JP5872248B2 - 秘匿性を有する光ファイバ通信方式 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ通信方式に関する。さらに詳述すると、本発明は、光ファイバ通信システムにおける通信の秘匿技術に関する。

光ファイバ通信の物理層においては、光パルスを用いた通信が汎用的に用いられており、光を検波すれば電気信号として１，０の信号を検出することができる。したがって、光伝送路から何らかの形で光を分岐し検波されるとその光通信は再生されてしまうので秘匿性を確保することができない。また、光のアナログ伝送である光ファイバ無線通信においても光を検波すれば変調に用いた無線信号が検波できるので秘匿性を確保することができない。

光通信の物理層で秘匿性を備える通信を行うための研究としては、光量子暗号通信や、ダミーの光パルス通信に別の光源からの秘匿信号（言い換えると、通信対象の信号）の光パルスを時間的に拡散させて追加する方法（非特許文献１）などが提案されている。

"Secure stealth transmission over an existing public fiber-optical network"，Bernard Wu and Evgennii Narimanov（Dept. of Electr. Eng.，Princeton Univ., NJ, UＳA1），Optical Fiber Communication Conference，2006 and the 2006 National FiberOptic Engineers Conference. OFC 2006，OTuJ4，5-10 March 2006

しかしながら、前者は、高価で特殊な装置が必要であり、既存の光ファイバ通信システムに容易には適用することができないという問題がある。

また、後者（非特許文献１の信号伝送技術）では、ダミーの光通信信号の光源とそれに隠れて通信する秘匿通信の信号(通信対象の信号)の光源とが異なるので、光信号のスペクトル解析などによって二つの光源の存在が発見されてしまう虞がある。したがって、後者では、秘匿通信の信号が検波されて光通信が再生されてしまう危険性が高く、秘匿性を確保することができないという問題がある。

そこで、本発明は、既存の光通信システムに容易に適用することができると共に、光の波長を解析されても秘匿通信の信号が発見されてしまうことがなく、秘匿性を確保することができる光ファイバ通信方式を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、請求項１記載の光ファイバ通信方式は、二つの地点に設置された第一の光送受信装置と第二の光送受信装置とのそれぞれに、信号送信の仕組みとして、光搬送波としての光を出射する光源と、第一の光送受信装置側の送信機が出力した通信信号若しくは第二の光送受信装置側の送信機が出力した通信信号を入力情報として光を強度変調して出力する通信信号／光変調器と、ダミー信号を入力情報として光を強度変調して出力するダミー信号／光変調器と、光に波長分散を付加する送信側波長分散制御器とを設けると共に、信号受信の仕組みとして、受信した光に波長分散を付加する受信側波長分散制御器と、当該受信側波長分散制御器から出射された光を光／電気変換して受信機に対して出力する光検波器とを設け、さらに、第一の光送受信装置と第二の光送受信装置との間に敷設される光ファイバ回線を設け、光ファイバ回線に対して信号送信する際に、光源が出射した光搬送波としての光に対して送信機が出力した通信信号を入力情報として通信信号／光変調器によって光を強度変調すること及びダミー信号を入力情報としてダミー信号／光変調器によって光を強度変調することと、これら通信信号／光変調器による光の強度変調とダミー信号／光変調器による光の強度変調との間に送信側波長分散制御器によって時間変動させた波長分散を付加することとを行うと共に、光ファイバ回線を介して信号受信した際に、受信側波長分散制御器によって波長分散を付加するようにし、送信側波長分散制御器によって付加される波長分散量と受信側波長分散制御器によって付加される波長分散量とを調整することにより、光検波器から出力されるダミー信号の受信信号強度のみを低下させ、通信信号の受信信号の復調を可能とするようにしている。

また、請求項３記載の光ファイバ通信方式は、二つの地点に設定された第一の光送受信装置と第二の光送受信装置とのそれぞれに、信号送信の仕組みとして、光搬送波としての光を出射する光源と、第一の光送受信装置側の送信機が出力した通信信号若しくは第二の光送受信装置側の送信機が出力した通信信号を入力情報として光を強度変調して出力する通信信号／光変調器と、ダミー信号を入力情報として光を強度変調して出力する第一のダミー信号／光変調器及び第二のダミー信号／光変調器と、光に波長分散を付加する第一の送信側波長分散制御器及び第二の送信側波長分散制御器とを設けると共に、信号受信の仕組みとして、信号送信元である第二の光送受信装置若しくは第一の光送受信装置から送信される光を三つに分岐する光素子と、これら三つに分岐された光のそれぞれに波長分散を付加する第一の受信側波長分散制御器及び第二の受信側波長分散制御器及び第三の受信側波長分散制御器と、これら第一から第三までの受信側波長分散制御器から出射された光をそれぞれ光／電気変換して出力する第一の光検波器及び第二の光検波器及び第三の光検波器と、これら第一から第三までの光検波器からの出力が入力される信号処理装置とを設け、さらに、第一の光送受信装置と第二の光送受信装置との間に敷設される光ファイバ回線を設け、光ファイバ回線に対して信号送信する際に、光源が出射した光搬送波としての光に対して送信機が出力した通信信号を入力情報として通信信号／光変調器によって光を強度変調すること及び第一のダミー信号を入力情報として第一のダミー信号／光変調器によって光を強度変調すること及び第二のダミー信号を入力情報として第二のダミー信号／光変調器によって光を強度変調することと、これら通信信号／光変調器による光の強度変調と第一のダミー信号／光変調器による光の強度変調と第二のダミー信号／光変調器による光の強度変調との間に第一の送信側波長分散制御器によって波長分散を付加することと第二の送信側波長分散制御器によって波長分散を付加することとを行うと共に、光ファイバ回線を介して信号受信した際に、光素子によって分岐された三つの光毎に第一，第二，第三の受信側波長分散制御器によって相互に異なる波長分散量を付加し、これら異なる波長分散量が付加された上で第一，第二，第三の光検波器によって光／電気変換された出力に基づいて信号処理装置が第一，第二のダミー信号を抑圧し、通信信号の復調を可能とするようにしている。

したがって、これらの光ファイバ通信方式によると、通信対象の信号に加えてダミー信号を入力情報として光を強度変調することと波長分散を付加することとを組み合わせることにより、通信対象の信号が秘匿される。

また、請求項２記載の発明は、二つの地点に設置された第一の光送受信装置と第二の光送受信装置とのそれぞれに、信号送信の仕組みとして、光搬送波としての光を出射する光源と、第一の光送受信装置側の送信機が出力した通信信号若しくは第二の光送受信装置側の送信機が出力した通信信号を入力情報として光を強度変調して出力する通信信号／光変調器と、ダミー信号を入力情報として光を強度変調して出力するダミー信号／光変調器と、光に波長分散を付加する第一の送信側波長分散制御器及び第二の送信側波長分散制御器とを設けると共に、信号受信の仕組みとして、受信した光に波長分散を付加する受信側波長分散制御器と、当該受信側波長分散制御器から出射された光を光／電気変換して受信機に対して出力する光検波器とを設け、さらに、第一の光送受信装置と第二の光送受信装置との間に敷設される光ファイバ回線を設け、光ファイバ回線に対して信号送信する際に、光源が出射した光搬送波としての光に対して送信機が出力した通信信号を入力情報として通信信号／光変調器によって光を強度変調すること及びダミー信号を入力情報としてダミー信号／光変調器によって光を強度変調することと、これら通信信号／光変調器による光の強度変調とダミー信号／光変調器による光の強度変調との間に第一の送信側波長分散制御器によって波長分散を付加すること及び時間変動させた波長分散を第二の送信側波長分散制御器によって更に付加することとを行うと共に、光ファイバ回線を介して信号受信した際に、受信側波長分散制御器によって波長分散を付加するようにし、第一の送信側波長分散制御器及び第二の送信側波長分散制御器によって付加される波長分散量と受信側波長分散制御器によって付加される波長分散量とを調整することにより、光検波器から出力されるダミー信号の受信信号強度のみを低下させ、通信信号の受信信号の復調を可能とするようにしいている。

また、請求項５記載の発明は、請求項３記載の光ファイバ通信方式において、光ファイバ回線に対して信号送信する際に、第一の送信側波長分散制御器によって付加される波長分散量と第二の送信側波長分散制御器によって付加される波長分散量との少なくとも一方を時間変動させるようにしている。

したがって、これらの光ファイバ通信方式の場合には、通信対象の信号がより一層強固に秘匿される。

また、請求項４記載の発明は、請求項３記載の光ファイバ通信方式において、信号送信の仕組みとして直列に接続するダミー信号／光変調器と送信側波長分散制御器とをｎ個ずつ更に設け、また、信号受信の仕組みとして光素子による光の分岐数を(３＋ｎ)にすると共に受信側波長分散制御器と光検波器とをｎ個ずつ更に設ける（ただし、ｎは自然数）ようにしている。この場合には、ダミー信号の個数を増やすことができるので、通信対象の信号がより一層強固に秘匿される。

また、請求項６記載の発明は、請求項４記載の光ファイバ通信方式において、光ファイバ回線に対して信号送信する際に、送信側波長分散制御器によって付加される波長分散量のうちの少なくとも一つを時間変動させるようにしている。この場合には、通信対象の信号が更により一層強固に秘匿される。

なお、本発明で用いられる各種変数の単位としては、光ファイバの単位長さあたりの波長分散値ｄは〔ps/nm/km〕，波長λは〔nm〕，光ファイバの線路長Ｌは〔km〕，周波数ｆは〔MHz〕，光に付加する波長分散量Ｄは〔ps/nm〕，光の速度ｃは〔m/s〕が一般的に用いられる。一方、本出願では、本発明に係る数式をＳＩ基本単位系での式として表記している。

本発明の光ファイバ通信方式は、比較的簡素な構成で秘匿性を向上させた光ファイバ通信を行うことが可能になる。これにより、光ファイバ通信システムにおける通信の秘匿技術としての汎用性の向上が可能になる。

本発明の第一の実施形態を説明する構成図である。 第一の実施形態における信号伝送の仕組みを説明する図である。 第一の実施形態における信号伝送に係る波長分散量と受信信号強度との間の関係を説明する図である。 第一の実施形態における信号伝送の他の仕組みを説明する図である。 本発明の第二の実施形態を説明する構成図である。 第二の実施形態における信号伝送の仕組みを説明する図である。 第二の実施形態における信号伝送に係る波長分散量と受信信号強度との間の関係を説明する図である。

以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。

図１から図４に、本発明の光ファイバ通信方式の第一の実施形態の一例を示す。第一の実施形態の光ファイバ通信方式は、図１に示すように、二つの地点に設置された第一の光送受信装置２０と第二の光送受信装置３０とのそれぞれに、信号送信の仕組みとして、光搬送波としての光を出射する光源２１・３１と、第一の光送受信装置２０側の送信機Ｔx1が出力した通信信号Ｓa1若しくは第二の光送受信装置３０側の送信機Ｔx2が出力した通信信号Ｓa2を入力情報として光を強度変調して出力する通信信号／光変調器２２ａ・３２ａと、ダミー信号Ｓdを入力情報として光を強度変調して出力するダミー信号／光変調器２２ｂ・３２ｂと、光に波長分散を付加する第一の送信側波長分散制御器２３ａ・３３ａ及び第二の送信側波長分散制御器２３ｂ・３３ｂとを設けると共に、信号受信の仕組みとして、受信した光に波長分散を付加する受信側波長分散制御器２５ａ・３５ａと、当該受信側波長分散制御器２５ａ・３５ａから出射された光を光／電気変換して受信機Ｒx1・Ｒx2に対して出力する光検波器２６ａ・３６ａとを設け、さらに、第一の光送受信装置２０と第二の光送受信装置３０との間に敷設される光ファイバ回線であって第一の光送受信装置２０内の第二の送信側波長分散制御器２３ｂと第二の光送受信装置３０内の受信側波長分散制御器３５ａとの間の光ファイバ回線５ａ及び第二の光送受信装置３０内の第二の送信側波長分散制御器３３ｂと第一の光送受信装置２０内の受信側波長分散制御器２５ａとの間の光ファイバ回線５ａ'を設け、光ファイバ回線５ａ・５ａ'に対して信号送信する際に、光源２１・３１が出射した光搬送波としての光に対して送信機Ｔx1が出力した通信信号Ｓa1若しくは送信機Ｔx2が出力した通信信号Ｓa2を入力情報として通信信号／光変調器２２ａ・３２ａによって光を強度変調すること及びダミー信号Ｓdを入力情報としてダミー信号／光変調器２２ｂ・３２ｂによって光を強度変調することと、これら通信信号／光変調器２２ａ・３２ａによる光の強度変調とダミー信号／光変調器２２ｂ・３２ｂによる光の強度変調との間に第一の送信側波長分散制御器２３ａ・３３ａによって波長分散を付加することとを行うと共に、光ファイバ回線５ａ・５ａ'を介して信号受信した際に、受信側波長分散制御器３５ａ・２５ａによって波長分散を付加するようにし、第一の送信側波長分散制御器２３ａ・３３ａによって付加される波長分散量と受信側波長分散制御器３５ａ・２５ａによって付加される波長分散量とを調整することにより、送信機Ｔx1・Ｔx2が出力した通信信号Ｓa1・Ｓa2に対応する光の受信信号を復調することができるようにするためにダミー信号Ｓdの受信信号強度を抑圧し、光検波器３６ａ・２６ａから出力される通信信号Ｓa1・Ｓa2の復調が可能となるようにしている。

送信機Ｔx1・Ｔx2は、或る周波数の正弦波(搬送波)を例えば１，０で表されたディジタル信号列の情報で変調し、変調された搬送波の電気信号を発生させる装置である。例えば一般的な無線器の送信部と同様の構成を有するものである。また、受信機Ｒx1・Ｒx2は、変調された搬送波が入力されるとそれを復調して例えば１，０で表されたディジタル信号列の情報を取り出す装置である。例えば一般的な無線器の受信部と同様の構成を有するものである。

そして、送信機Ｔx1及び送信機Ｔx2からの出力信号（即ち、通信信号Ｓa1，Ｓa2）は或る周波数の搬送波を変調した電気信号を想定する。この電気信号は無線信号であっても良く、図１中の送信機Ｔx1，Ｔx2と通信信号／光変調器２２ａ，３２ａとの間、受信機Ｒx1，Ｒx2と光検波器２６ａ・３６ａとの間はアンテナを介した無線リンクであっても良い。

また、本発明の第一の実施形態の説明のためのここでの例では、光ファイバ回線５ａ・５ａ'に対して信号送信する際に、時間変動させた波長分散を第二の送信側波長分散制御器２３ｂ・３３ｂによって更に付加すると共に、光ファイバ回線５ａ・５ａ'を介して信号受信した際に、第一の送信側波長分散制御器２３ａ・３３ａによって付加される波長分散量に加えて第二の送信側波長分散制御器２３ｂ・３３ｂによって付加される時間変動する波長分散量に合わせて受信側波長分散制御器３５ａ・２５ａによって付加される波長分散量を時間変動させることにより、光検波器３６ａ・２６ａから出力されるダミー信号Ｓdの受信信号強度を抑圧し、通信信号Ｓa1・Ｓa2の復調を可能とするようにしている。

第一の実施形態について、まず、送信機Ｔx1が出力した信号を第一の光送受信装置２０から第二の光送受信装置３０に向けて伝送して受信機Ｒx2が受信する場合を説明する。すなわち、第一の光送受信装置２０が送信側の装置であり、第二の光送受信装置３０が受信側の装置である。

ここで、送信機Ｔx1及び受信機Ｒx2における信号の送受信に係る設備や仕組みは、或る周波数の搬送波を変調した電気信号を用いるものであり、従来の送受信機と同じ構成である。また、本実施形態では、送信機Ｔx1や受信機Ｒx2に纏わる信号伝送では搬送波周波数ｆの電気信号を想定する。

第一の光送受信装置２０は、送信側の装置の仕組みとして、光源２１と、二つの光変調器２２ａ，２２ｂと、二つ(第一，第二)の送信側波長分散制御器２３ａ，２３ｂとを備える。

光源２１は、電気／光変換を行うための光搬送波としての光を出射するものであり、例えばレーザダイオードが用いられる。なお、本実施形態では、光源２１は波長λの光搬送波を出射する。

光変調器２２ａ，２２ｂは光を強度変調することによって電気／光変換を行うものであり、本実施形態では、送信機Ｔx1から出力される通信信号Ｓa1(電気信号)を入力情報として光を強度変調することによって電気／光変換を行って電気信号を光信号に変換する通信信号／光変調器２２ａと、ダミー信号Ｓd(電気信号)を入力情報として光を強度変調することによって電気／光変換を行って電気信号を光信号に変換するダミー信号／光変調器２２ｂとが設けられる。なお、通信信号Ｓa1を入力情報として光源２１に直接入力し変調して光源２１から出射するようにしても良い。この場合は通信信号／光変調器２２ａは不要である。この場合は、言い換えると、光源２１と通信信号／光変調器２２ａとが一体となった構成であると言える。

第一・第二の送信側波長分散制御器２３ａ，２３ｂは、入射された光に任意の波長分散量を付加して出射するものであり、例えばファイバブラッググレーティングやエタロンやＶＩＰＡ（Ｖirtually Ｉmaged Ｐhased Ａrray の略）やＰＬＣ（平面光導波路回路）等の光デバイスを利用することが考えられる。

また、第一・第二の送信側波長分散制御器２３ａ，２３ｂとして分散補償ファイバやシングルモードファイバ等の光ファイバを用いることも考えられ、この場合の波長分散量Ｄは、光ファイバの単位長さあたりの波長分散値ｄ，長さＬとするとＤ＝ｄ×Ｌで与えられる。

本実施形態では、第一の送信側波長分散制御器２３ａは通信信号／光変調器２２ａからの出射光に波長分散を付加するように設けられ、第二の送信側波長分散制御器２３ｂはダミー信号／光変調器２２ｂからの出射光に波長分散を付加するように設けられる。本実施形態では、第一・第二の送信側波長分散制御器２３ａ，２３ｂによって付加される波長分散量をそれぞれＤ1，Ｄ2とする。

また、第一の光送受信装置２０と第二の光送受信装置３０との間には信号伝送方向別の一対の光ファイバ回線５ａ，５ａ'が敷設される。本実施形態では具体的には、第一の光送受信装置２０内の第二の送信側波長分散制御器２３ｂと第二の光送受信装置３０内の受信側波長分散制御器３５ａとが光ファイバ回線５ａで接続され（信号伝送の向きが第一の光送受信装置２０から第二の光送受信装置３０への向きである回線）、また、第二の光送受信装置３０内の第二の送信側波長分散制御器３３ｂと第一の光送受信装置２０内の受信側波長分散制御器２５ａとが光ファイバ回線５ａ'で接続される（信号伝送の向きが第二の光送受信装置３０から第一の光送受信装置２０への向きである回線）。

そして、本発明では、伝送する通信信号を秘匿するため、光ファイバ回線５ａによって信号を送信する際に一波長の光搬送波を従属変調すると共に波長分散量を(累積)付加するようにしている。本実施形態では、光源２１が出射した波長λの光搬送波を、送信機Ｔx１から出力される通信信号Ｓa1を入力情報として通信信号／光変調器２２ａによって強度変調し、当該強度変調された光に第一の送信側波長分散制御器２３ａによって波長分散を付加し、当該波長分散が付加された光を、ダミー信号Ｓdを入力情報としてダミー信号／光変調器２２ｂによって強度変調し、当該強度変調された光に第二の送信側波長分散制御器２３ｂによって波長分散を付加することを組み合わせて行う。

より具体的には、図１に示す例における送信機Ｔx1から出力された信号を第一の光送受信装置２０から第二の光送受信装置３０に向けて伝送して受信機Ｒx1が受信する場合の詳細である図２に示すように、光源２１から波長λの光搬送波Ｌcが出射され、送信機Ｔx1から出力された通信信号Ｓa1を入力情報として通信信号／光変調器２２ａによって光搬送波Ｌcが強度変調されて光信号Ｌ1が出射される。そして、第一の送信側波長分散制御器２３ａによって光信号Ｌ1に波長分散量Ｄ1が付加されて光信号Ｌ2が出射される。

続いて、ダミー信号Ｓdを入力情報としてダミー信号／光変調器２２ｂによって光信号Ｌ2が強度変調されて光信号Ｌ3が出射される。そして、第二の送信側波長分散制御器２３ｂによって光信号Ｌ3に波長分散量Ｄ2が付加されて光信号Ｌ4が出射される。この光信号Ｌ4は光信号Ｓfとして第一の光送受信装置２０から光ファイバ回線５ａに入射される。

光ファイバ回線５ａに入射された光信号Ｓfは、当該光ファイバ回線５ａによって、ここでの説明における受信側の装置である第二の光送受信装置３０に伝送される。

一方、第二の光送受信装置３０は、受信側の装置の仕組みとして、受信側波長分散制御器３５ａと、光検波器３６ａとを備える。

受信側波長分散制御器３５ａは、光ファイバ回線５ａによって伝送されて第二の光送受信装置３０に入射された光信号Ｓfに任意の波長分散量Ｄ3を付加して出射するものであり、例えばファイバブラッググレーティングやエタロンやＶＩＰＡやＰＬＣ等の光デバイスを利用することが考えられる。

また、受信側波長分散制御器３５ａとして分散補償ファイバやシングルモードファイバ等の光ファイバを用いることも考えられ、この場合の波長分散量Ｄは、光ファイバの単位長さあたりの波長分散値ｄ，長さＬとするとＤ＝ｄ×Ｌで与えられる。

光検波器３６ａは、受信した光信号を電気信号に変換するものである。なお、光検波器３６ａとしては具体的には例えばフォトダイオードが用いられる。

そして、通信信号Ｓa1を光ファイバ回線５ａ内の伝搬中においては秘匿すると共に第二の光送受信機３０の光検波器３６ａからの出力としては通信信号Ｓa1が現れるようにするため、送信側の装置としての第一の光送受信装置２０の第一，第二の送信側波長分散制御器２３ａ，２３ｂによって付加される波長分散量Ｄ1，Ｄ2、及び、受信側の装置としての第二の光送受信装置３０の受信側波長分散制御器３５ａによって付加される波長分散量Ｄ3の大きさを調整することにより、受信側の装置としての第二の光送受信装置３０の光検波器３６ａにおける、通信信号Ｓa1に対応する光の受信信号強度がダミー信号Ｓdに対応する光の受信信号強度よりも大きくなるようにする。

ここで、光ファイバ内を伝搬する光信号は、波長分散によるフェージングによって光ファイバの線路長（言い換えると、伝搬による累積の波長分散量）に従って受信信号強度が周期的に変化する。具体的には、光ファイバ内を伝搬する光信号を受信した際の電気信号の受信信号強度Ｐ（即ち、送信側の装置からの出力に対する受信側の装置の光検波器からの出力の比）は数式１によって表される。数式１は、光ファイバ内を伝搬することによる累積の波長分散量ｄＬに加え、波長分散制御器によって意図的に付加される波長分散量の合計ΣＤを考慮した式である。

ここに、 Ｐ ：受信信号強度，
ｃ ：真空中での光の速度，
π ：円周率，
λ ：光源の波長，
ｄ ：光ファイバの単位長さあたりの波長分散値，
Ｌ ：光ファイバの線路長，
ΣＤ：意図的に付加される波長分散量の合計，
ｆ ：通信信号の周波数，
α ：光出力装置の光変調器のチャープパラメータ
をそれぞれ表す。

図１に示す例であれば、数式１における光源の波長λは光源２１の波長であり、光ファイバの単位長さあたりの波長分散値ｄ及び線路長Ｌは、第一の光送受信装置２０内及び第二の光送受信装置３０内の光ファイバの長さは十分に短く無視できると考えると、第一の光送受信装置２０内の第二の送信側波長分散制御器２３ｂから第二の光送受信装置３０内の受信側波長分散制御器３５ａまでの光ファイバ回線５ａの単位長さあたりの波長分散値及び長さである。なお、光ファイバの単位長さあたりの波長分散値が区間によって異なる場合には、波長分散値が異なる区間毎に「単位長さあたりの波長分散値×区間長」の合計を算出して当該合計値を数式１のｄＬとして用いる。

ここで、第二の光送受信装置３０の光検波器３６ａに入射するまでに波長分散制御器によって意図的に付加される波長分散量の合計ΣＤは以下のようになる。なお、通信信号Ｓa1で変調された光と更にダミー信号Ｓdで変調された光とのどちらも、光ファイバ回線５ａを伝搬することによる累積の波長分散量はｄＬで同じである。
通信信号Ｓa1で変調された光 ：ΣＤ＝Ｄ1＋Ｄ2＋Ｄ3
更にダミー信号Ｓdで変調された光：ΣＤ＝Ｄ2＋Ｄ3

そして、図３に示す考え方に従って光検波器３６ａにおける通信信号Ｓa1の受信信号強度Ｐaとダミー信号Ｓdの受信信号強度Ｐdとを操作する。具体的には、光検波器３６ａにおいて送信機Ｔx1が出力した通信信号Ｓa1に対応する光の受信信号を復調することができるようにするために、光検波器３６ａから出力される通信信号Ｓa1の受信信号強度Ｐaがダミー信号Ｓdの受信信号強度Ｐdよりも大きくなるようにしている

まず、上述のように、通信信号Ｓa1で変調された光と更にダミー信号Ｓdで変調された光とに加えられる波長分散量は、第一の送信側波長分散制御器２３ａによって付加される波長分散量Ｄ1の分だけ異なる。すなわち、通信信号Ｓa1の受信信号強度Ｐaの極大値(周期的に現れる)とダミー信号Ｓdの受信信号強度Ｐdの極大値(周期的に現れる)との位置が波長分散量Ｄ1に相当する分だけずれることになる。

そこで、通信信号Ｓa1の受信信号強度Ｐaが極大になる波長分散値においてダミー信号Ｓdの受信信号強度Ｐdが極小になるように、第一の光送受信装置２０の第一の送信側波長分散制御器２３ａによって付加する波長分散量Ｄ1の大きさを調整する。

また、第二の光送受信装置３０の光検波器３６ａにおいて通信信号Ｓa1の受信信号強度Ｐaが極大になると共にダミー信号Ｓdの受信信号強度Ｐdが極小になるように、第二の光送受信装置３０の受信側波長分散制御器３５ａによって付加する波長分散量Ｄ3の大きさを調整する。

そして、第一の送信側波長分散制御器２３ａ及び受信側波長分散制御器３５ａによって上記の条件を満たす波長分散量Ｄ1，Ｄ3を付加すれば、光検波器３６ａにおいて通信信号Ｓa1を復調することができるようにダミー信号Ｓdに対応する光の受信信号強度Ｐdを抑えることができる。

上述のように第一の送信側波長分散制御器２３ａによって付加する波長分散量Ｄ1の大きさと受信側波長分散制御器３５ａによって付加する波長分散量Ｄ3の大きさとを調整し、(正当な受信者である)第二の光送受信装置３０の光検波器３６ａにおいてダミー信号Ｓdの受信信号強度Ｐdが抑制されて通信信号Ｓa1がダミー信号Ｓdに埋もれない範囲（図３中の符号Ｒの位置及びその近傍の範囲であり、通信信号Ｓa1の受信信号強度Ｐaがダミー信号Ｓdの受信信号強度Ｐdよりも大きい範囲）で受信するようにすることにより、通信信号Ｓa1のみを取り出して受信機Ｒx2に対して出力することができる。

一方、盗聴者は、波長分散量Ｄ3の調整をすることができないので、ダミー信号Ｓdの受信信号強度Ｐdが大きくてダミー信号Ｓdを主に受信したり、両信号の受信信号強度Ｐd，Ｐaに大差がなくてダミー信号Ｓdと通信信号Ｓa1とが混在した信号を受信したりすることになり（図３中の符号Ｗの範囲）、通信信号Ｓa1のみを取り出すことができない。

また、盗聴者が盗聴した地点における波長分散値が偶然にも図３中の符号Ｗの範囲外であったり、盗聴者が可変分散補償器などによって適切な波長分散値を探し当てることができたりする場合には、通信信号Ｓa1を取り出すことができてしまう虞がある。そこで、第一の光送受信装置２０の第二の送信側波長分散制御器２３ｂによって付加する波長分散量Ｄ2の大きさを時間変動させて当該波長分散量Ｄ2の値を通信信号Ｓa1の秘匿の鍵（時間変動する）とすることにより、盗聴をより一層確実に防止して通信信号Ｓa1の秘匿性をより一層強固にすることができる。

具体的には、例えば、送信側の装置である第一の光送受信装置２０の第二の送信側波長分散制御器２３ｂによって付加する波長分散量Ｄ2（以下、指定波長分散量Ｄ2という）を時間変動させると共に当該指定波長分散量Ｄ2の値を第一の光送受信装置２０から受信側の装置である第二の光送受信装置３０に対して送信し、或いは、指定波長分散量Ｄ2の値の時間変動のスケジュールを予め定めておいて、第一の光送受信装置２０では第二の送信側波長分散制御器２３ｂによって指定波長分散量Ｄ2を付加すると共に第二の光送受信装置３０では受信側波長分散制御器３５ａによって付加する波長分散量Ｄ3の大きさが調整されて所定の波長分散量（以下、追従波長分散量Ｄ3という）を付加する。

すなわち、指定波長分散量Ｄ2の大きさに合わせて追従波長分散量Ｄ3の大きさを調整して（言い換えると、指定波長分散量Ｄ2の時間変動に追従波長分散量Ｄ3を追従させて）波長分散量の総和[Ｄ1＋Ｄ2＋ｄＬ＋Ｄ3]を適切な値(範囲)に維持することにより、光検波器３６ａにおいてダミー信号Ｓdの受信信号強度Ｐdが弱くて通信信号Ｓa1がダミー信号Ｓdに埋もれない範囲（図３中の符号Ｒの位置及びその近傍の範囲であり、通信信号Ｓa1の受信信号強度Ｐaがダミー信号Ｓdの受信信号強度Ｐdよりも大きい範囲）で受信して通信信号Ｓa1のみを取り出すことができる状態を保つようにする。

一方、盗聴者は、時間変動する指定波長分散量Ｄ2の値である通信信号Ｓa1の秘匿の鍵を知らないので、通信信号Ｓa1を取り出すことができない。

このように、送信側における指定波長分散量Ｄ2の時間変動操作と受信側における追従波長分散量Ｄ3の調整操作とを所定の時間間隔で繰り返すことにより、盗聴をより一層確実に防止することができる。

波長分散量を時間変動させる具体的な別の手法として、第二の送信側波長分散制御器２３ｂ及び受信側波長分散制御器３５ａを波長によって分散値が変化するように設計した波長分散制御器とし、光源２１の波長を時間変動させることによって、波長分散量Ｄ2及びＤ3を時間変動させるようにすることも考えられる。この場合は第二の送信側波長分散制御器２３ｂの波長分散量Ｄ2と受信側波長分散制御器３５ａの波長分散量Ｄ3との波長に対する変化量が互いに逆の特性を有するようにして、光源２１の複数の波長において波長分散量の総和[Ｄ1＋Ｄ2＋ｄＬ＋Ｄ3]を適切な値(範囲)に維持するように予め設計しておく必要がある。この場合には、送信側と受信側とで波長分散量の変化のさせ方の時間的な同期を取る必要は無く、第二の送信側波長分散制御器２３ｂの波長分散量Ｄ2及び受信側波長分散制御器３５ａの波長分散量Ｄ3の波長依存性のパターンが秘匿対象の通信信号Ｓa1を取り出すための鍵として用いられることになる。なお、このような波長依存性を有する分散制御器は、例えばファイバブラッググレーティングを適切に設計することで製造が可能である。

なお、本発明では第二の光送受信装置３０の光検波器３６ａにおいて通信信号Ｓa1の受信信号強度Ｐaが極大且つダミー信号Ｓdの受信信号強度Ｐdが極小になるように送信側である第一の光送受信装置２０の第一の送信側波長分散制御器２３ａによって付加する波長分散量Ｄ1，第二の送信側波長分散制御器２３ｂによって付加する波長分散量Ｄ2の大きさを調整することが好ましいものの、両受信信号強度Ｐa，Ｐdが極大と極小とであるようにする場合に限られず、受信側である第二の光送受信装置３０の光検波器３６ａにおいて少なくとも通信信号Ｓa1を再生することができる程度に両受信信号強度Ｐa，Ｐdに差違(Ｐa＞Ｐd)があれば良い。

また、本発明では第二の光送受信装置３０の光検波器３６ａにおいて通信信号Ｓa1の受信信号強度Ｐaが極大になると共にダミー信号Ｓdの受信信号強度Ｐdが極小になるように第二の光送受信装置３０の受信側波長分散制御器３５ａによって付加する波長分散量Ｄ3の大きさを調整することが好ましいものの、両受信信号強度Ｐa，Ｐdが極大と極小とであるようにする場合に限られず、第二の光送受信装置３０の光検波器３６ａにおいて少なくとも通信信号Ｓa1を再生することができる程度に両受信信号強度Ｐa，Ｐdに差違(Ｐa＞Ｐd)があれば良い。

また、上述の説明においては送信側である第一の光送受信装置２０において通信信号／光変調器２２ａによって通信信号Ｓa1を入力情報として強度変調した光信号に第一の送信側波長分散制御器２３ａによって波長分散量Ｄ1を付加してからダミー信号／光変調器２２ｂによってダミー信号Ｓdを入力情報として強度変調した光信号に第二の送信側波長分散制御器２３ｂによって波長分散量Ｄ2を付加するようにしているが、強度変調の順番はこれに限られるものではなく、図４に示すように、通信信号／光変調器２２ａとダミー信号／光変調器２２ｂとの設置位置を入れ換えて、ダミー信号／光変調器２２ｂによってダミー信号Ｓdを入力情報として強度変調した光信号Ｌ1'に第一の送信側波長分散制御器２３ａによって波長分散量Ｄ1を付加してから通信信号／光変調器２２ａによって通信信号Ｓa1を入力情報として強度変調した光信号Ｌ3'に第二の送信側波長分散制御器２３ｂによって波長分散量Ｄ2を付加するようにしても良い。

また、上述の説明においては送信側である第一の光送受信装置２０において第二の送信側波長分散制御器２３ｂによって波長分散量Ｄ2を付加するようにし且つ当該波長分散量Ｄ2の値を時間変動させるようにしているが、波長分散量Ｄ2の値を時間変動させることは本発明の必須の要件ではない。そして、波長分散量Ｄ2の値を時間変動させないのであれば波長分散量Ｄ2を付加しないようにしても良い。すなわち、本発明においては、送信側において第二の送信側波長分散制御器２３ｂによって波長分散量Ｄ2を付加することは必須の構成ではない。また、波長分散量の値を時間変動させる場合に、本実施形態の構成で言えば、第一の送信側波長分散制御器２３ａによって付加される波長分散量Ｄ1と第二の送信側波長分散制御器２３ｂによって付加される波長分散量Ｄ2との両方を時間変動させるようにしても良いし、第一の送信側波長分散制御器２３ａによって付加される波長分散量Ｄ1のみを時間変動させるようにしても良いし、第二の送信側波長分散制御器２３ｂによって付加される波長分散量Ｄ2のみを時間変動させるようにしても良いし、或いは、第二の送信側波長分散制御器２３ｂを設けないときに第一の送信側波長分散制御器２３ａによって付加される波長分散量Ｄ1を時間変動させるようにしても良い。

次に、送信機Ｔx2が出力した信号を第二の光送受信装置３０から第一の光送受信装置２０に向けて伝送して受信機Ｒx1が受信する場合、すなわち、第二の光送受信装置３０が送信側の装置となると共に第一の光送受信装置２０が受信側の装置となる場合も上述と同様の処理が行われる。

具体的には、第二の光送受信装置３０は、送信側の装置の仕組みとして、光源３１と、通信信号／光変調器３２ａと、ダミー信号／光変調器３２ｂと、二つ(第一，第二)の送信側波長分散制御器３３ａ，３３ｂとを備える。

一方、第一の光送受信装置２０は、受信側の装置の仕組みとして、受信側波長分散制御器２５ａと、光検波器２６ａとを備える。

そして、第二の光送受信装置３０の送信側の装置としての仕組みである光源３１，通信信号／光変調器３２ａ，ダミー信号／光変調器３２ｂ，第一・第二の送信側波長分散制御器３３ａ・３３ｂの働きは上述の送信側の装置としての第一の光送受信装置２０の光源２１，通信信号／光変調器２２ａ，ダミー信号／光変調器２２ｂ，第一・第二の送信側波長分散制御器２３ａ・２３ｂとそれぞれ同じであり、第一の光送受信装置２０の受信側の装置としての仕組みである受信側波長分散制御器２５ａ，光検波器２６ａの働きは上述の受信側の装置としての第二の光送受信装置３０の受信側波長分散制御器３５ａ，光検波器３６ａとそれぞれ同じである。

以上のように構成された本発明の光ファイバ通信方式によれば、通信対象の信号Ｓa1，Ｓa2に加えてダミー信号Ｓdを入力情報として光を強度変調することと波長分散量Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3を付加することとを組み合わせることにより、光ファイバ回線５ａ，５ａ'を伝搬する通信信号Ｓa1，Ｓa2を秘匿することができる。

次に、図５から図７を用いて、本発明の光ファイバ通信方式の第二の実施形態の一例を説明する。なお、以下に説明する第二の実施形態において上述の第一の実施形態と同様の構成要素については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

第二の実施形態の光ファイバ通信方式は、図５に示すように、二つの地点に設置された第一の光送受信装置２０と第二の光送受信装置３０とのそれぞれに、信号送信の仕組みとして、光搬送波としての光を出射する光源２１・３１と、第一の光送受信装置２０側の送信機Ｔx1が出力した通信信号Ｓa1若しくは第二の光送受信装置３０側の送信機Ｔx2が出力した通信信号Ｓa2を入力情報として光を強度変調して出力する通信信号／光変調器２２ａ・３２ａと、ダミー信号Ｓdを入力情報として光を強度変調して出力する第一のダミー信号／光変調器２２ｂ・３２ｂ及び第二のダミー信号／光変調器２２ｃ・３２ｃと、光に波長分散を付加する第一の送信側波長分散制御器２３ａ・３３ａ及び第二の送信側波長分散制御器２３ｂ・３３ｂとを設けると共に、信号受信の仕組みとして、信号送信元の第二の光送受信装置３０若しくは第一の光送受信装置２０から送信される光を分岐する光素子２７・３７と、これら分岐された光のそれぞれに波長分散を付加する第一の受信側波長分散制御器２５ａ・３５ａ及び第二の受信側波長分散制御器２５ｂ・３５ｂ及び第三の受信側波長分散制御器２５ｃ・３５ｃと、これら第一から第三までの受信側波長分散制御器から出射された光をそれぞれ光／電気変換して出力する第一の光検波器２６ａ・３６ａ及び第二の光検波器２６ｂ・３６ｂ及び第三の光検波器２６ｃ・３６ｃと、これら第一から第三までの光検波器からの出力が入力される信号処理装置２８・３８とを設け、さらに、第一の光送受信装置２０と第二の光送受信装置３０との間に敷設される光ファイバ回線であって第一の光送受信装置２０内の第二のダミー信号／光変調器２２ｃと第二の光送受信装置３０内の光素子３７との間の光ファイバ回線５ａ及び第二の光送受信装置３０内の第二のダミー信号／光変調器３２ｃと第一の光送受信装置２０内の光素子２７との間の光ファイバ回線５ａ'を設け、光ファイバ回線５ａ・５ａ'に対して信号送信する際に、光源２１・３１が出射した光搬送波としての光に対して送信機Ｔx1が出力した通信信号Ｓa1若しくは送信機Ｔx2が出力した通信信号Ｓa2を入力情報として通信信号／光変調器２２ａ・３２ａによって光を強度変調すること及び第一のダミー信号Ｓd1を入力情報として第一のダミー信号／光変調器２２ｂ・３２ｂによって光を強度変調すること及び第二のダミー信号Ｓd2を入力情報として第二のダミー信号／光変調器２２ｃ・３２ｃによって光を強度変調することと、これら通信信号／光変調器２２ａ・３２ａによる光の強度変調と第一のダミー信号／光変調器２２ｂ・３２ｂによる光の強度変調と第二のダミー信号／光変調器２２ｃ・３２ｃによる光の強度変調との間に第一の送信側波長分散制御器２３ａ・３３ａによって波長分散を付加することと第二の送信側波長分散制御器２３ｂ・３３ｂによって波長分散を付加することとを行うと共に、光ファイバ回線５ａ・５ａ'を介して信号受信した際に、光素子３７・２７によって分岐された三つの光毎に第一，第二，第三の受信側波長分散制御器３５ａ,３５ｂ,３５ｃ・２５ａ,２５ｂ,２５ｃによって相互に異なる波長分散量を付加し、これら異なる波長分散量が付加された上で第一，第二，第三の光検波器３６ａ,３６ｂ,３６ｃ・２６ａ,２６ｂ,２６ｃによって光／電気変換された出力に基づいて信号処理装置３８・２８がダミー信号Ｓdを抑圧し、通信信号Ｓa1若しくは通信信号Ｓa2の復調を可能とするようにしている。

第二の実施形態についても、まず、送信機Ｔx1が出力した信号を第一の光送受信装置２０から第二の光送受信装置３０に向けて伝送して受信機Ｒx2が受信する場合を説明する。すなわち、第一の光送受信装置２０が送信側の装置であり、第二の光送受信装置３０が受信側の装置である。

第一の光送受信装置２０は、送信側の装置の仕組みとして、光源２１と、送信機Ｔx1から出力される通信信号Ｓa1(電気信号)を入力情報として光を強度変調することによって電気／光変換を行って電気信号を光信号に変換する通信信号／光変調器２２ａと、ダミー信号Ｓd1，Ｓd2(電気信号)を入力情報として光を強度変調することによって電気／光変換を行って電気信号を光信号に変換する二つ(第一，第二)のダミー信号／光変調器２２ｂ，２２ｃと、入射された光に波長分散量Ｄ1，Ｄ2を付加して出射する二つ(第一，第二)の送信側波長分散制御器２３ａ，２３ｂとを備える。なお、通信信号Ｓa1を入力情報として光源２１に直接入力し変調して光源２１から出射するようにしても良い。この場合は通信信号／光変調器２２ａは不要である。この場合は、言い換えると、光源２１と通信信号／光変調器２２ａとが一体となった構成であると言える。

すなわち、第二の実施形態における送信側の装置としての仕組みは、上述の第一の実施形態と比べ、ダミー信号／光変調器が一つ多い構成である。また、光源等の個々の機器の機能は第一の実施形態におけるものと同じである。

また、第一の光送受信装置２０と第二の光送受信装置３０との間に信号伝送方向別の一対の光ファイバ回線５ａ，５ａ'が敷設される点も上述の第一の実施形態と同じであるが、本実施形態では、第一の光送受信装置２０内の第二のダミー信号／光変調器２２ｃと第二の光送受信装置３０内の光素子３７とが光ファイバ回線５ａで接続され（信号伝送の向きが第一の光送受信装置２０から第二の光送受信装置３０への向きである回線）、また、第二の光送受信装置３０内の第二のダミー信号／光変調器３２ｃと第一の光送受信装置２０内の光素子２７とが光ファイバ回線５ａ'で接続される（信号伝送の向きが第二の光送受信装置３０から第一の光送受信装置２０への向きである回線）。

そして、本発明では、伝送する通信信号を秘匿するため、光ファイバ回線５ａによって信号を送信する際に一波長の光搬送波を従続変調すると共に波長分散量を累積付加するようにしている。本実施形態では、光源２１が出射した波長λの光搬送波を、送信機Ｔx1から出力される通信信号Ｓa1を入力情報として通信信号／光変調器２２ａによって強度変調し、当該強度変調された光に第一の送信側波長分散制御器２３ａによって波長分散を付加し、当該波長分散が付加された光を、第一のダミー信号Ｓd1を入力情報として第一のダミー信号／光変調器２２ｂによって強度変調し、当該強度変調された光に第二の送信側波長分散制御器２３ｂによって波長分散を付加し、当該波長分散が付加された光を、第二のダミー信号Ｓd2を入力情報として第二のダミー信号／光変調器２２ｃによって強度変調することを組み合わせて行う。

より具体的には、図５に示す例における送信機Ｔx1から出力された信号を第一の光送受信装置２０から第二の光送受信装置３０に向けて伝送して受信機Ｒx1が受信する場合の詳細である図６に示すように、光源２１から波長λの光搬送波Ｌcが出射され、送信機Ｔx1から出力された通信信号Ｓa1を入力情報として通信信号／光変調器２２ａによって光搬送波Ｌcが強度変調されて光信号Ｌ1が出射される。そして、第一の送信側波長分散制御器２３ａによって光信号Ｌ1に波長分散量Ｄ1が付加されて光信号Ｌ2が出射される。

続いて、第一のダミー信号Ｓd1を入力情報として第一のダミー信号／光変調器２２ｂによって光信号Ｌ2が強度変調されて光信号Ｌ3が出射される。そして、第二の送信側波長分散制御器２３ｂによって光信号Ｌ3に波長分散量Ｄ2が付加されて光信号Ｌ4が出射される。

更に続いて、第二のダミー信号Ｓd2を入力情報として第二のダミー信号／光変調器２２ｃによって光信号Ｌ4が強度変調されて光信号Ｌ5が出射される。この光信号Ｌ5は信号Ｓfとして第一の光送受信装置２０から光ファイバ回線５ａに入射される。

光ファイバ回線５ａに入射された信号Ｓfは、当該光ファイバ回線５ａによって、ここでの説明における受信側の装置である第二の光送受信装置３０に伝送される。

一方、第二の光送受信装置３０は、受信側の装置の仕組みとして、光素子３７と、三つ(第一，第二，第三)の受信側波長分散制御器３５ａ,３５ｂ,３５ｃと、各受信側波長分散制御器に接続された三つ(第一，第二，第三)の光検波器３６ａ,３６ｂ,３６ｃと、信号処理装置３８とを備える。

光素子３７は、光ファイバ回線５ａによって伝送されて第二の光送受信装置３０に入射された信号Ｓfを三つの光に分岐するものであり、例えば光カプラが用いられる。

光素子３７によって分岐された三つの光は第一，第二，第三の受信側波長分散制御器３５ａ,３５ｂ,３５ｃにそれぞれ入射され、各受信側波長分散制御器から出射した光は第一，第二，第三の光検波器３６ａ,３６ｂ,３６ｃにそれぞれ入射される。

波長分散制御器及び光検波器の機能は上述の第一の実施形態で説明した通りである。本実施形態では、第一，第二，第三の受信側波長分散制御器３５ａ,３５ｂ,３５ｃによって付加される波長分散量をそれぞれＤ3，Ｄ4，Ｄ5とする。ここで、波長分散量Ｄ3，Ｄ4，Ｄ5は相互にそれぞれ異なる。

そして、通信信号Ｓa1を光ファイバ回線５ａ内の伝搬中においては秘匿すると共に第二の光送受信機３０の信号処理装置３８からの出力としては通信信号Ｓa1が現れるようにするため、送信側の装置としての第一の光送受信装置２０の第一，第二の送信側波長分散制御器２３ａ，２３ｂによって付加される波長分散量Ｄ1，Ｄ2、及び、受信側の装置としての第二の光送受信装置３０の第一，第二，第三の受信側波長分散制御器３５ａ,３５ｂ,３５ｃによって付加される波長分散量Ｄ3，Ｄ4，Ｄ5の大きさを調整する。

ここで、光ファイバ内を伝搬する光信号の受信信号強度Ｐは、第一の実施形態と同様に数式１によって表される。

そして、第二の光送受信装置３０の光検波器３６ａ,３６ｂ,３６ｃに入射するまでに波長分散制御器によって意図的に付加される波長分散量の合計ΣＤは以下のようになる。
＜第一の光検波器３６ａに入射する光＞
通信信号Ｓa1で変調された光 ：ΣＤ＝Ｄ1＋Ｄ2＋Ｄ3
更に第一のダミー信号Ｓd1で変調された光：ΣＤ＝Ｄ2＋Ｄ3
更に第二のダミー信号Ｓd2で変調された光：ΣＤ＝Ｄ3
＜第二の光検波器３６ｂに入射する光＞
通信信号Ｓa1で変調された光 ：ΣＤ＝Ｄ1＋Ｄ2＋Ｄ4
更に第一のダミー信号Ｓd1で変調された光：ΣＤ＝Ｄ2＋Ｄ4
更に第二のダミー信号Ｓd2で変調された光：ΣＤ＝Ｄ4
＜第三の光検波器３６ｃに入射する光＞
通信信号Ｓa1で変調された光 ：ΣＤ＝Ｄ1＋Ｄ2＋Ｄ5
更に第一のダミー信号Ｓd1で変調された光：ΣＤ＝Ｄ2＋Ｄ5
更に第二のダミー信号Ｓd2で変調された光：ΣＤ＝Ｄ5

そして、加えられる波長分散量が異なるために、各光検波器３６ａ,３６ｂ,３６ｃから出力される通信信号Ｓa1の受信信号強度Ｐaとダミー信号Ｓd1の受信信号強度Ｐd1とダミー信号Ｓd2の受信信号強度Ｐd2とは、図７に示す例のように、各々の極大値(周期的に現れる)の位置が相互にずれることになる（言い換えると、或る波長分散値における各信号Ｓa1，Ｓd1，Ｓd2の受信信号強度Ｐa，Ｐd1，Ｐd2が相互に異なることになる）。なお、図７は、各受信信号強度Ｐa，Ｐd1，Ｐd2の極大値の位置関係（或る波長分散値における各受信信号強度Ｐa，Ｐd1，Ｐd2の大小関係）の一例であり、加えられる波長分散量Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，Ｄ4，Ｄ5の大きさによってこの位置関係は多様なものがあり得る。

第一，第二，第三の受信側波長分散制御器３５ａ,３５ｂ,３５ｃによってそれぞれ波長分散量Ｄ3，Ｄ4，Ｄ5が付加された光はそれぞれ第一，第二，第三の光検波器３６ａ,３６ｂ,３６ｃによって光／電気変換された後にすべて信号処理装置３８に入射される。

信号処理装置３８は、通信信号Ｓa1を再生するため、以下の処理を行う。

光検波器３６ａ,３６ｂ,３６ｃによって変換された三つの信号にそれぞれ重み付けをして加算・減算を行う演算を行うことで、所望の通信信号Ｓa1のみを取り出す。例えば、光検波器３６ａの出力をＡ，光検波器３６ｂの出力をＢ，光検波器３６ｃの出力をＣとすると、出力Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ以下のように表される。
Ａ＝ａ1・Ｓa1＋ａ2・Ｓd1＋ａ3・Ｓd2
Ｂ＝ｂ1・Ｓa1＋ｂ2・Ｓd1＋ｂ3・Ｓd2
Ｃ＝ｃ1・Ｓa1＋ｃ2・Ｓd1＋ｃ3・Ｓd2
ここで、ａ1，ａ2，ａ3，ｂ1，ｂ2，ｂ3，ｃ1，ｃ2，ｃ3は係数である。

つまり言い換えると、出力Ａ，Ｂ，Ｃのいずれにも通信信号Ｓa1，第一のダミー信号Ｓd1，第二のダミー信号Ｓd2の三つの信号が混在している。したがって、このまま受信機Ｒx2に入力しても二つのダミー信号Ｓd1，Ｓd2の干渉のために通信信号Ｓa1を復調して情報を取り出すことはできない。すなわち、盗聴者が出力Ａ，Ｂ，Ｃを受信したとしても通信信号Ｓa1を再生することはできず、出力Ａ，Ｂ，Ｃの状態では秘匿性を有していると言える。

一方、正当な受信者は、二つのダミー信号Ｓd1，Ｓd2を取り除いて通信信号Ｓa1のみにする。具体的には、独立した式が三つあり、未知数も通信信号Ｓa1，第一のダミー信号Ｓd1，第二のダミー信号Ｓd2の三つであるので、出力Ａ，Ｂ，Ｃに適切な重みをつけて加算・減算することで、二つのダミー信号Ｓd1，Ｓd2を取り除いて通信信号Ｓa1のみを求めることが可能である。

この処理を行うためには、実際の通信の前に、既知の信号列を用いて演算式を予め求めておいたり、係数ａ1〜ａ3,ｂ1〜ｂ3,ｃ1〜ｃ3の大きさを特定するための通信を予め行ったりなどをする必要がある（言い換えると、これら演算式や係数の値が秘匿の鍵ということになる）。また、係数ａ1〜ａ3,ｂ1〜ｂ3,ｃ1〜ｃ3は、伝播する光ファイバの長さの差により出力される無線信号Ａ，Ｂ，Ｃ間に位相差が生じている場合は位相を揃えて計算をする必要があるため、振幅と位相との情報を有する係数となることを追記しておく。

また、波長分散量Ｄ1、Ｄ2の値を時間変動させることで盗聴をより一層困難にすることも考えられる。その場合には演算式も時間に応じて変化させる必要があるので、波長分散量の変化時にその都度演算式を求めたり、予め時間変化のパターンを送受信間で互いに共有したりしておく必要がある。

なお、上述の第二の実施形態の説明では送信側である第一の光送受信装置２０において通信信号／光変調器２２ａによる強度変調→第一の送信側波長分散制御器２３ａによる波長分散の付加→第一のダミー信号／光変調器２２ｂによる強度変調→第二の送信側波長分散制御器２３ｂによる波長分散の付加→第二のダミー信号／光変調器２２ｃによる強度変調の順に強度変調することと波長分散を付加することとを行うようにしているが、強度変調することと波長分散を付加することとが交互に行われるのであれば、通信信号／光変調器２２ａによる強度変調と第一のダミー信号／光変調器２２ｂによる強度変調と第二のダミー信号／光変調器２２ｃによる強度変調との順番は上述のものには限られない。具体的には例えば、第一のダミー信号／光変調器２２ｂによる強度変調→第一の送信側波長分散制御器２３ａによる波長分散の付加→通信信号／光変調器２２ａによる強度変調→第二の送信側波長分散制御器２３ｂによる波長分散の付加→第二のダミー信号／光変調器２２ｃによる強度変調の順でも良い。

また、上述の第二の実施形態の説明ではダミー信号が二つであったが、ダミー信号の数を三つ以上とする構成にしても良い。その場合は、送信側で直列に接続するダミー信号／光変調器と送信側波長分散制御器との個数を増加させると共に、受信側では光素子による光の分岐数を増やして受信側波長分散制御器と光検波器とを増加させる。具体的には例えば、ダミー信号の数を二つから一つ増やして三つとする場合には、信号送信の仕組みとして直列に接続するダミー信号／光変調器と送信側波長分散制御器とを一個ずつ増加させると共に、信号受信の仕組みとして光素子による光の分岐数を四つにして受信側波長分散制御器と光検波器とを一個ずつ増加させる。また、ダミー信号の数を二つから二つ増やして四つとする場合には、信号送信の仕組みとして直列に接続するダミー信号／光変調器と送信側波長分散制御器とを二個ずつ増加させると共に、信号受信の仕組みとして光素子による光の分岐数を五つにして受信側波長分散制御器と光検波器とを二個ずつ増加させる。つまり、ダミー信号の数を(２＋ｎ)（ただし、ｎは自然数）とする場合には、信号送信の仕組みとして直列に接続するダミー信号／光変調器と送信側波長分散制御器とをｎ個ずつ増加させると共に、信号受信の仕組みとして光素子による光の分岐数を(３＋ｎ)にして受信側波長分散制御器と光検波器とをｎ個ずつ増加させる。なお、ダミー信号の数を三つ以上とする場合も、送信側において信号／光変調器によって強度変調することと送信側波長分散制御器によって波長分散を付加することとが交互に行われるのであれば、通信信号に基づく強度変調とダミー信号に基づく強度変調との順番はどのようであっても構わない。さらに、複数の送信側波長分散制御器によって付加される波長分散量のうちの少なくとも一つを時間変動させるようにしても良い。

なお、上述の第一の実施形態及び第二の実施形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の実施形態では信号伝送方向別に一本ずつ合計二本の光ファイバ回線５ａ，５ａ'を設けるようにしているが、波長分割多重を用いて上下回線の光信号を一本の光ファイバに多重するようにして光ファイバ回線を一本のみ用いる構成にしても良い。

５ 光ファイバ回線
２０ 第一の光送受信装置
３０ 第二の光送受信装置
２１・３１ 光源
２２・３２ 光変調器
２３・３３ 送信側波長分散制御器
２５・３５ 受信側波長分散制御器
２６・３６ 光検波器

Claims (6)

1. 二つの地点に設置された第一の光送受信装置と第二の光送受信装置とのそれぞれに、信号送信の仕組みとして、光搬送波としての光を出射する光源と、前記第一の光送受信装置側の送信機が出力した通信信号若しくは前記第二の光送受信装置側の送信機が出力した通信信号を入力情報として光を強度変調して出力する通信信号／光変調器と、ダミー信号を入力情報として光を強度変調して出力するダミー信号／光変調器と、光に波長分散を付加する送信側波長分散制御器とを設けると共に、信号受信の仕組みとして、受信した光に波長分散を付加する受信側波長分散制御器と、当該受信側波長分散制御器から出射された光を光／電気変換して受信機に対して出力する光検波器とを設け、さらに、前記第一の光送受信装置と前記第二の光送受信装置との間に敷設される光ファイバ回線を設け、当該光ファイバ回線に対して信号送信する際に、前記光源が出射した光搬送波としての光に対して前記送信機が出力した通信信号を入力情報として前記通信信号／光変調器によって光を強度変調すること及びダミー信号を入力情報として前記ダミー信号／光変調器によって光を強度変調することと、これら通信信号／光変調器による光の強度変調とダミー信号／光変調器による光の強度変調との間に前記送信側波長分散制御器によって時間変動させた波長分散を付加することとを行うと共に、前記光ファイバ回線を介して信号受信した際に、前記受信側波長分散制御器によって波長分散を付加するようにし、前記送信側波長分散制御器によって付加される波長分散量と前記受信側波長分散制御器によって付加される波長分散量とを調整することにより、前記光検波器から出力される前記ダミー信号の受信信号強度のみを低下させ、前記通信信号の受信信号の復調を可能とすることを特徴とする秘匿性を有する光ファイバ通信方式。
2. 二つの地点に設置された第一の光送受信装置と第二の光送受信装置とのそれぞれに、信号送信の仕組みとして、光搬送波としての光を出射する光源と、前記第一の光送受信装置側の送信機が出力した通信信号若しくは前記第二の光送受信装置側の送信機が出力した通信信号を入力情報として光を強度変調して出力する通信信号／光変調器と、ダミー信号を入力情報として光を強度変調して出力するダミー信号／光変調器と、光に波長分散を付加する第一の送信側波長分散制御器及び第二の送信側波長分散制御器とを設けると共に、信号受信の仕組みとして、受信した光に波長分散を付加する受信側波長分散制御器と、当該受信側波長分散制御器から出射された光を光／電気変換して受信機に対して出力する光検波器とを設け、さらに、前記第一の光送受信装置と前記第二の光送受信装置との間に敷設される光ファイバ回線を設け、当該光ファイバ回線に対して信号送信する際に、前記光源が出射した光搬送波としての光に対して前記送信機が出力した通信信号を入力情報として前記通信信号／光変調器によって光を強度変調すること及びダミー信号を入力情報として前記ダミー信号／光変調器によって光を強度変調することと、これら通信信号／光変調器による光の強度変調とダミー信号／光変調器による光の強度変調との間に前記第一の送信側波長分散制御器によって波長分散を付加すること及び時間変動させた波長分散を前記第二の送信側波長分散制御器によって更に付加することとを行うと共に、前記光ファイバ回線を介して信号受信した際に、前記受信側波長分散制御器によって波長分散を付加するようにし、前記第一の送信側波長分散制御器及び前記第二の送信側波長分散制御器によって付加される波長分散量と前記受信側波長分散制御器によって付加される波長分散量とを調整することにより、前記光検波器から出力される前記ダミー信号の受信信号強度のみを低下させ、前記通信信号の受信信号の復調を可能とすることを特徴とする秘匿性を有する光ファイバ通信方式。
3. 二つの地点に設定された第一の光送受信装置と第二の光送受信装置とのそれぞれに、信号送信の仕組みとして、光搬送波としての光を出射する光源と、前記第一の光送受信装置側の送信機が出力した通信信号若しくは前記第二の光送受信装置側の送信機が出力した通信信号を入力情報として光を強度変調して出力する通信信号／光変調器と、ダミー信号を入力情報として光を強度変調して出力する第一のダミー信号／光変調器及び第二のダミー信号／光変調器と、光に波長分散を付加する第一の送信側波長分散制御器及び第二の送信側波長分散制御器とを設けると共に、信号受信の仕組みとして、信号送信元である前記第二の光送受信装置若しくは前記第一の光送受信装置から送信される光を三つに分岐する光素子と、これら三つに分岐された光のそれぞれに波長分散を付加する第一の受信側波長分散制御器及び第二の受信側波長分散制御器及び第三の受信側波長分散制御器と、これら第一から第三までの受信側波長分散制御器から出射された光をそれぞれ光／電気変換して出力する第一の光検波器及び第二の光検波器及び第三の光検波器と、これら第一から第三までの光検波器からの出力が入力される信号処理装置とを設け、さらに、前記第一の光送受信装置と前記第二の光送受信装置との間に敷設される光ファイバ回線を設け、当該光ファイバ回線に対して信号送信する際に、前記光源が出射した光搬送波としての光に対して前記送信機が出力した通信信号を入力情報として前記通信信号／光変調器によって光を強度変調すること及び第一のダミー信号を入力情報として前記第一のダミー信号／光変調器によって光を強度変調すること及び第二のダミー信号を入力情報として前記第二のダミー信号／光変調器によって光を強度変調することと、これら通信信号／光変調器による光の強度変調と第一のダミー信号／光変調器による光の強度変調と第二のダミー信号／光変調器による光の強度変調との間に前記第一の送信側波長分散制御器によって波長分散を付加することと前記第二の送信側波長分散制御器によって波長分散を付加することとを行うと共に、前記光ファイバ回線を介して信号受信した際に、前記光素子によって分岐された三つの光毎に前記第一，第二，第三の受信側波長分散制御器によって相互に異なる波長分散量を付加し、これら異なる波長分散量が付加された上で前記第一，第二，第三の光検波器によって光／電気変換された出力に基づいて前記信号処理装置が前記第一，第二のダミー信号を抑圧し、前記通信信号の復調を可能とすることを特徴とする秘匿性を有する光ファイバ通信方式。
4. 前記信号送信の仕組みとして直列に接続するダミー信号／光変調器と送信側波長分散制御器とをｎ個ずつ更に設け、また、前記信号受信の仕組みとして前記光素子による光の分岐数を(３＋ｎ)にすると共に受信側波長分散制御器と光検波器とをｎ個ずつ更に設ける（ただし、ｎは自然数）ことを特徴とする請求項３記載の秘匿性を有する光ファイバ通信方式。
5. 前記光ファイバ回線に対して信号送信する際に、前記第一の送信側波長分散制御器によって付加される波長分散量と前記第二の送信側波長分散制御器によって付加される波長分散量との少なくとも一方を時間変動させることを特徴とする請求項３記載の秘匿性を有する光ファイバ通信方式。
6. 前記光ファイバ回線に対して信号送信する際に、前記送信側波長分散制御器によって付加される波長分散量のうちの少なくとも一つを時間変動させることを特徴とする請求項４記載の秘匿性を有する光ファイバ通信方式。

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