(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる複数の波長の光パルス列を生成する光パルス光源と、
上記光パルス光源によって生成された互いに異なる複数の波長の光パルス列の強度若しくは位相を入力データにそれぞれ応じた複数の電気的送信信号によってそれぞれ光変調する光変調手段と、
上記光変調手段により入力データに応じて強度若しくは位相が変調された複数の光パルス列を波長多重する合波手段と、
上記合波手段で多重化された光信号が入力され、スペクトラム拡散された光信号を出力する全光型のエンコーダとを備え、
上記エンコーダは、
上記合波手段で多重化された光信号を複数光に分岐する光分岐器と、
上記光分岐器で分岐された複数の光パルス列がそれぞれ入力され、光分岐器と光結合器との間に設けられた二つの光導波路間に光路長差が設定され、それぞれの上記光路長差が等比数列をなすように設定された複数の光干渉計と、
上記複数の光干渉計の出力を互いに異なる光路長を介することによって遅延させ、遅延された複数の光パルス列を光結合器で合波した光信号を出力する光遅延回路とからなる送信装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記光パルス光源がモード同期半導体レーザである送信装置。
【請求項３】
請求項１において、
上記光変調手段は、電気光学変調手段である送信装置。
【請求項４】
互いに異なる複数の波長の光パルス列を生成する光パルス生成ステップと、
上記光パルス生成ステップによって生成された互いに異なる複数の波長の光パルス列の強度若しくは位相を入力データにそれぞれ応じた複数の電気的送信信号によってそれぞれ光変調する光変調ステップと、
上記光変調ステップにより入力データに応じて強度若しくは位相が変調された複数の光パルス列を波長多重化する合波ステップと、
上記合波ステップで多重化された光信号が入力され、スペクトラム拡散された光信号を出力する全光型のエンコードステップとからなり、
上記エンコードステップは、
上記合波ステップで多重化された光信号を複数光に分岐する光分岐ステップと、
光分岐器と光結合器との間に設けられた二つの光導波路間に光路長差が設定され、それぞれの上記光路長差が等比数列をなすように設定された複数の光干渉計に対して上記光分岐ステップで分岐された複数の光パルス列をそれぞれ入力するステップと、
上記複数の光干渉計の出力を互いに異なる光路長を介することによって遅延させ、遅延された複数の光パルス列を合波して光信号を出力するステップとからなる送信方法。
【請求項５】
互いに異なる複数の波長の光パルス列を生成する光パルス光源と、上記光パルス光源によって生成された互いに異なる複数の波長の光パルス列の強度若しくは位相を入力データにそれぞれ応じた複数の電気的送信信号によってそれぞれ光変調し、入力データに応じて強度若しくは位相が変調された複数の光パルス列を波長多重化し、多重化された光信号を全光型のエンコーダによってスペクトラム拡散し、エンコーダが上記多重化された光信号を複数光に分岐し、光分岐器と光結合器との間に設けられた二つの光導波路間に光路長差が設定され、それぞれの上記光路長差が等比数列をなすように設定された複数の光干渉計に対して複数の光パルス列をそれぞれ入力し、上記複数の光干渉計の出力を互いに異なる光路長を介することによって遅延させ、遅延された複数の光パルス列を合波して光信号を出力する構成とされた送信装置からの光信号を受信する受信装置において、
上記光信号を逆拡散するデコーダと、
上記デコーダからの波長多重化信号が入力され、異なる波長の複数の光信号を出力する分岐手段と、
上記分岐手段からの複数の光信号がそれぞれ入力され、強度または位相が変調された複数の受信信号を発生するレシーバとを備え、
上記デコーダは、
入力された光パルス列を複数光に分岐する光分岐器と、
上記光分岐器からの複数のパルス列に対してエンコーダで与えられた遅延を打ち消すように互いに異なる遅延を与えた光パルス列を出力する光遅延回路と、
上記光遅延回路から出力される複数の光パルス列がそれぞれ入力され、光分岐器と光結合器との間に設けられた二つの光導波路間に光路長差が設定され、それぞれの上記光路長差が上記エンコーダにおける等比数列と同一の等比数列をなすように設定された複数の光干渉計と、
上記複数の光干渉計の出力光を合波した光信号を出力する光結合器とからなる受信装置。
【請求項６】
請求項５において、
上記レシーバは、しきい値判定によって上記光パルス列の強度または位相に応じた受信データを発生する受信装置。
【請求項７】
互いに異なる複数の波長の光パルス列を生成し、生成された互いに異なる複数の波長の光パルス列の強度若しくは位相を入力データにそれぞれ応じた複数の電気的送信信号によってそれぞれ光変調し、入力データに応じて強度若しくは位相が変調された複数の光パルス列を波長多重化し、多重化された光信号をエンコーダによってスペクトラム拡散し、エンコーダは、上記多重化された光信号を複数光に分岐し、光分岐器と光結合器との間に設けられた二つの光導波路間に光路長差が設定され、それぞれの上記光路長差が等比数列をなすように設定された複数の光干渉計に対して分岐された複数の光パルス列をそれぞれ入力し、上記複数の光干渉計の出力を互いに異なる光路長を介することによって遅延させ、遅延された複数の光パルス列を合波して光信号を出力する構成とされた送信装置からの光信号を受信する受信方法において、
上記光信号を逆拡散するデコードステップと、
上記デコードステップで得られた波長多重化信号が入力され、異なる波長の複数の光信号を出力する分岐ステップと、
上記分岐ステップからの複数の光信号がそれぞれ入力され、強度または位相が変調された複数の受信データを発生する受信ステップとからなり、
上記デコードステップは、
入力された光パルス列を複数光に分岐する光分岐ステップと、
上記光分岐ステップで形成された複数のパルス列に対してエンコーダで与えられた遅延を打ち消すように互いに異なる遅延を与えた光パルス列を出力する光遅延ステップと、
遅延後の複数の光パルス列を、光分岐器と光結合器との間に設けられた二つの光導波路間に光路長差が設定され、それぞれの上記光路長差が上記エンコーダにおける等比数列と同一の等比数列をなすように設定された複数の光干渉計にそれぞれ入力するステップと、
上記複数の光干渉計の出力光を合波した光信号を出力するステップとからなる受信方法。
【請求項８】
送信装置からの光信号を光伝達路を介して受信装置に送信する送受信装置において、
送信装置は、
互いに異なる複数の波長の光パルス列を生成する光パルス光源と、
上記光パルス光源によって生成された互いに異なる複数の波長の光パルス列の強度若しくは位相を入力データにそれぞれ応じた複数の電気的送信信号によってそれぞれ光変調する光変調手段と、
上記光変調手段により入力データに応じて強度若しくは位相が変調された複数の光パルス列を波長多重する合波手段と、
上記合波手段で多重化された光信号が入力され、スペクトラム拡散された光信号を出力する全光型のエンコーダとを備え、
上記エンコーダは、
上記合波手段で多重化された光信号を複数光に分岐する光分岐器と、
上記光分岐器で分岐された複数の光パルス列がそれぞれ入力され、光分岐器と光結合器との間に設けられた二つの光導波路間に光路長差が設定され、それぞれの上記光路長差が等比数列をなすように設定された複数の光干渉計と、
上記複数の光干渉計の出力を互いに異なる光路長を介することによって遅延させ、遅延された複数の光パルス列を光結合器で合波した光信号を出力する光遅延回路とからなり、  受信装置は、
上記光信号を逆拡散するデコーダと、
上記デコーダからの波長多重化信号が入力され、異なる波長の複数の光信号を出力する分岐手段と、
上記分岐手段からの複数の光信号がそれぞれ入力され、強度または位相が変調された複数の受信信号を発生するレシーバとを備え、
上記デコーダは、
入力された光パルス列を複数光に分岐する光分岐器と、
上記光分岐器からの複数のパルス列に対してエンコーダで与えられた遅延を打ち消すように互いに異なる遅延を与えた光パルス列を出力する光遅延回路と、
上記光遅延回路から出力される複数の光パルス列がそれぞれ入力され、光分岐器と光結合器との間に設けられた二つの光導波路間に光路長差が設定され、それぞれの上記光路長差が上記エンコーダにおける等比数列と同一の等比数列をなすように設定された複数の光干渉計と、
上記複数の光干渉計の出力光を合波した光信号を出力する光結合器とからなる送受信装置。
【請求項９】
送信装置からの光信号を光伝達路を介して受信装置に送信する送受信方法において、
互いに異なる複数の波長の光パルス列を生成する光パルス生成ステップと、
上記光パルス生成ステップによって生成された互いに異なる複数の波長の光パルス列の強度若しくは位相を入力データにそれぞれ応じた複数の電気的送信信号によってそれぞれ光変調する光変調ステップと、
上記光変調ステップにより入力データに応じて強度若しくは位相が変調された複数の光パルス列を波長多重化する合波ステップと、
上記合波ステップで多重化された光信号が入力され、スペクトラム拡散された光信号を出力する全光型のエンコードステップとからなり、
上記エンコードステップは、
上記合波ステップで多重化された光信号を複数光に分岐する光分岐ステップと、
光分岐器と光結合器との間に設けられた二つの光導波路間に光路長差が設定され、それぞれの上記光路長差が等比数列をなすように設定された複数の光干渉計に対して上記分岐ステップで分岐された複数の光パルス列をそれぞれ入力するステップと、
上記複数の光干渉計の出力を互いに異なる光路長を介することによって遅延させ、遅延された複数の光パルス列を合波して光信号を出力し、
上記光信号を逆拡散するデコードステップと、
上記デコードステップで得られた波長多重化信号が入力され、異なる波長の複数の光信号を出力する分岐ステップと、
上記分岐ステップからの複数の光信号がそれぞれ入力され、強度または位相が変調された複数の受信データを発生する受信ステップとからなり、
上記デコードステップは、
入力された光パルス列を複数光に分岐する光分岐ステップと、
上記光分岐ステップで形成された複数のパルス列に対してエンコーダで与えられた遅延を打ち消すように互いに異なる遅延を与えた光パルス列を出力する光遅延ステップと、
遅延後の複数の光パルス列を、光分岐器と光結合器との間に設けられた二つの光導波路間に光路長差が設定され、それぞれの上記光路長差が上記エンコーダにおける等比数列と同一の等比数列をなすように設定された複数の光干渉計にそれぞれ入力するステップと、
上記複数の光干渉計の出力光を合波した光信号を出力するステップとからなる送受信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、極めて高速の光デバイスを使用してスペクトラム拡散によってデータを送受信するのに適用される送信装置および送信方法、受信装置および受信方法、並びに送受信装置および送受信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スペクトラム拡散は、ＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access)のようなセルラ電話、無線ＬＡＮ(Local Area Network)等で使用されている。スペクトラム拡散では、送信側でベースバンド信号を変調し、拡散回路に入力し、拡散符号を使用してスペクトラム拡散する。受信側では、送信側と同一の拡散符号を使用して逆拡散し、復調することでベースバンド信号を得るようになされる。電子デバイスを使用した場合よりも、高速な光デバイスを使用してスペクトラム拡散を行うことが提案されている（例えば特開２００１−１３５３２号公報参照）。
【０００３】
上記の文献では、光パルス列発生器と複数の光干渉計と光遅延回路とからなる光乱数発生回路によって、カオス力学系で記述される光乱数を発生し、光乱数と光信号入力とを光乗算回路で乗算することによって、スペクトラム拡散を行うことが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の文献では、光乗算回路として、非線形ファイバミラーを使用している。しかしながら、光乗算回路では、光信号同士を乗算する構成のために、従来から知られている電気信号で変調された光信号を得る構成の電気光学光変調器等の高速光変調器を使用することができない問題があった。また、光乗算回路では、光パルス発生器で発生した光の波長と、光信号入力の波長が一致していることが必要とされている。したがって、大量の情報を多数の異なる波長の光信号に分割して伝送する波長多重方式を実現することが困難である、という問題がある。また、大量の情報を高いセキュリティで送信するのが困難であった。
【０００５】
したがって、この発明の目的は、電気信号によって変調された光信号を得ることができる光変調器を使用することが可能で、また、カオス信号による変調・復調が可能で、さらに、波長多重方式を容易に実現できる大容量・高速・高セキュリティの通信システムにおける送信装置および送信方法、受信装置および受信方法、並びに送受信装置および送受信方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、互いに異なる複数の波長の光パルス列を生成する光パルス光源と、
光パルス光源によって生成された互いに異なる複数の波長の光パルス列の強度若しくは位相を入力データにそれぞれ応じた複数の電気的送信信号によってそれぞれ光変調する光変調手段と、
光変調手段により入力データに応じて強度若しくは位相が変調された複数の光パルス列を波長多重する合波手段と、
合波手段で多重化された光信号が入力され、スペクトラム拡散された光信号を出力する全光型のエンコーダとを備え、
エンコーダは、
合波手段で多重化された光信号を複数光に分岐する光分岐器と、
光分岐器で分岐された複数の光パルス列がそれぞれ入力され、光分岐器と光結合器との間に設けられた二つの光導波路間に光路長差が設定され、それぞれの光路長差が等比数列をなすように設定された複数の光干渉計と、
複数の光干渉計の出力を互いに異なる光路長を介することによって遅延させ、遅延された複数の光パルス列を光結合器で合波した光信号を出力する光遅延回路とからなる送信装置である。請求項４の発明は、送信方法の発明である。
【０００７】
請求項５の発明は、互いに異なる複数の波長の光パルス列を生成する光パルス光源と、光パルス光源によって生成された互いに異なる複数の波長の光パルス列の強度若しくは位相を入力データにそれぞれ応じた複数の電気的送信信号によってそれぞれ光変調し、入力データに応じて強度若しくは位相が変調された複数の光パルス列を波長多重化し、多重化された光信号を全光型のエンコーダによってスペクトラム拡散し、エンコーダが多重化された光信号を複数光に分岐し、光分岐器と光結合器との間に設けられた二つの光導波路間に光路長差が設定され、それぞれの光路長差が等比数列をなすように設定された複数の光干渉計に対して複数の光パルス列をそれぞれ入力し、複数の光干渉計の出力を互いに異なる光路長を介することによって遅延させ、遅延された複数の光パルス列を合波して光信号を出力する構成とされた送信装置からの光信号を受信する受信装置において、
光信号を逆拡散するデコーダと、
デコーダからの波長多重化信号が入力され、異なる波長の複数の光信号を出力する分岐手段と、
分岐手段からの複数の光信号がそれぞれ入力され、強度または位相が変調された複数の受信信号を発生するレシーバとを備え、
デコーダは、
入力された光パルス列を複数光に分岐する光分岐器と、
光分岐器からの複数のパルス列に対してエンコーダで与えられた遅延を打ち消すように互いに異なる遅延を与えた光パルス列を出力する光遅延回路と、
光遅延回路から出力される複数の光パルス列がそれぞれ入力され、光分岐器と光結合器との間に設けられた二つの光導波路間に光路長差が設定され、それぞれの光路長差がエンコーダにおける等比数列と同一の等比数列をなすように設定された複数の光干渉計と、
複数の光干渉計の出力光を合波した光信号を出力する光結合器とからなる受信装置である。請求項７は、受信方法の発明である。
【０００８】
請求項８の発明は、送信装置からの光信号を光伝達路を介して受信装置に送信する送受信装置において、
送信装置は、
互いに異なる複数の波長の光パルス列を生成する光パルス光源と、
光パルス光源によって生成された互いに異なる複数の波長の光パルス列の強度若しくは位相を入力データにそれぞれ応じた複数の電気的送信信号によってそれぞれ光変調する光変調手段と、
光変調手段により入力データに応じて強度若しくは位相が変調された複数の光パルス列を波長多重する合波手段と、
合波手段で多重化された光信号が入力され、スペクトラム拡散された光信号を出力する全光型のエンコーダとを備え、
エンコーダは、
合波手段で多重化された光信号を複数光に分岐する光分岐器と、
光分岐器で分岐された複数の光パルス列がそれぞれ入力され、光分岐器と光結合器との間に設けられた二つの光導波路間に光路長差が設定され、それぞれの光路長差が等比数列をなすように設定された複数の光干渉計と、
複数の光干渉計の出力を互いに異なる光路長を介することによって遅延させ、遅延された複数の光パルス列を光結合器で合波した光信号を出力する光遅延回路とからなり、
受信装置は、
光信号を逆拡散するデコーダと、
デコーダからの波長多重化信号が入力され、異なる波長の複数の光信号を出力する分岐手段と、
分岐手段からの複数の光信号がそれぞれ入力され、強度または位相が変調された複数の受信信号を発生するレシーバとを備え、
デコーダは、
入力された光パルス列を複数光に分岐する光分岐器と、
光分岐器からの複数のパルス列に対してエンコーダで与えられた遅延を打ち消すように互いに異なる遅延を与えた光パルス列を出力する光遅延回路と、
光遅延回路から出力される複数の光パルス列がそれぞれ入力され、光分岐器と光結合器との間に設けられた二つの光導波路間に光路長差が設定され、それぞれの光路長差がエンコーダにおける等比数列と同一の等比数列をなすように設定された複数の光干渉計と、
複数の光干渉計の出力光を合波した光信号を出力する光結合器とからなる送受信装置である。請求項９は、送受信方法の発明である。
【０００９】
この発明によれば、電気的信号で光変調を行うことができ、従来の電気光学光変調器等の高速光変調器を使用することができる。また、この発明では、変調された光信号を拡散するので、波長多重を適用することができる利点がある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、一実施形態の送受信装置を概略的に示す。送信装置は、光パルス光源としてのモード同期半導体レーザ１、電気光学変調器２およびスペクトラム拡散のためのエンコーダ４から構成されている。モード同期半導体レーザ１は、図２に示すように、周期Ｔの光パルス列を発生させる。例えば１００psecの周期Ｔ（周波数で１０ＧHz）の光パルス列をモード同期半導体レーザ１が発生する。光パルス光源としては、モード同期半導体レーザ以外にモード同期ファイバーレーザ、連続波光源と電界吸収型光変調器を組み合わせた構成等を使用することができる。
【００１１】
電気的ディジタル送信データが電気光学変調器２に対して入力端子３から供給され、光パルスの強度または位相が送信データによって変調される。例えばデータの各ビットの値に応じて各光パルスの強度または位相が変調される。電気光学変調器２は、電気光学効果(Electro-Optic effect)を利用したものであり、以下では、ＥＯ変調器と適宜称する。ＥＯ変調器２は、屈折率が電界に比例して変化することを利用して、モード同期半導体レーザ１からの光パルス列をディジタル送信データ（電圧）に応じて変調する。すなわち、ディジタル送信データに応じて光パルスの強度が変調される。または、光パルス列の位相を変調することも可能である。強度変調および位相変調の何れを使用しても良い。なお、この発明では、ＥＯ変調器に限らず、電界吸収型光変調器等の他の高速光変調器を使用しても良い。
【００１２】
エンコーダ４は、後述するように、全光型の構成であって、電気光学変調器２からの変調された光パルス信号をスペクトラム拡散する。エンコーダ４から出力端子５に光信号が出力される。この光信号が光伝達路としての光ファイバー１０を介して伝送される。
【００１３】
受信装置は、デコーダ１２およびレシーバ１３によって構成され、レシーバ１３から出力端子１４に対して電気信号の受信ディジタルデータが出力される。デコーダ１２は、全光型の構成であって、入力端子１１から光信号が入力される。デコーダ１２は、送信側のエンコーダ４と相補的な構成とされ、エンコーダ４でなされた拡散を逆拡散する。レシーバ１３は、光パルス列の強度または位相に応じた復調信号を出力する。
【００１４】
図３は、この発明を波長多重方式に適用した場合の構成例を示す。互いに異なる波長λ1〜λnの光パルス列を発生するモード同期半導体レーザ１1〜１nが備えられている。なお、１つのデバイスとして構成されたモード同期半導体レーザが複数の波長のレーザを発生するので、ｎ個の波長を出力するために、ｎ個のデバイスを必要とするものではない。各モード同期半導体レーザからのレーザ光がＥＯ変調器２1〜２nにそれぞれ入力される。ＥＯ変調器２1〜２nに対しては、端子３1〜３nからｎチャンネルの送信信号が入力され、各送信信号に応じて強度または位相が変調された光信号が得られる。ｎチャンネルの光信号が合波器６にて波長多重化される。合波器６の出力がエンコーダ４に入力され、エンコーダ４から出力端子５に波長多重化光信号が得られる。
【００１５】
受信側では、デコーダ１２によって逆拡散の処理がされ、波長多重化光信号が分波器１５に入力される。分波器１５は、波長を識別することによってｎチャンネルの光信号を出力する。各チャンネルの光信号がレシーバ１３1〜１３nにそれぞれ入力される。各レシーバから出力端子１４1〜１４nに対して受信信号が取り出される。上述したように、一実施形態では、光乗算を行うものと異なり、波長多重化を容易に実現できる。
【００１６】
次に、この一実施形態におけるエンコーダ４について説明する。図４は、エンコーダ４の構成例を示す。ＥＯ変調器２からの変調された光パルス列が入力端子４０から複数の例えば４個の光干渉計４１、４２、４３および４４に対して入力される。光干渉計の数は、４個に限らず、２個以上の任意の個数とすることができる。
【００１７】
変調された光パルス列を光干渉計４１〜４４に導くために、図５に示す構成を使用できる。１×２（１入力２出力を意味する。以下同様）光分岐器４７によって２つの光路に光パルス列が分けられ、さらに、１×２光分岐器４８および４９によって２つの光路に分岐されることによって、４つの光路に光パルス列が分けれる。各光パルス列が光干渉計４１〜４４にそれぞれ導かれる。
【００１８】
光干渉計４１〜４４のそれぞれは、図６Ａまたは図６Ｂに示すマッハツェンダー型光干渉計(Mach-Zehnder Interferometer)を用いた構成を有している。図６Ａに示す構成では、１×２光分岐器５１と２×１光結合器５３との間に２つの光導波路が設けられ、２つの光導波路間には、光路長差５２が設定されている。なお、光分岐器５１および光結合器５３は、同じカプラから構成することができる。同じカプラを異なる向きで使用することによって、光分岐器５１および光結合器５３を実現することができる。
【００１９】
図６Ｂは、マッハツェンダー型光干渉計の構成例を示す。マッハツェンダー型光干渉計は、２×２光分岐器５４および２×２光結合器５６を使用して構成することができる。これらの光分岐器５４および光結合器５６の間に２つの光導波路が設けられ、２つの光導波路間には、光路長差５５が設定されている。
【００２０】
図７は、４個の光干渉計４１〜４４を並列に並べた構成をより具体的に示す。図７の構成では、図６Ａに示す光干渉計を使用している。各光干渉計の光路長差５２1，５２2 ，５２3 ，５２4 は、公比ｍ（ｍは２以上の整数）の等比数列をなすように構成する。すなわち、４個の光干渉計４１〜４４の光路長差５２1〜５２4 がそれぞれＬ，ｍ×Ｌ，ｍ×ｍ×Ｌ，ｍ×ｍ×ｍ×Ｌに設定されている。但し、Ｌは、定数である。
【００２１】
このように光路長差を設定すると、光干渉計４１〜４４が出力する光の強度をＸ[1],Ｘ[2],Ｘ[3],Ｘ[4]としたときに、これらの間には、下記の式（１）の関係（力学系）が成立する。
【００２２】
Ｘ[i+1]＝Ｆ（Ｘ[i]）    (1)
但し、Ｆ（sin2θ）＝sin2ｍθである。
【００２３】
図６Ｂに示すマッハツェンダー型光干渉計を使用する場合では、２つの入力ポートの一方に対して光信号を入力し、他方の入力ポートには、光信号を入力しない（開放）。すると、各マッハツェンダー型光干渉計の一方の出力ポートに出力される光信号の強度が式（１）に示す関係を有する。一方、マッハツェンダー型光干渉計のそれぞれの他方の出力ポートが出力する光信号の強度をＹ[1],Ｙ[2],Ｙ[3],Ｙ[4]としたときに、これらの間には、下記の式（２）の関係が成立する。
【００２４】
Ｙ[i+1]＝Ｇ（Ｙ[i]）    (2)
但し、Ｇ（cos2θ）＝cos2ｍθである。
【００２５】
ｍ＝２の場合、写像Ｆは、ロジスティック写像（下記の式（３））であり、ｍ＝３の場合、写像Ｆは、キュービック写像（下記の式（４））であり、一般的にこれらの写像は、チェビシェフ写像と呼ばれる。このような写像Ｆまたは写像Ｇを用いた漸化式により出力される信号は、カオス的振る舞いをすることが分かっている。
【００２６】
Ｆ(x) ＝４ｘ（１−ｘ）    (3)
Ｆ(x) ＝ｘ（３−４ｘ）2   (4)
このような乱数を用いて、光スペクトラム拡散を実現するものである。なお、一実施形態では、Ｘ[1],Ｘ[2],Ｘ[3],Ｘ[4]を用いるが、Ｙ[1],Ｙ[2],Ｙ[3],Ｙ[4]を用いても良い。
【００２７】
複数の光干渉計４１〜４４がパラレルに光信号を出力する。これらをスペクトラム拡散出力とするために、シリアル信号に変換する。光遅延回路４５は、複数の光干渉計４１〜４４が出力する光パルス列をそれぞれ所定の時間遅延させて結合したシリアルな光パルス列を出力する。すなわち、光遅延回路４５によってパラレル→シリアル変換がなされる。
【００２８】
図８は、光遅延回路４５の構成例である。４個の光干渉計４１〜４４のそれぞれの出力が設定された光路長６１〜６４を介して２×１光結合器６５、６６および６７によって結合され、１つのシリアル信号に変換される。光路長６１〜６４のそれぞれの光路長ａ，ｂ，ｃ，ｄは、互いに異なる長さとされる。典型的には、光路長ａ，ｂ，ｃ，ｄは、等差数列の関係にある。光遅延回路４５から出力される信号、すなわち、エンコーダ４の出力信号は、スペクトラム拡散された光信号である。
【００２９】
光遅延回路４５の各光路長の内で、最長のものａから最短のものｄを減算した結果を、光ファイバ内の光速で除算した値は、１つの光パルス信号が入力された場合に、当該光パルスに対応する拡散符号の全てを出力するのに要する時間に等しい。また、パラレル→シリアル変換の際に、Ｘ[1],Ｘ[2],Ｘ[3],Ｘ[4]を出力する順序は、予め定めた任意の順序とすることができる。
【００３０】
受信側に設けられたデコーダ１２は、上述したエンコーダ４と逆の方向の処理を行う構成とされている。すなわち、光遅延回路によって、エンコーダで与えられた光路長を打ち消すような等差数列的な光路長を与え、シリアル→パラレル変換を行い、複数（この例では４個）の光干渉計にパラレル化された光信号を入力し、逆拡散を行う。そして、４個の光信号を１つの変調された光パルス列にまとめて、レシーバ１３に導く。
【００３１】
レシーバ１３では、光パルス列の強度または位相の変化を検出する。例えば高速動作が可能なフォトダイオード等で構成される。レシーバ１３は、光の強度または位相の変化に応じた電気的出力信号を発生する。
【００３２】
この発明は、上述したこの発明の一実施形態等に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えばエンコーダの構成要素の光遅延回路の光路長の種類は、光パルス列の周期を考慮して適宜選定することができる。
【００３３】
【発明の効果】
この発明によれば、光乗算回路と異なり、電気信号で光変調を行うことができるので、既存の通信システムと親和性の良い構成を実現できる。また、この発明では、光変調出力をカオス的にエンコードする構成としているので、波長多重方式を容易に使用でき、大量の情報を高いセキュリティで伝送できる光通信システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態における送受信装置の概略を示すブロック図である。
【図２】モード同期半導体レーザの発生するパルスを示す略線図である。
【図３】この発明を波長多重方式に適用した場合の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の一実施形態におけるエンコーダの構成例を示すブロック図である。
【図５】エンコーダの入力部の構成例を示すブロック図である。
【図６】光干渉計の一例および他の例を示すブロック図である。
【図７】エンコーダの一部の構成を示すブロック図である。
【図８】エンコーダの一部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１・・・モード同期半導体レーザ、２・・・電気光学光変調器、４・・・エンコーダ、１２・・・デコーダ、１３・・・レシーバ、４１〜４４・・・光干渉計、４５・・・光遅延回路
【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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