JP3616532B2 - 光ｃｄｍａ逆拡散復調器 - Google Patents
光ｃｄｍａ逆拡散復調器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3616532B2 JP3616532B2 JP26039399A JP26039399A JP3616532B2 JP 3616532 B2 JP3616532 B2 JP 3616532B2 JP 26039399 A JP26039399 A JP 26039399A JP 26039399 A JP26039399 A JP 26039399A JP 3616532 B2 JP3616532 B2 JP 3616532B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- waveguide
- demodulator
- cdma
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光領域で信号の拡散変調・逆拡散復調を行うＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：符号分割多元接続）システム中の復調器構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ＣＤＭＡ方式は、ランダムアクセスやセルフルーティング的な動作を、光スイッチ等の素子を用いることなしに符号によってシステム的に実現可能である。そのため光ＬＡＮや光交換への適用が検討されている。
【０００３】
図１は従来の光ＣＤＭＡシステムの一例を示すもので、図中、１−１，１−２，１−３，……は短光パルス光源、２−１，２−２，２−３，……は光領域で信号の拡散変調を行う拡散変調器、３はスターカプラ、４−１，４−２，４−３，……は光領域で信号の逆拡散復調を行う逆拡散復調器である。
【０００４】
短光パルス光源１−１，１−２，１−３，……は複数の拡散変調器２−１，２−２，２−３，……にそれぞれ接続され、また、複数の拡散変調器２−１，２−２，２−３，……と、複数の逆拡散復調器４−１，４−２，４−３，……はスターカプラ３を挟んで対向する如く、該スターカプラ３に接続されている。
【０００５】
各拡散変調器２−１，２−２，２−３，……は、光路長差がそれぞれΔＬ，２ΔＬ，……ＪΔＬのＪ個（Ｊは１以上の整数、本図ではＪ＝２）の非対称マッハツェンダ型干渉計を縦続接続したラティス型光回路からなり、また、各逆拡散復調器４−１，４−２，４−３，……は光路長差がそれぞれＪΔＬ，（Ｊ−１）ΔＬ，……ΔＬのＪ個（Ｊは１以上の整数、本図ではＪ＝２）の非対称マッハツェンダ型干渉計を縦続接続したラティス型光回路からなっている。
【０００６】
ここで、拡散変調器２−２及び逆拡散復調器４−２を構成する方向性結合器５ａ〜５ｆの結合率を０．５に設定し、繰り返し周波数ｆ（Ｈｚ）（ｆ≦ｃ／（２ＪｎΔＬ）、ｃは光速、ｎは導波路の屈折率）の短光パルスを拡散変調器２−２に入射した場合、１／ｆ（ｓｅｃ）の時間フレーム中に２Ｊ個の光パルス列（周期Δｔ（＝ｎΔＬ／ｃ））が新たに生成され、符号系列が構成される。この符号系列は拡散変調器２−２を構成する位相シフタ６ａ，６ｂの位相情報を含んでいる。この符号化光パルス列を逆拡散復調器４−２に入射させた場合、個々の光パルスは２Ｊ個の光パルスに分離された後、コヒーレントな電界成分の加算が行われる。
【０００７】
逆拡散復調器４−２を構成する位相シフタ６ｃ，６ｄの設定が位相シフタ６ａ，６ｂに対して復号条件を満たしている場合、パルスの中央に光パワーが集中して復号が行われるが、設定が復号条件と異なる場合は入射符号化パルスはさらに時間的に拡散され、復号は行われない。
【０００８】
図２は図１のシステムにおける入出射光パルス列を示すもので、同図（ａ）は入射光パルス列、同図（ｂ）はＪ＝２の場合の拡散変調器通過後の生成符号系列、同図（ｃ）は復号条件が満たされた逆拡散復調器通過後の出射光パルス列、同図（ｄ）は復号条件が満たされない逆拡散復調器通過後の出射光パルス列をそれぞれ示している。なお、本図では簡単のため、入射光パルス列のうち１パルスが及ぼす影響について示した。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のシステムでは、復号条件が満たされた場合でも復号光パルスの回りにサイドローブ成分が生じ、受信側でのＳ／Ｎ比が劣化するという欠点があった。また、復号条件が満たされない場合にはさらに時間的に拡散された光パルス列（非復号光パルス）が生じ、所望の復号信号のＳ／Ｎ比を劣化させるという欠点があった。これはそれぞれＣＤＭＡ用拡散変調器及び逆拡散復調器として、自己相関特性と相互相関特性とが理想的な状態からずれていることを示している。
【００１０】
本発明は、上記従来技術に鑑みて成されたものであり、復号光パルスの不要サイドローブ成分を低減し、且つ非復号光パルスの出力レベルを低減することが可能な光ＣＤＭＡ逆拡散復調器を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器では、光領域で拡散変調された光ＣＤＭＡ信号を逆拡散復調する逆拡散復調器の後段に、通過する信号光の周波数成分を当該信号光の光強度に応じて時間的に変化させる光チャープ手段と、該光チャープ手段からの出力を受け、復号信号光の主ピークパルスに対応した周波数成分のみを通過させる光フィルタとを設けたことを特徴とする（請求項１）。
【００１２】
光チャープ手段を通過した信号光はその光強度に応じて周波数成分が時間的に変化するため、復号信号光の主ピークパルスに対応した周波数成分のみを光フィルタで取り出すことによって、復号光パルスの不要サイドローブ成分を低減し、且つ非復号光パルスの出力レベルを低減することができる。
【００１３】
光チャープ手段としては、光ファイバ（請求項２）、半導体レーザ増幅器（請求項３）中での光パルスの自己位相変調（ＳＰＭ：Ｓｅｌｆ Ｐｈａｓｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）効果等を用いることができる。あるいは信号光に同期して位相変調を施すことによっても信号光周波数をチャープさせることができる（請求項４）。
【００１４】
光フィルタとしては、アレイ導波路格子（請求項５）、ラティス型光回路（請求項６）、トランスバーサル型光回路（請求項７）等を用いることができる。これらの光フィルタでは中心周波数、通過帯域幅を変更可能であるので、様々な搬送波周波数信号やビットレート、光強度パルスに対応することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図３は本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第１の実施の形態、ここでは請求項１に対応する実施の形態を示すもので、図中、１１は光入力部、１２は光領域で信号の逆拡散復調を行う逆拡散復調器、１３は通過する信号光の周波数成分を当該信号光の光強度に応じて時間的に変化させる光チャープ手段、１４は復号信号光の主ピークパルスに対応した周波数成分のみを取り出す光フィルタ、１５は光出力部、１６，１７は光結合部である。
【００１６】
光チャープ手段１３は光結合部１６を介して逆拡散復調器１２の後段に接続され、さらに光チャープ手段１３には光結合部１７を介して光フィルタ１４が接続されており、光入力部１１から入力され、逆拡散復調器１２で逆拡散復調された光パルスは光チャープ手段１３で光チャープを受け、さらに光フィルタ１４を介して光出力部１５から出力される。
【００１７】
図４は図３の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器を用いた光ＣＤＭＡシステムを示すもので、図中、２１−１，２１−２，２１−３，……は短光パルス光源、２２−１，２２−２，２２−３，……は光領域で信号の拡散変調を行う拡散変調器、２３はスターカプラ、２４−１，２４−２，２４−３，……は図３に示した光ＣＤＭＡ逆拡散復調器である。
【００１８】
短光パルス光源２１−１，２１−２，２１−３，……は複数の拡散変調器２２−１，２２−２，２２−３，……にそれぞれ接続され、また、複数の拡散変調器２２−１，２２−２，２２−３，……と、複数の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器２４−１，２４−２，２４−３，……はスターカプラ２３を挟んで対向する如く、該スターカプラ２３に接続されている。
【００１９】
図５は図４中の拡散変調器２２−１，２２−２，２２−３，……の構成例を、図６は図４中の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器２４−１，２４−２，２４−３，……の逆拡散復調器部分（図３中の逆拡散復調器１２）の構成例をそれぞれ示すものである。
【００２０】
図５では、光路長差がそれぞれΔＬ，２ΔＬの２個の非対称マッハツェンダ型干渉計を縦続接続させている。一般に、光路長差がΔＬ，２ΔＬ，４ΔＬ，……２ＫΔＬ（Ｋは１以上の整数）の非対称マッハツェンダ型干渉計を縦続接続する構成をとることができる。図６は、図５の構成を対向させ（入力部と出力部とを入れ替え）ている。
【００２１】
図５、図６において、２５ａ〜２５ｐは導波路（２５ａ，２５ｂ，２５ｉ，２５ｊは入力導波路、２５ｇ，２５ｈ，２５ｏ，２５ｐは出力導波路）、２６ａ〜２６ｆは方向性結合器、２７ａ〜２７ｄは位相シフタである。
【００２２】
方向性結合器としては、例えば２つの導波路を近接させた構成、対称マッハツェンダ型干渉計あるいは対称マッハツェンダ型干渉計を多段に縦続接続した構成、多モード干渉（ＭＭＩ）カプラ、等が考えられる。また、位相シフタとしては、例えばガラス導波路を用いた場合は熱光学効果による屈折率変化を誘起するためのヒータ、強誘電体導波路を用いた場合は電気光学効果による屈折率変化を誘起するための電極等が考えられる。
【００２３】
図７は図５、図６の拡散変調器、逆拡散復調器を用いた図４の光ＣＤＭＡシステムにおける入出射光パルス列を示すもので、同図（ａ）は拡散変調器通過後の生成符号系列（入力導波路２５ａから入力され、出力導波路２５ｇに出力された光パルス列）、同図（ｂ）は図５、図６の位相シフタにφａ＝φｂ＝π、φｃ＝φｄ＝０の位相を与えた場合（復号条件が満たされた場合）の出射光パルス列（入力導波路２５ｉから入力され、出力導波路２５ｏに出力された光パルス列）、同図（ｃ）は図５、６の位相シフタにφａ＝φｂ＝π、φｃ＝π、φｄ＝０の位相を与えた場合（復号条件が満たされない場合）の出射光パルス列、同図（ｄ）は同図（ｂ）の出射光パルス列が光チャープ手段と光フィルタとを通過した後の出射光パルス列、同図（ｅ）は同図（ｃ）の出射光パルス列が光チャープ手段と光フィルタとを通過した後の出射光パルス列をそれぞれ示している（但し、φａ，φｂ，φｃ，φｄはそれぞれ、位相シフタ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄの位相シフト値を表している。）。なお、本図では簡単のため、入射光パルス列のうち１パルスが及ぼす影響について示した。
【００２４】
図８は図４中の拡散変調器２２−１，２２−２，２２−３，……及び光ＣＤＭＡ逆拡散復調器２４−１，２４−２，２４−３，……の逆拡散復調器部分の他の構成例を示すもので、ここでは拡散変調器と逆拡散復調器部分とが同一形状となる例を示す。
【００２５】
図８では、１×４の光分岐器と４×１の光合波器とを光路長差がΔＬ，２ΔＬ，３ΔＬの４本の導波路を介して接続している。図８において、３１ａ〜３１ｆは導波路、３２は１×４の光分岐器、３３ａ〜３３ｄは位相シフタ、３４は４×１の光合波器である。
【００２６】
光分岐器及び光合波器の構成例としては、スターカプラ、ＭＭＩカプラ、２×２の方向性結合器を多段に縦続接続する構成、Ｙ分岐導波路を多段に縦続接続する構成等が考えられる。この構成で光パルス列を入射させた場合、図５、図６の構成の場合と同様に、導波路の遅延時間差と位相シフタの設定値の組み合わせとにより、光パルス列の拡散変調、逆拡散復調が行われる。
【００２７】
図９は図４中の拡散変調器２２−１，２２−２，２２−３，……及び光ＣＤＭＡ逆拡散復調器２４−１，２４−２，２４−３，……の逆拡散復調器部分のさらに他の構成例を示すもので、ここでも拡散変調器と逆拡散復調器部分とが同一形状となる例を示す。
【００２８】
図９では、２つのアレイ導波路格子の入出力部分を複数の導波路を用いて接続した、アレイ導波路格子対構成を備えている。図９において、４１ａ〜４１ｆは導波路、４２ａ，４２ｂはアレイ導波路格子、４３ａ〜４３ｄはアレイ導波路格子のスラブ導波路、４４ａ，４４ｂはアレイ導波路格子のアレイ導波路、４５ａ〜４５ｄは位相シフタである。
【００２９】
前記構成による拡散変調器において、導波路４１ａからの入射光は周波数成分毎に導波路４１ｂ〜４１ｅに分かれて出射され、位相シフタ４５ａ〜４５ｄで位相シフトを受けた後、導波路４１ｆで合波される。この合波信号は前記構成による逆拡散復調器において、再度対応する周波数成分毎に分波され、位相シフト後、合波される。位相シフタ４５ａ〜４５ｄでの位相シフトの設定値の組み合わせにより、周波数領域での光パルス列の復号、非復号が行われる。
【００３０】
しかしながら、図８または図９のいずれに示した拡散変調器及び逆拡散復調器を用いた場合でも、図５、図６の構成の場合と同様に理想的な復号、非復号は行われない。
【００３１】
そこで、図３に示したように逆拡散復調器の後段に光チャープ手段を配置し、その後段にパワーレベルの小さいサイドローブ成分や非復号信号光が被った周波数成分は通過させず、復号化された主ピークパルスが被った周波数成分のみを通過させる光フィルタを配置することによって、サイドローブ成分や非復号信号光成分を除去し、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００３２】
図１０は本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第２の実施の形態、ここでは請求項２に対応する実施の形態を示すもので、図中、図３と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、１１は光入力部、１２は逆拡散復調器、１４は光フィルタ、１５は光出力部、１６，１７は光結合部、５１は光ファイバである。
【００３３】
ここでは光チャープ手段として、光ファイバ５１中での光パルスの自己位相変調効果を用いている。
【００３４】
光パルスの包絡線関数をＥ、ガラス固有の屈折率をｎ（ｆ）（ｆは光周波数）とすると、光ファイバの実効屈折率は自己位相変調効果により
で与えられる。但し、βは伝搬定数、ｎ２は光カー定数である。
【００３５】
光の位相Φは、
Φ＝２πｆｔ−βｚ ……（２）
と表される。但し、ｔは時間、ｚは光の進行方向の座標である。
【００３６】
瞬時角周波数は位相の時間微分で表されるので、瞬時周波数は
で表される。
【００３７】
光パルスの前縁ではｄ｜Ｅ｜２／ｄｔ＞０、光パルスの後縁ではｄ｜Ｅ｜２／ｄｔ＜０であるので、式（３）より光パルスの後縁に行くに従って光周波数が高くなるチャーピングが発生する。
【００３８】
図１１は光ファイバ中での自己位相変調効果により光パルスの光周波数が変化するようすを示すもので、同図（ａ）は光パルス波形を、同図（ｂ）は光周波数変化をそれぞれ示す。
【００３９】
式（３）から分かるように、光パルス強度が小さい場合は周波数変化が小さくなる。サイドローブ成分あるいは非復号信号光成分による周波数変化が
ｆ１≦Δｆ≦ｆ２ ……（４）
の範囲に収まるとする。主ピークパルスによる周波数変化は式（４）の範囲を超えるので、式（４）の範囲は通過させず、式（４）以外の範囲は通過させるように光フィルタ１４を設定することによって、サイドローブ成分や非復号信号光成分を除去し、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００４０】
図１２は本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第３の実施の形態、ここでは請求項３に対応する実施の形態を示すもので、図中、図３と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、１１は光入力部、１２は逆拡散復調器、１４は光フィルタ、１５は光出力部、１６，１７は光結合部、５２は半導体レーザ増幅器である。
【００４１】
ここでは光チャープ手段として、半導体レーザ増幅器５２を用いている。半導体レーザ増幅器においても図１１に示した例と同様な周波数シフトが生じるので、光フィルタ１４を適切に設定することによって、サイドローブ成分や非復号信号光成分を除去し、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００４２】
図１２の構成例の利点としては、図１０の構成例とは異なり、長尺の光ファイバを用いる必要がないので、ハイブリッド集積技術を用いて全ての素子を同一基板上に集積化可能なことが挙げられる。
【００４３】
図１３は本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第４の実施の形態、ここでは請求項４に対応する実施の形態を示すもので、図中、図３と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、１１は光入力部、１２は逆拡散復調器、１４は光フィルタ、１５は光出力部、１６，１７は光結合部、５３は位相変調器である。
【００４４】
ここでは光チャープ手段として、位相変調器５３を用いている。位相変調器としては強誘電体導波路（例えば、ＬｉＮｂＯ3）を用いたもの等が考えられる。
【００４５】
信号光に同期した電気信号を用いて位相変調器５３を駆動する。式（３）で示したように瞬時角周波数成分は位相の時間微分で表されるので、信号光の光周波数も時間的に変化する。自己位相変調効果のようにサイドローブ成分や非復号信号光の光周波数変化成分が式（４）のように局在化されることはないが、主ピークパルス部分の光周波数のみを透過させる光フィルタを挿入することにより、サイドローブ成分や非復号信号光成分を低減し、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００４６】
なお、図１３の構成例においても、ハイブリッド集積技術を用いて全ての素子を同一基板上に集積化することができる。
【００４７】
図１４は本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第５の実施の形態、ここでは請求項５に対応する実施の形態を示すもので、図中、６１ａ〜６１ｉは導波路、６２は逆拡散復調器、６３は光チャープ手段、６４ａ，６４ｂは方向性結合器、６５は位相シフタ、６６はアレイ導波路格子、６７ａ，６７ｂはアレイ導波路格子のスラブ導波路、６８はアレイ導波路格子のアレイ導波路である。
【００４８】
光チャープ手段によってチャープされた信号光の所望の周波数成分を取り出す光フィルタとしては、以下の条件が要求される。即ち、様々な信号光搬送波周波数に対応するために、中心周波数可変フィルタが必要である。また、信号光強度、ビットレートが様々な値をとることを考慮すると、主ピークパルスやサイドローブ、非復号信号光成分の有する帯域幅が変化することもあるので、中心周波数可変特性の他に通過帯域幅可変フィルタも必要となる。
【００４９】
図１４において、導波路６１ｃからの信号光は、次段の対称マッハツェンダ型干渉計（光スイッチ）の位相シフタ６５を調整することによって、導波路６１ｇあるいは６１ｈに振り分けられる。導波路６１ｇ−６１ｉ間のフィルタ特性は、導波路６１ｈ−６１ｉ間のフィルタ特性と比較して、中心周波数がｆｓｐ（アレイ導波路格子のチャネル周波数間隔）だけ増加する。従って、波長可変フィルタが構成できる。
【００５０】
図１４では２波長での波長可変フィルタの構成例を示したが、光スイッチを多段に縦続接続し、アレイ導波路格子と組み合わせることによって、一般に、Ｍ波長（Ｍは２以上の整数）の波長可変フィルタが構成可能となる。
【００５１】
また、アレイ導波路格子の入出力導波路６１ｇ〜６１ｉのスラブ導波路との接続部分の開口部を変化させることによって、中心周波数は一定で通過帯域幅が可変のフィルタ特性を得ることもでき（例えば、Ｋ．Ｏｋａｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ．，“Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｖａｒｉａｂｌｅ ＢａｎｄｗｉｄｔｈＦｉｌｔｅｒｓ Ｕｓｉｎｇ Ａｒｒａｙｅｄ−Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇｓ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．３１，ｎｏ．１８，Ａｕｇｕｓｔ１９９５，ｐｐ．１５９２−１５９３参照）、スイッチと組み合わせることによって中心周波数可変で且つ通過帯域幅可変の光フィルタ特性を実現することができる。
【００５２】
図１５は本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第６の実施の形態、ここでは請求項６に対応する実施の形態を示すもので、図中、７１ａ〜７１ｐは導波路、７２は逆拡散復調器、７３は光チャープ手段、７４ａ〜７４ｆは方向性結合器、７５ａ〜７５ｅは位相シフタである。
【００５３】
図１５において、導波路７１ｃ及び７１ｄ以後（図面では右側）の５段の非対称マッハツェンダ型干渉計からなるラティス型光回路では、導波路７１ｃあるいは７１ｄと導波路７１ｏあるいは７１ｐとの間の特性として、方向性結合器７４ａ〜７４ｆの結合率と位相シフタ７５ａ〜７５ｅの位相シフト値を変えることによって、通過帯域幅可変の光フィルタ特性が実現できる。
【００５４】
図１６はＦＳＲ＝７０ＧＨｚの非対称マッハツェンダ型干渉計を１２段縦続接続した時の特性の計算例である。３ｄＢ帯域幅として、６．９〜２５．８ＧＨｚの可変幅が達成可能なことが分かる。
【００５５】
位相シフタ７５ａ〜７５ｅの位相シフト値を変えることによって中心周波数を変えることも可能であるので、図１５の構成で中心周波数可変で且つ通過帯域幅可変の光フィルタを備えた光ＣＤＭＡ逆拡散復調器を実現することができる。
【００５６】
図１７は本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第７の実施の形態、ここでは請求項７に対応する実施の形態を示すもので、図中、８１ａ〜８１ｔは導波路、８２は逆拡散復調器、８３は光チャープ手段、８４ａ〜８４ｈは方向性結合器、８５ａ〜８５ｈは位相シフタ、８６は合波器である。
【００５７】
合波器８６の構成例としては、スターカプラ、ＭＭＩカプラ、２×２の方向性結合器を多段に縦続接続する構成、Ｙ分岐導波路を多段に縦続接続する構成等が考えられる。
【００５８】
図１７において、導波路８１ｃ及び８１ｄ以後（図面では右側）の８個の方向性結合器（タップ）と合波器とからなるトランスバーサル型光回路では、導波路８１ｃと８１ｔとの間の特性として、方向性結合器８４ａ〜８４ｈの結合率と位相シフタ８５ａ〜８５ｈの位相シフト値を変えることによって、中心周波数可変で且つ通過帯域幅可変の光フィルタ特性が実現できる（例えば、Ｅ．Ｐａｗｌｏｗｓｋｉ，Ｋ．Ｔａｋｉｇｕｃｈｉ ｅｔ ａｌ．，”Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ａｎｄ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｃｅｎｔｅｒ ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＦｉｌｔｅｒ Ｕｓｉｎｇ Ｔｒａｎｓｖｅｒｓａｌ−Ｆｏｒｍ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｌｔｅｒ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．３２，ｎｏ．２，Ｊａｎｕａｒｙ１９９６，ｐｐ．１１３−１１４参照）ので、図１７の構成で中心周波数可変で且つ通過帯域幅可変の光フィルタを備えた光ＣＤＭＡ逆拡散復調器を実現することができる。
【００５９】
本発明の実施例の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の光結合器、導波路部等は、石英系ガラス導波路を用いた。また、石英系ガラス導波路と半導体レーザ増幅器とのハイブリッド集積は、図１８に断面を示すＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）プラットフォームを用いて行った。
【００６０】
即ち、Ｓｉ基板９１上に異方性エッチングによりテラス領域９２を形成した後、これを完全に埋め込むように火炎堆積法によってＳｉＯ２下部クラッド層９３を形成した。
【００６１】
次に、半導体レーザ増幅器搭載時の高さ基準面を形成するために平坦化研磨を行い、Ｓｉテラス表面を露出させた。続いて、導波路のコアの高さと半導体レーザ増幅器の活性層の高さを一致させるためにＳｉＯ２高さ調整層９４、ＧｅＯ２をドーパントとして添加したＳｉＯ２コア層９５を堆積した。続いて、図１２等に示したような回路構成のパターンを用いてコア層をエッチングしてコア部分を作成した後、ＳｉＯ２上部クラッド層９６を堆積し、導波路部分の作製を完了した。
【００６２】
次に、半導体レーザ増幅器搭載部と電気配線部を形成する部分の上部クラッド層及び高さ調整層をエッチングして、Ｓｉテラス表面を露出させた。最後に、Ｓｉテラス表面に絶縁用ＳｉＯ２膜（図示せず）を形成し、その上にＡｕ電気配線９７とＡｕＳｎ半田パタン９８を形成し、半導体レーザ増幅器９９（活性層９９ａ）を搭載した。
【００６３】
なお、熱光学効果による位相シフタとして、所定の導波路上に薄膜ヒータ及び電気配線（いずれも図示せず）を蒸着した。
【００６４】
本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の導波路部分は、ガラス導波路に限らず、強誘電体導波路、半導体導波路、ポリマー導波路、光ファイバ等を用いて実現できることは明らかである。また、いくつかの種類の導波路を組み合わせたハイブリッド集積構成を用いて実現できることも明らかである。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、受信側に光チャープ手段と光フィルタとを配置することにより、復号光信号パルスの不要サイドローブ成分を低減し且つ非復号光信号パルスの出力レベルを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光ＣＤＭＡシステムの一例を示す構成図
【図２】図１の光ＣＤＭＡシステムにおける入出射光パルス列を示す図
【図３】本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第１の実施の形態を示す構成図
【図４】図３の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器を用いた光ＣＤＭＡシステムを示す構成図
【図５】図４中の拡散変調器の構成例を示す図
【図６】図４中の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の逆拡散復調器部分（図３中の逆拡散復調器）の構成例を示す図
【図７】図４の光ＣＤＭＡシステムにおける入出射光パルス列を示す図
【図８】図４中の拡散変調器及び光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の逆拡散復調器部分の他の構成例を示す図
【図９】図４中の拡散変調器及び光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の逆拡散復調器部分のさらに他の構成例を示す図
【図１０】本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第２の実施の形態を示す構成図
【図１１】光ファイバ中での光パルスの自己位相変調効果による光周波数変化を示す図
【図１２】本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第３の実施の形態を示す構成図
【図１３】本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第４の実施の形態を示す構成図
【図１４】本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第５の実施の形態を示す構成図
【図１５】本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第６の実施の形態を示す構成図
【図１６】ラティス型光フィルタの通過帯域幅可変特性の計算例を示す図
【図１７】本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第７の実施の形態を示す構成図
【図１８】ＰＬＣハイブリッド集積回路構成の実施例の断面図
【符号の説明】
１−１，１−２，１−３，……，２１−１，２１−２，２１−３，……：短光パルス光源、２−１，２−２，２−３，……，２２−１，２２−２，２２−３，……：拡散変調器、３，２３：スターカプラ、４−１，４−２，４−３，……，１２，６２，７２，８２：逆拡散復調器、５ａ〜５ｆ，２６ａ〜２６ｆ，６４ａ，６４ｂ，７４ａ〜７４ｆ，８４ａ〜８４ｈ：方向性結合器、６ａ〜６ｆ，２７ａ〜２７ｄ，３３ａ〜３３ｄ，４５ａ〜４５ｄ，６５，７５ａ〜７５ｅ，８５ａ〜８５ｈ：位相シフタ、１１：光入力部、１３，６３，７３，８３：光チャープ手段、１４：光フィルタ、１５：光出力部、１６，１７：光結合部、２４−１，２４−２，２４−３，……：光ＣＤＭＡ逆拡散復調器、２５ａ〜２５ｐ，３１ａ〜３１ｆ，４１ａ〜４１ｆ，６１ａ〜６１ｉ，７１ａ〜７１ｐ，８１ａ〜８１ｔ：導波路、３２：１×４の光分岐器、３４：４×１の光合波器、４２ａ，４２ｂ，６６：アレイ導波路格子、４３ａ〜４３ｄ，６７ａ，６７ｂ：アレイ導波路格子のスラブ導波路、４４ａ，４４ｂ，６８：アレイ導波路格子のアレイ導波路、５１：光ファイバ、５２：半導体レーザ増幅器、５３：位相変調器、８６：合波器、９１：Ｓｉ基板、９２：テラス領域、９３：下部クラッド層、９４：高さ調整層、９５：コア層、９６：上部クラッド層、９７：電気配線、９８：半田パタン、９９：半導体レーザ増幅器、９９ａ：半導体レーザ増幅器の活性層。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光領域で信号の拡散変調・逆拡散復調を行うＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：符号分割多元接続）システム中の復調器構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ＣＤＭＡ方式は、ランダムアクセスやセルフルーティング的な動作を、光スイッチ等の素子を用いることなしに符号によってシステム的に実現可能である。そのため光ＬＡＮや光交換への適用が検討されている。
【０００３】
図１は従来の光ＣＤＭＡシステムの一例を示すもので、図中、１−１，１−２，１−３，……は短光パルス光源、２−１，２−２，２−３，……は光領域で信号の拡散変調を行う拡散変調器、３はスターカプラ、４−１，４−２，４−３，……は光領域で信号の逆拡散復調を行う逆拡散復調器である。
【０００４】
短光パルス光源１−１，１−２，１−３，……は複数の拡散変調器２−１，２−２，２−３，……にそれぞれ接続され、また、複数の拡散変調器２−１，２−２，２−３，……と、複数の逆拡散復調器４−１，４−２，４−３，……はスターカプラ３を挟んで対向する如く、該スターカプラ３に接続されている。
【０００５】
各拡散変調器２−１，２−２，２−３，……は、光路長差がそれぞれΔＬ，２ΔＬ，……ＪΔＬのＪ個（Ｊは１以上の整数、本図ではＪ＝２）の非対称マッハツェンダ型干渉計を縦続接続したラティス型光回路からなり、また、各逆拡散復調器４−１，４−２，４−３，……は光路長差がそれぞれＪΔＬ，（Ｊ−１）ΔＬ，……ΔＬのＪ個（Ｊは１以上の整数、本図ではＪ＝２）の非対称マッハツェンダ型干渉計を縦続接続したラティス型光回路からなっている。
【０００６】
ここで、拡散変調器２−２及び逆拡散復調器４−２を構成する方向性結合器５ａ〜５ｆの結合率を０．５に設定し、繰り返し周波数ｆ（Ｈｚ）（ｆ≦ｃ／（２ＪｎΔＬ）、ｃは光速、ｎは導波路の屈折率）の短光パルスを拡散変調器２−２に入射した場合、１／ｆ（ｓｅｃ）の時間フレーム中に２Ｊ個の光パルス列（周期Δｔ（＝ｎΔＬ／ｃ））が新たに生成され、符号系列が構成される。この符号系列は拡散変調器２−２を構成する位相シフタ６ａ，６ｂの位相情報を含んでいる。この符号化光パルス列を逆拡散復調器４−２に入射させた場合、個々の光パルスは２Ｊ個の光パルスに分離された後、コヒーレントな電界成分の加算が行われる。
【０００７】
逆拡散復調器４−２を構成する位相シフタ６ｃ，６ｄの設定が位相シフタ６ａ，６ｂに対して復号条件を満たしている場合、パルスの中央に光パワーが集中して復号が行われるが、設定が復号条件と異なる場合は入射符号化パルスはさらに時間的に拡散され、復号は行われない。
【０００８】
図２は図１のシステムにおける入出射光パルス列を示すもので、同図（ａ）は入射光パルス列、同図（ｂ）はＪ＝２の場合の拡散変調器通過後の生成符号系列、同図（ｃ）は復号条件が満たされた逆拡散復調器通過後の出射光パルス列、同図（ｄ）は復号条件が満たされない逆拡散復調器通過後の出射光パルス列をそれぞれ示している。なお、本図では簡単のため、入射光パルス列のうち１パルスが及ぼす影響について示した。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のシステムでは、復号条件が満たされた場合でも復号光パルスの回りにサイドローブ成分が生じ、受信側でのＳ／Ｎ比が劣化するという欠点があった。また、復号条件が満たされない場合にはさらに時間的に拡散された光パルス列（非復号光パルス）が生じ、所望の復号信号のＳ／Ｎ比を劣化させるという欠点があった。これはそれぞれＣＤＭＡ用拡散変調器及び逆拡散復調器として、自己相関特性と相互相関特性とが理想的な状態からずれていることを示している。
【００１０】
本発明は、上記従来技術に鑑みて成されたものであり、復号光パルスの不要サイドローブ成分を低減し、且つ非復号光パルスの出力レベルを低減することが可能な光ＣＤＭＡ逆拡散復調器を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器では、光領域で拡散変調された光ＣＤＭＡ信号を逆拡散復調する逆拡散復調器の後段に、通過する信号光の周波数成分を当該信号光の光強度に応じて時間的に変化させる光チャープ手段と、該光チャープ手段からの出力を受け、復号信号光の主ピークパルスに対応した周波数成分のみを通過させる光フィルタとを設けたことを特徴とする（請求項１）。
【００１２】
光チャープ手段を通過した信号光はその光強度に応じて周波数成分が時間的に変化するため、復号信号光の主ピークパルスに対応した周波数成分のみを光フィルタで取り出すことによって、復号光パルスの不要サイドローブ成分を低減し、且つ非復号光パルスの出力レベルを低減することができる。
【００１３】
光チャープ手段としては、光ファイバ（請求項２）、半導体レーザ増幅器（請求項３）中での光パルスの自己位相変調（ＳＰＭ：Ｓｅｌｆ Ｐｈａｓｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）効果等を用いることができる。あるいは信号光に同期して位相変調を施すことによっても信号光周波数をチャープさせることができる（請求項４）。
【００１４】
光フィルタとしては、アレイ導波路格子（請求項５）、ラティス型光回路（請求項６）、トランスバーサル型光回路（請求項７）等を用いることができる。これらの光フィルタでは中心周波数、通過帯域幅を変更可能であるので、様々な搬送波周波数信号やビットレート、光強度パルスに対応することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図３は本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第１の実施の形態、ここでは請求項１に対応する実施の形態を示すもので、図中、１１は光入力部、１２は光領域で信号の逆拡散復調を行う逆拡散復調器、１３は通過する信号光の周波数成分を当該信号光の光強度に応じて時間的に変化させる光チャープ手段、１４は復号信号光の主ピークパルスに対応した周波数成分のみを取り出す光フィルタ、１５は光出力部、１６，１７は光結合部である。
【００１６】
光チャープ手段１３は光結合部１６を介して逆拡散復調器１２の後段に接続され、さらに光チャープ手段１３には光結合部１７を介して光フィルタ１４が接続されており、光入力部１１から入力され、逆拡散復調器１２で逆拡散復調された光パルスは光チャープ手段１３で光チャープを受け、さらに光フィルタ１４を介して光出力部１５から出力される。
【００１７】
図４は図３の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器を用いた光ＣＤＭＡシステムを示すもので、図中、２１−１，２１−２，２１−３，……は短光パルス光源、２２−１，２２−２，２２−３，……は光領域で信号の拡散変調を行う拡散変調器、２３はスターカプラ、２４−１，２４−２，２４−３，……は図３に示した光ＣＤＭＡ逆拡散復調器である。
【００１８】
短光パルス光源２１−１，２１−２，２１−３，……は複数の拡散変調器２２−１，２２−２，２２−３，……にそれぞれ接続され、また、複数の拡散変調器２２−１，２２−２，２２−３，……と、複数の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器２４−１，２４−２，２４−３，……はスターカプラ２３を挟んで対向する如く、該スターカプラ２３に接続されている。
【００１９】
図５は図４中の拡散変調器２２−１，２２−２，２２−３，……の構成例を、図６は図４中の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器２４−１，２４−２，２４−３，……の逆拡散復調器部分（図３中の逆拡散復調器１２）の構成例をそれぞれ示すものである。
【００２０】
図５では、光路長差がそれぞれΔＬ，２ΔＬの２個の非対称マッハツェンダ型干渉計を縦続接続させている。一般に、光路長差がΔＬ，２ΔＬ，４ΔＬ，……２ＫΔＬ（Ｋは１以上の整数）の非対称マッハツェンダ型干渉計を縦続接続する構成をとることができる。図６は、図５の構成を対向させ（入力部と出力部とを入れ替え）ている。
【００２１】
図５、図６において、２５ａ〜２５ｐは導波路（２５ａ，２５ｂ，２５ｉ，２５ｊは入力導波路、２５ｇ，２５ｈ，２５ｏ，２５ｐは出力導波路）、２６ａ〜２６ｆは方向性結合器、２７ａ〜２７ｄは位相シフタである。
【００２２】
方向性結合器としては、例えば２つの導波路を近接させた構成、対称マッハツェンダ型干渉計あるいは対称マッハツェンダ型干渉計を多段に縦続接続した構成、多モード干渉（ＭＭＩ）カプラ、等が考えられる。また、位相シフタとしては、例えばガラス導波路を用いた場合は熱光学効果による屈折率変化を誘起するためのヒータ、強誘電体導波路を用いた場合は電気光学効果による屈折率変化を誘起するための電極等が考えられる。
【００２３】
図７は図５、図６の拡散変調器、逆拡散復調器を用いた図４の光ＣＤＭＡシステムにおける入出射光パルス列を示すもので、同図（ａ）は拡散変調器通過後の生成符号系列（入力導波路２５ａから入力され、出力導波路２５ｇに出力された光パルス列）、同図（ｂ）は図５、図６の位相シフタにφａ＝φｂ＝π、φｃ＝φｄ＝０の位相を与えた場合（復号条件が満たされた場合）の出射光パルス列（入力導波路２５ｉから入力され、出力導波路２５ｏに出力された光パルス列）、同図（ｃ）は図５、６の位相シフタにφａ＝φｂ＝π、φｃ＝π、φｄ＝０の位相を与えた場合（復号条件が満たされない場合）の出射光パルス列、同図（ｄ）は同図（ｂ）の出射光パルス列が光チャープ手段と光フィルタとを通過した後の出射光パルス列、同図（ｅ）は同図（ｃ）の出射光パルス列が光チャープ手段と光フィルタとを通過した後の出射光パルス列をそれぞれ示している（但し、φａ，φｂ，φｃ，φｄはそれぞれ、位相シフタ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄの位相シフト値を表している。）。なお、本図では簡単のため、入射光パルス列のうち１パルスが及ぼす影響について示した。
【００２４】
図８は図４中の拡散変調器２２−１，２２−２，２２−３，……及び光ＣＤＭＡ逆拡散復調器２４−１，２４−２，２４−３，……の逆拡散復調器部分の他の構成例を示すもので、ここでは拡散変調器と逆拡散復調器部分とが同一形状となる例を示す。
【００２５】
図８では、１×４の光分岐器と４×１の光合波器とを光路長差がΔＬ，２ΔＬ，３ΔＬの４本の導波路を介して接続している。図８において、３１ａ〜３１ｆは導波路、３２は１×４の光分岐器、３３ａ〜３３ｄは位相シフタ、３４は４×１の光合波器である。
【００２６】
光分岐器及び光合波器の構成例としては、スターカプラ、ＭＭＩカプラ、２×２の方向性結合器を多段に縦続接続する構成、Ｙ分岐導波路を多段に縦続接続する構成等が考えられる。この構成で光パルス列を入射させた場合、図５、図６の構成の場合と同様に、導波路の遅延時間差と位相シフタの設定値の組み合わせとにより、光パルス列の拡散変調、逆拡散復調が行われる。
【００２７】
図９は図４中の拡散変調器２２−１，２２−２，２２−３，……及び光ＣＤＭＡ逆拡散復調器２４−１，２４−２，２４−３，……の逆拡散復調器部分のさらに他の構成例を示すもので、ここでも拡散変調器と逆拡散復調器部分とが同一形状となる例を示す。
【００２８】
図９では、２つのアレイ導波路格子の入出力部分を複数の導波路を用いて接続した、アレイ導波路格子対構成を備えている。図９において、４１ａ〜４１ｆは導波路、４２ａ，４２ｂはアレイ導波路格子、４３ａ〜４３ｄはアレイ導波路格子のスラブ導波路、４４ａ，４４ｂはアレイ導波路格子のアレイ導波路、４５ａ〜４５ｄは位相シフタである。
【００２９】
前記構成による拡散変調器において、導波路４１ａからの入射光は周波数成分毎に導波路４１ｂ〜４１ｅに分かれて出射され、位相シフタ４５ａ〜４５ｄで位相シフトを受けた後、導波路４１ｆで合波される。この合波信号は前記構成による逆拡散復調器において、再度対応する周波数成分毎に分波され、位相シフト後、合波される。位相シフタ４５ａ〜４５ｄでの位相シフトの設定値の組み合わせにより、周波数領域での光パルス列の復号、非復号が行われる。
【００３０】
しかしながら、図８または図９のいずれに示した拡散変調器及び逆拡散復調器を用いた場合でも、図５、図６の構成の場合と同様に理想的な復号、非復号は行われない。
【００３１】
そこで、図３に示したように逆拡散復調器の後段に光チャープ手段を配置し、その後段にパワーレベルの小さいサイドローブ成分や非復号信号光が被った周波数成分は通過させず、復号化された主ピークパルスが被った周波数成分のみを通過させる光フィルタを配置することによって、サイドローブ成分や非復号信号光成分を除去し、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００３２】
図１０は本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第２の実施の形態、ここでは請求項２に対応する実施の形態を示すもので、図中、図３と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、１１は光入力部、１２は逆拡散復調器、１４は光フィルタ、１５は光出力部、１６，１７は光結合部、５１は光ファイバである。
【００３３】
ここでは光チャープ手段として、光ファイバ５１中での光パルスの自己位相変調効果を用いている。
【００３４】
光パルスの包絡線関数をＥ、ガラス固有の屈折率をｎ（ｆ）（ｆは光周波数）とすると、光ファイバの実効屈折率は自己位相変調効果により
【００３５】
光の位相Φは、
Φ＝２πｆｔ−βｚ ……（２）
と表される。但し、ｔは時間、ｚは光の進行方向の座標である。
【００３６】
瞬時角周波数は位相の時間微分で表されるので、瞬時周波数は
【００３７】
光パルスの前縁ではｄ｜Ｅ｜２／ｄｔ＞０、光パルスの後縁ではｄ｜Ｅ｜２／ｄｔ＜０であるので、式（３）より光パルスの後縁に行くに従って光周波数が高くなるチャーピングが発生する。
【００３８】
図１１は光ファイバ中での自己位相変調効果により光パルスの光周波数が変化するようすを示すもので、同図（ａ）は光パルス波形を、同図（ｂ）は光周波数変化をそれぞれ示す。
【００３９】
式（３）から分かるように、光パルス強度が小さい場合は周波数変化が小さくなる。サイドローブ成分あるいは非復号信号光成分による周波数変化が
ｆ１≦Δｆ≦ｆ２ ……（４）
の範囲に収まるとする。主ピークパルスによる周波数変化は式（４）の範囲を超えるので、式（４）の範囲は通過させず、式（４）以外の範囲は通過させるように光フィルタ１４を設定することによって、サイドローブ成分や非復号信号光成分を除去し、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００４０】
図１２は本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第３の実施の形態、ここでは請求項３に対応する実施の形態を示すもので、図中、図３と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、１１は光入力部、１２は逆拡散復調器、１４は光フィルタ、１５は光出力部、１６，１７は光結合部、５２は半導体レーザ増幅器である。
【００４１】
ここでは光チャープ手段として、半導体レーザ増幅器５２を用いている。半導体レーザ増幅器においても図１１に示した例と同様な周波数シフトが生じるので、光フィルタ１４を適切に設定することによって、サイドローブ成分や非復号信号光成分を除去し、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００４２】
図１２の構成例の利点としては、図１０の構成例とは異なり、長尺の光ファイバを用いる必要がないので、ハイブリッド集積技術を用いて全ての素子を同一基板上に集積化可能なことが挙げられる。
【００４３】
図１３は本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第４の実施の形態、ここでは請求項４に対応する実施の形態を示すもので、図中、図３と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、１１は光入力部、１２は逆拡散復調器、１４は光フィルタ、１５は光出力部、１６，１７は光結合部、５３は位相変調器である。
【００４４】
ここでは光チャープ手段として、位相変調器５３を用いている。位相変調器としては強誘電体導波路（例えば、ＬｉＮｂＯ3）を用いたもの等が考えられる。
【００４５】
信号光に同期した電気信号を用いて位相変調器５３を駆動する。式（３）で示したように瞬時角周波数成分は位相の時間微分で表されるので、信号光の光周波数も時間的に変化する。自己位相変調効果のようにサイドローブ成分や非復号信号光の光周波数変化成分が式（４）のように局在化されることはないが、主ピークパルス部分の光周波数のみを透過させる光フィルタを挿入することにより、サイドローブ成分や非復号信号光成分を低減し、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００４６】
なお、図１３の構成例においても、ハイブリッド集積技術を用いて全ての素子を同一基板上に集積化することができる。
【００４７】
図１４は本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第５の実施の形態、ここでは請求項５に対応する実施の形態を示すもので、図中、６１ａ〜６１ｉは導波路、６２は逆拡散復調器、６３は光チャープ手段、６４ａ，６４ｂは方向性結合器、６５は位相シフタ、６６はアレイ導波路格子、６７ａ，６７ｂはアレイ導波路格子のスラブ導波路、６８はアレイ導波路格子のアレイ導波路である。
【００４８】
光チャープ手段によってチャープされた信号光の所望の周波数成分を取り出す光フィルタとしては、以下の条件が要求される。即ち、様々な信号光搬送波周波数に対応するために、中心周波数可変フィルタが必要である。また、信号光強度、ビットレートが様々な値をとることを考慮すると、主ピークパルスやサイドローブ、非復号信号光成分の有する帯域幅が変化することもあるので、中心周波数可変特性の他に通過帯域幅可変フィルタも必要となる。
【００４９】
図１４において、導波路６１ｃからの信号光は、次段の対称マッハツェンダ型干渉計（光スイッチ）の位相シフタ６５を調整することによって、導波路６１ｇあるいは６１ｈに振り分けられる。導波路６１ｇ−６１ｉ間のフィルタ特性は、導波路６１ｈ−６１ｉ間のフィルタ特性と比較して、中心周波数がｆｓｐ（アレイ導波路格子のチャネル周波数間隔）だけ増加する。従って、波長可変フィルタが構成できる。
【００５０】
図１４では２波長での波長可変フィルタの構成例を示したが、光スイッチを多段に縦続接続し、アレイ導波路格子と組み合わせることによって、一般に、Ｍ波長（Ｍは２以上の整数）の波長可変フィルタが構成可能となる。
【００５１】
また、アレイ導波路格子の入出力導波路６１ｇ〜６１ｉのスラブ導波路との接続部分の開口部を変化させることによって、中心周波数は一定で通過帯域幅が可変のフィルタ特性を得ることもでき（例えば、Ｋ．Ｏｋａｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ．，“Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｖａｒｉａｂｌｅ ＢａｎｄｗｉｄｔｈＦｉｌｔｅｒｓ Ｕｓｉｎｇ Ａｒｒａｙｅｄ−Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇｓ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．３１，ｎｏ．１８，Ａｕｇｕｓｔ１９９５，ｐｐ．１５９２−１５９３参照）、スイッチと組み合わせることによって中心周波数可変で且つ通過帯域幅可変の光フィルタ特性を実現することができる。
【００５２】
図１５は本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第６の実施の形態、ここでは請求項６に対応する実施の形態を示すもので、図中、７１ａ〜７１ｐは導波路、７２は逆拡散復調器、７３は光チャープ手段、７４ａ〜７４ｆは方向性結合器、７５ａ〜７５ｅは位相シフタである。
【００５３】
図１５において、導波路７１ｃ及び７１ｄ以後（図面では右側）の５段の非対称マッハツェンダ型干渉計からなるラティス型光回路では、導波路７１ｃあるいは７１ｄと導波路７１ｏあるいは７１ｐとの間の特性として、方向性結合器７４ａ〜７４ｆの結合率と位相シフタ７５ａ〜７５ｅの位相シフト値を変えることによって、通過帯域幅可変の光フィルタ特性が実現できる。
【００５４】
図１６はＦＳＲ＝７０ＧＨｚの非対称マッハツェンダ型干渉計を１２段縦続接続した時の特性の計算例である。３ｄＢ帯域幅として、６．９〜２５．８ＧＨｚの可変幅が達成可能なことが分かる。
【００５５】
位相シフタ７５ａ〜７５ｅの位相シフト値を変えることによって中心周波数を変えることも可能であるので、図１５の構成で中心周波数可変で且つ通過帯域幅可変の光フィルタを備えた光ＣＤＭＡ逆拡散復調器を実現することができる。
【００５６】
図１７は本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第７の実施の形態、ここでは請求項７に対応する実施の形態を示すもので、図中、８１ａ〜８１ｔは導波路、８２は逆拡散復調器、８３は光チャープ手段、８４ａ〜８４ｈは方向性結合器、８５ａ〜８５ｈは位相シフタ、８６は合波器である。
【００５７】
合波器８６の構成例としては、スターカプラ、ＭＭＩカプラ、２×２の方向性結合器を多段に縦続接続する構成、Ｙ分岐導波路を多段に縦続接続する構成等が考えられる。
【００５８】
図１７において、導波路８１ｃ及び８１ｄ以後（図面では右側）の８個の方向性結合器（タップ）と合波器とからなるトランスバーサル型光回路では、導波路８１ｃと８１ｔとの間の特性として、方向性結合器８４ａ〜８４ｈの結合率と位相シフタ８５ａ〜８５ｈの位相シフト値を変えることによって、中心周波数可変で且つ通過帯域幅可変の光フィルタ特性が実現できる（例えば、Ｅ．Ｐａｗｌｏｗｓｋｉ，Ｋ．Ｔａｋｉｇｕｃｈｉ ｅｔ ａｌ．，”Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ａｎｄ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｃｅｎｔｅｒ ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＦｉｌｔｅｒ Ｕｓｉｎｇ Ｔｒａｎｓｖｅｒｓａｌ−Ｆｏｒｍ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｌｔｅｒ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．３２，ｎｏ．２，Ｊａｎｕａｒｙ１９９６，ｐｐ．１１３−１１４参照）ので、図１７の構成で中心周波数可変で且つ通過帯域幅可変の光フィルタを備えた光ＣＤＭＡ逆拡散復調器を実現することができる。
【００５９】
本発明の実施例の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の光結合器、導波路部等は、石英系ガラス導波路を用いた。また、石英系ガラス導波路と半導体レーザ増幅器とのハイブリッド集積は、図１８に断面を示すＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）プラットフォームを用いて行った。
【００６０】
即ち、Ｓｉ基板９１上に異方性エッチングによりテラス領域９２を形成した後、これを完全に埋め込むように火炎堆積法によってＳｉＯ２下部クラッド層９３を形成した。
【００６１】
次に、半導体レーザ増幅器搭載時の高さ基準面を形成するために平坦化研磨を行い、Ｓｉテラス表面を露出させた。続いて、導波路のコアの高さと半導体レーザ増幅器の活性層の高さを一致させるためにＳｉＯ２高さ調整層９４、ＧｅＯ２をドーパントとして添加したＳｉＯ２コア層９５を堆積した。続いて、図１２等に示したような回路構成のパターンを用いてコア層をエッチングしてコア部分を作成した後、ＳｉＯ２上部クラッド層９６を堆積し、導波路部分の作製を完了した。
【００６２】
次に、半導体レーザ増幅器搭載部と電気配線部を形成する部分の上部クラッド層及び高さ調整層をエッチングして、Ｓｉテラス表面を露出させた。最後に、Ｓｉテラス表面に絶縁用ＳｉＯ２膜（図示せず）を形成し、その上にＡｕ電気配線９７とＡｕＳｎ半田パタン９８を形成し、半導体レーザ増幅器９９（活性層９９ａ）を搭載した。
【００６３】
なお、熱光学効果による位相シフタとして、所定の導波路上に薄膜ヒータ及び電気配線（いずれも図示せず）を蒸着した。
【００６４】
本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の導波路部分は、ガラス導波路に限らず、強誘電体導波路、半導体導波路、ポリマー導波路、光ファイバ等を用いて実現できることは明らかである。また、いくつかの種類の導波路を組み合わせたハイブリッド集積構成を用いて実現できることも明らかである。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、受信側に光チャープ手段と光フィルタとを配置することにより、復号光信号パルスの不要サイドローブ成分を低減し且つ非復号光信号パルスの出力レベルを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光ＣＤＭＡシステムの一例を示す構成図
【図２】図１の光ＣＤＭＡシステムにおける入出射光パルス列を示す図
【図３】本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第１の実施の形態を示す構成図
【図４】図３の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器を用いた光ＣＤＭＡシステムを示す構成図
【図５】図４中の拡散変調器の構成例を示す図
【図６】図４中の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の逆拡散復調器部分（図３中の逆拡散復調器）の構成例を示す図
【図７】図４の光ＣＤＭＡシステムにおける入出射光パルス列を示す図
【図８】図４中の拡散変調器及び光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の逆拡散復調器部分の他の構成例を示す図
【図９】図４中の拡散変調器及び光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の逆拡散復調器部分のさらに他の構成例を示す図
【図１０】本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第２の実施の形態を示す構成図
【図１１】光ファイバ中での光パルスの自己位相変調効果による光周波数変化を示す図
【図１２】本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第３の実施の形態を示す構成図
【図１３】本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第４の実施の形態を示す構成図
【図１４】本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第５の実施の形態を示す構成図
【図１５】本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第６の実施の形態を示す構成図
【図１６】ラティス型光フィルタの通過帯域幅可変特性の計算例を示す図
【図１７】本発明の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器の第７の実施の形態を示す構成図
【図１８】ＰＬＣハイブリッド集積回路構成の実施例の断面図
【符号の説明】
１−１，１−２，１−３，……，２１−１，２１−２，２１−３，……：短光パルス光源、２−１，２−２，２−３，……，２２−１，２２−２，２２−３，……：拡散変調器、３，２３：スターカプラ、４−１，４−２，４−３，……，１２，６２，７２，８２：逆拡散復調器、５ａ〜５ｆ，２６ａ〜２６ｆ，６４ａ，６４ｂ，７４ａ〜７４ｆ，８４ａ〜８４ｈ：方向性結合器、６ａ〜６ｆ，２７ａ〜２７ｄ，３３ａ〜３３ｄ，４５ａ〜４５ｄ，６５，７５ａ〜７５ｅ，８５ａ〜８５ｈ：位相シフタ、１１：光入力部、１３，６３，７３，８３：光チャープ手段、１４：光フィルタ、１５：光出力部、１６，１７：光結合部、２４−１，２４−２，２４−３，……：光ＣＤＭＡ逆拡散復調器、２５ａ〜２５ｐ，３１ａ〜３１ｆ，４１ａ〜４１ｆ，６１ａ〜６１ｉ，７１ａ〜７１ｐ，８１ａ〜８１ｔ：導波路、３２：１×４の光分岐器、３４：４×１の光合波器、４２ａ，４２ｂ，６６：アレイ導波路格子、４３ａ〜４３ｄ，６７ａ，６７ｂ：アレイ導波路格子のスラブ導波路、４４ａ，４４ｂ，６８：アレイ導波路格子のアレイ導波路、５１：光ファイバ、５２：半導体レーザ増幅器、５３：位相変調器、８６：合波器、９１：Ｓｉ基板、９２：テラス領域、９３：下部クラッド層、９４：高さ調整層、９５：コア層、９６：上部クラッド層、９７：電気配線、９８：半田パタン、９９：半導体レーザ増幅器、９９ａ：半導体レーザ増幅器の活性層。
Claims (7)
- 光領域で信号の拡散変調を行う拡散変調器によって拡散変調された光ＣＤＭＡ信号を逆拡散復調する逆拡散復調器において、
逆拡散復調器の後段に、
通過する信号光の周波数成分を当該信号光の光強度に応じて時間的に変化させる光チャープ手段と、
該光チャープ手段からの出力を受け、復号信号光の主ピークパルスに対応した周波数成分のみを通過させる光フィルタとを設けた
ことを特徴とする光ＣＤＭＡ逆拡散復調器。 - 前記光チャープ手段が光ファイバであることを特徴とする請求項１記載の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器。
- 前記光チャープ手段が半導体レーザ増幅器であることを特徴とする請求項１記載の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器。
- 前記光チャープ手段が位相変調器であることを特徴とする請求項１記載の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器。
- 前記光フィルタが、入力用導波路と、導波路アレイと、出力用導波路と、前記入力用導波路と導波路アレイとを接続する第１の扇形スラブ導波路と、前記導波路アレイと出力導波路とを接続する第２の扇形スラブ導波路とを備え、且つ前記導波路アレイの長さが所定の導波路長で順次長くなるように構成されたアレイ導波路格子であることを特徴とする請求項１記載の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器。
- 前記光フィルタが、非対称マッハツェンダ型干渉計１段、あるいは非対称マッハツェンダ型干渉計をＮ段（Ｎは２以上の整数）に縦続接続したラティス型光回路であることを特徴とする請求項１記載の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器。
- 前記光フィルタが、第１の１本の導波路と、Ｉ本（Ｉは２以上の整数）の導波路をＩか所の異なる位置で結合させるＩ個の方向性結合器と、第２の１本の導波路とを有し、前記Ｉ本の導波路は前記第１の１本の導波路と結合した後、合波器によって第２の１本の導波路にまとめられたトランスバーサル型光回路であることを特徴とする請求項１記載の光ＣＤＭＡ逆拡散復調器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26039399A JP3616532B2 (ja) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | 光ｃｄｍａ逆拡散復調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26039399A JP3616532B2 (ja) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | 光ｃｄｍａ逆拡散復調器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001086070A JP2001086070A (ja) | 2001-03-30 |
| JP3616532B2 true JP3616532B2 (ja) | 2005-02-02 |
Family
ID=17347308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26039399A Expired - Fee Related JP3616532B2 (ja) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | 光ｃｄｍａ逆拡散復調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3616532B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020082437A (ko) * | 2002-09-03 | 2002-10-31 | 학교법인 한국정보통신학원 | 파장 및 시간 분산을 이용한 광 코드분할다중접속시스템에서의 가변 광 부호화/복호화기 |
| JP2004096653A (ja) | 2002-09-04 | 2004-03-25 | Nec Corp | 光送信器及びそれに用いる光変調方法 |
| CN1813429B (zh) | 2003-07-16 | 2011-09-21 | 日本电信电话株式会社 | 使用光频率编码的光通信***、其光发送装置以及接收装置、反射型光通信装置 |
| JP4695028B2 (ja) * | 2006-06-29 | 2011-06-08 | 日本電信電話株式会社 | 光ｃｄｍａ復号器及び光ｃｄｍａ通信システム |
| WO2012118567A2 (en) * | 2011-03-01 | 2012-09-07 | Rensselaer Polytechnic Institute | Multiplexed pulse modulation using superposition |
-
1999
- 1999-09-14 JP JP26039399A patent/JP3616532B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001086070A (ja) | 2001-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6711313B2 (en) | CDMA encoder-decoder, CDMA communication system, WDM-CDMA communication system | |
| CA2210536C (en) | Optical switch | |
| US9188741B2 (en) | Adjustable multiple-channel optical switch | |
| JPH05323246A (ja) | 光合分波器 | |
| TWI838821B (zh) | 片上集成波分複用器及晶片 | |
| JP3611302B2 (ja) | Ｃｄｍａ変復調装置、ｃｄｍａ通信システム、および、ｗｄｍ・ｃｄｍａ共用通信システム | |
| JP3616532B2 (ja) | 光ｃｄｍａ逆拡散復調器 | |
| Doerr et al. | Compact and low-loss manner of waveguide grating router passband flattening and demonstration in a 64-channel blocker/multiplexer | |
| EP0936483A2 (en) | Optical router with coherent connecting paths | |
| JP3471202B2 (ja) | 光ｃｄｍａ用回路 | |
| JP3333425B2 (ja) | 光ｃｄｍａ回路および光通信システム | |
| de Ridder et al. | Interleavers | |
| Han et al. | Ultra-low power 32-channel× 50-GHz grid tunable wavelength (de) multiplexer in SOI | |
| JP4695028B2 (ja) | 光ｃｄｍａ復号器及び光ｃｄｍａ通信システム | |
| JP3154396B2 (ja) | 光ｃｄｍ回路 | |
| JP3931834B2 (ja) | 光波長合分波器 | |
| Rahim et al. | 16× 25 GHz Optical OFDM Demultiplexer in a 220nm Silicon Photonics Platform using a Parallel-Serial Filter Approach | |
| Mizuno et al. | Uniform wavelength spacing Mach-Zehnder interferometer using phase-generating couplers | |
| Doerr | Silica-on-silicon devices for inter-and intra-channel control in WDM systems | |
| AU2804599A (en) | Interlaced phased array optical grating | |
| AU690797C (en) | Optical switch | |
| JPH09258045A (ja) | 導波路型光パルス多重回路 | |
| WO2002044773A1 (fr) | Demultiplexeur optique de longueurs d'onde | |
| Takiguchi | Highly functional PLC devices for advanced photonic networks | |
| Samadi | A multi-functional planar lightwave circuit for optical signal processing applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040810 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040917 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041102 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041105 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071112 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081112 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091112 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101112 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |