专利名称：编码解码方法、光脉冲时间扩展装置、光分支插入装置、以及光通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光脉冲的编码解码方法、在光多路复用传输中利用的光脉冲时间扩展装置、以及利用了该光脉冲时间扩展装置的光分支插入装置(ADMAdd-Drop-Multiplexer)、和利用了该ADM的光通信系统。
背景技术：
近年来，由于互联网的普及等，通信需求急速增加，相应地要求通信的大容量化。另外，通信系统也构筑有多种的形式，并且，通过研究，提出了多种具备了可大容量传输的ADM的、灵活的总线或环形形式的通信网络。
作为实现通信的大容量化的方法而备受关注的有，在一条光纤传输通路中集中传输多个信道的光脉冲信号的光多路复用技术。作为光多路复用技术，研究出了光时分复用(OTDMOptical Time DivisionMultiplexing)方式、波分复用(WDMWavelength DivisionMultiplexing)方式、以及光码分复用(OCDMOptical Code DivisionMultiplexing)方式。
由于这些光多路复用技术都能够在一条光纤传输通路中集中传输多个信道的光脉冲信号，所以，直接使用现有的通信网即可实现通信的大容量化。并且，通过将这些光多路复用技术组合，可进一步实现通信的大容量化。例如，研究出了把OCDM方式和TDM方式组合的多路复用传输系统(例如参照非专利文献1)，或将OCDM方式和WDM方式组合的多路复用传输系统(例如参照非专利文献2)等。
[非专利文献1]Klaux Grobe，Jorg-Peter Elbers，“PON Evolutionfrom TDMA to WDM-PON”，OFC NThD6(208) [非专利文献2]Taro Hamanaka，Xu Wang，Naoya Wada，andKen-ich Kitayama，“Demonstration of 16-user OCDMA over3-wavelength WDM using 511-chip，640 Gchip/s SSFBG en/decoder andsingle light source”，OFC OMO1(2007) 但是，存在的问题之一是，在WDM方式的多路复用传输系统中，对应于多路复用的信道数量的增加，需要缩短波长栅格间隔。如果缩短了波长栅格间隔，则需要把生成光载波的光源的漂移绝对值充分减小到该波长栅格间隔的范围内。光源的漂移随着时间的经过以及随着周围环境温度的变动等而产生。如果光源的漂移绝对值的变动幅度超过波长栅格间隔的范围，则在WDM方式的多路复用传输系统中将失去信道识别能力。
并且，在国际联合的国际电气通信联合(ITUInternationalTelecommunication Union)所制定的ITU国际标准中，WDM栅格被设定为100GHz(约0.8nm间隔)、50GHz(约0.4nm间隔)等的程度。
问题之二是，在WDM方式的多路复用传输系统中，需要具备生成多波长的光载波的光源。但是多波长光源不仅价格昂贵，而且在可利用在多路复用传输系统中的波长资源中存在限制。另外，虽然能够确保多波长光源的波长的长时间的稳定性，但需要高端的技术，而且需要高的制造成本。
本发明的发明者发现，即使是在波长谱中具有唯一极大值的光脉冲，只要波长谱具有有限的幅度，也能够把该波长谱成分分割成多个，对该分割的波长谱成分的每个分配信道。而且还发现，这样，针对产生波长谱具有唯一极大值的光脉冲的单一波长光载波发生光源，即使其波长随环境温度的变动等而变动，也能够实现不会对基于波长谱成分的差异的信道识别能力产生影响的模拟WDM。
即，如果通过利用超结构光纤布拉格光栅(SSFBGSuperstructuredFiber Bragg Grating)把单一波长光载波发生光源的波长谱成分，按每个波长而分割成多个，来实现模拟WDM方式，则不会对所分割的波长谱的波长带来单一波长光载波发生光源的波长波动的影响。因为，即使产生了单一波长光载波发生光源的波长波动，利用SSFBG分割的波长的值也不会变动。因此，在该模拟WDM方式中，由于能够不受单一波长光载波发生光源的波长的波动的影响而识别信道，所以，可解决上述的第1和第2问题。
本发明的发明者证明了如果使用通过SSFBG实现的光脉冲的时间扩展效果，则可实现把具有唯一极大值的光脉冲的波长谱成分分割成多个，对该分割的波长谱成分的每个分配信道的模拟WDM方式。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种光脉冲的编码解码方法，该方法可以实现能够利用单一波长的光脉冲而且即使单一波长的光脉冲的波长随着环境温度的变动等而变动也不会受该变动的影响的模拟WDM方式的传输系统。另外，其他目的是，提供一种可作为实现该方法的编码器和解码器利用的光脉冲时间扩展装置。另外，其他目的是，提供一种使用该光脉冲时间扩展装置构成的ADM、以及利用了该ADM的光通信系统。
这里，术语“单一波长的光脉冲”和“模拟WDM”，被定义为如下。即，所谓单一波长的光脉冲，是波长谱具有唯一极大值的光脉冲。另外，所谓模拟WDM是指，把单一波长的光脉冲的波长谱分割并分配给各个信道，而且与OCDM方式并用，由此，根据波长谱的成分的差异和后述的编码差异，来进行信道识别的方式。
在通常的WDM中，把波长谱具有多个极大值的光脉冲与该极大波长对应分配给各个信道，通过识别这些波长，实现信道的识别。即，相对通常的WDM方式中的波长多路复用信号的光载波的波长谱具有多个极大值，本发明的模拟WDM方式的不同点是，其中的信号的光载波的波长谱取单一的极大值。
另外，在以后的说明中，关于编码和解码的称呼，采用比以往的习惯更广的意义。即，对于把构成光脉冲信号的光脉冲在时间轴上扩展的规则，不限于通常意义上的编码(狭义的编码)，即使是唯一确定的任意规则(广义的编码)，也可以使用上述的编码和解码的称呼。因此，即使对于广义上的编码，也使用编码光脉冲信号、以及码片脉冲等术语。
另外，从以下说明的构成本发明的光脉冲时间扩展装置的SSFBG输出的码片脉冲序列，不是像从设定了通常的编码的SSFBG输出的码片脉冲序列那样，对光脉冲根据精确意义上的编码进行时间扩展而生成的码片脉冲序列。但是，在以下的说明中，为了便于说明，有时也将把光脉冲转换成码片脉冲序列的转换称为编码，将把码片脉冲序列作为自相关波或互相关波生成的情况称为解码。
因此，根据本发明的宗旨，提供了以下结构的光脉冲的编码解码方法。
本发明的光脉冲的编码解码方法包括编码步骤、多路复用步骤、和解码步骤。
编码步骤是，对输入光脉冲进行时间扩展和频谱分割，生成由从第1到第N码片脉冲的N个(N是2以上的整数)的码片脉冲构成的、具有互不相同的频谱的第1～第U码片脉冲序列(U是满足U≤N的1以上的整数)的步骤。
多路复用步骤是，通过把第1～第U码片脉冲序列在时间轴上多路复用，生成多路复用码片脉冲序列的步骤。
解码步骤是，对构成多路复用码片脉冲序列的码片脉冲的每个进行时间扩展和频谱分割，来生成码片脉冲序列，把通过该码片脉冲序列间的干扰而生成的第1～第U码片脉冲序列的任意一个码片脉冲序列的自相关波作为输入光脉冲的再生光脉冲的步骤。
而且，根据本发明的主要宗旨，提供一种以下结构的光脉冲时间扩展装置。
本发明的光脉冲时间扩展装置是，具有第1～第U光脉冲时间扩展器(U是满足U≤N的1以上的整数)的光脉冲时间扩展装置，该光脉冲时间扩展器输出由把输入光脉冲在时间轴上进行时间扩展并依次排列的从第1到第N码片脉冲的N个(N是2以上的整数)的码片脉冲构成的码片脉冲序列。
第1～第U光脉冲时间扩展器的每个具有超结构光纤布拉格光栅(SSFBGSuperstructured Fiber Bragg Grating)，并且，该超结构光纤布拉格光栅具有N个单位光纤布拉格光栅(FBGFiber BraggGrating)。而且，在第p光脉冲时间扩展器(p是从1到U的全部的整数)的每个中，把相邻配置的单位FBG彼此的间隔、和该第p光脉冲时间扩展器中的单位FBG的布拉格反射波长设定为，使从第1～第U光脉冲时间扩展器分别输出的第1～第U码片脉冲序列的频谱互不相同。
在本发明的光脉冲时间扩展装置中，理想的是，在第p光脉冲时间扩展器的每个中，把相邻配置的单位FBG彼此的间隔、和该第p光脉冲时间扩展器中的单位FBG的布拉格反射波长设定为，使从第1～第U光脉冲时间扩展器分别输出的第1～第U码片脉冲序列的频谱互不相同，而且该码片脉冲序列的能量具有均等的大小。
另外，理想的是，在本发明的光脉冲时间扩展装置的第p光脉冲时间扩展器中，使相邻配置的单位FBG彼此的间隔、和该第p光脉冲时间扩展器中的单位FBG的布拉格反射波长构成为如下。
第p光脉冲时间扩展器所具有的单位FBG的布拉格反射波长λBp由下式(1a)和(1b)得出， λBp＝λS+k(ΔλS/U) (1a) (其中，在U是奇数的情况下，k是满足|k|＜U/2的整数) λBp＝λS+(2k+1)(ΔλS/2U) (1b) (其中，在U是偶数的情况下，k是满足|2k+11/2＜U/2的整数) 与第p光脉冲时间扩展器所具有的单位FBG的布拉格反射波长λBp对应的布拉格频率νBp被设定在满足由下式(2)给出的不等式的范围内， (νS-ΔνS/2)＜νBp＜(νS+ΔνS/2) (2) 另外，从第p光脉冲时间扩展器输出的码片脉冲序列的频率谱中的主峰的间隔ΔνBp被设定在满足由下式(3)给出的不等式的范围内， 0＜νBp＜ΔνS (3) 使第p光脉冲时间扩展器的相邻的单位FBG反射的码片脉冲的相位差φ由下式(4)得出， φ＝(2m+1)(λBp/2) (4)。
这里，λS是上述输入光脉冲的波长谱的峰值波长，ΔλS是上述输入光脉冲的波长谱的半值全宽(FWHM-Full Width at HalfMaximum)，νS是输入光脉冲的频率谱的峰值频率，ΔνS是输入光脉冲的频率谱的半值全宽，m是0以上的整数。
另外，根据本发明的主要宗旨，提供具有如下结构的光分支插入装置(ADMAdd-Drop-Multiplexer)。
本发明的ADM，具有抽出在光纤传输通路中传播的特定波长成分的光脉冲信号、和把该特定波长的新的光脉冲信号送出到光纤传输通路中的功能，并且，构成为，在该ADM的具有从光纤传输通路抽出光脉冲信号的功能的分支部、和具有把的新的光脉冲信号插入到光纤传输通路中的功能的插入部中，具有上述本发明的光脉冲时间扩展装置。
本发明的ADM，理想的是，包括具有第1～第3端口的第1光环行器、具有第1～第3端口的第2光环行器、第1光脉冲时间扩展装置、第2光脉冲时间扩展装置、和光隔离器。并且在第1光脉冲时间扩展装置和第2光脉冲时间扩展装置中具有上述本发明的光脉冲时间扩展装置。
而且，以如下方式动作。即，从第1光环行器的第2端口输出的光信号被输入到第1光脉冲时间扩展装置，从第1光脉冲时间扩展装置输出的光信号被输入到光隔离器，从光隔离器输出的光信号被输入到第2光脉冲时间扩展装置，从第2光脉冲时间扩展装置输出的光信号被输入第2光环行器的第2端口，从该ADM的外部供给的输入光信号从第1光环行器的第1端口输入，从该ADM分支并被抽出的分支信号从第1光环行器的第3端口输出，经由该ADM向该ADM的外部输出的插入光信号被输入到第2光环行器的第1端口，从该ADM向外部输出的输出光信号从第2光环行器的第3端口输出。
另外，根据本发明的主要宗旨，提供以下结构的光通信系统。
本发明的光通信系统具有多个用户网，每个用户网，被分配有各1台特有的ADM，通过该ADM与构成该光通信系统的光纤网连接。而且，在这些ADM中利用了上述本发明的ADM。
本发明的光通信系统，理想的是，也可以构成为如下的结构。在特有的ADM的第1光脉冲时间扩展装置和第2光脉冲时间扩展装置中，根据输入光脉冲生成第1～第N码片脉冲序列，而且，被分配有作为用于根据该第1～第N码片脉冲序列复原输入光脉冲的规则的编码。而且，构成特有的ADM的第1光脉冲时间扩展装置和第2光脉冲时间扩展装置，分别只把第1～第U光脉冲时间扩展器中的设定了被分配的编码的光脉冲时间扩展器，设定为可动作的状态。
根据本发明的光脉冲的编码解码方法，在编码步骤中，对输入光脉冲进行时间扩展和频谱分割，生成具有互不相同的频谱的第1～第U码片脉冲序列。而且，在解码步骤中，把第1～第U码片脉冲序列的任意一个码片脉冲序列的自相关波作为输入光脉冲的再生光脉冲生成。
作为输入光脉冲利用的单一波长的光脉冲，其频谱具有唯一的极大值，频谱幅度具有有限的值。因此，在编码步骤中，通过分割输入光脉冲所具有的频谱频带，可生成分配了所分割的各个频谱成分的第1～第U码片脉冲序列。因此，这样被分配给第1～第U码片脉冲序列的频谱成分互不相同，由此可实现与对第1～第U码片脉冲序列的各个分配相互不同的波长的情况相同的作用。即，可实现模拟WDM。
而且，可以如上述那样利用SSFBG实现向第1～第U码片脉冲序列的每个分配输入光脉冲的频谱成分。即，针对第1～第U码片脉冲序列的每个的频谱分配，由SSFBG的构造所决定。只要输入光脉冲的中心波长不变动到不包含由SSFBG构造所决定的针对上述第1～第U码片脉冲序列的每个分配的频谱成分，即使输入光脉冲的中心波长发生了或多或少的变动，也不会对分配给第1～第U码片脉冲序列的频谱构造产生影响。
另外，在编码步骤和多路复用步骤中，生成具有相互不同的频谱的第1～第U码片脉冲序列，并通过多路复用生成多路复用码片脉冲序列。在编码步骤和多路复用步骤中，进行模拟WDM方式的波长合波。另外，在解码步骤中，生成第1～第U码片脉冲序列的任意一个码片脉冲序列的自相关波。在解码步骤中，进行模拟WDM方式的波长分波。即，可以看到实现了对第1～第U码片脉冲序列分别分配了第1～第U信道并同时执行模拟WDM和码分多路复用的状态。
因此，根据本发明的光脉冲的编码解码方法，可实现能够利用单一波长的光脉冲，而且即使单一波长的光脉冲的波长随环境温度的变动等变动，也不受该变动的影响的光多路复用传输方式。
根据本发明的光脉冲时间扩展装置，由第1～第U光脉冲时间扩展器实现了生成第1～第U码片脉冲序列的编码步骤。另外，同样由第1～第U光脉冲时间扩展器实现了解码步骤，在该解码步骤中，对构成将第1～第U码片脉冲序列进行多路复用而得到的多路复用码片脉冲序列的码片脉冲的每个，进行时间扩展和频谱分割，来生成码片脉冲序列，把基于该码片脉冲之间的干扰而生成的第1～第U码片脉冲序列的任意一个码片脉冲序列的自相关波，作为输入光脉冲的再生光脉冲生成。在利用与在对输入光脉冲进行编码时所利用的第1～第U光脉冲时间扩展器具有相同结构的光脉冲时间扩展器进行解码的情况下，根据多路复用码片脉冲序列生成自相关波。即，在对利用第p光脉冲时间扩展器编码的第p码片脉冲序列利用第q光脉冲时间扩展器(q是从1到U的所有整数)解码的情况下，生成自相关波只限于p＝q的情况。
因此，根据本发明的光脉冲时间扩展装置，可实现上述的本发明的光脉冲的编码解码方法中的编码步骤和解码步骤。
根据本发明的ADM，在该ADM的具有从光纤传输通路中抽出光脉冲信号的功能的分支部、或具有把新的光脉冲信号插入到光纤传输通路的功能的插入部中，具有上述本发明的光脉冲时间扩展装置。由于本发明的光脉冲时间扩展装置发挥模拟WDM方式的波长分波合波的作用，所以，可实现具有相当于同时运用了以往的WDM方式和OCDM方式的情况的功能的ADM。
同样，根据本发明的光通信系统，对各个用户网，作为特有的ADM而分配了各1台上述本发明的ADM，通过ADM与构成光通信系统的光纤网连接。因此，由于这样可实现本发明的光脉冲的编码解码方法中的编码步骤和解码步骤，所以可实现具有相当于同时运用了以往的WDM方式和OCDM方式的情况的功能的光通信系统。
图1是本发明的实施方式的光脉冲时间扩展装置的概略结构图。
图2是用于说明模拟WDM方式的示意图。
图3是用于说明单位FBG的布拉格反射波长不同的2种光脉冲时间扩展装置的反射波长谱与输入光脉冲的波长谱之间的关系的图。
图4是用于说明通过适当选择输入光脉冲的半值全宽、和单位FBG的布拉格反射波长以及单位FBG的配置间隔L，能够使第1～第16光脉冲时间扩展器的输出光强度均匀化的图。
图5是用于说明本发明的实施方式的构成第1～第U光脉冲时间扩展器的各个的SSFBG的构造的图，(A)是示意地表示在光纤中相隔间隔L配置单位FBG的情况的图，(B)是示意地表示SSFBG的折射率构造的图。
图6是用于说明单位FBG的变迹和各个单位FBG的沿着光纤的长度方向，折射率调制的大小发生变化的状况的图，(A)是用于说明变迹的图，(B)是表示光纤的沿着长度方向的折射率调制的大小的变化的图。
图7是用于说明针对单位FBG的变迹效果的图，(A)是表示未实施针对单位FBG的变迹的情况下的光脉冲时间扩展器的反射波长谱的图，(B)是表示实施了针对单位FBG的变迹的情况下的光脉冲时间扩展器的反射波长谱的图。
图8是用于说明从SSFBG的一方的端部到另一方的端部的全区域的折射率调制的变迹效果的图，(A)是表示未实施变迹的情况下的光脉冲时间扩展器的反射波长谱的图，(B)是表示实施了变迹的情况下的光脉冲时间扩展器的反射波长谱的图。
图9是用于说明本发明的实施方式的光脉冲时间扩展装置的编码和解码动作的图，(A)是表示由构成本发明的实施方式的光脉冲时间扩展装置的任意一个光脉冲时间扩展器，把光脉冲转换成码片脉冲序列，进行编码的情况的图，(B)是表示利用与进行了编码的光脉冲时间扩展装置相同结构的光脉冲时间扩展装置所具有的任意一个光脉冲时间扩展器进行解码的情况的图，(C)是说明构成被输入解码器的码片脉冲序列的M个码片脉冲的各个，由解码器转换成M个码片脉冲，并利用干扰，生成自相关波或互相关波的过程的图。
图10是用于说明本发明的实施方式的ADM的结构和其动作的图，(A)是用于说明信号的分支的图，(B)是用于说明信号的插入的图。
图11是通过把各个用户网，利用实施方式的ADM，使用光纤传输通路与容纳局以环状方式连接而构成的实施方式的光通信系统的概略方框结构图。
图中10-第1光环行器；12-第1光脉冲时间扩展装置；14-光隔离器；16-第2光脉冲时间扩展装置；18-第2光环行器；20-容纳局；22、24、26-ADM；28-1、28-2、…、28-p…、28-u-光脉冲时间扩展器；30、40、42-光环行器；32、34、36-用户网；50-光分支器。
具体实施例方式 下面，参照附图，说明本发明的实施方式。另外，各个图是用于说明本发明的实施方式的一个构成例的图，本发明不限于图示例。
[光脉冲时间扩展装置] 下面，参照图1，对本发明的实施方式的光脉冲时间扩展装置的构造及其动作进行说明。图1是本发明的实施方式的光脉冲时间扩展装置的概略结构图。
本发明的实施方式的光脉冲时间扩展装置具有对输入光脉冲49进行U分割输出第1～第U输入光脉冲51-1～51-U的光分支器50。从第1输入光脉冲51-1到第U输入光脉冲51-U的各个，被分别输入到被分别设置在第1～第U光脉冲时间扩展器28-1～28-U的前级的第1～第U光环行器30-1～30-U。第1～第U输入光脉冲51-1～51-U分别通过第1～第U光环行器30-1～30-U，被输入到第1～第U光脉冲时间扩展器28-1～28-U。
第1～第U光脉冲时间扩展器28-1～28-U，分别输入第1～第U输入光脉冲51-1～51-U，输出在时间轴上进行时间扩展并依次排列的从第1到第N码片脉冲的N个码片脉冲构成的第1～第U码片脉冲序列29-1～29U。
第1～第U光脉冲时间扩展器28-1～28-U的各个分别具有SSFBG，该SSFBG具有第1FBG～第NFBG的N个单位FBG。另外，在第p光脉冲时间扩展器28-p中，把相邻配置的单位FBG彼此的间隔、和该第p光脉冲时间扩展器中的单位DBG的布拉格反射波长设定为，使从第1～第U光脉冲时间扩展器28-1～28-U分别输出的第1～第U码片脉冲序列29-1～29U的频谱各不相同。
在本发明的实施方式的光脉冲时间扩展装置中，把上述相邻配置的单位FBG彼此的间隔、和第p光脉冲时间扩展器中的单位FBG的布拉格反射波长设定为，使从第1～第U光脉冲时间扩展器28-1～28-U分别输出的第1～第U码片脉冲序列29-1～29-U的频谱各不相同，而且这些码片脉冲序列的能量成为均等的大小。
为了把单位FBG彼此的间隔、和单位FBG的布拉格反射波长设定为，使从第1～第U码片脉冲序列29-1～29-U的频谱各不相同，而且这些码片脉冲序列的能量成为均等的大小，只要把第p光脉冲时间扩展器所具有的单位FBG的布拉格反射波长λBp、与第p光脉冲时间扩展器所具有的单位FBG的布拉格反射波长λBp对应的布拉格频率νBp、从第p光脉冲时间扩展器输出的码片脉冲序列的频率谱中的主峰的间隔ΔνBp、和从第p光脉冲时间扩展器的相邻的单位FBG反射的码片脉冲的相位差φ的各个值设定为满足上述的式(1a)(1b)～(4)即可。
在实际制作本发明的实施方式的光脉冲时间扩展装置时，只要利用数值仿真器等，确认从第1～第U光脉冲时间扩展器分别输出的第1～第U码片脉冲序列的波长谱等的特性的同时，把λBp、νBp、ΔνBp、和φ的各个值设定在满足上述式(1a)(1b)～(4)的范围内即可。
下面，参照图2，说明把具有唯一极大值的输入光脉冲的频谱成分分割成多个，对该分割后的各个频谱成分分配信道的模拟WDM方式。图2是用于说明模拟WDM方式的示意图，横轴以任意比例刻度表示输入光脉冲的频率，纵轴虽然被省略，但以任意比例在纵轴方向表示光强度的大小。
在图2中，虚线所示的吊钟形曲线是输入光脉冲的频率谱，其半值全宽是ΔνS。一旦具有这样的频率谱的光脉冲入射到SSFBG中，便确定了由构成SSFBG的单位FBG的布拉格波长νB、和单位FBG的配置间隔L所决定的反射频带。在图2中，分别用不同的阴影线表示构成第i光脉冲时间扩展器的SSFBG的布拉格反射频谱、和构成第j光脉冲时间扩展器的SSFBG的布拉格反射频谱。这里，i和j是满足1≤i≤U、和1≤j≤U的整数。
可以把构成SSFBG的单位FBG的布拉格反射波长λBb和单位FBG的配置间隔L设定为使SSFBG的反射频带在输入光脉冲的频率谱的范围内存在多处。在图2中，构成第i和第j光脉冲时间扩展器的SSFBG的反射频带分别在2处存在。SSFBG的反射频带的带宽(在2处存在的反射频带的各自的频带中的带宽)被决定为与从单位FBG反射的码片脉冲的时间波形的倒数成比例的值，在2处存在的反射频带的间隔ΔνBi、和ΔνBj，分别由单位FBG的配置间隔L决定。
通过把SSFBG的反射频带设定为在输入光脉冲的频率谱的范围内存在多处，能够设定为使从第1～第U光脉冲时间扩展器分别输出的第1～第U码片脉冲序列的能量具有均等的大小。
下面，参照图3中(A)和(B)，说明单位FBG的布拉格反射波长λB不同的2种光脉冲时间扩展器的反射波长谱、与输入光脉冲的波长谱之间的关系。把输入光脉冲在时间轴上的半值全宽设定为6ps。设定信道数为16。
图3中(A)和(B)是用于说明单位FBG的布拉格反射波长λB不同的2种光脉冲时间扩展器的反射波长谱、与输入光脉冲的波长谱之间的关系的图，在图3的(A)和图3的(B)中，单位FBG的布拉格反射波长λB被设定为不同的值。在图3的(A)和(B)中，横轴以nm为单位刻度表示波长。另外，在左侧的纵轴上以dB为单位刻度表示光脉冲时间扩展器的布拉格反射率，在右侧的纵轴上，以dB为单位刻度，归一化表示作为入射光脉冲的光脉冲的强度。
从光脉冲时间扩展器，通过布拉格反射而输出的输出光(相当于第1～第U码片脉冲序列)的波长谱，由输入光脉冲与光脉冲时间扩展器的反射波长谱(在左侧纵轴上刻度的反射率)相重叠的区域的波长成分构成。通过改变单位FBG的布拉格反射波长λB的设定值，可改变对各个光脉冲时间扩展器分配的波长谱波段，从而可实现模拟WDM。
对于被付与从第1～第16光脉冲时间扩展器输出的被编码的码片脉冲序列的编码，利用单位FBG的布拉格反射波长λB的值进行赋值，可采用拉伸SSFBG等的力学方法或控制温度等的热学方法，容易地调整该波长的值。采用这些方法，能够以1pm(微微米)的精度调整布拉格反射波长λB的值。
通过缩小输入光脉冲的时间波形的半值全宽，可扩展该输入光脉冲的频率谱宽度。由此，可充分确保分配给第1～第16码片脉冲序列的频率谱带宽。另外，即使输出该输入光脉冲的光源的中心波长发生变化，由于从第1～第16光脉冲时间扩展器的各个输出的码片脉冲序列的频率谱是由构成第1～第16光脉冲时间扩展器的SSFBG的折射率周期构造所决定，所以不会发生变动。并且，相对作为输入光脉冲光源使用的半导体激光器的振荡波长的温度依赖性为比较大的0.8nm/℃，而由SSFBG的折射率周期构造决定的码片脉冲序列的波长谱的温度依赖性为0.01nm/℃，小了2个数量级。
下面，参照图4，说明通过适当选择输入光脉冲的半值全宽、和单位FBG的布拉格反射波长λB以及单位FBG的配置间隔L，能够使第1～第16光脉冲时间扩展器的输出光强度均匀的情况。图4中，在横轴上分别使用第1～第16编码编号表示从第1～第16光脉冲时间扩展器输出的码片脉冲序列，在纵轴上以光谱反射率表示输出光强度。如图4所示，第1～第16光脉冲时间扩展器的输出光强度大致均匀。
[SSFBG] 下面，参照图5中(A)和(B)，说明构成第1～第U光脉冲时间扩展器28-1～28-U的各个的SSFBG的构造。图5中(A)和(B)是用于说明本发明的实施方式的构成第1～第U光脉冲时间扩展器的各个的SSFBG的构造的图，图5中(A)是示意地表示在光纤中单位FBG被相隔间隔L配置的情况的图，图5中(B)是示意地表示SSFBG的折射率构造的图。在图5的(B)中，横轴以任意比例刻度表示在光纤的长度方向上的位置坐标，纵轴以任意比例刻度表示光纤的实效折射率的折射率调制量Δn。
在图5的(B)中，实线的密周期的正弦波状曲线表示形成单位FBG的周期性折射率调制构造，该正弦波状曲线的包络线表示折射率调制量的变迹的情况。另外，在图5的(B)中，向下的箭头表示相邻的单位FBG的间隙，由包络线包围的正弦波状的曲线的一块(packet)与单位FBG一对一对应。
对单位FBG的各个，实施了使折射率调制量在单位FBG的两端成为最小，在中央成为最大的变迹。作为用于赋予该变迹的函数(有时也称为变迹函数)，可使用后述的高斯误差函数。
为了便于说明，把输入光脉冲的波长谱的中心波长设定为1549.3nm，把该波长谱的半值全宽ΔλS设定为0.64nm。另外，说明16信道多路复用的情况，即U＝16的情况。
这样，由于U的值是偶数，所以满足|2k+1|/2＜16的(2k+1)的值是，2k+1＝-15、-13、-11、-9、-7、-5、-3、-1、+1、+3、+5、+7、+9、+11、+13、+15。因此，对于构成第1光脉冲时间扩展器～第16光脉冲时间扩展器的SSFBG的单位FBG的布拉格波长λB1～λB16的各个值，只要在λB1＝λS+(2k+1)(ΔλS/2U)＝1549.3-15×(0.64/32)＝1549.0(nm)的值上依次加上0.04nm，则可求出构成第2～第16光脉冲时间扩展器的SSFBG的单位FBG的布拉格波长λB2＝1549.04(nm)～λB16＝1549.6(nm)。
这里，如果用频率单位表示输入光脉冲的波长谱的中心波长1549.3，则νS＝193.6THz。这里，把光速设定为3.00×108m/s。另外，由于输入光脉冲的波长谱的中心波长为1549.3nm，该波长谱的半值全宽ΔλS为0.64nm，所以，如果用频率表示该波长谱的半值全宽ΔλS，则成为ΔνS＝80GHz。
上述的式(2)所提供的与第p光脉冲时间扩展器所具有的单位FBG的布拉格反射波长λBp对应的布拉格频率νBp，被设定在满足(193.6×1012)-(80×109)＜ΔνBp＜(193.6×1012)+(80×109)的范围内。另外，上述式(3)所提供的从第p光脉冲时间扩展器输出的码片脉冲序列的频率谱中的主峰的间隔ΔνBp，被设定在满足由0＜ΔνBp≤80GHz所给出的不等式的范围内。
对于反复配置单位FBG的周期L，例如由于从第1光脉冲时间扩展器的相邻的单位FBG反射的码片脉冲的相位差φ，由作为上述的式(4)的φ＝(2m+1)(λBp/2)给出，所以设定为满足2neff·L＝(m+(1/2))λBp。即，由L＝(1/2neff)×(2m+1)×(λBp/2)给出。设为Neff＝1.45，用nm单位表示，只要把单位FBG配置成使L＝(1/(2×1.45))×(2m+1)×(1/2)×λB1＝(2m+1)×0.1742×1549.0＝267.1×(2m+1)即可。在ΔνBp＝ΔνS＝80GHz的情况下，由于ΔνBp是码片脉冲周期，所以，L大约成为L＝C/(ΔνBp ×neff×2)＝3.00×108/(80×109×1.45×2)＝1.3×10-3m。
由于构成第1光脉冲时间扩展器的单位FBG的布拉格反射波长如上述那样是λB1＝1549.0nm，所以，只要把该单位FBG的折射率调制周期Λ设定为满足2neffΛ＝λB1即可。即，只要以nm为单位表示，设定为Λ＝(1/2neff)λB1＝534即可。对于构成从第2到第16光脉冲时间扩展器的单位FBG的布拉格反射波长和单位FBG的配置间隔，也同样地进行计算。
这里，设定为，对于从第1光脉冲时间扩展器的相邻的单位FBG反射的码片脉冲的相位差φ，用波长相位表示为1/2波长，用角度相位表示为π。
如图1所示，各个单位FBG被设定为，沿着光纤的长度方向，依次使其折射率调制的大小增大，在中心位置，折射率调制的大小成为最大。另外，被设定为在经过了中心位置后，折射率调制的大小依次减少。
下面，参照图6的(A)和(B)，对单位FBG的变迹、和各个单位FBG的沿着光纤的长度方向使折射率调制的大小发生变化的状况进行说明。图6的(A)和(B)是用于说明单位FBG的变迹和各个单位FBG的沿着光纤的长度方向，使折射率调制的大小发生变化的状况的图，图6中(A)是用于说明变迹的图，图6中(B)是表示光纤的沿着长度方向的折射率调制的大小的变化的图。图6中(B)的横轴，表示从一方的端部到另一方的端部按照第1～第32的顺序配置的单位FBG，纵轴以最大为1的归一化方式表示对应各个单位FBG的折射率调制强度的比例。
如图6中(A)所示，有效长度为δ的各个单位FBG根据利用下式(5)给出的正弦函数的折射率调制，以由下式(6)得出的变迹函数进行变迹。这里，变迹函数是高斯的误差函数，光纤的长度方向是x轴方向，常数B的值被设定为0.5。另外，Λ表示在图5的(B)中用实线的密周期的正弦波状的曲线表示的单位FBG的折射率调制周期。
[算式1] 另外，如图6的(B)所示，各个单位FBG被设定为，沿着光纤的长度方向其折射率调制的大小依次增大，在中心位置，折射率调制的大小最大，而且在经过了中心位置后，沿着光纤长度方向，其折射率调制的大小依次减少。图6中(B)所示的各个单位FBG的折射率调制强度的比例由下式(7)给出的函数(也称为变迹函数)所决定。下式(7)所给出的变迹函数是高斯的误差函数，S是单位FBG的编号，N是单位FBG的总数，B被设定为1.3。
[算式2] 下面，参照图7的(A)和(B)，说明针对单位FBG的变迹效果。图7的(A)和(B)是用于说明变迹效果的图，图7中(A)是表示未实施针对单位FBG的变迹的情况下的光脉冲时间扩展器的反射波长谱的图，(B)是表示实施了针对单位FBG的变迹的情况下的光脉冲时间扩展器的反射波长谱的图。图7中(A)和(B)的横轴以nm为单位刻度表示波长，纵轴以dB为单位刻度表示来自光脉冲时间扩展器的反射率。
图7的(A)和(B)中都可以看到在中间和两端各有2个，共计4个明显突出的峰。这4个大的峰是从光脉冲时间扩展器输出的码片脉冲序列的波长谱的主成分。在实现了模拟WDM的情况下，中间出现的2个峰成分成为被分配给该光脉冲时间扩展器的波长谱成分。因此，通过如图7的(B)所示那样进行变迹，被分配的频谱成分被明确分离，意味着光脉冲时间扩展器作为编码器和解码器，进行了良好的动作。
下面，参照图8的(A)和(B)，对在构成光脉冲时间扩展器的SSFBG的从一方的端部到另一方的端部的全区域的折射率调制的大小被设定为一定的情况、和被实施了使中央部分的折射率调制的大小成为最大的变迹的情况下的输出码片脉冲序列的波长谱的差异进行说明。图8中(A)和(B)是用于说明SSFBG的从一方的端部到另一方的端部的全区域的折射率调制的变迹效果的图，图8中(A)是表示未实施变迹的情况下的光脉冲时间扩展器的反射波长谱的图，图8中(B)是表示实施了变迹的情况下的光脉冲时间扩展器的反射波长谱的图。图8中(A)和(B)的横轴以nm为单位刻度表示波长，纵轴以dB为单位刻度表示来自光脉冲时间扩展器的反射率。
与上述的针对单位FBG的变迹效果同样，通过在SSFBG全区域对折射率调制进行变迹，被分配的频谱成分被明确分离，意味着光脉冲时间扩展器作为编码器和解码器，进行了良好的动作。
[编码和解码] 下面，参照图9的(A)～(C)，对本发明的实施方式的光脉冲时间扩展装置的编码和解码的动作进行说明。图9的(A)～(C)是用于说明本发明的实施方式的光脉冲时间扩展器的编码和解码的动作的图，图9中(A)是表示由构成本发明的实施方式的光脉冲时间扩展装置的任意一个光脉冲时间扩展器，把光脉冲转换成码片脉冲序列，进行编码的情况的图，图9中(B)是表示利用与进行了编码的光脉冲时间扩展装置相同结构的光脉冲时间扩展装置所具有的任意一个光脉冲时间扩展器进行解码的情况的图，图9中(C)是说明构成被输入解码器的码片脉冲序列的M个码片脉冲的各个，由解码器转换成M个码片脉冲，并通过这些合计(M×M)个码片脉冲的干扰，生成自相关波或互相关波的过程的图。
为了更一般化说明本发明的实施方式的光脉冲时间扩展装置的编码和解码的动作，对于构成上述光脉冲时间扩展装置所具有的光脉冲时间扩展器的SSFBG中所具有的单位FBG的个数，不限于N个，这里，将SSFBG中所具有的单位FBG的个数，表示为M个。
在图9的(C)中，横轴表示时间轴。另外，在纵方向上，把对于构成被输入解码器的码片脉冲序列的M个码片脉冲的各个，通过由解码器转换成M个码片脉冲所得到的M个码片脉冲序列，为了反映从解码器输出的时间延迟的关系，以M段并列表示。表示为i＝1的码片脉冲序列是，构成从编码器输出的码片脉冲序列的码片脉冲的第1个码片脉冲，在解码器中作为码片脉冲序列而生成的码片脉冲序列。同样，表示为i＝2～M的码片脉冲序列是，构成分别从编码器输出的码片脉冲序列的码片脉冲的第2～第M个码片脉冲，在解码器中作为码片脉冲序列而生成的码片脉冲序列。作为表示为i＝1～M的码片脉冲序列，在如图9的(C)所示那样在时间轴上进行重合干扰的结果，从作为解码器的光脉冲时间扩展器输出自相关波或互相关波。
在图9的(A)～(C)中，构成光脉冲时间扩展器的SSFBG构成为具有M个单位FBG，各个单位FBG的布拉格反射波长为λB，单位FBG的配置间隔周期为L。
如图9的(A)所示，若光脉冲从光环行器40的端口1被输入到光脉冲时间扩展器，则从光环行器40的端口2被输入到光脉冲时间扩展器(在图9的(A)中用虚线的四边形包围表示)中。被输入到光脉冲时间扩展器中的光脉冲被生成为码片脉冲序列，该码片脉冲序列从光环行器40的端口2，被输入到光环行器40，并从端口3输出。
把各个单位FBG的布拉格反射波长λB和单位FBG的配置间隔周期L设定为，使从图9的(A)所示的光脉冲时间扩展器输出的码片脉冲序列的相邻的码片脉冲之间的相位差成为2π×2×L×neff/λB＝2π×(m+(1/2))。这里，m是0以上的整数。
在把输入光脉冲的波长谱的中心波长设为λS时，从相邻的单位FBG布拉格反射的码片脉冲之间的相位差φ可由下式(8)得出。
φ＝2π×2×L×neff/λS＝2π×(m+(1/2))×λB/λS ＝2π×(m+(1/2))×(1+(Δλ/λS)) ＝π+{2π×(m+(1/2))×(Δλ/λS) (8) 这里，Δλ＝λB-λS。即，φ的值由Δλ的大小所决定。在λB＝λS时，φ＝π。
当输入光脉冲被输入到作为编码器的光脉冲时间扩展器中时，生成由与单位FBG数量相等数量的码片脉冲构成的码片脉冲序列。如上述那样，在图9的(A)和(B)中所示的图中，把单位FBG的数量设定为M个。
构成该码片脉冲序列的码片脉冲的相邻的码片脉冲之间的相位差，以上述式(8)所给出的值在光波导中传播，被输入到作为解码器的光脉冲时间扩展器中。下面，参照图9的(B)，说明上述码片脉冲序列在解码器中被解码的过程。这里，假设是由第j光脉冲时间扩展器对由第i光脉冲时间扩展器编码生成的码片脉冲序列进行解码的情况进行说明。这里，i、j分别是满足1≤i≤U和1≤j≤U的整数。
假设由第i光脉冲时间扩展器编码生成的以相位Δφe输出的码片脉冲，由第j光脉冲时间扩展器解码，并被进一步附加了相位Δφd，则以码片脉冲序列的第1个码片脉冲作为基准，该码片脉冲具有由下式(9)给出的相位Δφij。
Δφij＝i×Δφe+j×Δφd(9) 如图9的(C)所示，构成被输入到解码器的码片脉冲序列的M个码片脉冲的各个由解码器转换成M个码片脉冲。其结果，生成合计(M×M)个码片脉冲。被编码生成的M个码片脉冲的各个码片脉冲在解码器中再次成为由M个码片脉冲构成的码片脉冲序列，通过基于把这些码片脉冲序列在时间轴上重叠的干扰，生成自相关波或互相关波。
在时刻T＝i+j中，在时间轴上相互重叠的码片脉冲的相位Δφij(T)，可通过下式(10)求出。
Δφij(T)＝T×Δφd+(Δφe-Δφd)×i(10) 在编码器和解码器是同一构造的光脉冲时间扩展器的情况下，即，Δφe＝Δφd＝Δφ的情况下，成为Δφij(T)＝T×Δφ，与i的值无关，在时刻T，全部的码片脉冲以相同相位相互干扰。即，在时刻T中，形成非常大的峰，形成自相关波。
另一方面，在编码器和解码器是相互不同构造的光脉冲时间扩展器的情况下，即，Δφe与Δφd不同的情况下，在时刻T＝i+j，在时间轴上相互重叠的码片脉冲的相位Δφij(T)，如上述式(10)所示那样，根据i的值，Δφij(T)的值各不相同，所以，码片脉冲彼此之间通过干扰，分别被抵消，不形成峰，而形成互相关波。
如上所述，通过准备2台同一结构的本发明的实施方式的光脉冲时间扩展装置，并且分别作为编码器和解码器使用，可实现本发明的编码解码方法。所谓同一结构的光脉冲时间扩展装置是指，各个光脉冲时间扩展装置所具有的第1～第U光脉冲时间扩展器的结构由相互相同的组合构成。即，一方的光脉冲时间扩展装置的第p光脉冲时间扩展器的结构与另一方的光脉冲时间扩展装置的第p光脉冲时间扩展器的结构相同。这里，p是满足1≤p≤U的所有整数。
编码步骤是，通过对本发明的实施方式的光脉冲时间扩展装置所具有的第1～第U光脉冲时间扩展器分别分配第1～第U信道，对各个信道的发送信号进行编码来实现。
多路复用步骤是，通过利用光合波器等将从上述第1～第U光脉冲时间扩展器分别输出的第1～第U码片脉冲序列进行合波来实现。
解码步骤是，通过把上述第1～第U码片脉冲序列被多路复用后的多路复用码片脉冲序列进行U分割(强度分割)，然后分别供给到作为解码器的本发明的实施方式的光脉冲时间扩展装置所具有的第1～第U光脉冲时间扩展器来实现。在与编码时使用的光脉冲时间扩展器相同构造的光脉冲时间扩展器中，生成自相关波，在不同构造的光脉冲时间扩展器中生成互相关波，由此来实现编码分割多路复用方式。
另外，由于如上述那样对第1～第U码片脉冲序列分配相互不同的频谱频带，所以，在把本发明的光脉冲时间扩展装置作为编码器和解码器使用的通信方式中，也可以同时执行模拟WDM。
[光分支插入装置] 下面，参照图10的(A)和(B)，对本发明的实施方式的光分支插入装置(ADMAdd-Drop-Multiplexer)的结构及其动作进行说明。图10的(A)和(B)是用于说明本发明的实施方式的ADM的结构和其动作的图，图10的(A)是用于说明信号的分支的图，图10的(B)是用于说明信号的插入的图。
本发明的实施方式的ADM具有第1光环行器10、第1光脉冲时间扩展装置12、光隔离器14、第2光脉冲时间扩展装置16、和第2光环行器18。第1光脉冲时间扩展装置12以布拉格反射波长为λB的码片脉冲序列被解码为条件形成SSFBG，第2光脉冲时间扩展装置16以布拉格反射波长为λB’的码片脉冲序列被解码为条件，形成SSFBG。
如图10的(A)所示，第1光环行器10具有第1～第3端口，第2光环行器18也具有第1～第3端口。从第1光环行器10的第2端口输出的光信号被输入第1光脉冲时间扩展装置12，从第1光脉冲时间扩展装置12输出的光信号13被输入光隔离器14，从光隔离器14输出的光信号15被输入第2光脉冲时间扩展装置16，从第2光脉冲时间扩展装置16输出的光信号17被输入第2光环行器18的第2端口。而且，从第2光环行器18的第3端口输出到外部。
被输入到第1光环行器10的输入光信号中的作为布拉格反射波长而被分配了λB的信号成分在第1光脉冲时间扩展装置12中被布拉格反射，被解码，通过第1光环行器10从第1光环行器10的第3端口，被作为分支信号取入。而被分配了作为布拉格反射波长的λB’的信号成分通过第1光脉冲时间扩展装置12和光隔离器14，但在第2光脉冲时间扩展装置16中被布拉格反射。但是，在第2光脉冲时间扩展装置16中被布拉格反射的信号成分在光隔离器14被阻挡，不返回第1光环行器10。
另一方面，如图10的(B)所示，为了从具有本发明的实施方式的ADM的用户网向外部进行发送，被插入本发明的实施方式的ADM中的插入信号，从第2光环行器18的第1端口输入，从第2端口输出，然后被输入第2光脉冲时间扩展装置16，被编码成布拉格反射波长为λB’的码片脉冲序列。被编码成布拉格反射波长为λB’的码片脉冲序列的信号通过第2光环行器18的第2端口和第3端口，被发送到外部。
如以上说明的那样，从本发明的实施方式的ADM外部提供来的输入光信号从第1光环行器12的第1端口输入，从该ADM分支抽出的分支信号从第1光环行器10的第3端口输出，并被取入用户网。而经由该ADM从该用户网向外部输出的插入光信号，从第2光环行器18的第1端口输入，从第3端口输出。
[光通信系统] 下面，参照图11，对利用本发明的实施方式的ADM构成的光通信系统进行说明。图11是通过把各个用户网，利用实施方式的ADM，并使用光纤传输通路与容纳局环状连接而构成的实施方式的光通信系统的概略方框结构图。
本发明的实施方式的光通信系统是具有多个用户网32～36的光通信系统，对用户网32～36分别分配各1台特有ADM22～ADM26，通过这些ADM22～ADM26的每个，与构成光通信系统的光纤网连接。而且，在这些ADM22～ADM26中，使用了上述本发明的实施方式的ADM。
这里，为了便于说明，对多个用户网32～36的各个，分配第1～第3信道，使这些分别利用第1～第3码片脉冲序列进行通信。
在ADM22～ADM26的各自的第1光脉冲时间扩展装置和第2光脉冲时间扩展装置中，分配有作为用于根据输入光脉冲生成第1～第3码片脉冲序列，而且根据该第1～第3码片脉冲序列复原输入光脉冲的规则的编码。而且，分别构成ADM22～ADM26的第1光脉冲时间扩展装置和第2光脉冲时间扩展装置，分别只将第1～第3光脉冲时间扩展器中的被设定了所分配的编码的光脉冲时间扩展器，设定为可动作的状态。
对于作为构成被分别分配给用户网34～36的ADM22～ADM26的第1光脉冲时间扩展装置的构成要素的光脉冲时间扩展器，把对其SSFBG设定的单位FBG的布拉格反射波长分别设定为λ1～λ3，同样，对于作为第2光脉冲时间扩展装置的构成要素的光脉冲时间扩展器，把对其SSFBG设定的单位FBG的布拉格反射波长分别设定为λ1’～λ3’。
根据这样构成的光通信系统，通过把在上述的本发明的实施方式的ADM的说明中的布拉格反射波长λB分别置换成λ1～λ3，把布拉格反射波长λB’分别置换成λ1’～λ3’，可以理解被分配给多个用户网34～36的各个中的ADM的特有的动作。
例如，从用户网32所具有的ADM22(参照图10的(A))的外部供给的输入光信号从第1光环行器12的第1端口输入，从该ADM22分支抽出的分支信号(布拉格反射波长为λ1的信号)从第1光环行器10的第3端口输出，并被取入用户网32。而经由该ADM22(参照图10的(B))从该用户网32向外部输出的插入光信号(布拉格反射波长为λ1’的信号)被输入第2光环行器18的第1端口，然后从第3端口输出。
权利要求
1.一种光脉冲的编码解码方法，其特征在于，包括
编码步骤，对输入光脉冲进行时间扩展和频谱分割，生成由从第1到第N码片脉冲的N个(N是2以上的整数)的码片脉冲构成的、具有互不相同的频谱的第1～第U码片脉冲序列(U是满足U≤N的1以上的整数)；
多路复用步骤，通过把上述第1～第U码片脉冲序列在时间轴上多路复用，生成多路复用码片脉冲序列；和
解码步骤，对构成上述多路复用码片脉冲序列的码片脉冲的每个进行时间扩展和频谱分割，来生成码片脉冲序列，把通过该码片脉冲序列间的干扰而生成的上述第1～第U码片脉冲序列的任意一个码片脉冲序列的自相关波作为上述输入光脉冲的再生光脉冲。
2.一种光脉冲时间扩展装置，其特征在于，
具有第1～第U光脉冲时间扩展器(U是满足U≤N的1以上的整数)，该光脉冲时间扩展器输出由把输入光脉冲在时间轴上进行时间扩展并依次排列的从第1到第N码片脉冲的N个(N是2以上的整数)的码片脉冲构成的码片脉冲序列，
上述第1～第U光脉冲时间扩展器的每个具有超结构光纤布拉格光栅(SSFBGSuperstructured Fiber Bragg Grating)，并且，该超结构光纤布拉格光栅具有N个单位光纤布拉格光栅(FBGFiber BraggGrating)，
在第p光脉冲时间扩展器(p是从1到U的全部的整数)的每个中，把相邻配置的上述单位FBG彼此的间隔、和该第p光脉冲时间扩展器中的上述单位FBG的布拉格反射波长设定为，使从上述第1～第U光脉冲时间扩展器分别输出的第1～第U码片脉冲序列的频谱互不相同。
3.一种光脉冲时间扩展装置，其特征在于，具有第1～第U光脉冲时间扩展器(U是满足U≤N的1以上的整数)，该光脉冲时间扩展器输出由把输入光脉冲在时间轴上进行时间扩展并依次排列的从第1到第N码片脉冲的N个(N是2以上的整数)的码片脉冲构成的码片脉冲序列，
上述第1～第U光脉冲时间扩展器的每个具有超结构光纤布拉格光栅(SSFBGSuperstructured Fiber Bragg Grating)，并且，该超结构光纤布拉格光栅具有N个单位光纤布拉格光栅(FBGFiber BraggGrating)，
在第p光脉冲时间扩展器(p是从1到U的全部的整数)的每个中，把相邻配置的上述单位FBG彼此的间隔、和该第p光脉冲时间扩展器中的上述单位FBG的布拉格反射波长设定为，使从上述第1～第U光脉冲时间扩展器分别输出的第1～第U码片脉冲序列的频谱互不相同，而且该码片脉冲序列的能量具有均等的大小。
4.根据权利要求2或3所述的光脉冲时间扩展装置，其特征在于，
对上述N个单位FBG的每个实施了变迹，以使折射率调制量在该单位FBG的两端最小在中央最大。
5.根据权利要求2或3所述的光脉冲时间扩展装置，其特征在于，
上述SSFBG所具有的各个单位FBG被设定为，其折射率调制的大小沿着光纤的长度方向依次增大，在中心位置折射率调制的大小成为最大，而且在经过了中心位置后，其折射率调制的大小沿着光纤的长度方向依次减少。
6.根据权利要求2至5中任意一项所述的光脉冲时间扩展装置，其特征在于，
在上述第p光脉冲时间扩展器中，把相邻配置的单位FBG彼此的间隔、和该第p光脉冲时间扩展器中的单位FBG的布拉格反射波长设定为，
上述第p光脉冲时间扩展器所具有的单位FBG的布拉格反射波长λBp由下式(1a)和(1b)得出，
λBp＝λS+k(ΔλS/U) (1a)
(其中，在U是奇数的情况下，k是满足|k|＜U/2的整数)
λBp＝λS+(2k+1)(ΔλS/2U)(1b)
(其中，在U是偶数的情况下，k是满足|2k+1|/2＜U/2的整数)
与上述第p光脉冲时间扩展器所具有的单位FBG的布拉格反射波长λBp对应的布拉格频率νBp被设定在满足由下式(2)给出的不等式的范围内，
(νS-ΔνS/2)＜νBp＜(νS+ΔνS/2)(2)
从上述第p光脉冲时间扩展器输出的码片脉冲序列的频率谱中的主峰的间隔ΔνBp被设定在满足由下式(3)给出的不等式的范围内，
0＜νBp＜ΔνS(3)
上述第p光脉冲时间扩展器的相邻的单位FBG反射的码片脉冲的相位差φ由下式(4)得出，
φ＝(2m+1)(λBp/2)(4)。
这里，λS是上述输入光脉冲的波长谱的峰值波长，ΔλS是上述输入光脉冲的波长谱的半值全宽，νS是上述输入光脉冲的频率谱的峰值频率，ΔνS是上述输入光脉冲的频率谱的半值全宽，m是0以上的整数。
7.一种光分支插入装置，其特征在于，具有抽出在光纤传输通路中传播的特定波长成分的光脉冲信号、和把该特定波长的新的光脉冲信号送出到上述光纤传输通路中的功能，
该光分支插入装置的具有从上述光纤传输通路抽出上述光脉冲信号的功能的分支部，构成为具有权利要求2至6中任意一项所述的光脉冲时间扩展装置。
8.一种光分支插入装置，其特征在于，具有抽出在光纤传输通路中传播的特定波长成分的光脉冲信号、和把该特定波长的新的光脉冲信号送出到上述光纤传输通路中的功能，
该光分支插入装置的具有把上述新的光脉冲信号插入到上述光纤传输通路的功能的插入部，构成为具有权利要求2至6中任意一项所述的光脉冲时间扩展装置。
9.一种光分支插入装置，其特征在于，包括具有第1～第3端口的第1光环行器、具有第1～第3端口的第2光环行器、第1光脉冲时间扩展装置、第2光脉冲时间扩展装置、和光隔离器，构成为，
从上述第1光环行器的第2端口输出的光信号被输入到上述第1光脉冲时间扩展装置，
从上述第1光脉冲时间扩展装置输出的光信号被输入到上述光隔离器，
从上述光隔离器输出的光信号被输入到上述第2光脉冲时间扩展装置，
从上述第2光脉冲时间扩展装置输出的光信号被输入到上述第2光环行器的第2端口，
从该光分支插入装置的外部供给的输入光信号从上述第1光环行器的第1端口输入，
从该光分支插入装置分支抽出的分支信号从上述第1光环行器的第3端口输出，
经由该光分支插入装置向该光分支插入装置的外部输出的插入光信号被输入到上述第2光环行器的第1端口，
从该光分支插入装置向外部输出的输出光信号从上述第2光环行器的第3端口输出，
上述第1光脉冲时间扩展装置和上述第2光脉冲时间扩展装置是权利要求2至6中任意一项所述的光脉冲时间扩展装置。
10.一种光通信系统，其特征在于，具有多个用户网，
每个上述用户网，被分配有各1台特有的光分支插入装置，通过该光分支插入装置与构成该光通信系统的光纤网连接，
上述光分支插入装置是权利要求9所述的光分支插入装置。
11.根据权利要求10所述的光通信系统，其特征在于，
在上述特有的光分支插入装置的上述第1光脉冲时间扩展装置和上述第2光脉冲时间扩展装置中，根据上述输入光脉冲生成上述第1～第N码片脉冲序列，而且，被分配有作为用于根据该第1～第N码片脉冲序列复原上述输入光脉冲的规则的编码，
构成上述特有的光分支插入装置的上述第1光脉冲时间扩展装置和上述第2光脉冲时间扩展装置，分别只把上述第1～第U光脉冲时间扩展器中的设定了被分配的上述编码的光脉冲时间扩展器，设定为可动作的状态。
全文摘要
本发明提供一种编码解码方法、光脉冲时间扩展装置、光分支插入装置、以及光通信系统，能够利用单一波长的光脉冲且即使单一波长的光脉冲的波长随环境温度的变动等而变动也不会受该变动的影响。输入光脉冲(49)被光分支器(50)分割成第1～第U输入光脉冲(51-1～51-U)。第1～第U光脉冲时间扩展器(28-1～28-U)分别输入第1～第U输入光脉冲，输出由在时间轴上时间扩展并依次排列的从第1到第N码片脉冲的N个码片脉冲构成的第1～第U码片脉冲序列(29-1～29-U)。并且，在第p光脉冲时间扩展器(28-p)中把相邻配置的单位FBG彼此的间隔和该第p光脉冲时间扩展器中的单位FBG的布拉格反射波长设定为，使第1～第U码片脉冲序列的频谱互不相同。
文档编号H04B10/12GK101820326SQ20101010421
公开日2010年9月1日 申请日期2010年1月25日 优先权日2009年2月27日
发明者佐佐木健介, 小林秀幸 申请人:冲电气工业株式会社