(57)【要約】【課題】入力クロック信号に同期して入力光の透過及び遮断を切り換えることができる小型の光時間ゲート装置、及び、ＯＣＤＭ信号受信装置を提供する。【解決手段】光時間ゲート装置１５０は、矩形状の波形の入力クロック信号Ｓ０を分岐して、第１のクロック信号Ｓ１と第２のクロック信号Ｓ２を出力する分岐器１０１と、第２のクロック信号Ｓ２に位相遅延を与える移相器１０２と、第１のクロック信号Ｓ１と位相遅延された第２のクロック信号Ｓ３との差分に比例する差分信号Ｓ４を出力する差動増幅器１０３と、差分信号Ｓ４の電圧値に応じて入力光Ｌ０の光透過率が変化する光強度変調器１０４とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状の波形の入力クロック信号を分岐して、第１のクロック信号と第２のクロック信号を出力する分岐手段と、
前記第２のクロック信号に位相遅延を与える移相手段と、
前記第１のクロック信号と前記位相遅延された前記第２のクロック信号との差分信号を出力する差動増幅手段と、
前記差分信号の電圧値に応じて入力光の光透過率が変化する光強度変調手段と
を有することを特徴とする光時間ゲート装置。
【請求項２】
前記差分信号の前記電圧値と前記光透過率との関係が非線形であることを特徴とする請求項１に記載の光時間ゲート装置。
【請求項３】
前記差分信号は、前記第１のクロック信号から前記位相遅延された前記第２のクロック信号を差し引いた信号に比例した電圧を持つ信号であり、
前記差分信号の前記電圧値が大きいほど、前記光透過率が大きい
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光時間ゲート装置。
【請求項４】
前記差分信号の前記電圧値が正である場合における前記差分信号の電圧変化に対する前記光透過率の変化率が、前記差分信号の前記電圧値が負である場合における前記差分信号の電圧変化に対する前記光透過率の変化率よりも大きい
ことを特徴とする請求項３に記載の光時間ゲート装置。
【請求項５】
前記移相手段は、前記位相遅延の量を可変できる移相器であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光時間ゲート装置。
【請求項６】
前記移相手段は、
前記第１のクロック信号が伝送される前記分岐手段から前記差動増幅手段までの第１の信号線と、
前記第１の信号線よりも長い、前記第２のクロック信号が伝送される前記分岐手段から前記差動増幅手段までの第２の信号線と
を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光時間ゲート装置。
【請求項７】
ＯＣＤＭ方式により符号化された光信号を受信するＯＣＤＭ信号受信装置であって、
受信された前記光信号を復号化する復号化手段と、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光時間ゲート装置と、
前記光時間ゲート装置に、前記復号化手段の復号化によって得られた前記光信号の内の自己相関波形を透過させ、前記自己相関波形以外を遮断させる手段と
を有することを特徴とするＯＣＤＭ信号受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力クロック信号に同期して入力光の透過及び遮断を切り換える光時間ゲート装置、及び、この光時間ゲート装置を用いたＯＣＤＭ信号受信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１５は、光符号分割多重（ＯＣＤＭ）通信システムを概略的に示す構成図である。図１５に示されるように、ＯＣＤＭ通信においては、通信したい情報にしたがって変調された光信号を光情報信号送信器２０１から送信し、各チャネルに割り当てられた符号にしたがって符号化器２０２によって２次変調（「符号化」と言う。）し、各チャネルから得られる符号化された信号を合波器２０３によって合波して送信する。伝送路２０４を介して受信された信号は、分岐器３０３によってチャネル毎に分岐され、所望の情報を含む信号を抽出するために、復号化器３０２によって再び符号化し（「復号化」と言う。）、光情報信号受信器３０１によって、光符号から情報を取り出して、受信情報ビットを出力する。
【０００３】
符号化及び復号化の方法としては、時間拡散方式（例えば、非特許文献１参照）、スペクトル位相符号化方式（例えば、非特許文献２参照）、及び時間拡散・波長ホップ方式（例えば、特許文献１参照）などが報告されている。
【０００４】
【非特許文献１】Ｘ．Ｗａｎｇ，  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ａｐｏｄｉｚｅｄ  １２７−ｃｈｉｐ  ＳＳＦＢＧ  ｉｎ  ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｔｉｍｅ−ｓｐｒｅａｄｉｎｇ  ＯＣＤＭＡ  ｎｅｔｗｏｒｋ，”  ＯＦＣ２００４，  ＭＦ７４．
【非特許文献２】Ｗｅｉ  Ｃｏｎｇ，  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  １６０−  ａｎｄ  ３２０−Ｇｂ／ｓ  ＳＰＥＣＴＳ  Ｏ−ＣＤＭＡ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｔｅｓｔｂｅｄｓ，”  ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．１８，  Ｎｏ．５，  ｐｐ．１５６７−１５６９，  Ａｕｇ．１，２００６．
【特許文献１】特開２０００−２０９１８６号公報
【０００５】
図１６（ａ）乃至（ｆ）は、時間拡散方式を採用したＯＣＤＭシステムの動作説明図である。図１６（ａ）に示される送信情報ビット（電気信号）に対応する、図１６（ｂ）に示される符号化前の光信号は、ＲＺ（Ｒｅｔｕｒｎ  ｔｏ  Ｚｅｒｏ）フォーマットであり、ビットレート１／Ｔｂの速度で送信情報ビットにしたがって変調される。このＲＺフォーマットの光信号を「光情報信号」と言い、光情報信号を構成するそれぞれの光パルス４０１を「情報ビットパルス」と言い、ビットレートの逆数Ｔｂを「ビット周期」と言う。図１６（ｃ）に示されるように、符号化に際して、情報ビットパルス４０１を複数の光パルス（「チップパルス」と言う。）Ｐ１，…，Ｐ５に分割し、与えられた符号パターンにしたがって、チップパルスＰ１，…，Ｐ５間の時間位置関係が決定される。このことを「時間拡散」と言う。チップパルスＰ１，…，Ｐ５間の時間差の最大値である拡散時間をＴｓとし、隣接チップパルスＰ１，…，Ｐ５間の時間差をＴｃとし、チップパルスＰ１，…，Ｐ５の数をＮとすると、次式（１）が成り立つ。
Ｎ＝Ｔｓ／Ｔｃ                                          式（１）
また、一つの情報ビットパルス４０１から分割されるチップパルスの数をＮｃとすると、図示の例においては、Ｎｃ＝Ｎ＝５となる。なお、図１６（ｃ）には、１情報ビットパルス４０１の期間だけを示している。
【０００６】
図１６（ｄ）に示されるように、復号化に際して、各チップパルスＰ１，…，Ｐ５は、与えられた符号パターンにしたがって、拡散時間Ｔｓで時間拡散される。ただし、図を簡単化するため、チップパルス間の位相関係は図示していない。Ｔｃ＜Ｔｓであるから、図１６（ｃ）に示されるＮｃ個のチップパルスＰ１，…，Ｐ５のそれぞれから時間拡散によって得られた光パルス（図１６（ｄ））は、互いに時間的に重なり合う。このとき、重なり合った光パルスの強度と位相関係にしたがって足し算した結果が、その時点で光パルスとして得られる。このような足し算が全ての時点で得られた結果、復号化後の光波形が決定される。図１６（ｅ）に示されるように、符号化と復号化で同一の符号を用いた場合、一つのピーク４０２と、このピーク４０２に対して小さな振幅のサイドローブを持つ光波形、すなわち、自己相関波形が得られる。また、図１６（ｆ）に示されるように、符号化と復号化で異なる符号を用いた場合、特定のピークを持たない光波形、すなわち、相互相関波形が得られる。なお、スペクトル位相符号化方式、又は、時間拡散・波長ホップ方式を採用した場合にも、同様に、符号化と復号化で同一の符号を用いた場合、自己相関波形が得られ、符号化と復号化で異なる符号を用いた場合、相互相関波形が得られる。
【０００７】
ＯＣＤＭ通信では、所望チャネルの受信側で復号化後に得られる波形は、所望チャネル（送信側）で符号化し、同じ所望チャネル（受信側）で復号化することにより得られる自己相関波形と、他チャネル（送信側）で符号化し、所望チャネル（受信側）で復号化することにより得られる相互相関波形との和となる。相互相関波形は干渉雑音となるので、復号化後に何らかの手段を用いて取り除くことが望ましい。この干渉除去の手段として、自己相関波形ピークが通過する時間だけ入力光を透過させ、それ以外の時間は入力光を遮断することにより、相互相関波形を除去する時間ゲートがある。入力光を透過させる持続時間を「時間ゲート幅」と言い、Ｔｇで表す。自己相関波形は、所望チャネルの送信情報ビットパルスから得られるものであるから、所望チャネルのビットレートの周波数で時間ゲートを通過するので、時間ゲートはビットレートの周波数で透過と遮断を繰り返す。自己相関波形は、ビット周期Ｔｂの時間範囲において、時間差Ｔｃを単位とする時間幅毎のチップパルスから構成され、複数のチップパルスの内の一つの期間のみでピークとなる。相互相関波形をできるだけ除去し、自己相関波形ピークのみを時間ゲートで透過させるには、
Ｔｇ＝Ｔｃ                                              式（２）
とすることが望ましい。
【０００８】
また、図１６（ａ）乃至（ｆ）において、仮に、Ｔｂ＜２Ｔｓとした場合には、情報ビットパルスを時間拡散することによって生成されたチップパルス（図１６（ｃ））を、復号化することによって時間拡散されたチップパルス（図１６（ｄ））が、隣接する情報ビットパルス間で重なり合い、そのことが受信品質の劣化要因になってしまい望ましくない。したがって、図１６（ａ）乃至（ｆ）に示されるように、
Ｔｂ＞２Ｔｓ                                            式（３）
とすることが望ましい。式（３）は、次式（４）
Ｔｓ＜Ｔｂ／２                                          式（４）
と等価である。また、式（１）は、次式（５）
Ｔｓ＝Ｎ・Ｔｃ                                          式（５）
と等価である。式（４）と式（５）から次式（６）が得られる。
Ｎ・Ｔｃ＜Ｔｂ／２                                      式（６）
式（６）から次式（７）が得られる。
Ｔｃ＝Ｔｓ／Ｎ＜（Ｔｂ／Ｎ）／２                        式（７）
式（２）と式（７）から次式（８）が得られる。
Ｔｇ＜（Ｔｂ／Ｎ）／２                                  式（８）
したがって、相互相関波形をできるだけ除去し、自己相関波形ピークのみを時間ゲートで透過させるには、式（８）を満たすことが望ましい。Ｎは２以上の整数であるので、時間ゲート幅Ｔｇは少なくてもビット周期Ｔｂの１／４以下にする必要がある。また、多重数を増加させるために、Ｎは大きくしたほうが好ましく、時間ゲート幅Ｔｇはさらに小さくなる。
【０００９】
この時間ゲートを実現する方法（時間ゲート装置）として、非特許文献２には、モード同期レーザと非線形ループミラー（ＮＯＬＭ）を用いたものが挙げられる。ただし、非特許文献２では、符号化方式はスペクトル位相符号化方式で符号化するものが開示されている。この方法では、光ファイバで生じる非線形効果の一つである相互位相変調効果を利用している。モード同期レーザから発生する光パルス列（制御パルス）と復号化された信号をＮＯＬＭに入力すると、復号化された信号が光パルス列と重なる部分のみで非線形位相シフトを生じ、ＮＯＬＭを通過できる。このとき、制御パルスと自己相関波形ピークが重なるようにすると、自己相関波形ピークのみがＮＯＬＭを通過できる。これは制御パルスのオン時に重なる部分がＮＯＬＭを通過し制御パルスのオフ時に重なる部分がＮＯＬＭを通過できないことから、時間ゲートの動作であると言える。この文献では、チャネル当りの情報転送レート１０Ｇｂ／ｓ（すなわち、ビット周期Ｔｂ＝１００ｐｓ）、制御パルス幅すなわち時間ゲート幅Ｔｇは３ｐｓであり、ビット周期Ｔｂの３％の時間ゲート幅Ｔｇが得られている。すなわち、上記時間拡散符号化方式に、この時間ゲート装置を用いると、式（８）から、
３ｐｓ＜（１００ｐｓ／Ｎ）／２
となり、この式から、
Ｎ＜１００／６≒１６．６
となる。このことは、Ｎが１６以下の場合に、符号化及び復号化された信号に対して自己相関ピークのみを取り出すことができることを意味する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、チャネル当りの情報転送レートが小さいＯＣＤＭ通信に適用する場合、入力光の透過及び遮断の繰返し周波数を小さくしなければならない。モード同期レーザとＮＯＬＭを用いる方法による時間ゲート装置では、制御パルスの練返し周波数を小さくするためにモード同期レーザの共振長を大きくしなければならず、部品サイズ、その結果、装置サイズが大きくなる問題がある。具体的には、チャネル当りの情報転送レートが１Ｇｂ／ｓ以下になると、モード同期レーザの１０倍以上の共振器長が必要になる。
【００１１】
そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、入力クロック信号に同期して入力光の透過及び遮断を切り換えることができる小型の光時間ゲート装置、及び、この光時間ゲート装置を用いたＯＣＤＭ信号受信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の光時間ゲート装置は、矩形状の波形の入力クロック信号を分岐して、第１のクロック信号と第２のクロック信号を出力する分岐手段と、前記第２のクロック信号に位相遅延を与える移相手段と、前記第１のクロック信号と前記位相遅延された前記第２のクロック信号との差分信号を出力する差動増幅手段と、前記差分信号の電圧値に応じて入力光の光透過率が変化する光強度変調手段とを有することを特徴としている。
【００１３】
本発明のＯＣＤＭ信号受信装置は、ＯＣＤＭ方式により符号化された光信号を受信する装置であって、受信された前記光信号を復号化する復号化手段と、上記光時間ゲート装置と、前記光時間ゲート装置に、前記復号化手段の復号化によって得られた光信号の内の自己相関波形を透過させ、前記自己相関波形以外を遮断させる手段とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光時間ゲート装置によれば、位相遅延量に応じた時間だけ入力光を透過させ、それ以外の時間は入力光を遮断する手段を採用することによって、装置の構成の簡素化及び小型化を実現できる。
【００１５】
また、本発明のＯＣＤＭ信号受信装置によれば、入力光信号の情報転送レートに同期した繰り返し周波数で位相遅延量に応じた時間だけ入力光を透過させ、それ以外の時間は入力光を遮断させて出力することができ、その結果、自己相関波形を透過させ、自己相関波形以外を遮断させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の光時間ゲート装置及びこれを用いたＯＣＤＭ信号受信装置の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
第１の実施形態
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光時間ゲート装置１５０の構成を概略的に示すブロック図である。図１に示されるように、第１の実施形態に係る光時間ゲート装置１５０は、分岐器１０１と、移相器１０２と、差動増幅器１０３と、光強度変調器１０４とを有している。
【００１８】
分岐器１０１は、矩形状の波形の電気信号である入力クロック信号Ｓ０を受け取り、入力クロック信号Ｓ０を２分岐して、矩形状の波形の電気信号である第１のクロック信号Ｓ１と第２のクロック信号Ｓ２を出力する。第１のクロック信号Ｓ１及び第２のクロック信号Ｓ２は、入力クロック信号Ｓ０と同じ波形を持ち、また、第１のクロック信号Ｓ１と第２のクロック信号Ｓ２とは、同じ位相を持つ。
【００１９】
移相器１０２は、第２のクロック信号Ｓ２を受け取り、第２のクロック信号Ｓ２に位相遅延（時間遅延と等価である。）を与えて、位相遅延された第２のクロック信号Ｓ３を出力する。移相器１０２の位相遅延量は、可変である。
【００２０】
差動増幅器１０３は、第１のクロック信号Ｓ１と位相遅延された第２のクロック信号Ｓ３とを受け取り、第１のクロック信号Ｓ１と位相遅延された第２のクロック信号Ｓ３との差分信号Ｓ４を生成して出力する。差動増幅器１０３が生成する差分信号Ｓ４は、例えば、第１のクロック信号Ｓ１から、位相遅延された第２のクロック信号Ｓ３を差し引いた電圧値に基づく信号である。この電圧値に基づく信号とは、例えば、第１のクロック信号Ｓ１から、位相遅延された第２のクロック信号Ｓ３を差し引いた電圧値を定数倍した信号（比例する信号）である。なお、差動増幅器１０３が生成する差分信号Ｓ４は、例えば、位相遅延された第２のクロック信号Ｓ３から第１のクロック信号Ｓ１を差し引いた電圧値に基づく信号であってもよい。
【００２１】
光強度変調器１０４は、光透過率を変化させて、入力光Ｌ０を強度変調して出力光Ｌ１として出力する。光強度変調器１０４の光透過率は、入力制御信号である差分信号Ｓ４の電圧値に応じて変化する。
【００２２】
図２は、第１の実施形態の光時間ゲート装置１５０を用いたＯＣＤＭ信号受信装置１６０の構成を概略的に示すブロック図である。図２に示されるＯＣＤＭ信号受信装置１６０は、図１５に示される受信側の構成（例えば、受信側のチャネル１）に対応している。図２に示されるＯＣＤＭ信号受信装置１６０において、図１５に示される受信側の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図２に示されるＯＣＤＭ信号受信装置１６０は、受信された光信号を復号化する復号化器３０２と、復号化器３０２の出力光を遅延させる光遅延器１５１と、復号化器３０２の出力光に基づいてクロック信号（電気信号）Ｓ０を出力するクロック抽出器１５２と、入力光Ｌ０を強度変調して出力光Ｌ１として出力する光時間ゲート装置１５０と、出力光Ｌ１（光情報信号）を受信して電気信号を生成する光情報信号受信器３０１とを有している。光遅延器１５１は、クロック抽出器１５２から出力されるクロック信号Ｓ０が光時間ゲート装置１５０に入力されるタイミングと、入力光Ｌ０が光時間ゲート装置１５０に入力されるタイミングとを同期させるために、光信号を遅延させる。
【００２３】
図２に示されるＯＣＤＭ信号受信装置１６０によれば、光時間ゲート装置１５０の光強度変調器１０４（図１に示す）に、入力光Ｌ０として、希望信号Ｌｄｅｓと干渉信号Ｌｕｎを含む復号化された光信号波形が入力されたときに、希望信号（ピーク波形）Ｌｄｅｓが存在する期間以外の干渉信号Ｌｕｎを除去して出力光Ｌ１として出力することができる。
【００２４】
次に、光時間ゲート装置１５０による時間ゲート信号の生成動作を詳細に説明する。図３（ａ）乃至（ｃ）は、図１に示される差動増幅器１０４の動作を示すタイムチャートである。図３（ａ）は、入力クロック信号Ｓ０を示し、分岐器１０１を通過して差動増幅器１０３に入力する信号Ｓ１と同じ波形を持つ。ここで、クロック信号の繰返し周期（すなわち、ビット周期）をＴｂとする。また、図示されるように、クロック信号Ｓ０は、繰返し周期Ｔｂの１／２毎、すなわち、時間で０．５Ｔｂ毎にＨｉｇｈ（高）レベルとＬｏｗ（低）レベルを繰り返す。図３（ｂ）は、差動増幅器１０３の他の入力クロック信号Ｓ３を示し、図３（ａ）と比べて、時間ゲート幅Ｔｇの位相遅延（時間遅延）がある。この位相遅延Ｔｇは、移相器１０２により与えられる。図３（ｃ）は、差動増幅器１０３の出力信号Ｓ４を示し、出力信号Ｓ４の波形は、図３（ａ）に示されるクロック信号Ｓ１の波形から図３（ｂ）で示されるクロック信号Ｓ３の波形を差し引いた差分から得られる。図３（ｃ）に示される差分信号Ｓ４は、光強度変調器１０４の光透過率の制御信号（電気信号）となる。
【００２５】
図４（ａ）乃至（ｄ）は、図１に示される光強度変調器１０４の動作に関し、図４（ａ）及び（ｂ）は、光強度変調器１０４の動作を示す説明図であり、図４（ｃ）は、光強度変調器１０４の入力電気信号Ｓ４（図３（ｃ）と同じ波形）を示すタイムチャートであり、図４（ｄ）は、光強度変調器１０４の光透過率を示すタイムチャートである。図４（ｂ）は、光強度変調器１０４の入力電気信号Ｓ４と光透過率（入力光信号Ｌ０を連続光としたときの出力光信号Ｌ１）の関係（特性曲線）を示している。ここで、入力電圧は光強度変調器１０４の入力電気信号Ｓ４の電圧、光透過率とは光強度変調器１０４の出力光と入力光の強度比である。光強度変調器１０４の入力電圧−光透過率特性（曲線１７０）が、図４（ｂ）に示されるように非線形である場合、入力電気信号Ｓ４の低電圧範囲（Ｓ４Ｌ）での電圧の時間変化が、入力電気信号Ｓ４の高電圧範囲（Ｓ４Ｈ）での電圧の時間変化が光透過率の時間変化に反映されにくくなる。ここで、入力電気信号Ｓ４の低電圧範囲（Ｓ４Ｌ）とは、信号Ｓ４が負の範囲であり、入力電気信号Ｓ４の高電圧範囲（Ｓ４Ｈ）とは、信号Ｓ４が正の範囲である。
【００２６】
図４（ｂ）に示されるように、入力電気信号Ｓ４の電圧値が正である場合（電圧範囲Ｓ４Ｈ）における差分信号の電圧変化に対する光透過率の変化率が、入力電気信号Ｓ４の電圧値が負である場合（電圧範囲Ｓ４Ｌ）における差分信号の電圧変化に対する光透過率の変化率よりも大きい場合には、入力電気信号Ｓ４がある電圧（図４（ｃ）において、０レベルとする）を中心にして正及び負方向のそれぞれに同じ振幅のパルス波形であるが、図４（ｄ）に示されるように、光透過率は基準レベル１７１を中心にして正及び負方向のそれぞれに同じ振幅のパルス波形にはならない。したがって、図４（ｃ）で示される入力電気信号（図３（ｃ）の波形）に対して、光強度変調器１０４の透過特性は図４（ｄ）のようになり、繰返し周期Ｔｂ、時間ゲート幅Ｔｇの時間ゲートが実現できる。
【００２７】
ここで、時間ゲート幅Ｔｇの設定方法について述べる。図３（ａ）乃至（ｃ）及び図４（ｃ），（ｄ）のタイムチャートからわかるように、時間ゲート幅Ｔｇは移相器１０２における位相遅延量により決定される。この位相遅延は、分岐器１０２と差動増幅器１０３を接続する２系統の配線長を等しくし、差動増幅器１０３ｂへ入力される系統のクロック信号に（（Ｔｇ／Ｔｂ）×２π）ラジアンの位相遅延を移相器１０２で施せば実現できる。
【００２８】
ここで、本発明の実施に好適な繰返し周期Ｔｂ、時間ゲート幅Ｔｇの設定値を説明する。一例として、差動増幅器１０３の入力クロック信号Ｓ０を次式で示すように立上がり時間（立下がり時間）Ｔｒを持つ矩形波とする。ただし、クロック信号が矩形となるためには
Ｔｒ≦Ｔｂ／２                                          式（９）
が必要である。また、Ｖ１（ｔ）を、差動増幅器１０３に入力する第１のクロック信号Ｓ１の電圧とし、Ｖ２（ｔ）を、差動増幅器１０３に入力する遅延された第２のクロック信号Ｓ３の電圧とし、ｔを時間とし、Ｖ０を電圧振幅とし、位相遅延量（時間遅延量）をΔＴとしたときに、Ｖ１（ｔ）及びＶ２（ｔ）は次式（１０）〜（１２）で表される。
【数１】
2008199369.tif 000003
【００２９】
差動増幅器１０３の出力信号の電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）は、第１のクロック信号Ｓ１の電圧Ｖ１（ｔ）から第２のクロック信号Ｓ２の電圧Ｖ２（ｔ）を引き算した結果に対応し、差動増幅器１０３の利得をＧ（０以上の実数）とすると、次式（１３）となる。
Ｖｏｕｔ（ｔ）＝Ｇ・（Ｖ１（ｔ）−Ｖ２（ｔ））          式（１３）
このように定義された矩形波を用いて第１のクロック信号Ｓ１の電圧Ｖ１（ｔ）、第２のクロック信号Ｓ２の電圧Ｖ２（ｔ）、及び差動増幅器１０３の出力信号の電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）を図示したタイムチャートを、図５（ａ）及び（ｂ）〜図１２（ａ）及び（ｂ）に示す。これらの図は、以下の内容を示している。
図５（ａ）は、０＜ΔＴ＜Ｔｒの場合のタイムチャートを示す。
図５（ｂ）は、ΔＴ＝Ｔｒの場合のタイムチャートを示す。
図６（ａ）は、Ｔｒ＜ΔＴ＜（Ｔｂ／２）−Ｔｒの場合のタイムチャートを示す。
図６（ｂ）は、ΔＴ＝（Ｔｂ／２）−Ｔｒの場合のタイムチャートを示す。
図７（ａ）は、（Ｔｂ／２）−Ｔｒ＜ΔＴ＜（Ｔｂ／２）−（Ｔｒ／２）の場合のタイムチャートを示す。
図７（ｂ）は、ΔＴ＝（Ｔｂ／２）−（Ｔｒ／２）の場合のタイムチャートを示す。
図８（ａ）は、（Ｔｂ／２）−（Ｔｒ／２）＜ΔＴ＜Ｔｂ／２の場合のタイムチャートを示す。
図８（ｂ）は、ΔＴ＝Ｔｂ／２の場合のタイムチャートを示す。
図９（ａ）は、Ｔｂ／２＜ΔＴ＜（Ｔｂ／２）＋（Ｔｒ／２）の場合のタイムチャートを示す。
図９（ｂ）は、ΔＴ＝（Ｔｂ／２）＋（Ｔｒ／２）の場合のタイムチャートを示す。
図１０（ａ）は、（Ｔｂ／２）＋（Ｔｒ／２）＜ΔＴ＜（Ｔｂ／２）＋Ｔｒの場合のタイムチャートを示す。
図１０（ｂ）は、ΔＴ＝（Ｔｂ／２）＋Ｔｒの場合のタイムチャートを示す。
図１１（ａ）は、（Ｔｂ／２）＋Ｔｒ＜ΔＴ＜Ｔｂ−Ｔｒの場合のタイムチャートを示す。
図１１（ｂ）は、ΔＴ＝Ｔｂ−Ｔｒの場合のタイムチャートを示す。
図１２（ａ）は、Ｔｂ−Ｔｒ＜ΔＴ＜Ｔｂの場合のタイムチャートを示す。
図１２（ｂ）は、ΔＴ＝Ｔｂの場合のタイムチャートを示す。
【００３０】
図４（ｃ）及び（ｄ）からわかるように、差動増幅器１０３の出力信号の電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の負電圧の部分は時間ゲートの動作に寄与しないので、時間ゲート幅Ｔｇを、図５（ａ）及び（ｂ）〜図１２（ａ）及び（ｂ）において得られる差動増幅器１０３の出力信号の電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の０又は正の電圧をとる時間で考える。そこで、時間ゲート幅Ｔｇを、差動増幅器１０３の出力信号の電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の値が最大値Ｖｍａｘの２分の１をとる時間間隔（ｔ２−ｔ１）と定義する。すなわち、１周期Ｔｂの時間内で、差動増幅器１０３の出力信号の電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）の最大値Ｖｍａｘを、
Ｖｍａｘ／２＝Ｖｏｕｔ（ｔ１）＝Ｖｏｕｔ（ｔ２）
とすると、図５（ａ）及び（ｂ）〜図１２（ａ）及び（ｂ）からわかるように、差動増幅器１０３の出力信号の電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）がＶｍａｘ／２となる時間は２つある。ここで、時間ゲート幅Ｔｇは、次式（１４）で表すことができる。
Ｔｇ＝｜ｔ２−ｔ１｜                                    式（１４）
このとき、時間ゲート幅Ｔｇは次式（１５）及び（１６）のように求められる。
【数２】
2008199369.tif 000004
【００３１】
時間ゲート幅Ｔｇと遅延時間ΔＴとの関係を示すグラフを、図１３に示す。ただし、式（１６）より、時間ゲート幅Ｔｇは繰返し周期Ｔｂを周期とする周期関数なので、図１３は、０≦ΔＴ≦Ｔｂの範囲のみを示している。図１３より、時間ゲート幅Ｔｇの設定範囲は、次式（１７）
【数３】
2008199369.tif 000005
となる。また、図１３のグラフはΔＴ＝Ｔｂ／２を中心として線対称であるので、移相器１０２における時間遅延はＴｂ／２、すなわち、位相遅延に変換するとπラジアンあれば十分である。以上のように、移相器１０２で０からπラジアンまでの範囲のいずれかの位相遅延を施すことにより、式（１７）に示される範囲のいずれかの時間ゲート幅Ｔｇを設定できる。
【００３２】
一例として、市販の部品カタログから得られる数値を用いて、時間ゲート幅Ｔｇの設定範囲の数値例を示す。移相器１０２としては、Ｓａｇｅ社（Ｓａｇｅ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｉｎｃ．）製の製品番号６８０５を用いることができる。この製品の仕様書から、この製品は、
「・Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ，  ｍｉｎ  ４０°／ＧＨｚ
（すなわち、位相の可変幅の保証範囲が、４０°／ＧＨｚである。）
・Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ  Ｐｈａｓｅ，  ｎｏｍ  ａｔ  Ｍｉｎ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｅｔｔｉｎｇ  １５０°／ＧＨｚ
（すなわち、最小位相設定時における位相が、１５０°／ＧＨｚである。）」
という特性を持つ。
【００３３】
また、Ｉｎｐｈｉ社（Ｉｎｐｈｉ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）製の製品番号１３１２ＶＡを用いることができ、この差動増幅器の立上がり時間は３０ｐｓ（最大）である。
【００３４】
１０００ｐｓの時間遅延が３６０°の位相遅延に対応するので、上記遅延を時間遅延に変換すると、
「Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ，  ｍｉｎ」値は、１１１ｐｓになり、
「Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ  Ｐｈａｓｅ，  ｎｏｍ  ａｔ  Ｍｉｎ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｅｔｔｉｎｇ」値は、４１７ｐｓとなる。
したがって、４１７ｐｓ＋１１１ｐｓ＝５２８ｐｓより、Ｓａｇｅ社製の製品番号６８０５の移相器による時間ゲート幅の設定可能範囲は、５２８ｐｓまでとなる。
【００３５】
ここで、分岐器１０１から差増増幅器１０３までの第１のクロック信号Ｓ１の信号線による時間遅延量を、分岐器１０１から移相器１０２を経由して差増増幅器１０３までの第２のクロック信号Ｓ２（又はＳ３）の機器及び信号線による時間遅延量の最小値に等しくするように構成すると、移相器１０２による時間遅延の可変範囲は１１１ｐｓになる。一方、差動増幅器１０３の立上がり時間は３０ｐｓである。したがって、時間ゲート幅の設定範囲は、３０ｐｓから１１１ｐｓまでの範囲となる。
【００３６】
以上に説明したように、第１の実施形態に係る光時間ゲート装置１５０によれば時間ゲート幅Ｔｇを移相器１０２の調整のみで設定できるため、装置の構成の簡素化及び小型化を実現できる。
【００３７】
また、多重数が多く要求されるシステムほど、チップ数が多くなりチップパルス幅が小さくなることにより、より小さな時間ゲート幅Ｔｇが要求されるので、移相器の位相遅延量が小さくなり、部品・装置サイズが小さくなる。
【００３８】
また、第１の実施形態に係るＯＣＤＭ信号受信装置１６０によれば、チャネル当りの情報転送レートが小さい、すなわち、ビット周期Ｔｂが大きいＯＣＤＭ通信において、時間ゲート幅Ｔｇが繰返し周期Ｔｂに比べて十分小さい時間ゲートによる干渉除去手段を提供することができる。
【００３９】
第２の実施形態
図１４は、本発明の第２の実施形態に係る光時間ゲート装置１５０ａの構成を概略的に示すブロック図である。図１４において、図１に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図１４に示されるように、第２の実施形態に係る光時間ゲート装置１５０ａは、第１のクロック信号Ｓ１が伝送される分岐器１０１から差動増幅器１０３までの第１の信号線１０２ａと、第２のクロック信号Ｓ２（又はＳ３）が伝送される分岐器１０１から差動増幅器１０３までの第２の信号線１０２ｂとを有し、第２の信号線１０２ｂの配線長を第１の信号線１０２ａの配線長よりも長くしている。このように、第２の実施形態に係る光時間ゲート装置１５０ａは、差動増幅器１０３に入力される一方の信号線の配線長を長くし、差動増幅器１０３に入力される２系統のクロック信号の一方に位相遅延を与えている点が、位相器１０２によって位相遅延を与えている第１の実施形態に係る光時間ゲート装置１５０と相違する。
【００４０】
一例として、市販の部品カタログから得られる数値を用いて、時間ゲート幅Ｔｇの設定範囲の数値例を示す。同軸ケーブル（Ｓｕｈｎｅｒ社製の製品番号ＳＵＣＯＦＬＥＸ１０１：伝搬遅延４．３ｎｓ／ｍ）を用いると、２系統の配線長の差を２．５８ｃｍ与えると、１１１ｐｓの時間遅延を２系統のクロック信号間に与えることができる。このように、市販の同軸ケーブルを使用して一方のクロック信号に位相遅延を与えることによって、時間ゲート幅Ｔｇを所望の値に設定することができる。
【００４１】
以上に説明したように、第２の実施形態に係る光時間ゲート装置１５０ａによれば、時間ゲート幅Ｔｇを信号線１０２ａ及び１０２ｂの配線長で設定できるため、装置の構成の簡素化及び小型化を実現できる。
【００４２】
また、多重数が多く要求されるシステムほど、チップ数が多くなりチップパルス幅が小さくなることにより、より小さな時間ゲート幅Ｔｇが要求されるので、移相器の位相遅延量が小さくなり、部品・装置サイズが小さくなる。
【００４３】
なお、上記以外の点については、第２の実施形態に係る光時間ゲート装置１５０ａは、第１の実施形態に係る光時間ゲート装置１５０と同じである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光時間ゲート装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る光時間ゲート装置を用いたＯＣＤＭ信号受信装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】（ａ）乃至（ｃ）は、図１に示される差動増幅器の動作を示すタイムチャートである。
【図４】（ａ）乃至（ｄ）は、図１に示される光強度変調器の動作に関し、（ａ）及び（ｂ）は、光強度変調器の動作を示す説明図であり、（ｃ）は、光強度変調器の入力電気信号を示すタイムチャートであり、（ｄ）は、光強度変調器の光透過率を示すタイムチャートである。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、図１に示される差動増幅器の動作を示すタイムチャートである。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、図１に示される差動増幅器の動作を示すタイムチャートである。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、図１に示される差動増幅器の動作を示すタイムチャートである。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、図１に示される差動増幅器の動作を示すタイムチャートである。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、図１に示される差動増幅器の動作を示すタイムチャートである。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、図１に示される差動増幅器の動作を示すタイムチャートである。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は、図１に示される差動増幅器の動作を示すタイムチャートである。
【図１２】（ａ）及び（ｂ）は、図１に示される差動増幅器の動作を示すタイムチャートである。
【図１３】時間ゲート幅、時間遅延、及び立上がり（立下がり）時間の関係を示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る光時間ゲート装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１５】従来のＯＣＤＭ通信システムを示す構成図である。
【図１６】（ａ）乃至（ｆ）は、従来の光符号分割多重方式の説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０１  分岐器、  １０２  移相器、  １０２ａ  第１の信号線、  １０２ｂ  第２の信号線、  １０３  差動増幅器、  １０４  光強度変調器、  １５０，１５０ａ  光時間ゲート装置、  １５１  遅延器、  １５２  クロック抽出器、  １６０  ＯＣＤＭ信号受信装置、  Ｓ０  入力クロック信号、  Ｓ１  分岐されたクロック信号（第１のクロック信号）、  Ｓ２  分岐されたクロック信号（第２のクロック信号）、  Ｓ３  位相遅延した第２のクロック信号、  Ｓ４  差分信号、  Ｌ０  入力光、  Ｌ１  出力信号、  Ｌｄｅｓ  希望信号、  Ｌｕｎ  干渉信号、  Ｔｂ  ビット周期（ビットレートの逆数）、  Ｔｃ  隣接チップパルス間の時間差、  Ｔｇ  時間ゲート幅、  Ｔｒ  立上がり（立下がり）時間、  Ｔｓ  拡散時間、  ΔＴ  位相遅延、  Ｖ１（ｔ）  第１のクロック信号の電圧、  Ｖ２（ｔ）  第２のクロック信号の電圧、  Ｖｏｕｔ（ｔ）  光強度変調器の出力電圧。
【図１】
2008199369.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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