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JP3333425B2 - Optical CDMA circuit and optical communication system - Google Patents
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JP3333425B2 - Optical CDMA circuit and optical communication system - Google Patents

Optical CDMA circuit and optical communication system

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JP3333425B2
JP3333425B2 JP11162997A JP11162997A JP3333425B2 JP 3333425 B2 JP3333425 B2 JP 3333425B2 JP 11162997 A JP11162997 A JP 11162997A JP 11162997 A JP11162997 A JP 11162997A JP 3333425 B2 JP3333425 B2 JP 3333425B2
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communication system
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明 姫野
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光スペクトラム拡
散通信方式において光信号の拡散変調・逆拡散復調を行
う光CDMA(符号分割多元接続:Code Division Mult
iple Access )回路および光CDMA回路を用いた光通
信システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical CDMA (Code Division Multiple Access) for performing spread modulation and despread demodulation of an optical signal in an optical spread spectrum communication system.
iple Access) circuit and an optical communication system using an optical CDMA circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】無線通信の分野で利用されているスペク
トラム拡散方式を光通信に適用すると、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などのデ
バイスを用いることなく、符号によってシステム的に実
現出来るので、光LAN(ローカル・エリア・ネットワ
ーク)や光交換において大きな利点を有する。
2. Description of the Related Art When a spread spectrum system used in the field of wireless communication is applied to optical communication, random access and self-routing operation can be realized systematically by codes without using devices such as optical switches. Therefore, it has a great advantage in an optical LAN (local area network) and optical switching.

【0003】従来の光スペクトラム拡散回路としては、
図7に示すような光ファイバ合分岐および光ファイバ遅
延線を用いたものが知られている。図7の回路の送信側
においては、1×Nの光分岐部24を長さがΔLずつ
(遅延時間がΔτずつ)異なるN本のファイバ遅延線2
5でそれぞれ接続し、各遅延線25は再びN×1の光合
波部26に集められている。1個の光パルスが1×Nの
光分岐部24に入射するとN個のパルス列に分けられ、
ファイバ遅延線25の長さ、数を遅延することによって
符号系列が構成される。
As a conventional optical spread spectrum circuit,
One using an optical fiber branching and optical fiber delay line as shown in FIG. 7 is known. On the transmitting side of the circuit shown in FIG. 7, the 1 × N optical branching unit 24 is divided into N fiber delay lines 2 having different lengths ΔL (delay times Δτ).
5, and the delay lines 25 are collected again in the N × 1 optical multiplexing unit 26. When one optical pulse enters the 1 × N optical branching unit 24, it is divided into N pulse trains,
A code sequence is formed by delaying the length and number of the fiber delay line 25.

【0004】図7の受信側でも同じ様に、1×N光ファ
イバ分岐部27、N本のファイバ遅延線28、およびN
×1光ファイバ合波部29を用いて整合フィルタを構成
し、1×N光分岐部27に符号化されたパルス列を入射
すると、個々のパルスはN個のパルスに分けられるが非
コヒーレントな加算が行われて、パルスの中央にパワー
が集中する。これにより、上記ファイバ遅延線28で構
成される拡散符号と入射信号との相関波形が得られる。
Similarly, on the receiving side in FIG. 7, a 1 × N optical fiber branching section 27, N fiber delay lines 28, and N
When a matched filter is formed using the × 1 optical fiber multiplexing unit 29 and a coded pulse train is incident on the 1 × N optical branching unit 27, each pulse is divided into N pulses, but non-coherent addition is performed. And the power is concentrated in the center of the pulse. As a result, a correlation waveform between the spread code constituted by the fiber delay line 28 and the incident signal is obtained.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ファイ
バ遅延線を用いた上述のような従来の光信号の拡散変調
・逆拡散復調回路では、パワーの加算によって相関を実
現しているため、単極性の疑似雑音系列と相関をとって
いる。従って、パワーの減算が出来ないので、相互相関
の特性が悪く、SN比(信号対雑音比)が悪いという解
決すべき課題があった。
However, in the above-described conventional optical signal spread modulation / despread demodulation circuit using a fiber delay line, since the correlation is realized by the addition of power, a unipolar signal is used. It is correlated with the pseudo noise sequence. Therefore, since the power cannot be subtracted, there is a problem to be solved that the characteristics of the cross-correlation are poor and the SN ratio (signal-to-noise ratio) is poor.

【0006】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
で、その目的はパワーの加算ではなく、電界での加算を
可能にすることで実質的な減算が可能となり、光スペク
トラム拡散通信方式においてSN比の高い光信号の拡散
変調・逆拡散復調を行うことのできる光CDMA回路お
よびその光CDMA回路を用いた光通信システムを提供
することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to make it possible to perform substantial subtraction by enabling addition in an electric field instead of addition of power. An object of the present invention is to provide an optical CDMA circuit capable of performing spread modulation and despread demodulation of an optical signal having a high SN ratio and an optical communication system using the optical CDMA circuit.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1 の発明は、基板上に入力用光導波路、分波
用のNチャネルアレイ格子、N個の2×2光スイッチ、
合波用のNチャネルアレイ格子、および出力用光導波路
が形成された光回路において、前記分波用のNチャネル
アレイ格子と前記合波用のNチャネルアレイ格子がN本
の長さの等しい光導波路で結ばれており、各々の該光導
波路の一部に前記2×2光スイッチおよび位相シフタが
配置されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 comprises an input optical waveguide, an N channel array grating for demultiplexing, N 2 × 2 optical switches,
In an optical circuit in which a multiplexing N-channel array grating and an output optical waveguide are formed, the N-channel array grating for demultiplexing and the N-channel array grating for multiplexing have N equal length optical waveguides. The 2 × 2 optical switch and the phase shifter are arranged in a part of each of the optical waveguides.

【0008】ここで、前記N個の2×2光スイッチの2
つの入力ポートおよび2つの出力ポートの中で、いづれ
か1つの入力ポートおよび1つの出力ポートが2×2光
スイッチのモニタポートであるとすることができる。
Here, 2 of the N 2 × 2 optical switches are
Among the one input port and the two output ports, any one of the input ports and one output port can be a monitor port of a 2 × 2 optical switch.

【0009】請求項3の発明は、光スペクトラム拡散通
信方式において、請求項1または2に記載の光CDMA
回路を複数個使用して、光信号の拡散変調を行う送信用
の光CDMA回路と光信号の逆拡散復調を行う受信用の
光CDMA回路間にスターカプラを接続したことを特徴
とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an optical CDMA communication system according to the first or second aspect, wherein
A star coupler is connected between an optical CDMA circuit for transmission that performs spread modulation of an optical signal and an optical CDMA circuit for reception that performs despread demodulation of an optical signal by using a plurality of circuits.

【0010】本発明は、入力用光導波路、分波用のNチ
ャネルアレイ格子、N個の2×2光スイッチ、合波用の
Nチャネルアレイ格子、および出力用光導波路により形
成されており、分波用アレイ格子と合波用アレイ格子が
N本の長さの等しい光導波路で結ばれており、各々の光
導波路の一部に2×2光スイッチおよび位相シフトが配
置されていることによって、パワーではなく電界での加
算、すなわち実質的な減算が可能となり、光スペクトラ
ム拡散通信方式においてSN比の高い光信号の拡散変調
・逆拡散復調を行うことができる。
The present invention comprises an input optical waveguide, an N-channel array grating for demultiplexing, N 2 × 2 optical switches, an N-channel array grating for multiplexing, and an output optical waveguide. The demultiplexing array grating and the multiplexing array grating are connected by N equal-length optical waveguides, and a 2 × 2 optical switch and a phase shift are arranged in a part of each optical waveguide. In addition, it is possible to perform addition in an electric field instead of power, that is, substantial subtraction, and perform spread modulation and despread demodulation of an optical signal having a high SN ratio in an optical spread spectrum communication system.

【0011】また、本発明においては、N個の2×2光
スイッチの2つの入力ポートおよび2つの出力ポートの
中で、いづれか1つの入力ポートおよび1つの出力ポー
トが2×2光スイッチのモニタポートとなっているの
で、符号系列を構成する際に各光スイッチのパラメータ
設定が容易に行える。
According to the present invention, of the two input ports and two output ports of the N 2 × 2 optical switches, one of the input ports and one output port is a monitor of the 2 × 2 optical switch. Since the port is a port, the parameters of each optical switch can be easily set when forming a code sequence.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0013】図1は、アレイ格子のチャネル数N=32
の場合の本発明の光CDMA回路の一実施形態を示す。
この光CDMA回路は、入力用光導波路1、分波用アレ
イ格子の第1 スラブ2、分波用アレイ格子のアレイ導波
路3、分波用アレイ格子の第2スラブ4、N本の接続用
導波路10、N個の2×2光スイッチ5、位相シフト
6,7、N本の接続用導波路11、合波用アレイ格子の
第2スラブ12、合波用アレイ格子のアレイ導波路1
3、合波用アレイ格子の第1 スラブ14、および出力用
光導波路15を、基板16上に形成して構成したもので
ある。
FIG. 1 shows the number of channels of the array grating N = 32
1 shows an embodiment of the optical CDMA circuit of the present invention in the case of (1).
The optical CDMA circuit includes an input optical waveguide 1, a first slab 2 of a demultiplexing array grating, an array waveguide 3 of a demultiplexing array grating, a second slab 4 of a demultiplexing array grating, and N connections. Waveguide 10, N 2 × 2 optical switches 5, phase shifts 6 and 7, N connecting waveguides 11, second array slab 12 for multiplexing, array waveguide 1 for multiplexing array grating
3. The first slab 14 of the multiplexing array grating and the output optical waveguide 15 are formed on a substrate 16.

【0014】また、8は各々N個の2×2光スイッチ5
の1つの入力ポートをモニタ用入力ポートとしたもので
あり、9は各々N個の2×2光スイッチ5の1つの出力
ポートをモニタ用出力ポートとしたものである。
Reference numeral 8 denotes N 2 × 2 optical switches 5 each.
Is an input port for monitoring, and 9 is an output port for monitoring, wherein one output port of each of the N 2 × 2 optical switches 5 is used as a monitoring output port.

【0015】本発明の上記光CDMA回路は、次のよう
に石英系光導波路作製技術を用いて作製した。
The optical CDMA circuit of the present invention was manufactured using a quartz-based optical waveguide manufacturing technique as follows.

【0016】まず、Si基板上に火炎堆積法によってS
iO2 下部クラッド層を堆積し、その層の上に、次にG
eO2 をドーパントとして添加したSiO2 ガラスのコ
ア層を堆積した後に、電気炉で透明ガラス化した。
First, S is deposited on a Si substrate by a flame deposition method.
Deposit an iO 2 lower cladding layer, and on top of that layer,
After depositing a core layer of SiO 2 glass to which eO 2 was added as a dopant, vitrification was performed in an electric furnace.

【0017】次に、上述の図1に示すようなパターンを
用いて上記コア層をエッチングして光導波路部分1,
3,10,11,13,15を作製した。最後に、再び
SiO2 上部クラッド層を堆積した。また、2×2光ス
イッチ5および位相シフタ6、7に用いる薄膜ヒータは
上部クラッド層の上に配置した。
Next, the core layer is etched using the pattern shown in FIG.
3, 10, 11, 13, and 15 were produced. Finally, the SiO 2 upper cladding layer was deposited again. The thin film heaters used for the 2 × 2 optical switch 5 and the phase shifters 6 and 7 were arranged on the upper clad layer.

【0018】図2は、図1における2×2光スイッチ5
を拡大した図である。図2の(a)は2×2光スイッチ
5を構成するマッハ・ツェンダー干渉計の平面図であ
り、図2の(b)および図2の(c)は図2の(a)の
それぞれ切断線A−A′およびB−B′における拡大断
面図である。基板51の上の石英系ガラス光導波路52
と53は、互いに2箇所で間隔数μmにまで近接して、
2個の方向性結合器54,55を構成している。この方
向性結合器54,55の結合率は、その結合部の導波路
間隔や長さの調節により50%に設定されている。2個
の方向性結合器54,55の間における光導波路52,
53の長さは等しく設定されており、この光導波路のク
ラッド層57の上部には、薄膜ヒータ56a,56bが
設置されている(図2の(c)参照)。
FIG. 2 shows the 2 × 2 optical switch 5 shown in FIG.
FIG. 2A is a plan view of a Mach-Zehnder interferometer constituting the 2 × 2 optical switch 5, and FIGS. 2B and 2C are cutaways of FIG. 2A. It is an expanded sectional view in line AA 'and BB'. Silica-based glass optical waveguide 52 on substrate 51
And 53 are close to each other at a distance of several μm at two places,
Two directional couplers 54 and 55 are configured. The coupling ratio of the directional couplers 54 and 55 is set to 50% by adjusting the waveguide interval and length of the coupling portion. An optical waveguide 52, between two directional couplers 54, 55,
The lengths of 53 are set equal, and thin film heaters 56a and 56b are provided above the cladding layer 57 of this optical waveguide (see FIG. 2C).

【0019】この光スイッチ要素は、全体としてマッハ
ツェンダ干渉計を構成しており、薄膜ヒータ56a,5
6bに電流を流さないオフ状態では、光導波路52の左
端から入力した信号光は、光導波路53の右端から出力
され、光導波路53の左端から入力した信号光は、光導
波路52の右端から出力される、いわゆるクロスポート
状態にある。
This optical switch element constitutes a Mach-Zehnder interferometer as a whole, and the thin film heaters 56a, 56
In the off state in which no current flows through 6b, the signal light input from the left end of the optical waveguide 52 is output from the right end of the optical waveguide 53, and the signal light input from the left end of the optical waveguide 53 is output from the right end of the optical waveguide 52. In a so-called crossport state.

【0020】ところが、薄膜ヒータ56a,56bのい
ずれか一方に電流を流し、その下部の光導波路の温度を
上昇させて、熱光学効果により2個の方向性結合器5
4,55間にπ(ラディアン)相当の位相差を発生させ
ると、光導波路52の左端から入力した信号光は、その
まま光導波路52の右端から出力され、光導波路53の
左端から入力した信号光は、そのまま光導波路53の右
端から出力される、いわゆるスルーポート状態に切り替
えられる。また、0〜π(ラディアン)の間の位相差を
発生させた場合には、光導波路52(または53)の左
端から入力し光導波路53(または52)の右端から出
力される光の量を0〜1(最大値を1に規格化した場
合)の間の任意の値に設定することができる。
However, a current is applied to one of the thin-film heaters 56a and 56b to raise the temperature of the optical waveguide below the thin-film heaters 56a and 56b.
When a phase difference equivalent to π (radian) is generated between 4, 55, the signal light input from the left end of the optical waveguide 52 is output as it is from the right end of the optical waveguide 52, and the signal light input from the left end of the optical waveguide 53 Is switched from the right end of the optical waveguide 53 to a so-called through port state. When a phase difference between 0 and π (radian) is generated, the amount of light input from the left end of the optical waveguide 52 (or 53) and output from the right end of the optical waveguide 53 (or 52) is calculated. It can be set to any value between 0 and 1 (when the maximum value is normalized to 1).

【0021】次に、図3は図1における位相シフタ6,
7の拡大図および断面図である。基板63上の光導波路
61のクラッド層64の上部には、薄膜ヒータ62が設
置されている。この薄膜ヒータ62に電流を流すとその
下部の光導波路61の温度を上昇させ、熱光学効果によ
り光導波路61の屈折率が上昇する。このときの屈折率
変化をδn、ヒータ62の長さをl(アルファベットの
エル)、光の波長をλとすると
Next, FIG. 3 shows the phase shifters 6 and 6 in FIG.
7 is an enlarged view and a sectional view of FIG. Above the cladding layer 64 of the optical waveguide 61 on the substrate 63, a thin film heater 62 is provided. When a current flows through the thin-film heater 62, the temperature of the optical waveguide 61 thereunder is increased, and the refractive index of the optical waveguide 61 is increased by the thermo-optic effect. Assuming that the change in the refractive index at this time is δn, the length of the heater 62 is 1 (letter of alphabet), and the wavelength of light is λ

【0022】[0022]

【数1】 (Equation 1)

【0023】なる位相変化φをもたらすことができる。The following phase change φ can be obtained.

【0024】このようにして作製した本発明の光CDM
A回路を用いて行った光スペクトラム拡散通信方式の光
信号の拡散変調・逆拡散復調回路の動作について以下に
説明する。
The optical CDM of the present invention thus produced
The operation of the spread-spectrum modulation / de-spread demodulation circuit for the optical signal of the optical spread-spectrum communication system performed using the A-circuit will be described below.

【0025】図4は、本発明の光CDMA回路を送受信
に用いた通信システムの構成を示す図である。ここで、
17は送信用光CDMA回路、18はスターカプラ、お
よび19は受信用光CDMA回路である。送信用光CD
MA回路17の入力用光導波路1に入射した繰り返し時
間Tの信号パルス20(図5に詳細を示す)の繰り返し
パルス波形をf(t)とすると、f(t)は次式(2)
のように表される。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a communication system using the optical CDMA circuit of the present invention for transmission and reception. here,
17 is an optical CDMA circuit for transmission, 18 is a star coupler, and 19 is an optical CDMA circuit for reception. Optical CD for transmission
Assuming that the repetitive pulse waveform of the signal pulse 20 (detailed in FIG. 5) of the repetition time T incident on the input optical waveguide 1 of the MA circuit 17 is f (t), f (t) is represented by the following equation (2).
It is represented as

【0026】[0026]

【数2】 (Equation 2)

【0027】ここで、sech(t)はパルスの波形を表し
ており、Aは定数である。
Here, sech (t) represents a pulse waveform, and A is a constant.

【0028】上記繰り返しパルス波形f(t)の周波数
スペクトルは、f(t)のフーリエ変換として次式
(3)で与えられる。
The frequency spectrum of the repetitive pulse waveform f (t) is given by the following equation (3) as a Fourier transform of f (t).

【0029】[0029]

【数3】 (Equation 3)

【0030】ここで、δ()はデルタ関数であり、f0
=ω0 /2πである。式(3)から明らかなように、F
(f)は1/T(Hz)おきの線スペクトルとなる。
Here, δ () is a delta function, and f 0
= Ω 0 / 2π. As is apparent from equation (3), F
(F) is a line spectrum every 1 / T (Hz).

【0031】図1および図4のアレイ格子の周波数チャ
ネル間隔は1/T(Hz)に設定されているので、l=
1〜Nの各スペクトラム成分は分波用アレイ格子2,
3,4で分波されて、接続用導波路10、N個の2×2
光スイッチ5、位相シフタ6,7に導かれる。ここで、
l番目のスペクトル成分に次のような符号化関数C
(f)を掛け合わせる。
Since the frequency channel spacing of the array gratings of FIGS. 1 and 4 is set to 1 / T (Hz), l =
Each of the spectrum components 1 to N is a demultiplexing array grating 2,
Demultiplexed by 3 and 4, the connection waveguide 10, N 2 × 2
The light is guided to the optical switch 5 and the phase shifters 6 and 7. here,
An encoding function C such as
(F) is multiplied.

【0032】[0032]

【数4】 (Equation 4)

【0033】上式(4)の振幅値al は2×2光スイッ
チ5で実現され、位相シフト量φl は位相シフタ6,7
で実現される。
The amplitude value a l of the above equation (4) is realized in the 2 × 2 optical switch 5, the phase shift amount phi l phase shifter 6
Is realized.

【0034】符号化関数C(f)を掛け合わされたスペ
クトラム成分G(f)=F(f)×C(f)は以下の式
(5)のように表される。
The spectrum component G (f) = F (f) × C (f) multiplied by the encoding function C (f) is represented by the following equation (5).

【0035】[0035]

【数5】 (Equation 5)

【0036】符合化されたスペクトル成分G(f)はN
本の接続用導波路11、合波用アレイ格子12,13,
14を通って出力用光導波路15に導かれる。このとき
の光電界g(t)は、符合化された各線スペクトルによ
る正弦波電界の和として次式(6)のように与えられ
る。
The encoded spectral component G (f) is N
Waveguides 11 for connection, array gratings 12 and 13 for multiplexing,
The light is guided to an output optical waveguide 15 through 14. The optical electric field g (t) at this time is given by the following equation (6) as the sum of the sinusoidal electric fields obtained by the encoded line spectra.

【0037】[0037]

【数6】 (Equation 6)

【0038】図4の21(図5に詳細を示す)は適当な
符合化振幅および位相シフト(al,φl )の組合せに
よって符合化された符合化パルスの一例である。このよ
うな符合化パルス21は、図4のスターカプラ18によ
ってCDMAネットワークに分配される。
Reference numeral 21 in FIG. 4 (shown in detail in FIG. 5) is an example of a coded pulse coded by a suitable combination of coded amplitude and phase shift (a l , φ l ). Such a coding pulse 21 is distributed to the CDMA network by the star coupler 18 of FIG.

【0039】次に、本発明の光CDMA回路による所望
の信号の受信について述べる。図4の19が受信用光C
DMA回路であり、本質的には送信用CDMA回路と同
じ回路である。他のユーザからの符合化パルス21aが
受信用光CDMA回路19の入力用光導波路に入射され
る。いま符合化パルス21aの光電界は、上式(6)で
表されるものとする。符合化パルス21aの各線スペク
トル成分は、受信用光CDMA回路19の分波用アレイ
格子2′,3′,4′で分波されて、接続用導波路1
0′、N個の2×2光スイッチ5′、位相シフタ6′,
7′に導かれる。ここで、l番目のスペクトル成分に次
式(7)のような復号化関数D(f)を掛け合わせる。
Next, reception of a desired signal by the optical CDMA circuit of the present invention will be described. 4 is the receiving light C.
This is a DMA circuit, which is essentially the same as the transmission CDMA circuit. An encoding pulse 21a from another user is incident on the input optical waveguide of the receiving optical CDMA circuit 19. Now, it is assumed that the optical electric field of the encoding pulse 21a is represented by the above equation (6). Each line spectral component of the encoding pulse 21a is demultiplexed by the demultiplexing array gratings 2 ', 3', and 4 'of the receiving optical CDMA circuit 19, and is connected to the connecting waveguide 1.
0 ', N 2 × 2 optical switches 5', phase shifters 6 ',
It is led to 7 '. Here, the l-th spectral component is multiplied by a decoding function D (f) as shown in the following equation (7).

【0040】[0040]

【数7】 (Equation 7)

【0041】復号化関数D(f)を掛け合わされたスペ
クトル成分H(f)=G(f)×D(f)は以下の式
(8)のように表される。
The spectral component H (f) = G (f) × D (f) multiplied by the decoding function D (f) is represented by the following equation (8).

【0042】[0042]

【数8】 (Equation 8)

【0043】復号化関数D(f)を掛け合わされたスペ
クトル成分H(f)はN本の接続用導波路11′、合波
用アレイ格子12′,13′,14′を通って出力用光
導波路15′に導かれる。このときの光電界h(t)
は、各線スペクトルによる正弦波電界の和として次式
(9)のように与えられる。
The spectral component H (f) multiplied by the decoding function D (f) passes through the N connecting waveguides 11 'and the multiplexing array gratings 12', 13 ', and 14', and the output light guide. It is guided to the wave path 15 '. The optical electric field h (t) at this time
Is given as the following equation (9) as the sum of the sinusoidal electric fields of the respective line spectra.

【0044】[0044]

【数9】 (Equation 9)

【0045】ここで、上式(2)の繰り返しパルス波形
f(t)の別の表現を求めるために、上式(3)の周波
数スペクトルF(f)の逆フーリエ変換を求めてみると
次式(10)のようになる。
Here, in order to obtain another expression of the repetitive pulse waveform f (t) of the above equation (2), the inverse Fourier transform of the frequency spectrum F (f) of the above equation (3) is obtained. Equation (10) is obtained.

【0046】[0046]

【数10】 (Equation 10)

【0047】f′(t)は式(2)の繰り返しパルス波
形f(t)の別の表現である。式(9)と式(10)を
比較することにより
F '(t) is another expression of the repetitive pulse waveform f (t) of the equation (2). By comparing equation (9) and equation (10),

【0048】[0048]

【数11】 [Equation 11]

【0049】の場合には、定数項を除いてIn the case of, except for the constant term,

【0050】[0050]

【数12】 (Equation 12)

【0051】となり、信号パルスf(t)が検出される
ことが分かる。この様子を図6の復号化パルス22に示
す。
It can be seen that the signal pulse f (t) is detected. This is shown by the decoding pulse 22 in FIG.

【0052】上式(11)の条件は、受信用光CDMA
回路19の光スイッチ5′、および位相シフタ6′,
7′を受信しようとする送信側のCDMA回路の光スイ
ッチ5と同じ振幅条件、および位相シフタ6,7と複素
共役の位相条件に設定することにより達成される。この
とき、所望の光パルス以外の信号は上式(11)を満足
していないために、図6の非検出パルス23に示すよう
に検出レベル以下の雑音となり、リミッタ等の電気的処
理によって排除される。
The condition of the above equation (11) is that the receiving optical CDMA
The optical switch 5 'of the circuit 19 and the phase shifter 6',
This can be achieved by setting the same amplitude condition as that of the optical switch 5 of the CDMA circuit on the transmitting side to receive 7 'and the phase condition of complex conjugate with the phase shifters 6 and 7. At this time, since signals other than the desired light pulse do not satisfy the above equation (11), the noise becomes lower than the detection level as shown by the non-detection pulse 23 in FIG. 6, and is eliminated by electrical processing such as a limiter. Is done.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光CDM
A回路によれば、パワーではなく、電界での加算、すな
わち実質的な減算を可能とし、SN比の高い光信号の拡
散変調・逆拡散復調を行う回路を提供することができる
ので、光スペクトラム拡散通信方式において大きな利点
を有する。
As described above, the optical CDM of the present invention is
According to the circuit A, it is possible to provide a circuit that performs addition, that is, substantial subtraction, not in power but in an electric field, and that performs spread modulation and despread demodulation of an optical signal having a high SN ratio. It has a great advantage in the spread communication system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の光CDMA回路の一つの実施の形態の
構成を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of one embodiment of an optical CDMA circuit of the present invention.

【図2】図1における2×2光スイッチ5を拡大して示
す平面図(a)および断面図(b),(c)である。
2 is an enlarged plan view (a) and sectional views (b) and (c) of the 2 × 2 optical switch 5 in FIG.

【図3】図1における位相シフタ6、7を拡大して示す
平面図(a)および断面図(b)である。
FIG. 3 is an enlarged plan view (a) and a cross-sectional view (b) showing the phase shifters 6 and 7 in FIG.

【図4】本発明の光CDMA回路を送受信に用いた通信
システムの構成を示す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a configuration of a communication system using the optical CDMA circuit of the present invention for transmission and reception.

【図5】図4における信号パルスおよび符合化パルスの
詳細な一例を示す波形図である。
FIG. 5 is a waveform chart showing a detailed example of a signal pulse and a coding pulse in FIG. 4;

【図6】図4における復号化パルスおよび非検出パルス
の詳細な一例を示す波形図である。
FIG. 6 is a waveform chart showing a detailed example of a decoding pulse and a non-detection pulse in FIG. 4;

【図7】光ファイバ合分岐および光ファイバ遅延線を用
いた従来の光スペクトラム拡散回路の構成を示す模式図
である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional optical spread spectrum circuit using an optical fiber coupling / branching and an optical fiber delay line.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力用光導波路 2 分波用アレイ格子の第1スラブ 3 分波用アレイ格子のアレイ導波路 4 分波用アレイ格子の第2スラブ 5 2×2光スイッチ 6,7 位相シフタ 8 2×2光スイッチのモニタ用入力ポート 9 2×2光スイッチのモニタ用出力ポート 10,11 接続用導波路 12 合波用アレイ格子の第2スラブ 13 合波用アレイ格子のアレイ導波路 14 合波用アレイ格子の第1 スラブ 15 出力用光導波路 16 基板 17 送信用光CDMA回路 18 スターカプラ 19 受信用光CDMA回路 20 信号パルス 21 符合化パルス 22 復号化パルス 23 非検出パルス 24 光ファイバ分岐部 25 光ファイバ遅延線 26 光ファイバ合波部 27 光ファイバ分岐部 28 光ファイバ遅延線 29 光ファイバ合波部 Reference Signs List 1 input optical waveguide 2 first slab of demultiplexing array grating 3 array waveguide of demultiplexing array grating 4 second slab of demultiplexing array grating 5 2 × 2 optical switch 6,7 phase shifter 8 2 × 2 Input port for monitoring optical switch 9 Output port for monitoring 2 × 2 optical switch 10, 11 Connecting waveguide 12 Second slab of multiplexing array grating 13 Arraying waveguide of multiplexing array grating 14 Multiplexing array First slab of grating 15 Optical waveguide for output 16 Substrate 17 Optical CDMA circuit for transmission 18 Star coupler 19 Optical CDMA circuit for reception 20 Signal pulse 21 Encoding pulse 22 Decoding pulse 23 Non-detection pulse 24 Optical fiber branch 25 Optical fiber Delay line 26 Optical fiber multiplexing section 27 Optical fiber branching section 28 Optical fiber delay line 29 Optical fiber multiplexing section

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−265060(JP,A) 特開 平7−318987(JP,A) 特開 平2−127833(JP,A) 特開 平5−300124(JP,A) 瀧口浩一 他,アレイ導波路格子対を 用いたコヒーレント光CDMAの原理実 験,1998年電子情報通信学会総合大会エ レクトロニクス1,日本,社団法人電子 情報通信学会,1998年 3月 6日, p.281 津田裕之 他,アレイ導波路格子の光 符号分割多重への応用,第1回フォトニ ックネットワークをベースとした次世代 インターネット技術研究会,日本,社団 法人電子情報通信学会,1999年 6月, p.54−60 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 10/00 - 10/28 H04J 14/00 - 14/08 G02B 6/122 G02F 1/313 JICSTファイル(JOIS)Continuation of the front page (56) References JP-A-9-265060 (JP, A) JP-A-7-318987 (JP, A) JP-A-2-127833 (JP, A) JP-A-5-300124 (JP) , A) Koichi Takiguchi et al., Principle experiment on coherent optical CDMA using arrayed waveguide grating pairs, 1998 IEICE General Conference, Electronics 1, Japan, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, March 6, 1998 , p. 281 Hiroyuki Tsuda et al., Application of Arrayed Waveguide Grating to Optical Code Division Multiplexing, The 1st Workshop on Next Generation Internet Technology Based on Photonic Network, Japan, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, June 1999, p. 54-60 (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H04B 10/00-10/28 H04J 14/00-14/08 G02B 6/122 G02F 1/313 JICST file (JOIS)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上に入力用光導波路、分波用のNチ
ャネルアレイ格子、N個の2×2光スイッチ、合波用の
Nチャネルアレイ格子、および出力用光導波路が形成さ
れた光回路において、 前記分波用のNチャネルアレイ格子と前記合波用のNチ
ャネルアレイ格子がN本の長さの等しい光導波路で結ば
れており、各々の該光導波路の一部に前記2×2光スイ
ッチおよび位相シフタが配置されていることを特徴とす
る光CDMA回路。
1. Light having an input optical waveguide, a demultiplexing N-channel array grating, N 2 × 2 optical switches, a multiplexing N-channel array grating, and an output optical waveguide formed on a substrate. In the circuit, the N-channel array grating for demultiplexing and the N-channel array grating for multiplexing are connected by N optical waveguides having the same length, and a part of each of the optical waveguides includes the 2 × An optical CDMA circuit comprising a two-optical switch and a phase shifter.
【請求項2】 前記N個の2×2光スイッチの2つの入
力ポートおよび2つの出力ポートの中で、いづれか1つ
の入力ポートおよび1つの出力ポートが2×2光スイッ
チのモニタポートであることを特徴とする請求項1に記
載の光CDMA回路。
2. One of two input ports and two output ports of the N 2 × 2 optical switches, one of which is a monitor port of a 2 × 2 optical switch. The optical CDMA circuit according to claim 1, wherein:
【請求項3】 光スペクトラム拡散通信方式において、
請求項1または2に記載の光CDMA回路を複数個使用
して、光信号の拡散変調を行う送信用の光CDMA回路
と光信号の逆拡散復調を行う受信用の光CDMA回路間
にスターカプラを接続したことを特徴とする光通信シス
テム。
3. In an optical spread spectrum communication system,
A star coupler between a transmission optical CDMA circuit for performing spread modulation of an optical signal and a reception optical CDMA circuit for performing despread demodulation of an optical signal by using a plurality of the optical CDMA circuits according to claim 1 or 2. An optical communication system, comprising:
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Title
津田裕之 他,アレイ導波路格子の光符号分割多重への応用,第1回フォトニックネットワークをベースとした次世代インターネット技術研究会,日本,社団法人電子情報通信学会,1999年 6月,p.54−60
瀧口浩一 他,アレイ導波路格子対を用いたコヒーレント光CDMAの原理実験,1998年電子情報通信学会総合大会エレクトロニクス1,日本,社団法人電子情報通信学会,1998年 3月 6日,p.281

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