JP3595833B2 - Optical chaos synchronous communication system, transmitting device, receiving device, transmitting method, receiving method, and information recording medium - Google Patents

Optical chaos synchronous communication system, transmitting device, receiving device, transmitting method, receiving method, and information recording medium Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光カオス同期通信システム、送信装置、受信装置、送信方法、受信方法、および、情報記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、さまざまな光通信システムが提案されている。このような通信システムでは、カオス同期を用いているものもある。
【０００３】
たとえば、図１に示す光通信システム１０１は、Ｇｒｅｇｏｒｙ Ｄ． Ｖａｎ Ｗｉｇｇｅｒｅｎ ａｎｄ Ｒａｊａｒｓｈｉ Ｒｏｙ「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｃｈａｏｔｉｃ Ｗａｖｅｆｏｒｍｓ」（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌｕｍｅ ８１， Ｎｕｍｂｅｒ １６， １０ Ｏｃｔｏｂｅｒ， １９９８）にて開示されたものであり、送信装置１１１と受信装置１５１とを備える。
【０００４】
送信装置１１１は、光ファイバ１１２をリング状に配置し、その中に増幅器（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｒｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ；ＥＤＦＡ）１１３、１１４と光分岐器（ｃｏｕｐｌｅｒ；カプラ）１１５、１１６、１１７と、変調器１１８とが配置されている。
【０００５】
光ファイバ１１２はリング状に配置され、ＥＤＦＡ １１３、１１４を増幅媒質として発振するリングレーザとして機能する。ＥＤＦＡ １１３、１１４の非線型性と時間遅延により、リングレーザの出力をカオス化することができる。これは、振幅変動型のカオスである。
【０００６】
光分岐器１１５、１１６をリング内に配置する。これらにより、カオスの特性が決定される。
【０００７】
変調器１１８は、リングレーザのカオス振動内に入力されたメッセージを埋め込む。光分岐器１１７は、メッセージが埋め込まれたカオス振動するレーザ光を受信装置１５１に送信する。
【０００８】
本光通信システム１０１では、光ファイバ１１２の光路長差の組み合わせや光分岐器１１５、１１６、１１７の分岐出力比によって発生されるカオスが特徴付けられる。
【０００９】
受信装置１５１には、送信装置１１１と上記特徴を有するような光学的に等化な回路を構成する。すなわち、光ファイバ１５２と、光分岐器１５３、１５４、１５５と、ＥＤＦＡ １５６と、フォトダイオード１５７、１５８と、電気信号線１６０とで、リングを構成し、ディジタル・オシロスコープ１５９により送信されたメッセージを抽出する。
【００１０】
一方、図２に示す光通信システム２０１は、Ｊｅａｎ−Ｐｉｅｒｒｅ Ｇｏｅｄｇｅｂｕｅｒ， Ｌａｕｅｎｔ Ｌａｒｇｅｒ ａｎｄ Ｈｅｎｒｉ Ｐｏｒｔｅ「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｒｙｐｔｏｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｈｙｐｅｒｃｈａｏｓ Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｂｙ ａ Ｄｅｌａｙｅｄ Ｆｅｅｄｂａｋ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ」（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌｕｍｅ ８０， Ｎｕｍｂｅｒ １０， ９ Ｍａｒｃｈ １９９８）に開示されたものであり、送信装置２１１と受信装置２５１とを備える。
【００１１】
送信装置２１１は、レーザダイオード２１２、複屈折媒質（Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ Ｐｌａｔｅ）２１３、フォトダイオード（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）２１４、遅延フィードバック回路（Ｄｅｌａｙ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｃｉｒｃｕｉｔ）２１５が、光路２１６および電気信号線２１７を介してリング状に配置されている。光路２１６は自由空間である。
【００１２】
半導体からなるレーザダイオード２１２の出力をある条件の複屈折媒質２１３に入射して、出力を電気的にレーザダイオード２１２に帰還させると、レーザの発振波長が変動するカオス振動が発生される。
【００１３】
このようにして発生したカオス振動信号に、加算器２１８により、送信すべきメッセージを注入する。メッセージが注入された信号は、レーザダイオード２１２の光信号出力として、光ファイバ２３１を介して受信装置２５１に送信される。
【００１４】
受信装置２５１では、上記従来例と同様に、送信装置２１１と等化な光回路を、等化な複屈折媒質を用いて構成する。
【００１５】
すなわち、レーザダイオード２５２、複屈折媒質２５３、フォトダイオード２５４、遅延フィードバック回路２５５を、光路２５６、および、電気信号線２５７を介して接続し、リング状の回路を構成する。このような構成により、送信装置２１１と受信装置２５１とで、発振波長が変動するカオスが同期に至る。光路２５６は、自由空間である。
【００１６】
これに送信装置２１１から光ファイバ２３１を介して送信された信号を注入すると、加算器２５８の出力によりメッセージが抽出できる。
【００１７】
このようなカオス同期の研究の成果は、電気回路による通信システムについて、Ｌｏｕｉｓ Ｍ． Ｐｅｃｏｒａ ａｎｄ Ｔｈｏｍａｓ Ｌ． Ｃａｒｒｏｌｌ「Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｈａｏｔｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ」（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌｕｍｅ ６４， Ｎｕｍｂｅｒ ８， １９ Ｆｅｂｒｕａｒｙ １９９０）やＪ． Ｅ． Ｆａｌｌｅｒ， Ｗ． Ｊ． Ｈｏｌｌａｎｄｅｒ， Ｐ． Ｇ． Ｎｅｌｓｏｎ ａｎｄ Ｍ． Ｐ． ＭｃＨｕｇｈ「Ｇｙｒｏｓｃｏｐｅ−Ｗｅｉｇｈｉｎｇ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ａ Ｎｕｌｌ Ｒｅｓｕｌｔ」（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌｕｍｅ ６４， Ｎｕｍｂｅｒ ８， １９ Ｆｅｂｒｕａｒｙ １９９０）に開示されている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の光通信システム１０１では、送信装置１１１を特徴付ける制御パラメータは、光路長差と分岐出力比であり、これらが知られてしまえば、容易に受信装置１５１と同等な光回路を構成することができるため、秘話性に劣る、という問題が生じていた。
【００１９】
一方、上述の光通信システム２０１では、複屈折媒質２１３、２５３と電気的な帰還回路を用いるため、高速の通信系に拡張することが難しい。帰還ループ内の帯域制限が電気信号の帯域に依存し、これがカオス帯域の制限にもなってしまうためである。
【００２０】
また、上述の光通信システム２０１で利用されるレーザダイオード２１２、２５２は、波長チューニング特性に優れた多電極型半導体レーザのものを採用することとなるが、一般的に価格が高価であるという問題がある。
【００２１】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、秘話性の高い光カオス同期通信システム、送信装置、受信装置、送信方法、受信方法、および、これらを実現するためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な情報記録媒体を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するため、本発明の原理にしたがって、下記の発明を開示する。
【００２３】
本発明の第１の観点に係る光カオス同期通信システムは、送信装置と、受信装置と、を備えるように構成する。
【００２４】
光カオス同期通信システムの送信装置は、マスタレーザ部と、入力受付部と、変調部と、送信部と、を備えるように構成する。
【００２５】
ここで、送信装置のマスタレーザ部は、カオス発振により光信号を発生させる。
【００２６】
一方、送信装置の入力受付部は、ディジタル信号の入力を受け付ける。
【００２７】
さらに、送信装置の変調部は、入力を受け付けられたディジタル信号で、マスタレーザ部により発生された光信号の位相を変調させる。
【００２８】
そして、送信装置の送信部は、変調された光信号を送信する。
【００２９】
一方、光カオス同期通信システムの受信装置は、受信部と、分割部と、スレーブレーザ部と、差分部と、復元出力部と、を備えるように構成する。
【００３０】
ここで、受信装置の受信部は、送信装置から送信された光信号を受信する。
【００３１】
一方、受信装置の分割部は、受信された光信号を、第１、および、第２の光信号に分割する。
【００３２】
さらに、受信装置のスレーブレーザ部は、分割された第１の光信号を注入光として受け付けて、これとカオス同期をとるように、カオス発振による光信号を発生させる。
【００３３】
そして、受信装置の差分部は、スレーブレーザ部により発生された光信号と、分割された第２の光信号と、の差分信号を出力する。
【００３４】
一方、受信装置の復元出力部は、出力された差分信号からディジタル信号を復元して出力する。
【００３５】
また、本発明の光カオス同期通信システムにおいて、送信装置のマスタレーザ部と、受信装置のスレーブレーザ部と、は、互いにカオス同期する光帰還型カオス発振器を有するように構成することができる。
【００３６】
また、本発明の光カオス同期通信システムの受信装置において、差分部は、スレーブレーザ部により発生された光信号と、分割された第２の光信号と、を、それぞれ電気信号に変換し、差分信号として、当該電気信号の差分信号を出力するように構成することができる。
【００３７】
また、本発明の光カオス同期通信システムの受信装置において、復元出力部は、差分部により出力された電気信号の差分信号の低周波成分をローパスフィルタにより得て、これを所定の閾値と比較することによりディジタル信号を復元するように構成することができる。
【００３８】
また、本発明の光カオス同期通信システムの送信装置において、入力受付部により入力を受け付けられるディジタル信号は、電気信号であるように構成することができる。
【００３９】
また、本発明の光カオス同期通信システムの受信装置において、差分部により出力される差分信号は光信号であり、復元出力部により出力される信号は、光ディジタル信号であるように構成することができる。
【００４０】
また、本発明の光カオス同期通信システムの送信装置において、入力受付部により入力を受け付けられるディジタル信号は、光ディジタル信号であり、変調部は、入力を受け付けられた光ディジタル信号で、マスタレーザ部により発生された光信号の位相を変調させるように構成することができる。
【００４１】
また、本発明の光カオス同期通信システムの送信装置と、受信装置と、は互いに同期するように製造された後は、それぞれ独立に販売することができる。このように、独立に用意された本発明の送信装置の送信部と、本発明の受信装置の受信部とを、光ファイバなどの光通信線で接続することにより、本発明の光カオス同期通信システムを実現することができる。
【００４２】
本発明の第２の観点に係る送信方法は、マスタレーザ工程と、入力受付工程と、変調工程と、送信工程と、を備えるように構成する。
【００４３】
ここで、マスタレーザ工程では、カオス発振により光信号を発生させる。
【００４４】
一方、入力受付工程では、ディジタル信号の入力を受け付ける。
【００４５】
さらに、変調工程では、入力を受け付けられたディジタル信号で、マスタレーザ工程にて発生された光信号の位相を変調させる。
【００４６】
そして、送信工程では、変調された光信号を送信する。
【００４７】
また、本発明の送信方法のマスタレーザ工程は、他の光帰還型カオス発振器とカオス同期する光帰還型カオス発振器により光信号を発生させるように構成することができる。
【００４８】
また、本発明の送信方法の入力受付工程にて入力を受け付けられるディジタル信号は、電気信号であるように構成することができる。
【００４９】
また、本発明の送信方法の入力受付工程にて入力を受け付けられるディジタル信号は、光ディジタル信号であり、変調工程は、入力を受け付けられた光ディジタル信号で、マスタレーザ工程にて発生された光信号の位相を変調させるように構成することができる。
【００５０】
本発明の第３の観点に係る受信方法は、受信工程と、分割工程と、スレーブレーザ工程と、差分工程と、復元出力工程と、を備えるように構成する。
【００５１】
ここで、受信工程では、光信号を受信する。
【００５２】
一方、分割工程では、受信された光信号を、第１、および、第２の光信号に分割する。
【００５３】
さらに、スレーブレーザ工程では、分割された第１の光信号を注入光として受け付けて、これとカオス同期をとるように、カオス発振による光信号を発生させる。
【００５４】
そして、差分工程では、スレーブレーザ工程にて発生された光信号と、分割された第２の光信号と、の差分信号を出力する。
【００５５】
一方、復元出力工程では、出力された差分信号からディジタル信号を復元して出力する。
【００５６】
また、本発明の受信方法のスレーブレーザ工程は、他の光帰還型カオス発振器とカオス同期する光帰還型カオス発振器にて光信号を発生させるように構成することができる。
【００５７】
また、本発明の受信方法の差分工程は、スレーブレーザ工程にて発生された光信号と、分割された第２の光信号と、を、それぞれ電気信号に変換し、差分信号として、当該電気信号の差分信号を出力するように構成することができる。
【００５８】
また、本発明の受信方法の復元出力工程は、差分工程にて出力された電気信号の差分信号の低周波成分をローパスフィルタにより得て、これを所定の閾値と比較することによりディジタル信号を復元するように構成することができる。
【００５９】
また、本発明の受信方法の差分工程にて出力される差分信号は光信号であり、復元出力工程にて出力される信号は、光ディジタル信号であるように構成することができる。
【００６０】
本発明の第４の観点に係るコンピュータ読取可能な情報記録媒体は、光コンピュータを含むコンピュータを、上記送信装置、または、上記受信装置として機能させるためのプログラムを記録するように構成する。当該プログラムを光コンピュータを含むコンピュータにて実行することにより、上記送信装置、上記受信装置が実現され、上記送信方法、上記受信方法が使用される。
【００６１】
また、当該プログラムは、コンパクトディスク、フロッピーディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ディジタルビデオディスク、磁気テープ、半導体メモリなどのコンピュータ読取可能な情報記録媒体に記録することができる。
【００６２】
また、当該光コンピュータを含むコンピュータとは独立して、本発明のプログラムを記録した情報記録媒体を配布、販売することができるとともに、当該情報記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータ通信網を介して伝送し、伝送したプログラムを他の情報記録媒体に記録することができる。
【００６３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。
【００６４】
（第１の実施形態）
図３は、本発明の光カオス同期通信システムの概要構成を示す模式図である。以下、本図を参照して説明する。
【００６５】
光カオス同期通信システム３０１では、送信装置３１１と受信装置３５１とが、光ファイバ３９１で接続されている。
【００６６】
送信装置３１１のマスタカオスレーザ３１２と、受信装置３５１のスレーブカオスレーザ３５５とは、光ファイバ３９１等を介して接続されており、これらはカオス同期している。これらの詳細構成については後述する。
【００６７】
送信装置３１１の入力受付部３１４は、電気ディジタル信号のメッセージを受け付ける。入力受付部３１４では、増幅器を用いて受け付けた電気ディジタル信号を増幅する。
【００６８】
受け付けられた電気ディジタル信号のメッセージにしたがって、位相変調器３１３は、マスタカオスレーザ３１２が出力する光信号の強度はそのままとして、その位相を変化させる。
【００６９】
位相変調器３１３は、送信部３１５を介して光ファイバ３９１に接続される。位相変調器３１３が出力した位相変調済みの光信号は、送信部３１５により、光ファイバ３９１を介して受信装置３５１へ送信される。
【００７０】
マスタカオスレーザ３１２と位相変調器３１３との間、位相変調器３１３と送信部３１５との間は、いずれも光ファイバ３２１で接続されている。一方、入力受付部３１４と位相変調器３１３との間は電気信号線３２２で接続されている。
【００７１】
一方、受信装置３５１は、光ファイバ３９１を介して送信装置３１１から送信された光信号を、受信部３５２により受信する。受信部３５２は、ＥＤＦＡを用いて、この光信号を増幅する。
【００７２】
光分岐器３５３は、受信された光信号を２つに分割する。分割された光信号の一方は、スレーブカオスレーザ３５５ヘ、他方は光遅延回路３５６へ送られる。
【００７３】
送信装置３１１でマスタカオスレーザ３１２の出力がまったく位相変調されていない安定状態の場合、スレーブカオスレーザ３５５の出力は、マスタカオスレーザ３１２の出力と同じ波形となる。一方、光遅延回路３５６の出力も同じ波形となる。
【００７４】
光遅延回路３５６は、所定の長さの光ファイバにより構成することができる。光遅延回路３５６の遅延時間は、この安定状態のときに、スレーブカオスレーザ３５５の出力と、光遅延回路３５６の出力とが時間的に一致するように決める。
【００７５】
スレーブカオスレーザ３５５の出力は、フォトダイオード３５７により電気信号に変換され、光遅延回路３５６の出力は、フォトダイオード３５８により電気信号に変換される。差分回路３５９は、これらの電気信号の差を求める。
【００７６】
安定状態の場合、スレーブカオスレーザ３５５の出力と、光遅延回路３５６の出力とは時間的に一致するから、差分回路３５９の出力は（ほぼ）０となる。
【００７７】
図４は、安定状態におけるそれぞれの信号の様子を示す説明図である。図４（ａ）は、マスタカオスレーザ３１２の出力波形を示す。図４（ｂ）は、スレーブカオスレーザ３５５の出力波形を示す。図４（ｃ）は、光遅延回路３５６の出力波形を示す。図４（ｄ）は、差分回路３５９の出力波形を示す。
【００７８】
上述のように、安定状態ではマスタカオスレーザ３１２、スレーブカオスレーザ３５５、および、光遅延回路３５６、の出力波形が一致するため、差分回路３５９の出力波形は（ほぼ）０となる。
【００７９】
一方、送信装置３１１で電気ディジタル信号の入力により、マスタカオスレーザ３１２の出力がディジタル的に位相変調されると、スレーブカオスレーザ３５５では、この急激な位相変調により過渡的にカオス同期が破壊される。破壊されたカオス同期は、後述するように、短時間のうちに回復する。
【００８０】
このため、スレーブカオスレーザ３５５の出力波形と、光遅延回路３５６の出力波形とには、違いがあらわれ、差分回路３５９の出力波形には、カオス同期が破壊されたことを示すピーク（振幅ゆらぎ）が現れる。
【００８１】
図５は、位相が急激に変化した場合におけるそれぞれの信号の様子を示す説明図である。図５（ａ）は、マスタカオスレーザ３１２の出力波形を示す。図５（ｂ）は、スレーブカオスレーザ３５５の出力波形を示す。図５（ｃ）は、光遅延回路３５６の出力波形を示す。図５（ｄ）は、差分回路３５９の出力波形を示す。
【００８２】
このように、位相が急激に変化したことに対応して、差分回路３５９の出力にピーク（振動ゆらぎ）が現れる。すなわち、送信装置３１１が入力を受け付けたディジタル信号にしたがって、差分回路３５９の出力に振動ゆらぎが現れることになる。
【００８３】
ローパスフィルタ３６０は、差分回路３５９の出力の低周波成分（送信装置３１１が入力を受け付けたディジタル信号の基本周波数に相当するもの）を取り出す。さらに、閾値フィルタ３６１にて取り出した信号の強度が所定の閾値を超えたか否かを判断し、これによってメッセージを再生する。
【００８４】
振幅ゆらぎを制御するパラメータは、位相変調器３１３による位相シフト量、スレーブカオスレーザ３５５への光カップリング効率である。これらのパラメータは、位相変調器３１３や受信部３５２が備えるＥＤＦＡの増幅率の変更によって、容易に変更することができる。
【００８５】
カオス同期はマスタカオスレーザ３１２やスレーブカオスレーザ３５５が備えるレーザ発振器のパラメータに敏感であり、送信装置３１１の出力を見るだけでは、受信装置３５１と同等の装置を模倣・複製することは難しい。このため、秘話性の高い通信システムを提供することができる。
【００８６】
なお、受信装置３５１では、受信部３５２、光分岐部３５３、スレーブカオスレーザ３５５、光遅延回路３５６、フォトダイオード３５７、３５８の間は光ファイバ３７１で接続される。一方、フォトダイオード３５７、３５８、差分回路３５９、ローパスフィルタ３６０、閾値フィルタ３６１の間は、電気信号線３７２で接続される。
【００８７】
送信装置３１１において、マスタカオスレーザ３１２は、送信装置のマスタレーザ部として機能し、入力受付部３１４は、送信装置の入力受付部として機能し、位相変調器３１３は、送信装置の変調部として機能し、送信部３１５は、送信装置の送信部として機能する。
【００８８】
また、受信装置３５１において、受信部３５２は受信装置の受信部として機能し、光分岐器３５３は、受信装置の分割部として機能し、スレーブカオスレーザ３５５は、受信装置のスレーブレーザ部として機能し、フォトダイオード３５７、３５８および差分回路３５９は、受信装置の差分部として機能し、ローパスフィルタ３６０および閾値フィルタ３６１は、受信装置の復元出力部として機能する。
【００８９】
（マスタカオスレーザの構成）
図６は、送信装置３１１のマスタカオスレーザ３１２の概要構成を示す模式図である。なお、上述の図と同様の機能を果たす要素には、同じ符号を付してある。以下、本図を参照して説明する。
【００９０】
マスタカオスレーザ３１２は、レーザダイオード（ＬＤ）６０１、グレーティング（Ｇｒａｔｉｎｇ）部６０２、半波長板（Ｈａｌｆ Ｗａｖｅ Ｐｌａｔｅ；ＨＷＰ）６０３、偏光依存ビームスプリッタ（Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ；ＰＢＳ）６０４、鏡６０５、ピエゾ素子による電歪素子を備えるピコモータ（電動式微調マウント）６０６、アイソレータ（Ｉｓｏｌａｔｏｒ）６０７を備える。
【００９１】
レーザダイオード６０１は片端面に無反射コーティングがされており、単体ではインコヒーレント光を出力する。
【００９２】
レーザダイオード６０１が出力した光は、グレーティング部６０２、半波長板６０３、偏光依存ビームスプリッタ６０４、鏡６０５、ピエゾ素子による電歪素子を備えるピコモータ６０６を経由して往復帰還することにより、発振する。
【００９３】
すなわち、レーザダイオード６０１とグレーティング部６０２とにより、光増幅媒質を内蔵した光共振器を構成してレーザ発振を生じさせる。
【００９４】
一方で、レーザ発振している状態のレーザに、偏光依存ビームスプリッタ６０４、鏡６０５、ピエゾ素子による電歪素子を備えるピコモータ６０６を用いて戻り光を注入して出力を不安定化させてカオス発振を発生させる。
【００９５】
グレーティング部６０２は、レーザ発振波長選択性を有した反射鏡として機能し、レーザ共振器の片側のミラーとして共振器を構成する。
【００９６】
半波長板６０３は、偏波面を回転させることにより、偏光依存ビームスプリッタ６０４での光の分岐の出力比を調整する。
【００９７】
また、偏光依存ビームスプリッタ６０４からアイソレータ６０７へ一部のレーザ光が分岐されて出力され、位相変調器３１３へ送られる。
【００９８】
アイソレータ６０７は、マスタカオスレーザ３１２への外部からの戻り光を除去し、カオス状態が不本意に変動することを抑止する。
【００９９】
（スレーブカオスレーザの構成）
図７は、受信装置３５１のスレーブカオスレーザ３５５の概要構成を示す模式図である。なお、スレーブカオスレーザ３５５は、マスタカオスレーザ３１２とカオス同期させるため、構成要素の多くに共通のものを用いる。このため、同じ機能を果たす要素には、上図と同じ記号を付している。以下、本図を参照し、特に、送信装置３１１と異なる部分について説明する。
【０１００】
スレーブカオスレーザ３５５は、レーザダイオード６０１、グレーティング部６０２、半波長板６０３、偏光依存ビームスプリッタ６０４、鏡６０５、ピエゾ素子による電歪素子を備えるピコモータ６０６、ハーフミラー７０１を備える。
【０１０１】
ハーフミラー７０１には、光分岐器３５３を介して送信装置３１１のマスタカオスレーザ３１２が出力したレーザ光が入射し、これがレーザダイオード６０１へ注入される。
【０１０２】
グレーティング部６０２、半波長板６０３、偏光依存ビームスプリッタ６０４、鏡６０５、ピコモータ６０６は、スレーブカオスレーザ３５５のパラメータを制御するものであり、各部のパラメータ諸元をマスタカオスレーザ３１２と同じにすることにより、両者がカオス同期する。
【０１０３】
マスタカオスレーザ３１２の出力の位相を急激に変化させると、これとスレーブカオスレーザ３５５のカオス同期が過渡的に破壊される。破壊されたカオス同期は短時間のうちに回復する。回復過程に要する時間は、上記レーザ発振器（マスタカオスレーザ３１２とスレーブカオスレーザ３５５）の特性によって帯域制限されるが、一般に、電気信号を用いた通信の帯域よりも高い帯域を用いることができる。したがって、秘話性が高く、高速な通信システムを提供することができる。
【０１０４】
（第２の実施形態）
上記実施形態では、送信装置３１１におけるメッセージは電気ディジタル信号であり、位相変調器３１３は電気信号入力に基づいて位相変調を行っていた。しかしながら、近年の各種光素子の研究の成果として、入力された光ディジタル信号に基づいて、レーザ光の位相を変調する光位相変調回路が提案されている。
【０１０５】
また、上記実施形態では、受信装置３５１で、２つのレーザ光をフォトダイオード３５７、３５８により電気信号に変換してから、差分信号を得てメッセージを復元していた。しかしながら、光信号の差分をとる光差分回路、光信号の低周波成分を通過させる光ローパスフィルタ回路、光信号に対して閾値処理を行い、光信号を出力する光閾値フィルタ回路も提案されている。
【０１０６】
光位相変調回路としては、たとえば光導波路を用いた相互位相変調器のようなものを使用することができる。
【０１０７】
光差分回路としては、たとえば平面光導波路回路を用いた光干渉計のようなものを使用することができる。
【０１０８】
光ローパスフィルタ回路としては、たとえば光バンドパスフィルタなど、製品として一般に提供されているものを使用することができる。
【０１０９】
光閾値フィルタ回路としては、たとえば過飽和吸収体のようなものを使用することができる。
【０１１０】
また、光位相変調回路については、Ｇｏｖｉｎｄ Ｐ． Ａｇｒａｗａｌ「Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃｓ」ｓｅｃｏｎｄ ｅｄｉｔｉｏｎ， ｐ２８２， ＡＣＡＤＥＭＩＣ ＰＲＥＳＳ （１９９５）に、光差分回路については、Ｗ． Ｄ． Ｃｏｒｎｗｅｌｌ， Ｎ． Ｗａｄａ， Ｋ． Ｉ． Ｋｉｔａｙａｍａ， ａｎｄ Ｉ．Ａｎｄｏｎｏｖｉｃ「Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｃｏｄｉｎｇ ｏｆ ｐｉｃｏｓｅｃｏｎｄ ｐｕｌｓｅｓ」Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， ２２ｎｄ， Ｖｏｌ．３４， Ｎｏ．２， ｐｐ２０４−２０５ （１９９８）に、光閾値フィルタ回路については、Ｙ． Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ， Ｈ． Ｋｕｒｉｔａ， ａｎｄ Ｈ． Ｙｏｋｏｙａｍａ「Ｏｐｔｉｃａｌ ｎｏｉｓｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｂｙ ａ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｓａｔｕｒａｂｌｅ ａｂｓｏｒｂｅｒ」Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｏｐｉｃａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （ＣＰＴ ’９８）， Ｐｃ−１３−１， ｐｐ２１５−２１６ （１９９８）に、それぞれその構成例が開示されている。
【０１１１】
これら公知の光回路や光素子を用いれば、光信号のみで本発明の通信システムを実現することができる。この場合、電気信号による処理を一切必要としないため、従来よりも帯域制限が少なく、より高速な通信システムを提供することができる。
【０１１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、秘話性の高い光カオス同期通信システム、送信装置、受信装置、送信方法、受信方法、および、これらを実現するためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な情報記録媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光通信システムの概要構成を示す模式図である。
【図２】従来の光通信システムの概要構成を示す模式図である。
【図３】本発明の光カオス同期通信システムの概要構成を示す模式図である。
【図４】本発明の光カオス同期通信システムの安定状態の各部の信号の様子を示す説明図である。
【図５】本発明の光カオス同期通信システムの同期が破壊されてから同期に至るまでの過渡期の各部の信号の様子を示す説明図である。
【図６】本発明の送信装置のマスタカオスレーザの概要構成を示す模式図である。
【図７】本発明の受信装置のスレーブカオスレーザの概要構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１０１ 従来の光通信システム
１１１ 送信装置
１１２ 光ファイバ
１１３ ＥＤＦＡ
１１４ ＥＤＦＡ
１１５ 光分岐器
１１６ 光分岐器
１１７ 光分岐器
１１８ 変調器
１５１ 受信装置
１５２ 光ファイバ
１５３ 光分岐器
１５４ 光分岐器
１５５ 光分岐器
１５６ ＥＤＦＡ
１５７ フォトダイオード
１５８ フォトダイオード
１５９ ディジタル・オシロスコープ
１６０ 電気信号線
２０１ 従来の光通信システム
２１１ 送信装置
２１２ レーザダイオード
２１３ 複屈折媒質
２１４ フォトダイオード
２１５ 遅延フィードバック回路
２１６ 光路
２１７ 電気信号線
２１８ 加算器
２３１ 光ファイバ
２５１ 受信装置
２５２ レーザダイオード
２５３ 複屈折媒質
２５４ フォトダイオード
２５５ 遅延フィードバック回路
２５６ 光路
２５７ 電気信号線
２５８ 加算器
３０１ 光カオス同期通信システム
３１１ 送信装置
３１２ マスタカオスレーザ
３１３ 位相変調器
３１４ 入力受付部
３１５ 送信部
３２１ 光ファイバ
３２２ 電気信号線
３５１ 受信装置
３５２ 受信部
３５３ 光分岐器
３５５ スレーブカオスレーザ
３５６ 光遅延回路
３５７ フォトダイオード
３５８ フォトダイオード
３５９ 差分回路
３６０ ローパスフィルタ
３６１ 閾値フィルタ
３７１ 光ファイバ
３７２ 電気信号線
３９１ 光ファイバ
６０１ レーザダイオード
６０２ グレーティング部
６０３ 半波長板
６０４ 偏光依存ビームスプリッタ
６０５ 鏡
６０６ ピコモータ
６０７ アイソレータ
７０１ ハーフミラー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical chaos synchronous communication system, a transmission device, a reception device, a transmission method, a reception method, and an information recording medium.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various optical communication systems have been proposed. Some of such communication systems use chaos synchronization.
[0003]
For example, the optical communication system 101 shown in FIG. Van Wiggeren and Rajarshi Roy, "Optical Communication with Chaotic Waveforms" (Physical Review Letters, Volume 81, Numbers 81, 19 Oct.
[0004]
The transmission device 111 arranges optical fibers 112 in a ring shape, and includes therein amplifiers (Erbium Doped Fiber Amplifiers) 113 and 114, optical splitters (couplers) 115, 116, and 117, a modulator 118, and the like. Is arranged.
[0005]
The optical fiber 112 is arranged in a ring shape and functions as a ring laser that oscillates using the EDFAs 113 and 114 as an amplification medium. Due to the non-linearity and time delay of the EDFAs 113 and 114, the output of the ring laser can be chaotic. This is chaos of the amplitude fluctuation type.
[0006]
The optical splitters 115 and 116 are arranged in the ring. These determine the characteristics of chaos.
[0007]
The modulator 118 embeds the input message in the chaotic oscillation of the ring laser. The optical splitter 117 transmits the chaotically vibrating laser light in which the message is embedded to the receiving device 151.
[0008]
In the optical communication system 101, the chaos generated by the combination of the optical path length difference of the optical fiber 112 and the branch output ratio of the optical splitters 115, 116, and 117 is characterized.
[0009]
The receiving device 151 includes an optically equivalent circuit having the above-described characteristics with the transmitting device 111. That is, the optical fiber 152, the optical splitters 153, 154, and 155, the EDFA 156, the photodiodes 157 and 158, and the electric signal line 160 form a ring, and a message transmitted by the digital oscilloscope 159 is transmitted. Extract.
[0010]
On the other hand, the optical communication system 201 shown in FIG. 2, Jean-Pierre Goedgebuer, Lauent Larger and Henri Porte "Optical Cryptosystem Based on Synchronization Hyperchaos Generated by a Delayed Feedbak Tunable Laser Diode" (Physical Preview Letters, Volume 80, Number 10, 9 March 1998), and includes a transmitting device 211 and a receiving device 251.
[0011]
In the transmitting device 211, a laser diode 212, a birefringent medium (Birefringent Plate) 213, a photodiode (Photodiode) 214, and a delay feedback circuit (Delay Feedback Circuit) 215 are arranged in a ring shape via an optical path 216 and an electric signal line 217. Have been. The optical path 216 is a free space.
[0012]
When the output of the laser diode 212 made of a semiconductor is incident on the birefringent medium 213 under a certain condition and the output is electrically fed back to the laser diode 212, chaotic oscillation in which the oscillation wavelength of the laser fluctuates is generated.
[0013]
A message to be transmitted is injected by the adder 218 into the chaotic vibration signal generated in this manner. The signal into which the message has been injected is transmitted as an optical signal output of the laser diode 212 to the receiving device 251 via the optical fiber 231.
[0014]
In the receiving device 251, as in the above-described conventional example, an optical circuit equivalent to the transmitting device 211 is configured using an equalizing birefringent medium.
[0015]
That is, the laser diode 252, the birefringent medium 253, the photodiode 254, and the delay feedback circuit 255 are connected via the optical path 256 and the electric signal line 257 to form a ring-shaped circuit. With such a configuration, chaos in which the oscillation wavelength fluctuates is synchronized between the transmission device 211 and the reception device 251. The optical path 256 is a free space.
[0016]
When a signal transmitted from the transmission device 211 via the optical fiber 231 is injected into this, a message can be extracted from the output of the adder 258.
[0017]
The results of this research on chaos synchronization are described in Louis M. et al. Pecora and Thomas L.R. J. Carroll "Synchronization in Chaotic Systems" (Physical Review Letters, Volume 64, Number 8, 19 February 1990) and J. Phys. E. FIG. Faller, W.C. J. Hollander, P .; G. Nelson and M.S. P. McHugh, disclosed in "Gyroscope-Weighing Expert with a Null Result" (Physical Review Letters, Volume 64, Number 8, 19 February 1990).
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described optical communication system 101, the control parameters that characterize the transmitting device 111 are the optical path length difference and the branch output ratio, and if these are known, an optical circuit equivalent to the receiving device 151 can be easily configured. Therefore, there is a problem that the confidentiality is poor.
[0019]
On the other hand, in the above-described optical communication system 201, since the birefringent media 213 and 253 and an electric feedback circuit are used, it is difficult to expand the communication system to a high-speed communication system. This is because the band limitation in the feedback loop depends on the band of the electric signal, which also limits the chaos band.
[0020]
Further, as the laser diodes 212 and 252 used in the above-described optical communication system 201, a multi-electrode type semiconductor laser having excellent wavelength tuning characteristics will be employed, but generally the price is high. There is.
[0021]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and has a highly confidential optical chaos synchronous communication system, a transmitting device, a receiving device, a transmitting method, a receiving method, and a program for realizing these. It is an object of the present invention to provide a computer-readable information recording medium.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the following invention is disclosed in accordance with the principle of the present invention.
[0023]
An optical chaos synchronous communication system according to a first aspect of the present invention is configured to include a transmitting device and a receiving device.
[0024]
The transmission device of the optical chaos synchronous communication system is configured to include a master laser unit, an input reception unit, a modulation unit, and a transmission unit.
[0025]
Here, the master laser unit of the transmission device generates an optical signal by chaos oscillation.
[0026]
On the other hand, the input receiving unit of the transmitting device receives a digital signal input.
[0027]
Further, the modulation unit of the transmission device modulates the phase of the optical signal generated by the master laser unit with the received digital signal.
[0028]
Then, the transmitting unit of the transmitting device transmits the modulated optical signal.
[0029]
On the other hand, the receiving device of the optical chaos synchronous communication system is configured to include a receiving unit, a dividing unit, a slave laser unit, a difference unit, and a restoration output unit.
[0030]
Here, the receiving unit of the receiving device receives the optical signal transmitted from the transmitting device.
[0031]
On the other hand, the division unit of the reception device divides the received optical signal into a first and a second optical signal.
[0032]
Further, the slave laser unit of the receiving device receives the split first optical signal as injection light, and generates an optical signal by chaos oscillation so as to synchronize with the injected first optical signal.
[0033]
Then, the difference unit of the receiving device outputs a difference signal between the optical signal generated by the slave laser unit and the split second optical signal.
[0034]
On the other hand, the restoration output unit of the reception device restores a digital signal from the output difference signal and outputs the digital signal.
[0035]
Further, in the optical chaos synchronization communication system of the present invention, the master laser unit of the transmission device and the slave laser unit of the reception device can be configured to have an optical feedback chaos oscillator that performs chaos synchronization with each other.
[0036]
In the receiving device of the optical chaos synchronous communication system of the present invention, the difference unit converts the optical signal generated by the slave laser unit and the divided second optical signal into electric signals, respectively, The signal may be configured to output a difference signal of the electric signal.
[0037]
Further, in the receiving device of the optical chaos synchronous communication system of the present invention, the restoration output unit obtains a low-frequency component of a difference signal of the electric signal output by the difference unit by a low-pass filter, and compares this with a predetermined threshold. Thereby, the digital signal can be restored.
[0038]
Further, in the transmission device of the optical chaos synchronous communication system of the present invention, the digital signal whose input is received by the input receiving unit can be configured to be an electric signal.
[0039]
In the receiving apparatus of the optical chaos synchronous communication system according to the present invention, the difference signal output by the difference unit may be an optical signal, and the signal output by the restoration output unit may be an optical digital signal. it can.
[0040]
Further, in the transmitting device of the optical chaos synchronous communication system of the present invention, the digital signal whose input is received by the input receiving unit is an optical digital signal, and the modulating unit is an optical digital signal whose input has been received, the master laser unit. Can be configured to modulate the phase of the optical signal generated by.
[0041]
Further, after the transmitting device and the receiving device of the optical chaos synchronous communication system of the present invention are manufactured so as to be synchronized with each other, they can be sold independently. As described above, the optical chaos synchronous communication according to the present invention is performed by connecting the transmitting unit of the transmitting device of the present invention and the receiving unit of the receiving device of the present invention, which are independently prepared, by an optical communication line such as an optical fiber. The system can be realized.
[0042]
A transmission method according to a second aspect of the present invention is configured to include a master laser step, an input receiving step, a modulation step, and a transmission step.
[0043]
Here, in the master laser process, an optical signal is generated by chaos oscillation.
[0044]
On the other hand, in the input receiving step, input of a digital signal is received.
[0045]
Further, in the modulation step, the phase of the optical signal generated in the master laser step is modulated by the digital signal received as input.
[0046]
Then, in the transmitting step, the modulated optical signal is transmitted.
[0047]
Further, the master laser step of the transmission method of the present invention can be configured so that an optical signal is generated by an optical feedback chaotic oscillator that is chaotically synchronized with another optical feedback chaotic oscillator.
[0048]
Further, the digital signal whose input is received in the input receiving step of the transmission method of the present invention can be configured to be an electric signal.
[0049]
Further, the digital signal whose input is received in the input receiving step of the transmission method of the present invention is an optical digital signal, and the modulation step is an optical digital signal whose input has been received, and the optical signal generated in the master laser step. It can be configured to modulate the phase of the signal.
[0050]
A receiving method according to a third aspect of the present invention is configured to include a receiving step, a dividing step, a slave laser step, a difference step, and a restoration output step.
[0051]
Here, in the receiving step, an optical signal is received.
[0052]
On the other hand, in the dividing step, the received optical signal is divided into a first optical signal and a second optical signal.
[0053]
Further, in the slave laser process, the split first optical signal is received as injection light, and an optical signal by chaos oscillation is generated so as to synchronize with the injected first optical signal.
[0054]
In the difference step, a difference signal between the optical signal generated in the slave laser step and the divided second optical signal is output.
[0055]
On the other hand, in the restoration output step, the digital signal is restored from the output difference signal and output.
[0056]
Further, the slave laser step of the receiving method of the present invention can be configured such that an optical signal is generated by an optical feedback chaotic oscillator that is chaotically synchronized with another optical feedback chaotic oscillator.
[0057]
Also, the difference step of the receiving method of the present invention converts the optical signal generated in the slave laser step and the split second optical signal into electric signals, respectively, and generates the electric signal as a difference signal. Can be configured to output the differential signal of
[0058]
Further, in the restoration output step of the receiving method of the present invention, the digital signal is restored by obtaining a low-frequency component of a difference signal of the electric signal output in the difference step by a low-pass filter and comparing this with a predetermined threshold value. Can be configured.
[0059]
Further, the difference signal output in the difference step of the receiving method of the present invention may be an optical signal, and the signal output in the restoration output step may be an optical digital signal.
[0060]
A computer-readable information recording medium according to a fourth aspect of the present invention is configured to record a program for causing a computer including an optical computer to function as the transmission device or the reception device. The transmission device and the reception device are realized by executing the program on a computer including an optical computer, and the transmission method and the reception method are used.
[0061]
Further, the program can be recorded on a computer-readable information recording medium such as a compact disk, a floppy disk, a hard disk, a magneto-optical disk, a digital video disk, a magnetic tape, and a semiconductor memory.
[0062]
In addition, independently of a computer including the optical computer, an information recording medium on which the program of the present invention is recorded can be distributed and sold, and the program recorded on the information recording medium can be transmitted via a computer communication network. The transmitted program can be recorded on another information recording medium.
[0063]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described. It should be noted that the embodiments described below are for explanation, and do not limit the scope of the present invention. Therefore, those skilled in the art can adopt embodiments in which each of these elements or all elements are replaced with equivalents, but these embodiments are also included in the scope of the present invention.
[0064]
(1st Embodiment)
FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the optical chaos synchronous communication system of the present invention. Hereinafter, description will be made with reference to this figure.
[0065]
In the optical chaos synchronous communication system 301, the transmission device 311 and the reception device 351 are connected by an optical fiber 391.
[0066]
The master chaotic laser 312 of the transmitting device 311 and the slave chaotic laser 355 of the receiving device 351 are connected via an optical fiber 391 or the like, and these are chaotically synchronized. The detailed configuration of these will be described later.
[0067]
The input receiving unit 314 of the transmitting device 311 receives a message of an electric digital signal. The input receiving unit 314 amplifies the received electric digital signal using an amplifier.
[0068]
According to the received message of the electric digital signal, the phase modulator 313 changes the phase of the optical signal output from the master chaotic laser 312 while keeping the intensity of the optical signal unchanged.
[0069]
The phase modulator 313 is connected to the optical fiber 391 via the transmission unit 315. The phase-modulated optical signal output from the phase modulator 313 is transmitted by the transmitting unit 315 to the receiving device 351 via the optical fiber 391.
[0070]
The optical fiber 321 is connected between the master chaotic laser 312 and the phase modulator 313, and between the phase modulator 313 and the transmission unit 315. On the other hand, the electric signal line 322 is connected between the input receiving unit 314 and the phase modulator 313.
[0071]
On the other hand, the receiver 351 receives, by the receiver 352, the optical signal transmitted from the transmitter 311 via the optical fiber 391. The receiving unit 352 amplifies this optical signal using the EDFA.
[0072]
The optical splitter 353 splits the received optical signal into two. One of the split optical signals is sent to the slave chaos laser 355, and the other is sent to the optical delay circuit 356.
[0073]
When the output of the master chaotic laser 312 is in a stable state in which the output of the master chaotic laser 312 is not phase-modulated at all by the transmitting device 311, the output of the slave chaotic laser 355 has the same waveform as the output of the master chaotic laser 312. On the other hand, the output of the optical delay circuit 356 has the same waveform.
[0074]
The optical delay circuit 356 can be constituted by an optical fiber having a predetermined length. The delay time of the optical delay circuit 356 is determined so that the output of the slave chaos laser 355 and the output of the optical delay circuit 356 coincide with each other in this stable state.
[0075]
The output of the slave chaotic laser 355 is converted to an electric signal by a photodiode 357, and the output of the optical delay circuit 356 is converted to an electric signal by a photodiode 358. The difference circuit 359 obtains a difference between these electric signals.
[0076]
In a stable state, the output of the slave chaotic laser 355 and the output of the optical delay circuit 356 are temporally coincident with each other, so that the output of the difference circuit 359 becomes (almost) 0.
[0077]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state of each signal in a stable state. FIG. 4A shows an output waveform of the master chaos laser 312. FIG. 4B shows an output waveform of the slave chaos laser 355. FIG. 4C shows an output waveform of the optical delay circuit 356. FIG. 4D shows an output waveform of the difference circuit 359.
[0078]
As described above, since the output waveforms of the master chaos laser 312, the slave chaos laser 355, and the optical delay circuit 356 match in the stable state, the output waveform of the difference circuit 359 becomes (almost) 0.
[0079]
On the other hand, when the output of the master chaos laser 312 is digitally phase-modulated by the input of the electric digital signal in the transmission device 311, the chaotic synchronization is transiently destroyed in the slave chaos laser 355 due to the rapid phase modulation. . The disrupted chaos synchronization recovers in a short time, as described later.
[0080]
Therefore, a difference appears between the output waveform of the slave chaos laser 355 and the output waveform of the optical delay circuit 356, and the output waveform of the difference circuit 359 has a peak (amplitude fluctuation) indicating that the chaos synchronization has been broken. Appears.
[0081]
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the state of each signal when the phase changes rapidly. FIG. 5A shows an output waveform of the master chaotic laser 312. FIG. 5B shows an output waveform of the slave chaos laser 355. FIG. 5C shows an output waveform of the optical delay circuit 356. FIG. 5D shows an output waveform of the difference circuit 359.
[0082]
In this way, a peak (vibration fluctuation) appears in the output of the difference circuit 359 in response to the sudden change in the phase. That is, according to the digital signal that the transmission device 311 has received the input, the oscillation fluctuation appears in the output of the difference circuit 359.
[0083]
The low-pass filter 360 extracts a low-frequency component of the output of the difference circuit 359 (corresponding to the fundamental frequency of the digital signal whose input has been received by the transmitting device 311). Further, it is determined whether or not the intensity of the signal extracted by the threshold filter 361 exceeds a predetermined threshold, thereby reproducing the message.
[0084]
The parameters for controlling the amplitude fluctuation are the amount of phase shift by the phase modulator 313 and the efficiency of optical coupling to the slave chaos laser 355. These parameters can be easily changed by changing the amplification factor of the EDFA included in the phase modulator 313 and the receiving unit 352.
[0085]
Chaos synchronization is sensitive to the parameters of the laser oscillators provided in the master chaos laser 312 and the slave chaos laser 355, and it is difficult to imitate and duplicate a device equivalent to the reception device 351 just by looking at the output of the transmission device 311. For this reason, a highly confidential communication system can be provided.
[0086]
In the receiver 351, the optical fiber 371 is connected between the receiving unit 352, the optical branching unit 353, the slave chaos laser 355, the optical delay circuit 356, and the photodiodes 357 and 358. On the other hand, the photodiodes 357 and 358, the difference circuit 359, the low-pass filter 360, and the threshold filter 361 are connected by an electric signal line 372.
[0087]
In the transmitting device 311, the master chaotic laser 312 functions as a master laser unit of the transmitting device, the input receiving unit 314 functions as an input receiving unit of the transmitting device, and the phase modulator 313 functions as a modulating unit of the transmitting device. The transmission unit 315 functions as a transmission unit of the transmission device.
[0088]
In the receiving device 351, the receiving unit 352 functions as a receiving unit of the receiving device, the optical splitter 353 functions as a dividing unit of the receiving device, and the slave chaos laser 355 functions as a slave laser unit of the receiving device. , The photodiodes 357 and 358 and the difference circuit 359 function as a difference unit of the receiving device, and the low-pass filter 360 and the threshold filter 361 function as a restoration output unit of the receiving device.
[0089]
(Configuration of master chaos laser)
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the master chaos laser 312 of the transmission device 311. Elements performing the same functions as those in the above-mentioned figures are denoted by the same reference numerals. Hereinafter, description will be made with reference to this figure.
[0090]
The master chaos laser 312 includes a laser diode (LD) 601, a grating (Grating) unit 602, a half-wave plate (Half Wave Plate; HWP) 603, a polarization dependent beam splitter (Polarising Beam Splitter; PBS) 604, a mirror 605, and a piezo element. (Electric fine adjustment mount) 606 and an isolator 607 provided with an electrostrictive element according to the present invention.
[0091]
The laser diode 601 has an anti-reflection coating on one end surface, and outputs incoherent light by itself.
[0092]
The light output from the laser diode 601 oscillates by reciprocating feedback via a grating section 602, a half-wave plate 603, a polarization dependent beam splitter 604, a mirror 605, and a picomotor 606 having an electrostrictive element including a piezo element.
[0093]
That is, the laser diode 601 and the grating section 602 constitute an optical resonator having a built-in optical amplification medium to generate laser oscillation.
[0094]
On the other hand, using a picomotor 606 including a polarization-dependent beam splitter 604, a mirror 605, and an electrostrictive element including a piezo element, injects return light into the laser in a state of laser oscillation, destabilizes the output, and causes chaos oscillation. Generate.
[0095]
The grating section 602 functions as a reflecting mirror having laser oscillation wavelength selectivity, and forms a resonator as a mirror on one side of the laser resonator.
[0096]
The half-wave plate 603 adjusts the output ratio of light splitting at the polarization-dependent beam splitter 604 by rotating the plane of polarization.
[0097]
Further, a part of the laser light is branched from the polarization-dependent beam splitter 604 to the isolator 607, output, and sent to the phase modulator 313.
[0098]
The isolator 607 removes external returning light to the master chaotic laser 312, and suppresses undesired fluctuation of the chaotic state.
[0099]
(Configuration of slave chaos laser)
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the slave chaotic laser 355 of the receiving device 351. Note that the slave chaos laser 355 uses a common one of many components in order to perform chaos synchronization with the master chaos laser 312. For this reason, elements performing the same function are denoted by the same symbols as in the above figure. Hereinafter, with reference to this drawing, a part different from the transmission device 311 will be particularly described.
[0100]
The slave chaotic laser 355 includes a laser diode 601, a grating unit 602, a half-wave plate 603, a polarization dependent beam splitter 604, a mirror 605, a pico motor 606 having an electrostrictive element using a piezo element, and a half mirror 701.
[0101]
The laser light output from the master chaotic laser 312 of the transmitting device 311 is incident on the half mirror 701 via the optical splitter 353, and is injected into the laser diode 601.
[0102]
The grating section 602, the half-wave plate 603, the polarization-dependent beam splitter 604, the mirror 605, and the picomotor 606 control the parameters of the slave chaos laser 355, and the parameters of each section are the same as those of the master chaos laser 312. Thus, both are in chaos synchronization.
[0103]
When the phase of the output of the master chaotic laser 312 is rapidly changed, the chaotic synchronization between the master chaos laser 312 and the slave chaos laser 355 is transiently destroyed. The disrupted chaos synchronization recovers in a short time. The time required for the recovery process is band-limited by the characteristics of the laser oscillators (master chaos laser 312 and slave chaos laser 355), but in general, a band higher than the band for communication using electric signals can be used. Therefore, a high-speed communication system with high confidentiality can be provided.
[0104]
(Second Embodiment)
In the above embodiment, the message in the transmission device 311 is an electric digital signal, and the phase modulator 313 performs phase modulation based on the electric signal input. However, as a result of recent research on various optical elements, an optical phase modulation circuit that modulates the phase of laser light based on an input optical digital signal has been proposed.
[0105]
In the above embodiment, the receiving device 351 converts the two laser beams into electric signals using the photodiodes 357 and 358, and then obtains a difference signal to restore the message. However, an optical difference circuit that takes a difference between optical signals, an optical low-pass filter circuit that passes low-frequency components of the optical signal, and an optical threshold filter circuit that performs threshold processing on the optical signal and outputs the optical signal have also been proposed. .
[0106]
As the optical phase modulation circuit, for example, a circuit such as a cross phase modulator using an optical waveguide can be used.
[0107]
As the optical difference circuit, for example, an optical interferometer using a planar optical waveguide circuit can be used.
[0108]
As the optical low-pass filter circuit, a circuit generally provided as a product such as an optical band-pass filter can be used.
[0109]
As the optical threshold filter circuit, for example, a saturable absorber can be used.
[0110]
As for the optical phase modulation circuit, Govind P.S. Agrawal "Nonlinear Fiber Optics" second edition, p282, ACADEMIC PRESS (1995). D. Cornwell, N.M. Wada, K .; I. Kitayama, and I .; Andonovic, "Experimental demonstration of coherent coding of picosecond pulses", Electronics Letters, 22nd, Vol. 34, no. 2, pp. 204-205 (1998), for an optical threshold filter circuit, see Y. Hashimoto, H .; Kurita, and H.S. Yokoyama "Optical noise reduction by a semiconductor waveguide saturable absorber" Technical Digest of International Topical Workshop on Contemporary Photonic Technology (CPT '98), Pc-13-1, to pp215-216 (1998), is the configuration example, each disclose I have.
[0111]
If these known optical circuits and optical elements are used, the communication system of the present invention can be realized using only optical signals. In this case, no processing by an electric signal is required, so that a higher-speed communication system with less band limitation than before can be provided.
[0112]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an optical chaos synchronous communication system with high secrecy, a transmitting device, a receiving device, a transmitting method, a receiving method, and a computer readable program recording a program for realizing the same are recorded. An information recording medium can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a conventional optical communication system.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a conventional optical communication system.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical chaos synchronous communication system of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a signal state of each unit in a stable state of the optical chaos synchronous communication system of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a signal state of each unit in a transition period from when synchronization is destroyed to when synchronization occurs in the optical chaotic synchronization communication system of the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a master chaotic laser of the transmission device of the present invention.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a slave chaotic laser of the receiving device of the present invention.
[Explanation of symbols]
101 Conventional Optical Communication System
111 transmitting device
112 Optical fiber
113 EDFA
114 EDFA
115 Optical splitter
116 Optical splitter
117 Optical splitter
118 modulator
151 Receiver
152 optical fiber
153 Optical splitter
154 optical splitter
155 Optical branching device
156 EDFA
157 Photodiode
158 Photodiode
159 Digital oscilloscope
160 electric signal line
201 Conventional Optical Communication System
211 transmitting device
212 laser diode
213 Birefringent medium
214 Photodiode
215 Delayed feedback circuit
216 Light Path
217 Electric signal line
218 adder
231 Optical fiber
251 Receiver
252 laser diode
253 birefringent medium
254 photodiode
255 Delayed feedback circuit
256 optical paths
257 electrical signal line
258 adder
301 Optical Chaos Synchronous Communication System
311 Transmitter
312 Master Chaos Laser
313 phase modulator
314 Input reception unit
315 Transmission unit
321 optical fiber
322 electric signal line
351 Receiver
352 receiver
353 Optical branching device
355 slave chaos laser
356 optical delay circuit
357 Photodiode
358 Photodiode
359 Difference circuit
360 low pass filter
361 threshold filter
371 Optical fiber
372 electric signal line
391 Optical fiber
601 laser diode
602 grating part
603 half-wave plate
604 Polarization dependent beam splitter
605 mirror
606 pico motor
607 Isolator
701 Half mirror

Claims (35)

送信装置と、受信装置と、を備える光カオス同期通信システムであって、
（ａ）前記送信装置は、
カオス発振により光信号を発生させるマスタレーザ部と、
ディジタル信号の入力を受け付ける入力受付部と、
前記入力を受け付けられたディジタル信号で、前記マスタレーザ部により発生された光信号の位相を、前記受信装置において、カオス同期が安定状態となる位相変化、もしくは、カオス同期の安定状態が破壊される位相変化を含むように位相変調させる変調部と、
前記変調された光信号を送信する送信部と、
を備え、
（ｂ）前記受信装置は、
前記送信装置から送信された光信号を受信する受信部と、
前記受信された光信号を、第１、および、第２の光信号に分割する分割部と、
前記分割された第１の光信号を注入光として受け付けて、カオス発振により、当該第１の光信号とのカオス同期が安定状態となって生ずる光信号、もしくは、当該第１の光信号とのカオス同期の安定状態が破壊されて生ずる光信号を発生させるスレーブレーザ部と、
前記スレーブレーザ部により発生された光信号と、前記分割された第２の光信号と、の差分をとることによって、カオス同期が安定状態である、もしくは、カオス同期の安定状態が破壊されている、の２つの状態を表す差分信号を出力する差分部と、
前記出力された差分信号からディジタル信号を復元して出力する復元出力部と、
を備える
ことを特徴とする光カオス同期通信システム。An optical chaos synchronous communication system including a transmission device and a reception device,
(A) the transmitting device comprises:
A master laser unit for generating an optical signal by chaos oscillation,
An input receiving unit for receiving an input of a digital signal;
In the digital signal received by the input, the phase of the optical signal generated by the master laser unit is changed by the receiving device into a phase change in which the chaos synchronization is stable, or the stable state of the chaos synchronization is destroyed. A modulation unit that performs phase modulation so as to include a phase change
A transmitting unit that transmits the modulated optical signal,
With
(B) the receiving device includes:
A receiving unit that receives the optical signal transmitted from the transmitting device,
A dividing unit that divides the received optical signal into first and second optical signals;
The divided first optical signal is received as injection light, and the chaotic oscillation and the chaotic synchronization with the first optical signal are generated in a stable state due to the chaotic oscillation, or the optical signal generated by the first optical signal. A slave laser unit for generating an optical signal generated when a stable state of chaos synchronization is destroyed ;
By taking the difference between the optical signal generated by the slave laser unit and the split second optical signal , the chaotic synchronization is in a stable state or the stable state of chaotic synchronization is broken. , A difference unit that outputs a difference signal representing the two states of
A restoration output unit for restoring and outputting a digital signal from the output difference signal,
An optical chaos synchronous communication system, comprising: 前記マスタレーザ部と、前記スレーブレーザ部と、は、互いにカオス同期する光帰還型カオス発振器を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光カオス同期通信システム。The optical chaos synchronous communication system according to claim 1, wherein the master laser unit and the slave laser unit have an optical feedback chaos oscillator that is chaotically synchronized with each other. 前記差分部は、前記スレーブレーザ部により発生された光信号と、前記分割された第２の光信号と、を、それぞれ電気信号に変換し、前記差分信号として、当該電気信号の差分信号を出力する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光カオス同期通信システム。The difference unit converts the optical signal generated by the slave laser unit and the split second optical signal into an electric signal, and outputs a difference signal of the electric signal as the difference signal. The optical chaos synchronous communication system according to claim 1 or 2, wherein: 前記復元出力部は、前記差分部により出力された電気信号の差分信号の低周波成分をローパスフィルタにより得て、これを所定の閾値と比較することによりディジタル信号を復元する
ことを特徴とする請求項３に記載の光カオス同期通信システム。The restoration output section obtains a low-frequency component of a difference signal of the electric signal output by the difference section by a low-pass filter, and restores the digital signal by comparing the low-frequency component with a predetermined threshold value. Item 4. An optical chaos synchronous communication system according to item 3. 前記入力受付部により入力を受け付けられるディジタル信号は、電気信号である
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光カオス同期通信システム。The optical chaos synchronous communication system according to any one of claims 1 to 4, wherein the digital signal received by the input receiving unit is an electric signal. 前記差分部により出力される差分信号は光信号であり、
前記復元出力部により出力される信号は、光ディジタル信号である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光カオス同期通信システム。The difference signal output by the difference unit is an optical signal,
The optical chaos synchronous communication system according to claim 1, wherein the signal output by the restoration output unit is an optical digital signal. 前記入力受付部により入力を受け付けられるディジタル信号は、光ディジタル信号であり、
前記変調部は、前記入力を受け付けられた光ディジタル信号で、前記マスタレーザ部により発生された光信号の位相を変調させる
ことを特徴とする請求項１から４または６のいずれか１項に記載の光カオス同期通信システム。The digital signal whose input is received by the input receiving unit is an optical digital signal,
The optical modulator according to claim 1, wherein the modulator modulates a phase of an optical signal generated by the master laser unit with the received optical digital signal. Optical chaos synchronous communication system. カオス発振により光信号を発生させるマスタレーザ部と、
ディジタル信号の入力を受け付ける入力受付部と、
前記入力を受け付けられたディジタル信号で、前記マスタレーザ部により発生された光信号の位相を、受信装置において、カオス同期が安定状態となる位相変化、もしくは、カオス同期の安定状態が破壊される位相変化を含むように位相変調させる変調部と、
前記変調された光信号を送信する送信部と、
を備えることを特徴とする送信装置。A master laser unit for generating an optical signal by chaos oscillation,
An input receiving unit for receiving an input of a digital signal;
In the received digital signal, the phase of the optical signal generated by the master laser unit is changed in the receiving apparatus by a phase change at which the chaos synchronization becomes a stable state, or a phase at which the stable state of the chaos synchronization is destroyed. A modulation unit that performs phase modulation so as to include a change ,
A transmitting unit that transmits the modulated optical signal,
A transmission device comprising: 前記マスタレーザ部は、他の光帰還型カオス発振器とカオス同期する光帰還型カオス発振器を有する
ことを特徴とする請求項８に記載の送信装置。The transmission device according to claim 8, wherein the master laser unit includes an optical feedback chaotic oscillator that performs chaos synchronization with another optical feedback chaotic oscillator. 前記入力受付部により入力を受け付けられるディジタル信号は、電気信号である
ことを特徴とする請求項８または９に記載の送信装置。The transmission device according to claim 8, wherein the digital signal received by the input receiving unit is an electric signal. 前記入力受付部により入力を受け付けられるディジタル信号は、光ディジタル信号であり、
前記変調部は、前記入力を受け付けられた光ディジタル信号で、前記マスタレーザ部により発生された光信号の位相を変調させる
ことを特徴とする請求項８または９に記載の送信装置。The digital signal whose input is received by the input receiving unit is an optical digital signal,
The transmission device according to claim 8, wherein the modulation unit modulates a phase of an optical signal generated by the master laser unit with the received optical digital signal. 光信号を受信する受信部と、
前記受信された光信号を、第１、および、第２の光信号に分割する分割部と、
前記分割された第１の光信号を注入光として受け付けて、カオス発振により、当該第１の光信号とのカオス同期が安定状態となって生ずる光信号もしくは、当該第１の光信号とのカオス同期の安定状態が破壊されて生ずる光信号を発生させるスレーブレーザ部と、
前記スレーブレーザ部により発生された光信号と、前記分割された第２の光信号と、の差分をとることによって、カオス同期が安定状態である、もしくは、カオス同期の安定状態が破壊されている、の２つの状態を表す差分信号を出力する差分部と、
前記出力された差分信号からディジタル信号を復元して出力する復元出力部と、
を備えることを特徴とする受信装置。A receiving unit that receives an optical signal;
A dividing unit that divides the received optical signal into first and second optical signals;
The divided first optical signal is received as an injection light, and the chaotic oscillation and the chaotic synchronization with the first optical signal are brought into a stable state by the chaotic oscillation, or the chaotic signal with the first optical signal is generated. A slave laser unit for generating an optical signal generated when a stable state of synchronization is destroyed ;
By taking the difference between the optical signal generated by the slave laser unit and the split second optical signal , the chaotic synchronization is in a stable state or the stable state of chaotic synchronization is broken. , A difference unit that outputs a difference signal representing the two states of
A restoration output unit for restoring and outputting a digital signal from the output difference signal,
A receiving device comprising: 前記スレーブレーザ部は、他の光帰還型カオス発振器とカオス同期する光帰還型カオス発振器を有する
ことを特徴とする請求項１２に記載の受信装置。The receiving device according to claim 12, wherein the slave laser unit includes an optical feedback chaotic oscillator that performs chaos synchronization with another optical feedback chaotic oscillator. 前記差分部は、前記スレーブレーザ部により発生された光信号と、前記分割された第２の光信号と、を、それぞれ電気信号に変換し、前記差分信号として、当該電気信号の差分信号を出力する
ことを特徴とする請求項１２または１３に記載の受信装置。The difference unit converts the optical signal generated by the slave laser unit and the split second optical signal into an electric signal, and outputs a difference signal of the electric signal as the difference signal. 14. The receiving device according to claim 12, wherein 前記復元出力部は、前記差分部により出力された電気信号の差分信号の低周波成分をローパスフィルタにより得て、これを所定の閾値と比較することによりディジタル信号を復元する
ことを特徴とする請求項１４に記載の受信装置。The restoration output section obtains a low-frequency component of a difference signal of the electric signal output by the difference section by a low-pass filter, and restores the digital signal by comparing the low-frequency component with a predetermined threshold value. Item 15. The receiving device according to item 14. 前記差分部により出力される差分信号は光信号であり、
前記復元出力部により出力される信号は、光ディジタル信号である
ことを特徴とする請求項１２または１３に記載の受信装置。The difference signal output by the difference unit is an optical signal,
14. The receiver according to claim 12, wherein the signal output by the restoration output unit is an optical digital signal. カオス発振により光信号を発生させるマスタレーザ工程と、
ディジタル信号の入力を受け付ける入力受付工程と、
前記入力を受け付けられたディジタル信号で、前記マスタレーザ工程にて発生された光信号の位相を、受信装置において、カオス同期が安定状態となる位相変化、もしくは、カオス同期の安定状態が破壊される位相変化を含むように位相変調させる変調工程と、
前記変調された光信号を送信する送信工程と、
を備えることを特徴とする送信方法。A master laser process for generating an optical signal by chaos oscillation;
An input receiving step of receiving an input of a digital signal;
With the digital signal received as input, the phase of the optical signal generated in the master laser process is changed in the receiving device into a phase change in which chaos synchronization is stable, or a stable state of chaos synchronization is destroyed. A modulation step of performing phase modulation to include a phase change ,
Transmitting the modulated optical signal,
A transmission method comprising: 前記マスタレーザ工程は、他の光帰還型カオス発振器とカオス同期する光帰還型カオス発振器により光信号を発生させる
ことを特徴とする請求項１７に記載の送信方法。18. The transmission method according to claim 17, wherein in the master laser step, an optical signal is generated by an optical feedback chaotic oscillator that is chaotically synchronized with another optical feedback chaotic oscillator. 前記入力受付工程にて入力を受け付けられるディジタル信号は、電気信号である
ことを特徴とする請求項１７または１８に記載の送信方法。19. The transmission method according to claim 17, wherein the digital signal received in the input receiving step is an electric signal. 前記入力受付工程にて入力を受け付けられるディジタル信号は、光ディジタル信号であり、
前記変調工程は、前記入力を受け付けられた光ディジタル信号で、前記マスタレーザ工程にて発生された光信号の位相を変調させる
ことを特徴とする請求項１７または１８に記載の送信方法。The digital signal whose input is received in the input receiving step is an optical digital signal,
19. The transmission method according to claim 17, wherein the modulating step modulates a phase of the optical signal generated in the master laser step with the received optical digital signal. 光信号を受信する受信工程と、
前記受信された光信号を、第１、および、第２の光信号に分割する分割工程と、
前記分割された第１の光信号を注入光として受け付けて、カオス発振により、当該第１の光信号とのカオス同期が安定状態となって生ずる光信号、もしくは、当該第１の光信号とのカオス同期が安定状態が破壊されて生ずる光信号を発生させるスレーブレーザ工程と、
前記スレーブレーザ工程にて発生された光信号と、前記分割された第２の光信号と、の差分をとることによって、カオス同期が安定状態である、もしくは、カオス同期の安定状態が破壊されている、の２つの状態を表す差分信号を出力する差分工程と、
前記出力された差分信号からディジタル信号を復元して出力する復元出力工程と、
を備えることを特徴とする受信方法。A receiving step of receiving an optical signal,
A dividing step of dividing the received optical signal into first and second optical signals;
The divided first optical signal is received as injection light, and the chaotic oscillation and the chaotic synchronization with the first optical signal are generated in a stable state due to the chaotic oscillation, or the optical signal generated by the first optical signal. A slave laser process in which chaos synchronization generates an optical signal generated when a stable state is destroyed ;
By taking the difference between the optical signal generated in the slave laser process and the split second optical signal , the chaotic synchronization is in a stable state, or the stable state of chaotic synchronization is destroyed. A difference step of outputting a difference signal representing the two states of
A restoration output step of restoring and outputting a digital signal from the output difference signal,
A receiving method, comprising: 前記スレーブレーザ工程は、他の光帰還型カオス発振器とカオス同期する光帰還型カオス発振器にて光信号を発生させる
ことを特徴とする請求項２１に記載の受信方法。22. The receiving method according to claim 21, wherein in the slave laser process, an optical signal is generated by an optical feedback chaotic oscillator that is chaotically synchronized with another optical feedback chaotic oscillator. 前記差分工程は、前記スレーブレーザ工程にて発生された光信号と、前記分割された第２の光信号と、を、それぞれ電気信号に変換し、前記差分信号として、当該電気信号の差分信号を出力する
ことを特徴とする請求項２１または２２に記載の受信方法。In the difference step, the optical signal generated in the slave laser step and the divided second optical signal are respectively converted into electric signals, and the difference signal of the electric signal is converted as the difference signal. 23. The receiving method according to claim 21, wherein the receiving method outputs. 前記復元出力工程は、前記差分工程にて出力された電気信号の差分信号の低周波成分をローパスフィルタにより得て、これを所定の閾値と比較することによりディジタル信号を復元する
ことを特徴とする請求項２３に記載の受信方法。In the restoration output step, a low-frequency component of a difference signal of the electric signal output in the difference step is obtained by a low-pass filter, and the digital signal is restored by comparing the low-frequency component with a predetermined threshold value. A receiving method according to claim 23. 前記差分工程にて出力される差分信号は光信号であり、
前記復元出力工程にて出力される信号は、光ディジタル信号である
ことを特徴とする請求項２１または２２に記載の受信方法。The difference signal output in the difference step is an optical signal,
23. The receiving method according to claim 21, wherein the signal output in the restoration output step is an optical digital signal. 光コンピュータを含むコンピュータを、
カオス発振により光信号を発生させるマスタレーザ部と、
ディジタル信号の入力を受け付ける入力受付部と、
前記入力を受け付けられたディジタル信号で、前記マスタレーザ部により発生された光信号の位相を、受信装置において、カオス同期が安定状態となる位相変化、もしくは、カオス同期の安定状態が破壊される位相変化を含むように位相変調させる変調部と、
前記変調された光信号を送信する送信部と
して機能させるプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読取可能な情報記録媒体。Computers, including optical computers,
A master laser unit for generating an optical signal by chaos oscillation,
An input receiving unit for receiving an input of a digital signal;
In the received digital signal, the phase of the optical signal generated by the master laser unit is changed in the receiving apparatus by a phase change at which the chaos synchronization becomes a stable state, or a phase at which the stable state of the chaos synchronization is destroyed. A modulation unit that performs phase modulation so as to include a change ,
A computer-readable information recording medium on which is recorded a program that functions as a transmission unit that transmits the modulated optical signal. 前記マスタレーザ部は、他の光帰還型カオス発振器とカオス同期する光帰還型カオス発振器により光信号を発生させる
ように前記コンピュータを機能させるプログラムを記録したことを特徴とする請求項２６に記載のコンピュータ読取可能な情報記録媒体。27. The master laser unit according to claim 26, wherein a program that causes the computer to function so as to generate an optical signal by an optical feedback chaotic oscillator that is chaotically synchronized with another optical feedback chaotic oscillator is recorded. Computer readable information recording medium. 前記入力受付部により入力を受け付けられるディジタル信号は、電気信号である
ように前記コンピュータを機能させるプログラムを記録したことを特徴とする請求項２６または２７に記載のコンピュータ読取可能な情報記録媒体。28. The computer-readable information recording medium according to claim 26, wherein a program that causes the computer to function is recorded such that the digital signal received by the input receiving unit is an electric signal. 前記入力受付部により入力を受け付けられるディジタル信号は、光ディジタル信号であり、
前記変調部は、前記入力を受け付けられた光ディジタル信号で、前記マスタレーザ部により発生された光信号の位相を変調させる
ように前記コンピュータを機能させるプログラムを記録したことを特徴とする請求項２６または２７に記載のコンピュータ読取可能な情報記録媒体。The digital signal whose input is received by the input receiving unit is an optical digital signal,
27. The computer according to claim 26, wherein the modulation unit records a program that causes the computer to function to modulate a phase of the optical signal generated by the master laser unit with the received optical digital signal. Or a computer-readable information recording medium according to 27. 光コンピュータを含むコンピュータを、
光信号を受信する受信部と、
前記受信された光信号を、第１、および、第２の光信号に分割する分割部と、
前記分割された第１の光信号を注入光として受け付けて、カオス発振により、当該第１の光信号とのカオス同期が安定状態となって生ずる光信号、もしくは、当該第１の光信号とのカオス同期の安定状態が破壊されて生ずる光信号を発生させるスレーブレーザ部と、
前記スレーブレーザ部により発生された光信号と、前記分割された第２の光信号と、の差分をとることによって、カオス同期が安定状態である、もしくは、カオス同期の安定状態が破壊されている、の２つの状態を表す差分信号を出力する差分部と、
前記出力された差分信号からディジタル信号を復元して出力する復元出力部と
して機能させるプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読取可能な情報記録媒体。Computers, including optical computers,
A receiving unit that receives an optical signal;
A dividing unit that divides the received optical signal into first and second optical signals;
The divided first optical signal is received as injection light, and the chaotic oscillation and the chaotic synchronization with the first optical signal are generated in a stable state due to the chaotic oscillation, or the optical signal generated by the first optical signal. A slave laser unit for generating an optical signal generated when a stable state of chaos synchronization is destroyed ;
By taking the difference between the optical signal generated by the slave laser unit and the split second optical signal , the chaotic synchronization is in a stable state or the stable state of chaotic synchronization is broken. , A difference unit that outputs a difference signal representing the two states of
A computer-readable information recording medium having recorded thereon a program that functions as a restoration output section that restores and outputs a digital signal from the output difference signal. 前記スレーブレーザ部は、他の光帰還型カオス発振器とカオス同期する光帰還型カオス発振器を有する
ように前記コンピュータを機能させるプログラムを記録したことを特徴とする請求項３０に記載のコンピュータ読取可能な情報記録媒体。31. The computer-readable computer according to claim 30, wherein the slave laser unit records a program that causes the computer to function so as to have an optical feedback chaotic oscillator that is chaotically synchronized with another optical feedback chaotic oscillator. Information recording medium. 前記差分部は、前記スレーブレーザ部により発生された光信号と、前記分割された第２の光信号と、を、それぞれ電気信号に変換し、前記差分信号として、当該電気信号の差分信号を出力する
ように前記コンピュータを機能させるプログラムを記録したことを特徴とする請求項３０または３１に記載のコンピュータ読取可能な情報記録媒体。The difference unit converts the optical signal generated by the slave laser unit and the split second optical signal into an electric signal, and outputs a difference signal of the electric signal as the difference signal. 32. The computer-readable information recording medium according to claim 30, wherein a program for causing the computer to function is recorded. 前記復元出力部は、前記差分部により出力された電気信号の差分信号の低周波成分をローパスフィルタにより得て、これを所定の閾値と比較することによりディジタル信号を復元する
ように前記コンピュータを機能させるプログラムを記録したことを特徴とする請求項３２に記載のコンピュータ読取可能な情報記録媒体。The restoration output unit operates the computer so as to restore a digital signal by obtaining a low-frequency component of a difference signal of the electric signal output by the difference unit by a low-pass filter and comparing the obtained signal with a predetermined threshold. 33. The computer-readable information recording medium according to claim 32, wherein a program for causing the computer to execute the method is recorded. 前記差分部により出力される差分信号は光信号であり、
前記復元出力部により出力される信号は、光ディジタル信号である
ように前記コンピュータを機能させるプログラムを記録したことを特徴とする請求項３０または３１に記載のコンピュータ読取可能な情報記録媒体。The difference signal output by the difference unit is an optical signal,
The computer-readable information recording medium according to claim 30 or 31, wherein a program that causes the computer to function is recorded such that the signal output by the restoration output unit is an optical digital signal. 前記プログラムを記録した情報記録媒体は、コンパクトディスク、フロッピーディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ディジタルビデオディスク、磁気テープ、半導体メモリである
ことを特徴とする請求項２６から３４のいずれか１項に記載のコンピュータ読取可能な情報記録媒体。35. The information recording medium on which the program is recorded is a compact disk, a floppy disk, a hard disk, a magneto-optical disk, a digital video disk, a magnetic tape, or a semiconductor memory, according to any one of claims 26 to 34. Computer-readable information recording medium.
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