光送受信システム
【課題】低コヒーレンス光源を用いても位相に信号を重畳することを可能にし、通常の光通信と同様なビットレートと信号重畳フォーマットを可能にする。
【解決手段】送信機１００に非対称干渉計１２０やアンチスクイズド光生成器を設置してパルス列５１０を２重パルス列５２０に変換し、受信機３００にも非対称干渉計３２０を設置し、受信機内の非対称干渉計が与える遅延時間を２重パルスの遅延時間に一致させ、受信機においては起源を一にするパルス同士を干渉させることで低コヒーレンス光源を用いた場合でも位相に信号を重畳すること可能にする。非対称干渉計の遅延時間（光路長差）はパルス光源からの周期の半分よりも長く設定し、２重パルスの後ろ側のパルスと次の２重パルスの前側のパルスを一組にして送信機で変調する。受信機では平衡型検出器で受信し、干渉パルスのみが出力され、非干渉パルスは出力されない。
【解決手段】送信機１００に非対称干渉計１２０やアンチスクイズド光生成器を設置してパルス列５１０を２重パルス列５２０に変換し、受信機３００にも非対称干渉計３２０を設置し、受信機内の非対称干渉計が与える遅延時間を２重パルスの遅延時間に一致させ、受信機においては起源を一にするパルス同士を干渉させることで低コヒーレンス光源を用いた場合でも位相に信号を重畳すること可能にする。非対称干渉計の遅延時間（光路長差）はパルス光源からの周期の半分よりも長く設定し、２重パルスの後ろ側のパルスと次の２重パルスの前側のパルスを一組にして送信機で変調する。受信機では平衡型検出器で受信し、干渉パルスのみが出力され、非干渉パルスは出力されない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光送受信システム、より詳細には光通信における信号の重畳法に関し、量子通信においても有効なものである。
【背景技術】
【０００２】
通信における秘匿性の要求は古来より未来に亘る永遠のテーマであり、近年のネットワーク社会においては暗号学の発展によりその要求を確保してきた。現在普及している公開鍵暗号等は、高速なコンピュータを用いても解読に非現実的な時間が掛かることを拠り所にしたソフト的な暗号であるが、現在研究が活発な量子暗号は物理法則的な原理を用いたもので、暗号の分野においてハード的な要素が加わる可能性が出てきている。
【０００３】
いわゆる量子暗号とは趣が異なるが、光通信そのものを安全にしようとするハード的な考え方もある。現在、通信における中長距離伝送は主として光ファイバを伝送路とし、レーザーダイオード（ＬＤ）からの出力光が信号光として用いられている。ＬＤからの出力光はコヒーレント状態と呼ばれる状態でよく記述され、２つの直交位相成分の揺らぎの大きさが等しく、真空揺らぎと同じ大きさである。電磁場の揺らぎは制御することが可能で、直交位相成分の片側の揺らぎを小さくし、もう一方を大きくしたものはスクイズド状態と呼ばれ、この大きくなった側の揺らぎ（アンチスクイズド成分）に信号を隠すことにより安全な通信を実現しようとした研究が非特許文献１である。スクイズド状態とは小さくなった側の（スクイーズした）揺らぎが真空揺らぎ以下になった状態に対する呼称であるが、アンチスクイーズを用いた方式ではスクイーズした成分が真空揺らぎ以下になっているかどうかは大きな問題ではなく、真空揺らぎ以上になっていてもアンチスクイーズした成分の揺らぎが十分に大きければ良い。一般に直交位相空間上で一方の成分の揺らぎが他方よりも大きい光をアンチスクイズド光と呼ぶ。即ち、スクイズド光はアンチスクイズド光の一種である（非特許文献１）。アンチスクイズド光は光ファイバのカー効果等を用いて生成することができる（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１９１４１０号公報
【非特許文献１】T. Tomaru and M. Ban, Phys. Rev. A 74, 032312 (2006).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
アンチスクイズド光を用いた光通信では、位相に信号を重畳する。位相に信号を重畳した方式では局発光と干渉させて受信するか（Phase shift keying: PSK）、隣り合うビット間で干渉させて受信する（Differential phase shift keying）等の手段が必要である。しかしながら、アンチスクイジングはノイズを拡大する過程であり、信号光のコヒーレンスは低下している。そのためアンチスクイズド光を用いてPSKやDPSKを実施するのは一般に困難であるが、低コヒーレンス光でも自分自身を２つに分岐しそれら同士を干渉させるならば位相に信号を重畳することが可能である。したがって、送信機内に光源からのパルス光を２分岐させる手段を設け、同じ光路長差の非対称干渉計を受信機内に設ければ、起源を一にするパルス光同士が受信機内で干渉し、位相に信号を重畳した通信が可能になる（M. Hanna, H. Porte, J.-P. Goedgebuer, and W.T. Rhodes, Electron. Lett. 37, 644 (2001)）。しかしこの方法では干渉するパルス部の前後に非干渉なパルスが現れ、受信した光パルスの1/3にしか信号が載っておらず、高速に出来ないと共に信号処理も複雑になる。
【０００６】
したがって、起源を一にするパルス光同士を干渉させる方式においても高速に、且つ信号処理も通常の光通信と同じ程度の単純さにすることが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一般に、電気回路を高速化することに比べて光領域での高速化は容易である。非対称干渉計により光パルスの総数は増加するが、電気回路のクロックは増加させないことを考える。
【０００８】
送信機内に非対称干渉計を設置したりアンチスクイズド光生成器を用いることにより、出力パルス列を２つのパルス列に変換する。その２つのパルス列の遅延時間を、パルス光源からの出力パルス列の半周期よりも長くする。すると、２分割されて２重パルスになった後ろ側のパルスは、対である前方のパルスよりも、１周期後ろのパルスとの間隔の方が小さくなる。送信機内の位相変調器では、これら間隔が狭くなった２つのパルスをひとまとめにして変調する。即ち、パルスの数が倍になっているが、変調器の動作としては倍にしない。受信機には非対称干渉計を設置して、そのアーム長差が与える遅延時間が２重パルスの遅延時間に等しくなるように設定し、２重パルス列を干渉させる。干渉するパルスの前後には従来技術と同様に非干渉なパルスが現れるが、平衡型検出器を用いて出力信号をゼロにする。受信機における電気回路は干渉する光パルスの周期に同期して駆動させ、非干渉なパルスは電気回路的には無視して扱う。平衡型検出器からの非干渉なパルスによる出力はゼロなので問題にならない。
【０００９】
送受信機内の非対称干渉計によりパルス数は３倍になるが、情報を持たない非干渉パルスが平衡型検出器出力時には出力されないので、電気回路的にはパルス光源出力時のレートで駆動できればよく、通常の光通信で利用するビットレートでDPSKやDQPSKのコーディングが可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、アンチスクイズド光のような低コヒーレンス光を用いても、位相に信号を重畳した方式で高速且つ簡便な処理が可能になる。量子力学的光通信を実現可能にすると共に、量子力学的なものに限らず低コヒーレンス光の場合においても位相変調方式が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明による光送受信システムの一例を示すブロック図である。上の図はシステム構成図、その下の波形図はパルス列が伝播する様子を示す模式図である。光源１１０から出力された光パルス列５１０は、非対称干渉計１２０に入力して各パルスが２分割され、２重パルス列５２０に変換される。例えば、パルス５１１はパルス５２１と５２２に分割される。非対称干渉計１２０によって生じた各２重パルスの間隔（例えば、パルス５２１と５２２の間隔）は、光源１１０出力時のパルス列の間隔（例えば、パルス５２１と５２５の間隔）の半分よりも長くする。その結果、各２重パルスの後ろ側のパルスは、対である前方のパルスよりも、１周期後ろのパルスとの間隔の方が小さくなる。例えばパルス５２２は、対であるパルス５２１よりも１周期後ろのパルス５２５との間隔の方が小さい。位相変調器１３０は、これら間隔が狭くなった２つのパルスをひとまとめにして変調する。例えば、パルス５２２と５２５をひとまとめにする。即ち、パルスの数は２重パルス列にしたために倍になっているが、変調器の動作速度は元もとのパルス列の周期と同じである。変調の位相は、２重パルス間の位相差で与える。例えば、パルス５２１と５２２との間の位相差である。０と１の２値信号に対応させた場合、この方式はDPSKの変調フォーマット、４値に対応させればDifferential quaternary phase shift keying（DQPSK）の変調フォーマットになる。本実施例ではDPSKを想定する。
【００１３】
変調後、信号光である２重パルス列は、伝送路２００を通って受信機３００に導かれる。受信機３００内では、送信機１００内の非対称干渉計１２０と同じ光路長差を持つ非対称干渉計３２０に２重パルス列が入力される。両非対称干渉計１２０と３２０は位相を合わせて光路長差が正しく設定され、非対称干渉計１２０の短いアームと非対称干渉計３２０の長いアームを経由したパルスと、非対称干渉計１２０の長いアームと非対称干渉計３２０の短いアームを経由したパルスは、等しい光路長を経由したことになり干渉し、重畳された信号に応じて光検出器３３１と３３２のどちらかでのみ検出される。非対称干渉計１２０と３２０の両者において短いアーム、あるいは長いアームを経由したパルスは非対称干渉計３２０内の50:50のビームスプリッタ３２２で干渉する相手が無く、ビームスプリッタ３２２で単純に２分割されて光検出器３３１と３３２の両者で検出される。
【００１４】
例えば、光パルス５２１と５２２がそれぞれ50:50のビームスプリッタ３２１により２分割され、ビームスプリッタ３２２において干渉し、光検出器３３１において干渉パルス５３２が検出される。干渉パルスの前後には非干渉パルス５３１と５３３が現れる。非干渉パルスは、光検出器３３２側にも非干渉パルス５４１と５４３として現れる。これらの干渉パルス及び非干渉パルスは光検出器３３１と３３２で電気信号に変換され、電気回路３３３により差分されて出力信号となる。非干渉パルスは、光検出器３３１と３３２の両者で等しく検出されるので、差分の結果、出力信号はゼロになる。一方、ビームスプリッタ３２２で干渉したパルスは、光検出器３３１と３３２のどちらかでのみ検出されるので、差分の結果は正又は負のパルスとして現れる。その結果、例えば出力信号系列５５０に示されるように、正負のパルスからなるパルス列が出力される。
【００１５】
光検出器３３１及び３３２には光源１１０出力時に比べて３倍の数のパルスが入力することになるが、最終出力結果は光源１１０出力時のビットレートに戻る。光検出器３３１と３３２には不必要な光パルスも入力するが、それら不必要な光パルスに追従して光検出器やその他の電気回路系が動作する必要はなく、干渉パルスのビットレートで動作すればよい。即ち、光パルスの数が増えるので見かけ上高速な処理が必要になるかのように見えるが、実際の処理速度は通常通り光源１１０出力時のビットレートでよい。
【００１６】
低コヒーレンス光源１１０からの出力パルス列は、低コヒーレンスゆえにパルス間でほとんど干渉しない。例えば、パルス５１１と５１５、即ち、パルス５２２と５２５はほとんど干渉しない。したがって、例えばパルス５２１と５２２は十分に分離している必要があるが、パルス５２２と５２５の分離は不十分でも構わない。
【００１７】
以上の実施例では、非対称干渉計１２０及び３２０の遅延時間Tifが光源１１０からの出力パルス列の周期Trよりも小さい場合を述べた。本発明は、逆にTifがTrよりも大きくても良い。その例を示したのが図１の最下段のパルス列の図である。例えば、パルス５２２と５２５の前後関係が入れ替わり、パルス６２２と６２５として示すような前後関係になる。いずれの場合も、信号のビットレートは光源１１０からの出力パルス列の繰り返しレートfrで決まり、出力信号のパルス列５５０と６５０はfrが同じならば同じものになる。
【実施例２】
【００１８】
低コヒーレンス光としてアンチスクイズド光（スクイズド光も含む）を用いる場合を考える。アンチスクイズド光は、光ファイバのカー効果等を用いて生成することが可能である（特開２００６−１９１４１０号公報）。光ファイバを用いた方法では、励起光を光ファイバに入射し、出力としてアンチスクイーズした光と使用済みの励起光が得られる。実施例１においては送信機に非対称干渉計を設けて２重パルスに変換したが、２重パルスの一方をアンチスクイズド光、もう一方を使用済みの励起光にして２重パルスにすることもできる。本発明の２重パルスの一方は受信機における参照光の働きをしており、使用済みの励起光はアンチスクイズド光よりも位相揺らぎが小さく、参照光として適している。
【００１９】
図２は、アンチスクイズド光と使用済みの励起光によって２重パルスを構成した本実施例の光送受信システムのブロック図である。励起光源１１０からの出力光がアンチスクイズド光生成器１５０に入力し、アンチスクイズド光と使用済みの励起光のそれぞれが光路１５１と１５２に出力され、ビームスプリッタ１５３で合波されて２重パルスとなる。光路１５１と１５２の光路長差は、受信機内の非対称干渉計３２０の光路長差と等しくなるように設定する。本実施例では、実施例１の送信機内の非対称干渉計１２０を、アンチスクイズド光生成器１５０とビームスプリッタ１５３で構成していることになる。
【００２０】
一般にアンチスクイズド光生成器では、アンチスクイズド光よりも使用済みの励起光の方が出力強度が大きく、ビームスプリッタ１５３はその点を考慮して反射率を５０％にしない。例えば、アンチスクイズド光と使用済み励起光の強度比が1:99ならば、ビームスプリッタ１５３の反射率を９９％にすると２重パルスが等しい強度比になる。
【００２１】
光源１１０とアンチスクイズド光生成器１５０を具体的に実現する構成を図３に示す。レーザーダイオード（ＬＤ）１１１の出力光が強度変調器１１２によりパルス化され、光アンプ１１３により増幅され、帯域透過フィルタ１１４により光アンプで発生したASE（Amplified spontaneous emission）を除去して高いピーク強度のパルス光になる。ＬＤ光に直接変調型を用いた場合は変調器１１２が不要であり、帯域透過フィルタ１１４はASEの除去だけでなく直接変調ＬＤ光の不用なスペクトル成分も除去する。また、直接変調型ＬＤは十分に深く変調することにより、パルス間のコヒーレンスを完全に失くすことができる。変調器１１２に位相変調器を用いる方法もある。この場合は、位相変調された光がパルスになるように光ファイバ等を用いてチャープ補償する必要がある。
【００２２】
高ピークパワーのパルス光は、アンチスクイズド光生成器１５０に入力される。アンチスクイズド光生成器１５０に入力されたパルス光は、λ/2波長板１５１１とλ/4波長板１５１２により直線偏波（p偏波）にされて、偏光ビームスプリッタ（PBS）１５２１を透過する。ＬＤ１１１から偏光ビームスプリッタ１５２１までが偏波保存ファイバで構成されている場合は、λ/2波長板１５１１とλ/4波長板１５１２は不要である。偏光ビームスプリッタ１５２１を透過後はファラデー回転器１５１３で偏波が４５°回転され、λ/2波長板１５１４によりp偏波にされて、偏光ビームスプリッタ１５２２を透過する。透過後はλ/2波長板１５１５により４５°偏波が回転され、偏光ビームスプリッタ１５２３により２分割される。２分割されたビームは、偏光ビームスプリッタ１５２４により再度同じ光路に戻される。この際、光路長差のために偏波の直交する２重パルスになる。２重パルスは光ファイバ１５３０を伝播し、カー効果のためにアンチスクイーズされる。その後、ファラデーミラー１５１６により偏波が９０°回転して反射し、光ファイバ１５３０を逆行する。ファラデーミラーのために２重パルスの偏波は往路と復路で入れ替わるので、偏光ビームスプリッタ１５２３まで戻った２重パルスの各偏波成分は往復で完全に同じ光路を辿ることになり、元の１つのパルスに戻る。但し、偏波は元のパルスに対して９０°回転している。その結果、逆行してきたパルスは偏光ビームスプリッタ１５２２で反射し、光路１５２に出力される。これが使用済みの励起光である。
【００２３】
光ファイバ１５３０にカー効果が無く理想的にこの光学系が働けば、逆行してきた光は偏光ビームスプリッタ１５２２で１００％反射し、透過光は真空である。しかし、光ファイバ１５３０のカー効果と２重パルスの偏光ビームスプリッタ１５２３での干渉の結果、偏光ビームスプリッタ１５２２を透過する成分が現れる。これは真空がアンチスクイーズ（スクイーズ）されたもの、即ちアンチスクイズド光である。また、光学系の不完全性のため僅かに振幅を持つ。偏光ビームスプリッタ１５２２を透過したアンチスクイズド光は偏光ビームスプリッタ１５２１で反射され、光路１５１に出力される。偏光ビームスプリッタ１５２２からビームスプリッタ１５３までが、実施例１における非対称干渉計１２０に相当することになる。
【００２４】
先行するパラグラフで述べたように、アンチスクイズド光と使用済み励起光は一般に出力強度が異なる。ビームスプリッタ１５３は、その点を考慮して反射率が設定される。強度のバランスを取るためにＮＤフィルタ（光アッテネータ）１５４を設置するのも有効である。アンチスクイージングは非線形効果を用いて達成するので、一般にアンチスクイージング後のスペクトルは入力光よりも広がっている。余分なスペクトル成分をカットするために帯域透過フィルタ１５５を加えるのも有効である。
【実施例３】
【００２５】
図１の受信機３００はDPSKの変調フォーマットで信号が重畳される場合の構成であり、非対称干渉計３２０と平衡型検出器３３０を一組具備している。DQPSKの変調フォーマットで信号を重畳する場合は、非対称干渉計と平衡型検出器の組み合わせがもう一組必要になり、図４に示すような構成になる。平衡型検出器３３０と３３５は、互いに異なる直交位相成分を検出するように、非対称干渉計３２０と３２５とは位相差を９０°ずらせた設定にする。互いに異なる直交位相成分の出力を信号合成回路３４０で合成し、最終的な出力信号とする。尚、非対称干渉計と平衡型検出器の組み合わせが２組あれば、DQPSKに限らずさらに多値化した信号重畳も可能である。
【００２６】
同様に、図２のアンチスクイズド光を用いた実施例に対しても、受信機内の非対称干渉計と平衡型検出器の組み合わせをもう一組増やすことにより、DQPSKやさらに多値化した信号重畳が可能である。
【実施例４】
【００２７】
アンチスクイズド光を用いた光通信のひとつの形態では、送信機において信号に対応した変調をするだけでなく、乱数や擬似乱数を用いて信号基底も合わせて変調する。これにより盗聴を困難にするわけである。送信側で付加された乱数や擬似乱数に基づく変調を相殺するために受信機にも位相変調器３１０が具備される。その具体例を示したのが図５である。
【００２８】
送信機１０２内に（擬似）乱数発生器１３５と、入力信号と（擬似）乱数を合成する信号合成器１３６が具備される。受信機３０２内にも（擬似）乱数発生器３１５が具備される。擬似乱数を用いた場合に送受信機で同じシードキー、同じアルゴリズムを用いれば信号基底の付加的変調は相殺されて、受信後の信号処理は通常の光通信と同じである。乱数を用いた場合でも送受信機間で予め乱数を共有しておけば擬似乱数の場合と同様である。送受信機間で予め共有することなしに乱数を用いた場合は、送受信機間で乱数の値が一致した場合のみ受信が成功したとする後処理が必要になる。
【００２９】
本実施例は図２のシステムに対して位相変調器３１０、（擬似）乱数発生器１３５及び３１５、信号合成器１３６を付加するものであった。同様な構成は図１のシステムに対しても行うことができる。
【００３０】
上記各実施例の非対称干渉計１２０、３２０、３２５は、マッハツェンダ型、マイケルソン型等、光パルス列を２重パルス列に変換するものであればいずれの型のものでも良い。また部品構成も、自由空間型、PLC (Planar Lightwave Circuit)等を用いた導波路型のいずれでも良い。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、アンチスクイズド光のような低コヒーレンス光に対してもDPSK等のコーディングで位相に信号を重畳することを可能にする。アンチスクイズド光は、巨視的な光強度に対しても物理法則的に安全性が向上した通信を可能にする場合の鍵となる要素であり、本発明は安全な通信方法を現実的な条件下で実現するための鍵となる光源を利用するための技術であり、利用可能性は高い。また、本発明は、アンチスクイズド光に限らず如何なる低コヒーレンス光に対しても有効な技術であり、利用可能性は高い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による光送受信システムの一例を示すブロック図と、その動作原理を示す図。
【図２】アンチスクイズド光と使用済みの励起光によって２重パルスを構成した本実施例の光送受信システムのブロック図。
【図３】光源とアンチスクイズド光生成器の具体的な構成例を示す図。
【図４】DQPSKや多値通信を行なう場合の原理を示す構成図。
【図５】安全な光通信を実施するための原理を示す構成図。
【符号の説明】
【００３３】
１００…送信機、１０２…送信機、１１０…光源、１１１…レーザーダイオード、１１２…強度変調器、１１３…光アンプ、１１４…帯域透過フィルタ、１２０…非対称干渉計、１３０…位相変調器、１３５…（擬似）乱数発生器、１３６…信号合成器、１５０…アンチスクイズド光生成器、１５１…光路、１５２…光路、１５３…ビームスプリッタ、１５４：ＮＤフィルタ、１５５：帯域透過フィルタ、
２００…光伝送路、
３００…受信機、３０１…受信機、３０２…受信機、３１０…位相変調器、３１５…（擬似）乱数発生器、３２０…非対称干渉計、３２１…50:50のビームスプリッタ、３２２…50:50のビームスプリッタ、３２５…非対称干渉計、３３０…平衡型検出器、３３１…光検出器、３３２…光検出器、３３３…差動出力器、３３５…平衡型検出器、３４０…出力信号合成回路、５１０…パルス光源出力直後のパルス列、５１１…パルス光、５１５…パルス光、５２０…非対称干渉計により生じた２重パルス列、５２１…５１１を起源にする２重パルスの前側のパルス、５２２…５１１を起源にする２重パルスの後ろ側のパルス、５２５…５１５を起源にする２重パルスの前側のパルス、５３０…光検出器３３１側に現れる３重光パルス列、５３１…５２１を起源にして２分割された前側のパルス、５３２…５２１を起源にして２分割された後ろ側のパルスと５２２を起源にして２分割された前側のパルスが干渉したパルス、５３３…５２２を起源にして２分割された後ろ側のパルス、５４０…光検出器３３２側に現れる３重光パルス列、５４１…５２１を起源にして２分割された前側のパルス、５４３…５２２を起源にして２分割された後ろ側のパルス、５５０…平衡型検出器からの出力パルス列、５５２…５１１を起源にした受信後のパルス、
６１０…パルス光源出力直後のパルス列、６１１…パルス光、６１５…パルス光、６２０…非対称干渉計により生じた２重パルス列、６２１…６１１を起源にする２重パルスの前側のパルス、６２２…６１１を起源にする２重パルスの後ろ側のパルス、６２５…６１５を起源にする２重パルスの前側のパルス、６３０…光検出器３３１側に現れる３重光パルス列、６４０…光検出器３３２側に現れる３重光パルス列、６５０…平衡型検出器からの出力パルス列、
１５１１：λ/2波長板、１５１２：λ/4波長板、１５１３：ファラデー回転器、１５１４：λ/2波長板、１５１５：λ/2波長板、１５１６：ファラデーミラー、１５２１：偏光ビームスプリッタ、１５２２：偏光ビームスプリッタ、１５２３：偏光ビームスプリッタ、１５２４：偏光ビームスプリッタ、１５３０…光ファイバ
【技術分野】
【０００１】
本発明は光送受信システム、より詳細には光通信における信号の重畳法に関し、量子通信においても有効なものである。
【背景技術】
【０００２】
通信における秘匿性の要求は古来より未来に亘る永遠のテーマであり、近年のネットワーク社会においては暗号学の発展によりその要求を確保してきた。現在普及している公開鍵暗号等は、高速なコンピュータを用いても解読に非現実的な時間が掛かることを拠り所にしたソフト的な暗号であるが、現在研究が活発な量子暗号は物理法則的な原理を用いたもので、暗号の分野においてハード的な要素が加わる可能性が出てきている。
【０００３】
いわゆる量子暗号とは趣が異なるが、光通信そのものを安全にしようとするハード的な考え方もある。現在、通信における中長距離伝送は主として光ファイバを伝送路とし、レーザーダイオード（ＬＤ）からの出力光が信号光として用いられている。ＬＤからの出力光はコヒーレント状態と呼ばれる状態でよく記述され、２つの直交位相成分の揺らぎの大きさが等しく、真空揺らぎと同じ大きさである。電磁場の揺らぎは制御することが可能で、直交位相成分の片側の揺らぎを小さくし、もう一方を大きくしたものはスクイズド状態と呼ばれ、この大きくなった側の揺らぎ（アンチスクイズド成分）に信号を隠すことにより安全な通信を実現しようとした研究が非特許文献１である。スクイズド状態とは小さくなった側の（スクイーズした）揺らぎが真空揺らぎ以下になった状態に対する呼称であるが、アンチスクイーズを用いた方式ではスクイーズした成分が真空揺らぎ以下になっているかどうかは大きな問題ではなく、真空揺らぎ以上になっていてもアンチスクイーズした成分の揺らぎが十分に大きければ良い。一般に直交位相空間上で一方の成分の揺らぎが他方よりも大きい光をアンチスクイズド光と呼ぶ。即ち、スクイズド光はアンチスクイズド光の一種である（非特許文献１）。アンチスクイズド光は光ファイバのカー効果等を用いて生成することができる（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１９１４１０号公報
【非特許文献１】T. Tomaru and M. Ban, Phys. Rev. A 74, 032312 (2006).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
アンチスクイズド光を用いた光通信では、位相に信号を重畳する。位相に信号を重畳した方式では局発光と干渉させて受信するか（Phase shift keying: PSK）、隣り合うビット間で干渉させて受信する（Differential phase shift keying）等の手段が必要である。しかしながら、アンチスクイジングはノイズを拡大する過程であり、信号光のコヒーレンスは低下している。そのためアンチスクイズド光を用いてPSKやDPSKを実施するのは一般に困難であるが、低コヒーレンス光でも自分自身を２つに分岐しそれら同士を干渉させるならば位相に信号を重畳することが可能である。したがって、送信機内に光源からのパルス光を２分岐させる手段を設け、同じ光路長差の非対称干渉計を受信機内に設ければ、起源を一にするパルス光同士が受信機内で干渉し、位相に信号を重畳した通信が可能になる（M. Hanna, H. Porte, J.-P. Goedgebuer, and W.T. Rhodes, Electron. Lett. 37, 644 (2001)）。しかしこの方法では干渉するパルス部の前後に非干渉なパルスが現れ、受信した光パルスの1/3にしか信号が載っておらず、高速に出来ないと共に信号処理も複雑になる。
【０００６】
したがって、起源を一にするパルス光同士を干渉させる方式においても高速に、且つ信号処理も通常の光通信と同じ程度の単純さにすることが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一般に、電気回路を高速化することに比べて光領域での高速化は容易である。非対称干渉計により光パルスの総数は増加するが、電気回路のクロックは増加させないことを考える。
【０００８】
送信機内に非対称干渉計を設置したりアンチスクイズド光生成器を用いることにより、出力パルス列を２つのパルス列に変換する。その２つのパルス列の遅延時間を、パルス光源からの出力パルス列の半周期よりも長くする。すると、２分割されて２重パルスになった後ろ側のパルスは、対である前方のパルスよりも、１周期後ろのパルスとの間隔の方が小さくなる。送信機内の位相変調器では、これら間隔が狭くなった２つのパルスをひとまとめにして変調する。即ち、パルスの数が倍になっているが、変調器の動作としては倍にしない。受信機には非対称干渉計を設置して、そのアーム長差が与える遅延時間が２重パルスの遅延時間に等しくなるように設定し、２重パルス列を干渉させる。干渉するパルスの前後には従来技術と同様に非干渉なパルスが現れるが、平衡型検出器を用いて出力信号をゼロにする。受信機における電気回路は干渉する光パルスの周期に同期して駆動させ、非干渉なパルスは電気回路的には無視して扱う。平衡型検出器からの非干渉なパルスによる出力はゼロなので問題にならない。
【０００９】
送受信機内の非対称干渉計によりパルス数は３倍になるが、情報を持たない非干渉パルスが平衡型検出器出力時には出力されないので、電気回路的にはパルス光源出力時のレートで駆動できればよく、通常の光通信で利用するビットレートでDPSKやDQPSKのコーディングが可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、アンチスクイズド光のような低コヒーレンス光を用いても、位相に信号を重畳した方式で高速且つ簡便な処理が可能になる。量子力学的光通信を実現可能にすると共に、量子力学的なものに限らず低コヒーレンス光の場合においても位相変調方式が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明による光送受信システムの一例を示すブロック図である。上の図はシステム構成図、その下の波形図はパルス列が伝播する様子を示す模式図である。光源１１０から出力された光パルス列５１０は、非対称干渉計１２０に入力して各パルスが２分割され、２重パルス列５２０に変換される。例えば、パルス５１１はパルス５２１と５２２に分割される。非対称干渉計１２０によって生じた各２重パルスの間隔（例えば、パルス５２１と５２２の間隔）は、光源１１０出力時のパルス列の間隔（例えば、パルス５２１と５２５の間隔）の半分よりも長くする。その結果、各２重パルスの後ろ側のパルスは、対である前方のパルスよりも、１周期後ろのパルスとの間隔の方が小さくなる。例えばパルス５２２は、対であるパルス５２１よりも１周期後ろのパルス５２５との間隔の方が小さい。位相変調器１３０は、これら間隔が狭くなった２つのパルスをひとまとめにして変調する。例えば、パルス５２２と５２５をひとまとめにする。即ち、パルスの数は２重パルス列にしたために倍になっているが、変調器の動作速度は元もとのパルス列の周期と同じである。変調の位相は、２重パルス間の位相差で与える。例えば、パルス５２１と５２２との間の位相差である。０と１の２値信号に対応させた場合、この方式はDPSKの変調フォーマット、４値に対応させればDifferential quaternary phase shift keying（DQPSK）の変調フォーマットになる。本実施例ではDPSKを想定する。
【００１３】
変調後、信号光である２重パルス列は、伝送路２００を通って受信機３００に導かれる。受信機３００内では、送信機１００内の非対称干渉計１２０と同じ光路長差を持つ非対称干渉計３２０に２重パルス列が入力される。両非対称干渉計１２０と３２０は位相を合わせて光路長差が正しく設定され、非対称干渉計１２０の短いアームと非対称干渉計３２０の長いアームを経由したパルスと、非対称干渉計１２０の長いアームと非対称干渉計３２０の短いアームを経由したパルスは、等しい光路長を経由したことになり干渉し、重畳された信号に応じて光検出器３３１と３３２のどちらかでのみ検出される。非対称干渉計１２０と３２０の両者において短いアーム、あるいは長いアームを経由したパルスは非対称干渉計３２０内の50:50のビームスプリッタ３２２で干渉する相手が無く、ビームスプリッタ３２２で単純に２分割されて光検出器３３１と３３２の両者で検出される。
【００１４】
例えば、光パルス５２１と５２２がそれぞれ50:50のビームスプリッタ３２１により２分割され、ビームスプリッタ３２２において干渉し、光検出器３３１において干渉パルス５３２が検出される。干渉パルスの前後には非干渉パルス５３１と５３３が現れる。非干渉パルスは、光検出器３３２側にも非干渉パルス５４１と５４３として現れる。これらの干渉パルス及び非干渉パルスは光検出器３３１と３３２で電気信号に変換され、電気回路３３３により差分されて出力信号となる。非干渉パルスは、光検出器３３１と３３２の両者で等しく検出されるので、差分の結果、出力信号はゼロになる。一方、ビームスプリッタ３２２で干渉したパルスは、光検出器３３１と３３２のどちらかでのみ検出されるので、差分の結果は正又は負のパルスとして現れる。その結果、例えば出力信号系列５５０に示されるように、正負のパルスからなるパルス列が出力される。
【００１５】
光検出器３３１及び３３２には光源１１０出力時に比べて３倍の数のパルスが入力することになるが、最終出力結果は光源１１０出力時のビットレートに戻る。光検出器３３１と３３２には不必要な光パルスも入力するが、それら不必要な光パルスに追従して光検出器やその他の電気回路系が動作する必要はなく、干渉パルスのビットレートで動作すればよい。即ち、光パルスの数が増えるので見かけ上高速な処理が必要になるかのように見えるが、実際の処理速度は通常通り光源１１０出力時のビットレートでよい。
【００１６】
低コヒーレンス光源１１０からの出力パルス列は、低コヒーレンスゆえにパルス間でほとんど干渉しない。例えば、パルス５１１と５１５、即ち、パルス５２２と５２５はほとんど干渉しない。したがって、例えばパルス５２１と５２２は十分に分離している必要があるが、パルス５２２と５２５の分離は不十分でも構わない。
【００１７】
以上の実施例では、非対称干渉計１２０及び３２０の遅延時間Tifが光源１１０からの出力パルス列の周期Trよりも小さい場合を述べた。本発明は、逆にTifがTrよりも大きくても良い。その例を示したのが図１の最下段のパルス列の図である。例えば、パルス５２２と５２５の前後関係が入れ替わり、パルス６２２と６２５として示すような前後関係になる。いずれの場合も、信号のビットレートは光源１１０からの出力パルス列の繰り返しレートfrで決まり、出力信号のパルス列５５０と６５０はfrが同じならば同じものになる。
【実施例２】
【００１８】
低コヒーレンス光としてアンチスクイズド光（スクイズド光も含む）を用いる場合を考える。アンチスクイズド光は、光ファイバのカー効果等を用いて生成することが可能である（特開２００６−１９１４１０号公報）。光ファイバを用いた方法では、励起光を光ファイバに入射し、出力としてアンチスクイーズした光と使用済みの励起光が得られる。実施例１においては送信機に非対称干渉計を設けて２重パルスに変換したが、２重パルスの一方をアンチスクイズド光、もう一方を使用済みの励起光にして２重パルスにすることもできる。本発明の２重パルスの一方は受信機における参照光の働きをしており、使用済みの励起光はアンチスクイズド光よりも位相揺らぎが小さく、参照光として適している。
【００１９】
図２は、アンチスクイズド光と使用済みの励起光によって２重パルスを構成した本実施例の光送受信システムのブロック図である。励起光源１１０からの出力光がアンチスクイズド光生成器１５０に入力し、アンチスクイズド光と使用済みの励起光のそれぞれが光路１５１と１５２に出力され、ビームスプリッタ１５３で合波されて２重パルスとなる。光路１５１と１５２の光路長差は、受信機内の非対称干渉計３２０の光路長差と等しくなるように設定する。本実施例では、実施例１の送信機内の非対称干渉計１２０を、アンチスクイズド光生成器１５０とビームスプリッタ１５３で構成していることになる。
【００２０】
一般にアンチスクイズド光生成器では、アンチスクイズド光よりも使用済みの励起光の方が出力強度が大きく、ビームスプリッタ１５３はその点を考慮して反射率を５０％にしない。例えば、アンチスクイズド光と使用済み励起光の強度比が1:99ならば、ビームスプリッタ１５３の反射率を９９％にすると２重パルスが等しい強度比になる。
【００２１】
光源１１０とアンチスクイズド光生成器１５０を具体的に実現する構成を図３に示す。レーザーダイオード（ＬＤ）１１１の出力光が強度変調器１１２によりパルス化され、光アンプ１１３により増幅され、帯域透過フィルタ１１４により光アンプで発生したASE（Amplified spontaneous emission）を除去して高いピーク強度のパルス光になる。ＬＤ光に直接変調型を用いた場合は変調器１１２が不要であり、帯域透過フィルタ１１４はASEの除去だけでなく直接変調ＬＤ光の不用なスペクトル成分も除去する。また、直接変調型ＬＤは十分に深く変調することにより、パルス間のコヒーレンスを完全に失くすことができる。変調器１１２に位相変調器を用いる方法もある。この場合は、位相変調された光がパルスになるように光ファイバ等を用いてチャープ補償する必要がある。
【００２２】
高ピークパワーのパルス光は、アンチスクイズド光生成器１５０に入力される。アンチスクイズド光生成器１５０に入力されたパルス光は、λ/2波長板１５１１とλ/4波長板１５１２により直線偏波（p偏波）にされて、偏光ビームスプリッタ（PBS）１５２１を透過する。ＬＤ１１１から偏光ビームスプリッタ１５２１までが偏波保存ファイバで構成されている場合は、λ/2波長板１５１１とλ/4波長板１５１２は不要である。偏光ビームスプリッタ１５２１を透過後はファラデー回転器１５１３で偏波が４５°回転され、λ/2波長板１５１４によりp偏波にされて、偏光ビームスプリッタ１５２２を透過する。透過後はλ/2波長板１５１５により４５°偏波が回転され、偏光ビームスプリッタ１５２３により２分割される。２分割されたビームは、偏光ビームスプリッタ１５２４により再度同じ光路に戻される。この際、光路長差のために偏波の直交する２重パルスになる。２重パルスは光ファイバ１５３０を伝播し、カー効果のためにアンチスクイーズされる。その後、ファラデーミラー１５１６により偏波が９０°回転して反射し、光ファイバ１５３０を逆行する。ファラデーミラーのために２重パルスの偏波は往路と復路で入れ替わるので、偏光ビームスプリッタ１５２３まで戻った２重パルスの各偏波成分は往復で完全に同じ光路を辿ることになり、元の１つのパルスに戻る。但し、偏波は元のパルスに対して９０°回転している。その結果、逆行してきたパルスは偏光ビームスプリッタ１５２２で反射し、光路１５２に出力される。これが使用済みの励起光である。
【００２３】
光ファイバ１５３０にカー効果が無く理想的にこの光学系が働けば、逆行してきた光は偏光ビームスプリッタ１５２２で１００％反射し、透過光は真空である。しかし、光ファイバ１５３０のカー効果と２重パルスの偏光ビームスプリッタ１５２３での干渉の結果、偏光ビームスプリッタ１５２２を透過する成分が現れる。これは真空がアンチスクイーズ（スクイーズ）されたもの、即ちアンチスクイズド光である。また、光学系の不完全性のため僅かに振幅を持つ。偏光ビームスプリッタ１５２２を透過したアンチスクイズド光は偏光ビームスプリッタ１５２１で反射され、光路１５１に出力される。偏光ビームスプリッタ１５２２からビームスプリッタ１５３までが、実施例１における非対称干渉計１２０に相当することになる。
【００２４】
先行するパラグラフで述べたように、アンチスクイズド光と使用済み励起光は一般に出力強度が異なる。ビームスプリッタ１５３は、その点を考慮して反射率が設定される。強度のバランスを取るためにＮＤフィルタ（光アッテネータ）１５４を設置するのも有効である。アンチスクイージングは非線形効果を用いて達成するので、一般にアンチスクイージング後のスペクトルは入力光よりも広がっている。余分なスペクトル成分をカットするために帯域透過フィルタ１５５を加えるのも有効である。
【実施例３】
【００２５】
図１の受信機３００はDPSKの変調フォーマットで信号が重畳される場合の構成であり、非対称干渉計３２０と平衡型検出器３３０を一組具備している。DQPSKの変調フォーマットで信号を重畳する場合は、非対称干渉計と平衡型検出器の組み合わせがもう一組必要になり、図４に示すような構成になる。平衡型検出器３３０と３３５は、互いに異なる直交位相成分を検出するように、非対称干渉計３２０と３２５とは位相差を９０°ずらせた設定にする。互いに異なる直交位相成分の出力を信号合成回路３４０で合成し、最終的な出力信号とする。尚、非対称干渉計と平衡型検出器の組み合わせが２組あれば、DQPSKに限らずさらに多値化した信号重畳も可能である。
【００２６】
同様に、図２のアンチスクイズド光を用いた実施例に対しても、受信機内の非対称干渉計と平衡型検出器の組み合わせをもう一組増やすことにより、DQPSKやさらに多値化した信号重畳が可能である。
【実施例４】
【００２７】
アンチスクイズド光を用いた光通信のひとつの形態では、送信機において信号に対応した変調をするだけでなく、乱数や擬似乱数を用いて信号基底も合わせて変調する。これにより盗聴を困難にするわけである。送信側で付加された乱数や擬似乱数に基づく変調を相殺するために受信機にも位相変調器３１０が具備される。その具体例を示したのが図５である。
【００２８】
送信機１０２内に（擬似）乱数発生器１３５と、入力信号と（擬似）乱数を合成する信号合成器１３６が具備される。受信機３０２内にも（擬似）乱数発生器３１５が具備される。擬似乱数を用いた場合に送受信機で同じシードキー、同じアルゴリズムを用いれば信号基底の付加的変調は相殺されて、受信後の信号処理は通常の光通信と同じである。乱数を用いた場合でも送受信機間で予め乱数を共有しておけば擬似乱数の場合と同様である。送受信機間で予め共有することなしに乱数を用いた場合は、送受信機間で乱数の値が一致した場合のみ受信が成功したとする後処理が必要になる。
【００２９】
本実施例は図２のシステムに対して位相変調器３１０、（擬似）乱数発生器１３５及び３１５、信号合成器１３６を付加するものであった。同様な構成は図１のシステムに対しても行うことができる。
【００３０】
上記各実施例の非対称干渉計１２０、３２０、３２５は、マッハツェンダ型、マイケルソン型等、光パルス列を２重パルス列に変換するものであればいずれの型のものでも良い。また部品構成も、自由空間型、PLC (Planar Lightwave Circuit)等を用いた導波路型のいずれでも良い。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、アンチスクイズド光のような低コヒーレンス光に対してもDPSK等のコーディングで位相に信号を重畳することを可能にする。アンチスクイズド光は、巨視的な光強度に対しても物理法則的に安全性が向上した通信を可能にする場合の鍵となる要素であり、本発明は安全な通信方法を現実的な条件下で実現するための鍵となる光源を利用するための技術であり、利用可能性は高い。また、本発明は、アンチスクイズド光に限らず如何なる低コヒーレンス光に対しても有効な技術であり、利用可能性は高い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による光送受信システムの一例を示すブロック図と、その動作原理を示す図。
【図２】アンチスクイズド光と使用済みの励起光によって２重パルスを構成した本実施例の光送受信システムのブロック図。
【図３】光源とアンチスクイズド光生成器の具体的な構成例を示す図。
【図４】DQPSKや多値通信を行なう場合の原理を示す構成図。
【図５】安全な光通信を実施するための原理を示す構成図。
【符号の説明】
【００３３】
１００…送信機、１０２…送信機、１１０…光源、１１１…レーザーダイオード、１１２…強度変調器、１１３…光アンプ、１１４…帯域透過フィルタ、１２０…非対称干渉計、１３０…位相変調器、１３５…（擬似）乱数発生器、１３６…信号合成器、１５０…アンチスクイズド光生成器、１５１…光路、１５２…光路、１５３…ビームスプリッタ、１５４：ＮＤフィルタ、１５５：帯域透過フィルタ、
２００…光伝送路、
３００…受信機、３０１…受信機、３０２…受信機、３１０…位相変調器、３１５…（擬似）乱数発生器、３２０…非対称干渉計、３２１…50:50のビームスプリッタ、３２２…50:50のビームスプリッタ、３２５…非対称干渉計、３３０…平衡型検出器、３３１…光検出器、３３２…光検出器、３３３…差動出力器、３３５…平衡型検出器、３４０…出力信号合成回路、５１０…パルス光源出力直後のパルス列、５１１…パルス光、５１５…パルス光、５２０…非対称干渉計により生じた２重パルス列、５２１…５１１を起源にする２重パルスの前側のパルス、５２２…５１１を起源にする２重パルスの後ろ側のパルス、５２５…５１５を起源にする２重パルスの前側のパルス、５３０…光検出器３３１側に現れる３重光パルス列、５３１…５２１を起源にして２分割された前側のパルス、５３２…５２１を起源にして２分割された後ろ側のパルスと５２２を起源にして２分割された前側のパルスが干渉したパルス、５３３…５２２を起源にして２分割された後ろ側のパルス、５４０…光検出器３３２側に現れる３重光パルス列、５４１…５２１を起源にして２分割された前側のパルス、５４３…５２２を起源にして２分割された後ろ側のパルス、５５０…平衡型検出器からの出力パルス列、５５２…５１１を起源にした受信後のパルス、
６１０…パルス光源出力直後のパルス列、６１１…パルス光、６１５…パルス光、６２０…非対称干渉計により生じた２重パルス列、６２１…６１１を起源にする２重パルスの前側のパルス、６２２…６１１を起源にする２重パルスの後ろ側のパルス、６２５…６１５を起源にする２重パルスの前側のパルス、６３０…光検出器３３１側に現れる３重光パルス列、６４０…光検出器３３２側に現れる３重光パルス列、６５０…平衡型検出器からの出力パルス列、
１５１１：λ/2波長板、１５１２：λ/4波長板、１５１３：ファラデー回転器、１５１４：λ/2波長板、１５１５：λ/2波長板、１５１６：ファラデーミラー、１５２１：偏光ビームスプリッタ、１５２２：偏光ビームスプリッタ、１５２３：偏光ビームスプリッタ、１５２４：偏光ビームスプリッタ、１５３０…光ファイバ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光送信機と、光受信機と、前記光送信機と光受信機を接続する光伝送路とを有する光送受信システムにおいて、
前記光送信機は、パルス光源と、前記パルス光源からの出力パルス列を遅延時間が前記出力パルス列の半周期よりも長い２重パルス列に変換する第１の非対称干渉計と、前記第１の非対称干渉計のひとつのアームを経由してきた光パルスと当該光パルスとは前記パルス光源の出力パルス列における位置が異なり前記第１の非対称干渉計の他のアームを経由してきた光パルスとをひとまとめにして変調する位相変調器とを備え、
前記光受信機は、前記第１の非対称干渉計と光路長差の等しい第２の非対称干渉計と、平衡型検出器とを備え、
前記光伝送路を伝播してきた前記光送信機からの信号光が、前記光受信機の前記第２の非対称干渉計を通過して前記平衡型検出器で受光されることを特徴とする光送受信システム。
【請求項２】
請求項１記載の光送受信システムにおいて、前記位相変調器はDPSKの変調フォーマットで前記光パルスを変調することを特徴とする光送受信システム。
【請求項３】
請求項１記載の光送受信システムにおいて、前記位相変調器はDQPSKあるいはDQPSKよりも多値化した変調フォーマットで前記光パルスを変調することを特徴とする光送受信システム。
【請求項４】
請求項１記載の光送受信システムにおいて、前記平衡型検出器は２つの光検出器を有し、前記２つの光検出器の出力の差信号を出力信号とすることを特徴とする光送受信システム。
【請求項５】
請求項１記載の光送受信システムにおいて、前記光受信機は前記第２の非対称干渉計の手前に位相変調器を備え、前記光送信機の位相変調器は乱数あるいは擬似乱数で決まる位相を信号に付加して変調し、前記光受信機の位相変調器は前記付加された位相を打ち消すような変調を信号光に加えることを特徴とする光送受信システム。
【請求項６】
光送信機と、光受信機と、前記光送信機と光受信機を接続する光伝送路とを有する光送受信システムにおいて、
前記光送信機は、パスル光源と、前記パルス光源の出力パルス列からアンチスクイズド光を生成するアンチスクイズド光生成器と、前記アンチスクイズド光のパルス列と使用済みの前記パルス列を合波して遅延時間が前記パルス光源からの出力パルス列の半周期よりも長い２重パルス列を形成する合波手段と、前記アンチスクイズド光のパルスと当該アンチスクイズド光のパルスが生成された前記パルス光源の出力パルスとは前記パルス光源出力時におけるパルス列上の位置が異なる前記使用済みパルスとをひとまとめにして変調する位相変調器とを備え、
前記光受信機は、前記２重パルス列の遅延時間と等しい遅延時間を与えるアーム長差を有する非対称干渉計と、平衡型検出器とを備え、
前記光伝送路を伝播してきた前記光送信機からの信号光が、前記光受信機の前記非対称干渉計を通過して前記平衡型検出器で受光されることを特徴とする光送受信システム。
【請求項７】
請求項６記載の光送受信システムにおいて、前記位相変調器はDPSKの変調フォーマットで前記光パルスを変調することを特徴とする光送受信システム。
【請求項８】
請求項６記載の光送受信システムにおいて、前記位相変調器はDQPSKあるいはDQPSKよりも多値化した変調フォーマットで前記光パルスを変調することを特徴とする光送受信システム。
【請求項９】
請求項６記載の光送受信システムにおいて、前記平衡型検出器は２つの光検出器を有し、前記２つの光検出器の出力の差信号を出力信号とすることを特徴とする光送受信システム。
【請求項１０】
請求項６記載の光送受信システムにおいて、前記光受信機は前記非対称干渉計の手前に位相変調器を備え、前記光送信機の位相変調器は乱数あるいは擬似乱数で決まる位相を信号に付加して変調し、前記光受信機の位相変調器は前記付加された位相を打ち消すような変調を信号光に加えることを特徴とする光送受信システム。
【請求項１】
光送信機と、光受信機と、前記光送信機と光受信機を接続する光伝送路とを有する光送受信システムにおいて、
前記光送信機は、パルス光源と、前記パルス光源からの出力パルス列を遅延時間が前記出力パルス列の半周期よりも長い２重パルス列に変換する第１の非対称干渉計と、前記第１の非対称干渉計のひとつのアームを経由してきた光パルスと当該光パルスとは前記パルス光源の出力パルス列における位置が異なり前記第１の非対称干渉計の他のアームを経由してきた光パルスとをひとまとめにして変調する位相変調器とを備え、
前記光受信機は、前記第１の非対称干渉計と光路長差の等しい第２の非対称干渉計と、平衡型検出器とを備え、
前記光伝送路を伝播してきた前記光送信機からの信号光が、前記光受信機の前記第２の非対称干渉計を通過して前記平衡型検出器で受光されることを特徴とする光送受信システム。
【請求項２】
請求項１記載の光送受信システムにおいて、前記位相変調器はDPSKの変調フォーマットで前記光パルスを変調することを特徴とする光送受信システム。
【請求項３】
請求項１記載の光送受信システムにおいて、前記位相変調器はDQPSKあるいはDQPSKよりも多値化した変調フォーマットで前記光パルスを変調することを特徴とする光送受信システム。
【請求項４】
請求項１記載の光送受信システムにおいて、前記平衡型検出器は２つの光検出器を有し、前記２つの光検出器の出力の差信号を出力信号とすることを特徴とする光送受信システム。
【請求項５】
請求項１記載の光送受信システムにおいて、前記光受信機は前記第２の非対称干渉計の手前に位相変調器を備え、前記光送信機の位相変調器は乱数あるいは擬似乱数で決まる位相を信号に付加して変調し、前記光受信機の位相変調器は前記付加された位相を打ち消すような変調を信号光に加えることを特徴とする光送受信システム。
【請求項６】
光送信機と、光受信機と、前記光送信機と光受信機を接続する光伝送路とを有する光送受信システムにおいて、
前記光送信機は、パスル光源と、前記パルス光源の出力パルス列からアンチスクイズド光を生成するアンチスクイズド光生成器と、前記アンチスクイズド光のパルス列と使用済みの前記パルス列を合波して遅延時間が前記パルス光源からの出力パルス列の半周期よりも長い２重パルス列を形成する合波手段と、前記アンチスクイズド光のパルスと当該アンチスクイズド光のパルスが生成された前記パルス光源の出力パルスとは前記パルス光源出力時におけるパルス列上の位置が異なる前記使用済みパルスとをひとまとめにして変調する位相変調器とを備え、
前記光受信機は、前記２重パルス列の遅延時間と等しい遅延時間を与えるアーム長差を有する非対称干渉計と、平衡型検出器とを備え、
前記光伝送路を伝播してきた前記光送信機からの信号光が、前記光受信機の前記非対称干渉計を通過して前記平衡型検出器で受光されることを特徴とする光送受信システム。
【請求項７】
請求項６記載の光送受信システムにおいて、前記位相変調器はDPSKの変調フォーマットで前記光パルスを変調することを特徴とする光送受信システム。
【請求項８】
請求項６記載の光送受信システムにおいて、前記位相変調器はDQPSKあるいはDQPSKよりも多値化した変調フォーマットで前記光パルスを変調することを特徴とする光送受信システム。
【請求項９】
請求項６記載の光送受信システムにおいて、前記平衡型検出器は２つの光検出器を有し、前記２つの光検出器の出力の差信号を出力信号とすることを特徴とする光送受信システム。
【請求項１０】
請求項６記載の光送受信システムにおいて、前記光受信機は前記非対称干渉計の手前に位相変調器を備え、前記光送信機の位相変調器は乱数あるいは擬似乱数で決まる位相を信号に付加して変調し、前記光受信機の位相変調器は前記付加された位相を打ち消すような変調を信号光に加えることを特徴とする光送受信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−３１０１４６（Ｐ２００８−３１０１４６Ａ）
【公開日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１５８９４９（Ｐ２００７−１５８９４９）
【出願日】平成１９年６月１５日（２００７．６．１５）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１５日（２００７．６．１５）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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