KR20070003810A

KR20070003810A - 광학 코드를 동시 발생 및 처리하기 위한 광학 장치

Info

Publication number: KR20070003810A
Application number: KR1020067013178A
Authority: KR
Inventors: 가브리엘라 신코티
Original assignee: 유니버시타‘ 데글리 스투디 ’로마 트리‘
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2007-01-05
Also published as: WO2005064834A1; KR101032218B1; EP1700408B1; EP1700408A1; CN1894879B; CN1894879A; JP4796389B2; JP2007528503A; US20070147734A1; US7412116B2; AU2003300765A1; HK1097365A1

Abstract

본 발명은 P 입력 s로 구성되며, 1≤s≤P이고 P≥1이며, 그리고 N 출력 k에 있어서는, 1≤k≤N이고, P≥1 인 광학 장치로서, 하나 또는 둘 이상의 파장의 Nc 인 위상 및/또는 진폭 광학 코드를 발생시키고 처리함을 특징으로 하며, Nc≥2 이고, 시간 간격 τ(타우어)인 C 칩으로 구성되며, C≥2 이고, 상기 입력 s로부터 출력 k로의 전달 함수 T_sk(f)가 다음 식을 만족함을 특징으로 하는 광학 장치에 대한 것이다.

여기서

- ν =0,1,...,V-1인때 Fv(f)는 광학 필터의 전달 함수이며;

- ν = 0, 1,..., V-1 인때 α_v는 상수이고;

- S_sk는 정수(S_sk∈Z)이며;

- k =1, 2,... N 인때 N_k는 상수이이고; 그리고

- V는 양의 정수 이고, 1≤V≤log₂N이다.

본 발명은 또한 특히 상기와 같은 광학 장치에 의해 발생되기 적합한 한 세트의 광학 코드에 대한 것이며, 그리고 그와 같은 광학 장치로 구성된 네트워크 및 장비에 대한 것이다.

Description

광학 코드를 동시 발생 및 처리하기 위한 광학 장치{OPTICAL DEVICE FOR SIMULTANEOUSLY GENERATING AND PROCESSING OPTICAL CODES}

본 발명은 광학 장치에 대한 것이며, 특히 라벨(label) 발생을 허용하고 광학 영역에서 직접 처리가 실행될 수 있도록 하는, 동시에 광학 코드를 발생시키고 처리하기 위한, 평면 광파 회로 또는 PLC 기술로 실행되는 것이 바람직한 광학 장치에 대한 것이다. 이 같은 장치는 정확하고, 신뢰할 수 있으며, 간단하고 그리고 가격이 비싸지 않은 장점이 있으며, 특히 멀티 프로토콜 라벨 스위칭 또는 MPLS 통신 네트워크에서 사용될 수 있으며, 그리고 코드 분할 멀티플 접근 또는 CDMA 네트워크에서 사용될 수 있다.

본 발명은 특히 높은 정확도로 서로에 대하여 인식될 수 있도록 직교하는 광학 장치에 의해 발생될 수 있는 한 세트의 광학 코드에 대한 것이다. 특히, 이 같은 코드의 사용은 MPLS 네트워크를 통하여 전송되는 정확하고 신뢰할 수 있는 데이터 패킷 경로를 가능하게 하고, 그리고 CDMA 네트워크를 통해 전송된 신호의 정확한 수신을 가능하게 한다.

본 발명은 또한 상기와 같은 광학 장치를 포함하는 네트워크 및 장치에 대한 것이다.

현재 IP 프로코콜 (인터넷 프로토콜)을 사용하는 가장 널리 퍼진 통신 네트워크는 SONET/SDH(동기식 광학 네트워크/동기식 디지털 계층) 트랜스포트 층을 사용하며, 이 같은 층 위에 ATM (비동기식 전송 모드) 스위칭 층이 있고, 이를 통하여 IP 프로토콜에 따른 데이터가 이동한다. 특히, 음성 트래픽은 SONET/SDH 층을 통해 이동한다. 이 같은 네트워크는 WDM (파장 분할 멀티플렉싱)에 따라 송신하기 위해 두 개 이상의 파장을 허용한다. 이 같은 4-층 아키텍쳐는 적당한 비용으로 높은 트래픽 볼륨을 처리하기에는 너무 느리다. 그러나 무엇보다도 전체 네트워크의 스케일 그리고 유연성과 관련하여 효율적이지 못한 점이 있다.

이 같은 이유로, MPLS 시스템이 IETE(인터넷 엔진니어링 테스크 포스) 조직에 의해 제안되고 표준화되었으며, 상기 시스템은 SONET/SDH 및 ATM 층을 단일의 IP/MLS 층 내로 통합함으로써, 상기 프로토콜 스택을 줄이기 위해 광학 네트워크를 스케일링 및 관리하기 위한 한 세트의 프로토콜을 사용한다. 사실, 다음과 같은 문헌(발표자, 발표 타이틀, 문헌 소속 명 등, 문헌 위치 쪽 및 발표 시기의 순서)에서와 같이:

K. H. Liu, "IP OverWDllor', John Wileym & Sons, Ltd West Sussex, England 2003;

M. Murata 및 K. 1. Kitayama, "A perspective on photonic multi protocol label switching", IEEE Network, July/August, pp. 56-63,2001;

R. Xu, Q. Gong 및 P. Ye, "A novel IP with MPLS over WDM-based broad-band wavelength switched IP network', IEEE J. Light wave Technol., vol. 19, n. 5, pp. 596-602,2001;

M. Kogam "Photonic MPLS route", Proc. Lasers and Electro-Optics, (CLEO), Long Beach, California USA, vol. 1, pp.581-582, vol. 1,2002;

D. J. Blumenthal, "Photonic packet and all-optical label switching technologies and techniques", Opt. Fiber Comm. Conf. (OFC), Anaheim, California USA, paper W03, pp. 282-284,2002;

MPLS 프로토콜은 IP 프로토콜과 겹쳐서, 트래픽 엔진니어링을 단순하게 하며, 네트워크의 자원이 효율적 이도록 한다.

도 1a와 관련하여, MPLS 네트워크 입력 노드 (1)에서 일정한 포맷을 갖는 라벨(2)이 데이터 패킷(3) 각각의 헤드(또는 테일)에서 삽입된다. 특히, 이 같은 라벨은 32 비트 까지를 갖는 코드이며, 라벨 비트 각각은 더욱 적절히 호출된 칩이다. 다음 노드(4) 각각에서, 상기 패킷(3)은 상기 패킷(3)을 마지막으로 수신하는 목적 노드(5) 까지 라벨(2) 자체의 값을 기초로 하여 경로가 배정된다.

다시 말해서, MPLS 네트워크는 광학 네트워크의 외부 노드(1)(5)를 연결시키는 가상 링크 또는 터널을 발생시킨다. 만약 데이터 패킷(3)이 한 터널의 입력으로 입력되면, 상기 정상적인 IP 과정이 중지되며 패킷이 소위 라벨 스위칭(label switching)이라 하는 것에 의해 상기 라벨(2)의 값만을 기초로 하여 목적 노드(5)를 향하여 경로가 배정된다.

따라서, MPLS 프로토콜은 IP 패킷의 정상적인 경로 배정을 대체하며, 그러나 그와 같은 프로토콜과 중첩하여 데이터 전송 속도를 증가시키고, 각기 다른 QoS(서 비스 품질) 요구를 갖는 트래픽 흐름에 대한 충분한 대역을 할당한다.

그러나 MPLS 네트워크는 몇 가지 단점을 갖고 있다.

현재 MPLS 네트워크의 중요한 단점은 라벨 발생 및 처리가 광학 이 아닌 전자 레벨로 발생되며, 최대 전송 속도를 크게 제한 한다는 것이며, 이는 약 10 Gbit/sec로 줄어들게 한다.

사실, 현재 기술은 라벨, 즉 상기 데이터 패킷의 정면(또는 후면)에서 삽입된 32 개 까지의 칩 길이를 갖는 코드를 사용하며, 따라서 얻어진 전자 신호는 광학 신호로 변환되고 MPLS 네트워크로 전송된다. 단일 노드 각각에서, 상기 데이터 패킷(3) 그리고 라벨(2)로 구성된 광학 신호는 전자 신호로 다시 변환되어야 하며, 그로부터 상기 라벨(2)이 추출된다.

상기 라벨(2)은 상기 라벨(2) 자체 그리고 저장된 코드 테이블 내로 삽입된 모든 라벨 사이 상관관계를 실행시킴으로써 판독된다.

상기 라벨들은 모두 서로에 대하여 그리고 자동-상관관계 기능의 피크가 있는 테이블 내 상응하는 것과 상기 입력 라벨이 매치하는 때에만 직교한다. 이 같은 경우, 같은 라벨(2)이 제공된 데이터 패킷(3)은 다시 전자 신호에서 광학 신호로 변환되며, 다음의 노드로 경로가 배정된다. 라벨 변경이 필요한 때, 상기 데이터 패킷에는 라벨 교환기를 통하여 한 새로운 라벨이 제공되며, 경로가 배정된다. 상기 모두는 노드 각각에서 전기-광학-전기 이중 변환이 필요하며, 광 탐지기 그리고 레이저 소스를 사용함을 포함한다. 이들 장치는 광학 네트워크 가격의 75% 이상을 차지하며, 그리고 따라서 이들의 사용을 최대한 줄이는 것이 재정적으로 바람직한 것이다.

상기 단점들에 대한 몇 가지 해결이 다음의 문헌(발표자, 발표 타이틀, 문헌 소속 명 등, 문헌 위치 쪽 및 발표 시기의 순서)에서 제안되었다:

K.-I. Kitayama, N. Wada, 및 H. Sotobayashi, "Architectural considerations forphotonic IP router based upon optical code correlation", IEEE J. Lightwave Technol., vol. 18, n. 12,pp. 1834-1844, 2000;

K.-I. Kitayama 및 N. Wada, "Photonic IP routing", IEEE J. Lightwave Technol., vol. 11, n. 12, pp. 1689-1691,1999;

N. Wada 및 K.-I. Kitayama, "Photonic IP routingusing optical codes : 0 Gbitls optical packet transfer experiment', Proc. Optical Fiber Communication Conference (OFC), Baltimore, Maryland USA, vol. 2, paper WM51-1, pp. 362-364,2000;

K.-I. Kitayama 및 M. Murata, "Photonic access node using optical- code based label processing and its applications to optical data networking", IEEE J. Lightwave Technol., vol. 19, n. 10, pp. 1401-1415, 2001.

특히 상기와 같은 아키텍쳐에서 광학 영역 내 직접 라벨을 발생시키고 처리하는 것이 제안되었다.

라벨을 판독하기 위하여 입력 라벨과 모든 N 라벨 사이 N 개 상관관계를 수행하고, 상기에서의 해결이 각 라벨에 하나씩 N 개의 각기 다른 장치를 사용하여 광학적 영역 내 상기 N 상관관계를 수행한다.

그러나 이는 그 복잡함과 각 패킷에 대한 N 개의 복사 그리고 N 개 상관관계기를 필요로 하는 비용으로 인해 다른 단점들을 가지게 된다.

상기 광학 영역 에서 직접 MPLS 네트워크를 관리하기 위한 또 다른 해결은 멀티 프로토콜 파장 스위칭 또는 MPλS(멀티프로토콜 람다 스위칭) 시스템(GMPLS라고 불리기도 한다)을 사용하는 것이다. 여기서 각기 다른 파장이 라벨로 사용된다.

그러나, 이들 시스템들도 몇 가지 단점을 가지고 있다.

이들 시스템의 주요 단점은 작은 코드 집합 원 개수, 즉 라벨들 그리고 상응하는 파장 A 사이 엄격한 1-1 대응으로 인해 라벨의 수가 작다는 것이다.

또한 상기 GMPLS 시스템은 정상 레이저 소스보다 값비싼 각기 다른 파장을 발생시키기 위한 조정 레이저 소스를 필요로 한다.

또한, 이들 시스템은 각기 다른 레벨을 판독하기 위해 각 노드에서 디멀티플렉서를 필요로 한다.

지금 까지 설명된 것은 CDMA 네트워크에서 유효하며, 멀티플 접근 기술이 많은 수의 사용자를 위한 한 전송 채널로의 동시 접근을 가능하게 한다.

특히, 상기 CDMA 기술은 특정 코드를 각 사용자에게 할당하며, 이때 상기 코드는 전송될 정보 신호와는 독립적인 것이다. 스프레딩 이라 불리는 상기 인코딩 동작은 상기 정보 신호에 의해 각 단일 사용자에게 할당된 코드를 멀티플라잉함으로 구성된다. 대신, 상기 디코딩 동작에서, 상기 수신기는 상기 수신된 신호와 수신하도록 된 사용자의 코드 사이의 상관관계를 수행한다(디스프레딩). 상기 네트워크에 동시에 접근하는 다양한 사용자들 사이의 간섭을 피하기 위해, 상기 코드들이 서로 직교하는 것이 필요하다.

다음의 문헌(발표자, 발표 타이틀, 문헌 소속 명 등, 문헌 위치 쪽 및 발표 시기의 순서)에서 설명되는 바와 같이:

D. D. Sampson, G. J. Pendock, 및 R. A. Griffin, "Photonic Code-division multiple access communications" Fibre and Int. Opt. , vol. 16, pp. 129-157,1997;

M.Azizoglu, J. A. Salehi, 및 Y. Li, "Optical CDMA viatemporal codes" IEEE Trans. Commun., vol 40, n. 7, pp. 1162-1170 (1992);

J. A.Saiehi, "Code division multiple-access techniques in optical fiber networks-part l : fundamental principles," IEEE Trans. Commun., vol 37, n. 8, pp. 824-833 (1989);

M. E. Marhic, "Coherent optical CDMA networks", J. Lightwave Technol., vol. 11, n.5/6, pp. 854-864 (1993);

K.-I. Kitayama, "Code division multiplexing lightwave networks based upon optical code conversion" IEEE J. Select. Areas Commun., vol. 16, n. 7, pp. 1309-1319,1998,

멀티플 접근 광학 네트워크에서, 도 1b에서 개략적으로 도시된 바와 같이, 상기 모든 사용자(50)에 의해 전송된 신호들이 스타 결합기(52) 수신기(51) 각각으로 분산된다. 데이터 코딩 및 디코딩이 광학 영역에서 수행된다면, 집단 전송 속도는 전자 인코더 및 디코더로 도달될 수 있는 속도 보다 매우 빠를 것이다. N 개의 각기 다른 인코더(53)에서 제안된 모든 아키텍쳐에서, 사용자(50) 각각에 대하여 하나씩 사용된다. 수신 시에 필요한 사용자 코드가 알려지면 디코딩이 적용된 필터를 사용하여 수행된다. 물론 각 코드에 하나씩 N 개의 각기 다른 디코더(54)를 가질 것이 필요하다.

MPLS 및 CDMA 네트워크는 또 다른 단점을 갖는다.

사실, 각기 다른 광학 코드들을 정확하게 구분시키기 위해, 오토-상관관계 함수 피크가 가능한 한 높고, 반면 크로스-상관관계 함수는 모든 곳에서 제로에 가까워야 한다. 특성에 대한 관찰 그리고 문헌에서 제안된 광학 코드들의 특징이 다음과 같은 문헌(발표자, 발표 타이틀, 문헌 소속 명 등, 문헌 위치 쪽 및 발표 시기의 순서)에서 제공된다:

S. W. Lee 및 D. H. Green, "Coding for coherent optical CDMA networks", IEEE Proc. Commun. , vol. 145, n. 3, pp. 117-125, 1998;

S. W. Lee 및 D. H. Green, "Performance analysis method for optical codes in coherent optical CDMA networks", IEEE Proc. Commun. , vol. 147, n. 1, pp. 41-46, 2000;

S. W. Lee 및 D. H. Green, "Performance analysis of optical orthogonal codes in CDMA LANs", IEEE Proc. Commun., vol. 147, n. 4, pp. 256-271, 1998;

F. R. K. Chung, J. A. Salehi, 및 V. K. Wei, "Opticalorthogonal codes : design, analysis, and applications"IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 35, n. 3, pp.595-604, 1989; 그리고

G. -C. Yang 및 T. E. Puja, "Optical orthogonal codes with unequal auto-and cross- correlation constraints", IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 41, n. 1, pp. 96- 106, 1995. The codes proposed by K.-I. Kitayama, N. Wada, and H.

다음 문헌(발표자, 발표 타이틀, 문헌 소속 명 등, 문헌 위치 쪽 및 발표 시기의 순서)에서 제안된 코드는:

Sotobayashi, "Architectural considerations for photonic IP router based upon optical code correlation", IEEE J. Lightwave Technol.,vol. 18, n. 12, pp. 1834-1844,2000; 그리고

K.-I. Kitayama, "Code division multiplexing lightwave networks based upon optical code conversion" IEEE J. Select. Areas Commun., vol. 16, n. 7, pp. 1309-1319,1998.

아다마르 코드로서 자동 상관관계 피크 또는 ACP=N²과 같은 ACP를 제공하며, 반면 상기 크로스-상관관계 함수 또는 CCP(크로스 상관관계 피크)의 최대 값은 CCP=(N-1)² 이다. 일례로서, N=8 인 경우 상기 자동 상관관계 피크는 ACP=64이며, 반면 상기 크로스 상관관계 함수의 최대 값은 CCP=49 이다. 결과적으로, 상기 코드 직교 가능성 파라미터는 매우 높으며 r=CCP/ACP=49/64=0. 77에 달하며, 따라서 MPLS 네트워크 라우터를 위한 그리고 CDMA 시스템에서 탐지를 위한 특별히 정확한 성능을 가능하게 하지 못한다.

따라서 본 발명의 목적은 상기 광학 영역에서 직접 정확하고, 신뢰할 수 있으며, 간단하고, 그리고 비싸지 않은 방법으로 상기 라벨 발생을 가능하게 하는 것이다.

본원 발명의 목적은 높은 정확도로 서로에 대하여 인식할 수 있도록 높은 직교 성을 갖는 한 세트의 광학 코드를 제공하는 것이며, 특히 MPLS 네트워크를 통하여 전송된 데이터 패킷의 정확하고 신뢰 할 수 있는 라우팅을 가능하게 하고, CDMA 네트워크에서 이들과 관련된 단일 사용자에 대한 정확하고 신뢰할 수 있는 식별을 가능하게 하는 광학 코드를 제공하는 것이다.

본원 발명의 특수한 광학 장치는 P 입력 s로 구성되며, 1≤s≤P이고, P≥1이며, 그리고 N 출력 k에 있어서는, 1≤k≤N이고, N≥1 인 광학 장치로서, 하나 또는 둘 이상의 파장의 Nc인 위상 및/또는 진폭 광학 코드를 발생시키고 처리함을 특징으로 하며, Nc≥2이고, 시간 간격 τ(타우어)인 C 칩으로 구성되며, C≥2 이고, 상기 입력 s로부터 출력 k로의 전달 함수 T_sk(f)가 다음 식을 만족함을 특징으로 한다.

여기서 v(뉴)=0,1,...,V-1인때 Fv(f)는 광학 필터의 전달 함수이며; ν = 0, 1,..., V-1 인때 α_v는 상수이고; S_sk는 정수(S_sk∈Z)이며; k =1, 2,... N 인때 N_k는 상수이이고; V는 양의 정수 이고, 1≤V≤log₂N이다.

본 발명에 따라, 상기 입력 s로부터 출력 k로의 전달 함수 T_sk(f)는 다음 식과 같다.

본 발명에 따라, 칩의 수 C는 출력 k 의 수 N 과 같거나 그 보다 클 수 있다(C≥N).

본 발명에 따라, 동시에 발생시키고 처리할 수 있는 광학 코드의 수 Nc 출력k의 수 N 과 같거나 그 보다 클 수 있다(Nc≥N).

또한 본 발명에 따라, 출력 k의 수는 2의 거듭 제곱(N=2^z, z 는 양의 정수 또는 제로) 일 수 있다.

본 발명에 따라, k = 1, 2,...N 에 대하여 N_k는 정수 상수이다.

본 발명에 따라 입력s의 수 P는 1 이다(P = 1).

본 발명에 따라, 상기 장치는 적어도 한 트리(tree)의 광학 필터로 구성되며, 필터 각각은 하나의 입력 그리고 두 개의 출력을 포함하고, 트리 각각은 하나의 입력, L 레벨 그리고 N_t 출력으로 구성되며, L≥1 이고 1≤N_t≤2^L이다. 필터 각각은 각각의 직접 전달 함수 H(f) 그리고 각각의 크로스 전달 함수 G(f)를 가지며, 상기 트리(tree)의 L 레벨은 루트(root)에서 리브(leaves) 또는 리브에서 루트로 오름차순에 따라 위치된다.

본 발명에 따라, 상기 적어도 한 트리의 광학 필터 각각의 직접 및 크로스 전달 함수 H(f) 및 G(f)는 길이가 M 이고, M≥2인 두 개의 무한 임펄스 응답 또는 FIR, 구상 미러 필터 또는 QMF의 전달 함수에 해당하며, 다음 식을 만족한다;

여기서 별표는 복소수 변화를 나타낸다.

본 발명에 따라, 트리 입력으로부터 레벨 V 에 위치한 출력 k로의 상기 전달 함수 T_sk(f)=T_k(f)는 다음의 식을 만족한다.

여기서, ν = 0, 1,..., V-1 인때 곱셈의 각 인수 F_v(f)는 G(f) 또는 H(f)이며; ν = 0, 1,..., V-1 인때 α_v=2^v 이고; S_sk=0이며, 그리고 V≤L이다.

본 발명에 따라, 광학 필터 각각의 상기 직접 및 크로스 전달 함수 H(f) 및 G(f)의 계수 h[k]및 g[k]는 다음 식을 만족시킨다.

여기서 δ[n] 는 크로네커 델타 함수이다.

본 발명에 따라, 광학 필터 각각은 유닛 지연 2^lτ을 갖는 평면 필터이며,여기서 l은 필터가 위치하는 레벨이며, 0l≤l≤L-1 이고, 상기 트리의 L 레벨은 루트로부터 리브로 또는 리브로부터 루트로 오름 차수에 따라 인덱스 l로 표시된다.

또한 본 발명에 따라, 상기 입력으로부터 출력으로의 상기 전달 함수 T_sk(f)=T_k(f)다음 식을 만족시킨다.

여기서, F₀(f)는 기준 전달 함수이며; α_v=1; S_sk=S_k; N_k=N_t 이고; 그리고 V = 1 이다.

여기서 본 발명에 따라, 입력으로부터 출력 k로의 상기 전달 함수 T_sk(f)=T_k(f)는 다음의 식을 만족시킨다.

여기서, F₀(f)는 기준 전달 함수이고; α_v=1; S_sk=S_k; N_k=2^l 이며; l는 출력 k가 위치하는 레벨이고; 0≤l≤L-1이며; 상기 L 트리 레벨은 루트로부터 리브로 또는 리브로부터 루트로 오름 차수에 따라 인덱스 l로 표시되며; 그리고 V = 1 이다.

본 발명에 따라, 광학 필터 각각은 적어도 하나의 Mach-Zehnder 간섭기 또는 MZI를 포함한다.

본 발명에 따라, 광학 필터 각각은 입력 그리고 출력 3d B 대칭 방향성 커플러를 갖는다.

또한 본 발명에 따라, 광학 필터 각각은 단 하나의 MZI만을 포함할 수 있으며, 길이 M = 2 그리고 아암들 사이 지연 2^lτ이고, 이때 l은 상기 필터가 위치하는 레벨이고, 0≤l≤L-1이며, 상기 L 트리 레벨은 루트로부터 리브로 또는 리브로부터 루트로 오름 차수에 따라 인덱스 l에 의해 표시된다.

본 발명에 따라, 광학 필터 각각은 두 개의 MZI 체인으로 구성되며, 상기 체인은 길이 M = 4 그리고 아암 2^lτ과 2^l+1τ사이의 지연을 갖고, l은 상기 필터가 위치하는 레벨이며, 0≤l≤L-1이고, 상기 L 트리 레벨은 루트로부터 리브로 또는 리브로부터 루트로 오름 차수에 따라 상기 인덱스 l에 의해 표시된다.

본 발명에 따라, Φ 상수 위상 광학 위상 이동기가 적어도 한 MZI 아암 하나 이상을 따라 삽입될 수 있다.

본 발명에 따라 상기 장치는 N_IN도파관 및 N_a 출력 도파관을 포함하며, N_IN≥1이고 N_a≥1 인 제 1 커플러로 구성된 하나 이상의 노드를 갖는 하나 이상의 트리로 구성되며, 상기 출력들은 N_a도파관을 포함하는 한 격자에 연결되며, N_OUT 출력 도파관들을 포함하고, 이때 NOUT≥1이다. 특히, 상기 커플러들은 구분 방향성 커플러 및/또는 포커싱 커플러 또는 "slabs(슬랩스)" 및/또는 멀티 모드 간섭 커플러가 아닐 수 있다.

본 발명에 따라, 상기 장치는 N_IN=N_a=N_OUT=N_GRA일 수 있다.

본 발명에 따라, θ_j값의 일정한 광학 위상 이동기가 j=1,2,...N_a인 격자의 도파관 j 적어도 하나를 따라 삽입된다.

본 발명에 따라, 격자 도파관의 길이 L_j, 이때 j =1,2,...N_a 이며, j = 1,2...N_a일 때 다음과 같다.

상기 정수 d_j∈[0,1,2,...N_a-1]는 조건 d_k≠d_k'을 만족시키고, k≠k'이면, 이때 L_m'는 기준 도파관의 길이이고, 가장 짧은 도파관과 동일하며, 이에 따라 d_m'=0,이고, 그리고 ΔL는 두 격자 도파관 길이 사이 최소 차이이다.

본 발명에 따라, 본 발명 장치는 다음 식을 만족시키며,

이때 "mod"는 산술 모듈 연산자를 나타낸다.

본 발명에 따라, 상기 장치는 d_j=2_j이도록 되고, j =1,2...,N_a이며, 이때 우수 입력 i (i=2r,for r=1,2,...,int[N_IN/2] 여기서 "int"는 나눗셈의 정수 몫을 주는 산술 연산자를 나타낸다) 그리고 우수 출력 k(k=2r'; for r'=1,2.,,,,int[N_OUT/2])이 사용된다.

또한 본 발명에 따라, 상기 제 1 커플러가 균일한 멀티 모드 간섭 또는 MMI 커플러, 또는 비 균일 파워 분할기 MMI 커플러이다.

본 발명에 따라, 상기 제 1 MMI 커플러는 다음 식의 길이를 가지며,

이때 Mc는 양의 정수이고, 그리고

여기서, β₀ 및 β₁은 영번째와 제 1 차수 모드 각각의 전파 상수이며, n_g는효 굴절률이고, λ상기 입력 방사선의 자유 공간 파장이며, 그리고 W_e는 기본 횡파 모드의 유효 진폭이고, 제 1 MMI 커플러 입력 도파관이 횡파 방향에 따라 증가하는 인덱스 i로 표시되고, 상기 출력 도파관이 상기와 같은 횡파 방향에 따라 증가하는 인덱스 j에 의해 표시된다 할 때, 상기 입력 도파관 i 그리고 상기 출력 도파관 j는 각각 다음의 식으로 나타내지는 x_i및 x_j의 위치에 위치하게 된다.

본 발명에 따라, 상기 장치는 Mc 및 Na가 1 보다 큰 공통의 제수를 갖지 않는 두 개의 양의 정수이다.

본 발명에 따라, 상기 장치는 Mc=1이도록 된다.

본 발명에 따라, 상기 제 2 결합기는 균일한 MMI 커플러, 또는 비 균일 파워 분할기 MMI 커플러일 수 있다.

본 발명에 따라, 상기 제 2 MMI 커플러는 다음의 길이를 가지며,

여기서, M'c는 양의 정수이고 그리고

여기서, β'₀ 및 β'₁는 영 번째 그리고 제 1 차수 모드 각각의 전파 상수이며; n'_g는 유효 굴절율이고; λ(람다)는 입력 방사선 자유 공간 파장이고; 그리고 W'_e는 기본 횡파 모드 유효 폭이며, 사이 장치는 상기 제 MMI 커플러 입력 도파관이 인덱스 j"로 표시되고, 상기 인덱스가 횡단 방향으로 증가한다 하고, 그리고 상기 출력 도파관이 인덱스 k로 표시되며, 상기 인덱스가 같은 횡단 방향으로 증가한다 할 때, 상기 입력 도파관 j" 그리고 상기 출력 도파관 k가 다음 식으로 주어지는 위치 x'_j 및 x'_k 각각에 위치하여 지도록 된다:

본 발명에 따라, 상기 장치는 M'c 및 N_OUT 가 1 보다 큰 공통 인수가 없는 두 양의 정수 이도록 된다.

본 발명에 따라, 상기 장치는 M'c=1이도록 된다.

본 발명에 따라, 상기 격자의 도파관을 따라 위상 이동기의 값 θ_j다음과 같다:

여기서 A_ikm는정수 상수이다.

본 발명에 따라, 상기 제 1 커플러 입력(i) 로부터 제 2 커플러 출력(k)로의 전달 함수 T_ik(f)의 절대 값은 제 1 커플러(21)의 입력(i)로부터 제 2 커플러 출력(m)으로의 기준 전달 함수 T_im(f) 절대 값 주파수 전환 값일 수 있으며, 다음과 같다:

여기서 F₀(f)=T_im(f)는 광속이며, a_v=1 이며 n_e는 상기 격자 도파관 굴절률이고, V = 1이며, 그리고 S_sk=-n이고, 여기서 n는 두 상이한 출력 k 와 k'에 해당하는 값이 다른(k≠k'→n≠n' k,k'=1,2,...,N_OUT) 조건을 만족시키는 정수이고, 이에 의해 시정수 τ가 다음과 같다:

본 발명에 따라, 상기 장치는 N_k=N_OUT for k=1,2,...,N_OUT이도록 된다.

본 발명에 따라, 상기 제 1 커플러는 포커싱 커플러 또는 "slab(슬랩)"일 수 있다.

본 발명에 따라, 상기 제 2 커플러는 포커싱 커플러 또는 "slab(슬랩)"일 수 있다.

본 발명에 따라, 상기 제 1 커플러에서 그리고 제 2 커플러에서 상기 입력 및 출력 도파관의 위치는 로울런드 원형 구성에 따를 수 있다.

본 발명에 따라, 상기 격자에서 상기 인접 도파관 길이는 상수 ΔL의해 변경된다.

본 발명에 따라, 상기 장치는 다음과 같도록 된다:

여기서 λ는 입력 광학 신호의 파장이고; R는 제 1 및 제 2 포커싱 커플러 초점 길이이며; n_s는 제 1 및 제 2 포커싱 커플러 유효 굴절률이고; d는 상기 도파관 격자의 피치이고; 그리고 d_o는 N_IN 입력 도파관의 그리고 N_OUT출력 도파관 피치이다.

본 발명에 따라, N_IN입력 도파관 그리고 N_OUT 출력 도파관이 동일한 횡파 방향에 따라 증가하는 인덱스(i) 및 인덱스(k)에 의해 각각 표시된 다 할 때, 상기 제 1 커플러의 입력(i)으로부터 상기 제 2 커플러의 출력(k)으로의 전달 함수 T_ik(f)의 절대 값은 상기 동일한 입력(i)로부터 이에 상응하는 한 기준 출력 m_REF _{_i} (이때,1≥≤m_REF _{_i≤} _NOUT)으로의 한 기준 전달 함수 T_imREF _{_i}(f)의 절대 값 주파수 전환 값이어서, 다음과 같도록 된다:

여기서, F₀(f)=T_imREF _{_i}(f); c는 광선 속도이고; a_v=1; n_e는 상기 격자 도파관 굴절률이고; V=1; S_sk=(i+k); 그리고 시정수 τ는 τ=

이도록 된다.

본 발명에 따라, 상기 입력(i)에 해당하는 기준 출력 도파관의 인덱스 m_REF _{_i}는 다음과 같다:

본 발명에 따라, 상기 장치는 다음과 같도록 된다:

N_k = N_OUT for k=1,2,...,N_OUT.

본 발명의 한 특징에 따라, 하나 이상의 파장에서 간격 τ인 C 칩을 포함하는 하나 이상의 위상 및/또는 진폭 광학 코드로 구성된 광학 신호에 있어서, 하나 이상의 광학 신호를 상기 광학 장치의 P 입력 중 하나 이상으로 보냄으로써, 앞서 설명된 광학 장치의 N 출력(k) 중 적어도 한 출력에서 신호가 발생됨을 특징으로 한다.

본 발명에 따라, 상기 하나 이상의 코드의 칩 위상이 2π/C의 의 정수 배이며, 즉 2k₂π/C같고, 이때 k₂는 양 또는 음 정수이거나 영이다(k₂∈Z).

본 발명에 따라, 상기 하나 이상의 광학 코드는 PSK 코드이다.

본 발명에 따라, 상기 하나 이상의 광학 코드는 2≤U≤P인 때 U 임펄스 광학 신호를 상기 광학 장치의 U 상응 입력으로 보냄으로써 앞서 설명된 광학 장치에 의해 발생될 수 있으며, 이때 U = int(P/2)이다.

본 발명에 따라, 상기 U 임펄스 광학 신호는 같은 파장을 가질 수 있다.

본 발명의 다른 한 특징에 따라, 하나 이상의 파장에서 간격 τ인 C 칩을 포함하는 하나 이상의 위상 및/또는 진폭 광학 코드로 구성된 광학 신호에 있어서, C≥2이며, 상기 하나 이상의 코드 칩 위상이 2π/C의 정수 배이고, 즉 2k₂π/C이며, 이때 K₂는 양 또는 음의 정수이거나 영(k₂∈Z)임을 특징으로 한다.

본 발명에 따라, 상기 하나이상의 코드가 상기 두 개 이상의 파장에서 상기 C 칩을 포함한다.

또한, 본 발명의 다른 한 특징에 따라, 하나 또는 둘 이상의 코드 발생 장치, 그리고 하나 또는 둘 이상의 코드 처리 및 재 인식 장치를 포함하는 통신 네트워크가 상기 하나 또는 둘 이상의 코드 발생 장치 중 적어도 하나 및/또는 상기 하나 또는 둘 이상의 코드 처리 및 재 인식 장치 적어도 하나가 적어도 하나의 이전 설명된 광학 장치를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명에 따라, 상기 통신 네트워크가 멀티 프로토콜 라벨 스위칭 또는 MPLS 통신 네트워크이며, 또는 코드 분할 멀티플 접근 또는 CDMA 통신 네트워크이다.

본 발명의 특징에 따라, 코드 발생장치는 앞서 설명된 광학 장치를 포함하며, 바로 앞서 설명된 바와 같이 통신 네트워크에서 사용되는 데 적합한 특징을 갖는다.

본 발명의 다른 한 특징에 따라, 코드 처리 및 재 인식 장치, 특히 라우터 장치가 하나 이상의 재 인식 광학 코드를 사용하여 하나 이상의 광학 스위치를 제어하기 위한 앞서 설명된 광학 장치를 포함하며, 바로 앞서 설명된 바와 같이 통신 네트워크에서 사용하는 데 적합함을 특징으로 한다.

하기에서는 첨부 도면을 참조하여 본원 발명을 상세하게 설명한다.

도 1a 및 1b는 MPLS 네트워크 및 CDMA 네트워크를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 광학 장치의 제 1 실시 예를 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 도 2의 도면 본원 발명에 따른 광학 장치의 바람직한 실시 예를 도시한 도면.

도 4a 및 4b는 MPLS 네트워크에서의 라벨 발생기로서, 그리고 CDMA 네트워크 에서의 인코더로서 각각 도 3 장치의 응용을 도시한 도면.

도 5는 광학 코드 처리기로서 도 3 장치의 응용을 도시한 도면.

도 6a, 6b 그리고 6c는 도 3 장치의 입력에서 광학 신호를 각각 도시하며, 그리고 출력에서 얻어진 최대 크로스-상관관계 신호를 도시한 도면.

도 7은 본 발명에 따른 광학 장치의 두 번째 실시 예를 도시한 도면.

도 8a, 8b, 및 8c는 도 7 장치의 입력에서 광학 신호를 각각 도시하며, 출력에서 얻어진 결과의 자동-상관관계 및 최대 크로스-상관관계 신호를 도시한 도면.

도 9는 본 발명에 따른 광학 장치의 세 번째 실시 예를 도시한 도면.

도 10a, 및 도 10b는 MPLS 네트워크 및 CDMA 네트워크 에서 각각 도 7 장치의 응용을 도시한 도면.

도 11은 본 발명에 따른 광학 장치의 네 번째 실시를 도시한 도면.

도 12는 본 발명에 따른 광학 장치의 다섯 번째 실시 예를 도시한 도면.

도 13은 도 12 장치의 NxN MMI 커플러를 도시한 도면.

도 14는 본 발명에 따른 광학 장치의 여섯번째 실시를 도시한 도면.

도면에서, 유사 요소는 같은 도면 부호로 표시된다.

본 발명자는 모든 광학-전기 및 그 반대의 변환을 피하는 광학 영역 내에서 직접 N 코드를 동시에 발생시키고 처리하는 것을 가능하게 하는 장치를 개발하였다. 이 같은 장치는 모든 코드를 동시에 발생시키고 동시에 이들을 처리 할 수 있으며, 따라서 MPLS 광학 네트워크의 입력 노드 그리고 통과 노드 모드에서, 또는 CDMA 네트워크 내 전송 및 수신 모두에서 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 광학 장치의 제 1 실시 예는 웨이블릿 패킷 또는 WP 분석 및 멀티-분해 분석 또는 MRA를 사용하며, 이는 한 쌍의 제한 임펄스 응답 또는 FIR, 컨쥬게이트 구상 미러 필터 또는 QMF, H(f) 및 G(f)를 사용한다. M과 같은 길이를 갖는, 이 같은 필터의 계수 h[n] 및 g[n]는 다음의 식을 만족시킨다.

여기서, δ[n]는 크로네커 델타 함수이다. 상기 웨이블릿 원자들은 다음의 귀납적인 방식으로 정의되는 일련의 함수이다.

여기서 l은 양의 정수 (l∈Z⁺)이고, 분석 레벨이며, 그리고 m은 역시 양의 정수이며(m∈Z⁺⁾), 상기 트리에서 웨이블릿 원자이고, 그리고 τ는 상수 지연이며, 코드 시퀀스 칩들 사이 간격과 일치한다. 상기 함수 w₀ _, ₀(t)상기 MRA 스케일링 함수이며, 이는 다음의 스케일링 식을 만족 시킨다.

상기 WP 원자들은 다이애딕 간격의 정수 배로 자체 및 상호 직교 함수이다.

여기서 각도 브래킷 "<>"은 내측 곱을 나타내며, 식 [2]에서 시작하여, 웨이블릿 원자가 다음과 같이 표시된다.

여기서

상기 식은 식[2]를 사용하여 재귀적으로 계산 될 수 있는 단자로부터 루트 노드로의 등가 필터이다. 따라서, 식[4]의 직교 가능성 조건은 다음과 같다:

그리고 상기 필터 f_l _,m[k](단, l≥0, 0≤m≤2^l-1)는 한 세트의 자체 및 상호 직교 코드이고,

그 길이는 다음과 같다.

완전한 WP 분석의 방법이 도 2에 도시되며, 여기서 단계 각각이 대수 식으로 증가하는 유닛 지연을 갖는 필터이다. 도 2의 광학 장치(6) 입력에서 보다 짧은 주기의 단일 펄스가 길이 (2^l-1)(M-1)+1를 갖는 트리 단말에서 한 세트의 광학 코드(OCs)로 원점을 제공한다. 같은 분석 레벨(즉 같은 l을 갖는)에서의 단자들 만이 같은 길이를 갖는 레벨을 발생시킨다 해도, 모든 트리 노드들은 각기 다른 OCs를 제공한다; 또한 상기 트리 단자들을 추가시키거나 가지치기만을 함으로써, 기존 라벨들을 변경시키지 않고 사용자들을 추가시키거나 낙오시키는 것이 가능하며, 이와 같이 함으로써 이론상 무한 한 코드 집합 개수를 갖는 OC 세트를 발생시킨다. 다시 말해서 레벨 각각은 그 자신의 시간 이동 버전과 직교되며, 어떠한 분석 레벨에서 발생된 모든 레벨 서로 직교하게 된다.

도 2의 장치는 한 세트의 멀티플 밴드 필터로 간주될 수 있으며, 여기서 프리에 변환은 다음과 같고:

그리고 다음과 같이 표현 될 수 있으며,

(여기서 F = H or G). 또한 다음과 같이 식으로 표현되며:

완전한 WP 분석 트리가 단일 기판에서 PLC 기술을 사용하여 광학 영역에서 실시될 수 있다. 도 3은 분석 레벨 l = 3인 Haar 웨이블릿 패킷과 관련된 본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시 예를 도시한다. 상기 장치는 대수적으로 증가하는 유닛 지연 그리고 입력 및 출력 3dB 대칭 방향성 커플러를 갖는 Mach-Zehnder 간섭기 또는 MZIs의 트리이다. 상기 Haar 웨이블릿 분석의 QMRs는 길이 M = 2 를 갖는다:

도 3에서 개략적으로 도시된 장치는 아다마르 코드와 일치하는 광학 코드를 발생시키며, 이는 간격(시정수) τ를 갖는 N 칩 펄스로 만들어진 길이 N 의 PSK 코드 또는 이진 위상 이동 키잉(binary Phase Shift Keying)이다.

도 4a와 관련하여, (MPLS 네트워크에서) 라벨 발생기로서 도 3의 광학 장치 사용은, 도면 부호 (6)으로 표시되며, 하나의 입력 그리고 N 개의 출력이 제공되고, 여기서 N는 발생된 라벨의 수이다. 한 트레인의 라이트 펄스(상기 광학 코드를 발생시키는 단일 칩 펄스)는 상기 장치(6)의 입력으로 제공되며, 상기 광 펄스들은 제 1 변조기(11)를 통하여 광원(7)의 출력을 변조기킴으로써 얻어 지며, 상기 N 레벨이 출력 포트 각각에서 동시에 존재한다. 한 라벨을 선택하기 위해 전기-광학 스위치(8)를 통해 상기 장치(6)의 상응하는 출력을 단지 택함이 필요하며, 따라서 상기 광학 네트워크는 필요한 때는 언제든지 매우 간단한 방법으로 재 구성될 수 있다. 상기 선택된 라벨(2)은 상기 데이터 패킷(3)의 정면에서 (또는 후면에서) 삽입되며, 이는 방향성 커플러(9) 그리고 지연 라인(10)을 사용하여 제 2 변조기(12)를 통하여 상기 광학 소스(7)의 출력을 변조시킴으로써 얻어진다.

상기 장치는 도 4b에서 도시된 바와 같이, CDMA 네트워크의 전송 노드에서 인코더로서 사용될 수 있다. 이 경우에, 상기 전송 되어질 상기 데이터는 변조기(12)를 통하여 광학적 소스(7)의 출력을 변조함으로써 얻어지며, 상기 장치의 입력으로 직접 보내진다. 상기 출력에서, 상기 인코드된 신호(40)가 얻어지며, 이는 멀티플 접근 네트워크 내로 전송된다.

도 3에서 도시된 바와 같은 동일한 장치는 MPLS 네트워크에서 또는 CDMA 네트워크 수신 시스템 내 한 라우터 노드에서의 모든 광학 코드를 동시에 처리하기 위해 사용될 수 있다.

사실, 도 5에서 도시된 바와 같이, MPLS 네트워크의 경우, 상기 장치는 모든 상관관계가 동시에 수행될 것을 허용하도록 한다.

페이로드 데이터 신호의 헤드(또는 후미)에 부착된 광자 라벨(photonic label)로 만들어진 IP 패킷이, 도 3의 장치 입력으로 보내지면, 상기 상응하는 라벨의 단자에서 출력 신호는 한 자동-상관관계 피크 ACP를 제공하는 자동-상관관계 신호와 일치하며, 반면 다른 출력에서의 신호는 더욱 낮은 값을 갖는 크로스-상관관계 함수들이다. 따라서, 상기 장치로부터의 출력 신호들은 한 광학 스위치를 제어하는 신호로서 사용될 수 있으며, 상기 스위치의 입력으로 경로가 정해질 상기 IP 패킷이 적용된다.

상기와 같은 방법으로, CDMA 네트워크의 인코드된 신호가 상기 장치 입력으로 보내지면, 상기 사용된 코드에 해당되는 출력 단자에서 상기 전송된 신호가 얻어지며, 반면 다른 코드로 전송된 신호들은 다른 출력에서 탐지된다.

상기 들어오는 라벨을 올바로 식별하기 위해, 상기 크로스-상관관계 신호 CCP의 최대 값이 상기 ACP 보다 훨씬 낮을 것을 필요로 한다. 실제로, 도 3의 장치에 의해 발생된 상기 아다마르 코드는 동일하지 않은 크로스-상관관계 함수들을 갖는다: 모든 라벨들은 다음을 갖는다:

ACP= N²= 8²= 64

그러나 이들 중 몇 개는 다음과 같은 최대 값 CCP를 제공한다:

CCP =(N-1)²=7²= 49,

특히 도 6에서 도시된 바와 같이, 도 6a는 100Gbit/sec의 데이터 패킷 그리고 5 ps의 칩 펄스 주기(duration) 그리고 12.5 ps의 간격(시정수) τ을 갖는 프런 트 레벨로 구성된 광학 신호를 도시하며, 이에 반해 도 6b 및 6c는 자동- 그리고 크로스-상관관계 신호를 각각 도시한다.

상기 상관관계 실행을 설명하는 파라미터는 최대 값 CCP 및 ACP 사이 비 r 이며, 본원 실시 예의 경우 이는 다음과 같다:

r = 0, 77.

따라서, 상기 코드 세트는 만족스럽지 못한 실행을 제공한다.

최적 세트의 코드는 같은 자동- 및 크로스-상관관계 기능을 제공하는 광학 코드로 이루어진다. 이 같은 목적을 위해 상기 식 [9] 및 [10]에서, 모든 필터 F_l _,m가 같은 길이(즉 같은 분석 레벨 l)을 가지며 다음의 식에 따라 모델 필터 F_l _,0의 이동된 사본(shifted copies)이다.

H 및 G 가 다음 식을 만족하는 한 쌍의 QMR 필터이므로,

여기서 표시(*)는 복소수를 나타내며, 조건[11]은 l = 1인 때 자동으로 만족된다. l>1인 때, 상기 루트로부터 상기 트리의 단자로 상기 지연이 감소하도록 함으로써, 도 3의 분석 방법을 리버스하는 것이 가능하며, 그리고 조건[11]을 만족시키기 위해 일정한 위상 이동기를 추가시키는 것이 가능하다.

최적의 코드 세트를 발생시키도록 하는 본 발명에 따른 장치의 두 번째 실시 예가 도 7에서 도시된다. 이는 8 개의 위상 PSK 라벨을 발생시키며, 모두 ACP = 64 를 가지며, 최대 CCP = 6,83, 그리고 r = 0,107이며, 이는 도 8에 도시된 바와 같고, 도 8a 는 100 Gbit/sec 인 데이터 패킷 그리고 칩 펄스 주기가 5 ps 이고 시정 수가 12.5 ps 인 프런트 광학 코드로 구성된 한 광학 신호를 도시하고, 반면 도 8b 및 8b는 자동-크로스 상관관계 신호 각각을 도시한다. 특히, N 출력으로 유사한 최적 인코더/디코더를 실시 하기 위해, N-1 MZI 간섭계 및 몇 개의 위상 이동기가 필요하다.

이 경우, 실제 사용자 수가 N 보다 적으면 상기 트리를 가지치기 하는 것이 가능하며, 모든 상기 발생된 코드들은 같은 길이를 갖는다. 가령, 도 9는 QMF 필터 마지막 두 개의 쌍을 가지치기함으로써 도 7의 하나로부터 얻어진 본 발명에 따른 장치의 세 번째 실시 예를 도시한다. 도 9의 장치는 도 8에서와 같은 길이를 갖는 N = 6 라벨을 발생시킨다. 단자가 (3,0) (3,1) (3,2) 및 (3,3)에서 발생된 라벨들은 ACP = 64 를 가지며, 반면 단자 (2, 2) 그리고 (2, 3)에서 발생된 라벨들은 ACP = 16을 갖는다; 모든 라벨들은 최대 CCP = 2를 갖는다.

도 10a는 도 1 의 MPLS 네트워크 일부를 개략적으로 도시하며, 이때 상기 도 7 에서의 장치(6)가 두 입력 노드(1) 그리고 라우터 노드(4)에서 사용되며, 이는 광학 스위치(13)를 제어한다.

대신, 도 10b는 도 1의 CDMA 네트워크를 도시하며, 이때 도 7의 하나인 단 하나의 장치(6)가 다수의 전송 노드(53)를 위해 사용되고, 각기 다른 코드를 갖는 N 사용자의 데이터를 인코드하도록 하며, 그리고 유사한 단일 장치(6)가 다수의 수 신 노드(54)를 위해 사용되어 상기 N 수신 신호들을 디코드하도록 한다.

코드 직교성 성능은 N를 증가시킴으로써 더욱 향상된다. 그러나, 사용자 수 N를 변경시키지 않고 QMF 필터 각각의 길이 M를 증가시킴으로써 매우 양호한 상관관계 특성을 갖는 코드 시퀀스를 발생시키는 것이 가능하다.

실시 예로서, 길이 M = 4를 갖는 완전한 트리의 Daubechies 웨이블렛 필터를 실시 하는 본 발명에 따른 장치의 네 번째 실시 예가 도 11에서 도시된다. 상기 장치는 22 인 길이의 N = 8 인 광학 코드를 발생시키며, 상기 광 라벨이 동일하지 않은 진폭 및 위상을 갖는 칩 펄스로 만들어진다. 코드 각각은 ACP=13, 5, 최대 CCP= 1, 55, 그리고 r = 0,114 이다.

도 7의 장치에서와 같은 동일한 광학 코드를 발생시키는 본 발명에 따른 장치의 다섯 번째 실시 예가 도 12에서 도시된다. 두 개의 멀티 모드 간섭 또는 MMI 커플러(21, 23), N 도파관의 격자(22) 그리고 N 광학 위상 이동기로 구성된다. 특히, 도 12의 장치는 N 개 입력 그리고 N 개 출력을 갖는다. 다음에는 입력 포트(i), 출력 포트(k) 그리고 격자 아암(y)가 모두 1 에서 N 까지의 번호로 오름 순서로 참고로 되어진다.

제 1 MMI 커플러(21)는 NxN 균일 파워 분할기이며, 즉 횡파 방향 많은 모드를 지원하는 도파관이며, 수직 축을 따라 단봉형이고, N 개의 입력되는 단일-모드 도파관 그리고 N 개의 출력되는 단일-모드 도파관에 연결된다. 멀티 모드 도파관의 셀프-이미지와 특성으로 인해, 상기 입력 어느 것에서의 필드 분산이 동일한 진폭 그리고 상이한 위상을 갖는 N 개의 이미지 내 출력 평면에서 재생된다.

N 개 영상을 발생시키기 위해, MMI 커플러(21)가 길이 Lc=M3L_π/N를 가질 필요가 있으며, 여기서 M 및 N는 1 보다 큰 공통 인수를 갖지 않는 두 양의 정수이다. 그리고 다음과 같으며:

여기서 β₀ 와 β₁은 영 번째 그리고 제 1 차 모드 각각의 전파 상수 각각이며, n_g는 상기 (유효) 굴절률이고, 그리고 λ는 자유 공간 파장이다. W_e 는 폭 W를 갖는 실제 가이드(또는 slab)보다 다수 큰 기본 횡파 모드 유효 폭이며, 단일 모드 필드 각각의 측면 침투 깊이를 가만하도록 한다; 높은 콘트라스트 도파관의 경우, W_e=W 이다. 대부분의 실제 응용에서, 집적된 광학 장치가 가능한 한 짧아야 하며, 그리고 MMI 커플러(21)의 경우, M = 1이다.

도 13은 도 12의 하나인 NxN MMI 커플러를 개략적으로 도시한다. 상기 입력되는 그리고 출력되는 도파관은 균등한 공간 위치로 떨어져 있다:

입력(i)로부터 출력(j)로 이미지화와 관련된 위상 φ_ij은 다음과 같다:

단

여기서,

식 [15]는 입력 포트와 출력 포트가 상호 교환될 수 있도록 사용되기 때문에, 상기 장치의 대칭 덕택에 φ_ij=φ_ji임을 보여준다. 따라서 상기 입력(i)으로부터 출력(k)으로의 임펄스 응답 h_ik(t)는 i'=k 이고 k'=i인때 상기 입력 (i')로부터 상기 출력(k')으로의 임펄스 응답 h_i'k'(t)과 일치한다.

상기 MMI 커플러(21)의 포트 입력 어느 곳에서든 한 광학 펄스가 상기 커플러의 모든 출력에서 재생되며, 각기 다른 길이를 갖는 상기 격자(22)의 도파관으로 분산된다. 따라서, 상기 펄스들은 상기 격자(22)의 아암 내 각기 다른 경로를 따라 이동되며 상기 펄스의 지연된 복사들이 다음에 다음의 MMI 커플러(23)에 의해 함께 결합된다. 따라서, 상기 입력(i)로부터 상기 출력(k)로의 상기 장치의 임펄스 응답은 다음과 같다(상수 위상 인수 그리고 경우에 따라 상수 진폭 인수의 경우 제외):

여기서, j=√-1 이고, δ는 Dirac 델타 함수이며, θ_j는 j-번째 위상 이동기에 의해 발생된 상수 위상 이동이다. 또한 상기 격자(22)의 j-번째 아암 길이이 며, 그리고 n_e는 상응하는 굴절률이다.

균등하게 떨어진 칩들로 만들어진 광학 코드를 발생시키기 위해, 상기 격자(22) 아암의 길이 Lj=(j=1,2...N)는 다음 조건을 만족시키며:

여기서 상기 정수 d_j∈[0,1,2,...N-1]다음의 조건을 만족시킨다:

d_j≠d_j' if j≠j'

Lm는 가장 짧은 것으로 간주되는(dm=0) 상기 격자(22)의 기준 도파관 길이이며, ΔL는 상기 격자(22) 두 도파관 길이 사이 최소 차이이다. 대부분의 일반 구성에서, 상기 격자의 길이는 j 에 따라 선형으로 증가되지 않으며, 상기 격자(22) 아암의 인수 d_j 모두 상이하고 그리고 간격 [0÷N-1]을 완전히 커버한다.

상기 입력으로부터 상기 기준 출력으로의 임펄스 응답은 다음과 같으며:

출력 m에서의 광학 코드는 균등한 진폭 그리고 각기 상이한 위상을 갖는 N 개 PSK 칩들의 시퀀스이다. 상기 위상 이동 크기 θ_j는 상기 기준 코드가 모두 동일한 위상을 갖는 칩들로부터 만들어지도록 선택되어야 한다, 즉:

여기서, A_ijm는 정수 상수이다.

어느 고정 입력(i) 그리고 기준 출력(m)의 경우, 상기 식[20]으로부터 시작되는 위상 이동 크기 θ_j를 계산하는 것이 가능하다.

출력(k, k')에서의 상기 광학 코드가 직교한다면, 상기 상응하는 임펄스 응답의 크로스-상관관계 함수는 약 제로이며 다음과 같다:

상기 입력(i)로부터 상기 출력(k)로의 전달 함수 H_ik(f)는 상기 임펄스 응답[17]에 대한 푸리에 변환을 수행함으로써 계산될 수 있다:

주파수 영역에서 관계식[21]은 다음과 같이 된다:

상기와 같은 조건은 상기 전달 함수가 상기 기준 전달 함수 H_im(f)의 번역된 복사이면 항상 만족되며, 즉 다음과 같다:

여기서, n는 두 개의 각기 다른 출력에 해당하는 크기가 각기 다른 조건을 만족시키는 정수이다.

모든 광학 코드들이 동일한 오토- 및 크로스-상관관계 함수를 갖는, 한 광학 코드 세트가 주파수 영역에서 한 기준 코드의 푸리에 변환을 번역함으로써 발생될 수 있다. 상기 식[20]을 사용함으로써, 상기 입력(i) 및 상기 기준 출력(m) 사이 상기 전달 함수는 다음과 같다:

그리고 식[24]에서 이를 감산함으로써, 다음의 결과를 얻는다:

식[22] 및 [27]를 비교함으로써, OC 는 다음의 조건이 만족되면 직교하는 것을 알 수 있다.

식[18] 및 [20]를 사용함으로써, 다음과 같으며:

그리고 j=m라 놓으면, 다음의 결과가 얻어지고:

식 [29]에서 감산되면, 다음의 결과를 얻는다:

특히, Δφ_jm=0이다.

상기 위상 차는 식 [15]로부터 계산될 수 있으며, 다음과 같고:

여기서

여기서, Aq는 정수이고, A_jk는 4의 정수 배이다. 따라서 조건 [30]은 다음과 같이 표현되며:

여기서, "mod"는 모듈 산술 연산자를 나타내고, 따라서 d_j=∈[0,1,2,...N-1] 이다.

식 [33]은 도 12에서 도시된 장치의 제 5 실시 예를 실시하기 위한 규칙을 제공한다. 특히, 제 1 식[33]은 기준 츨력(m)에서의 광학 코드와 상기 출력(k)에서의 광학 코드 사이 상대적 위상 이동을 제공하며; 제 2 식[33]은 인수 d_j 그리고 상기 도파관 격자(22)의 아암 L_j길이를 제공한다.

상기 입력(i)으로부터 상기 출력(k)으로의 전달 함수는 다음과 같다:

설명을 간단하게 하기 위해, 기준 길이 Lm=NΔL를 선택하여, 상기 전달 함수 [34]가 다음과 같도록 함이 가능하며:

그리고 상기 출력(k)에서의 OCs 의 위상은 2π/N의 배수이다. 이 같은 경우, 식 [30]으로부터:

그리고 도 12의 장치에 의해 발생된 OCs는 도 7의 장치에 의해 발생된 것들과 일치한다.

실시 예로서, 도 12의 장치가 N=8 입력들 그리고 N=8 출력들을 갖는 경우, 상기 기준 출력이 m = 2이라 하면, 그리고 상기 입력 포트가 i=4이라 하면, 식 [33]으로부터 격자(22) 아암의 인수는 d_j=(7 0 6 1 5 2 4 3)이고, 이에 반해 식 [20]에 따른 위상 이동의 크기는 다음과 같다:

출력 m=2 에서의 기준 코드가 제로인 모든 위상을 가지며, 이에 반해 다른 출력에서 발생된 코드들은 도 12에서 밝혀진, 도 7의 장치에 의해 발생된 것들과 동일한 것들이다.

식 [33]에 따라, 상기 격자(22) 아암의 인수는 단조롭게 j에 따라 증가하지 않으며, 상기 평면 가이드 크로싱을 피하기 위해, 멀티플 U 벤드를 상기 레이아웃에 삽입시키거나, 또는 S 구성을 사용하는 것이 필요하다. 선택적으로, d_j=αj인 조건으로 α상수인 조건을 설정하는 것이 가능하다. 이 같은 경우, 상기 격자(22)의 인수 d_j 는 다음과 같다:

상기 식은 j 가 짝수이고 α=2이면 항상 만족된다. 따라서, 짝수의 입력만 고려되며, 짝수 출력 그리고 짝수 인덱스를 갖는 상기 도파관 격자(22)의 아암만 고려된다면, 상기 도 12의 장치는 j 에 따라 단조롭게 증가하는 상기 격자(22) 아암의 길이로 실시 될 수 있다.

제 1 MMI 커플러가 단일 입력 그리고 N 개 출력을 갖는 1xN개의 비 균일 분할기인 경우에 도 12의 장치를 적용할 수 있음은 당 업자 라면 즉시 이해할 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 다른 실시 예는 한 트리 구조로 구성되며, 트리 구조의 노드에 도 12에서의 것과 유사한 장치들이 제공된다; 이 같은 경우, 매우 높은 집합 원 개수를 갖는 코드 세트를 발생시키는 것이 가능하다.

도 14는 도파관 격자 그리고 두 개의 포커싱 커플러 또는 "slabs"를 사용하는 본 발명에 따른 제 6 실시 예를 도시한다. 특히, 상기 도 14의 장치(25)는 N 개 입력 도파관, N 개 출력 도파관, 두 개의 커플링 도파관 그리고 하나의 도파관 격자로 구성된다. 커플러 각각의 입력 그리고 출력에서의 도파관은 Rowland(로울런드) 원형 구성에 따라 위치되며, 이에 반해 상기 격자 내 두 인접한 도파관의 길이는 상수 ΔL의 크기가 변경된다.

상기 입력(i) 그리고 상기 출력(k) 사이의 전달 함수는 다음과 같다(상수 위상 인수 그리고 경우에 따라 상수 진폭 인수를 제외):

여기서, n_s 및 n_e 는 각각 슬랩(slabs)의 유효 굴절률 그리고 격자 도파관의 유효 굴절률이다; d는 상기 도파관 격자의 피치이고, 그리고 θ_i 및 θ₀는 상기 입력 및 출력 도파관 각각에 의해 마주 대하여지는 각도들이다.

상기 입력 및 출력 도파관 격자의 피치들은 d_i 및 d_o로 각각 표시되며, 이에 반해 R는 슬랩 초점 길이이다. d_i= d_o이라 할 때, 그리고 레이아웃 파라미터를 다음과 같이 선택한다면:

식 [38] 및 [39]으로부터 다음의 결과가 얻어진다:

입력(i) 각각에 대하여, 기준 출력 도파관은 i≠N이면 m=N-I, 그리고 i=N이면 m=N로 정해진다. 상기 기준 전달 함수는 다음과 같다:

그리고 상기 관련 임펄스 응답은 다음과 같다:

여기서, τ=ΔLn_e/C는 상기 광학 코드들의 칩 주기이다.

상기와 같이 하여, 도 14의 상기 장치(25)는 도 7 및 12 장치에 의해 발생된 동일한 코드를 발생시킨다. 사실, 상기 입력(i)로부터 출력(k)로의 전달 함수는 상기 기준 함수의 번역 버전으로서 다음과 같다:

본 발명에 따른 상기 장치의 또 다른 실시 예는 단일 입력 칩 소스로서 가변 파장 또는 주파수 조정 레이저 소스를 사용하여, 각기 다른 파장으로 상기 라벨들을 인코딩함으로써, 상기 코드 길이를 증가 시키지 않고, 코드 집합 원 개수가 증가될 수 있도록 한다.

코드 길이를 증가 시키지 않고 상기 코드 집합 원 개수를 증가시키기 위한 또 다른 방법은, 멀티-차원 코드를 발생시키는 것이다. 사실, 두 개 또는 그 이상의 펄스들을 같은 파장으로 도 12 또는 도 14의 장치 입력들로 전송함으로써, N 개 직교 광학 코드가 얻어진다. 가능한 입력 구조의 수가 더욱 커지기 때문에, 더욱 큰 세트의 직교 광학 코드를 만드는 것이 가능하다.

한 펄스가 전송되는 입력의 수가 n 이라 할 때, n < N 이며, 발생된 코드의 세트 집합 원 개수는 다음과 같이 증가된다:

이에 반해, 상기 코드 길이는 N 이다. 멀티 차원 구성을 사용하여 발생될 수 있는 길이 N의 OCs 최대 수는 다음과 같다:

상기 식은 n=N/2 입력을 감안 하여 얻어진다.

실시 예로서, N=8 인때, 상기 4-차원 OCs 의 코드 집합 원 개수는 70개 이다.

또 다른 예로서, 도 14 장치의 입력 i₁ 및 i₂으로 전송된 동일한 파장의 두 동일한 펄스를 생각 할 때, 상기 출력(k)에서 상기 전달 함수는 다음과 같다:

여기서, m₁은 i₁ 에 상응하는 기준 출력이며, 즉 m₁=N-i₁이면 i₁≠N이고 그리고 m₁=N 이면 i₁=N이다. 상응하는 임펄스 응답은 다음과 같으며:

따라서, OCs 가 대체로 균일하지 않은 진폭 그리고 위상을 갖도록 한다. 특히, i₁-i₂=N/2이면, 길이 N의 OCs가 발생되며, 같은 진폭들을 갖는 짝수의 칩 펄스들만으로 만들어진다.

상기 장치가 한 라우터 노드에서 라벨 처리기로서 사용되는 때, 한 레벨이 입력 포트 i=k로 전송된다면, 두 개의 자동-상관관계 신호가 상기 장치의 상호관계 때문에 출력 k=i₁ 및 k'=i₂ 에 있게 된다. 따라서, 멀티-차원 OC 세트의 경우, 두 코드 사이 정확한 매치가 두 또는 그 이상의 자동-상관관계 피크의 동시 존재를 측정함에 의해 탐지된다. N=8 인 이-차원 코드 세트의 경우 ACP=16이고, 그리고 최대 CCP=3이며, 따라서 r=0.187 이도록 되고, 일 차원 OCs의 경우에서보다 다소 악 화된다.

본 발명에 따른 상기 광학 코드 세트 그리고 상기 광학 장치에 의해 제공된 장점은, 가령 MPLS 네트워크 그리고 CDMA 네트워크와 관련된 응용에서 분명하다.

특히, 두 인코더 및 디코더 모두로서 동일한 장치가 사용될 수 있다: 상기 장치 출력을 적절히 선택함으로써, 각기 다른 광학 코드가 선택된다.

멀티플 접근 네트워크 내 본 발명에 따른 광학 코드의 사용과 관련하여, 상기 MPLS 네트워크와 관련된 동일한 고려사항이 적용된다. 특히, 상기 N 사용자의 신호들은 상기 제안된 광학 코드가 높은 직교성을 갖기 때문에 멀티플 접근 간섭 또는 MAI 가 제로인 것으로 수신된다.

바람직한 실시 예가 설명되었으나, 몇 가지 수정이 제안될 수 있으며, 본원 첨부 청구범위의 범위를 벗어나지 않는 한도에서 여러 수정 및 변경이 가능하다.

Claims

P 입력 s로 구성되며, 1≤s≤P 이고, P≥1이며, 그리고 N 출력 k에 있어서는, 1≤k≤N 이고, N≥1 인 광학 장치로서, 하나 또는 둘 이상의 파장의 Nc인 위상 및/또는 진폭 광학 코드를 발생시키고 처리함을 특징으로 하며, Nc≥2 이고, 시간 간격 τ(타우어)인 C 칩으로 구성되며, C≥2 이고, 상기 입력 s로부터 출력 k로의 전달 함수 T_sk(f)가 다음 식을 만족함을 특징으로 하는 광학 장치.

- v(뉴) =0,1,...,V-1인때 F_v(f)는 광학 필터의 전달 함수이며;

- ν = 0, 1,..., V-1 인때 α_v는 상수이고;

- S_sk는 정수(S_sk∈Z))이며;

- k =1, 2,... N 인때 N_k는 상수이이고; 그리고

- V는 양의 정수 이고, 1≤V≤log₂N이다.
제 1항에 있어서, 상기 입력 s로부터 출력 k로의 전달 함수 T_sk(f)는 다음 식과 같음을 특징으로 하는 광학 장치.
제 1항 또는 2항에 있어서, 칩의 수 C는 출력 k 의 수 N 과 같거나 그 보다 큼을 특징으로하는 광학 장치.

C≥N
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 동시에 발생시키고 처리할 수 있는 광학 코드의 수 Nc는 출력k의 수 N 과 같거나 그 보다 큼을 특징으로 하는 광학 장치.

Nc≥N
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 출력 k의 수는 2의 거듭 제곱(N=2^z, z 는 양의 정수 또는 제로) 임을 특징으로 하는 광학 장치.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, k = 1, 2,...N 에 대하여 N_k는 정수 상수임을 특징으로 하는 광학 장치.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 입력s의 수 P는 1 임(P = 1)을 특징으로 하는 광학장치.

P=1
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 한 트리(tree)의 광학 필터로 구성되며, 필터 각각은 하나의 입력 그리고 두 개의 출력을 포함하고, 트리 각각은 하나의 입력, L 레벨 그리고 Nt출력으로 구성되며, L≥L이고 1≤Nt≤2^L 이며, 필터 각각은 각각의 직접 전달 함수 H(f) 그리고 각각의 크로스 전달 함수 G(f)를 가지며, 상기 트리(tree)의 L 레벨은 루트(root)에서 리브(leaves) 또는 리브에서 루트로 오름차순에 따라 위치됨을 특징으로 하는 광학장치.
제 8 항에 있어서, 상기 적어도 한 트리의 광학 필터 각각의 직접 및 크로스 전달 함수 H(f) 및 G(f)는 길이가 M 이고, M≥2인 두 개의 무한 임펄스 응답 또는 FIR, 구상 미러 필터 또는 QMF의 전달 함수에 해당하며, 다음 식([12])을 만족함을 특징으로 하는 광학 장치.

여기서 별표는 복소수 변화를 나타낸다.
제 9 항에 있어서, 트리 입력으로부터 레벨 V 에 위치한 출력 k로의 상기 전달 함수 T_sk(f)=T_k(f)는 다음의 식([9])을 만족함을 특징으로 하는 광학 장치.

여기서,

- ν = 0, 1,..., V-1 인때 곱셈의 각 인수 Fv(f)는 G(f) 또는 H(f)이며;

- ν = 0, 1,..., V-1 인때 α_v=2^v이고;

- S_sk=0이며, 그리고

- V≤L 이다.
제 8항 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서, 광학 필터 각각의 상기 직접 및 크로스 전달 함수 H(f) 및 G(f)의 계수 h[k]및 g[k]는 다음 식([1])을 만족시킴을 특징으로 하는 광학 장치.

여기서 δ[n] 는 크로네커 델타 함수이다.
제 8항 내지 11항 중 어느 한 항에 있어서, 광학 필터 각각은 유닛 지연 2^lτ을 갖는 평면 필터이며, 여기서 l은 필터가 위치하는 레벨이며, 0≤l≤L-1 이고, 상기 트리의 L 레벨은 루트로부터 리브로 또는 리브로부터 루트로 오름 차수에 따라 인덱스 l로 표시됨을 특징으로 하는 광학 장치.
제 8항 또는 9항에 있어서, 상기 입력으로부터 출력으로의 상기 전달 함수 T_sk(f)=T_k(f)가 다음 식([11])을 만족시킴을 특징으로 하는 광학 장치.

- 여기서, Fo(f)는 기준 전달 함수이며;

- α_v=1

- S_sk=S_k

- N_k=N_t 이고; 그리고

- V = 1 이다.
제 8항 또는 9항에 있어서, 입력으로부터 출력 k로의 상기 전달 함수 T_sk(f)=T_k(f)는 다음의 식( [11])을 만족시킴을 특징으로 하는 광학 장치.

여기서,

- Fo(f)는 기준 전달 함수이고;

- α_v=1

- S_sk=S_k

- N_k=2^l 이고;

l는 출력 k가 위치하는 레벨이고; 0≤l≤L이며; 상기 L 트리 레벨은 루트로부터 리브로 또는 리브로부터 루트로 오름 차수에 따라 인덱스 l로 표시되며; 그리고 V = 1 이다.
제 8항 내지 14항 중 어느 한 항에 있어서, 광학 필터 각각은 적어도 하나의 Mach-Zehnder 간섭기 또는 MZI를 포함함을 특징으로 하는 광학 장치.
제 15항에 있어서, 광학 필터 각각은 입력 그리고 출력 3dB 대칭 방향성 커플러를 가짐을 특징으로 하는 광학 장치.
제 15항 또는 16항에 있어서, 광학 필터 각각은 단 하나의 MZI만을 포함할 수 있으며, 길이 M = 2 그리고 아암들 사이 지연 2^lτ이고, 이때 l은 상기 필터가 위치하는 레벨이고, 0≤l≤L-1이며, 상기 L 트리 레벨은 루트로부터 리브로 또는 리브로부터 루트로 오름 차수에 따라 인덱스 l에 의해 표시됨을 특징으로 하는 광학 장치.
제 15항 또는 16항에 있어서, 광학 필터 각각은 두 개의 MZI 체인으로 구성되며, 상기 체인은 길이 M = 4 그리고 아암 2^lτ과 2^l+1τ사이의 지연을 갖고, l은 상기 필터가 위치하는 레벨이며, 0≤l≤L-1이고, 상기 L 트리 레벨은 루트로부터 리브로 또는 리브로부터 루트로 오름 차수에 따라 상기 인덱스 l에 의해 표시됨을 특징으로 하는 광학 장치.
제 15항 내지 18항 중 어느 한 항에 있어서, ΔθΦ상수 위상 광학 위상 이동기가 적어도 한 MZI 아암 하나 이상을 따라 삽입될 수 있음을 특징으로 하는 광학장치.
제 1항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 N_IN 입력 도파관 및 Na 출력 도파관을 포함하며, N_IN≥1이고 N_α≥1인 제 1 커플러로 구성된 하나 이상의 노드를 갖는 하나 이상의 트리로 구성되며, 상기 출력들은 N_a도파관을 포함하는 한 격자에 연결되며, N_OUT출력 도파관들을 포함하고, 이때 N_OUT≥1 임을 특징으로 하는 광학 장치.
제 20항에 있어서, 상기 장치는 N_IN=N_α=N_OUT=N_GRA임을 특징으로 하는 광학 장치.
제 20항 또는 21항에 있어서, θ_j값의 일정한 광학 위상 이동기가 j=1,2,...N_α 인 격자의 도파관 j 적어도 하나를 따라 삽입됨을 특징으로 하는 광학 장치.
제 20항 내지 22항 중 어느 한 항에 있어서, 격자(22) 도파관의 길이 L_j, 이때 j = 1,2...N_α이며, j = 1,2...N_α 일 때 다음([18])과 같으며,

상기 정수 d_j∈[0,1,2,...N_α--1]는 조건 d_k≠d_k'을 만족시키고, k≠k'이면, 이때 L_m'는 기준 도파관의 길이이고, 가장 짧은 도파관과 동일하며, 이에 따라 d_m'=0이고, 그리고 ΔL는 두 격자 도파관 길이 사이 최소 차이임을 특징으로 하는 광학 장치.
제 23항에 있어서, 다음 식을 만족시키며,

이때 "mod"는 산술 모듈 연산자를 나타냄을 특징으로 하는 광학 장치.
제 23항에 있어서, 상기 장치는 d_j=2j이도록 되고, j = 1,2,...,N_α이며, 이때 우수 입력 i (i=2r, for r=1,2,...int[N_IN/2] 여기서 "int"는 나눗셈의 정수 몫을 주는 산술 연산자를 나타낸다) 그리고 우수 출력 k (k=2r, for r'=1,2,...,int[N_OUT/2]).)이 사용됨을 특징으로 하는 광학 장치.
제 20항 내지 25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 커플러가 균일한 멀티 모드 간섭 또는 MMI 커플러(21)임을 특징으로 하는 광학 장치.
제 20항 내지 25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 커플러가 비 균일 파워 분할기 MMI 커플러(21)임을 특징으로 하는 광학 장치.
제 26항 또는 27항에 있어서, 상기 제 1 MMI 커플러(21)는 다음 식([13])의 길이를 가지며,

이때 Mc는 양의 정수이고, 그리고

여기서,

- β₀ 및 β₁은 영번째와 제 1 차수 모드 각각의 전파 상수이며,

- n_g 는 유효 굴절률이고,

- λ는 상기 입력 방사선의 자유 공간 파장이며, 그리고

- We는 기본 횡파 모드의 유효 진폭이고, 제 1 MMI 커플러 입력 도파관이 횡파 방향에 따라 증가하는 인덱스 i로 표시되고, 상기 출력 도파관이 상기와 같은 횡파 방향에 따라 증가하는 인덱스 j에 의해 표시된다 할 때, 상기 입력 도파관 i 그리고 상기 출력 도파관 j는 각각 다음의 식([14]) 으로 나타내지는 x_i 및 x_j'의 위치에 위치하게 됨을 특징으로 하는 광학 장치.
제 28항에 있어서, 상기 장치는 Mc 및N_α가 1 보다 큰 공통의 제수를 갖지 않는 두 개의 양의 정수임을 특징으로 하는 광학 장치.
제 28항 또는 29항에 있어서, 상기 장치는 Mc=1이도록 됨을 특징으로 하는 광학 장치.
제 20항 또는 30항에 있어서, 상기 제 2 결합기는 균일한 MMI 커플러(23)임을 특징으로 하는 광학 장치.
제 20항 또는 30항에 있어서, 상기 제 2 결합기는 비 균일 파워 분할기 MMI 커플러(23)임을 특징으로 하는 광학 장치.
제 31항 또는 38항에 있어서, 상기 제 2 MMI 커플러는 다음의 길이를 가지며,

여기서, M'c는 양의 정수이고 그리고 ([13])

여기서:

- β₀ 및 β₁은 영 번째 그리고 제 1 차수 모드 각각의 전파 상수이며;

- n'_g는 유효 굴절율이고;

- λ(람다)는 입력 방사선 자유 공간 파장이고; 그리고

- W'e 는 기본 횡파 모드 유효 폭이며, 사이 장치는 상기 제 MMI 커플러 입력 도파관이 인덱스 j"로 표시되고, 상기 인덱스가 횡단 방향으로 증가한다 하고, 그리고 상기 출력 도파관이 인덱스 k로 표시되며, 상기 인덱스가 같은 횡단 방향으로 증가한다 할 때, 상기 입력 도파관 j" 그리고 상기 출력 도파관 k가 다음 식([14]) 으로 주어지는 위치 x'_j 및 x'_k 각각에 위치하여 지도록 됨을 특징으로 하는 광학 장치.
제 33항에 있어서, 상기 장치는 M'c 및 N_OUT가 1 보다 큰 공통 인수가 없는 두 양의 정수 이도록 됨을 특징으로 하는 광학 장치.
제 33항 또는 34항에 있어서, 상기 장치는 M'c=1이도록 됨을 특징으로 하는 광학 장치.
제 33항 내지 35항 중 어느 한 항에 있어서, 제 21,22 및 28항 중 각각의 항에 따라, 상기 격자(22)의 도파관을 따라 위상 이동기의 값 θ_j는다음([20]) 과 같 음을 특징으로 하는 광학 장치.

여기서([15])

단([16]),

그리고([20])

단([16]),

여기서 A_ikm는 정수 상수이다.
제 20항 내지 36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 커플러 입력(i) 로부터 제 2 커플러 출력(k)로의 전달 함수 T_ik(f)의 절대 값은 제 1 커플러(21)의 입 력(i)로부터 제 2 커플러 출력(m)으로의 기준 전달 함수 T_im(f) 절대 값 주파수 전환 값일 수 있으며, 다음([24]) 과 같음을 특징으로 하는 광학 장치:

여기서;

- F₀(f)=T_im(f)

- c는 광속이며,

- α_v=1

- n_e는 상기 격자(22) 도파관 굴절률이고,

- V = 1이며, 그리고

- S_sk=-n이고 여기서 n는 두 상이한 출력 k 와 k'에 해당하는 값이 다음과 같이 다른 조건([25])을 만족시키는 정수이고:

이에 의해 시정수 τ가 다음과 같다:
제 37항에 있어서, 상기 장치는 N_k=N_OUT for k=1,2,.., N_OUT이도록 됨을 특징으로 하는 광학 장치.
제 20항 내지 25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 커플러는 포커싱 커플러 또는 "slab(슬랩)"을 특징으로 하는 광학 장치.
제 20항 내지 25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 커플러는 포커싱 커플러 또는 "slab(슬랩)"을 특징으로 하는 광학 장치.
제 39항 또는 40항에 있어서, 상기 제 1 커플러에서 그리고 제 2 커플러에서 상기 입력 및 출력 도파관의 위치는 로울런드 원형 구성에 따름을 특징으로 하는 광학 장치.
제 39항 또는 41항에 있어서, 상기 격자에서 상기 인접 도파관 길이는 상수 ΔL에 의해 변경됨을 특징으로 하는 광학 장치.
제 39항 내지 42항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 다음( [40])과 같도록 됨을 특징으로하는 광학 장치:

여기서:

- λ는 입력 광학 신호의 파장이고,

- R는 제 1 및 제 2 포커싱 커플러 초점 길이이며,

- n_s는 제 1 및 제 2 포커싱 커플러 유효 굴절률이고,

- d는 상기 도파관 격자의 피치이고, 그리고

- d_o 는 N_IN 입력 도파관 그리고 N_OUT 출력 도파관의 피치이다.
제 39항 내지 43항 중 어느 한 항에 있어서, N_IN입력 도파관 그리고 N_OUT 출력 도파관이 동일한 횡파 방향에 따라 증가하는 인덱스(i) 및 인덱스(k)에 의해 각각 표시된 다 할 때, 상기 제 1 커플러의 입력(i)으로부터 상기 제 2 커플러의 출력(k)으로의 전달 함수 T_ik(f)의 절대 값은 상기 동일한 입력(i)로부터 이에 상응하는 한 기준 출력 m_REF _{_i}(이때,1≤m_REF _{_i}≤N_OUT) 으로의 한 기준 전달 함수 T_imREF _{_i}(f)절대 값 주파수 전환 값이어서, 다음( [44])과 같도록 됨을 특징으로 하는 광학 장치:

여기서,

- F₀(f)=T_imREF _{_i}(f)

- c는 광선 속도이고,

- α_v=1

- n_e는 상기 격자(22) 도파관 굴절률이고,

- V=1

- S_sk=(i+k), 그리고

- 시정수 τ는 다음과 같도록 된다:
제 44항에 있어서, 제 21항에 종속하는 때, 상기 입력(i)에 해당하는 기준 출력 도파관의 인덱스 m_REF _{_i} 는 다음과 같음을 특징으로 하는 광학 장치:
제 44 또는 45항에 있어서, 상기 장치는 다음과 같도록 됨을 특징으로 하는 광학 장치:

Nk=N_OUT for k=1,2,...,N_OUT
하나 이상의 파장에서 간격 τ인 C 칩을 포함하는 하나 이상의 위상 및/또는 진폭 광학 코드로 구성된 광학 신호에 있어서, 하나 이상의 광학 신호를 상기 광학 장치의 P 입력 중 하나 이상으로 보냄으로써, 제 1항 내지 46항 중 어느 한 항에 따른 광학 장치의 N 출력(k) 중 적어도 한 출력에서 신호가 발생됨을 특징으로 하는 광학 신호.
제 47항에 있어서, 상기 하나 이상의 코드의 칩 위상이 2π/C의 정수 배이며, 즉 2k₂π/C같고, 이때 k₂는 양 또는 음 정수이거나 영(k₂∈Z)임을 특징으로 하는 광학 신호.
제 47항 또는 48항에 있어서, 상기 하나 이상의 광학 코드는 PSK 코드임을 특징으로 하는 광학 신호.
제 47항 내지 49항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 광학 코드는 2≤U≤P인 때 U 임펄스 광학 신호를 상기 광학 장치의 U 상응 입력으로 보냄으로써 제 20항 내지 46항 중 어는 한 항에 따른 광학 장치에 의해 발생될 수 있으며, 이때 U = int(P/2)임을 특징으로 하는 광학 신호.
제 50항에 있어서, U=int(P/2) 임을 특징으로 하는 광학 신호.
제 50항 또는 51항에 있어서, 상기 U 임펄스 광학 신호는 같은 파장을 가짐을 특징으로 하는 광학 신호.
하나 이상의 파장에서 간격 τ인 C 칩을 포함하는 하나 이상의 위상 및/또는 진폭 광학 코드로 구성된 광학 신호에 있어서, C≥2이며, 상기 하나 이상의 코드 칩 위상이 2π/C의 정수 배이고, 즉 2k₂π/C이며, 이때 k₂는 양 또는 음의 정수이거나 영(k₂∈Z)임을 특징으로 하는 광학 신호.
제 53항에 있어서, 상기 하나이상의 코드가 상기 두 개 이상의 파장에서 상기 C 칩을 포함함을 특징으로 하는 광학 신호.
하나 또는 둘 이상의 코드 발생 장치(1), 그리고 하나 또는 둘 이상의 코드 처리 및 재 인식 장치(4, 5)를 포함하는 통신 네트워크가 상기 하나 또는 둘 이상의 코드 발생 장치(1)중 적어도 하나 및/또는 상기 하나 또는 둘 이상의 코드 처리 및 재 인식 장치(4, 5) 적어도 하나가 제 1항 내지 46항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 광학 장치(6)를 포함함을 특징으로 하는 통신 네트워크.
제 55항에 있어서, 상기 하나 이상의 광학 장치(6)가 하나 이상의 광학 코드(2)를 하나 이상의 정보 광학 신호(3)에 관련시키기 위해, 상기 하나 이상의 코 드 발생 장치(1) 내에 포함됨을 특징으로 하는 통신 네트워크.
제 55항 또는 55항에 있어서, 상기 하나 이상의 광학 장치(6)가 상기 하나 이상의 코드 처리 및 재 인식 장치(4, 5) 내에 포함되어, 하나 이상의 재 인식 광학 코드(2)를 사용하여 하나 이상의 광학 스위치(13)를 제어하도록 함을 특징으로 하는 통신 네트워크.
제 57항에 있어서, 상기 하나 이상의 코드 처리 및 재 인식 장치(4, 5)가 라우터 장치이며, 상기 장치 내에 하나 이상의 광학 장치(6)가 포함됨을 특징으로 하는 통신 네트워크.
제 55항 내지 58항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통신 네트워크가 멀티 프로토콜 라벨 스위칭 또는 MPLS 통신 네트워크임을 특징으로 하는 통신 네트워크.
제 55항 내지 58항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통신 네트워크가 코드 분할 멀티플 접근 또는 CDMA 통신 네트워크임을 특징으로 하는 통신 네트워크.
제 1항 내지 46항 중 어느 한 항에 따른 광학 장치(6)를 포함하며, 제 55항 재 지 60항 중 어느 한 항에 따른 통신 네트워크에서 사용되는 데 적합한 특징을 가짐을 특징으로 하는 코드 발생장치(1).
하나 이상의 재 인식 광학 코드(2)를 사용하여 하나 이상의 광학 스위치(13)를 제어하기 위한 제 1항 내지 46항 중 어느 한 항에 따른 광학 장치(6)를 포함하며, 제 55항 내지 60항에 따른 통신 네트워크에서 사용하는 데 적합함을 특징으로 하는 코드 처리 및 재 인식 장치(4, 5).
제 62항에 있어서, 코드 처리 및 재 인식 장치가 라우터 장치임을 특징으로 하는 코드 처리 및 재 인식 장치(4, 5).