(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの異なる光周波数の複数の光を所定の符号で符号化した複数の光周波数チップを送信データで変調した符号光を送信する光送信機と、前記光送信機からの符号光を受信し、受信した符号光の光強度よりも大きく前記異なる光周波数の複数の光周波数チップのそれぞれとの光周波数差が略中間周波数に設定された複数の光を含む局部発振光を用いて前記受信した符号光を処理して前記光送信機における送信データを取り出して出力する光受信機と、前記光送信機と前記光受信機とを接続し前記光送信機からの符号光を前記光受信機に向けて伝送する光伝送路と、を備える光符号通信システムであって、
前記光受信機は、前記光送信機からの符号光と前記局部発振光とを混合すると共に前記光送信機からの符号光又は前記局部発振光の少なくとも一方を前記光受信機の受信対象の符号の値が「１」の光周波数チップに応じた対象光周波数と前記受信対象の符号の値が「０」の光周波数チップに応じた非対象光周波数とに分岐し前記光送信機からの符号光と前記局部発振光とが混合した前記対象光周波数及び前記非対象光周波数をそれぞれ出力する光混合復号器と、
前記光混合復号器からの対象光周波数と非対象光周波数とをそれぞれ検波し、前記対象光周波数と前記非対象光周波数とのそれぞれの中間周波数信号を透過すると共に前記中間周波数信号の一方から他方を減算して出力する検波加減算濾波器と、
を備え、
前記光送信機からの符号光は、前記検波加減算濾波器において検波される際に前記光送信機からの符号光を構成する光周波数チップ間でコヒーレンス性があり、
前記局部発振光は、前記検波加減算濾波器において検波される際に前記局部発振光を構成する光周波数チップ間でコヒーレンス性があり、
前記光混合復号器又は前記検波加減算濾波器は、前記受信対象の符号で符号化され送信データの１の値で変調された符号光を前記光受信機が受信したときと前記受信対象の符号で符号化され送信データの他の値で変調された符号光を前記光受信機が受信したときとで前記検波加減算濾波器の出力のうち前記検波加減算濾波器における濾波の際の導通帯域内にある中間周波数信号の出力値又は絶対値が異なるように、前記中間周波数信号を減算する際の前記導通帯域内にある中間周波数信号の位相を調整することを特徴とする光符号通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の光符号通信システムにおいて、
受信対象外の符号光の符号の値が「１」に対応する光周波数チップは、前記導通帯域内にある前記中間周波数信号の強度の半分が加算され他の半分が減算されて互いに打ち消しあう関係にあり、
前記局部発振光は、さらに前記受信対象外の符号光の符号の値が「１」に対応する光周波数チップの光周波数差が略中間周波数に設定された光を含み、
前記光混合復号器又は前記検波加減算濾波器は、
送信データの１の値で変調された前記受信対象とする符号の符号光を前記光受信機が受信したときの前記検波加減算濾波器の出力のうち前記導通帯域内にある出力から前記受信対象としない符号の符号光を前記光受信機が受信したときの前記検波加減算濾波器の出力のうち前記導通帯域内にある中間周波数信号の電流値に各電流値の発生確率を乗じたものの総和を減じた出力が、送信データの他の値で変調された前記受信対象とする符号の符号光を前記光受信機が受信したときの前記検波加減算濾波器の出力のうち前記導通帯域内にある出力に前記受信対象としない符号の符号光を前記光受信機が受信したときの前記検波加減算濾波器の出力のうち前記導通帯域内にある中間周波数信号の電流値に各電流値の発生確率を乗じたものの総和を加算した出力と比べてその値又はその絶対値より大きくなるように位相を調整することを特徴とする光符号通信システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光符号通信システムにおいて、
前記光混合復号器は、
前記受信した符号光と前記局部発振光とを混合して混合光を出力する光合分波器と、前記光合分波器からの混合光をそれぞれ前記対象光周波数と前記非対象光周波数とに分岐して出力する復号器を備え、
前記検波加減算濾波器は、前記復号器からの前記対象光周波数及び前記非対象光周波数を検波し、濾波し及び加減算することを特徴とする光符号通信システム。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の光符号通信システムにおいて、
前記光混合復号器は、
前記受信した符号光と前記局部発振光のそれぞれを前記対象光周波数と前記非対象光周波数とに分岐して出力する復号器と、前記復号器からの対象光周波数同士及び非対象光周波数同士をそれぞれ混合して出力する光合分波器と、を備え、
前記検波加減算濾波器は、前記光合分波器からの前記対象光周波数及び前記非対象光周波数を検波し、濾波し及び加減算することを特徴とする光符号通信システム。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の光符号通信システムにおいて、
前記光混合復号器は、
前記受信した符号光を前記対象光周波数と前記非対象光周波数とに分岐して出力する復号器と、前記局部発振光を前記復号器の分岐数に対応する数だけ分岐して出力する光分波器と、前記復号器からの対象光周波数と前記光分波器からの局部発振光とを混合して出力する光合分波器と、前記復号器からの非対象光周波数と前記光分波器からの局部発振光とを混合して出力する光合分波器と、を備え、
前記検波加減算濾波器は、前記光合分波器からの前記対象光周波数及び前記非対象光周波数を検波し、濾波し及び加減算することを特徴とする光符号通信システム。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の光符号通信システムにおいて、
前記光混合復号器は、
前記局部発振光を前記対象光周波数と前記非対象光周波数とに分岐して出力する復号器と、前記受信した符号光を前記復号器の分岐数に対応する数だけ分岐して出力する光分波器と、前記復号器からの対象光周波数と前記光分波器からの符号光とを混合して出力する光合分波器と、前記復号器からの非対象光周波数と前記光分波器からの符号光とを混合して出力する光合分波器と、を備え、
前記検波加減算濾波器は、前記光合分波器からの前記対象光周波数及び前記非対象光周波数を検波し、濾波し及び加減算することを特徴とする光符号通信システム。
【請求項７】
請求項３に記載の光符号通信システムにおいて、
前記受信した符号光と前記局部発振光とは、互いの光周波数が略一致する関係にあり、
前記光合分波器は、前記受信した符号光と前記局部発振光を混合すると共に分岐して前記受信した符号光と前記局部発振光の位相差が所定値異なる複数の混合光を出力する光ハイブリッドであり、
前記復号器は、前記光ハイブリッドからの複数の混合光をそれぞれ前記対象光周波数及び前記非対象光周波数として分岐して出力し、
前記検波加減算濾波器は、前記光混合復号器からの位相差の異なる混合光のそれぞれについて、前記光ハイブリッドからの複数の混合光のそれぞれに対応する前記対象光周波数と前記光ハイブリッドからの複数の混合光のそれぞれに対応する前記非対象光周波数とをそれぞれ検波しそれぞれの中間周波数信号を透過すると共に位相差が等しい対象光周波数と非対象光周波数の該中間周波数信号の一方から他方を減算してそれぞれ出力し、
前記光受信機は、前記検波加減算濾波器からそれぞれ出力される中間周波数信号を加算して出力する加算器を備えることを特徴とする光符号通信システム。
【請求項８】
請求項４から６のいずれかに記載の光符号通信システムにおいて、
前記受信した符号光と前記局部発振光とは、互いの光周波数が略一致する関係にあり、
前記光合分波器は、前記光合分波器に入力される複数の入力光を混合すると共に分岐して前記受信した符号光と前記局部発振光の位相差が所定値異なる複数の混合光を出力する光ハイブリッドであり、
前記検波加減算濾波器は、前記光混合復号器からの位相差の異なる混合光のそれぞれについて、前記光ハイブリッドからの受信した符号光と局部発振光の少なくともいずれか一方が対象光周波数に応じた混合光と前記光ハイブリッドからの前記混合光と位相差の等しい受信した符号光と局部発振光の少なくともいずれか一方が非対象光周波数に応じた混合光とをそれぞれ検波しそれぞれの中間周波数信号を透過すると共に該中間周波数信号の一方から他方を減算してそれぞれ出力し、
前記光受信機は、前記検波加減算濾波器からそれぞれ出力される中間周波数信号を加算して出力する加算器を備えることを特徴とする光符号通信システム。
【請求項９】
請求項１から６のいずれかに記載の光符号通信システムにおいて、
前記光混合復号器は、前記光送信機からの符号光及び前記局部発振光を混合する際に前記符号光と前記局部発振光とを相対的にπ／２又は３π／２だけ異なる２つの偏波関係で混合し前記符号光と前記局部発振光の偏波関係が異なる複数の対象光周波数に応じた混合光と非対象光周波数に応じた混合光を出力し、
前記検波加減算濾波器は、前記光混合復号器からの偏波関係が異なる混合光のそれぞれについて、前記光混合復号器からの複数の混合光のそれぞれに対応する前記対象光周波数と前記非対象光周波数とをそれぞれ検波しそれぞれの中間周波数信号を透過すると共に偏波関係が等しい対象光周波数と非対象光周波数の該中間周波数信号の一方から他方を減算してそれぞれ出力し、
前記光受信機は、前記検波加減算濾波器からの中間周波数信号を加算して出力する加算器と、をさらに備えることを特徴とする光符号通信システム。
【請求項１０】
請求項７又は８に記載の光符号通信システムにおいて、
前記光混合復号器は、前記光送信機からの符号光及び前記局部発振光を混合する際に前記符号光と前記局部発振光とを相対的にπ／２又は３π／２だけ異なる２つの偏波関係で混合し前記符号光と前記局部発振光の偏波関係と位相差の組合わせに対応する複数の対象光周波数に応じた混合光と非対象光周波数に応じた混合光を出力し、
前記検波加減算濾波器は、前記光混合復号器からの偏波関係と位相差の組合せに対応する混合光のそれぞれについて前記光混合復号器からの混合光のそれぞれに対応する前記対象光周波数と前記非対称光周波数とをそれぞれ検波しそれぞれの中間周波数信号を透過するとともに偏波関係と位相差の等しい対象光周波数と非対称光周波数の中間周波数の一方から他方を減算してそれぞれ出力し、
前記光受信機は、前記検波加減算濾波器からの中間周波数信号をそれぞれ前記加算器にて加算することを特徴とする光符号通信システム。
【請求項１１】
請求項１から８のいずれかに記載の光符号通信システムにおいて、
前記局部発振光又は前記符号光のいずれか一方のみは、一つの送信データの値に対応する時間スロット内に前記局部発振光又は前記符号光を構成する各光周波数チップに対応する光が直交する２偏波の光から構成されることを特徴とする光符号通信システム。
【請求項１２】
請求項１から８のいずれかに記載の光符号通信システムにおいて、
前記光受信機は、請求項１から８で用いる２つの符号を連結した符号で前記光受信機における光周波数チップを構成し、
前記受信した符号光及び前記局部発振光のそれぞれは、前記連結した符号を構成するそれぞれの符号を構成する光周波数チップは偏波が同一であり、
前記光混合復号器は、前記受信した符号光と前記局部発振光とを混合する際に連結符号を構成する符号毎に前記符号光と前記局部発振光とを相対的にπ／２又は３π／２だけ異なる２つの偏波関係で前記受信した符号光と前記局部発振光とを混合することを特徴とする光符号通信システム。
【請求項１３】
請求項４から１２のいずれかに記載の光符号通信システムにおいて、
前記光混合復号器が前記光送信機からの符号光又は前記局部発振光の少なくとも一方を対象光周波数と非対象光周波数に分岐した後に混合する場合において、
前記光合分波器はそれぞれ位相差が略π異なる２つの混合光の組を出力し、
前記検波加減算濾波器は、前記光合分波器から分割して出力された前記位相差の略π異なる２つの混合光の組をそれぞれ差動検波し対象光周波数と非対象光周波数の中間周波数信号を透過し相対応する対象光周波数と非対象光周波数の一方から他方を減算して出力することを特徴とする光符号通信システム。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれかに記載の光符号通信システムにおいて、
前記光混合復号器は、前記復号器において前記対象光周波数と前記非対象光周波数とをそれぞれ前記複数の光周波数チップ毎に分岐して前記複数の光周波数チップ毎の前記対象光周波数及び前記非対象光周波数として出力し、
前記検波加減算濾波器は、前記光混合復号器からの対象光周波数と非対象光周波数とのそれぞれについて前記複数の光周波数チップ毎に検波することを特徴とする光符号通信システム。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれかに記載の光符号通信システムにおいて、
前記光受信機は、前記検波加減算濾波器における検波、濾波及び加減算よりも後段で且つ前記検波加減算濾波器からそれぞれ出力される中間周波数信号を加算して出力する加算器を備える場合は前記加算器より前段に前記検波加減算濾波器からの中間周波数信号を復調して出力する復調器をさらに備えることを特徴とする光符号通信システム。
【請求項１６】
請求項１から１３のいずれかに記載の光符号通信システムにおいて、
前記光混合復号器又は前記検波加減算濾波器は、前記異なる光周波数の複数の光周波数チップが前記光送信機において送信データで変調されてから前記光受信機の前記検波加減算濾波器において加減算されるまでの光周波数による伝送遅延を調整する分散調整器と、前記光源から前記異なる光周波数の複数の光が出射されてから前記検波加減算濾波器において検波されるまでの光周波数チップ間の周波数間隔に応じた位相差を所定の範囲に収めるように前記光送信機における変調前の符号光の伝搬時間を調整する位相調整器と、前記光混合復号器において前記符号光と前記局部発振光とを混合する前段又は前記光混合復号器の前段で前記局部発振光の伝搬時間を調整する位相調整器と、のうち少なくとも１つを備えることを特徴とする光符号通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、符号化した信号光を送受信するＯＣＤＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）方式の光符号通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
同じ伝搬媒体、同じ光周波数帯域を符号で識別することにより同時に複数信号で共用できる光符号多重分割方式は、将来の光通信として検討されている。特に、誤接続による妨害光を遮断する余地のある光周波数又は波長領域において、強度、位相、周波数で符号化した光符号多重は有望である。
【０００３】
しかし、光周波数領域又は波長領域の光符号多重では、符号間干渉を抑圧可能なバイポーラ方式及び擬似バイポーラ方式であっても、媒体と光周波数帯域を共用する複数符号間における符号光同士のビート雑音及びショット雑音による感度劣化が無視できず、多重符号数に制限が発生するという課題が存在する（例えば、非特許文献１を参照。）。以下、この課題について説明する。【０００４】
図１に、複数のユーザ側機器であるＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）と光合分波器１１２とを単一光ファイバを介して単一の局側装置であるＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ）に接続して光符号多重（ＯＣＤＭ）したＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）である擬似バイポーラＯＣＤＭ−ＰＯＮの構成の１例を示す。【０００５】
ＯＮＵ１０１−１では、変調器１２２によってユーザの送信データで光源１２１からの光を変調した変調光を符号器１２３によって符号化して出力する。符号器１２３は、ＯＮＵ１０１−１，１０１−２〜１０１−ｎ毎に定められた固有の符号に従う。そして、ＯＬＴ１１１では、複数のＯＮＵ１０１−１，１０１−２〜１０１−ｎから、ＯＮＵ毎に異なる符号で符号化された符号光を復号器１３１で復号し、差動検波器１３２ａ，１３２ｂで検波する。【０００６】
ここで、符号器１２３において符号化に用いる符号は、受信側の復号器１３１による復号と差動検波器１３２ａ，１３２ｂでの差動検波とにより符号間干渉が抑圧される符号を用いる。ＯＮ／ＯＦＦの光強度変調において、そのような符号としては、例えば、アダマール符号やビットシフトしたＭ系列符号がある。【０００７】
このような符号を用いると、受信対象の符号を構成する符号の値が「１」に相当する光周波数チップは、略差動検波器１３２ａ，１３２ｂの一方の側に入力され、他方の側には入力されないようにする。このとき、受信対象外の符号を構成する符号の値が「１」に相当する光周波数チップは、差動検波器１３２ａ，１３２ｂの両方の側に略均等の強度で入力される。そのため、対象外の符号を構成する光周波数チップが差動により打ち消され、理想的には符号間干渉がなくなる。【０００８】
図１の擬似バイポーラＯＣＤＭ−ＰＯＮにおいて、符号ｉの符号光Ｅｉ、符号ｐに対応する復号器１３１に対する符号ｉの符号間干渉の抑圧比αｉ、符号ｐに対応する復号器１３１を用いた際の検波後の雑音の分散σ２は、例えばそれぞれ次式で表せる。
【０００９】
【数１】
0004746676.tif 000002
【００１０】
【数２】
0004746676.tif 000003
【００１１】
【数３】
0004746676.tif 000004
【００１２】
ここでＥｉｍ、fｉｍ及びΦｉｍは、符号ｉの光周波数チップｍの電界強度、光周波数及び位相をそれぞれ意味する。また、ｉは１からＫ（但し、Ｋは２以上の自然数とする。）までの整数であり、ｍは１からＭ（但し、Ｍは２以上の自然数とする。）までの整数であり、ＣｐｍとＣｐｍ’は符号ｐ用の光周波数チップｍの復号器１３１の２出力の光パワー伝達関数であり、Ｆはチップの周波数間隔である。また、ａ１，ａ２，ａ３，ａ４及びａ５は、それぞれ受信対象として選択した選択符号である符号ｐのショット雑音、それ以外の符号の非選択符号のショット雑音、選択符号−非選択符号間ビート雑音、非選択符号―非選択符号間ビート雑音及び暗電流を含む受信系の雑音でそれぞれの分散でガウス分布近似できるとした。また、ｅは素電荷であり、Ｒは差動検波器１３２ａ，１３２ｂの変換効率であり、Ｂは受信系の電気段の帯域であり、Ｄｐ（ｔ）は０または１の値をとる時刻ｔにおける符号ｐのデータ値である。符号ｐ以外の符号に対応する値は０と１のデータ値を平均化した値で示している。単純化のため全符号の信号電流強度は同一、符号間干渉抑圧比（ＣＭＲ）αiは同一値αとし、各符号の符号光を構成する光周波数チップの電界強度と偏波とは同一とし、異なる符号の符号光の偏波は一様分布とし、異なる番号のチップ同士のビートは受信系の帯域外とし、異なる符号の符号光の同一番号のチップの周波数差は周波数間隔Ｆの半分に一様分布と想定した。従って、数式（３）におけるビート雑音のうちＢ／Ｆのみが雑音に寄与する。また、この従来例におけるビート雑音の符号多重数に対する影響を緩和して評価するために、非選択符号―非選択符号間ビート雑音は符号間干渉抑圧比のαで抑圧できるものとした。この例における符号誤り率ＢＥＲは、次の数式（４）で表せる。数式（４）において、ｅｒｆｃは相補誤差関数、ｉｄａｔａは信号電流強度を意味する。【００１３】
【数４】
0004746676.tif 000005
【００１４】
ここで、図２に符号多重数とパワーペナルティとの関係を示す。図２において、点線は、数式（４）に従う符号多重数に対するパワーペナルティを示す。ＣＭＲは３０．７ｄＢとした。図２の点線に示すように、従来の例では他符号光によるショット雑音およびビート雑音によるペナルティが無視できないことが分かる。この場合、受信感度を向上させる方法として、符号光と所定の周波数の関係にあり強度のより強い局部発振光を用いてコヒーレント検波を行う方法がある（例えば、非特許文献２を参照。）。従来、光ＣＤＭでコヒーレント検波を行う方法として、例えば特許文献１がある。【００１５】
【特許文献１】特開平１０−０１３３０６号公報
【非特許文献１】Ｃ． Ｆ． Ｌａｍ， ｅｔ ａｌ， “Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｉｐｏｌａｒ ｏｐｔｉｃａｌ ＣＤＭＡ Ｓｙｓｔｅｍ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｂａｌａｎｃｅｄ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ａｎｄ Ｃｏｍｐｌｉｍｅｎｔａｒｙ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｅｎｃｏｄｉｎｇ，” ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． Ｌｅｔｔ．， Ｖｏｌ． １０， Ｎｏ． １０， ｐｐ． １５０４−１５０６ （１９９８）
【非特許文献２】オーム社「コヒーレント光通信工学」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかし、上記特許文献１は、時間領域における位相符号を用いて符号化した信号光と信号光のレプリカとの間でのホモダイン検波を行うものであり、光周波数領域又は波長領域の光符号多重ではない。そのため、妨害光を遮断する余地はなく、またそのまま適用することもできない。以下、コヒーレント検波を従来の複数の光周波数チップからなる光周波数領域の光符号に適用した場合の課題について説明する。
【００１７】
ここで、ＯＮＵ１０１−１は、送信データで強度変調した符号光を送信し、ＯＬＴ１１１は、復号器１３１の前段で符号光と局部発振光とを混合する。また、ＯＬＴ１１１は、復号器１３１で復号した後、復号器１３１からの２出力を各経路について差動検波器１３２ａ，１３２ｂに代えて２つの検波器（不図示）で検波し、当該検波器の出力を加減算器（不図示）で加減算して濾波器１３３に向けて出力する。なお、ＯＮＵ１０１−１における変調方式は、強度変調に限らず他の変調方式であっても同様である。
【００１８】
上記構成の下、局部発振光ＥＬは、例えば次数式（５）と表せる。【００１９】
【数５】
0004746676.tif 000006
【００２０】
このときの符号ｐの検波器における符号光に対応する電流強度ｉpは、次の数式（６）と表せる。
【００２１】
【数６】
0004746676.tif 000007
【００２２】
ここで、ＥＬｍ，fｉｍ＋ｆＩＦ及びΦＬmは、それぞれ順に局部発振光の光周波数チップｍの電界強度、光周波数及び位相を意味する。ｍは１からＭ（但し、Ｍは２以上の自然数とする。）までの整数であり、ｆＩＦは中間周波数であり、ＣｐｍとＣｐｍ’は符号ｐ用の光周波数チップｍの復号器１３１の２つの出力のパワー伝達関数であり、Ｆはチップの周波数間隔であり、Ｒは検波器の変換効率であり、τは各検波器から中間周波数信号を加減算する箇所までに中間周波数信号が被る遅延時間であり、ｎ（ｔ）は暗電流等を含む受信系の雑音である。単純化のため各符号の符号光を構成する光周波数チップの偏波は同一とした。数式（６）の第１項と第２項は局部発振光と符号光の直接検波成分、第３項は選択符号の信号電流、第４項と第５項は符号間干渉に起因する。【００２３】
中間周波数が光周波数チップの周波数間隔Ｆより十分小さく、直流成分の周波数より十分大きいとすると、第１項、第２項及び第５項は電気段の濾波器１３３により除去でき、信号電流成分の第３項及び符号間干渉成分の第４項のみが残る。符号光と局部発振光の位相同期を行わない包絡線検波の場合、信号電流成分の第３項は、光周波数チップ間の位相関係が不定であるため、中間周波数信号の位相に対応する値（ｃｏｓ部分の値）は−１から１の値のランダムな値をとる。例えば、値が一様分布と考えた場合、第３項による信号電流の平均値は０であり、符号光が送信されている場合も送信されていない場合も０となりデータ伝送ができない。
【００２４】
また、符号光と局部発振光の位相同期を行う同期検波の場合でも、符号光と局部発振光との間では位相同期残差を残したまま中間周波数信号の位相を最小とするように同期を行うが、符号光を構成する光周波数チップ同士にコヒーレンス性がないため、信号及び符号間干渉にランダムな揺らぎが生じる。そのため、特に符号間干渉成分が相殺できずデータ伝送が困難となる。【００２５】
更に、復号器１３１の異なる出力から差動検波器１３２ａ，１３２ｂに代えて適用した加減算器まで異なる経路を経由する信号の各経路における伝搬遅延は、高々データレート程度の周波数で合致するよう合わせてある。従って、特にヘテロダインの場合、データレートと中間周波数は大よそ５倍程度以上が目安であるため、中間周波数信号の位相が合致する保証はない。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記課題を解決するため、本発明では、各符号光を構成する光周波数チップ間及び局部発振光を構成する光周波数チップ間でそれぞれコヒーレンス性の保たれた光を用い、光受信機が光送信機からの符号光を受信してから加減算器で加減算するまでの各経路で符号光及び／又は局部発振光が検波された中間周波数信号の位相を調整するようにした。
【００２７】
具体的には本願発明に係る光符号通信システムは、光源からの異なる光周波数の複数の光を所定の符号で符号化した複数の光周波数チップを送信データで変調した符号光を送信する光送信機と、前記光送信機からの符号光を受信し、受信した符号光の光強度よりも大きく前記異なる光周波数の複数の光周波数チップのそれぞれとの光周波数差が略中間周波数に設定された複数の光を含む局部発振光を用いて前記受信した符号光を処理して前記光送信機における送信データを取り出して出力する光受信機と、前記光送信機と前記光受信機とを接続し前記光送信機からの符号光を前記光受信機に向けて伝送する光伝送路と、を備える光符号通信システムであって、前記光受信機は、前記光送信機からの符号光と前記局部発振光とを混合すると共に前記光送信機からの符号光又は前記局部発振光の少なくとも一方を前記光受信機の受信対象の符号の値が「１」の光周波数チップに応じた対象光周波数と前記受信対象の符号の値が「０」の光周波数チップに応じた非対象光周波数とに分岐し前記光送信機からの符号光と前記局部発振光とが混合した前記対象光周波数及び前記非対象光周波数をそれぞれ出力する光混合復号器と、前記光混合復号器からの対象光周波数と非対象光周波数とをそれぞれ検波し、前記対象光周波数と前記非対象光周波数とのそれぞれの中間周波数信号を透過すると共に前記中間周波数信号の一方から他方を減算して出力する検波加減算濾波器と、を備え、前記光送信機からの符号光は、前記検波加減算濾波器において検波される際に前記光送信機からの符号光を構成する光周波数チップ間でコヒーレンス性があり、前記局部発振光は、前記検波加減算濾波器において検波される際に前記局部発振光を構成する光周波数チップ間でコヒーレンス性があり、前記光混合復号器又は前記検波加減算濾波器は、前記受信対象の符号で符号化され送信データの１の値で変調された符号光を前記光受信機が受信したときと前記受信対象の符号で符号化され送信データの他の値で変調された符号光を前記光受信機が受信したときとで前記検波加減算濾波器の出力のうち前記検波加減算濾波器における濾波の際の導通帯域内にある中間周波数信号の出力値又は絶対値が異なるように、前記中間周波数信号を減算する際の前記導通帯域内にある中間周波数信号の位相を調整することを特徴とする。これにより雑音を抑制することができる。【００２８】
上記光符号通信システムにおいて、受信対象外の符号光の符号の値が「１」に対応する光周波数チップは、前記導通帯域内にある前記中間周波数信号の強度の半分が加算され他の半分が減算されて互いに打ち消しあう関係にあり、前記局部発振光は、さらに前記受信対象外の符号光の符号の値が「１」に対応する光周波数チップの光周波数差が略中間周波数に設定された光を含み、前記光混合復号器又は前記検波加減算濾波器は、送信データの１の値で変調された前記受信対象とする符号の符号光を前記光受信機が受信したときの前記検波加減算濾波器の出力のうち前記導通帯域内にある出力から前記受信対象としない符号の符号光を前記光受信機が受信したときの前記検波加減算濾波器の出力のうち前記導通帯域内にある中間周波数信号の電流値に各電流値の発生確率を乗じたものの総和を減じた出力が、送信データの他の値で変調された前記受信対象とする符号の符号光を前記光受信機が受信したときの前記検波加減算濾波器の出力のうち前記導通帯域内にある出力に前記受信対象としない符号の符号光を前記光受信機が受信したときの前記検波加減算濾波器の出力のうち前記導通帯域内にある中間周波数信号の電流値に各電流値の発生確率を乗じたものの総和を加算した出力と比べてその値又はその絶対値より大きくなるように位相を調整することが望ましい。これにより、符号間干渉を十分小さくして雑音を抑制することができる。
【００２９】
また、上記光符号通信システムにおいて、前記光混合復号器は、前記受信した符号光と前記局部発振光とを混合して混合光を出力する光合分波器と、前記光合分波器からの混合光をそれぞれ前記対象光周波数と前記非対象光周波数とに分岐して出力する復号器を備え、前記検波加減算濾波器は、前記復号器からの前記対象光周波数及び前記非対象光周波数を検波し、濾波し及び加減算することが望ましい。これにより、具体的な光受信機を構成することができる。【００３０】
また、上記光符号通信システムにおいて、前記光混合復号器は、前記受信した符号光と前記局部発振光のそれぞれを前記対象光周波数と前記非対象光周波数とに分岐して出力する復号器と、前記復号器からの対象光周波数同士及び非対象光周波数同士をそれぞれ混合して出力する光合分波器と、を備え、前記検波加減算濾波器は、前記光合分波器からの前記対象光周波数及び前記非対象光周波数を検波し、濾波し及び加減算することが望ましい。これにより、符号光を復号するときの各光周波数チップに対応する透過帯域を符号光の線幅に加えて変調拡がり程度でよくすることができ、局部発振光を復号するときの当該透過帯域を局部発振光の線幅程度でよくすることができる。【００３１】
また、上記光符号通信システムにおいて、前記光混合復号器は、前記受信した符号光を前記対象光周波数と前記非対象光周波数とに分岐して出力する復号器と、前記局部発振光を前記復号器の分岐数に対応する数だけ分岐して出力する光分波器と、前記復号器からの対象光周波数と前記光分波器からの局部発振光とを混合して出力する光合分波器と、前記復号器からの非対象光周波数と前記光分波器からの局部発振光とを混合して出力する光合分波器と、を備え、前記検波加減算濾波器は、前記光合分波器からの前記対象光周波数及び前記非対象光周波数を検波し、濾波し及び加減算することが望ましい。これにより、符号光を復号するときの各光周波数チップに対応する透過帯域を符号光の線幅に加えて変調拡がり程度でよくすることができる。また、光受信機の全体的な光損失を小さくすることができる。【００３２】
また、上記光符号通信システムにおいて、前記光混合復号器は、前記局部発振光を前記対象光周波数と前記非対象光周波数とに分岐して出力する復号器と、前記受信した符号光を前記復号器の分岐数に対応する数だけ分岐して出力する光分波器と、前記復号器からの対象光周波数と前記光分波器からの符号光とを混合して出力する光合分波器と、前記復号器からの非対象光周波数と前記光分波器からの符号光とを混合して出力する光合分波器と、を備え、前記検波加減算濾波器は、前記光合分波器からの前記対象光周波数及び前記非対象光周波数を検波し、濾波し及び加減算することが望ましい。これにより、局部発振光を復号するときの各光周波数チップに対応する透過帯域を局部発振光の線幅程度でよくすることができる。また、光受信機の全体的な光損失を小さくすることができる。【００３３】
また、上記光符号通信システムにおいて、前記受信した符号光と前記局部発振光とは、互いの光周波数が略一致する関係にあり、前記光合分波器は、前記受信した符号光と前記局部発振光を混合すると共に分岐して前記受信した符号光と前記局部発振光の位相差が所定値異なる複数の混合光を出力する光ハイブリッドであり、前記復号器は、前記光ハイブリッドからの複数の混合光をそれぞれ前記対象光周波数及び前記非対象光周波数として分岐して出力し、前記検波加減算濾波器は、前記光混合復号器からの位相差の異なる混合光のそれぞれについて、前記光ハイブリッドからの複数の混合光のそれぞれに対応する前記対象光周波数と前記光ハイブリッドからの複数の混合光のそれぞれに対応する前記非対象光周波数とをそれぞれ検波しそれぞれの中間周波数信号を透過すると共に位相差が等しい対象光周波数と非対象光周波数の該中間周波数信号の一方から他方を減算してそれぞれ出力し、前記光受信機は、前記検波加減算濾波器からそれぞれ出力される中間周波数信号を加算して出力する加算器を備えることが望ましい。これにより、位相ダイバシチによるホモダイン検波が可能となる。また、中間周波数を小さくすることができ符号光に必要な光周波数帯域を狭くすることができる。【００３４】
また、上記光符号通信システムにおいて、前記受信した符号光と前記局部発振光とは、互いの光周波数が略一致する関係にあり、前記光合分波器は、前記光合分波器に入力される複数の入力光を混合すると共に分岐して前記受信した符号光と前記局部発振光の位相差が所定値異なる複数の混合光を出力する光ハイブリッドであり、前記検波加減算濾波器は、前記光混合復号器からの位相差の異なる混合光のそれぞれについて、前記光ハイブリッドからの受信した符号光と局部発振光の少なくともいずれか一方が対象光周波数に応じた混合光と前記光ハイブリッドからの前記混合光と位相差の等しい受信した符号光と局部発振光の少なくともいずれか一方が非対象光周波数に応じた混合光とをそれぞれ検波しそれぞれの中間周波数信号を透過すると共に該中間周波数信号の一方から他方を減算してそれぞれ出力し、前記光受信機は、前記検波加減算濾波器からそれぞれ出力される中間周波数信号を加算して出力する加算器を備えることが望ましい。これにより、位相ダイバシチによるホモダイン検波が可能となる。また、中間周波数を小さくすることができ符号光に必要な光周波数帯域を狭くすることができる。【００３５】
また、上記光符号通信システムにおいて、前記光混合復号器は、前記光送信機からの符号光及び前記局部発振光を混合する際に前記符号光と前記局部発振光とを相対的にπ／２又は３π／２だけ異なる２つの偏波関係で混合し前記符号光と前記局部発振光の偏波関係が異なる複数の対象光周波数に応じた混合光と非対象光周波数に応じた混合光を出力し、
前記検波加減算濾波器は、前記光混合復号器からの偏波関係が異なる混合光のそれぞれについて、前記光混合復号器からの複数の混合光のそれぞれに対応する前記対象光周波数と前記非対象光周波数とをそれぞれ検波しそれぞれの中間周波数信号を透過すると共に偏波関係が等しい対象光周波数と非対象光周波数の該中間周波数信号の一方から他方を減算してそれぞれ出力し、前記光受信機は、前記検波加減算濾波器からの中間周波数信号を加算して出力する加算器と、をさらに備えることが望ましい。これにより、光受信機を偏波無依存化することができる。
【００３６】
また、上記光符号通信システムにおいて、前記光混合復号器は、前記光送信機からの符号光及び前記局部発振光を混合する際に前記符号光と前記局部発振光とを相対的にπ／２又は３π／２だけ異なる２つの偏波関係で混合し前記符号光と前記局部発振光の偏波関係と位相差の組み合わせに対応する複数の対象光周波数に応じた混合光と非対象光周波数に応じた混合光を出力し、前記検波加減算濾波器は、前記光混合復号器からの偏波関係と位相差の組合せに対応する混合光のそれぞれについて前記光混合復号器からの混合光のそれぞれに対応する前記対象光周波数と前記非対称光周波数とをそれぞれ検波しそれぞれの中間周波数信号を透過すると共に偏波関係と位相差の等しい対象光周波数と非対称光周波数の中間周波数の一方から他方を減算してそれぞれ出力し、前記光受信機は、前記検波加減算濾波器からの中間周波数信号をそれぞれ前記加算器にて加算することが望ましい。これにより、光受信機を偏波無依存化することができる。【００３７】
また、上記光符号通信システムにおいて、前記局部発振光又は前記符号光のいずれか一方のみは、一つの送信データの値に対応する時間スロット内に前記局部発振光又は前記符号光を構成する各光周波数チップに対応する光が直交する２偏波の光から構成されることが望ましい。これにより、光受信機を偏波無依存化することができる。【００３８】
また、上記光符号通信システムにおいて、前記光受信機は、請求項１から８で用いる２つの符号を連結した符号で前記光受信機における光周波数チップを構成し、前記受信した符号光及び前記局部発振光のそれぞれは、前記連結した符号を構成するそれぞれの符号を構成する光周波数チップは偏波が同一であり、前記光混合復号器は、前記受信した符号光と前記局部発振光とを混合する際に連結符号を構成する符号毎に前記符号光と前記局部発振光とを相対的にπ／２又は３π／２だけ異なる２つの偏波関係で前記受信した符号光と前記局部発振光とを混合することが望ましい。これにより、光受信機を偏波無依存化することができる。また、光周波数チップ毎の透過帯域を狭くすることができる。【００３９】
また、上記光符号通信システムにおいて、前記光混合復号器が前記光送信機からの符号光又は前記局部発振光の少なくとも一方を対象光周波数と非対象光周波数に分岐した後に混合する場合において、前記光合分波器はそれぞれ位相差が略π異なる２つの混合光の組を出力し、前記検波加減算濾波器は、前記光合分波器から分割して出力された前記位相差の略π異なる２つの混合光の組をそれぞれ差動検波し対象光周波数と非対象光周波数の中間周波数信号を透過し相対応する対象光周波数と非対象光周波数の一方から他方を減算して出力することが望ましい。これにより、信号成分に対して雑音となる符号光及び局部発振光の直接検出成分とコモンモードノイズの軽減が可能となる。【００４０】
また、上記光符号通信システムにおいて、前記光混合復号器は、前記復号器において前記対象光周波数と前記非対象光周波数とをそれぞれ前記複数の光周波数チップ毎に分岐して前記複数の光周波数チップ毎の前記対象光周波数及び前記非対象光周波数として出力し、前記検波加減算濾波器は、前記光混合復号器からの対象光周波数と非対象光周波数とのそれぞれについて前記複数の光周波数チップ毎に検波することが望ましい。これにより、符号毎に符号光を分割する際の分割損を軽減することができる。【００４１】
また、上記光符号通信システムにおいて、前記光受信機は、前記検波加減算濾波器における検波、濾波及び加減算よりも後段で且つ前記検波加減算濾波器からそれぞれ出力される中間周波数信号を加算して出力する加算器を備える場合は前記加算器より前段に前記検波加減算濾波器からの中間周波数信号を復調して出力する復調器をさらに備えることが望ましい。これにより、光ＰＬＬを不要とすることができる。【００４２】
また、上記光符号通信システムにおいて、前記光混合復号器又は前記検波加減算濾波器は、前記異なる光周波数の複数の光周波数チップが前記光送信機において送信データで変調されてから前記光受信機の前記検波加減算濾波器において加減算されるまでの光周波数による伝送遅延を調整する分散調整器と、前記光源から前記異なる光周波数の複数の光が出射されてから前記検波加減算濾波器において検波されるまでの光周波数チップ間の周波数間隔に応じた位相差を所定の範囲に収めるように前記光送信機における変調前の符号光の伝搬時間を調整する位相調整器と、前記光混合復号器において前記符号光と前記局部発振光とを混合する前段又は前記光混合復号器の前段で前記局部発振光の伝搬時間を調整する位相調整器と、のうち少なくとも１つを備えることが望ましい。これにより、中間周波数信号の位相ずれによる信号強度の低下と符号間干渉との抑制をすることができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明は、光周波数領域又は波長領域に符号化した光符号通信システムにおける他符号光の重畳に起因するショット雑音とビート雑音とによる感度劣化を無視でき、符号多重数制限を軽減した高精度な光通信が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】従来の光符号通信システムを示した概略構成図である。
【図２】従来例と本発明のＡＳＫヘテロダイン包絡線検波の符号多重数とパワーペナルティとの関係を示した図である。
【図３】一実施形態に係る光符号通信システムを示した概略構成図である。
【図４】一実施形態に係る光符号通信システムを示した概略構成図である。
【図５】一実施形態に係る光符号通信システムを示した概略構成図である。
【図６】符号器５４に入力される受信対象の符号光と受信対象外とする符号光と局部発振光との光スペクトルを示した図である。
【図７】検波器６４ａでの受信対象の符号光と受信対象外とする符号光と局部発振光との光スペクトルを示した図である。
【図８】検波器６４ｂでの受信対象の符号光と受信対象外とする符号光と局部発振光の光スペクトルを示した図である。
【図９】受光強度と受信対象の符号光の符号誤り率との関係を示した図である。
【図１０】一実施形態で説明した光受信機を示した概略構成図である。
【図１１】一実施形態で説明した光受信機を示した概略構成図である。
【図１２】一実施形態で説明した光受信機を示した概略構成図である。
【図１３】一実施形態で説明した光受信機を示した概略構成図である。
【図１４】一実施形態で説明した光受信機を示した概略構成図である。
【図１５】一実施形態で説明した光受信機を示した概略構成図である。
【図１６】一実施形態で説明した光受信機を示した概略構成図である。
【図１７】一実施形態で説明した光受信機を示した概略構成図である。
【図１８】一実施形態で説明した光受信機を示した概略構成図である。
【図１９】一実施形態で説明した光受信機を示した概略構成図である。
【図２０】一実施形態で説明した光受信機を示した概略構成図である。
【図２１】一実施形態で説明した光受信機を示した概略構成図である。
【図２２】一実施形態で説明した光受信機を示した概略構成図である。
【図２３】一実施形態で説明した光受信機を示した概略構成図である。
【図２４】一実施形態で説明した光受信機を示した概略構成図である。
【図２５】一実施形態で説明した光受信機を示した概略構成図である。
【符号の説明】
【００４５】
図面において使用されている符号は、以下の通りである。
１０：光符号通信システム、２１：光送信機、２２：光受信機、３１：光源、３２：変調器、３３：符号器、４１：局部発振光源、４２：光混合復号器、４３：光検波加減算濾波器、４４，４４−１，４４−２：濾波器、４５，４５−１，４５−２：包絡線検波器、４６：加算器、５１，５２：調整器、５３，５９：光合分波器、５３ａ，５３ｂ，５３ａ−１，５３ｂ−１，５３ａ−２，５３ｂ−２：光合分波器、５４，５４ａ，５４ｂ，５４−１，５４−２：復号器、５５：光分波器、５６，５６−１，５６−２，５６−１ａ，５６−１ｂ，５６−２ａ，５６−２ｂ：光ハイブリッド、５７，５８：調整器、６１ａ，６１ｂ，６１ａ−１，６１ｂ−１，６１ａ−２，６１ｂ−２，６１−１ａ，６１−１ｂ，６１−２ａ，６１−２ｂ，６１−１ａ−１，６１−１ａ−２，６１−１ｂ−１，６１−１ｂ−２，６１−２ａ−１，６１−２ａ−２，６１−２ｂ−１，６１−２ｂ−２：検波器、６２ａ，６２ｂ，６２ａ−１，６２ｂ−１，６２ａ−２，６２ｂ−２，６２−１ａ，６２−１ｂ，６２−２ａ，６２−２ｂ，６２−１ａ−１，６２−１ａ−２，６２−１ｂ−１，６２−１ｂ−２，６２−２ａ−１，６２−２ａ−２，６２−２ｂ−１，６２−２ｂ−２：調整器、６３，６３−１，６３−２：加減算器、６４ａ，６４ｂ，６４ａ−１，６４ｂ−１，６４ａ−２，６４ｂ−２：差動検波器、７１，７２，７４：偏波保持光分波器、７３：光偏波分波器、８１：光伝送路、８２：偏波保持光ファイバ、１０１−１〜１０１−ｎ：ＯＮＵ、１１１：ＯＬＴ、１１２：光合分波器、１２１：光源、１２２：変調器、１２３：符号器、１３１：復号器、１３２ａ，１３２ｂ：差動検波器、１３３：濾波器、３００：光符号通信システム
【００４６】
添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
【００４７】
（第一実施形態）
図３、図４及び図５に、本実施形態に係る光通信システムの概略構成図を示す。
【００４８】
図３から図５の光通信システム１０は、異なる光周波数の複数の光を所定の符号で符号化した複数の光周波数チップを送信データで変調して符号光を送信する光送信機２１と、光送信機２１からの符号光を受信し、受信した符号光を局部発振光に基づいて処理して光送信機２１における送信データを取り出して出力する光受信機２２と、光送信機２１と光受信機２２との間で符号光を伝送する光伝送路８１と、を備える。
【００４９】
光送信機２１は、異なる光周波数の複数の光で構成された光周波数チップを出力する光源３１と、光源３１からの光を送信データで変調して出力する変調器３２と、光源３１からの符号に応じた光周波数チップを選択して透過する符号器３３と、を備える。
【００５０】
光源３１が出力する光周波数チップは、コヒーレンス性が保たれている。光源３１としては、異なる複数の光の位相が揃っており、コヒーレンス性のあるモード同期レーザ等のパルス光源や、種光源からの光を変調した際の種となる光及び変調によるサイドバンドの光を出力する光源を適用することができる。また、後述する数式（１１）又は後述のように受信対象とする符号光を考慮した上で、数式（２２）から数式（３３）に示す関係式を満たすように互いのコヒーレンス性が保てれば複数光源の組合せでもよい。
【００５１】
図３では、光源３１と変調器３２とは、それぞれ別の構成としたが、光源３１において複数の光を直接変調することで同一としてもよい。また、光送信機２１の構成として、光源３１、変調器３２及び符号器３３からなる構成を示したが、変調器３２と符号器３３との順番は入れ替えてもよい。また、符号器３３として光周波数に依存した遅延のある符号器を適用してもよい。この場合には、光周波数チップ毎に変調器３２から後述の検波器６１ａ，６１ｂまでの伝搬遅延を略均一にする必要がある。４チップの場合の例である図４の光符号通信システム１０では、検波器６１ａ−１，６１ａ−２，６１ｂ−１，６１ｂ−２の場合も同様で、図５の光符号通信システム１０では、差動検波器６４ａ，６４ｂの場合も同様である。また、光源３１自体が符号に対応する複数の光を出力するか、又は変調器３２が符号に対応する光のみ導通する場合は、符号器３３は省略することもできる。また、光送信機２１が送信データの値に応じて異なる光周波数チップからなる符号光を出力する場合には、光送信機２１は、異なる符号に対応する複数の符号器を符号器３３として備える。そして、光源３１、符号器３３、変調器３２の並びとするときは、変調器３２は、光源３１からの光をそれぞれ符号化した、複数の符号器の出力からいずれかの出力を選択するスイッチの役目を果たす。一方、光源３１、変調器３２、符号器３３の並びとするときは、変調器３２は、異なる符号に対応する複数の符号器のいずれかに光源３１からの光を入力するかを切り替えるスイッチの役目を果たす。この場合、光送信機２１は、符号器３３の後段に接続され複数の符号器からの符号光を合波して出力する光合分波器（不図示）、又は符号器３３の後段に接続され複数の符号器からの出力の切り替えを変調器３２に同期して行う変調器（不図示）を備える。そして、符号器３３は、不図示の当該光合分波器又は当該変調器を経由して符号光を出力する。
【００５２】
ここで、符号器３２で符号化に用いる符号は、受信側での復号器５４、検波器６１ａ，６１ｂ及び加減算器６３により符号間干渉が抑圧される符号を適用する。図４及び図５の光符号通信システム１０では、図４の検波器６１ａ−１，６１ａ−２，６１ｂ−１，６１ｂ−２及び図５の差動検波器６４ａ，６４ｂの場合も同様である。例えば、ＯＮ／ＯＦＦの光強度変調における直交符号としては、アダマール符号や、チップシフトしたＭ系列符号でチップの値が１又は０のいずれかに相当する光周波数チップを送信する光符号がある。本実施形態では、このような符号として値が１に相当する光周波数チップのみを送出するユニポーラ符号を用いて、擬似バイポーラ受信する場合にて説明する。選択した符号を構成する光周波数チップで値が「１」である光周波数チップは、後述する光受信機２２の加減算器６３の加算側の検波器６１ａか減算側の検波器６１ｂのいずれか一方に入力され、他方の検波器には入力されないように復号器５４を構成する。符号の直交性により、受信対象外の符号を構成するチップの値が「１」である光周波数チップは、加算側と減算側の両方に略均等な強度で入力されることになり、差動により打ち消され、理想的には符号間干渉がなくなる。
【００５３】
光受信機２２は、受信した符号光の光強度よりも大きく光送信機２１の光源３１から出力される異なる光周波数の複数の光のそれぞれとの光周波数差が略中間周波数に設定された複数の光を含む局部発振光を出力する局部発振光源４１と、光送信機２１からの符号光と局部発振光源４１からの局部発振光とを混合すると共に光送信機２１からの符号光又は局部発振光の少なくとも一方を光受信機２２の受信対象の符号の値が「１」に対応する光周波数チップに応じた対象光周波数と受信対象の符号の値が「０」に対応する光周波数チップに応じた非対象光周波数とに復号して分岐し光送信機２１からの符号光と局部発振光とが混合した対象光周波数及び非対象光周波数をそれぞれ出力する光混合復号器４２と、光混合復号器４２からの対象光周波数と非対象光周波数とをそれぞれ検波し、対象光周波数と非対象光周波数とのそれぞれの中間周波数信号を透過すると共に該中間周波数信号の一方から他方を減算して出力する検波加減算濾波器４３と、を備える。さらに、光受信機２２は、復調器（本実施形態では、整流器又はミキサー等と中間周波数成分を除去する低域濾波器からなる包絡線検波器４５）を含む。また、光受信機２２は、光周波数領域−時間領域の二次元符号の場合は、送信データの１ビットの時間に対応する時間の積分を行う積分器（不図示）を備えてもよい。
【００５４】
本実施形態では、光混合復号器４２は、局部発振光源４１からの局部発振光の遅延又は位相を調整する調整器５１と、光送信機２１からの符号光の遅延又は位相を調整する調整器５２と、光送信機２１から調整器５２を介した符号光と局部発振光源４１から調整器５１を介した局部発振光とを混合して出力する光合分波器５３と、光合分波器５３からの混合光を復号して出力する復号器５４と、を備え、検波加減算濾波器４３は、図３においては、復号器５４からの対象光周波数を検波して出力する検波器６１ａと、復号器５４からの非対象光周波数を検波して出力する６１ｂと、検波器６１ａ，６１ｂからの中間周波数信号の遅延又は位相をそれぞれ調整する調整器６２ａ，６２ｂと、検波器６１ａ，６１ｂから調整器６２ａ，６２ｂを介した中間周波数信号の一方から他方を減算して出力する加減算器６３と、変調信号が乗じた中間周波数信号を透過する濾波器４４と、を備える。
【００５５】
局部発振光源４１は、例えば、光受信機２２が受信する全符号光の光強度の総和より２０ｄＢのように十分大きな強度で且つコヒーレンス性の保たれた局部発振光を出力する。局部発振光は、選択する符号を復号するのに必要且つ選択しない符号を相殺するのに必要な複数の光周波数を具備する。例えば、選択する符号が「１１１１００００」でｆ１からｆ４までの光周波数の信号を出力し、選択しない符号が「１０１０１０１０」で奇数番号の光周波数の信号を出力する場合、少なくともｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５，ｆ７の光周波数の局部発振光を出力する。全符号光の光強度の総和よりも十分大きな局部発振光を用いることで、後述するように、他の符号光に起因するショットノイズや符号光−符号光間のビートノイズの光受信機における影響を無視できるようになる。本実施形態では、局部発振光は、光受信機２２内に局部発振光源４１から出力するとしているが、後述する数式（１１）又は後述のように受信対象としない符号光も考慮した上で数式（２２）から数式（３３）に示す関係式を満たせば外部から供給された局部発振光を用いてもよい。
【００５６】
復号器５４は、光受信機２２が受信した符号光及び局部発振光源４１からの局部発振光を取得し、符号を構成する値が「１」の光周波数チップに対応する光と符号を構成する値が「０」の光周波数チップに対応する光とに分岐して出力する。分岐された光のうち受信対象の符号の値が「１」の光周波数チップに応じた光は検波器６１ａに、受信対象の符号の値が「０」の光周波数チップに応じた光は検波器６１ｂにそれぞれ入力する。
【００５７】
検波器６１ａは、符号の値が「１」の光周波数チップに対応する光を検波して出力し調整器６２ａを介して加減算器６３の加算側に入力し、検波器６１ｂは、符号の値が「０」の光周波数チップに対応する光を検波して出力し調整器６２ｂを介して加減算器６３の減算側に入力する。図３では検波器６１ａ，６１ｂ及び調整器６２ａ，６２ｂの２つに分けているが、図４に示すように、検波器から出力される信号は、検波器６１ａ−１，６１ａ−２，６１ｂ−１，６１ｂ−２のように加減算器６３の加算側及び減算側への入力が一致する限りそれぞれ分割してもよい。この場合、調整器６２ａ−１，６２ａ−２，６２ｂ−１，６２ｂ−２は、検波器６１ａ−１，６１ａ−２，６１ｂ−１，６１ｂ−２にそれぞれ接続される。
【００５８】
図３の加減算器６３は、検波器６１ａ，６１ｂからの出力を加減算して出力する。また、濾波器４４は、加減算器６３からの中間周波数信号を透過して出力する。また、包絡線検波器４５は、濾波器４４からの中間周波数信号を二乗検波して光送信機２１における送信データを取り出して出力する。受信対象の符号を除く他の符号で符号化された符号光（以下、「受信対象の符号を除く他の符号で符号化された符号光」を「受信対象外の符号光」とする。）を光受信機２２が受信した場合は、受信対象外の符号光で値が「１」の光周波数チップは、濾波器４４の導通帯域内の中間周波数信号の半分が加減算器６３で加算され、他の半分が加減算器６３で減算され打ち消しあう符号関係にあるため、加減算器６３により打ち消される。このように、受信対象外の符号で値が「１」の光周波数チップは、符号の直交性により加算側と減算側の両方の加減算器６３に略均等な強度で入力され、加減算器６３における差動により打ち消されて、理想的には符号間干渉がなくなる。一方、受信対象の符号で値が「１」の光周波数チップは、加減算器６３の加算側に接続される検波器６１ａ又は減算側に接続される検波器６１ｂのいずれかの一方に光周波数チップが略入力され、他方の検波器６１ｂ又は６１ａには入力されない。信号光を構成する複数の光周波数チップの光の強度や偏波状態により、各周波数の光に対応する中間周波数信号が不均一である場合は、選択しない符号が相殺されるように信号光を構成する複数の光周波数の光の間の強度比又は局部発振光を構成する複数の光周波数の光の間の強度比を調整して打ち消されるようにする。加減算器６３の出力は、変調された中心周波数信号を透過する濾波器４４を経由し、中間周波数信号を包絡線検波器４５で二乗検波した後に光送信機２１における送信データ信号として出力される。なお、復調器として適用した包絡線検波器４５は、変調信号のマークとスペースの値による強度差を検出することで送信データを取り出すので、二乗検波に限定する必要はなく、中間周波数信号を直接アナログ−デジタル変換を行い、強度差を検出する場合は、デジタル信号処理で置き換えることも可能である。デジタル信号処理で行う場合は、加減算器、濾波器、調整器もアナログ−デジタル変換後にデジタル信号処理で行うことが可能である。
【００５９】
復号器５４の出力と検波器６１ａ，６１ｂは、図４に示すように光周波数チップ毎に分割し、それぞれの光周波数チップ毎の出力を分岐し加減算器６３において符号に応じて加減算を行うと、各符号に応じた加減算器６３の間で検波器以前を少なくとも共用することができるので符号毎に光を分割する分割損を軽減することができる。また、濾波器４４は、所定の周波数差の絶対値が中間周波数となり、中間周波数を含み略データレート以上の透過帯域を有するバントパスフィルタである。加減算器６３と濾波器４４の順番は入れ替えてもよい。この場合、加減算器６３への入力数だけの濾波器が加減算器６３の前段に接続される。復号器５４による分岐が２出力の場合は、図５に示すように、図３の検波器６１ａ，６１ｂと加減算器６３との組み合わせに代えて、差動検波器６４ａ，６４ｂを用いてもよい。また、図３の加減算器６３の加算側と減算側とは入れ替えてもよい。検波器６１ａ，６１ｂからの信号が加減算器６３の出力で反転するだけだからである。
【００６０】
調整器５１，５２，６２ａ，６２ｂは、受信対象の符号で符号化された符号光（以下、「受信対象の符号で符号化された符号光」を「受信対象の符号光」とする。）のみを光受信機２２が受信する場合は、例えば、送信データがマークとスペースとの２値の場合、送信データがマークのときとスペースのときに加減算器６３からそれぞれ出力される信号のうち濾波器４４の導通帯域内にある中間周波数信号の絶対値が異なるように中間周波数信号の位相を調整する。例えば、送信データがマークのときがスペースのときより大きくなるように調整する。送信データが多値の場合も同様である。一方、受信対象外の符号光も受信する場合は、受信対象の符号の送信データで出力が大と規定した値に対応する送信データのときの加減算器６３の出力を所定の条件で処理した値の絶対値が、他の受信対象の符号の送信データで出力が小と規定した値に対応する送信データのときの加減算器６３の出力を所定の条件で処理した値の絶対値よりも大きくなるように中間周波数信号の位相を調整する。この場合、「所定の条件で処理」は、光受信機２２が受信対象外の符号光を受信したときに加減算器６３から出力される信号のうち濾波器４４の導通帯域内にある中間周波数信号の電流値に各電流値の発生確率を乗じたものの総和を受信対象の符号の出力が大と規定した値に対応する送信データのときの加減算器６３の出力から減じ、出力が小と規定した値に対応する送信データのときの加減算器６３の出力に加えることをいう。
【００６１】
図３の調整器６２ａ，６２ｂは、電気段で調整を行うが、図５の調整器６２ａ，６２ｂは、光段で調整を行う。図３においても、図５と同様に光段で置き換えてもよい。また、図３，図５では、光合分波器５３で混合する前段の符号光と局部発振光とのそれぞれ、及び検波器６１ａ，６１ｂの前後のいずれかに調整器６２ａ，６２ｂを配置し、図４では各光周波数チップの検波器６１ａ−１，６１ａ−２，６１ｂ−１，６１ｂ−２の後段に調整器６２ａ−１，６２ａ−２，６２ｂ−１，６２ｂ−２を配置しているが、各データ値が弁別できるように中間周波数信号の位相を合わせることができれば、調整器６２ａ，６２ｂ，６２ａ−１，６２ａ−２，６２ｂ−１，６２ｂ−２は、追加・削減してもよい。調整器５１，５２，６２ａ，６２ｂ，６２ａ−１，６２ａ−２，６２ｂ−１，６２ｂ−２としては、光送信機２１において光周波数チップを変調してから光受信機２２の加減算器６３までの光周波数による伝送遅延を調整する分散調整器、光源３１から検波器６１ａ，６１ｂ，６１ａ−１，６１ａ−２，６１ｂ−１，６１ｂ−２（図３又は図４）又は差動検波器６４ａ，６４ｂ（図５）までの光周波数チップ間の周波数間隔に応じた位相差を所定の範囲に収めるために変調前における符号光の伝搬時間を調整する位相調整器の少なくとも１つであることが望ましい。また、調整器５１としては、光合分波器５３における符号光と局部発振光との混合前に局部発振光の伝搬時間を調整する位相調整器であることが望ましい。また、その両者の組合せである調整器であることが望ましい。これにより、中間周波数信号の具体的な位相調整をすることができる。
【００６２】
以下に、図４の調整器６２ａ−１，６２ａ−２，６２ｂ−１，６２ｂ−２における位相の調整について説明する。受信対象の符号が「１１００」、受信対象外の符号が「１０１０
」を一例として適用する。簡単のためにマークとスペースの２値伝送であり、且つ「１」の値の光周波数チップを送信し「０」の光周波数チップを送信しないものとする。また、復号器の出力は、図４の復号器５４に示すように光周波数チップ毎に独立しているとし、検波器は、図４の検波器６１ａ−１，６１ａ−２，６１ｂ−１，６１ｂ−２に示すように復号器５４の出力毎に独立に接続され、調整器は、図４の調整器６２ａ−１，６２ａ−２，６２ｂ−１，６２ｂ−２に示すように検波器６１ａ−１，６１ａ−２，６１ｂ−１，６１ｂ−２毎に接続しているとする。また、光合分波器５３における符号光と局部発振光とのチップｉは、以下の数式（７）で示されるとする。チップ番号の１から４は、それぞれ順に検波器６１ａ−１，６１ａ−２，６１ｂ−１，６１ｂ−２で検波される光周波数チップに対応する。
【００６３】
【数７】
0004746676.tif 000008
【００６４】
ここで、ｉは１から４のチップ番号を示し、Ｅｓ、ＥＬはそれぞれ符号光及び局部発振光の各光周波数チップの電界強度を示し、φｓ、φＬはそれぞれ符号光及び局部発振光の初期位相を示し、ｆｉは符号光のチップｉの周波数を示し、Ｆは符号光と局部発振光それぞれの隣接する光周波数チップ間の周波数差を示し、ｆＩＦは中間周波数を示し、Ｒは検波器６１ａ−１，６１ａ−２，６１ｂ−１，６１ｂ−２の効率を示す。τｆｉ、τｄ、τｅ及びτｃｉは、それぞれ光送信機２１から光合分波器５３までの光伝送路８１の遅延と、光合分波器５３から検波器６１ａ−１，６１ａ−２，６１ｂ−１，６１ｂ−２までの遅延と、検波器６１ａ−１，６１ａ−２，６１ｂ−１，６１ｂ−２から加減算器６３までの遅延及び調整器６２ａ−１，６２ａ−２，６２ｂ−１，６２ｂ−２の遅延を示し、τｃｉ以外は光周波数チップによらず同一値とする。
【００６５】
４つの光周波数チップは、復号器５４により分岐されそれぞれ検波器６１ａ−１，６１ａ−２，６１ｂ−１，６１ｂ−２に入力され検波され出力される。加減算器６３において、光周波数チップ１，２に対応する信号は加算され、光周波数チップ３，４に対応する信号は減算される。各光周波数チップの加減算器６３における加減算と濾波器４４における濾波後の中間周波数信号は、次の数式（８）と表せる。
【００６６】
【数８】
0004746676.tif 000009
【００６７】
受信対象の符号光がマークのとき、光周波数チップ１と光周波数チップ２の信号とが加減算器６３において加算されるので、両者を加算した値は、次の数式（９）と表せる。一方、受信対象外の符号光がマークのとき光周波数チップ１が加算され光周波数チップ３の信号が減算されるので両者を減算した干渉成分の値は、次の数式（１０）と表せる。そして、調整器６２ａ−１，６２ａ−２，６２ｂ−１，６２ｂ−２は、それぞれ数式（１０）で示された干渉成分を最小化し、信号成分を最大化するように設定して前述した受信対象の符号光と受信対象外の符号光との関係を満たせばよい。
【００６８】
【数９】
0004746676.tif 000010
【００６９】
【数１０】
0004746676.tif 000011
【００７０】
本実施形態では、変調方式によらないが、代表例としてＡＳＫ２値伝送でマークのときのみ符号光を送信する場合の符号誤り率について示す。符号ｉ（ｉは1からＫ（但し、Ｋは２以上の自然数とする。））の符号光Ｅｉ及び局部発振光ＥＬは、例えばそれぞれ次の数式（１１）で表せる。
【００７１】
【数１１】
0004746676.tif 000012
【００７２】
数式（１１）において、Ｅｉｍ，ＥＬｍとは、それぞれ符号光と局部発振光の光周波数チップｍ（ｍは１からＭ（但し、Ｍは２以上の自然数とする。））の電界強度を示し、φi，φLは、それぞれ符号ｉの符号光と局部発振光との光周波数チップの初期位相を示す。fｉｍ，ｆＩＦは、それぞれチップｍの周波数と中間周波数を示す。
【００７３】
符号ｐの符号光の加減算器後の出力電流は、次の数式（１２）と表せる。
【００７４】
【数１２】
0004746676.tif 000013
【００７５】
ここで、Ｒは検波器の感度を示し、Ｃｐｍ、C’pmは符号ｐを受信対象の復号器５４の光周波数チップｍのパワー伝達関数を示し、ｎ（ｔ）は光受信機２２の雑音を示す。第１，第２項は出力電流の式の局部発振光と符号光の直接検波成分であり、第３項は受信対象の信号成分であり、第４及び第５項は符号間干渉成分（ＭＡＩ）である。第１、第２及び第５項は中間周波数を透過する濾波器４４により除去される。第４項は符号の直交性により理想的には抑圧される。ここで受信対象信号の電流成分ｉｄａｔａに対する第４項のＭＡＩ電流の残留成分の符号間干渉抑圧比（ＣＭＲ）αiは以下の数式（１３）で示せるとする。 
【００７６】
【数１３】
0004746676.tif 000014
【００７７】
更に簡略化のためＭＡＩ電流と符号間干渉抑圧比は同一とすると出力電流は次の数式（１４）と表せる。
【００７８】
【数１４】
0004746676.tif 000015
【００７９】
数式（１４）において、ｒ２は包絡線を示し、φi’は位相差を示し、Ａは信号強度を示し、Ｎ（ｔ）は濾波器４４を透過した雑音を示し、αは符号間干渉抑圧比を示し、Ｄｉ（ｔ）は０又は１の値をとる時刻ｔにおける符号ｉのデータ値を示し、ｘとｙは同相成分と直交成分の雑音を示す。同相のＭＡＩ成分が最大の条件として位相差がπの場合と０の場合は、Ａ’は、ＭＡＩ電流強度ｚを用いて次の数式（１５）と書き換えられる。
【００８０】
【数１５】
0004746676.tif 000016
【００８１】
また、ｚの確率密度は次の数式（１６）と表せる。
【００８２】
【数１６】
0004746676.tif 000017
【００８３】
数式（１６）において、ｕとｓはデータ値がマークと位相が０の場合の受信対象外の符号光の数である。ｘ’とｙが互いに無相関のガウス分布であると想定すると、雑音の分散σ２は次の数式（１７）と表せる。
【００８４】
【数１７】
0004746676.tif 000018
【００８５】
数式（１７）において、第１項から順に受信対象の符号光のショット雑音、受信対象外の符号光のショット雑音、局部発振光のショット雑音、暗電流のショット雑音、受信対象の符号光と受信対象外の符号光とのビート雑音、受信対象外の符号光同士のビート雑音、受信系のその他の雑音のそれぞれの分散を示す。また、ｅは素電荷であり、Ｂは受信系の電気の帯域である。ｚを与えたときの条件付確率密度は次の数式（１８）と表せる。
【００８６】
【数１８】
0004746676.tif 000019
【００８７】
よって、ｚを与えたときの結合確率密度は次の数式（１９）となる。
【００８８】
【数１９】
0004746676.tif 000020
【００８９】
数式（１９）において、Ｉ０（ｖ）は零次の第１種の変形ベッセル関数である。このとき、符号誤り率は次の数式（２０）で表せる。
【００９０】
【数２０】
0004746676.tif 000021
【００９１】
数式（２０）において、Ｑ（ａ，ｂ）はマーカムのＱ関数であり、Ｔはマークとスペースの閾値である。  符号数がガウス分布により２項分布近似するのに十分な場合は、更に次の数式（２１）のように近似することができる。
【００９２】
【数２１】
0004746676.tif 000022
【００９３】
数式（２１）において、ＭＡＩはＭＡＩ電流の分散であり、その値は（Ｋ−１）（ｉｄａｔａ）２α２／２である。更に、本実施形態において「２光送信機−１光受信機」の構成とした場合の測定結果について説明する。図５を基に説明する。
【００９４】
前提条件として光送信機２１側の光源３１及び局部発振光源４１は、種光を出力するレーザダーオード（ＬＤ）（不図示）、シンセサイザ（不図示）及び強度変調器（不図示）で構成される。当該強度変調器は、当該シンセサイザからの１２．５ＧＨｚの正弦波で駆動し当該ＬＤからの種光自身とダブルサイドバンドの周波数間隔Ｆが１２．５ＧＨｚの３光周波数チップを構成する。符号光と局部発振光との位相はシンセサイザからのサイドバンド生成用の強度変調器までの電気の遅延線またはサイドバンド生成用の強度変調器後段の光の遅延線により調整した。これらの遅延線は本構成の調整器の一部をなす。符号光と局部発振光との光周波数は、中間周波数２．５ＧＨｚだけ離れている。符号器３３は、ＦＳＲが４０ＧＨｚと２０ＧＨｚのマッハツエンダー干渉計を用いた。光送信機２１は、これらの符号器３３において受信対象の符号「００１１」及び受信対象外の符号「０１０１」の符号光を構成する。符号光は１Ｇｂｉｔ／ｓの２７−１の擬似ランダムパターンでデータ変調用の強度変調器（図５の変調器３２）により変調した。光受信機２２では、復号器５４として２５ＧＨｚ間隔の２ｃｈの光フィルタを用いた。復号器５４と当該差動検波器の間は両経路の位相差と強度差を補正するための光遅延線（不図示）と光減衰器（不図示）をそれぞれ挿入してある。調整器５１，５２，６２ａ，６２ｂは、光遅延線と前述の電気又は光の遅延線とにより構成される。
【００９５】
図６ａ、図６ｂ、図６ｃに、復号器５４に入力される受信対象の符号光，受信対象外の符号光及び局部発振光の光スペクトルをそれぞれ示す。また、図７ａ、図７ｂ、図７ｃに、検波器６４ａに入力される受信対象の符号光，受信対象外の符号光及び局部発振光の光スペクトルをそれぞれ示す。また、図８ａ、図８ｂ、図８ｃに、検波器６４ｂに入力される受信対象の符号光、受信対象外の符号光及び局部発振光の光スペクトルをそれぞれ示す。具体的には、図６ａ，図７ａ及び図８ａは、受信対象の符号光の光スペクトルを示し、図６ｂ，図７ｂ及び図８ｂは、受信対象外の符号光の光スペクトルを示し、図６ｃ，図７ｃ及び図８ｃは、局部発振光の光スペクトルを示している。
【００９６】
差動検波器６４ａ，６４ｂの出力は、中間周波数増幅器で増幅した後、１．２５ＧＨｚから３．７５ＧＨｚを透過する濾波器４４により濾波し、ダイオードと低域濾波器からなる包絡線検波器４５で復調される。光周波数チップの強度の不均一性を考慮した符号間干渉抑圧比（ＣＭＲ）αは、３０．７ｄＢである。
【００９７】
図９に受信対象外の符号光がある場合とない場合の受信対象の符号光の符号誤り率を示す。白丸は受信対象外の符号光がない場合で、黒丸、白三角、黒ひし形はそれぞれ受信対象外の符号光がない場合に符号誤り率が１０−９となる符号光の強度よりも０，５，１０ｄＢだけ大きな強度の受信対象外の符号光がある場合の符号誤り率であり、符号光の数が多い場合を模擬している。実線と点線は数式（２０）に基づき、実測したパラメータを用いた受信対象外の符号光の強度が０ｄＢと１０ｄＢのときのそれぞれの計算値である。
【００９８】
図２に符号多重数を横軸にした数式（２０）に従う符号誤り率１０−９でのパワーペナルティを示す。一点鎖線、二点鎖線及び実線は、符号間干渉抑圧比αが２５，３０．７，３５ｄＢの場合である。点線に示す従来例の計算値と比べて改善効果は明らかである。黒丸は受信対象外の符号光強度が０，５，１０ｄＢの場合の実測値であり、計算値と略一致している。なお、数式（２０）に基づいた計算値を示したが、数式（２１）に基づいた計算値でも略一致する。
【００９９】
本実施形態について一般的な式を用いて示せば、以下となる。簡単化のため、送信データの値はマークとスペースの２値伝送で且つ受信対象外の符号光のない状況にて示すが、多値であっても受信対象外の符号光があっても同様である。検波器６１ａに到達する局部発振光を構成するｉ番目の光をｅＡＬ１＿ｉとし、送信データの値がマークのときの符号光を構成するｊ番目の光をｅＡｍ１＿ｊとし、送信データの値がスペースのときの符号光を構成するｊ番目の光をｅＡｓ１＿ｊとし、検波器６１ｂに到達する局部発振光を構成するｉ番目の光をｅＢＬ１＿ｉとし、送信データの値がマークのときの符号光を構成するｊ番目の光をｅＢｍ１＿ｊとし、送信データの値がスペースのときの符号光を構成するｊ番目の光をｅＢｓ１＿ｊとし、濾波器４４の導通帯域をＢｅ、ｉとｊに関する総和をΣΣと表すと、送信データの値がマークのときの符号光と局部発振光とのビート電流のうち濾波器４４の導通帯域Ｂｅ内にあるビート電流のｉとｊに関する総和であるマークのときのビート電流総和の二乗は、局部発振光と送信データの値がスペースのときの符号光とのビート電流のうち濾波器４４の導通帯域Ｂｅ内にあるビート電流のｉとｊに関する総和であるスペースのときのビート電流総和の二乗よりも大きく数式（２４）で表せる。ここで、マークのときの符号光と局部発振光とのビート電流のｉとｊに関する総和は、数式（２２）と表せ、スペースのときの符号光と局部発振光とのビート電流のｉとｊに関する総和は、数式（２３）と表せる。
【０１００】
【数２２】
0004746676.tif 000023
【０１０１】
【数２３】
0004746676.tif 000024
【０１０２】
【数２４】
0004746676.tif 000025
【０１０３】
数式（２４）に示す関係式により、本実施形態では、異なる光周波数の複数の光によるデータ伝送をコヒーレント検波で検波することが可能となる。以下、変調方式に即して説明する。
【０１０４】
ａ）ＡＳＫの場合
検波器６１ａに到達する局部発振光を構成するｉ番目の光ｅＡＬ１＿ｉの電界強度をＥＡＬ１＿ｉとし、周波数をｆＬ１＿ｉとし、初期位相をΦＡＬ１＿ｉとし、送信データの値がマークのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＡｍ１＿ｊの電界強度をＤＡｍｓ１＿ｊＥＡｓ１＿ｊとし、周波数をｆｓ１＿ｊとし、位相をΦＡｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＡｓ１＿ｊとし、送信データの値がスペースのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＡｓ１＿ｊの電界強度をＤＡｓｓ１＿ｊＥＡｓ１＿ｊとし、周波数をｆｓ１＿ｊとし、位相をΦＡｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＡｓ１＿ｊとし、検波器６１ｂに到達する局部発振光を構成するｉ番目の光ｅＢＬ１＿ｉの電界強度をＥＢＬ１＿ｉとし、周波数をｆＬ１＿ｉとし、初期位相をΦＢＬ１＿ｉとし、送信データの値がマークのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＢｍ１＿ｊの電界強度をＤＢｍｓ１＿ｊＥＢｓ１＿ｊとし、周波数をｆｓ１＿ｊとし、位相をΦＢｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＢｓ１＿ｊとし、送信データの値がスペースのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＢｓ１＿ｊの電界強度をＤＢｓｓ１＿ｊＥＢｓ１＿ｊとし、周波数をｆｓ１＿ｊとし、位相をΦＢｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＢｓ１＿ｊとすると、局部発振光と送信データの値がマークのときの符号光とのビート電流のｉとｊに関する総和で濾波器４４の導通帯域Ｂｅ内にあるマークのときのビート総和の二乗は、局部発振光と送信データの値がスペースのときの符号光とのビート電流のｉとｊに関する総和で濾波器４４の導通帯域Ｂｅ内にあるスペースのときのビート総和の二乗よりも大きく数式（２７）が成り立てばよい。ここで、マークのときの符号光と局部発振光とのビート電流のｉとｊに関する総和は、数式（２５）と表せ、スペースのときの符号光と局部発振光とのビート電流のｉとｊに関する総和は、数式（２６）と表せる。
【０１０５】
【数２５】
0004746676.tif 000026
【０１０６】
【数２６】
0004746676.tif 000027
【０１０７】
【数２７】
0004746676.tif 000028
【０１０８】
Ｂ）ＦＳＫ（その１）の場合
マークの場合と、スペースの場合で同一の局部発振光を用いる場合の例を初めに示す。検波器６１ａに到達する局部発振光を構成するｉ番目の光ｅＡＬ１＿ｉの電界強度をＥＡＬ１＿ｉとし、周波数をｆＬ１＿ｉとし、位相をΦＡＬ１＿ｉとし、送信データの値がマークのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＡｍ１＿ｊの電界強度をＥＡｓ１＿ｊとし、周波数をｆｍｓ１＿ｊとし、位相をΦＡｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＡｓ１＿ｊとし、送信データの値がスペースのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＡｓ１＿ｊの電界強度をＥＡｓ１＿ｊとし、周波数をｆｓｓ１＿ｊとし、位相をΦＡｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＡｓ１＿ｊとし、検波器６１ｂに到達する局部発振光を構成するｉ番目の光ｅＢＬ１＿ｉの電界強度をＥＢＬ１＿ｉとし、周波数をｆＬ１＿ｉとし、位相をΦＢＬ１＿ｉとし、送信データの値がマークのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＢｍ１＿ｊの電界強度をＥＢｓ１＿ｊとし、周波数をｆｍｓ１＿ｊとし、位相をΦＢｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＢｓ１＿ｊとし、送信データの値がスペースのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＢｓ１＿ｊの電界強度をＥＢｓ１＿ｊとし、周波数をｆｓｓ１＿ｊとし、位相をΦＢｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＢｓ１＿ｊとすると、局部発振光と送信データの値がマークのときの符号光とのビート電流のｉとｊに関する総和で濾波器４４の導通帯域Ｂｅ内にあるマークのときのビート総和の二乗は、局部発振光と送信データの値がスペースのときの符号光とのビート電流のｉとｊに関する総和で濾波器４４の導通帯域Ｂｅ内にあるスペースのときのビート総和の二乗よりも大きく数式（３０）が成り立てばよい。ここで、マークのときの符号光と局部発振光とのビート電流のｉとｊに関する総和は、数式（２８）と表せ、スペースのときの符号光と局部発振光とのビート電流のｉとｊに関する総和は、数式（２９）と表せる。
【０１０９】
【数２８】
0004746676.tif 000029
【０１１０】
【数２９】
0004746676.tif 000030
【０１１１】
【数３０】
0004746676.tif 000031
【０１１２】
Ｃ）ＦＳＫ（その２）の場合
周波数の偏移が大きく、マークの場合とスペースの場合で異なる局部発振光を用いる場合の例を次に示す。検波器６１ａに到達する局部発振光を構成するｉ番目の光ｅＡＬ１＿ｉの内で送信データの値がマークのときの符号光に対応する場合の電界強度をＥＡｍＬ１＿ｉとし、周波数をｆｍＬ１＿ｉとし、位相をΦＡｍＬ１＿ｉと表し、送信データの値がスペースのときの符号光に対応する場合の電界強度をＥＡｓＬ１＿ｉとし、周波数をｆｓＬ１＿ｉとし、位相をΦＡｓＬ１＿ｉと表し、送信データの値がマークのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＡｍ１＿ｊの電界強度をＥＡｍｓ１＿ｊとし、周波数をｆｍｓ１＿ｊとし、位相をΦＡｍｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＡｍｓ１＿ｊとし、送信データの値がスペースのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＡｓ１＿ｊの電界強度をＥＡｓｓ１＿ｊとし、周波数をｆｓｓ１＿ｊとし、位相をΦＡｓｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＡｓｓ１＿ｊとし、検波器６１ｂに到達する局部発振光を構成するｉ番目の光ｅＢＬ１＿ｉの内で送信データの値がマークのときの符号光に対応する場合の電界強度をＥＢｍＬ１＿ｉとし、周波数をｆｍＬ１＿ｉとし、位相をΦＢｍＬ１＿ｉと表し、送信データの値がスペースのときの符号光に対応する場合の電界強度をＥＢｓＬ１＿ｉとし、周波数をｆｓＬ１＿ｉとし、位相をΦＢｓＬ１＿ｉと表し、送信データの値がマークのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＢｍ１＿ｊの電界強度をＥＢｍｓ１＿ｊとし、周波数をｆｍｓ１＿ｊとし、位相をΦＢｍｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＢｍｓ１＿ｊとし、送信データの値がスペースのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＢｓ１＿ｊの電界強度をＥＢｓｓ１＿ｊとし、周波数をｆｓｓ１＿ｊとし、位相をΦＢｓｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＢｓｓ１＿ｊとすると、局部発振光と送信データの値がマークのときの符号光とのビート電流のｉとｊに関する総和で濾波器４４の導通帯域Ｂｅ内にあるマークのときのビート総和の二乗は、局部発振光と送信データの値がスペースのときの符号光とのビート電流のｉとｊに関する総和で濾波器４４の導通帯域Ｂｅ内にあるスペースのときのビート総和の二乗よりも大きく数式（３３）が成り立てばよい。ここで、マークのときの符号光と局部発振光とのビート電流のｉとｊに関する総和は、数式（３１）と表せ、スペースのときの符号光と局部発振光とのビート電流のｉとｊに関する総和は、数式（３２）と表せる。
【０１１３】
【数３１】
0004746676.tif 000032
【０１１４】
【数３２】
0004746676.tif 000033
【０１１５】
【数３３】
0004746676.tif 000034
【０１１６】
（第２実施形態）
図１０及び図１１に、本実施形態に係る光受信機の概略構成図を示す。第１実施形態で説明した図３と図４の光受信機２２に対応する。図１０及び図１１の光受信機２２は、局部発振光と符号光をそれぞれ復号器５４ａ，５４ｂで受信対象の符号に応じて分岐した後にそれぞれ光合分波器５３ａ，５３ｂで混合する点が、図３及び図４の光受信機２２と異なる。図１１では、復号器５４ａ，５４ｂからの出力は、光周波数チップ毎に分割して出力され、光合分波器５３ａ−１，５３ａ−２，５３ｂ−１，５３ｂ−２は、各周波数チップ毎に光を混合して出力する。図１０及び図１１では、図３及び図４と符号が同一の構成要素は相互に同一の構成要素を示すため説明は省略する。
【０１１７】
図３及び図４の光受信機２２では、各光周波数チップに対応する透過帯域として符号光の変調拡がりに加えて中間周波数だけ離れた局部発振光までの透過帯域が必要であるが、図１０及び図１１の光受信機２２では、局部発振光と符号光とをそれぞれ個別に復号器５４ａ，５４ｂを通すので、符号光に用いる復号器５４ａは、透過帯域が符号光の線幅に加えて変調拡がり程度でよく、局部発振光に用いる復号器５４ｂは、透過帯域が局部発振光の線幅程度でよい効果がある。但し、図１０及び図１１の光受信機２２では、局部発振光と符号光とを復号器５４ａ，５４ｂそれぞれ分岐した後に光合分波器５３ａ，５３ｂ混合するので、分岐点から混合点までの経路長により局部発振光と符号光の位相差が異なる。そのため、光の波長オーダで位相差が同程度になるように調整する必要がある。この調整のために局部発振光側の復号器と光合分波器の間に調整器５７，５８を有する。局部発振光側ではなく符号光側であっても両側であってもよい。図１０にしか記載していないが図１１及び以降の形態で用いる図１２から図１５、図１９から図２４でも同様である。
【０１１８】
（第３実施形態）
図１２及び図１３に、本実施形態に係る光受信機の概略構成図を示す。第１実施形態で説明した図３と図４の光受信機２２に対応する。図１２及び図１３の光受信機は、図１０及び図１１の光受信機２２における符号光側の復号器５４ａを復号器５４に置き換え、光受信機２２における局部発振光側の復号器５４ｂを光分波器５５に置き換えた構成である。図１２及び図１３では、図１０及び図１１と符号が同一の構成要素は相互に同一の構成要素を示すため説明は省略する。
【０１１９】
図１２及び図１３の光受信機２２は、局部発振光を分割する光分波器５５の光損失に対して、図１０及び図１１の光受信機２２における局部発振光側の復号器５４ｂの光損失が大きいときは、図１０及び図１１の光受信機２２と比較して光損失を小さくすることができる。その他の効果は、図１０及び図１１の光受信機２２で得られる効果と同様で図３及び図４の光受信機２２と比較して復号器５４の透過帯域の要求を軽減できる。
【０１２０】
（第４実施形態）
図１４及び図１５に、本実施形態に係る光受信機の概略構成図を示す。第１実施形態で説明した図３と図４の光受信機に対応する。図１４及び図１５の光受信機２２は、図１０及び図１１の光受信機２２における符号光側の復号器５４ａを光分波器５５に置き換え、光受信機２２における符号光側の復号器５４ｂを復号器５４に置き換えた構成である。図１４及び図１５では、図１０及び図１１と符号が同一の構成要素は相互に同一の構成要素を示すため説明は省略する。
【０１２１】
図１４及び図１５の光受信機２２は、符号光を分割する光分波器５５の光損失に対して、図１０及び図１１の光受信機２２における局部発振光側の復号器５４ｂの光損失が大きいときは、図１０及び図１１の光受信機２２と比較して光損失を小さくすることができる。また、図１２及び図１３の光受信機２２と比較して復号器５４の透過帯域の要求をより軽減できる。その他の効果は、図１０及び図１１の光受信機２２で得られる効果と同様で図３及び図４の光受信機２２と比較して復号器５４の透過帯域の要求を軽減できる。
【０１２２】
（第５実施形態）
図１６に、本実施形態に係る光受信機の概略構成図を示す。図１６の光受信機２２は、局部発振光と符号光とを混合する光合分波器及び検波器の構成が図１０と異なる。つまり、図１６の光合分波器は、それぞれ２出力を出力する光合分波器５３ａ，５３ｂであり、検波器は光合分波器５３ａ，５３ｂの２出力を受ける差動検波器６４ａ−１，６４ａ−２，６４ｂ−１，６４ｂ−２である。また、図１６の光受信機２２は、図１０の調整器６２ａ，６２ｂに相当する調整器５７，５８を備える。図１６では、図１０及び図１１と符号が同一の構成要素は相互に同一の構成要素を示すため説明は省略する。
【０１２３】
例えば、２つの入力である符号光と局部発振光とをπ位相差が異なる２出力として出力する理想的な２×２光合分波器とした場合、光合分波器５３ａ，５３ｂが略等しい光路長で混合光を差動検波器６４ａ−１，６４ａ−２，６４ｂ−１，６４ｂ−２に入力し差動検波することで、これにより、信号成分に対して雑音となる符号光及び局部発振光の直接検出成分と符号光間のビート成分等のコモンモード雑音の軽減が可能となる。
【０１２４】
同様の構成は、図１１、図１２、図１３、図１４及び図１５の復号器５４，５４ａ，５４ｂより後段で光合分波器５３ａ，５３ｂ，５３ａ−１，５３ａ−２，５３ｂ−１，５３ｂ−２により符号光と局部発振光を混合する各光受信機２２の構成でも適用可能である。つまり、光合分波器５３ａ，５３ｂ，５３ａ−１，５３ａ−２，５３ｂ−１，５３ｂ−２がそれぞれ２出力し、各光合分波器の当該２出力をそれぞれ図１６の差動検波器６４ａ−１，６４ａ−２，６４ｂ−１，６４ｂ−２により検波する構成とする。
【０１２５】
（第６実施形態）
本実施形態では、光受信機の検波方法が図３から図５及び図１０から図１５で説明した光受信機２２における検波方法と異なる。図３から図５及び図１０から図１５の光受信機２２では包絡線検波器４５による二乗検波を適用しているが、本実施形態では、包絡線検波に代えて同期検波を行う。まず、符号光を構成する各光周波数チップと局部発振光を構成する各光周波数チップの光周波数と位相を同期する光段でのホモダインの場合について説明する。この場合、図３から図５及び図１０から図１５の光受信機２２の包絡線検波器４５に代えて光位相同期のための局部発振光源４１の位相を調整する位相調整回路（不図示）を具備する。位相調整回路は、加減算器６３の出力信号について位相同期を行うことが望ましいが、図４、図１１、図１３及び図１５のように光周波数チップ毎に光検波する構成の場合は、検波器６１ａ−１，６１ａ−２，６１ｂ−１，６１ｂ−２から加減算器６３までの位相をそれぞれ出力信号に加味して位相を調整してもよい。
【０１２６】
また、図３から図５及び図１０から図１５の光受信機２２では送信データの値に対して加減算器６３の出力の絶対値の差が異なることが必要であったが、本実施形態では、包絡線検波を行わないので負の値もとりうるため出力の値が異なればよい。そのため、図３から図５及び図１０から図１５の調整器６２ａ，６２ｂ，６２ａ−１，６２ａ−２，６２ｂ−１，６２ｂ−２は、送信データの値に応じて出力の絶対値ではなく出力の値が異なるように調整する。マークの場合とスペースの場合で送信する光周波数チップを入れ替えるような送信データを伝送する場合は、一方の値の場合のみ送信するのに比べて信号強度が差し引きで２倍になる効果がある。
【０１２７】
本実施形態について第１実施形態と同様に一般的な式を用いて示せば、以下となる。簡単化のため、送信データの値はマークとスペースの２値伝送で且つ受信対象外の符号光のない状況にて示すが、多値であっても受信対象外の符号光があっても同様である。検波器６１ａ，６１ａ−１，６１ａ−２に到達する局部発振光を構成するｉ番目の光をｅＡＬ１＿ｉとし、送信データの値がマークのときの符号光を構成するｊ番目の光をｅＡｍ１＿ｊとし、送信データの値がスペースのときの符号光を構成するｊ番目の光をｅＡｓ１＿ｊとし、検波器６１ｂ，６１ｂ−１，６１ｂ−２に到達する局部発振光を構成するｉ番目の光をｅＢＬ１＿ｉとし、送信データの値がマークのときの符号光を構成するｊ番目の光をｅＢｍ１＿ｊとし、送信データの値がスペースのときの符号光を構成するｊ番目の光をｅＢｓ１＿ｊとし、濾波器４４の導通帯域をＢｅ、ｉとｊに関する総和をΣΣと表すと、送信データの値がマークのときの符号光と局部発振光とのビート電流のうち濾波器４４の導通帯域Ｂｅ内にあるビート電流のｉとｊに関する総和であるマークのときのビート電流総和は、局部発振光と送信データの値がスペースのときの符号光とのビート電流のうち濾波器４４の導通帯域Ｂｅ内にあるビート電流のｉとｊに関する総和であるスペースのときのビート電流総和よりも大きく数式（３６）で表せる。ここで、マークのときの符号光と局部発振光とのビート電流のｉとｊに関する総和は、数式（３４）と表せ、スペースのときの符号光と局部発振光とのビート電流のｉとｊに関する総和は、数式（３５）と表せる。
【０１２８】
【数３４】
0004746676.tif 000035
【０１２９】
【数３５】
0004746676.tif 000036
【０１３０】
【数３６】
0004746676.tif 000037
【０１３１】
数式（３６）に示す関係式により、本実施形態では、異なる光周波数の複数の光によるデータ伝送をコヒーレント検波で検波することが可能となる。以下、変調方式に即して説明する。
【０１３２】
ａ）ＡＳＫの場合
検波器６１ａ，６１ａ−１，６１ａ−２に到達する局部発振光を構成するｉ番目の光ｅＡＬ１＿ｉの電界強度をＥＡＬ１＿ｉとし、周波数をｆＬ１＿ｉとし、初期位相をΦＡＬ１＿ｉとし、送信データの値がマークのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＡｍ１＿ｊの電界強度をＤＡｍｓ１＿ｊＥＡｓ１＿ｊとし、周波数をｆｓ１＿ｊとし、位相をΦＡｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＡｓ１＿ｊとし、送信データの値がスペースのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＡｓ１＿ｊの電界強度をＤＡｓｓ１＿ｊＥＡｓ１＿ｊとし、周波数をｆｓ１＿ｊとし、位相をΦＡｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＡｓ１＿ｊとし、検波器６１ｂ，６１ｂ−１，６１ｂ−２に到達する局部発振光を構成するｉ番目の光ｅＢＬ１＿ｉの電界強度をＥＢＬ１＿ｉとし、周波数をｆＬ１＿ｉとし、初期位相をΦＢＬ１＿ｉとし、送信データの値がマークのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＢｍ１＿ｊの電界強度をＤＢｍｓ１＿ｊＥＢｓ１＿ｊとし、周波数をｆｓ１＿ｊとし、位相をΦＢｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＢｓ１＿ｊとし、送信データの値がスペースのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＢｓ１＿ｊの電界強度をＤＢｓｓ１＿ｊＥＢｓ１＿ｊとし、周波数をｆｓ１＿ｊとし、位相をΦＢｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＢｓ１＿ｊとすると、局部発振光と送信データの値がマークのときの符号光とのビート電流のｉとｊに関する総和で濾波器４４の導通帯域Ｂｅ内にあるマークのときのビート総和は、局部発振光と送信データの値がスペースのときの符号光とのビート電流のｉとｊに関する総和で濾波器４４の導通帯域Ｂｅ内にあるスペースのときのビート総和よりも大きく数式（３９）が成り立てばよい。ここで、マークのときの符号光と局部発振光とのビート電流のｉとｊに関する総和は、数式（３７）と表せ、スペースのときの符号光と局部発振光とのビート電流のｉとｊに関する総和は、数式（３８）と表せる。
【０１３３】
【数３７】
0004746676.tif 000038
【０１３４】
【数３８】
0004746676.tif 000039
【０１３５】
【数３９】
0004746676.tif 000040
【０１３６】
Ｂ）ＰＳＫの場合
検波器６１ａ，６１ａ−１，６１ａ−２に到達する局部発振光を構成するｉ番目の光ｅＡＬ１＿ｉの電界強度をＥＡＬ１＿ｉとし、周波数をｆＬ１＿ｉとし、位相をΦＡＬ１＿ｉとし、送信データの値がマークのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＡｍ１＿ｊの電界強度をＥＡｓ１＿ｊとし、周波数をｆｓ１＿ｊとし、位相をΦＡｍｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＡｓ１＿ｊとし、送信データの値がスペースのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＡｓ１＿ｊの電界強度をＥＡｓ１＿ｊとし、周波数をｆｓ１＿ｊとし、位相をΦＡｓｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＡｓ１＿ｊとし、検波器６１ｂ，６１ｂ−１，６１ｂ−２に到達する局部発振光を構成するｉ番目の光ｅＢＬ１＿ｉの電界強度をＥＢＬ１＿ｉとし、周波数をｆＬ１＿ｉとし、位相をΦＢＬ１＿ｉとし、送信データの値がマークのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＢｍ１＿ｊの電界強度をＥＢｓ１＿ｊとし、周波数をｆｓ１＿ｊとし、位相をΦＢｍｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＢｓ１＿ｊとし、送信データの値がスペースのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＢｓ１＿ｊの電界強度をＥＢｓ１＿ｊとし、周波数をｆｓ１＿ｊとし、位相をΦＢｓｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＢｓ１＿ｊとすると、局部発振光と送信データの値がマークのときの符号光とのビート電流のｉとｊに関する総和で濾波器４４の導通帯域Ｂｅ内にあるマークのときのビート総和は、局部発振光と送信データの値がスペースのときの符号光とのビート電流のｉとｊに関する総和で濾波器４４の導通帯域Ｂｅ内にあるスペースのときのビート総和よりも大きく数式（４２）が成り立てばよい。ここで、マークのときの符号光と局部発振光とのビート電流のｉとｊに関する総和は、数式（４０）と表せ、スペースのときの符号光と局部発振光とのビート電流のｉとｊに関する総和は、数式（４１）と表せる。
【０１３７】
【数４０】
0004746676.tif 000041
【０１３８】
【数４１】
0004746676.tif 000042
【０１３９】
【数４２】
0004746676.tif 000043
【０１４０】
Ｃ）ＦＳＫ（その１）の場合
マークの場合と、スペースの場合で同一の局部発振光を用いる場合の例を初めに示す。検波器６１ａ，６１ａ−１，６１ａ−２に到達する局部発振光を構成するｉ番目の光ｅＡＬ１＿ｉの電界強度をＥＡＬ１＿ｉとし、周波数をｆＬ１＿ｉとし、位相をΦＡＬ１＿ｉとし、送信データの値がマークのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＡｍ１＿ｊの電界強度をＥＡｓ１＿ｊとし、周波数をｆｍｓ１＿ｊとし、位相をΦＡｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＡｓ１＿ｊとし、送信データの値がスペースのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＡｓ１＿ｊの電界強度をＥＡｓ１＿ｊとし、周波数をｆｓｓ１＿ｊとし、位相をΦＡｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＡｓ１＿ｊとし、検波器６１ｂ，６１ｂ−１，６１ｂ−２に到達する局部発振光を構成するｉ番目の光ｅＢＬ１＿ｉの電界強度をＥＢＬ１＿ｉとし、周波数をｆＬ１＿ｉとし、位相をΦＢＬ１＿ｉとし、送信データの値がマークのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＢｍ１＿ｊの電界強度をＥＢｓ１＿ｊとし、周波数をｆｍｓ１＿ｊとし、位相をΦＢｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＢｓ１＿ｊとし、送信データの値がスペースのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＢｓ１＿ｊの電界強度をＥＢｓ１＿ｊとし、周波数をｆｓｓ１＿ｊとし、位相をΦＢｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＢｓ１＿ｊとすると、局部発振光と送信データの値がマークのときの符号光とのビート電流のｉとｊに関する総和で濾波器４４の導通帯域Ｂｅ内にあるマークのときのビート総和は、局部発振光と送信データの値がスペースのときの符号光とのビート電流のｉとｊに関する総和で濾波器４４の導通帯域Ｂｅ内にあるスペースのときのビート総和よりも大きく数式（４５）が成り立てばよい。ここで、マークのときの符号光と局部発振光とのビート電流のｉとｊに関する総和は、数式（４２）と表せ、スペースのときの符号光と局部発振光とのビート電流のｉとｊに関する総和は、数式（４３）と表せる。
【０１４１】
【数４３】
0004746676.tif 000044
【０１４２】
【数４４】
0004746676.tif 000045
【０１４３】
【数４５】
0004746676.tif 000046
【０１４４】
Ｄ）ＦＳＫ（その２）の場合
周波数の偏移が大きく、マークの場合とスペースの場合で異なる局部発振光を用いる場合の例を次に示す。検波器６１ａ，６１ａ−１，６１ａ−２に到達する局部発振光を構成するｉ番目の光ｅＡＬ１＿ｉの内で送信データの値がマークのときの符号光に対応する場合の電界強度をＥＡｍＬ１＿ｉ，周波数をｆｍＬ１＿ｉとし、位相をΦＡｍＬ１＿ｉと表し、送信データの値がスペースのときの符号光に対応する場合の電界強度をＥＡｓＬ１＿ｉとし、周波数をｆｓＬ１＿ｉとし、位相をΦＡｓＬ１＿ｉと表し、送信データの値がマークのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＡｍ１＿ｊの電界強度をＥＡｍｓ１＿ｊとし、周波数をｆｍｓ１＿ｊとし、位相をΦＡｍｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＡｍｓ１＿ｊとし、送信データの値がスペースのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＡｓ１＿ｊの電界強度をＥＡｓｓ１＿ｊとし、周波数をｆｓｓ１＿ｊとし、位相をΦＡｓｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＡｓｓ１＿ｊとし、検波器６１ｂ，６１ｂ−１，６１ｂ−２に到達する局部発振光を構成するｉ番目の光ｅＢＬ１＿ｉの内で送信データの値がマークのときの符号光に対応する場合の電界強度をＥＢｍＬ１＿ｉとし、周波数をｆｍＬ１＿ｉとし、位相をΦＢｍＬ１＿ｉと表し、送信データの値がスペースのときの符号光に対応する場合の電界強度をＥＢｓＬ１＿ｉとし、周波数をｆｓＬ１＿ｉとし、位相をΦＢｓＬ１＿ｉと表し、送信データの値がマークのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＢｍ１＿ｊの電界強度をＥＢｍｓ１＿ｊとし、周波数をｆｍｓ１＿ｊとし、位相をΦＢｍｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＢｍｓ１＿ｊとし、送信データの値がスペースのときの符号光を構成するｊ番目の光ｅＢｓ１＿ｊの電界強度をＥＢｓｓ１＿ｊとし、周波数をｆｓｓ１＿ｊとし、位相をΦＢｓｓ１＿ｊとし、対応する局部発振光を構成する光に対する偏波面の角度差の余弦をＰＢｓｓ１＿ｊとすると、局部発振光と送信データの値がマークのときの符号光とのビート電流のｉとｊに関する総和で濾波器４４の導通帯域Ｂｅ内にあるマークのときのビート総和は、局部発振光と送信データの値がスペースのときの符号光とのビート電流のｉとｊに関する総和で濾波器４４の導通帯域Ｂｅ内にあるスペースのときのビート総和よりも大きく数式（４８）が成り立てばよい。ここで、マークのときの符号光と局部発振光とのビート電流のｉとｊに関する総和は、数式（４６）と表せ、スペースのときの符号光と局部発振光とのビート電流のｉとｊに関する総和は、数式（４７）と表せる。
【０１４５】
【数４６】
0004746676.tif 000047
【０１４６】
【数４７】
0004746676.tif 000048
【０１４７】
【数４８】
0004746676.tif 000049
【０１４８】
更に図１０から図１５の光受信機２２では包絡線検波であったので中間周波数がデータレートに比べて十分大きいヘテロダイン検波にしか適用できないが、本実施形態では、同期検波であるのでヘテロダインとホモダインの両方に適用することができる。これに伴い、図１０から図１５の濾波器４４は、透過帯域が略データレートの半分以上でありかつ、直流成分を導通しない濾波器である。このような濾波器４４としては、例えば直流成分をカットするDCブロックと低域濾波器の組合せにより構成することができる。また、第２実施形態から第４実施形態で説明した図１０から図１５の光合分波器５３ａ，５３ｂ，５３ａ−１，５３ａ−２，５３ｂ−１，５３ｂ−２と検波器６１ａ，６１ｂ，６１ａ−１，６１ａ−２，６１ｂ−１，６１ｂ−２についても図１６の光受信機２２と同様に差動検波器６４ａ，６４ｂ，６４ａ−１，６４ａ−２，６４ｂ−１，６４ｂ−２に置き換える構成も可能である。
【０１４９】
（第７実施形態）
本実施形態では、光受信機の検波方法が第６実施形態で説明した光受信機における検波方法と異なる。第６実施形態で説明した光受信機では局部発振光源（図３から図５及び図１０から図１５の局部発振光源４１）の位相を同期させる光位相同期ループにより同期検波を行ったが、本実施形態では、第６実施形態で説明した位相調整回路に代えて、中間周波数信号の位相を同期させる電気の位相同期ループにより位相同期させた中間周波数信号を発生する発生器（不図示）と、当該発生器により発生した中間周波数信号と符号光及び局部発振光により発生した中間周波数信号とを混合させる混合器（不図示）と、からなる復調器を、具備する。本実施形態でも、包絡線検波を行わないので負の値もとり得るため出力の値が異なればよい。そのため、本実施形態の調整器（図３から図５及び図１０から図１５の調整器６２ａ，６２ｂ，６２ａ−１，６２ａ−２，６２ｂ−１，６２ｂ−２）は、送信データの値に応じて出力の絶対値ではなく出力の値が異なるように調整する。マークの場合とスペースの場合で送信する光周波数チップを入れ替えるような送信データを伝送する場合は、一方の値の場合のみ送信するのに比べて信号強度が差し引きで２倍になる効果がある。また、本実施形態に係る光受信機では、光周波数における位相と同期する第６実施形態で説明した光受信機と比較して、中間周波数信号の位相に同期するので当該同期を容易にすることができる。また、第２実施形態から第４実施形態で説明した図１０から図１５の光合分波器５３ａ，５３ｂ，５３ａ−１，５３ａ−２，５３ｂ−１，５３ｂ−２と検波器６１ａ，６１ｂ，６１ａ−１，６１ａ−２，６１ｂ−１，６１ｂ−２についても図１６の光受信機２２と同様に差動検波器６４ａ，６４ｂ，６４ａ−１，６４ａ−２，６４ｂ−１，６４ｂ−２に置き換える構成も可能である。
【０１５０】
ここで、自符号を（１１００）の符号とし、２チップからなる自符号の中間周波数信号を数式（５１）とする。また、他符号を（１０１０）の符号とし、２チップからなる他符号の中間周波数信号を数式（５２）とする。
【０１５１】
【数５１】
0004746676.tif 000050
【０１５２】
【数５２】
0004746676.tif 000051
【０１５３】
上記の条件で両符号の中間周波数信号の合計は、数式（５１）及び数式（５２）より、数式（５３）となる。
【０１５４】
【数５３】
0004746676.tif 000052
【０１５５】
ここで、各チップに対応する中間周波数信号の振幅電圧Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ３はそれぞれ略等しく、また中間周波数ｆＩＦ−Ａ１、ｆＩＦ−Ａ２、ｆＩＦ−Ｂ１、ｆＩＦ−Ｂ３はそれぞれ略等しいとする。他符号によるＭＡＩがなくなるためには、他符号の中間周波数信号が相殺してその出力が零となればよい。そのために、本実施形態では、他符号光と局部発振光のそれぞれを構成する光周波数チップの位相差、即ち中間周波数の位相項が少なくともΔΦB１≒ΔΦB３となるように揃えている。
【０１５６】
前述の第６実施形態では、光ＰＬＬにより、符号光と局部発振光とのそれぞれを構成する光周波数チップ毎に位相同期して、理想的には位相差をΔΦＡ１＝ΔΦＡ２＝ΔΦB１＝ΔΦB３＝0となるように揃える。従って、両符号の中間周波数信号の合計は、数式（５４）と表せる。
【０１５７】
【数５４】
0004746676.tif 000053
【０１５８】
そのため、他符号による中間周波数信号成分がなくなり、自符号の中間周波数信号成分だけとなる。
【０１５９】
中間周波数が略零のホモダイン検波の場合は、復調器は不要である。上数式（５４）のうち「ｃｏｓ」の項の括弧の中が略零となり、中間周波数信号がベースバンド信号となるからである。一方、中間周波数が有限の値となるヘテロダイン検波の場合は、中間周波数信号をベースバンド信号にするために、復調器が必要である。復調器は、データの値に応じて絶対値の異なる出力となる設定であれば、第１実施形態と同様に包絡線検波器としてよい。包絡線検波器としては、例えば入力を二乗して出力するダイオード検波器、ダイオードブリッジ又はアンプ等のデバイスの組合せで構成される全波整流検波器や、予め分割した入力をミキサ等の混合器の複数の入力にそれぞれ入力する構成としたミキサ等の混合器でもよい。入力を二乗して出力する復調器の場合、そのベースバンド信号の出力は、２Ａ１２となる。しかし、負の値をとることはできない。なお、復調器のアナログ回路としての処理について説明をしたが、光検波の後段で、アナログ−デジタル変換し、デジタル回路として復調器を構成してもよい。
【０１６０】
一方、本実施形態では、符号光と局部発振光のそれぞれを構成する光周波数チップ毎の位相差は必ずしも零とはならない。本実施形態では、光ＰＬＬを用いていないからである。しかし、他の実施形態と同様に、他符号光と局部発振光のそれぞれを構成する光周波数チップの位相差、即ち中間周波数信号の位相項が少なくともΔΦＢ１≒ΔΦＢ３となるように揃えている。従って、両符号の中間周波数信号の合計は、数式（５５）と表せる。
【０１６１】
【数５５】
0004746676.tif 000054
【０１６２】
そのため、他符号による中間周波数信号成分がなくなり、自符号の中間周波数信号成分だけとなる。本実施形態では、中間周波数信号をベースバンド信号に復調する復調器は、前述の第１実施形態と異なり電気のＰＬＬを用いた同期検波器である。同期検波器は、例えば、中間周波数信号を発振して出力する発振器と、自符号の符号光に起因する中間周波数信号の位相に当該発振器の出力する中間周波数信号の位相を同期させる電気のＰＬＬ中に設けられるミキサ等の混合器と、で構成される。当該ミキサ等の混合器は、当該発振器からの中間周波数信号と符号光に起因する中間周波数信号とを掛け合わせる。また、光検波以降でアナログ−デジタル変換して、デジタル回路として復調器を構成してもよい。
【０１６３】
なお、前述の第６実施形態で用いる復調器を包絡線検波器として例示したが、当該復調器としては、出力の値として負の値をとりうる本実施形態の同期検波器を用いることが望ましい。前述の第６実施形態では、中間周波数信号の位相項が零となっているので、発振器からの中間周波数信号も位相項が零で混合器に到着するように設定すればよいので本実施形態の電気のＰＬＬよりも位相同期は容易である。
【０１６４】
また、本実施形態の他の構成として、位相調整についても中間周波数信号の電気のＰＬＬで行う構成がある。この構成では、各光周波数チップの中間周波数信号に発振器からの中間周波数信号を掛け合わせる際に位相を同期させる電気のＰＬＬを用いた復調器により、中間周波数信号を光周波数チップ毎にそれぞれ復調する。このとき、復調後のベースバンド信号を加減算器により加減算する。加減算後の両符号の中間周波数信号の振幅電圧の合計は、Ａ１＋Ａ２+Ｂ１−Ｂ２＝２Ａ１となる。この構成では、各光周波数チップ間の位相差を光段で調整する代わりに、光検波した後の光周波数チップ毎の中間周波数信号をそれぞれ同期検波して復号し、その後に加減算することで、光段での処理を電気段での処理にできる効果がある。
【０１６５】
（第８実施形態）
図１７及び図１８に、本実施形態に係る光受信機の概略構成図を示す。第１実施形態で説明した図３と図４の光受信機２２に対応する。図１７及び図１８の光受信機２２では、図３及び図４の光受信機２２における光合分波器５３に代えて光ハイブリット５６を適用する。光ハイブリッド５６は、入力光を所定の複数の位相差で複数に分岐して出力する。そして、図１７では、光ハイブリッド５６で分岐した経路ごとに復号器５４−１，５４−２と検波器６１−１ａ，６１−１ｂ，６１−２ａ，６１−２ｂと加減算器６３−１，６３−２の組を備え、各組の出力を加算して出力する加算器４６を備える構成が図１０及び図１１の光受信機２２と異なっている。図１８では、復号器５４−１，５４−２は、混合光をそれぞれ光周波数チップ毎に分割して出力し、検波器６１−１ａ−１，６１−１ａ−２，６１−１ｂ−１，６１−１ｂ−２，６１−２ａ−１，６１−２ａ−２，６１−２ｂ−１，６１−２ｂ−２は、復号器５４−１，５４−２からの混合光を光周波数チップ毎に検波する。図１７及び図１８では、図１０及び図１１と符号が同一の構成要素は相互に同一の構成要素を示すため説明は省略する。
【０１６６】
本実施形態では、図３及び図４の光受信機２２におけるホモダイン検波として位相ダイバシチを適用した例である。図１７及び図１８の光受信機２２では、光ハイブリッド５６として光９０°ハイブリットを想定し、復号器と検波器と加減算器の組は、（復号器５４−１、検波器６１−１ａ，６１−１ｂ、加減算器６３−１ａ，６３−１ｂ）及び（復号器５４−２，検波器６１−２ａ，６１−２ｂ、加減算器６３−２ａ，６３−２ｂ）の二組である。従って、図３及び図４の光受信機２２における光合分波器５３、復号器５４、検波器６１ａ，６１ｂ及び加減算器６３が、光ハイブリッド５６と、二組の（復号器５４−１、検波器６１−１ａ，６１−１ｂ、加減算器６３−１ａ，６３−１ｂ）及び（復号器５４−２，検波器６１−２ａ，６１−２ｂ、加減算器６３−２ａ，６３−２ｂ）に置き換わった構成である。なお、光ハイブリッド５６として３×３結合回路による１２０°ハイブリットを適用する場合には、図３及び図４の復号器５４、検波器６１ａ，６１ｂ及び加減算器６３の組が３組となる。なお、図１８では、光周波数チップ毎に検波器６１−１ａ−１，６１−１ａ−２，６１−１ｂ−１，６１−１ｂ−２及び調整器６２−１ａ−１，６２−１ａ−２，６２−１ｂ−１，６２−１ｂ−２を備えている。
【０１６７】
光ハイブリッド５６として適用する光９０°ハイブリッドは、入力される２つの入力光の位相差が２つの出力で９０°位相差が異なる関係で出力する。濾波器４４−１，４４−２は、中間周波数がデータレートに比べて小さいので、ホモダイン検波又はホモダイン検波に類した検波となる。そのため、透過帯域が略データレートの半分以上でありかつ、直流成分を導通しない。このような濾波器４４−１，４４−２としては、例えば直流成分をカットするDCブロックと低域濾波器の組合せにより構成することができる。  本実施形態で中間周波数が０Ｈｚの場合の図３及び図４の光受信機２２で説明した数式（１２）の各加減算器出力における中間周波数成分ｉｐ１、ｉｐ２は雑音項を除くと次の数式（４９）で表せる。
【０１６８】
【数４９】
0004746676.tif 000055
【０１６９】
数式（４９）において、ｉｐ１、ｉｐ２のそれぞれの第２項が符号の直交性により十分小さいとすると両者を加算した後に包絡線検波器４５−１，４５−２で二乗すると、数式（４９）は、局部発振光と符号光の対応する光周波数チップ同士の位相差によらず一定となる。本実施形態では図３及び図４の光受信機２２と比較して中間周波数が小さい分だけ符号光の条件として必要となる光周波数帯域を狭くすることができる。
【０１７０】
（第９実施形態）
図１９から図２４に、本実施形態に係る光受信機の概略構成図を示す。第２実施形態から第４実施形態で説明した図１０から図１５の光受信機２２に対応する。図１９から図２４の光受信機２２では、図１０，１２及び１４の光受信機２２における光合分波器５３ａ，５３ｂに代えて光ハイブリット５６−１，５６−２を適用し、図１１，１３及び図１５の光合分波器５３ａ−１，５３ａ−２，５３ｂ−１，５３ｂ−２に代えて光ハイブリッド５６−１ａ，５６−１ｂ，５６−２ａ，５６−２ｂを適用する。図１９から図２４の光ハイブリッド５６−１，５６−２，５６−１ａ，５６−１ｂ，５６−２ａ，５６−２ｂのそれぞれは、入力光を所定の複数の位相差で複数に分岐して出力する。そして、本実施形態では、光ハイブリッド５６−１，５６−２，５６−１ａ，５６−１ｂ，５６−２ａ，５６−２ｂで分岐した経路ごとに（検波器６１−１ａ，６１−１ｂ、加減算器６３−１）と（検波器６１−２ａ，６１−２ｂ、加減算器６３−２）との二組を備え、各組の出力を加算して出力する加算器４６を備える構成が図１０から図１５の光受信機２２と異なっている。また、図１９から図２４の光受信機２２は、各経路に濾波器４４−１，４４−２を備えている。さらに、各経路に調整器６２−１，６２−２を備えている。なお、図２０，図２２，図２４では、光周波数チップ毎に（検波器６１−１ａ−１，６１−１ａ−２，６１−１ｂ−１，６１−１ｂ−２、加減算器６３−１）及び（検波器６１−２ａ−１，６１−２ａ−２，６１−２ｂ−１，６１−２ｂ−２、加減算器６３−２）を備え、さらに調整器６２−１ａ−１，６２−１ａ−２，６２−１ｂ−１，６２−１ｂ−２，６２−２ａ−１，６２−２ａ−２，６２−２ｂ−１，６２−２ｂ−２を備えている。図１９から図２４では、図１０から図１５と符号が同一の構成要素は相互に同一の構成要素を示すため説明は省略する。
【０１７１】
本実施形態では、図１０から図１５の光受信機２２におけるホモダイン検波として位相ダイバシチを適用した例である。図１９から図２４の光受信機２２では、光ハイブリッド５６−１，５６−２，５６−１ａ，５６−１ｂ，５６−２ａ，５６−２ｂとして光９０°ハイブリットを想定し、検波器と加減算器の組は二組である。従って、図１０から図１５の光受信機２２における光合分波器、検波器、加減算器が光ハイブリット５６−１，５６−２，５６−１ａ，５６−１ｂ，５６−２ａ，５６−２ｂと、二組の（検波器６１−１ａ，６１−１ｂ、加減算器６３−１）及び（検波器６１−２ａ，６１−２ｂ、加減算器６３−２）に置き換わった構成である。図１９から図２４の光受信機２２においても光ハイブリットの出力がπ／２異なる出力に対応してそれぞれと位相差がπ異なる出力を有する光ハイブリット５６−１，５６−２，５６−１ａ，５６−１ｂ，５６−２ａ，５６−２ｂを適用すれば検波器６１−１，６１−２をそれぞれ図１６の光受信機２２と同様に差動検波器６４ａ，６４ｂに置き換えてそれぞれπ位相差が異なる２入力を差動検波する構成も可能である。
【０１７２】
（第１０実施形態）
第１実施形態から第９実施形態で説明した光受信機２２では、符号光と局部発振光の偏波が合致したシステムあるいは合致させる手段を具備するシステムであることを前提に説明した。本実施形態では、第１実施形態から第９実施形態で説明した光受信機を偏波無依存に動作させるための構成について説明する。本実施形態に係る光受信機と第１実施形態から第９実施形態で説明した光受信機との違いは、直交する２偏波の符号光又は局部発振光が一つの送信データに対応する時間であるビット時間内に半分ずつ存在する偏波スクランブルを符号光又は局部発振光に施していること、及びビット時間単位で出力を積分する積分器（不図示）を具備することにある。不図示の積分器は、第１実施形態から第８実施形態で説明した光受信機２２の電気段に設けることができる。例えば、図３の検波器の６１ａ，６１ｂの後段に検波器６１ａ，６１ｂ毎に設けることができる。他の光受信機２２においても同様である。このように偏波スクランブルを施すことにより、光受信機２２の出力を偏波によらず略一定の出力とすることができる。以下、本実施形態における偏波無依存化について、局部発振光を偏波スクランブルしている場合で説明する。
【０１７３】
局部発振光の直交する偏波をＴＥとＴＭとし、強度はそれぞれ０．５Ｌとし、符号光とＴＥの偏波の角度をθとし、強度をＳとすると、信号強度は次の数式（５０）と表せる。
【０１７４】
【数５０】
0004746676.tif 000056
【０１７５】
よって、符号光の偏波によらず一定の信号が得られる。
【０１７６】
なお、符号光に対する偏波スクランブルは、ビット時間の半分の時間のタイミング、又は送信データによる変調のタイミングと１／２ビット時間ずらしたタイミングで偏波変調器（不図示）において符号光を変調することで施すことができる。一方、局部発振光に対する偏波スクランブルは、ビット時間の半分の時間で偏波変調器（不図示）により符号光を変調することでかけることができる。また、ビット時間に対してパルス幅が小さいパルス光を用いるのであれば、ビット時間内に複数のパルス光を用いる。複数のパルス光を用いる場合は、局部発振光または符号光の略同数の各偏波のパルス光が、対応する符号光又は局部発振光のパルス光についてそれぞれコヒーレント検波する必要がある。複数のパルス光の生成方法としては、例えばパルス周期がビット時間の２の自然数倍のパルス光源を用いて、パルス光の半分の偏波を偏波変調器（不図示）を用いてπ／２変調すればよい。またパルス周期がビット時間の自然数倍以上のパルス光源を用いて、パルス光を分岐し、半数のパルスの偏波をπ／２回転させてパルス光同士が衝突しないように遅延して合波すればよい。なお、符号光と局部発振光の両光ともパルス光である場合は、パルス同士がビートを生ずるように時間的に衝突させるためにスクランブルを施さない側の光も分岐して同様の遅延を与えた上で合波することも必要である。
【０１７７】
なお、本実施形態で適用した偏波スクランブルに加えて、位相スクランブルをかけ、濾波器の透過帯域を第８又は第９実施形態で説明した光受信機２２の濾波器４４−１，４４−２の透過帯域に合わせれば、第１実施形態から第５実施形態で説明した光受信機２２でホモダイン検波を行うことができる。位相スクランブルは１ビット時間を４分割してそれぞれにπ／２ずつ位相の異なる光が必要となる。それぞれ偏波スクランブルの二偏波が必要なので、１ビット時間を８分割する必要がある。スクランブルは位相変調器（不図示）や分岐した光に必要回数だけ４５度ファラデー鏡（不図示）で反射するなどにより実施することができる。以上のようにして、本実施形態に係る光受信機では、偏波無依存化することができる。
【０１７８】
（第１１実施形態）
本実施形態では、第１０実施形態で説明した光受信機と同様に第１実施形態から第９実施形態で説明した光受信機を偏波無依存に動作させるための構成について説明する。本実施形態に係る光受信機では、符号光又は局部発振光の一方を構成する各光周波数チップの偏波が互いに直交した異なる光周波数の２光からなる。これらの２光と対応する光の光周波数チップとの中間周波数は、検波器６１ａ，６１ｂ（例えば、図３）で検波した後の中間周波数信号同士の少なくとも変調のメインローブが重ならないような中間周波数である必要がある。中間周波数の差としては、シンボルレートの２．５倍以上であることが望ましい。本実施形態に係る光受信機では、中間周波数を透過する濾波器４４（例えば、図３）は、それぞれの中間周波数の少なくとも変調のメインローブを透過させる透過帯域が必要である。直交する２光の光周波数チップと１光の光周波数チップとのビートによる信号強度の和は一定となるので本実施形態に係る光受信機も第１０実施形態で説明した光受信機と同様に偏波無依存化の効果がある。また、第１０実施形態で説明した光受信機と比較してシンボルレートの２倍の動作速度の偏波変調器（第１０実施形態で説明した偏波変調器）を不要とすることができる。
【０１７９】
（第１２実施形態）
本実施形態では、第１０実施形態で説明した光受信機と同様に第１実施形態から第９実施形態で説明した光受信機２２を偏波無依存に動作させるための構成について説明する。本実施形態に係る光受信機２２では、第１実施形態から第８実施形態で説明した光受信機２２で適用した符号に代えて２つの符号を光周波数軸上に連結した連結符号を用いる。ここで、連結符号としては、符号の利用効率から同じ符号を２回繰り返し用いることが望ましい。本実施形態では、連結符号を構成する一方の符号に用いる符号光を構成する光周波数チップと他方の符号に用いる符号光を構成する光周波数チップとはそれぞれ偏波が直交している。また、局部発振光は連結符号を構成する両方の符号で偏波が同一である。また、図３から図５及び図１０から図２４の光合分波器５３，５３ａ，５３ｂ，５３ａ−１，５３ｂ−１，５３ａ−２，５３ｂ−２及び光ハイブリッド５６，５６−１，５６−２は、符号光及び局部発振光について連結符号を構成する一つの符号毎に略同じ偏波状態で且つ２つの符号間で相対的にπ／２又は３π／２だけ異なる偏波状態で混合する。
【０１８０】
これにより、符号光の偏波状態によらず一定の出力信号をうることができる。なお、ここでは連結符号を構成する各符号同士の偏波状態は、符号光では異なり、局部発振光では同一としたが、逆でもよい。本実施形態に係る光受信機は、偏波無依存化することができる。また、第１０実施形態で説明した光受信機のようにスクランブルによる変調で復号器における符号光の透過帯域が拡大したり、第１１実施形態で説明した光受信機のように光周波数チップ毎に２倍の中間周波数波数以上離れた３光を透過する光受信機と比較して光周波数チップ毎の透過帯域を狭くすることができる。
【０１８１】
（第１３実施形態）
本実施形態では、第１０実施形態で説明した光受信機と同様に第１実施形態から第９実施形態で説明した光受信機を偏波無依存に動作させるための構成について説明する。第１実施形態で説明した光受信機の構成に即して説明するが、本実施形態に係る光受信機２２の構成は、他の第２実施形態から第８実施形態で説明した光受信機においても同様に適用できる。
【０１８２】
図２５に、本実施形態に係る光受信機２２の概略構成図を示す。本実施形態では、光合分波器５９は、符号光と局部発振光を混合する際の偏波関係がπ／２あるいは３π／２異なる２つの偏波関係で混合する光合分波器であり、光合分波器５９から包絡線検波器４５−１，４５−２までの構成は二組の偏波関係で混合した光を個別に処理する構成である。また、濾波器４４−１，４４−２の出力を加算する加算器４６を具備して偏波ダイバシチを実現している。図２５では、図３から図５及び図１０から図２４と符号が同一の構成要素は相互に同一の構成要素を示すため説明は省略する。
【０１８３】
図２５の光受信機２２において適用される光合分波器５９は、例えば、図２５に示すように、一つの光偏波分波器７３と、３つの２×２の偏波保持光分波器７１，７２，７４と、を偏波保持光ファイバ８２で結合して構成することができる。なお、局部発振光は、互いに直交する偏波の同じ強度の２つの光として光偏波分波器７３が出力するように調整されている。偏波保持光分波器７１は、偏波を保持したまま同じ強度の２つの光として出力する。本実施形態では、光偏波分波器７３によって分岐された上の組の局部発振光と下の組の局部発振光とのビート信号の強度が符号光の偏波状態によって異なるが、両方の加算器４６における和は同一である。よって、図２５の光受信機２２は、第１０実施形態で説明した光受信機と同様に偏波無依存化することができる。なお、図２５では一つの局部発振光源４１と光偏波分波器７３を用いて、一つの局部発振光を偏波の直交する同じ強度の二つの光として出力するとしているが、互いの光周波数が略等しく同じ強度で且つ符号光に対する偏波状態がπ／２ずれた偏波状態で混合するようにすれば、二つの局部発振光源に置き換えることも可能である。
【０１８４】
本実施形態では、光合分波器５９は、復号器５４−１，５４−２の前段に設けた。
【０１８５】
図４及び図５の光受信機においても同様である。
【０１８６】
図１０から図１６の光受信機２２においては、光合分波器５３ａ，５３ｂ，５３ａ−１，５３ｂ−１，５３ｂ−２を図２５の光合分波器５９と同様の構造の光合分波器に差替える。そして、同じ偏波関係の出力ごとに光検波加減算濾波器４４と包絡線検波器４５を備えて、それぞれの出力を加算器４６にて加算し出力する。
【０１８７】
図１７及び図１８の光受信機２２においては、光ハイブリッド５６の代わりに光合分波器５９を変形した構造の光合分波器に差替える。光合分波器５９の変形した構造の光合分波器は光合分波器５９の偏波保持光分波器７２と偏波保持光分波器７４とを偏波保持する光ハイブリッドに差替えたものである。光合分波器５９の変形した構造の光合分波器を構成する光ハイブリッドの出力にはそれぞれ復号器を備え、復号器の出力毎に光検波加減算濾波器４３と包絡線検波器４５を備えて、それぞれの出力を加算器４６にて加算し出力する。
【０１８８】
図１９から図２４の光受信機２２においては、光ハイブリッド５６−１，５６−２，５６−１ａ，５６−１ｂ，５６−２ａ，５６−２ｂの代わりに光合分波器５９を変形した構造の光合分波器に差替える。光合分波器５９の変形した構造の光合分波器は偏波保持光分波器７２と偏波保持光分波器７４とを偏波保持する光ハイブリッドに差替えたものである。そして、同じ偏波関係且つ同じ位相関係の出力毎に光検波加減算濾波器４４と包絡線検波器４５を備えて、それぞれの出力を加算器４６にて加算して出力する。
【産業上の利用可能性】
【０１８９】
本発明の光符号通信システムは、符号化した信号光を送受信するＯＣＤＭ方式の光符号通信システムとして利用することができる。
【図１】
0004746676.tif 000057
【図２】
0004746676.tif 000058
【図３】
0004746676.tif 000059
【図４】
0004746676.tif 000060
【図５】
0004746676.tif 000061
【図６】
0004746676.tif 000062
【図７】
0004746676.tif 000063
【図８】
0004746676.tif 000064
【図９】
0004746676.tif 000065
【図１０】
0004746676.tif 000066
【図１１】
0004746676.tif 000067
【図１２】
0004746676.tif 000068
【図１３】
0004746676.tif 000069
【図１４】
0004746676.tif 000070
【図１５】
0004746676.tif 000071
【図１６】
0004746676.tif 000072
【図１７】
0004746676.tif 000073
【図１８】
0004746676.tif 000074
【図１９】
0004746676.tif 000075
【図２０】
0004746676.tif 000076
【図２１】
0004746676.tif 000077
【図２２】
0004746676.tif 000078
【図２３】
0004746676.tif 000079
【図２４】
0004746676.tif 000080
【図２５】
0004746676.tif 000081