JP2007528503A - 光コードを同時に生成および処理する光デバイス - Google Patents

Abstract

Ｐ個の入力ｓ（１≦ｓ≦Ｐ、かつ、Ｐ≧１）とＮ個の出力ｋ（１≦ｋ≦Ｎ、かつ、Ｎ≧１）とを含む少なくとも１つの波長の光コードを生成して処理するのに適した光デバイスにおいて、時間間隔τを持つＣ個（Ｃ≧２）のチップから成るＮ_Ｃ個（Ｎ_Ｃ≧２）の位相および／または振幅の光コードを同時に生成して処理するのに適していることを特徴とし、入力ｓから出力ｋへの伝達関数Ｔ_ｓｋ（ｆ）は、次式

を満足することを特徴とする。ただし、Ｆν（ｆ）（ν＝０，１，．．．，Ｖ−１）は、光フィルタの伝達関数、ａν（ν＝０，１，．．．，Ｖ−１）は、一定値、Ｓ_ｓｋ（Ｓ_ｓｋ∈Ｚ）は、整数、Ｎ_ｋ（ｋ＝１，２，．．．，Ｎ）は、一定値、Ｖ（１≦Ｖ≦ｌｏｇ_２Ｎ）は、正の整数である。更に、特に光デバイスにより生成されるのに適し、光デバイスを含むネットワークおよび装置に適した一組の光コードが提供される。

Description

本発明は、好ましくは平面光波回路（ＰＬＣ）技術で実現して光コードを同時に生成および処理し、ラベルの生成および処理を光領域内で直接行うことが可能な正確、確実、簡単なコストが安い光デバイスに関する。特に、このデバイスは、マルチ・プロトコル・ラベル・スイッチング（ＭＰＬＳ）通信ネットワークや符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）ネットワークに利用できる。

本発明は、更に、特に光デバイスにより生成するのに適し、高度に直交して高い精度で互いに認識できる一組の光コードに関する。特に、かかるコードを用いることにより、ＭＰＬＳネットワーク上で伝送されるデータ・パケットの経路選択を正確かつ確実に行い、ＣＤＭＡネットワーク上で伝送される信号を正確に受信することができる。
また本発明は、かかる光デバイスを含むネットワークおよび装置に関する。

ＩＰプロトコルを用いる現在最も拡散された通信ネットワークは、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ（同期光ネットワーク／同期デジタル階層）トランスポート層を用い、その上にＡＴＭ（非同期転送モード）スイッチング層が乗り、その上をＩＰプロトコルに従うデータが進む。特に、音声トラフィックは、一般にＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ層上を進む。かかるネットワークにより、ＷＤＭ（波長分割多重伝送方式）では１つ以上の波長でも伝送に用いることができる。この４層構造は、大きなトラフィック量を妥当なコストで管理するには遅すぎる。特に、ネットワーク全体の拡張性と柔軟性に関して非効率である。

かかる理由から、ＭＰＬＳシステムが提案されてＩＥＴＦ（インターネット技術標準化委員会）により標準化された。このシステムは、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨおよびＡＴＭ層を１つの単一のＩＰ／ＭＰＬＳ層内に挿入することにより、プロトコル・スタックを減らすように光ネットワークのスケーリングおよび管理を行うのに用いられる一組のプロトコルに基づく。実際のところ、Ｋ．Ｈ．Ｌｉｕの「ＷＤＭ上のＩＰ」、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙｍ ＆ Ｓｏｎｓ，Ｌｔｄ，Ｗｅｓｔ Ｓｕｓｓｅｘ，Ｅｎｇｌａｎｄ，２００３や、Ｍ．Ｍｕｒａｔａ，Ｋ．Ｉ．Ｋｉｔａｙａｍａの「フォトニック・マルチ・プロトコル・ラベル・スイッチングの展望」、ＩＥＥＥ ｎｅｔｗｏｒｋ，Ｊｕｌｙ／Ａｕｇｕｓｔ，ｐｐ．５６−６３，２００１や、Ｒ．Ｘｕ．Ｑ．Ｇｏｎｇ，Ｐ．Ｙｅの「ＷＤＭベースのブロードバンド波長交換ＩＰネットワーク上のＭＰＬＳによる新しいＩＰ」、ＩＥＥＥ Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ．，ｖｏｌ．１９，ｎ．５，ｐｐ．５９６−６０２，２００１や、Ｍ．Ｋｏｇａの「フォトニックＭＰＬＳルータ」、Ｐｒｏｃ．Ｌａｓｅｒｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃｓ（ＣＬＥＯ），Ｌｏｎｇ Ｂｅａｃｈ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ＵＳＡ，ｖｏｌ．１，ｐｐ．５８１−５８２，ｖｏｌ．１，２００２や、Ｄ．Ｊ．Ｂｌｕｍｅｎｔｈａｌの「フォトニック・パケットおよび全光ラベル・スイッチング技術および方式」、Ｏｐｔ．Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍ．Ｃｏｎｆ．（ＯＦＣ），Ａｎａｈｅｉｍ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ＵＳＡ，ｐａｐｅｒ Ｗ０３，ｐｐ，２８２−２８４，２００２などに記述されているように、トラフィック工学を簡単にしまたネットワーク資源の使用を効率化するために、ＭＰＬＳプロトコルは、ＩＰプロトコルにオーバ・ラップする。

図１ａを参照すると、ＭＰＬＳネットワークの入力ノード１において、一定のフォーマットを有するラベル２が各データ・パケット３のヘッド（またはテール）に挿入される。詳しく述べると、かかるラベルは、一般に最大３２ビットを有するコードである。各ラベルのビットは、チップと呼ばれる。次のノード４で、パケット３は、ラベル２自身の値に基づいて、最終的にパケットを受信する宛先ノード５への経路を選択する。
言い換えると、ＭＰＬＳネットワークは、光ネットワークの外部ノード１、５を接続する仮想リンク、すなわち、トンネルを生成する。データ・パケット３がトンネルの入力に入ると、通常のＩＰ手続きが中止され、いわゆる、ラベル・スイッチングにより、パケットは、ラベル２の値だけに基づいて宛先ノード５に送られる。

このように、ＭＰＬＳプロトコルは、ＩＰパケットの通常の経路選択を置換するものではなく、データ伝送速度を高め、また異なるＱｏＳ（サービスの質）要求を持つトラフィック・フローに十分な帯域を割り当てるために、ＩＰプロトコルにオーバ・ラップする。
しかし、ＭＰＬＳネットワークは、いくつかの欠点を有する。
現在のＭＰＬＳネットワークの主な限界は、ラベルの生成および処理が光レベルではなく電子レベルで行われるので、最大伝送速度が大幅に制限されて１０ギガビット／秒程度まで減少することである。

実際のところ、現在の技術は、ラベル（すなわち、最大３２チップの長さのコード）を用い、これをデータ・パケットの前（または後）に挿入する。得られる電気信号を光信号に変換し、ＭＰＬＳネットワーク内で伝送する。各単一ノードで、データ・パケット３とラベル２とで構成する光信号を電気信号に再変換することが必要であり、これによりラベル２が取り出される。ラベル２は、ラベル２自身と、記憶されたコードのテーブル内に挿入されている全ての他のラベルとの相関を取ることにより読み取られる。

ラベルは、全て互いに直交し、入力ラベルがテーブル内の対応するラベルと一致するときだけ自己相関関数のピークが存在する。かかる場合に、同じラベル２を持つデータ・パケット３を再び電気信号から光信号に変換して次のノードに送る。ラベルの変更が必要な場合は、データ・パケットは、ラベル・スワッパにより新しいラベルを与えられて送られる。上記の全てにおいて、各ノードで光検出器およびレーザ源を用いた電気・光・電気の二重変換が必要である。かかるデバイスのコストは、光ネットワークのコストの７５％以上であることが分かっているので、その使用をできるだけ減らすことが経済的に好ましい。

これらの欠点の解決方法が提案されているのは、Ｋ．Ｉ．Ｋｉｔａｙａｍａ、Ｎ．Ｗａｄａ，Ｈ．Ｓｏｔｏｂａｙａｓｈｉの「光コード相関に基づくフォトニックＩＰルータのための構造的考察」、ＩＥＥＥ Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ．，ｖｏｌ．１８，ｎ．１２，ｐｐ．１８３４−１８４４，２０００や、Ｋ．Ｉ．ＫｉｔａｙａｍａおよびＮ．Ｗａｄａの「フォトニックＩＰルーティング」、ＩＥＥＥ Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ．，ｖｏｌ．１１，ｎ．１２，ｐｐ．１６８９−１６９１，１９９９や、Ｎ．Ｗａｄａ，Ｋ．Ｉ．Ｋｉｔａｙａｍａの「光コードを用いるフォトニックＩＰルーティング：１０ギガビット／秒の光パケット伝送実験」、Ｐｒｏｃ．Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＯＦＣ），Ｂａｌｔｉｍｏｒｅ，Ｍａｒｙｌａｎｄ ＵＳＡ，ｖｏｌ．２，ｐａｐｅｒ ＷＭ５１−１，ｐｐ．３６２−３６４，２０００や、Ｋ．Ｉ．Ｋｉｔａｙａｍａ，Ｍ．Ｍｕｒａｔａの「光コード・ベースのラベル処理を用いるフォトニック・アクセスと光データ・ネットワーキングへのその応用」、ＩＥＥＥ Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ．，ｖｏｌ．１９，ｎ．１０，ｐｐ．１４０１−１４１５，２００１である。特に、かかる構造ではラベルを光領域内で直接生成して処理することが提案されている。

ラベルを読み取るには、入力ラベルとテーブル内の全てのＮ個のラベルとのＮ回の相関を取る必要があり、かかる解決方法は、ラベル毎にＮ個の異なる１つのデバイスを用いて光領域内でＮ回の相関を取る。
この方法は、各パケットのＮ個のコピーとＮ個の相関器とを必要とするので、相関装置が複雑になりコストがかかるという他の欠点を含んでいる。

ＭＰＬＳネットワークを光領域内で直接管理する他の解決方法は、異なる波長をラベルとして用いるマルチ・プロトコル波長スイッチングまたはＭＰλＳ（マルチ・プロトコル・ラムダ・スイッチング）システム（これは一般化されたＭＰＬＳシステムとも呼ばれる）を用いることである。

しかし、これらのシステムもいくつかの欠点を有する。
これらのシステムの主な限界は、ラベルとこれに対応する波長λとの間の厳密な１対１対応のためにコード基数が小さい（すなわち、ラベルの数が小さい）ことである。
更に、一般化されたＭＰＬＳシステムは、異なる波長を生成する整調可能なレーザ源を必要とする。これは、普通のレーザ源より高価である。
更に、これらのシステムは、異なるラベルを読み取るために各ノードにデ・マルチプレクサが必要である。

これまでに述べたことは、多数のユーザについて多元接続技術により伝送チャンネルに同時にアクセスすることができるＣＤＭＡネットワークでも当てはまる。
詳しく述べると、ＣＤＭＡ方式は、伝送される情報信号とは独立した特定のコードを各ユーザに割り当てる。拡散と呼ばれる符号化作業は、各単一ユーザに割り当てられたコードに情報信号を掛けることを含む。逆に、復号作業では、受信器は、受信信号と受信ユーザのコードとの相関を取る（逆拡散）。ネットワークに同時にアクセスする種々のユーザの間の干渉を避けるために、コードは、互いに直交する必要がある。

Ｄ．Ｄ．Ｓａｍｐｓｏｎ、Ｇ．Ｊ．Ｐｅｎｄｏｃｋ，Ｒ．Ａ．Ｇｒｉｆｆｉｎの「フォトニック符号分割多元接続通信」、Ｆｉｂｅｒ ａｎｄ Ｉｎｔ．Ｏｐｔ．，ｖｏｌ．１６，ｐｐ．１２９−１５７，１９９７や、Ｍ．Ａｚｉｚｏｇｌｕ、Ｊ．Ａ．Ｓａｌｅｈｉ，Ｙ．Ｌｉの「時間コードによる光ＣＤＭＡ」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．，ｖｏｌ．４０，ｎ．７，ｐｐ．１１６２−１１７０（１９９２）や、Ｊ．Ａ．Ｓａｌｅｈｉの「光ファイバ・ネットワークにおける符号分割多元接続技術 第１部：基本的原理」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．，ｖｏｌ．３７，ｎ．８，ｐｐ．８２４−８３３（１９８９）や、Ｍ．Ｅ．Ｍａｒｈｉｃの「コヒーレントな光ＣＤＭＡネットワーク」、Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ．，ｖｏｌ．１１，ｎ．５／６，ｐｐ．８５４−８６４（１９９３）や、Ｋ．Ｉ．Ｋｉｔａｙａｍａの「光コード変換に基づく符号分割多重化光波ネットワーク」、ＩＥＥＥ Ｊ．Ｓｅｌｅｃｔ．Ａｒｅａｓ Ｃｏｍｍｕｎ．ｖｏｌ．１６，ｎ．７，ｐｐ．１３０９−１３１９，１９９８に記述されているように、多元接続光ネットワークでは、図１ｂの略図に示すように、全てのユーザ５０により送信される信号は、スターカプラ５２により各受信器５１に分配される。データの符号化および復号が光領域内で行われる場合は、全体の伝送速度は、電子的なエンコーダおよびデコーダが到達できる速度よりはるかに大きい。文献に提案されている全ての構成において、ユーザ５０毎にＮ個の異なる１つのエンコーダ５３が用いられる。受信のときは、望ましいユーザのコードが分かると、適応フィルタを用いて復号が行われる。明らかに、この場合は、コード毎にＮ個の異なる１つのデコーダ５４が必要である。

ＭＰＬＳおよびＣＤＭＡは、別の欠点を有する。
実際のところ、異なる光コードを正確に区別するには、自己相関関数のピークができるだけ高いことが必要であり、他方で相互相関関数は、どこでもゼロに近くなければならない。文献に提案されている光コードの特徴および特性の論評が、Ｓ．Ｗ．Ｌｅｅ，Ｄ．Ｈ．Ｇｒｅｅｎの「コヒーレントな光ＣＤＭＡネットワークのための符号化」、ＩＥＥＥ Ｐｒｏｃ．Ｃｏｍｍｕｎ．，ｖｏｌ．１４５，ｎ．３，ｐｐ．１１７−１２５，１９９８や、Ｓ．Ｗ．Ｌｅｅ，Ｄ．Ｈ．Ｇｒｅｅｎの「コヒーレントな光ＣＤＭＡネットワークにおける光コードの性能分析法」、ＩＥＥＥ Ｐｒｏｃ．Ｃｏｍｍｕｎ．，ｖｏｌ．１４７，ｎ．ｌ，ｐｐ．４１−４６，２０００や、Ｓ．Ｗ．Ｌｅｅ，Ｄ．Ｈ．Ｇｒｅｅｎの「ＣＤＭＡ ＬＡＮにおける光直交コードの性能分析」、ＩＥＥＥ Ｐｒｏｃ．Ｃｏｍｍｕｎ．，ｖｏｌ．１４７，ｎ．４，ｐｐ．２５６−２７１，１９９８や、Ｆ．Ｒ．Ｋ．Ｃｈｕｎｇ、Ｊ．Ａ．Ｓａｌｅｈｉ，Ｖ．Ｋ．Ｗｅｉの「光直交コード： 設計、分析、応用」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｉｎｆｏｒｍ．Ｔｈｅｏｒｙ，ｖｏｌ．３５，ｎ．３，ｐｐ．５９５−６０４，１９８９や、Ｇ．Ｃ．Ｙａｎｇ，Ｔ．Ｅ．Ｐｕｊａの「等しくない自己および相互相関制約を持つ光直交コード」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｉｎｆｏｒｍ．Ｔｈｅｏｒｙ，ｖｏｌ．４１，ｎ．１，ｐｐ．９６−１０６，１９９５で行われている。

Ｋ．Ｉ．Ｋｉｔａｙａｍａ、Ｎ．Ｗａｄａ，Ｈ．Ｓｏｔｏｂａｙａｓｈｉの「光コード相関に基づくフォトニックＩＰルータの構造的考察」、ＩＥＥＥ Ｊ． Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ．， ｖｏｌ．１８，ｎ．１２，ｐｐ．１８３４−１８４４，２０００や、Ｋ．Ｉ．Ｋｉｔａｙａｍａの「光コード変換に基づく符号分割多重化光波ネットワーク」、ＩＥＥＥ Ｊ．Ｓｅｌｅｃｔ．Ａｒｅａｓ Ｃｏｍｍｕｎ．，ｖｏｌ．１６，ｎ．７，ｐｐ．１３０９−１３１９，１９９８により提案されたコードは、自己相関ピーク（ＡＣＰ）がＡＣＰ＝Ｎ^２で、相互相関関数の最大値（相互相関ピーク：ＣＣＰ）がＣＣＰ＝（Ｎ−１）^２のアダマール・コードである。例えば、Ｎ＝８の場合、自己相関ピークは、ＡＣＰ＝６４であり、相互相関関数の最大値は、ＣＣＰ＝４９である。したがって、コードの直交性のパラメータは、非常に大きく、ｒ＝ＣＣＰ／ＡＣＰ＝４９／６４＝０．７７であり、ＭＰＬＳネットワークのルータおよびＣＤＭＡシステムでの検出の性能は、特に精密ではない。

したがって、本発明の目的は、正確、確実、簡単に安いコストで光領域内でラベルを直接生成して処理できることである。
本発明の別の目的は、高度に直交する一組の光コードを与えて高い精度で互いに認識でき、特に、ＭＰＬＳネットワーク上で伝送されるデータ・パケットの正確かつ確実な経路選択を行い、ＣＤＭＡネットワーク内で、これらに関連する単一ユーザを正確また確実に識別できることである。

本発明の特定の主題は、Ｐ個の入力ｓ（１≦ｓ≦Ｐ、かつ、Ｐ≧１）とＮ個の出力ｋ（１≦ｋ≦Ｎ、かつ、Ｎ≧１）とを含む少なくとも１つの波長の光コードを生成して処理するのに適した光デバイスであって、時間間隔τのＣ個（Ｃ≧２）のチップから成り、１つ以上の波長のＮ_Ｃ個（Ｎ_Ｃ≧２）の位相および／または振幅光コードを同時に生成して処理するのに適していることを特徴とし、また入力ｓから出力ｋへの伝達関数Ｔ_ｓｋ（ｆ）は、次式

を満足することを特徴とする。ただし、Ｆ_ν（ｆ）（ν＝０，１，．．．，Ｖ−１）は、光フィルタの伝達関数、ａ_ν（ν＝０，１，．．．，Ｖ−１）は、一定値、Ｓ_ｓｋ（Ｓ_ｓｋ∈Ｚ）は、整数、Ｎ_ｋ（ｋ＝１，２，．．．，Ｎ）は、一定値、Ｖ（１≦Ｖ≦ｌｏｇ_２Ｎ）は、正の整数である。

好ましくは本発明では、入力ｓから出力ｋへの伝達関数Ｔ_ｓｋ（ｆ）は、次式に等しい。

常に本発明では、チップの数Ｃは、出力ｋの数Ｎ以上（Ｃ≧Ｎ）でよい。
更に本発明では、同時に生成して処理するのに適した光コードの数Ｎ_Ｃは、出力ｋの数Ｎ以上（Ｎ_Ｃ≧Ｎ）でよい。
更に本発明では、出力ｋの数Ｎは、２の累乗（Ｎ＝２^ｚ、ｚは、正の整数またはゼロ）でよい。
常に本発明では、Ｎ_ｋ（ｋ＝１，２，．．．，Ｎ）は、整定数値でよい。
更に本発明では、入力ｓの数Ｐは、１に等しくて（Ｐ＝１）よい。

更に本発明では、デバイスは、光フィルタの少なくとも１つの木を含んでよく、各フィルタは、１入力および２出力を含み、各木は、１個の入力とＬ個のレベルとＮ_ｔ個の出力（Ｌ≧１、かつ、１≦Ｎ_ｔ≦２^Ｌ）を含み、各フィルタは、それぞれの直接伝達関数Ｈ（ｆ）とそれぞれの相互伝達関数Ｇ（ｆ）とを有し、木のＬレベルは、根から葉または葉から根に増加する順序に従って置かれる。
好ましくは本発明では、少なくとも１つの木の各光フィルタの直接相関関数Ｈ（ｆ）と相互相関関数Ｇ（ｆ）とは、２つの有限インパルス応答（ＦＩＲ）および長さＭ（Ｍ≧２）の直角ミラーフィルタ（ＱＭＦ）の伝達関数に対応し、次式を満足する。

ただし、アステリスクは、複素共役を示す。

常に本発明では、木の入力からレベルＶに置かれる出力ｋへの伝達関数Ｔ_ｓｋ（ｆ）＝Ｔ_ｋ（ｆ）は、次式を満足する。

ただし、積の各要素Ｆ_ν（ｆ）（ν＝０，１，．．．，Ｖ−１）は、Ｇ（ｆ）またはＨ（ｆ）に等しく、ａ_ν＝２^ν（ν＝０，１，．．．，Ｖ−１）、Ｓ_ｓｋ＝０、Ｖ≦Ｌである。

更に本発明では、各光フィルタの直接相関関数Ｈ（ｆ）と相互相関関数Ｇ（ｆ）の係数ｈ［ｋ］とｇ［ｋ］は、次式を満足する。

ただし、δ［ｎ］は、クロネッカのデルタ関数である。

常に本発明では、各光フィルタは、単位遅れ２^ｌτを持つ平面フィルタでよい。ただし、ｌ（０≦ｌ≦Ｌ−１）は、フィルタが置かれるレベルであり、木のＬレベルは、根から葉または葉から根に増加する順序に従ってインデクスｌにより識別される。
更に本発明では、入力から出力ｋへの伝達関数Ｔ_ｓｋ（ｆ）＝Ｔ_ｋ（ｆ）は、次式を満足する。

ただし、Ｆ_ｏ（ｆ）は、基準伝達関数、ａ_ν＝１、Ｓ_ｓｋ＝Ｓ_ｋ、Ｎ_ｋ＝Ｎ_ｔ、Ｖ＝１である。

更に本発明では、入力から出力ｋへの伝達関数Ｔ_ｓｋ（ｆ）＝Ｔ_ｋ（ｆ）は、次式を満足する。

ただし、Ｆ_ｏ（ｆ）は、基準伝達関数、ａ_ν＝１、Ｓ_ｓｋ＝Ｓ_ｋ、Ｎ_ｋ＝２^ｌ、ｌ（０≦ｌ≦Ｌ−１）は、出力ｋが置かれるレベルであり、木のＬレベルは、根から葉または葉から根に増加する順序に従うインデクスｌにより識別され、Ｖ＝１である。

常に本発明では、各光フィルタは、少なくとも１つのマッハ・ツェンダ干渉計（ＭＺＩ）を含んでよい。
更に本発明では、各光フィルタは、入力および出力３ｄＢ対称方向性カプラを有してよい。
更に本発明では、各光フィルタは、長さＭ＝２およびアームの間の遅れ２^ｌτを有するＭＺＩを１つだけを含む。ただし、ｌ（０≦ｌ≦Ｌ−１）は、フィルタが置かれるレベルであり、木のＬレベルは、根から葉にまたは葉から根に増加する順序に従ってインデクスｌにより識別される。
常に本発明では、各光フィルタは、２つのＭＺＩのチェーンを含んでよく、チェーンは、長さＭ＝４およびアームの間の遅れ２^ｌτおよび２^ｌ＋１τを有する。ただし、ｌ（０≦ｌ≦Ｌ−１）は、フィルタが置かれるレベルであり、木のＬレベルは、根から葉または葉から根に増加する順序に従ってインデクスｌにより識別される。
さらに本発明では、ΔΦ定位相の光移相器を少なくとも１つのＭＺＩのアームの少なくとも１つに沿って挿入してよい。

好ましくは本発明では、デバイスは、少なくとも１個のノードを有する少なくとも１つの木を備え、ノードは、Ｎ_ＩＮ（Ｎ_ＩＮ≧１）個の入力導波管およびＮ_ａ（Ｎ_ａ≧１）個の出力導波管を含む第１のカプラを備え、その出力は、Ｎ_ａ個の導波管を含む格子に接続され、格子は、Ｎ_ＯＵＴ（Ｎ_ＯＵＴ≧１）個の出力導波管を含む第２のカプラのＮ_ａ個の入力導波管に接続される。特に、カプラは、方向性カプラおよび／または集束カプラ（すなわち、スラブ）および／またはマルチ・モード干渉カプラのどれでもよい。
常に本発明では、デバイスは、
（数８）
Ｎ_ＩＮ＝Ｎ_ａ＝Ｎ_ＯＵＴ＝Ｎ_ＧＲＡ
でよい。
更に本発明では、値θ_ｊの定光移相器を格子の導波管ｊ（ｊ＝１，２，．．．，Ｎ_ａ）の少なくとも１つに沿って挿入してよい。

更に本発明では、格子の導波管の長さＬ_ｊ（ｊ＝１，２，．．．，Ｎ_ａ）は、
（数９）
Ｌ_ｊ＝Ｌ_ｍ’＋ｄ_ｊΔＬ ｊ＝１，２，．．．，Ｎ_ａ
に等しい。ただし、整数ｄ_ｊ∈［ｊ＝１，２，．．．，Ｎ_ａ−１］は、ｋ≠ｋ’のとき条件ｄ_ｋ≠ｄ_ｋ’を満たし、Ｌ_ｍ’は、最短導波管に等しい基準導波管の長さ、したがってｄ_ｍ’＝０、ΔＬは、格子の２つの導波管の長さの最小差である。

常に本発明では、デバイスは、次の通りである。

ただし、ｍｏｄは、算術モジュール演算子を示す。
更に本発明では、デバイスは、ｄ_ｊ＝２ｊ（ｊ＝１，２，．．．，Ｎ_ａ）である。ただし、偶数の入力ｉ（ｉ＝２ｒ（ｒ＝１，２，．．．，ｉｎｔ［Ｎ_ＩＮ／２］であって、「ｉｎｔ」は、割り算の整数の商を与える算術演算子を示す））および偶数の出力ｋ（ｋ＝２ｒ’（ｒ’＝１，２，．．．，ｉｎｔ［Ｎ_ＯＵＴ／２］））だけが用いられる。
更に本発明では、第１のカプラは、均一マルチ・モード干渉（ＭＭＩ）カプラ、または不均一パワー・スプリッタＭＭＩカプラでよい。

常に本発明では、第１のＭＭＩカプラは、長さ
（数１１）
Ｌ_ｃ＝Ｍ_ｃ３Ｌ_π／Ｎ_ａ
を有してよい。ただし、Ｍ_ｃは正の整数で、

ただし、β_０およびβ_１は、それぞれ０次および１次モードの伝播定数、ｎ_ｇは、有効屈折率、λは、入力放射線の自由空間波長、Ｗ_ｅは、基本横モードの有効幅であり、第１のＭＭＩカプラ入力導波管は、横方向に増加するインデクスｉにより識別され、かつ出力導波管は、同じ横方向に増加するインデクスｊ’により識別されると仮定すると、このデバイスの入力導波管ｉおよび出力導波管ｊ’は、恐らく、それぞれ次の位置ｘ_ｉおよびｘ_ｊに置かれる。

更に本発明では、デバイスのＭ_ｃおよびＮ_ａは、１より大きな共通の除数を持たない２つの正の整数である。
好ましくは本発明では、デバイスは、Ｍ_ｃ＝１である。
常に本発明では、第２のカプラは、均一ＭＭＩカプラまたは不均一パワースプリッタＭＭＩカプラでよい。

更に本発明では、第２のＭＭＩカプラは、長さ
（数１４）
Ｌ’_ｃ＝Ｍ’_ｃ３Ｌ’_π／Ｎ_ＯＵＴ
を有してよい。ただし、Ｍ’_ｃは、正の整数で、

ただし、β’_０およびβ’_１は、それぞれ０次および１次のモードの伝播定数、ｎ’_ｇは、有効屈折率、λは、入力放射線の自由空間波長、Ｗ’_ｅは、基本横モードの有効幅であり、第２のＭＭＩカプラ入力導波管は、横方向に増加するインデクスｊ”により識別され、かつ出力導波管は、同じ横方向に増加するインデクスｋにより識別されると仮定すると、このデバイスの入力導波管ｊ”および出力導波管ｋは、恐らくそれぞれ次の位置ｘ’_ｊ”およびｘ’_ｋの位置に置かれる。

更に本発明では、デバイスのＭ’_ｃおよびＮ_ＯＵＴは、１より大きな共通の除数を持たない２つの正の整数である。
好ましくは本発明では、デバイスは、Ｍ’_ｃ＝１である。
更に本発明では、格子の導波管に沿う移相器の値θ_ｊは、
（数１７）
φ_ｉｊ＋φ’_ｊｍ＋θ_ｊ＝２πＡ_ｉｋｍ
（ｉ＝１，２，．．．，Ｎ_ＩＮ、ｊ＝１，２，．．．，Ｎ_ａ、ｍ＝１，２，．．，Ｎ_ＯＵＴ、ｋ＝１，２，．．．，Ｎ_ＯＵＴ）に等しい。ただし、

および

ただし、Ａ_ｉｋｍは、整定数である。

更に本発明では、第１のカプラの入力ｉから第２のカプラの出力ｋへの伝達関数Ｔ_ｉｋ（ｆ）の絶対値は、第１のカプラ（２１）の入力ｉから第２のカプラの出力ｍへの基準伝達関数Ｔ_ｉｍ（ｆ）の絶対値の周波数変換されたコピーでよい。すなわち、

ただし、Ｆ_０（ｆ）＝Ｔ_ｉｍ（ｆ）、ｃは、光速、ａ_ν＝１、ｎ_ｅは、格子の導波管の屈折率、Ｖ＝１，Ｓ_ｓｋ＝−ｎ、ただし、ｎは、２つの異なる出力ｋ、ｋ’に対応する値は異なる（ｋ≠ｋ’→ｎ≠ｎ’（ｋ、ｋ’＝１，２，．．．，Ｎ_ＯＵＴ））という条件を満足する整数、τは、

である。

常に本発明では、デバイスは、Ｎ_ｋ＝Ｎ_ＯＵＴ（ｋ＝１，２，．．．，Ｎ_ＯＵＴ）でよい。
更に本発明では、第１のカプラは、集束カプラ、すなわち「スラブ」でよい。
更に本発明では、第２のカプラは、集束カプラ、すなわち「スラブ」でよい。
好ましくは本発明では、第１のカプラおよび第２のカプラの入力および出力導波管の場所は、ローランド円構造に基づいてよい。

常に本発明では、格子内の隣接する導波管の長さは、定数ΔＬだけ異なる。
更に本発明では、デバイスのＮ_ａは、

でよい。ただし、λは、入力光信号の波長、Ｒは、第１および第２の集束カプラの焦点距離、ｎ_ｓは、第１および第２の集束カプラの有効屈折率、ｄは、導波管格子のピッチ、ｄ_ｏは、Ｎ_ＩＮ個の入力導波管およびＮ_ＯＵＴ個の出力導波管のピッチである。

更に本発明では、Ｎ_ＩＮ個の入力導波管およびＮ_ＯＵＴ個の出力導波管は、同じ横方向に増加するインデクスｉおよびインデクスｋによりそれぞれ識別されるとすると、第１のカプラの入力ｉから第２のカプラの出力ｋへの伝達関数Ｔ_ｉｋ（ｆ）絶対値は、同じ入力ｉからこれに対応する基準出力ｍ_{ＲＥＦ＿ｉ}（１≦ｍ_{ＲＥＦ＿ｉ}≦Ｎ_ＯＵＴ）への基準伝達関数

の絶対値の周波数変換されたコピーでよく、したがって、

ただし、

ｃは光速、ａ_ν＝１、ｎ_ｅは格子の導波管の屈折率、Ｖ＝１，Ｓ_ｓｋ＝（ｉ＋ｋ）、時定数τは

である。

好ましくは本発明では、入力ｉに対応する基準出力導波管のインデクスｍ_{ＲＥＦ＿ｉ}は、

である。
更に本発明では、デバイスは、Ｎ_ｋ＝Ｎ_ＯＵＴ（ｋ＝１，２，．．．，Ｎ_ＯＵＴ）でよい。
本発明の更に特定の主題は、少なくとも１つの波長の時間間隔τのＣチップを含む少なくとも１つの位相および／または振幅光コードを含む光信号であって、前に説明した光デバイスのＮ個の出力ｋの少なくとも１つで、少なくとも１つの光信号を光デバイスのＰ個の入力ｓの少なくとも１つに送ることにより生成されることを特徴とする。

常に本発明では、少なくとも１つのコードのチップ位相は、２π／Ｃの整数倍でよい。すなわち、２ｋ_２π／Ｃ（ｋ_２は正または負の整数またはゼロ（ｋ_２∈Ｚ））に等しくてよい。
好ましくは本発明では、少なくとも１つの光コードは、ＰＳＫコードである。
更に本発明では、少なくとも１つの光コードは、前に説明した光デバイスにより、Ｕ（２≦Ｕ≦Ｐ）個のインパルス光信号を光デバイスのＵ個の対応する入力ｓに送ることにより生成してよい。ただし、好ましくは、Ｕ＝ｉｎｔ（Ｐ／２）である。
更に本発明では、Ｕ個のインパルス光信号は、同じ波長を有してよい。

本発明の更に特定の主題は、少なくとも１つの波長の時間間隔τのＣ（Ｃ≧２）個のチップを含む少なくとも１つの位相および／または振幅光コードを含む光信号であって、少なくとも１つのコードのチップ位相は、２π／Ｃの整数倍、すなわち、２ｋ_２π／Ｃ（ｋ_２は正または負の整数またはゼロ（ｋ_２∈Ｚ））に等しいことを特徴とする。
常に本発明では、少なくとも１つのコードは、少なくとも２つの波長のＣ個のチップを含む。
更に、本発明の特定の主題は、１つ以上のコード生成デバイスと１つ以上のコード処理および認識デバイスとを含む通信網であって、１つ以上のコード生成デバイスの少なくとも１つおよび／または１つ以上のコード処理および認識デバイスの少なくとも１つは、少なくとも１つの前に説明した光デバイスを含むことを特徴とする。
好ましくは本発明では、通信網は、マルチ・プロトコル・ラベル・スイッチング（ＭＰＬＳ）通信網または符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信網である。

本発明の更に特定の主題は、コード生成デバイスであって、前に説明した光デバイスを含むことと、および今説明した通信網に用いるのに適していることとを特徴とする。
本発明の更に特定の主題は、コード処理および認識デバイス（特に、ルータ・デバイス）であって、少なくとも１つの認識された光コードに基づいて少なくとも１つの光スイッチャを制御する前に説明した光デバイスを含むことと、および今説明した通信網に用いるのに適していることとを特徴とする。

本発明者は、光・電気変換および逆変換を全くせずに、光領域内で直接Ｎ個のコードを同時に生成して処理するデバイスを開発した。このデバイスは、全てのコードを同時に生成しまた同時に処理することができるので、ＭＰＬＳ光ネットワーク内の入力ノードにも通過ノードにも、ＣＤＭＡネットワーク内の送信にも受信にも用いることができる。

本発明に係る光デバイスの第１の実施の形態は、ウェーブレット・パケット（ＷＰ）分解および多重分解分析（ＭＲＡ）を用いる。これは一対の有限インパルス応答（ＦＩＲ）Ｈ（ｆ）および複素直角ミラーフィルタ（ＱＭＦ）Ｇ（ｆ）を用いる。かかるフィルタの係数ｈ［ｎ］およびｇ［ｎ］は、Ｍの長さを有し、以下の式を満足する。

ただし、δ［ｎ］は、クロネッカのデルタ関数である。ウェーブレット・アトムは、一連の関数であって、以下の再帰形式で定義される。

ただし、ｌは、分解レベルであって正の整数（ｌ∈Ｚ^＋）、ｍは、木の中のウェーブレット・アトム位置であって、これも正の整数（ｍ∈Ｚ^＋）、τは、一定の単位遅れであってコード・シーケンスのチップの間の間隔に一致し、関数ｗ０，０（ｔ）は、ＭＲＡのスケーリング関数であって、スケーリング方程式

を満足する。

ＷＰアトムは、２項間隔の整数倍の自己および相互直交関数である。すなわち、

ただし、角括弧「＜＞」は、スカラ積を示す。式［２］から始まって、ウェーブレット・アトムは、次式で表される。

ただし、

は、（ｌ，ｍ）末端から根ノードへの等価フィルタであって、式［２］を用いて再帰的に計算される。したがって、式［４］の直交条件は、

であり、フィルタｆ_ｌ，ｍ［ｋ］（ｌ≧０、かつ０≦ｍ≦２^ｌ−１）の係数は、一組の自己および相互直交コードであって、長さは、（２^１−１）（Ｍ−１）＋１に等しい。

全ＷＰ分解木の方式を図２に示す。各段は、対数級数で増加する単位遅れを持つフィルタである。図２の光デバイス６の入力のτより短い継続時間を持つ単一パルスは、木の末端で（２^１−１）（Ｍ−１）＋１の長さを有する一組の光コード（ＯＣ）の開始点を与える。全ての木ノードは、異なるＯＣを供給する。ただし、同じ分解レベルの（すなわち、同じｌを有する）末端だけは、同じ長さを有するラベルを生成する。更に、既存のラベルを一切修正せずに、木の末端を単に追加または除去することによりユーザを追加または削除して、理論的に無限のコード基数を持つＯＣ集合を得ることができる。言い換えると、各ラベルは、自分の時間シフトしたラベルと直交し、また任意の分解レベルで生成された全てのラベルは、互いに直交する。

図２のデバイスは、一組の多重帯域フィルタと見なしてよく、そのフーリエ変換は、

であり、次のように表される（Ｆ＝ＨまたはＧ）。

更に、

全ＷＰ分解木は、単一基板上でＰＬＣ技術を用いて光領域で実現することができる。図３は、分解レベルｌ＝３を持つハール・ウェーブレット・パケットに関係する本発明にかかるデバイスの好ましい実施の形態を示す。このデバイスは、入力および出力３ｄＢ対称方向性カプラと対数級数で増加する単位遅れとを有するマッハ・ツェンダ干渉計（ＭＺＩ）の木である。ハール・ウェーブレット分解のＱＭＦの長さは、Ｍ＝２であり、

図３に示すデバイスは、アダマール・コードと一致しかつ時間間隔τを持つＮ個のチップのパルスから成る長さＮの２進位相シフト・キーイング（ＰＳＫ）である光コードを生成する。

図４ａを参照すると、図３の光デバイスは、１個の入力とＮ個の出力とを備え、６で示されるラベル生成器（ＭＰＬＳネットワーク内で）として用いられることが分かる。ただし、Ｎは、生成されるラベルの数である。光源７の出力を第１の変調器１１により変調することにより得られる一連の光パルス（次に光コードを生成する単一チップ・パルス）は、デバイス６の入力に送られ、各出力ポートにＮ個のラベルが同時に存在する。１個のラベルを選択するには電気・光スイッチャ８によりデバイス６の対応する出力を単に選択するだけでよく、必要なときには、いつでも非常に簡単な方法で光ネットワークを再構成することができる。選択されたラベル２は、データ・パケット３の前（または後）に挿入される。パケット３は、光源７の出力を第２の変調器１２により変調し、方向性カプラ９および遅延線１０を用いることにより得られる。

図４ｂに示すように、このデバイスは、ＣＤＭＡネットワークの伝送ノード内のエンコーダとして用いてよい。この場合は、光源７の出力を変調器１２により変調することにより得られる伝送データは、デバイスの入力に直接送られる。出力では符号化された信号４０が得られ、多元接続網内に送られる。
図３に示す同じデバイスは、ＭＰＬＳネットワーク内またはＣＤＭＡネットワークの受信システム内のルータ・ノードで全ての光コードを同時に処理するのに用いられる。

実際のところ、図５に示すようにＭＰＬＳネットワークの場合は、このデバイスにより全ての相関を同時に取ることができる。ペイロード・データ信号のヘッド（またはテール）に付けられたフォトニック・ラベルから成るＩＰパケットが図３のデバイスの入力に送られる場合は、対応するラベルの端末での出力信号は、自己相関ピーク（ＡＣＰ）を示す自己相関信号と一致し、他の出力の信号は、低い値の相互相関関数である。したがって、デバイスからの出力信号は、光スイッチャを制御する信号として用いてよく、送られるＩＰパケットが光スイッチャの入力に与えられる。
同様にして、ＣＤＭＡネットワークの符号化された信号がデバイスの入力に送られると、送信信号は、用いられたコードに対応する出力末端に得られ、他のコードを持つ送信信号は、他の出力で検出される。

到着するラベルを正しく弁別するには、相互相関信号の最大値（ＣＣＰ）がＡＣＰより非常に低いことが必要である。実際に、図３のデバイスにより生成されるアダマール・コードは、等しくない相互相関関数を有する。特に図６に示すように、全てのラベルは、ＡＣＰ＝Ｎ^２＝８^２＝６４を有するが、そのいくつかの最大ＣＣＰは、ＣＣＰ＝（Ｎ−１）^２＝７^２＝４９である。ここで、図６ａは、１００ギガビット／秒のデータ・パケットと、５ｐｓのパルス継続時間および１２．５ｐｓの時間間隔τを有する前ラベルとを含む光信号を示し、図６ｂおよび図６ｃは、それぞれの自己および相互相関関数信号を示す。

相関性能を記述するパラメータは、最大ＣＣＰとＡＣＰとの比ｒで、この場合は、ｒ＝０．７７である。
したがって、このコード集合は、不満足な性能を与える。
最適なコード集合は、同じ自己および相互相関関数を与える光コードで作られる。このため、式［９］および［１０］を見直すと、全てのフィルタＦ_ｌ，ｍは、同じ長さ（すなわち、同じ分解レベルｌ）を有し、かつ、次式

に従うプロトタイプ・フィルタＦ_ｌ，０のシフトされたコピーである必要である。

ＨおよびＧは、

という関係を満足する一対のＱＭＦフィルタ（アステリスクは、複素共役を示す）なので、ｌ＝１のとき条件［１１］は、自動的に満たされる。ｌ＞１では、木の根から末端への遅れを減少させ、かつ条件［１１］を満足させるために定移相器を追加することにより、図３の分解方式を逆にすることができる。

最適なコード集合を生成するのに適した本発明に係るデバイスの第２の実施の形態を図７に示す。これ、８つの位相ＰＳＫラベルを生成し、図８に示すように全てＡＣＰ＝６４、最大ＣＣＰ＝６．８３、ｒ＝０．１０７を有する。ここで、図８ａは、１００ギガビット／秒のデータ・パケットと、５ｐｓのパルス継続時間および１２．５ｐｓの時間間隔τを有する前ラベルとを含む光信号を示し、図８ｂおよび図８ｃは、それぞれ自己および相互相関関数信号を示す。特に、Ｎ個の出力を持つ同様の最適なエンコーダ／デコーダを実現するには、Ｎ−１個のＭＺＩ干渉計と複数の移相器が必要である。

またこの場合、活動的なユーザの数がＮより小さい場合は、木を除去することができる。更に、全ての生成されたコードは、同じ長さを有する。例えば、図９は、図７の１つから少なくとも二対のＱＭＦフィルタを除去することにより得られる本発明に係るデバイスの第３の実施の形態を示す。図９のデバイスは、８という同じ長さを有するＮ＝６個のラベルを生成する。末端（３，０）、（３，１）、（３，２）、（３，３）で生成されるラベルは、ＡＣＰ＝６４を有し、末端（２，２）、（２，３）で生成されるラベルは、ＡＣＰ＝１６を有する。全てのラベルは、最大ＣＣＰ＝２を有する。

図１０ａは、図１ａのＭＰＬＳネットワークの一部の略図であって、図７のデバイス６が入力ノード１にもルータ・ノード４にも用いられ、光スイッチャ１３を制御する。
他方で、図１０ｂは、図１ｂのＣＤＭＡネットワークを示す。この場合は、異なるコードを持つＮユーザのデータを符号化するのに、図７のものと同様の１個のデバイス６が複数の伝送ノード５３で用いられ、またＮ個の受信信号を復号するのに同様の１個のデバイス６’が複数の受信ノード５４で用いられる。

コード直交性性能は、Ｎを増やすことにより更に向上する。しかし、各ＱＭＦフィルタの長さＭを増やすことにより、ユーザの数Ｎを変えずに非常に優れた相関特性を持つコード・シーケンスを生成することができる。制限するものではないが、例として、長さＭ＝４を有するダウベッキ・ウェーブレット・フィルタの全木を実現する、本発明に係るデバイスの第４の実施の形態を図１１に示す。このデバイスは、長さ２２のＮ＝８個の光コードを生成し、フォトニック・ラベルは、等しくない振幅および位相を持つチップ・パルスから成る。各コードは、ＡＣＰ＝１３．５、最大ＣＣＰ＝１．５５、ｒ＝０．１１４を有する。

図７のデバイスと同じ光コードを生成するのに適した本発明に係るデバイスの第５の実施の形態を図１２に示す。これは、２個のマルチ・モード干渉（ＭＭＩ）カプラ２１、２３と、Ｎ個の導波管の格子２２と、Ｎ個の光移相器とを含む。特に、図１２のデバイスは、Ｎ個の入力およびＮ個の出力を有する。以下では、入力ポートｉと出力ポートｋと格子アームｊは、全て１からＮの昇順の番号で示す。

第１のＭＭＩカプラ２１は、ＮｘＮの均一パワースプリッタである。すなわち、これは、横方向の最大数のモードを支援する導波管であり、垂直軸に沿って単峰で、Ｎ個の入力単一モード導波管とＮ個の出力単一モード導波管とに接続される。マルチ・モード導波管は、自己像を作る性質を持つので、任意の１つの入力でのフィールド分布が等しい振幅と異なる位相を有するＮ個の像内の出力平面に再生される。

Ｎ個の像を生成するのに、ＭＭＩカプラ２１は、長さＬ_ｃ＝Ｍ３Ｌ_π／Ｎを有する必要がある。ただし、ＭおよびＮは、１より大きな共通の除数を持たない任意の２つの正の整数で、

ただし、β_０およびβ_１は、それぞれ０次および１次の伝搬定数、ｎ_ｇは、（有効）屈折率、λは、自由空間波長である。Ｗ_ｅは、基本横モードの有効幅で、各単一モード・フィールドの横透過深さを考慮に入れるために実際のガイド（すなわち、スラブ）幅Ｗよりやや大きく、高コントラスト導波管ではＷ_ｅ≒Ｗと考えてよい。多くの実際的な応用では、統合された光デバイスは、できるだけ短くなければならず、ＭＭＩカプラ２１ではＭ＝１と考えてよい。図１３は、図１２に示したＮｘＮのＭＭＩカプラの略図を示す。入力および出力の導波管は、等しい間隔の位置に置かれ、

である。

入力ｉから出力ｊへのイメージングに関連する位相φ_ｉｊは、

ただし、

デバイスが対称的であり、入力ポートと出力ポートとを交換して用いてよいので、式［１５］は、φ_ｉｊ＝φ_ｊｉであることを示す。したがって、入力ｉから出力ｊへのインパルス応答ｈ_ｉｋ（ｔ）は、ｉ’＝ｋおよびｋ’＝ｉのときの入力ｉ’から出力ｋ’へのインパルス応答ｈ_ｉ’ｋ’（ｔ）と一致する。

ＭＭＩカプラ２１のポートの任意の入力での光パルス、カプラの全ての出力で再生され、異なる長さを有する格子２２の導波管に分配される。したがって、パルスは、格子２２のアーム内の異なる経路を進み、パルスの遅れたコピーが後のＭＭＩカプラ２３により結合される。したがって、入力ｉから出力ｋへのインパルス応答は、

に等しい（定位相係数の場合および恐らく定振幅係数の場合を除く）。ただし、ｊ＝√−１、δは、ディラックのデルタ関数、θ_ｊは、ｊ番目の移相器により導入される定移相である。更に、Ｌ_ｊは、格子２２のｊ番目のアームの長さ、ｎ_ｅは、対応する（有効）屈折率である。

等しい間隔のチップから成る光コードを生成するには、格子２２のアームの長さＬ_ｊ（ｊ＝１，２，．．．，Ｎ）は、条件
（数４８）
Ｌ_ｊ＝Ｌ_ｍ＋ｄ_ｊΔＬ ｊ＝１，２，．．．，Ｎ ［１８］
を満たし、整数ｄ_ｊ∈［０，１，２，．．．，Ｎ−１］がｊ≠ｊ’ならばｄ_ｊ≠ｄ_ｊ’という条件を満たす必要がある。
Ｌ_ｍは、最も短い（ｄ_ｍ＝０）と考えられる格子２２の基準導波管の長さ、ΔＬは、格子２２の２個の導波管の長さの最小差である。多くの一般的な構成では格子の長さは、ｊと共に直線的に増加しないが、格子２２のアームの係数ｄ_ｊは、全て異なって、間隔［０÷Ｎ−１］を完全にカバーする必要がある。

入力ｉから基準出力ｍへのインパルス応答は、

で、出力ｍでの光コードは、等しい振幅および異なる位相を持つ一連のＮ個のＰＳＫチップである。移相器の値θ_ｊは、基準コードが全て等しい位相、すなわち、

を有するチップから成るように選択しなければならない。ただし、Ａ_ｉｊｍは、整定数である。

任意の固定された入力ｉおよび基準出力ｍについて、式［２０］から始めて移相器の値θ_ｊを計算することができる。
出力ｋおよびｋ’での光コードが直交する場合は、対応するインパルス応答の相互相関関数は、ほぼ０である。すなわち、

入力ｉから出力ｋへの伝達関数Ｈ_ｉｋ（ｆ）は、インパルス応答［１７］のフーリエ変換を行うことにより計算することができる。すなわち、

周波数領域では、関係［２１］、次のようになる。

伝達関数が基準伝達関数Ｈ_ｉｍ（ｆ）の変換されたコピー、すなわち、

に等しい場合は、この条件は、常に満たされる。ただし、ｎは、２つの異なる出力に対応する値が異なるという条件
（数５５）
ｋ≠ｋ’→ｎ≠ｎ’ ｋ，ｋ’＝１，２，．．．，Ｎ ［２５］
を満たす整数である。

全ての光コードが同じ自己および相互相関関数を有する場合、光コード集合は、周波数領域内で基準コードのフーリエ変換を変換することにより生成することができる。式［２０］を用いることにより、入力ｉと基準出力ｍとの間の伝達関数は、

であり、これを式［２４］に代入することにより次式が得られる。

式［２２］と［２７］とを比較すると、次の条件

が満たされる場合は、ＯＣは、直交することが分かる。
式［１８］と［２０］とを用いると、

ｊ＝ｍとすることにより

が得られる。これを式［２９］に代入すると、

特に、Δφ_ｊｍ＝０である。

位相差は、式［１５］から次のように計算することができる。

ただし、

Ａ_ｑは、整数、Ａ_ｊｋは、４の整数倍である。したがって、条件［３１］は、次のように表される。

ただし、「ｍｏｄ」は、モジュール算術演算子を示し、ｄ_ｊ∈［０，１，２，．．．，Ｎ−１］である。

式［３３］は、図１２に示すデバイスの第５の実施の形態を実現する規則を与える。特に、第１の式［３３］は、基準出力ｍでの光コードと出力ｋでの光コードとの間の相対的移相を与え、第２の式［３３］は、導波管格子２２の係数ｄ_ｊ、したがってアームの長さＬ_ｊを与える。入力ｉから出力ｋへの伝達関数は、

簡単にするために、基準長さＬ_ｍ＝ＮΔＬを選ぶことができる。このとき、伝達関数［３４］は、次のようになり、

出力ｋでのＯＣの位相は２π／Ｎの倍数である。この場合、式［３０］から、
（数６７）
φ_ｍｋ＝φ_ｍｍ ｋ＝１，２，．．．，Ｎ ［３６］
で、図１２のデバイスにより生成されるＯＣは、図７のデバイスにより生成されるものと一致する。

制限するものではないが、例として、図１２のデバイスがＮ＝８個の入力とＮ＝８個の出力とを有する場合に、基準出力がｍ＝２で、入力ポートがｉ＝４とすると、式［３３］から、格子２２のアームの係数は、ｄ_ｊ＝（７ ０ ６ １ ５ ２ ４ ３）であり、式［２０］による移相器の値は、θ_ｊ＝−２φ_ｌ−（１３π／３２ ２９π／３２ −１９π／３２ ２９π／３２ −３π／３２ １３π／３２ −３π／３２ −１９π／３２）である。
出力ｍ＝２での基準コードは、全て０の位相を有し、また他の出力で生成されるコードは、図１２で報告されたものであり、図７のデバイスにより生成されたものと同じである。

式［３３］では格子２２のアームの係数は、ｊと共に単調に増加しない。平面ガイドの交差を避けるには、多数のＵ曲管をレイアウト内に挿入するか、またはＳ構成を用いる必要がある。または、ｄ_ｊ＝αｊ（αは整数）という条件を確立することができる。この場合は、格子２２の係数ｄ_ｊは、次式に等しい。

これは、ｊが偶数でα＝２のとき常に満たされる。したがって、偶数の入力と、偶数の出力と、偶数のインデクスを持つ導波管格子２２のアームだけを考える場合は、図１２のデバイスは、ｊと共に単調に増加する格子２２のアームの長さで実現してよい。

当業者は、第１のＭＭＩカプラが単一入力およびＮ個の出力を持つ１ｘＮの不均一のスプリッタの場合に図１２のデバイスを容易に適応することができる。
本発明に係るデバイスの他の実施の形態は、図１２のものと同様のデバイスのノードの木構造を含んでよい。この場合は、非常に高い基数を持つコード集合を生成することができる。

図１４は、１個の導波管格子と２個の集束カプラ（すなわち、スラブ）を用いる本発明に係るデバイスの第６の実施の形態を示す。詳しく述べると、図１４のデバイス２５は、Ｎ個の入力導波管と、Ｎ個の出力導波管と、２個の結合導波管と、１個の導波管格子とを含む。各カプラの入力および出力の導波管は、ローランド円構造に従って置かれ、格子内の２個の隣接する導波管の長さは、定数ΔＬだけ異なる。

入力ｉと出力ｋのとの間の伝達関数は、次式で表される（定位相係数の場合と恐らく定振幅係数の場合を除く）

ただし、ｎ_ｓおよびｎ_ｅは、それぞれスラブと格子導波管の有効屈折率、ｄは、導波管格子のピッチ、θ_ｉおよびθ_ｏは、それぞれ入力および出力導波管により範囲が定められる角度、すなわち、

である。

入力および出力導波管格子のピッチは、それぞれｄ_ｉおよびｄ_ｏで示され、Ｒは、スラブの焦点距離である。ｄ_ｉ＝ｄ_ｏと仮定し、

になるようレイアウト・パラメータを選ぶと、式［３８］および［３９］から次式が得られる。

各入力ｉについて基準出力導波管を定義してよい。これは、ｉ≠Ｎならば、ｍ＝Ｎ−Ｔであり、ｉ＝Ｎならば、ｍ＝Ｎで与えられる。基準伝達関数は、

であり、関係するインパルス応答は、

に等しい。ただし、τ＝ΔＬｎ_ｅ／ｃは、光コードのチップ周期である。

このようにして、図１４のデバイスは、図７および図１２のデバイスにより生成されるものと同じコードを生成する。実際のところ、入力ｉから出力ｋへの伝達関数は、基準関数を次のように変換したものである。

本発明に係る別の実施の形態では、可変波長、すなわち、整調可能なレーザ源を単一入力チップ源として用いることにより、異なる波長のラベルを符号化することにより、コード長を増やさずにコード基数を増やすことができる。
コード長を増やさずにコード基数を増やす別の方法は、多次元コードを生成することである。実際のところ、同じ波長の２つ以上のパルスを図１２または図１４のデバイスの入力に送ることによりＮ個の直交光コードが得られる。可能な入力構成の数は、更に大きいので、直交光コードの更に大きい集合を構築することができる。

パルスが送られる入力の数をｎ（ｎ＜Ｎ）とすると、生成されるコードの集合の基数は、

まで増加し、コード長は、Ｎのままである。多次元構成を用いることにより生成される長さＮのＯＣの最大数は、

であり、これは、ｎ＝Ｎ／２個の入力を考慮することにより得られる。
例を示すと、Ｎ＝８のとき、４次元ＯＣのコード基数は、７０である。

別の例として、図１４のデバイスの入力ｉ_１およびｉ_２に送られる同じ波長の２つの等しいパルスを考えると、出力ｋでの伝達関数は、

ただし、ｍ_１は、ｉ_１に対応する基準出力、すなわち、ｉ_１≠Ｎならばｍ_１＝Ｎ−ｉ_１であり、ｉ_１＝Ｎならば、ｍ_１＝Ｎである。対応するインパルス応答は、

なので、ＯＣは、一般に等しくない振幅および位相を有する。特に、ｉ_１−ｉ_２＝Ｎ／２の場合は、長さＮのＯＣが生成され、これは、同じ振幅を持つ偶数チップ・パルスだけになる。

デバイスがルータ・ノード内でラベル・プロセッサとして用いられるときは、ラベルが入力ポートｉ＝ｋに送られる場合、デバイスの相反性のために出力ｋ＝ｉ_１およびｋ’＝ｉ_２に２つの自己相関信号がある。したがって、多次元ＯＣ集合では、２つ以上の自己相関ピークが同時に存在することを測定することにより２つのコードの間の正確な一致が検出される。Ｎ＝８を持つ二次元コード集合では、ＡＣＰ＝１６、かつ、最大ＣＣＰ＝３、したがって、ｒ＝０．１８７であり、一次元ＯＣの場合より、わずかに劣る。

例えば、ＭＰＬＳネットワークおよびＣＤＭＡネットワークに関係するアプリケーションにおいて、本発明に係る光デバイスおよび光コード集合が持つ利点は、明らかである。
特に、同じデバイスをエンコーダとデコーダの両方に用いてよい。デバイス出力を適切に選択することにより異なる光コードが選択される。

本発明に係る光コードを多元接続ネットワークに用いるとき、ＭＰＬＳネットワークの場合と同じ考えが適用される。特に、提案された光コードは、高い直交性を有するので、多元接続干渉（ＭＡＩ）が実質的にゼロのＮユーザの信号が受信される。
好ましい実施の形態について上に説明し、本発明のいくつかの修正を示唆したが、クレームに定義されている保護の関係する範囲から逸れずに、他の修正や変更を行ってよいことを当業者は理解すべきである。

例示であって制限されない好ましい実施の形態に従って、特に添付図面の各図を参照して本発明を説明する。
ＭＰＬＳネットワークの略図を示す ＣＤＭＡネットワークの略図を示す。 本発明に係る光デバイスの第１の実施の形態の略図を示す。 図２の方式に係る、本発明に係る光デバイスの好ましい実施の形態を示す。 ＭＰＬＳネットワーク内のラベル生成器としての図３のデバイスのアプリケーションを示す。 ＣＤＭＡネットワーク内のエンコーダとしての図３のデバイスのアプリケーションを示す。 光コード・プロセッサとしての図３のデバイスのアプリケーションを示す。 図３のデバイスの入力の光信号を示す。 図３のデバイスの出力で得られる自己相関信号を示す。 図３のデバイスの出力で得られる最大相互相関信号を示す。 本発明に係る光デバイスの第２の実施の形態の略図を示す。 図７のデバイスの入力の光信号を示す。 図７のデバイスの出力で得られる自己相関信号を示す。 図７のデバイスの出力で得られる最大相互相関信号を示す。 本発明に係る光デバイスの第３の実施の形態の略図を示す。 ＭＰＬＳネットワーク内の図７のデバイスのアプリケーションを示す。 ＣＤＭＡネットワーク内の図７のデバイスのアプリケーションを示す。 本発明に係る光デバイスの第４の実施の形態の略図を示す。 本発明に係る光デバイスの第５の実施の形態の略図を示す。 図１２のデバイスのＮｘＮのＭＭＩカプラの略図を示す。 本発明に係る光デバイスの第６の実施の形態の略図を示す。 図中、同じ要素は同じ参照番号で示す。

Claims (63)

1. Ｐ個の入力ｓ（１≦ｓ≦Ｐ、かつ、Ｐ≧１）とＮ個の出力ｋ（１≦ｋ≦Ｎ、かつ、Ｎ≧１）とを含む少なくとも１つの波長の光コードを生成して処理するのに適した光デバイスであって、時間間隔τのＣ個（Ｃ≧２）のチップから成り、１つ以上の波長のＮ_Ｃ個（Ｎ_Ｃ≧２）の位相および／または振幅光コードを同時に生成して処理するのに適していることを特徴とし、入力ｓから出力ｋへの伝達関数Ｔ_ｓｋ（ｆ）は、次式
   

   

   
   ただし、
   ・Ｆ_ν（ｆ）（ν＝０，１，．．．，Ｖ−１）は、光フィルタの伝達関数、
   ・ａ_ν（ν＝０，１，．．．，Ｖ−１）は、一定値、
   ・Ｓ_ｓｋ（Ｓ_ｓｋ ∈Ｚ）は、整数、
   ・Ｎ_ｋ（ｋ＝１，２，．．．，Ｎ）は、一定値、
   ・Ｖ（１≦Ｖ≦ｌｏｇ_２Ｎ）は、正の整数であること、
   を満足する光デバイス。
2. 請求項１記載の光デバイスであって、入力ｓから出力ｋへの伝達関数Ｔ_ｓｋ（ｆ）は、
   

   

   
   に等しいことを特徴とする光デバイス。
3. 請求項１または２記載の光デバイスであって、前記光コードのチップの数Ｃは、出力ｋの数Ｎ以上、すなわち、Ｃ≧Ｎであることを特徴とする光デバイス。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の光デバイスであって、同時に生成して処理するのに適した光コードの数Ｎ_Ｃは、出力ｋの数Ｎ以上、すなわち、（Ｎ_Ｃ≧Ｎ）であることを特徴とする光デバイス。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の光デバイスであって、出力ｋの数Ｎは、２の累乗、すなわち、Ｎ＝２^ｚで、ｚは、正の整数またはゼロに等しいことを特徴とする光デバイス。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の光デバイスであって、Ｎ_ｋ（ｋ＝１，２，．．．，Ｎ）は、整定数値であることを特徴とする光デバイス。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の光デバイスであって、入力ｓの数Ｐは、１に等しい、すなわち、Ｐ＝１であることを特徴とする光デバイス。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の光デバイスであって、デバイスは、光フィルタの少なくとも１つの木を含み、各フィルタは、１入力および２出力を含み、各木は、１個の入力とＬ個のレベルとＮ_ｔ個の出力（Ｌ≧１、かつ、１≦Ｎ_ｔ≦２^Ｌ）を含み、各フィルタは、それぞれの直接伝達関数Ｈ（ｆ）とそれぞれの相互伝達関数Ｇ（ｆ）とを有し、木のＬレベルは、根から葉にまたは葉から根に増加する順序に従って置かれることを特徴とする光デバイス。
9. 請求項８記載の光デバイスであって、少なくとも１つの木の各光フィルタの直接相関関数Ｈ（ｆ）と相互相関関数Ｇ（ｆ）は、２つの有限インパルス応答（ＦＩＲ）および長さＭ（Ｍ≧２）の直角ミラーフィルタの伝達関数に対応し、次式
   

   

   
   （ただし、アステリスクは複素共役を示す）
   を満足することを特徴とする光デバイス。
10. 請求項９記載の光デバイスであって、木の入力からレベルＶに置かれる出力ｋへの伝達関数Ｔ_ｓｋ（ｆ）＝Ｔ_ｋ（ｆ）は、次式
    

    

    
    ただし、
    ・積の各要素Ｆ_ν（ｆ）（ν＝０，１，．．．，Ｖ−１）はＧ（ｆ）またはＨ（ｆ）に等しく、
    ・ａ_ν＝２^ν（ν＝０，１，．．．，Ｖ−１）、
    ・Ｓ_ｓｋ＝０、
    ・Ｖ≦Ｌ
    に等しいことを特徴とする光デバイス。
11. 請求項８から１０のいずれかに記載の光デバイスであって、各光フィルタの直接相関関数Ｈ（ｆ）と相互相関関数Ｇ（ｆ）の係数ｈ［ｋ］とｇ［ｋ］は、次式
    

    

    
    （ただし、δ［ｎ］は、クロネッカのデルタ関数である）
    を満足することを特徴とする光デバイス。
12. 請求項８から１１のいずれかに記載の光デバイスであって、各光フィルタは、単位遅れ２^ｌτを持つ平面フィルタであり、ｌ（０≦ｌ≦Ｌ−１）は、フィルタが置かれるレベルであり、木のＬレベルは、根から葉にまたは葉から根に増加する順序に従ってインデクスｌにより識別されることを特徴とする光デバイス。
13. 請求項８または９記載の光デバイスであって、入力から出力ｋへの伝達関数Ｔ_ｓｋ（ｆ）＝Ｔ_ｋ（ｆ）は、次式
    

    

    
    ただし、
    ・Ｆ_ｏ（ｆ）は基準伝達関数、
    ・ａ_ν＝１、
    ・Ｓ_ｓｋ＝Ｓ_ｋ、
    ・Ｎ_ｋ＝Ｎ_ｔ、
    ・Ｖ＝１、
    を満足することを特徴とする光デバイス。
14. 請求項８または９記載の光デバイスであって、入力から出力ｋへの伝達関数Ｔ_ｓｋ（ｆ）＝Ｔ_ｋ（ｆ）は、次式
    

    

    
    ただし、
    ・Ｆ_ｏ（ｆ）は基準伝達関数、
    ・ａ_ν＝１、
    ・Ｓ_ｓｋ＝Ｓ_ｋ、
    ・Ｎ_ｋ＝２^ｌ、
    ・ｌ（０≦ｌ≦Ｌ−１）は、出力ｋが置かれるレベルであり、木のＬレベルは、根から葉にまたは葉から根に増加する順序に従ってインデクスｌにより識別され、
    ・Ｖ＝１、
    を満足することを特徴とする光デバイス。
15. 請求項８から１４のいずれかに記載の光デバイスであって、各光フィルタは、少なくとも１つのマッハ・ツェンダ干渉計（ＭＺＩ）を含むことを特徴とする光デバイス。
16. 請求項１５記載の光デバイスであって、各光フィルタは、入力および出力３ｄＢ対称方向性カプラを有することを特徴とする光デバイス。
17. 請求項１５または１６記載の光デバイスであって、各光フィルタは長さＭ＝２およびアームの間の遅れ２^ｌτを有するＭＺＩを１つだけを含み、ｌ（０≦ｌ≦Ｌ−１）は、フィルタが置かれるレベルであり、木のＬレベルは、根から葉にまたは葉から根に増加する順序に従ってインデクスｌにより識別されることを特徴とする光デバイス。
18. 請求項１５または１６記載の光デバイスであって、各光フィルタは、２つのＭＺＩのチェーンを含み、チェーンは長さＭ＝４およびアームの間の遅れ２^ｌτおよび２^ｌ＋１τを有し、ｌ（０≦ｌ≦Ｌ−１）は、フィルタが置かれるレベルであり、木のＬレベルは、根から葉にまたは葉から根に増加する順序に従ってインデクスｌにより識別されることを特徴とする光デバイス。
19. 請求項１５から１８のいずれかに記載の光デバイスであって、ΔΦ定位相の光移相器は、少なくとも１つのＭＺＩのアームの少なくとも１つに沿って挿入されることを特徴とする光デバイス。
20. 請求項１から７のいずれかに記載の光デバイスであって、デバイスは、少なくとも１個のノードを有する少なくとも１つの木を備え、ノードは、Ｎ_ＩＮ（Ｎ_ＩＮ≧１）個の入力導波管およびＮ_ａ（Ｎ_ａ≧１）個の出力導波管を含む第１のカプラ（２１）を備え、その出力は、Ｎ_ａ個の導波管を含む格子（２２）に接続され、格子（２２）は、Ｎ_ＯＵＴ（Ｎ_ＯＵＴ≧１）個の出力導波管を含む第２のカプラ（２３）のＮ_ａ個の入力導波管に接続されることを特徴とする光デバイス。
21. 請求項２０記載の光デバイスであって、
    （数８）
    Ｎ_ＩＮ＝Ｎ_ａ＝Ｎ_ＯＵＴ＝Ｎ_ＧＲＡ
    であることを特徴とする光デバイス。
22. 請求項２０または２１記載の光デバイスであって、値θ_ｊの定光移相器は、格子（２２）の導波管ｊ（ｊ＝１，２，．．．，Ｎ_ａ）の少なくとも１つに沿って挿入されることを特徴とする光デバイス。
23. 請求項２０から２２のいずれかに記載の光デバイスであって、格子（２２）の導波管の長さＬ_ｊ（ｊ＝１，２，．．．，Ｎ_ａ）は、次式
    （数９）
    Ｌ_ｊ＝Ｌ_ｍ’＋ｄ_ｊΔＬ ｊ＝１，２，．．．，Ｎ_ａ
    ただし、整数ｄ_ｊ∈［ｊ＝１，２，．．．，Ｎ_ａ−１］は、ｋ≠ｋ’のとき条件ｄ_ｋ≠ｄ_ｋ’を満たし、Ｌ_ｍ’は、最短導波管に等しい基準導波管の長さ、したがって、ｄ_ｍ’＝０、ΔＬは格子（２２）の２つの導波管の長さの最小差、
    に等しいことを特徴とする光デバイス。
24. 請求項２３記載の光デバイスであって、次式
    

    

    
    （ただし、「ｍｏｄ」は、算術モジュール演算子を示す）
    を特徴とする光デバイス。
25. 請求項２３記載の光デバイスであって、ｄ_ｊ＝２ｊ（ｊ＝１，２，．．．，Ｎ_ａ）であり、偶数の入力ｉ（ｉ＝２ｒ（ｒ＝１，２，．．．，ｉｎｔ［Ｎ_ＩＮ／２］であり、「ｉｎｔ」は、割り算の整数の商を与える算術演算子を示す））および偶数の出力ｋ（ｋ＝２ｒ’（ｒ’＝１，２，．．．，ｉｎｔ［Ｎ_ＯＵＴ／２］））だけが用いられることを特徴とする光デバイス。
26. 請求項２０から２５のいずれかに記載の光デバイスであって、前記第１のカプラは、均一マルチ・モード干渉（ＭＭＩ）カプラ（２１）であることを特徴とする光デバイス。
27. 請求項２０から２５のいずれかに記載の光デバイスであって、前記第１のカプラは、不均一パワースプリッタＭＭＩカプラ（２１）であることを特徴とする光デバイス。
28. 請求項２６または２７記載の光デバイスであって、第１のＭＭＩカプラ（２１）は、長さ
    （数１１）
    Ｌ_ｃ＝Ｍ_ｃ３Ｌ_π／Ｎ_ａ
    ただし、Ｍ_ｃは、正の整数で、次式
    

    

    
    であり、ただし、
    ・β_０よびβ_１は、それぞれ０次および１次モードの伝播定数、
    ・ｎ_ｇは、有効屈折率、
    ・λは、入力放射線の自由空間波長、
    ・Ｗ_ｅは、基本横モードの有効幅、
    を有することを特徴とし、
    更に、第１のＭＭＩカプラの入力導波管は、横方向に増加するインデクスｉにより識別され、かつ、出力導波管は、同じ横方向に増加するインデクスｊ’により識別されると、前記デバイスの入力導波管ｉおよび出力導波管ｊ’は、それぞれ位置ｘ_ｉおよびｘ_ｊ次式
    

    

    
    に置かれることを特徴とする光デバイス。
29. 請求項２８記載の光デバイスであって、Ｍ_ｃおよびＮ_ａは、１より大きな共通の除数を持たない２つの正の整数であることを特徴とする光デバイス。
30. 請求項２８または２９記載の光デバイスであって、Ｍ_ｃ＝１であることを特徴とする光デバイス。
31. 請求項２０から３０のいずれかに記載の光デバイスであって、前記第２のカプラは、均一ＭＭＩカプラ（２３）であることを特徴とする光デバイス。
32. 請求項２０から３０のいずれかに記載の光デバイスであって、前記第２のカプラは、不均一パワー・スプリッタＭＭＩカプラ（２３）であることを特徴とする光デバイス。
33. 請求項３１または３２記載の光デバイスであって、前記第２のＭＭＩカプラは、長さ
    （数１４）
    Ｌ’_ｃ＝Ｍ’_ｃ３Ｌ’_π／Ｎ_ＯＵＴ
    ただし、Ｍ’_ｃは正の整数で、次式
    

    

    
    ただし、
    ・β’_０およびβ’_１は、それぞれ０次および１次のモードの伝播定数、
    ・ｎ’_ｇは、有効屈折率、
    ・λは、入力放射線の自由空間波長、
    ・Ｗ’_ｅは、基本横モードの有効幅、
    を有することを特徴とし、
    第２のＭＭＩカプラの入力導波管は、横方向に増加するインデクスｊ”により識別され、かつ、出力導波管は、同じ横方向に増加するインデクスｋにより識別されるとすると、前記デバイスの入力導波管ｊ”および出力導波管ｋは、それぞれ位置ｘ’_ｊ”およびｘ’_ｋ次式
    

    

    
    に置かれることを更に特徴とする光デバイス。
34. 請求項３３記載の光デバイスであって、Ｍ’_ｃおよびＮ_ＯＵＴは、１より大きな共通の除数を持たない２つの正の整数であることを特徴とする光デバイス。
35. 請求項３３または３４記載の光デバイスであって、Ｍ’_ｃ＝１であることを特徴とする光デバイス。
36. 請求項３３から３５のいずれかに記載の光デバイスであって、格子（２２）の導波管に沿う移相器の値θ_ｊは、次式
    （数１７）
    φ_ｉｊ＋φ’_ｊｍ＋θ_ｊ＝２πＡ_ｉｋｍ
    （ｉ＝１，２，．．．，Ｎ_ＩＮ、ｊ＝１，２，．．．，Ｎ_ａ、ｍ＝１，２，．．，Ｎ_ＯＵＴ、ｋ＝１，２，．．．，Ｎ_ＯＵＴ）
    ただし、次式
    

    

    
    で、次式
    

    

    
    および、次式
    

    

    
    で、次式
    

    

    
    および、Ａ_ｉｋｍは、整定数、
    に等しいことを特徴とする請求項２１，２２，２８の１つに依存する光デバイス。
37. 請求項２０から３６のいずれかに記載の光デバイスであって、前記第１のカプラの入力ｉから前記第２のカプラの出力ｋへの伝達関数Ｔ_ｉｋ（ｆ）の絶対値は、第１のカプラ（２１）の入力ｉから第２のカプラの出力ｍへの基準伝達関数Ｔ_ｉｍ（ｆ）の絶対値の周波数変換されたコピー、すなわち、次式
    

    

    
    ただし、
    ・Ｆ_０（ｆ）＝Ｔ_ｉｍ（ｆ）、
    ・ｃは、光速、
    ・ａ_ν＝１、
    ・ｎ_ｅは、格子（２２）の導波管の屈折率、
    ・Ｖ＝１、
    ・Ｓ_ｓｋ＝−ｎ、ｎは、２つの異なる出力ｋおよびｋ’に対応する値が異なるという条件
    （数２３）
    ｋ≠ｋ’→ｎ≠ｎ’（ｋ、ｋ’＝１，２，．．．，Ｎ_ＯＵＴ）
    を満足する整数、
    ・時定数τは、
    

    

    
    であることを特徴とする光デバイス。
38. 請求項３７記載の光デバイスであって、Ｎ_ｋ＝Ｎ_ＯＵＴ（ｋ＝１，２，．．．，Ｎ_ＯＵＴ）であることを特徴とする光デバイス。
39. 請求項２０から２５のいずれかに記載の光デバイスであって、前記第１のカプラは、集束カプラ、すなわち、スラブであることを特徴とする光デバイス。
40. 請求項２０から２５記載の光デバイスであって、前記第２のカプラは、集束カプラ、すなわち、スラブであることを特徴とする光デバイス。
41. 請求項３９または４０記載の光デバイスであって、前記第１のカプラおよび第２のカプラの入力および出力導波管の場所は、ローランド円構造に基づくことを特徴とする光デバイス。
42. 請求項３９から４１のいずれかに記載の光デバイスであって、格子内の隣接する導波管の長さは、定数ΔＬだけ異なることを特徴とする光デバイス。
43. 請求項３９から４２のいずれかに記載の光デバイスであって、次式
    

    

    
    ただし、
    ・λは、入力光信号の波長、
    ・Ｒは、第１および第２の集束カプラの焦点距離、
    ・ｎ_ｓは、第１および第２の集束カプラの有効屈折率、
    ・ｄは、導波管格子のピッチ、
    ・ｄ_ｏは、Ｎ_ＩＮ個の入力導波管およびＮ_ＯＵＴ個の出力導波管のピッチ、
    を特徴とする光デバイス。
44. 請求項３９から４３のいずれかに記載の光デバイスであって、前記Ｎ_ＩＮ個の入力導波管およびＮ_ＯＵＴ個の出力導波管は、同じ横方向に増加するインデクスｉおよびインデクスｋによりそれぞれ識別されるとすると、第１のカプラの入力ｉから第２のカプラの出力ｋへの伝達関数Ｔ_ｉｋ（ｆ）の絶対値は、同じ入力ｉからこれに対応する基準出力ｍ_{ＲＥＦ＿ｉ}（１≦ｍ_{ＲＥＦ＿ｉ}≦Ｎ_ＯＵＴ）への基準伝達関数
    

    

    
    の絶対値の周波数変換されたコピー、すなわち、次式
    

    

    
    ただし、
    

    

    
    ・ｃは、光速、
    ・ａ_ν＝１、
    ・ｎ_ｅは、格子（２２）の導波管の屈折率、
    ・Ｖ＝１、
    ・Ｓ_ｓｋ＝（ｉ＋ｋ）、
    ・時定数τは、
    

    

    
    であることを特徴とする光デバイス。
45. 請求項４４記載の光デバイスであって、入力ｉに対応する基準出力導波管のインデクスｍ_{ＲＥＦ＿ｉ}は、
    

    

    
    に等しいことを特徴とする請求項２１に依存する光デバイス。
46. 請求項４４または４５記載の光デバイスであって、Ｎ_ｋ＝Ｎ_ＯＵＴ（ｋ＝１，２，．．．，Ｎ_ＯＵＴ）であることを特徴とする光デバイス。
47. 少なくとも１つの波長の時間間隔τのＣ個のチップを含む少なくとも１つの位相および／または振幅光コードを含む光信号であって、請求項１から４６のいずれかに記載の光デバイスのＮ個の出力ｋの少なくとも１つで、少なくとも１つの光信号を光デバイスのＰ個の入力ｓの少なくとも１つに送ることにより生成されることを特徴とする光信号。
48. 請求項４７記載の光信号であって、少なくとも１つのコードのチップ位相は、２π／Ｃの整数倍、すなわち、２ｋ_２π／Ｃ（ｋ_２は、正または負の整数またはゼロ（ｋ_２∈Ｚ））に等しいことを特徴とする光信号。
49. 請求項４７または４８記載の光信号であって、少なくとも１つの光コードは、ＰＳＫコードであることを特徴とする光信号。
50. 請求項４７から４９のいずれかに記載の光信号であって、少なくとも１つの光コードは、請求項２０から４６のいずれかに記載の光デバイスにより、Ｕ（２≦Ｕ≦Ｐ）個のインパルス光信号を光デバイスのＵ個の対応する入力ｓに送ることにより生成されることを特徴とする光信号。
51. 請求項５０記載の光信号であって、Ｕ＝ｉｎｔ（Ｐ／２）であることを特徴とする、請求項５０記載の光信号。
52. 請求項５０または５１記載の光信号であって、Ｕ個のインパルス光信号は、同じ波長を有することを特徴とする光信号。
53. 少なくとも１つの波長および時間間隔τを有するＣ個（Ｃ≧２）のチップを含む少なくとも１つの位相および／または振幅光コードを含む光信号であって、少なくとも１つのコードのチップ位相は、２π／Ｃの整数倍、すなわち、２ｋ_２π／Ｃ（ｋ_２は、正または負の整数またはゼロ（ｋ_２∈Ｚ））に等しいことを特徴とする光信号。
54. 請求項５３記載の光信号であって、前記少なくとも１つのコードは、少なくとも２つの波長のＣ個のチップを含むことを特徴とする光信号。
55. １つ以上のコード生成デバイス（１）と１つ以上のコード処理および認識デバイス（４，５）とを含む通信網であって、１つ以上のコード生成デバイス（１）の少なくとも１つおよび／または１つ以上のコード処理および認識デバイス（４，５）の少なくとも１つは、請求項１から４６のいずれかに記載の少なくとも１つの光デバイス（６）を含むことを特徴とする通信網。
56. 請求項５５記載の通信網であって、前記少なくとも１つの光デバイス（６）は、少なくとも１つの光コード（２）を１つ以上の情報光信号（３）に関連付けるために１つ以上のコード生成デバイス（１）の少なくとも１つに含まれることを特徴とする通信網。
57. 請求項５５または５６記載の通信網であって、前記少なくとも１つの光デバイス（６）は、少なくとも１つの認識された光コード（２）に基づいて少なくとも１つの光スイッチャ（１３）を制御するために１つ以上のコード処理および認識デバイス（４，５）の少なくとも１つに含まれることを特徴とする通信網。
58. 請求項５７記載の通信網であって、前記少なくとも１つの光デバイス（６）を含む１つ以上のコード処理および認識デバイス（４，５）の少なくとも１つはルータ・デバイスであることを特徴とする通信網。
59. 請求項５５から５８のいずれかに記載の通信網であって、マルチ・プロトコル・ラベル・スイッチング（ＭＰＬＳ）通信網であることを特徴とする通信網。
60. 請求項５５から５８のいずれかに記載の通信網であって、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信網であることを特徴とする通信網。
61. 請求項１から４６のいずれかに記載の光デバイス（６）を含み、請求項５５から６０のいずれかに記載の通信網で用いるのに適していることとを特徴とするコード生成デバイス（１）。
62. 少なくとも１つの認識された光コード（２）に基づいて、少なくとも１つの光スイッチャ（１３）を制御する請求項１から４６のいずれかに記載の光デバイス（６）を含み、請求項５５から６０のいずれかに記載の通信網で用いるのに適していることとを特徴とするコード処理および認識デバイス（４，５）。
63. 請求項６２記載のコード処理および認識デバイスであって、ルータ・デバイスであることを特徴とするコード処理および認識デバイス（４，５）。

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