(57)【要約】【課題】１つの装置で複数種類のビット列を一括して検出でき、しかも雑音除去用のゲート装置を必要とない光信号検出装置を提供すること。【解決手段】任意の２本のパルス間隔が他の全ての間隔と異なる４本の光パルスからなり、各光パルスが＋π／２あるいは−π／２に位相変調された光信号１０１を方向性結合器１０３で４つに分岐し、光導波路の屈折率をｎ、真空中の光速をｃとした時、１番目の遅延線が最も長く、２番目以降の遅延線は長さが１つ前の遅延線よりｃＴ／ｎ、２ｃＴ／ｎ、４ｃＴ／ｎずつ短くなっている４本の遅延線からなる遅延線群１０４を通し、それぞれ２つ、１つ離れたポートを入出力ポートとする方向性結合器群１０６−１，１０６−２に位相調整手段群１０５−１，１０５−２を介して入力することにより、４本の光パルスの足並みが揃う時刻のみ４種類のビット列を別々のポートから出力可能とする。【選択図】            図１
2004357266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２Ｋ本（Ｋは２以上の整数）の光パルスで形成され、各光パルスは＋π／２あるいは−π／２に位相変調され、先頭からＬ番目（Ｌは１以上２Ｋ−１以下の整数）のパルスとＬ＋１番目のパルスの間隔がｔ＜Ｌ＞である光信号の判別において、
入力信号を２Ｋポートに均等に分岐する１入力２Ｋ出力の方向性結合器と、
前記方向性結合器の２Ｋ個の出力に接続されている遅延線であって、光導波路の屈折率をｎ、真空中の光速をｃとした時、Ａ＋１番目（Ａは１以上２Ｋ−１以下の整数）のポートに接続されたものの長さが、Ａ番目のポートに接続されたものの長さよりｃｔ＜Ａ＞／ｎ短い２Ｋ本の遅延線と、
２Ｋ−１個の２入力２出力の方向性結合器をそれぞれ含むＫ組の方向性結合器群とを備え、
前記方向性結合器群のうち、Ｂ組目（Ｂは１以上Ｋ以下の整数）の方向性結合器群は各方向性結合器が２Ｂ−１離れたポートを入力ポート及び出力ポートとし、
前記方向性結合器群は、前記２Ｋ本の遅延線の出力又は他の方向性結合器群の出力に接続され、最後の方向性結合器群の出力ポートを装置の出力ポートとし、
また前記方向性結合器群の各組の配置順は任意とした
ことを特徴とする光信号検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光信号検出装置において、
各方向性結合器間に位相調整手段を設けた
ことを特徴とする光信号検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光信号検出装置において、
全ての要素を同一基板上に形成した
ことを特徴とする光信号検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の光信号検出装置において、
全ての出力ポートに光電変換素子をそれぞれ接続し、
２Ｊ−１番目（Ｊは１以上２Ｋ−１以下の整数）の出力ポートに接続した前記光電変換素子の出力と、２Ｊ番目の出力ポートに接続した前記光電変換素子の出力との差を信号として用いる
ことを特徴とする光信号検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の光信号検出装置において、
光信号を形成する２Ｋ本（Ｋは２以上の整数）の光パルス中の任意の２本のパルス間隔が他の全ての間隔と異なる
ことを特徴とする光信号検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は光通信において、位相変調を用いて符号化された光信号から特定のビット列の信号を検出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
位相変調を用いて符号化された光信号から特定のビット列の信号を検出する装置として、図４のように光符号分割多重（ＯＣＤＭ）と呼ばれる技術に用いられる装置が知られている。図４では８ビットの２値位相変調（ＢＰＳＫ）信号から特定のビット列の信号を検出する装置を示している。
【０００３】
位相変調を用いて符号化された光信号１００１において、符号化の周期はＴとし、各ビットはそれぞれ＋π／２あるいは−π／２の位相を持つように変調されているものとする。光信号検出装置１００２は、１入力８出力の光カプラ１００３、８種類の遅延線群１００４、位相調整手段群１００５及び８入力１出力の光カプラ１００６から構成されている。前記８種類の遅延線群１００４は、遅延線を構成する材料の屈折率をｎ、真空中での光速をｃとする時、長さがｃＴ／ｎずつ異なるように調整されている。また、前記位相調整手段群１００５は、それぞれ＋π／２あるいは−π／２の位相変化を与えるように調整されている。
【０００４】
この時、前記光信号１００１のｉ番目（ｉは１から８までの整数）のビットに与えられた位相と、ｉ番目に長い前記遅延線１００４に設けられた前記位相調整手段が与える位相変化が全て一致するか、全て符号が反転している場合にのみ、全てのビットが干渉の結果、強め合って出力される。よって、光信号検出装置１００２から出力される光信号を観測することによって、前記位相調整手段群１００５によって定められたビット列の光信号を検出することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−４３９６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の装置では、１つの装置で１つのビット列しか検出することができない。この装置を用いて複数のビット列を検出するためには、複数の装置を設置し、また各装置に光信号を分岐して供給する必要があり、光信号が劣化し易くなるだけでなく、コスト増の要因にもなる。
【０００７】
また、従来の装置では、入力された光信号１００１の足並みが揃い、全て足し合わされる時刻にはビット列の判別を行うことができるが、その前後の時間においては、判別に関わりのない信号が雑音として出力される。この雑音を除去するために、光信号１００１が全て足し合わされる時刻の信号のみをゲート装置を用いて選択的に得る必要があった。このゲート装置は光信号１００１の１ビットが通過する間に開閉を行えるように精度と高速性を有する必要があり、このようなゲート装置を備えることは、コストを押し上げ、制御を複雑にする要因となっていた。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、複数のマッハツェンダ型干渉計を組み合わせることで、１つの装置で複数種類のビット列を一括して検出でき、しかも雑音除去用のゲート装置を必要とない光信号検出装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、
２Ｋ本（Ｋは２以上の整数）の光パルスで形成され、各光パルスは＋π／２あるいは−π／２に位相変調され、先頭からＬ番目（Ｌは１以上２Ｋ−１以下の整数）のパルスとＬ＋１番目のパルスの間隔がｔ＜Ｌ＞である光信号の判別において、
入力信号を２Ｋポートに均等に分岐する１入力２Ｋ出力の方向性結合器と、
前記方向性結合器の２Ｋ個の出力に接続されている遅延線であって、光導波路の屈折率をｎ、真空中の光速をｃとした時、Ａ＋１番目（Ａは１以上２Ｋ−１以下の整数）のポートに接続されたものの長さが、Ａ番目のポートに接続されたものの長さよりｃｔ＜Ａ＞／ｎ短い２Ｋ本の遅延線と、
２Ｋ−１個の２入力２出力の方向性結合器をそれぞれ含むＫ組の方向性結合器群とを備え、
前記方向性結合器群のうち、Ｂ組目（Ｂは１以上Ｋ以下の整数）の方向性結合器群は各方向性結合器が２Ｂ−１離れたポートを入力ポート及び出力ポートとし、
前記方向性結合器群は、前記２Ｋ本の遅延線の出力又は他の方向性結合器群の出力に接続され、最後の方向性結合器群の出力ポートを装置の出力ポートとし、
また前記方向性結合器群の各組の配置順は任意とした
ことを特徴とする。
【００１０】
ここで、各方向性結合器間に位相調整手段を設けても良く、また、全ての構成要素を同一基板上に形成しても良い。さらにまた、全ての出力ポートに光電変換素子をそれぞれ接続し、２Ｊ−１番目（Ｊは１以上２Ｋ−１以下の整数）の出力ポートに接続した前記光電変換素子の出力と、２Ｊ番目の出力ポートに接続した前記光電変換素子の出力との差を信号として用いても良い。
【００１１】
この際、光信号を形成する２Ｋ本（Ｋは２以上の整数）の光パルス中の任意の２本のパルス間隔が他の全ての間隔と異なるようにすれば、全ての光パルスの足並みが揃う時刻以外では２つ以上の光パルスの足並みが揃うことはなく、１つの光パルスは干渉することなく全てのポートに分散して出力されるため、ゲート装置を必要とすることなく雑音を低減できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
【００１３】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の光信号検出装置の第１の実施の形態を示すもので、図中、１０１は光信号、１０２は光信号検出装置、１０３は方向性結合器、１０４は遅延線群、１０５−１，１０５−２は位相調整手段群、１０６−１，１０６−２は方向性結合器群である。
【００１４】
本実施の形態は、位相変調で符号化された光信号のパルス数が４、即ちＫ＝２の場合の説明図である。但し、これによって本発明の光信号検出装置が扱うパルス数が限定されるものではない。
【００１５】
本実施の形態においては、４本の光パルス中で任意の２本のパルス間隔が他の全ての間隔と異なるパルス配置として、先頭からＬ番目（Ｌは１以上３以下の整数）のパルスとＬ＋１番目のパルスとの間隔を（２Ｌ＋１−２Ｌ）Ｔ、即ち先頭から順に間隔がＴ，２Ｔ，４Ｔ離れている場合を示す。但し、これによって本発明の光信号検出装置が扱う光信号のパルス配置が限定されるものではない。
【００１６】
例えば他の例として、１番目のパルスと２番目のパルスとの間隔をＴ、２番目のパルスと３番目のパルスとの間隔を３Ｔ、３番目のパルスと４番目のパルスとの間隔を２Ｔとしても、４本の光パルス中で任意の２本のパルス間隔は他の全ての間隔と異なるようにできる。
【００１７】
一般的な場合として、例えば光信号のパルス数が２Ｋ本の時、先頭からＭ番目（Ｍは１以上２Ｋ−１以下の整数）のパルスとＭ＋１番目のパルスとの間隔を（２Ｍ＋１−２Ｍ）Ｔとすれば、２Ｋ本の光パルス中で任意の２本のパルス間隔が他の全ての間隔と異なるように設定できる。なお、このパルス間隔の設定方法は、任意のＫに対して、２Ｋ本の光パルス中で任意の２本のパルス間隔が他の全ての間隔と異なるように設定する方法が少なくとも１つ存在することを示しているに過ぎず、２Ｋ本の光パルス中で任意の２本のパルス間隔が他の全ての間隔と異なっていれば、他のパルス間隔であっても構わない。
【００１８】
このように４本の光パルスが配置されている光信号１０１は、各光パルスがそれぞれ＋π／２あるいは−π／２の位相を持つように位相変調され、光信号検出装置１０２に入力される。
【００１９】
入力された光ビット列１０１は、方向性結合器１０３によって４経路に分岐される。
【００２０】
分岐された信号は、光導波路の屈折率をｎ、真空中の光速をｃとした時、Ａ＋１番目（Ａは１以上３以下の整数）のポートに接続された遅延線の長さがＡ番目のポートに接続された遅延線の長さより、（２Ａ＋１−２Ａ）ｃＴ／ｎ短くなっている、つまり１番目のポートに接続された遅延線が最も長く、２番目のポートに接続された遅延線は１番目のポートに接続された遅延線よりもｃＴ／ｎ短く、３番目のポートに接続された遅延線は２番目のポートに接続された遅延線よりも２ｃＴ／ｎ短く、４番目のポートに接続された遅延線は３番目のポートに接続された遅延線よりも４ｃＴ／ｎ短い、遅延線群１０４を通る。
【００２１】
遅延線群１０４から出力された信号は、第１の位相調整手段群１０５−１を介して２つ離れたポートを入出力ポートとする第１の方向性結合器群１０６−１に入力される。
【００２２】
第１の方向性結合器群１０６−１の出力は、第２の位相調整手段群１０５−２を介して１つ離れたポートを入出力ポートとする第２の方向性結合器群１０６−２に入力される。
【００２３】
第２の方向性結合器群１０６−２の出力が、光信号検出装置１０２の出力となる。
【００２４】
ここで前述した、それぞれ長さの異なる遅延線からなる遅延線群１０４と、その前後の方向性結合器１０３及び方向性結合器群１０６−１，１０６−２とによって複数のマッハツェンダ型干渉計が構成される。
【００２５】
なお、第１の方向性結合器群１０６−１と第２の方向性結合器群１０６−２の配置は逆であっても構わない。
【００２６】
続いて、本光信号検出装置の動作を示す。
【００２７】
光信号１０１中のパルス間隔と遅延線群１０４の配置から、光信号１０１中の１番目の光パルスが遅延線群１０４中の１番目の遅延線から出力される時刻と、光信号１０１中の２番目の光パルスが遅延線群１０４中の２番目の遅延線から出力される時刻と、光信号１０１中の３番目の光パルスが遅延線群１０４中の３番目の遅延線から出力される時刻と、光信号１０１中の４番目の光パルスが遅延線群１０４中の４番目の遅延線から出力される時刻とは一致する。以降では、この４本の光パルスの足並みが揃う瞬間に着目する。
【００２８】
Ｎ番目の光パルスの電界成分は、包絡線をｆ（ｔ）、ｅ＾（π／２）ｉあるいはｅ＾−（π／２）ｉのどちらかの値をとる関数Ｆ（Ｎ）、光信号の角周波数ωを用いて、ｆ（ｔ）Ｆ（Ｎ）ｅ＾ｉωｔと表せる（なお、本明細書において、ｅは自然対数の底であり、ｅ＾ＨはｅのＨ乗を表すものとする。）。
【００２９】
以降では、本発明の光信号検出装置の動作を、伝達行列を用いて説明する。
【００３０】
α入力β出力の光回路を伝達行列を用いて表すと、その行列はα行β列の行列になり、その中のγ行δ列の成分は複素数の絶対値がδ番目の出力ポートに出力されるγ番目の入力ポートから入力された光信号の電界成分の透過率を表し、複素数の位相成分が前記光信号の受ける位相変化量を表す。
【００３１】
例えば、１入力２出力の方向性結合器の伝達行列は、
【００３２】
【数１】
2004357266.tif 000003
【００３３】
と表せ、２入力２出力の方向性結合器の伝達行列は、
【００３４】
【数２】
2004357266.tif 000004
【００３５】
と表せる。
【００３６】
方向性結合器１０３は、１入力２出力の方向性結合器と、２つの１入力２出力の方向性結合器とから構成される１入力４出力の光回路として表せるため、その伝達行列は、
【００３７】
【数３】
2004357266.tif 000005
【００３８】
と表せる。
【００３９】
よって、遅延線群１０４中の１番目の遅延線から出力される光信号１０１中の１番目の光パルスと、遅延線群１０４中の２番目の遅延線から出力される光信号１０１中の２番目の光パルスと、遅延線群１０４中の３番目の遅延線から出力される光信号１０１中の３番目の光パルスと、遅延線群１０４中の４番目の遅延線から出力される光信号１０１中の４番目の光パルスとから構成される遅延線群１０４の出力信号は、方向性結合器１０３の伝達関数に、出力される光パルスの電界成分をかけて得られる、
【００４０】
【数４】
2004357266.tif 000006
【００４１】
と表せる。
【００４２】
第１、第２の位相調整手段群１０５−１，１０５−２は、それぞれ
【００４３】
【数５】
2004357266.tif 000007
【００４４】
【数６】
2004357266.tif 000008
【００４５】
のように表せる。但し、Ｇ１（ε）、Ｇ２（ε）（但し、εは１以上４以下の整数）は、ε番目の位相調整手段によって与えられる位相変化量を表し、全てｅ＾（π／２）ｉあるいはｅ＾−（π／２）ｉのどちらかの値をとるものとする。
【００４６】
第１、第２の方向性結合器群１０６−１，１０６−２の伝達関数は、それぞれ接続する入出力ポートの関係を考慮して
【００４７】
【数７】
2004357266.tif 000009
【００４８】
【数８】
2004357266.tif 000010
【００４９】
と表せる。
【００５０】
これらを順番に掛け合わせると
【００５１】
【数９】
2004357266.tif 000011
【００５２】
と表せる。
【００５３】
ここで各項の絶対値の２乗が４個の出力ポートの出力光強度に対応する。
【００５４】
ここで、簡単のためＧ１（１）からＧ１（４）の値は全てｅ＾（π／２）ｉとし、Ｇ２（１）からＧ２（４）の値は全てｅ＾−（π／２）ｉとする。
【００５５】
またＦ（１）からＦ（４）がｅ＾（π／２）ｉをとる場合を”＋”、ｅ＾−（π／２）ｉをとる場合を”−”と表すことにすると、
｛Ｆ（１），  Ｆ（２），  Ｆ（３），  Ｆ（４）｝の組み合わせが、
｛”＋”，  ”−”，  ”−”，  ”＋”｝か｛”−”，  ”＋”，  ”＋”，  ”−”｝の時、１行目の値、即ち１番目のポートの出力が、
｛”＋”，  ”＋”，  ”−”，  ”−”｝か｛”−”，  ”−”，  ”＋”，  ”＋”｝の時、２行目の値、即ち２番目のポートの出力が、
｛”＋”，  ”−”，  ”＋”，  ”−”｝か｛”−”，  ”＋”，  ”−”，  ”＋”｝の時、３行目の値、即ち３番目のポートの出力が、
｛”＋”，  ”＋”，  ”＋”，  ”＋”｝か｛”−”，  ”−”，  ”−”，  ”−”｝の時、４行目の値、即ち４番目のポートの出力が最大となり、他のポートの出力は「０」となる。
【００５６】
また、位相調整手段の値を変化させることにより、例えばＧ１（４）の値をｅ＾−（π／２）ｉに代えれば、
｛Ｆ（１），  Ｆ（２），  Ｆ（３），  Ｆ（４）｝の組み合わせが、
｛”＋”，  ”−”，  ”−”，  ”−”｝か｛”−”，  ”＋”，  ”＋”，  ”＋”｝の時、１行目の値、即ち１番目のポートの出力が、
｛”＋”，  ”＋”，  ”−”，  ”＋”｝か｛”−”，  ”−”，  ”＋”，  ”−”｝の時、２行目の値、即ち２番目のポートの出力が、
｛”＋”，  ”−”，  ”＋”，  ”＋”｝か｛”−”，  ”＋”，  ”−”，  ”−”｝の時、３行目の値、即ち３番目のポートの出力が、
｛”＋”，  ”＋”，  ”＋”，  ”−”｝か｛”−”，  ”−”，  ”−”，  ”＋”｝の時、４行目の値、即ち４番目のポートの出力が最大となり、他のポートの出力は「０」となるので、別のＦ（１）からＦ（４）の組み合わせに対して出力を得ることができる。
【００５７】
このようにして、位相調整手段を適切に調整することにより、本光信号検出装置１０２は光信号１０１中の光パルスに与えられた位相変調の組み合わせに応じて、別々のポートから出力を得られる。即ち、単一の光信号検出装置で、複数の光信号を一括して検出することができる。
【００５８】
さて、ここでこれまで注目してきた、４本の光パルスの足並みが揃う瞬間の前後の時間における出力に注目する。
【００５９】
図２は足並みが揃うパルス数の時間推移をまとめた図である。表中の”△”は光パルスの存在を示し、図中の横軸はある時刻におけるパルスの位置を示す。図中のハッチングが施された４本の縦軸は４本の遅延線に対応し、この縦軸上に”△”が記してあれば、そのパルスは該当する時刻に対応する遅延線を経由して出力される。
【００６０】
例えば、先に注目した時刻から７Ｔ前には、１番目の光パルスが４番目のポートの接続された遅延線を経由して出力されるが、他の３つのパルスは出力されない。
【００６１】
図２において、先に注目した時刻の前後で足並みの揃うパルス数を数えると、常に「１」か「０」となっている。
【００６２】
これはパルス間隔を任意の２本のパルス間隔が他の全ての間隔と異なるように設定したため、２つ以上のパルスの足並みを揃えるような遅延線の組み合わせが先に注目した時刻以外には得られないためである。この特徴を説明するのが図３である。
【００６３】
４本の光パルス中で任意の２本のパルス間隔が他の全ての間隔と異なる光信号３０３を生成する方法として、単一の光パルス３０１を遅延線群３０２を通すことによって生成すると考える。遅延線群の長さは、短い方からｃＴ１／ｎ、ｃＴ２／ｎ、ｃＴ３／ｎ、ｃＴ４／ｎとする。４本の光パルス中で任意の２本のパルス間隔が他の全ての間隔と異なるためには、１≦ｉ＜ｊ≦４なる全ての組み合わせの整数ｉ，ｊに対して、Ｔｊ−Ｔｉの値が異なれば良い。
【００６４】
遅延線群３０２を介して生成される光信号３０３は、１番目の光パルスと２番目の光パルスの間隔がＴ２−Ｔ１、２番目の光パルスと３番目の光パルスの間隔がＴ３−Ｔ２、３番目の光パルスと４番目の光パルスの間隔がＴ４−Ｔ３になるので、本発明の光信号検出装置に含まれる遅延線群は、遅延線群３０４のように、Ｄを定数として１番長い遅延線の長さをＤ−ｃＴ１／ｎと定義すると、順にＤ−ｃＴ２／ｎ、Ｄ−ｃＴ３／ｎ、Ｄ−ｃＴ４／ｎという長さの遅延線を組み合わせれば良い。
【００６５】
図３において、光パルス３０１が出力されるまでには、遅延線群３０２のうちのどれか１本と遅延線群３０４中のうちのどれか１本を経由するため、出力される時刻は経由した２本の遅延線の長さの和によって定められる。なお、足並みが揃う光パルスとは異なる組み合わせの遅延線を経由して同時に出力される、つまり経由した２本の遅延線の長さの和が等しい光パルスである。
【００６６】
光パルスが経由する２本の遅延線の長さの和は、遅延線群３０２中のａ番目に長い遅延線と、遅延線群３０４のｂ番目に短い遅延線を通る時（ａ，ｂは１以上４以下の整数）、Ｄ−ｃ（Ｔａ−Ｔｂ）／ｎと表せる。ａ＝ｂ＝１の光パルスと、ａ＝ｂ＝２の光パルスと、ａ＝ｂ＝３の光パルスと、ａ＝ｂ＝４の光パルスは、経由する遅延線の長さの和が等しく、これら４つの光パルスは足並みが揃う。この組み合わせがビット列の検出を行うタイミングに対応する。
【００６７】
しかし、これ以外の遅延線の組み合わせでは、１≦ｉ＜ｊ≦４なる全ての組み合わせの整数ｉ，ｊに対して、Ｔｊ−Ｔｉの値が異なるため、全ての場合で経由する遅延線の長さの和が異なる。つまり光パルスの足並みが揃わない。
【００６８】
以上のような理由で、先に注目した時刻の前後で足並みの揃うパルス数を数えると、常に「１」か「０」となる。
【００６９】
このように足並みが揃うパルス数が常に「１」以下であれば、このパルスは干渉することなく全てのポートに分散して出力される。
【００７０】
本実施の形態においては、先に注目した時刻に得られる信号強度と比較して、その前後の時間に生じる雑音の強度は、種となるパルス数が１／４になり、これが４つのポートに分散するため、１／１６に抑えられる。
【００７１】
このように、雑音の強度が１桁以上抑えられるため、本特許の光信号検出装置１０２は、所望の時刻の信号のみを得るためのゲート装置を備えなくても信号の検出を行える。
【００７２】
＜第２の実施の形態＞
図５は本発明の光信号検出装置の第２の実施の形態を示すもので、図中、１０１は光信号、１０２は光信号検出装置、１０３は方向性結合器、１０４は遅延線群、１０５−１，１０５−２は位相調整手段群、１０６−１，１０６−２は方向性結合器群、５０１は光電変換素子群、５０２は減算装置群である。
【００７３】
本実施の形態は、位相変調で符号化された光信号のパルス数が４、即ちＫ＝２の場合の説明図である。但し、これによって本発明の光信号検出装置が扱うパルス数が限定されるものではない。
【００７４】
本実施の形態において、光信号１０１の構成及び光信号検出装置１０２の構成は第１の実施の形態の場合と同様である。
【００７５】
光信号検出装置１０２に入力された光信号１０１は、第１の実施の形態で説明したように、その位相変調情報に応じて異なる４つの光信号検出装置１０２の出力ポートに出力される。光信号検出装置１０２の４つの出力ポートからの光信号は、光電変換素子群５０１の各ポートに接続されたフォトダイオードに代表される光電変換素子にそれぞれ入力され、電圧などの電気信号に変換される。２Ｊ−１番目（Ｊは１以上２以下の整数）の出力ポート及び２Ｊ番目の出力ポートに接続された光電変換素子で生成された電気信号は、減算装置群５０２の各減算装置によって差信号に変換される。
【００７６】
このように光信号検出装置１０２の出力を電気信号に変換した場合の動作を以下に整理する。
【００７７】
まず、光信号１０１中の４本の光パルスの足並みが揃って出力される瞬間を考える。
【００７８】
第１の実施の形態で説明したように、第１の位相調整手段群と、第２の位相調整手段群とがそれぞれ均一の位相変化を与える、例えばＧ１（１）からＧ１（４）までの値がｅ＾（π／２）ｉであり、Ｇ２（１）からＧ２（４）までの値がｅ＾−（π／２）ｉであるような場合、光信号１０１中の各光パルスの位相を表す関数Ｆ（１）からＦ（４）までの組み合わせ｛Ｆ（１），Ｆ（２），Ｆ（３），Ｆ（４）｝が、ｅ＾（π／２）ｉを”＋”，ｅ＾−（π／２）ｉを”−”と表すとして
｛”＋”，”−”，”−”，”＋”｝か｛”−”，”＋”，”＋”，”−”｝である時、光信号検出装置１０２の１番目の出力ポートからのみ光信号が出力されるため、減算装置群５０２のうち、光信号検出装置１０２の１番目及び２番目の出力ポートに光電変換素子群５０１を介して接続された減算装置の出力のみ”正の値”になり、他は”０”になり、
｛”＋”，”＋”，”−”，”−”｝か｛”−”，”−”，”＋”，”＋”｝である時、光信号検出装置１０２の２番目の出力ポートからのみ光信号が出力されるため、減算装置群５０２のうち、光信号検出装置１０２の１番目及び２番目の出力ポートに光電変換素子群５０１を介して接続された減算装置の出力のみ”負の値”になり、他は”０”になり、
｛”＋”，”−”，”＋”，”−”｝か｛”−”，”＋”，”−”，”＋”｝である時、光信号検出装置１０２の３番目の出力ポートからのみ光信号が出力されるため、減算装置群５０２のうち、光信号検出装置１０２の３番目及び４番目の出力ポートに光電変換素子群５０１を介して接続された減算装置の出力のみ”正の値”になり、他は”０”になり、
｛”＋”，”＋”，”＋”，”＋”｝か｛”−”，”−”，”−”，”−”｝である時、光信号検出装置１０２の４番目の出力ポートからのみ光信号が出力されるため、減算装置群５０２のうち、光信号検出装置１０２の３番目及び４番目の出力ポートに光電変換素子群５０１を介して接続された減算装置の出力のみ”負の値”になり、他は”０”になる。
【００７９】
また、｛”＋”，”−”，”−”，”−”｝、｛”−”，”＋”，”＋”，”＋”｝、｛”＋”，”＋”，”−”，”＋”｝、｛”−”，”−”，”＋”，”−”｝、｛”＋”，”−”，”＋”，”＋”｝、｛”−”，”＋”，”−”，”−”｝、｛”＋”，”＋”，”＋”，”−”｝、｛”−”，”−”，”−”，”＋”｝の８つの位相情報の組み合わせの場合、光信号検出装置１０２の全ての出力ポートから等しい強度の光信号が出力されるため、減算装置群５０２の全ての減算装置の出力が”０”になる。
【００８０】
次に、光信号１０１中の４本の光パルスの足並みが揃わずに出力される時間を考える。この時は全ての出力ポートに種となる光パルスが均等に分散して出力されるので、減算装置群５０２の全ての減算装置の出力が”０”になる。
【００８１】
以上説明したように、本実施の形態に示す信号の検出方法を用いると、第１の位相調整手段群及び第２の位相調整手段群で定められた組み合わせの光信号１０１からは、対応する減算装置の出力として”正の値”あるいは”負の値”の電気信号を得ることができ、それぞれを識別することができる。また、第１の位相調整手段群及び第２の位相調整手段群で定められた組み合わせとは異なる光信号１０１からは出力信号は得られず、さらに光信号１０１中の４本の光パルスの足並みが揃わない時間においては雑音を抑圧できる。
【００８２】
同じことは、Ｇ１（４）の値をｅ＾−（π／２）ｉに代えた光信号検出装置１０２においても当てはまり、
｛”＋”，”−”，”−”，”−”｝か｛”−”，”＋”，”＋”，”＋”｝である時、光信号検出装置１０２の１番目の出力ポートからのみ光信号が出力されるため、減算装置群５０２のうち、光信号検出装置１０２の１番目及び２番目の出力ポートに光電変換素子群５０１を介して接続された減算装置の出力のみ”正の値”になり、他は”０”になり、
｛”＋”，”＋”，”−”，”＋”｝か｛”−”，”−”，”＋”，”−”｝である時、光信号検出装置１０２の２番目の出力ポートからのみ光信号が出力されるため、減算装置群５０２のうち、光信号検出装置１０２の１番目及び２番目の出力ポートに光電変換素子群５０１を介して接続された減算装置５０２の出力のみ”負の値”になり、他は”０”になり、
｛”＋”，”−”，”＋”，”＋”｝か｛”−”，”＋”，”−”，”−”｝である時、光信号検出装置１０２の３番目の出力ポートからのみ光信号が出力されるため、減算装置群５０２のうち、光信号検出装置１０２の３番目及び４番目の出力ポートに光電変換素子群５０１を介して接続された減算装置５０２の出力のみ”正の値”になり、他は”０”になり、
｛”＋”，”＋”，”＋”，”−”｝か｛”−”，”−”，”−”，”＋”）｝ある時、光信号検出装置１０２の４番目の出力ポートからのみ光信号が出力されるため、減算装置群５０２のうち、光信号検出装置１０２の３番目及び４番目の出力ポートに光電変換素子群５０１を介して接続された減算装置５０２の出力のみ”負の値”になり、他は”０”になる。
【００８３】
また、｛”＋”，”−”，”−”，”＋”｝、｛”−”，”＋”，”＋”，”−”｝、｛”＋”，”＋”，”−”，”−”｝、｛”−”，”−”，”＋”，”＋”｝、｛”＋”，”−”，”＋”，”−”｝、｛”−”，”＋”，”−”，”＋”｝、｛”＋”，”＋”，”＋”，”＋”｝、｛”−”，”−”，”−”，”−”｝の組み合わせの場合、減算装置群５０２の全ての減算装置の出力が”０”になる。
【００８４】
このように出力信号を変換することで、単一の光信号検出装置１０２では雑音を生じて使用することのできない位相変調情報を扱うことができるようになり、利用可能な位相変調情報を増やすことができる。
【００８５】
なお、Ｋ＝３以上の場合、つまり８ポート以上の光信号検出装置においては、全ての組み合わせの位相変調情報を扱えるわけではない。注目する光信号検出装置において、位相調整手段群の設定によって定められる位相変調情報の他に、前記位相調整手段群の設定とは異なる設定によって定められる位相変調情報で、注目する光信号検出装置に入力すると、２Ｊ−１番目（Ｊは１以上２Ｋ−１以下の整数）の出力ポートと２Ｊ番目の出力ポートとの出力光強度が一致する位相変調情報を扱うことができる。
【００８６】
＜第３の実施の形態＞
図６は本発明の光信号検出装置の第３の実施の形態を示すもので、図中、１０２は光信号検出装置、１０３は方向性結合器、１０４は遅延線群、１０５−１，１０５−２は位相調整手段群、１０６−１，１０６−２は方向性結合器群、６０１は光源、６０２は強度変調装置、６０３は位相変調装置、６０４は光信号、６０５は光パルス列群である。
【００８７】
本実施の形態は、位相変調で符号化された光信号のパルス数が４、即ちＫ＝２の場合の説明図である。但し、これによって本発明の光信号検出装置が扱うパルス数が限定されるものではない。
【００８８】
本実施の形態においては、光信号検出装置１０２の構成は第１の実施の形態の場合と同様である。
【００８９】
光源６０１からの無変調光を元に、遅延線群１０４によって定められる間隔のパルス列を強度変調装置６０２によって生成し、位相調整手段群１０５−１，１０５−２によって定められる利用可能な位相変調情報を位相変調装置６０３によって付与して、光パルス列群６０５から成る光信号６０４を生成する。
【００９０】
光信号６０４は、内部に含まれる光パルス列群６０５単位で強度変調装置６０２によって強度変調されており、また光パルス列群６０５に与えられた位相変調情報に応じて光信号検出装置１０２の出力ポートが定められる。
【００９１】
従って、光パルス列群６０５に与える位相変調情報を制御することによって、光信号検出装置１０２は光信号６０４の経路制御装置として用いることができ、光パルス列群６０５に与える位相変調情報を周期的に変化させて用いれば、光信号検出装置１０２は光信号６０４のＤＥＭＵＸ装置として用いることができる。
【００９２】
＜第４の実施の形態＞
図７は本発明の光信号検出装置の第３の実施の形態を示すもので、図中、１０２は光信号検出装置、１０３，７０１−１，７０１−２は方向性結合器、１０４，７０２は遅延線群、１０５−１，１０５−２，７０３は位相調整手段群、１０６−１，１０６−２は方向性結合器群、６０１は光源、６０２は強度変調装置、６０４は光信号、６０５は光パルス列群である。
【００９３】
本実施の形態は、位相変調で符号化された光信号のパルス数が４、即ちＫ＝２の場合の説明図である。但し、これによって本発明の光信号検出装置が扱うパルス数が限定されるものではない。
【００９４】
本実施の形態においては、光信号検出装置１０２の構成は第１の実施の形態の場合と同様である。
【００９５】
光源６０１及び強度変調装置６０２によって生成される光パルスを種とし、方向性結合器７０１−１によって前記光パルスを分岐し、遅延線群１０４によって定められるパルス列の間隔を遅延線群７０２によって与え、位相調整手段群１０５−１，１０５−２によって定められる利用可能な位相変調情報を位相変調手段群７０３によって付与し、方向性結合器７０１−２を用いて光パルス列群６０５から成る光信号６０４を生成する。
【００９６】
なお、その他の構成及び動作は第３の実施の形態の場合と同様である。
【００９７】
＜第５の実施の形態＞
図８は本発明の光信号検出装置の第５の実施の形態を示すもので、図中、１０２は光信号検出装置、１０３は方向性結合器、１０４は遅延線辞、１０５−１，１０５−２は位相調整手段群、１０６−１，１０６−２は方向性結合器群、８０１は光信号である。
【００９８】
本実施の形態は、位相変調で符号化された光信号のパルス数が４、即ちＫ＝２の場合の説明図である。但し、これによって本発明の光信号検出装置が扱うパルス数が限定されるものではない。
【００９９】
本実施の形態において、光信号８０１は、１番目のパルスと２番目のパルスの間隔を「１」とし、２番目のパルスと３番目のパルスの間隔を「２」とし、３番目のパルスと４番目のパルスの間隔を「３」としており、１番目のパルスと３番目のパルスの間隔は３番目のパルスと４番目のパルスの間隔と同じである。
【０１００】
このように同じ間隔を有する２本のパルスが複数組存在すれば、他のパルス間間隔の組み合わせであっても構わない。光信号検出装置１０２の構成は、遅延線群１０４が前記光信号８０１のパルス間隔に対応して変更されている以外、第１の実施の形態の場合と同様である。
【０１０１】
一般に、ｍ本（ｍは２以上２Ｋ−１以下の整数）のパルスの足並みが揃って光信号検出装置１０２から出力されると、パルスの足並みが揃わずに出力され、当該パルスが全てのポートに均等に分散して生じる雑音レベルと比較して、パルス間の干渉によって最大で電界強度ｍ倍、光出力強度ｍ２倍の雑音の出力されるポートが生じる。
【０１０２】
本実施の形態では、ｍ＝２の場合に当たるため、最大４倍の光強度の雑音が生じる。この値が許容される雑音レベル以下であるならば、本実施の形態に示すように、複数のパルスの足並みが揃って光信号検出装置１０２から出力されるように光パルスの間隔を定めても良い。
【０１０３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光信号検出装置は、遅延線群、位相調整手段群、方向性結合器群を組み合わせることにより、単一の装置を用いて複数の位相変調されたビット列を一括して検出することができ、また所望の信号以外の雑音を低減できるため、所望の信号のみを抽出するゲート装置を必要としない利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光信号検出装置の第１の実施の形態を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態における光パルスの時間推移を示す図
【図３】本発明の実施の形態における光パルスの足並みの揃い方を説明する図
【図４】従来の光信号検出装置の一例を示すブロック図
【図５】本発明の光信号検出装置の第２の実施の形態の一例を示すブロック図
【図６】本発明の光信号検出装置の第３の実施の形態の一例を示すブロック図
【図７】本発明の光信号検出装置の第４の実施の形態の一例を示すブロック図
【図８】本発明の光信号検出装置の第５の実施の形態の一例を示すブロック図
【符号の説明】
１０１，３０３，６０４，８０１：光信号、１０２：光信号検出装置、１０３，７０１−１，７０１−２：方向性結合器、１０４，３０２，３０４，７０２：遅延線群、１０５−１，１０５−２，７０３：位相調整手段群、１０６−１，１０６−２：方向性結合器群、３０１：光パルス、５０１：光電変換素子群、５０２：減算装置群、６０１：光源、６０２：強度変調装置、６０３：位相変調装置、６０５：光パルス列群。
【図１】
2004357266.tif 000012
【図２】
2004357266.tif 000013
【図３】
2004357266.tif 000014
【図４】
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【図５】
2004357266.tif 000016
【図６】
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【図７】
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【図８】
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