光分碼多重存取技術(optical　code-division　multiple-access,　OCDMA)允許多個使用者同時非同步地存取網路系統，因此適合應用於區域網路(local　area　networks,　LANs)中。而在光頻振幅編碼(spectral-amplitude-coding,　SAC)的光分碼多重存取技術中，可供使用的寬頻光源波長數目和編碼長度相關，亦即最大的波長數限制了系統使用者的總數。為了增加系統容量，減少各波長間隔或增加光源頻寬的相關研究是正在努力的方向。雖然光頻振幅編碼技術可在理論上完全消除其他使用者的多重擷取干擾(multiple　access　interference,　MAI)，而萃取出預期使用者的信號；但在使用者多的情形下，所產生的相位引致強度雜訊(phase-induced　intensity　noise,　PIIN)會降低系統的效能。
　　在本篇論文中，我們提出了多階光頻振幅編碼系統。此系統利用Hadamard　code的類正交序碼特性，建構了以布雷格光纖光柵(fiber　Bragg　gratings,　FBGs)為基礎的編/解碼器，且每一編/解碼器對提供給兩個使用者共用。在相同使用者數目的條件下，和先前的光頻振幅編碼系統作比較，我們提出的架構不僅僅是編/解碼器數目減少一半，所需的編碼長度亦為一半。由於我們使用了多階光頻振幅編碼，較大強度的訊號所引起的相位引致強度雜訊會降低系統效能，更甚於較低強度訊號所引起的。為了抑制相位引致強度雜訊，我們提出了兩種方法。第一，共用同一編碼器的兩個使用者以相互正交的極化狀態傳送光訊號；第二，從接收端來看，我們架構了多路平衡檢測器(multiple　balanced　detectors,　MBD)　來抑制雜訊。第一種方法，是利用當兩個光訊號的極化狀態為正交時，不會引起相位引致強度雜訊。第二種方法，則是利用當較低功率的光源照射在光檢測器上時，所引起的相位引致強度雜訊也較小。
　　總結來說，在我們所提出的系統架構中，可以減少所需的編碼長度和編/解碼器數目，且能抑制雜訊以逹到較佳的系統效能。

　　Due　to　optical　code-division　multiple-access　(OCDMA)　techniques　allow　multiple　users　access　the　network　asynchronously　and　simultaneously,　they　are　suitable　applications　in　local　area　networks　(LANs).　With　regard　to　spectral-amplitude-coding　(SAC)　technology,　the　maximum　number　of　serviceable　wavelengths　dictates　the　code　length　for　coding,　i.e.,　the　number　of　users　can　be　accommodated　in　the　network.　Therefore,　such　spectrum-sliced　systems　are　straining　to　accommodate　either　smaller　wavelength　spacing　or　wider　wavelength　ranges　in　order　to　continue　the　growth　in　capacity.　Although　the　data　bits　can　be　recovered　without　the　influence　of　multiple　access　interference　(MAI)　theoretically　in　SAC-OCDMA　systems,　there　is　still　phase-induced　intensity　noise　(PIIN)　which　can　deteriorate　system　performance　especially　when　a　large　number　of　users　are　involved.

　　In　this　thesis,　we　propose　a　multilevel　SAC-OCDMA　system　based　on　the　pseudo-orthogonality　of　Hadamard　code　properly　written　in　the　fiber　Bragg　Gratings　(FBGs).　Each　encoder/decoder　pair　is　shared　by　two　users.　In　our　proposal,　not　merely　the　number　of　encoder/decoder　pairs　but　also　the　required　code　length　can　be　reduced　to　half　as　compared　with　previous　systems　at　the　same　number　of　subscribers.　Since　we　use　multilevel　spectral　coding,　PIIN　induced　by　high　intensities　deteriorates　the　system　performance　more　than　low　intensities.　To　suppress　PIIN,　users　sharing　the　same　encoder　transmit　signals　on　mutually　orthogonal　polarizations,　and　a　new　receiver　structure　with　multiple　balanced　detectors　(MBD)　is　employed.　The　first　method　utilizes　the　fact　that　PIIN　vanishes　if　the　polarizations　of　signals　are　mutually　orthogonal.　The　other　applies　the　idea　that　less　power　of　optical　signals　impinging　on　the　photodetector　induces　less　PIIN　power.

　　To　sum　up,　the　proposed　system　can　reduce　the　code　length　and　the　number　of　codecs,　and　achieves　better　system　performance　which　is　mainly　limited　by　PIIN.

[1] R.L.　Pickholtz,　D.L.　Schilling,　and　L.B.　Milstein,　“Theory　of　spread-spectrum　communications　-　a　tutorial,”　IEEE　Trans.　Commun.,　vol.　30,　no.5　pp.　855-884,　May　1982.
[2] N.　Karafolas　and　D.　Uttamchandani,　“Optical　fiber　code　division　multiple　access　networks:　a　review,”　Optical　Fiber　Technology,　vol.　2,　pp.　149-168,　Apr.　1996.
[3] G.R.　Cooper　and　R.W.　Nettleton,　"A　spread　spectrum　technique　for　high-capacity　mobile　communications",　IEEE　Trans.　Vehicular　Tech.,　vol.　VT-27,　no.4,　pp　264-275,　Nov.　1978.
[4] E.　Marom　and　O.G.　Ramer,　“Encoding-decoding　optical　fiber　network,”　Electron.　Lett.,　vol.　14,　no.　3,　pp.　48,　1978.
[5] D.　Zaccarin,　and　M.　Kavehrad,　“An　optical　CDMA　system　based　on　spectral　encoding　of　LED,”　IEEE　Photon.　Technol.　Lett.,　vol.　4,　no.　4,　pp.　479-482,　Apr.　1993.
[6] M.　Kavehrad,　and　D.　Zaccarin,　“Optical　code-division-multiplexed　systems　based　on　spectral　encoding　of　noncoherent　sources,”　IEEE　J.　Lightwave　Technol.,　vol.　13,　no.　3,　pp.　534-545,　Mar.　1995.
[7] J.F.　Huang　and　D.Z.　Hsu,　“Fiber-grating-based　optical　CDMA　spectral　coding　with　nearly　orthogonal　M-sequence　codes,”　IEEE　Photon.　Technol.　Lett.,　vol.　12,　pp.　1252-1254,　Sept.　2000.
[8] E.D.J.　Smith,　P.T.　Gough,　and　D.P.　Taylor,　“Noise　limits　of　optical　spectral-encoding　CDMA　systems,”　Electron.　Lett.,　vol.　31,　no.　17,　pp.　1469-1470,　1995.
[9] X.　Zhou,　H.M.H.　Shalaby,　C.　Lu,　and　T.　Cheng,　“Code　for　spectral　amplitude　coding　optical　CDMA　systems,”　Electron.　Lett.,　vol.　36,　pp.　728–729,　Apr.　13,　2000.
[10] Z.　Wei,　H.M.H.　Shalaby,　and　H.　Ghafouri-Shiraz,　“Modified　quadratic　congruence　codes　for　fiber　Bragg-grating-based　spectral-amplitude-coding　optical　CDMA　systems,”　IEEE　J.　Lightwave　Technol.,　vol.　19,　pp.　1274-1281,　Sept.　2001.
[11] I.B.　Djordjevic　and　B.　Vasic,　“Novel　combinatorial　constructions　of　optical　orthogonal　codes　for　incoherent　optical　CDMA　systems,”　IEEE　J.　Lightwave　Technol.,　vol.　21,　no.　9,　pp.　1869-1875,　Sep.　2001.
[12] K.　Sekine,　S.　Sasaki,　and　N.　Kikuchi,　“10　Gbit/s　four-channel　wavelength-　and　polarisation-division　multiplexing　transmission　over　340　km　with　0.5　nm　channel　spacing,”　Electron.　Lett.,　vol.　31,　pp.　49-50,　Jan.　1995.
[13] H.　Sotobayashi,　W.　Chujo,　and　K.　Kitayama,　“1.6-b/s/Hz　6.4-Tb/s　QPSK-OCDM/　WDM　(4　OCDM　×　40　WDM　×　40　Gb/s)　transmission　experiment　using　optical　hard　thresholding,”　IEEE　Photon.　Technol.　Lett.,　vol.　14,　pp.　555-557,　Apr.　2002.
[14] C.D.　Poole,　N.S.　Bergano,　R.E.　Wagner,　and　H.J.　Schulte,　“Polarization　dispersion　and　principal　states　in　a　147-km　undersea　lightwave　cable,”　IEEE　J.　Lightwave　Technol.,　vol.　6,　pp.　1185-1190,　Jul.　1988.
[15] C.D.　Poole　and　R.E.　Wagner,　“Phenomenological　approach　to　polarisation　dispersion　in　long　single-mode　fibres,”　Electron.　Lett.,　vol.　22,　pp.　1029-1030,　Sept.　1986.
[16] M.I.　Hayee,　M.C.　Cardakli,　A.B.　Sahin,　and　A.E.　Willner,　“Doubling　of　bandwidth　utilization　using　two　orthogonal　polarizations　and　power　unbalancing　in　a　polarization-division-multiplexing　scheme,”　IEEE　Photon.　Technol.　Lett.,　vol.　13,　pp.　881-883,　Aug.　2001.
[17] B.A.　Robson,　The　Theory　of　Polarization　Phenomena.　Oxford:　Clarendon　Press,　1974.
[18] D.S.　Kliger,　J.W.　Lewis,　and　C.E.　Randall,　Polarized　Light　in　Optics　and　spectroscopy.　Boston:　Academic　Press,　1990.
[19] A.E.　Willner,　S.M.　Reza　Motaghian　Nezam,　L.　Yan,　Z.　Pan,　and　M.C.　Hauer,　“Monitoring　and　control　of　polarization–related　impairments　in　optical　fiber　systems,”　IEEE　J.　Lightwave　Technol.,　vol.　22,　no.　1,　pp.　106-125,　Jan.　2004.
[20] T.　Erdogan,　“Fiber　grating　spectra,”　IEEE　J.　Lightwave　Technol.,　vol.　15,　no.　8,　pp.　1277-1294,　Aug.　1997.
[21] K.O.　Hill　and　G.　Meltz,　“Fiber　Bragg　grating　technology　fundamentals　and　overview,”　IEEE　J.　Lightwave　Technol.,　vol.　15,　no.　8,　pp.　1263-1276,　Aug.　1997.
[22] F.　Heismann,　“Analysis　of　a　reset-free　polarization　controller　for　fast　automatic　polarization　stabilization　in　fiber-optic　transmission　systems,”　IEEE　J.　Lightwave　Technol.,　vol.　12,　no.　4,　pp.　690-699,　Apr.　1994.
[23] S.　Walkin　and　J.　Conradi,　“Multilevel　signaling　for　increasing　the　reach　of　10　Gb/s　lightwave　systems,”　IEEE　J.　Lightwave　Technol.,　vol.　17,　pp.　2235-2248,　Nov.　1999.
[24] J.W.　Goodman,　Statistical　Optics.　New　York:　Wiley,　1985.
[25] E.D.J.　Smith,　R.J.　Blaikie,　and　D.P.　Taylor,　“Performance　enhancement　of　spectral-　amplitude-coding　optical　CDMA　using　pulse-position　modulation,”　IEEE　Trans.　Commun.,　vol.　46,　pp.　1176-1185,　Sept.　1998.
[26] J.S.　Lee,　“Signal-to-noise　ratio　of　spectrum-sliced　incoherent　light　sources　including　optical　modulation　effects,”　IEEE　J.　Lightwave　Technol.,　vol.　14,　no.　10,　pp.　2197-2201,　Oct.　1996.
[27] M.　Nazarathy,　W.V.　Sorin,　D.M.　Baney,　and　S.A.　Newton,　“Spectral　analysis　of　optical　mixing　measurements,”　IEEE　J.　Lightwave　Technol.,　vol.　7,　no.　7,　pp.　1083–1096,　July　1989.
[28] R.A.　Griffin,　D.D.　Sampson,　and　D.A.　Jackson,　“Coherence　coding　for　photonic　code-division　multiple　access　networks,”　IEEE　J.　Lightwave　Technol.,　vol.　13,　no.　9,　pp.　1826-1837,　Sept.　1995.
[29] T.　Demeechai,　“Polarization　statistics　modeling　of　beat　noise　in　optical　on-off-keying　networks,”　Optics　Communications,　vol.　226,　pp.　205-210,　Oct.　2003.
[30] E.　Hecht,　Optics-3rd　ed.　Mass:　Addison　Wesley,　1998.