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WO2006049075A1 - 光学的ｃｄｍａのための符号化器／復号器 - Google Patents

光学的ｃｄｍａのための符号化器／復号器 Download PDF

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Publication number
WO2006049075A1
WO2006049075A1 PCT/JP2005/019776 JP2005019776W WO2006049075A1 WO 2006049075 A1 WO2006049075 A1 WO 2006049075A1 JP 2005019776 W JP2005019776 W JP 2005019776W WO 2006049075 A1 WO2006049075 A1 WO 2006049075A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wavelength
grating
optical
optical fiber
gratings
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.)
Ceased
Application number
PCT/JP2005/019776
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jingo Adachi
Akihiro Itoh
Shinichi Wakabayashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2006543243A priority Critical patent/JP3938596B2/ja
Priority to CN2005800015256A priority patent/CN1906877B/zh
Publication of WO2006049075A1 publication Critical patent/WO2006049075A1/ja
Priority to US11/444,428 priority patent/US7251397B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/005—Optical Code Multiplex

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus that performs at least one of wavelength division multiplexed light encoding and decoding using optical CDMA (Optical Code Division Multiplex Access).
  • the present invention relates to an apparatus for performing code-Z decoding by optical CDMA using optical fiber grating.
  • optical signals are encoded on the receiving side and decoded on the receiving side by a method similar to the CDMA technology that has been practically used in the field of mopile communication.
  • Optical signal encoding Z decoding is performed using optical elements such as diffraction gratings, optical waveguides, or optical fiber gratings.
  • optical CDMA Even if encoded optical signals are in the same wavelength band, they are independent for each code and do not interfere with each other. For this reason, by assigning a different code to each user, even if an optical signal in the same wavelength band is used, a large number of users can use one optical signal transmission medium at the same time.
  • the proposed encoding methods can be classified into, for example, Frequency-encoding method; Frequency-Hopping method; Fast-Frequency-Hopping method; and direct-sequence method.
  • the Frequency-encoding method is an encoding that changes the intensity of an optical signal for different wavelengths
  • the Frequency-Hopping method and the Fast-Frequency-Hopping method are encodings that change the wavelength and delay
  • the direct-sequence method is It is a sign that changes delay and phase for one wavelength.
  • Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 disclose an apparatus that uses an optical fiber grating to apply a delay having a magnitude corresponding to each wavelength to an optical pulse signal to perform encoding.
  • FIG. 1 is a drawing corresponding to FIG. 1 (b) of Non-Patent Document 1, and shows a configuration of an encoder that encodes an incident pulse.
  • This apparatus includes a plurality of optical fiber gratings having the same structure and uniform gratings. Each optical fiber grating A piezo element is attached to the ring so that different tensions can be applied.
  • the reflection wavelength by each optical fiber grating can be shifted.
  • light components having different wavelengths constituting the incident pulse can be selectively reflected.
  • each optical fiber grating is present at a different position in the optical fiber, each reflected light has a different optical path difference, that is, a different delay. Make it.
  • a code pattern of the FFH—CDMA (Fast Frequency Hopping—Code Division Multiplexing Access) method can be defined by a specific combination of selected wavelengths and a combination of delays that differ for each wavelength.
  • This code pattern can be represented by the matrix shown in FIG.
  • the reflected wavelength can be changed, and the wavelength having a specific delay can be shifted.
  • the decoder gives a reverse delay to the light of the wavelength used for the sign ⁇ .
  • the ordering power of the gratings arranged in the optical fiber of the decoder is set in the reverse order of the gratings arranged in the optical fiber of the encoder.
  • FIG. 2 shows a 3 ⁇ 3 matrix (Frequency-Hop pattern) corresponding to a certain code pattern.
  • the horizontal axis of this matrix is time, and the vertical axis is wavelength, which indicates that the wavelength corresponding to the block is assigned to the time bin corresponding to the black block (element).
  • the wavelength bins 1, ⁇ 2, and ⁇ 3 are assigned to the time bins tl, t2, and t3, respectively.
  • FIG. 3 shows an optical pulse train (left side of the arrow) representing a code encoded by the code pattern of FIG. 2 and an optical pulse (right side of the arrow) in a state where the code is decoded (decoded).
  • Encoding corresponds to the right side force left side of Fig. 3 and decoding is from left side to right side.
  • decoding is from left side to right side.
  • FIG. 4 shows an encoder that performs the encoding of FIG.
  • an optical fiber in which three gratings 3, 4, 5 are formed at a predetermined interval is connected to an optical fiber 1 and an optical fiber 6 by a circulator 2.
  • the optical noise propagated through the optical fiber 1 passes through the circulator 2 and then enters one end of the optical fiber on which the gratings 3, 4, and 5 are formed.
  • the optical component of wavelength ⁇ 1 included in this optical pulse is reflected by the grating 3, passes through the circulator 2, and enters the optical fiber 6.
  • light other than wavelength 1 included in the light pulse passes through the grating 3.
  • the light component of wavelength 2 is reflected by the grating 4, passes through the circulator 2, and enters the optical fiber 6.
  • Light components other than the wavelength ⁇ 2 pass through the grating 4, but the light component having the wavelength 3 is reflected by the grating 5, passes through the circulator 2, and enters the optical fiber 6.
  • the optical signal propagating through the optical fiber 1 as one optical pulse is reflected by the grating at different positions for each wavelength, it is divided into three optical noises on the time axis and sequentially The light enters the optical fiber 6.
  • the optical pulse force of wavelengths ⁇ 1, 2 and ⁇ 3 is incident on the optical fiber 6 in this order.
  • the light is incident on the optical fiber 6.
  • the order of the light pulses to be performed can be changed.
  • the axes 7, 8, and 9 shown in FIG. 4 indicate the center positions of the three gratings 3, 4, and 5, respectively.
  • the center spacing of grating 3 and grating 4 is equal to the distance between shaft 7 and shaft 8
  • the center spacing of grating 4 and grating 5 is equal to the distance between shaft 8 and shaft 9.
  • the optical path difference generated between the light with wavelength ⁇ 1 and the light with wavelength ⁇ 2 corresponds to twice the center distance between the grating 3 and the grating 4.
  • the optical path difference generated between the light of wavelength ⁇ 2 and the light of wavelength ⁇ 3 corresponds to twice the center distance between the grating 4 and the grating 5.
  • the relative positional relationship between the gratings 3, 4, and 5 This defines the time difference between the time bins.
  • one optical pulse is divided into a plurality of small pulse lights having wavelengths ⁇ 1, 2 and ⁇ 3, and a preset relative The output is delayed.
  • decoding is to make multiple optical pulses separated on the time axis into one optical pulse. In order to perform decoding, it is necessary to give each optical pulse (wavelength ⁇ 1, e2, 2, ⁇ 3) a delay opposite to the delay given to the code and cancel the delay caused by the code. That is, three small pulses must be synchronized at the same time and combined into the same time bin.
  • the decoder When the detector senses that the three light pulses (wavelength 1, 1, 2, ⁇ 3) incident at different times are aligned at the same time and shows a light intensity above a certain threshold, the decoder The signal is recognized as 1 bit (right part of Fig. 3).
  • the encoder encodes data to be transmitted (for example, a bit string represented by “11001001...”)
  • a bit string represented by “11001001...”
  • an optical pulse string (wavelength 1, 1, 2, 2, etc.) indicating a bit of “1”. ⁇ 3) is sent, and no optical nors indicating a bit of “0” is sent.
  • a signal indicating the bit of the decoder power S “1” is detected. It will be.
  • FIG. 5 shows a decoder (decoder) that performs the decoding of FIG.
  • the configuration of the decoder in FIG. 5 is different from the configuration of the encoder in FIG. 4 in the arrangement order of the reflection wavelengths of the gratings 10, 11 and 12. Specifically, the reflection wavelength forces of the gratings 10, 11 and 12 are set to 3, ⁇ 2 and ⁇ ⁇ , respectively.
  • Patent Document 1 “Passive Optical Fast Frequency—Hop CDMA Communications System” Habib Fathallah, Journal of Lightwave Technology, Vol. 17, No. 3, March 1999
  • Non-Patent Document 2 "Robust Optical FFH—CDMA Communicatons: Coding in Place of Frequency and Temperature Controls "Habib Fathallah, Journal of Lightwave Technology, Vol. 17, No. 8, August 1999 Disclosure of Invention
  • Wavelength shift or wavelength drift is caused by the fact that the grating in the encoder Z decoder expands due to a change in environmental temperature or the refractive index of the grating changes, so that the reflected wavelength band of the grating is a set value. It means that power is off. Generally, the higher the temperature of the dulling or the greater the tension applied to the grating, the more the reflected wavelength band of the grating shifts to the longer wavelength side.
  • the code pattern is defined by a combination of a plurality of reflection wavelengths set in advance, if a "wavelength shift" occurs, a fatal error will occur during code encoding or decoding. For example, if a ⁇ wavelength shift '' occurs in an encoder, it will be encoded at a wavelength different from the original wavelength that defines the code, making it impossible to decode (decode) by the corresponding decoder. Become. On the other hand, when encoding is performed correctly, if a “wavelength shift” occurs in the decoder, the code cannot be correctly decoded. These cause data transmission errors or inability to transmit. In order to prevent such “wavelength shift”, the encoder
  • the grating in the Z decoder is kept at a constant temperature.
  • Non-Patent Document 2 discloses a technique that does not hinder code decoding even when a slight "wavelength shift" occurs by the Fast-Frequency-Hopping method. According to this technology, resistance to wavelength non-selective shift can be obtained by reducing the number of chips of the code pattern and giving a large margin to the band of each chip.
  • Wavelength non-selective shift means a wavelength shift whose shift amount does not depend on the wavelength.
  • wavelength selective shift means a wavelength shift in which the shift amount differs depending on the wavelength. Wavelength selective shifts occur when different temperatures or different tensions are applied to individual gratings. [0029] Even if the code pattern described in Non-Patent Document 1 is used, if the magnitude of the wavelength shift differs depending on the wavelength, a large loss of the light component contained in the signal pulse light occurs and disappears. Will go. Also, as long as one uniform grating is used for one chip of the code pattern, it is difficult to give a large width to each reflection wavelength band.
  • a wavelength non-selective shift is a special case of a wavelength selective shift. In other words, this corresponds to the case where the shift amount of the wavelength selectivity shift is the same at all wavelengths. For this reason, the wavelength nonselective shift is included in the wavelength selective shift in a broad sense. Therefore, having resistance to wavelength selective shift is a stricter condition than that having resistance to wavelength non-selective shift.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its main purpose is to increase the wavelength-selective shift tolerance of encoders and decoders based on optical CDMA.
  • An encoder is an encoder that encodes an optical wavelength-multiplexed signal by optical CDMA, and each includes L (L is an integer of 2 or more) light having a plurality of gratings. And a circuit for connecting the plurality of optical fibers, and the encoded code pattern includes time bin 1, time bin 2,..., Time bin m,.
  • N (n is an integer greater than or equal to 2) time bins, and the number of wavelengths assigned to the time bin m (l ⁇ m ⁇ n, m is an integer) is a function of m Q (m) And the wavelength specified by the index q (1 ⁇ q ⁇ Q (m), where q is an integer) among the Q (m) wavelengths assigned to the time bin m, and m and We define (m, q) as a function of q, and when each of the L optical fibers is represented by an index S (l ⁇ s ⁇ L, s is an integer), each optical fiber s (l ⁇ s ⁇ L) A grating corresponding to each of the time bins m (1 ⁇ m ⁇ n) is formed, and the wavelength ⁇ (m, corresponding to at least one time bin m included in the n time bins is formed.
  • the position force of the grating belongs to the same time bin m and is different from the wavelength (m, ql) (m, q2) (l ⁇ ql ⁇ Q (m) , L ⁇ q2 ⁇ Q (m), ql ⁇ q2, ql and q2 are integers), and another grating is formed.
  • the light of the wavelength (m, ql) is formed.
  • Gray reflecting signal The optical path difference d (m, q2, s) is defined as d (m, q2, s) from the grating to another grating that reflects the optical signal of the wavelength (m, q2). Is added over the L optical fibers, the total is 0.
  • At least one reflected wavelength of the plurality of gratings is continuously distributed within a predetermined range.
  • the grating has a chirp structure! /.
  • the absolute value of the optical path difference (m, q2, s) in the fiber s is not less than (n-1) times the minimum pitch of the grating in the fiber s.
  • a decoder is a decoder that decodes a code of an optical wavelength-multiplexed signal by optical CDMA, and each includes L (L is an integer of 2 or more) optical fibers each having a plurality of gratings. And a circuit for connecting the plurality of optical fibers, and the encoded code pattern includes time bin 1, time bin 2,..., Time bin m,.
  • Number (n is an integer greater than or equal to 2) time bins, and the number of wavelengths assigned to the time bin m (l ⁇ m ⁇ n, m is an integer) is Q (m) as a function of m
  • the wavelength defined by the index q (1 ⁇ q ⁇ Q (m), where q is an integer) out of the Q (m) wavelengths assigned to the time bin m is defined as m and q
  • the function is defined as (m, q)
  • each of the L optical fibers is represented by an index S (l ⁇ s ⁇ L, where s is an integer).
  • a grating corresponding to each of the time bins m (1 ⁇ m ⁇ n) is formed, and the wavelength ⁇ (m, corresponding to at least one time bin m included in the n time bins is formed.
  • ql) Reflecting the optical signal of the grating, the position force of the grating belongs to the same time bin m and is different from the wavelength (m, ql) (m, q2) (l ⁇ ql ⁇ Q (m) , L ⁇ q2 ⁇ Q (m), ql ⁇ q2, ql and q2 are integers), and another grating is formed.
  • the light of the wavelength (m, ql) is formed.
  • the optical path difference from the grating that reflects the signal to another grating that reflects the optical signal of the wavelength (m, q2) is defined as d (m, q2, s)
  • the optical path difference d (m , Q2, s) add up over the L optical fibers, and the sum is zero.
  • At least one reflected wavelength of the plurality of gratings is continuously distributed within a predetermined range.
  • the grating has a chirp structure! /.
  • the absolute value of the optical path difference (m, q2, s) in the fiber s is
  • the minimum pitch of the grating in the fiber s is (n-1) times or more.
  • a temperature distribution detector includes a light source that outputs an optical wavelength multiplexed signal, an optical fiber that is formed with a plurality of daring, and an encoder that encodes the optical multiplexed signal. And a decoder that decodes the signal encoded by the encoder, the encoder based on a combination of reflection wavelengths of a plurality of gratings of the decoder. Determine the temperature distribution in the area where multiple gratings are located.
  • the encoder of the present invention even if a wavelength shift or wavelength drift occurs due to fluctuations in the environmental temperature or tension applied to the fiber, the wavelength after the shift matches the original wavelength. Thus, a plurality of wavelengths can be assigned to the same time bin. Therefore, even if a wavelength shift occurs, it can be accurately decoded by the decoder.
  • the decoder of the present invention even if a wavelength shift occurs due to the same cause, a plurality of wavelengths can be assigned to the same time bin, so that decoding can be performed accurately.
  • the encoder Z decoder of the present invention has a function as an OR operation, and a temperature distribution measuring device can be realized using this function.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an optical encoder disclosed in Non-Patent Document 1.
  • FIG. 3 Diagram showing optical pulses (sequence) encoded according to the encoding pattern in Fig. 2 and decoded (decoded) optical pulses.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a known encoder that performs the encoding shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a known decoder that performs the decoding (decoding) shown in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the operating principle of the encoder according to the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the operating principle of the encoder according to the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a code pattern in which multiple wavelengths are assigned to one time bin.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating another example of a code pattern in which a plurality of wavelengths are assigned to one time bin.
  • ⁇ 14 Diagram showing the configuration of the encoder Z decoder in Embodiment 3 according to the present invention.
  • ⁇ 15 Diagram showing the configuration of the encoder Z decoder in Embodiment 4 according to the present invention.
  • ⁇ 16 Computer simulation was performed.
  • Encoder Z Diagram showing configuration of Z decoder ⁇ ⁇ 17 Diagram showing coding pattern used in computer simulation
  • Reflection wavelength 3 'grating Reflection wavelength ⁇ 2' grating
  • Circulator 98 Deflector 1 reflection wavelength grating
  • FIG. 9 shows an encoder including an optical fiber in which a plurality of gratings having different reflection wavelengths are formed in the same portion.
  • two types of gratings having reflection wavelengths ⁇ 4 and ⁇ 5 are formed in the portion where the grating 33 having the reflection wavelength ⁇ 1 is formed.
  • the optical pulse input to the encoder having the configuration of FIG. 9 assigns light of three wavelengths, ⁇ 1, ⁇ 1 + ⁇ , and l + ⁇ ′, to the same time bin tl. Small light pulses are reflected with the same delay timing.
  • the power of at least one of the light pulses of the three wavelengths ⁇ 1, ⁇ 1 + ⁇ , and l + ⁇ ′ is input to the decoder having the configuration shown in FIG. 9 to cancel the delay given by the encoder. It can be performed.
  • the actual reflected wavelength force of the grating that is originally designed to reflect the light of the wavelength ⁇ 1 assigned to the time bin tl is shifted by the temperature change or the application of the tension, and the wavelength 4 and Assume that one of the wavelengths 5 is approximately equal to the wavelength ⁇ 1.
  • three optical pulses of wavelength 1, ⁇ 4, and ⁇ 5 are input simultaneously (with the same time bin tl) to the decoder.
  • the decoder receives an optical pulse having the wavelength ⁇ 1 assigned to the time bin tl (or an optical pulse reflected by a grating that reflects light of wavelength ⁇ 4 or ⁇ 5 if there is no wavelength shift).
  • the code can be decoded.
  • FIG. 8 shows a code pattern by the apparatus of FIG. The difference from the code pattern in Fig. 2 is that three wavelengths ⁇ 5, ⁇ 4, and ⁇ ⁇ are assigned to one time bin tl. As a result, the same delay can be given as the light of the time bin tl regardless of whether the wavelength of the light allocated to the time bin tl is ⁇ 1, ⁇ 1 + ⁇ , or 1 + ⁇ . . For this reason, even if an erroneous code error due to the wavelength shift occurs, it is possible to appropriately decode.
  • the encoder Z decoder by providing a plurality of optical fibers, a plurality of gratings are formed in the same time bin without superimposing a plurality of gratings on the same Cf standing of the optical fiber. Different wavelengths can be assigned.
  • FIG. 6 and FIG. 7 a plurality of optical fibers are used to encode the code Z according to the code pattern of FIG. Explain what can be done.
  • the second optical fiber 19 on which 22 is formed and 19 are connected to the optical fiber 13 and the optical fiber 26 by the circulator 14.
  • the light reflected by the gratings 20, 21, and 22 of the second optical fiber 19 enters the optical fiber 26 via the circulator 14.
  • the grating spacing in each of the optical fibers 15 and 19 is half of the grating spacing in the apparatus shown in FIG.
  • FIG. 6 shows axes 23, 24, and 25 indicating the same time bin.
  • the three time bins are assigned wavelengths 1, ⁇ 2 and ⁇ 3 respectively.
  • the arrangement relationship of the gratings 16, 17, 18 in the first optical fiber 15 and the arrangement relationship of the gratings 20, 21, 22 in the second optical fiber 19 are equal. As long as this relationship is satisfied, the distance from the circulator 14 to the grating 16 having the wavelength ⁇ 1 may be different from the distance from the circulator 14 force to the grating 20 having the wavelength ⁇ 1.
  • the light pulse that has propagated through the optical fiber 13 passes through the circulator 14 and enters the optical fiber 15. Thereafter, the gratings 16, 17, and 18 reflect the light beams having wavelengths of 1, ⁇ 2, and ⁇ 3, respectively, and return to the circulator 14.
  • FIG. 7 is a decoder corresponding to the encoder of FIG.
  • a grating 27 having a wavelength ⁇ 3 a grating 28 having a wavelength ⁇ 2, and a grating 29 having a wavelength ⁇ 1 are arranged from the incident light side.
  • grating 30 with wavelength ⁇ 3 grating 31 with wavelength ⁇ 2, and grating 32 with wavelength ⁇ 1.
  • a plurality of wavelengths are assigned to at least one time bin, and the wavelength shift tolerance is enhanced.
  • the encoder shown in FIG. 10 can perform code encoding based on the code pattern shown in FIG. That is, a plurality of wavelengths 1, 4, and 5 are assigned to the time bin tl.
  • the axis 48 indicates the position corresponding to the time bin t1
  • the axis 49 indicates the position corresponding to the time bin t2
  • the axis 50 indicates the position corresponding to the time bin t3.
  • Axis 48 traverses wavelength 39 grating 39 and grating 43
  • axis 49 traverses wavelength 2 grating 40 and grating 46
  • axis 50 traverses wavelength 3 grating 41 and grating 47.
  • the distance between the axes 48, 49, 50 forms an optical path difference corresponding to a time difference of ⁇ / 2.
  • a round trip of light causes a delay of ⁇ in each optical fiber.
  • the encoder power of FIG. 10 is significantly different from the encoder of FIG. 6 because a plurality of wavelengths are assigned to the time bin tl, so that the gratings 38 and 44 with the wavelength ⁇ 4 and the grating 37 with the wavelength ⁇ 5 37 , 45 is provided.
  • gratings 39 and 43 with wavelength ⁇ 1 are on axis 48, but gratings 38 and 44 with wavelength 4 have axis 48 forces At ',-At', respectively. Shifts to the left and right by The amount of shift At ',-The sign of At' is opposite The force absolute value is set equal.
  • the gratings 37 and 45 having the wavelength ⁇ 5 are shifted to the left and right by the time of the axis 48 force from At ',-At', respectively.
  • the absolute value of the force which is the opposite of the sign of the shift amount At "and one At”, is set equal.
  • the delay time of the optical pulse of wavelength ⁇ 4 (wavelength of ⁇ 1) sequentially reflected by the grating 38 in the first optical fiber 36 and the grating 44 in the second optical fiber 42
  • the optical pulse that has propagated through the optical fiber 35 enters the first optical fiber 36 via the circulator 52.
  • Reflected by gratings 37, 38, 39, 40, and 41 in the first optical fiber 36 with optical wavelengths of 5, 5, 4, 1, 2, and 3 included in the optical pulse, respectively. Is done.
  • the timing (mutual delay) of returning to the circulator 52 after reflection of the optical pulses of the above wavelengths is determined by the mutual distance of the grating in the first optical fiber 36.
  • the optical pulse with the wavelength 5 is the light with the wavelength 1
  • the light enters the second optical fiber 42 earlier than the pulse by a distance corresponding to the time delay of At "X2.
  • the optical pulse of wavelength 4 is light of wavelength ⁇ 1 It enters the second optical fiber 42 before the pulse by a distance corresponding to the time delay of At ′ X 2.
  • Optical nodes of wavelengths ⁇ 1, 4, ⁇ 5, ⁇ 2 and ⁇ 3 incident on the second optical fiber 42 at different timings are reflected by the gratings 44, 45, 43, 46 and 47, respectively. Is done. Ie The optical pulse of wavelength ⁇ 1 is reflected by the grating 43 and assigned to the time bin tl. The optical pulse of wavelength 4 has a delay At 'with respect to the optical pulse of force wavelength ⁇ 1 reflected by the grating 44. The optical noise of wavelength 5 is reflected by the grating 45, and a delay At "is generated with respect to the optical pulse of wavelength ⁇ 1.
  • the optical pulse of wavelength ⁇ 2 is reflected by the grating 46 and assigned to the time bin t2.
  • the optical noise of wavelength 3 is reflected by the grating 47 and assigned to the time bin t 3.
  • the optical pulse with wavelength 5 is 2 ⁇ (—At ") + 2 compared to the optical pulse with wavelength ⁇ 1
  • the time bin tl is assigned three wavelengths 1, ⁇ 4, and ⁇ 5, and the time bins t2 and t3 have ⁇ 2 and ⁇ 3, respectively.
  • a wavelength is assigned.
  • Embodiment 1 a set of discrete wavelengths (for example, ⁇ 1, e4, ⁇ 5) is assigned to the same time bin, but in this embodiment, the width of continuous wavelengths within a predetermined range. (Bandwidth) can be assigned to the same time bin.
  • FIG. 11 shows an example of a code pattern in the apparatus of the present embodiment.
  • countless continuous wavelengths in the range of ⁇ 1 to E 1 + ⁇ are assigned to the time bin tl.
  • the wavelengths of 2 to 2 and 3 to 3 are harmed, respectively. Forces that can be assigned In the example of Fig. 11, the wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 2 are assigned for simplicity.
  • the optical pulse that has propagated through the optical fiber 53 passes through the circulator 54 and enters the first optical fiber 55.
  • the gratings 56, 57, and 58 are arranged at time bins tl, t2, and t3, respectively.
  • the gratings 57 and 58 have almost single reflection wavelengths 2 and ⁇ 3, respectively.
  • the grating 56 is a chirped grating having a reflection wavelength band of ⁇ 1 to 1 1 + ⁇ .
  • the chirped grating has a structure in which the grating period (refractive index modulation period) changes according to the axial position, light having a wavelength included in the band of ⁇ 1 to E 1 + ⁇ ⁇ is Reflected at different positions of the grating 56 depending on the wavelength. For this reason, different optical path differences (delays) occur continuously depending on the wavelength.
  • the second optical fiber 59 is provided with a grating 60 having a chirp structure opposite to the above chirp structure.
  • the delay due to the chirp structure can be offset. For example, if the light pulse with the longest wavelength ( ⁇ 1 + ⁇ ⁇ ) among the wavelengths ⁇ ⁇ to 1 + ⁇ is reflected near the left end of the grating 56, this optical norse is the second optical fiber.
  • the optical pulse having the shortest wavelength ( ⁇ 1) among the wavelengths ⁇ 1 to 1 + ⁇ ⁇ is reflected by the first optical fiber 56 near the right end of the grating 56.
  • the second optical fiber 59 Then, it is reflected near the left end of the grating 60.
  • encoding is performed by assigning light of a number of continuously changing wavelengths to one time bin. For this reason, even if a wavelength shift occurs, it can be correctly decoded as long as the wavelength ⁇ 1 necessary for decoding is included in the reflected wavelength band of the wavelength shift after the wavelength shift.
  • the decoder having the structure of FIG. 12 as long as the wavelength allocated to the time bin tl of the encoded optical pulse is included in the band from 1 to 1 + ⁇ , Large Even if the wavelength shift occurs, accurate decoding can be performed.
  • a plurality of wavelengths are assigned only to the time bin tl, and a plurality of gratings corresponding to the same time bin are arranged only in the vicinity of the central time axis.
  • the present invention is not limited to such a configuration, and a plurality of reflection wavelengths may be assigned to each of the time bins tl, t2, and t3. Further, the number of time bins is not limited to three, and may be four or more.
  • the time bins tl, t2, and t3 have ⁇ 1 and ⁇ 1 ′, respectively.
  • the difference between the encoder of this embodiment shown in FIG. 14 and the encoder of each of the above embodiments is that the grating is synchronized with each of the axes 83, 84, and 85 indicating time bins.
  • the distance between the shafts 83, 84, and 85 is about 0.5 cm, whereas the length of each grating is set to about 2 cm.
  • the configuration shown in FIGS. 10 and 12 can be realized by setting the length of each grating to 2 cm. Therefore, in this embodiment, the configuration shown in FIG. 14 is adopted!
  • the optical pulse that has propagated through the optical fiber 67 passes through the circulator 68 and enters the first optical fiber 69.
  • the light pulses of the respective wavelengths are reflected and returned to the circulator 68. These optical pulse trains are then incident on the second optical fiber 76, where each grating
  • the other gratings 70, 74, 75, 77, 78, and 82 may be largely separated from the axes 83, 84, and 85 as long as they are arranged so as to cancel the delay.
  • the distance from grating 70 with wavelength ⁇ 1 'to axis 83 corresponding to time bin tl is opposite from axis 83 It is equal to the distance to the grating 82 of the second optical fiber 76 on the side. For this reason, the optical noise of wavelength ⁇ 1 ′ and wavelength ⁇ 1 is output in the same time bin tl.
  • the distance from the grating 75 of the wavelength 2 ′ to the axis 84 corresponding to the time bin t2 is equal to the distance from the axis 84 to the grating 77 of the second optical fiber 76 on the opposite side.
  • the optical pulses having the wavelengths ⁇ 2 ′ and 2 are output at the same time bin t2.
  • the distance from the grating 74 of wavelength ⁇ 3 ′ to the axis 85 of the time bin t3 is equal to the distance from the axis 85 to the grating 78 of the second optical fiber 76 on the opposite side.
  • the optical pulses with wavelengths ⁇ 3 ′ and 3 are output at the same time bin t3.
  • the encoder shown in FIG. 15 includes L optical fibers (L is an integer of 2 or more) each having a grating, and a circuit coupler that connects the L optical fibers.
  • L optical fibers L is an integer of 2 or more
  • Each of the L optical fibers is represented by an index s (l ⁇ s ⁇ L, where s is an integer).
  • the code pattern to be encoded has n time bins, ie, time bin 1, time bin 2, and time bin n.
  • n is an integer of 2 or more.
  • an index specifying the time bin is defined as "m" (l ⁇ m ⁇ n, m is an integer). Each time bin is assigned at least one reflection wavelength.
  • the total number of wavelengths assigned to the time bin (time bin m) represented by the index m is expressed as a function Q (m) of m.
  • the total Q (m) wavelengths assigned to the time bin m are specified by the index q (l ⁇ q ⁇ Q (m), q is an integer).
  • the wavelength specified by the index q is defined as a function of m and q (m, q).
  • Each optical fiber s (l ⁇ s ⁇ L) is formed with a dulling corresponding to each of the time bins m (l ⁇ m ⁇ n).
  • the wavelength corresponding to at least one time bin m included in n time bins is specified by ⁇ (m, ql).
  • the light of a wavelength (m, ql) that is different from the wavelength (m, ql) belongs to the same time bin m at a position where the position force of the grating that reflects the optical signal of the wavelength (m, ql) is also away.
  • Another grating is formed to reflect the signal.
  • the grating power that reflects the optical signal of wavelength ⁇ (m, ql) is also the optical path difference to another grating that reflects the optical signal of wavelength (m, q2) d ( m, q2, s).
  • the optical path difference d (m, q2, s) is added over the L optical fibers, the total force is obtained.
  • the optical path difference d (m, q2, s) is positive or negative, and reflects the optical signal of wavelength (m, q2) to the grating that reflects the optical signal of wavelength (m, q1).
  • the optical path difference d (m, q2, s) shall have a “negative” polarity when another grating is located closer to the circulator (input side).
  • the reflection wavelength can be expressed by ⁇ (m, q, s), which is a function of m, q, s.
  • ⁇ (m, q, s) is the qth wavelength assigned to the time bin m in the sth optical fiber.
  • D is negative when it is on the optical fiber before the axis of the time bin.
  • D is positive when it is behind the axis of the time bin.
  • the grating is adjusted so that the absolute value of the optical path difference (m, q2,) in fino s is at least (n-1) times the minimum pitch of the grating in fino s.
  • the minimum grating pitch in the configuration of Fig. 14 corresponds to a time of ⁇ 2, and the ends of three gratings 71, 72, 73 (or 79, 80, 81) The distance of is equivalent to the time of (3-1) X ⁇ 2.
  • the interval between the grating with wavelength ⁇ 1 assigned to bin tl and the grating with wavelength ⁇ 1 is three gratings 71, 72 , 73 (or 79, 80, 81) greater than the distance between both ends.
  • the unit of the numerical value indicating the length is cm (centimeter), and the lengths of the reflection wavelengths ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3, ⁇ 4, and ⁇ 5 are all lcm.
  • the length of the grating with the chirp structure is 2cm.
  • FIG. 18 is a graph showing a simulation result representing the relationship between the relative delay of the optical pulse and the wavelength for the apparatus of FIG. This graph reflects the coding pattern of FIG. 17, and a plurality of reflection bands having the same relative delay are formed. This means that multiple wavelengths of the same time bin are assigned.
  • a temperature distribution measuring apparatus As described above, if, for example, three wavelengths 1, ⁇ 4, and ⁇ 5 of the same time bin tl are assigned, the wavelengths of the optical pulses that arrive at the timing of the time bin tl are ⁇ 1, ⁇ 4, and ⁇ 5 Any of these can be decoded.
  • a temperature distribution measuring device is realized by using the function of such an OR operator.
  • FIG. 19 shows a temperature distribution sensor in the present embodiment. According to this temperature sensor, it is possible to determine whether or not the temperature distribution at the four points matches the target temperature distribution.
  • Gratings 90, 91, 92, and 93 are arranged at the four points where the temperature is measured. Since the reflection wavelength of the gratings 90, 91, 92, 93 shifts according to the temperature at each point, the temperature distribution can be detected.
  • the temperature distribution force at four points is not measured based on the wavelength shift caused by the temperature, and it is determined whether or not the force is equal to the predetermined temperature distribution.
  • a wide-band optical pulse is applied to each grating whose reflection wavelength is shifted by the temperature distribution.
  • optical pulses are encoded according to a specific encoding pattern to generate a sequence of optical pulses having a relative delay relationship.
  • This optical pulse train is received by the decoding side (decoding side), and it is possible to determine whether or not the coding power matching the coding pattern on the decoding side is applied. That is, the desired temperature distribution When the encoding corresponding to is performed! / ⁇ , the relative delay of the received optical pulse train is eliminated by decoding, so that a pulse having a light intensity higher than a certain threshold can be generated.
  • the temperature distribution is detected by decoding the code using a predetermined coding pattern. be able to.
  • the light source 87 outputs broadband light. This light is input to the optical fiber 89 through the circulator 88. In the optical fiber 89, gratings 90, 91, 92, and 93 are formed. The optical fiber 89 is routed so that these gratings 90, 91, 92, and 93 are arranged at four points to be measured for temperature distribution.
  • the number of measurement points is not limited to four, and may be three or five or more.
  • the interval between gratings is an arbitrary force determined according to the size of the measurement target (sample) .
  • the time intervals of time bins tl, t2, t3, and t4 are equal to the time interval of the time bins of each grating in the decoder. Need to be matched.
  • the reflection wavelength bands of the gratings are not only set so as not to overlap each other at the same temperature, but any grating temperature is within the measurable temperature range (eg, 0 ° C to 80 ° C). Even if the reflection band shifts due to changes in tension or changes in tension, it is necessary to design the reflection bands so that they do not overlap. As described above, since the range including the entire reflection wavelength band of the gratings 90, 91, 92 and 93 is wide, the wavelength range of the light emitted from the light source 87 is also set wide to cover the entire reflection wavelength band. There is a need to. For example, if the wavelength shift due to temperature is 0.01 nmZ ° C, it is necessary to cover the band 4 nm.
  • p is the grating number
  • q is the temperature of the grating
  • the shifted reflected wavelength of the grating is defined as ⁇ ⁇ -q
  • the temperature of the grating 90, 91, 92, 93 Express the reflection wavelength at X ° C as ⁇ , eh, eh, uh
  • the entire temperature distribution is expressed as an optical signal as one code.
  • Light The interval between the four gratings 90, 91, 92, and 93 on the bar corresponds to the delay time of each reflected light.
  • the temperature distribution can be detected by offsetting these delay times.
  • the distance between the grating 90 and the grating 91 is ⁇ hours, gray.
  • the distance between the heading 91 and the grating 92 is ⁇ .
  • the distance from Ing 93 is defined as the distance of ⁇ .
  • the thermal power of these gratings 90, 91, 92, 93 is 50, respectively. C, 25. C, 35. C, 80 ° C.
  • the wavelengths of light reflected by the gratings 90, 91, 92, and 93 are ⁇ , e, e, and e, respectively.
  • the gratings 98, 99, 100, and 101 are formed by inverting the arrangement of the four gratings 90, 91, 92, and 93. That is, from the far side from the incident side, the distance between the grating 98 and the grating 99 is equal to ⁇ time, gray.
  • the distance between Ting 99 and Grating 100 is ⁇ hours, Grating 100 and Grating 100
  • the distance between heading 101 is ⁇ time, and as a whole, the delay is opposite to that of the sensor.
  • the important point in the decoder is the reflection wavelength of each grating in the decoder, which is set to the reflection wavelength reflecting the target temperature distribution.
  • the sensor's grating 90, 91, 92, 93 forces are self-placed! The temperature forces of the ground where they are located; the forces corresponding to 50 o C, 80 o C, 50 o C, 40 ° C respectively If you want to check whether or not the grating 98, 99, 100, The reflection wavelength of 101 can be set to e, e, e, e.
  • the decoder 2 can provide a wide range of reflected wavelengths, it functions as an OR operation, and even if it does not completely match the target temperature distribution, detection is possible. A width can be given.
  • the encoder Z decoder of the present invention assigns a plurality of wavelengths to one time bin by using a plurality of optical fibers in which a plurality of gratings having different reflection wavelengths are arranged. For this reason, it is possible to provide resistance to wavelength shifts due to environmental changes when encoding and decoding optical wavelength division multiplexed signals.

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Abstract

　本発明の符号化器は、光学的ＣＤＭＡによる光波長多重信号を符号化する符号化器であり、複数のグレーティング３７～４７を有するＬ本（Ｌは２以上の整数）の光ファイバ３６、４２と、複数の光ファイバ３６、４２を接続するサーキュレータ５２とを備えている。符号化される符号のパターンは、時間ビンｔ１～ｔ３を持ち、時間ビンｔ１には複数の波長λ１、λ４、λ５が割りあてられている。各光ファイバにおいて、波長λ１の光信号を反射するグレーティングから波長λ４の光信号を反射するグレーティングまでの光路差を全ての光ファイバ３６、４２で足し合わせると、その合計が０になる。                                                                       

Description

明 細 書
光学的 CDMAのための符号ィ匕器 Z復号器
技術分野
[0001] 本発明は、光学的 CDMA (Optical Code Division Multiplex Access :光 符号分割多重接続）により、波長分割多重光の符号化 (encoding)および復号 (dec oding)の少なくとも一方を行なう装置に関する。特に、本発明は、光ファイバグレー ティングを用いて光学的 CDMAによる符号ィ匕 Z復号を行なう装置に関して 、る。 背景技術
[0002] 光学的 CDMAでは、従来、モパイル通信分野で実用化されて 、る CDMA技術と 同様の手法により、受信側で光信号を符号化し、受信側では光信号を復号する。光 信号の符号化 Z復号は、回折格子、光導波路、または光ファイバグレーティングなど の光学素子を用いて行なわれる。
[0003] 光学的 CDMAでは、符号化された光信号が同一波長帯域にあっても、コードごと に独立しているため、相互に干渉しない。このため、各ユーザに異なるコードを割り当 てることにより、同一波長帯域の光信号を用いても、多数のユーザで 1つの光信号伝 搬媒体を同時に利用することが可能になる。
[0004] 提案されている符号化方法は、例えば、 Frequency— encoding法； Frequency ― Hopping法； Fast— Frequency― Hopping法；および direct― sequence法に 分類することができる。ここで、 Frequency— encoding法は、異なる波長に対して光 信号の強度を変える符号化、 Frequency— Hopping法および Fast— Frequency —Hopping法は、波長および遅延を変える符号化、 direct— sequence法は、 1つ の波長に対し遅延および位相を変える符号ィ匕である。
[0005] 非特許文献 1および非特許文献 2は、光ファイバグレーティングを用いて各波長に 応じた大きさの遅延を光パルス信号に与え、符号化を行う装置を開示して!/、る。
[0006] 図 1は、非特許文献 1の Figl (b)に相当する図面であり、入射パルスを符号化する エンコーダの構成を示している。この装置では、ユニフォームなグレーティングを有す る同一構造の複数の光ファイバグレーティングを備えて 、る。各光ファイバグレーティ ングにはピエゾ素子が取り付けられており、異なる張力が付与可能である。
[0007] 張力の大きさを調節することにより、各光ファイバグレーティングによる反射波長をシ フトさせることができる。その結果、入射パルスを構成する波長の異なる光成分を、選 択的に反射することができる。
[0008] 各光ファイバグレーティングは、光ファイバ中の異なる位置に存在しているため、各 反射光が異なる光路差、すなわち、違った遅延を持つことにより、遅延パターンでも 符号ィ匕のコードの組み合わせをなして 、る。
[0009] 選択された波長の特定の組み合わせと、波長ごとに異なる遅延の組み合わせとに より、 FFH— CDMA (Fast Frequency Hopping— Code Division Multiple xing Access)法の符号パターンを規定することができる。この符号パターンは、図 2 に示すマトリックスで表現することができる。
[0010] 光ファイバに印加する張力の大きさを例えばピエゾ素子によって制御すると、反射 波長を変化させ、特定の遅延を有する波長をシフトさせることができる。特定の遅延 を有する波長を任意の値に設定することにより、符号化器の符号パターンをプロダラ ムすることが可能になる。一方、復号器は、符号ィ匕に用いられている波長の光に対し 、逆の遅延を与える。言い換えると、復号器の光ファイバ中に配列されているグレー ティングの順序力 符号化器の光ファイバ中に配列されて 、るグレーティングの順序 の逆に設定される。
[0011] 以下、図 2から図 5を参照しながら、光学的 CDMAで用いられる符号化 Z復号の原 理を、より詳しく説明する。
[0012] 図 2は、ある符号パターンに対応する 3行 3列のマトリクス（Frequency-Hopパターン )を示している。このマトリクスの横軸は時間、縦軸は波長であり、黒く塗りつぶされた ブロック（要素）に対応する時間ビンに、そのブロックに対応する波長が割り当てられ ていることを示している。図 2の符合パターンでは、時間ビン tl、 t2、 t3に対して、そ れぞれ、波長え 1、 λ 2、 λ 3が割り当てられている。
[0013] 図 3は、図 2の符号パターンで符号ィ匕された符号を表現する光パルス列（矢印の左 側）と、その符号が解読 (復号)された状態の光パルス (矢印の右側)を模式的に示し ている。符号化は、図 3の右側力 左側への変換に対応し、復号は、左側から右側へ の変換に対応する。
[0014] 図 4は、図 3の符号化を行う符号化器を示している。
[0015] 図 4の符号化器では、所定の間隔で 3つのグレーティング 3、 4、 5が形成された光フ アイバがサーキユレータ 2によって光ファイバ 1および光ファイバ 6に連結されている。 光ファイバ 1を伝搬してきた光ノ ルスは、サーキユレータ 2を通過した後、グレーティン グ 3、 4、 5の形成された上記光ファイバの一端に入射する。
[0016] この光パルスに含まれる波長 λ 1の光成分は、グレーティング 3で反射された後、サ ーキユレータ 2を通過して光ファイバ 6に入射する。一方、光パルスに含まれる波長え 1以外の光は、グレーティング 3を透過する。グレーティング 3を透過した光パルスのう ち、波長え 2の光成分は、グレーティング 4で反射された後、サーキユレータ 2を通過 して光ファイバ 6に入射する。波長 λ 2以外の光成分はグレーティング 4を透過するが 、そのうち波長え 3の光成分はグレーティング 5で反射された後、サーキユレータ 2を 通過して光ファイバ 6に入射する。
[0017] このように、 1個の光パルスとして光ファイバ 1を伝播してきた光信号が波長毎に異 なる位置のグレーティングで反射されるため、時間軸上で 3つの光ノ ルスに分かれて 順次、光ファイバ 6に入射することになる。図 4の構成によれば、波長 λ 1、え 2、 λ 3 の光パルス力 この順序で光ファイバ 6に入射する力 グレーティング 3、 4、 5の配列 を変更することにより、光ファイバ 6に入射する光パルスの順序を変えることができる。 グレーティング 3、 4、 5の配列順序を変更することにより、異なる符合パターンによる 符合ィ匕を行うことが可能になる。
[0018] 図 4に示す軸 7、 8、 9は、それぞれ、 3つのグレーティング 3、 4、 5の中心位置を示し ている。グレーティング 3およびグレーティング 4の中心間隔は、軸 7と軸 8との間の距 離に等しぐグレーティング 4およびグレーティング 5の中心間隔は、軸 8と軸 9との間 の距離に等しい。
[0019] 波長 λ 1の光と波長 λ 2の光との間に生じる光路差は、グレーティング 3とグレーティ ング 4との中心間隔の 2倍に相当する。同様に、波長 λ 2の光と波長 λ 3の光との間 に生じる光路差は、グレーティング 4とグレーティング 5との中心間隔の 2倍に相当す る。このように、グレーティング 3、 4、 5の相対的な配置関係力 符号ィ匕のための 3つ の時間ビンの時間差を規定することになる。
[0020] 図 4に示すように、グレーティング 3、 4、 5の間を光が伝搬するときに要する時間（遅 延）を等しく ΔΤとすると、図 3に示すように、波長え 1、ぇ2、ぇ3の光の間に生じる相 対的遅延は、 2 ΔΤで表される。言い換えると、図 4の軸 7、 8、 9は、それぞれ時間ビ ン tl、 t2、 t3に対応し、 3つの時 f¾ビン tl、 t2、 t3力 Sそれぞれ波長 1、 2、 3に 割り当てられている。
[0021] 光学的 CDMAにおける符号ィ匕とは、例えば図 3に示すように 1つの光パルスを波 長 λ 1、え 2、 λ 3を有する複数の小さいパルス光に分け、予め設定された相対遅延 で出力することである。反対に、復号とは時間軸上で分離された複数の光パルスを 1 つの光パルスにすることである。復号のためには、符号ィ匕に際して付与する遅延とは 逆の遅延を各光パルス (波長 λ 1、え 2、 λ 3)に与え、符号ィ匕によって生じた遅延を 打ち消す必要がある。すなわち、 3つの小さなパルスを同じ時刻に同期させ、同じ時 間ビンにまとめる必要がある。異なる時刻に入射してくる 3つの光パルス (波長え 1、 1 2, λ 3)を同時刻に揃え、ある閾値以上の光強度を示すことを検知器が感知したと き、復号器は、その信号を 1ビットとして認識する（図 3の右側部分)。
[0022] 符号化器は送信すべきデータ (例えば「11001001 · · ·」で表されるビット列）を符 号化するとき、例えば「1」のビットを示す光パルス列（波長え 1、 1 2, λ 3)を送出し、 「0」のビットを示す光ノルスは送出しない。この場合、上記符号化器の符号パターン に対応する（逆の遅延を与える)復号器に上記の光パルス列が入射したときのみ、そ の復号器力 S「1」のビットを示す信号を検知することになる。
[0023] 図 5は、図 3の復号を行う復号器 (解読器)を示している。図 5の復号器の構成が図 4の符号化器の構成と異なる点は、グレーティング 10、 11, 12の反射波長の配列順 序にある。具体的には、グレーティング 10、 11, 12の反射波長力 それぞれ、ぇ3、 λ 2、 λ ΐに設定される。
特許文献 1： "Passive Optical Fast Frequency— Hop CDMA Commun ications System"Habib Fathallah, Journal of Lightwave Technology , Vol. 17, No. 3, March 1999
非特許文献 2 : "Robust Optical FFH— CDMA Communicatons： Coding in Place of Frequency and Temperature Controls"Habib Fathallah, Journal of Lightwave Technology, Vol. 17, No. 8, August 1999 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0024] 上記構成を有する符号化器では、グレーティングの反射波長が温度変化や張力印 加によって変化した場合、「波長シフト (または波長ドリフト）」により、正しく符号化する ことができない場合がある。また復号器では、復号 (解読)が正しく行えない。
[0025] 波長シフトまたは波長ドリフトは、符号化器 Z復号器におけるグレーティングが環境 温度の変化などに起因して膨張したり、グレーティングの屈折率が変化することにより 、グレーティングの反射波長帯域が設定値力 ずれることを意味する。一般に、ダレ 一ティングの温度が高くなるほど、あるいはグレーティングに大きな張力が印加される ほど、グレーティングの反射波長帯域は長波長側にシフトする。
[0026] 符号パターンは、予め設定された複数の反射波長の組み合わせによって規定され るため、「波長シフト」が生じると、符号ィ匕または復号に際して致命的なエラーが生じ ることになる。例えば、符号化器で「波長シフト」が生じると、符号を規定する本来の波 長とは異なる波長による符号ィヒが行われるため、対応する復号器によって復号 (解読 )することが不可能になる。逆に、符号化が正しく行われた場合、復号器で「波長シフ ト」が生じると、符号を正しく復号することができなくなる。これらは、データ伝送のエラ 一または伝送不能を引き起こす。このような「波長シフト」を防止するため、符号化器
Z復号器におけるグレーティングは一定温度に保持される。
[0027] 非特許文献 2は、 Fast— Frequency— Hopping法により、僅かな「波長シフト」が 生じた場合でも、符号'解読に支障をきたさないようにする技術を開示している。この 技術によれば、符号パターンのチップ数を低減し、各チップの帯域に大きなマージン を与えることにより、波長非選択性シフトへの耐性が得られる。
[0028] 「波長非選択性シフト」とは、シフト量が波長に依存しない波長シフトを意味する。一 方、「波長選択性シフト」とは、シフト量が波長に依存して異なる波長シフトを意味する 。波長選択性シフトは、個々のグレーティングに異なる温度または異なる張力が印加 された場合に発生する。 [0029] 非特許文献 1に記載されている符号パターンを用いたとてしても、波長シフトの大き さが波長によって異なる場合、信号パルス光に含まれる光成分の大きくに損失が生じ 、消えていくことになる。また、符号パターンの 1つのチップに一様な 1つのグレーティ ングを用いる限り、各反射波長帯域に大きな幅を与えることは困難である。
[0030] 波長非選択性シフトは、波長選択性シフトの特殊なケースである。すなわち、波長 選択性シフトのシフト量が全ての波長において同じになるケースに相当する。このた め、波長非選択性シフトは、広い意味でにおける波長選択性シフトに含まれる。した がって、波長選択性シフトに耐性を有すると、波長非選択性シフトに対する耐性しか 有しない場合に比べて、厳しい条件となる。
[0031] 本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、光 学 CDMAによる符合化器および復号器の波長選択性シフト耐性を高めることにある 課題を解決するための手段
[0032] 本発明による符号化器は、光学的 CDMAによる光波長多重信号を符号化する符 号化器であって、各々が複数のグレーティングを有する L本 (Lは 2以上の整数)の光 ファイバと、前記複数の光ファイバを接続するサーキユレ一タとを備え、前記符号化さ れる符号のパターンは、時間ビン 1,時間ビン 2, · · ·、時間ビン m、 · · ·時間ビン nの n 個（nは 2以上の整数）の時間ビンを持ち、時間ビン m (l≤m≤n、 mは整数）に割りあ てられる波長の個数を、 mの関数である Q (m)個と定義し、かつ、前記時間ビン mに 割りあてられた Q (m)個の波長のうち指標 q (1≤q≤Q (m)、 qは整数)で特定される 波長を、 mおよび qの関数であるえ（m、 q)と定義し、前記 L本の光ファイバを、それぞ れ、指標 S (l≤s≤L、 sは整数)で表すとき、各光ファイバ s (l≤s≤L)には、前記時 間ビン m ( 1≤ m≤ n)のそれぞれに対応するグレーティングが形成されており、かつ、 前記 n個の時間ビンに含まれる少なくとも 1つの時間ビン mに対応する前記波長 λ ( m、 ql)の光信号を反射するグレーティングの位置力も離れた位置に、同じ時間ビン mに属し、前記波長え（m、 ql)と異なる波長え（m、 q2) (l≤ql≤Q (m)、 l≤q2≤ Q (m)、 ql≠q2、 qlおよび q2は整数)の光信号を反射する別のグレーティングが形 成され、前記光ファイバ sにおいて、前記波長え（m、 ql)の光信号を反射するグレー ティングから前記波長え（m、 q2)の光信号を反射する別のグレーティングまでの光 路差を d (m、 q2、 s)と定義した場合に、前記光路差 d (m、 q2、 s)を前記 L本の光ファ ィバに渡って足し合わせると、その合計が 0になる。
[0033] 好ましい実施形態において、前記複数のグレーティングの少なくとも 1つの反射波 長は所定範囲内で連続的に分布して 、る。
[0034] 好ま 、実施形態にぉ 、て、前記グレーティングは、チヤープ構造を有して!/、る。
[0035] 好ましい実施形態において、ファイバ sにおける前記光路差 (m、 q2、 s)の絶対値は 、ファイバ sにおけるグレーティングの最小ピッチの（n— 1)倍以上である。
[0036] 本発明による復号器は、光学的 CDMAによる光波長多重信号の符号を復号する 復号器であって、各々が複数のグレーティングを有する L本 (Lは 2以上の整数)の光 ファイバと、前記複数の光ファイバを接続するサーキユレ一タとを備え、前記符号化さ れる符号のパターンは、時間ビン 1,時間ビン 2, · · ·、時間ビン m、 · · ·時間ビン nの n 個（nは 2以上の整数）の時間ビンを持ち、時間ビン m (l≤m≤n、 mは整数）に割りあ てられる波長の個数を、 mの関数である Q (m)個と定義し、かつ、前記時間ビン mに 割りあてられた Q (m)個の波長のうち指標 q (1≤q≤Q (m)、 qは整数)で特定される 波長を、 mおよび qの関数であるえ（m、 q)と定義し、前記 L本の光ファイバを、それぞ れ、指標 S (l≤s≤L、 sは整数)で表すとき、各光ファイバ s (l≤s≤L)には、前記時 間ビン m ( 1≤ m≤ n)のそれぞれに対応するグレーティングが形成されており、かつ、 前記 n個の時間ビンに含まれる少なくとも 1つの時間ビン mに対応する前記波長 λ ( m、 ql)の光信号を反射するグレーティングの位置力も離れた位置に、同じ時間ビン mに属し、前記波長え（m、 ql)と異なる波長え（m、 q2) (l≤ql≤Q (m)、 l≤q2≤ Q (m)、 ql≠q2、 qlおよび q2は整数)の光信号を反射する別のグレーティングが形 成され、前記光ファイバ sにおいて、前記波長え（m、 ql)の光信号を反射するグレー ティングから前記波長え（m、 q2)の光信号を反射する別のグレーティングまでの光 路差を d (m、 q2、 s)と定義した場合に、前記光路差 d (m、 q2、 s)を前記 L本の光ファ ィバに渡って足し合わせると、その合計が 0になる。
[0037] 好ましい実施形態において、前記複数のグレーティングの少なくとも 1つの反射波 長は所定範囲内で連続的に分布して 、る。 [0038] 好ま 、実施形態にぉ 、て、前記グレーティングは、チヤープ構造を有して!/、る。
[0039] 好ましい実施形態において、ファイバ sにおける前記光路差 (m、 q2、 s)の絶対値は
、ファイバ sにおけるグレーティングの最小ピッチの（n— 1)倍以上である。
[0040] 本発明による温度分布検出器は、光波長多重信号を出力する光源と、複数のダレ 一ティングが形成された光ファイバを有し、前記光多重信号を符号化する符号化器と 、上記いずれ力ゝ復号器であって、前記符号化器で符号化された信号を復号する復 号器とを備え、前記復号器の複数のグレーティングの反射波長の組み合わせに基づ いて前記符号化器における複数のグレーティングが位置する部分の温度の分布を 決定する。
発明の効果
[0041] 本発明の符号化器によれば、環境温度やファイバに印加される張力の変動に起因 して波長シフトまたは波長ドリフトが発生しても、シフト後の波長が本来の波長に一致 するように複数の波長を同一時間ビンに割り当てることができる。このため、波長シフ トが生じても、復号器により正確に復号することができる。
[0042] 本発明の復号器によれば、同様の原因によって波長シフトが発生しても、複数の波 長を同一時間ビンに割り当てられるため、正確に復号することができる。
[0043] 本発明の符号化器 Z復号器は、 OR演算としての機能を有しており、これを用いて 温度分布測定器を実現することができる。
図面の簡単な説明
[0044] [図 1]非特許文献 1が開示している光符号化器の概略図
[図 2]FFH— CDMA符号パターンの例を示す図
[図 3]図 2の符号化パターンに従って符号化された光パルス (列）と、復号 (解読)され た光パルスを示す図
[図 4]図 3に示す符号化を行う公知の符号化器の構成を示す図
[図 5]図 3に示す復号 (解読)を行う公知の復号器の構成を示す図
[図 6]本発明による符号化器の動作原理を説明するための図
[図 7]本発明による符号化器の動作原理を説明するための図
[図 8]1つの時間ビンに複数の波長を割りあてた符号パターンの一例を示す図 圆 9]図 8の符号化パターンによる符号ィ匕を行うための符号化器の構成を示す図 圆 10]本発明による実施形態 1における符号化器 Z復号器の構成を示す図 圆 11]1つの時間ビンに所定範囲の波長帯域を割りあてた符号パターンの一例を示 す図
圆 12]本発明による実施形態 2における符号化器 Z復号器の構成を示す図
[図 13]1つの時間ビンに複数の数の波長を割りあてた符号パターンの他の例を示す 図
圆 14]本発明による実施形態 3における符号化器 Z復号器の構成を示す図 圆 15]本発明による実施形態 4における符号化器 Z復号器の構成を示す図 圆 16]計算機シミュレーションを行った符号化器 Z復号器の構成を示す図 圆 17]計算機シミュレーションで用いた符号化パターンを示す図
圆 18]計算機シミュレーションの結果を示すグラフ
圆 19]本発明による実施形態 5における符号化器 Z復号器の構成を示す図 符号の説明
1 光パルス入力用の光ファイバ
2 サーキユレータ
3 反射波長 λ 1のグレーティング
4 反射波長 λ 2のグレーティング
5 反射波長 λ 3のグレーティング
6 光パルス出力用の光ファイバ
7 時間ビン tlの軸
8 時間ビン t2の軸
9 時間ビン t3の軸
10 反射波長 λ 3のグレーティング
11 反射波長 λ 2のグレーティング
12 反射波長 λ 1のグレーティング
13 光パルス入力用の光ファイバ
14 サーキユレータ 15 グレーティングを持つ 1本目の光ファイバ
16 反射波長え 1のグレーティング
17 反射波長 λ 2のグレーティング
18 反射波長 λ 3のグレーティング
19 グレーティングを持つ 2本目の光ファイバ
20 反射波長 λ 1のグレーティング
21 反射波長 λ 2のグレーティング
22 反射波長え 3のグレーティング
23 時間ビン tlの軸
24 時間ビン t2の軸
25 時間ビン t3の軸
26 光パノレス出力用の光ファイバ
27 反射波長 λ 3のグレーティング
28 反射波長え 2のグレーティング
29 反射波長え 1のグレーティング
30 反射波長 λ 3のグレーティング
31 反射波長え 2のグレーティング
32 反射波長え 1のグレーティング
33 反射波長 λ 1のグレーティングと反射波長 λ 4のグレーティングと反射波長 λ 5 のグレーティングを重複照射したグレーティング
34 時間ビン tlの軸
35 光パルス入力用光ファイバ
36 グレーティングを持つ 1本目の光ファイバ
37 反射波長え 5のグレーティング
38 反射波長 λ 4のグレーティング
39 反射波長 λ 1のグレーティング
40 反射波長え 2のグレーティング
1 反射波長え 3のグレーティング グレーティングを持つ 2本目の光ファイバ
反射波長 λ 1のグレーティング
反射波長え 4のグレーティング
反射波長 λ 5のグレーティング
反射波長 λ 2のグレーティング
反射波長 λ 3のグレーティング
時間ビン tlの軸
時間ビン t2の軸
時間ビン t3の軸
光パノレス出力用の光ファイバ
サーキユレータ
光パルス入力用の光ファイバ
サーキユレータ
グレーティングを持った 1本目の光ファイバ
反射波長 λ ΐ〜え l + Δ λのチヤープドグレーティング
反射波長 λ 2のグレーティング
反射波長 λ 3のグレーティング
グレーティングを持った 2本目の光ファイバ
反射波長 λ 1〜え 1 + Δ λのチヤープドグレーティング（55とは逆に接続) 反射波長 λ 2のグレーティング
反射波長 λ 3のグレーティング
時間ビン tlの軸
時間ビン t2の軸
時間ビン t3の軸
光パルス出力用の光ファイバ
光パルス入力用の光ファイバ
サーキユレータ
グレーティングを持つ 1本目の光ファイバ 反射波長 λ 1のグレーティング
反射波長 λ 2のグレーティング
反射波長え 1，のグレーティング 反射波長 λ 3のグレーティング
反射波長え 3'のグレーティング 反射波長 λ 2'のグレーティング グレーティングを持つ 2本目の光ファイバ 反射波長え 2'のグレーティング 反射波長え 1 'のグレーティング 反射波長え 1のグレーティング
反射波長 λ 2のグレーティング
反射波長 λ 3'のグレーティング 反射波長 λ 3のグレーティング
時間ビン tlの軸
時間ビン t2の軸
時間ビン t3の軸
光パルス出力用の光ファイバ
光源
サーキユレータ
センサ用のグレーティングを持つ光ファイバ センサとして機能するグレーティング 1 センサとして機能するグレーティング 2 センサとして機能するグレーティング 3 センサとして機能するグレーティング 4 光ファイバ
スター力ブラ
復号器 1へ行く光ファイバ
サーキユレータ 98 復号器 1の反射波長え のグレーティング
1- 50
99 復号器 1の反射波長え のグレーティング
2- 80
100 復号器 1の反射波長え のグレーティング
3- 50
101 復号器 1の反射波長え のグレーティング
4- 40
102 光強度検出器
103 復号器 2につながっている光ファイバ
104 サーキユレータ
105 グレーティングを持つ一つ目の光ファイバ
106 復号器 2の 1本目の光ファイバ上にある反射波長え のグレーティング
1- 50
107 復号器 2の 1本目の光ファイバ上にある反射波長え 〜λ のチヤ一プドグ
2- 20 2-30
レーティング
108 復号器 2の 1本目の光ファイバ上にある反射波長え のグレーティング
3- 20
109 復号器 2の 1本目の光ファイバ上にある反射波長え のグレーティング
3- 35
110 復号器 2の 1本目の光ファイバ上にある反射波長え 〜λ のチヤ一プドグ
4- 40 4-80
レーティング
111 2本目のグレーティングのある光ファイバ
112 復号器 2の 2本目の光ファイバ上にある反射波長え のグレーティング
1- 50
113 復号器 2の 2本目の光ファイバ上にある反射波長え 〜λ のチヤ一プドグ
2- 20 2-30
レーティング
114 復号器 2の 2本目の光ファイバ上にある反射波長え のグレーティング
3- 35
115 復号器 2の 2本目の光ファイバ上にある反射波長え のグレーティング
3- 20
116 復号器 2の 2本目の光ファイバ上にある反射波長え 〜λ のチヤ一プドグ
4- 40 4-80
レーティング
117 検出器へつながった光ファイバ
118 光強度検出器
発明を実施するための最良の形態
本発明者は、図 4および図 5を参照して説明した符合化器 Ζ復号器の問題を解決 するため、まず、図 9に示す構成を検討した。本発明の説明を開始する前に、本発明 による符号化器 Z復号器の動作原理を理解しやすくする目的で、まず図 9に示す構 成を説明する。
[0047] 図 9は、反射波長が異なる複数のグレーティングが同一部分に形成された光フアイ バを備える符号化器を示している。図 9の例では、反射波長 λ 1のグレーティング 33 が形成される部分に、反射波長 λ 4、 λ 5の 2種類のグレーティングが形成されている 。ここでは、 λΙ+Δ λ = λ4、 λΙ+Δ λ'=λ5と表される。
[0048] 光ファイバ上の同一位置に複数の反射波長を示すグレーティングが形成されてい ると、同一の時間ビンに複数の波長が割りあてられることになる。このため、図 9の構 成を有する符号化器に入力された光パルスは、 λ1、 λ1+Δλ、え l+Δλ 'の 3つ 波長の光を同じ時間ビン tlに割り当て、 3つの波長の小さな光パルスを同一の遅延 タイミングで反射することになる。一方、 λ1、 λ1+Δλ、え l+Δλ 'の 3つ波長の 光パルスの少なくとも 1つ力 図 9の構成を有する復号器に入力されると、符号化器 が与えた遅延を打ち消して解読を行うことができる。
[0049] ここで、本来は時間ビン tlに割り当てられている波長 λ 1の光を反射するように設計 されているグレーティングの実際の反射波長力 温度変化や張力印加によってシフト し、波長え 4および波長え 5の一方が、波長 λ 1に略等しくなつたとする。この場合、 復号器には波長え 1、 λ4、 λ 5の 3つの光パルスが同時に（同一の時間ビン tlで)入 力される。したがって、復号器は、時間ビン tlに割り当てられた波長 λ 1を有する光 パルス（波長シフトがなければ、波長 λ 4または λ 5の光を反射するグレーティングに よって反射された光パルス)を受け取るため、符号の解読を行うことができる。
[0050] 図 9の構成を有する復号器を考える。この復号器における時間ビン tlに対応する反 射波長 λ 1のグレーティングについて、温度変化や張力印加によって波長シフトが生 じたとする。波長シフト後の波長 λ 1が、 λ 1+ Δ λまたは λ 1+ Δ λ'に等しい場合、 同時刻に到着する 3つの光パルスのいずれかをグレーティング 33で反射し、符号ィ匕 で与えた遅延とは逆の遅延を与えることにより、時間ビン t2の波長え 2、時間ビン t3 の波光 λ 3の光と重畳することが可能になる。
[0051] このように 1つの時間ビンに異なる 3つの波長を割り当てることにより、波長シフトが 生じても、適切な符号ィ匕 Ζ解読が可能になる。 [0052] 図 8は、図 9の装置による符号パターンを示している。図 2の符号パターンと異なる 点は、 1つの時間ビン tlに割り当てられる波長が λ 5、 λ 4、 λ ΐの 3つであることであ る。この結果、時間ビン tlに割り当てられた光の波長が、 λ 1、 λ 1 + Δ λ、 え 1 + Δ λのいずれであっても、時間ビン tlの光として同一の遅延を与えることができる。 このため、波長シフトによる誤った符号ィ匕が生じても適切に解読を行うことができる。
[0053] 光ファイバ中にグレーティングを形成するには、光ファイバに対してマスクを介して 紫外線を照射することにより、光ファイバ内のコアの屈折率を軸方向に沿って周期的 に変調する必要がある。したがって、光ファイバの同一時間ビンに対応する位置 (例 えば図 9の軸 34で示される位置）に、異なる反射波長を有する複数のグレーティング を形成するには、その位置に紫外線の重複照射を行い、異なる周期の屈折率変調 構造を重畳することが必要になる。
[0054] しかし、光ファイバの同じ位置に紫外線の重複照射を行って複数のグレーティング を形成することは極めて困難であり、実用性がない。なぜなら、紫外線照射によって 光ファイバコアの屈折率を上昇させると、屈折率は容易に飽和し、異なる周期の屈折 率変調構造を重畳することが困難になるからである。仮に、重畳する複数のグレーテ イングの各々について、紫外線照射量 (照射時間）を低減し、屈折率上昇の飽和を避 けようとした場合、各グレーティングの屈折率変調の振幅が小さくなり、反射波長の帯 域が狭ぐし力も、反射率の低いグレーティングしか形成できなくなる。
[0055] 本発明による符合化器 Z復号器では、複数の光ファイバを備えることにより、光ファ ィバの同 Cf立置に複数のグレーティングを重畳して形成することなぐ同じ時間ビンに 複数の異なる波長を割り当てることができる。
[0056] さらに本発明の符合化器 Z復号器の理解を含めため、図 6および図 7を参照しなが ら、複数の光ファイバを用いて、図 3の符号パターンによる符合ィ匕 Z復号が行えること を説明する。
[0057] 図 6の符号化器では、所定の間隔で 3つのグレーティング 16、 17、 18が形成された 第 1の光ファイバ 15と、上記所定の間隔に等しい間隔で 3つのグレーティング 20、 21 、 22が形成された第 2の光ファイバと 19とがサーキユレータ 14によって光ファイバ 13 および光ファイバ 26に連結されている。第 1の光ファイバ 15の各グレーティング 16、 17、 18で反射された光は、サーキユレータ 14を介して第 2の光ファイバ 19に入射す る。第 2の光ファイバ 19の各グレーティング 20、 21、 22で反射された光は、サーキュ レータ 14を介して光ファイバ 26に入射する。各光ファイバ 15、 19におけるグレーティ ングの間隔は、図 4に示す装置におけるグレーティングの間隔の半分である。
[0058] 図 6には、同一時間ビンを示す軸 23、 24、 25が記載されている。この例では、 3つ の時間ビンにそれぞれえ 1、 λ 2、 λ 3の波長が割り当てられている。
[0059] 図 6に示すように、第 1の光ファイバ 15におけるグレーティング 16、 17、 18の配置 関係と、第 2の光ファイバ 19におけるグレーティング 20、 21、 22の配置関係は等しい 。この関係が満足される限り、サーキユレータ 14から波長 λ 1のグレーティング 16まで の距離と、サーキユレータ 14力も波長 λ 1のグレーティング 20までの距離とが異なつ ていても良い。
[0060] グレーティング同士の間隔は半減しているため、各光ファイバの間を伝播する時間 は Δ Τ/2で表される。ただし、光パルスは、 2本の光ファイバ 15、 19を順次通るため、 相対遅延は、 ΔΤΖ2 Χ 2 Χ 2 = 2 ΔΤに等しくなる。以下の、この点を詳しく説明する
[0061] まず、光ファイバ 13を伝搬してきた光パルスは、サーキユレータ 14を通り、光フアイ ノ 15に入射する。その後、グレーティング 16、 17、 18により、それぞれ、波長え 1、 λ 2、 λ 3の光が反射され、サーキユレータ 14にもどる。このとき、波長 λ 2の光パルス は、波長 λ 1の光パルスよりも Δ Τ/2 Χ 2= ΔΤの時間だけ遅延する。同様に波長 λ 3の光パルスは、波長 λ 2の光パルスよりも Δ Τ/2 Χ 2 = Δ Τの時間たけ遅延する。
[0062] サーキユレータ 14に戻った光パルスの列は、次に、 2本目の光ファイバ 19へ移る。
光ファイバ 19でも、同様の遅延が生じるため、最終的に、波長え 2の光パルスは、波 長 λ 1の光パルスよりも Δ Τ Χ 2 = 2 ΔΤの時間だけ遅延する。同様に波長え 3の光パ ノレスは、波長え 2の光パルスよりも、 Δ Τ Χ 2 = 2 Δ Τの時間たけ遅延する。この結果、 図 3に示す符号化と同一の符号ィ匕が行われる。
[0063] 図 7は、図 6の符号化器に対応する復号器である。図 7の復号器の第 1の光ファイバ では、入射光側から、波長 λ 3のグレーティング 27、波長 λ 2のグレーティング 28、波 長 λ 1のグレーティング 29が配列されている。第 2の光ファイバでも同様に入射光側 から波長 λ 3のグレーティング 30、波長 λ 2のグレーティング 31、波長 λ 1のグレーテ イング 32が配列されている。このような構成を有する復号器でも、図 3に示す解読が 行われる。
[0064] 本発明では、上記の符合化器 Ζ復号器を更に改良することにより、少なくとも 1つの 時間ビンに複数の波長を割り当て、波長シフト耐性を高める。
[0065] (実施形態 1)
以下、本発明による符合化器の好まし ヽ実施形態を説明する。
[0066] まず、図 10を参照する。図 10に示す符号化器は、図 8に示す符号パターンによる 符号ィ匕を行うことができる。すなわち、時間ビン tlに複数の波長え 1、ぇ4、ぇ5が割り 当てられる。
[0067] 図 10では、軸 48が時間ビン tlに相当する位置を示し、軸 49が時間ビン t2に相当 する位置を示し、軸 50は時間ビン t3に相当する位置を示している。軸 48は、波長え 1のグレーティング 39およびグレーティング 43を横切り、軸 49は、波長え 2のグレー ティング 40およびグレーティング 46を横切り、軸 50は、波長え 3のグレーティング 41 およびグレーティング 47を横切っている。軸 48、 49、 50の間隔は、 ΔΤ/2の時間差 に相当する光路差を形成する。光の往復により、各光ファイバで ΔΤの遅延を生じさ せる。
[0068] 図 10の符号化器力 図 6の符号化器と大きく異なる点は、時間ビン tlに複数の波 長を割り当てるため、波長 λ 4のグレーティング 38、 44と、波長 λ 5のグレーティング 37、 45を設けていることにある。同じ時間ビン tlに割り当てられる複数の波長のうち、 波長 λ 1のグレーティング 39、 43は軸 48上にあるが、波長え 4のグレーティング 38、 44は、それぞれ、軸 48力 At'、 - At'の時間だけ左右にシフトしている。シフト量 At'、 - At'の符号は反対である力 絶対値が等しく設定されている。同様に、波長 λ 5のグレーティング 37、 45は、それぞれ、軸 48力ら At'，、 - At'，の時間だけ左 右にシフトしている。シフト量 At"、 一 At"の符号も反対である力 絶対値は等しく 設定されている。
[0069] 第 1の光ファイバ 36におけるグレーティング 38および第 2の光ファイバ 42における グレーティング 44で順次反射されてきた波長 λ 4の光パルスの遅延時間（波長 λ 1の 光パルスに対する遅延時間）の合計は、（一 At') X 2+ At' X 2 = 0である。すなわち 、波長え 4の光パルスは、波長 λ 1の光パルスと同時に光ファイバ 51に入射し、時間 ビン tlに割り当てられる。波長え 5についても同様である。こうして、図 10の符号化器 によれば、異なる反射波長を有する複数のグレーティングを光ファイバの同一部分に 形成することなぐ図 9の符号化器と同様の符合ィ匕を行うことができる効果が得られる ことがわ力ゝる。
[0070] 以下、図 10の符号化器の動作を更に詳細に説明する。
[0071] まず、光ファイバ 35を伝搬してきた光パルスは、サーキユレータ 52を介して第 1の 光ファイバ 36へ入射する。第 1光ファイバ 36において、上記光パルスに含まれる波 長え 5、 λ 4、 λ 1、 λ 2、 λ 3の光ノ ノレス ίま、それぞれ、グレーティング 37、 38、 39、 40、 41で反射される。上記の各波長の光パルスが反射後、サーキユレータ 52に戻る タイミング (相互遅延）は、第 1光ファイバ 36におけるグレーティングの相互距離によ つて決まる。
[0072] 波長 λ 5のグレーティング 37が波長 λ 1のグレーティング 39よりも、 At"の時間 遅延に相当する距離だけ手前に位置しているため、波長え 5の光パルスは、波長え 1の光パルスよりも、 At" X 2の時間遅延に相当する距離だけ先に第 2の光フアイ バ 42に入射する。
[0073] 波長え 4のグレーティング 38は波長 λ 1のグレーティング 39よりも At'の時間遅 延に相当する距離だけ手前に位置しているため、波長え 4の光パルスは、波長 λ 1 の光パルスよりも、 At' X 2の時間遅延に相当する距離だけ先に第 2の光ファイバ 4 2に入射する。
[0074] 波長 λ 2のグレーティング 40は、時間ビン tlに割り当てられた波長 λ 1のグレーティ ング 39よりも ΔΤ/2の時間遅延に相当する距離だけ、後方に位置している。このため 、波長 λ 2の光パルスは、 ΔΤΖ2 Χ 2= ΔΤだけ波長 λ 1の光パルスよりも遅延して 第 2の光ファイノ 42に入射する。同様にして、波長え 3の光パルスは、 ΔΤΧ 2 = 2 Δ Τだけ波長 λ 1の光パルスよりも遅延して第 2の光ファイバ 42に入射する。
[0075] 異なるタイミングで第 2の光ファイバ 42に入射した波長 λ 1、 え 4、 λ 5、 λ 2、 λ 3の 光ノ レスは、それぞれ、グレーティング 44、 45、 43、 46、 47で反射される。すなわち 、波長 λ 1の光パルスはグレーティング 43で反射され、時間ビン tlに割り当てられる 。波長え 4の光パルスは、グレーティング 44で反射される力 波長 λ 1の光パルスに 対して遅延 At'が生じることになる。波長え 5の光ノ ルスは、グレーティング 45で反射 され、波長 λ 1の光パルスに対して遅延 At"が発生する。
[0076] 波長 λ 2の光パルスは、グレーティング 46によって反射され、時間ビン t2に割り当 てられる。一方、波長え 3の光ノ ルスは、グレーティング 47により反射され、時間ビン t 3に割り当てられる。
[0077] こうして、波長え 5の光パルスは、波長 λ 1の光パルスに比べて、 2 Χ (— At") + 2
X At" = 0の遅延で光ファイバ 51に入射する。波長え 4の光パルスは、波長 λ 1の光 パルスに比べて、 2 Χ (― Δΐ') + 2 Χ At' = 0の遅延で光ファイバ 51に入射する。波 長え 2の光パルスは、波長 λ 1の光パルスに比べ、 2 Χ ΔΤ/2 + 2 Χ ΔΤ/2 = 2 ΔΤの 遅延で光ファイバ 51に入射する。波長 λ 3の光パルスは、波長 λ 1の光パルスに比 ベ、 2 Χ ΔΤ+ 2 Χ ΔΤ=4 ΔΤの遅延で光ファイバ 51に入射する。
[0078] 以上の説明から明らかなように、時間ビン tlにえ 1、 λ 4、 λ 5の 3つの波長が割り当 てられ、時間ビン t2、 t3には、それぞれ、 λ 2、 λ 3の波長が割り当てられる。
[0079] 図 10の符号化器によれば、光ファイバの同じ位置に異なる反射波長のグレーティ ングを形成することなぐ同一時間ビンに異なる複数の波長を割り当てることができる 。同一時間ビンに複数の波長を割り当てることにより、波長シフト耐性を高めることが できる。
[0080] (実施形態 2)
次に図 12を参照しながら、本発明による符号化器 Ζ復号器の他の実施形態を説 明する。
[0081] 実施形態 1では、離散的波長の組 (例えば、 λ 1、え 4、 λ 5)を同一の時間ビンに 割り当てているが、本実施形態では、所定範囲内で連続する波長の幅 (帯域)を同一 の時間ビンに割り当てることができる。
[0082] 図 11は、本実施形態の装置における符号パターンの一例を示している。図 11の例 では、時間ビン tlに λ 1〜え 1 + Δ λの範囲で連続する無数個の波長を割り当てて ヽる。同様に、時間ビン t2、 t3には、それぞれ、ぇ2〜え 2，、ぇ3〜え 3,の波長を害 ij り当てることも可能である力 図 11の例では、簡単のため、 λ 1、 λ 2の波長を割り当 てている。
[0083] 光ファイバ 53を伝搬してきた光パルスは、サーキユレータ 54を透過して第 1の光フ アイバ 55へ入射する。光ファイバ 55では、グレーティング 56、 57、 58力 それぞれ時 間ビン tl、 t2、 t3の位置に配置されている。グレーティング 57、 58は、それぞれ、ほ ぼ単一の反射波長え 2、 λ 3を有している。これに対し、グレーティング 56は、 λ 1〜 1 1 + Μの反射波長帯域を有するチヤープドグレーティングである。チヤ一プドグ レーティングは、グレーティング周期（屈折率変調周期）が軸方向位置に応じて変化 する構造を有しているため、 λ 1〜え 1 + Δ λの帯域に含まれる波長を有する光は、 波長に応じてグレーティング 56の異なる位置で反射されることになる。このために、波 長に応じて連続的に異なる光路差 (遅延）が生じる。
[0084] 本実施形態では、グレーティング 56の反射波長が光ファイバ 55の光入射端力もの 距離に応じて単調に減少するか、反対に増加するチヤープ構造を有している。一方 、第 2の光ファイバ 59には、上記のチヤープ構造の反対のチヤープ構造を有するグ レーティング 60が配置されている。このように 2つのチヤープドグレーティング 56、 60 を相補的に配列することにより、チヤープ構造に起因する遅延を相殺することができ る。例えば、波長 λ ΐ〜え 1 + Δえの中で最も長 、波長（ λ 1 + Δ λ )の光パルスが グレーティング 56の左端付近で反射される場合、この光ノルスは、第 2の光ファイバ 59では、チヤープドグレーティング 60の右端付近で反射される。一方、波長 λ 1〜え 1 + Δ λの中で最も短い波長（λ 1)の光パルスは、第 1の光ファイバ 56ではグレーテ イング 56の右端付近で反射される力 第 2の光ファイバ 59ではグレーティング 60の 左端付近で反射されることになる。
[0085] 本実施形態の符号化器によれば、連続的に変化する多数の波長の光を 1つの時 間ビンに割り当てて符号ィ匕を行う。このため、波長シフトが生じても、波長シフト後の チヤープドグレーティングの反射波長帯域の中に解読に必要な波長 λ 1が含まれる 限り、正しく解読できる。
[0086] 一方、図 12の構造を備える復号器によれば、符号ィ匕された光パルスの時間ビン tl に割り当てられる波長がえ 1からえ 1 + Δ λまでの帯域に含まれる限り、どのような大 きさの波長シフトが生じても、正確な解読を行うことができる。
[0087] 上記の各実施形態では、簡単のため、時間ビン tlのみに複数の波長を割り当て、 また、同一時間ビンに対応する複数のグレーティングを、中心となる時間軸の近傍に のみ配置している。しかし、本発明は、そのような構成に限定されず、時間ビン tl、 t2 、 t3のそれぞれに複数の反射波長を割り当てても良い。また、時間ビンの数も 3個に 限定されず、 4個以上であってもよい。
[0088] (実施形態 3)
次に、図 13および図 14を参照しながら、本発明による符合化器の第 3の実施形態 を説明する。
[0089] 図 13に示す符合パターンでは、時間ビン tl、 t2、 t3に、それぞれ、 λ 1および λ 1'
、 λ 2およびえ 2'、 λ 3およびえ 3'が割り当てられている。
[0090] 図 14に示す本実施形態の符合化器が、前述の各実施形態における符合化器と大 きく異なる点は、時間ビンを示す軸 83、 84、 85のそれぞれに同期するグレーティング
71、 72、 73、 79、 80、 81の間に、他のグレーテンングカ ^挿入されて! /、な!/ヽことにあ る。本実施形態では、軸 83、 84、 85の各間隔が 0. 5cm程度であるのに対して、各 グレーティングの長さが約 2cmに設定されている。本実施形態のように、軸 83、 84、 85の各間隔が 0. 5cm程度である場合、各グレーティングの長さを 2cmに設定すると 、図 10や図 12に示す構成を実現することができなくなるため、本実施形態では、図 1 4に示す構成を採用して!/ヽる。
[0091] 本実施形態では、図 14に示すように、光ファイバ 67を伝搬してきた光パルスがサー キユレータ 68を通過して第 1の光ファイバ 69に入射する。各グレーティング 70、 71、
72、 73、 74、 75で、それぞれの波長の光パルスが反射されてサーキユレータ 68に 戻る。これらの光パルス列は、次に、第 2の光ファイバ 76に入射し、各グレーティング
、 77、 78、 79、 80、 81、 82で反射される。その後、再びサーキユレータ 68へ戻り、光 ファイバ 86に出力される。
[0092] 他のグレーテンング 70、 74、 75、 77、 78、 82は、遅延を相殺するように配置される 限り、軸 83、 84、 85から大きく左右に離れていても問題ない。例えば、波長 λ 1'のグ レーティング 70から、時間ビン tlに対応する軸 83までの距離は、その軸 83から反対 側にある 2本目の光ファイバ 76のグレーティング 82までの距離と等しい。このため、波 長 λ 1'および波長 λ 1の光ノ ルスは同じ時間ビン tlで出力される。同様に、波長え 2 'のグレーティング 75から時間ビン t2に対応する軸 84までの距離は、その軸 84か反 対側にある 2本目の光ファイバ 76のグレーティング 77までの距離と等しい。この結果 、波長 λ 2 'およびえ 2の光パルスは同じ時間ビン t2で出力される。同様に、波長 λ 3' のグレーティング 74から時間ビン t3の軸 85までの距離は、その軸 85から反対側にあ る 2本目の光ファイバ 76のグレーティング 78までの距離と等しい。この結果、波長 λ 3 'およびえ 3の光パルスは、同じ時間ビン t3で出力される。
[0093] (実施形態 4)
図 15を参照しながら、本発明の符号器について、より一般化した構成を説明する。
[0094] 図 15の符号化器は、各々がグレーティングを有する L本 (Lは 2以上の整数)の光フ アイバと、 L本の光ファイバを接続するサーキユレ一タとを備えている。 L本の光フアイ バを、それぞれ、指標 s (l≤s≤L、 sは整数)で表すことにする。
[0095] 符号ィ匕される符号のパターンは、 n個の時間ビン、すなわち、時間ビン 1,時間ビン 2, 時間ビン nの時間ビンを持っている。ここで、 nは 2以上の整数である。
[0096] ここで、時間ビンを特定する指標を「m」と定義する（l≤m≤n、 mは整数)。各時間 ビンには、少なくとも 1つの反射波長が割り当てられる。指標 mで表される時間ビン（ 時間ビン m)に割り当てられる波長の総数を mの関数 Q (m)で表現することにする。こ のとき、時間ビン mに割りあてられた合計 Q (m)個の波長を指標 qで特定する（l≤q ≤Q (m)、 qは整数)。そして、指標 qで特定される波長を、 mおよび qの関数であるえ (m、 q)と定義する。
[0097] 各光ファイバ s (l≤s≤L)には、時間ビン m(l≤m≤n)のそれぞれに対応するダレ 一ティングが形成されている。ある光ファイノ sにおいて、 n個の時間ビンに含まれる 少なくとも 1つの時間ビン mに対応する波長は、 λ (m、 ql)で特定される。このとき、 波長え（m、 ql)の光信号を反射するグレーティングの位置力も離れた位置に、同じ 時間ビン mに属し、波長え（m、 ql)と異なる波長え（m、 q2)の光信号を反射する別 のグレーティングが形成されている。ここで、 qlおよび q2は整数であり、 l≤ql≤Q ( m)、 l≤q2≤Q (m)、 ql≠q2の関係が成立している。 [0098] 光ファイバ sにお 、て、波長 λ (m、 ql)の光信号を反射するグレーティング力も波 長え（m、 q2)の光信号を反射する別のグレーティングまでの光路差を d(m、 q2、 s) と定義する。この場合、光路差 d (m、 q2、 s)を L本の光ファイバに渡って足し合わせ ると、その合計力^になる。なお、光路差 d (m、 q2、 s)には正負があり、波長え（m、 q 1)の光信号を反射するグレーティングに対して、波長え（m、 q2)の光信号を反射す る別のグレーティングがサーキユレータに近い側 (入力側）に位置するとき、光路差 d ( m、 q2、 s)は「負」の極性を有するものとする。
[0099] より一般的に、反射波長を m、 q、 sの関数である λ (m、 q、 s)で表現することも可能 である。 λ (m、 q、 s)は、 s本目の光ファイバにおいて時間ビン mに割り当てられた q 番目の波長である。 s本目の光ファイバにお 、て時間ビン mに割り当てられた q番目 の波長の光を反射するグレーティング力 その時間ビンに相当する縦軸の位置から どれだけ離れているかを d(m,q,s)で表現することができる。光ファイバ上で時間ビン の軸より手前にある場合、 dは負になる。また、上記時間ビンの軸より後方にあるとき、 dは正となる。
[0100] 本発明では、 1つの時間ビンに複数の波長が割り当てられているため、ある反射波 長を有するグレーティングは、複数の光ファイバに形成される。それらのグレーティン グの時間ビンの軸力も離れている距離 dを、全ての光ファイバにわたって足し合わせ ると、以下の式に示すように、 0になる。
[0101] [数 1]
L
d (m、q、s) =0
s=l
[0102] 例えば、図 15に示す時間ビン m= 1に割り当てられたる 1番目の波長（q= 1)のダレ 一ティングは、 L本の光ファイバ（s= l〜L)に配置されている。 sが 1〜3の光ファイバ で反射される光の波長、 λ (m= l、 q= l、 s= l)、 λ (m= l、 q= l、 s = 2)、 λ (m = 1、 q= l、 s = 3)によって、対応するグレーティングの位置を示している。 L本目の 光ファイバでは、 λ (m= l、 q= l、 s = L)によって対応するグレーティングの位置を 示している。 [0103] これらのグレーティングのそれぞれと、対応する時間ビンの軸からの距離を d (m= l 、 q= l、 s= l〜L)とする。 λ (1, 1, 1)のグレーティングは、時間軸の左側に位置す るので、距離 d (l、 1、 1)は負である。 λ (1、 1、 2)のグレーティングは、時間ビンの軸 の右側に位置するため、距離 d (l、 1、 2)は正である。全て光ファイバについて、 d (l , 1、 s= l〜L)加算すると、その合計値は 0となる。時間ビン m= lに割り当てられた q = 1の波長を有する光パルスは、時間ビン m= 1に割り当てられた q≠ 1の波長を有 する他の全ての光パルスと、同一の遅延をもつことになる。
[0104] なお、図 14に示す構成を採用する場合、ファイノ sにおける光路差 (m、 q2、 の 絶対値が、ファイノ sにおけるグレーティングの最小ピッチの (n— 1)倍以上となるよう にグレーティングを配置することになる。具体的には、図 14の構成におけるグレーテ イングの最小ピッチは ΔΤΖ2の時間に相当し、 3つのグレーティング 71、 72、 73 (ま たは 79、 80、 81)の両端の距離は、（3— 1) X ΔΤΖ2の時間に相当する。同一時間 ビン tlに割り当てられている波長 λ 1，のグレーティングと波長 λ 1のグレーティンとの 間隔は、 3つのグレーティング 71、 72、 73 (または 79、 80、 81)の両端の距離よりも 大きい。
[0105] (計算機シミュレーション）
本発明による符号化器 Ζ復号器の特性を計算器シミュレーションによって求めた。 図 16から図 18を参照しつつ、その結果を説明する。
[0106] まず、本シミュレーションでは、図 16に示す構成について行った。図 16の構成では 、反射波長え 1、 λ 2、 λ 3、 λ 4、 λ 5、 λ 6〜え 7のグレーティングが形成された 2本 の光ファイバをサーキユレータによって結合している。符号化は図 17に示す符号パタ ーンに従っている。すなわち、時間ビン tlには波長え 2、 λ 4を割り当て、時間ビン t2 には波長 λ 3、 λ 5を割り当て、時間ビン t3には波長 λ 1を割り当て、時間ビン t4には 波長え 6〜え 7を割り当てている。波長え 6〜え 7のグレーティングは、チヤープ構造 を有している。
[0107] 図 16において長さを示す数値の単位は、 cm (センチメートル)であり、反射波長 λ 1、 λ 2、 λ 3、 λ 4、 λ 5の各グレーティングの長さはいずれも lcmであり、チヤープ構 造を有するグレーティングの長さは 2cmである。 [0108] 図 16の構成を有する復号器によれば、時間ビン tlのタイミングで波長 λ 2の光パ ルスが到着しても、波長え 4の光ノ ルスが到着しても、復号が可能である。この意味 では、 OR演算子として機能する。時間ビン t4のタイミングでは、波長 λ 6〜え 7の範 囲内に波長を有する光パルスが到着した場合、符号ィ匕が可能になる。
[0109] 図 18は、図 15の装置について、光パルスの相対遅延と波長との関係を表すシミュ レーシヨン結果を示すグラフである。このグラフは、図 17の符号化パターンを反映し ており、同じ相対遅延を有する複数の反射帯域が形成されている。これは、同一の時 間ビン複数の波長が割り当てられて 、ることを意味して 、る。
[0110] (実施形態 5)
次に、図 19を参照しながら、本発明による温度分布測定装置の実施形態を説明す る。前述したように、同一の時間ビン tlの例えば 3つの波長え 1、 λ 4、 λ 5を割り当て ていると、時間ビン tlのタイミングで到着する光パルスの波長が λ 1、 λ 4、 λ 5のい ずれであっても、復号が可能である。本実施形態では、このような OR演算子の機能 を利用し、温度分布測定装置を実現している。
[0111] 図 19は、本実施形態における温度分布センサを示している。この温度センサによ れば、 4つの地点におけるの温度分布が目的の温度分布に一致する力否かを判定 することができる。
[0112] 温度測定を行う 4地点には、それぞれ、グレーティング 90、 91、 92、 93が配置され る。各地点における温度に応じてグレーティング 90、 91、 92、 93の反射波長がシフト するため、温度分布を検知することが可能になる。
[0113] 本実施形態では、温度に起因する波長シフトにより、各地点の温度そのものを計測 するのではなぐ 4地点における温度分布力 所定の温度分布に一致する力否かを 判定する。
[0114] 温度分布によって反射波長がシフトした各グレーティングに帯域の広い光パルスを 与える。前述の各実施形態について説明したように、光パルスは特定の符号化バタ ーンに従って符号化され、相対的な遅延関係を有する光パルスの列が生成される。
[0115] この光パルス列を復号側 (解読側)で受け取り、復号側の符号化パターンと一致す る符合ィ匕が行われている力否かを決定することができる。すなわち、目的の温度分布 に対応する符合化が行われて!/ヽた場合、受け取った光パルス列の相対遅延が復号 によって解消するため、ある閾値より高い光強度を有するパルスを生成することがで きる。
[0116] 本実施形態では、グレーティング 90、 91、 92、 93における温度の分布に応じた符 号が生成されるため、その符号を所定の符合化パターンによって復号することにより 、温度分布を検知することができる。
[0117] 次に、図 16の装置の動作を更に詳しく説明する。
[0118] 光源 87は、広帯域の光が出力する。この光は、サーキユレータ 88を通って光フアイ ノ 89に入力される。光ファイバ 89には、グレーティング 90、 91、 92、 93が形成され ている。これらのグレーティング 90、 91、 92、 93が温度分布の計測対象となる 4つの 地点に配置されるように光ファイバ 89が引き回される。
[0119] なお、測定地点は、 4つに限定されず、 3つでも 5つ以上でもよい。グレーティングの 間隔は、測定対象 (標本)の大きさに応じて任意に決定される力 時間ビン tl、 t2、 t 3、 t4の時間間隔は、復号器における各グレーティングの時間ビンの時間間隔に一 致される必要がある。
[0120] グレーティングの反射波長帯域は、同一温度のとき相互に重なり合わないように設 定されるのみならず、いずれかのグレーティング温度が測定可能温度範囲（例えば 0 °Cから 80°C)内で変化したり、張力変化によって反射帯域がシフトしても、反射帯域 が重ならないように設計することが必要である。このように、グレーティング 90、 91、 9 2、 93の反射波長帯域の全体を含む範囲は広いため、光源 87から放射される光の 波長範囲も広く設定し、上記の反射波長帯域の全体をカバーする必要がある。例え ば、温度による波長シフトが 0. 01nmZ°Cの場合、帯域 4nmをカバーする必要があ る。
[0121] ここで、 pをグレーティングの番号、 qをそのグレーティングの温度とし、その時のグレ 一ティングのシフトされた反射波長を λ ρ-qと定義すると、グレーティング 90、 91、 92 、 93の温度 X°Cにおける反射波長を、それぞれ、 λ 、 え 、え 、 え と表現する
1-Χ 2-Χ 3-Χ 4-Χ ことができる。
[0122] 本実施形態では、温度分布の全体を 1つの符号として光信号で表現する。光フアイ バ上における 4つのグレーティング 90、 91、 92、 93の間隔は、それぞれの反射光同 士の遅延時間に対応することになる。復号に際して、それらの遅延時間を相殺するこ とにより、温度分布を検知することができる。
[0123] 図 16の例では、グレーティング 90とグレーティング 91の距離が ΔΤ時間分、グレー
1
ティング 91とグレーティング 92の間隔は ΔΤの時間分、グレーティング 92とグレーテ
2
イング 93との間は、 ΔΤの時間分の距離と定義する。
3
[0124] これらのグレーティング 90、 91、 92、 93の温度力 それぞれ、 50。C、 25。C、 35。C、 80°Cであるとする。グレーティング 90、 91、 92、 93で反射される光の波長は、それぞ れ、 λ 、え 、え 、え となる。この状態の光ファイバに光源 87から光パルス
1-50 2-25 3-35 4-80
が与えられると、波長え 、え 、え 、え の光パルスがグレーティング間の相
1-50 2-25 3-35 4-80
互距離を反映した遅延をもって、サーキユレータ 88に戻ってくる。これらの光パルス の列は 4地点における温度分布に応じた符号を表現している。
[0125] これらの光パルスの列は、サーキユレータ 88を介して光ファイバ 94へ入力される。
その後、一部の光は、スターカプラ 95で光ファイバ 97へ、他の一部の光は、光フアイ ノ 103へ入力される。
[0126] 符号化された光が光ファイバ 97から復号器 1に入力された場合を説明する。入力 光は、サーキユレータ 96を介してグレーティングのある光ファイバへ進み、そこで復号 される。光ファイバには、 4つのグレーティング 90、 91、 92、 93の配列を反転された 配列のグレーティング 98、 99、 100、 101が形成されている。すなわち、入射側から 遠い方から、グレーティング 98とグレーティング 99の間の距離が ΔΤ時間分、グレー
1
ティング 99とグレーティング 100の間の距離が ΔΤ時間分、グレーティング 100とグレ
2
一ティング 101の間の距離が ΔΤ時間分となり、全体として、センサの時と逆の遅延
3
を与えることとなる。こうして、センサで符号ィ匕され、相互遅延をもった光を同時刻に 重畳した光ノ ルスに復帰させることができる。
[0127] 復号器で重要な点は、復号器における各グレーティングの反射波長であり、 目標と する温度分布を反映した反射波長に設定する。例えば、センサのグレーティング 90、 91、 92、 93力酉己置されて!ヽる地^;の温度力 それぞれ、 50oC、 80oC、 50oC、 40°C に一致している力否かを調べたい場合は、解読器 1のグレーティング 98、 99、 100, 101の反射波長をえ 、え 、え 、え に設定すればよい。
1-50 2-80 3-50 4-40
[0128] 符号ィ匕側と解読側との間で温度分布の相関が最大になったとき、高い光強度のピ ークが検出器 102で検出されるが、相関が低いとき、光の強度のピークは小さくなる。 解読器 2は、反射波長に幅を持たせることができるため、 OR演算として機能し、 目標 の温度分布と完全に一致しない場合でも、検知が可能になるため、温度分布の相関 に広 、許容幅を付与することができる。
産業上の利用可能性
[0129] 本発明の符号化器 Z復号器は、反射波長が異なる複数のグレーティングが配列さ れた複数の光ファイバを利用することにより、 1つの時間ビンに複数の波長を割り当て ている。このため、光波長多重信号を符号化 Z復号に際して環境の変化などによる 波長シフトに耐性を持たせることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 光学的 CDMAによる光波長多重信号を符号化する符号化器であって、
各々が複数のグレーティングを有する L本 (Lは 2以上の整数)の光ファイバと、前記 複数の光ファイバを接続するサーキユレ一タとを備え、
前記符号ィ匕される符号のパターンは、時間ビン 1,時間ビン 2, · · ·、時間ビン m、 · · •時間ビン nの n個（nは 2以上の整数）の時間ビンを持ち、
時間ビン m (l≤m≤n、 mは整数）に割りあてられる波長の個数を、 mの関数である Q (m)個と定義し、かつ、前記時間ビン mに割りあてられた Q (m)個の波長のうち指 標 （1≤ ≤<3 (111)、 は整数)で特定される波長を、 mおよび qの関数であるえ（m、 q)と定義し、前記 L本の光ファイバを、それぞれ、指標 s (l≤s≤L、 sは整数)で表す とき、
各光ファイバ s (l≤s≤L)には、前記時間ビン m(l≤m≤n)のそれぞれに対応す るグレーティングが形成されており、かつ、前記 n個の時間ビンに含まれる少なくとも 1 つの時間ビン mに対応する前記波長え（m、 ql)の光信号を反射するグレーティング の位置力も離れた位置に、同じ時間ビン mに属し、前記波長え（m、 ql)と異なる波 長 （m、 q2) (l≤ql≤Q (m) , 1≤q2≤Q (m)、 ql≠q2、 qlおよび q2は整数）の 光信号を反射する別のグレーティングが形成され、
前記光ファイバ sにおいて、前記波長え（m、 ql)の光信号を反射するグレーティン グから前記波長え（m、 q2)の光信号を反射する別のグレーティングまでの光路差を d (m、 q2、 s)と定義した場合に、前記光路差 d(m、 q2、 s)を前記 L本の光ファイバに 渡って足し合わせると、その合計が 0になる符号化器。
[2] 前記複数のグレーティングの少なくとも 1つの反射波長は所定範囲内で連続的に 分布して 、る請求項 1に記載の符号化器。
[3] 前記グレーティングは、チヤープ構造を有している請求項 2に記載の符号化器。
[4] ファイバ sにおける前記光路差 (m、 q2、 s)の絶対値は、ファイノ sにおけるグレーテ イングの最小ピッチの (n— 1)倍以上である、請求項 1に記載の符号化器。
[5] 光学的 CDMAによる光波長多重信号の符号を復号する復号器であって、
各々が複数のグレーティングを有する L本 (Lは 2以上の整数)の光ファイバと、前記 複数の光ファイバを接続するサーキユレ一タとを備え、
前記符号ィ匕される符号のパターンは、時間ビン 1,時間ビン 2, · · ·、時間ビン m、 · ·
•時間ビン nの n個（nは 2以上の整数）の時間ビンを持ち、
時間ビン m (l≤m≤n、 mは整数）に割りあてられる波長の個数を、 mの関数である Q (m)個と定義し、かつ、前記時間ビン mに割りあてられた Q (m)個の波長のうち指 標 （1≤ ≤<3 (111)、 は整数)で特定される波長を、 mおよび qの関数であるえ（m、 q)と定義し、前記 L本の光ファイバを、それぞれ、指標 s (l≤s≤L、 sは整数)で表す とき、
各光ファイバ s (l≤s≤L)には、前記時間ビン m (l≤m≤n)のそれぞれに対応す るグレーティングが形成されており、かつ、前記 n個の時間ビンに含まれる少なくとも 1 つの時間ビン mに対応する前記波長え（m、 ql)の光信号を反射するグレーティング の位置力も離れた位置に、同じ時間ビン mに属し、前記波長え（m、 ql)と異なる波 長 （m、 q2) (l≤ql≤Q (m) , 1≤q2≤Q (m)、 ql≠q2、 qlおよび q2は整数）の 光信号を反射する別のグレーティングが形成され、
前記光ファイバ sにおいて、前記波長え（m、 ql)の光信号を反射するグレーティン グから前記波長え（m、 q2)の光信号を反射する別のグレーティングまでの光路差を d (m、 q2、 s)と定義した場合に、前記光路差 d (m、 q2、 s)を前記 L本の光ファイバに 渡って足し合わせると、その合計が 0になる復号器。
[6] 前記複数のグレーティングの少なくとも 1つの反射波長は所定範囲内で連続的に 分布して 、る請求項 5に記載の復号器。
[7] 前記グレーティングは、チヤープ構造を有している請求項 6に記載の復号器。
[8] ファイバ sにおける前記光路差 (m、 q2、 s)の絶対値は、ファイノ sにおけるグレーテ イングの最小ピッチの (n— 1)倍以上である、請求項 5に記載の復号器。
[9] 光波長多重信号を出力する光源と、
複数のグレーティングが形成された光ファイバを有し、前記光多重信号を符号化す る符号化器と、
請求項 5に記載の復号器であって、前記符号化器で符号化された信号を復号する 復号器と、 を備え、
前記復号器の複数のグレーティングの反射波長の組み合わせに基づいて前記符 号ィ匕器における複数のグレーティングが位置する部分の温度の分布を決定する、温 度分布検出器。
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