專利名稱：光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將光脈沖作為切片脈沖進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)散的編碼器。此外，本發(fā)明還涉及利用該編碼器所實(shí)施的光碼分多路傳輸方法以及用于實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及等通信需要在急速增大。與之相對(duì)應(yīng)，使用了光纖(optical fiber光導(dǎo)纖維)的高速、大容量的網(wǎng)絡(luò)不斷地得以整備。而且，為了通信的大容量化，人們正在探討在一條光纖傳輸通路中匯總多個(gè)信道的光纖信號(hào)來(lái)進(jìn)行傳輸?shù)墓舛嗦窂?fù)用技術(shù)。
作為光多路復(fù)用技術(shù)，研究最多的是光時(shí)分多路復(fù)用(OTDMOptical Time Division Multiplexing)、光波長(zhǎng)分割多路復(fù)用(WDMWavelength Division Multiplexing)以及光碼分多路復(fù)用(OCDMOptical Code Division Multiplexing)。在這中間，OCDM具有運(yùn)用方面的靈活性，即具有沒(méi)有在OTDM及WDM中所收發(fā)的光脈沖信號(hào)的、對(duì)每比特分配的時(shí)間軸上的限制之類的長(zhǎng)處。此外，還具有可以在時(shí)間軸上對(duì)同一時(shí)間縫隙設(shè)定多個(gè)信道，或者在波長(zhǎng)軸上也對(duì)可以同一波長(zhǎng)設(shè)定多個(gè)通信信道之類的長(zhǎng)處。另外，還可以用同一波長(zhǎng)在同一時(shí)刻多路復(fù)用多個(gè)信道，可以進(jìn)行大容量的數(shù)據(jù)通信。與OTDM或WDM相比，在能夠飛躍性地提高通信容量這一點(diǎn)上受到關(guān)注(例如，參照非專利文獻(xiàn)1)。
在后面的說(shuō)明中，設(shè)所謂的光脈沖信號(hào)的表達(dá)其意味著反映了2值數(shù)字信號(hào)的光脈沖序列(光脈沖串)。即，相對(duì)于光脈沖以規(guī)則正確的恒定間隔(相當(dāng)于與比特率等價(jià)的頻率的倒數(shù)的時(shí)間間隔)排列的光脈沖序列，將在時(shí)間軸上使其對(duì)應(yīng)于構(gòu)成該光脈沖序列的光脈沖的存在以及不存在并反映了2值數(shù)字信號(hào)的光脈沖序列稱之為光脈沖信號(hào)。
所謂的OCDM指的是對(duì)每個(gè)信道分配不同的代碼(模式)，通過(guò)模式匹配提取信號(hào)的通信方法。即，OCDM是在發(fā)送側(cè)逐個(gè)信道地以不同的光代碼對(duì)光脈沖信號(hào)進(jìn)行編碼，在接收側(cè)使用與發(fā)送側(cè)相同的光代碼進(jìn)行解碼并將之還原成原來(lái)的光脈沖信號(hào)的光多路復(fù)用技術(shù)。為了對(duì)光脈沖信號(hào)進(jìn)行編碼并將之變換成編碼光脈沖信號(hào)，需要使用編碼器，而為了解碼編碼光脈沖信號(hào)并將之還原成光脈沖信號(hào)，則需要使用解碼器。
作為對(duì)光脈沖信號(hào)進(jìn)行編碼將之變換成編碼光脈沖信號(hào)的方法，眾所周知的有使用時(shí)間域和波長(zhǎng)域兩者進(jìn)行編碼的時(shí)間擴(kuò)散波長(zhǎng)跳躍(hopping)方法(例如，參照非專利文獻(xiàn)2)。此外，還有眾所周知的在時(shí)間域擴(kuò)散光脈沖信號(hào)進(jìn)行編碼的相移鍵控(PSKPhase ShiftKeying)方法(例如，參照非專利文獻(xiàn)3以及5)。
在利用PSK方法的編碼中，報(bào)告有使用了以石英系列平面波導(dǎo)通路(PLCPlanar Lightwave Circuit)為構(gòu)成要素的編碼器的例子(參照非專利文獻(xiàn)3)。在該P(yáng)SK方法中，作為編碼使用了碼長(zhǎng)(codelength)為8的2值相位代碼(雙極性碼)，所利用的編碼裝置應(yīng)用了橫向?yàn)V光器(transversal optical filter)。關(guān)于碼長(zhǎng)其細(xì)節(jié)后述。
橫向?yàn)V光器作為其主要構(gòu)成要素具有延遲線、可變耦合系數(shù)光耦合器(optical coupler)、相位調(diào)制部以及合波部(例如，參照非專利文獻(xiàn)4)。被輸入到可變耦合系數(shù)光耦合器的個(gè)數(shù)為t個(gè)的橫向?yàn)V光器的光脈沖，被分波為(t+1)個(gè)光脈沖，與編碼值相對(duì)應(yīng)在相位調(diào)制部調(diào)制這些光脈沖的相位。雖然詳細(xì)內(nèi)容將在后敘述，但有時(shí)也將輸入到編碼器的光脈沖在時(shí)間軸上分散后所生成的多個(gè)光脈沖稱之為切片脈沖(chip pulse)。
各可變耦合系數(shù)耦合器間通過(guò)延遲線進(jìn)行耦合，利用該延遲線，各切片脈沖被附加有延遲時(shí)間并在合波部經(jīng)過(guò)合波后生成切片脈沖的序列、即編碼光脈沖序列。
此外，還報(bào)告有使用超結(jié)構(gòu)布拉格光纖光柵(SSFBGSuperStractre Fiber Bragg Grating)作為編碼器構(gòu)成要素的例子(參照非專利文獻(xiàn)5)。SSFBG沿光波導(dǎo)方向串聯(lián)地配置被配置成一列且與構(gòu)成光相位代碼的代碼值一一對(duì)應(yīng)的單位布拉格光纖光柵(FBGFiberBragg Grating)而構(gòu)成。SSFBG成列配置與碼長(zhǎng)相等個(gè)數(shù)的單位FBG，單位FBG間設(shè)定成被賦予與代碼值相應(yīng)的相移的間隔而形成。
如以上說(shuō)明的那樣，由于可以在編碼器的相位控制部件中利用FBG等受動(dòng)光元件，故可以不受編碼處理中的電氣限制地進(jìn)行與通信速率高速化的對(duì)應(yīng)。
在后面的說(shuō)明中，規(guī)定將為了進(jìn)行一個(gè)信道程度的編碼而使用的相位控制部件稱為編碼器，將用于進(jìn)行集合了多個(gè)編碼器的多個(gè)信道程度的編碼的裝置稱為編碼裝置。另外，將為了進(jìn)行一個(gè)信道程度的解碼而使用的相位控制部件稱為解碼器，將用于進(jìn)行集合了多個(gè)編碼器的多個(gè)信道程度的解碼的裝置稱為解碼裝置。
此外，在后面的說(shuō)明中，有時(shí)也將在時(shí)間域擴(kuò)散并編碼光脈沖信號(hào)的所謂的PSK方法中所使用的編碼器或者解碼器稱為光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器。而且，有時(shí)還將集合多個(gè)光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器而構(gòu)成的裝置稱為光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置。
下面參照?qǐng)D1(A)到(E)就作為編碼器或者解碼器使用利用了SSFBG的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器的情況說(shuō)明其工作原理。圖1(A)所示是輸入光脈沖的時(shí)間波形圖。圖1(E)所示是用于進(jìn)行通過(guò)解碼器解碼由編碼器經(jīng)過(guò)編碼后的編碼光脈沖序列的情況的說(shuō)明圖。
圖1(A)所示的輸入光脈沖，如圖1(E)所示那樣，從光纖12經(jīng)由光循環(huán)器(optical circulator光環(huán)行器)14以及光纖16被輸入到編碼器10進(jìn)行編碼，再次經(jīng)由光纖16以及光循環(huán)器14在光纖18中進(jìn)行傳播，經(jīng)由光循環(huán)器22以及光纖24被輸入到解碼器20。然后，在解碼器20被解碼后生成自相關(guān)波形，該自相關(guān)波形經(jīng)由光纖24以及光循環(huán)器22在光纖26中進(jìn)行傳播。
圖1(E)所示的編碼器10以及解碼器20是沿光纖的導(dǎo)波方向排列4個(gè)單位FBG所構(gòu)成的SSFBG。在此，作為一個(gè)例子，使用4比特的光代碼(0，0，1，0)來(lái)說(shuō)明編碼器10以及解碼器20的功能。這里，有時(shí)也將由賦予光代碼的“0”以及“1”組成的數(shù)串的項(xiàng)數(shù)稱為碼長(zhǎng)。在該例中，碼長(zhǎng)為4。另外，有時(shí)還將賦予光代碼的數(shù)串稱為代碼串，稱代碼串的各項(xiàng)“0”以及“1”為切片。而且，也稱0以及1的值本身為代碼值。
構(gòu)成編碼器10的單位FBG10a、10b、10c以及10d分別對(duì)應(yīng)上述光代碼的第1個(gè)切片“0”、第2個(gè)切片“0”、第3個(gè)切片“1”以及第4個(gè)切片“0”。決定代碼值是0還是1的因素是從相鄰的單位FBG反射的布拉格反射光的相位關(guān)系。
即，由于第1個(gè)切片和第2個(gè)切片取相等的代碼值0，故從對(duì)應(yīng)第1個(gè)切片的單位FBG10a反射的布拉格反射光的相位與從對(duì)應(yīng)第2個(gè)切片的單位FBG10b反射的布拉格反射光的相位相等。另外，由于第2個(gè)切片的代碼值為0，第3個(gè)切片的代碼值為1，故兩者取相互不同的值。因而，從對(duì)應(yīng)第2個(gè)切片的單位FBG10b反射的布拉格反射光的相位與從對(duì)應(yīng)第3個(gè)切片的單位FBG10c反射的布拉格反射光的相位之差為π。
同樣地，由于第3個(gè)切片的代碼值為1，第4個(gè)切片的代碼值為0，故兩者取相互不同的值。因而，從對(duì)應(yīng)第3個(gè)切片的單位FBG10c反射的布拉格反射光的相位與從對(duì)應(yīng)第4個(gè)切片的單位FBG10d反射的布拉格反射光的相位之差為π。
這樣，有時(shí)也稱通過(guò)改變來(lái)自單位FBG的布拉格反射光的相位所規(guī)定的光代碼為光相位代碼。
其次，說(shuō)明光脈沖被編碼器編碼變換成編碼光脈沖序列，以及通過(guò)解碼器解碼經(jīng)過(guò)編碼的光脈沖序列形成自相關(guān)波形的過(guò)程。如果圖1(A)所示的單一光脈沖自光纖12經(jīng)由光循環(huán)器14以及光纖16輸入到編碼器10，則可生成來(lái)自單位FBG10a、10b、10c以及10d的布拉格反射光。于是，可分別取來(lái)自單位FBG10a、10b、10c以及10d的布拉格反射光為a、b、c以及d。即，圖1(A)所示的單一光脈沖被時(shí)間擴(kuò)散成布拉格反射光a、b、c以及d后變換成編碼光脈沖序列。
如果相對(duì)于時(shí)間軸進(jìn)行表示，則如圖1(B)所示的那樣，布拉格反射光a、b、c以及d被分離成四個(gè)光脈沖，并在時(shí)間軸上構(gòu)成依賴于單位FBG10a、10b、10c以及10d的排列方式的按特定的間隔排列的光脈沖序列。從而，編碼光脈沖序列是指被輸入到編碼器的光脈沖在時(shí)間軸上作為多個(gè)光脈沖經(jīng)過(guò)時(shí)間擴(kuò)散的光脈沖序列(光脈沖串)。雖然在該時(shí)間軸上被時(shí)間擴(kuò)散后排列的每個(gè)光脈沖分別對(duì)應(yīng)于各自的切片脈沖，但在以后的說(shuō)明中特別是在不引起混亂的情況下有時(shí)也將記載為光脈沖而不是記載為切片脈沖。
圖1(B)中相對(duì)于時(shí)間軸給出了在光纖18中傳播的編碼光脈沖序列。在圖1(B)中，為了易于觀察地表示編碼光脈沖序列，沿縱軸方向錯(cuò)開(kāi)表示光脈沖。
利用單位FBG10a的布拉格反射光為圖1(B)中用a表示的光脈沖。同樣地，利用FBG10b、FBG10c以及FBG10d的布拉格反射光為分別圖1(B)中用b、c以及d表示的光脈沖。由于用a表示的光脈沖是被最靠近編碼器10入射端的單位FBG10a反射的光脈沖，故在時(shí)間上處于最前面的位置。而用b、c以及d表示的光脈沖則是分別來(lái)自FBG10b、FBG10c以及FBG10d的布拉格反射光。另外，由于FBG10b、FBG10c以及FBG10d自編碼器10的入射端起按照這一順序排列，所以如用b、c以及d表示的光脈沖如圖1(B)所示那樣，緊接著用a表示的光脈沖按b、c、d的順序進(jìn)行排列。
在后面的說(shuō)明中，有時(shí)也將分別對(duì)應(yīng)布拉格反射光a、布拉格反射光b、布拉格反射光c以及布拉格反射光d的光脈沖表達(dá)為光脈沖a、光脈沖b、光脈沖c以及光脈沖d。另外，有時(shí)還分別將光脈沖a、光脈沖b、光脈沖c以及光脈沖d稱為切片脈沖。
如上所述的那樣，構(gòu)成編碼光脈沖序列的這些布拉格反射光a、b、c以及d的相位關(guān)系如下。布拉格反射光a的相位與布拉格反射光b的相位相等。布拉格反射光b的相位與布拉格反射光c的相位之差為π。布拉格反射光c的相位與布拉格反射光d的相位之差為π。即，如果以布拉格反射光a的相位為基準(zhǔn)，則布拉格反射光a、布拉格反射光b以及布拉格反射光d的相位相等，與之相對(duì)，布拉格反射光c的相位相差π。
因此，在圖1(B)中，用實(shí)線分別給出了對(duì)應(yīng)布拉格反射光a、布拉格反射光b以及布拉格反射光d的光脈沖，用虛線給出了對(duì)應(yīng)布拉格反射光c的光脈沖。即，為了區(qū)別各布拉格反射光的相位關(guān)系，在表示對(duì)應(yīng)的光脈沖方面，采用了使用實(shí)線以及虛線的做法。存在用實(shí)線表示的各光脈沖的相位相互相等，用虛線表示的各光脈沖的相位相互相等的關(guān)系。而且用實(shí)線表示的光脈沖的相位與用虛線表示的光脈沖的相位相互相差π。
編碼光脈沖序列在光纖18中傳播，經(jīng)由光循環(huán)器22輸入到解碼器20。雖然解碼器20為與編碼器10相同的構(gòu)造，但輸入端和輸出端相反。即，從解碼器20的輸入端按順序排列著單位FBG20a、20b、20c以及20d，但單位FBG20a與單位FBG10d對(duì)應(yīng)。此外，同樣地，單位FBG20b、單位FBG20c以及單位FBG20d分別與單位FBG10c、單位FBG10b以及單位FBG10a對(duì)應(yīng)。
輸入到解碼器20的編碼光脈沖序列首先分別被單位FBG20a、20b、20c以及20d布拉格反射，構(gòu)成該編碼光脈沖序列的光脈沖a。參照?qǐng)D1(C)說(shuō)明其情況。圖1(C)取橫軸為時(shí)間軸。進(jìn)而，為方便起見(jiàn)，附加1到7來(lái)表示時(shí)刻的前后關(guān)系，該數(shù)值越小就表示越先前的時(shí)刻。
圖1(C)所示是與圖1(B)同樣地相對(duì)于時(shí)間軸給出的編碼光脈沖序列圖。如果編碼光脈沖序列被輸入到解碼器20則首先被單位FBG20a進(jìn)行布拉格反射。這里規(guī)定將被單位FBG20a布拉格反射的反射光表示為布拉格反射光a’。同樣地，規(guī)定分別將被單位FBG20b、單位FBG20c以及單位FBG20d布拉格反射的反射光表示為布拉格反射光b’、c’以及d’。
從單位FBG20a布拉格反射構(gòu)成編碼光脈沖序列的光脈沖a、b、c以及d，在圖1(C)中排列成表示成為a’的列的時(shí)間軸上。被單位FBG20a布拉格反射的光脈沖a’是在時(shí)間軸上表示為1的位置具有峰值的光脈沖。被單位FBG20a布拉格反射的光脈沖b是在時(shí)間軸上表示為2的位置具有峰值的光脈沖。同樣地，被單位FBG20a布拉格反射的光脈沖c以及光脈沖d是分別在時(shí)間軸上表示為3以及4的位置具有峰值的光脈沖。
也從單位FBG20b布拉格反射構(gòu)成編碼光脈沖序列的光脈沖a、b、c以及d，并在圖1(C)中排列成表示為b’的列的時(shí)間軸上。被單位FBG20b布拉格反射的光脈沖b’與布拉格反射光a’、c’以及d’相比較，其相位相應(yīng)偏離π。因而，排列在表示成為a’的列的時(shí)間軸上的光脈沖序列與排列在表示成為b’的列的時(shí)間軸上的光脈沖序列其相位全部相應(yīng)偏離π。
因而，與在表示成為a’的時(shí)間軸上排列成1到4的順序的光脈沖序列按照實(shí)線、實(shí)線、虛線、實(shí)線的順序排列相對(duì)應(yīng)，在表示成為b’的時(shí)間軸上排列成2到5的順序的光脈沖序列按照虛線、虛線、實(shí)線、虛線的順序排列。表示成a’的光脈沖序列與表示成b’的光脈沖序列之所以在時(shí)間軸上產(chǎn)生了偏離，是因?yàn)樵跇?gòu)成編碼光脈沖序列的光脈沖中，光脈沖a一方較光脈沖b被先輸入到了解碼器20中。
同樣地，還從單位FBG20c以及單位FBG20d布拉格反射構(gòu)成編碼光脈沖序列的光脈沖a、b、c以及d，在圖1(C)中分別在表示成c’以及d’的列的時(shí)間軸上排列出光脈沖。被單位FBG20c以及單位FBG20d反射的布拉格反射光c’以及d’與布拉格反射光a’相比較其相位相等。因而，在圖1(C)中，作為表示成c’光脈沖序列和表示成d’光脈沖序列排列在時(shí)間軸上。與布拉格反射光a’、c’以及d’關(guān)連的光脈沖在時(shí)間軸上平行地偏離，但與各個(gè)布拉格反射光關(guān)連的光脈沖的相互相位關(guān)系則是相同的。
圖1(D)所示是被解碼器20進(jìn)行了解碼的輸入光脈沖的自相關(guān)波形。橫軸是時(shí)間軸，與圖1(C)所示的圖重合。由于自相關(guān)波形以來(lái)自解碼器的各單位FBG的布拉格反射光a’、b’、c’以及d’之和給出，故為全部相加圖1(C)所示的布拉格反射光a’、b’、c’以及d’合成的波形。在圖1(C)的時(shí)間軸上表示成4的時(shí)刻，因?yàn)槭桥c布拉格反射光a’、b’、c’以及d’相關(guān)連的光脈沖全部以同相位相加表示，故構(gòu)成最大的峰值。另外，在圖1(C)的時(shí)間軸上表示成3以及5的時(shí)刻，因?yàn)槭莾蓚€(gè)用虛線表示的光脈沖與一個(gè)用實(shí)線表示的光脈沖相加表示，故分別形成與表示成4的時(shí)刻的最大峰值相位相差π的一個(gè)光脈沖左右的峰值。此外，在圖1(C)的時(shí)間軸上表示成1以及7的時(shí)刻，因?yàn)槭莾蓚€(gè)用實(shí)線表示的光脈沖與一個(gè)用虛線表示的光脈沖相加表示，故分別形成與表示成4的時(shí)刻的最大峰值相位相等的一個(gè)光脈沖左右的峰值。
如上述所說(shuō)明的那樣，光脈沖被編碼器10編碼成為編碼光脈沖序列，該編碼光脈沖序列被解碼器20解碼生成自相關(guān)波形。雖然在這里所舉的例子中使用的是4比特(碼長(zhǎng)4)的光代碼(0、0、1、0)，但對(duì)光代碼為此之外的情況，上述說(shuō)明也同樣地成立。
以上，對(duì)將利用了SSFBG的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器作為編碼器以及解碼器使用的情況說(shuō)明了其動(dòng)作原理。在此，為了便于說(shuō)明，例舉了碼長(zhǎng)為4的情況，但在實(shí)際的光碼分多路復(fù)用通信中，也可以使用具有更長(zhǎng)碼長(zhǎng)的代碼。
在光碼分多路復(fù)用通信中，對(duì)各信道分配不同的代碼進(jìn)行復(fù)用。為了增加復(fù)用的信道，至少需要與信道數(shù)相等數(shù)目的相互不同的代碼，而為了增加相互不同的代碼的個(gè)數(shù)，有必須加長(zhǎng)碼長(zhǎng)。即，由于是相對(duì)于一個(gè)代碼分配一個(gè)信道，故需要與信道數(shù)至少相同數(shù)目的相互不同的代碼。
例如，在使用碼長(zhǎng)為15的M系列代碼時(shí)，作為相互不同的代碼，可以使用的是2個(gè)代碼。即，在該情況下可以實(shí)現(xiàn)2信道的光碼分多路復(fù)用通信。但是，在希望實(shí)現(xiàn)更多信道的光碼分多路復(fù)用通信時(shí)則需要利用更長(zhǎng)碼長(zhǎng)的代碼。例如，如果將碼長(zhǎng)增加到31，則可以組合M系列和Gold系列的代碼準(zhǔn)備33種的代碼。即此時(shí)可以實(shí)現(xiàn)33信道的光碼分多路復(fù)用通信。
為了將碼長(zhǎng)加長(zhǎng)，必須提高光信號(hào)的比特率或者延長(zhǎng)擴(kuò)散時(shí)間長(zhǎng)度。下面使用比較了采用碼長(zhǎng)15的代碼的情況和采用碼長(zhǎng)31的代碼的情況的例子說(shuō)明該問(wèn)題。光信號(hào)的比特率與后述的數(shù)據(jù)率以及切片率相關(guān)聯(lián)。
在碼長(zhǎng)為15時(shí)，如果每個(gè)信道的傳輸率(以后有時(shí)也稱之為“數(shù)據(jù)率”)為1.25Gbit/s，則每個(gè)切片脈沖的比特率(以后有時(shí)也稱之為“切片率”)為18.75Gbit/s(＝1.25Gbit/s×15)。即，擴(kuò)散時(shí)間長(zhǎng)度為數(shù)據(jù)率的倒數(shù)，即5.33×10-7s(≈(1/18.75)×10-9s)。
另一方面，如果采用碼長(zhǎng)為31的代碼，則為了相等地使數(shù)據(jù)率為1.25Gbit/s，需要切片率達(dá)到38.75Gbit/s(＝1.25Gbit/s×31)。另外，為了使切片率與利用了碼長(zhǎng)為15的代碼的情況同樣地達(dá)到18.75Gbit/s，則數(shù)據(jù)率必須達(dá)到0.605Gbit/s(≈1.25Gbit/s×(15/31))。即，擴(kuò)散時(shí)間長(zhǎng)度為數(shù)據(jù)率的倒數(shù)，即必須達(dá)到1.69×10-9s(≈(1/0.605)×10-9s)。
作為加長(zhǎng)碼長(zhǎng)的情況的對(duì)應(yīng)方法，可以采用使數(shù)據(jù)率相等不變地提高切片率，或者使切片率相等不變地降低數(shù)據(jù)率，也就是延長(zhǎng)擴(kuò)散時(shí)間長(zhǎng)度這兩種方法之一。為了提高切片率，需要實(shí)現(xiàn)發(fā)送器件和接收器件的動(dòng)作高速化。為此，需要改良裝置，更換必要的零件等。這樣的裝置改造不可能很容易就實(shí)現(xiàn)。此外，如果切片率不變地對(duì)應(yīng)長(zhǎng)碼長(zhǎng)的代碼，則必須降低數(shù)據(jù)率，也就是必須延長(zhǎng)擴(kuò)散時(shí)間長(zhǎng)度。由此，傳輸容量將變得低下。
非專利文獻(xiàn)1外林秀之“光碼分多路復(fù)用網(wǎng)絡(luò)”應(yīng)用物理，第71卷，第7號(hào)，(2002)pp.853～859。
非專利文獻(xiàn)2Koichi Takiguchi，et al.，“Encoder/decoder onplanar lightwave circuit for time-spreading/wavelengthhoppingoptical CDMA”O(jiān)FC 2002，TuK 8，March 2002。
非專利文獻(xiàn)3Naoya Wada，et al.，“A 10Gb/s Optical CodeDivision Multiplexing Using 8-Chip Optical Bipolar Code andCoherent Detection”Journal of Lightwave Technology，Vol.17，No.10，October 1999。
非專利文獻(xiàn)4龍口浩一，“向平面光波電路的光功能器件的展開(kāi)”應(yīng)用物理學(xué)會(huì)雜志，第72卷，第11號(hào)，(2003)pp.1387～1392。
非專利文獻(xiàn)5西木玲彥、巖村英志、小林秀幸、沓澤聰子、大柴小枝予“使用了SSFBG的OCDM用相位編碼器的開(kāi)發(fā)”信學(xué)技法Technical Report of IEICE.OFT2002-66，(2002-11)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明之目的在于提供一種即便是同一代碼也可以具有信道識(shí)別性地分配多個(gè)信道的、可以進(jìn)行編碼的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置。此外，還在于提供一種將該光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置作為編碼器以及解碼器使用的光碼分多路傳輸方法以及用于實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。由此，就可以提供一種即便是信道數(shù)目增加也不需要將碼長(zhǎng)加長(zhǎng)來(lái)對(duì)應(yīng)的、光碼分多路傳輸方法以及用于實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。
本發(fā)明的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置是可以通過(guò)作為相鄰的切片脈沖間的相位差選擇相互不同的多個(gè)值，生成即使是同一代碼也具有識(shí)別性的編碼光脈沖信號(hào)的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置。其構(gòu)成如下。
即，本發(fā)明的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置具有S個(gè)(S為大于等于2的自然數(shù))的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器。而且，這些S個(gè)光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器，即第1、第2、…、第S光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器將分別被輸入的光脈沖作為依照光相位代碼在時(shí)間軸上進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)散后經(jīng)過(guò)順序排列的切片脈沖的序列分別輸出。
這S個(gè)光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器(第1、第2、…、第S光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器)各自具有對(duì)相鄰的切片脈沖彼此之間賦予相位差的相位控制部件。第i個(gè)光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器(i＝1、2、…、S)所具有的相位控制部件在相鄰的代碼值相等時(shí)，以2πM+aiπ (1)賦予對(duì)應(yīng)于該代碼值的相鄰的切片脈沖彼此之間的相位差，以及在相鄰的代碼值不同時(shí)，以2πM+(2N+1)π+aiπ (2)
賦予對(duì)應(yīng)于該代碼值的相鄰的切片脈沖彼此之間的相位差。式中，M及N為整數(shù)。而且，ai為識(shí)別參數(shù)，是滿足0≤ai≤2的任意的相互不同的S個(gè)實(shí)數(shù)。
此外，也可以將相位控制部件采用沿光波導(dǎo)通路的方向串聯(lián)地配置了被配置成一列且與構(gòu)成光相位代碼的代碼值一一對(duì)應(yīng)的單位衍射光柵的構(gòu)成。此時(shí)，設(shè)定為由賦予相鄰且相等的代碼值的2個(gè)單位衍射光柵按照上述的(1)式來(lái)賦予布拉格反射光的相位差，以及由賦予相鄰且不同的代碼值的2個(gè)單位衍射光柵按照上述的(2)式來(lái)賦予布拉格反射光的相位差。
另外，上述的光波導(dǎo)通路最好采用光纖。
再有，本發(fā)明的光碼分多路傳輸方法的特征在于具有編碼步驟和解碼步驟并利用上述的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置實(shí)行這些步驟。這里，編碼步驟是使用光相位代碼對(duì)光脈沖信號(hào)進(jìn)行編碼并作為編碼光脈沖信號(hào)而生成的步驟。解碼步驟是使用與光相位代碼相同的代碼來(lái)解碼編碼光脈沖信號(hào)并生成光脈沖信號(hào)的自相關(guān)波形的步驟。
用于實(shí)現(xiàn)上述的光碼分多路傳輸方法的光碼分多路傳輸裝置具有編碼裝置和解碼裝置而構(gòu)成。并且其特征在于作為這些編碼裝置和解碼裝置使用上述的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置這一點(diǎn)。即，編碼步驟以及解碼步驟由光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)構(gòu)成本發(fā)明的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置的第i光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器，按照上式(1)以及(2)賦予對(duì)應(yīng)于代碼值的諸切片脈沖間的相位差。因而，如果能夠選擇整數(shù)M及N并確定識(shí)別參數(shù)ai的值，則可確定上式(1)以及(2)。例如，如果設(shè)M＝N＝0并取ai＝0，則式(1)賦予0，式(2)賦予π。因此，如果按照所賦予的代碼進(jìn)行設(shè)定以使得相鄰的代碼值相等時(shí)的相位差為0，相鄰的代碼值不同時(shí)的相位差為π，則被輸入到該光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器的光脈沖將輸出對(duì)應(yīng)于該被賦予的代碼的切片脈沖的序列。
此外，在第j光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器(j＝1、2、…、S，這里，j≠i)中，同樣地如果設(shè)M ＝N＝0并取aj＝0.2，則式(1)賦予0.2π，式(2)賦予1.2π(＝π+0.2π)。因此，如果按照與上述的代碼相同的代碼進(jìn)行設(shè)定以使得相鄰的代碼值相等時(shí)的相位差為0.2π，相鄰的代碼值不同時(shí)的相位差為1.2π，則被輸入到該第j光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器的光脈沖也將與上述的第i光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器同樣地，輸出對(duì)應(yīng)于與上述的代碼相同的代碼的切片脈沖的序列。
但是，雖然從設(shè)定為M ＝N ＝0以及ai＝0的第i光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器輸出的切片脈沖的序列與從設(shè)定為M＝N＝0以及aj＝0.2的第j光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器輸出的切片脈沖的序列，所反映的代碼相同，但由于ai與aj的值不同，故切片脈沖間的相位差不同，從而兩者可以識(shí)別。即，在從設(shè)定為M＝N＝0以及ai＝0的第i光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器輸出的切片脈沖序列中切片脈沖間的相位差為0或者π，與此相對(duì)，在從設(shè)定為M＝N＝0以及aj＝0.2的第j光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器輸出的切片脈沖序列中切片脈沖間的相位差為0.2π或者1.2π。
從而，從設(shè)定了不同的值ai以及aj的值的各自的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器輸出的切片脈沖序列，即便代碼相同但由于切片脈沖間的相位差不同，所以可以識(shí)別兩者。即，雖然用設(shè)定為M＝N＝0以及ai＝0的第i光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器進(jìn)行了編碼的光脈沖信號(hào)可以用設(shè)定為M＝N＝0以及ai＝0的第i光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器來(lái)進(jìn)行解碼，但卻不能用設(shè)定為M＝N＝0以及aj＝0.2的第j光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器來(lái)進(jìn)行解碼這樣，根據(jù)本發(fā)明的光脈沖時(shí)間控制裝置，即使是使用同一代碼，也可以進(jìn)行具有信道識(shí)別性地分配多個(gè)信道的編碼。即，通過(guò)分配滿足0≤ai≤2(i ＝1、2、…、S)的任意的相互不同的S個(gè)實(shí)數(shù)，即使是同一代碼也可以進(jìn)行S種可識(shí)別的編碼，能夠分配S個(gè)信道。
根據(jù)使將相互不同的S個(gè)實(shí)數(shù)作為ai的值所分配并分別形成的S個(gè)光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器集合起來(lái)構(gòu)成的、本發(fā)明的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)代碼分配S個(gè)信道程度的光碼分多路傳輸裝置。相對(duì)于以往對(duì)一個(gè)代碼只能分配一個(gè)信道的情況，通過(guò)采用本發(fā)明的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置，將可以對(duì)同一數(shù)目的代碼數(shù)分配S倍的信道數(shù)。
由此，就無(wú)需相對(duì)于信道數(shù)的增加而加長(zhǎng)碼長(zhǎng)來(lái)對(duì)應(yīng)。即，因?yàn)椴恍枰娱L(zhǎng)碼長(zhǎng)，故既不需要變更數(shù)據(jù)率，也不需要變更切片率。
另外，作為相位控制部件，如果如上述那樣采用沿光波導(dǎo)通路的方向串聯(lián)地配置了單位衍射光柵的構(gòu)成，則具有可以較利用橫向?yàn)V光器更為簡(jiǎn)便地進(jìn)行形成這樣的優(yōu)點(diǎn)。
還有，如果該光波導(dǎo)通路采用光纖，則可以利用單位FBG作為單位衍射光柵，可以更加容易地形成光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器。在此基礎(chǔ)之上，由于光通信系統(tǒng)是將光纖作為光傳輸通路使用，故作為相位控制部件利用使用了光纖所構(gòu)成的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器比較適合的情況很多。
根據(jù)本發(fā)明的光碼分多路傳輸方法以及本發(fā)明的光碼分多路傳輸裝置，因?yàn)榭梢越柚诒景l(fā)明的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置來(lái)形成在編碼步驟所使用的編碼裝置以及在解碼步驟所使用的解碼裝置，故可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)于1個(gè)代碼分配了S個(gè)信道程度的光碼分多路傳輸裝置。由此，就可以提供即使是信道數(shù)目增加也不需要變更數(shù)據(jù)率和變更切片率的光碼分多路傳輸方法以及用于實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。


圖1所示是用于說(shuō)明利用了SSFBG的編碼器以及解碼器的動(dòng)作原理圖；圖2所示是橫向?yàn)V光器的概略構(gòu)成圖；圖3所示是利用了SSFBG的相位控制部件的概略構(gòu)造圖；圖4所示是進(jìn)行光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置的特性評(píng)價(jià)的裝置的概略方框構(gòu)成圖；圖5所示是第1光信號(hào)的時(shí)間波形圖；圖6所示是第2光信號(hào)的時(shí)間波形圖；圖7所示是相對(duì)于識(shí)別參數(shù)的間隔Δa的相關(guān)波形強(qiáng)度比的關(guān)系曲線圖；圖8所示是OCDM傳輸裝置的概略方框構(gòu)成圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。這里，各圖所示只不過(guò)是涉及本發(fā)明的一個(gè)構(gòu)成例，以能夠理解本發(fā)明的程度來(lái)概略地表示各構(gòu)成要素或配置關(guān)系等，本發(fā)明并非僅限于這些圖示例。此外，在下面的說(shuō)明中，雖然有時(shí)使用特定的條件，但這些只不過(guò)是優(yōu)選例之一，本發(fā)明并沒(méi)有限定于這若干個(gè)條件等。另外，在各圖中，對(duì)同樣的構(gòu)成要素附加同一標(biāo)號(hào)來(lái)表示，有時(shí)也省略其重復(fù)的說(shuō)明。
<光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置>
首先，參照表1以及表2來(lái)說(shuō)明設(shè)定在構(gòu)成光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置的各個(gè)光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器上的光相位代碼，和為了確定該光相位代碼的代碼值而設(shè)定的、相鄰的切片脈沖彼此之間的相位差的關(guān)系。這里，為了便于說(shuō)明，作為一個(gè)例子，采用S＝5，即具有從第1到第5光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器的5個(gè)光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器構(gòu)成的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置。但是，很明顯在S為大于等于2的任何一種情況，下面的說(shuō)明也同樣成立。
在表1以及表2中，如果用15比特的代碼序列(代碼串)來(lái)表記所采納的光相位代碼則為(0、0、0、1、1、1、1、0、1、0、1、1、0、0、1)。即，例舉碼長(zhǎng)為15的光相位代碼來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。另外，在此設(shè)M＝N＝0，識(shí)別參數(shù)為a1＝0，a2＝0.2，a3＝0.4，a4＝0.6以及a5＝0.8。因而，識(shí)別參數(shù)a1、a2、a3、a4以及a5滿足0≤ai≤2(i＝1、2、3、4、5)。
當(dāng)然，下面的說(shuō)明對(duì)于設(shè)定上述以外的光相位代碼、上述以外的M和N的值以及上述以外的識(shí)別參數(shù)時(shí)也同樣成立。
這里，如上述那樣，空開(kāi)0.2的間隔等間隔地設(shè)定了識(shí)別參數(shù)a1、a2、a3、a4以及a5。在將本發(fā)明的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置作為OCDM的編碼裝置以及解碼裝置使用時(shí)，通常，識(shí)別參數(shù)如此這樣等間隔地空開(kāi)進(jìn)行設(shè)定。
這是因?yàn)槿绾笫龅哪菢樱R(shí)別參數(shù)的間隔越窄，經(jīng)過(guò)解碼所得到的自相關(guān)波形的峰值強(qiáng)度與互相關(guān)波形的峰值強(qiáng)度的差就越小，因而峰值的識(shí)別易于出錯(cuò)，信號(hào)的接收錯(cuò)誤率將增高的緣故。
等間隔地空開(kāi)識(shí)別參數(shù)進(jìn)行了設(shè)定時(shí)的識(shí)別參數(shù)間的差的最小值稱為識(shí)別參數(shù)的間隔，有時(shí)也用Δa表示。由于在上述的例子中識(shí)別參數(shù)間的差的最小值是a2-a1＝a3-a2＝a4-a3＝a5-a4＝0.2，故識(shí)別參數(shù)的間隔Δa即為0.2。
從第1光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器輸出的切片脈沖的序列(串)，其對(duì)應(yīng)同一代碼值的相鄰的切片脈沖彼此之間的相位差(即，按照式(1)賦予的相位差)是0，對(duì)應(yīng)不同的代碼值的相鄰的切片脈沖彼此之間的相位差(即，按照式(2)賦予的相位差)是π。后面，有時(shí)也將按照式(1)賦予的相位差稱為“相位差A”。此外，有時(shí)也將按照式(2)賦予的相位差稱為“相位差B”。即，構(gòu)成從第1光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器輸出的切片脈沖序列的切片脈沖間的相位差關(guān)系為相位差A＝2πM+a1π＝0+0＝0且相位差B＝2πM+(2N+1)π+a1π＝0+π+0＝π。
同樣地，構(gòu)成從第2光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器輸出的切片脈沖序列的切片脈沖間的相位差關(guān)系為相位差A＝2πM+a2π＝0+0.2π＝0.2π且相位差B＝2πM+(2N+1)π+a2π＝0+π+0.2π＝1.2π。構(gòu)成從第3光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器輸出的切片脈沖序列的切片脈沖間的相位差關(guān)系為相位差A＝2πM+a3π＝0+0.4π＝0.4π且相位差B＝2πM+(2N+1)π+a3π＝0+π+0.4π＝1.4π。構(gòu)成從第4光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器輸出的切片脈沖序列的切片脈沖間的相位差關(guān)系為相位差A＝2πM+a4π＝0+0.6π＝0.6π且相位差B＝2πM+(2N+1)π+a4π＝0+π+0.6π＝1.6π。構(gòu)成從第5光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器輸出的切片脈沖序列的切片脈沖間的相位差關(guān)系為相位差A＝2πM+a5π＝0+0.8π＝0.8π且相位差B＝2πM+(2N+1)π+a5π＝0+π+0.8π＝1.8π。
賦予相鄰的切片脈沖彼此之間的相位差的式(1)以及式(2)中出現(xiàn)的整數(shù)M起到將作為相位差處于在物理上等價(jià)的關(guān)系的值進(jìn)行一般化來(lái)表達(dá)的作用。即，aiπ(M＝0)，2π+aiπ(M＝1)，4π+aiπ(M＝2)，…，(2N+1)π+aiπ(M＝0)，2π+(2N+1)π+aiπ(M＝1)，4π+(2N+1)π+aiπ(M＝2)，…等作為相位差，全部在物理上是等價(jià)的。這里所說(shuō)的在物理上等價(jià)這樣的關(guān)系是如果將相位差2π換算為波長(zhǎng)則恰巧等于波長(zhǎng)的值，對(duì)應(yīng)于構(gòu)成切片脈沖的光波每前進(jìn)1個(gè)波長(zhǎng)(1個(gè)周期)便返回同一相位的情況。
此外，賦予相鄰的切片脈沖彼此之間的相位差的式(1)以及式(2)中出現(xiàn)的整數(shù)N起到要求應(yīng)該將相位差A和相位差B的關(guān)系設(shè)定為A-B＝(2N+1)π的作用。即，如果將A-B設(shè)定為π的奇數(shù)倍，就意味著相位差A和相位差B的關(guān)系在物理上是等價(jià)的。這里所說(shuō)的在物理上等價(jià)這樣的關(guān)系是如果將相位差π換算為波長(zhǎng)則恰巧等于1/2波長(zhǎng)的值，對(duì)應(yīng)于構(gòu)成切片脈沖的光波每當(dāng)變得與相當(dāng)于1/2波長(zhǎng)(1/2周期)的奇數(shù)倍長(zhǎng)度的光程差相等，A-B便成為相反相位的關(guān)系的情況。
表1


表1以及表2中匯總了以上所說(shuō)明過(guò)的內(nèi)容。首先對(duì)表1進(jìn)行說(shuō)明。表1是以一覽方式表示構(gòu)成從光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置輸出的切片脈沖序列的諸切片脈沖間的相位差關(guān)系的表格。在表示為[1]、[2]、[3]、[4]以及[5]的各個(gè)行中，給出了分別從第1、第2、第3、第4以及第5光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器輸出的諸切片脈沖間的相位差的關(guān)系。
在表1的第1行中，作為切片序號(hào)，附加了1～15的序號(hào)。其表示從第1個(gè)到第15個(gè)的切片位置。在表的第2行中，設(shè)定了全部的從第1到第15光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器。作為15比特的代碼序列，構(gòu)成表記為(0、0、0、1、1、1、1、0、1、0、1、1、0、0、1)的代碼的各代碼值表示在對(duì)應(yīng)的切片欄中。即，在作為開(kāi)頭切片的切片序號(hào)1的欄中，記入著對(duì)應(yīng)于該切片的代碼值0。同樣地，在切片序號(hào)2、3、4、5、等的欄中，也記入著對(duì)應(yīng)于這些切片的代碼值0、0、1、1、等。
構(gòu)成從第1光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器輸出的切片脈沖序列的諸切片脈沖間的相位差關(guān)系被設(shè)定為相位差A＝0且B＝π。此外，由于切片序號(hào)1的代碼值為0，切片序號(hào)2的代碼值等于0，故對(duì)應(yīng)于切片序號(hào)1的切片脈沖和對(duì)應(yīng)于切片序號(hào)2的切片脈沖的相位差為A。并且，因?yàn)樵撝凳?，故在用表1的[1]表示的行的切片序號(hào)1的欄和切片序號(hào)2的欄之間的欄中記入的值為0。同樣地，因?yàn)榍衅蛱?hào)2的代碼值是0，切片序號(hào)3的代碼值也等于0，故在用[1]表示的行的切片序號(hào)2的欄和切片序號(hào)3的欄之間的欄中記入的值也為0。
但是，由于切片序號(hào)3的代碼值是0，與切片序號(hào)4的代碼值1不同，故對(duì)應(yīng)切片序號(hào)3的切片脈沖和對(duì)應(yīng)切片序號(hào)4的切片脈沖的相位差為B。并且，因?yàn)樵撝凳铅?，故在用?的[1]表示的行的切片序號(hào)3的欄和切片序號(hào)4的欄之間的欄中記入的值為π。對(duì)于該欄以外的欄也同樣地，分別在相鄰的代碼值相等時(shí)在對(duì)應(yīng)于該代碼值的切片序號(hào)間的欄中記入0，在相鄰的代碼值不同時(shí)在對(duì)應(yīng)于該代碼值的切片序號(hào)間的欄中記入π。
接著，對(duì)構(gòu)成從第2光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器輸出的切片脈沖序列的諸切片脈沖間的相位差關(guān)系的表1的用[2]表示的行進(jìn)行說(shuō)明。構(gòu)成從第2光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器輸出的切片脈沖序列的諸切片脈沖間的相位差關(guān)系被設(shè)定為相位差A＝0.2π且B＝1.2π。
從而，由于切片序號(hào)1的代碼值和切片序號(hào)2的代碼值分別等于0，故對(duì)應(yīng)于切片序號(hào)1的切片脈沖和對(duì)應(yīng)于切片序號(hào)2的切片脈沖的相位差為A。并且，因?yàn)樵撝凳?.2π，故在用表1的[2]表示的行的切片序號(hào)1的欄和切片序號(hào)2的欄之間的欄中記入的值為0.2π。同樣地，因?yàn)榍衅蛱?hào)2的代碼值是和切片序號(hào)3的代碼值也分別等于0，故在用[2]表示的行的切片序號(hào)2的欄和切片序號(hào)3的欄之間的欄中記入的值也為0.2π。
另一方面，由于切片序號(hào)3的代碼值是0，與切片序號(hào)4的代碼值1不同，故對(duì)應(yīng)于切片序號(hào)3的切片脈沖和對(duì)應(yīng)于切片序號(hào)4的切片脈沖的相位差為B。并且，因?yàn)樵撝凳?.2π，故在用表1的[2]表示的行的切片序號(hào)3的欄和切片序號(hào)4的欄之間的欄中記入的值為1.2π。對(duì)于該欄以外的欄也同樣地，分別在相鄰的代碼值相等時(shí)在對(duì)應(yīng)于該代碼值的切片序號(hào)間的欄中記入0.2π，在相鄰的代碼值不同時(shí)在對(duì)應(yīng)于該代碼值的切片序號(hào)間的欄中記入1.2π。
同樣地，構(gòu)成從第3、第4、第5光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器輸出的切片脈沖序列的諸切片脈沖間的相位差關(guān)系也與上述同樣地，分別表示在表1的用[3]、[4]、[5]表示的行中。
表2


表2是以對(duì)應(yīng)于切片序號(hào)1的切片脈沖的相位為基準(zhǔn)，以一覽方式來(lái)表示構(gòu)成從光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置輸出的切片脈沖序列的切片脈沖的相位的表格。在分別表示為[1]、[2]、[3]、[4]以及[5]各自的行中，與表1同樣地，給出了分別從第1、第2、第3、第4以及第5光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器輸出的切片脈沖的、以對(duì)應(yīng)于切片序號(hào)1的切片脈沖的相位為基準(zhǔn)的、對(duì)應(yīng)于切片序號(hào)2以后的切片脈沖的相位值。因而，對(duì)應(yīng)于切片序號(hào)1的切片脈沖的相位全部為0。
與表1同樣地，在第1行作為切片序號(hào)附加1～15的序號(hào)，表示從第1個(gè)到第15個(gè)的切片位置。第2序號(hào)的行也與表1同樣地，給出了在全部的從第1到第5光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器上設(shè)定的代碼。
下面，對(duì)構(gòu)成從第1光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器輸出的切片脈沖序列的切片脈沖的、以對(duì)應(yīng)于切片序號(hào)1的切片脈沖的相位為基準(zhǔn)給出的、用表2的[1]表示的行進(jìn)行說(shuō)明。
如上述那樣，對(duì)應(yīng)于切片序號(hào)1的切片脈沖的相位為0。由于對(duì)應(yīng)于切片序號(hào)1的切片脈沖與對(duì)應(yīng)于切片序號(hào)2的切片脈沖的相位差為A＝0，故對(duì)應(yīng)于切片序號(hào)2的切片脈沖的相位為0(＝0+0)。由于對(duì)應(yīng)于切片序號(hào)1的切片脈沖與對(duì)應(yīng)于切片序號(hào)2的切片脈沖的相位差是0，且對(duì)應(yīng)于切片序號(hào)2的切片脈沖與對(duì)應(yīng)于切片序號(hào)3的切片脈沖的相位差也是0，故對(duì)應(yīng)于切片序號(hào)3的切片脈沖的相位也為0(＝0+0+0)。
另外，由于對(duì)應(yīng)切片序號(hào)1的切片脈沖與對(duì)應(yīng)切片序號(hào)2的切片脈沖的相位差是0，對(duì)應(yīng)切片序號(hào)2的切片脈沖與對(duì)應(yīng)切片序號(hào)3的切片脈沖的相位差也是0，而對(duì)應(yīng)切片序號(hào)3的切片脈沖與對(duì)應(yīng)切片序號(hào)4的切片脈沖的相位差是π，故對(duì)應(yīng)切片序號(hào)4的切片脈沖的相位為π(＝0+0+0+π)。
同樣地，因?qū)?yīng)切片序號(hào)5、6、以及7的切片脈沖的相位與切片序號(hào)4的相位相等故為π。但是，如果與上述同樣地進(jìn)行考慮，則對(duì)應(yīng)切片序號(hào)8的切片脈沖的相位，用從對(duì)應(yīng)切片序號(hào)1的切片脈沖的相位到對(duì)應(yīng)切片序號(hào)8的切片脈沖的相位進(jìn)行累計(jì)后為0+0+0+π+0+0+0+π＝2π。即，對(duì)應(yīng)切片序號(hào)8的切片脈沖的相位是2π。但是，由于所謂的相位0和相位2π在物理上意味著同相位，故在切片序號(hào)8的欄中記載了0。記載于切片序號(hào)9以后的欄中的相位值也按照同樣的規(guī)則進(jìn)行記載。
其次，對(duì)構(gòu)成從第2光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器輸出的切片脈沖序列的切片脈沖的、以對(duì)應(yīng)切片序號(hào)1的切片脈沖的相位為基準(zhǔn)給出的用表2的[2]給出的行進(jìn)行說(shuō)明。
如上述那樣，對(duì)應(yīng)切片序號(hào)1的切片脈沖的相位是0。由于對(duì)應(yīng)切片序號(hào)1的切片脈沖與對(duì)應(yīng)切片序號(hào)2的切片脈沖的相位差為A＝0.2π，故對(duì)應(yīng)切片序號(hào)2的切片脈沖的相位為0.2π(＝0+0.2π)。由于對(duì)應(yīng)切片序號(hào)1的切片脈沖與對(duì)應(yīng)切片序號(hào)2的切片脈沖的相位差是0.2π，且對(duì)應(yīng)切片序號(hào)2的切片脈沖與對(duì)應(yīng)切片序號(hào)3的切片脈沖的相位差也是0.2π，故對(duì)應(yīng)切片序號(hào)3的切片脈沖的相位也為0.4π(＝0+0.2π+0.2π)。
另外，由于對(duì)應(yīng)切片序號(hào)1的切片脈沖與對(duì)應(yīng)切片序號(hào)2的切片脈沖的相位差是0.2π，對(duì)應(yīng)切片序號(hào)2的切片脈沖與對(duì)應(yīng)切片序號(hào)3的切片脈沖的相位差也是0.2π，而對(duì)應(yīng)切片序號(hào)3的切片脈沖與對(duì)應(yīng)切片序號(hào)4的切片脈沖的相位差是1.2π，故對(duì)應(yīng)切片序號(hào)4的切片脈沖的相位為1.6π(＝0+0.2π+0.2π+1.2π)。
另外，由于對(duì)應(yīng)切片序號(hào)1的切片脈沖與對(duì)應(yīng)切片序號(hào)2的切片脈沖的相位差是0.2π，對(duì)應(yīng)切片序號(hào)2的切片脈沖與對(duì)應(yīng)切片序號(hào)3的切片脈沖的相位差也是0.2π，對(duì)應(yīng)切片序號(hào)3的切片脈沖與對(duì)應(yīng)切片序號(hào)4的切片脈沖的相位差是1.2π，而對(duì)應(yīng)切片序號(hào)4的切片脈沖與對(duì)應(yīng)切片序號(hào)5的切片脈沖的相位差是0.2π，故對(duì)應(yīng)切片序號(hào)5的切片脈沖的相位為1.8π(＝0+0.2π+0.2π+1.2π+0.2π)。
還有，由于對(duì)應(yīng)切片序號(hào)1的切片脈沖與對(duì)應(yīng)切片序號(hào)2的切片脈沖的相位差是0.2π，對(duì)應(yīng)切片序號(hào)2的切片脈沖與對(duì)應(yīng)切片序號(hào)3的切片脈沖的相位差也是0.2π，對(duì)應(yīng)切片序號(hào)3的切片脈沖與對(duì)應(yīng)切片序號(hào)4的切片脈沖的相位差是1.2π，對(duì)應(yīng)切片序號(hào)4的切片脈沖與對(duì)應(yīng)切片序號(hào)5的切片脈沖的相位差是0.2π，對(duì)應(yīng)切片序號(hào)5的切片脈沖與對(duì)應(yīng)切片序號(hào)6的切片脈沖的相位差是0.2π，故對(duì)應(yīng)切片序號(hào)6的切片脈沖的相位為2π(＝0+0.2π+0.2π+1.2π+0.2π+0.2π)。不過(guò)如上述所述的那樣，因所謂的相位0和相位2π在物理上意味著同相位，故在切片序號(hào)6的欄中記載了0。
一般而言，如果與對(duì)應(yīng)切片序號(hào)1的切片脈沖的相位差超過(guò)2π而成為A這樣的值，則選擇成為0≤A-2kπ＜2π的整數(shù)k，取A-2kπ的值為對(duì)應(yīng)該切片的切片脈沖的相位。在此，由于A＝2π，故選擇k＝1而成為A-2π＝2π-2π＝0，因而在切片序號(hào)6的欄中記載著0。
記載于切片序號(hào)7以后欄中的相位值也按照同樣的規(guī)則進(jìn)行了記載。另外，對(duì)于構(gòu)成從第3、第4、第5光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器輸出的切片脈沖序列的切片脈沖的、以對(duì)應(yīng)切片序號(hào)1的切片脈沖相位為基準(zhǔn)給出的表2的用[3]、[4]、[5]表示的行，也按照同樣的規(guī)則來(lái)進(jìn)行記載。
<橫向?yàn)V光器>
其次，就用于對(duì)構(gòu)成光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器設(shè)定代碼的相位控制部件的具體例子進(jìn)行說(shuō)明。
首先，說(shuō)明利用橫向?yàn)V光器來(lái)實(shí)現(xiàn)相位控制部件的例子。橫向?yàn)V光器例如像非專利文獻(xiàn)3或者4公開(kāi)的那樣，構(gòu)成為PLC。
如已經(jīng)說(shuō)明過(guò)的那樣，橫向?yàn)V光器作為其主要構(gòu)成要素而具有延遲線、可變耦合系數(shù)光耦合器、相位調(diào)制部以及合波部。輸入到具有t個(gè)可變耦合系數(shù)光耦合器的橫向?yàn)V光器的光脈沖被該t個(gè)可變耦合系數(shù)光耦合器分波成(t+1)個(gè)光脈沖。經(jīng)過(guò)分波的(t+1)個(gè)光脈沖的每個(gè)光脈沖依照對(duì)應(yīng)的代碼值在相位調(diào)制部對(duì)其相位進(jìn)行調(diào)制，或者由延遲線附加延遲后輸出。
首先，參照?qǐng)D2(A)以及(B)說(shuō)明橫向?yàn)V光器的構(gòu)成概略以及其功能。圖2(A)所示是可變耦合系數(shù)光耦合器的概略構(gòu)成圖，圖2(B)所示是橫向?yàn)V光器的整體構(gòu)成圖。
如圖2(B)所示的那樣，橫向?yàn)V光器作為其基本構(gòu)成要素形成有在硅基板30上的包層(clad涂敷層)31中埋入作為光導(dǎo)波部分的芯33而形成的光波導(dǎo)通路。包層31用SiO2形成，作為芯33的構(gòu)成要素，為了使其高于包層31的折射率的折射率，而使用被攙雜了Ge的SiO2。
如圖2(B)所示的那樣，輸入光脈沖Pin經(jīng)由光波導(dǎo)通路37輸入到可變耦合系數(shù)光耦合部32。由于可變耦合系數(shù)光耦合部32可以設(shè)定為碼長(zhǎng)15的代碼，故具有可變耦合系數(shù)光耦合器32-1、32-2、…、以及32-14總計(jì)14個(gè)可變耦合系數(shù)光耦合器。
輸入到具有14個(gè)可變耦合系數(shù)光耦合器數(shù)目的橫向?yàn)V光器的光脈沖被分波為15(＝14+1)個(gè)光脈沖。該被分波成15個(gè)的各個(gè)光脈沖對(duì)應(yīng)于代碼值在相位調(diào)制部34對(duì)相位進(jìn)行調(diào)制。相位調(diào)制部34具有可分別輸入從可變耦合系數(shù)光耦合器32輸出的15個(gè)光脈沖的相位調(diào)制器34-1、34-2、…、以及34-15總計(jì)15個(gè)相位調(diào)制器。
在相位調(diào)制部34進(jìn)行的對(duì)15個(gè)光脈沖的相位調(diào)制以使這15個(gè)光脈沖的相位關(guān)系成為表1以及表2所示的關(guān)系的方式來(lái)進(jìn)行。即，例如若假定是構(gòu)成第i個(gè)光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器(i＝1、2、…、5)的橫向?yàn)V光器的情況來(lái)進(jìn)行說(shuō)明則如下所述。
即，構(gòu)成相位調(diào)制部34的15個(gè)相位調(diào)制器的每一個(gè)，對(duì)用可變耦合系數(shù)光耦合部32分波后的15個(gè)光脈沖，以對(duì)應(yīng)于切片序號(hào)1(例如，從相位調(diào)制器34-1輸出的切片脈沖)的切片脈沖的相位為基準(zhǔn)，附加相位以使得其余的14個(gè)光脈沖各自光脈沖的相位偏離用表2的[i]所示的行(i＝1、2、…、5)中記載的值。
此外，可變耦合系數(shù)光耦合器32-1和可變耦合系數(shù)光耦合器32-2之間的光波導(dǎo)通路38-1在起著傳播被可變耦合系數(shù)光耦合器32-1分波的光脈沖的一方使之輸入到下一設(shè)置的可變耦合系數(shù)光耦合器32-2的作用的同時(shí)，還起到作為對(duì)輸入到可變耦合系數(shù)光耦合器32-2的光脈沖附加時(shí)間延遲的延遲線的作用。可變耦合系數(shù)光耦合器32-2和可變耦合系數(shù)光耦合器32-3之間的光波導(dǎo)通路38-2等的、連接相鄰的可變耦合系數(shù)光耦合器的光波導(dǎo)通路全部作為延遲線起著同樣的作用。
相對(duì)于被可變耦合系數(shù)光耦合器32-1分波并輸入到光波導(dǎo)通路38-1的光脈沖，另一方的光脈沖被輸入到構(gòu)成相位調(diào)制部34的相位調(diào)制器34-1，對(duì)相位進(jìn)行調(diào)制后輸入到合波部36。同樣地，被可變耦合系數(shù)光耦合部32分波的光脈沖也由相位調(diào)制器34-2～相位調(diào)制器34-15對(duì)其相位進(jìn)行調(diào)制后輸入到合波部36。因而，經(jīng)由相位調(diào)制部34輸入到合波部36的光脈沖全部有15個(gè)，分別構(gòu)成與輸入光脈沖Pin相對(duì)的切片脈沖。
在此，輸入到合波部36的切片脈沖被合波，并輸出作為對(duì)輸入光脈沖Pin進(jìn)行了編碼的結(jié)果的切片脈沖序列Pout。如上述這樣，在相位調(diào)制部34進(jìn)行相位調(diào)制以使得15個(gè)光脈沖的相位關(guān)系滿足表1以及表2所示的關(guān)系。因而，構(gòu)成從圖2(B)所示的橫向?yàn)V光器輸出的切片脈沖序列Pout的各個(gè)切片脈沖與構(gòu)成作為15比特的代碼序列表記為(0、0、0、1、1、1、1、0、1、0、1、1、0、0、1)的代碼的各代碼值一一對(duì)應(yīng)。
如上述那樣，構(gòu)成可變耦合系數(shù)光耦合部32的14個(gè)可變耦合系數(shù)光耦合器起著將輸入光脈沖Pin分波成15個(gè)(＝14+1)光脈沖的作用。即，需要通過(guò)構(gòu)成可變耦合系數(shù)光耦合部32的14個(gè)可變耦合系數(shù)光耦合器，生成強(qiáng)度相等地齊備了的15個(gè)光脈沖。為此，就必須在14個(gè)可變耦合系數(shù)光耦合器上分別使分支比一點(diǎn)一點(diǎn)不同地進(jìn)行設(shè)定。例如，可變耦合系數(shù)光耦合器32-1的分支比必須是1比14，可變耦合系數(shù)光耦合器32-2的分支比必須是1比13。同樣地，可變耦合系數(shù)光耦合器32-3、…、32-14的分支比必須是1比12、1比11、…、1比1。
因此，參照?qǐng)D2(A)對(duì)構(gòu)成可變耦合系數(shù)光耦合部32的14個(gè)可變耦合系數(shù)光耦合器32-1、…、32-14的構(gòu)成以及其動(dòng)作原理進(jìn)行說(shuō)明。為了便于說(shuō)明，以構(gòu)成圖2(B)所示的橫向?yàn)V光器的可變耦合系數(shù)光耦合部32的可變耦合系數(shù)光耦合器32-1為例，對(duì)其功能以及構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明，不過(guò)，除此以外的可變耦合系數(shù)光耦合器32-2～32-14等也具有同樣的構(gòu)成與功能。
如圖2(A)所示的那樣，可變耦合系數(shù)光耦合器32-1具有2個(gè)輸入端口48以及50和2個(gè)輸出端口52以及54，其構(gòu)成具有第1方向性光耦合器40、第2方向性光耦合器42、第1移相器(phase shifter)44以及第2移相器46。
設(shè)輸入到可變耦合系數(shù)光耦合器32-1的光脈沖為光脈沖P1，從可變耦合系數(shù)光耦合器32-1輸出并輸入到設(shè)置在次級(jí)的可變耦合系數(shù)光耦合器32-2的光脈沖為光脈沖P2，輸入到相位調(diào)制器34-1的光脈沖為光脈沖P3。光脈沖P1被輸入可變耦合系數(shù)光耦合器32-1所具有的輸入端口48。然后，通過(guò)第1方向性光耦合器40將之分支為第1光脈沖P1-1和第2光脈沖P1-2，并分別輸入到第1移相器44以及第2移相器46。
輸入到第1移相器44以及第2移相器46的2個(gè)光脈沖，分別對(duì)其相位進(jìn)行調(diào)制，并分別生成為第1調(diào)制光脈沖P1-1’和第2調(diào)制光脈沖P1-2’后輸入到第2方向性光耦合器42進(jìn)行合波，再次被2分支，并分別作為光脈沖P2以及光脈沖P3輸出。
輸入到第2方向性光耦合器42的2個(gè)光脈沖、第1調(diào)制光脈沖P1-1’和第2調(diào)制光脈沖P1-2’分別被第1移相器44以及第2移相器46對(duì)其相位進(jìn)行調(diào)制。其結(jié)果兩者被輸入到第2方向性光耦合器42進(jìn)行合波并再次被2分支時(shí)的分支比(P2和P3的強(qiáng)度比，P2比P3)成為1比14而不是1比1。決定該分支比的是第1調(diào)制光脈沖P1-1’和第2調(diào)制光脈沖P1-2’兩者的相位差。調(diào)整構(gòu)成可變耦合系數(shù)光耦合部32的14個(gè)可變耦合系數(shù)光耦合器的、各自的利用第1移相器以及第2移相器的相位調(diào)制量，以適當(dāng)調(diào)整該相位差使之按所需要的分支比地進(jìn)行分支。
第1移相器以及第2移相器作為可以調(diào)整該部分光波導(dǎo)通路的溫度的構(gòu)成而形成。即，挾持芯33正上的包層31地形成有加熱器。在圖2(A)所示的添加陰影給出的長(zhǎng)方形部分形成有加熱器。若用該加熱器加熱芯33，則芯33的折射率將變大。例如，在用攙雜Ge的SiO2形成了芯33的情況下，相對(duì)于波長(zhǎng)1.55μm的光脈沖，每1℃其折射率變化8×10-6。在作為移相器以能夠控制1mm長(zhǎng)度的光波導(dǎo)通路部分的溫度的構(gòu)造來(lái)構(gòu)成的情況下，通過(guò)升高33.5℃溫度使該部分的光路長(zhǎng)度變長(zhǎng)0.388μm。即，成為相當(dāng)于波長(zhǎng)1.55μm光脈沖的1/4波長(zhǎng)的長(zhǎng)度，若換算成相位，就可以進(jìn)行相當(dāng)于π/2的相位調(diào)制。
為了使第2方向性光耦合器42中的分支比從1比0變化到1比1，可以通過(guò)在第1移相器以及第2移相器中將第1光脈沖P1-1和第2光脈沖P1-2的相位差從0調(diào)制到π/2來(lái)實(shí)現(xiàn)。即，如果能夠?qū)⒆鳛橐葡嗥魉纬傻墓獠▽?dǎo)通路部分的溫度調(diào)整30℃左右便可以實(shí)現(xiàn)，這是可以容易地實(shí)施的溫度調(diào)整值。
《衍射光柵》相位控制部件除了使用上述的橫向?yàn)V光器外，還能夠通過(guò)沿光波導(dǎo)通路的導(dǎo)波方向串聯(lián)地配置多個(gè)(與碼長(zhǎng)相等的個(gè)數(shù))衍射光柵來(lái)實(shí)現(xiàn)。輸入到該光波導(dǎo)通路的光脈沖每到達(dá)配置著衍射光柵的位置便進(jìn)行反射(布拉格反射)，該經(jīng)過(guò)反射的光便成為切片脈沖。即，生成與配置在該光波導(dǎo)通路的衍射光柵的個(gè)數(shù)相等的切片脈沖。由此，只要使所配置的衍射光柵的個(gè)數(shù)與應(yīng)該設(shè)定的代碼的碼長(zhǎng)相等就可以使每個(gè)衍射光柵與構(gòu)成代碼的切片一一對(duì)應(yīng)。
有時(shí)也稱光波導(dǎo)通路上所配置的多個(gè)衍射光柵的各個(gè)衍射光柵為單位衍射光柵。這是因?yàn)樽鳛榭傮w可以將光波導(dǎo)通路上所配置的多個(gè)衍射光柵看成為衍射光柵，為了區(qū)別于作為多個(gè)衍射光柵的集合的衍射光柵，有時(shí)也稱各個(gè)衍射光柵為單位衍射光柵。
為了使光波導(dǎo)通路所配置的每個(gè)衍射光柵與構(gòu)成代碼的切片一一對(duì)應(yīng)，如下處理即可。即，進(jìn)行設(shè)定以使得由賦予相鄰且相等代碼值的2個(gè)單位衍射光柵按上述的(1)式來(lái)賦予布拉格反射光的相位差，以及由賦予相鄰且不同代碼值的2個(gè)單位衍射光柵按上述的(2)式來(lái)賦予布拉格反射光的相位差。即，進(jìn)行設(shè)定以使得構(gòu)成切片脈沖序列的布拉格反射光(切片脈沖)各自的相位關(guān)系成為表1及表2所示的關(guān)系。
雖然作為光波導(dǎo)通路也可以利用PLC，但利用光纖則更合適。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)采取光纖作為光波導(dǎo)通路，就可以利用已經(jīng)確立了制造技術(shù)的SSFBG。此外，還因?yàn)樵诠馔ㄐ畔到y(tǒng)中使用光纖作為光傳輸通路。即，如果將本發(fā)明的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置作為OCDM的編碼裝置以及解碼裝置來(lái)利用，則它們與光傳輸通路的連接將變?yōu)楣饫w之間的連接。并且，與連接PLC等光纖以外的光波導(dǎo)通路和光纖的情況相比，光纖之間的連接格外容易。
《SSFBG》因此，接著說(shuō)明作為用于對(duì)構(gòu)成光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器設(shè)定代碼的相位控制部件而利用SSFBG的例子。
參照?qǐng)D3(A)以及(B)說(shuō)明利用了SSFBG的相位控制部件的概略構(gòu)造。圖3(A)是相位控制部件的示意性截面圖。該相位控制部件為在具有芯64和包層62的光纖66的芯64上內(nèi)建了SSFBG60的構(gòu)造。即，沿作為光纖66的光波導(dǎo)通路的芯64的導(dǎo)波方向串聯(lián)地配置15個(gè)單位FBG而構(gòu)成SSFBG60。
圖3(A)所示的相位控制部件所設(shè)定的光相位代碼是與上述同樣的15比特的光相位代碼。并且，串聯(lián)地配置在光纖66的芯64上的15個(gè)單位FBG與上述光代碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下。即，從圖3(A)所示的SSFBG60的左端到右端方向上排列的單位FBG與從表示作為15比特的代碼序列表記的單位FBG的光代碼的(0、0、0、1、1、1、1、0、1、0、1、1、0、0、1)左端到右端方向上排列的切片一一對(duì)應(yīng)。
圖3(B)所示是概略給出的圖3(A)所示的SSFBG60的折射率調(diào)制構(gòu)造圖。橫軸為沿形成了SSFBG60的光纖66的長(zhǎng)度方向的位置坐標(biāo)?？v軸表示光纖66的折射率調(diào)制構(gòu)造，以Δn表示光纖66的芯的折射率的最大和最小之差，Δn＝6.2×10-5。此外，在圖3(B)中部分放大來(lái)描繪光纖66的芯64的折射率調(diào)制構(gòu)造。
折射率調(diào)制周期為Λ。因而，布拉格反射波長(zhǎng)λ用λ＝2NeffΛ給出。這里，Neff是光纖66的實(shí)效折射率。這里給出的SSFBG60的折射率調(diào)制周期Λ是535.2nm。另外，進(jìn)行編碼或者解碼的光纖的波長(zhǎng)λ為1550nm，光纖66的實(shí)效折射率為1.448。因而，布拉格反射波長(zhǎng)與光纖的波長(zhǎng)λ相等地設(shè)定為1550nm。即，由于λ＝1550nm、Neff＝1.448、Λ＝535.2nm，故滿足λ＝2NeffΛ＝2×1.448×535.2nm≈1549.94nm≈1550nm。此外，單位FBG的長(zhǎng)度設(shè)定為2.4mm。
輸入到具有15個(gè)單位FBG的SSFBG的光脈沖被分波為15個(gè)光脈沖。該被分波為15個(gè)的每個(gè)光脈沖其相位根據(jù)是由構(gòu)成SSFBG的單位FBG之中的哪個(gè)單位FBG經(jīng)過(guò)布拉格反射所生成的光脈沖，而各不相同。并且，如上述所述的那樣，從圖3(A)所示的SSFBG60的左端到右端方向上排列的單位FBG與從代碼(0、0、0、1、1、1、1、0、1、0、1、1、0、0、1)左端到右端方向上排列的切片一一對(duì)應(yīng)。
在圖3(A)中，把相鄰諸單位FBG的間隔涂黑來(lái)表示。另一方面，在圖3(B)中，在相鄰諸單位FBG的間隔處附加向下的箭頭來(lái)表示。關(guān)于附加了向下的箭頭給出的相鄰諸單位FBG的間隔，例如若是假定構(gòu)成第i光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器(i＝1、2、3、4、5)的SSFBG的情況來(lái)進(jìn)行說(shuō)明則如下面那樣。
即，因?yàn)閬?lái)自構(gòu)成SSFBG的15個(gè)單位FBG的布拉格反射光構(gòu)成切片脈沖序列，故可設(shè)定相鄰諸單位FBG的間隔，以使得來(lái)自15個(gè)單位FBG的每一個(gè)的布拉格反射光的相位關(guān)系成為用表1以及表2的[i]表示的行(i＝1、2、3、4、5)所記載的值。具體言之就是，來(lái)自相鄰單位FBG的布拉格反射光的相位差為相當(dāng)于附加向下箭頭給出的諸單位FBG間的光程差的2倍的值。即，來(lái)自相鄰單位FBG的布拉格反射光的相位差等于因光傳播往復(fù)于相鄰單位FBG間的光路的距離而外加的相位量。因而，只要進(jìn)行設(shè)定以使附加向下箭頭給出的諸單位FBG間的光程差相當(dāng)于用表1的[i]表示的行(i＝1、2、3、4、5)所記載的相位值的一半相位量即可。
《相位控制部件的特征評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)》參照?qǐng)D4到圖7就評(píng)價(jià)光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置動(dòng)作特性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及其結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。
圖4給出了在光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置的動(dòng)作特性評(píng)價(jià)中所用的裝置的概略圖。該裝置具有光脈沖發(fā)生裝置56、分波器58、合波器68、光延遲部72、第1示波器78以及第2示波器80。自光脈沖發(fā)生裝置56輸出的光脈沖波長(zhǎng)為1.55μm，半值寬度為20ps。從光脈沖發(fā)生裝置56輸出的光脈沖被分波器58分波后輸入到作為評(píng)價(jià)對(duì)象的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置70。
如圖4所示的那樣，作為評(píng)價(jià)對(duì)象的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置70使用了通過(guò)具有第1光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-1、第2光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-2、第3光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-3、第4光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-4以及第5光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-5構(gòu)成的裝置。第1到第5光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器是利用上述的SSFBG實(shí)現(xiàn)的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器。如果作為15比特的代碼序列來(lái)表記，則在構(gòu)成光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置70的第1到第5光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-1～70-5的每一個(gè)上，設(shè)定著按照(0、0、0、1、1、1、1、0、1、0、1、1、0、0、1)所賦予的代碼。此外，賦予所生成的諸切片脈沖間的相位差A以及相位差B的參數(shù)M以及N被設(shè)定為M＝N＝0。
首先，將識(shí)別參數(shù)設(shè)定為a1＝0，a2＝0.4，a3＝0.8，a4＝1.2以及a5＝1.6，觀測(cè)了由第1到第5光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器生成的切片脈沖序列。此外，通過(guò)使第1到第5光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器作為解碼器工作，由這些切片脈沖序列觀測(cè)了自相關(guān)波形以及互相關(guān)波形。
光延遲部72具有第1光延遲器72-1、第2光延遲器72-2、第3光延遲器72-3、第4光延遲器72-4以及第5光延遲器72-5而構(gòu)成。將光延遲部72設(shè)置在光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置70的后級(jí)的理由是為了可以在時(shí)間軸上區(qū)別觀測(cè)是由設(shè)置在光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置70上的、哪個(gè)光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器對(duì)光脈沖進(jìn)行了時(shí)間擴(kuò)散。
即，為了進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)光延遲器72-1對(duì)用第1光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-1經(jīng)過(guò)時(shí)間擴(kuò)散的切片脈沖序列賦予恰巧的時(shí)間延遲。該值也可以是0，例如，可以依照第1以及第2示波器在使用上的方便而任意地進(jìn)行設(shè)定。對(duì)于被第2光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-2進(jìn)行了時(shí)間擴(kuò)散的切片脈沖序列，賦予為在時(shí)間軸上區(qū)別觀測(cè)是由哪個(gè)光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器對(duì)光脈沖進(jìn)行了時(shí)間擴(kuò)散所必要的時(shí)間延遲。在該實(shí)驗(yàn)中賦予了800ps程度的時(shí)間差。由此，就可以在時(shí)間軸上不重合地分離并相鄰輸出被第1光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-1進(jìn)行了時(shí)間擴(kuò)散的切片脈沖序列和被第2光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-2進(jìn)行了時(shí)間擴(kuò)散的切片脈沖序列。
對(duì)于分別被第3光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-3、第4光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-4以及第5光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-5進(jìn)行了時(shí)間擴(kuò)散的切片脈沖序列，光延遲器72-3、72-4以及72-5也同樣地，賦予為相互進(jìn)行識(shí)別所必要的時(shí)間延遲。即，分別設(shè)定了光延遲器72-3、72-4以及72-5的時(shí)間延遲量，以便能夠在時(shí)間軸上按照順序不重合地分離輸出被第2光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-2到第5光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-5進(jìn)行了時(shí)間擴(kuò)散的切片脈沖序列。
從光延遲器72-1、72-2、72-3、72-4以及72-5輸出的各個(gè)切片脈沖序列被合波器68合波，在作為傳輸通路的光纜69中進(jìn)行傳播后輸入到光耦合器74，被分波為第1光信號(hào)75-1和第2光信號(hào)75-2。第1光信號(hào)75-1通過(guò)第1示波器78來(lái)觀測(cè)其時(shí)間波形。另一方面，第2光信號(hào)75-2被輸入到第i光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器76(i＝1、2、3、4、5)并作為第3光信號(hào)77輸出，通過(guò)第2示波器80來(lái)觀測(cè)其時(shí)間波形。
第i光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器76(i＝1、2、3、4、5)是通過(guò)與構(gòu)成光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置70的第1光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-1、第2光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-2、第3光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-3、第4光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-4以及第5光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-5中的某一個(gè)相等的SSFBG的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器。這里，構(gòu)成第i光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器76(i＝1、2、3、4、5)的SSFBG的輸入端和輸出端的設(shè)定與構(gòu)成光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置70的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器的SSFBG的輸入到和輸出端相反。即，如參照?qǐng)D1說(shuō)明過(guò)的那樣，在此是將構(gòu)成光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置70的SSFBG看作為編碼器，將構(gòu)成第i光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器76(i＝1、2、3、4、5)的SSFBG看作為解碼器進(jìn)行的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置的動(dòng)作特性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。
圖5所示是通過(guò)第1示波器78觀測(cè)到的第1光信號(hào)75-1的時(shí)間波形。圖5的橫軸按ps單位刻度示出，縱軸按mW單位刻度示出光功率(optical power光強(qiáng)度)。第1光信號(hào)75-1是從合波器68輸出的、合波了從光延遲器72-1、72-2、72-3、72-4以及72-5輸出的各個(gè)切片脈沖序列的光信號(hào)。即，第1光信號(hào)75-1的時(shí)間波形是在時(shí)間軸上等間隔地(800ps間隔)并列了由第1到第5光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器所生成的切片脈沖序列的時(shí)間波形。
即，出現(xiàn)在圖5所示的時(shí)間區(qū)域1(從0ps到800ps的范圍)的時(shí)間波形，表示從光脈沖產(chǎn)生器56輸出的光脈沖被分波器58進(jìn)行強(qiáng)度分割并被第1光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-1編碼了的光脈沖的切片脈沖序列的時(shí)間波形。另外，出現(xiàn)在圖5所示的時(shí)間區(qū)域2(從800ps到1600ps的范圍)的時(shí)間波形，表示從光脈沖產(chǎn)生器56輸出的光脈沖被分波器58進(jìn)行強(qiáng)度分割并被第2光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-2編碼了的光脈沖的切片脈沖序列的時(shí)間波形。同樣地，在時(shí)間區(qū)域3(從1600ps到2400ps的范圍)、時(shí)間區(qū)域4(從2400ps到3200ps的范圍)以及時(shí)間區(qū)域5(從3200ps到4000ps的范圍)出現(xiàn)的時(shí)間波形，表示從光脈沖產(chǎn)生器56輸出的光脈沖被分波器58進(jìn)行強(qiáng)度分割后分別被第3光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-3、第4光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-4以及第5光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-5編碼了的光脈沖的切片脈沖序列的時(shí)間波形。
如圖5所示的那樣，可知通過(guò)第1到第5光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器的分別作用，光脈沖被時(shí)間擴(kuò)散為切片脈沖的序列。雖然光脈沖與第1到第5光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器的每一個(gè)所設(shè)定的代碼相同，但由于識(shí)別參數(shù)ai(i＝1、2、3、4、5)各自不同，故出現(xiàn)在時(shí)間區(qū)域1到時(shí)間區(qū)域5的切片脈沖序列的時(shí)間波形也相互各異。
其次，參照?qǐng)D6(A)到(E)給出通過(guò)第2示波器80觀測(cè)到的第3光信號(hào)77的時(shí)間波形。第3光信號(hào)77是由第1到第5光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器所生成的各個(gè)切片脈沖序列經(jīng)過(guò)合波的第2光信號(hào)75-2，作為自相關(guān)波形分量和互相關(guān)波形分量得以生成后，從第i光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器76(i＝1、2、3、4、5)輸出的光信號(hào)。
圖6(A)所示是作為第i光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器76(i＝1、2、3、4、5)設(shè)定具有與構(gòu)成光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置70的第1光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-1相等的SSFBG的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器并觀測(cè)到的、第3光信號(hào)77的時(shí)間波形。同樣地，圖6(B)到(E)所示是作為第i光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器76(i＝1、2、3、4、5)分別設(shè)定具有與構(gòu)成光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置70的第2到第5光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器(從70-2到70-5)相等的SSFBG的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器并觀測(cè)到的、第3光信號(hào)77的時(shí)間波形。
由圖6(A)所示的時(shí)間波形可知下面的事實(shí)。即，在時(shí)間區(qū)域1再現(xiàn)有自相關(guān)波形，在時(shí)間區(qū)域1以外的時(shí)間區(qū)域生成有互相關(guān)波形。圖6(A)所示的時(shí)間波形是作為第i光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器76(i＝1、2、3、4、5)設(shè)定具有與構(gòu)成光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置70的第1光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-1相等的SSFBG的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器所觀測(cè)到的時(shí)間波形。因而，這意味著在包含于第2光信號(hào)75-2的切片脈沖序列之中，只有用第1光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器70-1進(jìn)行了時(shí)間擴(kuò)散的分量才能通過(guò)第i光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器76作為自相關(guān)波形得以再現(xiàn)。
在時(shí)間區(qū)域1再現(xiàn)的自相關(guān)波形的峰值強(qiáng)度與時(shí)間區(qū)域1以外的時(shí)間區(qū)域所生成的互相關(guān)波形的峰值強(qiáng)度相比非常大。因而，如果對(duì)第2光信號(hào)75-2實(shí)施閾值處理，則只提取自相關(guān)波形分量十分可能。
關(guān)于圖6B)到(E)所示的時(shí)間波形，也可以得到與上述的圖6(A)所示的時(shí)間波形同樣的結(jié)論。圖6(B)到(E)所示是作為第i光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器76分別設(shè)定具有與構(gòu)成光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置70的第2到第5光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器(從70-2到70-5)相等的SSFBG的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器所觀測(cè)到的時(shí)間波形。
由圖6(B)、(C)、(D)以及(E)所示的時(shí)間波形可知下面的事實(shí)。即，在時(shí)間區(qū)域2、3、4以及5再現(xiàn)有自相關(guān)波形，在時(shí)間區(qū)域2、3、4以及5以外的時(shí)間區(qū)域生成有互相關(guān)波形。圖6(B)、(C)、(D)以及(E)所示的時(shí)間波形是作為第i光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器76(i＝1、2、3、4、5)設(shè)定具有分別與構(gòu)成光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置70的第2到第5光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器(70-2到70-5)相等的SSFBG的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器所觀測(cè)到的時(shí)間波形。因而，這意味著在分別包含于第2光信號(hào)75-2的切片脈沖序列之中，只有用第2到第5光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器(70-2到70-5)進(jìn)行了時(shí)間擴(kuò)散的分量才能通過(guò)第i光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器76作為自相關(guān)波形得以再現(xiàn)。
在時(shí)間區(qū)域2、3、4以及5再現(xiàn)的自相關(guān)波形的峰值強(qiáng)度與時(shí)間區(qū)域2、3、4以及5以外的時(shí)間區(qū)域生成的互相關(guān)波形的峰值強(qiáng)度相比非常大。因而，在圖6B)到(E)所示的各個(gè)時(shí)間波形中，在包含于第2光信號(hào)75-2的切片脈沖序列之中，只有用第2到第5光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器(從70-2到70-5)進(jìn)行了時(shí)間擴(kuò)散的分量才能通過(guò)第i光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器76作為自相關(guān)波形分別得以再現(xiàn)。
關(guān)于圖6B)到(E)所示的時(shí)間波形，也可以得到與上述的圖6(A)所示的時(shí)間波形同樣的結(jié)論。即，在圖6(B)到(E)所示是各個(gè)時(shí)間波形中，只有包含于第2光信號(hào)75-2的切片脈沖序列中被第2到第5光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器(70-2到70-5)進(jìn)行了時(shí)間擴(kuò)散的分量才能通過(guò)第i光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器76作為自相關(guān)波形得以再現(xiàn)。因而，與圖6(A)所示的時(shí)間波形同樣地，如果實(shí)施閾值處理，則只提取自相關(guān)波形分量十分可能。
根據(jù)這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果確認(rèn)了以下事實(shí)，本發(fā)明的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置可以作為用于編碼光脈沖信號(hào)的編碼器進(jìn)行利用，并且還可以作為用于解碼經(jīng)過(guò)編碼所生成的編碼光脈沖信號(hào)的解碼器進(jìn)行利用。
在以上所說(shuō)明的評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)中，設(shè)定了識(shí)別參數(shù)為a1＝0，a2＝0.4，a3＝0.8，a4＝1.2以及a5＝1.6。即，由于a2-a1＝a3-a2＝a4-a3＝a5-a4＝0.4，故識(shí)別參數(shù)的間隔為Δa＝0.4。因?yàn)樽R(shí)別參數(shù)的間隔Δa越小，形成切片脈沖序列的諸切片脈沖間的在時(shí)間軸上的間隔就變得越短，故難以緩慢地生成自相關(guān)波形。即，識(shí)別參數(shù)的間隔Δa越小，由切片脈沖序列再現(xiàn)或者生成的自相關(guān)波形與互相關(guān)波形的峰值強(qiáng)度之差就越小。
因此，圖7中表示檢查了相對(duì)于識(shí)別參數(shù)的間隔Δa用自相關(guān)波形的峰值強(qiáng)度對(duì)互相關(guān)波形的峰值強(qiáng)度進(jìn)行了歸一化的、相關(guān)波形強(qiáng)度比的結(jié)果。所謂的相關(guān)波形強(qiáng)度比，換言之就是將互相關(guān)波形的峰值除以自相關(guān)波形的峰值后的值。因而，如果互相關(guān)波形分量是0，則相關(guān)波形強(qiáng)度比為0，如果自相關(guān)波形分量與互相關(guān)波形分量均等，則相關(guān)波形強(qiáng)度比為1。即，相關(guān)波形強(qiáng)度比越接近于1，就越意味著難以從互相關(guān)波形分量中分離出自相關(guān)波形分量。
圖7的橫軸和縱軸分別表示識(shí)別參數(shù)的間隔Δa的值和相關(guān)波形峰值比。圖7中給出了識(shí)別參數(shù)的間隔Δa的值從0.02到0.20范圍的相關(guān)波形峰值比。可知，如果識(shí)別參數(shù)的間隔Δa的值大于0.06則相關(guān)波形峰值比為0.2左右。即，這意味著互相關(guān)波形的峰值是自相關(guān)波形的峰值的1/5左右。由此可知，如果將識(shí)別參數(shù)的間隔Δa的值設(shè)定為大于0.06，通過(guò)采用閾值處理等方法將非?？赡軓幕ハ嚓P(guān)波形分量中分離出自相關(guān)波形分量。
當(dāng)然，識(shí)別參數(shù)的間隔Δa的下限值依賴于閾值處理等裝置的性能。此外，其也依賴于光脈沖的波長(zhǎng)或其半值寬度等。因而，將識(shí)別參數(shù)的間隔Δa的值設(shè)定為怎樣程度的值屬于設(shè)計(jì)利用光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置的OCDM裝置時(shí)的設(shè)計(jì)性事項(xiàng)。
另外，在上述的評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)中，是采用1.55μm的光脈沖波長(zhǎng)和20ps的半值寬度進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，但作為第1發(fā)明的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置，可以明確，在此之外的條件下也可以使之進(jìn)行同樣的動(dòng)作。即，通過(guò)設(shè)計(jì)使設(shè)定于作為光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置的相位控制部件的SSFBG的單位FBG的布拉格波長(zhǎng)一致于光脈沖的波長(zhǎng)，則原理上不管對(duì)怎樣波長(zhǎng)的光脈沖，都可以實(shí)現(xiàn)同樣的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散之類的動(dòng)作。另外，雖然是設(shè)半值寬度為20ps進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，但在半值寬度越窄越可以獲得良好的特性這一點(diǎn)上，與以往的同種的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置是同樣的。因而，即使在光脈沖的半值寬度不同于20ps的情況，原理上也可以實(shí)現(xiàn)同樣的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散之類的動(dòng)作。
如以上所說(shuō)明的那樣，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了可以使用一種代碼進(jìn)行多種可識(shí)別的光相位編碼的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置。即，本發(fā)明通過(guò)相對(duì)于一種代碼導(dǎo)入多個(gè)相互不同的S個(gè)識(shí)別參數(shù)ai(i＝1、2、…、S)，給出了實(shí)現(xiàn)了S種相互不同的光相位編碼的情況。因而，確認(rèn)了通過(guò)采用本發(fā)明的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置作為OCDM的編碼器以及解碼器就能夠在多個(gè)信道進(jìn)行光碼分多路傳輸。
<OCDM傳輸方法及其裝置>
本發(fā)明的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置最適用于光碼分多路傳輸方法(下面將之稱為“OCDM傳輸方法”)。即，通過(guò)采用本發(fā)明的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置作為OCDM的編碼器以及解碼器，就可以實(shí)現(xiàn)包含以下步驟的本發(fā)明的OCDM傳輸方法。本發(fā)明的OCDM傳輸方法是如上述那樣可以相對(duì)于同一代碼在多路信道進(jìn)行光多路傳輸?shù)姆椒ā?br> 本發(fā)明的OCDM傳輸方法包含有編碼步驟和解碼步驟，并且是利用本發(fā)明的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置來(lái)實(shí)行編碼步驟和解碼步驟。編碼步驟是使用光相位代碼對(duì)光脈沖信號(hào)進(jìn)行編碼并作為編碼光脈沖信號(hào)而生成的編碼步驟。解碼步驟是使用與在編碼步驟所用的光相位代碼相同的代碼、且同一識(shí)別參數(shù)來(lái)解碼編碼光脈沖信號(hào)，并生成光脈沖信號(hào)的自相關(guān)波形的解碼步驟。
上述的OCDM傳輸方法可以通過(guò)具有編碼器和解碼器的本發(fā)明的光碼分多路傳輸裝置(下面稱之為“OCDM傳輸裝置”)來(lái)實(shí)現(xiàn)。即，本發(fā)明的OCDM傳輸裝置使用了本發(fā)明的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置作為這些編碼器以及解碼器。
編碼器用來(lái)實(shí)現(xiàn)使用光相位代碼對(duì)光脈沖信號(hào)進(jìn)行編碼并作為編碼光脈沖信號(hào)而生成的編碼步驟。解碼器用來(lái)實(shí)現(xiàn)使用與在編碼步驟使用的光相位代碼相同的代碼，且同一識(shí)別參數(shù)來(lái)解碼編碼光脈沖信號(hào)，并生成光脈沖信號(hào)的自相關(guān)波形的解碼步驟。
下面參照?qǐng)D8就本發(fā)明的OCDM傳輸裝置的構(gòu)成以及其功能進(jìn)行說(shuō)明。圖8所示是本發(fā)明的OCDM傳輸裝置的概略方框構(gòu)成圖。圖8中，用粗線給出光纖等光信號(hào)的路徑，用細(xì)線給出電氣信號(hào)的路徑。另外，附加在這些粗線以及細(xì)線上的標(biāo)號(hào)除了指示路徑本身外，有時(shí)也意味著在各個(gè)路徑上傳播的光信號(hào)或者電氣信號(hào)。
在該本發(fā)明的OCDM傳輸裝置中，如下面那樣形成作為編碼器以及解碼器所利用的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置。即，在構(gòu)成本發(fā)明的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置的各個(gè)光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器上所設(shè)定的代碼是同一代碼。并且，賦予各個(gè)光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器生成的諸切片脈沖間的相位差A以及相位差B的識(shí)別參數(shù)選定相互不同的a1、a2、a3以及a4四種。在該識(shí)別參數(shù)的選定中，如上述那樣考慮閾值處理等裝置的性能、光脈沖信號(hào)中所用的光脈沖的波長(zhǎng)及其半值寬度等來(lái)決定。
另外，雖然圖8給出了4信道構(gòu)成的例子，但本發(fā)明的OCDM傳輸裝置并非僅限于4信道，不管是幾個(gè)信道數(shù)的構(gòu)成，下面的說(shuō)明同樣成立。雖然可以多路復(fù)用的信道數(shù)依賴于構(gòu)成本發(fā)明的OCDM傳輸裝置的閾值處理等裝置的性能、光脈沖信號(hào)中所使用的光脈沖的波長(zhǎng)及其半值寬度等，但只要具有現(xiàn)狀的技術(shù)，則上述的本發(fā)明的特性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果等可以使用同一代碼至少達(dá)到5信道以上。
本發(fā)明的OCDM傳輸裝置采用的構(gòu)成是在信息發(fā)送部140逐個(gè)信道地生成編碼光脈沖信號(hào)，在合波器170多路復(fù)用所有信道的編碼光脈沖信號(hào)，并作為發(fā)送信號(hào)172s使之傳經(jīng)光傳輸通路172傳送到接收部180。
被傳送到接收部180的多路復(fù)用了所有信道的編碼光脈沖信號(hào)的發(fā)送信號(hào)172s通過(guò)分支器182作為編碼光脈沖信號(hào)被強(qiáng)度分割成與信道數(shù)相等的個(gè)數(shù)。然后，經(jīng)過(guò)強(qiáng)度分割后的編碼光脈沖信號(hào)181a、181b、181c以及181d被分別輸入到接收部180的接收部第1信道200、接收部第2信道202、接收部第3信道204以及接收部第4信道206。
首先，就使用于生成作為各信道的發(fā)送信號(hào)的光脈沖信號(hào)的基礎(chǔ)的光脈沖序列發(fā)生并將該光脈沖序列供給給各信道的功能部分進(jìn)行說(shuō)明。該部分構(gòu)成具有脈沖光源142和分支器144。
脈沖光源142可以使用例如分布回歸形半導(dǎo)體激光器(DFB-LD)來(lái)構(gòu)成。構(gòu)成為用光調(diào)制器(沒(méi)有圖示)將從該DFB-LD輸出的連續(xù)光波變換成光脈沖序列并將該光脈沖序列從一根光纖的端部輸出的光源就是脈沖光源142。脈沖光源142的輸出光143通過(guò)分支器144按信道數(shù)目(在此為4個(gè))進(jìn)行強(qiáng)度分割后被分配給各信道。即，分別作為光脈沖序列145a、光脈沖序列145b、光脈沖序列145c以及光脈沖序列145d經(jīng)過(guò)強(qiáng)度分割后被供給第1至第4信道。
由于下面進(jìn)行的編碼部的說(shuō)明是各信道通用的事項(xiàng)，故在此以第1信道為例進(jìn)行說(shuō)明。作為第1信道的編碼部的信息發(fā)送部第1信道160具有調(diào)制電信號(hào)發(fā)生部146、調(diào)制器148和編碼器150而構(gòu)成。第2信道162、第3信道164以及第3信道166具有與第1信道160同樣的構(gòu)造。不同的是在各個(gè)信道所具有的編碼器(光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器)上所設(shè)定的識(shí)別參數(shù)ai(i＝1、2、3、4)。識(shí)別參數(shù)ai被設(shè)定為對(duì)每個(gè)信道相互不同。由此，就可以逐個(gè)信道地獨(dú)立發(fā)送和接收光脈沖信號(hào)。除編碼器之外，第1到第4信道的任何一個(gè)都是同樣的構(gòu)造。
圖8中，為了便于說(shuō)明，描繪成逐個(gè)信道地獨(dú)立設(shè)置編碼器來(lái)進(jìn)行讀取，但在實(shí)際裝配上，是集合各自信道所具有的編碼器而構(gòu)成。即，使每個(gè)信道所具有的編碼器按等于信道數(shù)的個(gè)數(shù)集合起來(lái)后作為編碼裝置而構(gòu)成。
信息發(fā)送部第1信道160是實(shí)行使用第1信道用而設(shè)置的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器(編碼器)來(lái)編碼第1信道的光脈沖信號(hào)，并生成編碼光脈沖信號(hào)的編碼步驟的部分。
如上述那樣，用于構(gòu)成信息發(fā)送部第1信道160的必須構(gòu)成要素為調(diào)制電信號(hào)發(fā)生部146、調(diào)制器148以及編碼器150。在該編碼器150上，使用了具有設(shè)定了識(shí)別參數(shù)a1的SSFBG的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器。同樣地，在設(shè)置于第2、第3以及第4信道中的編碼器上，分別使用了具有設(shè)定了識(shí)別參數(shù)a2、a3以及a4的SSFBG的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器。
調(diào)制電信號(hào)發(fā)生部146發(fā)生擔(dān)負(fù)發(fā)送信號(hào)的電脈沖信號(hào)147。電脈沖信號(hào)147是作為反映了被分配給第1信道的發(fā)送信息的2值數(shù)字電信號(hào)所生成的電信號(hào)。調(diào)制器148根據(jù)電脈沖信號(hào)147將光脈沖序列145a變換成光脈沖信號(hào)149。光脈沖序列145a通過(guò)調(diào)制器148在強(qiáng)度上調(diào)制成反映了電脈沖信號(hào)147的RZ格式，并作為光脈沖信號(hào)149得以生成。
編碼器150編碼光脈沖信號(hào)149生成編碼光脈沖信號(hào)161。另外，在接收部180的接收部第1信道200所具有的解碼器184上，使用了設(shè)定有與編碼器150同樣的光相位構(gòu)造(設(shè)定了識(shí)別參數(shù)a1)的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器。即，解碼器184使用設(shè)定了與第1信道的編碼器相同的識(shí)別參數(shù)a1的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器(解碼器)對(duì)經(jīng)過(guò)強(qiáng)度分割后分配給第1信道的編碼光脈沖信號(hào)181a，解碼編碼光脈沖信號(hào)。其結(jié)果將在解碼器184中生成包含有第1信道的光脈沖信號(hào)的自相關(guān)波形分量以及第2到第4信道的光脈沖信號(hào)的互相關(guān)波形分量的再現(xiàn)光脈沖信號(hào)。
圖8中，與上述的編碼器同樣地，描繪成逐個(gè)信道地獨(dú)立設(shè)置解碼器來(lái)進(jìn)行讀取，但在實(shí)際裝配上，是集合各自信道所具有的解碼器而構(gòu)成。即，使每個(gè)信道所具有的解碼器按等于信道數(shù)的個(gè)數(shù)集合起來(lái)作為解碼裝置而構(gòu)成。
在解碼器184中，經(jīng)過(guò)再現(xiàn)的自相關(guān)波形分量185通過(guò)感光器190被變換成電信號(hào)，生成第1信道的接收信號(hào)191。該接收信號(hào)191的波形是反映了從信息發(fā)送部140的信息發(fā)送部第1信道160所具有的調(diào)制電信號(hào)發(fā)生部146輸出的電脈沖信號(hào)147的信號(hào)。這樣，應(yīng)該通過(guò)第1信道所發(fā)送的電脈沖信號(hào)147由接收部180作為第1信道的接收信號(hào)191來(lái)進(jìn)行接收。
在接收部180的接收部第2信道202、第3信道204以及第4信道206中也與接收部第1信道200同樣地，分別解碼各自的編碼光脈沖信號(hào)，再現(xiàn)各自的自相關(guān)波形。由于由該自相關(guān)波形生成通過(guò)各自的信道所發(fā)送的電脈沖信號(hào)的過(guò)程是同樣的，故省略其說(shuō)明。
如以上所說(shuō)明的那樣，本發(fā)明的OCDM傳輸方法以及本發(fā)明的OCDM發(fā)送裝置利用本發(fā)明的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置而得以實(shí)現(xiàn)。因而，根據(jù)本發(fā)明的OCDM傳輸方法以及本發(fā)明的OCDM發(fā)送裝置就可以對(duì)同一代碼具有信道識(shí)別性地分配多個(gè)信道(在圖8所示的OCDM傳輸裝置中為4個(gè)信道)。
權(quán)利要求
1.一種光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置，具有將被分別輸入的光脈沖依照光相位代碼在時(shí)間軸上進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)散并作為經(jīng)過(guò)順序排列的切片脈沖的序列而分別輸出的第1、第2、…、以及第S光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器，其中，S為大于等于2的自然數(shù)，其特征在于第i光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器具有對(duì)鄰接的上述切片脈沖彼此之間賦予相位差的相位控制單元，其中，i＝1、2、…、S，該相位控制單元在鄰接的代碼值相等的情況下，按2πM+aiπ(1)賦予對(duì)應(yīng)于該代碼值的鄰接的上述切片脈沖彼此之間的上述相位差，并且在鄰接的代碼值不同的情況下，按2πM+(2N+1)π+aiπ (2)賦予對(duì)應(yīng)于該代碼值的鄰接的上述切片脈沖彼此之間的上述相位差，式中，M及N為整數(shù)，識(shí)別參數(shù)ai為滿足0≤ai≤2的任意的相互不同的S個(gè)實(shí)數(shù)。
2.一種光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置，具有將被分別輸入的光脈沖依照光相位代碼在時(shí)間軸上進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)散并作為經(jīng)過(guò)順序排列的切片脈沖的序列而分別輸出的第1、第2、…、以及第S光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器，其中，S為大于等于2的自然數(shù)，其特征在于第i光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器具有對(duì)鄰接的上述切片脈沖彼此之間賦予相位差的相位控制單元，其中，i＝1、2、…、S，該相位控制單元沿光波導(dǎo)通路的方向串聯(lián)地配置被配置成一列并與構(gòu)成光相位代碼的代碼值一一對(duì)應(yīng)的單位衍射光柵，由對(duì)應(yīng)于鄰接且相等的代碼值的2個(gè)單位衍射光柵，按2πM+aiπ(1)賦予布拉格反射光的相位差，并且由對(duì)應(yīng)于鄰接且不同的代碼值的2個(gè)單位衍射光柵，按2πM+(2N+1)π+aiπ(2)賦予布拉格反射光的相位差，式中，M及N為整數(shù)，識(shí)別參數(shù)ai為滿足0≤ai≤2的任意的相互不同的S個(gè)實(shí)數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所記載的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置，其特征在于上述光波導(dǎo)通路是光纖。
4.一種光碼分多路傳輸方法，其特征在于，具有使用光相位代碼對(duì)光脈沖信號(hào)進(jìn)行編碼，并作為編碼光脈沖信號(hào)而生成的編碼步驟；和使用與上述光相位代碼相同的代碼來(lái)解碼上述編碼光脈沖信號(hào)，并生成上述光脈沖信號(hào)的自相關(guān)波形的解碼步驟，其中，利用權(quán)利要求1至3之任意一項(xiàng)所記載的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置來(lái)實(shí)行上述編碼步驟和上述解碼步驟。
5.一種光碼分多路傳輸裝置，其特征在于，具有使用光相位代碼對(duì)光脈沖信號(hào)進(jìn)行編碼，并作為編碼光脈沖信號(hào)而生成的編碼裝置；和使用與上述光相位代碼相同的代碼來(lái)解碼上述編碼光脈沖信號(hào)，并生成上述光脈沖信號(hào)的自相關(guān)波形的解碼裝置，其中，上述編碼裝置及上述解碼裝置是上述權(quán)利要求1至3之任意一項(xiàng)所記載的光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光脈沖時(shí)間擴(kuò)散裝置即使是同一代碼也能夠具有信道識(shí)別性地分配多個(gè)信道。其中，具有依照光相位代碼在時(shí)間軸上時(shí)間擴(kuò)散被分別輸入的光脈沖并作為經(jīng)過(guò)順序排列的切片脈沖的序列而分別輸出的多個(gè)光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器。這些光脈沖時(shí)間擴(kuò)散器各自具有對(duì)鄰接的切片脈沖彼此之間賦予相位差的相位控制單元。通過(guò)導(dǎo)入識(shí)別參數(shù)，逐個(gè)相位控制單元地使對(duì)鄰接的切片脈沖彼此之間賦予的相位差條件不同，使信道識(shí)別性得以發(fā)揮。相位控制部件是諸如在光纖(66)的芯(64)上內(nèi)建了SSFBG(60)的構(gòu)造。在SSFBG上沿芯的導(dǎo)波方向串聯(lián)地配置有單位FBG。被設(shè)定在該相位控制單元上的光相位代碼的每個(gè)代碼值與每個(gè)單位FBG一一對(duì)應(yīng)。
文檔編號(hào)H04J14/00GK1866807SQ20061007511
公開(kāi)日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2006年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月16日
發(fā)明者佐佐木健介 申請(qǐng)人:沖電氣工業(yè)株式會(huì)社