(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光強度変調方式によるＹ−００プロトコルを実装するＹｕｅｎ暗号光送信装置であって、
初期鍵から擬似乱数列を発生する擬似乱数発生部と、
多数の基底から構成される基底群を保持し、前記擬似乱数列にしたがって当該基底群から１つの基底を選択する基底選択制御部と、
前記選択された１つの基底に対応する光増幅器の利得を調整する利得調整部と、
前記選択された１つの基底の番号が偶数・奇数のいずれかを判定する判定情報を生成する偶数・奇数判定部と、
送信データを受け付け、前記判定情報に基づいて前記送信データの極性を変化させる極性反転部と、
前記極性を変化させた前記送信データに基づいて２値強度変調した光信号を出力する半導体レーザ２値変調部と、
前記２値強度変調した光信号を前記利得調整部が調整した利得にしたがって増幅する光増幅器と、
複数の送信データを並列に受け付け、受け付けた前記複数の送信データのそれぞれの極性を、前記判定情報に基づいて一括して変化させる極性反転部と、
前記極性反転部が受け付けることのできる複数の送信データの数と同数の異なる波長を有する半導体レーザを備え、前記極性を変化させた前記複数の送信データのそれぞれに基づいて独立に２値強度変調した複数の光信号を出力する半導体レーザ2値変調部と、
前記半導体レーザ２値変調部が２値強度変調した複数の光信号を合波して一つの光信号を出力する合波器と、
を備え、
前記光増幅器は，前記合波器が出力した光信号を前記利得調整部が調整した利得にしたがって増幅する、
ことを特徴とするＹｕｅｎ暗号光送信装置。
【請求項２】
光強度変調方式によるＹ−００プロトコルを実装するＹｕｅｎ暗号通信システムであって、
前記Ｙｕｅｎ暗号通信システムは、Ｙｕｅｎ暗号光送信装置と、Ｙｕｅｎ暗号の光波長多重暗号受信装置とを有し、
前記Ｙｕｅｎ暗号光送信装置は、
初期鍵から擬似乱数列を発生する擬似乱数発生部と、
多数の基底から構成される基底群を保持し、前記擬似乱数列にしたがって当該基底群から１つの基底を選択する基底選択制御部と、
前記選択された１つの基底に対応する光増幅器の利得を調整する利得調整部と、
前記選択された１つの基底の番号が偶数・奇数のいずれかを判定する判定情報を生成する偶数・奇数判定部と、
複数の送信データを並列に受け付け、受け付けた前記複数の送信データのそれぞれの極性を、前記判定情報に基づいて一括して変化させる極性反転部と、
前記極性反転部が受け付けることのできる複数の送信データの数と同数の異なる波長を有する半導体レーザを備え、前記極性を変化させた前記複数の送信データのそれぞれに基づいて独立に２値強度変調した複数の光信号を出力する半導体レーザ２値変調部と、
前記半導体レーザ２値変調部が２値強度変調した複数の光信号を合波して一つの光信号を出力する合波器と、
前記合波器が出力した光信号を前記利得調整部が調整した利得にしたがって増幅する光増幅器と、を備え、
前記光増幅器が増幅した光信号を送信し、
前記Ｙｕｅｎ暗号の光波長多重暗号受信装置は、
前記Ｙｕｅｎ暗号光送信装置が送信した前記光信号を受信して波長毎に分波する分波器と、
分波された光信号の波長の数に等しい数のＹｕｅｎ暗号受信装置と、を備えることを特徴とする
Ｙｕｅｎ暗号通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長多重通信に対応する光増幅器を利用した強度変調方式Ｙｕｅｎ−２０００プロトコルを実現する暗号光送信装置及び受信装置、並びに暗号通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の主要暗号は伝送する情報を数学的な方法で攪乱することによって、通信の途中において、その通信文を盗聴しようとする悪意ある組織に対して防御するものである。一方、通信過程で用いる信号系の物理現象を応用し、より高度な安全性を実現しようとする物理暗号がある。
【０００３】
物理暗号の中でも、光信号を受信した際に不可避に発生する量子ショット雑音によって暗号としての高度な安全性を実現する暗号は、Ｙｕｅｎ−２０００プロトコル（Ｙ−００と呼称）に基づくＹｕｅｎ暗号と呼ばれている。この暗号においては、情報ビットを伝送するための２つの信号のセットを基底と呼び、基底を多数（Ｍ個）用意し、初期鍵を擬似乱数発生部によって伸長した擬似乱数列を用いて、不規則にその基底を選び、選ばれた基底に対応する光信号によって情報ビットを送信する。受信者は送信側と同期された送信者と同じ秘密鍵と擬似乱数発生部を用いて送信側と同じ基底情報を作り出し、２値の信号を識別する。この２値の信号間距離は受信時に発生する量子ショット雑音の効果を受けないように十分大きく設計される。
【０００４】
Ｙｕｅｎ暗号においては、鍵を知らない盗聴者はどの基底が用いられているか解らないので、２Ｍ個の信号を識別する必要がある。盗聴者の２Ｍ個の識別の誤り特性が極めて劣化するように信号と雑音効果を設計すると、盗聴者の受信信号はほとんど意味を持たず、高度な秘匿効果が現れる。これは通信方式による安全性利得の生成原理と呼ばれ、Ｙｕｅｎ暗号の基本となっている。
【０００５】
現在、このＹｕｅｎ暗号を実装する通信方式には、非特許文献１に開示されている光位相変調方式と、非特許文献２に開示されている光強度変調方式とがある。光位相変調方式では位相平面上で振幅Ａによる円周を信号数２Ｍで等間隔に分割した位置に多値の信号が配置され、その信号のどれかが、擬似乱数出力と情報ビットの値にしたがって光コヒーレント信号を出力する光位相変調器が動作する。
【０００６】
光強度変調方式では、最大強度と最小強度との中間点を基準として信号数に合わせて等分あるいは最大から最小にかけて線形に間隔を小さくするなどの信号配置が用いられ、それらのどれかが、擬似乱数の出力と情報ビットにしたがって光強度信号を出力する光強度変調器が動作する。
【０００７】
上記のような信号配置は、盗聴者が多値信号の一つを受信したとき、量子ショット雑音の効果がどの信号に対してでも均等に影響するようにするための工夫である。そのとき、安全性は以下の式（非特許文献２）によって評価される。
【数１】
0005845514.tif 000002
式中、Γは量子ショット雑音に隠れる信号の数、Ｋは秘密鍵長、Ｍは基底数である。
【０００８】
図１は、非特許文献２に記載の、従来技術に係る光強度変調を用いたＹｕｅｎ暗号の構成を表す図である。以下、図１を用いて、光強度変調方式によるＹｕｅｎ暗号装置の基本原理を説明する。
【０００９】
図１において、従来の暗号通信装置は、光送信装置１０と光受信装置２０とが、光ファイバ等の光通信路３０で接続された構成である。光送信装置１０は、搬送波発生部１１と、Ｍ−ａｒｙ強度変調部１２と、擬似乱数発生部１３と、基底選択制御部１４と、送信データ発生部１５とを備える。光受信装置２０はフォトダイオード２１と、しきい値制御部２２と、擬似乱数発生部２３と、基底選択制御部２４とを備える。光送信装置１０の擬似乱数発生部１３と光受信装置２０の擬似乱数発生部２３とは、構成及び機能が実質的に同一である。また、光送信装置１０の基底選択制御部１４と光受信装置２０の基底選択制御部２４とは、構成・機能が実質的に同一である。
【００１０】
搬送波発生部１１は、例えばレーザ・ダイオードからなり、所定の光搬送波を出力する。送信データ発生部１５は、情報「１」及び「０」で構成される送信データを発生する。擬似乱数発生部１３は、入力する初期鍵Ｋに基づいて２進数擬似乱数列、すなわち２進数Ｒｕｎｎｉｎｇ鍵列を生成する。基底選択制御部１４は、この２進数Ｒｕｎｎｉｎｇ鍵列を、ｌｏｇＭビット毎にブロック分割し、その各ブロックに応じた１０進数Ｒｕｎｎｉｎｇ鍵に変換する。そして、基底選択制御部１４は、Ｒｕｎｎｉｎｇ鍵に従って基底群から１つの基底を選択し、基底情報としてＭ−ａｒｙ強度変調部１２に指示する。Ｍ−ａｒｙ強度変調部１２は、送信データで光搬送波を強度変調すると共に、基底情報で指示されている基底に対応する光強度を用いて情報「１」又は「０」を、光通信路３０を介して光受信装置２０へ出力する。
【００１１】
フォトダイオード２１は、光通信路３０を介して光送信装置１０から出力される強度変調光信号を受信する。擬似乱数発生部２３は、入力する初期鍵Ｋに基づいて２進数Ｒｕｎｎｉｎｇ鍵列を生成する。基底選択制御部２４は、この２進数Ｒｕｎｎｉｎｇ鍵列を、ｌｏｇＭビット毎にブロック分割し、その各ブロックに応じた１０進数Ｒｕｎｎｉｎｇ鍵に変換する。そして、基底選択制御部２４は、Ｒｕｎｎｉｎｇ鍵に従って基底群から１つの基底を選択し、基底情報としてしきい値制御部２２に指示する。しきい値制御部２２は、基底選択制御部２４によって指示される基底情報に基づいて、受信信号をどのしきい値で判定するかを制御して、信号に含まれている情報「１」及び「０」を抽出し受信データとして出力する。
【００１２】
上述の従来のＹｕｅｎ暗号通信装置において、基底選択制御部１４及び２４で用いられる基底群、すなわち各基底に対応する光信号の配置は、暗号の強さを決定する重要な要素である。
【００１３】
図２は、従来技術に係る光強度変調を用いたＹｕｅｎ暗号の光強度信号の配置図である。以下、図２を用いて、従来の光信号配置方法を説明する。
【００１４】
まず、強度変調のダイナミックレンジを、最大強度Ｓｍａｘ〜最小強度Ｓｍｉｎとして設定する。この最大強度Ｓｍａｘと最小強度Ｓｍｉｎとの中心強度を、［（Ｓｍａｘ＋Ｓｍｉｎ）／２］とする。各基底に対応する光信号は、高強度と低強度とで構成され、高強度は中心強度よりも高く、低強度は中心強度よりも低くなる規則で配置される。また、基底数Ｍは基底に対応する光信号群の中で、隣接する信号間（例えば、強度Ｓｉと強度Ｓｉ＋１との間）の距離（強度差）が、量子ショット雑音に埋没するに十分な数として決められる。例えば、図２で示すように、各信号強度を最大強度Ｓｍａｘから最小強度Ｓｍｉｎまで順番にＳ１，Ｓ２，・・・・，ＳＭ−１，ＳＭ，ＳＭ＋１，・・・・，Ｓ２Ｍとして、基底に対応する光信号のセットは｛Ｓ１，ＳＭ＋１｝，｛Ｓ２，ＳＭ＋２｝，・・・・のように規定する。なお、隣り合う基底間では、送信データの情報「１」を伝送する強度信号と、情報「０」を伝送する強度信号とが、反転するように配置設計されている。
【００１５】
上述した従来のＹｕｅｎ暗号通信装置においては、正規受信者は、信号間距離が大きい２値の信号識別を行うことになるので誤りがほとんど無い。しかし、初期鍵Ｋを知らない盗聴者は、信号間距離の小さい２Ｍ値の信号識別のための受信方法に制限されるため、その受信データには量子ショット雑音により誤りが発生する。よって、盗聴者は、暗号文自体の情報を得ることができない。
【００１６】
このような仕組みはランダム・ストリーム暗号の一種であるが、量子ショット雑音によってランダム化されるため、そのランダム性を計算によって確定値に戻すことは不可能である。従って、これらの理由から、Ｙｕｅｎ暗号は、従来の数学的な暗号システムに比べて高い安全性を持つ暗号を実現できると言える。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】Ｅ．Ｃｏｒｎｄｏｒｆ，  Ｃ．Ｌｉａｎｇ，  Ｇ．Ｓ．Ｋａｎｔｅｒ，  Ｐ．Ｋｕｍａｒ，  Ｈ．Ｐ．Ｙｕｅｎ，  “Ｑｕａｎｔｕｍ  ｎｏｉｓｅ  ｒａｎｄｏｍｉｚｅｄ  ｄａｔａ  ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ  ｆｉｂｅｒ  ｏｐｔｉｃ”，  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ａ，  ｖｏｌ−７１，  ０６２３２６，  （２００５年）
【非特許文献２】Ｏ．Ｈｉｒｏｔａ，  Ｍ．Ｓｏｈｍａ，  Ｍ．Ｆｕｓｅ，  Ｋ．Ｋａｔｏ，  “Ｑｕａｎｔｕｍ  ｓｔｒｅａｍ  ｃｉｐｈｅｒ  ｂｙ  Ｙｕｅｎ−２０００  ｐｒｏｔｏｃｏｌ：ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ  ｂｙ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｓｃｈｅｍｅ”，  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ａ，  ｖｏｌ−７２，  ０２２３３５，  （２００５年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上記の強度変調方式によるＹｕｅｎ暗号を実現する方法は、光源である半導体レーザを擬似乱数の出力と情報ビットによって選ばれた信号に対応する電流値によって直接変調するか、あるいは外部変調器の駆動電圧として外部変調器に印加することによってＹ−００プロトコルに必要な多値の光強度信号を生成する。今日、１００Ｇｂｉｔ／ｓｅｃ等の超高速光通信を実行するために用いられる波長多重方式に対応する際、上記のような方式を用いた場合、各波長毎にＹｕｅｎ暗号装置を用いる必要があるため、波長の数だけの暗号送受信装置を設置しなければならないという課題がある。これはコストなどの観点から、実用性に大きな重荷となる。
【００１９】
本発明の目的は、上記課題を鑑みて、各波長の情報をまとめて一つの暗号装置によって一括して暗号化する方法を採用することにより、波長多重通信が一般的になっている今日の光通信網に対して、低コストで秘匿性の極めて高い波長多重Ｙｕｅｎ暗号を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、波長多重の光通信において、各波長毎にＹｕｅｎ暗号を設定することなく、全ての波長の情報を一つのＹｕｅｎ暗号装置で一括して暗号化する方法に関するものである。
【００２１】
本発明に係るＹｕｅｎ暗号光送信装置は、従来のＹｕｅｎ暗号装置と同じように、擬似乱数発生部と、その出力系列を多数の基底に対応させる基底選択制御部を備える。これまでのＹ−００暗号用の光信号は半導体レーザを変調することによって出力されたが、本発明においては、その変調機能を光増幅器によって実施する。
【００２２】
まず、情報を送る各波長毎の光送信機は、情報ビットにしたがって２値の強度変調を実施する。ただし、基本機能として、１の時の出力強度をＳｉｎ（１）、０の時をＳｉｎ（０）とする。これらの信号強度の関係は、次式で表される。
【数２】
0005845514.tif 000003
【００２３】
上記の光強度信号は光増幅器に入力されるが、光増幅器は基底選択制御部からの信号に比例した増幅度によって入力信号を増幅して出力する。その出力強度信号は、従来の強度変調方式Ｙｕｅｎ暗号と同じく、強度変調のダイナミックレンジが最大強度Ｓｍａｘ〜最小強度Ｓｍｉｎの範囲にある。この最大強度Ｓｍａｘと最小強度Ｓｍｉｎとの中心強度を［（Ｓｍａｘ＋Ｓｍｉｎ）／２］とし、各基底に対応する光信号は、高強度と低強度とで構成され、高強度は中心強度よりも高く、低強度は中心強度よりも低くなる規則で配置されるように設定する。また、基底数Ｍは基底に対応する光信号群の中で、隣接する信号間（強度Ｓｉと強度Ｓｉ＋１との間）の距離（強度差）が、量子ショット雑音に埋没するに十分な数として決められる。例えば、図２に示したように、各信号強度を最大強度Ｓｍａｘから最小強度Ｓｍｉｎまで順番にＳ１，Ｓ２，・・・・，ＳＭ−１，ＳＭ，ＳＭ＋１，・・・・，Ｓ２Ｍとして、基底に対応する光信号のセットは｛Ｓ１，ＳＭ＋１｝，｛Ｓ２，ＳＭ＋２｝，・・・・のように規定する。
【００２４】
ここで、増幅器から出力される２Ｍ個の強度信号群において、隣り合う出力信号では、送信データの情報「１」を伝送する強度信号と、情報「０」を伝送する強度信号とが、反転するように配置される必要がある。その機構がこの発明の要となる。
【００２５】
２進系列の擬似乱数発生部出力がｌｏｇＭビット毎に十進数に変換され基底選択信号となる。基底選択制御部の出力において基底情報が偶数の時と奇数の時を識別して、その識別情報にしたがって、各波長毎の光源である半導体レーザの変調装置において、変調器に入力される情報の極性を切り替える装置を付加する。この装置は、基底信号が偶数であれば、入力信号をそのまま通過させ変調器へ送り、奇数の時はその極性を反転させて変調器に送る。
【００２６】
上記の基底情報によって増幅度を変化させる光増幅器と基底の偶数・奇数判定装置と情報信号変調装置に対するビット情報極性変換装置によって、Ｙｕｅｎ暗号に必要な多値（２Ｍ）の光信号群を出力することが可能である。
【００２７】
また、本発明に係る光送信装置から出力される光信号を受信する光受信装置は、受信した２値光強度信号の最大受信強度と最小受信強度との中間点を識別しきい値として信号強度を判定して判定値を出力する強度判定部と、判定値に対して、光送信装置の初期鍵を用いて擬似乱数列を発生する擬似乱数発生部と、多数の基底から構成される基底群を保持し、擬似乱数列にしたがって当該基底群から１つの基底を選択する基底選択制御部と、基底選択制御部により選択された基底を用いて情報ビットの０と１を判定する信号判定部と、を備えることを特徴とする。
【００２８】
本発明に係るＹｕｅｎ暗号光送信方法においては、基底群を構成する全ての基底において、各基底に対応する二つの光信号は、最大強度と最小強度の中間点を挟んで上と下に値を持つ。さらに中間点の上にある信号群は中間点より、十分離れた最大光強度周辺に集中的に配置され、また中間点の下にある信号群は中間点より十分離れた最小光強度付近に集中的に配置される。その集中の領域はその付近のエネルギーに比例して出現する量子ショット雑音によって全て隠されるように設定する。
【００２９】
すなわち、本発明による光送信装置は、光強度変調方式によるＹ−００プロトコルを用いるＹｕｅｎ暗号光送信装置であって、初期鍵から擬似乱数列を発生する擬似乱数発生部と、多数の基底から構成される基底群を保持し、擬似乱数列にしたがって当該基底群から１つの基底を選択する基底選択制御部と、選択された１つの基底に対応する光増幅器の利得を調整する利得調整部と、選択された１つの基底が偶数・奇数のいずれかを判定する判定情報を生成する偶数・奇数判定部と、送信データを受け付け、判定情報に基づいて送信データの極性を変化させる極性反転部と、極性を変化させた送信データに基づいて２値強度変調した光信号を出力する半導体レーザ２値変調部と、２値強度変調した光信号を利得調整部が調整した利得にしたがって増幅する光増幅器と、を備えることを特徴とする。
【００３０】
また、本発明による光送信装置は、上述の光強度変調方式によるＹ−００プロトコルを用いるＹｕｅｎ暗号光送信装置であって、さらに、合波器を備え、極性反転部は、複数の送信データを並列に受け付け、受け付けた複数の送信データのそれぞれの極性を、判定情報に基づいて一括して変化させ、半導体レーザ２値変調部は、極性反転部が受け付けることのできる複数の送信データの数と同数の異なる波長を有する半導体レーザを備え、極性を変化させた複数の送信データのそれぞれに基づいて独立に２値強度変調した複数の光信号を出力し、合波器は、半導体レーザ２値変調部が２値強度変調した複数の光信号を合波して一つの光信号を出力し、光増幅器は，合波器が出力した光信号を利得調整部が調整した利得にしたがって増幅することを特徴とする。
【００３１】
また、本発明によるＹｕｅｎ暗号光送信装置から出力される光信号を受信するＹｕｅｎ暗号の光波長多重暗号受信装置は、受信した光信号を波長毎に分波する分波器と、分波された光信号の波長の数に等しい数のＹｕｅｎ暗号受信装置と、を備え、それぞれのＹｕｅｎ暗号受信装置によってＹｕｅｎ暗号信号を復号することを特徴とする。
【００３２】
本発明に係るＹｕｅｎ暗号通信システムは、上記Ｙｕｅｎ暗号光送信装置と、Ｙｕｅｎ暗号の光波長多重暗号受信装置と、を含む。
【００３３】
具体的には、本発明に係るＹｕｅｎ暗号通信システムは、光強度変調方式によるＹ−００プロトコルを実装するＹｕｅｎ暗号通信システムであって、Ｙｕｅｎ暗号通信システムは、Ｙｕｅｎ暗号光送信装置と、Ｙｕｅｎ暗号の光波長多重暗号受信装置とを有し、Ｙｕｅｎ暗号光送信装置は、初期鍵から擬似乱数列を発生する擬似乱数発生部と、多数の基底から構成される基底群を保持し、擬似乱数列にしたがって当該基底群から１つの基底を選択する基底選択制御部と、選択された１つの基底に対応する光増幅器の利得を調整する利得調整部と、選択された１つの基底が偶数・奇数のいずれかを判定する判定情報を生成する偶数・奇数判定部と、複数の送信データを並列に受け付け、受け付けた複数の送信データのそれぞれの極性を、判定情報に基づいて一括して変化させる極性反転部と、極性反転部が受け付けることのできる複数の送信データの数と同数の異なる波長を有する半導体レーザを備え、極性を変化させた複数の送信データのそれぞれに基づいて独立に２値強度変調した複数の光信号を出力する半導体レーザ２値変調部と、半導体レーザ２値変調部が２値強度変調した複数の光信号を合波して一つの光信号を出力する合波器と、合波器が出力した光信号を利得調整部が調整した利得にしたがって増幅する光増幅器と、を備え、光増幅器が増幅した光信号を送信し、Ｙｕｅｎ暗号の光波長多重暗号受信装置は、Ｙｕｅｎ暗号光送信装置が送信した光信号を受信して波長毎に分波する分波器と、分波された光信号の波長の数に等しい数のＹｕｅｎ暗号受信装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、数の別々の情報を光の種々の波長に載せて伝送する波長多重通信において、各波長毎に暗号送信装置を設定する必要が無く、全波長で伝送される個々の情報を一つの暗号装置で一括して暗号化することができるので低コストで１００ギガビット毎秒などの超大容量のＹｕｅｎ暗号通信システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来技術に係る光強度変調を用いたＹｕｅｎ暗号の構成を表す図である。
【図２】従来技術に係る光強度変調を用いたＹｕｅｎ暗号の光強度信号の配置図である。
【図３】本発明の実施形態に係るＹｕｅｎ暗号のための光強度信号を光増幅器から送信する光送信装置の構成図である。
【図４】本発明の実施形態に係る波長多重Ｙｕｅｎ暗号システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。
【００３７】
本発明の実施形態に係るＹｕｅｎ暗号光送信装置は、基本的に、図２に示したＹｕｅｎ暗号として機能する光強度信号を構成するための変調機能を光増幅器で実施する。本発明は、擬似乱数発生部の出力にしたがって基底選択制御部によって指定される基底にしたがって光増幅器の増幅度を変化させることと、基底が偶数か奇数かの判定によって、情報を２値変調する各波長毎の変調器において、情報ビットの極性を変化させることを特徴とする。
【００３８】
以下、本発明の特徴であるＹｕｅｎ暗号として機能する光強度信号群を、光増幅器と基底の偶数・奇数判定装置と情報ビット極性反転装置を用いて実現することを、図面を参照しながら説明する。
【００３９】
図３は、本発明の実施形態に係るＹｕｅｎ暗号のための光強度信号を光増幅器から送信する光送信装置の構成図である。本発明の実施形態では、光増幅器の出力強度信号の最大強度Ｓｍａｘ、最小強度Ｓｍｉｎを設定し、（Ｓｍａｘ＋Ｓｍｉｎ）／２を中間点とし、図２の強度信号群が構成されるように増幅度のダイナミックレンジを調整する。擬似乱数発生部からの出力とそれによる基底選択制御部の役割は、図１と同じであるが、基底番号の情報は、図３の利得調整部４２に送られ、その利得調整部４２では基底情報に比例した光増幅器の増幅度によって光増幅器４５の利得を調整する。一方、基底選択制御部１４において設定された基底情報は、偶数・奇数判定部４１に送られ、そこで偶数か奇数かを判定し、その情報を極性反転部４３に送る。極性反転部４３では、基底が偶数の時は送信データの極性を反転せず通過させ、奇数の時は極性を反転して半導体レーザ２値変調部４４に送る。半導体レーザ２値変調部４４の出力は、光増幅器４５に入力されるが、半導体レーザ２値変調器４４の出力と光増幅器４５の利得調整部のタイミングを一致させて増幅する。光増幅器４５の出力光を光通信路３０を経由して光受信装置２０に送る。光受信装置２０は従来の受信機と同じ構成である。
【００４０】
図４は、本発明の実施形態に係る波長多重Ｙｕｅｎ暗号システムの構成図である。具体的には、図４に示す波長多重Ｙｕｅｎ暗号システムは、図３で説明された光増幅器による強度変調方式Ｙｕｅｎ暗号送信器の実施形態を、波長多重通信に適用する例である。具体的には、図４に示す波長多重Ｙｕｅｎ暗号システムは、Ｙｕｅｎ暗号光送信装置としての光波長多重暗号化送信装置５０を含み、この光波長多重暗号化送信装置５０は、複数の波長の送信データのそれぞれに基づいて、独立したレーザ２値変調光信号を生成することができる。
【００４１】
図４に示す光波長多重暗号化送信装置５０において、通信の利用者の数がＮであれば、送信データ入力数はＮとなり、送信データ入力数に等しい（すなわち、波長の数に等しい）２値の変調部を設置することができる。具体的には、図４の半導体レーザ２値変調部４４は、波長の数に等しい数の個々のレーザ２値変調部を含む。Ｎ個の送信データは、基底の偶数・奇数判定部４１の情報にしたがって、一斉に極性を保持あるいは反転を実施する。Ｎ個の送信データ列は、それぞれの半導体レーザ２値変調部４４に送られる。それぞれの半導体レーザ２値変調部４４からの光出力は、合波器５１によって合波され、光増幅器４５への一つの入力とすることができる。光増幅器４５の出力は、光通信路３０を経由して、光波長多重暗号受信装置６０に送信される。
【００４２】
光波長多重暗号受信装置６０は、この光信号を分波器６１への入力として受信する。分波器６１は、入力された光信号を各波長に分波する。分波された各波長の光信号は、対応する波長を受信するためのそれぞれの光受信装置２０に入力することができる。
【００４３】
以上のように、本発明の実施形態に係る暗号通信のための光送受信信装置によれば、全波長で伝送される個々の情報を一つの暗号装置で一括して暗号化することができ、波長多重通信のＹｕｅｎ暗号化を低コストで提供できる。
【００４４】
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、クラウド・コンピューテイング・システムに必須となるデータセンター間の超安全光通信網を実現するための基幹技術となり得る。
【符号の説明】
【００４６】
１０  光送信装置
１１  搬送波発生部
１２  Ｍ−ａｒｙ強度変調部
１３、２３  擬似乱数発生部
１４、２４  基底選択制御部
１５  送信データ発生部
２０  光受信装置
２１  フォトダイオード
２２  しきい値制御部
３０  光通信路
４０  光受信装置
４１  偶数・奇数判定部
４２  利得調整部
４３  極性反転部
４４  半導体レーザ２値変調部
４５  光増幅器
５０  光波長多重暗号化送信装置
５１  合波器
６０  光波長多重暗号受信装置
６１  分波器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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