周波数は、約100 GHzとなる。 Further, since the arrangement interval of the unit FBG is L, the interval t c on the time axis of the adjacent chip pulses constituting the chip pulse train output by Bragg reflection from the SSFBG is t c = 2 × L × It is given by n eff / c. Since the repetition frequency of the chip pulse is given by 1 / t c , the repetition frequency of the chip pulse is given by c / (2 × L × n eff ). Here, since L = 1 mm and n eff = 1.45, the repetition frequency of the chip pulse output by Bragg reflection from SSFBG is about 100 GHz.

<この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置による符号化及び復号化>
図8(A)〜(C)を参照して、この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置による符号化及び復号化の動作について説明する。
<Encoding and Decoding by Optical Pulse Time Spreading Apparatus of Embodiment of the Present Invention>
With reference to FIGS. 8A to 8C, encoding and decoding operations by the optical pulse time spreading apparatus according to the embodiment of the present invention will be described.

図8(C)では、横軸に時間軸Tを示してある。また、縦方向には、復号器に入力されるチップパルス列を構成するN個のチップパルスのそれぞれが、復号器によってN個のチップパルスに変換されることで得られるNとおりのチップパルス列を、復号器から出力される時間遅れの関係を反映させてN段に並べて示してある。i=0と示してあるチップパルス列は、符号器から出力されるチップパルス列を構成するチップパルスの第1番目のチップパルスが復号器でチップパルス列として生成されたものである。同様にi=1〜(N-1)と示してあるチップパルス列は、それぞれ符号器から出力されるチップパルス列を構成するチップパルスの第2〜N番目のチップパルスが復号器でチップパルス列として生成されたものである。i=0〜(N-1)と示してあるチップパルス列が、図8(C)に示すように時間軸上で重なり合って干渉する結果、復号器である光パルス時間拡散器からは、自己相関波あるいは相互相関波が出力される。   In FIG. 8C, the horizontal axis represents the time axis T. Further, in the vertical direction, N chip pulse trains obtained by converting each of the N chip pulses constituting the chip pulse train input to the decoder into N chip pulses by the decoder, These are shown in N stages, reflecting the relationship of the time delay output from the decoder. The chip pulse train shown as i = 0 is a chip pulse train generated by the decoder as the first chip pulse of the chip pulse constituting the chip pulse train output from the encoder. Similarly, for the chip pulse train indicated as i = 1 to (N-1), the second to Nth chip pulses of the chip pulse that are output from the encoder are generated as a chip pulse train by the decoder. It has been done. As shown in FIG. 8 (C), the chip pulse train indicated as i = 0 to (N-1) overlaps and interferes on the time axis. As a result, the optical pulse time spreader, which is a decoder, causes autocorrelation. Wave or cross-correlation wave is output.

図8(A)〜(C)では、光パルス時間拡散器を構成するSSFBGは、N個の単位FBGを具えて構成され、各単位FBGのブラッグ反射波長をλBとし、単位FBGの配置間隔をLとしてある。ここで、第1〜第U光パルス時間拡散器にそれぞれ設定するブラッグ反射波長を互いに区別せずに一般的に光パルス時間拡散器に設定されるブラッグ反射波長を指定する場合は単にλBと表すものとする。 8A to 8C, the SSFBG that constitutes the optical pulse time spreader is configured to include N unit FBGs, each unit FBG has a Bragg reflection wavelength λ B , and the unit FBG arrangement interval. Is L. Here, when specifying the Bragg reflection wavelength generally set in the optical pulse time spreader without distinguishing the Bragg reflection wavelength set in each of the first to Uth optical pulse time spreaders, simply λ B It shall represent.

図8(A)に示すように、光パルスが光サーキュレータ40のポート1から光サーキュレータ40に入力され、光サーキュレータ40のポート2から出力され、光パルス時間拡散器(図8(A)では破線の四角形で囲って示してある。)に入力される。光パルス時間拡散器に入力された光パルスはチップパルス列として生成されて、このチップパルス列は光サーキュレータ40のポート2から光サーキュレータ40に入力されてポート3から出力される。   As shown in FIG. 8 (A), an optical pulse is input to optical circulator 40 from port 1 of optical circulator 40, output from port 2 of optical circulator 40, and an optical pulse time spreader (shown by a broken line in FIG. 8 (A)). Are enclosed in a square.). The optical pulse input to the optical pulse time spreader is generated as a chip pulse train, and this chip pulse train is input from the port 2 of the optical circulator 40 to the optical circulator 40 and output from the port 3.

図8(A)に示す光パルス時間拡散器から出力されるチップパルス列の隣接するチップパルス間の位相差は2π×2×L×neffB=2π×(m+(1/2))で与えられるように、各単位FBGのブラッグ反射波長λB及び単位FBGの配置間隔Lが設定されている(ここで、mは0以上の整数)。 The phase difference between adjacent chip pulses of the chip pulse train output from the optical pulse time spreader shown in FIG. 8 (A) is 2π × 2 × L × n eff / λ B = 2π × (m + (1/2)) The Bragg reflection wavelength λ B of each unit FBG and the arrangement interval L of the unit FBG are set (where m is an integer greater than or equal to 0).

入力光パルスの波長スペクトルの中心波長をλsとすると、隣接する単位FBGからブラッグ反射されるチップパルス間の位相差φは次式(12)で与えられる。
φ(Δλ)=2π×2×L×neffs=2π×(m+(1/2))×λBs
=2π×(m+(1/2))×(1+(Δλ/λs))
=π+{2π×(m+(1/2))×(Δλ/λs) (12)
ここで、Δλ=λB−λsである。すなわちφ(Δλ)の値はΔλの大きさによって決定される。λB=λsであるとき、φ=πとなる。
When the center wavelength of the wavelength spectrum of the input optical pulse is λ s , the phase difference φ between chip pulses that are Bragg reflected from the adjacent unit FBG is given by the following equation (12).
φ (Δλ) = 2π × 2 × L × n eff / λ s = 2π × (m + (1/2)) × λ B / λ s
= 2π × (m + (1/2)) × (1+ (Δλ / λ s ))
= Π + {2π × (m + (1/2)) × (Δλ / λ s ) (12)
Here, Δλ = λ B −λ s . That is, the value of φ (Δλ) is determined by the magnitude of Δλ. When λ B = λ s , φ = π.

入力光パルスが符号器である光パルス時間拡散器に入力されると、単位FBGの数と等しい数のチップパルスからなるチップパルス列が生成される。上述したように図8(A)及び(B)に示す図では、単位FBGの数をN個としてある。   When the input optical pulse is input to the optical pulse time spreader that is an encoder, a chip pulse train composed of a number of chip pulses equal to the number of unit FBGs is generated. As described above, in the diagrams shown in FIGS. 8A and 8B, the number of unit FBGs is N.

このチップパルス列を構成するチップパルスの隣接するチップパルス間の位相差は、上述の式(12)で与えられる値を以って光導波路を伝播して、復号器である光パルス時間拡散器に入力される。図8(B)を参照して、上述のチップパルス列が復号器において復号化される過程について説明する。ここで、第i光パルス時間拡散器によって符号化されて生成されたチップパルス列が、第j光パルス時間拡散器によって復号化されると仮定して説明する。ここで、i、jは、それぞれ0≦i≦N-1及び0≦j≦N-1を満たす整数である。   The phase difference between adjacent chip pulses of the chip pulse constituting this chip pulse train propagates through the optical waveguide with the value given by the above equation (12), and is transmitted to the optical pulse time spreader as a decoder. Entered. With reference to FIG. 8B, a process in which the above-described chip pulse train is decoded in the decoder will be described. Here, it is assumed that the chip pulse train encoded and generated by the i-th optical pulse time spreader is decoded by the j-th optical pulse time spreader. Here, i and j are integers that satisfy 0 ≦ i ≦ N−1 and 0 ≦ j ≦ N−1, respectively.

第i光パルス時間拡散器によって符号化されて生成され位相Δφeが与えられて出力されたチップパルスが、第j光パルス時間拡散器によって復号化され位相Δφdが更に付加されて与えられたと仮定すると、チップパルス列の第1番目のチップパルスを基準として、このチップパルスは次式(13)
Δφij=i×Δφe+j×Δφd (13)
で与えられる位相Δφijを有している。
The chip pulse encoded and generated by the i th optical pulse time spreader and given the phase Δφ e is decoded by the j th optical pulse time spreader and given with the phase Δφ d added further. Assuming that the chip pulse is based on the first chip pulse in the chip pulse train,
Δφ ij = i × Δφ e + j × Δφ d (13)
Has a phase Δφ ij given by

図8(C)に示すように、復号器に入力されるチップパルス列を構成するN個のチップパルスのそれぞれは、復号器によってN個のチップパルスに変換される。その結果、合計(N×N)個のチップパルスが生成される。符号化されて生成されたN個のチップパルスのそれぞれのチップパルスが復号器で再びN個のチップパルスからなるチップパルス列となり、これらのチップパルス列が時間軸上で重なることによる干渉によって自己相関波あるは相互相関波が生成される。   As shown in FIG. 8C, each of the N chip pulses constituting the chip pulse train input to the decoder is converted into N chip pulses by the decoder. As a result, a total of (N × N) chip pulses are generated. Each chip pulse of the N chip pulses generated by encoding becomes a chip pulse train composed of N chip pulses again by the decoder, and the autocorrelation wave is caused by interference caused by overlapping these chip pulse trains on the time axis. Or a cross-correlation wave is generated.

時刻T=i+jにおいて時間軸上で重なりあうチップパルスの位相Δφij(T)は、次式(14)
Δφij(T)=T×Δφd+(Δφe−Δφd)×i (14)
で与えられる。
The phase Δφ ij (T) of the chip pulses overlapping on the time axis at time T = i + j is expressed by the following equation (14)
Δφ ij (T) = T × Δφ d + (Δφ e −Δφ d ) × i (14)
Given in.

符号器と復号器とが同一構造の光パルス時間拡散器である場合、すなわち、Δφe=Δφd=Δφである場合、Δφij(T)=T×Δφとなり、iの値に依存せず時刻Tにおいて全てのチップパルスが同位相で干渉しあう。すなわち、時刻Tにおいて非常に大きなピークが形成され、自己相関波が形成される。 When the encoder and the decoder are optical pulse time spreaders having the same structure, that is, when Δφ e = Δφ d = Δφ, Δφ ij (T) = T × Δφ and does not depend on the value of i At time T, all chip pulses interfere with each other in the same phase. That is, a very large peak is formed at time T, and an autocorrelation wave is formed.

一方、符号器と復号器とが相異なる構造の光パルス時間拡散器である場合、すなわち、ΔφeとΔφdとが異なっている場合、時刻T=i+jにおいて時間軸上で重なりあうチップパルスの位相Δφij(T)は、上述の式(14)から明らかなように、iの値によってΔφij(T)の値がそれぞれ異なってくるから、チップパルス同士は干渉によってそれぞれ打ち消しあってピークが形成されず、相互相関波が形成される。 On the other hand, if the encoder and the decoder are optical pulse time spreaders having different structures, that is, if Δφ e and Δφ d are different, chip pulses overlapping on the time axis at time T = i + j As is clear from the above equation (14), the phase Δφ ij (T) differs depending on the value of i, so that the values of Δφ ij (T) differ from each other, and the peaks of the chip pulses cancel each other due to interference. Not formed, but a cross-correlation wave is formed.

上述したように、同一の構成である、この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置を2台そろえ、それぞれを符号器及び復号器として利用することによって、符号化復号化が実現される。同一の構成の光パルス時間拡散装置とは、それぞれの光パルス時間拡散装置が具える第1〜第U光パルス時間拡散器の構成が互いに等しい組み合わせから成っていることを意味する。すなわち、一方の光パルス時間拡散装置の第p光パルス時間拡散器の構成と、他方の光パルス時間拡散装置の第p光パルス時間拡散器の構成とが等しくなっていることを意味する。ここで、pは、1≦p≦Uを満たす全ての整数である。   As described above, coding / decoding is realized by arranging two optical pulse time spreading apparatuses of the embodiment of the present invention having the same configuration and using them as an encoder and a decoder, respectively. The optical pulse time spreader having the same configuration means that the configurations of the first to U-th optical pulse time spreaders included in each optical pulse time spreader are composed of equal combinations. That is, it means that the configuration of the p-th optical pulse time spreader of one optical pulse time spreading device is equal to the configuration of the p-th optical pulse time spreader of the other optical pulse time spreading device. Here, p is any integer that satisfies 1 ≦ p ≦ U.

符号化ステップは、この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置が具える第1〜第U光パルス時間拡散器にそれぞれ第1〜第Uチャンネルを割り当て、それぞれのチャンネルの送信信号を符号化することで実現される。   The encoding step assigns the first to U-th channels to the first to U-th optical pulse time spreaders included in the optical pulse time spreading device of the embodiment of the present invention, and encodes the transmission signals of the respective channels. This is realized.

多重化ステップは、上述の第1〜第U光パルス時間拡散器からそれぞれ出力される第1〜第Uチップパルス列を光合波器等によって合波することによって実現される。   The multiplexing step is realized by combining the first to U-th chip pulse trains output from the first to U-th optical pulse time spreaders with an optical multiplexer or the like.

復号化ステップは、例えば、図1(B)に示す構成の場合、上述の第1〜第Uチップパルス列が多重化された多重チップパルス列をU分割(強度分割)して、復号器であるこの発明の実施形態の光パルス時間拡散装置が具える第1〜第U光パルス時間拡散器にそれぞれ供給することによって実現される。符号化された際に使われた光パルス時間拡散器と同一構造の光パルス時間拡散器においては自己相関波が生成され、異なる構造の光パルス時間拡散器においては相互相関波が生成されることによって、符号分割多重方式が実現されることになる。   In the decoding step, for example, in the case of the configuration shown in FIG. 1 (B), the multi-chip pulse train obtained by multiplexing the first to U-th chip pulse trains described above is U-divided (intensity division), and this is a decoder. This is realized by supplying each of the first to Uth optical pulse time spreaders included in the optical pulse time spreader of the embodiment of the invention. An auto-correlation wave is generated in an optical pulse time spreader of the same structure as the optical pulse time spreader used for encoding, and a cross-correlation wave is generated in an optical pulse time spreader of a different structure. Thus, a code division multiplexing system is realized.

また、上述したように第1〜第Uチップパルス列にはそれぞれ互いに異なるスペクトル帯域が割り当てられているので、この光パルス時間拡散装置を符号器及び復号器として利用する通信方式においては、擬似的にWDMも同時に実行されていることになる。すなわち、この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置を利用する光多重伝送システムによれば、OCDM/WDMハイブリッド多重方式による光通信を実現させることが可能となる。   Also, as described above, different spectrum bands are assigned to the first to U-th chip pulse trains, respectively, so in the communication method using this optical pulse time spreading device as an encoder and a decoder, WDM is also being executed at the same time. That is, according to the optical multiplex transmission system using the optical pulse time spreading device of the embodiment of the present invention, it is possible to realize optical communication by the OCDM / WDM hybrid multiplex system.

<この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置の利用>
この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置へ入力する入力光パルスの時間波形の半値幅を狭くすることによって、入力光パルスの波長スペクトルの半値幅を広げ、入力光パルスの波長スペクトルの波長帯域が光パルス時間拡散器の構成要素であるSSFBGの反射スペクトルの波長帯域を覆いつくすようにすることが可能である。この場合、入力光パルスの中心波長が、SSFBGの反射スペクトル帯域の中心波長の付近であれば、入力光パルスの光搬送波を生成する光源の波長が多少変動しても、複数チャンネルの光信号を光多重伝送するためのOCDM/WDMハイブリッド多重方式による光通信が可能となる。
<Utilization of Optical Pulse Time Spreading Device of Embodiment of the Present Invention>
By narrowing the half width of the time waveform of the input optical pulse input to the optical pulse time spreading device of the embodiment of the present invention, the half width of the wavelength spectrum of the input optical pulse is widened, and the wavelength band of the wavelength spectrum of the input optical pulse It is possible to cover the wavelength band of the reflection spectrum of SSFBG which is a component of the optical pulse time spreader. In this case, if the center wavelength of the input optical pulse is near the center wavelength of the reflection spectrum band of the SSFBG, even if the wavelength of the light source that generates the optical carrier wave of the input optical pulse fluctuates slightly, the optical signal of multiple channels is output. Optical communication by the OCDM / WDM hybrid multiplex system for optical multiplex transmission becomes possible.

この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置を符号器及び復号器として利用して実現されるOCDM/WDMハイブリッド多重方式による光通信にあっては、この光通信の光信号を構成する入力光パルスの光搬送波の波長が多少変動しても、符号化及び復号化の動作に影響を与えることはない。すなわち、入力光パルスの光搬送波が波長変動しても、光パルス時間拡散器を構成するSSFBGの単位FBGのブラッグ反射波長λBが変動しない限り符号化及び復号化の動作に影響を与えることはない。 In optical communication based on the OCDM / WDM hybrid multiplex system realized by using the optical pulse time spreading device of the embodiment of the present invention as an encoder and decoder, an input optical pulse constituting an optical signal of this optical communication Even if the wavelength of the optical carrier varies slightly, the encoding and decoding operations are not affected. That is, even if the wavelength of the optical carrier wave of the input optical pulse fluctuates, it does not affect the encoding and decoding operations unless the Bragg reflection wavelength λ B of the unit FBG of the SSFBG constituting the optical pulse time spreader fluctuates. Absent.

ここで、入力光パルスの光搬送波の波長が多少変動するとは、入力光パルスの波長スペクトルの波長帯域がSSFBGの反射スペクトルの波長帯域を覆いつくすという条件を破らない範囲で入力光パルスの光搬送波の波長が変動することをいう。   Here, the wavelength of the optical carrier of the input optical pulse varies slightly. The optical carrier of the input optical pulse does not violate the condition that the wavelength band of the wavelength spectrum of the input optical pulse covers the wavelength band of the reflection spectrum of SSFBG. This means that the wavelength of fluctuates.

入力光パルスの光搬送波を生成するための光源である半導体レーザダイオードの出力光の波長は、半導体レーザダイオードの温度によって変動し、その変動量は1℃当たり0.8 nmであるのに対して、SSFBGの単位FBGのブラッグ反射波長λBの温度による変動量は1℃当たり0.01 nmと1/80と非常に小さい。すなわち、この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置を符号器及び復号器として利用して実現されるOCDM/WDMハイブリッド多重方式による光通信にあってはその符号化及び復号化動作の信頼性が、従来の同種のWDMによる光通信と比較して格段に高いことが分かる。 The wavelength of the output light of the semiconductor laser diode, which is a light source for generating the optical carrier wave of the input optical pulse, varies depending on the temperature of the semiconductor laser diode, and the variation is 0.8 nm per 1 ° C, whereas SSFBG The amount of fluctuation due to the temperature of the Bragg reflection wavelength λ B of the unit FBG is 0.01 nm per 1 ° C and 1/80, which is very small. That is, in the optical communication by the OCDM / WDM hybrid multiplex system realized by using the optical pulse time spreading apparatus of the embodiment of the present invention as an encoder and a decoder, the reliability of the encoding and decoding operations is high. It can be seen that it is much higher than conventional optical communication using the same type of WDM.

更に、この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置の第1〜第U光パルス時間拡散器のそれぞれはSSFBGを具えて構成されており、SSFBGを構成している単位FBGのそれぞれは、回折格子を構成する屈折率変調がsinc関数との積として強度と位相を表す曲線として与えられ、このsinc関数の絶対値の最大の極大値を取るピーク曲線で包絡される屈折率変調領域から反射されるブラッグ反射光と、隣接する単位FGBにおけるsinc関数の絶対値の最大の極大値を取るピーク曲線で包絡される屈折率変調領域から反射されるブラッグ反射光の位相差が当該ブラッグ反射光の半波長の奇数倍に設定されている。   Further, each of the first to U-th optical pulse time spreaders of the optical pulse time spreading device of the embodiment of the present invention is configured to include an SSFBG, and each of the unit FBGs configuring the SSFBG is a diffraction grating. Is reflected as a product of the sinc function as a curve representing intensity and phase, and is reflected from the refractive index modulation region enveloped by a peak curve taking the maximum value of the absolute value of this sinc function. The phase difference between the Bragg reflected light and the Bragg reflected light reflected from the refractive index modulation region enveloped by the peak curve taking the maximum of the absolute value of the sinc function in the adjacent unit FGB is the half wavelength of the Bragg reflected light. It is set to an odd multiple of.

単位FBGの屈折率変調にアポダイズが施されていない場合、及び単位FBGの屈折率変調にガウス誤差関数に基づくアポダイズが施されている場合と比較して、この条件を満たす光パルス時間拡散器から出力される出力光の波長スペクトルの特性について、図9(A)〜図9(C)を参照して説明する。   Compared to the case where the apodization is not applied to the refractive index modulation of the unit FBG and the case where the apodization based on the Gaussian error function is applied to the refractive index modulation of the unit FBG, the optical pulse time spreader satisfying this condition is used. The characteristics of the wavelength spectrum of the output light to be output will be described with reference to FIGS. 9 (A) to 9 (C).

図9(A)〜図9(C)の各図の横軸は波長をnm単位で目盛って示してあり、縦軸は反射率をdB単位で目盛って示してある。   In each of FIGS. 9A to 9C, the horizontal axis indicates the wavelength in units of nm, and the vertical axis indicates the reflectance in units of dB.

図9(A)〜図9(C)において、縦軸に並行な破線で区切った波長帯域は、通常のWDM光多重通信において単一波長として扱われる波長帯域、すなわち波長グリッドを示している。   In FIG. 9 (A) to FIG. 9 (C), the wavelength band divided by a broken line parallel to the vertical axis indicates a wavelength band treated as a single wavelength in normal WDM optical multiplex communication, that is, a wavelength grid.

図9(A)に示すように、屈折率変調にアポダイズが施されていない単位FBGで形成されるSSFBGを具える光パルス時間拡散器から出力される出力光の波長スペクトルは、中央部分の波長グリッドの短波長側の隣接する波長帯域にはA1及びA2で示すピークが存在し、長波長側の隣接する波長帯域にはA7及びA8で示すピークが存在する。これらのピークA1、A2、A7及びA8の波長成分は、復号化の際の雑音成分となり、この雑音成分の大きさは-10 dB以上と見積もられる。この雑音の大きさは、通常のWDM光多重通信において無視できない大きさである。   As shown in FIG. 9 (A), the wavelength spectrum of the output light output from the optical pulse time spreader including the SSFBG formed by the unit FBG that is not apodized for the refractive index modulation is the wavelength of the central portion. Peaks indicated by A1 and A2 exist in adjacent wavelength bands on the short wavelength side of the grid, and peaks indicated by A7 and A8 exist in adjacent wavelength bands on the long wavelength side. The wavelength components of these peaks A1, A2, A7, and A8 are noise components at the time of decoding, and the magnitude of this noise component is estimated to be -10 dB or more. The magnitude of this noise cannot be ignored in normal WDM optical multiplex communication.

図9(B)に示すように、屈折率変調にガウス誤差関数に基づくアポダイズが施されている単位FBGで形成されるSSFBGを具える光パルス時間拡散器から出力される出力光の波長スペクトルは、中央部分の波長グリッドの短波長側の隣接する波長帯域にはB2で示すピーク一つが存在し、長波長側の隣接する波長帯域にはB7で示すピーク一つが存在する。この雑音成分の大きさは-20 dB程度と見積もられ、雑音の大きさは上述の屈折率変調にアポダイズが施されていない場合と比較して格段に小さい。   As shown in FIG. 9 (B), the wavelength spectrum of the output light output from the optical pulse time spreader including the SSFBG formed by the unit FBG in which the refractive index modulation is apodized based on the Gaussian error function is One peak indicated by B2 exists in the adjacent wavelength band on the short wavelength side of the wavelength grid in the central portion, and one peak indicated by B7 exists in the adjacent wavelength band on the long wavelength side. The magnitude of the noise component is estimated to be about -20 dB, and the magnitude of the noise is much smaller than that in the case where the above-described refractive index modulation is not apodized.

一方、図9(B)に示す光パルス時間拡散器から出力される出力光の波長スペクトルには、中央部分の波長グリッド内の短波長側に存在するB3で示すピークと長波長側に同じく存在するB6で示すピークの大きさが、中央部分の波長グリッド内の中心部分に存在するB4及びB5で示すピークの大きさに比べて小さいという特性がある。これは、信号成分が小さいことを意味し、雑音成分が小さいにしても、復号された信号のS/N比の向上には寄与しない特性である。   On the other hand, the wavelength spectrum of the output light output from the optical pulse time spreader shown in FIG. 9 (B) is also present on the long wavelength side and the peak indicated by B3 existing on the short wavelength side in the central portion of the wavelength grid. The peak size indicated by B6 is smaller than the peak size indicated by B4 and B5 present in the central portion of the central wavelength grid. This means that the signal component is small, and even if the noise component is small, this is a characteristic that does not contribute to the improvement of the S / N ratio of the decoded signal.

この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置を構成する光パルス時間拡散器にあっては、SSFBGを形成している単位FBGの屈折率変調はsinc関数に基づくアポダイズが施されている。この場合には、図9(C)に示すように、光パルス時間拡散器から出力される出力光の波長スペクトルは、中央部分の波長グリッドの短波長側の隣接する波長帯域にはC1及びC2で示すピークが存在し、長波長側の隣接する波長帯域にはC7及びC8で示すピークが存在するが、何れのピークも上述の図9(A)及び図9(B)に示す波長スペクトルにおける同種のピーク(A1及びA2、B2、A7及びA8、B7)より小さい。しかも、中央部分の波長グリッド内に存在するC3、C4、C5、及びC6で示すピークが大きくしかも全て同一の大きさである。   In the optical pulse time spreader constituting the optical pulse time spreading device of the embodiment of the present invention, the refractive index modulation of the unit FBG forming the SSFBG is apodized based on the sinc function. In this case, as shown in FIG. 9 (C), the wavelength spectrum of the output light output from the optical pulse time spreader is C1 and C2 in the adjacent wavelength band on the short wavelength side of the central wavelength grid. In the adjacent wavelength band on the long wavelength side, there are peaks indicated by C7 and C8, but both peaks are in the wavelength spectrum shown in FIGS. 9 (A) and 9 (B). Smaller than similar peaks (A1 and A2, B2, A7 and A8, B7). In addition, the peaks indicated by C3, C4, C5, and C6 existing in the central wavelength grid are large and all have the same size.

以上説明した様に、この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置を構成する光パルス時間拡散器から出力される出力光の波長スペクトルによれば、中央部分の波長グリッドの隣接する短波長側及び長波長側の波長帯域に存在するピークが小さいことから、雑音成分の大きさが小さいことを意味している。また、中央部分の波長グリッド内に存在するC3、C4、C5、及びC6で示すピークが大きくしかも全て同一の大きさであることから、信号成分が十分大きいことを意味しており、復号された信号のS/N比は、図9(A)及び図9(B)に示す波長スペクトルと比較して十分大きく確保することが可能であることを示している。   As described above, according to the wavelength spectrum of the output light output from the optical pulse time spreader that constitutes the optical pulse time spreader according to the embodiment of the present invention, the adjacent short wavelength side of the wavelength grid in the central portion and Since the peak existing in the wavelength band on the long wavelength side is small, it means that the magnitude of the noise component is small. In addition, the peaks indicated by C3, C4, C5, and C6 existing in the central wavelength grid are large and all have the same size, which means that the signal component is sufficiently large and decoded. It shows that the S / N ratio of the signal can be secured sufficiently larger than the wavelength spectrum shown in FIGS. 9 (A) and 9 (B).

次に、図10(A)及び図10(B)を参照して、従来のWDMにおける波長グリットである単一波長帯域が6つ分含まれ、それぞれの単一波長帯域に16チャンネルのOCDM/WDMハイブリッド多重チャンネルが設定されている場合における、隣接する単一波長帯域の裾野の部分が重なり合って発生するクロストークの大きさについて説明する。隣接する単一波長帯域にはそれぞれ16チャンネルのOCDM/WDMハイブリッド多重チャンネルが設定されている。従って、隣接する波長成分が割り当てられたチャンネルの光信号の波長スペクトルの裾野の部分が重なり合って発生するクロストークとは、隣接する単一波長帯域に含まれる16チャンネルと、もう一方の隣接する単一波長帯域に含まれる16チャンネルとの間に発生するクロストークを意味する。   Next, referring to FIGS. 10 (A) and 10 (B), six single wavelength bands, which are wavelength grids in conventional WDM, are included, and each single wavelength band includes 16 channels of OCDM / A description will be given of the magnitude of crosstalk that occurs when the base portions of adjacent single wavelength bands overlap when a WDM hybrid multiple channel is set. There are 16 OCDM / WDM hybrid multiplex channels in each adjacent single wavelength band. Therefore, the crosstalk generated by overlapping the base portions of the wavelength spectrum of the optical signal of the channel to which the adjacent wavelength component is assigned refers to the 16 channels included in the adjacent single wavelength band and the other adjacent single wavelength band. It means crosstalk that occurs between 16 channels included in one wavelength band.

図10(A)及び図10(B)の横軸は波長を任意目盛で示してあり、縦軸は反射率をdBで示してある。6つの単一波長帯域はWDM1〜WDM6と示して区別してある。WDM3領域の他WDMからのクロストークの大きさは、図10(A)及び図10(B)に斜線エリアとして示してある。   In FIGS. 10A and 10B, the horizontal axis indicates the wavelength in an arbitrary scale, and the vertical axis indicates the reflectance in dB. The six single wavelength bands are indicated as WDM1 to WDM6. The magnitude of crosstalk from other WDMs in the WDM3 region is shown as hatched areas in FIGS. 10 (A) and 10 (B).

図10(A)と図10(B)とに示すWDM1〜WDM6で示す単一波長帯域における隣接する単一波長帯域の裾野の重なり部分の大きさ、すなわちクロストークの大きさを比較すると、明らかに10(B)に示すsinc関数に基づくアポダイズが屈折率変調に対して施されている単位FBGで形成されるSSFBGを具える光パルス時間拡散器におけるクロストークが小さいことが読み取れる。   It is clear when comparing the size of the overlapping part of the skirts of adjacent single wavelength bands in the single wavelength band shown by WDM1 to WDM6 shown in FIG. 10 (A) and FIG. 10 (B), that is, the size of crosstalk. It can be seen that the crosstalk in the optical pulse time spreader including the SSFBG formed by the unit FBG in which the apodization based on the sinc function shown in FIG.

これは、この発明の実施形態の光パルス時間拡散装置を構成する光パルス時間拡散器が持つsinc関数に基づくアポダイズが屈折率変調に対して施されている単位FBGで形成されるSSFBGを具えるという特徴に基づくものである。このような特徴を備えていることによって、第1〜第U光パルス拡散器の各構成要素であるSSFBGから反射されるブラッグ反射光の波長スペクトルの形状は、波長空間において矩形形状となる。従って、図10(A)に示すように、WDM1〜WDM6と示して区別されたそれぞれの単一波長帯域が、波長空間において波長スペクトルの裾野が長くなる釣鐘状の形状をとらず、図9(B)に示すように、波長空間において矩形形状となることによって、クロストークが小さくなっていることが理解される。   This comprises an SSFBG formed of a unit FBG on which apodization based on the sinc function of the optical pulse time spreader constituting the optical pulse time spreader of the embodiment of the present invention is applied to the refractive index modulation. It is based on the feature. By having such a feature, the shape of the wavelength spectrum of the Bragg reflected light reflected from the SSFBG which is each component of the first to U-th optical pulse spreaders becomes a rectangular shape in the wavelength space. Therefore, as shown in FIG. 10 (A), each single wavelength band distinguished as shown as WDM1 to WDM6 does not take a bell-shaped shape in which the base of the wavelength spectrum becomes long in the wavelength space, and FIG. As shown in B), it is understood that the crosstalk is reduced by the rectangular shape in the wavelength space.

12:光分岐器
14-1〜14-U、24-1〜24-U:第1〜第U光サーキュレータ
16-1〜16-U、26-1〜26-U:第1〜第U光パルス時間拡散器
40、42:光サーキュレータ
12: Optical splitter
14-1 to 14-U, 24-1 to 24-U: 1st to Uth optical circulator
16-1 to 16-U, 26-1 to 26-U: 1st to Uth optical pulse time spreader
40, 42: Optical circulator

Claims (4)

入力光パルスを、時間軸上に時間拡散して順次並ぶ、第1から第NチップパルスまでのN個のチップパルスから成るチップパルス列(Nは2以上の整数)として出力する、第1〜第U光パルス時間拡散器(UはU≦Nを満たす1以上の整数)を具える光パルス時間拡散装置であって、
前記第1〜第U光パルス時間拡散器のそれぞれは、N個の単位ファイバブラック格子(FBG: Fiber Bragg Grating)を具える超格子構造ファイバブラック格子(SSFBG: Superstructured Fiber Bragg Grating)を具えて構成されており、
前記第1〜第U光パルス時間拡散器からそれぞれ出力される第1〜第Uチップパルス列のスペクトルがそれぞれ互いに異なるように、第p光パルス時間拡散器(pは1からUの全ての整数)のそれぞれにおいて、隣接して配置される前記単位FBG同士の間隔、及び当該第p光パルス時間拡散器における前記単位FBGのブラッグ反射波長が設定され、かつ
前記単位FBGのそれぞれは、屈折率変調が回折格子としての屈折率変調にsinc関数が乗算された関数として与えられ、該関数の極大を繋ぐ包絡線を与える前記sinc関数の最大の極大値を取るピーク曲線で包絡される屈折率変調領域から反射されるブラッグ反射光と、隣接する単位FGBにおける前記sinc関数の最大の極大値を取るピーク曲線で包絡される屈折率変調領域から反射されるブラッグ反射光の位相差が当該ブラッグ反射光の半波長の奇数倍に設定され
前記第1〜第U光パルス時間拡散器が並列、または直列に接続されて構成されることを特徴とする光パルス時間拡散装置。
The first to second input light pulses are output as a chip pulse train (N is an integer of 2 or more) composed of N chip pulses from the first to the Nth chip pulse, which are sequentially arranged on the time axis by time diffusion. An optical pulse time spreader comprising a U optical pulse time spreader (U is an integer equal to or greater than 1 satisfying U ≦ N),
Each of the first to Uth optical pulse time spreaders includes a superstructured fiber black grating (SSFBG) including N unit fiber black gratings (FBGs). Has been
The p-th optical pulse time spreader (p is an integer from 1 to U) so that the spectra of the first to U-th chip pulse trains respectively output from the first to U-th optical pulse time spreaders are different from each other. In each of these, an interval between the unit FBGs arranged adjacent to each other, and a Bragg reflection wavelength of the unit FBG in the p-th optical pulse time spreader are set, and each of the unit FBGs is subjected to refractive index modulation. The refractive index modulation as a diffraction grating is given as a function obtained by multiplying the sinc function, and from the refractive index modulation region enveloped by the peak curve taking the maximum maximum value of the sinc function giving an envelope connecting the maximum of the function The phase difference between the reflected Bragg reflected light and the Bragg reflected light reflected from the refractive index modulation region enveloped by the peak curve taking the maximum maximum value of the sinc function in the adjacent unit FGB An optical pulse time spreading device, wherein the optical pulse time spreading device is set to an odd multiple of a half wavelength of the lag reflected light, and the first to U-th optical pulse time spreaders are connected in parallel or in series.
入力光パルスを、時間軸上に時間拡散して順次並ぶ、第1から第NチップパルスまでのN個のチップパルスから成るチップパルス列(Nは2以上の整数)として出力する、第1〜第U光パルス時間拡散器(UはU≦Nを満たす1以上の整数)を具える光パルス時間拡散装置であって、
前記第1〜第U光パルス時間拡散器のそれぞれは、N個の単位ファイバブラック格子(FBG: Fiber Bragg Grating)を具える超格子構造ファイバブラック格子(SSFBG: Superstructured Fiber Bragg Grating)を具えて構成されており、
前記第1〜第U光パルス時間拡散器からそれぞれ出力される第1〜第Uチップパルス列のスペクトルがそれぞれ互いに異なり、かつ当該チップパルス列のエネルギーが均等の大きさとなるように、第p光パルス時間拡散器(pは1からUの全ての整数)のそれぞれにおいて、隣接して配置される前記単位FBG同士の間隔、及び当該第p光パルス時間拡散器における前記単位FBGのブラッグ反射波長が設定され、かつ
前記単位FBGのそれぞれは、屈折率変調が回折格子としての屈折率変調にsinc関数が乗算された関数として与えられ、該関数の極大を繋ぐ包絡線を与える前記sinc関数の最大の極大値を取るピーク曲線で包絡される屈折率変調領域から反射されるブラッグ反射光と、隣接する単位FGBにおける前記sinc関数の最大の極大値を取るピーク曲線で包絡される屈折率変調領域から反射されるブラッグ反射光の位相差が当該ブラッグ反射光の半波長の奇数倍に設定され、
前記第1〜第U光パルス時間拡散器が並列、または直列に接続されて構成されることを特徴とする光パルス時間拡散装置。
The first to second input light pulses are output as a chip pulse train (N is an integer of 2 or more) composed of N chip pulses from the first to the Nth chip pulse, which are sequentially arranged on the time axis by time diffusion. An optical pulse time spreader comprising a U optical pulse time spreader (U is an integer equal to or greater than 1 satisfying U ≦ N),
Each of the first to Uth optical pulse time spreaders includes a superstructured fiber black grating (SSFBG) including N unit fiber black gratings (FBGs). Has been
The p-th optical pulse time so that the spectrums of the first to U-th chip pulse trains respectively output from the first to U-th optical pulse time spreaders are different from each other and the energy of the chip pulse train is equal. In each of the diffusers (p is an integer from 1 to U), the interval between the unit FBGs arranged adjacent to each other and the Bragg reflection wavelength of the unit FBG in the p-th optical pulse time spreader are set. Each of the unit FBGs is provided with a refractive index modulation as a function obtained by multiplying a refractive index modulation as a diffraction grating by a sinc function, and a maximum maximum value of the sinc function giving an envelope connecting the maximums of the function. Bragg reflected light reflected from the refractive index modulation region enveloped by the peak curve taking, and the bending enveloped by the peak curve taking the maximum maximum value of the sinc function in the adjacent unit FGB The phase difference of the Bragg reflected light reflected from the refractive index modulation region is set to an odd multiple of the half wavelength of the Bragg reflected light,
The optical pulse time spreading device, wherein the first to Uth optical pulse time spreaders are connected in parallel or in series.
前記SSFBGが具える各単位FBGは、光ファイバの長さ方向に沿って順次当該単位FBGの屈折率変調の最大の極大値の大きさが増大させてあり前記SSFBGの中心位置において最大となり、かつ該中心位置をすぎると光ファイバの長さ方向に沿って順次当該単位FBGの屈折率変調の最大の極大値の大きさが減少するように設定されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の光パルス時間拡散装置。   Each unit FBG provided by the SSFBG has a maximum maximum value of the refractive index modulation of the unit FBG sequentially increased along the length direction of the optical fiber, and becomes maximum at the center position of the SSFBG, and 3. The maximum local maximum value of the refractive index modulation of the unit FBG is sequentially set to decrease along the length direction of the optical fiber when the center position is passed. An optical pulse time spreading device according to claim 1. 前記第p光パルス時間拡散器が具える単位FBGに設定される、ブラッグ反射波長λBpが、前記入力光パルスの波長スペクトルのピーク波長をλsとして次式(1a)及び(1b)
λBp=λs+k(Δλs/U) (1a)
(ただし、Uが奇数の場合、kは|k|<U/2を満たす整数)
λBp=λs+(2k+1)(Δλs/2U) (1b)
(ただし、Uが偶数の場合、kは|k|<U/2を満たす整数)
で与えられ、
前記単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λBpの、最大波長λBmaxと最小波長λBminとの差λR=λBmax−λBminは、次式(2)
λR≦λs 2/(2×L×neff) (2)
で与えられる範囲に設定されており、かつλsが次式(3)
λBmin≦λs≦λBmax (3)
で与えられる範囲に設定されており、
前記第p光パルス時間拡散器の隣接する単位FBGから反射されるチップパルスの位相差φが、mを0以上の整数として、次式(4)
φ=(2m+1)(λBp/2) (4)
で与えられるように、
前記第p光パルス時間拡散器において、隣接して配置される単位FBG同士の間隔、及び当該第p光パルス時間拡散器における単位FBGのブラッグ反射波長が設定されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の光パルス時間拡散装置。
The Bragg reflection wavelength λ Bp set in the unit FBG included in the p-th optical pulse time spreader is expressed by the following equations (1a) and (1b), where λ s is the peak wavelength of the wavelength spectrum of the input optical pulse.
λ Bp = λ s + k (Δλ s / U) (1a)
(However, if U is an odd number, k is an integer that satisfies | k | <U / 2)
λ Bp = λ s + (2k + 1) (Δλ s / 2U) (1b)
(However, when U is an even number, k is an integer satisfying | k | <U / 2)
Given in
A difference λ R = λ Bmax −λ Bmin between the maximum wavelength λ Bmax and the minimum wavelength λ Bmin of the Bragg reflection wavelength λ Bp set in the unit FBG is expressed by the following equation (2)
λ R ≦ λ s 2 / (2 × L × n eff ) (2)
And λ s is given by the following equation (3)
λ Bmin ≦ λ s ≦ λ Bmax (3)
Is set to the range given by
The phase difference φ of the chip pulse reflected from the adjacent unit FBG of the p-th optical pulse time spreader is expressed by the following formula (4), where m is an integer of 0 or more.
φ = (2m + 1) (λ Bp / 2) (4)
As given in
In the p-th optical pulse time spreader, an interval between adjacent unit FBGs and a Bragg reflection wavelength of the unit FBG in the p-th optical pulse time spreader are set. 4. The optical pulse time spreading device according to any one of 1 to 3.
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