KR100380924B1 - 광 전송 관련 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다수의 파장을 포함하는 광학 신호의 파장 의존 라우팅 방법 및 장치(10)에 관한 것이다. 상기 장치는 입력 및 출력 도파관을 가지는 광학 애드 드롭 멀티플렉싱 장치를 포함하고, 입력 및 출력을 가지는 라우팅 장치(5)를 포함한다. 라우팅 장치(5)는 다수의 입력을 가지는 분할 수단(11) 및 다수의 출력을 가지는 결합 수단(12)을 포함한다. 상기 입력(13N) 및 출력(14N) 중 하나는 다중 파장 입력용으로 각각 사용되는 반면에, 다른 입력(13N-1) 및 다른 출력(14N-1)은 각각 애드/드롭 파장용으로 사용되는 반면에, 나머지 입력 및 출력(131∼13N-2; 141∼14N-2)은 나머지 파장의 루프백을 위해 사용된다. 분할 수단 및 결합 수단 간에는, 다수의 분기 도파관이 배치되고, 파장 디멀티플렉싱/멀티플렉싱 및 스위칭은 모두 라우팅 장치(5)에 의해 제공된다.

Description

광 전송 관련 장치 및 방법{ARRANGEMENT AND METHOD RELATING TO OPTICAL TRANSMISSION}
전기 통신 및 데이터 통신 네트워크에서, 고 용량 및 고속에 대한 요구가 지속적으로 증가하고 있다. 광 섬유의 형태로 전송 라인을 통해 광학 신호와 같은 정보의 전송을 통해 용량 뿐만 아니라 속도가 증가될 수 있는 것이 실현되고 있다. 파장 분할 멀티플렉싱(WDM)은 기존의 용량 뿐만 아니라 미래의 광섬유 라인을 증가시키는 유용한 방법이다. WDM을 사용하는 시스템에서, 상이한 목적지로 지향되는 데이터 신호를 반송하는 다중 광학 반송자는 단일 광섬유를 통해 전송된다. WDM은 상이한 파장을 상이한 채널로 할당하는 것을 통해 광섬유에 큰 파장 범위(주파수 영역)가 사용 가능하게 되는 이점을 가진다. 여러 개의 파장을 하나로 결합시키는 멀티플렉싱 장치 및 상이한 파장의 분리를 위한 동일한 장치가 요구된다. 지점 대 지점간 링크 뿐만 아니라 실제의 광학 네트워크의 구축을 위해, 광학 신호가 전기 신호로 중간 변환함이 없이 전송될 수 있게 하는 라우팅 장치가 요구된다.
하나의 공지된 파장 라우터는 소위 광학 애드 드롭 멀티플렉서(Optical Add-Drop Multiplexer)(OADM)이다. OADM의 기본적인 기능은 하나의 파장 채널을 드롭 기능에 대응하는 입력 광 신호로부터 분리하여 그 파장 채널을 애드 기능에 대응하는 동일한 파장의 다른 신호로 대체하는 것이다. 여러 가지 장치가 LiNbO3의 음향 광학 효과의 사용에 기초하는 예컨대, 섬유의 브래그 격자(Bragg gratings)를 토대로 하여 제안되고 있다. 다른 공지된 장치는 채널을 분리하기 위해 디멀티플렉서를 사용하고, 2×2 스위치(2-by-2 switch)는 파장 애드 드롭 선택을 위해 사용되는 반면 다른 디멀티플렉서는 그 채널의 재결합을 위해 사용된다. 이것은 3개의 배열 도파관 디멀티플렉서(three arrayed-waveguide demultiplexer) 및 16개의 열 광학 스위치를 사용하여 16 채널용의 SiO2/Si의 칩 상에 집적되어 있다. 이것은 예컨대, K. Okamoto 등의 문서(「16-channel optical add/drop multiplexer using silica-based arrayed-waveguide gratings」, Electron. lett., vol. 31(9), 27 April 1995, pp. 723∼724)에 기재되어 있다. 다른 집적 OADM 장치는 C.G.M. Vreeburg 등의 문서(「First InP-based reconfigurable integrated add-drop multiplexer」, IEEE Photon. Technol. Lett., vol 9(2), February 1997, pp. 188∼190)에 기재되어 있으며, 여기에 루프백(loopback) 구조의 하나의 배열 도파관 디멀티플렉서 및 4 전기 광학 마하-젠더 스위치(4 electro-optic Mach-Zehnder switch)만을 사용하는 InP의 4 채널 집적 OADM이 기재되어 있다.
C. van Dam 등의 문서(「Novel InP-based phased-array wavelength demultiplexer using a generalized MMI-MZI configuration」, Proc. 7th Eur. Conf. on Int. Opt. (ECIO'95), paper WeA2, pp 275∼278) 및 문서(「Optical device with phased array」, WO 95/22070호)는 위상 제어가 불가능하고 어떠한 스위칭도 수행할 수 없는 MMI-MZI(다중 모드 인터페이스-다중 마하-젠더 간섭계) 디멀티플렉서를 개시하고 있다. 이 장치의 제조 허용 오차가 매우 엄격하여 그러한 장치를 제조하기 어렵게 만들고 이 장치들이 요구 조건을 반복적으로 충족하도록 제조하는 것은 거의 불가능하다. 다소 근소한 위상 변화가 언급되어 있지만, 이러한 위상 변화는 단순히 제조 편차를 보상하도록 의도되는데, 제조 허용 오차가 극히 엄격한 장치에 필수적이다. 더욱이, R.M. Jenkins 등의 문서(「Novel 1xN and NxN integrated optical switches using self-imaging multimode GaAs/AlGaAs waveguides」, Appl. Phys. Lett., vol. 64(6), 7 February 1994, pp. 684∼686)에서 AlGaAs/GaAs의 MMI 기초 스위치와 같은 장치들이 공지되어 있다. 이 스위치들은 근본적으로 큰 파장 범위에 대하여 무관한 파장이다. 게다가, 여러 가지 고정된 파장 디멀티플렉서가 공지되어 있다.
결국, 범위가 광범위하게 탐색되고 다수의 상이한 장치가 논의되어 있지만, 이것들은 모두 너무 복잡하고, 제조하기 어려운 다수의 상이한 구성 성분으로 이루어지며, 고정 파장 장치 등과 같은 여러가지 결점을 갖는다.
US-A-5 526 153호는 광 채널 애딩/드로핑 필터를 개시한다. 이 장치에는, 고정 파장 멀티플렉서가 사용되지만, 파장은 변화될 수 없다. 스위칭 기능을 제공하기 위해, 스위치가 부가되어야 하는데, 이로 인해, 특히 제조하기 어렵고 비용이 많이 들며 또한 부피가 큰 복잡한 장치가 제공된다. 파장은 또한 제조 단계에서 미리 세트된다.
본 발명은 광 전송에 관한 것으로, 특히 전기 통신 네트워크 또는 데이터 네트워크와 같은 광 통신 시스템에 사용되는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 파장 분할 멀티플렉싱(WDM)을 수행하는 광 통신 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따르는 장치의 제1 실시예를 도시하는 도면.
도 2는 도 1에 따르는 실시예에서 실시되는 라우팅 장치를 도시하는 도면.
도 3은 다수의 파장에 대한 출력 도파관 할당에 관한 라우팅 테이블을 도시한 도면.
따라서, 높은 용량을 가지는 파장 의존 라우팅 장치 및 방법이 필요하다. 게다가, 라우팅 장치는 작은 것이 요구된다. 또한, 장치는 유연성이 있고, 제조하기 쉬우며 컴팩트하고 복잡하지 않으며 그 제조가 비용 효율적인 것이 요구된다. 특히, 라우팅 및/또는 (디)멀티플렉싱 장치는 전기 신호로 중간 변환하지 않고 광 신호의 전송을 가능하게 하는 것이 요구된다. 더욱이, 장치는 다수의 구성 요소 및 섬유 접속을 필요로 하지 않고 디멀티플렉싱 및 라우팅을 제공하는 것이 요구된다.
장치는 또한 예컨대, 전기 통신, 데이터 통신용 광통신 네트워크에 사용될 수 있는 것이 요구된다.
특히, 장치는 파장 분할 멀티플렉싱(WDM) 시스템에 사용하기 위해 필요하다.
지금까지 논의된 바와 같은 목적을 달성하기 위한 디멀티플렉싱 및 스위칭을 위하여 장치에 파장 분할 멀티플렉싱 시스템이 제공될 필요가 있다.
전술한 요구 조건을 충족시키는데 광 애드-드롭 멀티플렉싱 장치가 또한 필요로된다.
따라서, 다수의 파장을 포함하는 광 신호의 파장 의존 라우팅 장치가 제공되며, 이 장치는 입력 및 출력 도파관을 가지는 광 애드-드롭 멀티플렉싱 장치를 포함하고, 입출력을 가지는 라우팅 장치를 포함한다. 라우팅 장치는 다수의 입력을 가지는 분할 수단을 포함한다. 라우팅 장치는 다수의 출력을 가지는 결합 수단을 더 포함한다. 분할 및 결합 수단 사이에, 다수의 분기 도파관이 배치된다. 파장 디멀티플렉싱/멀티플렉싱 및 스위칭은 모두 상기 라우팅 장치에 의해 제공된다. 유용한 실시예에서, 장치는 단일 칩 상에 집적되고 보다 유용하게는 모놀리식으로 제조된다.
유용한 실시예에서, 분할 수단 및 결합 수단은 각각 다중 모드 간섭 결합기(MMI)를 포함하고, 라우팅 장치는 다중 레그(multiple leg)를 가지는 다중 모드 간섭- 마하-젠더 간섭계를 포함한다. 특히 유용한 실시예에서, 장치는 드롭 및/또는 애드될 파장(들)이 선택될 수 있도록 파장이 동조될 수 있다.
유용한 실시예에서, 분할 수단 및 결합 수단 사이의 분기 도파관이 위상 제어(시프트) 수단에 의해 제어될 수 있다는 것이다. 위상 시프트 수단은 상이한 방법으로 제공될 수 있으며, 유용한 실시예에서는, 각 분기 도파관에 자체의 또는 별개의 위상 시프트 수단이 제공되지만, 이와 달리 별개의 위상 시프트 수단이 분기 도파관의 일부에만 제공되거나 이와 달리 상이한 분기 도파관을 별개로 제어하는 공통 위상 시프트 수단이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 장치는 다중 파장(예컨대, N 파장을 포함)의 신호용 포트를 가지는 2개의 입력 도파관을 포함하고, 여기에서 N은 유리하게는 2 및 애드될 (임의) 파장에 대한 애드 포트보다 크다. 더욱이, 장치는 다중 채널 출력 신호용 포트 및 드롭될 (임의) 파장 채널용 포트를 가지는 2개의 출력 도파관을 포함한다. 더욱이, 유용하게도, 분기 도파관의 수는 입력 도파관의 수와 동일하며, 라우팅 장치는 유리하게도 다중 파장 입력에 대한 각가의 입력 및 출력과, 애드/드롭될 파장에 대한 각각의 입력 및 출력에 부가하여 루프백될 각 파장에 대한 입력 및 출력을 각각 포함한다. 장치는 애드, 애드 및 드롭 또는 단지 드롭용으로 사용될 수 있다. 따라서, N 파장 채널이 존재하는 경우, 하나는 라우팅 장치를 통해 진행하고, 하나는 에드/드롭되는 파장에 사용되며, 나머지(N-2)는 루프백된다.
대체 실시예에서, 분기 도파관의 수는 입력 도파관의 수를 초과한다. 유용한 실시예에서, 다중 채널 포트 및 애드 포트에 각각 대응하는 제1 및 제2 입력 도파관은 라우팅 장치의 각 입력에 접속되고, 각 출력 도파관은 상기 각각의 입력에 대응하는 라우팅 장치의 출력에 접속된다. 루프백 도파관에는 상기 언급된 바와 같이 라우팅 장치의 다른 입력을 접속하기 위해 대응 출력이 제공된다.
유용한 실시예에서, 채널 전력 등화가 제공된다. 전력 제어 수단은 루프백 도파관에 집적되는데 유용하다. 전력 제어 수단은 상이한 형태를 취할 수 있고, 특정 실시예에서 전력 제어 수단은 반도체 증폭기를 포함한다.
유용한 실시예에서, 라우팅 장치는 N개의 등간격의 파장에 대하여 N×N 라우터를 포함하고, 각 파장에 대하여 다수의 라우팅 대안, 즉 라우팅 테이블이 존재한다. 유리하게도, 라우팅 장치는 대칭적 및 가역적이다.
더욱이, 유용한 실시예에서, 편광 독립 장치(polarization independent arrangement)가 제공된다. 분할 및 결합 수단 사이의 각 분기 도파관에 있어서, 광경로 길이는 TE 모드에 대한 것과 TM 모드에 대한 것이 동일하다. 분기 도파관의 적어도 일부는 상이한 길이를 가진다. 특정의 실시예에서, 모든 분기 도파관은 상이한 길이를 가진다.
유용하게도, 도파관 재료는 유전체 재료이고, 그러한 도파관내에서 광의 위상의 제어를 위해 도파관의 일부의 굴절률이 변화되어야 한다. 이것은 예컨대, 광 탄성 효과(주로 음향 광학 효과), 자기 광학 효과, 전기 광학 효과, 플라즈마 효과 또는 열 광학 효과와 같은 서로다른 효과를 사용하는 다수의 서로다른 방법으로 달성될 수 있다. 자기 광학 효과는 통상적으로 집적 광학용으로 실용적이지 않고, 음향 광학 효과는 본 발명에 의해 의도되는 바와 같은 장치에 필요한 일정한 비율 변화를 제공할 수 없다. 그러나, 다른 효과들은 여러가지 실시예에 따라서 실시될 수 있다. 이것은 이하의 발명의 상세한 설명에서 더 논의할 것이다.
그러나, 특정의 유용한 실시예에서, 열 광학 위상 제어 수단이 도파관 재료의 굴절률을 제어하기 위해 제공된다. 더욱이, 열 광학 위상 제어 수단이 전력 제어를 위해 제공되는 경우, 전력 제어 수단이 제공되어야 한다. 재료는 과도한 손실이 보상되어야 하므로 광학 이득이 제공될 수 있는 재료가 요구된다. 통상적으로 동조가능한 손실 요소는 불충분하다. 실제로, 이것은 반도체 증폭기가 특히 관련되는 것을 의미한다.
상기 장치의 실시를 위해 다수의 상이한 재료가 사용될 수 있다. 사용 가능한 재료는 또한 위상 제어 수단이 제공되는지 및 온 칩 증폭기가 제공되는지의 여부에 의존한다. 상술된 바와 같이, 가장 바람직하게는, 열 광학 효과는 위상을 제어하기 위해 실시된다. 이것은 또한 예컨대, AlGaAs/GaAs 또는 InGaAsP/InP 또는 LiNbO3, 중합체 또는 SiO3/Si 등과 같은 반도체와 같은 재료를 최대한 선택할 수 있게 한다.
특히 유용한 실시예에서, 상기 장치는 능동 소자 및/또는 전자 회로와 일체로 된다. 능동 소자에 대한 예는 예를 들어, 검출기, 레이저 및 증폭기이다.
대안적인 실시예에서, 라우팅 장치는 N×N 채널 장치가 아니라 N개의 파장에 대해 사용되는 N+1×N+1 채널 장치이다. 신호를 포함하지 않는 파장 채널은 드롭 포트로 지향된다.
유용한 실시예를 따르면, 전술한 바와 같은 실시예 중 어느 하나에 관련하여, 드롭된 파장 채널을 검출하는 검출기가 온 칩과 일체로 될 수 있다. 유사한 방법으로, 애드 포트에 급전하는 레이저 수단이 온 칩과 일체로 될 수 있다.
본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세히 설명되지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
도 1은 하나의 칩 상에 일체화된 동조가능한 OADM을 포함하는 본 발명에 따르는 파장 의존 라우팅 장치(10)의 제1 실시예를 개략적으로 도시한다. 도 1은 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명되는 바와 같이 MMI-MZI 동조가능한 라우팅 장치(5), 디멀티플렉서/라우터를 포함한다. MMI-MZI 동조가능한 디멀티플렉서/라우터(5)의 유용한 실시예는 J.-P. Weber 등의 문서(「A new type of tunable demultiplexer using a multi-leg Mach-Zehnder interferometer」, ECIO'97, Stockholm, April 2-4, 1997, 8th European Conference on Integrated Optics Procedings, pp. 272∼275)에 개시되어 있다. 본 발명에 따르면, 단지 하나의 디멀티플렉서/라우터(5)가 필요하고, 스위칭이 MMI-MZI 디멀티플렉서/라우터(5) 자체에 의해 제공되기 때문에 스위치가 불필요하다. 애드/드롭되는 채널의 자유 선택 또는 동조성이 원해지는 경우, 가장 간단한 구조, 단지 하나의 채널만이 드롭(및 애드)될 수 있다. 반면에, 파장이 고정되는 경우, 임의의 수의 소정의 파장이 드롭(및 애드)될 수 있다. 스위치가 포함되는 경우, 여러 개의 파장이 드롭 및 애드될 수 있다.
도 1에는, N개의 파장 신호로부터 하나의 파장 채널을 분리하고 동일한 파장에서 애드할 수 있는 OADM(10)이 도시되어 있으며, 여기에서 N>2이다. 다중 채널 입력 신호(INN)용 포트(1)를 가지는 제1 입력 도파관이 제공되고, 애드될 수 있는 채널(INADD)의 파장을 위한 포트(2)를 가지는 제2 입력 도파관이 제공된다. 상기 장치(10)는 상술된 바와 같이 도 2에 도시되어 있는 N개의 입력 및 N개의 출력을 가지는 MMI-MZI 디멀티플렉서/라우터(5)를 또한 포함한다. 상기 장치는 다중 채널 출력 신호(OUTN)용 포트(3) 및 드롭된 파장 채널(OUTDR)용 포트(4)를 각각 가지는 제1 및 제2 출력 도파관을 또한 포함한다. 제1 및 제2 OADM 입력(IN, IADD)은 라우팅 장치(5)의 2개의 입력(131∼13N-2)에 접속되고, 2개의 OADM 출력(OUTN, OUTDR)은 사용된 입력에 대응하는 라우팅 장치(5)의 출력에 접속된다. 라우팅 장치의 다른 입력(131∼13N-2)은 루프백 도파관(61∼6N-2)을 통해 대응 출력(141∼14N-2)에 접속된다. 유용한 실시예에서, 전력 제어 수단(71∼7N-2)이 제공되어 특히 루프백 도파관내에 일체로 된다. 그러나, 본 발명은 전력 제어 수단을 포함하는 실시예에 제한되지 않는다는 것이 명백하다. 그러나, 그러한 전력 제어 수단이 제공되는 경우, 이 수단들은 반도체 증폭기로서 수행되는 것이 유리하다.
전체 장치(10)는 단일 칩 예컨대, InP 칩 상에 일체로 되는 것이 유리하다. 동조가능한 라우팅 장치(5)는 어느 정도까지는 배열 도파관 파장 라우터와 동일한 방식으로 동작한다. 따라서, N×N 장치에 있어서, 입력 중 하나에 N개의 등간격 파장(N>2)이 존재하는 경우, 각각의 파장들은 상이한 출력에서 나타나고, 2개의 상이한 입력내의 동일한 파장은 항상 상이한 출력으로 진행한다. 이것은 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 8×8 라우팅 테이블에 개략적으로 도시되어 있다. 그러나, 본 발명에 따르는 라우팅 장치(5)는 단지 하나 대신에 N개의 가능한 라우팅 테이블을 포함하는 배열 도파관 라우터와 상이하며, 하나 및 동일한 장치의 디멀티플렉싱 및 스위칭의 결합을 가능하게 한다.
도 2로부터, 다중 채널 입력 신호, 즉, N개의 파장을 포함하는 신호는 각 파장이 상이한 입력으로 진행하는 방식으로 분리되는 것을 알 수 있다. 위상 제어 또는 위상 시프트 수단(9)의 조정을 통해(c.f. 도 1), 드롭 포트(4)로 진행하는 파장이 선택될 수 있으며 그에 따라 동조성을 제공한다. 다른 파장 중 하나는 출력 포트(3)로 직접 진행하는 반면에, 나머지 N-2개의 파장은 라우팅 장치(5)의 입력으로 루프백된다. 라우팅 장치는 유용하게도 대칭적 및 가역적이기 때문에, 즉, 입력이 출력을 통해 교환되고 동일한 결과를 제공하는 그 역으로 교환될 수 있기 때문에, 이들 파장은 또한 출력 포트로 지향된다. 유사하게, 드롭된 채널과 동일한 파장에서의 신호가 애드 포트에 제공되는 경우, 그 신호는 출력 포트로 직접 진행한다. 최종 결과는 N개의 파장 중 어느 하나가 드롭(및 애드)용으로 선택될 수 있는 반면에 나머지는 라우팅 장치를 통과한다는 것이다. 물론, 상기 장치는 애드만을 위해, 애드 및 드롭을 위해, 또는 드롭만을 위해 사용될 수 있다. 신호가 미리 애드되는 파장 채널이 동일한 파장의 신호를 포함하는 경우, 그 신호는 드롭 및 애드될 신호로 대체된다. 그러나, 채널내에 정보가 없는 경우, 애드 신호가 간단히 애드된다. 더욱이, 선택 가능한 파장에서의 신호는 드롭될 수 있다(어떠한 애드 동작도 수반하지 않는다).
유용한 실시예에서, 편광 독립 동작을 제공하기 위해, 라우팅 장치(5)는 편광에 독립적으로 되고, 그에 따라 편광 독립 이득 또는 손실이 제공되지 않는다(c.f. 도 2). 편광 독립성을 제공하기 위해, 간섭계의 각 아암, 즉 각 분기 도파관(81∼8N)에 대하여, TE 및 TM 모드에 대한 각각의 광경로 길이는 동일하게 된다. 유용하게도, 분기 도파관(81∼8N)의 길이는 모두 동일하지 않다. 하나가 라우팅 장치를 단지 1회 통과하는 동안 드롭되지 않은 N-2개의 채널이 라우팅 장치를 2회 통과하기 때문에, 손실 분균형을 야기할 수 있다. 유용한 실시예에서, 반도체 증폭기(71∼7N-2)(도 1)가 그러한 손실 분균형을 조정하기 위해 루프백 경로에 일체로 된다. 더욱이, 입력 채널 사이의 전력 불균형이 존재하는 경우, 이러한 전력 불균형은 유사한 방법으로 조정될 수 있다. 그러나, 채널 전력의 일부 외부 측정이 필요할 수 있다. 따라서, N개의 등간격 파장의 세트로부터 전기적으로 선택 가능한 파장의 드롭 및 동일 파장에서 다른 신호로의 대체, 즉 애드가 가능하게 된다.
이하에 MMI-MZI 채널 파장 라우팅 장치의 일 실시예를 더욱 상세하게 설명한다. MMI 결합기에 기초하는 예컨대, 1×N 및 N×N 광학 스위치 및 파장 디멀티플렉서와 같은 여러 가지 광학 장치가 공지되어 있다. 이들 2 종류의 장치, 즉 재구성 가능 파장 디멀티플렉서 및/또는 라우터의 결합이 제공된다. 위상 시프터에 대한 열 광학 효과를 사용하여 InP에서 실현되는 1×N 디멀티플렉서는 상술된 바와 같이 J.-P. Weber 등의 문서(「A new type of tunable demultiplexer using a multi-leg Mach-Zehnder interferometer」)에 개시되어 있고, 이것이 본원에 참조되어 있다.
도 2로부터, N개의 입력이 제1 MMI 결합기(11)에 결합된다. 광이 분기 도파관(81∼8N)을 통해 전파하여 제2 N×N MMI 결합기(12)에서 재결합하며, 그에 따라 N개의 출력을 발생시킨다. 라우팅 장치 대신에 디멀티플렉서를 제공하기 위해, 입력 MMI 결합기(11)는 1×N 또는 2×N 결합기이다.
각 분기 도파관(81∼8N)에는 동조가능한 위상 시프터(91∼9N)가 제공된다. 서로다른 실시예에 따라서, 위상 시프터가 전기 광학적으로 기초하거나 반송 플라즈마 효과에 기초하며, 또는 위상 시프터가 상기 인용된 문서에 개시되어 있는 바와 같이 열에 동조한다. 이들 위상 시프터는 0 및 2π 사이에서 위상을 변화시킬 수 있게 하는데만 필요하다. 분기 도파관의 길이가 동일한 경우, 스위치가 제공된다. 그러나, 분기 도파관이 상이한 정확하게 선택된 길이를 가지는 경우, 디멀티플렉서가 제공되고, 그에 부가하여 위상 시프터(81∼8N)의 조정을 통해 출력으로의 N개의 상이한 파장 할당의 가능성을 가진다. 상기 장치의 동작은 전력 결합기(12), 즉 제2 MMI 결합기(출력에서)의 입력에서 정확한 상대 위상을 가짐으로써, 광이 진행하는 N개의 출력 중에서 선택하는 것이 가능하게 된다는 사실에 기초한다. 환언하면, 특정 출력에서 보강 간섭 및 다른 출력에서의 상쇄 간섭이 존재한다. 파장 의존성은 파장(λq)에서 길이(Li)의 도파관의 위상 분포(Φi,q)가 아래의 수학식에 의해 제공되기 때문에, 파장의 상이한 길이에 의해 제공된다.
여기에서, neff는 도파관의 실효 굴절률이다. 따라서, 분기 도파관(81∼8N)의 길이는 분리될 상이한 채널 파장이 상이한 출력으로 자체를 지향시키는 상대 위상을 제공하는 방식으로 선택되어야 한다. 위상 제어 수단(91∼9N)은 유리하게도 0 및 2π 사이의 구간에서 임의의 위상을 애드할 수 있다. 더욱이, 주어진 파장이 진행하는 출력을 선택하는 것이 가능하게 된다. 나머지는 상기 장치의 설계에 의해 결정된다. 이것은 또한 위상 제어 수단이 제공되지 않은 경우일지라도, 분기 도파관(81∼8N)의 절대 길이가 λ/neff의 작은 부분내에서 정확하게 되지 않아야 하는 것을 의미한다. 상기 장치의 파장 라우팅 성질을 제공하는 상기 수학식이 지금부터 논의될 것이다. 상기 장치가 동작하는 방식은 MMI 결합기의 성질에 의존하고, 특히 상대 출력 위상에 의존한다. 이들은 예컨대, N×N 장치에 대한 M. Bachmann 등의 문서(「General self-imaging properties in N×N multimode interference couplers including phase relations」, Applied Optics, vol. 33(18), 20 June 1994, pp. 3905∼3911)에 제공되어 있다. 그러나, 본 발명에 따르면, 대체 유도가 M. Bachmann 등의 문서(「General self-imaging properties in N×N multimode interference couplers including phase relations」, Applied Optics, vol. 33(18), 20 June 1994, pp. 3905∼3911)에 제공되는 간단한 공식을 제공하는 것으로 밝혀진 바 있다. 도 2에 제공된 바와 같이 번호가 매겨진 도파관에 의해, k의 입력에 대한 출력(q)의 상대 위상은 아래의 수학식에 의해 제공된다.
이들 수학식을 알면, 상이한 파장이 각 출력에서 얻어지도록 분기 도파관의 길이(Lk)에 대한 식의 체계가 기록될 수 있다.
파장 λm=λ0+mδ에서 채널을 가지는 디멀티플렉서를 얻기 위해(m은 정수이고 δ는 채널 간격이다), 하나의 해법은 Lk=L0+(sk+pk/N)U에 의해 제공되는 도 2의 장치의 아암 길이(Lk)를 갖는 것인데, 여기에서 L0는 임의의 길이이고, sk는 임의의 정수이며, U는 아래의 수학식에 의해 제공되는 특정 길이이다.
neff는 아암의 실효 굴절률이고, pk는 아래의 수학식에 의해 제공되는 정수이다.
L0는 자유롭게 선택될 수 있으므로, 상기 장치의 레이아웃에 약간의 자유도가 제공된다. sk는 이 수학식에서 또한 임의적이지만 다른 선택이 채널간에 상이한 형상의 전송 스펙트럼을 제공하고, 그에 따라 채널의 스펙트럼 위치에서 상이한 허용 오차를 제공한다. 통상적으로, 모든 sk정수가 동일할 때 가장 큰 허용 오차가 얻어진다(sk가 L0의 변화에 등가이기 때문에, sk는 0으로 세트될 수 있다). λ0에서 입력(i)(도 2 참조)이 출력(q0)으로 진행하도록 위상 시프터가 조정되는 경우, 출력 번호 q에서, 파장(λm)이 얻어지는데, 여기에서 m은 아래의 수학식에 의해 제공된다.
m은 주기적인 출력이 주기 Nδ를 가지고 임의의 도파관에 제공되는 것을 의미하는 모듈로 N에서만 정해진다. 이것은 입력 i에 입력하는 파장을 가리킨다. 다른 입력 예컨대, j가 사용되는 경우, 입력 i가 파장 λm에서 출력 q(i)로 진행하도록 위상이 조정되는 경우, 동일한 파장에서 입력 j는 아래의 수학식에 의해 제공되는 출력 q(j)로 진행하는 것을 알 수 있다.
이 수학식 6의 2개의 식 중 하나만이 구간[1,N]에서 결과를 제공하고 그것이 정확한 결과이다. 함수 R(N,j,i)는 아래의 수학식에 의해 제공된다.
예로서, 도 3의 테이블이 계산되어 있다. 도 3의 테이블은 도 2의 유형의 8×8 라우팅 장치의 각 입력 및 각 파장에 대해 출력 도파관을 제공한다. 이러한 장치는 도파관 격자 배열 라우터가 사용될 수 있는 모든 경우에 사용될 수 있다. 이에 부가하여, N개의 가능한 구조(위상 시프터를 가지는) 중 하나를 선택하는 것이 가능하다는 것이 이점이다.
유용한 실시예에서, N은 WDM 전송 시스템에서와 유사하게 고려되는 채널의 수인 4 내지 16의 범위내에 있다. 그러나, 본 발명은 이들 값에 제한되지만, 반면에 이 값들은 더 높을 수도 있고 더 낮을 수도 있다.
상술된 바와 같이, 유용한 실시예에서, 별개의 위상 제어 수단이 각 분기 도파관에 제공된다. 제어 복잡도를 최소화시키는 것이 바람직하기 때문에, 최소수의 분기 도파관이 사용되는 것이 유용하다. 따라서, 분기 도파관의 수는 파장의 수(N)와 동일한 것이 유용하다. 그러나, 대안적인 실시예에서는, 분기 도파관의 수는 파장의 수를 초과한다.
상술된 바와 같이, 여러 종류의 위상 제어 수단이 사용될 수도 있다. 가장 유용한 실시예에서, 열 광학 제어 수단이 사용된다. 그러한 수단은 적어도 스위칭 속도가 그다지 중요하지 않은 경우에 특히 유용하다. 열 광학 위상 제어 수단의 이점은 재료를 도프(dope)할 필요가 없으며; 그 재료는 자유 반송자 흡수가 없는 것을 의미하는 절연체일 수도 있다. 더욱이, 굴절률 변화에 의한 손실의 변화량은 무시될 수 있고, 재료의 현재 유도된 손상이 없기 때문에 더 양호한 신뢰도가 또한 가능하며, 파장에 대한 의존도가 매우 낮다.
유용한 실시예에서, 위상 제어는 도파관의 상부에 증착된 박막 히터(thin-film heater)를 가지는 도파관의 부분의 온도를 제어하고 기판의 하부를 일정한 온도로 유지함으로써 실현된다. 이러한 해결법에 따른 한가지 문제점은 의도된 도파관 뿐만 아니라 또한 열적 누화(thermal crosstalk)로 언급되는 인접 도파관의 가열을 방지하기 위해 인접 도파관 사이에 최소 간격을 가지는 것이다. 그러나, 상이한 분기 도파관 사이의 누화는 간섭 누화, 즉 동일한 파장에 대해서보다 덜 심각한 문제이다.
스위칭 속도가 가장 중요한 경우, 전기 광학 효과가 사용될 수 있다. 특정 실시예에서, 양자 웰(quantum well)이 사용되지만, 굴절률 변화가 파장에 그다지 의존하지 않음에 주의해야 한다. 전기 광학 효과는 LiNbO3및 반도체와 같은 결정에 광범위하게 사용되어 왔다(체적 또는 양자 웰의 슈타르크(Stark) 효과).
플라즈마 효과가 사용될 수도 있다. 플라즈마 효과는 반송자 주입(재료내의 전자 및 홀)에 기인하는 굴절률 변화에 의존한다. 이것은 흡수 스펙트럼의 변화를 야기하고, 그에 따라 크라머스크로니히 관계(Kramers-Kroenig relation)에 의해 굴절률 변화를 야기한다. 반도체에 전기 광학 효과 또는 플라즈마 효과를 사용하면, 역 바이어스(전기 광학 효과)되거나 순 바이어스(플라즈마 효과)된 p-i-n 다이오드 구조의 사용을 수반한다. 따라서, 도핑된 재료가 사용되어 자유 반송자 흡수(특히 p 도핑 재료에 대해)를 초래한다. 플라즈마 효과에 있어서, 주입된 반송자는 충분히 낮은 손실을 가지는 장치를 얻기 어렵게 만들 수 있는 흡수에 또한 기여한다. 반송자 주입의 경우에, 손실은 굴절률의 변화에 대략 비례하여 증가하는 결과가 된다. 슈타르크 효과가 체적 또는 양자 웰에 사용되는 경우, 굴절률 변화가 증가할 때 흡수의 증가가 또한 존재한다. 따라서, 전력 결합기의 출력에서의 불완전한 상쇄 간섭을 야기하는 상이한 도파관 사이의 약간의 손실차 및 그에 따른 누화가 존재한다. 그러나, 실시예에 따르면, 전기 광학 효과 및 플라즈마 효과에 기초하는 위상 제어 수단이 또한 충분히 양호한 결과를 제공하도록 사용될 수 있다.
특히 유용한 실시예에서, InGaAsP/InP에 열 광학 위상 제어 수단이 사용된다. 설계 파장은 대략 1550 nm 또는 1300 nm일 수 있다. 물론 다른 대안도 또한 가능하다. 간단한 처리를 위해, 하나의 결정 성장 및 하나의 에칭 단계가 필요한 릿지(ridge) 도파관이 사용된다. 동조가능한 1×4 디멀티플렉서의 실현을 위해 상술된 바와 같이 문서(「A new type of tunable demultiplexer using a multi-leg Mach-Zehnder interferometer」)에서 논의된 바와 같은 기술이 사용될 수 있다. InGaAsP/InP 재료의 이점은 검출기, 레이저 및 증폭기와 같은 능동 소자와 더욱 통합할 수 있게 하는 것이다. InGaAsP/InP 재료는 또한 전자 회로와 더욱 통합할 수 있다. 특정 실시예에서, 하나 이상의 성장 단계 및 맞대기 이음 결합(butt-joint coupling)의 사용을 통해 루프백 도파관에 증폭기가 일체로 된다.
AlGaAs/GaAs는 1300 nm 및 1550 nm에서 또한 사용될 수 있다. 그러나, 능동 소자에 있어서는, AlGaAs/GaAs는 대략 870 nm에서 작동되어야 한다.
또 다른 실시예에서, 상기 장치는 SiO2/Si로 실시된다. 더욱이, 상기 장치는 임의의 중합체로 실시될 수도 있다. 그러나, 더욱 통합하기 위한 전위에 부가하여 InGaAsP/InP 및 또한 AlGaAs/GaAs의 이점은 사용 가능한 큰 굴절률 및 굴절률 단계 뿐만 아니라 큰 열 광학 계수이다. 이것은 InGaAsP/InP 장치를 더욱 소형으로 만든다. 상술된 문서에 개시되어 있는 바와 같은 1×4 디멀티플렉서는 전통적인 설계에서 5.8 mm×1.5 mm이다. 약간 더 작은 곡률 반경 및 더 협폭의 MMI 결합기를 사용하면, 본 발명에 따르는 전체 OADM은 작거나 더 작게 되기 쉽다.
상술급된 바와 같은 유용한 실시예에서, 전력 제어 수단(71∼7N-2)이 제공된다. 초과 손실을 보상되어야 하기 때문에 광학 이득이 제공될 수 있는 재료가 필요하다. 동조가능한 손실 요소는 불충분하다. 반도체 증폭기가 사용되는 것이 유용하다. 편광 독립 동작이 필요한 경우, 증폭기는 TE 모드 및 TM 모드에 대해 동일한 광학 이득을 가지도록 설계되어야 한다. MMI-MZI 라우팅 장치(5)를 통과하는 피드백 경로가 존재하기 때문에, 증폭기의 이득이 충분한 경우 레이저 발진이 제공될 수 있다. 발진 파장은 라우팅 장치의 필터링 특성에 의해 결정되지만, 동일한 입력에서 상이한 파장이 상이한 출력으로 진행하기 때문에, 상기 발진 파장은 증폭기를 통해 진행하는 신호의 파장과 항상 상이하다. 따라서, 증폭기의 이득 클램핑 동작이 제공될 수 있어, 신호 전력에 무관한 적어도 최대 일부 포화 한계까지 일정한 이득을 제공한다.
애드 포트 및 드롭 포트 사이의 누화는 드롭된 신호 전력이(1 dB 전력 페널티(penalty) 레벨에서) 드롭 포트에서 누설하는 애드된 신호 전력보다 적어도 25 dB 크게 되도록 하는 것이 유용하다.
서술된 바와 같이, 다수의 상이한 재료가 사용 가능하다. 임의의 범위에 또한 사용되는 재료는 위상 제어 소자가 실현되는 방식 및 온 칩 증폭기가 수행되는지의 여부에 의존한다. 통상적으로, 플라즈마 효과 또는 전기 광학 효과가 (반도체에) 사용되는 경우, AlGaAs/GaAs 또는 InGaAsP/InP (또는 유사한 재료 시스템)이 사용된다. 순수한 전기 광학 효과가 사용되는 경우, LiNbO3뿐만 아니라 임의의 중합체가 사용될 수 있다.
온 칩 증폭기가 제공되는 경우, (본 발명은 또한 다른 실시예를 커버하고) 예컨대, AlGaAs/GaAs 또는 InGaAsP/InP와 같은 직접 밴드갭 반도체 시스템이 사용될 수 있다. 대체 실시예에서, 도파관의 에르븀 또는 다른 이온 도핑 및 외부 레이저를 사용한 광 펌핑이 사용된다.
또한 상술된 바와 같이, 열 광학 효과는 재료, 즉 AlGaAs/GaAs 또는 InGaAsP/InP, LiNbO3, 또한 SiO2/Si의 중합체와 같은 반도체의 최대 선택이 가능하게 한다. 이들 재료 사이의 주요 차이점은 굴절률, 사용 가능한 굴절률 단계, 열 광학 계수의 값 및 전달 손실이다. 이것은 주로 결과적인 장치의 크기에 영향을 준다. 손실이 반도체 재료에서보다 SiO2/Si에서 더 작기 때문에, 손실 분균형을 보상하기 위해 온 칩 증폭기를 가질 필요가 없을 수도 있다. 그러나, 그 경우에, 전력 등화가 달성될 수 없다.
도 1은 본 발명에 따르는 장치의 유용한 실시예를 도시한다. 그러나, 다수의 대안적인 실시예가 또한 가능하다. 입력 및 애드 포트용으로 어떤 도파관이 사용될 수 있고, 애드 포트는 출력 및 드롭 포트가 대응하는 방식으로 변경되는 한 교환될 수도 있다. 이것은 제공된 위상 결합을 위한 파장 할당에만 영향을 주지만, 장치의 전체 동작을 변화시키지 않는다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같은 실시예의 이점은 도파관 교차가 방지되는 것이다.
라우팅 장치에서, 분기 도파관의 길이는 통상적으로 어떤 실시예에서 더 긴 도파관이 2개의 짧은 도파관 사이에 샌드위치되는 것을 의미하는 채널 수의 단조 함수는 아니다. 더욱이, 위상 제어 수단이 열 광학 효과에 기초하여 사용되는 경우, 위상 제어 수단은 어떤 인접 도파관에 생성되는 온도의 임의의 상당한 변화를 방지하기에 충분히 이격되어야 한다(또는 도파관 분기가 이격되어야 한다). 이들 고려 뿐만 아니라 사용되는 재료는 상기 논급된 바와 같이 장치의 전체 크기에 영향을 준다.
특정 실시예에서, 입력 및/또는 출력 증폭 수단이 손실 보상을 위해 제공된다.
일 실시예에서, N+1 × N+1 MMI-MZI 라우팅 장치가 사용되지만, N개의 파장만이 존재한다. 이것은 장치 특히 OADM의 용이한 바이패스를 가능하게 하고, 신호를 포함하지 않는 파장 채널이 드롭 포트로 지향되게 하며, 신호를 포함하는 모든 N개의 파장이 드롭 포트를 통과하게 한다.
또 다른 실시예에서, 모든 채널에서 동일한 손실을 얻는데 사용되는 N+1 × N+1 MMI-MZI 라우팅 장치가 또한 사용된다. 그러나, 드롭 파장은 고정되는데, 이것은 파장 동조성이 손실된 것을 의미한다. 이것은 라우팅 장치를 통해 진행하는 모든 (N-1)개의 채널이 루프백을 통과하도록 신호를 가지지 않는 파장 채널을 출력 포트로 지향시킴으로써 달성될 수 있다.
유용한 실시예에서, 드롭 채널용 검출기는 칩 상에 집적된다. 이 방식으로, 섬유 접속 및 구성 요소의 수는 더욱 감소되며, 이것이 더욱 유용하다.
본원에 설명된 모든 실시예에서 수행될 수도 있는 또 다른 유용한 실시예에서, 애드 포트에 급전하는 레이저 장치는 칩 상에 집적된다. 상기 장치, 특히 OADM이 동조된 경우, 레이저도 바람직하게는 동조될 수 있다.
라우팅 장치, 특히 MMI-MZI 라우팅 장치가 디멀티플렉싱 및 스위칭에 모두 사용될 수 있고, 따라서 하나 칩 상에 용이하게 집적될 수 있는 간단한 장치를 제공하는 것이 본 발명에 따르는 장치의 이점이다.
본 발명은 도시된 실시예에 한정되지 않고 청구 범위의 범위내에서 다수의 방법으로 변경될 수 있다.

Claims (28)

  1. 입력 및 출력 도파관을 가지는 광학 애드 드롭 멀티플렉싱 장치 및, 입력 및 출력을 가지는 라우팅 장치(5)를 포함하며, 다수의 파장을 포함하는 광학 신호의 파장 의존 라우팅 장치(10)에 있어서,
    상기 라우팅 장치(5)는 다수의 입력을 가지는 분할 수단(11) 및 다수의 출력을 가지는 결합 수단(12)을 포함하는데, 상기 입력(13N) 및 출력(14N) 중 하나는 각각 다중 파장 입/출력용으로 사용되고, 다른 입력(13N-1) 및 출력(14N-1)은 각각 애드/드롭 파장용으로 각각 사용되며, 다른 입력 및 출력(131∼13N-2; 141∼14N-2)은 나머지 파장의 루프백용으로 사용되고, 상기 분할 및 결합 수단 사이에 다수의 분기 도파관(81∼8N)이 배치되며, 파장 디멀티플렉싱/멀티플렉싱 및 스위칭은 모두 상기 라우팅 장치(5)에 의해 제공되고, 상기 장치는 또한 파장 동조되며, 애드 및/또는 드롭될 파장이 선택 가능한 것을 특징으로 하는 광학 신호의 파장 의존 라우팅 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치는 단일 칩 상에 집적되는 것을 특징으로 하는 광학 신호의 파장 의존 라우팅 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 분할 수단(11)은 분할기로서 작용하는 제1 다중 모드 간섭 결합기를 포함하고, 상기 결합 수단(12)은 결합기로서 작용하는 제2 다중 모드 간섭 결합기(MMI)를 포함하며, 상기 라우팅 장치(5)는 다중 레그를 가지는 다중 모드 간섭 마하-젠더 간섭계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 신호의 파장 의존 라우팅 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 장치(10)는 모놀리식으로 제조되는 것을 특징으로 하는 광학 신호의 파장 의존 라우팅 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    적어도 다수의 상기 분기 도파관(81∼8N)은 동조성을 제공하기 위해 위상 제어 수단에 의해 제어 가능한 것을 특징으로 하는 광학 신호의 파장 의존 라우팅 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    각 분기 도파관(81∼8N)에 대해 별개의 위상 시프트 수단(91∼9N)이 제공되는 것을 특징으로 하는 광학 신호의 파장 의존 라우팅 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치는 별개의 파장 채널(N>2) 상에서 각각 엔코딩되는 복수의 신호(INN)용 포트(1) 및 파장이 애드될 수 있는 애드 포트(2)를 가지는 2개의 입력 도파관을 포함하고, 상기 장치는 복수의 파장 채널용의 포트(3) 및 파장 채널이 드롭될 수 있는 포트(4)를 가지는 두개의 출력 도파관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 신호의 파장 의존 라우팅 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 분기 도파관(81,…,8N)의 수는 적어도 입력 도파관(I1,…,IN)의 수에 대응하고, 상기 라우팅 장치(5)는 각 파장에 대해 입력 및 출력을 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 신호의 파장 의존 라우팅 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 입력 도파관은 라우팅 장치의 입력에 각각 접속되고, 각 출력 도파관은 상기 각 입력에 대응하는 라우팅 장치의 출력에 접속되며, 루프백 도파관(61∼6N-2)은 대응 출력을 가지는 라우팅 장치(5)의 다른 입력을 접속하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 광학 신호의 파장 의존 라우팅 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    전력 제어 수단(71∼7N-2) 예컨대, 반도체 증폭기는 채널 전력 등화를 제공하기 위해 루프백 도파관(61∼6N-2)에 집적되는 것을 특징으로 하는 광학 신호의 파장 의존 라우팅 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 라우팅 장치(5)는 N개의 등간격 파장용 N×N 라우터를 포함하고, 각 파장용 하나의 라우팅 테이블이 존재하는 것을 특징으로 하는 광학 신호의 파장 의존 라우팅 장치.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 드롭 포트에 지향되는 파장을 제어하기 위해, 라우팅 장치(5)의 대응하는 위상 제어 수단이 조정되는 것을 특징으로 하는 광학 신호의 파장 의존 라우팅 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 라우팅 장치(5)는 대칭적 및 가역적인 것을 특징으로 하는 광학 신호의 파장 의존 라우팅 장치.
  14. 제 9 항에 있어서,
    각 분기 도파관(81∼8N)에 대해, 광경로 길이는 TE 및 TM 모드에 대해 각각 동일하여 편광 독립 장치를 제공하는 것을 특징으로 하는 광학 신호의 파장 의존 라우팅 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    적어도 다수의 분기 도파관(81∼8N)은 상이한 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 광학 신호의 파장 의존 라우팅 장치.
  16. 제 5 항에 있어서,
    상기 도파관 재료는 유전체 재료이고, 열 광학 위상 제어 수단(91∼9N)이 굴절률을 제어하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 광학 신호의 파장 의존 라우팅 장치.
  17. 제 5 항에 있어서,
    전기 광학 위상 제어 수단 또는 플라즈마 효과 위상 제어 수단이 사용되는 것을 특징으로 하는 광학 신호의 파장 의존 라우팅 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 장치는 반도체 재료 예컨대, InGaAsP/InP로 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 신호의 파장 의존 라우팅 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 장치는 능동 소자 및/또는 전자 회로와 집적되는 것을 특징으로 하는 광학 신호의 파장 의존 라우팅 장치.
  20. 제 10 항에 있어서,
    상기 라우팅 장치는 N개의 파장용의 N+1 × N+1 채널 장치이고, 신호를 포함하지 않는 파장 채널은 상기 드롭 포트로 지향되는 것을 특징으로 하는 광학 신호의 파장 의존 라우팅 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    드롭된 파장 채널을 검출하는 검출기가 온 칩과 집적되는 것을 특징으로 하는 광학 신호의 파장 의존 라우팅 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    애드 포트에 공급하는 레이저 수단은 온 칩과 집적되는 것을 특징으로 하는 광학 신호의 파장 의존 라우팅 장치.
  23. 다수의 광학 애드 드롭 멀티플렉서를 포함하는 광 통신 시스템에서 파장 의존 라우팅을 실행하는 방법에 있어서,
    OADM내의 제1 도파관을 통해 실질적으로 N개의 등간격의 파장을 수신하는 단계와,
    상기 OADM내의 별개의 도파관을 통해 애드될 파장을 수신하는 단계와,
    제1 입력을 통해 MMI-MZI 라우팅 장치로 상기 N개의 파장을 입력하는 단계와,
    제2 입력을 통해 MMI-MZI 라우팅 장치로 애드 파장을 입력하는 단계와,
    N개의 실질적으로 등간격의 파장을 분리하는 단계와,
    위상 제어 수단의 조정을 통해 드롭될 파장을 선택하는 단계와,
    드롭될 파장을 상기 라우팅 장치의 별개의 출력을 통해 별개의 출력 도파관으로 라우팅하는 단계와,
    상기 라우팅 장치를 통해 하나의 파장을 직접 N개의 파장에 대한 공통 출력으로 스위칭하는 단계와,
    나머지 N-2개의 파장을 상기 라우팅 장치의 입력으로 루프백하는 단계와,
    상기 N-2개의 루프백된 파장 및 상기 라우팅 장치를 통해 직접 스위칭된 파장 뿐만 아니라 애드 포트로부터 애드되는 파장을 드롭된 파장용의 별개의 도파관과 상이한 공통 출력 도파관을 통해 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 의존 라우팅 실행 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017165034A3 (en) * 2016-03-25 2018-07-26 Intel Corporation Dynamic beam steering optoelectronic packages

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6285477B1 (en) * 1997-09-17 2001-09-04 Kokusai Denshin Denwa Kabushiki Kaisha Multi-wavelength light source and discrete-wavelength-variable light source
US6292597B1 (en) * 1999-01-11 2001-09-18 Jds Fitel Inc. N×N non-blocking optical switch
US6263125B1 (en) * 1998-05-19 2001-07-17 Lynx Photonic Networks Inc Integrated optical switch array
US6580534B2 (en) * 1999-01-27 2003-06-17 Lucent Technologies Inc. Optical channel selector
US6445477B1 (en) * 1999-02-11 2002-09-03 Lucent Technologies Self-monitored light source for stable wavelength optical communications
FR2790159B1 (fr) * 1999-02-18 2001-05-04 Cit Alcatel Dispositif de filtrage optique reconfigurable et multiplexeur d'extraction-insertion l'incorporant
US6253000B1 (en) * 1999-02-19 2001-06-26 Lucent Technologies Inc. Optical space switches using multiport couplers
SE514820C2 (sv) * 1999-02-19 2001-04-30 Ericsson Telefon Ab L M Våglängdsselektiv modulator och förfarande för modulering av optiska våglängdskanaler
JP4044253B2 (ja) * 1999-04-05 2008-02-06 株式会社東芝 光分岐挿入ノード装置
US6587615B1 (en) 1999-05-11 2003-07-01 Jds Fitel Inc. Wavelength multiplexer-demultiplexer having a wide flat response within the spectral passband
US6473541B1 (en) 1999-09-15 2002-10-29 Seng-Tiong Ho Photon transistors
US6298180B1 (en) 1999-09-15 2001-10-02 Seng-Tiong Ho Photon transistors
AU1799501A (en) * 1999-11-23 2001-06-04 Nanovation Technologies, Inc. Optical mach-zehnder switch having a movable phase shifter
GB2358712A (en) * 2000-01-28 2001-08-01 Kymata Ltd Optical Device
KR100342517B1 (ko) * 2000-10-04 2002-06-28 윤종용 중간단소자를 공유하는 파장교대방식 양방향 애드/드롭다중화기 및 광증폭기 모듈
GB2363536B (en) * 2000-06-16 2004-03-24 Ericsson Telefon Ab L M WDM signal monitoring
KR100342516B1 (ko) * 2000-10-04 2002-06-28 윤종용 중간단소자를 공유하는 대역분할방식 양방향 애드/드롭다중화기 및 광증폭기 모듈
JP2002156545A (ja) * 2000-11-16 2002-05-31 Oki Electric Ind Co Ltd 波長ルータ
US6788837B2 (en) * 2001-03-27 2004-09-07 Intel Corporation Method and apparatus for interleaving and switching an optical beam in a semiconductor substrate
US6618179B2 (en) * 2001-08-16 2003-09-09 Srinath Kalluri Mach-Zehnder modulator with individually optimized couplers for optical splitting at the input and optical combining at the output
US6856733B2 (en) * 2001-12-07 2005-02-15 Intel Corporation 1xN fanout waveguide photodetector
US20030198438A1 (en) * 2002-04-19 2003-10-23 Wang Everett X. Tunable add/drop multiplexer
JP2003337236A (ja) * 2002-05-17 2003-11-28 Nec Corp 光リング共振器、光導波路デバイスならびに光リング共振器の製造方法
US7321705B2 (en) * 2002-05-28 2008-01-22 Optun (Bvi) Ltd. Method and device for optical switching and variable optical attenuation
WO2003100506A1 (en) * 2002-05-28 2003-12-04 Optun (Bvi) Ltd. Method and apparatus for optical mode conversion
US7242866B2 (en) * 2002-08-29 2007-07-10 Intel Corporation Methods and apparatus for switching N optical input signals to M optical outputs
GB2395796A (en) * 2002-11-27 2004-06-02 Alcatel Optronics Uk Ltd Optical waveguide branching component with MMI couplers
US20060177224A1 (en) * 2003-05-28 2006-08-10 Arkady Bablumyan Optical add/drop multiplexer
US7599624B2 (en) * 2004-12-15 2009-10-06 Electronics And Telecommunications Research Institute System and method for switching channels using tunable laser diodes
KR100747573B1 (ko) * 2005-01-06 2007-08-08 엘지전자 주식회사 레이저를 이용한 투사 표시 장치
EP1846786A1 (en) 2005-02-10 2007-10-24 Pirelli & C. S.p.A. Optical band splitter/combiner device comprising a three-arms interferometer
US7333690B1 (en) * 2005-03-28 2008-02-19 Kla-Tencor Technologies Corporation Evanescent waveguide couplers
GB2436407B (en) * 2006-03-20 2010-04-14 Fujitsu Ltd A device for delaying an optical signal
US7529442B2 (en) * 2006-08-31 2009-05-05 Fujitsu Limited Polarization-independent electro-optical (EO) switching
US7974504B2 (en) * 2008-03-28 2011-07-05 Infinera Corporation Reflection suppression in a photonic integrated circuit
WO2017055848A1 (en) * 2015-09-29 2017-04-06 Rockley Photonics Limited Optoelectronic switch
GB201603305D0 (en) * 2016-02-25 2016-04-13 Isis Innovation Method of designing an interferometer
US10481333B2 (en) * 2017-07-06 2019-11-19 Macom Technology Solutions Holdings, Inc. Athermal silicon photonics wavelength locker and meter
CN111147130B (zh) * 2018-11-02 2023-05-09 华为技术有限公司 光源备份方法、装置以及***
DE102020118871B3 (de) * 2020-07-16 2021-07-15 Technische Universität Dresden Empfangsvorrichtung und Verfahren zum Ermitteln von Übertragungseigenschaften eines optischen Wellenleiters sowie Verfahren zum computergestützten Trainieren eines neuronalen Netzwerks
CN114815325A (zh) * 2022-06-29 2022-07-29 浙江大学 一种基于热光调制的微环辅助mzi光开关

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5044715A (en) * 1989-02-07 1991-09-03 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Guided-wave optical branching components and optical switches
NL9101835A (nl) * 1991-11-01 1993-06-01 Nederland Ptt Geintegreerde optische component.
EP0591042B1 (en) * 1992-09-29 1997-05-28 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Arrayed-wave guide grating multi/demultiplexer with loop-back optical paths
US5526153A (en) * 1994-01-21 1996-06-11 At&T Corp. Optical channel adding/dropping filter
WO1995022070A1 (en) * 1994-02-11 1995-08-17 Philips Electronics N.V. Optical device with phased array
JPH07270640A (ja) * 1994-03-30 1995-10-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光分岐挿入回路

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017165034A3 (en) * 2016-03-25 2018-07-26 Intel Corporation Dynamic beam steering optoelectronic packages
CN108700707A (zh) * 2016-03-25 2018-10-23 英特尔公司 动态光束转向光电子封装
CN108700707B (zh) * 2016-03-25 2021-03-12 英特尔公司 动态光束转向光电子封装

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