KR20010074726A - Photonic integrated circuit for optical cdma - Google Patents

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KR20010074726A
KR20010074726A KR1020017000760A KR20017000760A KR20010074726A KR 20010074726 A KR20010074726 A KR 20010074726A KR 1020017000760 A KR1020017000760 A KR 1020017000760A KR 20017000760 A KR20017000760 A KR 20017000760A KR 20010074726 A KR20010074726 A KR 20010074726A
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더트비렌드라
나라기마노허
찬제임스케이.
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Abstract

본 발명의 광 CDMA시스템은 광자 집적회로내에 적어도 부분적으로 구현되고, 광대역 광원은 전송될 데이터를 이용하여 변조되며, 광원은 예를 들어 회절격자를 이용하여 공간적으로 확산되고 광자 집적회로내에 포함된 공간적 스텍트럼-코딩 마스크를 통해 전달되며, 인코딩된 변조 광빔의 확산 주파수는 그 후 광섬유 또는 광통신시스템으로의 주사를 위해서 변조된, 인코딩된 확산스펙트럼 광신호를 제공하기 위해 재결합되고, 수신된 빛은 2개 성분으로 분할되고 한 쌍의 보완 디코더에 제공되며, 보완 인코더 각각의 내부에서 광빔의 수신된 부분은 공간적으로 확산되고 공간적 디코딩 마스크를 통해 전달되며, 확산소자 및 마스크 모두는 광자 집적회로내에 포함되고, 디코더중의 하나는 최초 전송 마스크 및 다른, 보완적 디코더의 공간 디코딩 함수 U를 포함하고 보완 함수 Um을 포함하는 공간 디코딩 마스크를 포함하며, 각각의 보완 디코더내에서, 공간적으로 확산된 광신호는 디코딩 마스크를 통해 전달된 후 재결합되고, 보완 디코딩 마스크를 통과하는 신호는 그후 차동검출기의 다른 입력에 제공되며 상기 빛안에서 최초 변조된 신호가 복구되는 것을 특징으로 한다.The optical CDMA system of the present invention is implemented at least partially in a photon integrated circuit, where the broadband light source is modulated using data to be transmitted, the light source being spatially diffused using, for example, a diffraction grating and contained within the photon integrated circuit. Passed through a spectrum-coding mask, the spreading frequency of the encoded modulated light beam is then recombined to provide an encoded spread spectrum optical signal that has been modulated for scanning into an optical fiber or optical communication system, and the received light is two Divided into components and provided to a pair of complementary decoders, inside each of the complementary encoders the received portion of the light beam is spatially spread and transmitted through a spatial decoding mask, both the diffusing element and the mask being contained within the photon integrated circuit, One of the decoders is the original transmission mask and the spatial decoding function of the other, complementary decoder. A spatial decoding mask comprising U and comprising a complementary function U m , wherein within each complementary decoder, the spatially spread optical signal is passed through the decoding mask and then recombined, and the signal passing through the complementary decoding mask It is then provided to the other input of the differential detector and is characterized in that the original modulated signal is recovered in the light.

Description

광 CDMA용 광자 집적회로{PHOTONIC INTEGRATED CIRCUIT FOR OPTICAL CDMA}Photonic integrated circuit for optical CDA {PHOTONIC INTEGRATED CIRCUIT FOR OPTICAL CDMA}

우선권preference

이 출원은 1998년 9월14일에 출원된 가특허출원 60/100,223의 우선권을 청구한다.This application claims the priority of provisional patent application 60 / 100,223, filed September 14, 1998.

최근, 예를 들면, 위성통신과 같은 기술, 케이블 TV와 같은 화상 프로그래밍 할당 네트워크, 코드-분할 다중 액세스 전화통신을 포함하는 확산-스펙트럼 전화통신의 증가된 사용으로 통신 대역폭에 대한 요구가 확대되고 있다. 이러한 기술은 일상의 통신과 잘 통합된다. 광역 통신에 대한 요구의 증가는 새로운 통신기술과 새로운 통신 기반에 상당한 투자를 요구한다. 예를 들면, 케이블 TV산업, 전화회사, 인터넷 제공자 및 다양한 기관의 존재는 장거리 광섬유 네트워크와 섬유 네트워크용 설비에 투자되고 있다. 사용하는 대역폭에 대한 적극적인 요구를 가지는 이 기반의 부가는 새로운 기술과 기반에 있어서 아직 추가적인 투자가 요구되고 있다.In recent years, the demand for communication bandwidth is expanding with the increased use of spread-spectrum telephony, including technologies such as satellite communications, image programming assignment networks such as cable TV, and code-division multiple access telephony. . This technology integrates well with everyday communication. Increasing demand for wide area communications requires significant investment in new communications technologies and new communications infrastructure. For example, the presence of the cable TV industry, telephone companies, Internet providers, and various organizations is investing in long-distance fiber optic networks and equipment for fiber networks. The addition of this infrastructure, which has an active demand for bandwidth to use, still requires additional investment in new technologies and infrastructure.

장거리로 광섬유를 설치하는 것은 고비용이 든다. 또한, 종래의 광섬유 또는 다른 광통신 네트워크는 단지 통신시스템의 이용가능한 대역폭의 작은 부분에서만 유용하다. 따라서, 섬유 네트워크의 더 높은 유용성을 얻고 광섬유 시스템의 대역폭을 증가시키는 것에 대해 고려하게 된다. 광섬유 통신시스템의 대역폭을 증기시키고 섬유 시스템의 복수의 공급원로부터의 정보를 이송하기 위한 기술이 개발되고 있다. 일반적으로, 이들 기술은 이러한 시스템에 의해 종래에 사용된 비교적 간단한 코딩 조직을 보완하는 것에 의해 광섬유의 쉽게 이용가능한 광학 대역폭을 사용하는 것을 추구하고 있다. 섬유 시스템의 대역폭의 어떤 개선에 있어서, 광섬유는 단일하고 좁은 파장 구성의 광학 캐리어 신호상에 광학 채널을 이송하며, 복수 사용자는 시간-분할 멀티플렉싱(TDM) 또는 시간-분할 멀티 액세스(TDMA)를 이용하여 섬유를 액세스한다. 시간 분할 기술은 특정 통신채널로 프레임내의 연속 시간 슬롯을 할당하는 것에 의해 데이터의 프레임을 전송한다. 광학 TDM은 쇼트-펄스 다이오드 레이저를 요구하며, 대역폭 유용성에서의 적당한 개선만을 제공한다. 또한, TDM 네트워크상의 전송속도를 개선하는 것은 모든 트랜스시버가 높은 전송속도로 업그레이드된 네트워크에 부착될 것을 요구한다. 부분적인 네트워크 업그레이드는 유연성이 적은 TDM 시스템이 바람직하다. 한편, TDM 시스템은 예언성과 복수 사용자 시스템에서 "폭발(bursty)"로 표현되는 매우 바람직한 균일한 데이터 흐름을 제공한다. 따라서, TDM 기술은 광통신시스템에서 계속적으로 중요하지만 다른 기술이 전체 시스템에 대한 소망 통신 대역폭을 얻는데 사용되어야 한다. 따라서, TDM 통신기술과 양립할 수 있는 광학 시스템에서의 증가된 대역폭을 제공하는 것이 바람직하다.Installing fiber over long distances is expensive. In addition, conventional fiber optics or other optical communication networks are only useful in a small fraction of the available bandwidth of a communication system. Thus, consideration is given to gaining higher utility of the fiber network and increasing the bandwidth of the fiber optic system. Techniques have been developed to vaporize the bandwidth of a fiber optic communication system and transfer information from multiple sources of fiber systems. In general, these techniques seek to use the readily available optical bandwidth of optical fibers by complementing the relatively simple coding organization conventionally used by such systems. In some improvement of the bandwidth of a fiber system, optical fibers carry optical channels on optical carrier signals of a single narrow wavelength configuration, and multiple users use time-division multiplexing (TDM) or time-division multiple access (TDMA). Access the fiber. Time division techniques transmit frames of data by allocating consecutive time slots within a frame to a particular communication channel. Optical TDM requires a short-pulse diode laser and provides only a moderate improvement in bandwidth availability. In addition, improving the transmission rate on the TDM network requires that all transceivers be attached to the upgraded network at high transmission rates. Partial network upgrades are preferred for less flexible TDM systems. TDM systems, on the other hand, provide a highly desirable uniform data flow, expressed as "bursty" in predictive and multi-user systems. Thus, TDM technology continues to be important in optical communication systems, but other technologies must be used to obtain the desired communication bandwidth for the entire system. Accordingly, it would be desirable to provide increased bandwidth in optical systems that are compatible with TDM communication technology.

광통신 네티워크의 유용성을 개선하기 위한 한가지 방책은 TDM 보다 시스템 대역폭을 증가시키고 복수 사용자 액세스의 독립적인 형태를 지지하도록 파장-분할 멀티플렉싱(WDM) 또는 파장-분할 멀티 액세스(WDMA)를 채용하는 것이다. WDM 시스템은 확장된 대역폭을 제공하기 위해 비중첩 파장 밴드중의 한 세트를 각각 이용하는 복수의 광학 채널을 제공한다. 정보는 전형적으로 레이저 또는 광방출 다이오드와 같은 좁은 파장 밴드 광학 공급원에 의해 생성된 할당된 파장 밴드내의 광 빔을 사용하는각각의 광학 채널에 독립적으로 전송된다. 각각의 광 공급원은 데이터로 변조되며, 서로다른 파장 밴드의 모두에 대한 얻어진 변조된 광출력은 멀티플렉스되며, 광섬유내로 결합되어 섬유로 전송된다. 각각의 채널ㅇ 대응하는 좁은 파장 밴드 광의 변조는 간단한 디지털 데이터 또는 TDM에 의해 형성된 복수의 통신채널을 인코드할 수 있다. 작은 간섭이 서로다른 파장 밴드내에 형성된 채널사이에서 발생할 것이다. 수신단부에서, 각각의 WDM 채널은 WDM 채널상에 데이트를 전송하기 위해 사용된 파장 밴드에 할당조니 수신기에서 종단된다. 이는 조율 필터와 같은 디멀티플렉서를 이용하여 수신된 전체 광신호를 서로다른 파장으로 분리하고,특정 채널의 파장으로 할당된 수신기에 분리된 좁은 파장 밴드 광신호를 조사하는 것에 의해 시스템내에서 달성될 수 있다.One way to improve the usability of optical communication networks is to employ wavelength-division multiplexing (WDM) or wavelength-division multiple access (WDMA) to increase system bandwidth and support independent forms of multi-user access over TDM. The WDM system provides a plurality of optical channels each using one set of non-overlapping wavelength bands to provide extended bandwidth. Information is transmitted independently of each optical channel using light beams within the assigned wavelength band typically generated by narrow wavelength band optical sources such as lasers or light emitting diodes. Each light source is modulated with data, and the resulting modulated light output for all of the different wavelength bands is multiplexed, combined into an optical fiber and transmitted to the fiber. Each channel's corresponding modulation of narrow wavelength band light can encode a plurality of communication channels formed by simple digital data or TDM. Small interference will occur between channels formed in different wavelength bands. At the receiving end, each WDM channel is terminated at the receiver, assigned to the wavelength band used to transmit data on the WDM channel. This can be achieved in the system by separating the entire received optical signal into different wavelengths using a demultiplexer, such as a tuning filter, and irradiating a narrow wavelength band optical signal to a receiver assigned to a particular channel wavelength. .

특히, WDM 시스템의 비용은 이 기술의 적용을 한정한다. WDM 섬유 광통신 시스템의 일실시예는 128개의 다른 채널을 구비한 화상 분할 네트워크로 미국특허제5,579,143호에 개시되어 있다. 128개의 서로다른 채널은 128개의 가깝게 일정간격으로 띄어져 있으나 별개의 파장으로 동작하는 128개의 서로다른 레이저를 사용하여 형성된다. 이들 레이저는 정확하게 선택된 파장을 가지며, 또한 한정된 도드 구조체를 가지며 통신시스템에 개해 요구된 특성을 얻는다. WDM 화상 분배 시스템에 적합한 레이저는 각각 고가로 소망 광학 특성을 갖는 128개의 레이저에 대한 요구는 모든 시스템에 과도한 비용을 가져올 수 있다. 시스템의 비용은 국소 컴퓨터 네트워크와 같은 적용에서의 사용에 바람직하지 않으며 이 기술의 적용을 한정한다. 후술하는 바와 같이, 본 발명의 실시예는 미국특허 제5,579,143호에 기술된 것과 같은 화상 분배 네트워크를 제공할 수 있으며, 본 발명의 일실시예는 유연성과 경제성을 갖는 시스템으로, 중간 및 광역 네트워크 적용의 다른 형태를 제공할 수 있다. 미국특허 제5,579,143호의 많은 레이저 시스템의 WDM과는 달리, 본 발명의 일실시예는 충분한 유연성과 국소 네트워크의 적어도 어떤 형태에 사용되는 충분한 유연성과 비용 효과를 제공할 수 있다.In particular, the cost of a WDM system limits the application of this technique. One embodiment of a WDM fiber optical communication system is disclosed in US Pat. No. 5,579,143 with an image segmentation network having 128 different channels. The 128 different channels are formed using 128 different lasers operating at 128 closely spaced but distinct wavelengths. These lasers have a correctly selected wavelength, and also have a finite doped structure and obtain the required characteristics from the communication system. Lasers suitable for WDM image distribution systems are expensive and the demand for 128 lasers, each with the desired optical properties, can result in excessive costs for all systems. The cost of the system is undesirable for use in applications such as local computer networks and limits the application of this technique. As described below, embodiments of the present invention may provide an image distribution network as described in US Pat. No. 5,579,143, and an embodiment of the present invention is a system with flexibility and economy, and may be applied to medium and wide area networks. Other forms of can be provided. Unlike the WDM of many laser systems of US Pat. No. 5,579,143, one embodiment of the present invention can provide sufficient flexibility and sufficient cost effectiveness for use in at least some form of local network.

후술하는 바와 같이, 본 발명의 일실시예는 공지된 WDM 시스템보다 저비용으로 광섬유 통신시스템의 대역폭의 개선된 로딩을 얻기 위해 확산 스펙트럼 통신기술을 사용한다. 확산 스펙트럼 통신기술은 상당한 이점을 가지며 유용성, 특히 군보안 및 휴대폰에 탁월한 유용성을 갖는 것으로 알려져 있다. 따라서, 광통신 기술에 적용될 수 있는 확산 스펙트럼 기술은 코드-분할 다중 액세스(CDMA)에서 제안되고 있다. 확산 스펙트럼 기술은 광섬유에 기초한 광통신 시스템의 대역폭이 충분히 크기 때문에 광통신 시스템에 바람직하며, 다차원 코딩 기숭이 광통신 시스템에 즉시 입력될 수 있는 전기적으로 발생된 신호의 데이터율에 영향없이 사용될 수 있다. 데이터의 서로다른 채널은 주파수 도메인으로 형성될 수 있으며 독립 데이터 스트림은 채널중의 어떠한 하나내의 데이터율을 제한하지 않고 서로다른 채널에 공급될 수 있다. 간단한 관점으로부터, 전술한 WDM 시스템은 복수의 데이터 재널이 서로다른 파장에 대해 한정되는 확산 스펙트럼 시스템의 한정 문제를 고려할 필요가 있다. 서로다른 파장 채널은 각각의 파장 채널에 전송될 수 있는 광학 주파수 도메인과 시간 도메인 신호에 한정된다. CDMA로부터, 전술한 WDM 통신시스템의 별개의 파장 채널은 코드 벡터사이에 중첩이 없기 때문에 각각의 코드 벡터가 직교하는 단일 위치 코드를 제공한다.As described below, one embodiment of the present invention uses spread spectrum communication techniques to obtain an improved loading of the bandwidth of an optical fiber communication system at a lower cost than known WDM systems. Spread-spectrum communication technology has been known to have significant advantages and excellent utility, particularly for military security and mobile phones. Accordingly, spread spectrum techniques that can be applied to optical communication techniques have been proposed in code-division multiple access (CDMA). Spread-spectrum technology is preferred for optical communication systems because the bandwidth of optical fiber based optical communication systems is large enough, and multi-dimensional coding techniques can be used without affecting the data rate of the electrically generated signal that can be immediately input into the optical communication system. Different channels of data can be formed in the frequency domain and independent data streams can be supplied to different channels without limiting the data rate within any one of the channels. From a simple point of view, the above-described WDM system needs to consider the problem of the limitation of spread spectrum systems in which a plurality of data channels are defined for different wavelengths. Different wavelength channels are limited to the optical frequency domain and time domain signals that can be transmitted on each wavelength channel. From CDMA, the separate wavelength channels of the aforementioned WDM communication system provide a single location code where each code vector is orthogonal because there is no overlap between the code vectors.

광학 CDMA 시스템에 대한 제안은 예를 들면 카브흐라드의 "Optical Code-Division-Multiplexed Systems Based on Spectral Encoding of Noncoherent Sources,"J.Lightwave Tech.,Vol. 13, No. 3, pp. 534-545(1995)의 무선주파수 CDMA의 전통적인 형태와 유사하다. 전술한 WDM 시스템에 대해, 제안된 광학 CDMA 시스템은 광역-스펙트럼 공급원을 사용하며 시간-도메인 코딩에 부가하여 주파수(균등 파장) 코딩을 조합한다. 카브흐라드의 논문에 제안된 이론상의 광학 CDMA의 개략적인 설명을 도 1에 나타내었다. 제안된 광학 CDMA 시스템은 광역 스펙트럼, 에지-이미팅과 이질의 공급원 슈퍼발광 다이오드 또는 에르븀-도핑된 섬유 증폭기를 사용한다. 도시된 CDMA 시스템에 있어서, 광역밴드 공급원은 시간-도메인 데이터 스트림(10)으로 변조되며, 시간 도메인 변조된 광역-스펙트럼 광(14)은 미러(18) 또는 다른 조종 광에 의해 공간 광 변조기(16)내로 조사된다.Suggestions for optical CDMA systems are described, for example, in Kavrrad, "Optical Code-Division-Multiplexed Systems Based on Spectral Encoding of Noncoherent Sources," J. Lightwave Tech., Vol. 13, No. 3, pp. It is similar to the traditional form of radio frequency CDMA of 534-545 (1995). For the WDM system described above, the proposed optical CDMA system uses a wide-spectrum source and combines frequency (even wavelength) coding in addition to time-domain coding. A schematic description of the theoretical optical CDMA proposed in Kavrad's paper is shown in FIG. 1. The proposed optical CDMA system uses a wide spectrum, edge-emitting and heterogeneous source super light emitting diode or erbium-doped fiber amplifier. In the illustrated CDMA system, the wideband source is modulated into a time-domain data stream 10, and the time-domain modulated wide-spectrum light 14 is spatial spatial modulator 16 by a mirror 18 or other steering light. Is investigated.

공간 광 변조기(16)내의 광 빔(20)은 공간을 지나 확산하는 다양한 성분의 파장을 갖는 광 빔(24)을 생산하도록 광의 스펙트럼을 공간적으로 확산시키는 회절격자(22)상에 입사된다. 그 후, 공간적으로의 확산 스펙트럼 빔(24)은 구면 렌즈(26)상에 입사되어 입사광을 여과하는 공간적으로 패턴된 마스크(28)상에 빔을 조사한다. 마스크(28)에 의해 공간적으로 여과된 광은 제 2 구면 렌즈(30)를 통과하여 광을 재조합하는 제 2 회절격자(34)상에 보내진다. 마스크(28)는 한쌍의 공조첨 렌즈(26, 30) 사이의 중간에 위치되며, 회절격자(22, 34)는 공초점 렌즈(26, 30)의 각각의 초점에 위치된다. 이질 공급원의 광역 광학 스펙트럼은 공간적으로 패턴된 마스크(28)에서 공간적으로 확대되며, 마스크는 확산 스펙트럼 광을 공간적으로 변조한다. 광의 스펙트럼이 공간적으로 확대되기 때문에, 공간적 변조는 광의 파장을 변조하는 효과 또는 동등하게 광의 주파수를 변조하는 효과를 가진다. 따라서, 변조된 광은 광을 변조하는데 사용된 특정 마스크의 주파수 패턴 특성을 가진다. 그 루, 이 주파수 패턴은 광학 네트워크내의 특정 사용자를 표시하거나 또는 멀티-채널 진송 시스템내의 특정 채널을 표시하는데 사용될 수 있다.Light beam 20 in spatial light modulator 16 is incident on diffraction grating 22 which spatially diffuses the spectrum of light to produce light beam 24 having wavelengths of various components that diffuse through space. Thereafter, a spatially spread spectrum beam 24 is incident on the spherical lens 26 and irradiates the beam onto a spatially patterned mask 28 that filters the incident light. Spatially filtered light by the mask 28 is passed through the second spherical lens 30 on the second diffraction grating 34 to recombine the light. The mask 28 is located midway between the pair of coordination lenses 26, 30, and the diffraction gratings 22, 34 are located at the respective focus of the confocal lenses 26, 30. The broad optical spectrum of the heterogeneous source is spatially enlarged in the spatially patterned mask 28, which spatially modulates the spread spectral light. Since the spectrum of light is spatially enlarged, spatial modulation has the effect of modulating the wavelength of the light, or equally modulating the frequency of the light. Thus, the modulated light has the frequency pattern characteristics of the particular mask used to modulate the light. This frequency pattern can then be used to indicate a particular user in the optical network or to indicate a particular channel in a multi-channel propagation system.

마스크(28)를 통과한 후, 공간적으로 변조된 광은 렌즈(30)를 통과하며, 파장 변조된 광 빔(32)은 제 2 회절격자(34)에 의해 공간적으로 모아진다. 파장 변조되고 공간적으로 농축된 광 빔(36)은 공간적 광 변조기(16) 밖으로 통과되어 미러(38) 또는 섬유 네트워크 또는 전송 시스템내로 광을 조종하는 다른 빔에 의해 조사된다. CDMA 시스템의 일부는 시스템의 전송기 부분을 나타내며, 섬유 네트워크(42)로부터 광경로 아래쪽에 도시된 CDMA 시스템의 다른 부분은 도시된 시스템에대한 수신기를 나타낸다. 수신기는 많은 사용자를 포함하는 네트워크내의 특정 전송기를 나타낸다. 이는 전송기내의 특성 공간 마스크(28)를 제공하여 광학 네트워크내의 많은 전송된 신호를 따라 전송 마스크의 공간적 인코딩 특성을 수신기에서 검출하는 것에 의해 달성된다. 카브흐라드 논문에 기술되어 있는 바와 같이, 마스크(28)는 전송기가 내트워크상의 다양한 별개의 수신기를 선택할 수 있도록 가변적인 것이 중요하다. 달리 표현하면, 도시된 전송기를 구비한 특정 사용자가 특정 수신기를 선택하거나 또는 사용자가 마스크(28)의 공간 패턴을 변경하는 것에 의해 전송된 데이터 스트림을 수신하면, 전송된 빔(40)의 주파수 코딩은 전송기 마스크(28)가 예정된 수신기의 공간적인 코딩 특성에 대응한다.After passing through the mask 28, the spatially modulated light passes through the lens 30, and the wavelength modulated light beam 32 is spatially collected by the second diffraction grating 34. The wavelength modulated and spatially concentrated light beam 36 passes out of the spatial light modulator 16 and is irradiated by a mirror 38 or other beam that directs light into the fiber network or transmission system. Part of the CDMA system represents the transmitter portion of the system and another portion of the CDMA system shown below the optical path from the fiber network 42 represents the receiver for the system shown. The receiver represents a specific transmitter in the network that includes many users. This is accomplished by providing a characteristic space mask 28 in the transmitter to detect the spatial encoding characteristics of the transmission mask at the receiver along many transmitted signals in the optical network. As described in the Kavrad paper, it is important for the mask 28 to be variable so that the transmitter can select various separate receivers on the network. In other words, frequency coding of the transmitted beam 40 when a particular user with the illustrated transmitter selects a particular receiver or when the user receives the transmitted data stream by changing the spatial pattern of the mask 28. 마스크 corresponds to the spatial coding characteristics of the receiver for which the transmitter mask 28 is intended.

도 1에 도시된 수신기는 전송기 마스크(28)의 공간적인(주파수 또는 파장) 변조 특성과 다른 특성 공간 변조 패턴을 갖는 거절된 신호를 검출하는 것에 의해 특정 전송기로주터 전송된 데이터를 검출한다. 광섬유 네트워크(42)로부터 수신된 광은 커플러(44)에 의해 2개의 다른 수신채널내로 결합된다. 제 1 수신기 채널은 공간적인 광 변조기(16)에 사용된 하나의 마스크를 가지는 공간적 광 복조기(46)를 포함하며, 제 2 수신기 채널은 전송기의 공간적 광 변조기(16)와 유사한 구성으로 변조기 마스크(28)의 "대향" 마스크를 갖는 공간적 광 복조기(48)를 포함한다. 각각의 공간적 광 복조기(46, 48)는 수신된 광학 신호의 여과기능을 실행하며, 여과된 광을 조합된 광검출기(50, 52) 밖으로 보낸다. 광검출기(50, 52)는 여과된 광 신호를 검출하여 다른 증폭기(54)에 출력 신호를 제공한다. 다른 증폭기(54)의 출력은 낮은 경로 필터(56)에 제공되며, 원 전송 데이터(58)가 회수된다.The receiver shown in FIG. 1 detects data transmitted from a particular transmitter by detecting a rejected signal having a characteristic spatial modulation pattern that is different from the spatial (frequency or wavelength) modulation characteristic of the transmitter mask 28. Light received from the fiber optic network 42 is coupled into two different receiving channels by the coupler 44. The first receiver channel comprises a spatial light demodulator 46 with one mask used for the spatial light modulator 16, and the second receiver channel has a modulator mask (similar to the spatial light modulator 16 of the transmitter). A spatial light demodulator 48 having an "opposing" mask of 28). Each spatial light demodulator 46, 48 performs a filtering function of the received optical signal and sends the filtered light out of the combined photodetectors 50, 52. Photodetectors 50 and 52 detect the filtered optical signal and provide an output signal to another amplifier 54. The output of the other amplifier 54 is provided to the low path filter 56, and the original transmission data 58 is recovered.

도 2는 수신기 회로도의 상세도이다. 이 도면에 있어서, 공간적 광 복조기(46, 48)는 도 1에 도시된 공간적 광 변조기(16)와 유사하며, 시스템의 개개의 구성요소는 개별적으로 도시되어 있지 않다. 수신된 광(60)은 수신기로 입력되며, 커플러(62)를 사용하여 스플릿되며, 광의 일부는 공간적 광 복조기(46)내로 조되며, 광의 다른 부분은 미러(64)를 사용하여 다른 공간적 광 복조기(48)내로 조시된다. 공간적 광 복조기(46)는 동일한 공간적(주피수, 파장) 변조기능을 사용하여 전송기의 공간적 광 변조기(16)에 사용된 것과 같이 수신된 광(60)을 여과하며, 여과된 광을 광검출기(50)에 제공한다. 공간적 광 복조기(48)는 보조 공간적 필터링 기능을 사용하여 수신된 광을 여과하며, 그 출력을 검출기(52)에 제공한다. 증폭기(54)는 2개의 광검출기로부터의 출력 신호를 공제한다. 전송기의 공간적 광 변조기(16)과의 동일한 여과 기능 효과를 위해, 공간적 광 복조기(46)는 전송기 마스크(28)와 동일한 마스크(66)를 포함한다. 공간적 광 복조기(48)는 마스크(28, 66)에 보조적인 여과 기능을 실행하는 마스크(68)를 포함하여, 공간적 광 복조기(48)가 공간적 광 변조기(16, 46)의 여과 기능에 보조적인 여과 기능을 실행하도록 한다. 카브히라드의 논문에 있어서, 각각의 마스크(16, 66, 68)는 액정소자로, 이들 마스크는 완전히 프로그래가능하다.2 is a detailed view of a receiver circuit diagram. In this figure, spatial light demodulators 46 and 48 are similar to the spatial light modulator 16 shown in FIG. 1, and individual components of the system are not shown separately. The received light 60 is input to the receiver and split using a coupler 62, some of the light is directed into the spatial light demodulator 46, and other parts of the light are mirrored 64 to another spatial light demodulator. It is indicated in 48. The spatial light demodulator 46 filters the received light 60 as used in the spatial light modulator 16 of the transmitter using the same spatial (frequency, wavelength) modulation function, and filters the filtered light into a photodetector ( To 50). Spatial light demodulator 48 filters the received light using an auxiliary spatial filtering function and provides its output to detector 52. Amplifier 54 subtracts the output signals from the two photodetectors. For the same filtering function effect as the spatial light modulator 16 of the transmitter, the spatial light demodulator 46 includes the same mask 66 as the transmitter mask 28. Spatial light demodulator 48 includes a mask 68 that performs filtration functions secondary to masks 28 and 66, such that spatial light demodulator 48 is assisted in filtration functions of spatial light modulators 16 and 46. Enable the filtration function. In Kabhirrad's paper, each mask 16, 66, 68 is a liquid crystal element, and these masks are fully programmable.

마스크에 내장된 특정 코드는 계획된 광학 적용에 적합하여야 한다. CDMA가 무선주파수(RF) 도메인 통신 시스템에 폭넓게 사용되고 있지만, 광학 시스템내의 주파수(파장) 도메인 인코딩에서의 이의 적용은 한정되고 있다. 이는 RF CDMA 시스템의 성공이 양호한 보정 특성을 갖는 잘 설계된 양극 코드 시퀀스(즉, +1 및 -1값의 시퀀스)의 사용에 결정적으로 의존하기 때문이다. 이러한 코드는 M-시퀀스, 골드 시퀀스, 카사미 시퀀스 및 직교 월시 코드를 포함한다. 이들 양극 코드는 위상 정보를 포함하는 전자기 신호가 검출될 수 있기 때문에 RF 도메인에서 사용될 수 있다. RF CDMA 기술은 이러한 광학 시스템이 위상 정보를 검출할 수 없기 때문에 이질 광 공급원과 직접 검출(즉, 광검출기를 사용하여 밀도의 자승 검출)이 채용된 광 시스템에 폭넓게 적용할 수 없다. 네가티브 심볼 값을 한정하는 코드 시퀀스는 이러한 광학 시스템에 사용될 수 없다. 그 결과, 단지 양극 코드, 즉 0 및 0 값의 코드 시퀀스만이 직접 검출 광학 시스템에서 CDMA에 대해 사용될 수 있다.The specific code embedded in the mask should be suitable for the intended optical application. Although CDMA is widely used in radio frequency (RF) domain communication systems, its application in frequency (wavelength) domain encoding in optical systems is limited. This is because the success of the RF CDMA system is critically dependent on the use of well-designed bipolar code sequences (i.e., sequences of +1 and -1 values) with good correction characteristics. Such codes include M-sequences, gold sequences, casami sequences, and orthogonal Walsh codes. These bipolar codes can be used in the RF domain because electromagnetic signals containing phase information can be detected. RF CDMA technology is not widely applicable to optical systems employing heterogeneous light sources and direct detection (i.e. density squared detection using photodetectors) because such optical systems cannot detect phase information. Code sequences that define negative symbol values cannot be used in such optical systems. As a result, only bipolar codes, i.e., code sequences of zero and zero values, can be used for CDMA in direct detection optical systems.

카브히하드 논문은 단극(0's 및 1's만) M-시퀀스 또는 하다마그 코드의 단극형태가 제공된 마스크를 포함하는 도 1 및 도 2에 도시된 시스템내의 마스크에 대한 다양한 양극 코드의 적용을 제안하고 있다. 양극 코드의 이들 종류에 대해, 카브히하드 논문은 길이 N의 양극 코드는 길이 2N의 단극 코드 시퀀스로 변환되어야 하며, 이러한 코드를 포함하는 시스템은 전체 N-1 사용자를 지지할 수 있어야 한다고 나타내고 있다. 카브히하드 논문은 이러한 시스템의 특정 설비에 대한 논의는 거의 없이 CDMA 시스템의 이론을 주로 개시하고 있다.The Kabhihad paper proposes the application of various bipolar codes to masks in the system shown in FIGS. 1 and 2, including masks provided with monopolar (0's and 1's only) M-sequences or monopolar forms of Hadamag codes. . For these kinds of bipolar cords, the Khabhard Hard paper indicates that bipolar codes of length N must be converted to a monopolar code sequence of length 2N, and the system containing such codes must be able to support the entire N-1 user. . The Kabhihad paper mainly describes the theory of CDMA systems with little discussion of the specific facilities of such systems.

변환된 양극 코드 시퀀스를 포함하는 광학 CDMA 시스템의 다른 특정 예는 단극 시스템에서의 양극 코드의 전송 및 검출을 위해 제안되었다. 이 시스템은 L.Nguyen, B.Aazhang and J.F.Young, including "Optical CDMA with Spectral Encoding and Bipolar Codes," Proc. 29th Annual Conf. Information Sciences and System(Johns Hopkins University, March 22024, 1995), and "All-Optical CDMAwith Bipolar Codes, " Elec, Lett., 16th March 1995, Vol 3, No 6, pp. 468-470에 기술되어 있다. 이는 또한 영 등의 미국특허 제5,760,941호에 요약되어 있다. 영의 미국특허의 시스템은 도 3에 개략적으로 도시되어 있으며, 전송기(80)는 광역 스펙트럼 광 공급원(82)을 채용하며, 출력은 빔 스플리터(84)에 의해 2개의 공간적 광 변조기(90, 92)에 의해 처리되는 2개의 빔(86, 88)으로 스플릿된다. 제 1 공간적 광 변조기(90)는 광 빔(86)을 스펙트럼 분광하기 위한 분광 회절격자(94)와 광 빔의 스펙트럼 성분을 선택적으로 통과시키거나 또는 차단는 제 1 공간적 인코딩 마스크(96)상에 분광된 광을 시준하고 조사하는 렌즈(96)를 포함한다. 렌즈(100)는 공간적으로 변조된 광 빔의 공간적 성분을 수집하며, 재조합 회절격자(102)는 인코드된 빔(104)으로 확산 빔을 재조합한다. 인코딩 마스크의 "통과" 및 "차단"상태는 0's 및 1's, 즉 2진수, 단극 코드의 시퀀스를 나타낸다. 제 1 마스크(98)에 대한 코드(106)는 코드를 가지며, 여기에서, U는 길이 N의 단극 코드, U는 그의 보수,는 2개의 코드의 연결을 나타낸다. 제 2 인코더(92)(상세히 도시되지 않음)는 그의 이코딩 마스크가 코드를 가지는 것을 제외하고는 제 1 인코더(90)와 유사하다. 심볼 공급원(108)은 제 1 ON/OFF 변조기(110)로 0's와 1's를 나타내는 위상의 시퀀스를 출력하며 변환기(112)를 통하여 제 2 ON/OFF 변조기(114)로 출력한다. 2개의 변조기(110, 114)는 2개의 공간적으로 변조된 광 빔을 변조하며, 2개의 빔은 2개의 인코드된 광 빔(118, 120)을 조합하도록 빔 스플리터(116)을 사용하여 조합된다. 변조된 광 빔은 공급원이 0 또는 1인 것으로부터비트에 따라 출력 포트에 선택적으로 결합된다.Another particular example of an optical CDMA system that includes a converted bipolar code sequence has been proposed for the transmission and detection of bipolar codes in unipolar systems. The system is described in L. Nguyen, B. Aazhang and JFYoung, including "Optical CDMA with Spectral Encoding and Bipolar Codes," Proc. 29th Annual Conf. Information Sciences and System (Johns Hopkins University, March 22024, 1995), and "All-Optical CDMA with Bipolar Codes," Elec, Lett., 16th March 1995, Vol 3, No 6, pp. 468-470. This is also summarized in US Pat. No. 5,760,941 to Young et al. The Young's US patent system is schematically illustrated in FIG. 3, wherein the transmitter 80 employs a wide spectrum light source 82, the output of which is spaced by two beam splitters 84, two spatial light modulators 90, 92. Are split into two beams 86, 88 which are processed by < RTI ID = 0.0 > The first spatial light modulator 90 selectively passes through or blocks the spectral components of the light beam and the spectral diffraction grating 94 for spectral spectroscopy of the light beam 86. And a lens 96 for collimating and irradiating the light. Lens 100 collects spatial components of a spatially modulated light beam, and recombinant diffraction grating 102 recombines the diffuse beam with encoded beam 104. The "pass" and "block" states of the encoding mask represent sequences of 0's and 1's, ie binary, monopolar codes. The code 106 for the first mask 98 is code To have, here, U is the length of the N-pole cord, U his maintenance, Denotes the connection of two codes. The second encoder 92 (not shown in detail) has its encoding mask coded It is similar to the first encoder 90 except for having. The symbol source 108 outputs a sequence of phases representing 0's and 1's to the first ON / OFF modulator 110 and to the second ON / OFF modulator 114 via the converter 112. Two modulators 110, 114 modulate two spatially modulated light beams, the two beams being combined using beam splitter 116 to combine the two encoded light beams 118, 120. . The modulated light beam is selectively coupled to the output port depending on the bit from which the source is zero or one.

이 시스템은 도 2의 수신기에 도시된 바와 같이 2개의 보조 채널의 다른 검출을 구비한 수신기를 사용할 수 있다. 수신 채널은 코드와 코드를 각각 위치시키는 마스크가 채용되어 있으며, 0's와 1's의 시퀀스는 채널의 마스크에 관련된 신호를 수신하는 채널에 따라 검출된다. 영의 미국특허에서 제안된 시스템은 광학 CDMA 시스템에서 사용되어지는 RF CDMA 기술에 대해 개발된 양극 코드의 사용을 허용한다. 그러나, 길이 2N의 마스크에 대해, 코드 U와 그의 보수 U는마스크상에 연결되어 나타나야 하기 때문에 단지 N 코드만이 형성될 수 있다.This system may use a receiver with different detection of two auxiliary channels as shown in the receiver of FIG. Receiving channel code And code Masks are respectively employed, and sequences of 0's and 1's are detected according to a channel receiving a signal associated with a mask of the channel. The system proposed in Young's US patent allows the use of bipolar codes developed for the RF CDMA technology used in optical CDMA systems. However, for a mask of length 2N, only N codes can be formed since code U and its complement U must appear connected on the mask.

따라서, 본 발명의 목적은 주파수-범위 CDMA 인코딩/디코딩구조 및 과도하게 간섭을 증가시키지 않고서 사용자의 수가 최대화되는 경우 상기 구조를 구체화하는 광통신시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 인코딩 및 디코딩을 위해 비교적 간단한 시스템을 시용하지만 유효한 스펙트럼을 이용하는 시스템을 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a frequency-range CDMA encoding / decoding structure and an optical communication system that embodies the structure when the number of users is maximized without excessively increasing interference. Another object of the present invention is to provide a system that uses a relatively simple system for encoding and decoding but uses a valid spectrum.

상기 광 CDMA시스템 및 아래에 나열되고 관련 출원부분에서 참조에 의해 구체화된 상기 광 CDMA시스템은 격자, 렌즈, 및 검출기와 같은 이산 광학소자로부터 모두 설계된다. 이산 광학소자가 용이하게 정밀도 및 융통성을 제공하기 때문에 바람직한 다수의 예에서 이산 광학소자를 사용한다. 반면, 이산 광시스템은 크고 고가인 경향이 있다. 가장 폭넓게 사용될 본 발명의 일부 측면에서, 집적 광소자로부터 형성된 좀더 소형인 광시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 광학 또는 광자 집적회로로 구현된 광 CDMA 통신시스템은 더 작은 크기의 이점을 갖고 이산 광시스템보다 더 엄격해야 한다. 바람직하게, 광자 집적회로를 이용하여 구현된 광 CDMA시스템은 충분히 저렴하고 로컬 네트워크와 가정용에서 사용될 정도로 엄격할 수 있다.The optical CDMA system and the optical CDMA system listed below and incorporated by reference in the relevant application are all designed from discrete optical elements such as gratings, lenses, and detectors. Discrete optical devices are used in many of the preferred examples because discrete optical devices readily provide precision and flexibility. Discrete optical systems, on the other hand, tend to be large and expensive. In some aspects of the invention that will be most widely used, it is desirable to provide a smaller optical system formed from integrated optical devices. Optical CDMA communication systems implemented with optical or photonic integrated circuits have the advantages of smaller size and must be more stringent than discrete optical systems. Preferably, an optical CDMA system implemented using photonic integrated circuits can be sufficiently inexpensive and strict enough to be used in local networks and homes.

광 집적회로에서 적어도 부분적으로 구현된 통신시스템에서 부분적 분할기법을 구현하기 위한 시도가 있었다. 예를 들어, Rzeszewski의 미국특허 제4,989,199호 "Photonic Switch Architecture Ytilizing Code and Wavelength Multiplexing"에서는 WDM(wavelength division multiplexing) 및 위상-타입 코드분할 모두를 구현하는 통신시스템에 대해 기재하고 있다. Rzeszewski 시스템은 일관된 소스의 각각의 세트가 동일한 파장을 갖는 복수의 세트의 일관된 소스를 이용하고, 한 세트내 소스를 구별하기 위해 위상 인코딩을 하기 위해 소스상에서 위상 변조를 수행한다. 일관된 소스의 각각의 세트는 상기 위상 인코더중의 대응하는 하나에 입력된다. 다른 위상 인코더는 다른 파장을 갖는 소스의 세트를 변조하여, 다른 위상 인코더로부터의 출력이 WDM 구조로 결합될 수 있도록 한다. 이 시스템이 그 채널의 일부를 구별하기 위해 위상 인코딩을 이용하기 때문에, 이들 신호가 통해서 전송되는 임의의 광시스템은 위상 및 일관성을 유지해야 한다. 따라서, Rzeszewski 특허의 방법에 의해 인코딩된 신호가 광섬유상에서 전송되는 경우, 특수 섬유가 사용되어야 하고, 그 후 상기 시스템은 섬유통신시스템에서 바람직한 바와 같은 거리의 길이만큼 섬유상에서 신호를 전송할 수 없을 것이다. 따라서, 일관된 신호의 사용에 의존하지 않는 집적된 광통신시스템을 제공하는 것이 바람직하다.Attempts have been made to implement partial segmentation techniques in communication systems at least partially implemented in optical integrated circuits. For example, Rzeszewski, U.S. Patent No. 4,989,199, "Photonic Switch Architecture Ytilizing Code and Wavelength Multiplexing," describes a communication system that implements both wavelength division multiplexing (WDM) and phase-type code division. The Rzeszewski system utilizes a plurality of sets of coherent sources, where each set of coherent sources has the same wavelength, and performs phase modulation on the source for phase encoding to distinguish the sources in a set. Each set of coherent sources is input to a corresponding one of the phase encoders. Different phase encoders modulate sets of sources with different wavelengths so that outputs from other phase encoders can be combined into a WDM structure. Since the system uses phase encoding to distinguish some of its channels, any optical system through which these signals are transmitted must maintain phase and consistency. Thus, when a signal encoded by the method of the Rzeszewski patent is transmitted on an optical fiber, a special fiber must be used, after which the system will not be able to transmit the signal on the fiber by a length of distance as desired in a fiber communication system. Accordingly, it is desirable to provide an integrated optical communication system that does not rely on the use of consistent signals.

본 발명은 광통신시스템, 특히 하나 이상의 전사집적회로를 사용하여 실행된 광학 코드-분할 다중 액세스 통신시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an optical communication system, in particular an optical code-division multiple access communication system implemented using one or more transcription integrated circuits.

도 1은 종래의 광 파이버 중개식 CDMA 통신 시스템을 도시한 도면,1 illustrates a conventional optical fiber mediated CDMA communication system;

도 2는 도 1의 시스템에서 사용될 수 있는 하나의 수신기 구성의 상세도,2 is a detailed view of one receiver configuration that may be used in the system of FIG.

도 3은 도 광학 집적 회로를 사용한 광 CDMA 시스템 전체를 개략적으로 도시한 도면,3 is a schematic illustration of an entire optical CDMA system using the FIG.

도 4는 인코더의 PIC 구성중 한 구성을 도시한 도면,4 is a diagram illustrating one configuration of a PIC configuration of an encoder;

도 5는 디코더의 PIC 구성중 한 구성을 도시한 도면,5 is a diagram illustrating one configuration of a PIC configuration of a decoder;

도 6는 도 3의 시스템의 다른 구성을 도시한 도면,6 illustrates another configuration of the system of FIG. 3;

도 7은 인코더 또는 디코더의 PIC 구성중 다른 구성을 도시한 도면,7 is a diagram illustrating another configuration of a PIC configuration of an encoder or a decoder;

도 8은 인코더 또는 디코더의 PIC 구성중 다른 구성을 도시한 도면,8 is a diagram illustrating another configuration of a PIC configuration of an encoder or a decoder;

도 9은 인코더 또는 디코더의 PIC 구성중 다른 구성을 도시한 도면,9 is a diagram illustrating another configuration of a PIC configuration of an encoder or a decoder;

도 10은 어레이 도파관 격자의 특히 콤팩한 구성을 도시한 도면,10 shows a particularly compact configuration of an array waveguide grating;

도 11은 본 발명에 따른 방법을 사용해서 파이버를 통한 N개 채널의 통신을 위한 광 비임을 생성시키기에 충분한 세기를 갖는 N개의 광역 스펙트럼 광원 어레이를 생성시키기 위한 장치를 개략적으로 도시한 도면,FIG. 11 is a schematic illustration of an apparatus for generating N wide spectrum light source arrays having sufficient intensity to produce an optical beam for communication of N channels over a fiber using the method according to the present invention; FIG.

도 12는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 편광 무감응 비임 분할기를 도시한개략적으로 도시한 도면,12 is a schematic illustration of a polarization insensitive beam splitter in accordance with a preferred embodiment of the present invention;

도 13은 도 3에서 개략적으로 도시된 광 검출 회로 장치를 보다 상세하게 도시한 도면,FIG. 13 shows a photodetector circuit device schematically illustrated in FIG. 3 in more detail;

도 14는 도 13의 광원 발생 기구의 변형예를 도시한 도면,14 is a view showing a modification of the light source generating mechanism of FIG. 13;

도 15는 본 발명의 양태에 따라 광원을 변조하기 위해 사용될 수 있는 데이터 스트림 세트 (a)-(c)를 도시한 도면, 및15 shows a set of data streams (a)-(c) that can be used to modulate a light source in accordance with aspects of the present invention, and

도 16은 도 15의 (a)에 도시된 것과 같은 데이터 스트림으로부터 도 15의 (b) 또는 도 15의 (c)에 도시된 것과 같은 펄스 스트림을 생성시키기 위해 사용될 수 있는 회로를 도시한 도면이다.FIG. 16 illustrates a circuit that can be used to generate a pulse stream such as that shown in FIG. 15B or FIG. 15C from a data stream as shown in FIG. 15A. .

상호 참조된 특허 및 출원Cross-Referenced Patents and Applications

이하의 특허 및 출원은 본 출원과 관련된 것으로서, 각각은 순전히 참조를위해 본 출원에 수록되고 있다.The following patents and applications are related to the present application, each of which is incorporated herein by reference in its entirety.

1. 발명의 명칭이 "고용량 분산 스펙트럼 광 통신 시스템"이고 1999년 2월 2일자로 허여된 미국 특허 제5,867,290호1. U.S. Patent 5,867,290, entitled "High Capacity Distributed Spectrum Optical Communication System", issued February 2, 1999

2. 발명의 명칭이 "광 CDMA 시스템"이고 1998년 7월 30일자로 출원된 일련 출원 번호 제09/126,310호2. Serial application number 09 / 126,310, entitled “Optical CDMA System”, filed July 30, 1998

3. 발명의 명칭이 "서브-밴드 코딩을 사용한 광 CDMA 시스템"이고 1998년 7월 30일자로 출원된 일련 출원 번호 제09/126,217호3. Serial application number 09 / 126,217, entitled “Optical CDMA System Using Sub-Band Coding”, filed July 30, 1998

4. 발명의 명칭이 "광 CDMA에 있어서 간섭이 감소된 방법 및 장치"이고 1998년 7월 30일자로 출원된 일련 출원 번호 제09/127,343호4. Serial application number 09 / 127,343, entitled “Methods and Apparatuses for Reduced Interference in Optical CDMA,” filed July 30, 1998

상기 및 다른 목적은 공간적 인코더가 광자 집적회로내에 적어도 부분적으로 구현되는 광 CDMA시스템을 이용하여 얻어진다. 광대역 광빔은 예를 들어 회절격자를 이용하여 공간적으로 확산되고 광자 집적회로내에 포함된 공간 스펙트럼-코딩 마스크를 통해 전달된다. 공간적 코딩 마스크는 대개 한 세트의 균형있는 양극 직교코드로부터 적절하게 유도되는 한 세트의 단극코드에 속하는 하나의 단극코드를 포함한다. 그 후 인코딩된 변조 광빔의 확산 주파수는 광섬유 또는 다른 광통신시스템으로의 주사를 위한 변조된, 인코딩된 확산스펙트럼 광신호제공하기 위해 재결합된다.This and other objects are achieved using an optical CDMA system in which a spatial encoder is implemented at least partially within a photon integrated circuit. The broadband light beam is spatially diffused using, for example, a diffraction grating and transmitted through a spatial spectral-coding mask contained within the photon integrated circuit. Spatial coding masks usually include one monopole code belonging to a set of monopole codes appropriately derived from a set of balanced bi-orthogonal codes. The spreading frequency of the encoded modulated light beam is then recombined to provide a modulated, encoded spread spectrum optical signal for scanning into an optical fiber or other optical communication system.

대안으로, 본 발명의 양태는 수신기가 광학 집적 회로 내에 적어도 부분적으로 구현된 광 CDMA 시스템을 제공할 수 있다. 공간 인코딩 함수(U)로 변조된 광역 스펙트럼 광원이 수신기에 수신된다. 수신된 광은 2개의 성분으로 분할되고 한 쌍의 상보형 디코더에 제공된다. 각각의 상보형 인코더 내에서 광 빔의 수신 부분은 예를 들어 회절 격자를 사용해서 공간으로 분산되고, 광학 집적 회로 내에서 구현된 공간 디코딩 마스크를 통해 통과된다. 디코더들 중 하나는 원래의 전송 마스크의 공간 인코딩 함수(U)를 구현하는 공간 디코딩 마스크를 포함하고, 다른 상보형 디코더는 상보형 함수(U*)를 포함한다. 공간 인코딩 함수(U, U*)는 바람직하게는 한 세트의 균형잡힌 이극 직교 코드로부터 유도된 한 세트의 단극 코드에 속하는 단극 코드를 구현한다. 각각의 상보형 디코더 내에서 공간으로 분산된 광 신호는디코딩 마스크를 통과한 후에 재조합된다. 다음에, 상보형 디코딩 마스크를 통과하는 신호는 차동 검출기의 상이한 입력부에 제공되고, 광 내에서 최초에 변조된 데이터는 복구된다. 적절한 차동 검출기는 예를 들어 백 투 백(back to back) 다이오드를 포함할 수 있다.Alternatively, aspects of the present invention may provide an optical CDMA system in which a receiver is at least partially implemented within an optical integrated circuit. A wide spectrum light source modulated with the spatial encoding function U is received at the receiver. The received light is divided into two components and provided to a pair of complementary decoders. The receiving portion of the light beam in each complementary encoder is distributed into space, for example using a diffraction grating, and passed through a spatial decoding mask implemented in an optical integrated circuit. One of the decoders includes a spatial decoding mask that implements the spatial encoding function U of the original transmission mask, and the other complementary decoder includes a complementary function U * . The spatial encoding functions U, U * implement preferably monopolar codes belonging to a set of monopole codes derived from a set of balanced bipolar orthogonal codes. The spatially dispersed optical signal within each complementary decoder is recombined after passing through the decoding mask. The signal passing through the complementary decoding mask is then provided to different inputs of the differential detector, and the data initially modulated in the light is recovered. Suitable differential detectors may include, for example, back to back diodes.

본 발명의 다른 양태는 데이터 스트림을 제공하는 데이터 소스와 인코더를 제공하는 광 통신 시스템에 관한 것이다. 인코더는 데이터 스트림으로 변조되고 제 1 코드를 구현하는 광 출력을 제공하며, 여기서 제 1 코드는 한 세트의 단극 코드로부터 선택되는데, 상기 단극 코드 세트에 있어서, 세트 내의 각 코드는 세트 내의 다른 코드와 다른 코드의 보수간의 차에 직교하며, 상기 세트 내의 코드는 N개 디지트의 수열로서 정의되고, 각각의 디지트는 적어도 2개의 값들 중 한 값을 가지며, 코드의 N개 디지트의 각각은 인코더로부터 출력될 수 있는 N개 전위 스펙트럼 범위 중 하나에 대응한다. 인코더로부터의 광 출력은 N 전위의 스펙트럼 범위 내의 M개의 상이한 스펙트럼 범위에 대응하는 M개 성분을 포함하고, M개 성분의 각각은 대응하는 코드 디지트의 값에 대응하는 M번째 성분 광 수준을 특징으로 한다. 결과적으로, 인코더의 광 출력은 데이터 스트림과 스펙트럼으로 정의된 코드 함수로 변조된 광역 스펙트럼 광이다. 인코더는 광학 집적 회로를 포함한다.Another aspect of the invention relates to an optical communication system providing an encoder and a data source providing a data stream. The encoder provides an optical output that is modulated into a data stream and implements a first code, wherein the first code is selected from a set of unipolar codes, wherein each code in the set is combined with other codes in the set. Orthogonal to the difference between the complements of the different codes, the codes in the set are defined as a sequence of N digits, each digit having one of at least two values, and each of the N digits of the code to be output from the encoder. Corresponds to one of the N potential spectral ranges. The light output from the encoder includes M components corresponding to M different spectral ranges within the spectral range of the N potentials, each of the M components characterized by an Mth component light level corresponding to the value of the corresponding code digit. do. As a result, the light output of the encoder is wide spectrum light modulated by a code function defined by the data stream and spectrum. The encoder includes an optical integrated circuit.

본 발명의 또 다른 양태는 광 통신 시스템으로부터 광 신호를 수신하고 전송된 데이터를 복구하도록 커플링된 디코더를 갖는 광 통신 시스템을 제공한다. 디코더는 수신된 광 신호를 대략적으로 동일한 동력의 제 1 및 제 2 광 성분으로 분할하기 위한 광 동력 분할기를 포함한다.Another aspect of the invention provides an optical communication system having a decoder coupled to receive an optical signal from an optical communication system and recover the transmitted data. The decoder includes an optical power splitter for splitting the received optical signal into first and second optical components of approximately equal power.

제 1 및 제 2 스펙트럼 필터가 제 1 및 제 2 광 성분을 수신하도록 커플링되며, 제 1 스펙트럼 필터는 제 1 코드를 구현하고 제 2 스펙트럼 필터는 제 1 코드의 보수를 구현한다. 제 1 및 제 2 스펙트럼 필터는 수신된 광의 제 1 및 제 2 필터링된 성분을 출력한다. 광 검출기는 수신된 광의 제 1 및 제 2 필터링된 성분을 수신하고 전기 신호 출력을 제공한다. 제 1 코드는 한 세트의 단극 코드로부터 선택되고, 이 한 세트의 단극 코드에 있어서 세트 내의 각 코드는 세트 내의 임의의 다른 코드와 다른 코드의 보수간의 차에 직교하며, 상기 세트 내의 코드는 N개 디지트의 수열로서 정의되고, 각각의 디지트는 적어도 2개의 값들 중 한 값을 가지며, 코드의 N개 디지트의 각각은 인코더로부터 출력될 수 있는 N개 전위 스펙트럼 범위(이 범위에 걸쳐 상기 세트의 코드가 정의된다)중 하나에 대응한다. 수신된 광 신호는 데이터 스트림과 N개 전위 스펙트럼 범위 내의 M개의 상이한 스펙트럼 범위에 대응하는 M개 성분을 갖는 스펙트럼으로 정의된 코드 함수로 변조된 광역 스펙트럼 광이고, 인코더는 광학 집적 회로를 포함한다.The first and second spectral filters are coupled to receive the first and second light components, wherein the first spectral filter implements a first code and the second spectral filter implements complement of the first code. The first and second spectral filters output first and second filtered components of the received light. The photo detector receives the first and second filtered components of the received light and provides an electrical signal output. The first code is selected from a set of unipolar codes, in which each code in the set is orthogonal to the difference between any other code in the set and the complement of the other code, with N codes in the set Defined as a sequence of digits, each digit has one of at least two values, and each of the N digits of the code has N potential spectral ranges that can be output from the encoder (the Is defined). The received optical signal is wide spectral light modulated with a code function defined as a spectrum having a M component corresponding to M different spectral ranges within the data stream and the N potential spectral ranges, and the encoder comprises an optical integrated circuit.

본 발명의 특히 양호한 실시예는 보다 나은 대역폭을 이용하기 위해 광 파이버를 통한 또는 다른 통신 링크를 통한 통신에 분산 스펙트럼 기술을 적용한 광 CDMA 시스템을 제공한다. 광 파이버 통신 시스템의 컴포넌트들은 바람직하게는 광학 집적 회로에서 구현된다. 예를 들어 광 CDMA 시스템의 인코더 또는 디코더의 구현은 완전히 분리된 컴포넌트들을 사용하는 광 CDMA 시스템의 구현보다 시스템을 보다 저렴하고, 보다 견고하며, 정렬을 보다 용이하게 할 수 있다. 본 발명의 소정의 특히 양호한 시스템은 광학 컴포넌트들이 광학 집적 회로로 구현되고 전기 소자들이 집적 회로로 구현되는 집적된 인코더 및 디코더를 제공한다. 이러한 구현은 전기 집적 회로를 구현하기 위해 사용되는 것과 동일한 반도체 기판 상에 적어도 몇 개의 광학 집적 회로 컴포넌트들을 구현한다.A particularly preferred embodiment of the present invention provides an optical CDMA system employing spread spectrum technology for communication over optical fibers or over other communication links to take advantage of better bandwidth. The components of the optical fiber communication system are preferably implemented in an optical integrated circuit. For example, the implementation of an encoder or decoder of an optical CDMA system may make the system cheaper, more robust, and easier to align than an implementation of an optical CDMA system using completely separate components. Certain particularly preferred systems of the present invention provide an integrated encoder and decoder in which optical components are implemented in an optical integrated circuit and electrical components are implemented in an integrated circuit. This implementation implements at least some optical integrated circuit components on the same semiconductor substrate as used to implement the electrical integrated circuit.

본 발명에 따른 광 CDMA 시스템은 바람직하게는 단일 채널의 이진수 또는 아날로그 인코딩을 갖는 공간 인코더를 사용해서 신호를 전송하고 2개 채널 공간 디코더를 사용해서 신호를 수신한다. 공간 인코더는 2개의 채널을 포함하는데, 이들 디코더 채널 중 하나는 인코더와 동일한 전송 코드를 구현하고, 디코더 채널 중 다른 하나는 전송 코드의 보수를 구현한다. 바람직하게는, 인코더는 데이터를 전송하는 채널을 식별하는 코드에 의해 광역 스펙트럼 광원을 공간상으로 변조한다. 가장 전형적으로는 광역 스펙트럼 광원은 적어도 부분적으로 모순된다. 광원의 공간 변조는 입력 광을 예를 들어 어레이 도파관 격자 또는 회절 격자를 사용해서 공간으로 분산시킴으로써 달성된다. 다음에, 공간으로 분산된 스펙트럼은 스펙트럼 코딩 마스크에 제공된다. 몇몇 실시예에 있어서, 이것은 공간 변조 함수를 표현하기 위해 선택될 수 있는 광 스위치 어레이에 분산 광을 제공함으로써 달성된다. 스위치가 선택가능해질 필요가 없는 경우에는 인코딩 마스크는 마스크 내에 한정된 이산 파장 또는 주파수 빈(bin)의 각각의 양 측면 상의 지점 사이에 광 링크를 제공하거나 또는 제공하지 않는 것 등으로 해서 보다 간단하게 구현될 수 있다.The optical CDMA system according to the present invention preferably transmits signals using a spatial encoder with a single channel of binary or analog encoding and receives signals using a two channel spatial decoder. The spatial encoder includes two channels, one of which implements the same transport code as the encoder and the other of the decoder channels implements the complement of the transport code. Preferably, the encoder modulates the spatial spectral light source in space by a code identifying the channel transmitting the data. Most typically the broad spectral light source is at least partially contradictory. Spatial modulation of the light source is achieved by dispersing the input light into space using, for example, array waveguide gratings or diffraction gratings. The spatially dispersed spectrum is then provided to a spectral coding mask. In some embodiments this is accomplished by providing scattered light to an optical switch array that can be selected to represent a spatial modulation function. If the switch does not need to be selectable, the encoding mask is simpler to implement, such as providing or not providing an optical link between points on each side of each of the discrete wavelengths or frequency bins defined within the mask. Can be.

보다 바람직하게는, 광 신호의 스펙트럼은 이 광 신호의 스펙트럼이 복수개의 동일한 대역폭의 빈으로 분할되거나 또는 복수개의 동일한 세기의 빈으로 분할되도록 분산된다. 광 신호를 변조하기 위해 사용되는 공간 코딩 마스크는 빈에 제공된 신호를 독립적으로 감쇄시키는 대응하는 개수의 빈을 제공한다. 각각의 빈은 예를 들어 빈으로 입력된 광 신호를 통과시키거나 차단하도록 전환될 수 있으므로, 2진수 형태의 인코딩을 수행할 수 있다. 마스크 내의 각각의 연속적인 빈은 순차적인 범위의 파장 내에서 광을 제공하기 때문에 마스크의 공간 변조는 CDMA 통신 시스템에서 코드로서 사용될 수 있는 주파수 분포를 광에 부여한다. 상기한 공간 코딩 마스크는 바람직하게는 한 세트의 균형잡힌 이극 직교 코드로부터 유도되는 한 세트의 단극 코드에 속하는 단극 코드를 구현하는 것이 바람직하다. 공간 변조 후에 인코딩된 광 빔의 분산 주파수는 재조합되어 광 파이버 또는 다른 광 통신 시스템 내로 투입하기 위해 변조되고 인코딩된 분산 스펙트럼 광 신호를 제공한다.More preferably, the spectrum of the optical signal is distributed such that the spectrum of the optical signal is divided into a plurality of bins of the same bandwidth or into a plurality of bins of the same intensity. The spatial coding mask used to modulate the optical signal provides a corresponding number of bins that independently attenuate the signal provided to the bins. Each bin can be switched, for example, to pass or block an optical signal input into the bin, thus performing binary form encoding. Since each successive bin in the mask provides light within a sequential range of wavelengths, the spatial modulation of the mask gives the light a frequency distribution that can be used as a code in a CDMA communication system. The spatial coding mask described above preferably implements a unipolar code belonging to a set of unipolar codes derived from a set of balanced bipolar orthogonal codes. After spatial modulation, the dispersion frequency of the encoded light beam is recombined to provide a modulated and encoded distributed spectral optical signal for input into an optical fiber or other optical communication system.

공간 인코딩 변조 이외에, 입력광은 또한 바람직하게는 시간 도메인 내에서 데이터 스트림으로 변조된다. 광학 집적 회로("PIC") 인코더를 구현하는 본 발명의 양호한 실시예에 있어서, 입력광 신호의 변조는 PIC 내에서 달성될 수 있다. 예를 들면, 인코더가 Ⅲ-Ⅳ 반도체의 적절한 조합(예컨데, InGaAsP, AlGaAs 또는 기타 유사한 시스템의 적절한 조합)으로부터 형성되는 경우에, 변조는 광학 집적 회로의 한 컴포넌트에 의해 달성될 수 있다. 마찬가지로, PIC 인코더는 이 인코더가 LiNO3등의 광전기 재료에서 구현되면 변조를 달성할 수 있다. 이들 실시예의 어느 것이나 공간 마스크 함수를 정의하기 위해 사용되는 스위치는 광 신호의 시간 도메인 변조를 수행하도록 구성될 수 있다.In addition to spatial encoding modulation, the input light is also modulated into the data stream, preferably within the time domain. In a preferred embodiment of the present invention that implements an optical integrated circuit ("PIC") encoder, modulation of the input light signal may be accomplished within the PIC. For example, where the encoder is formed from a suitable combination of III-IV semiconductors (eg, a suitable combination of InGaAsP, AlGaAs or other similar system), the modulation can be accomplished by one component of the optical integrated circuit. Likewise, PIC encoders can achieve modulation if the encoder is implemented in optoelectronic materials such as LiNO 3 . In any of these embodiments, the switch used to define the space mask function can be configured to perform time domain modulation of the optical signal.

전송된 신호의 복구는 인코딩 마스크 또는 코드 내에서 구현되는 스펙트럼 변조 함수에 대응하는 디코더를 사용함으로써 이루어진다. 어떠한 수신기에서든지 몇몇의 특히 양호한 실시예에 있어서 편광 무감응 스플리터인 빔 분할기는 빔을 2개의 동일한 세기 부분으로 분할한다. 상기 광 신호 부분의 각각은 어레이 도파관격자 또는 회절 격자를 사용해서 공간으로 분산되어 광 신호의 상기 부분의 스펙트럼을 공간적으로 분리한다. 공간적으로 분리된 수신 신호는 2개의 상이한 마스크 중 한 마스크에 제공된다. 2개의 디코딩 마스크를 통과하는 광은 다시 어레이 도파관 격자 또는 회절 격자를 사용해서 재조합되고, 2개의 광 신호는 차동 검출에 의해 전기 신호로 변환된다. 예를 들어 2개의 디코딩된 광 신호는 2개의 백 투 백 다이오드들 중 각각에 제공될 수 있다. 그 결과로 얻어진 전기 신호는 특히 유리한 실시예에서 로우패스 필터링되는 것이 바람직하며, 그 다음에 전기 신호는 전기 신호중 음의 성분을 제거하기 위한 제한 소자에 제공된다.Recovery of the transmitted signal is achieved by using a decoder corresponding to the spectral modulation function implemented in the encoding mask or code. In some particularly preferred embodiments of any receiver, the beam splitter, which is a polarization insensitive splitter, splits the beam into two equal intensity portions. Each of the optical signal portions is dispersed into space using an array waveguide grating or diffraction grating to spatially separate the spectrum of the portion of the optical signal. The spatially separated received signal is provided to one of two different masks. The light passing through the two decoding masks is then recombined using an array waveguide grating or a diffraction grating, and the two light signals are converted into electrical signals by differential detection. For example, two decoded light signals may be provided to each of the two back to back diodes. The resulting electrical signal is preferably low pass filtered in a particularly advantageous embodiment, which is then provided to a limiting element for removing negative components of the electrical signal.

특히 양호한 실시예에 있어서, 인코더 및 디코더에 있는 마스크는 왈쉬(Walsh) 코드 등의 0과 1로 구성된 단극 2진 코드를 포함한다. 이들 코드의 장점, 유용성 및 파생물은은 참조된 출원에서 기재되고 있으며 상기 상호 참조 출원 부분에서 참조로 수록되고 있다. 상기 출원의 참조 부분들은 간략성을 위해 본 명세서에서는 반복되고 있지 않지만, 그 부분은 본 발명의 개시의 일부를 형성한다. 또한, 이산 아날로그 기초 함수의 사용을 포함하는 다른 인코딩 구성이 상기 관련 출원에서 기재되고 있다. 여기서 설명되고 있는 예시적인 실시예 내에서는 마스크에 대해 빈이 온 또는 오프이거나, 또는 전송 또는 비전송 상태인 2진 마스크를 사용하는 것이 특히 강조된다. 그러한, 실시예에 있어서, 전체 L-1 이용자에 대해서 L-1 통신 채널을 한정하도록 L 위치 마스크를 제공하는 것이 가능하다. 당업자는 후술할 광학 집적 회로가 마스크의 빈의 각각에 대해 아날로그 전송 함수를 생성하기 사용될 수 있으며, 따라서 직교 기초 함수 세트를 구현하는데 아주 적합하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이제 하나 이상의 광학 집적 회로 내에서 광 CDMA 시스템을 구현한 것을 특히 강조하면서 본 발명의 양태를 구현하는 시스템에 대해 설명하기로 한다.In a particularly preferred embodiment, the masks in the encoder and decoder comprise unipolar binary codes consisting of zeros and ones, such as Walsh codes. The advantages, usefulness, and derivatives of these codes are described in the referenced applications and are incorporated by reference in the cross-reference applications section above. While reference portions of the above application have not been repeated herein for the sake of brevity, the portions form part of the disclosure of the present invention. In addition, other encoding schemes have been described in the related application, including the use of discrete analog basis functions. Within the exemplary embodiments described herein it is particularly emphasized to use a binary mask for the mask with the bins on or off, or transmitted or non-transmitted. In such an embodiment, it is possible to provide an L location mask to define an L-1 communication channel for all L-1 users. Those skilled in the art will appreciate that the optical integrated circuits described below can be used to generate analog transfer functions for each of the bins of the mask, and are therefore well suited to implementing a set of orthogonal basis functions. A system for implementing aspects of the present invention will now be described, with particular emphasis on implementing optical CDMA systems within one or more optical integrated circuits.

도 3은 PIC 인코더와 PIC 디코더를 양자 모두를 포함하는 CDMA 통신 시스템의 일 실시예를 개략적으로 도시하고 있다. 슈퍼 발광 다이오드(SLD) 또는 에류븀 도핑 처리된 파이버 소스(EDPS) 등의 광역 광원(90)이 CDMA PIC 인코더(92)에 커플링된다. 인코더(92)는 변조된 광역 스펙트럼 광 비임을 공간상으로 인코딩하는 도 1에 도시된 공간 광역 변조기(16)와 다소 유사한 기능을 제공할 수 있다. 그러나, 보다 바람직하게는 인코더(92)는 공간 변조 함수와 시간 도메인 변조 함수를 모두 포함하고, 이에 의해 인코더(92)의 시간 도메인은 예를 들어 키 또는 펄스 코드 변조를 사용해서 데이터 또는 데이터 소스(94)로부터의 기타 정보에 기초한 입력 광을 변조한다. 도 4에 개략적으로 도시된 바와 같이, 광학 집적 회로 인코더(92)는 축선을 따라 변조된 광 빔의 스펙트럼을 공간으로 분산시키는 어레이 도파관 격자 또는 회절 격자(122)를 갖는 기판(120)을 포함한다. 어레이 도파관 격자는 본 기술 분야에서 공지되어 있으며 예를 들어 본 명세서에서 완전히 참조로 수록되고 드래콘(Dragone)에게 허여된 미국 특허 제5,002,350호에 기재되어 있다. 도파관의 적절한 실시예는 Ⅲ-Ⅳ 또는 실리콘 반도체 시스템에서 형성될 수 있으며, 여기서 광은 합성된 도파관를 통해 전파되거나, 또는 반도체 기판 내로 에칭함으로써 반도체 기판 위에 형성된 반도체 채널을 통해 전판된다. 어레이 도파관 격자는 또한예를 들어 티타늄으로 도핑 처리하거나 채널을 에칭해서 도파관를 형성하는, LiNbO3등의 광전기 물질에서 구현될 수 있다. 공간 분산 소자의 다른 PIC 실시예로는 반도체, 광전기 광학 회로 또는 다른 적절한 도파관 물질로 구현된 만곡 격자가 있다. AlGaAs의 PIC 내에 제공되는 그러한 시스템의 일례는 본 명세서에서 완전히 참조로 수록되고 랑(Lang) 등에게 허여된 미국 특허 제5,355,237호에 도시되어 있다. 도 4의 실시예는 종래의 평면 격자를 사용해서 달성될 수 있는 것보다 작은 공간 내에서 광 성분의 상당한 수준의 공간 분리를 달성하기 위한 만곡 격자를 사용한다. 또 다른 가능한 실시예는 실리콘 어셈블리 상에 실리카를 사용하며, 이것은 이하에서 설명될 것이다. 유리하게는, 공간 분산 장치의 양호한 PIC 실시예는 PIC 내에 빔 형상화 소자(예를 들어, 시준 또는 포커싱) 또는 분산 소자(격자 또는 어레이 도파관)를 모두 사용한다. 공간 분산 소자가 빔을 분산하게 될 상이한 빈의 개수는 각 응용예에 따라 달라지게 될 것이다. 16개의 빈만을 갖는 시스템이 많은 현재의 응용예에서 즉각적으로 입수 가능하고 사용 가능하지만 본 설명에서는 총 128개의 빈을 갖는 것으로 가정된다.FIG. 3 schematically illustrates one embodiment of a CDMA communication system including both a PIC encoder and a PIC decoder. A wide light source 90, such as a super light emitting diode (SLD) or erbium doped fiber source (EDPS), is coupled to the CDMA PIC encoder 92. Encoder 92 may provide a function somewhat similar to spatial wide modulator 16 shown in FIG. 1 which spatially encodes a modulated wide spectrum spectral light beam. More preferably, however, encoder 92 includes both spatial and time domain modulation functions, whereby the time domain of encoder 92 may be modified using a data or data source (e.g., using key or pulse code modulation). Modulates the input light based on other information from 94). As shown schematically in FIG. 4, optical integrated circuit encoder 92 includes a substrate 120 having an arrayed waveguide grating or diffraction grating 122 that disperses the spectrum of a light beam modulated along an axis into space. . Array waveguide gratings are known in the art and are described, for example, in US Pat. No. 5,002,350, incorporated herein by reference in its entirety and issued to Dragone. Suitable embodiments of waveguides may be formed in III-IV or silicon semiconductor systems, where light propagates through the synthesized waveguide or is plated through semiconductor channels formed over the semiconductor substrate by etching into the semiconductor substrate. Array waveguide gratings may also be implemented in optoelectronic materials such as LiNbO 3 , which doped with titanium or etched channels to form waveguides, for example. Another PIC embodiment of a spatial dispersion element is a curved grating implemented with a semiconductor, optoelectronic optical circuit or other suitable waveguide material. One example of such a system provided in the PIC of AlGaAs is shown in US Pat. No. 5,355,237, which is incorporated herein by reference in its entirety and is issued to Lang et al. The embodiment of FIG. 4 uses a curved grating to achieve a significant level of spatial separation of light components in a smaller space than can be achieved using conventional planar gratings. Another possible embodiment uses silica on a silicon assembly, which will be described below. Advantageously, preferred PIC embodiments of the spatial dispersion device use both beam shaping elements (eg, collimation or focusing) or dispersion elements (lattice or array waveguides) within the PIC. The number of different bins in which the spatial dispersion element will scatter the beam will depend on the respective application. Although a system with only 16 bins is readily available and available in many current applications, it is assumed in this description to have a total of 128 bins.

다음에, 공간으로 분산된 광 빔은 인코딩 마스크 및 변조기 어레이(124)를 통해 통과된다. 인코딩 마스크 및 변조기(124)는 마스크/변조기의 상이한 빈에 의해 제공되는 감쇄를 한정하는 다수의 독립적으로 스위칭 가능한 광 소자를 포함하고, 상기 빈의 전체 개수는 공간 분산 소자(122)에 의해 한정되는 빈(예를 들어 128개)의 개수와 동일하다. 마스크 한정 함수와 시간 도메인 변조 함수는 마스크/변조기(122)를 구성하는 스위치 어레이에 입력된다. 마스크/변조기에 입력되는 신호(94)는 마스크/변조기의 각종 스위치 소자를 선택적으로 온 또는 오프시키며, 시간 도메인 변조 함수를 적어도 온 또는 전송 상태에 있는 스위치에 적용한다. 전형적으로 동일한 시간 도메인 변조 함수가 스위칭 상태에 상관없이 모든 스위치 소자에 적용된다. 마스크/변조기는 제 2 어레이 도파관 격자, 만곡 회절 격자 또는 다른 유사한 소자(126)에 의해 광학 스펙트럼 빔으로 수집되고 재조합된, 공간상으로 인코딩되고 변조된 광 빔을 제공한다. 다음에, 스펙트럼으로 재조합되고 공간 및 시간 도메인으로 변조된 신호는 단일 모드 광파이버일 수 있는 파이버(96) 내로의 투입을 위해 출력된다. 스타 커플러, Y 커플러 등의 광 커플러(98)가 파이버로부터의 인코딩된 코드를 장거리 전송용 대형 네크워크 상으로 커플링시키기 위해 사용될 수 있다. 대안으로, 도 3의 네트워크는 예시된 2명 이외의 사용자외는 도시되지 않은 단순히 스타 구성을 가질 수 있다.Next, the spatially dispersed light beam is passed through the encoding mask and modulator array 124. Encoding mask and modulator 124 includes a number of independently switchable optical elements that define the attenuation provided by the different bins of the mask / modulator, the total number of bins being defined by spatial dispersion element 122. It is equal to the number of bins (for example 128). The mask confinement function and the time domain modulation function are input to a switch array constituting the mask / modulator 122. The signal 94 input to the mask / modulator selectively turns on or off various switch elements of the mask / modulator, and applies a time domain modulation function to at least the switch in the on or transmitting state. Typically the same time domain modulation function is applied to all switch elements regardless of the switching state. The mask / modulator provides a spatially encoded and modulated light beam collected and recombined into an optical spectral beam by a second array waveguide grating, curved diffraction grating, or other similar element 126. The signal recombined into the spectrum and modulated in the space and time domains is then output for input into fiber 96, which may be a single mode optical fiber. Optical couplers 98, such as star couplers, Y couplers, and the like can be used to couple the encoded code from the fiber onto a large network for long distance transmission. Alternatively, the network of FIG. 3 may simply have a star configuration, not shown other than the two users illustrated.

역시 도 3을 참조하면, 변조된 광 신호는 광 파이퍼 또는 다른 광 통신 링크(100)를 거쳐 전송되고, 그 다음에 2개의 채널(104, 106)이 2개의 디코딩 PIC(108,110)에 커플링된 디코더로 제공된다. 복수 전위의 분산 스펙트럼 신호를 포함하는 광 신호가 광 커플러(도시되지 않음)를 사용하여 파이버(100)로부터 편향되며 분할기(102)에 의해 2개의 부분으로 분할된다. 분할기는 가장 바람직하게는 도 12에 예시되고 이 도면을 참조해서 이하에 설명되는 것과 같은 편광 무감응 소자이다. 수신 광의 한 부분은 파이버 또는 다른 링크(104)를 거쳐 CDMA PIC 디코더로 제공되고 수신 광의 다른 부분은 다른 파이버 또는 다른 링크(104)를 거쳐 제2 CDMA PIC 디코더(110)로 제공된다. CDMA PIC 디코더(108, 110)의 각각은 고정 마스크를 가지거나 또는 스위치 어레이에서 구현되는 선택 가능한 마스크를 가질 수 있다. 본 발명의 그러한 양호한 실시예는 임의의 한 사용자가 네크워크에 연결된 임의의 다른 사용자와 데이터를 송수신하고자 하는 네트워크 환경에서 특히 적합하다. 그러한 스위칭 가능한 마스크 디코더에 있어서 디코더(108,110)에 있는 마스크의 각각은 마스크 분포를 선택하는 각각의 마스크 신호(112, 114)를 수신한다. 일반적으로, 양호한 마스크는 상호 보수 관계인 인코딩 마스크를 구현하게 된다. 결과적으로 마스크 신호(112, 114)는 상호 비트 방향 보수일 수 있다.Referring also to FIG. 3, the modulated optical signal is transmitted over an optical piper or other optical communication link 100, and then two channels 104, 106 are coupled to two decoding PICs 108, 110. Provided to the decoder. An optical signal comprising a multi-potential spread spectrum signal is deflected from the fiber 100 using an optical coupler (not shown) and split into two parts by the divider 102. The divider is most preferably a polarization insensitive element as illustrated in FIG. 12 and described below with reference to this figure. One portion of the received light is provided to the CDMA PIC decoder via fiber or other link 104 and the other portion of the received light is provided to the second CDMA PIC decoder 110 via another fiber or other link 104. Each of the CDMA PIC decoders 108 and 110 may have a fixed mask or a selectable mask implemented in a switch array. Such a preferred embodiment of the present invention is particularly suitable in a network environment where any one user wishes to send and receive data with any other user connected to the network. In such a switchable mask decoder, each of the masks in the decoders 108 and 110 receives respective mask signals 112 and 114 that select a mask distribution. In general, a good mask will implement an encoding mask that is mutually complementary. As a result, the mask signals 112 and 114 may be bitwise complementary to each other.

도 5는 도 3의 시스템에서 사용될 수 있는 반도체, 실리카/실리콘 또는 광전기 기판(130) 상에 제공되는 PIC 디코더(108, 110)의 실시예를 도시하고 있다. 도 5c를 참조하면, 입사 광은 어레이 도파관 격자 또는 만곡 회절 격자(132)에 의해 축선을 따라 공간으로 분산된 다음에 검출 또는 디코딩 마스크(134)를 통해 통과된다. 디코더(108)중 하나는 디코딩 마스크(134)가 소망하는 전송용 광 채널을 인코딩하기 위해 사용되는 것과 동일한 코딩 함수(U)를 구현하는 것이 바람직하고, 다른 디코더(108)는 전송 코딩 함수의 보수(U*)를 구현하는 것이 바람직하다. 다음에, 디코딩 마스크(134)를 통해 통과된 광은 공간으로 분산된 광을 광역 스펙트럼 빔(이 빔은 인코더의 출력이다)으로 재조합하는 제 2 어레이 도파관 격자 또는 다른 회절 격자(136)로 제공된다. 가장 바람직하게는 도 3의 인코더 및 디코더는 변환된 2진 하다마르드(Hadamard) 코드를 구현하도록 고정되거나 또는 스위칭 가능하게 구성된 마스크를 포함한다.FIG. 5 illustrates an embodiment of PIC decoders 108, 110 provided on a semiconductor, silica / silicon or optoelectronic substrate 130 that may be used in the system of FIG. 3. Referring to FIG. 5C, incident light is dispersed into space along an axis by an array waveguide grating or curved diffraction grating 132 and then passed through a detection or decoding mask 134. One of the decoders 108 preferably implements the same coding function U as the decoding mask 134 is used to encode the desired transmission optical channel, while the other decoder 108 is a complement of the transmission coding function. It is desirable to implement (U * ). The light passed through the decoding mask 134 is then provided to a second array waveguide grating 136 or other diffraction grating 136 that recombines the spatially dispersed light into a broad spectral beam, which is the output of the encoder. . Most preferably, the encoder and decoder of FIG. 3 includes a mask that is fixed or switchably configured to implement the converted binary Hadamard code.

다음에, 디코더(108,110)로부터의 출력은 빼기 연산을 자연적으로 수행하는 한 쌍의 백 투 백 검출기 다이오드일 수 있는 차동 검출기(116)로 제공된다. 다른 검출 구성이 사용될 수 있으며 이들 중 일부가 이하에서 설명될 것이다. 또한, 2개의 게인(gain) 제어 회로가 디코더 자체 내에 다중 채널 검출을 사용하는 것과 같이 해서 디코더로부터 출력된 2개의 신호를 따로따로 처리할 수 있다. 다음에, 차동 전기 신호는 데이터 복구를 위해 검출된다. 디지털 데이터 스트림에 대한 데이터 복구는 예를 들어 프로세서(118)에서 신호 차를 적분하거나 자승 검출하는 것을 포함할 수 있다.The output from decoders 108 and 110 is then provided to differential detector 116, which may be a pair of back to back detector diodes that naturally perform a subtraction operation. Other detection configurations may be used, some of which will be described below. In addition, two gain control circuits can separately process two signals output from the decoder, such as using multi-channel detection within the decoder itself. Next, the differential electrical signal is detected for data recovery. Data recovery for the digital data stream may include, for example, integrating or square-detecting the signal difference at processor 118.

본 발명의 실시예는 백본내 통신 링크, 광역 네트워크, 비디오 분배 네트워크 및 기타 등등을 포함한 각종 상이한 통신 환경에서 구현될 수 있다. 이들 응용예들 중 일부는 상기 관련 출원 부분에서 확인되고 본 명세서에서 참조로 수록된 출원에서 보다 상세히 기재되고 예시되어 있다. 본 발명의 양태는 또한 이산 광 코딩 시스템이 중앙 집중 전송 및 재전송 설비에서 사용되고 광학 집적 회로(PIC) CDMA 수신기가 원격 수신 장소에서 제공되는 하이브리드 시스템에 응용될 수 있다. 예를 들면, 그러한 시스템은 특히 비디오 분배 시스템에 응용될 수 있다. 그러한 응용예에 있어서, 이산 광 CDMA 시스템은 케이블 분배 시스템의 전파 중계소 등의 중앙 분배 지점에서 제공될 수 있으며, 상이한 코드를 선택할 수 있는 PIC-CDMA 수신기는 상이한 채널의 데이터를 수신하도록 수신기를 선택적으로 튜닝하는 로컬 수신 기지국에서 제공될 수 있다. 이상적으로는, 로컬 수신 기지국은 PIC-CDMA 성분만을 사용하는 로컬 에리어 또는 기타 컴퓨터 네트워크에서 실시될 수 있다.Embodiments of the invention may be implemented in a variety of different communication environments, including intra-backbone communication links, wide area networks, video distribution networks, and the like. Some of these applications are described and illustrated in more detail in the applications identified in the relevant application section above and incorporated herein by reference. Aspects of the present invention may also be applied to hybrid systems where discrete optical coding systems are used in centralized transmission and retransmission facilities and optical integrated circuit (PIC) CDMA receivers are provided at remote reception sites. For example, such a system can be applied in particular to a video distribution system. In such applications, a discrete optical CDMA system may be provided at a central distribution point, such as a head-end in a cable distribution system, and a PIC-CDMA receiver capable of selecting different codes selectively selects the receiver to receive data on different channels. Can be provided at the local receiving base station to tune. Ideally, the local receiving base station may be implemented in a local area or other computer network using only PIC-CDMA components.

CDMA 시스템에서, 스펙트럼 인코딩/디코딩 구성을 위한 기본적인 요건은 수신 사용자에 있는 디코딩 장치가 대응하는 전송 사용자로부터 데이터 신호를 복구할 수 있는 동시에 모든 다른 사용자로부터의 신호 간섭을 감소시키거나 제거할 수 있는 것이다. 몇몇 시스템에 있어서 수신 마스크는 특정 수신기가 항상 동일 채널의 데이터를 수신하도록 고정된다. 이러한 방식으로 중앙 집중화되고 스위칭 가능한 방송 기지는 데이터 흐름을 선택된 수신기로 향하게 할 수 있다. 다른 시스템에서는, 다른 신호 소스가 공통 전송 네트워크 또는 시스템상으로 전달되어지는 많은 소스를 선택하도록 프로그램되어질 수 있다. 산란되는 광 소스를 이용하는 확산 스펙트럼 CDMA 시스템에서는, 산란되는 광 시스템이 포지티브 신호에만 전달되기 때문에, 상 정보를 이용할 수 없고, 단지 단극 코드만이 인코딩하는데 이용할 수 있다. 단일의 2진 코드는 ui=110011110101011와 같은 2진 디지트의 시퀀스에 의해 표시되어질 수 있고, 여기서 i는 ilh사용자 채널을 나타낸다. 시퀀스에서 디지트의 수, N은 코드의 길이에 관련된다. 실질적으로, 바람직한 2진 단극 코드 마스크에서, 각각의 코드 값은 변조된 광의 확산 스펙트럼 빔에서 고정된 주파수 또는 파장 간격에 대응되는 패턴된 마스크상에서 각각의 코드 값이 고정된 인터벌 슬롯, 투명체 또는 불투명체에 대응된다.In a CDMA system, the basic requirement for spectral encoding / decoding configuration is that the decoding device at the receiving user can recover data signals from the corresponding transmitting user while reducing or eliminating signal interference from all other users. . In some systems the reception mask is fixed such that a particular receiver always receives data on the same channel. In this way a centralized and switchable broadcast base can direct the data flow to the selected receiver. In other systems, different signal sources may be programmed to select many sources to be delivered on a common transport network or system. In a spread-spectrum CDMA system using scattered light sources, phase information is not available because only the scattered light system is delivered to the positive signal, and only unipolar codes can be used to encode. The single binary code can be represented by a sequence of binary digits such as u i = 110011110101011, where i represents the i lh user channel. The number of digits in the sequence, N, is related to the length of the code. Practically, in a preferred binary monopolar code mask, each code value is assigned to an interval slot, transparent or opaque body where each code value is fixed on a patterned mask that corresponds to a fixed frequency or wavelength interval in the spread spectrum beam of modulated light. Corresponding.

하나의 마스크가 인코딩 및 디코팅으로 사용되면, 코드는 직각이 되도록 선택되어지고, 또는:If a mask is used for encoding and decoding, the code is chosen to be square, or:

ui·uj=(1)u i u j = (One)

여기서 "·"는 두 코드의 비트-바이스 도트 프로덕트를 나타낸다. 수직 코드가 사용되면, 각각의 전송 채널은 모든 다른 코드에서 신호를 간섭하는 동안에 대응하는 전송 채널에서 신호를 회복하기 위하여 인코딩 마스크와 동일한 하나의 디코딩 마스크를 사용한다. 이것은 결과론적으로 바람직하지만, 그러나 코드가 2진 베이시스 벡터로 선택되어질때만 발생한다.Where "·" represents the bit-vice dot product of the two codes. If a vertical code is used, each transport channel uses the same decoding mask as the encoding mask to recover the signal in the corresponding transport channel while interfering the signal in all other codes. This is consequently desirable, but only occurs when the code is chosen as a binary basis vector.

u1= 000.....001u 1 = 000 ..... 001

u2= 000.....010u 2 = 000 ..... 010

uN= 100.....000u N = 100 ..... 000

이러한 세트의 코드는 전체 코드의 하나의 디지트만이 1이고, 대부분의 빈이 블록되고 반면에 단지 하나의 마스크 주파수 빈(bin)만이 통과하기 때문에 바람직하지 않다. 이러한 시스템은 WDMA(wave division multiple access)시스템에서 보여진다. 이러한 코드는 소스 전력의 1/N만이 전달되고 전력이 낭비되기 때문에 바람직하지 않다.This set of codes is undesirable because only one digit of the entire code is 1, most bins are blocked while only one mask frequency bin passes. Such a system is seen in a wave division multiple access (WDMA) system. This code is undesirable because only 1 / N of the source power is delivered and power is wasted.

도 3에서 도시되는 인코딩 및 디코딩 시스템에서는, 하나의 마스크가 인코딩용으로 사용되고 두개의 마스크가 디코딩용으로 사용되며, 세트의 단극 코드는 세트에서 코드 ui가 상기에서 설정되는 수직의 정의에 따라 다른 코드 uj에 수직이 되지 않는다. 또한 코드 ui는 어떤 다른 코드 uj와 복합성분 uj *사이의 차이만큼 수직적으로 선택되어진다.In the encoding and decoding system shown in FIG. 3, one mask is used for encoding and two masks are used for decoding, and the monopolar code of the set differs according to the definition of vertical in which the code u i in the set is set above. Not perpendicular to code u j . The code u i is also chosen vertically by the difference between any other code u j and the composite component u j * .

ui·(u-uj *) = u i (uu j * ) =

여기서, M'는 상수이다. 단극 코드 세트로 전환되는 Hadamard 코드와 같은 적절한 코드 세트의 유도는 상기에서 참조되는 출원서에서 기술되어진다.Where M ' is a constant. The derivation of a suitable code set, such as the Hadamard code that is converted to a monopole code set, is described in the application referenced above.

또한 다중 목적을 위한 다양한 결합이 가능하고, 다양한 네트워크 알고리즘도 실행가능하다. 예를들면, 본 발명은 다수의 사용자 s1, s2,...sN가 광 파이버 미디엄(130)에 연결되고 각각의 사용자(sj)가 광 파이버를 통해 어떤 사용자(si)와 통신할 수 있는 네트워크 환경과 같은 다양한 파이버 통신 시스템 구조에 적용될 수 있다. 각각의 사용자 또는 노드 sj는 다른 사용자로부터 데이타를 수신하기 위하여 코드 uj에 활당되어지고, 다른 사용자는 다른 코드로 정렬되어진다. 사용자(si)가 사용자(sj)에게 데이타를 전송하면, 전송하는 사용자(si)는 수신하는 사용자(sj)에 활당된 코드를 이용하여 광 신호를 인코드하고, 수신하는 사용자(si)는 활당된 코드를 이용하여 신호를 디코드한다. 이것은 전송하는 사용자가 수신하는 사용자의 코드에 따라 데이타를 전송할 수 있도록 코드를 동적으로 변경할 수 있는 것이 필요하다. 어떤 한 노드용 코드는 네트워크를 통해 분해되는 하나 이상의 마스터 노드에서 활당될 수 있다. 그러면, 네트워크에서 노드가 사용중일때, 이것은 통신을 위해 하나의 확산 스펙트럼 채널을 선택하기 위해 인코딩용의 코드가 필요하다. 노드가 네트워크를 벗어나면, 특정 코드에 의해 사용되어진 코드는 네트워크에서 다른 노드로 재활당되어진다. 영구적으로 활당된 채널상에서 CSMA/CD 기술 또는 토켄 패싱(token passing)과 같은 기술을 사용하도록 다양한 설계를 할 수 있다. 대안적으로, 토켄 패싱 기술은 하나의 코드 분할 채널을 고정시키기 위하여 코드를 이득시키도록 사용되어질 수 있다.In addition, various combinations are possible for multiple purposes, and various network algorithms are also feasible. For example, in the present invention, a plurality of users s 1 , s 2 , ... s N are connected to the optical fiber medium 130 and each user s j connects to a certain user s i through the optical fiber. It can be applied to various fiber communication system structures such as a network environment that can communicate. Each user or node s j is assigned code u j to receive data from another user, and the other user is sorted by a different code. When the user s i transmits data to the user s j , the transmitting user s i encodes an optical signal using a code assigned to the receiving user s j and receives the user ( s i ) decodes the signal using the assigned code. This requires that the code can be dynamically changed so that the sending user can send data according to the receiving user's code. The code for any one node can be assigned to one or more master nodes that break down through the network. Then, when the node is in use in the network, it needs a code for encoding to select one spread spectrum channel for communication. When a node leaves the network, the code used by a particular code is recycled to other nodes in the network. Various designs can be designed to use techniques such as CSMA / CD technology or token passing on a permanently assigned channel. Alternatively, the Token Passing technique can be used to gain code to lock one code division channel.

비록 상기에서 CDMA기술만을 기술하였지만, 종래 통상의 지식을 가진 자라면 시스템 파라미터에 의해 쉽게 이해할 수 있고, 시스템은 파장(주파수) 분할 멀티플렉싱 및 시분할 멀티플렉싱에 결합되어 사용되어질 수 있다. 예를들면, 파장 분할 멀티플렉싱이 사용되도록 광 스펙트럼의 다른 부분용으로 이용디는 코드를 설계할 수 있다. 또한, 코드는 시분할 멀티플렉싱을 제공하기 위하여 시 분할을 기초로 하여 분할 될 수 있다. 또한, 주파수 도메인 CDMA는 네트워크에서 코드 및 사용자의 수를 감소시키기 위하여 시간적 범위의 광 CDMA와 연결되어질 수 있다. 시간적 범위의 확산 스펙트럼 실시예에서, 여러 사용자는 데이타가 광 엔코더에 제공되기 전에 데이타를 엔코팅하기 위하여 다른 시간적 범위의 확산 스펙트럼으로 제공되어진다. 그러나, 이러한 사용자는 상기에서 논의된 동일한 파장 인코딩 설계로 분할될 수 있다. 물론, 디코더에서, 수신된 광 정보가 전기 디지털 도메인으로 전환되면, 디지털 신호는 원하는 전송된 정보를 회복시키기 위하여 시간적 범위의 확산 스펙트럼 코드에 따라 처리되어진다.Although only the CDMA technique has been described above, those skilled in the art can easily understand the system parameters, and the system can be used in combination with wavelength (frequency) division multiplexing and time division multiplexing. For example, a code may be designed for other parts of the light spectrum such that wavelength division multiplexing is used. In addition, the code may be partitioned based on time division to provide time division multiplexing. In addition, frequency domain CDMA may be coupled with optical CDMA over time to reduce the number of codes and users in the network. Spread Spectrum in Time Range In an embodiment, several users are provided with spread spectrum in a different temporal range to encode the data before the data is provided to the optical encoder. However, these users can be divided into the same wavelength encoding design discussed above. Of course, at the decoder, once the received light information is converted to the electrical digital domain, the digital signal is processed according to a spread spectrum code in the temporal range to recover the desired transmitted information.

도 3의 실시예의 변경은 도 6에서 설명되어진다. 이것은 외부 브로드 밴드 광 소스을 제공하지 않는다. 또한 PIC CDMA 엔코더는 다른 N 파장 범위에서 광을 방출하는 N레이저의 배열을 포함한다. N레이저의 N파장 출력은 어레이 도파관 격자를 이용하도록 결합되어지고 또는 엔코더(140)에서 출력을 제공하기 위하여 커브된 회절 격자를 이용한다. 마스크 및 변조 기능은 단극 코드에 대응하는 채널에 활당된 스펙트럴 패턴에서 레이저을 전체적으로 터닝하는 것에 의해 실행되어질 수 있다. 모든 레이저는 동일한 시간적 범위의 변조기능으로 변조되어지고, 이것은 파장 분할 변조 시스템에서 CDMA 실시예를 구분시킨다. 디코더에서 적절한 스파셜 스프레딩 요소를 선택하는 것에 의해, 도 6에서 설명되는 나머지 요소들도 도 3의 실시예와 동일하게 된다.The modification of the embodiment of FIG. 3 is described in FIG. 6. This does not provide an external broadband light source. PIC CDMA encoders also include an array of N lasers that emit light in different N wavelength ranges. The N wavelength output of the N laser is combined to use an array waveguide grating or a curved diffraction grating to provide an output at encoder 140. The mask and modulation functions can be performed by turning the laser entirely in the spectral pattern assigned to the channel corresponding to the monopole code. All lasers are modulated with the same temporal range of modulation, which distinguishes CDMA embodiments in wavelength division modulation systems. By selecting the appropriate sparse spreading element at the decoder, the remaining elements described in FIG. 6 are also identical to the embodiment of FIG. 3.

도 7은 도 4의 엔코더상의 변화를 도시하고, 이것은 도 5의 엔코더와 같이 사용되어질 수 있다. 도 7의 CDMA PIC에서 광 입력은 도파관 격자 또는 회절 격자(152)에서 커플러 또는 서큘레이터(150)를 통해 제공되어진다. 격자(152)는 상기에서 기술된 방법으로 입력 광의 스펙트럼을 스프레드하고, 광 주파수 도메인에서 한정된 코드와 입력 신호를 모듈레이트하기 위하여 상기에서 기술된 방법으로 마스크/변조기(154)에서 확산된 스펙트럼 광을 제공한다. 코드는 두 감쇄된 레벨사이, 예를들면 마스크의 각 빈내에서 높고 낮은 감쇄 레벨사이에서 선택하는 것에 의해 한정되는 2진 코드이다. 마스크/변조기에서 신호 출력은 앞에서 기술한 바와같이 마스크의 빈에서 각각 결합되는 도파관이다. 상기 실시예에서와 같이 스프레드 스펙트럼 신호를 재결합하는 대신에, 신호가 파이버 광 또는 도파관의 단부상에서 높은 반사 코팅에 의해 마스크/변조기(154)를 통해 반사되어진다. 마스크/변조기(154)에 의해 모듈레이트된 광은 초기에 브로드 밴드 광을 분산시키도록 사용된 배열된 도파관 격자 또는 회절 격자(152)에 의해 재결합되어진다. 이러한 실시예는 PIC내에서 제 2 어레이 도파관 격자 또는 회절 격자가 필요하지 않다는 장점을 가진다. 변조된 신호의 출력은 커플러 또는 서큘레이터(150)를 통해 제공되어진다.FIG. 7 shows a change on the encoder of FIG. 4, which can be used with the encoder of FIG. 5. In the CDMA PIC of FIG. 7, optical input is provided through a coupler or circulator 150 in a waveguide grating or diffraction grating 152. The grating 152 spreads the spectrum of input light in the manner described above, and modulates the spectral light diffused in the mask / modulator 154 in the manner described above to modulate the input signal and the defined code in the optical frequency domain. to provide. The code is a binary code defined by choosing between two attenuated levels, for example between high and low attenuation levels within each bin of the mask. In the mask / modulator, the signal outputs are waveguides that are each coupled in the bin of the mask as described above. Instead of recombining the spread spectral signal as in the above embodiment, the signal is reflected through the mask / modulator 154 by a highly reflective coating on the end of the fiber light or waveguide. The light modulated by the mask / modulator 154 is initially recombined by an arranged waveguide grating or diffraction grating 152 used to disperse broadband light. This embodiment has the advantage that no second array waveguide grating or diffraction grating is required in the PIC. The output of the modulated signal is provided through a coupler or circulator 150.

도 4 및 도 5의 엔코더 및 디코더를 대신할 수 있는 도 7 실시예의 또다른 변경은 도 8에서 도시되어진다. 도 8의 엔코더/디코더는 도 3의 시스템에서 사용될 수 있는 디코더 및 엔코더의 고정된 마스크 실시예를 제공한다. 스위치의 어레이는 제공되지 않는다. 또한, 어레이 도파관 격자 또는 회절 격자(152)의 출력은 통신 채널로 활당된 코드에 의해 나타나는 패턴에서 높은 반사 또는 안티-반사 코팅과 함께 선택적으로 제공되어진다. 높은 반사 및 안티 반사 코팅을 선택적으로 제공하는 것에 의해, 하나의 2진 상태에 대응하는 빈은, 코드가 선택된 채널에서 나타나는 바와같이, 격자(152)에서 광 출력을 반사한다. 또 다른 2진 상태에 대응하는 빈은 광을 반사하지 않는다. 어레이 도파관 격자를 통하여 반사된 광은 도 3의 통신 시스템내에서 사용하기 위하여 적절한 방법으로 모듈레이트된 브로드 밴드 광 신호를 제공하도록 재결합되어진다. 도 8의 실시예의 또 다른 관점은 도 7의 실시예와 유사하다. 도 8의 실시예는 통신 시스템이 비용과 단순성이 적용되는 범위로 실행되어질 수 있도록 저 비용의 고정된 엔코더 및 디코더를 제공한다.Another variation of the FIG. 7 embodiment that may replace the encoders and decoders of FIGS. 4 and 5 is shown in FIG. 8. The encoder / decoder of FIG. 8 provides a fixed mask embodiment of a decoder and encoder that can be used in the system of FIG. No array of switches is provided. In addition, the output of the array waveguide grating or diffraction grating 152 is optionally provided with a high reflective or anti-reflective coating in the pattern exhibited by the cord pulled into the communication channel. By selectively providing a high reflective and anti reflective coating, the bin corresponding to one binary state reflects light output at grating 152 as the code appears in the selected channel. The bin corresponding to another binary state does not reflect light. The light reflected through the array waveguide grating is recombined to provide a modulated broadband optical signal in an appropriate manner for use within the communication system of FIG. 3. Another aspect of the embodiment of FIG. 8 is similar to the embodiment of FIG. 7. The embodiment of Figure 8 provides a low cost fixed encoder and decoder so that the communication system can be implemented in a range where cost and simplicity apply.

엔코더/디코더의 또 다른 실시예는 도 9에서 도시되어진다. 도 9의 실시예는 도 4 및 도 5에서 설명되는 것과 유사한, 본 발명에 따른 엔코더/디코더의 실시예인 실리콘상에 실리카이다. 도 9의 CDMA PIC는 실리콘 구조상에 실리카에 의해 제공된 어레이 도파관 격자(160, 164)로 형성되어진다. 본 실시예에서 두 어레이 도파관 격자사이에서 제공된 마스크(162)는 실리콘 구조상에서 실리카를 구비한다. 특히, 마스크는 실리카 도파관의 부분을 통해 감쇄을 바꾸기 위하여 공지된 방법으로 구성된 열 스위치의 어레이로 구성된다. 이러한 실시예에서, 브로드 스펙트럼 광 소스는 CDMA PIC 회로에 모듈레이트되는 것이 바람직하고, 이것은 열 스위치 어레이가 일반적으로 광 신호를 원하는 속도로 모듈레이트할 수 없기 때문이다. 이러한 이유때문에, 마스크 제어기(166)에 의해 제공되는 마스크 제어 신호는 일반적으로 마스크 요소의 온/오프 상태를 제어하고 시간적 범위의 변조 기능을 포함하지 않는다.Another embodiment of an encoder / decoder is shown in FIG. The embodiment of FIG. 9 is silica on silicon, which is an embodiment of an encoder / decoder according to the invention, similar to that described in FIGS. 4 and 5. The CDMA PIC of FIG. 9 is formed of array waveguide gratings 160 and 164 provided by silica on a silicon structure. In this embodiment the mask 162 provided between the two array waveguide gratings comprises silica on a silicon structure. In particular, the mask consists of an array of thermal switches configured in a known manner to change the attenuation through a portion of the silica waveguide. In this embodiment, the broad spectrum light source is preferably modulated in the CDMA PIC circuit, since the column switch array generally cannot modulate the optical signal at the desired rate. For this reason, the mask control signal provided by the mask controller 166 generally controls the on / off state of the mask element and does not include a temporal range modulation function.

본 발명에 따라 사용되어지는 어레이 도파관 격자의 부분적인 통합은 도 10에서 설명되어진다. 어레이 도파관 격자는 여기서 기술되는 어떤 반도체, 전자-광 또는 패시브(예를들면, 실리콘상에 실리카) 재료에 의해 실행되어진다. 도파관은 도파관의 반사 통로를 이용하여 효과적으로 소형화할 수 있는 장점을 가진다. 이러한 소형화 장치는 마스크를 구성하는 스위치의 배열 및 두개의 격자를 구비하는 PICs안에서 통합될 수 있다. 대안적으로 도파관의 출력은 소형화된 마스크 엔코더/디코터의 영향에 의해 선택적으로 차단되어질 수 있다.Partial integration of the array waveguide gratings used in accordance with the present invention is described in FIG. 10. Array waveguide gratings are implemented by any of the semiconductor, electro-optical or passive (eg, silica on silicon) materials described herein. The waveguide has the advantage that it can be effectively miniaturized by using the reflection passage of the waveguide. Such miniaturization devices can be integrated in PICs having two gratings and an array of switches constituting a mask. Alternatively, the output of the waveguide can be selectively blocked by the effect of a miniaturized mask encoder / decoder.

하기에서 상세하게 설명되어지는 것처럼, 본 발명의 다양한 실시예에서 많은 유사한 광 소스를 제공한다. 예를들면, 어떤 실시예에서는 넓이 및 강도가 실질적으로 동일한 128개의 광 소스를 제공한다. 현재의 시스템은 일반적으로 많은 소스가 필요하다. 스펙트럴 유사성을 구비하는 다중 소스의 경제적 실행은 파이버와 결합되어지는 하나의 광 소스를 제공하는 것이 바람직하다. 각각의 분활된 성분은 적절한 레벨로 확대되고 그때 각각의 분할되고 확대된 성분은 분리된 스타트스필리터에서 제공되어진다. 오리지널 소스의 계층 구조는 분할되고 확대되며, 각각의 연속적인 소스 채널이 분할되고 확대된 것에서는 필수적으로 동일한 스펙트럴 특징을 구비하는 많은 소스를 디벨로프하는데 사용되어진다.As will be described in detail below, various embodiments of the present invention provide many similar light sources. For example, some embodiments provide 128 light sources that are substantially the same in width and intensity. Current systems generally require many sources. Economical implementation of multiple sources with spectral similarity is desirable to provide one light source to be combined with the fiber. Each segmented component is magnified to an appropriate level and then each segmented and magnified component is provided in a separate start splitter. The hierarchical structure of the original source is divided and enlarged, and each successive source channel is used to develop a number of sources that essentially have the same spectral characteristics in that segmented and enlarged.

이러한 소스를 실행할때 본 발명에서 관찰되는 어려움은 다른 소스사이에 바람직하지 않은 상호관계이다. 상호관계되는 이러한 레벨은 다른 소스와 협력되는 다른 통신 채널사이에서 바람직하지 않은 상호관계를 발생시킨다. 그 결과, 바람직한 실시예에서는 다른 소스가 서로 관련되지 않는다. 이것은 다른 소스 채널의 출력 경로를 따라 다른 광을 지연을 삽입하는 것에 의해 실행되어진다. 이러한 광 지연은 광 지연 라인으로 구성될 수 있다. 각각의 소스를 다른 길이의 파이버 지연 라인을 통해 통과시키는 것에 의해 적절한 지연이 제공된다. 대안적으로 지연은 다른 광 경로를 통하는 프리 스페이스(free space) 전달을 이용하여 발생되어질 수 있다. 파이버 지연은 최소의 공간을 이용하여 실행될 수 있기 때문에 바람직하며, 그 결과 전체 광 시스템은 시스템의 본 발명에 따른 확산 범위의 실행을 허용하면서 효과적으로 작은 공간안에서 제공되어질 수 있다.The difficulty observed in the present invention when implementing such a source is an undesirable correlation between other sources. This level of correlation creates undesirable correlations between different communication channels that cooperate with other sources. As a result, different sources are not related to each other in the preferred embodiment. This is done by inserting a different light delay along the output path of the other source channel. This optical delay may be composed of optical delay lines. Proper delay is provided by passing each source through a different length of fiber delay line. Alternatively, the delay can be generated using free space transfer through other optical paths. Fiber delay is desirable because it can be implemented using minimal space, and as a result the entire optical system can be effectively provided in a small space while allowing the implementation of the diffusion range in accordance with the present invention.

도 11은 광 통신 시스템의 채널을 구동시키기 위한 충분한 강도를 가지면서 충분한 채널의 소스를 제공하기 위하여, 하나의 에르븀이 도프된 파이버 소스와 에르븀이 도프된 파이버 증폭기의 계층을 이용하여 저비용으로 다수의 확산 스펙트럼 소스를 발생시키는 장치를 설명한다. 도시된 바와같이, 하나의 에르븀이 도프된 파이버 소스(300)는 수용가능한 확산 스펙트럼과 함께 광을 출력하고, 소스의 세기가 약 5dB보다 적게 변화되는 파장에서 약 28 나노미터의 밴드폭을 제공한다. 28-나노미터 밴드폭은 약 3.5THz의 시스템 밴드폭과 대응한다. 발광 파이버 소스로 알려진 에르븀이 도프된 파이버 소스의 출력은 출력 소스 신호를 분할하고 네개의 파이버 증폭기(304)의 에레이에서 네 파이버의 출력을 제공하는 스타 커플러(302)와 같은 스프리터에서 파이버위로 제공되어진다.FIG. 11 shows a number of low cost multiple layers using one erbium-doped fiber source and a layer of erbium-doped fiber amplifiers to provide a sufficient source of channels while having sufficient strength to drive the channels of the optical communication system. An apparatus for generating a spread spectrum source is described. As shown, one erbium-doped fiber source 300 outputs light with an acceptable spread spectrum and provides a bandwidth of about 28 nanometers at wavelengths where the source's intensity varies less than about 5 dB. . The 28-nanometer bandwidth corresponds to a system bandwidth of about 3.5 THz. The output of an erbium-doped fiber source, also known as a light emitting fiber source, is provided to the fiber in a splitter such as a star coupler 302 that splits the output source signal and provides four fiber outputs in the array of four fiber amplifiers 304. Lose.

파이버 소스(300)의 출력이 네개의 다른 소스로 분할되는 것처럼, 강도는 예정된 방법으로 하락한다. 각각의 네개로 분할된 소스는 강도가 대략 오리지널 소스(300)의 강도와 동일하게 구비하는 네개의 확산 스펙트럼 광 빔을 제공하기 위하여 네개의 파이버 증폭기에 의해 증폭되어진다. 설명되어진 128의 채널 시스템에서는, 이러한 처리가 또 다른 계층 스테이지를 통하여 반복되어진다. 이것으로, 네 파이버 증폭기(304)에서의 출력은 스타 커플러로 되어지는 대응하는 세트의 네 스프리터(306)에서 파이버위로 제공되어진다. 스프리터(306)는 출력을 파이버 증폭기에서 강도가 감소되는 다수의 출력으로 분할한다. 스프리터(306)에서 분할된 출력은 또 다른 파이버 증폭기(308)의 어레이로 제공되어지고, 이것은 적절한 강도를 구비하는 소스 광 빔(310)의 다른 세트를 제공하기 위하여 확산-스펙트럼 광의 복수 채널의 강도를 증폭시킨다. 이러한 처리는 적절한 강도를 구비한 확산-스펙트럼 소스의 수가 예를들어 128개의 채널 파이버 통신 시스템용으로 128개의 독립적인 소스를 발생시킬때까지 반복되어진다. 이러한 계층 배열은 파이버 증폭기의 가격과 파이버 소스를 비교했을때 저비용이 되는 장점을 가지는 원하는 세트의 확산 스펙트럼 광 소스를 얻기 위해서 하나의 오리지널 소스와 다수의 파이버 증폭기를 이용하는것이 바람직하다.As the output of the fiber source 300 is divided into four different sources, the intensity drops in a predetermined way. Each four divided source is amplified by four fiber amplifiers to provide four spread spectral light beams whose intensity is approximately equal to that of the original source 300. In the 128 channel system described, this process is repeated through another hierarchical stage. In this way, the output at the four fiber amplifier 304 is provided over the fiber at the corresponding set of four splitters 306, which become star couplers. Splitter 306 splits the output into a number of outputs whose strength is reduced in the fiber amplifier. The split output at the splitter 306 is provided to another array of fiber amplifiers 308, which provides the intensity of multiple channels of diffuse-spectrum light to provide another set of source light beams 310 with appropriate intensity. Amplify This process is repeated until the number of spread-spectrum sources with the appropriate intensity generates 128 independent sources, for example for a 128 channel fiber communication system. Such a hierarchical arrangement preferably uses one original source and multiple fiber amplifiers to obtain the desired set of spread spectrum light sources, which has the advantage of being low cost when compared to the cost of the fiber amplifier and the fiber source.

소스 광의 충분한 채널이 발생된 후에는 소스 광의 채널은 도 3 및 도 4에서 도시된 형상을 각각 구비하는 스파셜 광 모듈레이트 도는 엔코터의 배열을 제공한다. 128개의 다른 엔코더는 입력 광 신호를 엔코더시키기 위해 128-빈 마스크를 이용하고, 각각의 128개의 마스크는 상기 기술된 방법으로 생성되는 단극 Hadamard 코드 벡터가 존재하게 된다. 각각의 마스크는 고정된 마스크이고 전체 128개의 동일한 크기 빈을 구비하고, 빈은 라이너 마스크의 사용가능한 폭을 스팬시킨다. 이것으로, 128개의 빈은 밴드폭에서 약 전체 3.5 THz(28나노미터)으로 스팬되고, 각각의 인접하는 빈은 약 25GHz의 밴드폭으로 제공되는 종속적인 주파수 간격을 형성한다. 도 8의 엔코더/디코더일 수 있는 고정 마스크의 동등한 크기의 빈은 하나 또는 또 다른 두개의 2진 값을 구비하는 코드 벡터에 따라 할당되어진다. 통신 시스템의 각각의 128 채널은 별개의 공간 인코딩 기능에 의해 형성되어지고 각각의 채널은 예를들어 변조기를 이용하여 시간적 범위의 신호와 함께 변조되어진다. 다양한 채널이 공간적으로 그리고 일시적으로 변조되어진후, 128 채널은 파이버안으로 결합되어지거나 주입되어진다.After sufficient channels of source light have been generated, the channels of source light provide an array of spatial light modulated or encoders each having the shape shown in FIGS. 3 and 4. 128 different encoders use 128-empty masks to encode the input optical signal, and each 128 masks will have a unipolar Hadamard code vector generated by the method described above. Each mask is a fixed mask and has a total of 128 identical size bins, which span the usable width of the liner mask. This results in 128 bins spanning approximately 3.5 THz (28 nanometers) in bandwidth, with each adjacent bin forming a dependent frequency spacing provided with a bandwidth of about 25 GHz. Equally sized bins of the fixed mask, which may be the encoder / decoder of FIG. 8, are allocated according to a code vector having one or two binary values. Each 128 channel of the communication system is formed by a separate spatial encoding function and each channel is modulated with a signal in the temporal range using, for example, a modulator. After the various channels have been spatially and temporarily modulated, 128 channels can be combined or injected into the fiber.

파이버 통신 시스템용 장거리 전송은 또 다른 종래의 파이버 통신 시스템 방법과 유사하게 조절되어진다. 종래와 같이, 이것은 일반적으로 하나의 모드 파이버를 이용한다. 게다가, 파이버상에 신호는 분산되고 손실된다. 따라서 파이버상에 신호는 규칙적인 간격으로 예를들면 40 내지 80킬로미터에서 종래의 파이버 도프된 증폭기를 이용하여 증폭하는 것이 바람직하다.Long distance transmission for a fiber communication system is coordinated similarly to other conventional fiber communication system methods. As conventional, this generally uses one mode fiber. In addition, the signals are distributed and lost on the fiber. The signal on the fiber is therefore preferably amplified at regular intervals, for example at 40 to 80 kilometers using a conventional fiber doped amplifier.

전송 파이버의 또 다른 단부에서는, 결합된 광 신호가 분할되고, 증폭되며, 파이버안으로 결합되는 128 전송기에 의해 형성된 고정된 마스크 채널에 하나와 각각 대응하는 128 수신기의 배열을 제공한다. 본 실시예의 주 목적은 파이버의 사용 또는 로딩을 확장하는 것이고, 이것으로 수신기는 128 채널의 한 신호를 나타내도록 고정된 마스크를 포함한다. 도 3 및 도 8에서 도시된 구조를 구비하는 수신기는 각각 전송기 마스크와 동일한 수신기의 한 마스크안에서 포함하는 것에 의해 특정 전송기에 의해 형성된 특정 채널을 나타내고 제 2 마스크는 전송 마스의 비트-와이즈 성분이다. 실시예에서, 통신 시스템의 전송기와 수신기 단부상에서 고정된 마스크의 이용은 높은 볼륨 파이버 링크용 밴드폭이 현저하게 향상되도록 제공되는 비용이 감소된 시스템을 제공한다.At the other end of the transmission fiber, the combined optical signal is divided, amplified, and provides an array of 128 receivers, each corresponding to one, in a fixed mask channel formed by 128 transmitters coupled into the fiber. The main purpose of this embodiment is to extend the use or loading of the fiber so that the receiver includes a fixed mask to represent a signal of 128 channels. The receivers having the structures shown in FIGS. 3 and 8 each represent a particular channel formed by a particular transmitter by including in one mask of the same receiver as the transmitter mask and the second mask is the bit-wise component of the transmission mask. In an embodiment, the use of a fixed mask on the transmitter and receiver ends of the communication system provides a reduced cost system provided that the bandwidth for high volume fiber links is significantly improved.

상기에서 기술한 바와같이, 파이버 통신 링크에서 광 신호의 회복은 광 시스템에서 수신된 광 빔을 실질적으로 유사한 전력 레벨을 가지는 두 성분으로 분리하는 수신기에 의해 실행되어진다. 도 12는 디코더에서 입력에 바람직하게 사용되는 빔 세퍼레이터를 도시한다. 본 발명에 따른 세퍼레이터는 광 CDMA 수신기의 다른 검출이 효과적으로 사용자 채널을 검출하도록 수신된 광을 동일한 전력 레벨의 두 부분으로 분리할 수 있다.As described above, the recovery of the optical signal in the fiber communication link is performed by a receiver that splits the light beam received in the optical system into two components having substantially similar power levels. 12 shows a beam separator that is preferably used for input at the decoder. The separator according to the invention can split the received light into two parts of the same power level so that other detection of the optical CDMA receiver effectively detects the user channel.

비극성 빔 분리기의 실시예는 수신된 광 빔을 두개의 다른 극성을 가지는 광의 제 1 및 제 2 채널로 분할하는 제 1 극성요소로 구성되어진다. 예를들면, 광의 한 채널은 수신된 광의 수직으로 극성된 성분을 포함할 수 있고, 또 다른 채널은 수신된 광 빔의 수평으로 극성된 성분을 포함할 수 있다. 그때 한 채널의 극성은 또 다른 광 빔의 극성으로 전환되어진다. 선형으로 극성된 광은 회전하는 광의 극성으로 구성된다. 그때 광의 두 채널은 빔 스프리터에서 재결합되어지고 제공되어진다. 이러한 빔 스프리터는 일반적으로 결합된 빔의 극성이 잘 형성되고 예측할 수 있기 때문에 극성 요소를 정확하게 결합된 빔에서 실질적으로 동등한 전력의 두 빔으로 분할할 수 있다.An embodiment of the nonpolar beam splitter consists of a first polar element that splits the received light beam into first and second channels of light having two different polarities. For example, one channel of light may comprise a vertically polarized component of the received light and another channel may comprise a horizontally polarized component of the received light beam. Then the polarity of one channel is switched to the polarity of another light beam. Linearly polarized light consists of the polarity of the rotating light. The two channels of light are then recombined and provided in the beam splitter. Such beam splitters are generally well-formed and predictable in the polarity of the combined beams, thus splitting the polarity element into two beams of substantially equal power in the exactly combined beam.

도 12를 참조하면, 광이 하나의 모드 파이버(350)로부터 수신되는 것이 기재되는 실시예가 기술되어진다. 파이버(350)는 일반적으로 극성이 관찰되지 않고 파이버(35)내에 광은 임의의 방향에서 선형의 극성을 가지기 때문에, 빔 스프리터(352) 또는 극성 분석기와 같은 종래의 선형 편광자를 이용하는 것이 유용하다. 극성 감광 요소(352)는 입력 광 빔을 두개의 수직 극성 성분으로 분할하고 두개의 다른 광 경로(354, 356)에서 이러한 두 성분을 제공한다. 일반적으로 다른 전력 레벨은 각각의 경로를 따라 존재된다. 이러한 광 경로는 프리 스페이스를 통하여 전달되고 또는 극성이 관찰되는 파이버를 통해 진행된다. 이러한 경우에, 각 암내에 광의 극성은 극성이 변화될때 까지 일정한 극성을 갖는다.Referring to FIG. 12, an embodiment is described in which light is received from one mode fiber 350. Since fiber 350 generally has no polarity observed and light in fiber 35 has linear polarity in any direction, it is useful to use conventional linear polarizers such as beam splitter 352 or polarity analyzers. Polar photosensitive element 352 splits the input light beam into two vertical polar components and provides these two components in two different optical paths 354 and 356. Typically different power levels exist along each path. This optical path travels through free space or through fiber where polarity is observed. In this case, the polarity of the light in each arm has a constant polarity until the polarity is changed.

광의 한 성분은 광 경로(354)를 따라 제공되어지고 광 경로(354)를 통하여 수직 선형 극성(358)을 유지한다. 또 다른 광 경로(356)을 따라, 극성은 초기에 수평위치(360)로 되고 그때 극성은 제 2 광 경로의 광이 도 12의 "364"로 나타나는바와같이 선형 수직으로 되도록 회전 요소(362)에 의해 90°회전한다. 제 2 광 경로(356)가 프리 스페이스를 통해 전달되면, 회전 요소는 1/2 웨이브플레이트가 되고 또는 적절한 Faraday 회전자가 된다. 제 2 광 경로(356)가 극성이 관찰되는 파이버를 통해 전달되면, 회전 요소(362)는 파이버의 기계적 회전을 90°로 하는 것이 바람직하다. 일반적으로 파이버의 대부분의 회전은 파이버의 길이이상으로 연속적으로 진행된다. 물론, 제 2 광 경로의 파이버 단부에서 회전 요소를 삽입하는 것와 같이, 또 다른 수단을 통해 회전을 실행하는 것이 가능하다.One component of the light is provided along the light path 354 and maintains a vertical linear polarity 358 through the light path 354. Along another optical path 356, the polarity is initially in the horizontal position 360 and then the polarity is rotated 362 such that the light in the second optical path is linearly vertical as indicated by " 364 " Rotate 90 ° by When the second optical path 356 is passed through the free space, the rotating element becomes a half waveplate or an appropriate Faraday rotor. When the second optical path 356 is transmitted through the fiber where the polarity is observed, the rotating element 362 preferably makes the mechanical rotation of the fiber 90 degrees. In general, most of the rotation of the fiber proceeds continuously over the length of the fiber. Of course, it is possible to carry out the rotation via another means, such as inserting the rotating element at the fiber end of the second optical path.

일단 두 광 경로상에 두 빔이 적절한 방향으로 극성을 가지면, 두개의 빔은 재결합되어지고 그때 두개의 부가적인 빔 경로를 따라 전달시키기 위하여 실질적으로 동등한 한 쌍의 전력빔을 분할한다. 경로(354 및 356)로부터 빔이 결합된후에, 빔을 실질적으로 동등한 두개의 전력 빔으로 분할하기 위하여 일반적인 극성 빔 스프리터(366)를 이용하는 것이 가능하다. 두개의 출력 빔은 설명된 실시예에서 선형의 극성을 가지는 하나의 모드 광 파이버를 통해 광 경로(368, 370)를 따라 제공되어진다. 그때 빔이 수신된 스플리터는 도 3의 디코더(108, 110)로 제공되어진다. 종래 통상의 지식을 가진자라면, 파이버에 관하여 상기에서 기술한 바와 같이 극성 빔 스프리터가 또 다른 도파관, 예를들며,회전 요소와 결합되어 실행되어짐을 알 수 있을 것이다.Once the two beams on the two optical paths are polarized in the proper direction, the two beams are recombined and then split a pair of substantially equal power beams for delivery along two additional beam paths. After the beams from the paths 354 and 356 are combined, it is possible to use a general polar beam splitter 366 to split the beam into two substantially equal power beams. Two output beams are provided along light paths 368 and 370 through one mode optical fiber having linear polarity in the described embodiment. The splitter from which the beam was received is then provided to decoders 108 and 110 in FIG. Those skilled in the art will appreciate that the polar beam splitter is implemented in conjunction with another waveguide, such as a rotating element, as described above with respect to the fiber.

설명된 광학 CDMA 시스템에서, 많은 채널이 단일 섬유 위에 제공될 수 있기 위해 사용자의 또는 다른 다양화한 신호의 다른 채널 사이의 장애를 감소시키는 것이 매우 바람직하다. 다양한 메카니즘이 이 일을 수행하는데 확인되어왔고 상기장애에 의해 만들어진 본 적용 및 다른 적용에서 기술되어왔다. 본 시스템이 장애를 줄이는 기본적인 방법은 광학 소통 시스템에 빛을 주입시킴으로 단지 하나의 이원 상태를 지시하는 것이다. 소스가 하나의 논리적인 이원 상태 예를 들면, 로지칼(logical) 1을 지시하는 생산 강도를 생성하기 위해 소스(source)는 형성된 시간-영역이다. 빛은 로지칼 0을 지시하기 위해 제공되지 않는다. 이는 상기 시스템에서 전체 장애를 줄이는 효과를 갖는다. 물론, 보충적인 여과 작용을 갖는 다른 채널을 포함하고 받는 시스템을 포함한 특히 바람직한 코딩 계획은 장애를 줄이는데 매우 중요하고 기본적인 메카니즘을 제공한다.In the described optical CDMA system, it is highly desirable to reduce the interference between different channels of the user or other diversified signals so that many channels can be provided on a single fiber. Various mechanisms have been identified to accomplish this task and have been described in this and other applications made by the disorder. The basic method of reducing the disturbance of the system is to indicate only one binary state by injecting light into the optical communication system. A source is a time-domain formed in order to generate a production intensity in which the source is indicative of one logical binary state, for example logical one. Light is not provided to indicate Logical 0. This has the effect of reducing the overall failure in the system. Of course, particularly preferred coding schemes, including those receiving and receiving other channels with complementary filtration, provide a very important and fundamental mechanism for reducing disturbances.

번역 또는 수신의 신호 감응 회로 안에서 장애를 줄이는 것이 또한 가능하다. 수신의 두 채널 안에서 신호들은 다른 방식 예를 들면, 백-투-백(back-to-back) 형태에서 각 채널에서 다른 하나의 광다이오드 쌍까지 빛을 결합하는 방식에서 바람직하게 감응된다. 광다이오드에서의 전기 생산은 그 후 두 채널에서 받는 신호의 다른 측정일 것이다. 특히 본 발명의 구체예에서, 전기 생산 신호는 낮은 통과 여과를 하고 다이오드 같은 전기적 제곱 회로 요소에 제공된다. 상기 제곱 요소 또는 제한기는 바람직하게 받은 전기 신호의 감소하는 부분은 제거하고 받은 전기 신호의 증가하는 부분을 증폭시키는데 또한 사용될 수 있다. 전기 신호의 감소하는 부분은 즉시 노이즈로 확인되고 전체 시스템의 노이즈 비율에 신호를 향상시키기 위해 제거될 수 있다.It is also possible to reduce the disturbance in the signal sensitive circuit of translation or reception. The signals in the two channels of reception are preferably sensitive in different ways, for example in the form of combining light from each channel to another photodiode pair in the back-to-back form. The electricity production at the photodiode will then be a different measurement of the signal received on both channels. In particular in embodiments of the invention, the electrical production signal has low pass filtration and is provided to electrically squared circuit elements such as diodes. The square element or limiter may also be used to amplify the increasing portion of the received electrical signal, preferably eliminating the decreasing portion of the received electrical signal. The decreasing portion of the electrical signal is immediately identified as noise and can be removed to improve the signal to the noise ratio of the overall system.

도 13에서 도식적으로 설명된 바람직한 전기 시스템은 또한 장애를 감소시키는 메카니즘을 제공한다. 도 13에서 설명된 서브시스템은 도 3에서 116에 지시된백-투-백 다이오드 배열에 추가로 상세한 것이 제공된다. 두개의 보충적으로 여과된 광학 신호는 제곱 광학 감응뿐만 아니라 구별되는 증폭 작용 둘다에 영향을 주는 백-투-백 다이오드에 제공된다. 광학 감응기, 구별 감응 및 전기 증폭의 다른 조합이 공지되고 상기 작용에 대해 잘 대체될 수 있다. 특히 본 발명의 바람직한 구체예에서, 전기는 다이오드 쌍에서 신호를 생산하고 필터 380에 의해 낮은 통과로 여과된다. 반도체 장치에서 도구화된 상기 번역기에 대해, 감응 회로는 또한 같은 칩내에 또는 단일 PIC 회로로 제공된다. 낮은 통과 여과는 높은 주파수의 노이즈 신호를 제거하기 위해 이행된다. 대략 622MHz의 데이타 비율로 광학 소통 시스템으로부터 복수의 채널 영상 자료중 하나를 받을 수 있는 설명된 시스템에서 여과는 약 630-650MHz이하의 주파수를 통과할 수 있다. 여과된 전기 신호는 그후 다이오드 같은 전기 제곱 회로 요소 382에 제공된다. 상기 제곱 요소 또는 제한기는 바람직하게 받은 전기 신호의 감소하는 부분을 제거하고 받은 전기 신호의 증가하는 부분을 증폭시키기위해 또한 사용될 수 있다. 전기 신호의 감소하는 부분은 노이즈로 확인되고 그래서 전체 시스템의 노이즈 비율에 신호를 향상시키기 위해 제거될 수 있다. 제한기 382로부터 생산된 전기 신호는 전달되는 것으로 간주되는 시작 값 이상의 신호를 감응하기 위해 분석된다.The preferred electrical system illustrated diagrammatically in FIG. 13 also provides a mechanism to reduce disturbances. The subsystem described in FIG. 13 is provided with further details in addition to the back-to-back diode arrangement indicated at 116 in FIG. Two complementary filtered optical signals are provided to the back-to-back diodes that affect both the squared optical response as well as the distinct amplification action. Other combinations of optical sensitizers, distinct sensitizers and electrical amplifications are known and can be well substituted for this action. In a particularly preferred embodiment of the invention, the electricity produces a signal in the diode pair and is filtered in low pass by filter 380. For the translator instrumented in a semiconductor device, the sensitive circuit is also provided in the same chip or in a single PIC circuit. Low pass filtration is implemented to remove high frequency noise signals. In the described system, which can receive one of a plurality of channel image data from an optical communication system at a data rate of approximately 622 MHz, the filtration can pass frequencies below about 630-650 MHz. The filtered electrical signal is then provided to an electrical squared circuit element 382 such as a diode. The square element or limiter may preferably also be used to eliminate the decreasing portion of the received electrical signal and to amplify the increasing portion of the received electrical signal. The decreasing portion of the electrical signal is identified as noise and can therefore be removed to improve the signal to the noise ratio of the overall system. The electrical signal produced from the limiter 382 is analyzed to respond to signals above the starting value that are considered to be delivered.

장애를 줄이는 또 다른 방법은 노이즈 신호의 다른 것들 사이에 상관 관계를 감소시킨다. 본 발명자에 의해 관찰된 어려움은 도 11에서 보여진 소스 계획을 도구화할 때 다른 소스들 사이의 순간적 상관 관계의 원하지 않는 수준이다. 상기 상관 관계의 수준이 노이즈 소스의 상관 관계 또는 다른 소스와 연관된 다른 소통채널 사이에 상관 관계의 원하지 않는 수준을 야기할 수 있다. 따라서, 바람직한 구체예는 다른 소스와 상관 관계를 갖지 않는다. 이는 다른 소스 채널의 각 생산 과정에 따라 다른 광학 지연을 삽입함으로 수행될 수 있다. 이를 수행하는 하나의 간단한 메카니즘이 도 14에 설명된다. 많은 별개의 소스 400-403은 예를 들면 도 11에서 설명하는 기술을 사용하여 한정하고 그래서 소스는 유사한 스펙트럼의 띠폭과 힘 분배를 갖는 유사한 광학 생산을 제공한다. 네개의 소스가 보여지는 동안, 시스템은 전형적으로 128 또는 128 이상의 사용자에 일치하는 전체 소스를 포함할 것이다.Another way to reduce the disturbance is to reduce the correlation between the others of the noise signal. The difficulty observed by the inventors is an unwanted level of instantaneous correlation between different sources when instrumenting the source plan shown in FIG. The level of correlation may cause unwanted levels of correlation between the noise source's correlation or other communication channels associated with other sources. Thus, preferred embodiments do not correlate with other sources. This can be done by inserting different optical delays for each production process of the different source channel. One simple mechanism for doing this is described in FIG. 14. Many distinct sources 400-403 are defined using, for example, the technique described in FIG. 11 so that the sources provide similar optical production with band widths and force distributions of similar spectra. While four sources are shown, the system will typically include all sources that match 128 or 128 or more users.

각 소스 400-403의 생산은 다른 소스 사이에 한 때의 일치를 감소시키는 지연을 통해 통과된다. 상기 광학 지연은 광학 지연 라인 또는 확장된 광학 전파 경로를 포함한다. 각 소스가 섬유 지연 라인의 다른 길이를 통과하게 하는 것은 적당한 지연을 제공하기 위한 가장 바람직한 메카니즘이다. 지연은 선택적으로 다른 광학 경로를 통해 자유 공간 전파를 사용하여 생성된다. 섬유 지연은 단지 최소 공간을 사용하여 도구화될 수 있기 때문에 바람직하고, 그래서 전체 광학 시스템이 본 발명의 이 측면을 나타내는 시스템을 위한 도구화의 더 넓은 범위를 허용하게 하는 충분히 작은 공간에서 제공될 수 있다. 도 14를 다시 참조하면, 적당한 지연이 단일 방식 섬유 404-407의 다른 길이를 통해 각 소스 400-403의 생산을 통과함으로 영향을 준다. 다른 길이 섬유는 연속적인 소스에서 약 한 배 및 두배 이상의 데이타 비율 사이의 지연을 부과하기 위해 선택된다. 대략 622 Mbt/sec의 데이타 비율을 고려한다면, 적당한 지연은 각 요구되는 지연에 대해 약 1.5 피트의 광학섬유 (등가의 ∼1.5GHz)를 첨가함으로 만들어 질 수 있다. 첫 소스 400에 대해 섬유의 첨가된 길이는 이것이 베이스라인(baseline)을 나타내듯이 첨가되었다. 두번째 소스 401에 대해 1.5 피트의 첨가된 섬유 405는 생산 경로를 포함하고 세번째 소스 402에 대해, 섬유 404의 베이스라인 길이 아래의 3 피트의 섬유 406이 제공된다. 비슷하게, 소스 403에서 생산 된 것은 섬유 404보다 약 4.5 피트(∼4.5 GHz) 더 긴 섬유 407을 통해 결합한다. 전체 128 사용자 또는 그 이상 또는 같은 수의 전체 128 채널의 다양한 데이타를 갖는 시스템 내의 각 사용자는 중앙 소스로부터 발생한 소스로 제공되고 다른 소스의 모두로부터 다른 양으로 지연된다. 물론 광학 지연을 수행하기 위한 다른 메카니즘이 공지되어 있고 유사한 결과를 얻기 위해 실시될 수 있다고 인정될 것이다.The production of each source 400-403 is passed through a delay which reduces the one-time agreement between the other sources. The optical delay includes an optical delay line or an extended optical propagation path. Allowing each source to pass through a different length of fiber delay line is the most desirable mechanism to provide a moderate delay. The delay is optionally generated using free space propagation through another optical path. Fiber retardation is desirable because it can be instrumented using only minimal space, so that the entire optical system can be provided in a sufficiently small space to allow a wider range of instrumentation for the system representing this aspect of the present invention. Referring back to FIG. 14, an appropriate delay is effected as it passes through the production of each source 400-403 through the different lengths of single mode fibers 404-407. Different length fibers are chosen to impose a delay between about one and two or more data rates in successive sources. Considering a data rate of approximately 622 Mbt / sec, a suitable delay can be made by adding about 1.5 feet of optical fiber (equivalent ˜1.5 GHz) for each required delay. The added length of the fiber for the first source 400 was added as it represents the baseline. 1.5 feet of added fiber 405 for the second source 401 includes a production path and for the third source 402, 3 feet of fiber 406 below the baseline length of fiber 404 is provided. Similarly, production from source 403 combines through fiber 407, which is about 4.5 feet (˜4.5 GHz) longer than fiber 404. Each user in the system having a total of 128 users or more or the same number of various 128 channels of various data is provided to a source originating from a central source and delayed in different amounts from all of the other sources. Of course, it will be appreciated that other mechanisms for performing optical delay are known and may be implemented to obtain similar results.

장애를 줄이는 또 다른 방법 및 특히 효과적이라고 관찰된 것이 소스가 상태를 유지하는 시간을 제한하는 자료 조절 계획의 사용이다. 데이타를 조절하는 시간 영역이 소스를 조절함으로 광학 소통 시스템에 제공된다. 소스는 직접적으로 조절될 수 있고 또는 소스를 조절할 수 있는 요소를 통한 소스 빛을 통과함으로 조절될 수 있다. 본 발명의 바람직한 구체예에서, 조절은 얻어지고 선결된 양의 빛 펄스는 하나의 이원 값이 전달될 때 광학 시스템에 제공되고 및 다른 이원 값이 전달될 때 빛이 광학 시스템에 제공되지 않는다. 자료 흐름의 소스를 조절하는 개략적 예가 도 3에 보여진다.Another way to reduce the disturbance and what has been observed to be particularly effective is the use of data conditioning schemes that limit the amount of time the source remains intact. A time domain for controlling data is provided to the optical communication system by adjusting the source. The source can be adjusted directly or by passing the source light through a source adjustable element. In a preferred embodiment of the invention, the adjustment is obtained and a predetermined amount of light pulse is provided to the optical system when one binary value is delivered and no light is provided to the optical system when the other binary value is delivered. A schematic example of adjusting the source of data flow is shown in FIG. 3.

조절된 데이타 흐름에서, 전형적으로 조절된 이원 데이타에 대한 데이타 비율을 결정하는 시계가 있고 상기 이원 데이타 흐름은 전형적으로 듀티 사이클에 의해 특징되어진다. 이는 도 15에서 개략적으로 설명되고, 다양한 데이타 흐름 (a)-(c)은 수직 대시 라인에 의해 확인된 시작이 클락 사이클의 배경에서 보여진다. 종래, 각 클락 사이클은 데이타 기간을 한정하고 데이타는 약간 또는 모든 클락 사이클을 소비할 수 있다. 만약 모든 클락 사이클이 데이타에 의해 소비된다면, 듀티 사이클이 100%로 기술된다. 만약 데이타가 클락 사이클의 단지 반만 소비된다면, 듀티 사이클이 50%로 기술된다. 이는 도 15(a)에서 보여지고 한 시간 반 정도 "ON"될 수 있는 신호를 포함한다. 다양한 사용자 사이에 또는 시스템내의 채널에 존재하는 장애의 양을 줄이기 위해 시스템에 주입하는 빛의 시간을 줄이는 것이 요구된다. 상기와 같이, 데이타 조절은 도 15(b)에서 보여진 것과 같이 25%의 듀티 사이클을 갖는 데이타 흐름을 사용하는 본 발명의 특히 바람직한 구체예에서 수행되어지고 또는 12.5%의 듀티 사이클을 갖는 도 15(c)에서 보여진 것과 같이 더 짧다.In a regulated data flow, there is typically a clock that determines the data rate for the regulated binary data and the binary data flow is typically characterized by a duty cycle. This is illustrated schematically in FIG. 15, where the various data flows (a)-(c) are seen in the background of the clock cycle at the beginning identified by the vertical dashed lines. Conventionally, each clock cycle defines a data period and the data may consume some or all clock cycles. If all clock cycles are consumed by the data, the duty cycle is described as 100%. If the data is consumed only half of the clock cycle, the duty cycle is described as 50%. This includes the signal shown in FIG. It is desirable to reduce the time of light injected into the system to reduce the amount of disturbances present between the various users or in channels within the system. As above, data conditioning is performed in a particularly preferred embodiment of the present invention using a data flow having a duty cycle of 25% as shown in FIG. 15 (b) or having a duty cycle of 12.5%. shorter as shown in c).

본 발명의 특히 바람직한 구체예에서, 듀티 사이클이 일반적으로 50% 이하의 듀티 사이클을 사용하여 낮지만 여전히 감응할 수 있는 수준으로 감소하는 것이 바람직하다. 이는 어떤 시점에서 광학 섬유 시스템내에서 존재하는 전체 광학 신호를 줄이는 효과를 갖는다. 반면, 짧게 줄인 듀티 사이클의 사용은 시스템내 빛의 양을 줄이고 이로인해 노이즈 신호 및 바람직한 신호에 의해 실험되는 장애의 양을 줄인다. 회로도는 듀티 사이클을 상당히 줄이는데 존재한다. 그러나, 실제 물질처럼, 듀티 사이클에서 감소는 광학 신호가 감응될 수 있게 유지되기 위해 확장에 제한되어야 한다. 투입 소스의 증폭 또는 감응 계획의 증폭은 데이타 듀티 사이클에서 감소 비율을 증가시켜야만 한다. 증폭기와 연결된 노이즈 층이 듀티 사이클이 얼마나 작게 감소하는지에 대한 제한을 세운다. 듀티 사이클은 증폭기 노이즈가 신호에 지배적인 수준 이하로 줄일 수 없다.In a particularly preferred embodiment of the invention, it is preferred that the duty cycle is reduced to a low but still acceptable level using a duty cycle of generally 50% or less. This has the effect of reducing the overall optical signal present in the optical fiber system at some point. On the other hand, the use of shortened duty cycles reduces the amount of light in the system, thereby reducing the amount of disturbances tested by noise and desirable signals. Schematics exist to significantly reduce the duty cycle. However, like real materials, the reduction in duty cycle must be limited to expansion in order to keep the optical signal sensitive. Amplification of the input source or amplification of the response scheme must increase the rate of decrease in the data duty cycle. The noise floor associated with the amplifier sets a limit on how small the duty cycle is reduced. The duty cycle cannot reduce the amplifier noise below the level at which the signal is dominant.

데이타 소스는 요구되는 듀티 사이클 특징의 데이타 흐름을 제공하기 위해 선택될 수 있다. 반면, 전형적으로 어떤 투입 데이타 흐름, 예를 들면 도 15(a)에서 설명된 50% 듀티 사이클 흐름이 비교적 짧은 듀티 사이클 펄스로 전환될 수 있으려면 더 유연함이 제공되는 것이 바람직하다. 도 16은 개략적으로 도 15(b) 또는 15(c)에 보여진 것과 같이 데이타 흐름에 도 15(a)의 그것과 같이 투입 데이타 흐름을 전환하는 장치를 설명한다. 도 16의 회로는 데이타 소스와 조절기 사이에 설치된다. 상기 전기 신호는 신호 비율이 지연 요소 422를 통해 통과하기 위해 두 경로에 따라 움직인다. 지연 요소 422는 다른 경로의 지연되지 않은 신호와 관련하여 지연시킨다. 두 신호는 단지 지연되지 않은 신호 및 지연된 신호 둘다 "1"인 한, 양의 펄스를 생성하는 방법으로 재조합기 424에 의해 재조합된다. 지연 회로 422는 계획된 지연이거나 또는 일련의 변환장치를 포함한다. 재조합기는 예를 들면, 제외하는 OR 게이트이다. 도 16 회로의 사용에 의해, 어떤 선택된 듀티 사이클의 펄스가 제공될 수 있다.The data source can be selected to provide a data flow of the required duty cycle characteristic. On the other hand, it is typically desirable to provide more flexibility if any input data flow, for example the 50% duty cycle flow described in FIG. 15 (a), can be converted into a relatively short duty cycle pulse. FIG. 16 schematically illustrates an apparatus for switching input data flows such as that of FIG. 15 (a) into the data flow as shown in FIG. 15 (b) or 15 (c). The circuit of Figure 16 is installed between the data source and the regulator. The electrical signal travels along two paths for the signal rate to pass through the delay element 422. Delay element 422 delays with respect to the undelayed signal of the other path. Both signals are recombined by recombiner 424 in a way that produces a positive pulse, as long as both the undelayed signal and the delayed signal are "1". Delay circuit 422 is a planned delay or includes a series of inverters. The recombination group is, for example, an excluded OR gate. By using the circuit of FIG. 16, a pulse of any selected duty cycle can be provided.

본 발명은 본 발명의 어떤 바람직한 구체예에서 특히 강조되어 기술되어지는 한, 본 발명은 하기 기술된 특별한 구체예에 한정되지 않는다. 보통 기술자들이 본 발명의 지침내에서 어떤 수정 및 변화가 본 발명의 특별한 구체예에서 행해지는 것을 인정할 것이다. 예를 들면, 상기 구체예가 섬유로 전하는 소통 시스템의 용어에 설명되는 한, 본 발명의 외형이 즉시 공기 광학 시스템 위에서 사용된다. 상기와 같이, 본 발명의 범위는 하기의 청구범위에 의해 결정될 것이다.The present invention is not limited to the specific embodiments described below, as long as the present invention is particularly emphasized in certain preferred embodiments of the present invention. Ordinarily, those skilled in the art will recognize that certain modifications and variations are made in the specific embodiments of the present invention within the guidelines of the present invention. For example, as long as the above embodiments are described in the terminology of communication systems to convey fibers, the appearance of the present invention is used immediately above the air optical system. As above, the scope of the present invention will be determined by the claims that follow.

Claims (46)

광원;Light source; 데이터 스트림을 제공하는 데이터 소스; 및A data source providing a data stream; And 상기 광원으로부터 광출력을 수신하는 인코더를 포함하고,An encoder for receiving light output from the light source, 상기 인코더는 제 1 코드를 포함하는 제 1 스펙트럼 여과어셈블리를 포함하며, 상기 제 1 코드는 각각이 적어도 2개 값 중의 하나를 갖는 N 디지트(digit)의 시퀀스이고, 상기 어셈블리는 광원의 출력을 각각이 상기 제 1 코드의 한 디지트에 해당하는 N개의 스펙트럼성분으로 분리함으로써 제 1 코드를 이용하여 광원의 출력을 스펙트럼으로 인코딩하며, 해당하는 코드 디지트의 값에 따라 각각의 스펙트럼성분을 감쇠시키고, 상기 스펙트럼성분을 재결합하여, 인코딩된 광신호를 생성하고,The encoder includes a first spectral filtration assembly comprising a first code, the first code being a sequence of N digits each having one of at least two values, the assembly each outputting a light source. By separating into N spectral components corresponding to one digit of the first code, the output of the light source is spectrally encoded using the first code, and each spectral component is attenuated according to the value of the corresponding code digit. Recombine the spectral components to produce an encoded optical signal, 상기 인코더는 광원의 출력을 변조하기 위해 데이터소스와 결합되어 데이터-변조-인코딩-광신호(data modulated, encoded light signal)를 생성하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.Wherein the encoder is coupled to a data source to modulate the output of the light source to generate a data-modulated-encoded light signal. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 코드는 한 세트의 단극코드(unipolar code)로부터 선택되고, 상기 세트내 각각의 코드는 상기 세트내 임의의 다른 코드와 상기 다른 코드의 보수(complement)의 차이에 직교(orthogonal)하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.The first code is selected from a set of unipolar codes, and each code in the set is orthogonal to the difference between any other code in the set and the complement of the other code. An optical communication system characterized by the above. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 광섬유로부터 광신호를 수신하고 상기 광섬유로부터 전송된 데이터를 복구하기 위해 결합된 디코더를 더 포함하고,A decoder coupled to receive the optical signal from the optical fiber and recover data transmitted from the optical fiber, 상기 디코더는 수신된 광신호를 거의 동일한 전력의 제 1 및 제 2 광성분으로 분할하는 위상 무반응 광전력 분리기(phase insensitive optical power separator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.Wherein the decoder comprises a phase insensitive optical power separator for dividing the received optical signal into first and second optical components of approximately equal power. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 디코더는 상기 제 1 및 제 2 광성분을 수신하도록 결합된 제 2 및 제 3 스펙트럼 여과 어셈블리; 및The decoder includes second and third spectral filtration assemblies coupled to receive the first and second light components; And 상기 수신된 빛의 제 1 및 제 2 여과성분을 수신하도록 제공되는 광검출기를 포함하며,A photodetector provided to receive the first and second filtration components of the received light, 상기 제 2 스펙트럼 여과 어셈블리는 제 1 코드를 포함하고, 상기 제 3 스펙트럼 여과 어셈블리는 상기 제 1 코드의 보수를 포함하며, 상기 제 2 및 제 3 스펙트럼 여과 어셈블리는 상기 수신된 빛의 제 1 및 제 2 여과성분을 출력하고,Wherein the second spectral filtration assembly comprises a first cord, the third spectral filtration assembly comprises repair of the first cord, and wherein the second and third spectral filtration assemblies comprise a first and a second of the received light. 2 output the filtration components, 상기 광검출기는 전기신호출력을 제공하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And the photodetector provides an electrical signal output. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 인코더는 광자집적회로(photonic integrated circuit)인 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And the encoder is a photonic integrated circuit. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 스펙트럼 여과 어셈블리는 어레이 도파관 격자(array waveguide grating)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And said first spectral filtration assembly comprises an array waveguide grating. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 스펙트럼 여과 어셈블리는 어레이 도파관 격자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And the spectral filtration assembly comprises an array waveguide grating. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 스펙트럼 여과 어셈블리는 복수의 어레이 도파관 격자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And the spectral filtration assembly comprises a plurality of array waveguide gratings. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 디코더는 적어도 일부분이 광자집적회로로서 형성되는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.Wherein said decoder is formed at least in part as a photonic integrated circuit. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 인코더는 적어도 일부분이 광자 집적회로로서 형성되는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And wherein the encoder is formed at least in part as a photon integrated circuit. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 전기신호출력은 상기 수신된 빛의 제 1과 제 2 여과성분 사이의 차분량(differential measurement)을 나타내는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.The electrical signal output is indicative of a differential measurement between the first and second filtration components of the received light. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 전기신호출력은 상기 복구된 데이터의 반대 부호를 갖는 전기 잡음신호를 제거하는 제한회로(limiting circuit)에 제공되는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.The electrical signal output is provided to a limiting circuit for removing an electrical noise signal having an opposite sign of the recovered data. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 전기신호출력은 전기 자승검파기(square law detector)를 포함하는 제한회로에 제공되는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And said electrical signal output is provided to a limiting circuit comprising an electric square law detector. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 위상 무반응 광전력 분리기는:The phase unreacted optical power separator is: 광신호를 수신하고 상기 광신호를 제 1 및 제 2 광성분으로 분리하도록 배치된 제 1 편광반응소자;A first polarization reaction element arranged to receive an optical signal and to separate the optical signal into first and second optical components; 상기 제 1 광성분이 따라서 이동하는 제 1 빔경로 및 상기 제 2 광성분이 따라서 이동하는 제 2 빔경로;A first beam path along which the first light component moves and a second beam path along which the second light component moves accordingly; 상기 제 2 빔경로를 따라서 배치된 편광수정기; 및A polarization modifier disposed along the second beam path; And 상기 제 1 및 제 2 광성분을 수신하고 상기 제 1 및 제 2 광성분을 제 3 및 제 4 광성분으로 분할하는 빔스플리터를 포함하며,A beam splitter that receives the first and second light components and splits the first and second light components into third and fourth light components, 상기 제 1 편광반응소자로부터의 출력으로서 상기 제 1 광성분은 제 1 편광을 갖고, 상기 제 2 광성분은 제 2 편광을 가지며, 상기 편광수정기는 상기 제 2 광성분의 편광이 주로 제 1 편광이 되도록 변경하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.As the output from the first polarization reaction element, the first light component has a first polarization, the second light component has a second polarization, and the polarization modifier is a polarization of the second light component mainly being a first polarization. Optical communication system, characterized in that for changing to be. 데이터 스트림을 제공하는 데이터 소스; 및A data source providing a data stream; And 상기 데이터 스트림을 이용하여 변조되는 광출력을 제공하고 제 1 코드를 포함하는 인코더를 포함하고,An encoder that provides an optical output that is modulated using the data stream and includes a first code, 상기 제 1 코드는 한 세트의 단극 코드로부터 선택되며, 상기 세트내 각각의 코드는 상기 세트내 임의의 다른 코드와 상기 다른 코드의 보수 사이의 차이에 직교하고, 상기 세트내 코드는 각각의 디지트가 적어도 2개 값 중의 하나를 갖는 N 디지트의 시퀀스로 정의되며, 상기 코드의 N개의 디지트 각각은 인코더로부터 출력될 수 있는 N개의 포텐샬 스펙트럼 범위중의 하나에 대응하고,The first code is selected from a set of unipolar codes, each code in the set orthogonal to the difference between any other code in the set and the complement of the other code, wherein the code in the set is Defined as a sequence of N digits having one of at least two values, each of the N digits of the code corresponding to one of the N potential spectral ranges that can be output from the encoder, 상기 인코더로부터의 광출력은 상기 N개의 포텐샬 스펙트럼범위내의 M개의서로 다른 스펙트럼범위에 해당하는 M개의 성분을 포함하며,The light output from the encoder includes M components corresponding to M different spectral ranges within the N potential spectral ranges, 상기 M개의 성분 각각은 해당하는 코드 디지트의 값에 대응하는 M번째 성분 광레벨에 의해 특징지어져서,Each of the M components is characterized by an Mth component light level corresponding to a value of a corresponding code digit, 상기 인코더의 광출력이 데이터 스트림 및 스펙트럼으로 정의된 코드 함수를 이용하여 변조된 넓은 스펙트럼광이 되도록 하고,The optical power of the encoder to be wide spectrum light modulated using a code function defined by the data stream and spectrum, 상기 인코더는 광자집적회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And the encoder comprises a photonic integrated circuit. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 제 1 코드는 이산 아날로그함수이고, M은 N과 동일한 것을 특징으로 하는 광통신시스템.Wherein the first code is a discrete analog function, and M is equal to N. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 제 1 코드는 2진수이고, M은 N보다 작은 것을 특징으로 하는 광통신시스템.Wherein the first code is binary and M is less than N. 3. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 제 1 코드는 한 세트의 N개의 도파관내에 한정되는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And said first code is defined within a set of N waveguides. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18, 상기 도파관 중 M개는 반사코팅으로 종단(terminating)되는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.M of said waveguides are terminated by a reflective coating. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 인코더는 N개 소스의 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And the encoder comprises an array of N sources. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 인코더는 광자 집적회로인 스펙트럼 분산소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And said encoder comprises a spectral spreading element which is a photon integrated circuit. 제 21 항에 있어서,The method of claim 21, 상기 스펙트럼 분산소자는 도파관의 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And said spectrum spreader comprises an array of waveguides. 제 22 항에 있어서,The method of claim 22, 상기 스펙트럼 분산소자는 곡선형 격자인 것을 특징으로 하는 광통신시스템.The spectrum scattering device is an optical communication system, characterized in that the curved grating. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 제 1 코드는 상기 도파관의 광학특성을 변경하는 스위치에 의해 한 세트의 N 도파관내에 한정되는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And wherein the first code is defined within a set of N waveguides by a switch for changing the optical characteristics of the waveguide. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24, 상기 스위치는 상기 도파관의 광학특성을 변경하기 위해 열을 발생하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And said switch generates heat to alter optical characteristics of said waveguide. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24, 상기 데이터소스는 데이터 스트림을 이용하여 변조되는 광대역 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And the data source comprises a broadband light source modulated using the data stream. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 광섬유로부터 광신호를 수신하고 상기 광섬유로부터 전송된 데이터를 복구하기 위해 결합된 디코더를 더 포함하고,A decoder coupled to receive the optical signal from the optical fiber and recover data transmitted from the optical fiber, 상기 디코더는 수신된 광신호를 거의 동일한 전력의 제 1과 제 2 광성분으로 분리하는 위상 무반응 광전력 분리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.Wherein said decoder comprises a phase unreacted optical power separator for separating received optical signals into first and second optical components of approximately equal power. 제 27 항에 있어서,The method of claim 27, 상기 디코더는:The decoder is: 상기 제 1 및 제 2 광성분을 수신하도록 결합된 제 2 및 제 3 스펙트럼 여과어셈블리; 및Second and third spectral filtering assemblies coupled to receive the first and second optical components; And 수신된 빛의 제 1 및 제 2 여과성분을 수신하도록 제공되는 광검출기를 포함하고,A photodetector provided to receive the first and second filtration components of the received light, 상기 제 2 스펙트럼 여과 어셈블리는 제 1 코드를 포함하고, 상기 제 3 스펙트럼 여과 어셈블리는 상기 제 1 코드의 보수를 포함하며, 상기 제 2 및 제 3 스펙트럼 여과 어셈블리는 상기 수신된 빛의 제 1 및 제 2 여과성분을 출력하고, 상기 광검출기는 전기신호출력을 제공하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.Wherein the second spectral filtration assembly comprises a first cord, the third spectral filtration assembly comprises repair of the first cord, and wherein the second and third spectral filtration assemblies comprise first and first of the received light. And 2 outputting the filtering component, wherein the photodetector provides an electrical signal output. 제 28 항에 있어서,The method of claim 28, 상기 전기신호출력은 상기 수신된 빛의 제 1과 제 2 여과성분 사이의 차분량을 나타내는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.The electrical signal output is indicative of a difference amount between the first and second filtration components of the received light. 제 31 항에 있어서,The method of claim 31, wherein 상기 전기신호출력은 상기 복구된 데이터의 반대 부호를 갖는 전기 잡음신호를 제거하는 제한회로(limiting circuit)에 제공되는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.The electrical signal output is provided to a limiting circuit for removing an electrical noise signal having an opposite sign of the recovered data. 제 28 항에 있어서,The method of claim 28, 상기 전기신호출력은 전기 자승검파기(square law detector)를 포함하는 제한회로에 제공되는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And said electrical signal output is provided to a limiting circuit comprising an electric square law detector. 제 27 항에 있어서,The method of claim 27, 상기 위상 무반응 광전력 분리기는:The phase unreacted optical power separator is: 광신호를 수신하고 상기 광신호를 제 1 및 제 2 광성분으로 분리하도록 배치된 제 1 편광반응소자;A first polarization reaction element arranged to receive an optical signal and to separate the optical signal into first and second optical components; 상기 제 1 광성분이 따라서 이동하는 제 1 빔경로 및 상기 제 2 광성분이 따라서 이동하는 제 2 빔경로;A first beam path along which the first light component moves and a second beam path along which the second light component moves accordingly; 상기 제 2 빔경로를 따라서 배치된 편광수정기;A polarization modifier disposed along the second beam path; 상기 제 1 및 제 2 광성분을 수신하고 상기 제 1 및 제 2 광성분을 제 3 및 제 4 광성분으로 분할하는 빔스플리터를 포함하며,A beam splitter that receives the first and second light components and splits the first and second light components into third and fourth light components, 상기 제 1 편광반응소자로부터의 출력으로서 상기 제 1 광성분은 제 1 편광을 갖고, 상기 제 2 광성분은 제 2 편광을 가지며, 상기 편광수정기는 상기 제 2 광성분의 편광이 주로 제 1 편광이 되도록 변경하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.As the output from the first polarization reaction element, the first light component has a first polarization, the second light component has a second polarization, and the polarization modifier is a polarization of the second light component mainly being a first polarization. Optical communication system, characterized in that for changing to be. 광통신시스템으로부터 광신호를 수신하고 전송된 데이터를 복구하기 위해 결합된 디코더를 포함하는 광통신시스템에 있어서,An optical communication system comprising a decoder coupled to receive an optical signal from an optical communication system and recover the transmitted data, 상기 디코더는:The decoder is: 수신된 광신호를 거의 동일한 전력의 제 1과 제 2 광성분으로 분할하는 광전력 분리기;An optical power separator for dividing the received optical signal into first and second optical components of approximately the same power; 상기 제 1 및 제 2 광성분을 수신하도록 결합된 제 1 및 제 2 스펙트럼 필터;First and second spectral filters coupled to receive the first and second light components; 상기 수신된 빛의 제 1 및 제 2 여과성분을 수신하도록 제공된 광검출기를 포함하며,A photodetector provided to receive the first and second filtration components of the received light, 상기 제 1 스펙트럼 필터는 제 1 코드를 포함하고 상기 제 2 스펙트럼 필터는 상기 제 1 코드의 보수를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 스펙트럼 필터는 상기 수신된 빛의 제 1 및 제 2 여과성분을 출력하며,The first spectral filter includes a first code and the second spectral filter includes the complement of the first code, wherein the first and second spectral filters filter the first and second filtration components of the received light. Output, 상기 광검출기는 전기신호출력을 제공하고,The photodetector provides an electrical signal output, 상기 제 1 코드는 한 세트의 단극코드로부터 선택되고, 상기 세트내 각각의 코드는 상기 세트내 임의의 다른 코드와 상기 다른 코드의 보수의 차이에 직교하며, 상기 세트내 코드는 각각의 디지트가 적어도 2개 값 중 하나를 갖는 N 디지트의 시퀀스로 정의되고, 상기 코드의 N 디지트 각각은 상기 코드 세트가 정의되는 N개의 포텐샬 스펙트럼범위 중의 하나에 대응하며,The first code is selected from a set of monopole codes, each code in the set orthogonal to the difference in complement of the other code and any other code in the set, wherein the code in the set is at least one digit in each digit. Defined as a sequence of N digits having one of two values, each N digits of the code corresponding to one of the N potential spectral ranges in which the code set is defined, 상기 수신된 광신호는 데이터 스트림 및 N 포텐샬 스펙트럼범위내의 서로 다른 M 스펙트럼범위에 해당하는 M 성분을 갖는 스펙트럼으로 한정된 코드 함수를 이용하여 변조된 넓은 스펙트럼광이고,The received optical signal is a broad spectral light modulated using a code function defined by a spectrum with M components corresponding to different M spectral ranges within the data stream and the N potential spectral range, 상기 디코더는 광자 집적회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And the decoder comprises a photon integrated circuit. 제 33 항에 있어서,The method of claim 33, wherein 상기 제 1 코드는 이산 아날로그함수이고, M은 N과 동일한 것을 특징으로 하는 광통신시스템.Wherein the first code is a discrete analog function, and M is equal to N. 제 33 항에 있어서,The method of claim 33, wherein 상기 제 1 코드는 2진수이고, M은 N보다 작은 것을 특징으로 하는 광통신시스템.Wherein the first code is binary and M is less than N. 3. 제 33 항에 있어서,The method of claim 33, wherein 상기 제 1 코드는 한 세트의 N개의 도파관내에 한정되는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And said first code is defined within a set of N waveguides. 제 36 항에 있어서,The method of claim 36, 상기 도파관 중 M개는 반사코팅으로 종단되는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.M of said waveguides are terminated by a reflective coating. 제 33 항에 있어서,The method of claim 33, wherein 상기 제 1 필터는 광자 집적회로인 스펙트럼 분산소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And said first filter comprises a spectral spreading element which is a photon integrated circuit. 제 38 항에 있어서,The method of claim 38, 상기 스펙트럼 분산소자는 한 어레이의 도파관을 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And said spectral spreader comprises an array of waveguides. 제 38 항에 있어서,The method of claim 38, 상기 스펙트럼 분산소자는 곡선형 격자인 것을 특징으로 하는 광통신시스템.The spectrum scattering device is an optical communication system, characterized in that the curved grating. 제 33 항에 있어서,The method of claim 33, wherein 상기 제 1 코드는 상기 도파관의 광학특성을 변경하는 스위치에 의해 한 세트의 N 도파관내에 한정되는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And wherein the first code is defined within a set of N waveguides by a switch for changing the optical characteristics of the waveguide. 제 41 항에 있어서,42. The method of claim 41 wherein 상기 스위치는 상기 도파관의 광학특성을 변경하기 위해 열을 발생하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And said switch generates heat to alter optical characteristics of said waveguide. 제 33 항에 있어서,The method of claim 33, wherein 상기 전기신호출력은 상기 수신된 빛의 제 1과 제 2 여과성분 사이의 차분량을 나타내는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.The electrical signal output is indicative of a difference amount between the first and second filtration components of the received light. 제 43 항에 있어서,The method of claim 43, 상기 전기신호출력은 상기 복구된 데이터의 반대 부호를 갖는 전기잡음신호를 제거하는 제한회로에 제공되는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And the electrical signal output is provided to a limiting circuit for removing an electrical noise signal having an opposite sign of the recovered data. 제 33 항에 있어서,The method of claim 33, wherein 상기 전기신호출력은 전기 자승검파기를 포함하는 제한회로에 공급되는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And the electrical signal output is supplied to a limiting circuit including an electric square detector. 제 33 항에 있어서,The method of claim 33, wherein 상기 광전력 분리기는:The optical power separator is: 광신호를 수신하고 상기 광신호를 제 1 및 제 2 광성분으로 분리하도록 배치된 제 1 편광반응소자;A first polarization reaction element arranged to receive an optical signal and to separate the optical signal into first and second optical components; 상기 제 1 광성분이 따라서 이동하는 제 1 빔경로 및 상기 제 2 광성분이 따라서 이동하는 제 2 빔경로;A first beam path along which the first light component moves and a second beam path along which the second light component moves accordingly; 상기 제 2 빔경로를 따라서 배치된 편광수정기; 및A polarization modifier disposed along the second beam path; And 상기 제 1 및 제 2 광성분을 수신하고 상기 제 1 및 제 2 광성분을 제 3 및 제 4 광성분으로 분리하는 빔스플리터를 포함하며,A beam splitter for receiving the first and second optical components and separating the first and second optical components into third and fourth optical components, 상기 제 1 편광반응소자로부터의 출력으로서 상기 제 1 광성분은 제 1 편광을 갖고, 상기 제 2 광성분은 제 2 편광을 가지며, 상기 편광수정기는 상기 제 2 광성분의 편광이 주로 제 1 편광이 되도록 변경하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.As the output from the first polarization reaction element, the first light component has a first polarization, the second light component has a second polarization, and the polarization modifier is a polarization of the second light component mainly being a first polarization. Optical communication system, characterized in that for changing to be.
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