KR101024719B1 - 열적으로 튜닝 가능한 광 분산 보상 장치 - Google Patents

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Abstract

광 분산 보상(ODC) 장치가 개시되어 있다. 일 양태에서, ODC 장치는 집합적으로 광을 지연시킴으로써 광 분산을 보상하기 위하여 함께 결합된 제1 및 제2 그룹의 광 공진기 장치를 포함할 수 있다. 제1 그룹의 광 공진기 장치는 주파수 피크들 사이에 볼록한 형상을 갖는 제1 그룹 지연 곡선을 가질 수 있다. 제2 그룹의 광 공진기 장치는 주파수 피크에서 오목한 형상을 갖는 제2 그룹 지연 곡선을 가질 수 있다. 상기 ODC 장치는 또한 하나의 그룹으로서 제1 그룹의 광 공진기 장치의 온도를 변화시키는 하나 이상의 열 장치와, 하나의 그룹으로서 제2 그룹의 광 공진기 장치의 온도를 변화시키는 하나 이상의 추가 열 장치를 포함할 수 있다. 상기 ODC 장치를 포함하는 다양한 시스템들뿐만 아니라, 상기 ODC 장치를 제조하고 사용하는 방법들도 개시되어 있다.
Figure R1020087024025
광 분산 보상, 광 공진기 장치, F-P(Fabry-Perot) 에탈론

Description

열적으로 튜닝 가능한 광 분산 보상 장치{THERMALLY TUNABLE OPTICAL DISPERSION COMPENSATION DEVICES}
본 발명의 실시예들은 광 통신 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 하나 이상의 실시예들은 광 분산 보상에 관한 것이다.
광 분산(optical dispersion)은 광 섬유 및 기타 광학 재료들에서 일어날 수 있다. 광 섬유에서의 분산의 일반적인 원인은 색 분산(CD; chromatic dispersion)이다.
색 분산은 광이 매체 내에 전파되고 있는 경우 광의 속도가 매체의 굴절률에 의존하기 때문에 일어날 수 있다. 광 섬유 용으로 이용될 수 있는 다수의 재료들에서, 굴절률은 광의 파장과 함께 변할 수 있다. 그 결과, 상이한 파장들을 갖는 광은 약간 상이한 속도로 광 섬유를 통하여 전송될 수 있다. 이에 따라 전송되는 펄스(transmitted pulse)의 광의 상이한 파장들이 시간 및 전송 길이에 걸쳐서 확산(spread out) 또는 분산될 수 있다. 그러한 분산은 일반적으로 바람직하지 않다.
섬유에서의 광 분산을 저감시키는 다양한 접근법들이 공지되어 있다. 한 가지 접근법은 분산 보상 섬유이다. 그러나, 분산 보상 섬유들은 고가이거나 증가된 광 손실을 갖는 경향이 있을 수 있다. 다른 접근법은 전자 분산 보상(electronic dispersion compensation)을 이용하는 것을 포함한다. 그러나, 예를 들면, 일부 경우에 물리적 사이즈 또는 전력 소비 등의, 전자 분산 보상과 관련된 불리점들이 알려져 있다.
광 분산 보상(optical dispersion compensation)은 이용될 수 있는 또 다른 접근법이다.
본 발명은 이하의 설명 및 본 발명의 실시예들을 예시하기 위해 이용되는 첨부 도면들을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, 광 분산 보상(ODC) 장치를 포함하는 광 수신기의 블록도이다.
도 2A는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, G-T 에탈론(etalon)의 단면도의 블록도이다.
도 2B는 예시적인 G-T 에탈론에 대한 지연 대 주파수의 예시적인 그래프이다.
도 3은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, ODC 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따라, 도 3의 ODC 장치가 광 분산을 어떻게 보상할 수 있는지를 보여주는 그래프이다.
도 5는 광 분산 보상의 양이 구현마다 변할 수 있는 것을 보여주는 그래프이다.
도 6A는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, 온도 의존 반사성을 갖는 G-T 에탈론의 단면도의 블록도이다.
도 6B는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, 기판 상에 마이크로제조된(microfabricated) 링 공진기(ring resonators)를 포함하는 ODC 장치의 상면 블록도이다.
도 7A-B는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따라, 온도 의존 부분 반사기들을 갖는 도 6A에 도시된 것들과 유사한 에탈론들을 갖는 도 3에 도시된 것과 유사한 ODC 장치가 변화하는 광 분산의 양들을 어떻게 보상할 수 있는지를 보여주는 그래프들이다.
도 8A는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, ODC 장치의 블록도이다.
도 8B는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, 기판 상에 마이크로제조된 광학 링 공진기들의 제1 및 제2 그룹들을 포함하는 ODC 장치의 상면 블록도이다.
도 9는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, 기판과 결합된 ODC 장치의 상면도의 블록도이다.
도 10A는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, 플러스 곡선(positive curve) 에탈론 그룹에 대한 지연 곡선들(delay curves)을 보여주는 그래프이다.
도 10B는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, 마이너스 곡선(negative curve) 에탈론 그룹에 대한 지연 곡선들을 보여주는 그래프이다.
도 11A-E는 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 도 10A-B에 도시된 플러스 및 마이너스 곡선 그룹들이 광 분산 보정의 변화하는 레벨들을 제공하기 위해 상이 한 온도들에 대하여 그 곡선들이 어떻게 함께 더해질 수 있는지를 보여주는 그래프들이다.
도 12는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, 하나 이상의 에탈론들에 대한 온도 제어 및 온도 감지 구성을 보여준다.
도 13은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, 통합된 저항성 히터 및 통합된 온도 센서를 갖는 G-T 에탈론의 사시도이다.
도 14는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, 광 수신기 패키지의 상면도의 블록도이다.
도 15는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, 광 트랜시버의 블록도이다.
도 16은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, ODC 장치를 포함하는 광 트랜시버를 포함하는 네트워크 장비의 블록도이다.
다음의 설명에서는, 다수의 특정 상세들이 제시된다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 이들 특정 상세 없이 실시될 수도 있다는 것은 말할 것도 없다. 그 밖의 경우에, 이 설명의 이해를 모호하게 하지 않기 위하여 잘 알려진 회로들, 구조들 및 기법들에 대해서는 상세히 제시하지 않았다.
Ⅰ. ODC 장치를 갖는 광 수신기
도 1은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, 광 분산 보상(ODC) 장치(102)를 포함하는 광 수신기(100)의 블록도이다. 광 수신기는 또한 광 검출기 장치(104), 수신 처리 로직(106), 및 제어 로직(108)을 포함한다.
예를 들어 부분적으로 색 분산으로 인해 분산된 광(110)이 ODC 장치에 입력될 수 있다. 예로서, ODC 장치는 광 섬유, 매립 도파관(embedded waveguide), 또는 분산된 광의 다른 소스와 광학적으로 결합되는 것이 가능할 수 있다. ODC 장치는 광학적으로 광의 분산을 보상하거나 또는 그 양을 저감시킬 수 있다. 여기에서 사용될 때, 광 분산을 보상하는 것은 완전한 보상 또는 임의의 레벨까지 보상하는 것을 요구하지 않고 단지 특정 구현을 위해 충분한 양만큼 광 분산을 저감시키는 것을 요구할 수 있다. 이하에서는 다양한 ODC 장치 실시예들에 대하여 더 상세히 논의한다. ODC 장치는 출력으로서 저감된 분산을 갖는 분산 보상된 광(112)을 제공할 수 있다.
광 검출기 장치는 ODC 장치의 출력과 광학적으로 결합될 수 있고 분산 보상된 광을 수신할 수 있다. 광 검출기 장치는 수신된 분산 보상된 광을 검출할 수 있다. 광 검출기 장치는 수신된 광을, 예를 들어, 전류 등의, 대응하는 출력 전기 신호(114)로 변환할 수 있다. 적합한 광 검출기 장치의 예로는, 인듐 인화물(InP) 및 갈륨 비화물(GaAs) PIN(Positive-Intrinsic-Negative 도핑된 구조) 포토다이오드, InP APD(avalanche photodiodes)를 포함하지만, 이들에 제한되지 않는다 ― 비록 본 발명의 범위가 이들 특정 광 검출기 장치들에만 제한되지는 않지만.
수신 처리 로직은 광 검출기 장치의 출력과 전기적으로 결합될 수 있다. 수신 처리 로직은, 예를 들면, 회로 등의 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 그의 조합을 포함할 수 있다. 수신 처리 로직은 수신된 분산 보상된 광에 대응하는 전기 신호들을 처리할 수 있다. 예로서, 수신 처리 로직은 DMUX/CDR(Demultiplexer/Clock Data Recovery) 회로를 포함할 수 있다. DMUX/CDR 회로는 CDR 회로가 내장된(built in) 역다중화기(demultiplexer)를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 범위는 이 특정 타입의 수신 로직에 제한되지 않는다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 그 로직은 수신된 데이터 내의 에러들을 정정하는 에러 정정 로직(error correction logic)을 포함할 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 에러 정정 로직은, 예를 들면, 이전에 분산 보상된 신호들에 대응하는 비트 에러율(BER; bit error rate) 등의 에러 메트릭(error metric)을 생성할 수 있고, 그 에러 메트릭을 제어 로직에 제공할 수 있다.
제어 로직은 수신 처리 로직 및 ODC 장치와 결합될 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 제어 로직은 수신 제어 로직으로부터 BER 또는 기타 에러 메트릭을 수신할 수 있고, 그 BER 또는 기타 에러 메트릭에 적어도 부분적으로 기초하여, ODC 장치를 튜닝하거나, 제어하거나 또는 다른 방법으로 조정할 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 광 분산 보상의 양을 조정하기 위하여 에러 메트릭에 기초하여 ODC 장치를 튜닝하거나 다른 방법으로 조정하기 위해 피드백 루프가 이용될 수 있다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만. 높은 BER은 장치가 최적으로 튜닝되지 않을 수 있고, 따라서 장치를 보다 양호하게 튜닝하고 BER을 저감시키기 위해 튜닝이 수행될 수 있다는 것을 나타낼 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, ODC 장치를 튜닝하는 것은 특정 특성을 갖는 광 분산 보상을 제공하기 위하여 ODC 장치의 하나 이상의 온도를 제공하는 것을 포함할 수 있다. ODC 장치는 또한 또는 대안적으로 선택적으로 다른 정보에 기초하여 제어될 수도 있다. 그러한 자동 튜닝 또는 조정은 잠재적으로, 예를 들면, 수신된 광 신호의 전송 거리가 알려지지 않을 수 있는, 또는 도입된 광 분산의 양이 가변적이거나 알려지지 않을 수 있는 애드-드롭(add-drop) 네트워크들에서와 같은, 소정의 실시예들에서 유리할 수 있다.
Ⅱ. 에탈론의 도입
본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 광 분산 보상을 위하여 에탈론(etalons)이 이용될 수 있다 ― 비록 본 발명의 범위가 이에 관하여 제한되지는 않지만. 에탈론은 2 이상의 대체로 평탄하고, 평행한, 반사 표면들을 갖는 광학 장치를 포함할 수 있다. 반사 표면들은 투명한 고체, 기체, 또는 진공을 포함할 수 있는 광 공동(optical cavity)의 대향하는 단부들에 위치할 수 있다. 광은 그 반사 표면들 사이에서 앞뒤로 반사할 수 있다. 그 공동의 두께 및 광학 특성들에 의존할 수 있는, 광의 간섭에 기초하여 소정의 주파수들에서 에탈론에서 공진이 발생할 수 있다. 에탈론은 광 보상을 위해 이용될 수 있다.
적합한 타입의 에탈론의 일례는 G-T(Gires-Tournois) 에탈론이다 ― 비록 본 발명의 범위가 G-T 에탈론에 제한되지는 않지만. G-T 에탈론은 광학적 전역 통과 공진 필터(optical all-pass resonant filter)의 일종이다. 본 발명의 대안 실시예들에서는 다른 타입의 전역 통과 공진 필터들이 선택적으로 이용될 수도 있다. 도 2A는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, G-T 에탈론(216)의 단면도의 블록도이다. G-T 에탈론은 광 공동(222)에 의해 분리된 2 이상의 반사기들(reflectors)(218, 220)을 포함한다. 특히, G-T 에탈론은 광 공동의 대향하는 측면들에 부분 반사기(partial reflector)(218) 및 고 반사기(high reflector)(220)를 포함한다.
부분 반사기는 고 반사기보다 현저히 낮은 반사성을 갖는다. 예로서, 부분 반사기는, 예를 들면, 약 10 내지 70%, 또는 약 20 내지 60% 범위의 반사성을 가질 수 있고, 고 반사기는 특정 구현에 따라서 90%보다 클 수 있는, 또는 95%보다 클 수 있는, 또는 99%보다 클 수 있는 반사성을 가질 수 있다. 명료함을 위하여, 여기에서 사용될 때, "부분 반사기"는 70% 미만인 반사성을 갖고, "고 반사기"는 90%보다 큰 반사성을 갖는다. 고 반사기의 반사성은 총 반사성(total reflectivity)에 접근할 수 있다.
예로서, 반사기들은 하나 이상의 반사 표면들을 포함할 수 있다. 적합한 반사 표면들은, 예를 들면, 높은 반사성의 금속 층(highly reflective metal layers) 등의 반사 단일 층들에 의해 제공되는 것들, 및 유전체 스택(dielectric stacks) 등의 스택 층들(stacked layers)에 의해 제공되는 것들을 포함하지만, 이들에 제한되지는 않는다. 적합한 높은 반사성의 금속 층은 금 층 및 은 층을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 유전체 스택은 상이한 굴절률을 갖는 재료들의 다중 층들을 포함할 수 있다. 본 발명의 하나의 특정 실시예에서, 고 반사기는 금 층일 수 있고, 부분 반사기는 실리콘 및 실리콘 이산화물의 유전체 스택일 수 있다 ― 비록 본 발명의 범위가 그와 같이 제한되지는 않지만.
광 공동은 반사기들 사이에 배치될 수 있다. 광 공동은 고체, 기체, 또는 진공을 포함할 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 광 공동은 예를 들면 단결정 실리콘 등의 결정성 실리콘을 포함할 수 있다 ― 비록 본 발명의 범위가 이에 관하여 제한되지는 않지만. 결정성 실리콘의 사용은 아래에서 더 상세히 설명될 몇몇 구현들에서 소정의 잠재적인 이점들을 제공할 수 있다.
입사 광의 주파수가 G-T 에탈론의 공진 주파수에 가까울 경우 G-T 에탈론에서 광이 지연될 수 있다. 공진 주파수는 광로 길이가 대략 (q)(람다)/2인 경우 발생할 수 있다. 여기서 q는 정수이고, 람다는 에탈론 재료 내에서 측정된 광의 파장을 나타낸다.
도 2B는 예시적인 G-T 에탈론에 대한 지연 대 주파수의 그래프를 보여준다. 도시된 바와 같이, 지연 곡선들 각각은 실질적으로 로렌츠형(Lorentzian)인 형상을 갖고 있다. 지연 곡선들 각각은 피크 또는 최대 지연을 갖는다. 도시된 바와 같이, G-T 에탈론으로 인한 지연은 주파수의 함수일 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 그러한 지연은 광 분산을 보상하는 데 이용될 수 있다.
에탈론의 반치전폭(FWHM; full-width half max)은 곡선의 폭을 측정한다. 이 FWHM은 주로 에탈론의 부분 반사성에 기초할 수 있다.
G-T 에탈론의 자유 스펙트럼 범위(FSR; free spectral range)는 주파수 공간에서 인접한 피크들 간의 거리를 나타낸다. 이 FSR은 광 공동을 통한 광로 길이, 또는 반사기들 간의 간격, 및 광 공동의 굴절률에 기초할 수 있다. G-T 에탈론의 FSR은 반사기들 간의 간격, 광 공동의 굴절률, 또는 양쪽 모두를 조정함으로써 조정될 수 있다. 에탈론의 각 공진 모드는 반 파장의 정수배에서 일어날 수 있다. 소정의 광 통신 프로토콜에서 채널들은 약 50 ㎓의 FSR만큼 간격을 두고 떨어질 수 있다. 예로서, 3 ㎜ 공기의 광로 길이 또는 1 ㎜m 실리콘의 광로 길이는 그러한 50 ㎓ FSR을 제공할 수 있다.
에탈론들은 그들의 온도를 튜닝 또는 조정함으로써 광학적으로 튜닝 또는 조정될 수 있다. 온도의 변화는 재료 두께, 재료 굴절률, 또는 어떤 조합의 대응하는 변화를 초래할 수 있다. 만일 온도 변화가 충분하다면, 피크 또는 최대 지연이 주파수 도메인 하나의 전 주기 또는 모드(frequency domain one full period or mode)에서 이동(translate)될 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 온도의 변화는 또는 반사성을 변화시킬 수 있다. 따라서, 에탈론들의 FWHM을 변화시키기 위해 열적 튜닝(thermal tuning)이 이용될 수 있다.
Ⅲ. 제1 예시적 ODC 장치 디자인
본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, G-T 에탈론에 의해 제공되는 지연은 광 분산을 보상하거나 저감시키기 위해 이용될 수 있다. 도 3은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, ODC 장치(302)의 블록도이다. 이 ODC 장치는 예를 들어, 직렬로, 함께 광학적으로 결합된 2 이상(복수)의 에탈론들(316A-D)을 포함한다. 이 에탈론들은 집합적으로 광을 지연시킴으로써 광 분산을 보상할 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 에탈론들은 G-T 에탈론들을 포함할 수 있다 ― 비록 본 발명의 범위가 이에 관하여 제한되지는 않지만.
특히, 도시된 ODC 장치는 제1 G-T 에탈론(316A), 제2 G-T 에탈론(316B), 제3 G-T 에탈론(316C), 및 제4 G-T 에탈론(316D)을 포함한다 ― 비록 본 발명의 범위가 이에 관하여 제한되지는 않지만. 본 발명의 대안 실시예들에서는 선택적으로 보다 적은 수 또는 보다 많은 수의 에탈론들이 포함될 수 있다. 에탈론들은 선택적으로 본 명세서의 어떤 다른 곳에서 논의되는 에탈론들의 특징들의 일부 또는 전부를 가질 수 있다. 간결함을 위하여, 그리고 설명을 모호하게 하는 것을 피하기 위하여, 본 논의는 상이한 및/또는 추가의 특징들을 강조하는 경향이 있다.
제1 G-T 에탈론은 제1 부분 반사기(318A)를 갖고, 제2 G-T 에탈론은 제2 부분 반사기(318B)를 갖고, 제3 G-T 에탈론은 제3 부분 반사기(318C)를 갖고, 제4 G-T 에탈론은 제4 부분 반사기(318D)를 갖는다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 에탈론들의 부분 반사기들은 모두 상이한 반사성을 가질 수 있다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만. 에탈론들의 반사성은, 예를 들면, 상이한 재료, 두께, 또는 스택 층들의 수를 갖는 반사기들을 이용함으로써 상이하게 될 수 있다. 상이한 반사성들은 에탄론들에게 상이한 피크 지연 및 상이한 FWHM에 의해 특징지어지는 상이한 지연 응답 곡선들을 제공할 수 있다. 즉, 에탈론들은 모두 상이한 FWHM 및 상이한 피크 지연들을 가질 수 있다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 상이한 FWHM 및 상이한 피크 지연들은 에탈론들의 지연들의 합이 주파수 도메인에서의 선형 지연 응답과 근사하게 하는 데 도움이 될 수 있다.
ODC 장치는 또한 하나 이상의 열 장치(thermal devices) 또는 온도 제어 장치(도시되지 않음)를 포함한다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 하나 이상의 또는 각각의 에탈론들은 개별적으로 냉각 및/또는 가열될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 또는 각각의 에탈론들에 대하여 하나 이상의 개별 전용 열 장치 또는 온도 제어 장치, 예를 들면, TEC(thermoelectric controller), 저항성 히터(resistive heater), 및/또는 열-전기 냉각기(thermo-electric cooler) 등의 장치가 포함될 수 있다. 이것은 에탈론들이 상이한 온도로 냉가 및/또는 가열되게 할 수 있다. 대안적으로, 2 이상의 또는 모든 에탈론들이 공통의 가열 및/또는 냉각 장치로 동일한 또는 유사한 온도로 냉각 및/또는 가열될 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 하나 이상의 또는 모든 에탈론들의 반사성들은 온도에 의존할 수 있다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 온도 의존 반사성들은 상이한 분산 량들이 보상되는 것을 허용할 수 있다.
예를 들어, 고 반사기들 및 광 공동 두께 등의 에탈론들의 디자인의 다른 양태들은 선택적으로 동일하거나 유사할 수 있다 ― 비록 본 발명의 범위가 이에 관하여 제한되지는 않지만. 이것은 잠재적으로 제조를 단순화하는 데 도움이 될 수 있다.
Ⅳ. 제1 예시적 ODC 장치 디자인에 의한 광 분산의 보상을 보여주는 그래프
도 4는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따라, 도 3의 ODC 장치가 광 분산을 어떻게 보상할 수 있는지를 보여주는 그래프이다. 이 그래프는 x축 상에 기가헤르츠(㎓) 단위의 주파수에 대하여 y축 상에 플롯(plot)된 피코초(㎰) 단위의 지연을 보여준다.
직선("선(line)"으로 표시됨)은 광 섬유에 의해 도입된 광 분산의 양을 원상태로 되돌릴(undo) 광 분산 보상의 양을 나타낸다. 일부 광 섬유들에서, 도입되는 광 분산의 양은 광의 주파수와 함께 대략 선형적으로 변화한다. 특별히 도시된 직선은 약 2000 ㎰/㎚의 광 분산 기울기를 갖고 모든 광 섬유들이 아니라, 특정 광 섬유들에 대한 광 분산의 양을 나타내기에 충분할 수 있다.
1, 2, 3, 및 4로 표시된 상이한 지연 곡선들에 대하여, 각각은 4개의 G-T 에탈론들 중 상이한 하나에 대한 지연 대 주파수 응답 곡선을 나타낸다. 지연 곡선들의 형상은 실질적으로 로렌츠형이다. 보다 작은 FWHM은 보다 큰 피크 지연을 초래하는 경향이 있을 수 있다. 도시된 바와 같이, 각각의 곡선들은 상이한 중심 주파수 또는 피크 또는 최대 지연을 갖는다. 즉, 4개의 상이한 지연 곡선들의 중심 주파수들 또는 피크들은 주파수에서 시프트된다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 중심 주파수의 시프트는 예를 들면, 선택적으로 저항성 유전체 스택의 일부일 수 있고 반사 진폭 및 위상 모두를 적합한 값들로 조정하는 데 도움이 될 수 있는 위상 조정 또는 스페이서 층의 두께의 차이에 기인하는 등, 광의 위상 시프트에 적어도 부분적으로 기인할 수 있다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만. "1"로 표시된 2개의 곡선들의 피크들 간의 거리는 대응하는 에탈론에 대한 FSR을 나타낸다.
4개의 상이한 지연 곡선들의 합을 나타내는 그룹 지연 곡선("그룹 지연 곡선(group delay curve)"으로 표시됨)도 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 그룹 지연 곡선은 광 섬유에서의 광 분산의 예상 레벨을 나타내는 데 이용되는 직선과 밀접하게 근사한 대략 선형의 형상을 갖는다. 그룹 지연 곡선은 4개의 상이한 G-T 에탈론들의 조합된 효과를 나타내고 광 분산을 보상하거나 저감시키는 데 이용될 수 있다.
이것은 하나의 예에 불과하다. 본 발명의 범위는 이 하나의 예에만 제한되지 않는다. 본 발명의 대안 실시예들에서는, 에탈론들은 선택적으로 상이한 대역폭들에 기초할 수 있다. 예를 들면, 약 20 ㎓의 대역폭 대신에, 에탈론들은, 단지 몇 개의 예를 들면, 약 15 ㎓의 대역폭, 또는 약 10 ㎓의 대역폭에 기초할 수 있다. 10, 15, 및 20 ㎓ ODC 장치들을 이용한 시뮬레이션에 의하면 그룹 지연 곡선은 대역폭이 감소할수록 광 분산을 나타내는 직선과 더욱 밀접하게 근사할 수 있다는 것을 나타내는 것 같다.
본 발명의 또 다른 대안 실시예들에서는, 선택적으로 ODC 장치에 상이한 수의 에탈론들이 포함될 수 있다. 예를 들면, 4개의 에탈론 대신에 ODC 장치는 단지 몇 개의 예를 들면, 5개 또는 6개의 에탈론을 포함할 수 있다. 4, 5, 및 6개의 에탈론 ODC 장치들을 이용한 시뮬레이션에 의하면 그룹 지연 곡선은 에탈론의 수가 증가할수록 광 분산을 나타내는 직선과 더욱 밀접하게 근사할 수 있다는 것을 나타내는 것 같다.
Ⅴ. 분산 기울기 변경
도 5는 광 섬유에 의해 도입되는 광 분산을 원상태로 되돌릴 광 분산 보상의 양을 나타내는 직선의 기울기가 구현마다 변할 수 있는 것을 보여주는 그래프이다. 이 그래프는 x축 상의 주파수에 대한 y축 상의 지연을 보여준다. 2개의 직선이 도시되어 있다. 상이한 직선들은 지연 대 주파수로서 플롯될 때 상이한 기울기를 갖는다. 상이한 기울기들은 도입된 광 분산을 원상태로 되돌리는 광 분산 보상의 상이한 양들을 나타낼 수 있다. 도입된 광 분산의 양은, 예를 들면, 섬유 재료의 차이, 섬유의 상태, 분산 보상 섬유가 사용되는지의 여부, 광 분산 전치보상(pre-compensation)이 수행되었는지의 여부 등의 다양한 인자들로 인해 변화할 수 있다. 일부 경우에, 기울기는 심지어 대략 영(zero)이거나 심지어 마이너스(negative)일 수도 있다. 기울기는 변할 수 있으므로, 일부 구현들에서는 에탈론들의 조합된 지연 응답을 나타내는 그룹 지연 곡선이 상이한 기울기를 갖는 선들과 근사할 수 있도록 ODC 장치를 조정 또는 튜닝할 수 있는 것이 유리할 수 있다. 이것은 단 하나의 ODC 장치가 다양한 타입의 광 분산을 보상하게 하는 데 도움이 될 수 있다.
Ⅵ. 온도 의존 반사기를 갖는 에탈론
도 6A는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, G-T 에탈론(606)의 단면도의 블록도이다. 이 G-T 에탈론은 온도 의존 부분 반사기(618), 고 반사기(620), 및 온도 의존 반사기와 고 반사기 사이에 배치된 두꺼운 광 공동(622)을 포함한다.
온도 의존 부분 반사기 자체는, 예를 들면, F-P(Fabry-Perot) 에탈론 등의 에탈론과 다소 유사한 구조를 갖는다. 특히, 온도 의존 부분 반사기는 제1 외부 저 또는 부분 반사기(outer low or partial reflector)(630), 제2 내부 저 또는 부분 반사기(inner low or partial reflector)(634), 및 상기 제1 및 제2 저 반사기들 사이에 배치된 얇은 광 공동(632)을 포함한다.
본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 상기 내부 제2 저 반사기는 상기 외부 제1 반사기보다 큰 반사성을 가질 수 있다. 제한이 아니라 예로서, 상기 제1 저 반사기는 약 5 내지 15%의 반사성을 가질 수 있고, 상기 제2 저 반사기는 약 20 내지 40%의 반사성을 가질 수 있다 ― 비록 본 발명의 범위가 이에 관하여 제한되지는 않지만. 각각의 저 반사기들은 예를 들면 단일 반사 층 또는 유전체 스택을 포함할 수 있다.
상기 고 반사기도 마찬가지로 단일 반사 층 또는 유전체 스택일 수 있다. 고 반사기는 저 반사기들보다 현저히 큰 반사성을 가질 수 있다. 예로서, 고 반사기는 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 98%, 또는 적어도 99%의 반사성을 가질 수 있다.
상기 얇은 광 공동은 상기 두꺼운 광 공동보다 얇을 수 있고, 또는 그보다 짧은 광로 길이를 가질 수 있다. 제한이 아니라 예로서, 두꺼운 광 공동은 약 50 ㎓의 FSR을 제공하는 광로 길이를 가질 수 있는 반면, 얇은 광 공동은 275 ㎓의 FSR을 제공하는 광로 길이를 가질 수 있다 ― 비록 본 발명의 범위가 그와 같이 제한되지는 않지만. 다른 FSR도 가능하다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 얇은 광 공동의 광로 길이는 두꺼운 광 공동의 광로 길이의 절반보다 작을 수 있다 ― 비록 본 발명의 범위가 그와 같이 제한되지는 않지만.
본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 하나 이상의 또는 각각의 얇은 및 두꺼운 광 공동들은 결정성 실리콘, 갈륨 비화물, 또는 다른 높은 굴절률(index) 재료를 포함할 수 있다 ― 비록 본 발명의 범위가 이에 관하여 제한되지는 않지만. 실리콘 및 갈륨 비화물 등의 반도체 재료들은 온도와 함께 비교적 큰 굴절률의 변화를 제공하고 선택적으로 비교적 작은 온도 범위에 걸쳐서 향상된 튜닝을 위해 광 공동들에서 이용될 수 있다. 예로서, 퓨즈 실리카(fused silica)에 대한 약 1 ㎓/℃에 비하여, 단결정 실리콘은 약 10 ㎓/℃의 열-광학 계수(thermo-optic coefficient)를 갖는다. 이것은 보다 작은 온도 범위를 이용하여 보다 큰 튜닝 범위가 다루어지게 할 수 있다. 예를 들면, 단결정 실리콘은 약 30℃의 비교적 작은 온도 범위에 걸쳐서 상당한 튜닝을 제공할 수 있다. 퓨즈 실리카 등의 재료의 경우에는 동일하거나 유사한 튜닝을 성취하기 위하여 상당히 큰 온도 범위가 요구될 수 있다. 이들 큰 온도 범위들은, 컴포넌트들이 큰 범위에 걸쳐서 반복적으로 가열 및 냉각될 때 예를 들면, 전류 소비의 증가, 바람직하지 않은 대류 효과(convective effects), 및 신뢰도의 감소 등의 단점들을 가질 수 있다. 전통적으로, 결정성 실리콘은 열적으로 민감하고 일반적으로 마주치는 파장들에서 흡수하는 경향이 있기 때문에, 통상적으로 광학 소자들에서 이용되지 않는다.
두꺼운 광 공동은 보다 얇은 상부의 광 공동의 복합 반사성에 기초한 유효 반사성을 갖는 고 반사기와 저 반사기를 갖는 G-T 에탈론과 실질적으로 유사하게 작용할 수 있다. 온도 의존 부분 반사기는 F-P(Fabry-Perot) 에탈론으로 간주될 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서 온도 의존 부분 반사기는 적어도 0.01%/℃의 온도 의존 반사성을 갖는다 ― 비록 본 발명의 범위가 그와 같이 제한되지는 않지만. F-P 에탈론의 복합 반사성은 파장과 함께 일정하지 않을 수 있고, F-P 공동의 FSR과 대략 같은 주기로 주기적으로 변화할 수 있다. 이 복합 반사성 F-P 공동은 분리하여 고려되는 G-T 에탈론의 열적 튜닝과 유사한 방식으로 열적으로 튜닝될 수 있다.
G-T 에탈론이 여기서 도시되고 설명된 F-P 공동에 광학적으로 결합되는 경우, 그 결과의 결합된 구조의 열적 튜닝은 부분 반사기의 반사성이 온도에 의존하는 G-T 에탈론의 열적 튜닝으로서 해석될 수 있고 다양한 상이한 부분 반사성들로 열적으로 튜닝될 수 있다. 방법은 부분 반사기의 반사성을 변화시키기 위해 에탈론의 온도를 변화시키는 것을 포함할 수 있다. 제한 없이, 특정 개념들을 더 설명하기 위해, 도 6A에 도시된 것과 유사한 구조를 갖는 에탈론의 구체적인 예를 생각해보자. 두꺼운 G-T 공동은 약 50 ㎓의 FSR을 가질 수 있고, 얇은 F-P 공동은 약 275 ㎓의 FSR을 가질 수 있고, 이들 공동들은 약 10 ㎓/℃의 열-광학 계수를 갖는 단결정 실리콘으로부터 제조될 수 있다. 만일 이 에탈론이 가열될 때 특정 파장에서 그룹 지연 피크가 관찰된다면, 일련의 그룹 지연 피크들이 그 특정 파장을 지나 스위프(sweep)할 수 있고, 그 피크들은 G-T 에탈론에 대응하고 대략 5℃마다 간격을 두고 있다. G-T 공동은 50 ㎓의 FSR 및 10 ㎓/℃의 튜닝 비율을 갖고 있으므로, 약 5℃는 G-T 공동 공진들 간의 온도 간격이다. 이들 피크들은 동일한 FWHM을 갖지 않는다. 오히려, FWHM은 특정 온도 및 파장에서의 F-P 공동의 온도 의존 반사성에 기초할 수 있고, 따라서 온도를 변화시키는 것은 FWHM을 변화시키는 것을 포함할 수 있다. F-P 공동은 약 27.5℃의 열 주기(thermal period)에 대응하는, 약 275 ㎓마다 공진을 가질 수 있다. F-P 공동의 반사성은 이 열 주기에 걸쳐서 비교적 평활하게 변화할 수 있다. 그 이유는 그 공동은 공진 밖으로 튜닝되고 그 후 약 27.5℃ 간격으로 다음 공진에 다시 접근하기 때문이다. G-T 공동들 관점에서, 5℃ 온도 변화에 의해 다루어질 수 있는, 약 각각의 50 ㎓ 공진에서 샘플링되는 반사성은 그 공진의 피크 그룹 지연을 설정할 수 있다. 따라서, 에탈론의 튜닝 주기를 여러번 열적으로 다루는 능력과 조합하여 반사성의 열적 튜닝이 있을 수 있다. 이것은 ODC 장치의 중심 주파수 및 분산 기울기 모두가 튜닝되는 것을 가능하게 할 수 있다. 본 발명의 범위는 이 특정 예에 제한되지 않는다.
이제, 온도 의존 반사성을 성취하기 위한 다른 방법들도 고려된다. 예를 들면, 단결정 실리콘 등의 높은 열-광학 계수 재료의 두꺼운 층을 갖는 유전체 스택을 이용하는 것 등이 고려된다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 높은 열-광학 계수 재료의 두꺼운 층은 적어도 0.5 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다. 이 두꺼운 층은 예를 들면 퇴적(depositon) 또는 연마(polishing)에 의해 형성될 수 있다. 이 기술 분야에서 알려진 다른 온도 의존 부분 반사기들도 잠재적으로 적합하다.
이제, G-T 에탈론들의 이용은 필요하지 않다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 광을 지연시키고 광 분산을 보상하기 위해 G-T 에탈론 대신에 광학 링(optical rings)이 이용될 수 있다. 이 링 주위의 광로 길이는 G-T 에탈론의 광 공동을 통한 광로 길이와 대략 유사할 수 있다. 마찬가지로, 도파관으로의 링의 유효 결합 계수는 G-T 에탈론의 부분 반사성과 대략 유사하다.
도 6B는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, 기판(644) 상에 마이크로제조된 링 공진기들(615A-B)을 포함하는 ODC 장치(602)의 상면 블록도이다. 매립 도파관(613)이 기판 내에 또는 기판 상에 마이크로제조된다. 2개의 쌍의 광학 링들도 기판 내에 마이크로제조된다 ― 비록 대안 실시예들에서는 선택적으로 더 적은수의 또는 더 많은 수의 쌍의 광학 링들이 포함될 수 있지만. 링이라는 용어는 원형을 의미하지 않고 링은 선택적으로 타원형 또는 비원형(non-circular)일 수 있다.
제1 쌍은 제1 작은 링(617A) 및 제1 큰 링(615A)을 포함한다. 제2 쌍은 제2 작은 링(617B) 및 제2 큰 링(615B)을 포함한다. 각각의 작은 링들은 도파관과 미미하게(evanescently) 또는 광학적으로 결합될 수 있고, 각각의 쌍들 내의 링들은 서로 미미하게 또는 광학적으로 결합될 수 있다. 광학 결합의 양은 분리 거리에 적어도 부분적으로 기초할 수 있고, 또한 결합 길이에 적어도 부분적으로 기초할 수도 있다. 일반적으로, 분리 거리가 작을수록 그리고 결합 길이가 클수록, 광학 결합은 더 커진다.
본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 작은 광학 링들은 상이한 양의 광학 결합으로 도파관에 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 상이한 분리 거리 및/또는 상이한 결합 길이가 작은 광학 링들에 대해 이용될 수 있다. 예로서, 예시된 실시예에 도시된 바와 같이, 그 광학 링들 중 하나 이상은 도파관 내의 결합 길이를 증가시키기 위하여 도파관의 방향으로 신장되거나 타원형일 수 있다.
작은 링들은 그들의 대응하는 큰 링들에 온도 의존 유효 결합 계수들(temperature dependent effective coupling coefficients)을 제공할 수 있다. 이들 상이한 유효 결합 계수들은 상이한 양의 광 분산을 보상하기 위해 온도 의존 부분 반사성들과 대략 유사한 방식으로 이용될 수 있다.
도시된 ODC 장치는 제1 쌍의 링들에 대한 선택적인 제1의 모놀리식으로 통합된(monolithically integrated) 온도 센서(693A), 및 제2 쌍의 링들에 대한 선택적인 제2의 모놀리식으로 통합된 온도 센서(693B)를 포함한다. 도시된 ODC 장치는 또한 제1 쌍의 링들에 대한, 예를 들면, 저항성 히터(resistive heater) 등의, 선택적인 제1의 모놀리식으로 통합된 온도 제어 장치(694A), 및 제2 쌍의 링들에 대한 선택적인 제2의 모놀리식으로 통합된 온도 제어 장치(694B)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 온도 센서들 및 온도 제어 장치들은 선택적으로 링들에 아주 근접하여 제조될 수 있고, 선택적으로 형상이 링들에 합치(conform)할 수 있다. 도시된 바와 같이, 예를 들면, 무기(inorganic) 또는 유기(organic) 절연체 등의, 선택적인 열 절연체(thermal insulator)(692)가 링들의 쌍들을 서로 열적으로 절연시키기 위해 링들의 쌍들 사이에 배치될 수 있다.
Ⅶ. 제1 예시적 ODC 장치 디자인에 의한 상이한 분산 기울기들을 갖는 광 분산의 보상을 보여주는 그래프들
도 7A-B는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따라, 온도 의존 부분 반사기들을 갖는 도 6A에 도시된 것들과 유사한 하나 이상의 에탈론들을 갖는 도 3에 도시된 것과 유사한 ODC 장치가 변화하는 광 분산의 양들을 어떻게 보상할 수 있는지를 보여주는 그래프들이다. 그래프들은 그룹 지연 곡선들이 광 섬유들에서 일어날 수 있는 예상되는 상이한 광 분산의 양들을 나타내기 위해 상이한 기울기들을 갖는 상이한 선들과 근사하도록 ODC 장치가 튜닝될 수 있는 것을 보여준다. 그래프의 좌측에서 그룹 지연 곡선은 약 2000 ㎰/㎚의 기울기를 갖는 선과 근사한 반면, 그래프의 우측에서 그룹 지연 곡선은 약 1000 ㎰/㎚의 기울기를 갖는 선과 근사하다. 가변적인 반사성은 2000 ㎰/㎚에 대하여 사용된 것과는 상이한 곡선들의 세트가 1000 ㎰/㎚ 기울기를 성취하는 데 이용될 수 있도록 FWHM, 피크 그룹 지연, 및 피크 지연이 일어나는 파장이 에탈론들에 대하여 변화되게 한다. 제한이 아니라 예로서, 1000 ㎰/㎚ 기울기에 대한 곡선들의 세트는 보다 작은 피크 지연 및 대응하는 보다 넓은 FWHM을 가질 수 있다. 이들뿐만 아니라 다수의 점차적으로 변화하는 상이한 기울기들이 실리콘 광 공동들에 대하여 약 30℃인 순환 주기에 걸쳐서 에탈론들을 열적으로 튜닝함으로써 성취될 수 있다. 적합한 기울기를 성취하는 온도들은 시뮬레이션을 통하여 추정되고 실제 장치에 대하여 교정될 수 있다.
Ⅷ. 제2 예시적 ODC 장치 디자인
도 8A는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, ODC 장치(802)의 블록도이다. 이 ODC 장치는 실질적으로 동일하거나 유사한 온도까지 가열되는 동일하거나 유사한 두께 에탈론들의 제1의 소위 "플러스 곡선(positive curve)" 그룹(840), 및 실질적으로 동일하거나 유사한 온도까지 가열되는 동일하거나 유사한 두께 에탈론들의 제2의 소위 "마이너스 곡선(negative curve)" 그룹(842)을 포함한다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 에탈론들은 G-T 에탈론들을 포함할 수 있다 ― 비록 본 발명의 범위가 이에 관하여 제한되지는 않지만.
플러스 곡선 그룹은 제1 에탈론(816A), 제2 에탈론(816B), 및 제3 에탈론(816C)을 포함한다. 마이너스 곡선 그룹은 제4 에탈론(816D), 제5 에탈론(816E), 제6 에탈론(816F), 및 제7 에탈론(816G)을 포함한다. 본 발명의 대안 실시예들에서는, 선택적으로 이 그룹들의 어느 한쪽 또는 양쪽 모두에 보다 적은 수의 또는 보다 많은 수의 에탈론이 포함될 수 있다. 그룹들이 동일하거나 유사한 수의 에탈론들을 가질 필요는 없다. 에탈론들은 선택적으로 본 명세서의 어떤 다른 곳에서 논의된 에탈론들의 특징들의 일부 또는 전부를 가질 수 있다. 간결함을 위하여, 그리고 설명을 모호하게 하는 것을 피하기 위하여, 본 설명은 상이한 및/또는 추가의 특징들을 강조하는 경향이 있다.
플러스 및 마이너스 곡선 그룹들의 에탈론들은 서로 광학적으로 결합된다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서는, 플러스 및 마이너스 곡선 그룹들의 교호하는 에탈론들이 서로 직렬로 광학적으로 결합된다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만.
제1 에탈론은 제1 부분 반사성(818A)을 갖고, 제2 에탈론은 제2 부분 반사성(818B)을 갖고, 제3 에탈론은 제3 부분 반사성(818C)을 갖는다. 마찬가지로, 제4 에탈론은 제4 부분 반사성(818D)을 갖고, 제5 에탈론은 제5 부분 반사성(818E)을 갖고, 제6 에탈론은 제6 부분 반사성(818F)을 갖고, 제7 에탈론은 제7 부분 반사성(818G)을 갖는다.
본 발명의 하나 이상의 실시예들에서는, 플러스 및 마이너스 곡선 그룹들 각각 내에 복수의 상이한 반사성 및 FWHM을 갖는 에탈론들이 포함될 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 반사성들은, 단지 몇 개의 예를 들면, 상이한 재료, 상이한 두께, 또는 상이한 스택 층들의 수를 갖는 반사기들을 이용함으로써 상이하게 될 수 있다. 상이한 반사성들을 갖는 에탈론들은 상이한 피크 지연들 및 상이한 FWHM에 의해 특징지어지는 상이한 지연 응답 곡선들을 가질 수 있다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 상이한 반사성들은 실질적으로 포물선 형상을 갖는 그룹 지연 곡선(그룹 내의 에탈론들의 지연 곡선들의 합)을 제공하도록 선택될 수 있다 ― 비록 본 발명의 범위가 그와 같이 제한되지는 않지만.
본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 플러스 곡선 그룹의 에탈론들은 실질적으로 동일하거나 유사한 온도까지 함께 가열될 수 있다. 마찬가지로, 마이너스 곡선 그룹의 에탈론들은 실질적으로 동일하거나 유사한 온도까지 함께 가열될 수 있다. 여기서 사용될 때, 달리 명시되지 않는 한, 에탈론들의 온도들은 서로 1℃ 내에 있을 때 실질적으로 동일하다. 2개 이하의 온도만을 제어하는 것은 보다 많은 온도들을 제어하는 것에 비하여 일부 실시예들에서 소정의 이점들을 제공할 수 있다. 에탈론들을 가열하는 상이한 접근법들에 대해서는 아래에서 더 논의될 것이다.
예를 들면, 고 반사기들 및 광 공동 두께들 등의, 에탈론들의 디자인의 그 밖의 양태들은 선택적으로 동일하거나 유사할 수 있다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만. 이것은 잠재적으로 제조를 단순화하는 데 도움이 될 수 있다. 대안적으로, 선택적으로 상이한 고 반사기들 및/또는 상이한 광 공동 두께가 이용될 수도 있다.
G-T 에탈론들 대신에 광학 링 공진기들이 이용되는 대략 유사한 ODC 장치가 고려된다. 도 8B는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, 기판(844) 상에 마이크로제조된 광학 링 공진기들(815A-C)의 제1 그룹 및 광학 링 공진기들(815D-F)의 제2 그룹을 포함하는 ODC 장치(802)의 상면 블록도이다. 제1 및 제2 그룹들의 각각의 광학 링들은 매립 도파관(813)과 광학적으로 결합된다.
예를 들면, 저항성 히터 등의, 제1 열 장치(850)가 선택적으로 기판 상에 마이크로제조될 수 있고 또는 제1 그룹의 링들에 근접하여 모놀리식으로 통합될 수 있다. 마찬가지로, 제2 열 장치(852)가 선택적으로 기판 상에 마이크로제조될 수 있고 또는 제2 그룹의 링들에 근접하여 모놀리식으로 통합될 수 있다. 모놀리식으로 통합된 온도 센서들(도시되지 않음)이 선택적으로 유사하게 포함될 수 있다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만. 향상된 열 절연을 제공하기 위해 절연 재료(892)가 선택적으로 제1 및 제2 그룹들의 링들 사이에 배치될 수도 있다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만.
Ⅸ. 제2 예시적 ODC 장치 디자인의 구체적인 예
다시 G-T 에탈론들에 기초한 ODC 장치들을 참조하여, 도 9는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, 기판(944)과 결합된 ODC 장치(902)의 상면도의 블록도이다. 이 ODC 장치는 제1의 소위 "플러스 곡선" 에탈론 그룹(940) 및 제2의 소위 "마이너스 곡선" 에탈론 그룹(942)을 포함한다.
플러스 곡선 에탈론 그룹은 제1 에탈론(916A), 제2 에탈론(916B), 및 제3 에탈론(916C)을 포함한다. 마이너스 곡선 에탈론 그룹은 제4 에탈론(916D), 제5 에탈론(916E), 제6 에탈론(916F), 및 제7 에탈론(916G)을 포함한다. 논의된 바와 같이, 본 발명의 대안 실시예들에서는, 선택적으로 이 그룹들의 어느 한쪽 또는 양쪽 모두에 보다 적은 수의 또는 보다 많은 수의 에탈론이 포함될 수 있다. 이 그룹들은 또한 선택적으로 동일하거나 유사한 수의 에탈론들을 가질 수 있다.
예시된 실시예에서, 플러스 곡선 그룹의 에탈론들은 단일 제1 모놀리식 기판(946) 상에 모놀리식으로 제조된다. 마찬가지로, 마이너스 곡선 그룹의 에탈론들은 단일 제2 모놀리식 기판(948) 상에 모놀리식으로 제조된다. 에탈론 기판들은 단면으로 도시되어 있고 보다 큰 기판(944)에 픽앤플레이스(pick-and-place)되거나 또는 다른 방법으로 탑재 또는 부착될 수 있다. 일단 탑재되면, 에탈론 기판들은 에폭시, 솔더, 또는 기타 접착제로 부착될 수 있다. 에탈론 기판들은 하나의 웨이퍼 상에 일괄(batch) 제조될 수도 있고 보다 큰 패키지 기판들이 상이한 웨어퍼 상에 일괄 제조될 수도 있다 ― 비록 대안적으로 각각의 세트들이 단일 웨이퍼 상에 함께 제조될 수도 있지만. 도시된 바와 같이, 에탈론 기판들은, 그의 에탈론들은 서로 반사성 광 통신하도록, 서로 실질적으로 평행하게 정렬될 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서는, 평행성을 향상시키기 위해 에탈론 기판들 사이에 광학적으로 평탄한 스페이서(optically flat spacer)가 포함될 수 있다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만. 예로서, 에탈론 기판들은 약 1 밀리미터 높이와 수 밀리미터 폭 정도의 치수를 가질 수 있다 ― 비록 본 발명의 범위가 이들 특정 치수에 제한되지는 않지만. 설명의 간결성과 명료성을 위하여, 설명의 도면들에 도시된 요소들은 반드시 일정한 비례로 도시된 것은 아니다. 예를 들면, 그 요소들 중 일부의 치수들은 강조 도는 명료성을 위하여 다른 요소들에 대하여 과장되어 있다. 여기에 도시된 장치들은 도시된 것들과는 다른 배향으로 이용될 수도 있다.
플러스 곡선 에탈론 그룹은, 예를 들면, 높은 반사성의 금속층 또는 유전체 스택 등의 제1 고 반사기(920A), 및 예를 들면, 연마된 단결정 실리콘 기판 등의 단일 제1 모놀리식 기판을 공유한다. 플러스 곡선 그룹의 각 에탈론은 상이한 부분 반사기를 가질 수 있다. 특히, 제1 에탈론은 제1 부분 반사기(918A)를 갖고, 제2 에탈론은 제2 부분 반사기(918B)를 갖고, 제3 에탈론은 제3 부분 반사기(918C)를 갖는다.
마이너스 곡선 에탈론 그룹은, 예를 들면, 높은 반사성의 금속층 또는 유전체 스택 등의 제2 고 반사기(920B), 및 예를 들면, 연마된 단결정 실리콘 기판 등의 단일 제2 모놀리식 기판을 공유한다. 마이너스 곡선 그룹의 각 에탈론은 상이한 부분 반사기를 가질 수 있다. 특히, 제4 에탈론은 제4 부분 반사기(918D)를 갖고, 제5 에탈론은 제5 부분 반사기(918E)를 갖고, 제6 에탈론은 제6 부분 반사기(918F)를 갖고, 제7 에탈론은 제7 부분 반사기(918G)를 갖는다.
본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 제1 및 제3 반사기들은 선택적으로 동일하거나 유사한 반사성들 및/또는 FWHM을 가질 수 있고, 제4 및 제7 반사기들은 선택적으로 동일하거나 유사한 반사성들 및/또는 FWHM을 가질 수 있고, 제5 및 제6 반사기들은 선택적으로 동일하거나 유사한 반사성들 및/또는 FWHM을 가질 수 있다. 즉, 그룹 내에서 반사성들은 그룹의 중심에 관하여 대칭적일 수 있다. 그러나, 본 발명의 범위는 이에 관하여 제한되지는 않는다.
본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, 에탈론 그룹을 제조하는 방법은, 모놀리식 기판을 연마하는 단계, 상기 연마된 기판의 한 면에 제1 고 반사기를 형성하는 단계, 및 상기 연마된 기판의 다른 반대 면에 복수의 부분 반사기들을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, 상기 부분 반사기들을 형성하는 방법은, 레지스트 층을 퇴적하는 단계, 의도된 퇴적의 위치를 제외한 모두를 보호하기 위해 상기 레지스트 층을 패터닝하는 단계, 상기 의도된 퇴적의 위치 위에 부분 반사기를 나타내는 하나 이상의 층을 퇴적하는 단계, 상기 패터닝된 레지스트 층을 제거하는 단계, 및 상기 레지스터를 퇴적하고, 상이한 부분 반사기들을 형성하기 위하여 상기 레지스트를 패티닝하고, 부분 반사기를 나타내는 상기 하나 이상의 층을 퇴적하는 동작들을 반복하는 단계를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 범위는 이 방법에만 제한되지는 않는다.
플러스 및 마이너스 곡선 그룹들의 에탈론들은 서로 광학적으로 결합된다. 도시된 바와 같이, 플러스 곡선 에탈론 그룹의 부분 반사기들은 마이너스 곡선 에탈론 그룹의 부분 반사기들에 실질적으로 대향하여 평행하게 배치 및 정렬될 수 있다. 예시된 실시예에서, 플러스 및 마이너스 곡선 그룹들의 교호하는 에탈론들은 서로 직렬로 광학적으로 결합된다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만.
예를 들면, 광 섬유 및/또는 시준 렌즈(collimating lens) 등의 소스로부터의 광학적으로 분산된 광은 제4 에탈론의 제4 부분 반사기에 입사될 수 있다. 제4 에탈론은 그 광을 제1 에탈론에 반사시킬 수 있다. 제1 에탈론은 그 광을 제5 에탈론에 반사시킬 수 있고, 제5 에탈론은 그 광을 제2 에탈론에 반사시킬 수 있고, 제2 에탈론은 그 광을 제6 에탈론에 반사시킬 수 있고, 제6 에탈론은 그 광을 제3 에탈론에 반사시킬 수 있고, 제3 에탈론은 그 광을 제7 에탈론에 반사시킬 수 있고, 제7 에탈론은 그 광을, 예를 들면, 렌즈 및/또는 광 검출기 장치 등의 다른 대상(destination)에 반사시킬 수 있다. 에탈론들은 집합적으로 광에 대하여 광 분산 보상을 수행할 수 있고 따라서 제7 에탈론에 의해 반사된 광은 광 분산 보상된 광을 나타낼 수 있다.
플러스 곡선 에탈론 그룹은 제1 가열 영역(950)에서 그룹으로서 함께 가열 및/또는 냉각될 수 있다. 마찬가지로, 마이너스 곡선 에탈론 그룹은 그룹 가열 영역(952)으로서 함께 가열 및/또는 냉각될 수 있다. 이 예시적인 구성에서는, 그 영역들 내에서 가열 및/또는 냉각을 개별적으로 제어함으로써 하나 이상의 또는 각각의 그룹들이 개별적으로 열-광학적으로 튜닝될 수 있다. 2개의 영역들 간의 열 절연을 용이하게 하기 위하여, 그 영역들 사이에 열 배리어 또는 절연체(thermal barrier or insulator)가 포함될 수 있다. 예를 들면, 저항성 히터 등의, 다양한 적합한 히터들의 예들에 대해서는 아래에서 더 상세히 논의될 것이다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서는, 선택적으로 하나 이상의 그룹에 대하여 예를 들면 열-전기 냉각기 등의 냉각기들이 포함될 수 있다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만. 주위 환경으로의 수동 냉각은 또 다른 옵션이다.
Ⅹ. 플러스 및 마이너스 그룹 지연 곡선들을 보여주는 그래프들
도 10A는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, 소위 플러스 곡선 에탈론 그룹에 대한 지연 곡선들(delay curves)을 보여주는 그래프이다. 1, 2, 및 3으로 표시된 3개의 상이한 지연 곡선들은 각각 플러스 곡선 에탈론 그룹들의 제1, 제2, 및 제3 에탈론들에 대한 지연 대 주파수 응답 곡선을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 상이한 지연 곡선들 각각은 상이한 중심 주파수 또는 피크 지연을 가질 수 있다. 즉, 3개의 상이한 지연 곡선들의 중심 주파수들 또는 피크 지연들은 주파수에서 시프트된다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 중심 주파수의 시프트는 광의 위상을 조정하는 데 이용될 수 있는 층의 두께의 차이에 적어도 부분적으로 기인할 수 있다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만. 주파수를 시프트하는 다른 접근법들도 잠재적으로 적합하다. 더 도시된 바와 같이, 제2 및 제3 에탈론들에 대한 곡선들은 실질적으로 유사한 형상 또는 FWHM 및 피크 지연들을 갖는다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만. 도시된 특정 실시예에서, 에탈론들은 약 20 ㎓의 FSR을 갖는다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만. 플러스 곡선 에탈론 그룹의 제1, 제2, 및 제3 에탈론에 대한 3개의 상이한 지연 곡선들의 합을 나타내는 "플러스 그룹(positive group)"으로 표시된 그룹 지연 곡선도 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 플러스 곡선 에탈론 그룹에 대한 그룹 지연 곡선은 실질적으로 포물선 형상을 가질 수 있다. 포물선은 위쪽으로 열려 있고 일반적으로 볼록하다. 이 볼록 포물선 형상은 그룹 지연 곡선 내의 그룹 지연 피크들 사이에 있고, 약 193500 ㎓의 주파수에서 최소치를 갖는다.
도 10B는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, 소위 마이너스 곡선 에탈론 그룹에 대한 지연 곡선들을 보여주는 그래프이다. 4, 5, 6, 및 7로 표시된 4개의 상이한 지연 곡선들은 각각 마이너스 곡선 에탈론 그룹들의 제4, 제5, 제6 및 제7 에탈론들에 대한 지연 대 주파수 응답 곡선을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 상이한 지연 곡선들 각각은 상이한 중심 주파수 또는 피크 지연을 가질 수 있다. 즉, 4개의 상이한 지연 곡선들의 중심 주파수들 또는 피크 지연들은 주파수에서 시프트된다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 중심 주파수의 시프트는 광의 위상을 조정하는 데 이용될 수 있는 층의 두께의 차이에 적어도 부분적으로 기인할 수 있다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만. 주파수를 시프트하는 다른 접근법들도 잠재적으로 적합하다. 더 도시된 바와 같이, 제4 및 제7 에탈론들에 대한 곡선들은 실질적으로 유사한 형상, FWHM, 및 피크 지연들을 갖는다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만. 마찬가지로, 제5 및 제6 에탈론들에 대한 곡선들은 실질적으로 유사한 형상 또는 FWHM 및 피크 지연들을 갖는다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만. 도시된 특정 실시예에서, 에탈론들은 약 100 ㎓의 FSR을 갖는다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만. 예로서, 약 0.4 ㎜의 결정성 실리콘 광 공동 두께가 이 FSR을 제공할 수 있다. 마이너스 곡선 에탈론 그룹의 제4, 제5, 제6 및 제7 에탈론에 대한 4개의 상이한 지연 곡선들의 합을 나타내는 "마이너스 그룹(negative group)"으로 표시된 그룹 지연 곡선도 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 마이너스 곡선 에탈론 그룹에 대한 그룹 지연 곡선은 실질적으로 포물선 형상을 가질 수 있다. 포물선은 아래쪽으로 열려 있고 일반적으로 오목할 수 있다. 이 오목 포물선 형상은 그룹 지연 곡선 내의 그룹 지연 피크들에 있고, 약 193500 ㎓의 주파수에서 최대치를 갖는다.
ⅩⅠ. 제2 예시적 ODC 장치에 의한 상이한 분산 기울기들을 갖는 광 분산의 보상을 보여주는 그래프들
본 발명의 하나 이상의 실시예들에서는, 광 섬유에 의해 도입되는 광 분산의 양을 원상태로 되돌릴 광 분산 보상의 양의 직선 또는 다른 표현을 성취하기 위하여, 예를 들면, 포물선 등의, 볼록 및 오목 그룹 지연 곡선들이 함께 더해지거나, 중첩(superimpose)되거나, 또는 다른 방법으로 조합될 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 적어도 제1 근사(approximation)까지, 일부 광 섬유들에서, 도입된 광 분산의 양은 광의 주파수와 함께 대략 선형적으로 변화한다. 직선에의 상당히 합리적인 근사를 제공하기 위하여 볼록 및 오목 포물선들이 함께 더해지거나 다른 방법으로 조합될 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예들에서는, 플러스 곡선 에탈론 그룹, 마이너스 곡선 에탈론 그룹, 또는 양쪽 모두의 온도를 조정함으로써, 선들의 기울기들이 수정될 수도 있고, 또는 ODC 장치의 ODC 보상 특징들이 수정될 수도 있다. 온도를 조정하는 것은 가열, 냉각, 또는 가열과 냉각의 양쪽 모두를 포함할 수 있다.
예를 들면, 동일하거나 유사한 양만큼 하나의 그룹을 가열하고 다른 그룹을 냉각시키는 것은 중심 파장을 변화시키지 않고 기울기를 변화시킬 수 있다. 다른 예로서, 만일 모든 그룹들이 동일하거나 유사한 양만큼 가열되면, 분산 기울기를 변화시키지 않고 중심 파장이 변경될 수 있다. 또 다른 예로서, 모든 그룹들을 가열시키지 않고 하나의 그룹을 가열시키는 것은 분산 기울기를 변화시키고, 또한 중심 파장(피크 지연이 일어나는 주파수)을 이동시킬 수 있다.
도 11A-E는 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 도 10A-B에 도시된 플러스 및 마이너스 곡선 그룹들이 광 분산 보정의 변화하는 레벨들을 제공하기 위해 상이한 온도들에 대하여 그 곡선들이 어떻게 함께 더해질 수 있는지를 보여주는 그래프들이다. 도 11A-E는 각각 약 6000 ㎰/㎚, 3000 ㎰/㎚, 0 ㎰/㎚(예를 들면 실체적인 분산 보정이 없음), -3000 ㎰/㎚, 및 -6000 ㎰/㎚의 기울기를 갖는 선을 제공하기 위해 플러스 및 마이너스 곡선들이 함께 더해지는 것을 보여준다. 따라서, 광 분산의 상이한 양들 및 타입들을 나타내기 위해 복수의 상이한 에탈론 그룹들에 대한 복수의 그룹 지연 곡선들이 함께 더해질 수 있다.
A로부터, B로, C로, D로, 및 그 후 E로 진행하는 시퀀스에서의 각 후속 도면은 플러스 곡선을 주파수에서 약 2.5 ㎓만큼 더 높게 튜닝하고 마이너스 곡선을 주파수에서 약 2.5 ㎓만큼 더 낮게 튜닝함으로써 선행 도면과 상이할 수 있다. 제한이 아니라 예로서, 만일 약 10 ㎓/℃의 열-광학 튜닝 비율을 갖는 단결정 실리콘으로부터 플러스 곡선 그룹의 공동들이 제조된다면, 그 플러스 곡선 그룹은 약 2.5 ㎓만큼 주파수를 증가시키기 위해 약 0.25℃만큼 냉각될 수 있다. 만일 결정성 실리콘으로부터 마이너스 곡선 그룹의 공동들이 제조된다면, 그 마이너스 곡선 에탈론 그룹은 약 2.5 ㎓만큼 주파수를 감소시키기 위해 약 0.25℃만큼 가열될 수 있다.
이제, 이들은 몇 개의 예에 불과하다. 본 발명의 범위는 이들 특정 예들에만 제한되지는 않는다. 예를 들면, 선형적인 관계보다는, 선택적으로 비선형적인 표현들이 그룹 지연 곡선들의 조합에 의해 표현되거나 근사해질 수 있다. 다른 예로서, 단지 2개의 그룹 지연 곡선보다는, 3개 이상의 그룹 지연 곡선들이 조합될 수 있다. 또 다른 예로서, 포물선 곡선보다는, 선택적으로 다른 형상을 갖는 곡선들이 이용될 수 있다. 당 기술 분야에서 숙련된 지식이 있고 본 명세서의 혜택을 입은 자에게는 추가의 변형들 및 개조들이 명백할 것이다.
ⅩⅡ. 예시적인 히터 및 온도 센서
도 12는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, 하나 이상의 에탈론들(1216)에 대한 온도 제어 및 온도 감지 구성을 보여준다. 상기 하나 이상의 에탈론들은 기판(1244) 상에 탑재된다. 일 양태에서, 상기 하나 이상의 에탈론들은 단 하나의 에탈론을 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 하나 이상의 에탈론들은 복수의 에탈론을 갖는 에탈론 웨이퍼를 포함할 수 있다.
예로서, 상기 기판은 실리콘 또는 글라스 기판을 포함할 수 있다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만. 상기 하나 이상의 에탈론들을 열적으로 더욱 절연시키기 위하여 선택적으로 예를 들어 실리콘 질화물, 또는 다른 열 절연 재료를 포함하는 등의, 선택적인 열 절연 영역(thermal isolation region)이 포함될 수 있다 ― 비록 이것은 필수적인 것이 아니라 선택적인 것이지만. 만일 기판이 글라스 또는 다른 충분한 절연 재료를 포함한다면, 여분의 열 절연 영역은 일반적으로 필요하지 않다.
이 가열 및 감지 구성은, 예를 들면, 와이어 본드 패드 등의, 복수의 전기 콘택트들(1290A-F), 및 예를 들면, 금속 트레이스 등의, 복수의 도전성 경로들(1291A-F)을 포함한다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 상기 전기 콘택트들 및 도전 경로들은 기판 위에 패터닝된 도전성 금속 또는 다른 층으로서 마이크로제조될 수 있다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만.
예시된 실시예는 제1 도전성 경로(1291A)와 결합된 제1 전기 콘택트(1290A), 제2 도전성 경로(1291B)와 결합된 제2 전기 콘택트(1290B), 제3 도전성 경로(1291C)와 결합된 제3 전기 콘택트(1290C), 제4 도전성 경로(1291D)와 결합된 제4 전기 콘택트(1290D), 제5 도전성 경로(1291E)와 결합된 제5 전기 콘택트(1290E), 및 제6 도전성 경로(1291F)와 결합된 제6 전기 콘택트(1290F)를 포함한다. 그러나, 본 발명의 범위는 도시된 이 특정 실시예에 제한되지 않는다. 선택적으로 보다 적은 수의 또는 보다 많은 수의 콘택트들 및 리드(lead)들이 포함될 수도 있다.
전기 콘택트들은 예를 들면 와이어 본드에 의하여 제어 로직과 결합될 수 있다. 제3 내지 제6 전기 콘택트들(1290C-F) 및 제3 내지 제6 도전성 경로들(1291C-F)은 에탈론(들)의 온도를 모니터하는 데 이용될 수 있다. 예를 들면, 전기 콘택트들(1290C 및 1290F) 등의 한 쌍의 전기 콘택트들은 정전류를 운반하는 데 이용될 수 있다. 예를 들면, 전기 콘택트들(1290D-E) 등의 다른 한 쌍의 전기 콘택트들은 전압 강하 또는 변화를 탐지하는 데 이용될 수 있다. 마이크로제조된 4-와이어 프로브(four-wire probe)는 와이어 본딩 또는 다른 소스들로부터의 표유 직렬 저항(stray series resistance)으로부터 RTD 기능을 분리시키는 데 도움이 될 수 있다. 모니터된 데이터는 교정을 위하여 및/또는 열-광학 튜닝을 위하여 제어 로직에 제공될 수 있다.
전기 콘택트들(1290A 및 1290B) 및 도전성 경로들(1291A 및 1291B)은, 예를 들면, 가열 및/또는 냉각 등의, 온도 제어 또는 열-광학 튜닝을 위해 이용될 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 도전성 경로들은 비교적 두꺼울 수 있고, 또는 다르게는 충분한 도전성 재료를 포함할 수 있고, 따라서 이들 도전성 경로들에서는 상기 하나 이상의 에탈론들의 인접한 국소 부근을 제외하고는 저항으로 인해 그렇게 많은 열이 발생될 수 없다.
이제, 위에서 논의된 바와 같이, 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, G-T 에탈론의 광 공동 내에 결정성 실리콘 또는 다른 높은 굴절률의 재료가 포함될 수 있다. 결정성 실리콘의 비교적 큰 열-광학 계수는 에탈론이 예를 들면 약 30℃의 비교적 작은 온도 범위에 걸쳐서 열-광학적으로 튜닝되게 할 수 있다. 그러한 작은 온도 범위에 걸친 튜닝 시에, 에탈론 온도의 정확한 감지가 동작을 위해 유리할 수 있다.
에탈론의 온도의 정확한 감지 및 제어를 증진하기 위하여 에탈론에 아주 근접하여 온도 제어 장치 및 온도 센서를 포함시키는 상이한 접근법들이 고려된다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서는, 온도 제어 장치, 예를 들면, 저항성 히터 및/또는 열-전기 냉각기, 및 온도 센서가 대응하는 도전성 경로들과 결합될 수 있고 상기 하나 이상의 에탈론들 바로 아래에 또는 다른 식으로 근접하여 배치될 수 있다. 여기서 사용될 때, 달리 명시되지 않는 한, 온도 제어 장치 및 온도 센서는 에탈론의 적어도 일부의 1 밀리미터 범위 내에 있다면 에탈론 근접한 것으로 간주된다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 온도 제어 장치 및 온도 센서는 예를 들면 백금 또는 다른 적합한 금속 등의, 리소그래프식으로 패터닝된 금속 구조들을 포함할 수 있다.
그와 같이 아주 근접하여 배치될 경우, 온도 제어 장치는 에탈론(들)을 효율적으로 그리고 신속히 가열 및/또는 냉각시킬 수 있고 온도 센서는 에탈론(들)의 온도를 정확히 감지할 수 있다. 이것은 에탈론(들)과 직접 접촉하는 경우에는 더욱 증진될 수 있다. 그러한 아주 근접 및/또는 접촉은 또한 에탈론(들)을 가열 및/또는 냉각시키는 데 소비되는 전력의 양을 저감시키는 데도 도움이 될 수 있다. 실리콘은 비교적 양호한 열 전도성을 가지므로, 에탈론에 대한 실리콘 광 공동의 선택적인 사용은 에탈론 내의 상당한 열 구배(thermal gradient)를 저감시키는 데 더욱 도움이 될 수 있다. 이것은 에탈론(들)의 정확한 온도 제어를 성취하는 데 도움이 될 수 있다.
또 다른 옵션으로서, 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 온도 제어 장치 및/또는 온도 센서는 추가적인 가열 효율 및 온도 감지 정확도를 제공하기 위하여 선택적으로 에탈론 기판과 모놀리식으로 통합될 수 있다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만. 도 13은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, 통합된 저항성 히터(1394) 및 통합된 온도 센서(1393)를 갖는 G-T 에탈론(1316)의 사시도이다. 본 발명의 대안 실시예에서, G-T 에탈론은 선택적으로 통합된 열-전기 냉각기 또는 다른 냉각 장치, 또는 통합된 냉각 장치와 통합된 가열 장치 양쪽 모두를 포함할 수 있다.
에탈론은 에탈론 기판에 마이크로제조될 수 있다. 에탈론은, 본 명세서의 어떤 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 소정의 주파수들의 관을 지연시키는 데 이용될 수 있는 광 개구(optical aperture)(1395)를 갖는다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 에탈론은 단결정 실리콘 광 공동을 포함할 수 있다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만. 실리콘의 높은 열 전도성은 에탈론 내의 열 구배를 저감시키는 경향이 있을 수 있다.
온도 센서는 선택적으로 광 개구에 아주 근접하여 마이크로제조되거나 또는 모놀리식으로 통합될 수 있다. 여기서 사용될 때 그것들은 2 밀리미터의 범위 내에 있으면 근접한 것이다. 특히, 온도 센서는 광 개구의 둘레의 적어도 일부 주위에 마이크로제조된 금속 선 또는 트레이스를 포함할 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 온도 센서는 백금 저항성 열 장치(RTD; resistive thermal device)를 포함할 수 있다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만. 백금은 높은 열 저항 계수, 양호한 화학적 안정성을 제공할 수 있고, 비교적 무거운 원소이어서 양호한 전자이동(electromigration) 내성을 가질 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 주변 환경 수동 냉각 메커니즘(ambient passive cooling mechanism)을 위하여 냉각 장치가 없는 히터만의 디자인이 이용될 수 있다. 예로서, 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 광 수신기의 지정된 동작 온도 범위는 약 -5℃ 내지 70℃일 수 있다. 그러한 실시예들에서, 에탈론의 통상의 동작 온도는, 예를 들면, 약 80℃ 내지 110℃ 등의 트랜시버의 최대 지정된 동작 온도보다 더 높은 약 10℃ 내지 40℃일 수 있다. 이것은 통상의 에탈론 동작 온도와 주변 환경 간에 약 10℃ 내지 40℃ 차이를 허용할 수 있고, 이는 아무런 냉각 능력도 없이 가열 능력에만 기초하여 온도를 제어하는 충분한 냉각을 허용할 수 있다. 그러나, 본 발명의 범위는 그와 같이 제한되지 않는다. 예를 들면, 대안 실시예에서는, 에탈론들을 적극적으로 냉각시키기 위해 선택적으로 냉각 장치가 포함될 수 있다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만.
ⅩⅢ. 패키지 디자인
도 14는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, 광 수신기 패키지(1460)의 상면도의 블록도이다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 광 수신기 패키지는 수신기 광 서브어셈블리(ROSA; receiver optical sub-assembly)를 포함할 수 있다 ― 비록 본 발명의 범위가 이에 관하여 제한되지는 않지만.
광 수신기 패키지는 포트(1462), 제1 시준 렌즈(1464), ODC 장치(1402), 제2 시준 렌즈(1466), 및 광 검출기 장치(1404)를 포함한다. 이들 컴포넌트들은 모두 패키지의 공통 하이징 내에 격납될 수 있다. 일 양태에서, 패키지는 버터플라이 패키지(butterfly package)를 포함할 수 있다 ― 비록 본 발명의 범위가 이에 관하여 제한되지는 않지만.
포트는 광 섬유(1463) 또는 다른 광원과 광학적으로 결합될 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 광 섬유는 글라스 단일 모드 광 섬유(glass single mode optical fiber)를 포함할 수 있다 ― 비록 본 발명의 범위가 이에 관하여 제한되지는 않지만. 예를 들면, 플라스틱 광 섬유 및 다중 모드(multimode) 광 섬유 등의 다른 광 섬유도 잠재적으로 적합하다. 예로서, 포트는 광 케이블 소켓(optical cable receptacle)을 포함할 수 있다. 광은 섬유 또는 다른 광원으로부터 광로를 따라 패키지에 제공될 수 있다. 광로는 대시 선으로 도시되어 있다.
제1 시준 렌즈는 광로에 포함된다. 이 시준 렌즈는 수신된 광을 시준(collimate)할 수 있다. 일 양태에서, 이 시준 렌즈는 의도된 목적을 달성하기에 라레이 범위(Raleigh range)가 충분하도록 약 300 마이크로미터의 직경으로 광을 시준할 수 있다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만. 제1 시준 렌즈는 ODC 장치 상에 광을 집광하거나 다른 방법으로 ODC 장치에 광을 제공할 수 있다.
도시된 바와 같이, 광로는 ODC 장치에 비축(off-axis)으로 또는 비직교(non-orthogonal) 각도로 접근할 수 있고 따라서 하나의 에탈론으로부터 다른 에탈론으로 반사가 일어날 수 있다. 에탈론이 작은 직경의 광속(beam)과 비축으로 이용되는 경우, 광속 간섭(beam interference)을 관리하기 위해 입사 각은 작게 유지될 수 있다. 큰 각도는 간섭을 위한 물리적 오버랩을 손상시킬 수도 있는 "광속 탈선(beam walk off)"을 초래하는 경향이 있을 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, ODC 장치의 에탈론들은 비축 성능을 향상시키기 위하여 그들의 광로 길이에서 퓨즈 실리카 글라스의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는 결정성 실리콘 또는 다른 비교적 높은 굴절률 재료를 포함할 수 있다. 즉, 만일 에탈론들의 광로 길이에 대하여 실리콘이 이용된다면, 광은 에탈론 내로 보다 강하게 굴절할 수 있고 에탈론 내에서 법선에 대해 보다 작은 각도로 전파할 수 있다. 이러한 효과는 실리콘의 굴절률에 비례하거나, 또는 적어도 직접적으로 관련될 수 있다. 또한, 동일하거나 유사한 광학 두께를 성취하기 위하여 물리적으로 보다 얇은 실리콘이 이용될 수 있다. 이러한 효과도 실리카의 굴절률에 비례하거나 또는 적어도 직접적으로 관련된다. 그 결과, 약 3.4의 굴절률을 갖는 실리콘 에탈론은 성능을 더 손상시키지 않고 약 1.5의 굴절률을 갖는 퓨즈 실리카 에탈론보다 약 5배 더 기울어질 수 있다. 이것은 잠재적으로 광속 분할기(beam splitter)을 사용할 필요를 피하는 데 도움이 될 수 있다. 실리콘은 또한 유사하게 보다 작은 광속 직경을 허용할 수 있다.
ODC 장치는 본 명세서의 어떤 다른 곳에서 설명된 바와 같이 특징, 성능, 및 디자인 특징 유연성을 가질 수 있다. ODC 장치의 마지막 에탈론은 광 분산 보상된 광을 광로에 배치되어 있는 제2 시준 렌즈에 반사할 수 있다. 예시된 실시예에서, 제2 시준 렌즈는 패키지의 전방을 향하여 있거나, 광이 수신되는 끝에 있다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만. 본 발명의 대안 실시예에서는, ODC 장치의 그룹들은 선택적으로 각각 동일한 수의 에탈론들을 가질 수 있고 따라서 광 신호가 패키지의 후방을 향하여 반사될 수 있다.
선택적인 제2 시준 렌즈는 광을 광 검출기 장치 상에 시준하는 데 도움이 될 수 있다. 이것은 광 검출기 장치 상에 광의 타이트한 집속을 제공하는 데 도움이 될 수 있고, 이는 보다 작고 잠재적으로 비용이 적게 되는 광 검출기 장치를 허용할 수 있다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만. 광 검출기 장치는 수신된 광을 하나 이상의 대응하는 전기 신호들로 변환할 수 있고, 그 전기 신호들은 당 기술 분야에 공지된 종래의 방법으로 처리될 수 있다.
ⅩⅣ. 예시적인 광 트랜시버
도 15는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, 광 트랜시버(1570)의 블록도이다. 광 트랜시버는 때때로 당 기술 분야에서 광 트랜스폰더라 불린다.
광 트랜시버는 광 수신기, 광 송신기(1372), 제어 로직(1574), 물리 매체 부착(PMA; physical medium attachment) 장치(1576), 및 전기 인터페이스(1578)를 포함한다. 이들 컴포넌트들은 회로 기판(1580)과 물리적으로 및/또는 전기적으로 결합될 수 있고 및/또는 하우징 내에 포함될 수 있다.
광 수신기 및 광 송신기는 함께 광 인터페이스(1582)를 형성한다. 예로서, 하우징은 광 케이블들 및/또는 섬유들의 짝 단자 단부(mating terminal ends)를 수용하기 위한 소켓들(receptacles)을 포함할 수 있다. 이 케이블들 및/또는 섬유들은 광 네트워크로부터 광 트랜시버로 광 신호 형태로 데이터를 통신하고 광 트랜시버로부터 광 네트워크로 데이터를 통신할 수 있다.
특히, 광 수신기는 광 네트워크로부터 광 신호를 수신할 수 있다. 광 수신기는 수신된 광 신호를 전기 신호로 변환하고 그 전기 신호를 PMA 장치와 교환할 수 있다. PMA 장치는 호스트 장치와 또는 광 트랜시버가 전기 인터페이스로서 채용되는 전자 장치의 다른 시그널링 매체와 전기 신호를 교환할 수 있다. PMA 장치는 예를 들면, 클록 승산기/다중화기(multiplier/multiplexer), 및 클록 및 데이터 복구/역다중화기(recover/demultiplexer) 등의 다양한 처리 능력들을 포함할 수 있다. 전기 인터페이스는, 예를 들면, 입력/출력 데이터 전송, 클로킹 채널, 제어 및 모니터링 채널, 및 DC 전력 및 접지를 제공할 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 광 수신기는 수신기 광 서브어셈블리(ROSA; receiver optical sub-assembly)를 포함할 수 있다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만.
광 송신기는 PMA 장치로부터 전기 신호를 수신할 수 있고 대응하는 광 신호를 광 네트워크에 송신할 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 광 송신기는 하나 이상의 수직 공동 표면 방출 레이저들(VCSELs; vertical cavity surface emitting lasers)을 포함할 수 있다 ― 비록 선택적으로 다른 타입의 광원도 이용될 수 있지만. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 광 송신기는 송신기 광 서브어셈블리(TOSA; transmitter optical sub-assembly)를 포함할 수 있다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만.
예시된 실시예에서 도시된 바와 같이, 광 수신기는 수신된 광에서의 광 분산을 보상하기 위해 여기서 개시된 ODC 장치(1502)를 포함할 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, ODC 장치는 광 트랜시버의 수신기 광 서브어셈블리 패키지 내에 광 수신기와 함께 공동 패키징될 수 있다. MSA(multi-source agreement) 트랜시버 폼 팩터들에 대한 공간 제약들은 개별적으로 패키징된 ODC 장치들을 바람직하지 않게 만드는 경향이 있을 수 있다. 또한, 광 수신기 기술은 비교적 더 많이 용도 특정적인(application specific) 경향이 있을 수 있는 광 송신기 기술에서보다 사용 면에서 더 보편적인 경향이 있다. 예를 들면, 여기서 설명된 ODC 장치로부터 이익을 얻을 수 있는 고성능 트랜스폰더들은 ODC 장치와 공동 패키징하는 것을 억제할 만큼 큰 경향이 있는 니오븀산 리튬(lithium niobate) 변조기들을 종종 이용한다. 대안적으로, 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 광 송신기는 선택적으로 또한 또는 대안적으로 여기서 개시된 ODC 장치를 포함할 수 있다. 예로서, 광 송신기의 ODC 장치는 광 분산 전치보상을 수행할 수 있다.
제어 로직은 예를 들면 마이크로컨트롤러 또는 아날로그 하드웨어를 포함할 수 있다. 제어 로직은, 시간, 온도 등에 따라서 변화할 수 있는, PMA, 광 수신기, 및 광 송신기의 제어 파라미터들을 설정할 수 있다. 제한 없이, 특정 개념들을 더 예시하기 위하여, 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서 적합한 광 트랜시버들의 특정 예로는 캘리포니아주, 산타 클라라의 인텔사로부터 입수가능한 TXN13600 광 트랜시버가 있다. 예를 들면, 일부 경우에 80 ㎞ 이상에서, DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing) 네트워크 애플리케이션에 적합한 C-대역 및 L-대역 튜닝 가능한 10 Gbps 트랜시버 등의, TXN13600 튜닝 가능한 광 트랜시버는 긴 리치를 제공할 수 있다. 예로서, 인텔 TXN13600 광 트랜시버들은 각각 니오븀산 리튬 마하-젠더(Mach-Zehnder) 또는 다른 변조기, 마이크로컨트롤러, MUX(9-비트 FIFO)/DeMux, 클록 및 데이터 복구(CDR; Clock and Data Recovery) 장치, 지터 장치, APD 및 PIN 수신기 옵션, 및 온도 튜닝된 외부 공동 레이저(external cavity laser)를 포함할 수 있다 ― 비록 본 발명의 범위가 이들 특정 컴포넌트들에 제한되지는 않지만. 이들 컴포넌트들은, 예를 들면, 약 11.5 W 미만의 전력 소실 등의 비교적 낮은 전력 소실을 가질 수 있는, 4.1" L x 3.5" W x .53" H 또는 다른 폼 팩터 장치 내에 격납될 수 있다. 일 양태에서, 상기 장치는 300 핀 MSA 모듈을 포함할 수 있다 ― 비록 이것이 필수적인 것은 아니지만. TXN13600 광 트랜시버는 선택적으로 충분한 비트 에러율(BER; Bit Error Rate) 및 충분한 신호 무결성(integrity)을 허용하도록 수신기 판정 임계치의 조정을 허용할 수 있다. 이들은 적합한 광 트랜시버들의 일례에 불과하다. 다른 타입의 광 트랜시버도 적합하다.
ⅩⅤ. 예시적인 네트워크 장비
본 발명의 다양한 실시예들에서, 여기서 개시된 광 트랜시버들은 네트워크 장비에 포함될 수 있다. 네트워크 장비의 적합한 타입으로는, 다중 서비스 제공 플랫폼(MSPPs; multi-service provisioning platforms), 광 스위치, 광 라우터, 크로스 커넥트(cross-connects), 광 애드-드롭 다중화기(optical add-drop multiplexers), 및 10 Gbps/OC-192 DWDM 장치들을 포함하지만, 이들에 제한되지는 않는다.
도 16은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, ODC 장치(1602)를 포함하는 광 트랜시버(1670)를 포함하는 네트워크 장비(1684)의 블록도이다. 예로서, 이 네트워크 장비는 라우터를 포함할 수 있다. 대안적으로, 다른 예로서, 이 네트워크 장비는 스위치를 포함할 수 있다. 스위치는 스위치 패브릭(switch fabric)을 포함할 수 있다.
네트워크 장비는 하나 이상의 프로세서(들)(1686) 및 메모리(1688)를 포함한다. 적합한 프로세서로는, 캘리포니아주, 산타 클라라의 인텔사에 의해 제조된 것들을 포함하지만, 이들에 제한되지는 않는다. 광 트랜시버, 프로세서(들), 및 메모리는, 하나 이상의 버스 또는 다른 인터커넥트(interconnects)에 의해 서로 결합되거나, 또는 다른 식으로 통신한다. 모든 네트워크 장비가 아니라 일부 네트워크 장비에서 이용되는 메모리의 한 가지 타입은 DRAM(dynamic random access memory)이다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에서, 메모리는 네트워크 장비를 작동시키기 위해 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행될 수 있는 명령들을 저장하는 데 이용될 수 있다.
ⅩⅥ. 기타 사항
본 설명 및 청구항들에서는, "결합(coupled)" 및 "접속(connected)"이라는 용어들이 그들의 파생어들과 함께 이용될 수 있다. 이들 용어들은 서로 동의어로서 의도된 것이 아님을 이해해야 할 것이다. 오히려, 특정 실시예들에서, "접속"은 2 이상의 요소들이 서로 직접 물리적 또는 전기적으로 접촉하는 것을 나타내기 위해 이용될 수 있다. "결합"은 2 이상의 요소들이 직접 물리적 또는 전기적으로 접촉하는 것을 의미할 수 있다. 그러나, "결합"은 또한 2 이상의 요소들이 서로 직접 접촉하지 않으면서도, 예를 들면, 개재하는 컴포넌트를 통하여, 서로 협력하거나 상호작용하는 것을 의미할 수도 있다.
상기 설명에서는, 설명을 위하여, 본 발명의 실시예들에 대한 철저한 이해를 제공하기 위하여 다수의 특정 상세들이 제시되었다. 그러나, 당 기술 분야에서 숙련된 지식을 가진 자에게는, 이들 특정 상세들 중 일부가 없이도 하나 이상의 다른 실시예들이 실시될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 설명된 특정 실시예들은 본 발명을 제한하기 위해서가 아니라 발명을 예시하기 위해 제공된 것이다. 본 발명의 범위는 위에서 제공된 특정 예들에 의해서가 아니라 아래의 청구항들에 의해서만 결정되어야 할 것이다. 여기에 개시된 실시예들에 대해, 예를 들면, 실시예들의 컴포넌트들의 사이즈, 구성, 기능, 재료, 동작 방식 등에 대해 변경이 이루어질 수도 있다. 도면에서 예시되고 명세서에서 설명된 것들과 등가의 모든 관계들은 본 발명의 실시예들 내에 포함된다. 그 밖의 경우에, 본 설명의 이해를 모호하게 하는 것을 피하기 위하여 잘 알려진 회로들, 구조들, 장치들, 및 동작들은 블록도 형태로 또는 상세 없이 제시되었다.
명료함을 위하여, 청구항들에서, 특정 기능을 수행하는 "수단", 또는 특정 기능을 수행하는 "단계"를 명시적으로 기술하지 않은 어떤 요소도 35 U.S.C. 섹션 112, 패러그래프 6에서 규정된 "수단" 또는 "단계"로서 해석되어서는 안 될 것이다. 특히, 청구항들에서 "단계"의 어떤 잠재적인 사용도 35 U.S.C. 섹션 112, 패러그래프 6의 규정들에 호소하기 위해 의도된 것이 아니다.
이 명세서의 전반에 걸쳐서, 예를 들어, "일 실시예", "실시예", 또는 "하나 이상의 실시예"라고 언급하는 것은, 본 발명의 실시에서 특정 특징이 포함될 수 있다는 것을 의미한다. 유사하게, 본 설명에서는 본 개시를 스트리밍하고 또한 다양한 발명의 양태들에 대한 이해를 돕기 위하여 단 하나의 실시예, 도면, 또는 그의 설명에서 때때로 다양한 특징들이 함께 그룹화된다. 그러나, 이 개시의 방법은 본 발명이 각 청구항에서 명백히 기재된 것보다 더 많은 특징들을 요구한다는 의도를 반영하는 것으로서 해석되어서는 안 될 것이다. 오히려, 다음의 청구항들이 반영하는 바와 같이, 발명의 양태들은 단 하나의 개시된 실시예의 모든 특징들보다 적은 특징들에 존재할 수 있다. 따라서, 본 상세한 설명 다음에 오는 청구항들은 이로써 명백히 본 상세한 설명에 통합되고, 각 청구항은 그의 단독으로 본 발명의 개별 실시예로서 성립한다.
따라서, 본 발명은 몇몇 실시예들에 의하여 철저히 설명되었지만, 당 기술 분야에서 숙련된 지식을 가진 자라면 본 발명이 설명된 특정 실시예들에 제한되지 않고, 첨부된 청구항들의 정신 및 범위 내에서의 변형 및 변경에 의해 실시될 수도 있다는 것을 인지할 것이다. 따라서 본 설명은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (25)

  1. 집합적으로 광을 지연시킴으로써 광 분산(optical dispersion)을 보상하고, 주파수 피크들 사이에서 볼록 형상을 갖는 제1 그룹 지연 곡선을 갖는 제1 그룹의 광 공진기 장치들; 및
    하나의 그룹으로서 상기 제1 그룹의 광 공진기 장치들의 온도를 변화시키는 하나 이상의 제1 열 장치(thermal device);
    집합적으로 광을 지연시킴으로써 광 분산(optical dispersion)을 보상하기 위해 상기 제1 그룹의 광 공진기 장치들과 광학적으로 결합되고, 주파수 피크에서 오목 형상을 갖는 제2 그룹 지연 곡선을 갖는 제2 그룹의 광 공진기 장치들; 및
    하나의 그룹으로서 상기 제2 그룹의 광 공진기 장치들의 온도를 변화시키는 하나 이상의 제2 열 장치
    를 포함하는 광 분산 보상 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 그룹의 광 공진기 장치들은 광학 링들을 포함하는 광 분산 보상 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 그룹의 광 공진기 장치들은 G-T(Gires-Tournois) 에탈론들(etalons)을 포함하는 광 분산 보상 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 그룹의 G-T 에탈론들은 기판 상에 모놀리식 집적되고, 상기 제1 그룹의 G-T 에탈론들의 광 공동(cavity)들은 상기 기판의 상이한 부분들을 포함하고, 상기 제1 그룹의 G-T 에탈론들의 고 반사기들은 상기 기판 위에 형성된 하나 이상의 층들을 공유하는 광 분산 보상 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1 그룹의 G-T 에탈론들은 동일한 광로 길이들 및 복수의 상이한 부분 반사성을 갖는 광 분산 보상 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2 그룹의 교대의 G-T 에탈론들은 직렬로 광학적으로 결합되어 있는 광 분산 보상 장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 G-T 에탈론들 중 적어도 하나는 결정성 실리콘을 포함하는 광 공동을 포함하는 광 분산 보상 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 오목 및 볼록 형상들의 조합은 광 분산된 광의 주파수들의 범위에 걸쳐 일직선으로 근사화하는 광 분산 보상 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 볼록 및 오목 형상들은 포물선 형상들을 포함하는 광 분산 보상 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 제1 열 장치는 상기 제1 그룹의 광 공진기 장치 부근에 모놀리식 집적되는 저항성 히터를 포함하는 광 분산 보상 장치.
  11. 제1항에 있어서, 수신 처리 로직에 의해 검출된 에러에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제1 및 제2 열 장치들을 제어하는 컨트롤러를 더 포함하는 광 분산 보상 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 그룹의 광 공진기 장치들 및 상기 제1 및 제2 열 장치들을 인클로징(enclosing)하는 수신기 광 서브어셈블리(receiver optical sub-assembly)를 더 포함하는 광 분산 보상 장치.
  13. 집합적으로 광을 지연시킴으로써 광 분산(optical dispersion)을 보상하기 위해 G-T(Gires-tournois) 에탈론들 및 광학 링 공진기들로부터 선택되고, 주파수 피크들 사이에서 볼록 형상을 갖는 제1 그룹 지연 곡선을 갖는 제1 그룹의 광학 장치들; 및
    상기 제1 그룹의 광학 장치들을 실질적으로 동일한 온도까지 열-광학적으로 튜닝하는 적어도 하나의 제1 열 장치(thermal device);
    집합적으로 광을 지연시킴으로써 광 분산을 보상하기 위해 상기 제1 그룹의 광학 장치들과 광학적으로 결합된 G-T 에탈론들 및 광학 링 공진기들로부터 선택되며, 주파수 피크에서 오목 형상을 갖는 제2 그룹 지연 곡선을 갖는 제2 그룹의 광학 장치들; 및
    상기 제2 그룹의 광학 장치들을 실질적으로 동일한 온도까지 열-광학적으로 튜닝하는 적어도 하나의 제2 열 장치
    를 포함하는 광 분산 보상 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 볼록 및 오목 형상들은 포물선 형상들을 포함하는 광 분산 보상 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제1 그룹의 상기 광학 장치들은 기판 상에 모놀리식 집적되는 G-T 에탈론들을 포함하는 광 분산 보상 장치.
  16. 제13항에 있어서, 상기 제1 그룹의 상기 광학 장치들은 동일한 광로 길이들 및 복수의 상이한 부분 반사성을 갖는 G-T 에탈론들을 포함하는 광 분산 보상 장치.
  17. 제13항에 있어서, 상기 제1 그룹의 상기 광학 장치들 중 적어도 하나는 결정성 실리콘을 포함하는 광 공동을 갖는 G-T 에탈론을 포함하는 광 분산 보상 장치.
  18. 제1 그룹의 광 공진기 장치들의 온도와 제2 그룹의 광 공진기 장치들의 온도로부터 선택된 하나 이상의 온도를 조절함으로써, 상기 제1 그룹의 광 공진기 장치들에 대한 제1 그룹 지연 곡선의 볼록 부분이 상기 제2 그룹의 광 공진기 장치들에 대한 제2 그룹 지연 곡선의 오목 부분과 겹치게 하는 것을 포함하는, 광 분산 보상 장치를 열적으로 튜닝하는 단계; 및
    상기 열적으로 튜닝된 광 분산 보상 장치로 광 분산을 보상하는 단계
    를 포함하는 광 분산 보상 방법.
  19. 제18항에 있어서, 광 분산 보상된 광 신호에서 에러를 검출하는 단계를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 온도를 조절하는 것은 상기 검출된 에러에 의존하는 광 분산 보상 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 볼록 부분과 오목 부분이 겹치게 하는 것은 볼록한 포물선 부분과 오목한 포물선 부분이 하나의 선에 근사하도록 겹치게 하는 것을 포함하는 광 분산 보상 방법.
  21. 제18항에 있어서, 상기 하나 이상의 온도를 조절하는 것은 실질적으로 동일한 양만큼 상기 제1 그룹의 온도를 증가시키고 상기 제2 그룹의 온도를 감소시키는 것을 포함하는 광 분산 보상 방법.
  22. 제13항에 있어서, 상기 광 분산 보상 장치에 광을 제공하는 글라스 단일 모드 광 섬유(glass single-mode optical fiber)를 더 포함하는 시스템에서 구현되는 광 분산 보상 장치.
  23. 집합적으로 광을 지연시킴으로써 광 분산을 보상하고, 제1 형상을 갖는 제1 그룹 지연 곡선을 갖는 제1 그룹의 광 공진기 장치들; 및
    하나의 그룹으로서 상기 제1 그룹의 광 공진기 장치들의 온도를 변화시키는 하나 이상의 제1 열 장치;
    집합적으로 광을 지연시킴으로써 광 분산을 보상하기 위해 상기 제1 그룹의 광 공진기 장치들과 광학적으로 결합되고, 상기 제1 형상에 대응하는 제2 형상을 갖는 제2 그룹 지연 곡선을 갖는 제2 그룹의 광 공진기 장치들 ― 상기 제1 및 제2 형상들의 조합은 광 분산을 보상하기 위해 동작가능함 ―; 및
    하나의 그룹으로서 상기 제2 그룹의 광 공진기 장치들의 온도를 변화시키는 하나 이상의 제2 열 장치
    를 포함하는 광 분산 보상 장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 제1 그룹의 광 공진기 장치들은 G-T 에탈론들을 포함하고, 상기 제1 그룹의 G-T 에탈론들은 동일한 광로 길이들 및 복수의 상이한 부분 반사성을 갖는 광 분산 보상 장치.
  25. 제23항에 있어서, 상기 제1 및 제2 그룹의 교대의 G-T 에탈론들은 직렬로 광학적으로 결합되어 있는 광 분산 보상 장치.
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