JPH02151139A - 光伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 光ファイバまたは空間を伝送媒体とし、ディジタル信号
を光信号に変換して伝送する光伝送装置のうち、秘話性
があり、送信ディジタル信号に従って光の周波数、つま
り波長を制御する伝送方式に関するもので、主にＬＡＮ
、　ＣＡＴＶ等多重を必要とする分野に適用できる。

（従来の技術） 従来、秘話性に優れた光伝送方式としては、時間軸上で
拡散を行う　（Ｏ３−ＳＳ）方式が文献り、Ｂ。

Ｍｏｒｔｉｍｏｒｅ、　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ、　Ｖｏｌ、　２１゜ｐ、４２．１９８５に
提案されている。第７図はこの光ＤＳ−５Ｓ装置の構成
を示すブロック図であって、１−１．１−２．　−、　
１−ｎ　　はチャネル対応の情報源、２−１．２−２．
−一−，２−ｎは電気光度ｌ！！！器、４−１．４−２
゜４−ｎは元符号器、１２は狭帯域合成器、７は光ケー
ブルである。情報源１−１．１−２．−・＋　１−ｎは
各チャネル対応にｎ個用意されている。

情報ｓ　ｌ−１から出力された電気信号は電気光変換器
２−１で光信号に変換され、元符号器４−１を通して各
チャネル対応に定義された符号に符号化される。各チャ
ネル対応に符号化された信号は、狭帯域合成器１２で合
成され、光ケーブル７を通して受信側へ送信される。受
信側では、受信した光信号を狭帯域分配器１３で、各克
復号器８−１．８−２．８−ｎに分配される。克復号器
８〜Ｌ　８−２゜８−ｎではチャネル対応に定義された
符号を抽出した後、復号し、光電気変換器１０−１．１
０−２゜、　１０−ｎで電気信号に戻し、再生電気信号
１１−１１１−２．　−−、１１−ｎを得る。この方式
は、各チャネル対応に符号が定義されているので、第三
者は符号化法則がわからないと、盗聴できないから、秘
話性に優れでいる。

しかし、ＤＳ−５Ｓ方式では多重数の増大に伴い符号長
を長くする必要があるが、現在の技術では、符号長の増
大とともに、光領域での処理のための光分岐合波の段数
が増し、合波のための損失が増大するという欠点がある
。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記のｏｓ　−ｓｓ方式の欠点を克服できる
秘話性に優れた光伝送装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の光伝送装置は、光ファイバまたは空間を伝送媒
体とし、ディジタル信号を伝送する光伝送装置であって
、送信部は、送信すべきディジタル信号に従って送出光
信号の光周波数を、あらかじめ定められた順番にホップ
するためのホッピングパターンを発生する手段と、送信
すべきデータに従ってホッピングパターンを発生する手
段の出力を切り換える手段と、ホッピングパターンに従
って出力光の光周波数をホップするための変調手段とに
より構成し、受信部は、受信すべきあらかじめ定められ
た光周波数のホップの順番を発生する手段と、ホッピン
グパターンを発生する手段の出力と該光伝送路を介して
受信した光信号との相関をとる手段と、相関器出力結果
を判定し、信号再往を行うための相関結果の判定手段と
により構成する。

（作　用） 本発明の光伝送方式は、送信部においては、あらかじめ
定められた順番に出力光の光周波数をホップ（移動、変
化）するためのホッピングパターンを発生する手段を設
け、送信すべきディジタル信号に従って、ホンピングパ
ターンを切り換えた後、切り換えられたホッピングパタ
ーンに従って、出力光の光周波数（光波長の逆数）をホ
ップするための手段によって光周波数がホップした光出
力を得、また、受信部においては、あらかじめ定められ
た受信すべき光のホップの順番を発生するための手段を
設け、これと受信した光信号との相関をとった後、受信
すべき光信号の“１“、“０°″および受信信号の有無
を判定して再生信号を得ている。ホッピングパターン、
すなわちホップする順番は、送信機、受信機間では既知
であるが、第三者は、ホップする順番を知らなければ信
号を再生できないので、この方式は、秘話性に優れてい
る。また、ホップする順番を変えることにより、容易に
多重することができ、多重数の増加に伴う光処理系の…
失増加がない光伝送装置を実現できる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の構成図であって、ｌはシー
ケンサ、２は切換器、３は変調器、４は光伝送路、５は
シーケンサ、６−０は゛０゛用相関器、６−１は“１゛
°用相関器、７は相関結果の判定器である。本発明は、
送信部が、あらかじめ定められた光周波数の順番に従っ
て光出力をホップするためのホッピングパターンを発生
するシーケンサ１の複数の出力を、送信すべき入力ディ
ジタル信号に従って切換器２で切り換え、切り換えられ
たホッピングパターンに従って送信部出力光の光周波数
をホップする変調器３で構成され、光伝送路４は、空間
または光ファイバおよび分岐合波器などの光学部品で構
成され、受信部が、受信すべきホッピングパターンを発
生するシーケンサ５と、ホッピングパターンと受信した
光信号との相関をとる゛１パ用相関器６−１および゛０
″°用相関器６−０と、相関器６−１および６−０の相
関結果出力をもとに、受信した光信号の”ｌ”、“０″
。

有、無を判定する相関結果の判定器７とで構成されてい
る。

送信部のシーケンサ１はあらかじめ定められたホッピン
グパターン（シーケンス）を発生する。

このパターンは、送信部固有もしくは受信部固有、また
は通信を開始するごとに割り当ててもよい。

これは、網としての運用形態によって決めればよい。ホ
ッピングパターンは、ＲＯＭまたはＲＡＭＰこ入れ、送
信すべき信号“１°°、“０゛′それぞれに対応して用
意しているが、例えば１″”の場合のみシーケンスを用
意し、”　ｏ　”に対しては光を出力しないことも考え
られる。ホッピングパターンは１パターン当り、例えば
深さ８ｂｉｔつまり１２８個の光周波数を表わすことが
でき、８にの長さのメモリーを使えば、ホッピングパタ
ーンの長さは約８．０００となる。切換器２は、送信す
べきディジタル信号の“Ｉ′、“０°“に従ってシーケ
ンサ１の出力を切り換えて変調器３に入力する。変調器
３は切換器２から入力されたホッピングパターンに従っ
て光周波数をホップさせた光信号を光伝送路４に送出す
る。光伝送路４．は、空間または光ファイバと分岐、合
波器の組合せが考えられる。受信部のシーケンサ５は、
送信部のシーケンサ１と同様のもので、受信すべきシー
ケンスを発生する。

“１°°用相関器６−１は、受信した光信号シーケンサ
５の゛°１°°出力との相関をとる機能を有する。

相関とは、前記三者間のパターンの一致、不一致を判定
する機能である。“０”用相関器６−０　　は、０°°
に関して６−１と同一の機能を有する。６−１゜６−０
の出力は相関結果の判定器７に入力される。

判定器７では、受信した光信号が“０°°、“１°。

の何れか、または何れでもないかを判定し、再生ディジ
タル信号を出力する。

表１は、光周波数ホップシーケンスを説明するための光
周波数ホップ割付表の一例を示す。

表１　光周波数ホッピング割付表の一例表１の例は、送
るべきディジタル信号１ビツトに対して４波の光周波数
を割り当てている。また、用意する光周波数はｆ１〜ｒ
６の６種類を例にとっている。送るべきディジタル信号
が“１゛°の時は、光周波数シーケンスはｒ１→ｆ４→
ｆ６→ｆ２とする。送るべきディジタル信号が“０°°
の時、光周波数シーケンスはｆ３→ｆ、→ｆ１→ｆ６と
する。また°°Ｏ”°、“１°”のうち片方には、光を
割り当てず、つまり、消煙する方法も考えられる。

第２図は本発明の光伝送装置の動作を説明する図であっ
て、光周波数ポツプ・スプレッド・スペクトラム（Ｆｉ
ｌ−５Ｓ）の動作例を示す。送るべきディジタル信号が
１００１　　の時、光周波数シーケンスは表１に従って
第２図のようになる。

第３図は第１図内に示した変調器３の実施例図であって
、８は選択駆動回路を示す。

第３図（ａ）は発光周波数がｆ　、、　ｆ　２．−−−
一−，ｆ　。

のｎ個の半導体レーザダイオード（ＬＤ）を用意し、光
周波数ホッピングパターン情報に従って、ｆ〜ｆｏを選
択的に点燈する例を示し、この時は選択点燈するための
ＬＤの駆動回路が必要となる。

ＬＤを点滅させると、スペクトルがゆらぐ。このことに
支障があれば、第３図（ｂ）に示した構成を用いるのが
よい。

第３図（ｂ）は第１図内に示した変調器３の他の実施例
図であって、９は定常的駆動回路、１０は光シャッタ、
１１は光シヤツタ制御回路を示す。各ＬＤは持続的に発
光しているので、発光スペクトルは安定している。各］
、Ｄの後に設けた光シャッタ１０をオン・オフすること
によって、特定の光周波数を出力することができる。１
、Ｄから出る光は偏光しているので、シャッタの一例と
しては、偏光の回転角度を電気的に制御できる液晶と、
ポラライザの組合せが考えられる。

第３図（ｃ）は第１図内に示した変調器３の別の実施例
図であって、１２は角度制御回路、１３はグレーティン
グ（回折格子）、１４は発光光周波数スペクトルの広い
光源、１５は光ファイバを示す。発光スペクトル幅の広
い、例えばＬＥＤ、白色光源のような素子を変調器用光
源として用い、グレーティング１３を用いて分光し、グ
レーティングと入力光線との角度またはグレーティング
と出力部との角度を制御することにより、出力光線の光
周波数をホップする。

第３図（ｄ）は第１図内に示した変調器３のもう一つの
実施例図であって、１６は発光光周波数スペクトルの狭
い光源、１７は正弦波信号を出力して、弾性表面波（Ｓ
ＡＷ）の周波数を変える周波数側？１１１・発振回路を
示す。発光スペクトル幅の狭い、例えば半導体レーザダ
イオードのような素子を、変調器用の光源として用い、
弾性表面波（ＳＡＷ）を用いる音響光学効果（八〇）に
よる光周波数シフタを用いて分光し、この光周波数シフ
タへの印加周波数を制御することにより、出力光線の光
周波数をホップする。ＳＡＷの場合、光周波数シフトと
ともに出射角度も変わるので、出力を取り出す場合に工
夫を要する。ここでは、光ファイバを複数本用意し、カ
プラで合波している。

第３図（ｅ）は第１図の変調器のもう一つの実施例図で
あって、１８は多電極ＤＦＢ　（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅ
ｄＦｅｅｄ　Ｂａｃｋ）レーザダイオード、１９は光周
波数制御回路を示す。光源として多電極ＤＦＢレーザダ
イオード１８を用い、多電極のうちの１本に加える印加
電流を変化すると、多電極ＤＦＢレーザダイオード１８
の発光光周波数が可変となる性質を利用して、出力光線
の光周波数をホップする。

第３図（ｆ）は多波長の光源または発光光周波数スペク
トルが広い光源を用い、グレーティング１３への入射角
度を音響光学偏向器（ＡＯＤ）２０で制御する場合を示
す。

波長が異なっている多数の光源は、第３図（ｆ）に示す
ように、波長の異なる１、Ｄの出射光をスターカブラ２
１で集光したもの、または波長スペクトルの広いＬＥＤ
や白色光源を用いる。分光にはグレーティング１３を用
い、グレーティング１３へ入射する多波長光の光路をＡ
ＯＤ２０で制御する。

さらに具体的には、ＡＯＤ２０への印加電圧の周波数を
変えることにより、ＡＯＤ２０の偏向角を変化させ、グ
レーティング１３への入射角を変化させ、出力光の波長
を変化（切り換え）させる。

第４図は第１図内に示す°“１″″用相関器６−１およ
び″′０°°用相関器６−０の実施例図である。

第４図（ａ）は、共振光周波数の異なる光フリップフロ
ップ２２を用意し、到来した光信号を、これらのすべて
の光フリップフロップ２１に分配し、上記到来した光信
号の光周波数を識別する手段を用いている。２３はシー
ケンス判定回路を示す。

第４図（ｂ）は、グレーティング１３を用いて、到来し
た光信号を分光し、あらかじめ定められた光周波数のホ
ップの順番の光信号に相当する制御信号に従って、グレ
ーティング１３と入力光線の角度またはグレーティング
エ３と出力部との角度を変えることによって、上記ホッ
プの順番の光線が到来した場合、出力として連続した光
強度を得ることによって、上記ホップの順番の光線の到
来を検出する手段を用いている。

第４図（ｃ）は、弾性表面波（ＳＡＷ）を用いる音響光
学効果（八〇）による光周波数シフタを用いて、到来し
た光信号を分光し、この光周波数シフタへの印加周波数
を、あらかじめ定められた光周波数のホップの順番の光
信号に相当する印加周波数によって制御することによっ
て、上記ホップの順番の光線が到来した場合、出力とし
て連続した光強度を得ることによって、上記ホップの順
番の光線の到来を検出する手段を用いている。ＳＡＷの
場合、光周波数シフトとともに出射角度も変わるので、
出力を取り出す場合に工夫を要する。ここでは、複数本
の光ファイバを用意し、カブラで合波している。

第４図（ｄ）は音響光学偏向器（ＡＯＤ）２０を用い、
グレーティング１３への入射角を制御した場合である。

光信号は＾０Ｄ２０へ入力される。＾０Ｄ２０は、これ
に印加される電圧の周波数を変えることにより、光の偏
向角を変化できるので、結果としてグレーティング１３
への入射角を変化できる。この周波数を、ホッピングパ
ターンに従って変化させれば、ホッピングパターンと同
一のパターンの光信号が入力された時には、連続的な光
パワーを光出力点に得ることができるので、この光パワ
ーの連続したことを検出した時、相関がとれたと判断で
きる。

第５図は第４図（ａ）内に示すシーケンス判定回路の実
施例図である。光フリップフロップの１個につき１本の
入力が入り、シーケンスから同様に１光周波数に対し１
本の入力が入る。そして、それぞれの入力は別々のシフ
トレジスタ、例えばＳ１＋１−１　と５ＲＩ−２に入る
。シフトレジスタ５ＲＩ−１゜５１７２−１．　−　　
には、光フリップフロップからの人力が時系列に入力さ
れ、過去、数ステップのｆｆ、、ｒ３．　−−の光波の
受信状態が時を追って記憶されている。５ｌ１１−１と
５ＲＩ−２とのそれぞれのビットの論理積（ＡＮＤ）を
とり、その結果をさらにＡＮＤをとり、さらにＡＮＤを
とることにより受信光信号のホッピングパターンとシー
ケンサのパターンの照合ができる。

以上に示した受信部内には、タイミング回路とホッピン
グパターンの同期回路が必要なことは言うまでもない。

第６図は第１図内に示す光伝送路４の実施例図であって
、（ａ）はループ、（ｂ）はスタータを示している。な
お２４はターミナルである。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明の光伝送装置は、従来使われ
ていない光周波数ホップ伝送を行うことにより、秘話性
が良く、網同期が不要で、繁忙時の伝送遅延が少なく、
多重数の増大に伴う長符号化による光損失の増大がない
等の優れた特長を同時に備えている。

また、相関器は光技術を必要とするので、車中の技術レ
ベルを勘案すると、電気回路を用いたディジタルスクラ
ンブラ回路（主にＣＡＴＶの有料チャネルの盗視防止に
用いる）よりも盗視されにくく、さらに他の、例えば光
強度変調された光信号を受信する光電気変換回路等、他
の用途の受信回路では、はとんど再生は不可能であるの
で、きわめて盗視、盗聴されにくいという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、 第２図は本発明の光伝送装置の動作説明図、第３図は第
１図内に示した変調器３の実施例を示し、 （ａ）は発光光周波数の異なるレーザダイオードを用い
、選択的に駆動電流を流す場合を示す図、（ｂ）は発光
光周波数の異なるレーザダイオードを用い、すべてに駆
動電流を流して発光状態にしておき、シャッタを選択的
に駆動してホップした光出力を得る場合を示す図、 （ｃ）は発光光周波数スペクトルの広い光源から出力さ
れる光線をグレーティングに当てて分光し、グレーティ
ングをホッピングパターンに応して回転することによっ
てポツプした光出力を得る場合を示す図、 （ｄ）は発光光周波数スペクトルの広い光源から出力さ
れる光線をＳＡＨに通し、ＳＡ−に印加する電圧の周波
数をホッピングパターンに応じて変化することによって
ホップした光出力を得る場合を示す図、 （ｅ）は光源として多電極ＤＦＢレーザダイオードを用
い、ホッピングパターンに応じて電極に印加する電流を
変化させることによってホップした光出力を得る場合を
示す図、 （ｆ）は多波長光源を、八〇Ｄに通して偏向し、グレー
ティングへの入射角度を変えることにより、ホップした
光出力を得る場合を示す図、第４図は第１図内に示した
“°０パ用相関器６−０または”１°′用相関器６−１
の実施例を示し、（ａ）は中心周波数の異なる複数の光
フリップフロップを用いる場合を示す図、 （ｂ）はグレーティングを回転する場合を示す図、（ｃ
）はＳＡＷで光周波数をシフトする場合を示す図、 （ｄ）は八〇Ｄで光信号のグレーティングへの入射角を
変える場合を示す図、 第５図は第４図（ａ）に示す例に用いるシーケンス判定
回路の一実施例図、 第６図（ａ）　、　（ｂ）は光フアイバ伝送路の構成側
図、第７図は従来のＤＳ−５Ｓ装置の構成を示すブロッ
ク図である。 ■・・・ホッピングパターンを発生する手段であるシー
ケンサ ２・・・送信すべきデータに従ってシーケンサ出力を切
り換える手段である切換器 ３・・・光周波数をホップする手段である変調器４・・
・光伝送路 ５・・・ホッピングパターンを発生する手段であるシー
ケンサ ６−０・・・°“０°°のホッピングパターンと、受信
した光信号の相関をとる手段である“０″°用相関器 ６−１・・・“１°゛のホッピングパターンと、受信し
た光信号の相関をとる手段である“１”°用相関器 ７・・・相関結果を判定する手段である相関結果の判定
器 ８・・・選択駆動回路　　　９・・・定常的駆動回路１
０・・・光シャッタ　　　　１１・・・光シヤツタ制御
回路１２・・・角度制御回路 １３・・・グレーティング（回折格子）１４・・・発光
光周波数スペクトルの広い光源１５・・・光ファイバ １６・・・発光光周波数スペクトルの狭い光源１７・・
・光周波数制御・発振回路 １日・・・多電極ＤＰＢレーザダイオード１９・・・光
周波数制御回路 ２０・・・音響光学偏向器（八〇〇） ２１・・・スターカプラ ２２・・・光フリ・ンブフロンフ。 ２３・・・シーケンス判定回路 ２４・・・ターミナル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光ファイバまたは空間を伝送媒体とし、ディジタル
   信号を伝送する光伝送装置において、送信すべきディジ
   タル信号に従って送出光信号の光周波数を、あらかじめ
   定められた順番にホップするためのホッピングパターン
   を発生する手段と、送信すべきデータに従ってホッピン
   グパターンを発生する手段の出力を切り換える手段と、
   ホッピングパターンに従って出力光の光周波数をホップ
   するための変調手段から構成される送信部と、 光ファイバまたは空間から成る光伝送路と、受信すべき
   あらかじめ定められた光周波数 のホップの順番を発生する手段と、ホッピングパターン
   を発生する手段の出力と該光伝送路を介して受信した光
   信号との相関をとる手段と、相関器出力結果を判定し、
   信号再生を行うための相関結果の判定手段から構成され
   る受信部と を有することを特徴とする光伝送装置。 ２、送信すべきディジタル信号に従って送出光信号の光
   周波数を、あらかじめ定められた順番にホップするため
   のホッピングパターンを発生する手段と、送信すべきデ
   ータに従ってホッピングパターンを発生する手段の出力
   を切り換える手段と、ホッピングパターンに従って出力
   光の光周波数をホップするための変調手段を有すること
   を特徴とする光送信装置。 ３、受信すべきあらかじめ定められた光周波数のホップ
   の順番を発生する手段と、ホッピングパターンを発生す
   る手段の出力と光伝送路を介して受信した光信号との相
   関をとる手段と、相関器出力結果を判定し、信号再生を
   行うための相関結果の判定手段を有することを特徴とす
   る光受信装置。