(57)【要約】【課題】ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）方式に用いる拡散信号のチップ数Ｎが大きい場合でも、簡単な構成でチップ数やチップ間隔を自由に調整することが可能な光信号発生装置を提案する。【解決手段】変調された光パルスを出力することのできる光信号発生装置で、１）予め決められた「第１のパルス間隔」をもつ「第１の光パルス列」１００を入力し、そのそれぞれの光パルスを予め決められた回数反射させ、入射した光パルスを反射させる際に光エネルギーの一部を透過して入力したひとつの光パルスに対して「第２の光パルス列」１０１である複数の光パルスを出力する第１光学系と、２）第１光学系より出力された光パルスを変調する第２光学系と、３）第２光学系より出力された光パルス（「第３の光パルス列」１０２）をとり込む第３光学系と、を、備える構成とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調された光パルスを出力することのできる光信号発生装置で、
１）予め決められた「第１のパルス間隔」をもつ「第１の光パルス列」を入力し、そのそれぞれの光パルスを予め決められた回数反射させ、入射した光パルスを反射させる際に光エネルギーの一部を透過して、上記の入力した一つの光パルスに対して「第２の光パルス列」である複数の光パルスを出力する第１光学系と、
２）第１光学系より出力された光パルスを変調する第２光学系と、
３）第２光学系より出力された光パルスをとり込んで「第３の光パルス列」を生成する第３光学系と、を、備えることを特徴とする光信号発生装置。
【請求項２】
上記の第１光学系における反射の回数は、Ｔ１を「第１のパルス間隔」、Ｔ３を「第３の光パルス列」の最初のパルスと最後のパルスの時間間隔、Ｔ４をチップ長、とするとき、（Ｔ３＋Ｔ４）＜Ｔ１が成立するように設定できる回数であることを特徴とする請求項１に記載の光信号発生装置。
【請求項３】
上記の第１光学系における予め決められた回数反射させるための手段は、２枚の平面鏡あるいは２枚の曲面鏡であって、その一つの鏡面が光エネルギーの一部を透過する構造であることを特徴とする請求項１に記載の光信号発生装置。
【請求項４】
上記の２枚の平面鏡あるいは２枚の曲面鏡で、光エネルギーの一部を透過する構造である面の光透過率は、上記の２枚の平面鏡あるいは２枚の曲面鏡の間へ光パルスが入射する入射端から離れるに従って透過率が増大することを特徴とする請求項３に記載の光信号発生装置。
【請求項５】
上記の第２光学系では、強度、位相、あるいは、偏光の１つ以上の特性について変調されることを特徴とする請求項１に記載の光信号発生装置。
【請求項６】
上記の第２光学系から出力された光を第３光学系に入力する手段は、集光系を用いた光学系であることを特徴とする請求項１に記載の光信号発生装置。
【請求項７】
上記の第２光学系から出力された光を第３光学系に入力する手段は、光ファイバーを用いた光学系であることを特徴とする請求項１に記載の光信号発生装置。
【請求項８】
上記の第１光学系は、その「第１のパルス間隔」を調整することにより「第３の光パルス列」の発生頻度を調整する光学系であることを特徴とする請求項１に記載の光信号発生装置。
【請求項９】
２枚の平面鏡あるいは２枚の曲面鏡で構成される第１光学系への光パルスの入射について、その入射角度、あるいは上記の２枚の平面鏡の間隔、あるいは２枚の曲面鏡の間隔を変えて、チップ数あるいはチップ間隔を変えることのできる光学系であることを特徴とする請求項３に記載の光信号発生装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかの光信号発生装置を複数用いる装置で、前記光信号発生装置は、異なるデジタル符号にそれぞれ対応した光信号を発生する光信号発生装置であり、
伝送するデジタル信号に応じて、その信号発生に用いる上記の光信号発生装置を切り替える切替器と、
それぞれの上記の光信号発生装置からの光信号を合波する合波器と、を、備えることを特徴とする光信号発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光デジタル通信に用いることのできる変調された光パルス列を発生する光信号発生装置に関し、例えばＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ＝符号分割多元接続）方式で用いる光パルスを発生する光信号発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＤＭＡ方式の光信号発生装置として、図７に示す光ファイバーを用いたものが知られている。以下に、この光ファイバー光信号発生装置の動作を図７に基づき説明する。図７は、従来の光ファイバーによるＣＤＭＡ方式の光信号発生装置のブロック図である。この光信号発生装置において、まず、図８（ａ）に示すようなパルス状の入射光は、１入力×Ｎ出力の分波器に入射される。ここでＮ個の光パルスが出力されるが、これらが拡散信号の基本単位となり、チップ数がＮ個のパルス信号となる。その後、それぞれの光パルスは、チップ長の整数倍の遅延をもつＮ個の光ファイバーへ導かれる。各光ファイバーを伝搬した光パルスは、制御回路で制御された変調器により変調され、ＣＤＭＡ方式で用いられる変調コードに対応した位相差または振幅になり、Ｎ入力×１出力の合波器で合波され、図８（ｂ）に示すような符号化されたパルス列として出力される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光ファイバーを用いる従来型のＣＤＭＡ方式の光信号発生装置では、Ｎ個の光ファイバー遅延線が必要であり、Ｎを増加させると、必要な光ファイバー遅延線数も増加して分波器から合成器に至る構成が複雑になり、また、チップ間隔を自由に調整することが難しい、という問題が生じる。
【０００４】
このため、本発明は、ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）方式に用いる拡散信号のチップ数Ｎが大きい場合でも、簡単な構成でチップ数やチップ間隔を自由に調整することが可能な光信号発生装置の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の特徴は、変調された光パルスを出力することのできる光信号発生装置で、１）予め決められた「第１のパルス間隔」をもつ「第１の光パルス列」１００を入力し、そのそれぞれの光パルスを予め決められた回数反射させ、入射した光パルスを反射させる際に光エネルギーの一部を透過して入力した一つの光パルスに対して「第２の光パルス列」１０１である複数の光パルスを出力する第１光学系と、２）第１光学系より出力された光パルスを変調する第２光学系と、３）第２光学系より出力された光パルスをとり込み、一つの光路上の「第３の光パルス列」１０２とする第３光学系と、を、備えることである。
【０００６】
また、本発明の第２の特徴は、第１の特徴に加えて、上記の第１光学系における反射の回数は、第３光学系における「第３の光パルス列」の時間パルス幅が「第１のパルス間隔」よりも短くなるように設定できる回数であることである。
【０００７】
また、本発明の第３の特徴は、第１の特徴に加えて、上記の第１光学系における予め決められた回数反射させるための手段は、２枚の平面鏡あるいは２枚の曲面鏡であって、その一つの鏡面が光エネルギーの一部を透過する構造であることである。
【０００８】
また、本発明の第４の特徴は、第３の特徴に加えて、上記の２枚の平面鏡あるいは２枚の曲面鏡で、光エネルギーの一部を透過する構造である面の光透過率は、上記の２枚の平面鏡あるいは２枚の曲面鏡の間へ光パルスが入射する入射端から離れるに従って透過率が増大することである。
【０００９】
また、本発明の第５の特徴は、第１の特徴に加えて、上記の第２光学系では、強度、位相、あるいは、偏光の１つ以上の特性について変調されることである。
【００１０】
また、本発明の第６の特徴は、第１の特徴に加えて、上記の第２光学系から出力された光を第３光学系に入力する手段は、集光系を用いた光学系であることである。
【００１１】
また、本発明の第７の特徴は、第１の特徴に加えて、上記の第２光学系から出力された光を第３光学系に入力する手段は、光ファイバーを用いた光学系であることである。
【００１２】
また、本発明の第８の特徴は、第１の特徴に加えて、上記の第１光学系は、その「第１のパルス間隔」を調整することにより「第３の光パルス列」の発生頻度を調整する光学系であることである。
【００１３】
また、本発明の第９の特徴は、第３の特徴に加えて、２枚の平面鏡あるいは２枚の曲面鏡で構成される第１光学系への光パルスの入射については、その入射角度、あるいは上記の２枚の平面鏡の間隔、あるいは２枚の曲面鏡の間隔を変えてチップ数あるいはチップ間隔を変えることのできる光学系であることである。
【００１４】
また、本発明の第１０の特徴は、上記の光信号発生装置を複数用いる装置で、前記光信号発生装置は、異なるデジタル符号にそれぞれ対応した光信号を発生する光信号発生装置であり、伝送するデジタル信号に応じて、その信号発生に用いる上記の光信号発生装置を切り替える切替器と、それぞれの上記の光信号発生装置からの光信号を合波する合波器と、を、備えることである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面に基づいて実施形態を説明する。以下の説明においては、同じ装置あるいは同様の機能をもった装置については、同じ符号を用いるものとする。また、以下に説明する図面においては、４個の光パルスを発生する場合を示しているが、４個に特別な意味は無く、２以上のいずれの整数の場合でも本発明を適用することができる。
【００１６】
本発明の第１の実施の形態の例を図１に示す。図１は、本発明の光信号発生装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。この光信号発生装置は、光パルスを出力するモード同期レーザなどのパルスレーザ装置２０からの光パルスを入力し、反射率の比較的高い反射鏡７と反射率の比較的低い反射鏡８とを含む第１光学系と、それぞれの光線を断続する、あるいは、変調する空間光変調板９からなる第２光学系と、光線を集光するための凸レンズ１０と、光ファイバーなどのようにこれらの光線を伝送することのできる第３光学系から構成されている。制御器１９からの信号Ａは、空間光変調板９のパターンＢとなり、このパターンが反映されて、光ファイバー１１では、「第３の光パルス列」１０２となる。
【００１７】
第１光学系であるパルスレーザ装置２０から出力される「第１の光パルス列」１００の光パルス間の時間間隔を、図６（ａ）に示すようにＴ１とする。図６は、光信号発生装置で用いられる光パルスの変遷を示す図である。図６（ａ）は、パルスレーザ装置２０から出力される「第１の光パルス列」１００の光パルスを示す。一つの光パルスが図１の第１光学系に入射すると反射鏡７で反射鏡８の方向に反射され、これらの反射鏡の間を多重反射しながら伝搬し、入射端の反対側に至ると第１光学系外に放射される。あるいは、図には示していないが、入射端の反対側に至ると反射鏡８で反射せずに、空間光変調板９のみに出射する構成でもよい。また、反射鏡８を等しい強度の光パルスが透過するようにするために、入射位置からの距離が増加する部分ほど透過率が大きくなるようにすることが望ましい。
【００１８】
反射鏡８は、反射率が高く僅かに光を透過する反射膜で構成することにより、大部分の光エネルギーを再び反射鏡７の方向へ反射し、一部の光を空間光変調板９に供給するので、ビームスプリッタとして機能する。図６（ｂ）は、反射鏡８から出射する「第３の光パルス列」１０２の光パルスを示したものである。図６（ｂ）で、パルス間隔Ｔ２は「第３の光パルス列」１０２を構成する要素パルス間の時間間隔、Ｔ３は「第３の光パルス列」の最初のパルスと最後のパルスの時間間隔、Ｔ４はチップ長である。ここで、パルス間隔Ｔ２は次式のように表される。
【００１９】
【数１】
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【００２０】
ここで、図１に示すように、ｄは反射鏡７と反射鏡８との間隔、θは反射鏡８から出て行く光線方向と反射鏡８とのなす角度、ｖは光速度である。従って、反射鏡７と反射鏡８との間隔ｄや反射鏡の角度θを調整することにより、生成される光パルスの間隔Ｔ２を調整することができる。また、反射鏡７と反射鏡８の長さや面積を変えることにより、チップ数と光パルス列の長さＴ３変えることができる。しかし、光パルス列の長さ（Ｔ３＋Ｔ４）がＴ１を超える場合は、信号間干渉が生じることになり、デジタル通信にこれらの光パルス用いることは困難になるので、（Ｔ３＋Ｔ４）はＴ１よりも小さいことが望ましい。
【００２１】
また、パルスレーザから反射鏡７への光の入射角を大きく（または、小さく）することによって、多重反射の回数を減らす（または、増やす）ことができるので、生成する光パルス数を増減することができる。
【００２２】
第２光学系である空間光変調板９で、それぞれの光パルスを変調する。最も簡単な構成は、この変調を光シャッタによりオン／オフする構成とすることである。空間光変調板９としては、強度変調器や、位相変調器、周波数変調器、偏光変調器など、既によく知られた変調器をアレイ状に配置したものを用いることができる。また、この空間光変調板９を制御器１９で制御することにより、それぞれの光パルスに変調信号を重畳することができる。
【００２３】
空間光変調板９から出力された光パルスは、集光レンズ１０で第３光学系である光ファイバーの入力端１８に集光され、「第３の光パルス列」１０２として光ファイバー１１を伝搬する。
【００２４】
第２の実施の形態を図２に示す。この構成では、反射鏡４、光増幅器５、アイソレータ２１、反射鏡６、反射鏡７および反射鏡８はモード同期レーザ２を構成し、その内の反射鏡７とビームスプリッタとして機能する反射鏡８は光パルス発生器３を構成し、その光パルス発生器３によって生成された光パルスは空間光変調板９を通過した後、レンズ１０によって光ファイバー１１の入力端１８に集光されるように配置されている。また、入射光を受ける反射鏡８は、入射光を、透過光と反射光に分離するためのものである。反射鏡８を等しい強度の光パルスが透過するようにするために、入射位置からの距離が増加する部分ほど透過率が大きくなるようにしてある。
【００２５】
上記した反射鏡８と反射鏡７は平行に配されていている。反射鏡７は、反射鏡８によって一部反射された光を、再度反射鏡８に入射させると同時に、反射鏡８を透過して空間光変調板９へ至る光を生成させる。ここで、順次生成される光パルスが空間光変調板９に到達する時刻間隔が変調コードの１チップ分に等しくなるように反射鏡８と反射鏡９の間隔は設定されている。
【００２６】
次に、図２に示した第２の実施の形態の動作を説明する。反射鏡４、光増幅器５、反射鏡６、反射鏡７、反射鏡８およびアイソレータ２１はモード同期レーザを構成していて、反時計方向に周回する光パルスを生成している。また、反射鏡７と反射鏡８は第１光学系（光パルス発生器３）を構成している。反射鏡７と反射鏡８は平行に配されているので、反射鏡８に入射した光パルスは反射鏡７と反射鏡８の間を多重反射しながら進行し光パルス発生器３を出て行く。反射鏡８に入射した光パルスの一部は反射鏡８を透過して第２光学系（空間光変調板９）に至る。光パルスは反射鏡７と反射鏡８の間を多重反射するので、光パルスが反射鏡８に入射する度に反射鏡８から透過してくる光パルスが生成され空間光変調板９に至る。既述のように空間光変調板９に順次到達する光パルスの時間間隔は変調コードの１チップ分に等しい。
【００２７】
上記のように反射鏡８を透過した透過光が入射する空間光変調板９は、空間的に屈折率または透過率が異なるように作ってあり、各入射光の入射部位に応じた偏光変調、位相変調または振幅変調されて出力される。
【００２８】
上記の空間光変調板９を透過した光は、レンズ１０によってレンズ１０の焦点に配置された入力端１８に集光される。このように集光された光は、空間光変調板９のパターン、例えば拡散信号、を反映した信号である。集光された光は「第３の光パルス列」として光ファイバー１１を介して伝送される。光ファイバーを伝播する光信号は、空間光変調板９を拡散信号のパターンとした場合、ＣＤＭＡ方式で用いられる信号となる。
【００２９】
次に集光系を用いない例として第３の実施の形態を図３に示す。図３に示す構成においては、光変調器アレイ１３は、光パルスを光ファイバー１７に通して合波器１４に出力する。この構成により集光レンズを用いる必要がなくなり、多重反射部分のサイズが大きくなる場合でも、容易に製造することができるようになる。この例では、反射鏡７と反射鏡８との間隔を調整する場合は、それぞれの変調器に光が入射するようにするために、変調器アレイの個々の変調器の間隔をそれに応じて調整して、十分な光量が得られるようにすることが望ましい。
【００３０】
また、集光系を用いない例として第４の実施の形態を図４に示す。図４に示す構成においては、反射率の比較的高い曲面反射鏡１５と反射率の比較的低い曲面反射鏡１６とを含む第１光学系を用いている。空間光変調板９には、第２の実施の形態で説明したものと同様のものを用いることができる。曲面反射鏡１５の焦点に光ファイバーの入力端１８を配置することにより、変調された光パルスを生成することができる。曲面反射鏡１５あるいは１６の代わりに、それぞれ多面鏡を用いても同様の効果が得られることは容易に理解できる。
【００３１】
また、第５の実施の形態として、符号分割多元接続で用いる光信号を送信するための構成を図５に示す。図５は、複数（ｎ）系統の符号分割多元接続で用いる光信号を送信するための構成である。この構成においては、入射光は光パルスで、これはデジタル信号源の数に分波され、それぞれ切替器に入射する。この切替器では、デジタル信号の０あるいは１に応じて用いる光信号発生装置を切り替える。例えば、第１デジタル信号源からのデジタル信号が‘１’のときには、光信号発生装置１Ａに、‘０’の時には、光信号発生装置１Ｂに光パルスが振り向けられる。同様に、第ｎデジタル信号源からのデジタル信号が‘１’のときには、光信号発生装置ｎＡに、‘０’の時には、光信号発生装置ｎＢに光パルスが振り向けられる。ここで、光信号発生装置１Ａ、１Ｂ、・・・ｎＡ，ｎＢは、それぞれ直交化されたデジタル符号を発生するように設定しておくことが望ましい。
【００３２】
また、この構成では、‘０’の時にも光信号を送信するものとしたが、‘０’あるいは‘１’のいずれか一方の信号を送信しないものとしておくこともできる。このような送信形態の方がより多くの送信チャネルを用いることができるのは、明らかである。
【００３３】
上記の光信号発生装置から出力される光信号は、合波器で合波され、共通の光ファイバーを通じて伝送される。この伝送された光信号を復調する方法はよく知られており、それぞれの光信号発生装置の発生する光信号との相関をとるのと同様の操作を行えばよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光信号発生装置は、光パルスを入力し、その入力した光パルスにより生成した光パルスから繰り返し反射により複数の光パルスを生成する第１光学系と、上記の複数の光パルスそれぞれを変調して出力する第２光学系と、該第２光学系より出力された複数の光パルスをとり込む第３光学系から構成することができ、旧来の光ファイバーを用いた光信号発生装置に比べて、光ファイバー遅延線が不要であり、かつ、チップ数やチップ間隔の調整が容易であるＣＤＭＡ方式で用いる光信号を発生する装置を簡単な構成で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光信号発生装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の光信号発生装置の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図３】本発明の光信号発生装置の第３の実施の形態を示すブロック図である。
【図４】本発明の光信号発生装置の第４の実施の形態を示すブロック図である。
【図５】本発明の光信号発生装置の第５の実施の形態を示すブロック図である。
【図６】本発明の光信号発生装置で用いられる光パルスの変遷を示す図である。
【図７】従来の光ファイバーによるＣＤＭＡ方式の光信号発生装置のブロック図である。
【図８】従来の光信号発生装置で用いられる光パルスの変遷を示す図である。
【符号の説明】
１  光信号発生装置
２  モード同期レーザ
３  光パルス発生器
４  反射鏡
５  光増幅器
６、７、８  反射鏡
９  空間光変調板
１０  レンズ
１１  光ファイバー
１２  光線
１３  光変調器アレイ
１４  合波器
１５、１６  曲面反射鏡
１７  光ファイバー
１８  光ファイバーの入射端
１９  制御器
２０  パルスレーザ装置
２１  アイソレータ
１００  第１の光パルス列
１０１  第２の光パルス列
１０２  第３の光パルス列
【図１】
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【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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