JP2006166162A - パルス波形整形機能を有する通信システムおよび通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
システムのタイミング設計を容易にするパルス波形整形機能を有する通信システムおよびその送信装置を提供する。
【解決手段】
送信器１１から受信器１３へ伝送路１２を通して光パルスを送信するシステムにおいて、送信器１１は、受信器１３から入力した光パルスの波形を分散補償器１１３によって整形し、続いて、整形された光パルスに対して位相変調器１１２により位相変調を行い、位相変調された光パルスを分散補償器１１３を通して伝送路へ送出する。受信器は伝送路を通して到達した光パルスに対して位相変調器１３５によって位相変調し、送信側と受信側との位相シフト差によって情報が検出される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、伝送路における伝送パルスの広がりを補償することのできる通信システムおよび波形整形機能を有する送信装置に関する。本発明は、たとえば量子物理学においてその安全性が保証されている量子暗号鍵配布システムに適用することができる。

急激な成長を続けるインターネットは、便利である反面、その安全性に大きな不安を抱えており、通信の秘密保持の為に暗号技術の必要性が高まっている。現在一般的に用いられている暗号方式は、DES(Data Encryption Standard)やTriple DESといった秘密鍵暗号と、RSA(Rivest Shamir Adleman)や楕円曲線暗号の様な公開鍵暗号とに分類される。しかし、これらは「計算の複雑性」を元にその安全性を保証する暗号通信方法であり、膨大な計算量を高速処理するコンピュータや暗号解読アルゴリズムの出現によって解読されてしまう危険性を常に孕んでいる。こういった背景の下、量子暗号鍵配布システム（以下、ＱＫＤという。）は、「絶対に盗聴されない」暗号鍵配布技術として注目されている。

ＱＫＤでは一般に通信媒体として光子を使用し、その偏光、位相等の量子状態に情報を載せて伝送を行う。伝送路の盗聴者は伝送中の光子をタッピングするなどして情報を盗み見るが、Heisenbergの不確定性原理により、１度観測されてしまった光子を完全に観測前の量子状態に戻すことは不可能である。この観測（盗聴）によって正規の受信者が検出する受信データの統計値に変化が生じ、この変化により受信者は伝送路における盗聴者の有無を検出することができる。すなわち、受信データの統計値に変化が生じていない限り、“絶対”に盗聴されていないことを証明することが可能である。

位相変調を用いた量子暗号鍵配布方法の場合、送信側および受信側（以下、通例に従って、それぞれＡｌｉｃｅおよびＢｏｂと称する。）で干渉計を構成し、各々の光子にＡｌｉｃｅおよびＢｏｂでそれぞれランダムに位相変調を施す。この変調位相深さの差によって１あるいは０の出力を得ることができる。そして、検出できた出力についてＡｌｉｃｅおよびＢｏｂのそれぞれの側で出力データを変調したときの条件を照合することにより、最終的にＡｌｉｃｅ−Ｂｏｂ間で同一ビット列を共有することが出来る。このような秘密情報を共有する手順としては、たとえば４つの量子状態を用いたＢＢ８４（Bennett Brassard 84）プロトコル等が知られている。

特表２０００−５１７４９９号公報（特許文献１）および「Automated 'plug & play' quantum key distribution」（G. Ribordy, J. _D. Gautier, N. Gisin, O. Guinnard and H. Zbinden：非特許文献１）には、最も実用化に適した構成として頻繁に用いられているＰｌｕｇ＆Ｐｌａｙ方式の量子暗号鍵配布システムが開示されている。以下、このＰｌｕｇ＆Ｐｌａｙ方式について簡単に説明する。

図１２は、従来のＰｌｕｇ＆Ｐｌａｙ方式の量子暗号鍵配布システムの概略的構成を示すブロック図である。Ｐｌｕｇ＆Ｐｌａｙ方式では、まず、量子暗号鍵の受信器７３（Ｂｏｂ）のレーザダイオード（ＬＤ）７３５で光パルスＰを発生させ、それを光カプラ７３３によって２分割し、一方の光パルスＰ１は短いパスＰ_Sを通して、他方の光パルスＰ２は長いパスＰ_Lを通して、それぞれ相前後して送信器７１（Ａｌｉｃｅ）へ送信する。Ａｌｉｃｅ７１は、光伝送路７２を通して光パルスＰ１およびＰ２を順次受信する。光パルスＰ１はファラデーミラー７１１で偏光状態が９０°回転して反射し、さらに光減衰器７１３により光パワーが微弱に減衰してＢｏｂ７３へ返送される。他方、光パルスＰ２は、ファラデーミラーで同様に反射すると共に位相変調器７１２により位相変調（φ_A）され、位相変調された光パルスＰ２^*Aが光減衰器７１３により同様に微弱に減衰してＢｏｂ７３へ返送される。

Ｂｏｂ７３では、Ａｌｉｃｅ７１から受信した光パルスＰ１を送信時とは異なる長いパスＰ_Lを通すと共に位相変調器７３２により位相変調（φ_B）し、位相変調された光パルスＰ１^*Bを得る。他方、Ａｌｉｃｅ７１で位相変調された光パルスＰ２^*Aは送信時とは異なる短いパスＰ_Sを通した後、Ｂｏｂ７３で位相変調された光パルスＰ１^*Bと干渉させ、その結果を光子検出器で検出する。全体として、Ｂｏｂ７３内で２分割された光パルスＰ１およびＰ２はＡｌｉｃｅ７１との間で同じ光パスを通過して干渉するので、光子検出器で観測される干渉結果は、光伝送路７２の遅延変動等が相殺され、Ａｌｉｃｅ７１の位相変調φ_AとＢｏｂ７３の位相変調φ_Bとの差に依存する。このような折り返し構成において、短いパスＰ_Sおよび長いパスＰ_Lからなる干渉計により生じる光子パルスＰ１とＰ２との間隔が往復時間より長い時間だけ一定に保たれば精度の良い干渉を実現できる。

特開２００４−９３５６１号公報（特許文献２）には、光が光伝送路を伝搬することにより生じる光の色分散を「逆分散」を加えることにより補償する、３Ｄミラーを用いたバーチャル・イメージ・フェーズド・アレイ（ＶＩＰＡ）の装置が開示されている。

特開２０００−１８３８１５号公報（特許文献３）には、波長分割多重伝送システムの送信側において各チャネルの光変調後に隣接チャネルと異なる波長分散を与えることにより、隣接チャネルからのクロストークおよび光伝送路の波長分散を補償するシステムが開示されている。

その他、本発明の実施例で使用される構成要素に関連する先行文献として、Tomitaらによる"Balanced, gated-mode photon detector for quantum-bit discrimination at 1550nm"（非特許文献２）には平衡型ゲートモード光子検出器が記載されており、Tanakaらによる"Temperature independent QKD system using alternative-shifted phase modulation"（非特許文献３）には、ＰＢＳループミラーで光パルスを周回させ、その周回方向に応じて半波長分（π）の変調位相差を与えることでファラデーミラーによる回転作用と同様の効果を得る交互位相シフト変調法（Alternative-Shifted Phase Modulation）が開示されている。

特表２０００−５１７４９９号公報 特開２００４−９３５６１号公報 特開２０００−１８３８１５号公報 "Automated 'plug & play' quantum key distribution" G. Ribordy, J. _D. Gautier, N. Gisin, O. Guinnard and H. Zbinden "Balanced, gated-mode photon detector for quantum-bit discrimination at 1550nm" Optics letters, vol. 27 (2002) pp1827-1829 A. Tomita, K. Nakamura "Temperature independent QKD system using alternative-shifted phase modulation" A. Tanaka, A. Tomita, A. Tajima, T. Takeuchi, S. Takahashi, Y. Nambu (European Conference On Optical Communication 2004, Proceedings Vol.2 pp. 260)

しかしながら、上記従来技術では、伝送路の波長分散等の影響により引き起こされるパルスの広がりについて全く考慮されていない。特に、高い消光比を得るためにレーザダイオード（ＬＤ）を直接変調することにより光パルスを作り出すと、半導体レーザ媒質の屈折率変化に伴う高いチャーピングのために波長分散によってパルス広がりを起こしやすくなる。

図１２で説明したＰｌｕｇ＆Ｐｌａｙ方式のような光パルス折り返し構成では、上述したように、伝送する光子パルスＰ１とＰ２との間隔を、少なくとも往復する間、所定間隔以上に維持することが必要である。位相変調器を双方向で使用することになるので、光パルス送出繰り返しレートが高速になればなる程、システムのタイミング設計が困難になる。光パルスが広がった状態では適切な位相変調を施すためのタイミング設計が不可能になりかねない。

パルスの広がりを補償する周知の分散補償ファイバや分散補償モジュールを伝送路中に設けることも可能である。しかしながら、たとえば量子暗号鍵配布システムの伝送路中に単に配置するだけでは、その損失のために暗号鍵生成速度が劣化するという新たな問題が生じてしまう。

本発明の目的はシステムのタイミング設計を容易にするパルス波形整形機能を有する通信システムおよびその送信装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、システムのタイミング設計を容易にするとともに、効率的な情報伝送を達成するパルス波形整形機能を有する通信システムおよびその送信装置を提供することにある。

本発明によれば、第１通信装置から第２通信装置へ伝送路を通して光パルスを送信するシステムにおける前記第１通信装置は、送信すべき光パルスを圧縮するパルス圧縮手段と、前記パルス圧縮手段により圧縮された光パルスの所定パラメータに対して第１の処理を行い前記第２通信装置へ送信する送信処理手段と、を有し、前記第２通信装置は前記伝送路を通して到達した光パルスの前記所定パラメータに対して第２の処理を行うことで情報を検出する受信処理手段を有する、ことを特徴とする。光パルスの所定パラメータとしては、位相状態あるいは偏光状態が代表的である。パルス圧縮手段は前記伝送路における蓄積分散補償を行う分散補償器であることが望ましい。

さらに、望ましい実施形態として、パルス圧縮手段の光強度減衰特性を利用して、前記第２通信装置へ送出される光パルスの光強度を所定のレベルに微弱化させる。第１通信装置は、前記圧縮された光パルスの光強度を所定のレベルに微弱化させる光減衰手段を更に有することができる。光パルスが第１通信装置と第２通信装置との間で往復する方式では、前記送信処理手段から出力する光パルスを再度前記パルス圧縮手段を通して前記第２通信装置へ送信することで、その光強度を所定のレベルに微弱化させることが可能である。

さらに別の実施形態として、前記第１通信装置は、前記伝送路の長さを測定する測定手段と、前記測定された伝送路長に応じて前記分散補償器の分散補償設定値を変化させる制御手段と、を更に有することができる。

また、更に他の実施形態として、前記第１通信装置は、前記送信すべき光パルスを所定の時間帯で前記第２通信装置から前記伝送路を通して入力し、前記パルス圧縮手段は前記伝送路における蓄積分散補償を行う分散補償ファイバであり、当該分散補償ファイバの長さは、前記所定の時間帯に発生した一連の光パルスが前記分散補償ファイバに収まる程十分な長さであることが望ましい。

本発明の他の側面によれば、第１通信装置から第２通信装置へ伝送路を通して光パルスを送信する方法は、前記第１通信装置が、送信すべき光パルスを圧縮し、圧縮された光パルスの所定パラメータに対して第１の処理を行い前記第２通信装置へ送信し、前記第２通信装置が前記伝送路を通して到達した光パルスの前記所定パラメータに対して第２の処理を行うことで情報を検出することを特徴とする。

一実施形態によれば、前記第１通信装置は、前記第２通信装置から前記伝送路を通して光パルスを入力し、前記入力した光パルスをパルス圧縮器により圧縮し、圧縮された光パルスの所定パラメータに対して第１の処理を行うことで送信光パルスを生成し、前記送信光パルスを前記パルス圧縮器により圧縮して前記伝送路へ送出する。さらに、前記第２通信装置は、前記第１通信装置へ前記伝送路を通して光パルスを出力し、前記第１通信装置から前記伝送路を通して光パルスが返送されると、当該光パルスの前記所定パラメータに対して第２の処理を行うことで情報を検出する。

上述したように、本発明によれば、送信側の第１通信装置において、光パルスを圧縮した後で光パルスの位相などのパラメータに対して変調などの処理を行う。したがって、光パルスの広がりが抑制された状態で返答動作を実行することができ、変調器を駆動する際の駆動電圧を安定させ易くなり、動作タイミングの設計が容易になる。同様に、パルス圧縮されて伝送されるために、光パルスが伝送路を伝搬する際のパルス波形の広がりが抑制される。したがって、受信側の第２通信装置においても受信光パルスに対する処理のタイミング設計が容易になる。このことにより受信側の検出回路を高精度に設計することが可能となり検出精度を向上させることが容易になる。

本発明を量子暗号鍵配布システムに適用すると、量子暗号鍵生成レートを劣化させること無く、システムのタイミング設計が容易になるという効果を得ることができる。その理由は、送信器の位相変調器の前段にパルス圧縮媒体を配置することにより、位相変調器並びに受信器においてパルス幅の圧縮された光パルスが入力する為である。

また、パルス圧縮手段としての分散補償器は損失を有するので、この損失を送信光パルス強度の微弱化に利用することができる。これにより、送信器内の光減衰器を不要にすることも可能である。光減衰器を用いる場合でも、減衰量が大きなものを選択する必要がないために、安価なデバイスを提供することができる。その理由は、送信器内に使用する光減衰器の減衰量を小さくすることができるからである。

以下、本発明によるパルス波形整形機能を有する通信システムをＰｌｕｇ＆Ｐｌａｙ方式の量子暗号鍵配布システムに適用した実施形態を詳細に説明する。ただし、Ｐｌｕｇ＆Ｐｌａｙシステムの基本的な構成および動作については、図１２のシステムで用いた記号を適宜用いて詳細は省略する。

１．第１実施形態
１．１）構成
図１は本発明の第１実施形態によるＰｌｕｇ＆Ｐｌａｙ方式の量子暗号鍵配布システムを示すブロック図である。本実施形態では、送信器（Ａｌｉｃｅ）１１と受信器（Ｂｏｂ）１３とが光ファイバ等の伝送路１２を通して接続されている。

Ａｌｉｃｅ１１は、ファラデーミラー（ＦＭ）１１１、位相変調器１１２、および、分散補償器１１３を有し、位相変調を行う前に分散補償器１１３により分散補償を行う構成となっている。分散補償器１１３は、後述するように、伝送路１２での蓄積分散の逆分散となるように設定されており、Ｂｏｂ１３から受信した光パルス（Ｐ１およびＰ２）に対してパルス圧縮を行い位相変調器１１２へ出力する。

位相変調器１１２は、所定間隔の光パルスＰ１およびＰ２の一方のタイミングでＡｌｉｃｅ側の乱数データに従った位相変調（φ_A）を行い、位相変調された光パルス（ここでは、Ｐ２^*A）および位相変調されなかった光パルス（ここでは、Ｐ１）がファラデーミラー１１１で反射する。反射により偏光がそれぞれ９０°回転した光パルスは分散補償器１１３で再度パルス圧縮され、同時に分散補償器１１３が一般的に有する大きな損失を利用して単一光子状態の微弱パルスとなってＢｏｂ１３へ送出される。

Ｂｏｂ１３は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１３１、位相変調器１３２、光カプラ１３３、光サーキュレータ１３４、レーザダイオード（ＬＤ）１３５、および、平衡型ゲートモード光子検出器１３６を構成するアバランシェフォトダイオードＡＰＤ₁、ＡＰＤ₂を有する。

レーザダイオード１３５に電圧が印加されることで放出された光パルスは光サーキュレータ１３４によって光カプラ１３３へと送られる。光パルスは光カプラ１３３によって２分岐され、一方のパルスＰ１は偏光ビームスプリッタ１３１へ直接送られ、そのまま透過して伝送路１２へ送出される。もう一方のパルスＰ２は位相変調器１３２を介して偏光ビームスプリッタ１３１へ送られ、偏光ビームスプリッタ１３１で反射して伝送路１２へ送出される。既に述べたように、光カプラ１１３と偏光ビームスプリッタ１３１とを短いパスＰ_Sおよび長いパスＰ_Lで接続することにより、時間的に分割された２つの光パルスＰ１およびＰ２を生成することができる。

偏光ビームスプリッタ１３１は、これら時間的に分割された光パルスＰ１およびＰ２をそれぞれ伝送路１２へと送り出す。光パルスＰ１およびＰ２は伝送路１２を通過してＡｌｉｃｅ１１に入力するが、Ａｌｉｃｅ１１に到達したときには伝送路１２における波長分散の蓄積によって波形が広がった状態となっている。

Ｂｏｂ１３は、上述したように、Ａｌｉｃｅ１１のファラデーミラー１１１での反射によって偏光が９０°回転すると共に位相変調された光パルスＰ２^*Aおよび位相変調されなかった光パルスＰ１を伝送路１２を通して光パワーが微弱な状態で受信する。Ａｌｉｃｅ１１のファラデーミラー１１１での反射により偏光が９０°回転しているので、光パルスＰ２^*Aは偏光ビームスプリッタ１３１を透過し短いパスＰ_Sを通して光カプラ１３３に到達する。他方、光パルスＰ１は偏光ビームスプリッタ１３１で反射して長いパスＰ_Lを通り、位相変調器１３２によりＢｏｂ側の乱数データに従って位相変調（φ_B）され、位相変調された光パルスＰ１^*Bが光カプラ１３３に到達する。

こうして光カプラ１３３で２分岐した光パルスＰ１およびＰ２は、それぞれ全体として同一パスを通って光カプラ１３３に戻り、Ａｌｉｃｅ１１で位相変調された光パルスＰ２^*AとＢｏｂで位相変調された光パルスＰ１^*Bとが干渉し、その結果が光子検出器１３６により観測される。上述したように、平衡型ゲートモード光子検出器１３６で観測される干渉結果は、伝送路１２の遅延変動等が相殺され、Ａｌｉｃｅ１１の位相変調φ_AとＢｏｂ１３の位相変調φ_Bとの差に依存する。

上述したように、ＢｏｂからＡｌｉｃｅへの往路において、Ａｌｉｃｅ１１の分散補償器１１３により伝送路１２の蓄積分散によるパルス広がりが補償され、復路では分散補償器１１３によって分散過補償の状態にすると同時に、分散補償器１１３の減衰作用によって単一光子状態にされ、伝送路１２へと送り出される。したがって、伝送路１２を通過した時点で光パルスはいわば波形整形された状態になっている。

ここで、分散補償器１１３は一般に損失が大きい。たとえば、特許文献２に記載されたＶＩＰＡを用いた場合には、その挿入損は約８ｄＢであり、Ｐｌｕｇ＆Ｐｌａｙ方式のような往復型のシステムでは、１６ｄＢの損失を作り出すことができる。つまり、通常の光通信では回避されるべき挿入損を、量子暗号通信では単一光子状態を作り出すための手段として利用することが可能となる。従って、Ａｌｉｃｅ１１に光減衰器を保有する必要がなくなり、Ａｌｉｃｅ１１の分散補償器１１３の損失とＢｏｂ１３のレーザダイオード（ＬＤ）１３５の出力調整のみで単一光子状態を生成することができる。

１．２）動作
図２は本発明の第１実施形態によるＰｌｕｇ＆Ｐｌａｙ方式量子暗号鍵配布システムの主要動作を概略的に示すフローチャートである。

まず、受信者であるＢｏｂが光パルス列を発生し（ステップＳ１）、送信者であるＡｌｉｃｅに送信する（ステップＳ２）。Ａｌｉｃｅは送られてきた光パルスに対して、パルス圧縮媒体（図１では分散補償器１１３）を使用して光パルス幅を圧縮し、かつ、当該パルス圧縮媒体の損失によって光強度を減衰させる（ステップＳ３）。

続いて、Ａｌｉｃｅは光パルスに対して第１の位相変調(φ_A)を行い（ステップＳ４）、ファラデーミラーを使用して光パルスを反射し（ステップＳ５）、その光パルスに対して再度パルス圧縮媒体によりパルス幅の圧縮および光強度の減衰を行って単一光子状態にし（ステップＳ６）、光パワーが微弱な光パルスとしてＢｏｂに送り返す（ステップＳ７）。

Ｂｏｂは、送り返されてきた光パルスに対して第２の位相変調(φ_B)を行い（ステップＳ８）、第１の位相変調(φ_A)と第２の位相変調(φ_B)との差Δφを検出する（ステップＳ９）。

従来の方法では上記フローのうちステップＳ３およびステップＳ６のパルス幅圧縮ステップが無いために、ステップＳ４およびＳ８の位相変調がパルス幅の広がった状態のパルスに対して施されることになり、システムのタイミング設計が困難となっていた。本実施形態では、ステップＳ２とＳ４との間にパルス幅圧縮ステップＳ３を、ステップＳ５とＳ７との間にパルス幅圧縮ステップＳ６を、それぞれ挿入することによりタイミング設計の困難性を回避している。加えて、パルス幅圧縮ステップＳ３およびＳ６で光強度を減衰することによって単一光子状態を作成することで、従来必要であった可変光減衰器が不要になるという利点がある。以下、タイミング設計が容易になるという本発明の作用効果について更に説明する。

１．３）タイミングマージンの改善
図３はＢｏｂとＡｌｉｃｅとの間で往復する光パルスのタイミングマージンの変化を示す波形図であり、（Ａ）は光パルス圧縮媒体がない従来のシステムでの波形図、（Ｂ）は光パルス圧縮媒体が設けられた本実施形態によるシステムでの波形図である。

Ｂｏｂ出力時の光パルスは伝送路を伝送することによりパルス幅が広がり、Ａｌｉｃｅ入力時にはパルス波形が広がった状態となっている。ここでＡｌｉｃｅが光パルス圧縮媒体を含まない従来の場合には、図３（Ａ）に示すように、Ａｌｉｃｅにおける位相変調器の入力およびＡｌｉｃｅの出力は、ともに光パルス形状は変化せずに、その広がった波形のままでＢｏｂへ返送される。当然、広がった波形の光パルスは伝送路を伝送することによりパルス幅が更に広がり、Ｂｏｂに到達した時点では前後の光パルスのタイミングマージンは極めて小さくなっている。

これに対して、光パルス圧縮媒体がＡｌｉｃｅの位相変調器の前段に設けられた本実施形態の場合には、図３（Ｂ）に示すように、Ａｌｉｃｅの位相変調器入力で光パルスは圧縮された状態となり、Ａｌｉｃｅ出力時には再度パルス圧縮を受けて更にパルス幅が狭くなっている。この状態の光パルスが伝送路を伝送することでパルス波形が広がっても、Ｂｏｂに到達した時点で前後の光パルスのタイミングマージンは依然として十分広く維持されている。

このことは、Ｂｏｂにおける回路のタイミング設計が非常に容易になることを意味している。さらに、Ａｌｉｃｅにおいても、位相変調器の入力波形がパルス圧縮されているために、位相変調器の駆動タイミング設計が従来に比べて極めて容易になることがわかる。

具体的な数値例を以下に示す。パルス光源に波長１５５０ｎｍの直接変調レーザダイオード（ＬＤ）を使用し、伝送路に通常敷設されている単一モードファイバ（ＳＭＦ）を使用する。ＬＤ直接変調で放出された光信号は、概してパルス内部でのキャリア周波数の時間変化を表す「αパラメータ」が大きく、しかも正値を取ることが知られている。波長１５５０ｎｍの単一モードファイバの局所分散値は約＋１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、異常分散領域であるために、正値のαパラメータと相まってパルス広がりを生じる。

図４はパルス広がりを実験的に示すためのネットワーク構成図である。レーザダイオード（ＬＤ）６１をパルス駆動してパルス幅５００ｐｓの光パルスを作り出し、４０ｋｍの単一モードファイバ６２を通して伝送した後、オシロスコープ６３で波形を測定した。

伝送前の光パルス波形６４と伝送後の波形６５を比較してみると、伝送前は設定値通り５００ｐｓのパルス幅であるのに対し、伝送後には１２００ｐｓまでパルスが広がっていることが分かる。すなわち、この様な状態では８３０ＭＨｚ（＝１／１２００ｐｓ）以上の繰り返しレートで位相変調を精度良く施すことが出来ないことが分かる。逆に、繰り返しレートを８３０ＭＨｚ（１タイムスロット１２００ｐｓ）に固定して考えると、パルス幅が５００ｐｓの時にはタイミングマージンが７００ｐｓ確保できるのに対して、パルス幅が１２００ｐｓまで広がるとタイミングマージンがほぼ０になる。

さらに、１つの光パルスが位相変調器を通過する時間は、位相変調器に一定の電圧を加え続けなければならない。位相変調器を駆動する電圧値がふらつけば、それはすなわち位相変調器によって施される位相シフト量のふらつきを示し、結果的に干渉計の消光特性の劣化を意味する。一般的にＯＮ／ＯＦＦの２値変調を行う場合にはＩＣ等の出力電圧の飽和特性を利用するので、安定した電圧を作り出すことは比較的容易である。しかしながら、ＢＢ８４方式を採用した代表的な量子暗号鍵配布システムでは多値変調を行う必要がある。多値変調を行う場合、多値信号波形の信号電圧を一定時間を安定させることは２値変調時と比べて格段に困難になる。

本実施形態では、送信器（Ａｌｉｃｅ）１１の位相変調器１１２の前段に分散補償器１１３を設けることで、位相変調器１１２の入力光パルス幅が細くなってタイミングマージンが改善され、位相変調器１１２の駆動電圧を安定させる時間を短くすることができる。これによって、アナログ設計が容易になり、その結果として高い干渉特性を得ることが容易になる。

また、単一光子を受光するため、受信器（Ｂｏｂ）１３の光子検出器を構成するアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）をゲートモードで駆動する必要がある。このようなゲートモード駆動の場合、一般に、ゲート電圧を印加した直後に光子が入射すると最もなだれ増倍が起こりやすくなり、光子入射のタイミングがそこから外れるとなだれ増倍が減少し、したがって出力電流も減少して信号対雑音比が劣化する。個々の光子の入射タイミングのばらつきは光パルスのパルス幅と等価であるから、光パルス幅が圧縮されれば、受信器（Ｂｏｂ）１３においても同様にタイミング設計が容易になる。

さらに、本実施形態では、分散補償器１１３で生じる損失を利用することで、光強度を減衰させて単一光子状態を作成することができ、可変光減衰器が不要になるという利点もある。

なお、本実施形態における分散補償器１１３は、種々のものを使用できる。特許文献２ に記載されたＶＩＰＡを使用することもできるし、ファイバブラッグ格子（Fiber Bragg Grating）を使用した光デバイスや、平面導波路を使用した分散補償器、若しくは分散補償ファイバを使用しても構わない。また、送信器（Ａｌｉｃｅ）１１の構成は、変調器の前段に分散補償器等のパルス幅圧縮手段を設けて変調器の入力パルスのパルス幅が圧縮される構成であればよく、ファラデーミラーもそれと同等の機能を実現する手段を用いることができれば必要ではない。

２．第２実施形態
２．１）構成
図５は本発明の第２実施形態によるＰｌｕｇ＆Ｐｌａｙ方式の量子暗号鍵配布システムを示すブロック図である。ただし、図１の第１実施形態と同様の構成部分には同一の参照番号を付して詳しい説明は省略する。

本実施形態では、送信器（Ａｌｉｃｅ）２１の構成が第１実施形態と異なっている。すなわち、Ａｌｉｃｅ２１は、位相変調器２１１、偏光ビームスプリッタ２１２、分散補償ファイバ２１３および光減衰器２１４から構成される。偏光ビームスプリッタ２１２は、分散補償ファイバ２１３およびは光減衰器２１４を通して伝送路１２に光学的に接続され、偏光ビームスプリッタ２１２および位相変調器２１１によってＰＢＳ−ループミラーが構成されている。

既に述べたように、Ｐｌｕｇ＆Ｐｌａｙ方式では光パルスをＢｏｂ→Ａｌｉｃｅ→Ｂｏｂと折り返す構成となっているために、伝送路１２で生じる後方散乱光が雑音信号として現れる。この雑音信号が大きいと量子暗号鍵配布を精度良く安全に行うことができない。そこで、図５に示す第２実施形態によるシステムでは、後方散乱光の影響を回避するために、送信器（Ａｌｉｃｅ）２１にストレージファイバ２１３が設けられている。なお、ストレージファイバに関しては、特許文献２にＢｏｂより光パルスを送り続ける時間帯と、Ａｌｉｃｅで反射した正規の信号がＢｏｂに戻る時間帯と、を分ける方法が記載されている。

図６はストレージファイバの作用を説明するために信号伝達の時間帯を示したネットワーク図である。図６（ａ）は、Ｂｏｂ１３から一連のパルス信号光１０１４が送出される時間帯を示している。伝送路１２中には反射点１０１６が存在するものとする。

Ｂｏｂ１３から信号光１０１４が出力されると、図６（ｂ）に示すように、反射点１０１６によって信号光１０１４の一部の反射光１０２７がＢｏｂ１３に戻り、信号光１０１４はＡｌｉｃｅ２１内部のストレージファイバ２１３に蓄積される。そして、反射光１０２７が無くなったタイミングで、本信号光１０３４がＢｏｂ１３に戻ってくる。

この様に、ストレージファイバ２１３を用いて信号光と反射光のタイミングを分離することができ、反射光による伝送特性劣化を防止することが可能となる。本実施形態では、ストレージファイバ２１３として、伝送路１２における蓄積分散と逆の波長分散特性を有する分散補償ファイバを使用する。

なお、本実施形態では、ファラデーミラーを使用して偏波回転および反射を行う代わりに、非特許文献３に記載された選択的位相シフト変調法が採用される。具体的には、Ｂｏｂ１３から受信した光パルスＰ１およびＰ２は、偏光ビームスプリッタ２１２によって偏光成分にしたがってそれぞれ分割される（Ｐ１→Ｐ１_V＋Ｐ１_H、Ｐ２→Ｐ２_V＋Ｐ２_H）。分割されたＰ１_VおよびＰ１_Hは逆回りにＰＢＳ−ループミラーを周回し、Ｐ１_Vには位相変調を加えず、Ｐ１_Hには半波長（π）分の位相変調を加え、再び偏光ビームスプリッタ２１２で合波して分散補償ファイバ２１３へと戻される。一方、Ｐ２_VおよびＰ２_Hも同様に逆回りにＰＢＳ−ループミラーを周回するが、Ｐ２_Vにはφ_A、Ｐ２_Hには（φ_A＋π）の位相変調をそれぞれ加える。したがって、分散補償ファイバ２１３に戻ってくる光パルスは、その周回方向に応じて半波長(π)分の変調位相差が与えられる。これは、ファラデーミラーによる回転作用と同等である。

２．２）タイミング設計
次に、本実施形態におけるタイミング設計について説明する。

図７はＡｌｉｃｅの位相変調器に要求される変調タイミング条件を示す模式的波形図である。まず、Ｂｏｂ１３において時間分割された２つの光パルスがＡｌｉｃｅ２１に到着すると、偏光ビームスプリッタ２１２においてそれぞれ逆方向に分割され、計４つの光パルスとなる。

ＰＢＳ-ループミラーにおける位相変調方法では、これら４つの光パルスに対して、１つの光パルスが位相変調器２１１を通過する時間帯に別の光パルスが位相変調器２２１に差し掛からないように、異なった位相シフトを与える必要がある。光パルス幅をＴ_P秒、位相変調器２１１の光路長をＴ_M秒、Ｂｏｂ１３で時分割されたパルス間隔をＴ_B秒とすると、ある光パルスが位相変調器２１１に差し掛かってから通過し終えるまでに(Ｔ_M＋Ｔ_P)秒を要することが分かる。そこでパルスタイミングに対する制約は次のようになる。

・光パルス６１２が位相変調器２１１を通過し始めてから通過し終わるまでの(Ｔ_M＋Ｔ_P)秒間は、光パルス６１５は位相変調器２１１に差し掛かってはならない；
・同様に光パルス６１５が位相変調器２１１を通過し始めてから通過し終わるまでの(Ｔ_M＋Ｔ_P)秒間は、光パルス６１３は位相変調器２１１に差し掛かってはならない；
・光パルス６１２と６１３との間隔はＴ_B秒である。

上記３条件から、Ｂｏｂ１３で時分割されたパルス間隔Ｔ_Bに求められる条件は、
Ｔ_B ＞ ２×(Ｔ_M＋Ｔ_P)
となる。

光パルス幅Ｔ_Pを５００ｐｓ、位相変調器２１１の電極長を４０ｍｍ(Ｔ_M＝２００ｐｓ）とすると、Ｔ_Bは１４００ｐｓ以上である必要があり、システムの繰り返しレートは１／（２Ｔ_B）以下、すなわち３５０ＭＨｚ以下に制限されることになる。ここで、光パルス幅Ｔ_Pが１２００ｐｓまで広がった場合、同様の計算をすると繰り返しレートの上限は１７８ＭＨｚ以下にまで減少する。実際には駆動電圧が位相変調器２１１を通過する時間帯および変調のタイミングマージンも考慮する必要があるため、さらに繰り返しレートの上限は低くなる。

２．３）光減衰
量子暗号鍵配布システムで用いられる単一光子状態では、光強度を厳密に設定する必要がある。光強度が設定値よりも高くなれば、盗聴される危険性が増し安全性が損なわれる。逆に設定値よりも低い場合は、Ａｌｉｃｅ２１からＢｏｂ１３に到達する光子の個数が減少し、暗号鍵の生成速度が劣化する。従って、単一光子状態生成のために使用される可変光減衰器２１４は精度良く光強度を設定できるデバイスであることが望ましい。

一方、レーザダイオード（ＬＤ）１３５の出力光パルスを単一光子状態まで減衰する為には最大減衰量が高くなければならず、上記の２つの要求を満たす為に使用するデバイスは高価になる。そこで、本実施形態では比較的損失の大きい分散補償媒体２１３を光減衰手段の一部として使用する。その結果、可変光減衰器２１４に対する「高い最大減衰量」といった要求は緩和され、使用可能な光デバイスの幅が広がると共に、安価なデバイスを使用することが出来る。

本実施形態において分散補償ファイバ２１３と可変光減衰器２１４の接続順は逆でも構わない。また、Ａｌｉｃｅ２１を第１実施形態のようにファラデーミラーを使用した構成にすることも可能である。

３．第３実施形態
図８は本発明の第３実施形態によるＰｌｕｇ＆Ｐｌａｙ方式の量子暗号鍵配布システムを示すブロック図である。ただし、図１の第１実施形態と同様の構成部分には同一の参照番号を付して詳しい説明は省略する。

本実施形態では、送信器（Ａｌｉｃｅ）３１の構成が第１実施形態と異なっている。すなわち、Ａｌｉｃｅ３１は、ファラデーミラー（ＦＭ）３１１および位相変調器３１２の他に、可変分散補償器３１３、可変光減衰器３１４、ＯＴＤＲ(Optical Time Domain Reflectometer)のような光ファイバ距離測定手段を有する分散補償制御装置３１５、および、波長分割多重（ＷＤＭ）カプラ３１６を有する。

分散補償制御装置３１５のＯＴＤＲで使用するプローブ光は、Ｂｏｂ１３のパルス光源１３５の波長とは別波長であり、ＷＤＭカプラ３１６により伝送路１２に波長多重されてＡｌｉｃｅ−Ｂｏｂ間の伝送距離を測定する。分散補償制御装置３１５は、測定した伝送距離に応じて伝送路１２での蓄積分散を計算し、その計算結果によって可変分散補償器３１３の設定分散値を変化させる。設定分散値は伝送路１２における蓄積分散をぴったり補償する値である必要はなく、パルス圧縮が生じるだけの分散値を設定すれば良い。

ここで可変分散補償器３１３および可変光減衰器３１４の接続順は逆でも構わない。また、Ａｌｉｃｅ３１の構成も、ファラデーミラーの代わりに、それと同等の機能を実現する手段を用いることができる。

また、システムの動作を「伝送路の距離を測定するフェーズ」と「暗号鍵生成通信を行うフェーズ」とに時間的に分割することで、パルス光源１３５と同じ波長の距離測定用プローブ光を用いることも可能である。

４．第４実施形態
図９は本発明の第４実施形態による一方向型量子暗号鍵配布システムを示すブロック図である。本実施形態では、送信器（Ａｌｉｃｅ）４１と受信器（Ｂｏｂ）４３とが光ファイバ等の伝送路１２を通して接続され、光パルスはＡｌｉｃｅからＢｏｂへの一方向に伝送されるだけであり、上述した第１〜第３実施形態のように往復しない。

Ａｌｉｃｅ４１は、直接変調のレーザダイオード（ＬＤ）４１１が分散補償器４１２を通して光カプラ４１３に接続され、光カプラ４１３と４１６との間に位相変調器４１４と遅延ライン４１５とが並列に接続されている。光カプラ４１６の出力端は可変光減衰器４１７を介して伝送路１２に接続されている。一方、Ｂｏｂ４３は、光カプラ４３１の入力端が伝送路１２に接続され、光カプラ４３１と４３４との間に位相変調器４３３と遅延ライン４３２とが並列に接続されている。

直接変調レーザダイオード（ＬＤ）４１１から放出された光パルスは、分散補償器４１２においてパルス圧縮され、光カプラ４１３で２分岐される。分岐されたパルスの一方は位相変調器４１４により位相シフト（φ_A）が施されて光カプラ４１６へ出力され、他方のパルスは遅延ライン４１５によって所定遅延量だけ遅延した後、光カプラ４１６へ出力される。こうして時間的に分割された位相シフトしたパルスと遅延パルスとが光カプラ４１６を通して可変光減衰器４１７で単一光子状態まで減衰され、伝送路１２へ順次送り出される。既に述べたように、分散補償器４１２の分散補償値は、伝送路１２を通して光パルスのパルス広がりが生じないように設定される。

伝送路１２を通してＢｏｂ４３に到達した位相シフトしたパルスおよびそれに続く遅延パルスは、光カプラ４３１で２分岐される。このうち一方は遅延ライン４３２によって遅延し、もう一方は位相変調器４３３によって位相シフト（φ_B）を施された後、光カプラ４３４で合波される。したがって、Ａｌｉｃｅ４１の遅延ライン４１５の長さとＢｏｂ４３の遅延ライン４３２の長さとを等しく設定しておけば、光カプラ４３４において到着した２つの光パルスを合波した際に干渉が生じて、Ａｌｉｃｅ４１とＢｏｂ４３でそれぞれ施された位相シフト量の差によって干渉後の出力ポートが決定される。

図１０は本発明の第４実施形態による一方向型量子暗号鍵配布システムの主要動作を概略的に示すフローチャートである。

まず、送信者であるＡｌｉｃｅ４１が光パルス列を発生し（ステップＳ１１）、分散補償器４１２を使用して光パルス幅を圧縮すると共に当該分散補償器４１２のパルス圧縮媒体の損失によって光強度を減衰させる（ステップＳ１２）。続いて、分岐された一方の光パルスに対して第１の位相変調(φ_A)を行い（ステップＳ１３）、位相変調された光パルスは、遅延した光パルスと共に、可変光減衰器４１７により単一光子状態まで光強度が減衰し（ステップＳ１４）、受信者であるＢｏｂ４３へ伝送される（ステップＳ１５）。

Ｂｏｂ４３は、Ａｌｉｃｅ４１より送られてきた光パルスに対して第２の位相変調(φ_B)を行い（ステップＳ１６）、第１の位相変調と第２の位相変調との位相差Δφ（ここでは、０またはπ）を検出する（ステップＳ１７）。

従来の方法では上記フローのうちステップＳ１２のパルス幅圧縮ステップが無いために、ステップＳ１３およびＳ１６の位相変調がパルス幅の広がった状態のパルスに対して施されることになり、システムのタイミング設計が困難となっていた。本実施形態では、ステップＳ１３の前にパルス幅圧縮ステップＳ１２を挿入することによりタイミング設計の困難性を回避している。

加えて、このパルス幅圧縮ステップＳ１２で光強度の減衰も行われるために、可変光減衰ステップＳ１４で減衰量の大きい高価な可変光減衰器を使用する必要がなくなるという利点もある。

このように本実施形態によれば、光パルスに対して変調処理を行う前にパルス圧縮を行うことによって、位相変調器４１４の駆動電圧を安定させるアナログ回路の設計や、システムの繰り返しレートを高く保つためのタイミング設計などが容易になる。なお、可変光減衰器４１７の配置は、Ａｌｉｃｅ４１から出力された時点の光強度が単一光子状態であればよいのであるから、レーザダイオード（ＬＤ）４１１と光カプラ４１３の間に設置することもできる。

５．第５実施形態
図１１は本発明の第５実施形態による一方向型量子暗号鍵配布システムを示すブロック図である。本実施形態では、位相変調により情報を乗せる上記実施形態とは異なり、光子の偏光状態に情報を乗せる方式を採用する。すなわち、送信器であるＡｌｉｃｅ５１のパルス光源５１１から放出された光パルスは、分散補償器５１２においてパルス圧縮され、パルス圧縮された光パルスが偏光回転子５１３によりランダムデータに従った偏光状態に設定される。そして、可変光減衰器５１４で光パルスの強度を単一光子状態まで減衰させ、伝送路１２を通してＢｏｂ５３へ伝送する。Ｂｏｂ５３は偏光子５３１の偏光方向を乱数に応じて設定し、偏光子５３１を通過した光パルスの光子の有無をフォトダイオード５３２によって検出する。

上述した実施形態と同様に、本実施形態においても、偏光回転子５１３の前にパルス幅圧縮手段としての分散補償器５１２を設けることによりタイミング設計の困難性を回避している。加えて、この分散補償器５１２で光強度の減衰も行われるために、減衰量の大きい高価な可変光減衰器５１４を使用する必要がなくなるという利点もある。

なお、可変光減衰器５１４はパルス光源５１１と偏光回転子５１３との間に設置されていてもよく、Ａｌｉｃｅ５１から出力された時点での光強度が単一光子状態であれば良い。

本発明は、上述したように量子暗号鍵配布システムに適用することができるが、それに限定されるものではなく、伝搬によりパルス波形が広がる伝送路を通して通信を行うシステム一般に適用可能である。

本発明の第１実施形態によるＰｌｕｇ＆Ｐｌａｙ方式の量子暗号鍵配布システムを示すブロック図である。 本発明の第１実施形態によるＰｌｕｇ＆Ｐｌａｙ方式量子暗号鍵配布システムの主要動作を概略的に示すフローチャートである。 ＢｏｂとＡｌｉｃｅとの間で往復する光パルスのタイミングマージンの変化を示す波形図であり、（Ａ）は光パルス圧縮媒体がない従来のシステムでの波形図、（Ｂ）は光パルス圧縮媒体が設けられた本実施形態によるシステムでの波形図である。 パルス広がりを実験的に示すためのネットワーク構成図である。 本発明の第２実施形態によるＰｌｕｇ＆Ｐｌａｙ方式の量子暗号鍵配布システムを示すブロック図である。 ストレージファイバの作用を説明するために信号伝達の時間帯を示したネットワーク図である。 Ａｌｉｃｅの位相変調器に要求される変調タイミング条件を示す模式的波形図である。 本発明の第３実施形態によるＰｌｕｇ＆Ｐｌａｙ方式の量子暗号鍵配布システムを示すブロック図である。 本発明の第４実施形態による一方向型量子暗号鍵配布システムを示すブロック図である。 本発明の第４実施形態による一方向型量子暗号鍵配布システムの主要動作を概略的に示すフローチャートである。 本発明の第５実施形態による一方向型量子暗号鍵配布システムを示すブロック図である。 従来のＰｌｕｇ＆Ｐｌａｙ方式量子暗号鍵配布システムの概略的構成を示すブロック図である。

符号の説明

１１ 送信器(Ａｌｉｃｅ)
１１１ ファラデーミラー
１１２ 位相変調器
１１３ 分散補償器
１２ 伝送路
１３ 受信器(Ｂｏｂ)
１３１ 偏光ビームスプリッタ
１３２ 位相変調器
１３３ 光カプラ
１３４ 光サーキュレータ
１３５ レーザダイオード（パルス光源）
１３６ 平衡型ゲートモード光子検出器
２１ 送信器(Ａｌｉｃｅ)
２１１ 位相変調器
２１２ 偏光ビームスプリッタ
２１３ 分散補償ファイバ
２１４ 光減衰器
３１ 送信器(Ａｌｉｃｅ)
３１１ ファラデーミラー
３１２ 位相変調器
３１３ 可変分散補償器
３１４ 光減衰器
３１５ 分散補償制御装置
３１６ ＷＤＭカプラ
４１ 送信器(Ａｌｉｃｅ)
４１１ レーザダイオード（パルス光源）
４１２ 分散補償器
４１３ 光カプラ
４１４ 位相変調器
４１５ 遅延ライン
４１６ 光カプラ
４１７ 光減衰器
４３ 受信器(Ｂｏｂ)
４３１ 光カプラ
４３２ 遅延ライン
４３３ 位相変調器
４３４ 光カプラ
５１ 送信器(Ａｌｉｃｅ)
５１１ レーザダイオード（パルス光源）
５１２ 分散補償器
５１３ 偏光回転子
５１４ 光減衰器
５３ 受信器(Ｂｏｂ)
５３１ 偏光子
５３２ 光子検出器
７１ 送信器(Ａｌｉｃｅ)
７１１ ファラデーミラー
７１２ 位相変調器
７１３ 光減衰器
７２ 伝送路
７３ 受信器(Ｂｏｂ)
７３１ 偏光ビームスプリッタ
７３２ 位相変調器
７３３ 光カプラ
７３４ 光サーキュレータ
７３５ レーザダイオード（パルス光源）

Claims (16)

1. 第１通信装置から第２通信装置へ伝送路を通して光パルスを送信する通信システムにおいて、
   前記第１通信装置は、
   送信すべき光パルスを圧縮するパルス圧縮手段と、
   前記パルス圧縮手段により圧縮された光パルスの所定パラメータに対して第１の処理を行い前記第２通信装置へ送信する送信処理手段と、
   を有し、
   前記第２通信装置は前記伝送路を通して到達した光パルスの前記所定パラメータに対して第２の処理を行うことで情報を検出する受信処理手段を有する、
   ことを特徴とする通信システム。
2. 前記パルス圧縮手段は、前記伝送路における蓄積分散補償を行う分散補償器であることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記パルス圧縮手段の光強度減衰特性を利用して、前記第２通信装置へ送出される光パルスの光強度を所定のレベルに微弱化させることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
4. 前記第１通信装置は、前記圧縮された光パルスの光強度を所定のレベルに微弱化させる光減衰手段を更に有することを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
5. 前記送信処理手段から出力する光パルスを再度前記パルス圧縮手段を通して前記第２通信装置へ送信することで、その光強度を所定のレベルに微弱化させることを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
6. 前記第１通信装置は、
   前記伝送路の長さを測定する測定手段と、
   前記測定された伝送路長に応じて前記分散補償器の分散補償設定値を変化させる制御手段と、
   を更に有することを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
7. 前記第１通信装置は、前記送信すべき光パルスを所定の時間帯で前記第２通信装置から前記伝送路を通して入力し、
   前記パルス圧縮手段は前記伝送路における蓄積分散補償を行う分散補償ファイバであり、かつ、当該分散補償ファイバの長さは、前記所定の時間帯に発生した一連の光パルスが前記分散補償ファイバに収まる程十分な長さである、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
8. 前記所定パラメータは光パルスの位相状態および偏光状態の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
9. 伝送路を通して他の通信装置へ光パルスを送信する通信装置において、
   送信すべき光パルスを圧縮するパルス圧縮手段と、
   前記パルス圧縮手段により圧縮された光パルスの所定パラメータに対して所定の処理を行い前記他の通信装置へ送信する送信処理手段と、
   を有すること特徴とする通信装置。
10. 前記パルス圧縮手段は、前記伝送路における蓄積分散補償を行う分散補償器であることを特徴とする請求項９に記載の通信装置。
11. 前記パルス圧縮手段の光強度減衰特性を利用して、前記他の通信装置へ送出される光パルスの光強度を所定のレベルに微弱化させることを特徴とする請求項９に記載の通信装置。
12. 前記送信処理手段は光パルスの位相をシフトさせる位相変調器を有することを特徴とする請求項９に記載の通信装置。
13. 前記送信処理手段は光パルスの偏光方向を設定する偏光子を有することを特徴とする請求項９に記載の通信装置。
14. 第１通信装置から第２通信装置へ伝送路を通して光パルスを送信する方法において、
    前記第１通信装置は、送信すべき光パルスを圧縮し、圧縮された光パルスの所定パラメータに対して第１の処理を行い前記第２通信装置へ送信し、
    前記第２通信装置は前記伝送路を通して到達した光パルスの前記所定パラメータに対して第２の処理を行うことで情報を検出する、
    ことを特徴とする通信方法。
15. 前記第１通信装置は、
    前記第２通信装置から前記伝送路を通して光パルスを入力し、
    前記入力した光パルスをパルス圧縮器により圧縮し、
    圧縮された光パルスの所定パラメータに対して第１の処理を行うことで送信光パルスを生成し、
    前記送信光パルスを前記パルス圧縮器により圧縮して前記伝送路へ送出する、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の通信方法。
16. 前記第２通信装置は、
    前記第１通信装置へ前記伝送路を通して光パルスを出力し、
    前記第１通信装置から前記伝送路を通して光パルスが返送されると、当該光パルスの前記所定パラメータに対して第２の処理を行うことで情報を検出する、
    ことを特徴とする請求項１５に記載の通信方法。
    
    

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