振幅・位相および時間情報を用いた３次元光秘匿通信技術の研究開発

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令和４年度は、3次元光秘匿通信のリアルタイム動作の実現に向け、受信部における光注入同期回路の改良を図った。具体的には、様々な構造の半導体レーザ（LD）を局発光源として用いた場合の光位相同期動作の安定性を詳細に評価し、λ/4シフト構造を持たないグレーティング構造を有する分布帰還型LDが最適であることを明らかにした。光注入同期を利用したアナログ回路による高安定な光位相同期動作を実現したことにより、受信部のデジタル信号処理部（DSP）の負荷を大幅に軽減することが期待される。また次年度に実施する波長分割多重（WDM）伝送実験に向け、光周波数コム生成器を利用した多波長光源を構築した。信号のシンボルレートが5 Gbaudであることから、光周波数コムのコム間隔は10 GHzに設定し、10チャネル分以上の光キャリア信号の安定供給を実現した。本年度はさらに、昨年度の設計をもとにFPGA（Field Programmable Gate Array）回路を作製した。具体的には8ビットの乱数列生成器を追加し、それを用いて申請書で提案した2種類の時間拡散回路（方式１：ダミー信号を利用する方式、方式２：ダミー信号は用いず、暗号化データの順序を時間軸上で入れ替える）を既存のFPGA回路へインストールした。方式１は回路内で生成したメイン信号とダミー信号を加算するだけであるため、この信号処理に伴う時間遅延の増加はなかった。一方、方式2は生成した暗号信号を一度FPGA内のメモリに蓄え、時間軸上で入れ替え作業を行った後に出力する手順となるため、その処理時間に約5 μsの遅延が生じた。しかし、数μsの遅延は暗号通信においては大きな影響はなく、実用上問題ないと判断した。いずれの方式においても、送信部における暗号化と受信部における復号化の正常動作を確認した。