KR100848517B1

KR100848517B1 - 광 신호 변환기, 광 부호기, 광 복호기, 및 광 부호 분할다중화 통신 장치

Info

Publication number: KR100848517B1
Application number: KR1020030081862A
Authority: KR
Inventors: 니시끼아끼히꼬; 오시바사에꼬
Original assignee: 오끼 덴끼 고오교 가부시끼가이샤
Priority date: 2002-11-20
Filing date: 2003-11-18
Publication date: 2008-07-25
Also published as: CN100490364C; KR20040044361A; US7174103B2; US20050089328A1; CN1503490A

Abstract

광 신호 부호기/복호기는 이진 위상 광 부호의 부호 칩의 수와 같은 수의 균일 피치 그레이팅을 갖는 그레이팅 도파관을 포함하고, 균일 피치 그레이팅은 소정 파장의 광을 반사시키기 위해 도파 방향으로 형성된다. 이 경우, 광 부호값이 변하는 위치에 대응하는 인접한 그레이팅은 광에 대해 (2m+1)π/2 만큼의 위상 편이를 주도록 서로 떨어져서 배치되고, 나머지 인접한 그레이팅은 광에 대해 nπ 만큼의 위상 편이를 주도록 서로 떨어져서 배치된다 (m, n: 정수).

그레이팅, 부호기/복호기, 광 부호 분할 다중화, 위상 편이

Description

광 신호 변환기, 광 부호기, 광 복호기, 및 광 부호 분할 다중화 통신 장치 {OPTICAL SIGNAL CONVERTER, OPTICAL ENCODER, OPTICAL DECODER, AND OPTICAL CODE DIVISION MULTIPLEXING COMMUNICATION APPARATUS}

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 광 부호화 장치의 구성을 도시한 블록도.

도 2 는 광 부호기의 구성 및 부호화 동작을 도시한 모식도.

도 3 은 광 부호기 내 섬유의 축방향, 즉 도파관 전파 방향 (다시 말해, 도파 방향 또는 z-방향) 의 균일 그레이팅 UG 와 이상기 (Phase Shifter) PS 구성, 및 굴절률 (n) 변화를 개략적으로 나타내는 도면.

도 4 는 부호기에 24 ㎰의 펄스 반치 폭을 갖는 RZ (Return to Zero) 광 펄스 신호를 입력한 경우 발생되는 광 펄스열 (Pulse Train) 에 관한 파형 시뮬레이션의 결과를 나타내는 도면.

도 5 는 광 복호기의 구성과 복호화 동작을 도시한 모식도.

도 6 은 복호기에 의해 발생된 자기 상관 파형을 보여주는 도면.

도 7 은 부호화/복호화 장치의 구성을 도시한 블록도.

도 8(a) 내지 8(c) 는 각각, 부호기에 입력된 광 신호 파형 (P_i), 부호기에서의 부호화된 신호 파형 (P_e), 및 복호기에서 복호화된 신호 파형 (P_d) 에 관한 실험 결과를 나타내는 도면.

도 9 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 광 부호 분할 다중화 (OCDM: Optical Code Division Multiplexing) 통신 장치의 구성을 도시한 블록도.

도 10 은 광 부호 분할 다중화된 신호 파형 중 M계열 부호 Ma 의 (0,1,0) 및 M계열 부호 Mb 의 (1,1,1) 에 대응하는 다중화된 신호 파형에 대한 시뮬레이션의 결과를 나타내는 도면.

도 11 은 광 부호 분할 다중화된 신호에서 복호화된 복호 신호 파형 (아이 패턴 (Eye Pattern)) 의 시뮬레이션의 결과를 나타내는 도면.

도 12 는 데이터 레이트가 2.5 Gps인 경우의 시간축에 대한 부호화된 광 신호 파형을 나타내는 모식도.

도 13 은 도 12에 나타낸 광 부호기를 사용하여 데이터 레이트를 5 Gps로 상승시킨 경우의 시간축에 대한 부호화된 광 신호 파형을 나타내는 모식도.

도 14(a) 내지 14(c) 는 각각, 본 발명의 제 3 실시형태에 있어서, 부호기에 입력된 5 Gps의 광 신호 파형 (P_i), 부호기로부터 부호화된 신호 파형 (P_e), 및 복호화된 신호 파형 (P_d)의 실험 결과를 나타내는 도면.

도 15 는 부호기에 5 Gps의 데이터 레이트로 연속된 세 펄스 (bit-1, bit-2, bit-3) 가 입력된 경우, 반사 특성과 함께, 군 지연 시간 특성의 해석 결과를 나타내는 도면.

도 16 은 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 OCDM 통신 장치의 구성을 도시한 블록도.

도 17 은 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 OCDM 통신 장치의 구성을 도시한 블록도.

도 18 은 M계열 부호 Ma, Mb와 관련하여 각 부호기 E(Ma), E(Mb) 의 군 지연 시간 특성의 해석 결과를 나타내는 도면.

도 19 는 M계열 부호 Ma의 (0,1,0), 및 M계열 부호 Mb의 (1,1,1) 에 대응하는 신호 파형에 관한 시뮬레이션의 결과를 나타내는 도면.

도 20 은 도 19 에 나타낸 광 부호화 다중 신호의 복호화된 신호 파형 (아이 패턴) 을 나타내는 도면.

도 21 은 각각 5 Gps 및 2.5 Gps의 데이터 레이트를 갖는 의사 랜덤 광 RZ 신호 (Pseudo-random Optical RZ Signal) 를 사용하는 경우 도 17 에 도시된 OCDM 통신 장치에서의 복호화된 신호 파형에 관한 시뮬레이션의 결과를 나타내는 도면.

도 22 는 5 Gps의 데이터 레이트를 갖는 2 개의 의사 랜덤 광 RZ 신호를 사용하는 경우 복호화된 신호 파형에 관한 시뮬레이션의 결과를 나타내는 도면.

도 23 은 본 발명의 제 7 실시형태에 따른 광 부호 분할 다중화 장치의 구성을 도시한 블록도.

본 발명은 광 부호 분할 다중화 통신에 사용하기 위한 광 신호 변환기, 광 부호기, 광 복호기, 및 광 부호 분할 다중화 통신 장치에 관한 것이다.

최근에, 인터넷의 광 범위한 확산으로 인해 통신 수요는 급속히 증가하고 있다. 광 다중화 통신 기술은 통신 용량을 증가시기 위해 광 시간 영역 다중화 (OTDM: Optical Time Domain Multiplexing) 통신 방식에서 파장 분할 다중화 (WDM: Wavelength Division Multiplexing) 통신 방식으로 지금까지 발전해 왔다. 차세대 광 다중화 통신 방식으로 기대되는 것은 광 부호 분할 다중화 통신 방식이다. OCDM 통신 방식은 같은 시간 슬롯 (Time Slot) 에 같은 파장에서 복수의 통신 채널을 설정할 수 있는 능력으로 특징지워진다. 광 부호 분할 다중화 통신 방식에 관련된 참고문헌으로는, 예를 들면 (1) “Optical CDMA: Extending the Life of Optical Networks” (Dr. H. Fathallah, APN Inc.), http://www.stanford.edu/~supriyo/White. pdf; (2) “8-channel Bi-directional Spectrally Interleaved OCDM/DWDM Experiment Employing 16-chip, Four-Level Phase Coding Gratings”, OECC 2002 (P.C. Teh et. al, OECC 2002 Technical Digest 11A-1, p384-38); 및 (3) “Multiple-Phase-Shift Superstructure Fiber Bragg Gratings (MPS-SSFBG's) for Dense WDM Systems”, Nasu et al, OECC/IOOC 2001, PDP1 이 있다.

그러나, 같은 파장의 부호화된 신호를 엄밀히 같은 시간 슬롯에서 다중화하는 예는 없었다. 예를 들면, 부호화된 신호와 함께 코히런트 (Coherent) 광원을 사용하는 경우, 시간 방향 또는 시간축으로 확산되는 신호는 서로 겹쳐질 수 없 는 것으로 명백히 설명된다. 예를 들면, 상기 참고문헌 (1) 을 참고한다. 또한, 참고문헌 (2) 는, 예를 들면, 위상 부호화된 신호에 바탕을 둔 SSFBG (Super Structure Fiber Bragg Grating: 초 구조 섬유 브래그 그레이팅) 를 사용하는 다중 전송에 관하여 개시하고 있다. 그러나, 참고문헌 (2) 는 전체 길이 이외의 SSFBG 구조, 및 반사 스펙트럼 이외의 특성을 명백히 설명하지 않는다. 또한, 참고문헌 (2) 에서, 다중 전송은 WDM 기술을 병용하고 있고, 여기서 파장이 다른 복수의 위상 부호화된 신호가 시간 영역에서 다중화되고, 반면에 부호화된 신호에 대한 확산 시간 (Duration Time) 은 데이터 주기에 일치되도록 설정된다. 다시 말해, 같은 파장의 부호화된 신호는, 참고문헌 (1) 에서 개시된 바와 같이, 시간축으로 확산되는 경우, 서로 겹쳐지지 않는다.

그러므로, 시간축으로 확산되는 신호가 서로 겹치는 경우, 광 펄스 간의 간섭은 전송 특성을 손상시키고, 데이터 레이트, 전송 거리 등과 같은 것을 제한하며, 또한 다른 문제들도 야기한다. 또, 동일 파장의 부호화된 신호가 전술한 바와 같이 동일한 시간 슬롯에서 다중화될 수 없다면, 광 통신 시스템에 적용 가능한 데이터 레이트의 상한이 부호기에 의해 결정되며, 따라서 광 통신 시스템의 유연성이 부호기에 의해 제한된다.

참고문헌 (2) 에 개시된 SSFBG는, 반면에, 부호기의 길이로 결정되는 확산 시간 (전체 시간) 이하의 데이터 주기를 갖는 데이터 레이트 이상의 시스템에 적용될 수 없다. 예를 들면, 확산 시간이 800 ㎰인 경우, SSFBG는 1.25 Gbps (Gigabits Per Second) 이상의 데이터 레이트에는 적용될 수 없다. 또한, SSFBG를 사용하여 다중화하는 부호 수를 증가시키기 위해 부호 칩의 수를 증가시키는 것이 효율적이다. 그러나, 단순한 부호 칩 수의 증가는 SSFBG 길이의 증대를 초래하기 때문에, SSFBG를 적용할 수 있는 데이터 레이트를 더욱 제한하게 된다.

본 발명은 전술한 문제점의 관점에서 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 광 부호화된 신호 간의 간섭을 억제시키는 양호한 부호화/복호화 특성을 갖는 부호기/복호기, 및 고성능 광 부호 분할 다중화 통신 장치를 제공함에 있다. 본 발명의 다른 목적은 확산 시간 이하의 주기를 갖는 데이터 레이트에서도 양호한 특성을 가지는 고성능 부호기/복호기 및 광 부호 분할 다중화 통신 장치를 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 한 측면에 따르면, 이진 위상 광 부호에 기초하여 광 부호 분할 다중화에 사용하는 광 신호 변환기가 제공되고, 이는 이진 위상 광 부호의 부호 칩 수와 동일한 수의 균일 피치 그레이팅 (Uniform Pitch Grating) 을 갖는 그레이팅 도파관 (Grating Waveguide) 을 구비하며, 균일 피치 그레이팅은 소정 파장의 광을 반사하기 위해 도파 방향으로 형성된다.

여기서, 광 부호 값이 변하는 위치에 대응하는 인접한 균일 피치 그레이팅은 소정 파장의 광에 (2m+1)π/2 (“m”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치되고, 나머지 인접한 균일 피치 그레이팅은 소정 파장의 광에 nπ (“n”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 광 부호 분할 다중화 장치에서 사용하기 위 한 이진 위상 광 부호화를 수행하는 광 부호기가 제공되는데, 이는 이진 위상 광 부호의 부호 칩 수와 동일한 수의 균일 피치 그레이팅을 갖는 광 도파관 그레이팅을 구비하며, 균일 피치 그레이팅은 소정 파장의 광을 반사하기 위해 광 도파관의 도파 방향으로 형성된다.

여기서, 광 부호 값의 변화 위치에 대응하는 인접한 균일 피치 그레이팅은 소정 파장의 광에 (2m+1)π/2 (“m”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치되고, 나머지 인접한 균일 피치 그레이팅은 소정 파장의 광에 nπ (“n”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 이진 위상 광 부호기에 의한 광 부호 분할 다중화된 광 신호를 복호하기 위한 광 복호기가 제공되는데, 이는 이진 위상 광 부호의 부호 칩 수와 동일한 수의 균일 피치 그레이팅을 갖는 광 도파관 그레이팅을 구비하며, 균일 피치 그레이팅은 광 부호 분할 다중화된 광 신호를 반사하기 위해 광 도파관의 도파 방향으로 형성된다.

여기서, 광 부호 값이 변하는 위치에 대응하는 인접한 균일 피치 그레이팅은 광 부호 분할 다중화된 광 신호에 (2m+1)π/2 (“m”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치되고, 나머지 인접한 균일 피치 그레이팅은 광 부호 분할 다중화된 광 신호에 nπ (“n”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 이진 위상 광 부호를 사용하여 광 부호 분할 다중화를 수행하는 광 부호 분할 다중화 장치에 사용하는 광 신호 변환기가 제공되는데, 이는 이진 위상 광 부호의 부호 칩 수와 동일한 수의 균일 피치 그레 이팅을 갖는 그레이팅 도파관 부호기를 구비하며, 균일 피치 그레이팅은 도파 방향으로 각각의 균일 피치 그레이팅을 광학적으로 직렬 결합하기 위해 위상 편이부를 통하여 광 도파관의 도파 방향으로 형성되고, 균일 피치 그레이팅은 소정 파장의 광을 반사하며; 광 감쇠기가 그레이팅 도파관 부호기의 종단말에 광학적으로 결합되어 있다.

여기서, 광 부호 값이 변하는 위치에 대응하는 위상 편이부는 (2m+1)π/2 (“m”은 정수) 와 같은 위상 편이량을 가지고, 나머지 위상 편이부는 nπ (“n”은 정수) 와 같은 위상 편이량을 가진다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 이진 위상 광 부호를 사용하여 광 부호 분할 다중화를 수행하는 광 부호 분할 다중화 장치가 제공되는데, 이는 소정 파장의 광 펄스 신호를 발생시키기 위한 적어도 하나의 광 펄스 신호 발생기; 연계된 이진 위상 광 부호 중 하나에 대한 부호 칩 수와 동일한 수의 균일 피치 그레이팅을 갖는 적어도 하나의 그레이팅 도파관 부호기를 구비하며, 균일 피치 그레이팅은 연계된 광 펄스 신호 발생기에서의 광 펄스 신호를 반사하기 위해 광 도파관의 도파 방향으로 형성되고, 적어도 하나의 그레이팅 도파관 부호기 각각은 연계된 광 펄스 신호 발생기들 중 하나에서의 광 펄스 신호를 부호화한다.

여기서, 광 부호 값의 변화 위치에 대응하는 인접한 균일 피치 그레이팅은 대응하는 광 펄스 신호에 (2m+1)π/2 (“m”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치되고, 나머지 인접한 균일 피치 그레이팅은 대응하는 광 펄스 신호에 nπ (“n”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 이진 위상 광 부호화를 사용하여 광 부호 분할 다중화된 다중 광 펄스 신호를 역다중화하는 광 부호 분할 역다중화 장치가 제공되는데, 이 장치는 연계된 이진 위상 광 부호의 부호 칩 수와 동일한 수의 균일 피치 그레이팅을 갖는 적어도 하나의 그레이팅 도파관 복호기; 및 적어도 하나의 그레이팅 도파관 복호기에서의 복호화된 광 신호를 각각 검출하기 위한 적어도 하나의 광 검출기를 구비하며, 균일 피치 그레이팅은 광 도파관의 도파 방향으로 형성되고 복호화된 광 신호를 발생시키기 위해 다중화된 광 펄스 신호를 반사한다.

여기서, 광 부호 값이 변하는 위치에 대응하는 인접한 균일 피치 그레이팅은 다중화된 광 펄스 신호에 (2m+1)π/2 (“m”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치되고, 나머지 인접한 균일 피치 그레이팅은 다중화된 광 펄스 신호에 nπ (“n”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 이진 위상 광 부호를 사용하여 광 부호 분할 다중화를 수행하는 광 부호 분할 다중화 장치가 제공되는데, 이는 연계된 이진 위상 광 부호의 부호 칩 수와 동일한 수의 균일 피치 그레이팅을 각각 갖는 복수의 그레이팅 도파관 부호기; 및 서로 연계된 복수의 그레이팅 도파관 부호기에서의 각 부호화된 신호를 지연시키는 적어도 하나의 지연기를 구비하며, 균일 피치 그레이팅은 입력 광 신호를 반사하기 위해 광 도파관의 도파 방향으로 형성되고, 복수의 그레이팅 도파관 부호기 각각은 입력 광 신호를 부호화한다.

여기서, 광 부호 값이 변하는 위치에 대응하는 인접한 균일 피치 그레이팅은 입력 광 신호에 (2m+1)π/2 (“m”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치되 고, 나머지 인접한 균일 피치 그레이팅은 입력 광 신호에 nπ (“n”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 이진 위상 광 부호를 사용하여 광 부호 분할 다중화를 수행하는 광 부호 분할 다중화 통신 장치가 제공되는데, 이는 소정 파장의 광 펄스 신호를 발생시키는 복수의 광 펄스 신호 발생기; 연계된 이진 위상 광 부호의 부호 칩 수와 동일한 수의 균일 피치 그레이팅을 각각 갖는, 복수의 그레이팅 도파관 부호기; 및 서로 연계된 복수의 그레이팅 도파관 부호기에서의 각 부호화를 지연시키는 적어도 하나의 지연기를 구비하며, 균일 피치 그레이팅은 광 펄스 신호를 반사하기 위해 광 도파관의 도파 방향으로 형성되고, 각각의 그레이팅 도파관 부호기는 광 펄스 신호 발생기 중 하나에서의 광 펄스 신호를 부호화한다.

여기서, 광 부호 값이 변하는 위치에 대응하는 인접한 균일 피치 그레이팅은 광 펄스 신호에 (2m+1)π/2 (“m”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치되고, 나머지 인접한 균일 피치 그레이팅은 광 펄스 신호에 nπ (“n”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치된다.

실시형태의 상세한 설명

도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 상세히 설명한다. 이하 설명하는 도면에서는, 실질적으로 동등한 부분은 동일한 참조 번호로 나타낸다.

제 1 실시예

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 광 부호화 장치 (10) 의 구성을 도시한 블록도이다.

여기서 사용되는 광 부호기는 다중 위상 편이 섬유 브래그 그레이팅 (FBG: Fiber Bragg Grating) 및 광 서큘레이터 (Optical Circulator) 의 결합으로 구성된다. 더욱 상세하게는, 광 부호화 장치 (10) 는 광 부호기 (이하, 간단히 “부호기”라고도 함) (11) 및 광 서큘레이터 (15) 를 구비한다. 광 부호화 장치 (10) 의 광 입력 단말 (16A) 에 대한 광 신호 입력은 광섬유 (19) 를 통해 광 서큘레이터 (15) 의 제 1 포트 (Port) 로 보내어지고, 광 서큘레이터 (15) 의 제 2 포트를 지나며, 광 부호기 (11) 에 의해 반사된다. 광 종단기 또는 광 감쇠기 (12) 는 약 -50 ㏈의 감쇠를 제공하기 위해 광 부호기 (11) 의 종단말에 연결되어 있다. 광 부호기 (11) 로부터 반사된 광 신호는 광 서큘레이터 (15) 의 제 2 포트 및 제 3 포트를 통해 광 출력 단말 (16B) 로 보내어진다.

광 부호기 (다중 위상 편이 FBG) (11) 는 실질적으로 동일한 브래그 (Bragg) 주파수 또는 브래그 파장을 갖는 “p”개의 균일 피치 그레이팅 (이하, 간단히 “균일 그레이팅”이라도 함) UG(i) (i=1, 2, ..., p) 를 구비하고, UG 는 위상 편이부 PS(i) (i=1, 2, ..., p-1) 를 통해 서로 직렬로 결합되어 있다. 예를 들면, 광섬유 중심부의 굴절률을 주기적으로 변화시킴으로써, 그 결과 광섬유 중에 복수의 균일 피치 브래그 회절 격자로 위상 편이 섬유 그레이팅이 형성된다. 광 부호기 (11) 는 구성에 있어 섬유 그레이팅에 한정되지 않는다. 예를 들면, 광 부호기 (11) 는 광 도파관 및 광 도파관에 광학적으로 결합된 다중 위상 편이 구조를 구비할 수 있다. 예를 들면, 광 부호기 (11) 는 평면형 광 도파관 내에 복수의 균일 피치 브래그 회절 격자를 갖는 평면형 구조 다중 위상 편이 그레이팅으 로서 구성될 수 있다. 또한, 균일 피치 그레이팅 UG(i) 가 동일한 브래그 파장을 항상 가질 필요는 없다. 특히, 균일 피치 그레이팅 UG(i) 는 입력 신호 광을 반사하도록 구성되기만 하면 된다. 즉, 다중 위상 편이 그레이팅은 균일 피치 그레이팅이 반사광을 제공하도록 형성된 경우 광 부호기 또는 변환기로서 기능을 수행한다. 예를 들면, 균일 피치 그레이팅 UG(i) 의 브래그 파장 λ_b 는 바람직하게는 λ_p-Δλ ≤ λ_b ≤ λ_p+Δλ 로 표시되는 범위내에 있는 것이 좋고, 여기서 λ_p 는 펄스 신호 광의 파장이며, Δλ 는 부호화된 신호의 칩 시간차 (즉, 칩 속도) 또는 칩 주기 (T_chip) 의 역에 대응하는 파장이다. 이 실시형태에서, 칩 주기의 역, 즉, 칩 주파수는, 칩 주기가 24 ㎰이므로 약 42 ㎓이다. 1550 ㎚ 파장 대역에서, 주파수에 대응하는 파장 (Δλ) 은 약 0.34 ㎚이다. 또한, 더 바람직하게는, 전술한 바와 같이, 균일 피치 그레이팅 UG(i) 는 실질적으로 동일한 브래그 파장을 갖는 것이 좋다.

또한, 균일 피치 그레이팅 UG 중 적어도 하나는 아포다이즈 그레이팅 (Apodized Grating) 일 수 있다. 더욱 상세하게는, 균일 피치 그레이팅 UG 는 굴절률의 변조 지수 또는 변조도가 도파 방향으로 광 도파관의 양단 또는 일단에서 감소하는 구조를 갖도록 형성될 수 있다. 아포다이즈 그레이팅을 사용함으로써, 상세하게 후술할, 그레이팅에 의한 반사 펄스의 시간 확대를 개선할 수 있다. 아포다이즈 그레이팅은 출력 손실을 야기하는, 서로에 대해 위상 반전의 관계에 있는 인접한 광 펄스의 소거를 방지할 수도 있다. 게다가, 모든 균일 피치 그레 이팅 UG 는 아포다이즈 그레이팅으로 형성될 수 있다. 선택적으로는, 그레이팅의 아포다이즈화는 광 부호 값이 변하는 위치에 대응하는 인접한 균일 피치 그레이팅의 한쪽 또는 양쪽에 적용할 수 있다. 즉, 아포다이즈화는, 후술하는 바와 같이, 반사광의 위상 차가 π 가 되는 위치에서 인접한 균일 피치 그레이팅에 대해 적용할 수 있다. 선택적으로는, 적당한 위치의 균일 피치 그레이팅 UG 는 아포다이즈 그레이팅이 될 수 있다.

다음으로 M계열 15 칩의 이진 위상 부호화에 사용하는 부호기에 본 발명을 적용하는 실시예에 관하여 설명한다.

도 2 는 광 부호기 (11) 의 구성 및 부호화 동작을 도시한 모식도이다. 광 부호기 (11) 는 각각의 균일 그레이팅 UG(i) (i=1, 2, ...., 15) 사이에 배치된 위상 편이부 PS(i) (i=1, 2, ...., 14) 를 가진다. 위상 편이부 PS(i) 각각에 대한 위상 편이량은 M계열 부호의 각 칩에 대응하여 결정된다. 더욱 상세하게는, 여기서 사용되는 15 칩 M계열 부호가 Ma (000111101011001) 인 경우, UG(1), UG(2), UG(3), UG(4), ..., UG(14), UG(15) 는 각각, 0, 0, 0, 1, ..., 0, 1 에 대응한다. 또한, 부호 칩 “0”및 “1” (또는 “1” 및 “0”) 이 인접해 있는 위치 (즉, 광 부호 값의 변화 위치) 에 대응하는 위상 편이부 PS(i) 는 π/2 의 위상 편이량을 갖도록 형성된다. 달리 설명하면, 위상 편이부 PS(i) 는 도파관 내에서 입사광의 파장에 π/2 (= λ/4) 의 위상차를 제공하고, 왕복해서 전파하는 광에 π의 왕복 위상 편이를 제공하도록 형성된다. 즉, “0”이 “0”에 인접하는 (또는 “1”이 “1”에 인접하는) 위치에 대응하는 위상 편이부 PS(i) 는 π 의 위상 편이량을 갖도록 형성된다. 달리 설명하면, 이들 위상 편이부 PS(i) 는 도파관 내에서 입사광의 파장에 　π (= λ/2) 의 위상차를 제공하고, 왕복해서 전파하는 광에 2π 의 왕복 위상 편이를 제공하도록 (즉, 위상 편이가 0 과 같도록) 형성된다.

따라서, 위상 편이부 PS 를 통해 왕복하는 광에 대해, π/2+mπ = (2m+1)π/2 (“m”은 정수) 와 같은 위상 편이량은 π/2 (즉, π 의 왕복 위상 편이) 와 같은 위상 편이량과 등가이다. 마찬가지로, 0+nπ = nπ (“n”은 정수) 와 같은 위상 편이량은 π (즉, 0 의 왕복 위상 편이) 와 같은 위상 편이량과 등가이다. 여기에서는, 위상 편이량이 등가인 경우를 포함하여, 위상 편이량이, 각각, π/2 또는 π 라고 가정하여 설명한다.

상세하게는, 상기 M계열 부호 Ma 를 사용하는 경우, “0”이 “1”에 인접해 있는, UG(3) 및 UG(4) 에 대응하는 위치의 위상 편이부 PS(3) 은 π/2 의 위상 편이량을 갖도록 형성된다. 마찬가지로, 각각의 위상 편이부 PS(7), PS(8), PS(9), PS(10), PS(12), PS(14) 는 π/2 (= λ/4) 의 위상 편이량을 갖도록 형성된다. 나머지 위상 편이부 PS(i) 는 π (= λ/2) 의 위상 편이량을 갖는다.

도 3 은 균일 그레이팅 UG 와 위상 편이부 PS 의 구성, 및 광 부호기 내 섬유의 축방향, 즉 도파관 전파 방향 또는 z 방향 (이하, 간단히 “도파 방향”이라 함) 으로 굴절률 n(z) 의 변화를 개략적으로 나타낸다. 도 3 은 π/2 의 위상 편이량을 갖는 위상 편이부 PS(j) 및 위상 편이부 PS(j) 의 양측상의 균일 그레이팅 UG(j), UG(j+1) 을 나타낸다. 균일 그레이팅 UG(j) 는 L_U(j) 의 길이 및 일정한 피치 또는 주기 Λ (그레이팅 주기) 로 변하는 굴절률 n(z) 을 갖는다. 균일 그레이팅 UG(j) 는 브래그 조건을 만족하는 파장의 광만 선택적으로 반사시킨다. 한편, 균일 그레이팅 UG(j+1) 은, 균일 그레이팅 UG(j) 와 같이 L_U(j+1) 의 길이 및 일정한 피치 또는 주기 Λ (그레이팅 주기) 로 변하는 굴절률 n(z) 을 갖는다. 이 실시형태에서, 모든 균일 그레이팅 UG(i) (i=1, 2, ..., 15) 는 구조 및 길이 (=L_U) 에 있어서 실질적으로 동일하다.

균일 그레이팅 UG(j) 및 UG(j+1) 은 위상 편이부 PS(j) 에 의해, 소정 간격으로 서로 떨어져서 배치된다. 더욱 상세하게는, 위상 편이부 PS(j) 의 길이 L_ps 는,

L_ps = (2m+1)ㆍλ_B/4n_eff (1)

으로 표현되며, 여기서 λ_B (진공에서의 파장) 는 균일 그레이팅 UG(j), UG(j+1) 의 반사 파장이고, n_eff 는 위상 편이부 PS(j) 가 배치된 섬유부 내의 실효 굴절률이며, “m”은 영 이상의 정수 (m = 0, 1, 2, ...) 이고, 우변의 λ_B/n_eff 는 도파관 내의 파장을 나타낸다.

도 3 을 참조하여 상세하게 설명하면, 위상 편이부 PS(j) 의 길이 L_ps(j) 는 균일 그레이팅 UG(j), UG(j+1) 의 가장 가까운 동일 위상부 (즉, 굴절률 n(z) 가 정점에 도달하는 위치 A, A') 간의 거리로 주어진다.

광 (진공에서 파장 λ_C 를 가짐) 이 균일 그레이팅 UG(j), UG(j+1) 의 일단에 입사하는 경우, 각각의 균일 그레이팅 UG(j), UG(j+1) 에서 반사된 광 간의 위상차는 위상 편이부 PS(j) 의 길이 L_ps 를 변화시켜 제어할 수 있다. 상기와 같이, 위상 편이부 PS(j) 의 길이 L_ps 가 λ/4 위상 편이 구조를 형성하도록 결정된 경우, 위상 편이부 PS(j) 는 π/2 의 위상 편이량을 갖고, 따라서 각각의 균일 그레이팅 UG(j), UG(j+1) 에서 반사된 광 간에는 π 의 위상차가 존재한다.

균일 그레이팅 UG(j), UG(j+1) 이 1차 그레이팅인 경우, λ/4 의 위상 편이는 Λ/2 (Λ 는 그레이팅 주기) 에 대응한다. 그러나, 균일 그레이팅 UG(j), UG(j+1) 은 1차 그레이팅에 한정되는 것이 아니며, 고차 그레이팅을 대신 사용할 수 있다.

한편, π 의 위상 편이량을 갖는, 각 위상 편이부 PS(k) (k = 1, 2, 4, 5, 6, 11, 13) 의 길이 L_ps 는,

L_ps = (2n+1)ㆍλ_B/2n_eff (2)

으로 표현되며, 여기서 “n”은 영 이상의 정수 (n = 0, 1, 2, ...) 이고, 우변의 λ_B/2n_eff 는 도파관 내 파장을 나타낸다.

위상 편이부 PS(k) 의 길이 L_ps 가 상기 조건을 만족하도록 선택된 경우, 위상 편이부 PS(k) 는 π 와 같은 위상 편이량을 갖는다. 그러므로, 위상 편이부 PS(k) 의 양측상의 균일 그레이팅 UG(j), UG(j+1) 각각으로부터 반사된 광 간의 위상차는 2π 이다. 2π 의 위상차는 반사광의 위상 정합을 야기하기 때문에, 2π 와 같은 위상차는 반사광 사이의 위상차의 실질적인 제거 (즉, 위상차가 영임) 와 등가이다.

이하에서는, 설명을 단순화하기 위해 반사광 사이에 π 의 위상차를 제공하는 위상 편이부를 “PS1”으로 총칭하고, 영의 위상차를 제공하는 위상 편이부를 일괄적으로 “PS0”라 총칭한다.

도 3 은 균일 그레이팅 UG(i) 가 정현파의 굴절률 분포 프로파일 (Profile) 을 갖는 것을 나타내지만, 균일 그레이팅 UG(i) 가 그런 프로파일을 갖는 것으로 한정되는 것은 아니다. 상세하게는, 균일 그레이팅 UG(i) (i = 1, 2, ..., 15) 는 일정한 주기로 굴절률이 변화하기만 하면 되고 균일 피치 브래그 그레이팅으로서 기능을 수행한다. 예를 들면, 균일 그레이팅 UG(i) 는 사각형 또는 삼각형의 굴절률 분포 프로파일을 가질 수 있다.

이 실시형태에서, 그레이팅 주기 (또는 그레이팅 피치) Λ 은 535.5 ㎚ (나노미터) 로 선택되고, 부호의 칩 하나를 구성하는, 균일 그레이팅 UG(i) 의 길이 L_U 는 약 2.346 ㎜ (밀리미터), 즉, 그레이팅 주기의 4380 배이다. 그러므로, 모든 균일 그레이팅의 총 길이는 합하여 약 35.19 ㎜ (= 2.346 ㎜ x 15) 이고, 다중 위상 편이 FBG 의 전체 길이 L 은 균일 그레이팅의 전체 길이에 모든 위상 편이부의 길이를 더해서 계산되고, 따라서 다중 위상 편이 FBG 의 전체 길이는 선택된 부 호 패턴에 의존하여 변한다. 이 실시형태에 있어서, 광 신호에 π 의 왕복 위상차를 제공하는 λ/4 위상 편이부 PS1 은 Λ/2 (= 535.5/2 = 267.75 ㎚) 의 길이를 가지고, 광 신호에 영의 왕복 위상차를 제공하는 나머지 위상 편이부 PS0 은 영의 길이를 가진다.

상기와 같이 광 펄스가 다중 위상 편이 FBG 인 부호기 (11) 상에 입사할 때, 입사 광 펄스 (P_in) 는 다중 위상 편이 FBG 를 통해 전파되고, 여기서 광 펄스가 각각의 균일 그레이팅으로부터 반사되며, 발생된 반사 광 펄스는 서로 간섭하여 광 펄스열 (P_out) 을 발생시킨다. 광 펄스가 입사하는 부호기 (11) 의 입사 단말은 “A-단말”로 하고, 다른 단은, “B-단말”로 한다. 더욱 상세하게는, 광 펄스 (P_in) 은 위상 편이부의 위상 편이량에 일치하여 위상차에 더해서 전파 지연을 겪는다. 전파 지연 시간은 균일 그레이팅 및 공간 사이의 길이에 일치하여 정해진다. 상세하게는, 인접한 균일 그레이팅에 의해 발생된 왕복 전파 지연 시간 (이하, “칩 주기”라고도 함) 은 다음 식으로 표현된다.

T_d = 2n_effㆍD/c (3)

여기서 “c”는 광의 속도이고, D 는 인접한 균일 그레이팅의 반사 중앙부 사이의 간격이다. 칩 주기의 역은 “칩 속도”라고 한다.

이 실시형태에 있어서, 입사 광 펄스 (P_in) 의 파장은 (진공에서) λ_B = 1550 ㎚로 선택되고, 균일 그레이팅 UG 의 주기 (피치) 는 브래그 파장이 입사광 파장과 실질적으로 동일하도록 정해진다. 즉, 균일 그레이팅 UG 의 브래그 파장 λ_B 는 1550 ㎚ (진공에서) 가 되도록 선택된다 (λ_B= 1550 ㎚). 입사 광 펄스 (P_in) 은 24 ㎰ (피코세컨드) 의 광 펄스 폭 (FWHM: Full Width at Half Maximum) 을 가지고, 인접한 균일 그레이팅은 24 ㎰의 전파 지연 시간 T_d 를 야기한다. 즉, 각 균일 그레이팅 UG 의 길이는 광 펄스 폭 (24 ㎰) 에 대응하는 광 경로 길이와 실질적으로 동일하도록 설정한다. 그러나, 후술하는 바와 같이, 광 펄스 폭은 전파 지연 시간 T_d와 동일할 필요는 없다. 그러므로, 부호기 (11) 에 의해 발생된 광 펄스열 P_out 은 각 펄스 간 24 ㎰의 시간 간격, 및 연계된 편이부의 위상 편이량에 일치하는 위상차 (즉, 0 또는 π) 를 가지는 광 펄스로 구성된다. 상세하게는, 도 2 에 나타낸 바와 같이, M계열 부호 Ma (000111101011001) 에 대응하여 각 펄스가 위상차 0, 0, 0, π, π, π, π, 0, π, 0, π, π, 0, 0, π 를 갖는 주기 24 ㎰의 광 펄스열이 발생된다.

도 4 는 부호기 (11) 에 펄스 반치 폭이 24 ㎰인, RZ 광 펄스 신호를 입력한 경우 발생되는 광 펄스열에 대한 파형 시뮬레이션의 결과를 나타낸다. 입력 RZ 광 펄스 신호는, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 각 칩을 구성하는 균일 그레이팅 UG 에 의해 반사되어 약 360 ㎰의 시간 범위 (전체 지속 시간) 에 걸쳐서 퍼진 광 펄스열을 발생시킨다. 광 펄스열은 위상에 의해 이진 부호화된다. 도 4 에 나타낸 부호화된 파형에 있어서, 각 칩에 대응하는 균일 그레이팅에서 반사된 펄스 가 연속하여 동상인 경우, 광 펄스가 겹치는 부분의 광 출력이 서로 더해져서 높은 피크값 및 넓은 폭을 갖는 펄스를 발생시킨다. 한편, 인접한 반사 펄스가 역상인 경우, 위상이 상이한 광 펄스의 겹치는 부분의 광 출력은 서로 상쇄하여 낮은 피크값을 갖는 분리된 광 펄스를 발생시킨다. 이런 식으로, 입력 광 펄스 신호는 부호화된 펄스열 (P_e) 를 발생시키도록 부호화된다.

부호화된 펄스 신호의 복호화에 관하여 설명한다. 도 5 는 광 복호기 (21) 의 구성 및 복호화 동작을 도시한 모식도이다. 광 복호기 (21) 는 광 부호기 (11) 와 연계된 M계열 부호 Ma (000111101011001) 의 역순인 M계열 부호 (100110101111000) 에 대응하는 구성을 가진다. 즉, 광 복호기 (21) 는 광 부호기 (11) 의 균일 그레이팅 UG 및 위상 편이부 PS 의 배열 순서를 반전시킨 구조를 갖는 다중 위상 편이 FBG 이다. 상세하게는, 광 복호기 (21) 는 단지 광 부호기 (11) 의 B-단말을 입력 단말로 사용하고 A-단말을 종단말로 사용하는 광 부호기 (11) 의 역과 동등하다. 광 종단기는 약 -50 ㏈의 광 감쇠를 제공하기 위해 광 복호기 (21) 의 종단말에 연결되어 있다. 도 5 에서, 이해의 편의를 위해 광 부호기 (11) (도 2) 의 대응하는 구성 요소의 참조 부호를 괄호 안에 표시하고 있다.

광 부호기 (11) 에 의해 부호화된 RZ 광 신호를 복호기 (21) 에 입력하면, 각 칩에서 위상 편이의 영향을 받아 반사된 광 펄스는 시간차 또는 칩 주기 (또는 전파 지연 시간) 를 수반하여 중첩되고, 서로 각각의 상대 위상차로 간섭하여 도 6 에 나타낸 바와 같은 자기 상관 파형이 얻어진다. 도 6 은 자기 상관 파형의 크기를 비트 주기를 단위로 한 시간축에 대하여 임의 단위 (a.u.: Arbitary Unit) 로 나타내고 있다. 이런 방식으로, 부호화된 (또는 변환된) 광 펄스 신호는 복호화 (또는 역변환) 된다.

도 7 은 부호화/복호화 장치 (30) 의 구성을 도시하고 있다. 부호화/복호화 장치 (30) 는 상기 부호기 (11) 및 복호기 (21) 를 구비하고, 광 통신 장치로서도 기능을 수행한다. 부호화/복호화 장치 (30) 에 있어서, 광 펄스 발생기 (31) 는 24 ㎰의 광 펄스 반치 폭 (FWHM) 및 2.5 Gps 의 데이터 레이트를 갖는 광 RZ 신호를 발생시킨다. 발생된 광 RZ 신호는 광 서큘레이터 (15A) 를 통해 부호기 E(Ma) 에 입력된다. 부호기 (11) 는 M계열 부호 Ma 와 일치하여 입력 광 RZ 신호를 부호화한다. 도 8(a) 및 도 8(b) 각각은, 부호기 (11) 에 입력되는 광 신호 파형 (P_i), 및 부호기 (11) 로부터의 부호화된 신호 파형 (P_e) 를 나타낸다. 발생되는 부호화된 신호 파형 (광 펄스열) (P_e) 는 약 360 ㎰의 전체 확산 시간, 및 2.5 Gps의 주기를 가짐을 알 수 있다.

부호화된 광 펄스열 (P_e) 는 광 증폭기 (18) 에 의해 증폭되고, 광 서큘레이터 (17) 를 통해 복호기 D(Ma) 로 입력된다. 상기와 같이, 복호기 (21) 는 M계열 부호 Ma 와 일치하여 부호화된 신호를 복호화하도록 구성된다. 복호기 (21) 로부터 복호화된 광 신호는 복호화된 전기 신호로의 변환을 위해 광 검출기 (32) 에 수신된다. 도 8(c) 는 복호기 (21) 로부터 복호화된 신호 파형에 관한 실험 결과를 나타낸다. 발생하는 복호화된 파형은 충분히 실용적임을 알 수 있다.

상기와 같이, 다중 위상 편이 FBG 를 부호기 및 복호기에 사용하여 충분히 양호한 부호화/복호화 특성을 얻을 수 있는 것으로 평가된다.

제 2 실시형태

도 9 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 광 부호 분할 다중화 (OCDM) 통신 장치 (35) 의 구성을 도시한 블록도이다. 광 부호 분할 다중화 통신 장치 (35) 는 OCDM 송신기 (36), 광섬유 (37), 및 OCDM 수신기 (38) 를 구비한다. OCDM 송신기 (36) 는 광 펄스 신호 발생기 (31A, 31B); 광 서큘레이터 (15A, 15B); 광 부호기 (11A, 11B); 광 종단기 (12A, 12B); 및 광 커플러 (Optical Coupler) (33) 를 구비한다.

광 펄스 신호 발생기 (31A), 광 서큘레이터 (15A), 광 종단기 (12A), 및 광 부호기 (11A) 는 제 1 전송 채널을 형성하고, 한편 광 펄스 신호 발생기 (31B), 광 서큘레이터 (31B), 광 종단기 (12B), 그리고 광 부호기 (11B) 는 제 2 전송 채널을 형성한다. 광 펄스 신호 발생기 (31A, 31B) 는 실질적으로 동일한 파장, 24 ㎰의 광 펄스 반치 폭, 및 2.5 Gps의 데이터 레이트를 갖는 광 RZ 신호를 발생시킨다. 광 펄스 신호 발생기 (31A) 에서의 광 펄스 신호는 M계열 보호 Ma 에 대응하는 광 부호기 E(Ma) (11A) 에 의해 부호화되며, 반면에 광 펄스 신호 발생기 (31B) 에서의 광 펄스 신호는 M계열 부호 Ma (000111101011001) 와 다른 M계열 부호 Mb (000100110101111) 에 대응하는 광 부호기 E(Mb) (11B) 에 의해 부호화된다. 제 1 및 제 2 전송 채널에서 부호화된 신호는 광 커플러 (33) 에 의해 결합되고, 광섬유 (37) 를 통해 전송된다. 광 서큘레이터 (15A, 15B) , 광 부호기 (11A, 11B), 그리고 광 커플러 (33) 는 광 부호 분할 다중화 구성에 일치하여 두개의 광 신호를 다중화하는 다중화 장치를 이룬다.

OCDM 수신기 (38) 에서는, 광섬유 (37) 를 통해 수신된 OCDM 신호가 소정 이득을 갖는 광 증폭기 (18) 내에서 증폭된다. 증폭된 OCDM 신호는 광 서큘레이터 (17A) 를 통해 전달되어 광 복호기 (21A) 에 의해 복호화된다. 광 종단기 (13A) 는 광 복호기 (21) 의 종단말에 연결된다. 광 복호기 D(Ma) (21A) 는 광 부호기 E(Ma) (11A) 에 의해 부호화된 광 신호를 복호화하도록 구성된다. 상세하게는, 제 1 실시형태의 경우와 같이, 광 복호기 D(Ma) (21A) 는 광 부호기 E(Ma) (11A) 의 균일 그레이팅 UG 및 위상 편이부 PS 의 배열 순서를 반전시킨 구조를 갖는 다중 위상 편이 FBG 이다. 선택적으로는, 광 복호기 D(Ma) (21A) 는 광 부호기 E(Mb) (11B) 에 의해 부호화된 광 신호를 복호화하기 위한 광 복호기 D(Mb) 의 구성을 가질 수 있다. 복호화된 광 신호는 전기 신호로의 변환을 위해 광 검출기 (32) 에 의해 수신된다.

도 10 및 도 11 은 각각, 광 부호 분할 다중화된 신호 파형 내에서 M계열 부호 Ma 의 (010) 및 M계열 부호 Mb 의 (111) 에 대응하는 신호 파형 부분, 및 복호화된 신호 파형 (아이 패턴) 의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 이들 결과로부터 광 부호 분할 다중화 장치에서의 부호화 및 복호화는 충분히 실용적일 수 있음을 알 수 있다.

상기 실시형태에서 지적한 부호 칩의 수, 그레이팅 길이, 위상 편이 길이 등과 같은 광 부호기에 관계된 다양한 수치 값들은 물론, 광 펄스 폭, 데이터 레이트 등과 같은 광 신호에 관계된 다양한 수치 값들은 단지 예시적인 것이며, 필요에 따라 변경할 수 있다. 예를 들면, 상기 실시형태에서 광 펄스 폭 및 전파 지연 시간 T_d 를 24 ㎰로 선택하지만, 본 발명이 이러한 특정 값에 한정되지는 않으며, 특정한 데이터 레이트, 부호 칩의 수, 균일 그레이팅 길이 등과 같은 것에 맞게 적절히 값을 선택할 수 있다. 선택적으로는, 이 값들은 요구되는 전송 특성에 맞게 정해질 수 있다. 상세하게는, 상기 실시형태에서, 데이터 레이트 및 부호 칩의 수 각각이, 2.5 Gps 및 15 로 선택된 경우에, 광 부호화된 파형의 확산 시간이 해당 데이터 레이트의 시간 슬롯 (400 ㎰) 과 같거나 더 짧게 되도록 광 펄스 폭 (24 ㎰) 을 설정한 것이다. 선택적으로는, 더 좁은 펄스폭을 갖는 광 신호를 사용할 수 있을 것이다. 반대로, 24 ㎰ 보다 더 넒은 펄스 폭을 갖는 광 신호도 물론 사용할 수 있다. 또한, 전파 지연 시간 T_d 는 광 펄스 폭과 독립하여 설정할 수 있다.

제 3 실시형태

상기 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에 있어서, 광 부호기에 의해 부호화된 광 펄스 신호의 총 확산 시간은 전송 데이터 레이트에 대응하는 시간 주기를 초과하지 않는다. 상세하게는, 상기와 같이 약 360 ㎰의 전체 확산 시간을 광 부호기가 가지기 때문에, 도 12 에서 개략적으로 나타낸 바와 같이, 데이터 레이트가 2.5 Gps로 설정된 경우, 같은 부호로 부호화된 광 펄스는 같은 파장에서 서로 겹치지 않을 것이다. 도 12 는 각 비트의 광 파형이 제 1 비트, 제 2 비트, 제 3 비트, ... (bit-1, bit-2, bit-3) 처럼 연속적으로 표시되는 시간축에 대해 부호화된 광 신호 파형을 나타낸다. 상기와 같이, 각 비트의 광 파형은 약 360 ㎰의 시간 폭 (전체 확산 시간) 을 가지고, 시간 슬롯은 2.5 Gps의 데이터 레이트에서 400 ㎰의 시간 폭을 가지며, 따라서 각 비트의 광 파형은 시간축 상에서 서로 겹치지 않는다.

도 13 은 도 12 에 나타낸 부호화 특성을 갖는 광 부호기를 사용하고, 데이터 레이트를 5 Gps로 증가시켰을 경우 시간에 대한 부호화된 광 신호 파형을 나타낸다. 도 13 에서, 짝수 비트들은 실선으로 표시되고, 홀수 비트들은 파선으로 표시된다. 데이터 레이트가 5 Gps인 경우 시간 슬롯은 200 ㎰의 시간 폭을 가지기 때문에, 각 비트의 광 파형은 선행하는 비트 및 후행하는 비트의 광 파형과 겹친다.

제 3 실시형태에서의 부호화/복호화 장치는 광 펄스 발생기 (31) 가 24 ㎰의 광 펄스 반치 폭 (FWHM) 및 5 Gps의 데이터 레이트를 갖는 광 RZ 신호를 발생시킨다는 점을 제외하고는 도 7 에 도시된 부호화/복호화 장치 (30) 와 구성 면에서 유사하다.

도 14(a) 내지 도 14(c) 는 부호기 (11) 에 입력되는 광 신호 파형 (P_i), 부호기 (11) 에서 부호화된 신호 파형 (P_e), 및 복호화된 신호 파형 (P_d) 각각에 관한 실험 결과를 나타낸다. 광 신호 파형 (P_i) 는 200 ㎰의 주기를 가지고, 부호화된 광 파형 (P_e) 는 각 비트에 대응하는 광 파형의 중첩을 나타낸다는 것을 차트에서 알 수 있다. 또한 복호화된 신호 파형 (P_d) 에서 십분 양호한 아이 개구 (Eye Opening) 가 얻어짐을 알 수 있다.

도 15 는 부호기 (11) 에 5 Gps의 데이터 레이트로 세개의 연속된 펄스 (bit-1, bit-2, bit-3) 가 입력된 경우, 반사 특성과 함께, 군 지연 시간 특성에 관한 해석 결과를 나타낸 것이다. 세 광 펄스 (bit-1, bit-2, bit-3) 의 군 지연 시간 특성을 실선, 일점 쇄선, 파선으로 각각 도시하고 있다. 도 15 에 나타낸 바와 같이, 부호기 (11) 에 사용된 다중 위상 편이 FBG 의 군 지연 시간 특성은 파장에 대하여 주기적으로 변한다. 각 펄스는 약 360 ㎰의 군 지연 시간 폭 (전체 확산 시간) 을 가지고, 각 펄스 간의 군 지연 시간차는 데이터 레이트에 대응하여 200 ㎰이다. 도 15 에 나타낸 바와 같이, 비록 부호화된 신호가 시간축 상에서 서로 겹치더라도, 동일한 파형 성분이 파장 분해 해석의 관점에서 같은 시간에 서로 겹치는 것은 아님을 파형 해석을 통해 알 수 있다. 즉, 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에 나타낸 다중 위상 편이 FBG 를 부호기 및 복호기에 사용하면 십분 양호한 부보화/복호화 특성 및 전송 특성을 얻을 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 비록 부호화된 광 펄스 신호의 전체 확산 시간이 데이터 레이트를 초과하더라도, 부호기 및 복호기에 의한 양호하고 실용적인 부호화/복호화 및 전송이 가능하다. 부호화/복호화 시스템 및 전송 시스템은 부호화된 광 펄스 신호의 전체 확산 시간이 데이터 레이트에 대응하는 시간 주기를 초과하는 경우 “데이터 레이트 강화” 시스템이라 한다. 제 3 실시형태는 데이터 레이트가 5 Gps인 경우에서 설명되었지만, 본 발명은 더 높거나 또는 더 낮은 데이터 레이트에 대해서도 적용 가능하다.

제 4 실시형태

도 16 은 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 광 부호 분할 다중화 (OCDM) 통신 장치 (35) 의 구성을 도시한 블록도이다. 광 부호 분할 다중 통신 장치 (35) 는 OCDM 송신기 (36), 광섬유 (37A), 및 OCDM 수신기 (38) 를 구비한다. OCDM 송신기 (36) 는 8개의 전송 채널을 포함한다. 예를 들면, 제 1 전송 채널은 데이터 레이트를 조정할 수 있는 가변 데이터 레이트 광원인 광 펄스 신호 발생기 (31A); 광 서큘레이터 (15A), 및 광 부호기 (11A) 를 포함한다. 가변 데이터 레이트 광 펄스 신호 발생기 (31A) 에서의 광 펄스 신호는 광 서큘레이터 (15A) 를 통해 광 부호기 E(Ma) (11A) 로 입력되고, M계열 부호 Ma에 대응하는 광 부호기 E(Ma) (11A) 에 의해 부호화된다. 마찬가지로, 제 2 전송 채널 내지 제 8 전송 채널 각각은, 가변 데이터 레이트 광 펄스 신호 발생기 (31B 내지 31H); 광 서큘레이터 (15B 내지 15H); 및 광 부호기 (E(Mb) 내지 E(Mh)) (11B 내지 11H) 를 포함한다. 광 펄스 신호 발생기 (31B 내지 31H) 에서의 광 펄스 신호는 각각, 광 부호기 (11B 내지 11H) 에 의해 부호화되고, 광 커플러 (33) 에 의해 결합된다. 광 펄스 신호 발생기 (31A 내지 31H) 는 실질적으로 동일한 파장의 광 펄스 신호를 발생시킨다. 또한, 광 부호기 (11A 내지 11H) 는 서로 다른 M계열 부호를 가지는 광 부호기로 구성된다.

결합된 광 부호화된 신호 (OCDM 신호) 는 예를 들면, 수십 킬로미터의 길이를 가지는, 광섬유 (37A) 를 통해 OCDM 수신기 (38) 로 수신된다. OCDM 신호는 OCDM 수신기 (38) 에서 광 증폭기 (18) 에 의해 소정 이득으로 증폭된다. 증폭된 OCDM 신호는 광 출력 디바이더 (Optical Power Divider) 로서 기능을 수행하는 광 커플러 (39) 에 의해 분리된다. 광 커플러 (39) 에서의 출력 광 신호는 광 서큘레이터 (17A 내지 17H) 를 통해 각각의 광 복호기 (21A 내지 21H) 에 의해 복호화된다. 광 복호기 D(Ma) 내지 D(Mh) (21A 내지 21H) 는 각각, 광 부호기 (11A 내지 11H) 에 의해 부호화된 광 신호를 복호하도록 구성된다. 복호화된 광 신호는 각각, 광 검출기 (32A 내지 32H) 에 의해 수신되고, 이는 각각의 전송 채널을 통해 전송된 정보를 제공한다.

각 전송 채널의 데이터 레이트는 가변 데이터 레이트 광 펄스 신호 발생기 (31A 내지 31H) 에 의해 조정될 수 있다. 예를 들면, 모든 전송 채널을 2.5 Gps의 데이터 레이트에서 사용할 수 있고, 전송 채널 전부 또는 일부의 데이터 레이트를, 예를 들면, 전송 용량 등의 증가에 응하여 5 Gps로 증가시킬 수도 있다. 이 예에서, 본 발명의 데이터 레이트 강화 방법은 광 펄스 폭을 포함하는 다른 조건의 변화를 필요로 하지 않고, 단지 광 신호의 데이터 레이트를 증가시킴으로써 전체 장치의 용량 (데이터 레이트) 을 증가시킬 수 있다. 마찬가지로, 전송 채널 전부 또는 일부의 채널 속도를, 예를 들면, 1.25 Gps로 감소시킬 수 있다.

제 4 실시형태에서 통신 장치가 8개의 전송 채널 및 8개의 수신 채널을 갖는 통신 장치의 예를 보여주었으나, 부호의 수에 따라 적절한 수의 송수신 채널을 가질 수 있다. 수신 채널의 수는 전송 채널의 수와 같을 필요가 없음을 알아야 한다.

제 5 실시형태

도 17 은 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 광 부호 분할 다중화 (OCDM) 통신 장치 (40) 의 구성을 도시한 블록도이다. OCDM 전송 장치 (40) 는 하나의 전송 채널에 지연기가 설치된 점을 제외하고는 도 9 에 도시된 제 2 실시형태와 구성 면에서 유사하다.

상세하게는, 제 1 전송 채널 및 제 2 전송 채널에서 부호화된 신호는 광 커플러 (33) 에 의해 결합되고, 광섬유 (37) 를 통해 전송된다. 더욱 상세하게는, 광 펄스 신호 발생기 (31A), 광 서큘레이터 (15A), 및 광 부호기 E(Ma) (11A) 는 제 1 전송 채널을 이루며, 반면에 광 펄스 신호 발생기 (31B), 광 서큘레이터 (15B), 광 부호기 E(Mb) (11B), 및 가변 지연기 (41) 는 제 2 전송 채널을 이룬다. 각 광 펄스 발생기 (31A, 31B) 는 24 ㎰의 광 펄스 반치 폭, 및 2.5 Gps의 데이터 레이트를 가지는 의사 랜덤 광 RZ 신호를 발생시킨다. 광 펄스 신호 발생기 (31A) 에서의 광 펄스 신호는 M계열 부호 Ma 의 광 부호기 E(Ma) 에 의해 부호화되고, 반면에 광 펄스 신호 발생기 (31B) 에서의 광 펄스 신호는 M계열 부호 Mb 의 광 부호기 E(Mb) 에 의해 부호화된다. 제 5 실시형태에서, 광 부호기 E(Mb) (11B) 로 부호화된 부호화 신호는 가변 지연기 (41) 에 의해 지연되고, 광 커플러 (33) 에 의해 광 부호기 E(Ma) (11A) 에서의 부호화된 신호와 결합된다. 지연기 (41) 를 설치하는 위치는 광 부호기 E(Mb) (11B) 후단에 한정되지 않는다. 즉, 지연기 (41) 는 연계된 부호화 신호를 다른 채널에 대하여 상대적으로 지연시킬 수 있는 위치에 설치할 수 있다. 지연기 (41) 는 , 예를 들면, 광 부호기 E(Mb) (11B) 의 전단에 설치할 수 있다.

도 18 은 M계열 부호 Ma (000111101011001), Mb (000100110101111) 의 부호 기 E(Ma) (11A), E(Mb) (11B) 각각의 군 지연 시간 특성을 부호기를 구성하는 균일 그레이팅의 브래그 파장으로 정규화한 결과를 나타낸다. 부호기에 사용한 다중 위상 편이 FBG 의 지연 시간 특성이 파장에 따라 주기적으로 변하는 반면, 다른 부호는 지연 시간 특성이 파장에 따라 주기적으로 변하는 다른 패턴을 야기하고, 같은 파장에서 신호 성분은 매우 작은 영역 (단지 지연 시간 특성의 교차부) 에서 같은 시간에 존재한다. 교차부에서의 광 출력이 상대적인 위상 조건에 따라 서로 간섭하는 반면, 그 간섭은 전체 부호화 신호의 광 출력에 단지 조금만 영향을 미친다. 따라서 간섭의 영향은 다중화된 광 부호화 신호 간에 적절한 지연 시간을 설정함으로써 최소화될 수 있는 것으로 이해될 수 있다. 즉, 같은 파장의 부호화된 신호가 같은 시간 슬롯에서 다중화되더라도, 부호화 패턴이 다른 경우, 간섭의 영향은 부호화된 신호 간의 지연 시간차를 제공함으로써 최소화될 수 있다.

제 5 실시형태에서, 가변 지연기 (41) 의 지연 시간은 세 부호 칩에 대응하는 72 ㎰이다. 도 19 는 M계열 부호 Ma 의 (010) 및 M계열 부호 Mb 의 (111) 에 대응하는 신호 파형에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도 19 에 나타낸 바와 같이, 부호기 E(Ma) (11A) , E(Mb) (11B) 에 의해 부호화된 같은 파장의 광 부호화 신호는 시간적으로 (즉, 시간축 상에서) 전송 중 서로 겹친다. 또한, 도 20 의 시뮬레이션 결과에 나타낸 바와 같이, 매우 양호한 아이 개구를 복호화된 신호 파형 (아이 패턴) 에서 관찰할 수 있다. 전송 특성은 지연 시간을 제공함으로써 향상될 수 있음을 알 수 있다. 결과로부터 상기 광 부호 분할 다중화 장치는 전송 용량은 물론 양호한 부호화/복호화 성능을 제공할 수 있는 것으로 평가된다.

제 6 실시형태

상기 제 5 실시형태는 데이터 레이트가 2.5 Gps인 경우를 예로 하여 설명하였다. 후술하는 제 6 실시형태에서는, 다른 데이터 레이트의 채널이 데이터 레이트 강화 방법이 적용되는 OCDM 통신 장치에 혼재한다.

도 21 은 도 17 에 도시된 OCDM 통신 장치 (40) 에서, 광 펄스 신호 발생기 (31A, 31B) 가 각각 5 Gps 및 2.5 Gps의 데이터 레이트를 갖는 의사 랜덤 광 RZ 신호를 발생시키는 경우의 복호화된 신호 파형에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 지연기 (41) 의 지연 시간은 세 부호 칩에 대응하는 72 ㎰이다. 횡축의 1 비트 주기는 400 ㎰에 대응한다. 나타낸 바와 같이, 매우 양호한 아이 개구가 관찰된다. 아이 개구로부터 전송 특성은 지연 시간을 제공함으로써 향상될 수 있음을 알 수 있다. 이들 결과로부터 상기 광 부호 분할 다중화 장치는 전송 용량은 물론 양호한 부호화/복호화 성능을 제공할 수 있는 것으로 평가된다.

도 22 는 광 신호 발생기 (31A, 31B) 둘 다 5 Gps의 데이터 레이트를 갖는 의사 랜덤 광 RZ 신호를 발생시키는 경우의 복호화된 신호 파형에 대한 시뮬레이션의 예시적인 결과를 나타낸다. 지연기 (41) 의 지연 시간은 세 칩에 대응하는 72 ㎰이다. 마찬가지로, 횡축의 1 비트 주기는 400 ㎰에 대응한다. 나타낸 바와 같이, 매우 양호한 아이 개구가 관찰된다. 아이 개구로부터 전송 특성은 지연 시간을 제공함으로써 향상될 수 있음을 알 수 있다. 또 지연기 (41) 의 지연 시간을 칩 주기 T_chip (24 ㎰) 의 정수배로 변화시킨 경우 조차 양호한 아이 개구가 관찰됨이 증명되었다. 반대로, 지연기 (41) 에 의해 제공된 지연 시간이 정수배로 나누어진 광 신호의 시간 슬롯 (즉, 데이터 레이트의 역) 으로 감소되는 경우 조차, 양호한 아이 개구가 제공되며, 따라서 OCDM 통신 장치 (40) 는 전송 용량은 물론 양호한 부호화/복호화 성능을 제공할 수 있다. 또한, 상기 변화에 한정되지 않고, 지연기 (41) 의 지연 시간을 조정함으로써 양호한 전송을 할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명은 다른 데이터 레이트의 채널이 혼재하는 경우에도 적용 가능하다. 본 발명은 또한 데이터 레이트 강화 방법과 병용할 수 있다. 게다가, 본 발명은 어떤 데이터 레이트에 대해서도 적용 가능하다.

제 7 실시형태

도 23 은 본 발명의 제 7 실시형태에 따른 광 부호 분할 다중화 장치 (45) 의 구성을 도시한 블록도이다. 부호 분할 다중 장치 (45) 는 8개의 전송 채널을 포함한다. 제 1 전송 채널은 가변 데이터 레이트 광 펄스 신호 발생기 (31A), 광 서큘레이터 (15A), 광 부호기 (11A), 및 광 종단기 (12A) 를 포함한다. 제 2 전송 채널 내지 제 8 전송 채널은 각각의 광 부호기 (11B 내지 11H) 로부터 부호화된 신호를 지연시키기 위해 설치하는 가변 지연기 (41B 내지 41H) 를 제외하고는, 제 1 전송 채널과 구성 면에서 유사하다. 가변 지연기 (41B 내지 41H) 를 설치함으로써, 제 1 전송 채널 내지 제 8 전송 채널로부터 부호화된 신호가 광 커플러 (33) 로 결합되기 전 서로에 대해 상대적으로 지연된다. 광 부호기 (11A 내지 11H) 는 서로 다른 M계열 부호의 광 부호기로 구성된다. 각 채널 간의 지연 시간은 각 채널에 대한 부호, 칩의 수, 광 펄스 신호의 데이터 레이트, 광 펄스 폭 등과 같은 것에 기초하여 결정할 수 있지만, 대신에 실제 전송 특성에 기초하여 결정할 수도 있다. 즉, 각 가변 지연기 (41B 내지 41H) 는 최상의 실제 전송 특성을 제공하기 위해 지연 시간에 있어 조정이 가능하다. 여기서 말하는 전송 특성은 비트 오차율, S/N 비율, C/N 비율 등과 같이, 전송 특성을 평가하기 위해 일반적으로 사용하는 특성일 수 있다. 선택적으로는, 각 채널 간의 상대적인 지연 시간이 일정하게 될 수 있다. 예를 들면, 가변 지연기 (41B 내지 41H) 는 3, 6, 9, ..., 21 칩 각각에 대응하는 지연 시간을 제공하도록 조정될 수 있다.

상기와 같이, 다중 부호화된 신호 간에 제공된 적절한 지연 시간은 더욱 양호한 아이 개구 및 향상된 전송 특성을 낳을 수 있다.

상기 실시형태는 다중 위상 편이 FBG 를 부호기 및 복호기에 사용하는 경우를 예로 설명하였지만, 도파관이 광섬유에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 평면형 채널 광 도파관을 광섬유 대신 사용할 수 있다.

상기와 같이, 부호기에 다중 위상 편이 브래그 그레이팅 도파관을 사용하는 위상 부호 다중화 통신 시스템에서, 같은 파장의 부호화된 다른 신호들이 같은 시간 슬롯에서 다중화될 수 있고, 이는 광 통신 시스템의 파장 이용 효율에 있어 극적인 개선을 가져온다. 더욱 상세하게는, 부호기 및/또는 복호기에 다중 위상 편이 브래그 그레이팅 도파관을 채택하는 위상 부호 다중화 통신 시스템은 부호 전체 확산 시간보다 짧은 주기를 갖는 데이터 레이트에 대해 적용될 수 있을 뿐만 아니라 동적으로 데이터 레이트를 변화시킬 수도 있다. 따라서, 도출되는 광 통신 시스템은 유연하게 전송 속도 등과 같은 것을 변화시킴으로써 통신 대역폭을 제어할 수 있는 이점이 있다.

다중 위상 편이 브래그 그레이팅 도파관을 사용하는 부호기/복호기는 매우 단순하고, 저렴하며, 광 디바이스로서 콤팩트 (Compact) 하다는 이점이 있다. 일반적으로, 짧은 펄스 광원은 광 펄스 폭이 좁아짐에 따라 더 복잡해지고 고가화되는 반면에, 상기 데이터 레이트 강화 방법은 더 간단하고 저렴한 펄스 광원을 사용할 수 있도록 한다.

그러므로 통신량에 대한 수요 증가에 응하여 전송 용량을 쉽게 증가시키는 것이 가능하다. 게다가, 그와 같은 전송 용량의 증가는 단지 전송 광원의 데이터 레이트를 증가시킴으로써 수행될 수 있기 때문에, 시스템이 단확산 시간에 매우 낮은 비용으로 업그레이드될 수 있다. 또한, WDM 기술과 같은 것이 전송 용량을 증가시키기 위해서 통신 채널을 더욱 강화하는 데에 병용될 수 있다.

본 발명은 그것의 바람직한 실시형태를 참조하여 설명되었다. 당업자에 의해 상기 실시형태로부터 다양한 개조 및 변경이 가해질 수 있음이 이해되어야 한다. 그러므로 첨부된 청구항은 그와 같은 모든 개조 및 변경을 포함하는 것으로 예기된다.

이 출원은 본 명세서에 참조되어 결합된 출원 번호 2002-337244 및 2002-337245 인 일본 특허 출원에 기초한 것이다.

Claims

이진 위상 광 부호에 기초하여 광 부호 분할 다중화에 사용하는 광 신호 변환기로서,

이진 위상 광 부호의 부호 칩 수와 동일한 수의 균일 피치 그레이팅을 갖는 그레이팅 도파관을 구비하며,

상기 균일 피치 그레이팅은 소정 파장의 광을 반사하도록 도파 방향으로 형성되며,

광 부호 값이 변하는 위치에 대응하는 인접한 균일 피치 그레이팅은 소정 파장의 광에 (2m+1)π/2 (“m”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치되며, 나머지 인접한 균일 피치 그레이팅은 소정 파장의 광에 nπ (“n”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치되는, 광 신호 변환기.
제 1 항에 있어서,

상기 균일 피치 그레이팅의 간격은 상기 균일 피치 그레이팅이 실질적으로 일정한 광 전파 지연 시간차를 제공하도록 결정되는, 광 신호 변환기.
제 1 항에 있어서,

상기 균일 피치 그레이팅들 중 하나 이상은 아포다이즈 그레이팅인, 광 신호 변환기.
제 1 항에 있어서,

광 부호 값이 변하는 위치에 대응하는 상기 인접한 균일 피치 그레이팅들 중 적어도 하나는 아포다이즈 그레이팅인, 광 신호 변환기.
제 1 항에 있어서,

상기 균일 피치 그레이팅은 정현파형, 사각형, 및 삼각형의 굴절률 프로파일 중 하나를 가지는, 광 신호 변환기.
제 1 항에 있어서,

상기 그레이팅 도파관은 광섬유를 포함하는, 광 신호 변환기.
제 1 항에 있어서,

상기 그레이팅 도파관은 평면형 채널 도파관을 포함하는, 광 신호 변환기.
광 부호 분할 다중화 장치에 사용하는 이진 위상 광 부호화를 수행하는 광 부호기로서,

이진 위상 광 부호의 부호 칩 수와 동일한 수의 균일 피치 그레이팅을 갖는 광 도파관 그레이팅을 구비하며,

상기 균일 피치 그레이팅은 소정 파장의 광을 반사하도록 광 도파관의 도파 방향으로 형성되며,

광 부호 값이 변하는 위치에 대응하는 인접한 균일 피치 그레이팅은 소정 파 장의 광에 (2m+1)π/2 (“m”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치되고, 나머지 인접한 균일 피치 그레이팅은 소정 파장의 광에 nπ (“n”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치되는, 광 부호기.
제 8 항에 있어서,

상기 균일 피치 그레이팅의 길이 및 상기 균일 피치 그레이팅들 간의 간격은, 상기 각 균일 피치 그레이팅이 실질적으로 동일한 광 전파 지연 시간을 제공하도록 결정되는, 광 부호기.
제 8 항에 있어서,

상기 광 도파관은 광섬유를 포함하는, 광 부호기.
제 8 항에 있어서,

상기 광 도파관은 평면형 채널 도파관을 포함하는, 광 부호기.
이진 위상 광 부호화에 의해 광 부호 분할 다중화된 광 신호를 복호화하는 광 복호기로서,

이진 위상 광 부호의 부호 칩의 수와 동일한 수의 균일 피치 그레이팅을 갖는 광 도파관 그레이팅을 구비하며,

상기 균일 피치 그레이팅은 광 부호 분할 다중화된 상기 광 신호를 반사하기 위해 광 도파관의 도파 방향으로 형성되며,

광 부호 값이 변하는 위치에 대응하는 인접한 균일 피치 그레이팅은 광 부호 분할 다중화된 광 신호에 (2m+1)π/2 (“m”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치되고, 나머지 인접한 균일 피치 그레이팅은 광 부호 분할 다중화된 광 신호에 nπ (“n”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치되는, 광 복호기.
제 12 항에 있어서,

상기 광 도파관은 광섬유를 포함하는, 광 복호기.
제 12 항에 있어서,

상기 광 도파관은 평면형 채널 도파관을 포함하는, 광 복호기.
이진 위상 광 부호를 사용하여 광 부호 분할 다중화를 수행하는 광 부호 분할 다중화 장치에 사용하는 광 신호 변환기로서,

이진 위상 광 부호의 부호 칩의 수와 동일한 수의 균일 피치 그레이팅을 갖는 그레이팅 도파관 부호기; 및

상기 그레이팅 도파관 부호기의 종단말에 광학적으로 결합된 광 감쇠기를 구비하며,

상기 균일 피치 그레이팅은 도파 방향의 직렬로 상기 균일 피치 그레이팅 각각을 광학적으로 결합하기 위한 각 위상 편이부들을 통해 광 도파관의 도파 방향으 로 형성되어 소정 파장의 광을 반사하며,

광 부호 값이 변하는 위치에 대응하는 상기 위상 편이부는 (2m+1)π/2 (“m”은 정수) 와 같은 위상 편이량을 가지고, 나머지 위상 편이부는 nπ (“n”은 정수) 와 같은 위상 편이량을 가지는, 광 신호 변환기.
이진 위상 광 부호를 사용하여 광 부호 분할 다중화를 수행하기 위한 광 부호 분할 다중화 장치로서,

소정 파장의 광 펄스 신호를 발생하는 하나 이상의 광 펄스 신호 발생기; 및

함께 연계된 이진 위상 광 부호들 중 하나에 대한 부호 칩의 수와 동일한 수의 균일 피치 그레이팅을 가지며, 함께 연계된 상기 광 펄스 신호 발생기 중 하나로부터 광 펄스 신호를 부호화하는 하나 이상의 그레이팅 도파관 부호기를 구비하며,

상기 균일 피치 그레이팅은 함께 연계된 광 펄스 신호 발생기에서의 광 펄스 신호를 반사하기 위해 광 도파관의 도파 방향으로 형성되고,

광 부호 값이 변하는 위치에 대응하는 인접한 균일 피치 그레이팅은 대응하는 광 펄스 신호에 (2m+1)π/2 (“m”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치되고, 나머지 인접한 균일 피치 그레이팅은 대응하는 광 펄스 신호에 nπ (“n”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치되는, 광 부호 분할 다중화 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 광 펄스 신호 발생기들 중 적어도 하나는 광 펄스 신호를 부호화하는 그레이팅 도파관 부호기의 전체 확산 시간 이하의 펄스 주기에서 광 펄스 신호를 발생하는, 광 부호 분할 다중화 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 광 펄스 신호 발생기들 중 하나 이상에 의해 발생되는 광 펄스 신호의 주기를 조정하기 위한 조정기를 더 포함하는, 광 부호 분할 다중화 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 균일 피치 그레이팅은, λ_p 가 광 펄스 신호의 파장이고 Δλ 가 부호화된 신호의 칩 주기의 역에 대응하는 파장인 경우에, λ_p-Δλ ≤ λ_b ≤ λ_p+Δλ 을 만족하는 브래그 파장 λ_b 를 갖는, 광 부호 분할 다중화 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 광 펄스 신호 발생기들 중 하나 이상은 나머지 광 펄스 신호 발생기에 의해 발생된 광 펄스 신호의 주기와 다른 주기에서 광 펄스 신호를 발생하는, 광 부호 분할 다중화 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 그레이팅 도파관 부호기로부터 반사된 부호화 광 신호를 결합하기 위한 광 커플러를 더 포함하는, 광 부호 분할 다중화 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 광 도파관은 광섬유를 포함하는, 광 부호 분할 다중화 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 광 도파관은 평면형 채널 도파관을 포함하는, 광 부호 분할 다중화 장치.
이진 위상 광 부호기를 사용하여 광 부호 분할 다중화된 다중 광 펄스 신호를 역다중화하기 위한 광 부호 분할 역다중화 장치로서,

함께 연계된 이진 위상 광 부호의 부호 칩의 수와 동일한 수의 균일 피치 그레이팅을 가지며, 다중화된 광 펄스 신호를 반사하도록 광 도파관의 도파 방향으로 형성되어 복호화된 광 신호를 발생하는 하나 이상의 그레이팅 도파관 복호기; 및

상기 하나 이상의 그레이팅 도파관 복호기 각각으로부터 복호화된 광 신호를 검출하기 위한 하나 이상의 광 검출기를 구비하고,

광 부호 값이 변하는 위치에 대응하는 인접한 균일 피치 그레이팅은 다중화된 광 펄스 신호에 (2m+1)π/2 (“m”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치되고, 나머지 인접한 균일 피치 그레이팅은 다중화된 광 펄스 신호에 nπ (“n”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치되는, 광 부호 분할 역다중화 장치.
제 24 항에 있어서,

상기 광 도파관은 광섬유를 포함하는, 광 부호 분할 역다중화 장치.
제 24 항에 있어서,

상기 광 도파관은 평면형 채널 도파관을 포함하는, 광 부호 분할 역다중화 장치.
이진 위상 광 부호를 사용하여 광 부호 분할 다중화를 수행하기 위한 광 부호 분할 다중화 장치로서,

함께 연계된 이진 위상 광 부호의 부호 칩의 수와 동일한 수의 균일 피치 그레이팅들을 각각 가지며, 입력 광 신호를 각각 부호화하는 복수의 그레이팅 도파관 부호기; 및

상기 복수의 그레이팅 도파관 부호기로부터 부호화된 각각의 신호를 서로에 대해 상대적으로 지연시키는 적어도 하나의 지연기를 구비하며,

상기 균일 피치 그레이팅은 입력 광 신호를 반사하기 위해 광 도파관의 도파 방향으로 형성되고,

광 부호 값이 변하는 위치에 대응하는 인접한 균일 피치 그레이팅은 입력 광 신호에 (2m+1)π/2 (“m”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치되고, 나머 지 인접한 균일 피치 그레이팅은 입력 광 신호에 nπ (“n”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치되는, 광 부호 분할 다중화 장치.
제 27 항에 있어서,

각각의 상기 그레이팅 도파관 부호기는 광섬유 그레이팅을 포함하는, 광 부호 분할 다중화 장치.
제 27 항에 있어서,

상기 하나 이상의 지연기는 상기 복수의 그레이팅 도파관 부호기로부터 부호화된 신호 각각을 서로에 대해 광 부호의 칩 주기의 정수배에 대응하는 시간으로 지연하는, 광 부호 분할 다중화 장치.
제 27 항에 있어서,

상기 하나 이상의 지연기는 상기 복수의 그레이팅 도파관 부호기로부터 부호화된 신호 각각을 서로에 대해 정수로 나누어진 입력 광 신호의 데이터 레이트에 대응하는 시간으로 지연하는, 광 부호 분할 다중화 장치.
제 27 항에 있어서,

지연된 부호화 신호들을 결합하는 광 커플러를 더 포함하는, 광 부호 분할 다중화 장치.
제 27 항에 있어서,

상기 복수의 그레이팅 도파관 부호기 각각은 그 단자에 광학적으로 결합된 광 감쇠기를 포함하는, 광 부호 분할 다중화 장치.
제 27 항에 있어서,

상기 균일 피치 그레이팅은, λ_p 가 광 펄스 신호의 파장이고 Δλ 가 부호화된 신호의 칩 주기의 역에 대응하는 파장인 경우에, λ_p-Δλ ≤ λ_b ≤ λ_p+Δλ 을 만족하는 브래그 파장 λ_b 를 갖는, 광 부호 분할 다중화 장치.
이진 위상 광 부호를 사용하여 광 부호 분할 다중화를 수행하기 위한 광 부호 분할 다중화 통신 장치로서,

각각 소정 파장의 광 펄스 신호를 발생하는 복수의 광 펄스 신호 발생기;

함께 연계된 이진 위상 광 부호의 부호 칩의 수와 동일한 수의 균일 피치 그레이팅을 각각 가지며, 상기 광 펄스 신호 발생기들 중 하나에서의 광 펄스 신호를 각각 부호화하는 복수의 그레이팅 도파관 부호기; 및

상기 복수의 그레이팅 도파관 부호기로부터 부호화된 각 신호를 서로에 대해 상대적으로 지연시키는 적어도 하나의 지연기를 구비하며,

상기 균일 피치 그레이팅은 광 펄스 신호를 반사하기 위해 광 도파관의 도파 방향으로 형성되고,

광 부호 값이 변하는 위치에 대응하는 인접한 균일 피치 그레이팅은 광 펄스 신호에 (2m+1)π/2 (“m”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치되고, 나머지 인접한 균일 피치 그레이팅은 광 펄스 신호에 nπ (“n”은 정수) 의 위상 편이를 주는 간격으로 배치되는, 광 부호 분할 다중화 통신 장치.
제 34 항에 있어서,

상기 그레이팅 도파관 부호기 각각은 광섬유 그레이팅을 포함하는, 광 부호 분할 다중화 통신 장치.
제 34 항에 있어서,

상기 하나 이상의 지연기는 상기 복수의 그레이팅 도파관 부호기에서 부호화된 신호 각각을 서로에 대해 광 부호의 칩 주기의 정수배에 대응하는 시간으로 지연하는, 광 부호 분할 다중화 통신 장치.
제 34 항에 있어서,

상기 하나 이상의 지연기는 상기 복수의 그레이팅 도파관 부호기로부터 부호화된 신호 각각을 서로에 대해 정수로 나눈 입력 광 신호의 데이터 레이트에 대응하는 시간으로 지연하는, 광 부호 분할 다중화 통신 장치.
제 34 항에 있어서,

상기 광 펄스 신호 발생기들 중 하나 이상은 상기 그레이팅 도파관 부호기의 전체 확산 시간 이하의 펄스 주기로 광 펄스 신호를 발생하는, 광 부호 분할 다중화 통신 장치.
제 34 항에 있어서,

지연된 부호화 신호들을 결합하는 광 커플러를 더 포함하는, 광 부호 분할 다중화 통신 장치.
제 34 항에 있어서,

상기 복수의 그레이팅 도파관 부호기 각각은 그 단자에 광학적으로 결합된 광 감쇠기를 구비하는, 광 부호 분할 다중화 통신 장치.
제 34 항에 있어서,

상기 균일 피치 그레이팅은, λ_p 가 광 펄스 신호의 파장이고 Δλ 가 부호화 신호의 칩 주기의 역에 대응하는 파장인 경우, λ_p-Δλ ≤ λ_b ≤ λ_p+Δλ 을 만족하는 브래그 파장 λ_b 를 갖는, 광 부호 분할 다중화 통신 장치.