(57)【要約】【課題】光ＣＤＭＡによる光通信において光符号器または光相関器として用いられ伝送誤り発生を抑制することができ高速処理が可能な光信号処理装置を提供する。【解決手段】光信号処理装置５０は、光分岐器５１、光合波器５２、光導波路５３１〜５３Ｎ、光遅延器５４１〜５４Ｎを含む光遅延付与部５４、光スイッチ５５１〜５５Ｎを含む光スイッチ部５５、および、波長変換器５６１〜５６Ｎを含む波長変換部５６、を備え、光ＣＤＭＡによる光通信システムにおいて光符号器または光相関器として用いられる。波長変換器５６１〜５６Ｎを含む波長変換部５６は、Ｎ本の光導波路５３１〜５３Ｎそれぞれを導波する光パルスを互いに異なる波長の光パルスに変換する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された光パルスをＮ分岐してＮ本（ただし、Ｎは２以上の整数）の光導波路へ出力する光分岐器と、
前記光分岐器から前記Ｎ本の光導波路それぞれを経て到達した各光パルスを合波して出力する光合波器と、
前記光分岐器から前記光合波器に到るまでの前記Ｎ本の光導波路それぞれに互いに異なる遅延時間を付与する光遅延付与部と、
前記Ｎ本の光導波路それぞれに光パルスを導波または遮断する光スイッチ部と、
前記Ｎ本の光導波路それぞれを導波する光パルスを互いに異なる波長の光パルスに変換する波長変換部と、
を備えることを特徴とする光信号処理装置。
【請求項２】
前記波長変換部が、前記光スイッチ部を兼ねており、前記Ｎ本の光導波路のうちの何れか１つまたは複数の光導波路については光パルスを互いに異なる波長の光パルスに変換して導波させ、他の光導波路については光パルスを遮断する、ことを特徴とする請求項１記載の光信号処理装置。
【請求項３】
ユニポーラ符号を用いた光ＣＤＭＡにより光通信を行うシステムであって、請求項１または２に記載の光信号処理装置を光符号器または光相関器として備える、ことを特徴とする光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ＣＤＭＡによる光通信において光符号器または光相関器として好適に用いられ得る光信号処理装置、および、この光信号処理装置を用いた光通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
符号分割多重接続（Code DivisionMultiple Access、以下「ＣＤＭＡ」という。）は、携帯電話その他の通信に使われる符号化方式の一つである。ＣＤＭＡでは、送信側において、複数の送信信号それぞれに異なる符号を乗算（符号化）して送出する。そして、受信側においては、受け取るべき信号に乗算された符号と同一の符号を受信信号に乗算することにより、その受け取るべき信号のみを取り出す（復号化）。ＣＤＭＡは光通信分野でも応用されており、例えば特許文献１や特許文献２には光ＣＤＭＡに関する発明が開示されている。
【０００３】
光ＣＤＭＡにより光通信を行うシステムでは、送信側に光符号器が設けられ、受信側に光相関器が設けられる。送信側の光符号器および受信側の光相関器は、互いに同等の構成を有する光信号処理装置からなる。光符号器または光相関器として用いられる光信号処理装置は、入力された光パルスに対し、互いに異なる遅延時間を付与し、その遅延時間を付与した各光パルスを合波して出力する。
【特許文献１】特開平４−３４７９４５号公報
【特許文献２】特許第２８１３７７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１や特許文献２に開示されたものを含め従来の光ＣＤＭＡでは、受信側において光相関器として用いられる光信号処理装置は、入力した複数の光パルスそれぞれを分岐した後に再び合波することから、本来であれば合波後の光パルスのパワーが大きくなるべきであるにも拘らず、合波時の各光パルスの間の位相差によっては、合波後の光パルスのパワーが小さくなることがあり、その結果、伝送誤りが生じる場合がある。
【０００５】
このような問題を解決すべく、上記特許文献１に開示された光信号処理装置では、合波前に光パルスを電気パルスに変換し、その電気パルスを加算した後に、再び光パルスに変換している。このようにすることにより光パルスの干渉の問題は解消されるが、この光信号処理装置は、電気回路の処理速度に律速されるので、高速処理には限界がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、光ＣＤＭＡによる光通信において光符号器または光相関器として用いられ伝送誤り発生を抑制することができ高速処理が可能な光信号処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る光信号処理装置は、(1) 入力された光パルスをＮ分岐してＮ本（ただし、Ｎは２以上の整数）の光導波路へ出力する光分岐器と、(2) 光分岐器からＮ本の光導波路それぞれを経て到達した各光パルスを合波して出力する光合波器と、(3) 光分岐器から光合波器に到るまでのＮ本の光導波路それぞれに互いに異なる遅延時間を付与する光遅延付与部と、(4) Ｎ本の光導波路のうちの何れか１つまたは複数の光導波路については光パルスを導波させ、他の光導波路については光パルスを遮断する光スイッチ部と、(5) Ｎ本の光導波路それぞれを導波する光パルスを互いに異なる波長の光パルスに変換する波長変換部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
波長変換部が、光スイッチ部を兼ねており、Ｎ本の光導波路のうちの何れか１つまたは複数の光導波路については光パルスを互いに異なる波長の光パルスに変換して導波させ、他の光導波路については光パルスを遮断することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る光通信システムは、ユニポーラ符号を用いた光ＣＤＭＡにより光通信を行うシステムであって、上記の本発明に係る光信号処理装置を光符号器または光相関器として備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、伝送誤り発生を抑制することができ、高速処理が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１２】
図１は、光ＣＤＭＡによる光通信システム１の概略構成を示す図である。この図に示される光通信システム１は、ユニポーラ符号を用いた光ＣＤＭＡにより光通信を行うシステムであって、光送信部１０，光受信部２０および光ファイバ伝送路３０を備える。光送信部１０は、光符号器１１および信号光源１２を含む。また、光受信部２０は、光相関器２１および受光器２２を含む。
【００１３】
光送信部１０に含まれる信号光源１２は、送信すべき信号を光パルス列として出力する。光符号器１１は、信号光源１２から出力された光パルスを入力し、この入力した光パルスに対し遅延時間Ｄ(1)〜Ｄ(N)のうちの何れか１つまたは複数の遅延時間を付与して、その遅延時間を付与した各光パルスを合波して光ファイバ伝送路３０へ送出する。ただし、Ｎは２以上の整数である。
【００１４】
光受信部２０に含まれる光相関器２１は、光ファイバ伝送路３０を経て到達した光パルスを入力し、この入力した光パルスに対し遅延時間Ｄ(1)〜Ｄ(N)のうちの何れか１つまたは複数の遅延時間を付与して、その遅延時間を付与した各光パルスを合波して光ファイバ伝送路３０へ送出する。受光器２２は、光相関器２１から出力された光パルスを入力し受光する。
【００１５】
図２は、光符号器１１または光相関器２１として用いられる光信号処理装置４０の構成図である。この図に示される光信号処理装置４０は、光分岐器４１、光合波器４２、光導波路４３１〜４３Ｎ、光遅延器４４１〜４４Ｎを含む光遅延付与部４４、および、光スイッチ４５１〜４５Ｎを含む光スイッチ部４５、を備える。なお、図２ではＮ値を４としている。
【００１６】
光分岐器４１は、入力された光パルスをＮ分岐してＮ本の光導波路４３１〜４３Ｎへ出力する。光合波器４２は、光分岐器４１からＮ本の光導波路４３１〜４３Ｎそれぞれを経て到達した各光パルスを合波して出力する。光導波路４３１〜４３Ｎそれぞれは、光分岐器４１から光合波器４２へ光パルスを導波する。
【００１７】
Ｎ本の光導波路４３１〜４３Ｎのうちの第ｎの光導波路４３ｎの光路上に、光遅延器４４ｎおよび光スイッチ４５ｎが設けられている。光遅延器４４ｎは、光分岐器４１から光合波器４２までの第ｎの光導波路４３ｎについて遅延時間Ｄ(n)を付与する。光遅延器４４ｎは、光導波路４３ｎの光路長を適切なものとすることによっても実現可能である。ここで、「Ｄ(n+1)−Ｄ(n)＝Ｔ」である。
【００１８】
光スイッチ４５ｎは、光分岐器４１から光合波器４２までの第ｎの光導波路４３ｎについて光パルスの導波および遮断の何れか一方を選択する。すなわち、光スイッチ４５１〜４５Ｎを含む光スイッチ部４５は、Ｎ本の光導波路４３１〜４３Ｎのうちの何れか１つまたは複数の光導波路については光パルスを導波させ、他の光導波路については光パルスを遮断する。
【００１９】
好適には、光分岐器４１，光合波器４２，Ｎ本の光導波路４３１〜４３Ｎ，光遅延付与部４４および光スイッチ部４５は、共通の基板に形成されて集積化されている。図３は、光符号器１１または光相関器２１として用いられる光信号処理装置４０の集積化の一例を示す図である。なお、この図３でもＮ値を４としている。光遅延付与部４４は、光導波路４３１〜４３Ｎそれぞれの光路長を適切なものとすることによって実現されている。
【００２０】
光導波路４７１は、光信号処理装置４０の入射端から光分岐器４１へ光パルスを導波する。また、光導波路４７２は、光合波器４２から光信号処理装置４０の出射端へ光パルスを導波する。光分岐器４１，光合波器４２，Ｎ本の光導波路４３１〜４３Ｎ（光遅延付与部４４）および光スイッチ部４５とともに、これら光導波路４７１および光導波路４７２も基板４９に形成されている。例えば、基板４９は化合物半導体基板であり、光スイッチ４５１〜４５ＮそれぞれはＳＯＡスイッチである。
【００２１】
図４は、光符号器１１または光相関器２１として用いられる光信号処理装置５０の構成図である。この図に示される光信号処理装置５０は、光分岐器５１、光合波器５２、光導波路５３１〜５３Ｎ、光遅延器５４１〜５４Ｎを含む光遅延付与部５４、光スイッチ５５１〜５５Ｎを含む光スイッチ部５５、および、波長変換器５６１〜５６Ｎを含む波長変換部５６、を備える。なお、図４でもＮ値を４としている。
【００２２】
光分岐器５１は、入力された光パルスをＮ分岐してＮ本の光導波路４５１〜４５Ｎへ出力する。光合波器５２は、光分岐器５１からＮ本の光導波路５３１〜５３Ｎそれぞれを経て到達した各光パルスを合波して出力する。光導波路５３１〜５３Ｎそれぞれは、光分岐器５１から光合波器５２へ光パルスを導波する。
【００２３】
Ｎ本の光導波路５３１〜５３Ｎのうちの第ｎの光導波路５３ｎの光路上に、光遅延器５４ｎ，光スイッチ５５ｎおよび波長変換器５６ｎが設けられている。光遅延器５４ｎは、光分岐器５１から光合波器５２までの第ｎの光導波路５３ｎについて遅延時間Ｄ(n)を付与する。光遅延器５４ｎは、光導波路５３ｎの光路長を適切なものとすることによっても実現可能である。ここで、「Ｄ(n+1)−Ｄ(n)＝Ｔ」である。
【００２４】
光スイッチ５５ｎは、光分岐器５１から光合波器５２までの第ｎの光導波路５３ｎについて光パルスの導波および遮断の何れか一方を選択する。すなわち、光スイッチ５５１〜５５Ｎを含む光スイッチ部５５は、Ｎ本の光導波路５３１〜５３Ｎのうちの何れか１つまたは複数の光導波路については光パルスを導波させ、他の光導波路については光パルスを遮断する。
【００２５】
波長変換器５６ｎは、光分岐器５１から光導波路５３ｎを導波してきた波長λ０の光パルスを入力し、波長λｎに波長変換して、その波長変換後の光パルスを出力する。波長λ１，λ２，…，λＮは互いに異なる。すなわち、波長変換器５６１〜５６Ｎを含む波長変換部５６は、Ｎ本の光導波路５３１〜５３Ｎそれぞれを導波する光パルスを互いに異なる波長の光パルスに変換する。
【００２６】
なお、波長変換部５６は光スイッチ部５５を兼ねているのが好適である。すなわち、波長変換部５６は、Ｎ本の光導波路５３１〜５３Ｎのうちの何れか１つまたは複数の光導波路については光パルスを互いに異なる波長の光パルスに変換して導波させ、他の光導波路については光パルスを遮断するのが好適である。
【００２７】
好適には、光分岐器５１，光合波器５２，Ｎ本の光導波路５３１〜５３Ｎ，光遅延付与部５４，光スイッチ部５５および波長変換部５６は、共通の基板に形成されて集積化されている。図５は、光符号器１１または光相関器２１として用いられる光信号処理装置５０の集積化の一例を示す図である。なお、この図５でもＮ値を４としている。光遅延付与部５４は、光導波路５３１〜５３Ｎそれぞれの光路長を適切なものとすることによって実現されている。また、波長変換部５６は光スイッチ部５５を兼ねている。
【００２８】
光導波路５７１は、光信号処理装置５０の入射端から光分岐器５１へ光パルスを導波する。また、光導波路５７２は、光合波器５２から光信号処理装置５０の出射端へ光パルスを導波する。光分岐器５１，光合波器５２，Ｎ本の光導波路５３１〜５３Ｎ（光遅延付与部５４）および波長変換部５６とともに、これら光導波路５７１および光導波路５７２も基板５９に形成されている。例えば、基板５９は化合物半導体基板である。
【００２９】
図６は、波長変換器５６ｎの一構成例を示す図である。この図に示される波長変換器５６ｎは、相互位相変調を利用したもので、光カプラ５６１〜５６３および半導体光増幅器５６４，５６５を含む。光カプラ５６１は、連続光（波長λｎ）を２分岐して各々分岐光路へ出力する。光カプラ５６２は、分岐光路を導波してきた光信号を合波して、その合波した光信号を光合波器５２へ出力する。すなわち、光カプラ５６１と光カプラ５６２とはマッハツェンダ干渉計を構成している。光カプラ５６１と光カプラ５６２との間の一方の分岐光路の途中に光カプラ５６３が設けられ、この光カプラ５６３と光カプラ５６２との間に半導体光増幅器５６４が設けられている。また、光カプラ５６１と光カプラ５６２との間の他方の分岐光路の途中に半導体光増幅器５６５が設けられている。
【００３０】
このような波長変換器５６ｎにおいて、連続光（波長λn）は光カプラ５６１により２分岐される。光カプラ５６１により２分岐されて出力された一方の連続光（波長λn）は、光分岐器５１から光導波路５３ｎを導波してきた波長λ０の光パルスと光カプラ５６３で合波して半導体光増幅器５６４に入力する。また、光カプラ５６１により２分岐されて出力された他方の連続光（波長λｎ）は、半導体光増幅器５６５に入力する。半導体光増幅器５６４，５６５それぞれから出力された光は、光カプラ５６２により合波されて、光導波路５３ｎを経て光合波器５２へ出力される。
【００３１】
ここで、半導体光増幅器５６４，５６５それぞれにおける位相変調により、光カプラ５６２における干渉状態が変化し、光カプラ５６２から出力される波長λｎの光は、光カプラ５６３に入力する波長λ０の光パルスによりスイッチングされたものとなる。すなわち、光カプラ５６１に波長λｎの連続光が入力するとともに、光カプラ５６３に波長λ０の光パルスが入力すると、光カプラ５６２から波長λｎの光パルスが出力される。その一方、光カプラ５６１に波長λｎの連続光が入力していなければ、光カプラ５６２から波長λｎの光パルスが出力されることはない。このように、この波長変換器５６ｎは、光スイッチ部５５ｎを兼ねており、入力した波長λ０の光パルスを波長λｎの光パルスに変換して出力し、或いは、波長λ０の光パルスを遮断することができる。
【００３２】
図１に示された光通信システム１において、光符号器１１として光信号処理装置５０（図４〜図６）が用いられ、光相関器２１として光信号処理装置４０（図２，図３）が用いられる（以下「第１ケース」という。）。或いは、逆に、光符号器１１として光信号処理装置４０（図２，図３）が用いられ、光相関器２１として光信号処理装置５０（図４〜図６）が用いられる（以下「第２ケース」という。）。以下では、これら第１ケースおよび第２ケースそれぞれにおける光通信システム１の動作を説明する。また、光スイッチ４５１，４５２，５５１，５５２がＯＮとなり、光スイッチ４５３，４５４，５５３，５５４がＯＦＦとなっている場合、すなわち、相関符号が［１１００］である場合について説明する。
【００３３】
図７は、第１ケースにおける光通信システム１の動作を説明する図である。この第１ケースでは、光符号器１１として光信号処理装置５０（図４〜図６）が用いられ、光相関器２１として光信号処理装置４０（図２，図３）が用いられる。この図には、光符号器１１としての光信号処理装置５０から出力され光相関器２１としての光信号処理装置４０に入力する光パルスのタイミング、４本の光導波路４３１〜４３４それぞれを導波して光合波器４２に到達する光パルスのタイミング、および、光合波器４２から出力される光パルスのタイミング、が示されている。
【００３４】
第１ケースでは、光符号器１１としての光信号処理装置５０の光分岐器５１に波長λ０の光パルスが入力すると、その光パルスは光分岐器５１により４分岐される。その４分岐された光パルスのうち、光導波路５３１を導波する光パルスは波長λ１に変換され遅延時間Ｄ(1)を与えられて光合波器５２に到達し、また、光導波路５３２を導波する光パルスは波長λ２に変換され遅延時間Ｄ(2)を与えられて光合波器５２に到達する。しかし、他の２つの光パルスは光スイッチ５５３，５５４により遮断され光合波器５２に到達しない。したがって、光符号器１１としての光信号処理装置５０の光合波器５２から、遅延時間Ｄ(1)を与えられた波長λ１の光パルス、および、遅延時間Ｄ(2)を与えられた波長λ２の光パルス、が出力される。
【００３５】
これらの２つの光パルスが光相関器２１としての光信号処理装置４０の光分岐器４１に入力すると、これら２つの光パルスそれぞれは光分岐器４１により４分岐される。その４分岐された各光パルスのうち、光導波路４３１を導波する各光パルスは遅延時間Ｄ(1)を与えられて光合波器４２に到達し、また、光導波路４３２を導波する各光パルスは遅延時間Ｄ(2)を与えられて光合波器４２に到達する。しかし、他の２つの各光パルスは光スイッチ４５３，４５４により遮断され光合波器４２に到達しない。
【００３６】
したがって、光相関器２１としての光信号処理装置４０の光合波器４２から、遅延時間(Ｄ(1)＋Ｄ(1))を与えられた波長λ１の光パルス、遅延時間(Ｄ(1)＋Ｄ(2))を与えられた波長λ２の光パルス、遅延時間(Ｄ(2)＋Ｄ(1))を与えられた波長λ１の光パルス、および、遅延時間(Ｄ(2)＋Ｄ(2))を与えられた波長λ２の光パルス、が出力される。遅延時間(Ｄ(1)＋Ｄ(2))を与えられた光パルスとして、波長λ１の光パルスと波長λ２の光パルスとが重なることになるが、これらは波長が異なるので、干渉の問題が無く、伝送誤り発生を抑制することができる。また、電気的な処理を必要としないので、高速処理が可能となる。
【００３７】
図８は、第２ケースにおける光通信システム１の動作を説明する図である。この第２ケースでは、光符号器１１として光信号処理装置４０（図２，図３）が用いられ、光相関器２１として光信号処理装置５０（図４〜図６）が用いられる。この図には、光符号器１１としての光信号処理装置４０から出力され光相関器２１としての光信号処理装置５０に入力する光パルスのタイミング、４本の光導波路５３１〜５３４それぞれを導波して光合波器５２に到達する光パルスのタイミング、および、光合波器５２から出力される光パルスのタイミング、が示されている。
【００３８】
第２ケースでは、光符号器１１としての光信号処理装置４０の光分岐器４１に波長λ０の光パルスが入力すると、その光パルスは光分岐器４１により４分岐される。その４分岐された光パルスのうち、光導波路４３１を導波する光パルスは遅延時間Ｄ(1)を与えられて光合波器４２に到達し、また、光導波路４３２を導波する光パルスは遅延時間Ｄ(2)を与えられて光合波器４２に到達する。しかし、他の２つの光パルスは光スイッチ４５３，４５４により遮断され光合波器４２に到達しない。したがって、光符号器１１としての光信号処理装置４０の光合波器４２から、遅延時間Ｄ(1)を与えられた波長λ０の光パルス、および、遅延時間Ｄ(2)を与えられた波長λ０の光パルス、が出力される。
【００３９】
これらの２つの光パルスが光相関器２１としての光信号処理装置５０の光分岐器５１に入力すると、これら２つの光パルスそれぞれは光分岐器５１により４分岐される。その４分岐された各光パルスのうち、光導波路５３１を導波する各光パルスは波長λ１に変換され遅延時間Ｄ(1)を与えられて光合波器５２に到達し、また、光導波路５３２を導波する各光パルスは波長λ２に変換され遅延時間Ｄ(2)を与えられて光合波器５２に到達する。しかし、他の２つの各光パルスは光スイッチ５５３，５５４により遮断され光合波器５２に到達しない。
【００４０】
したがって、光相関器２１としての光信号処理装置５０の光合波器５２から、遅延時間(Ｄ(1)＋Ｄ(1))を与えられた波長λ１の光パルス、遅延時間(Ｄ(1)＋Ｄ(2))を与えられた波長λ２の光パルス、遅延時間(Ｄ(2)＋Ｄ(1))を与えられた波長λ１の光パルス、および、遅延時間(Ｄ(2)＋Ｄ(2))を与えられた波長λ２の光パルス、が出力される。遅延時間(Ｄ(1)＋Ｄ(2))を与えられた光パルスとして、波長λ１の光パルスと波長λ２の光パルスとが重なることになるが、これらは波長が異なるので、干渉の問題が無く、伝送誤り発生を抑制することができる。また、電気的な処理を必要としないので、高速処理が可能となる。
【００４１】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では相関符号を４ビット符号［１１００］としたが、これに限られるものではなく、４ビット以外のビット数であってもよく、また、符号パターンも任意でよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】光ＣＤＭＡによる光通信システム１の概略構成を示す図である。
【図２】光符号器１１または光相関器２１として用いられる光信号処理装置４０の構成図である。
【図３】光符号器１１または光相関器２１として用いられる光信号処理装置４０の集積化の一例を示す図である。
【図４】光符号器１１または光相関器２１として用いられる光信号処理装置５０の構成図である。
【図５】光符号器１１または光相関器２１として用いられる光信号処理装置５０の集積化の一例を示す図である。
【図６】波長変換器５６ｎの一構成例を示す図である。
【図７】第１ケースにおける光通信システム１の動作を説明する図である。
【図８】第２ケースにおける光通信システム１の動作を説明する図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…光通信システム、１０…光送信部、１１…光符号器、１２…信号光源、２０…光受信部、２１…光相関器、２２…受光器、３０…光ファイバ伝送路、４０…光信号処理装置、４１…光分岐器、４２…光合波器、４３１〜４３Ｎ…光導波路、４４…光遅延付与部、４４１〜４４Ｎ…光遅延器、４５…光スイッチ部、４５１〜４５Ｎ…光スイッチ、４７１，４７２…光導波路、４９…基板、５０…光信号処理装置、５１…光分岐器、５２…光合波器、５３１〜５３Ｎ…光導波路、５４…光遅延付与部、５４１〜５４Ｎ…光遅延器、５５…光スイッチ部、５５１〜５５Ｎ…光スイッチ、５６…波長変換部、５６１〜５６Ｎ…波長変換器、５７１，５７２…光導波路、５９…基板。
【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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