(57)【要約】【課題】  セキュリティを高め、煩雑な管理を必要としない光符号化伝送システムを提供すること。【解決手段】  光符号化伝送システム１００は、光送信装置１１２と、光受信装置１１６と、光受信装置１１６に接続される光復号化器１１４とを備える。光送信装置１１２は、入力電気信号で多波長光源１０１からの複数の波長を含む光を強度変調し、光符号化素子１０４で光符号化して送出する。光送信装置１１２から送出された光信号は、光復号化器１１４で復号化されて、光／電気変換器１１０で電気信号に変換されて出力される。光復号化器１１４は、光受信装置１１６から着脱可能である。したがって、光復号化器１１４を所有する利用者のみが、光送信装置１１２からのデータを再生することができる。【選択図】  図１
2005101981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を光符号化して光伝送するための光符号化伝送システムであって、
光信号を送信する光送信装置と、
光伝送路を介して前記光送信装置と接続されており、前記光送信装置からの光信号を受信する光受信装置とを備え、
前記光送信装置は、
複数波長を含む光を変調する光変調器と、
前記光変調器によって変調された光信号を光符号化して送出する光符号化器とを含み、
前記光受信装置は、
前記光送信装置から送出された光信号を光復号化する光復号化器と、
前記光復号化器によって復号化された光信号を復調する光復調器と、
前記光復号化器を前記光受信装置から着脱可能に接続する着脱手段とを含む、光符号化伝送システム。
【請求項２】
ｎ（ｎは２以上の自然数）チャネル分の電気信号をそれぞれ光符号化して多重伝送するための光符号化伝送システムであって、
前記ｎチャネル分の電気信号をそれぞれ光符号化した光信号を多重化して送出する光送信装置と、
光伝送路を介して前記光送信装置と接続されており、前記光送信装置からの光信号を受信する少なくとも一以上の光受信装置とを備え、
前記光送信装置は、
各前記電気信号に基づいて、複数波長を含む光を変調するｎ個の光変調器と、
各前記光変調器によって変調された光信号を光符号化するｎ個の光符号化器と、
各前記光符号化器から出力される光信号を合成して送出する光結合部とを含み、
各前記光受信装置は、
前記光送信装置から送出された光信号を光復号化する光復号化器と、
前記光復号化器によって復号化された光信号を復調する光復調器と、
前記光復号化器を前記光受信装置から着脱可能に接続する着脱手段とを含む、光符号化伝送システム。
【請求項３】
光送信装置から送出された光符号化されている光信号を受信するための光受信装置であって、
前記光送信装置から送出された光信号を光復号化する光復号化器と、
前記光復号化器によって復号化された光信号を復調する光復調器と、
前記光復号化器を着脱可能に接続する着脱手段とを備える、光受信装置。
【請求項４】
前記光復号化器は、復号化後の光信号を反射する反射型の光復号化素子を含み、
さらに、
前記光送信装置から送出された光信号を前記光復号化素子に入力し、前記光復号化素子が反射した復号化後の光信号を前記光復調器に入力するための光サーキュレータと、
前記光復号化器が抜き取られた場合、前記光送信装置から送出された光信号を前記光復調器に入力するための光信号入力手段とを備える、請求項３に記載の光受信装置。
【請求項５】
前記光信号入力手段は、前記光サーキュレータから出力される光信号を反射する反射部である、請求項４に記載の光受信装置。
【請求項６】
前記光復号化素子は、ファイバーグレーティングであることを特徴とする、請求項５に記載の光受信装置。
【請求項７】
前記反射部は、前記光サーキュレータに接続されている光ファイバと前記光復号化素子との接続面に形成された第１および第２の多層膜であり、
前記第１および第２の多層膜が密着状態にある場合には、前記第１および第２の多層膜は、前記光サーキュレータからの光を前記光復号化素子の方向に透過し、
前記光復号化器が抜き取られ前記第１および第２の多層膜が分離状態にある場合には、前記光サーキュレータ側の第２の多層膜は、前記光サーキュレータからの光を反射することを特徴とする、請求項５に記載の光受信装置。
【請求項８】
光信号を光符号化して送出するための光送信装置であって、
複数波長を含む光を変調する光変調器と、
前記光変調器によって変調された光信号を光符号化して送出する光符号化器と、
前記光符号化器を着脱可能に接続する着脱手段とを備える、光送信装置。
【請求項９】
ｎ（ｎは２以上の自然数）チャネル分の電気信号をそれぞれ光符号化して多重伝送するための光送信装置であって、
各前記電気信号に基づいて、複数波長を含む光を変調するｎ個の光変調器と、
各前記光変調器によって変調された光信号を光符号化するｎ個の光符号化器と、
各前記光符号化器から出力される光信号を合成して送出する光結合部と、
少なくとも一以上の前記光符号化器を着脱可能に接続する着脱手段とを備える、光送信装置。
【請求項１０】
光符号化されている光信号を光復号化するための光復号化器であって、
光符号化されている光信号を光復号化する光復号化素子と、
前記光復号化素子への入出力端に装着される光コネクタフェルールと、
前記光復号化素子および光コネクタフェルールを収納し、光符号化されている光信号を受信する光受信装置と着脱可能な収納筐体とを有する、光復号化器。
【請求項１１】
前記光復号化素子は、波長毎に異なる遅延時間を与える素子であることを特徴とする、請求項１０に記載の光復号化器。
【請求項１２】
前記光復号化素子は、ファイバーグレーティングであることを特徴とする、請求項１１に記載の光復号化器。
【請求項１３】
前記光復号化素子は、前記光受信装置との接続部分に、第１の多層膜を形成しており、
前記第１の多層膜は、前記光受信装置側に形成されている第２の多層膜と密着することによって、前記光受信装置からの光を透過することを特徴とする、請求項１１に記載の光復号化器。
【請求項１４】
光信号を光符号化するための光符号化器であって、
光信号を光符号化する光符号化素子と、
前記光符号化素子への入出力端に装着される光コネクタフェルールと、
前記光符号化素子および光コネクタフェルールを収納し、光符号化された光信号を送信する光送信装置と着脱可能な収納筐体とを有する、光符号化器。
【請求項１５】
前記光符号化素子は、波長毎に異なる遅延時間を与える素子であることを特徴とする、請求項１４に記載の光符号化器。
【請求項１６】
前記光復号化素子は、ファイバーグレーティングであることを特徴とする、請求項１５に記載の光符号化器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタルデータ信号等を光伝送するためのシステムに関し、より特定的には、デジタルデータ信号等を光符号化して伝送するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネット等の普及に伴い、高速・広帯域な光通信システムへの需要が急速に高まっている。このような背景の中、現在実用化されている時分割多重システムや周波数多重システムに加え、光信号を符号化して伝送する光符号化伝送システムが提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。
【０００３】
図１２は、従来の光符号化伝送システムの構成を示す図である。図１２では、多重数が３チャンネルの場合の構成を例にとって示している。図１２において、従来の光符号化伝送システム９００は、光送信装置９１２と、光伝送路９１１と、光分岐器９０７と、チャネル毎に設けられた光受信装置９１３ａ〜９１３ｃとを備える。
【０００４】
光送信装置９１２は、多波長光源９０１と、光分岐器９０２と、光変調器９０３ａ〜９０３ｃと、符号化ファイバーグレーティング９０４ａ〜９０４ｃと、送信側光サーキュレータ９０５ａ〜９０５ｃと、光結合器９０６とを含む。
【０００５】
光受信装置９１３ａ〜９１３ｃは、それぞれ、受信側光サーキュレータ９０８ａ〜９０８ｃと、復号化ファイバーグレーティング９０９ａ〜９０９ｃと、光／電気変換器９１０ａ〜９１０ｃとを含む。
【０００６】
以下、図１２を参照しながら、従来の光符号化伝送システムの動作について説明する。多波長光源９０１は、複数の波長の光を一定の光強度で出力する。多波長光源９０１から出力された光は、光分岐器９０２によって、チャネル数分に分岐され、光変調器９０３ａ〜９０３ｃに入力される。光変調器９０３ａ〜９０３ｂは、それぞれ、光分岐器９０２からの光を入力される電気信号（ここでは、第１〜第３チャネル電気信号）によって強度変調して出力する。
【０００７】
光変調器９０３ａ〜９０３ｃから出力された光信号は、それぞれ、送信側光サーキュレータ９０５ａ〜９０５ｃを介して、符号化ファイバーグレーティング９０４ａ〜９０４ｃに入力される。
【０００８】
符号化ファイバーグレーティング９０４ａ〜９０４ｃは、入力された光信号が送信側光サーキュレータ９０５ａ〜９０５ｃの方向に戻るように反射する。このとき、符号化ファイバーグレーティング９０４ａ〜９０４ｃは、入力された光信号に対し、波長毎に異なる遅延時間を与えて光符号化する。符号化ファイバーグレーティング９０４ａ〜９０４ｃは、チャンネル毎に異なるものが用いられる。したがって、チャネル毎に、与えられた遅延時間が異なるものとなる。
【０００９】
符号化ファイバーグレーティング９０４ａ〜９０４ｃによって光符号化された光信号は、送信側光サーキュレータ９０５ａ〜９０５ｃを介して、それぞれ光結合器９０６に入力される。光結合器９０６は、入力された光信号を結合して、光伝送路９１１を介して、光分岐器９０７へ伝送する。
【００１０】
光分岐器９０７は、伝送されてきた光信号を三分岐して、それぞれ受信側光サーキュレータ９０８ａ〜９０８ｃに入力する。受信側光サーキュレータ９０８ａ〜９０８ｃに入力された光信号は、復号化ファイバーグレーティング９０９ａ〜９０９ｃに入力される。
【００１１】
復号化ファイバーグレーティング９０９ａ〜９０９ｃは、波長毎に異なる遅延時間を与えて、受信側光サーキュレータ９０８ａ〜９０８ｃの方向に光を反射する。このとき、復号化ファイバーグレーティング９０９ａ〜９０９ｃは、符号化ファイバーグレーティング９０４ａ〜９０４ｃが与えた遅延時間とは逆の特性を有する遅延時間を波長毎に与えて、反射する。そのため、復号化ファイバーグレーティング９０９ａ〜９０９ｃで反射される光信号は、光変調器９０３ａ〜９０３ｃから出力された各チャネル毎の光信号と同じになる。
【００１２】
復号化ファイバーグレーティング９０９ａ〜９０９ｃで反射された光信号は、受信側光サーキュレータ９０８ａ〜９０８ｃを介して、光／電気変換器９１０ａ〜９１０ｃに入力される。光／電気変換器９１０ａ〜９１０ｃは、それぞれ、入力された光信号を第１〜第３チャネルの電気信号に変換して出力する。これによって、チャネル毎の電気信号が再生されることとなる。
【非特許文献１】湊  直樹、外４名、“データレート拡散型時間拡散／波長ホップ光符号分割多重方式の伝送特性に関する実験検討」、電子情報通信学会ソサエティ大会、２００２年９月、Ｂ−１０−３７、Ｐ．３２５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来の光符号化伝送システムにおいては、適切な符号化ファイバーグレーティングが内蔵されている光受信装置を用いれば、誰でも送信されてくる電気信号を取り出すことができ、セキュリティが低いという問題があった。
【００１４】
また、チャンネル毎に異なる符号化ファイバーグレーティングを用いるので、符号化ファイバーグレーティングに対応する復号化ファイバーグレーティングを光受信装置毎に内蔵させておく必要があり、煩雑な管理を要するという問題があった。
【００１５】
それゆえ、本発明の目的は、セキュリティを高め、煩雑な管理を必要としない光符号化伝送システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明は、以下のような特徴を有する。本発明は、光信号を光符号化して光伝送するための光符号化伝送システムである。当該光符号化伝送システムは、光信号を送信する光送信装置と、光伝送路を介して光送信装置と接続されており、光送信装置からの光信号を受信する光受信装置とを備える。当該光送信装置は、複数波長を含む光を変調する光変調器と、光変調器によって変調された光信号を光符号化して送出する光符号化器とを含む。当該光受信装置は、光送信装置から送出された光信号を光復号化する光復号化器と、光復号化器によって復号化された光信号を復調する光復調器と、光復号化器を光受信装置から着脱可能に接続する着脱手段とを含む。
【００１７】
また、本発明は、ｎ（ｎは２以上の自然数）チャネル分の電気信号をそれぞれ光符号化して多重伝送するための光符号化伝送システムである。当該光符号化伝送システムは、ｎチャネル分の電気信号をそれぞれ光符号化した光信号を多重化して送出する光送信装置と、光伝送路を介して光送信装置と接続されており、光送信装置からの光信号を受信する少なくとも一以上の光受信装置とを備える。当該光送信装置は、各電気信号に基づいて、複数波長を含む光を変調するｎ個の光変調器と、各光変調器によって変調された光信号を光符号化するｎ個の光符号化器と、各光符号化器から出力される光信号を合成して送出する光結合部とを含む。各当該光受信装置は、光送信装置から送出された光信号を光復号化する光復号化器と、光復号化器によって復号化された光信号を復調する光復調器と、光復号化器を光受信装置から着脱可能に接続する着脱手段とを含む。
【００１８】
好ましい実施形態では、光復号化器は、復号化後の光信号を反射する反射型の光復号化素子を含むとよい。この場合、光受信装置は、さらに、光送信装置から送出された光信号を光復号化素子に入力し、光復号化素子が反射した復号化後の光信号を光復調器に入力するための光サーキュレータと、光復号化器が抜き取られた場合、光送信装置から送出された光信号を光復調器に入力するための光信号入力手段とを備えるとよい。
【００１９】
この場合、光信号入力手段は、光サーキュレータから出力される光信号を反射する反射部であるとよい。具体的には、光復号化素子は、ファイバーグレーティングである。当該反射部は、光サーキュレータに接続されている光ファイバとファイバーグレーティングとの接続面に形成された第１および第２の多層膜である。第１および第２の多層膜が密着状態にある場合には、第１および第２の多層膜は、光サーキュレータからの光をファイバーグレーティングの方向に透過する。光復号化器が抜き取られ第１および第２の多層膜が分離状態にある場合には、光サーキュレータ側の第２の多層膜は、光サーキュレータからの光を反射する。
【００２０】
好ましい実施形態では、光復号化器は、光符号化されている光信号を光復号化する光復号化素子と、光復号化素子への入出力端に装着される光コネクタフェルールと、光復号化素子および光コネクタフェルールを収納し、光符号化されている光信号を受信する光受信装置と着脱可能な収納筐体とを有するとよい。
【００２１】
好ましくは、光復号化素子は、波長毎に異なる遅延時間を与える素子であるとよい。この場合、光復号化素子は、ファイバーグレーティングであるとよい。
【００２２】
さらに、好ましくは、ファイバーグレーティングは、光受信装置との接続部分に、第１の多層膜を形成している。第１の多層膜は、光受信装置側に形成されている第２の多層膜と密着することによって、光受信装置からの光を透過するとよい。
【００２３】
好ましい実施形態では、光符号化器は、光信号を光符号化する光符号化素子と、光符号化素子への入出力端に装着される光コネクタフェルールと、光符号化素子および光コネクタフェルールを収納し、光符号化された光信号を送信する光送信装置と着脱可能な収納筐体とを有するとよい。
【００２４】
好ましくは、光符号化素子は、波長毎に異なる遅延時間を与える素子であるとよい。この場合、光復号化素子は、ファイバーグレーティングであるとよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明では、光復号化器および／または光符号化器を光受信装置および／または光送信装置から着脱することができるので、データ等の取り出し等が必要な場合にだけ光復号化器および／または光符号化器を接続すればよい。光復号化器および／または光符号化器が抜き取られている状態では、データ等を取り出すことができない。また、異なる光復号化器および／または光符号化器を接続したとしても、データ等を取り出すことができない。よって、セキュリティを高めた光符号化伝送システムを提供することが可能となる。
【００２６】
また、このシステムを提供する場合、光符号化器および／または光復号化器だけが利用者毎に異なるものとなるようにして配布すればよいので、光受信装置および光送信装置を画一的に製造、販売、管理することができ、煩雑な管理を必要としない光符号化伝送システムが提供されることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（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符号化伝送システム１００の構成を示す図である。光符号化伝送システム１００は、入力された電気信号を光信号に変換した後、光符号化して伝送し、伝送された光信号を復号化した後、電気信号に変換することができるシステムである。
【００２８】
図１において、光符号化伝送システム１００は、光送信装置１１２と、光受信装置１１６と、光送信装置１１２と光受信装置１１６とを接続する光伝送路１１１と、光受信装置１１６に接続される光復号化器１１４とを備える。
【００２９】
光送信装置１１２は、多波長光源１０１と、光変調器１０３と、送信側光サーキュレータ１０５と、光符号化素子１０４とを含む。
【００３０】
光受信装置１１６は、受信側光サーキュレータ１０８と、光／電気変換器１１０と、第１の光コネクタ１１７とを含む。
【００３１】
光復号化器１１４は、光復号化素子１０９と、第２の光コネクタ１１５とを含む。
【００３２】
第１の光コネクタ１１７と第２の光コネクタ１１５とが接続されることによって、受信側光サーキュレータ１０８と光復号化素子１０９とが接続される。第１の光コネクタ１１７と第２の光コネクタ１１５とは着脱できるので、光復号化素子１０９は、光受信装置１１６から取り外すことができる。
【００３３】
多波長光源１０１は、複数の波長を含む光を出力する光源である。たとえば、多波長光源１０１は、出力波長が異なる複数の半導体レーザの光を結合するようにして実現してもよいし、半導体レーザを強度変調した際に生じる発振波長変化を用いて複数の波長が合わさった光を出力するように実現してもよい。また、多波長光源は、広帯域な波長を有する光を出力してもよい。
【００３４】
光変調器１０３は、多波長光源１０１からの光信号の光強度を入力電気信号によって変化させる光強度変調器である。たとえば、光変調器１０３は、電圧により光学材料の屈折率を変化させる電気光学効果や、電圧により半導体の光吸収率を変化させる電解吸収効果等を利用して実現すればよい。
【００３５】
送信側光サーキュレータ１０５は、三端子の光サーキュレータであって、三つのポートＰ１〜Ｐ３を有している。送信側光サーキュレータ１０５は、ポートＰ１に入力された光信号をポートＰ２に出力し、ポートＰ２に入力された光信号をポートＰ３に出力する。受信側光サーキュレータ１０８についても同様である。
【００３６】
光／電気変換器１１０は、入力された光信号の強度に応じて、電圧等が変化する電気信号を出力する。
【００３７】
光符号化素子１０４は、波長毎に異なる遅延時間を与えて、各波長の光を反射する素子である。たとえば、光符号化素子１０４は、光ファイバのコアの屈折率を周期的に変化させたファイバーグレーティング等を用いるとよい。
【００３８】
光復号化素子１０９は、波長毎に異なる遅延時間を与えて、各波長の光を反射する素子である。たとえば、光復号化素子１０９は、光ファイバーのコアの屈折率を周期的に変化させたファイバーグレーティング等を用いるとよい。各波長に対して、光復号化素子１０９における遅延時間は、光符号化素子１０４における遅延時間と逆の特性となっている。逆の特性を有する遅延時間については、後で具体的に説明する。
【００３９】
図２は、光符号化伝送システム１００における電気および光信号の時間変化を模式的に示す図である。以下、図１および図２を参照しながら、光符号化伝送システム１００の動作について説明する。
【００４０】
多波長光源１０１は、複数の波長の光を含む光信号を連続的に出力しているとする。ここでは、簡単のために、λ１〜λ４の４種の波長の光が合波されているとする。また、図２（ａ）に示すような電気信号が、光変調器１０３に加えられているとする。
【００４１】
このとき、光変調器１０３から出力される光信号は、図２（ｂ）のように、λ１〜λ４の合波された光全体が強度変調された光信号となり、図２（ａ）に示す電気信号と同様の形状となる。次に、光変調器１０３から出力される光信号は、送信側光サーキュレータ１０５を介して、光符号化素子１０４に入力される。
【００４２】
光符号化素子１０４は、波長毎に異なる遅延時間を与えて、入力された光信号を送信側光サーキュレータ１０５の方向に反射して戻す。たとえば、光符号化素子１０４としてファイバーグレーティングを用いた場合、コアの周期的な屈折率変化を制御することにより、この遅延時間を調節することができる。
【００４３】
図３は、光符号化素子１０４および光復号化素子１０９で与えられる各波長の遅延時間を相対的に示した図である。図３（ａ）は、光符号化素子１０４で与えられる各波長の遅延時間を相対的に示した図である。図２では、光符号化素子１０４で与えられる各波長の光の相対遅延時間として、図３（ａ）に示す「符号１」が用いられているとする。このとき、光符号化素子１０４からの光出力信号、すなわち送信側光サーキュレータ１０５を介して光送信装置１１２から出力される光信号は、図２（ｃ）に示すように、光のパルスが時間方向に分散された形となる。
【００４４】
光送信装置１１２から光伝送路１１１を伝搬して光受信装置１１６に入力された光信号は、受信側光サーキュレータ１０８および光コネクタ１１７，１１５を介して、光復号化素子１０９に入力される。光復号化素子１０９も光符号化素子１０４と同様、反射型であるので、波長毎に異なる遅延時間を与えて受信側光サーキュレータ１０８の方向に光信号を戻す。
【００４５】
図３（ｂ）は、光復号化素子１０９で与えられる各波長の遅延時間を相対的に示した図である。図２では、光復号化素子１０９で与えられる各波長の光の相対遅延時間として、図３（ｂ）に示す「復号１」が用いられているとする。
【００４６】
図３（ａ）と図３（ｂ）とを比較すると分かるように、光復号化素子１０９で与えられる遅延時間は、光符号化素子１０４で与えられる遅延時間と逆の特性を有する。ここで、光符号化素子と光復号化素子とが逆の特性であるとは、光符号化素子１０４と光復号化素子１０９との両方で与えられる相対遅延時間の和が、全ての波長間で同一となるように、光符号化素子１０４および光復号化素子１０９での遅延時間が決定されていることをいう。たとえば、図３（ａ），図３（ｂ）では、波長λ１に対して光符号化素子１０４で与えられる相対遅延時間が０である場合、光復号化素子１０９で与えられる相対遅延時間が３となっており、相対遅延時間の和が３となっている。他の波長λ２〜λ４についても遅延時間の和が３となっているので、「符号１」を用いた光符号化素子と「復号１」を用いた光復号化素子とは、逆の特性であるといえる。
【００４７】
したがって、各波長に対する遅延時間の和が同一となるので、光復号化素子１０９から出力される光信号は、図２（ｄ）に示すように、光変調器１０３から出力される光信号（図２（ｂ）参照）と同一の形状となる。
【００４８】
これにより、受信側光サーキュレータ１０８を介してこの光信号を受信する光／電気変換器１１０は、入力電気信号と同じ信号を再生して、出力することができる。
【００４９】
図３（ａ）における「符号１」と異なる符号を用いても光符号伝送が可能である。たとえば、図３（ａ）における「符号２」を用いて、光信号に波長毎の遅延時間を与えることによって、光送信装置１１２は、光信号を伝送することができる。この場合、「符号２」とは逆の特性を有する「復号２」を用いることによって、光信号を復号することができる。
【００５０】
図４は、「符号２」および「復号２」を用いたときの電気信号および光信号の時間変化を示す図である。図４（ａ）に示す電気信号は、光変調器１０３によって図４（ｂ）に示すような光信号に変換される。次に、「符号２」を用いる光符号化素子１０４によって、図４（ｃ）に示すように遅延時間が与えられた光信号に変換される。そして、図４（ｄ）に示すように、「復号２」を用いる光復号化素子１０９によって、波長毎に遅延時間の和が同一となるように遅延させられる。これによって、符号化前の光信号と同一の光信号を得ることができる。
【００５１】
たとえば、「符号１」の遅延時間を与える光符号化素子１０４を用いた場合、光受信装置１１６には、「復号１」の遅延時間を与える光復号化素子１０９を内蔵している復号器８１１４を接続しなければ、信号を再生することができない。したがって、「復号２」の遅延時間を与える光復号化素子を内蔵している復号器を光受信装置に接続した場合、光送信装置１１２からの光信号は、正しく復号されないこととなる。
【００５２】
図５は、正しく復号化されていない場合の光信号の強度を示す図である。図５（ａ）は、「符号１」で符号化された光信号を「復号２」で復号化したときの光信号の強度を示す図である。図５（ａ）に示すように、「符号１」に対して「復号２」を用いた場合、光信号が正しく復号化されていないことが分かる。図５（ｂ）は、「符号２」で符号化された光信号を「復号１」で復号化したときの光信号の強度を示す図である。図５（ｂ）に示すように、逆に、「符号２」に対して「復号１」を用いた場合、光信号が正しく復号化されないことが分かる。
【００５３】
このように、符号化に用いた光符号化素子と逆の特性を有する光復号化素子を光受信装置に接続しなければ、正しく電気信号を再生することができない。本実施形態では、光復号化器は、光受信装置から取り外すことができる。したがって、正しい光復号化器を光受信装置に取り付けた場合のみ、所望の電気信号を得ることができる。つまり、本実施形態に係る光復号化器は、信号を再生するための「鍵」の役割を果たすこととなる。
【００５４】
たとえば、特定の利用者にのみ、信号を再生することができる光復号化器を配布することによって、光送信装置からのデータを特定の利用者だけが利用できるようにすることができる。この場合、特定の利用者は、自己が所有する光復号化器を光受信装置に差し込んで、必要なデータを入手することができる。これは、高いキュリティーが必要なシステムにおいて有用である。
【００５５】
その他、特定の利用者が光受信装置の放置しておかなければならない状況において、当該利用者が光復号化器を取り外して、光受信装置から離れれば、誰も光送信装置から送られてくるデータを入手することができない。仮に、悪意のある者が、他の光復号化器を光受信装置に差し込んでデータの再生を試みたとしても、図５に示すように、正しく復号化することができない。
【００５６】
今日、非常に機密性の高い情報がネットワークを介して送受信されることがある。このような場合、上記光符号化伝送システムを用いれば、極めて高い通信セキュリティを実現することが期待できる。
【００５７】
また、光復号化器は、利用者毎に異なるものを配布しなければならないが、光受信装置自体は、全ての利用者に共通のものを配布すればよいので、光受信装置の製造、販売、管理等が容易になるという効果も有する。
【００５８】
次に、光復号化器１１４の具体的な構成について説明する。図６は、光復号化器１１４の外観斜視図である。図６において、光復号化器１１４は、光ファイバーグレーティング１５１と、フェルール１５３と、コネクタハウジング１５２とを含む。光ファイバーグレーティング１５１は、光復号化素子１０９に対応する。フェルール１５３は、光ファイバーグレーティング１５１の先端を高精度に位置合わせして、光受信装置１１６からの光を光ファイバーグレーティング１５１に低損失に結合するための役割を果たす。コネクタハウジング１５２は、第２の光コネクタ１１５に相当する。
【００５９】
図７は、光受信装置１１６の外観斜視図である。図７において、光受信装置１１６は、受信側光サーキュレータ１０８および光／電気変換器１１０を収納するための筐体１７３と、第１の光コネクタ１１７と、蓋１７４とを含む。第１の光コネクタ１１７は、コネクタハウジング１５２を挿入することができる形状を有する。第１の光コネクタ１１７とコネクタハウジング１５２とが結合することによって、フェルール１５３が光ファイバーグレーティング１５１の先端を高精度に位置合わせする。よって、受信側光サーキュレータ１０８からの光信号を光復号化素子１０９に伝搬することができ、光復号化素子１０９によって反射された光信号を受信側光サーキュレータ１０８に伝搬することができる。蓋１７４は、筐体１７３に対して回動可能なように取り付けられており、第１の光コネクタ１１７と第２の光コネクタ１１５との接続後に、光復号化器１１４の部分を覆って保護する。
【００６０】
このように、光復号化器は、光受信装置から容易に取り外しすることができる。
【００６１】
なお、上記実施形態では、光復号化器のみが着脱可能であるとしたが、光符号化素子が着脱可能であるようにしてもよい。この場合、セキュリティを高める必要があるデータを送信するときのみ、光符号化素子を接続して、光復号化器が接続された光受信装置で当該データを再生するようにすればよい。光符号化素子を着脱するための構成は、光復号化器の場合と同様である。つまり、光符号化素子が内蔵されている光符号化器を用いて、光コネクタ等で送信側光サーキュレータと光符号化素子とが接続できるようにすればよい。
【００６２】
なお、上記実施形態では、光符号化素子および光復号化素子は反射型であるとしているが、光信号を透過させる際に遅延を与える透過型のものであってもよい。透過型の光符号化素子および光復号化素子は、たとえば、光導波路の中に、各波長の光を分波する光分波器と、光分波器によって分波された波長の光に遅延を与えるために波長毎に異なる長さの導波路を有する迂回導波路と、迂回導波路によって導波された各波長の光を合波する光合波器とを形成しているようなもので実現できる。
【００６３】
図８は、透過型の光符号化素子および光復号化素子を用いる場合の光符号化伝送システム３００の構成を示す図である。図８に示すように、透過型の光符号化素子３０４および光復号化素子３０９を用いる場合、光変調器１０３の出力端に光符号化素子３０４が配置され、光／電気変換器１１０と光伝送路１１１との間に光復号化素子３０９を内蔵する光復号化器３１４が配置される。このとき、第１および第２の光コネクタ３１９，３１７、ならびに第３および第４の光コネクタ３１５，３１８を着脱することによって、光復号化器３１４を光受信装置３１６から着脱することができる。透過型の光符号化素子および光復号化素子を用いる場合、光サーキュレータは必要ないので、光送信装置および光受信装置を安価に提供することができる。
【００６４】
なお、上記実施形態では、光符号化素子および光復号化素子は、波長毎に異なる遅延時間を与えて、光符号化および光復号化することとしたが、光符号化および光復号化の方法は、これに限定されるものではない。
【００６５】
なお、上記実施形態では、光源からの光を強度変調して、光受信装置側で強度復調することとしたが、変調方法および復調方法は、これに限定されるものではない。
【００６６】
（第２の実施形態）
図９は、本発明の第２の実施形態に係る光符号化伝送システム２００の構成を示す図である。光符号化伝送システム２００は、複数チャンネルの電気信号を光信号に変換した後、光符号化して、多重伝送することができるシステムである。
【００６７】
図９において、光符号化伝送システム２００は、光送信装置２１２と、光伝送路２１１と、光分岐器２０７と、各チャネルに対応して設けられている複数の光受信装置２１６ａ〜２１６ｃと、光受信装置２１６ａ〜２１６ｃに接続される光復号化器２１４ａ〜２１４ｃとを備える。
【００６８】
光送信装置２１２は、多波長光源２０１と、光分岐器２０２と、各チャンネルに対応して設けられている光変調器２０３ａ〜３０２ｃと、各チャンネルに対応して設けられている送信側光サーキュレータ２０５ａ〜２０５ｃと、各チャンネルに対応して設けられている光符号化素子２０４ａ〜２０４ｃと、光結合器２０６とを含む。
【００６９】
光受信装置２１６ａ〜２１６ｃは、それぞれ、受信側光サーキュレータ２０８ａ〜２０８ｃと、光／電気変換器２１０ａ〜２１０ｃと、第１の光コネクタ２１７ａ〜２１７ｃとを含む。光復号化器２１４ａ〜２１４ｃは、それぞれ、光復号化素子２０９〜２０９ｃａと、第２の光コネクタ２１５ａ〜２１５ｃとを含む。
【００７０】
なお、図９では、三つのチャンネルを多重伝送するための構成を示しているが、二つのチャンネルを多重伝送するための構成であってもよいし、四つ以上のチャンネルを多重伝送する構成にしてもよい。これらの場合、チャンネル毎に、光受信装置、光変調器、送信側の光サーキュレータ、光符号化素子が設けられていればよい。
【００７１】
光符号化素子２０４ａ〜２０４ｃ、光復号化素子２０９ａ〜２０９ｃ、多波長光源２０１、光変調器２０３ａ〜２０３ｃ、送信側光サーキュレータ２０５ａ〜２０５ｃ、および受信側光サーキュレータ２０８ａ〜２０８ｃは、それぞれ、第１の実施形態における光符号化素子１０４、光復号化素子１０９，多波長光源１０１、光変調器１０３、送信側光サーキュレータ１０５、および受信側光サーキュレータ１０８と同じ機能を有しているので、機能についての詳しい説明を省略する。
【００７２】
光／電気変換器２１０は、第１の実施形態における光／電気変換器１１０と同様、光信号を電気信号に変換する機能を有すると共に、電気信号に変換した後、閾値処理を行う機能を有している。
【００７３】
図１０は、光符号化伝送システム２００における電気および光信号の時間変化を模式的に示す図である。ただし、図８では、説明を簡単にするために、２チャンネルの多重伝送の場合を例にしている。以下、図７および図８を参照しながら、光符号化伝送システム２００の動作について説明する。
【００７４】
まず、多波長光源２０１は、複数の波長の光が合波された連続的な光信号を出力する。ここでは、λ１〜λ４の４種の波長の光が合波されているとする。多波長光源２０１からの光信号は、光分岐器２０２でチャンネル分に分岐され、光変調器２０３ａ〜２０３ｃに入力される。ただし、説明の都合上、以下では、第１チャンネルおよび第２チャンネルについてのみ説明する。
【００７５】
ここでは、光変調器２０３ａと光変調器２０３ｂに、それぞれ、たとえば図１０（ａ）および（ｂ）に示したような電気信号が加えられたとする。このとき、光変調器２０３ａおよび光変調器２０３ｂは、それぞれ、図１０（ｃ）および（ｄ）のように、電気信号と同様の形状であるが、波長λ１〜λ４の光が合波された強度変調後の光信号を出力する。次に、光変調器２０３ａおよび光変調器２０３ｂから出力される光信号は、送信側光サーキュレータ２０５ａ，２０５ｂを介して、それぞれ、光符号化素子２０４ａ、２０４ｂに入力される。
【００７６】
光符号化素子２０４ａ，２０４ｂは、前述の通り反射型のものであるので、入力された光信号を送信側光サーキュレータ２０５ａ，２０５ｂの方向に戻す。この際に、入力された光の波長によって異なる遅延時間が生じる。ここでは、光符号化素子２０４ａ，２０４ｂにうよって与えられる各波長の光の相対遅延時間は、それぞれ図３（ａ）に示す「符号１」および「符号２」であるとする。
【００７７】
このとき、光符号化素子２０４ａ，２０４ｂが反射する光信号は、それぞれ、図１０（ｅ），（ｆ）のように、光のパルスが時間方向に分散された形となる。これらの光信号は、光結合器２０６によって合波される。したがって、光送信装置２１２から出力される光信号は、図１０（ｇ）のような多重受信号となる。
【００７８】
光送信装置２１２からの光信号は、光伝送路２１１を伝搬したのち、光分岐器２０７で分岐され、光受信装置２１６ａ〜２１６ｃに入力される。以下、同様に２チャンネルの場合についてのみ説明する。
【００７９】
光受信装置２１６ａ，２１６ｂに入力された光信号は、それぞれ、受信側光サーキュレータ２０８ａ，２０８ｂ、第１の光コネクタ２１７ａ，２１７ｂ、第２の光コネクタ２１５ａ，２１５ｂを介して、光復号化器２１４ａ，２１４ｂの光復号化素子２０９ａ，２０９ｂに入力される。
【００８０】
光復号化素子２０９ａ，２０９ｂは、光符号化素子２０４ａ，２０４ｂと同様、反射型であり、波長ごとに異なる遅延時間を与えて受信側光サーキュレータ２０８ａ，２０８ｂの方向に光信号を戻す。光復号化素子２０９ａ，２０９ｂによって各波長の光に与えられる相対的な遅延時間の差は、それぞれ、図３（ｂ）に示す「復号１」、「復号２」のように、光符号化素子２０４ａ，２０４ｂによって与えられる時間差と全く逆の特性であるとする。
【００８１】
したがって、光復号化素子２０９ａ，２０９ｂが反射する光信号は、それぞれ、図１０（ｈ），（ｉ）に示すようになる。
【００８２】
光／電気変換器２１０ａ〜２１０ｃは、光復号化素子２０９ａ，２０９ｂが反射する光信号を強度復調して、閾値処理を施して、チャンネル毎の入力電気信号と同じ電気信号を再生する。ここで、閾値処理とは、ある閾値を超える電圧を有する部分のみを取り出し、取り出した部分の電圧を入力電気信号の電圧と同一レベルまで上げることによって、電気信号を生成する処理のことをいう。閾値処理では、所望のチャンネル以外のチャンネルに関する電気信号の電圧は無視されることとなるので、所望のチャンネルに関する電気信号を再生することができる。
【００８３】
このように、第２の実施形態に係る光符号化伝送システム２００は、従来の光符号化伝送システムと同様に動作する。しかし、従来の光符号化伝送システムと異なり、第２の実施形態に係る光符号化伝送システム２００では、光復号化素子が収納されている光復号化器が光受信器から取り外しすることができる。これにより、第１の実施形態と同様、光復号化器を鍵として使用することができ、通信のセキュリティを高めることが可能となる。
【００８４】
また、光受信装置の製造、販売、管理等、非常に容易になるのも、第１の実施形態と同様である。
【００８５】
さらに、第２の実施形態に係る光符号化伝送システム２００では、利用者は、光復号化器２１４ａ〜２１４ｃを取り外して携帯し、同じ光分岐器２０７に接続された光受信装置２１６ａ〜２１６ｃであれば、いずれの光受信装置に光復号化器を接続したとしても、自分用のチャネルのデータを取り出せるという新たな効果が得られる。
【００８６】
たとえば、光受信装置２１６ａ〜２１６ｃが、オフィスビル内の異なるフロアーに設置されている場合、光受信装置２１６ａの利用者Ａが、別のフロアーの光受信装置２１６ｂの利用者Ｂの所へ行くとする。その際、利用者Ａは、光復号化器２１４ａを取り外し、利用者Ｂの所へ持参し、光受信装置２１６ｂに装着する。これによって、利用者Ａは、利用者Ｂのフロアーであっても自分の受信データを受け取ることができる。しかも、光復号化素子２０９ａは「鍵」の役割を果たしているので、利用者Ａが不在となっている光受信装置２１６ａからは光復号化器２１４ａを抜き取られていることとなる。よって、利用者Ａのデータを盗み取られるという心配がなくなり、セキュリティの強化という面でも有効である。
【００８７】
なお、上記第２の実施形態においても、光符号化素子を着脱可能としても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００８８】
なお、上記第２の実施形態では、光符号化素子および光復号化素子は反射型のものであるとしているが、第１の実施形態と同様、透過型のものを用いてもよい。この場合、各光変調器と光結合器との間に光符号化素子が配置され、光分波器と各光／電気変換器との間に光復号化器が配置されることとなる。
【００８９】
なお、上記第２の実施形態では、多重されているｎチャンネル分の光受信装置が光符号化伝送システムに設けられていることとしたが、上述のように、適切な光復号化素子を用いれば、各チャンネルの電気信号を再生することができるので、システム上では、少なくとも一つ以上の光受信装置が設けられているだけでよい。
【００９０】
（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る光符号化システムの全体構成は、第１の実施形態と同様であるので、図１を援用することとする。図１１は、第３の実施形態に係る光受信器と光復号化器との接続部分の構成を示す拡大図である。図１１において、第１の実施形態と同様の機能を有する部分は、同一の参照符号を付し、説明を省略することとする。図１１において、光受信装置１１６内の受信側光サーキュレータ１０８のポートＰ２に接続されている光ファイバ１８０を収納するフェルール１８１の先端部分には、第１の多層膜１８２が形成されている。フェルール１５３の先端部分には、第２の多層膜１８３が形成されている。
【００９１】
第１の光コネクタ１１７と第２の光コネクタ１１５とを接続したとき、第１の多層膜１８２と第２の多層膜１８３とが密着する。第１の多層膜１８２と第２の多層膜１８３とが密着することによって形成される多層膜は、光を全透過する。一方、第１の多層膜１８２と第２の多層膜１８３とが離れている場合、第１の多層膜１８２は、受信側光サーキュレータ１０８からの光を全反射する。このような多層膜の設計は、理論的なシミュレーションにより設計可能であり、誘電体多層膜の設計者は、容易に設計することができる。
【００９２】
利用者が光復号化器を光受信器から抜き取った場合、第１の多層膜１８２と第２の多層膜１８３とが離れる。これによって、受信側光サーキュレータ１０８からの光信号は、全反射して、受信側光サーキュレータ１０８に戻り、ポートＰ３を介して、光／電気変換器１１０に入力される。したがって、光符号化されていない光信号が光送信装置１１２から送信された場合、利用者は、光復号化器を用いなくとも、必要な情報を得ることができる。一方、光符号化されている光信号が光送信装置１１２から送信された場合、利用者は、光復号化器を光受信器に差し込んで、必要な情報を得ることができる。
【００９３】
このように、第３の実施形態では、光復号化器を抜いたら、光送信器からの光信号は、全反射されて、光／電気変換器に入力されることとなる。したがって、復号化が不要なセキュリティの低いデータに関しては、光復号化器を利用しなくても、再生することができ、利便性が向上する。
【００９４】
なお、上記のように、光符号化されていない光信号を送信する場合、光送信装置は、光信号に時間差を与えることなく光信号を反射する光反射プラグを光符号器の代わりに用いればよい。また、光送信装置は、光源からの光を電気信号で強度変調してそのまま送信するように手動または自動的に切り換えるようにしてもよい。
【００９５】
なお、光送信装置は、単一波長または狭い波長帯の光を電気信号で強度変調して送信するように、手動または自動的に切り換えられるようになっていてもよい。このようにすることによって、光復号化器を利用している場合でも、また、光復号化器を抜き取っている場合でも、光受信装置は、データを再生することができる。
【００９６】
なお、多層膜は、少なくとも光ファイバ１８０および光ファイバーグレーティング１５１のコア部分の先端にのみ形成されていればよい。
【００９７】
なお、第３の実施形態では、光復号化器を抜き取ると自動的に光信号が全反射されることとしたが、自動的に光信号を全反射する構成としては、上記の構成に限られるものではない。たとえば、光復号化器が抜き取られたら、全反射ミラーが受信側光サーキュレータに接続されている光ファイバの先端に機械的に挿入されるような構成であってもよいし、光伝送路からの光信号を直接光／電気変換器に入力するように切り換えられてもよい。
【００９８】
また、手動で全反射モードとなるようにしてもよい。たとえば、光ファイバーグレーティングの代わりに、利用者が、コネクタとの接続部分と反対側の端面部分が金属蒸着された光ファイバを内蔵する反射コネクタを光復号化器の代わりに取り付けるようにしてもよい。また、このような反射コネクタの反射面は、金属蒸着面の他、誘電体多層膜等によって形成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明に係る光送信装置、光受信装置、光符号化器、光復号化器は、セキュリティを高め、煩雑な管理を要しない光符号化伝送システムを提供することが可能となり、通信システム等の分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光符号化伝送システム１００の構成を示す図
【図２】光符号化伝送システム１００における電気および光信号の時間変化を模式的に示す図
【図３】光符号化素子１０４および光復号化素子１０９で与えられる各波長の遅延時間を相対的に示した図
【図４】「符号２」および「復号２」を用いたときの電気信号および光信号の時間変化を示す図
【図５】正しく復号化されていない場合の光信号の強度を示す図
【図６】光復号化器１１４の外観斜視図
【図７】光受信装置１１６の外観斜視図
【図８】透過型の光符号化素子および光復号化素子を用いる場合の光符号化伝送システム３００の構成を示す図
【図９】本発明の第２の実施形態に係る光符号化伝送システム２００の構成を示す図
【図１０】光符号化伝送システム２００における電気および光信号の時間変化を模式的に示す図
【図１１】第３の実施形態に係る光受信器と光復号化器との接続部分の構成を示す拡大図
【図１２】従来の光符号化伝送システムの構成を示す図
【符号の説明】
【０１０１】
１００  光符号化伝送システム
１０１  多波長光源
１０３  光変調器
１０４，３０４，２０４ａ〜２０４ｃ  光符号化素子
１０５，２０５ａ〜２０５ｃ  送信側光サーキュレータ
１０８，２０８ａ〜２０８ｃ  受信側光サーキュレータ
１０９，３０９，２０９ａ〜２０９ｃ  光復号化素子
１１０，２１０ａ〜２１０ｃ  光／電気変換器
１１１，２１１  光伝送路
１１２，２１２  光送信装置
１１４，３１４，２１４ａ〜２１４ｃ  光復号化器
１１５，１１７，３１５，３１７，３１８，３１９，２１５ａ〜２１５ｃ、２１７ａ〜２１７ｃ  光コネクタ
１１６，３１６，２１６ａ〜２１６ｃ  光受信装置
１５１  光ファイバーグレーティング
１５２  コネクタハウジング
１５３，１８１  フェルール
１７３  筐体
１７４  蓋
１８２，１８３  多層膜
１８０  光ファイバ
２００  光符号化伝送システム
２０１  多波長光源
２０２  光分岐器
２０３ａ〜２０３ｃ  光変調器
２０４ａ〜２０４ｃ  光符号化素子
２０６  光結合器
２０７  光分岐器
【図１】
2005101981.tif 000003
【図２】
2005101981.tif 000004
【図３】
2005101981.tif 000005
【図４】
2005101981.tif 000006
【図５】
2005101981.tif 000007
【図６】
2005101981.tif 000008
【図７】
2005101981.tif 000009
【図８】
2005101981.tif 000010
【図９】
2005101981.tif 000011
【図１０】
2005101981.tif 000012
【図１１】
2005101981.tif 000013
【図１２】
2005101981.tif 000014