KR100890868B1 - Chromatic dispersion compensator using coupled photonic crystal waveguide - Google Patents

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Abstract

본 발명의 색분산 보상 장치는 굴절율이 주기적으로 변하는 광결정에서 적어도 한 줄의 주기성을 제거하여 선결함을 형성한 광결정 도파로 및 광결정 도파로의 진행 방향의 측면에 위치하여 광신호의 색분산을 유도하는 광결정 입자의 점결함으로 형성된 복수개의 공진기를 구비한 색분산 보상장치이다. 이처럼, 선결함 광결정 도파로와 점결함 공진기간의 물리적 상호 작용을 이용하여 반사없이 원하는 크기의 분산을 유도하여 매우 작은 규모의 동작 대역 및 가변적인 색분산 보상이 가능하도록 할 수 있다.The color dispersion compensating device of the present invention is a photonic crystal waveguide which is located on the side of the optical crystal waveguide and the optical crystal waveguide in which the refractive index changes periodically to remove the periodicity of at least one row to form a predecessor, thereby inducing color dispersion of the optical signal. A color dispersion compensating device having a plurality of resonators formed by particle caking. As such, the physical interaction between the pre-defect photonic crystal waveguide and the point-defect resonance period can be used to induce a dispersion of a desired size without reflection to enable a very small operating band and variable color dispersion compensation.

Description

공진기가 결합된 광결정 도파로 색분산 보상 장치{Chromatic dispersion compensator using coupled photonic crystal waveguide}Chromatic dispersion compensator using coupled photonic crystal waveguide

도 1은 본 발명에 따른 두 개의 공진기가 결합된 광결정 도파로 색분산 보상 장치의 구조를 나타내는 도면,1 is a view showing the structure of a photonic crystal waveguide color dispersion compensation device coupled to two resonators according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 색분산과 주파수간의 특성을 나타내는 그래프,2 is a graph showing a characteristic between color dispersion and frequency according to the present invention;

도 3은 도 1의 공진기의 수를 2N개로 확장한 구조를 나타내는 도면.3 is a view showing a structure in which the number of resonators of FIG. 1 is expanded to 2N.

본 발명은 광 통신에서 색분산을 보상하기 위한 보상 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 입사하는 광의 굴절율을 주기적으로 변화시키는 광결정에 점결함 및 선결함을 인위적으로 형성 및 그 결함정도를 조절하여 이들간의 상호 작용을 통해서 입력된 광신호의 색분산을 제어하는 색분산 보상 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a compensation device for compensating color dispersion in optical communication, and more particularly, by artificially forming point defects and predecessors in photonic crystals which periodically change the refractive index of incident light and controlling the degree of defects thereof. The present invention relates to a chromatic dispersion compensation device for controlling chromatic dispersion of an input optical signal through interaction between the two.

광섬유를 통신 채널로 이용하는 고속 광 통신에 있어서, 광섬유의 색분산은 전송 신호의 품질을 저하시키는 주된 요인이다. 광섬유의 색분산을 수신단에서 보상하는 기법으로 색분산 보상 광섬유(DCF:Dispersion Compensating Fiber), Chirped Fiber Grating, 비대칭 Mach-Zehnder 간섭계, 환형 공진기가 결합된 도파 로 등이 고안된 바 있다.In high speed optical communication using an optical fiber as a communication channel, color dispersion of the optical fiber is a major factor that degrades the quality of a transmission signal. As a technique for compensating the chromatic dispersion of the optical fiber at the receiver, a dispersion dispersion compensation fiber (DCF), a chirped fiber grating, an asymmetric Mach-Zehnder interferometer, and a waveguide combined with an annular resonator have been devised.

그러나, 광 통신에서는 독립적이며 가변적인 색분산이 요구되는데, 이러한 요구를 감안할 때 색분산 보상 광섬유와 Chirped Fiber Grating은 가변이 어려운 단점이 있다. 반면에 비대칭 Mach-Zehnder 간섭계와 환형 공진기가 결합된 도파로는 가변이 가능하지만 평면 도파로의 굽힘 손실에 의해서 제한되는 동작 대역의 한계가 문제된다.However, in optical communication, independent and variable color dispersion is required. In view of such a requirement, color dispersion compensation optical fiber and chirped fiber grating are difficult to change. On the other hand, the waveguide combined with the asymmetric Mach-Zehnder interferometer and the annular resonator is variable, but the limitation of the operating band is limited by the bending loss of the planar waveguide.

따라서 상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 굴절율이 주기적으로 변화하는 광결정에 점결함에 의해 형성된 공진기 및 선결함에 의한 광결정 도파로를 인위적으로 형성하고 점결함의 정도를 조절함으로써 점결함 공진기와 선결함 광결정 도파로간의 물리적인 상호 작용을 통해 입력된 광신호의 색분산을 보상하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention for solving the above problems is to artificially form a resonator formed by caking to a photonic crystal whose refractive index is periodically changed and a photonic crystal waveguide by pre- calibrating, and to adjust the degree of causticity. It is to compensate for the color dispersion of the input optical signal through the physical interaction between them.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 색분산 보상 장치는 굴절율이 주기적으로 변하는 광결정에서 적어도 한 줄의 주기성을 제거한 광결정 도파로 및 광결정 도파로의 진행 방향의 측면에 위치하여 광신호의 색분산을 유도하는 광결정 입자의 점결함으로 형성된 복수개의 공진기를 구비한다.The chromatic dispersion compensation device of the present invention for achieving the above object is located on the side of the photonic crystal waveguide and the optical crystal waveguide traveling direction to remove the periodicity of at least one row in the photonic crystal whose refractive index is periodically changed to induce color dispersion of the optical signal A plurality of resonators formed by caking of photonic crystal particles are provided.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 대한 설명에 앞서 광결정(photonic crystal)에 대한 개념을 먼저 설명한다.Prior to the description of the present invention, the concept of a photonic crystal will be described first.

광결정은 종종 광띠간격(photonic bandgap) 물질이라고도 불리는데 공간상에서 인위적으로 굴절율의 주기적인 변화가 생기도록 형성한 결정 구조이다. 인위적으로 형성된 주기적인 굴절율 변화는 규칙적인 원자의 배열이 전자의 에너지갭을 유발하듯이 광자가 광결정 내에 존재할 수 없는 에너지 갭을 가지게 되는데 이를 광띠간격이라 한다.Photonic crystals, sometimes called photonic bandgap materials, are crystal structures that are formed so that a periodic change in refractive index occurs in space. An artificially formed periodic change of refractive index results in an energy gap in which photons cannot exist in the photonic crystal, just as a regular array of atoms causes an energy gap in electrons.

만일 광띠간격에 해당하는 에너지의 광자가 광결정에 입사하면 이러한 광자는 광결정의 내부에 존재할 수 없으므로 모두 반사되고, 반도체로 구성된 광결정의 내부에서 발생되는 광자는 밖으로 나갈 방도가 없으므로 물질의 자연 방출(spontaneous emission) 자체가 바뀌게 된다.If photons of energy corresponding to the light band interval enter the photonic crystal, all of these photons are reflected because they cannot exist inside the photonic crystal. Photons generated inside the photonic crystal composed of semiconductors have no way of exiting the spontaneous material. emission itself will change.

완벽한 광결정 내부에는 광띠간격에 해당하는 에너지의 광자는 존재할 수 없으나 광결정 내에 점결함 또는 선결함을 인위적으로 줌으로써 결함모드를 형성하여 광자를 공간적으로 가두어 존재할 수 있도록 하는 것은 가능하므로 이를 통하여 점결함 공진기 및 선결함 도파로 등이 가능하다.Photons of energy corresponding to the band gap cannot exist inside a perfect photonic crystal, but it is possible to form a defect mode by artificially giving point defects or predecessors in the photonic crystal so that photons can be confined spatially. Waveguides and the like.

본 발명은 상술한 광결정의 물리적 특성을 바탕으로 점결함 공진기와 선결함 도파로의 상호 작용을 통해 입력된 광신호의 색분산을 제어한다.The present invention controls the color dispersion of the input optical signal through the interaction of the point-defect resonator and the pre-defect waveguide based on the physical properties of the photonic crystal described above.

도 1은 본 발명에 따른 두 개의 공진기가 결합된 광결정 도파로 색분산 보상 장치의 구조를 나타내는 도면이다.1 is a view showing the structure of a photonic crystal waveguide color dispersion compensation device coupled to two resonators according to the present invention.

도 1은 굴절율이 높은 반도체를 충분히 깊게 식각(etching)하여 굴절율이 높은 반도체 원기둥이 굴절율이 1인 공기중에 2차원 격자 구조로 규칙적으로 배열됨 으로써 주기적인 굴절율 변화를 가져오게 하는 광결정에서 한 줄의 반도체 기둥(광결정 입자)을 제거 즉 한 줄의 주기성을 제거하여 광결정 도파로를 형성하고 광결정 도파로의 진행 방향의 측면에 인위적으로 점결함을 형성하여 한 쌍의 공진기(제 1공진기 및 제 2공진기)를 형성한 것이다.FIG. 1 shows a row of photonic crystals in which a high refractive index semiconductor cylinder is regularly arrayed in a two-dimensional lattice structure in air having a high refractive index, thereby causing a periodic change in refractive index. Removing a semiconductor pillar (photonic crystal particle), that is, removing a single line of periodicity, forms a photonic crystal waveguide, and artificially forms point defects on the side of the photonic crystal waveguide in the traveling direction to form a pair of resonators (a first resonator and a second resonator). It is.

제 1공진기 및 제 2공진기는 동일한 특성을 가지는 점결함으로 광결정의 다른 광결정 입자들과 크기 및 굴절율이 다르게 형성된다.The first resonator and the second resonator have the same characteristics, and thus are different in size and refractive index from other photonic crystal particles of the photonic crystal.

광결정 도파로에 입력되는 색분산된 광신호는 도파로를 따라서 진행하다가 제 1공진기로 이동하여 잠시 머무른 후 다시 도파로로 이동하여 도파로를 따라 진행하게 된다. 이때, 공진기에 머무르는 광신호는 그 주파수 성분에 따라 제 1공진기에 머무는 시간이 달라지게 되는데, 제 1공진기의 공진 주파수와 가까운 주파수를 갖는 신호가 더 오래동안 제 1공진기에 머물다 도파로로 이동하게 된다. 이로인해 광신호의 주파수 성분별 진행시간의 차이가 야기된다.The color-dispersed optical signal input to the photonic crystal waveguide travels along the waveguide, moves to the first resonator, stays for a while, and then moves to the waveguide again and proceeds along the waveguide. At this time, the optical signal staying in the resonator varies in the time of staying in the first resonator according to its frequency component, and a signal having a frequency close to the resonant frequency of the first resonator stays in the first resonator for a longer time and moves to the waveguide. . This causes a difference in advancing time for each frequency component of the optical signal.

이러한 광신호의 주파수 성분별 진행시간의 차이는 광결정 도파로에 입사된 광신호의 색분산을 유발하게 된다. 이때, 제 1공진기에 의해 유발되는 분산의 부호는 제 1공진기의 공진 주파수(ω0)와 광신호의 중심 주파수(ω)의 상대적인 크기에 따라 결정되며, 분산의 크기는 제 1공진기에 머무는 시간(τe)에 의해 결정된다.The difference in the advancing time for each frequency component of the optical signal causes color dispersion of the optical signal incident on the photonic crystal waveguide. At this time, the sign of the dispersion caused by the first resonator is determined according to the relative magnitude of the resonant frequency (ω 0 ) of the first resonator and the center frequency (ω) of the optical signal, the magnitude of the dispersion is the time to stay in the first resonator is determined by (τ e ).

시간(τe)는 광결정 도파로와 제 1공진기 사이에 위치한 광결정 입자들의 수 또는 크기 변화에 의해 조절이 가능하다.The time τ e can be adjusted by changing the number or size of the photonic crystal particles located between the photonic crystal waveguide and the first resonator.

따라서, 제 1공진기의 굴절율과 크기를 조절하여 유발되는 색분산의 부호를 조절하고, 광결정 도파로와 제 1공진기 사이에 위치한 광결정 입자들의 수 또는 크기를 적절히 변화시켜 시간(τe)을 조절함으로써 제 1공진기에 의해 유발되는 분산의 크기를 조절할 수 있게된다.Therefore, by adjusting the refractive index and the size of the first resonator, the sign of the color dispersion caused, and by adjusting the time (τ e ) by appropriately changing the number or size of the photonic crystal particles located between the photonic crystal waveguide and the first resonator The amount of dispersion caused by the resonator can be adjusted.

이러한 공진기에 의해 발생되는 분산의 부호 및 크기와 시간(τe)과의 관계는 후술되는 수식을 통해 설명한다.The relationship between the sign and magnitude of the variance generated by the resonator and the time τ e will be described through the following formula.

그런데, 제 1공진기에 머물었던 광신호가 다시 광결정 도파로로 되돌아 올 때 입력신호와 동일한 진행 방향을 가지는 신호와 입력신호와 반대 방향으로 진행하는 신호가 동시에 유발되게 되는데 이는 바람직하지 못한 현상으로 입력신호와 반대 방향으로 진행하는 성분을 제거해야 한다.However, when the optical signal staying in the first resonator returns to the photonic crystal waveguide, a signal having the same traveling direction as the input signal and a signal traveling in the opposite direction to the input signal are simultaneously generated. This is an undesirable phenomenon. The components traveling in the opposite direction must be removed.

이를 위해 제 1공진기와 일정 거리에 제 1공진기와 동일한 특성의 제 2공진기를 형성한다. 제 1공진기를 거쳐간 신호는 제 2공진기에서도 제 1공진기에서와 동일한 과정을 거치게 되므로 제 2공진기에 머물다 도파로에 돌아온 광신호에 의해서도 입력신호와 동일한 방향으로 진행하는 신호와 반대 방향으로 진행하는 신호 두가지가 유발된다.To this end, a second resonator having the same characteristics as the first resonator is formed at a predetermined distance from the first resonator. Since the signal passing through the first resonator goes through the same process as that of the first resonator in the second resonator, there are two signals that travel in the same direction as the input signal by the optical signal staying in the second resonator and traveling in the same direction as the input signal. Is induced.

제 1공진기 및 제 2공진기는 사용자가 관심을 가지는 영역에서 하나의 모드를 가지며, 각 모드의 크기를 a1(t) 및 a2(t), 도파로의 입·출력 지점에서 파동의 크기를 각각 S±1 및 S±2이라 정의하면, 제 1공진기 및 제 2공진기의 공진모드의 시간에 따른 변화는 각각 수학식 1 및 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.The first resonator and the second resonator have one mode in the region of interest, and the size of each mode is a 1 (t) and a 2 (t), and the magnitude of the wave at the input and output points of the waveguide, respectively. When defined as S ± 1 and S ± 2 , the change over time of the resonance mode of the first resonator and the second resonator may be represented by Equations 1 and 2, respectively.

이때, 도파로의 진행 방향을 z축으로 하고, ±는 파동의 진행 방향을 나타내 며, |a|2이 공진모드의 에너지가 되도록 정규화되어 있고, |S|2이 파동의 파워가 되도록 정규화되어 있다고 가정한다.At this time, the traveling direction of the waveguide is taken as the z-axis, ± represents the traveling direction of the wave, and | a | 2 is normalized to be the energy of the resonance mode, and | S | Assume that 2 is normalized to be the power of the wave.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112002020311610-pat00001
Figure 112002020311610-pat00001

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112002020311610-pat00002
Figure 112002020311610-pat00002

여기에서, ω0는 공진기의 공진 주파수, β는 도파로의 전파상수(propagation constant), l 은 두 공진기간의 거리이며, 1/τ0는 공진기의 고유 손실, 1/τe는 공진기의 도파로에 의한 손실을 나타낸다. 또한, μ는 두 공진 모드의 직접적인 상호 결합 상수이며, K(=

Figure 112002020311610-pat00003
)는 공진기와 도파로의 결합상수이다. 위의 식에서 S-2 = 0 이 가정되었다.Where ω 0 is the resonant frequency of the resonator, β is the propagation constant of the waveguide, l is the distance between the two resonance periods, 1 / τ 0 is the intrinsic loss of the resonator, and 1 / τ e is the waveguide of the resonator Due to loss. In addition, μ is the direct mutual coupling constant of the two resonant modes, K (=
Figure 112002020311610-pat00003
) Is the coupling constant between the resonator and the waveguide. In the above equation, S -2 = 0 is assumed.

이러한 공진기와 도파로의 결합상수(K)는 도 1에서와 같이 도파로에서 각 공진기를 지나는 법선을 그을 때 그 법선 상에 있으며 도파로와 법선이 만나는 위치의 광결정 입자의 굴절율을 조절함으로써 조절이 가능하다.The coupling constant K of the resonator and the waveguide is on the normal when the normal passes through each resonator in the waveguide as shown in FIG. 1 and can be adjusted by adjusting the refractive index of the photonic crystal particles at the location where the waveguide and the normal meet.

수학식 1에서 S+1이 ejωt 의 시간 의존성을 가지는 경우에 대해서, 양변을 푸리에(Fourier) 변환하여 A(ω)를 S+1로 정리하여, 이를 에너지 보존 조건에 의해서 유도된 수학식 S-1 = -K*(A2e-j2βl + A1e-jβl )에 대입하면 수학식 3을 얻는다.In the case where S +1 has a time dependency of e jωt in Equation 1, Four sides are transformed by Fourier transform, and A (ω) is summarized as S +1 , which is derived from energy conservation conditions. Substituting into −1 = −K * (A 2 e −j 2βl + A 1 e −jβl ), Equation 3 is obtained.

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112002020311610-pat00004
Figure 112002020311610-pat00004

여기에서, A(ω)는 a(t)를 푸리에 변환하여 얻은 함수이다.Here, A (ω) is a function obtained by Fourier transforming a (t).

바람직한 전역(all-pass)필터의 특성은 전 대역에서 S-1 = 0 이 만족되어야 하므로, 수학식 3 으로부터 βl = 2π(m + 3/4)와 μ= 1/τe의 조건이 만족되어야 한다. Since the characteristic of the all-pass filter is desirable, S -1 = 0 must be satisfied in all bands, so the condition of βl = 2π (m + 3/4) and μ = 1 / τ e from Equation 3 must be satisfied. do.

즉, 제 1공진기와 제 2공진기간 거리가 (m + 3/4)λ가 되면(m은 0 또는 자연수이며, λ는 광결정 도파로에서의 파장), 제 2공진기로 인해 유발된 반대 방향으로 진행하는 신호가 제 1공진기에 의해 유발된 반대 방향으로 진행하는 신호를 상쇄시키게 되어 색분산 보상 장치에 입력된 광신호는 반사됨이 없이 모두 출력단으로 진행하게 된다.That is, when the distance between the first resonator and the second resonant period becomes (m + 3/4) lambda (m is 0 or a natural number and lambda is a wavelength in the photonic crystal waveguide), it proceeds in the opposite direction caused by the second resonator. The signal cancels the signal traveling in the opposite direction caused by the first resonator, so that the optical signal input to the color dispersion compensating device proceeds to the output terminal without being reflected.

이상의 조건이 만족 될 때, 역시 에너지 보존 조건에 의해 얻은 수학식 S+2 = e-j2βlS+1 - K*(A1e-j2βl + A2 e-jβl) 을 이용하여 도 1의 구조의 전달함수 H(ω)는 다음식과 같이 얻어진다. When the above conditions are satisfied, the equation S +2 = e -j2βl S +1 , which is also obtained by the energy conservation condition, The transfer function H (ω) of the structure of FIG. 1 using K * (A 1 e -j2βl + A 2 e -jβl ) is obtained as follows.

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112002020311610-pat00005
Figure 112002020311610-pat00005

수학식 4에서, 만일 각 공진기의 손실이 무시할 정도로 작다면, 전 주파수 대역에서 |H| = 1임을 알 수 있다. 즉, 오로지 위상만이 주파수에 따른 변화를 겪게 되는 전대역 필터인데, 공진기의 고유 손실이 도파로에 의한 결합 손실보다 매우 작다고 가정하면, 위상은 다음식과 같이 주어진다.In Equation 4, if the loss of each resonator is negligibly small, the | H | It can be seen that = 1. That is, only the phase is a full-band filter that undergoes a change in frequency, assuming that the inherent loss of the resonator is much smaller than the coupling loss caused by the waveguide, the phase is given by the following equation.

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112002020311610-pat00006
Figure 112002020311610-pat00006

수학식 5에서 분산특성은 다음식과 같이 주어진다.In Equation 5, the dispersion characteristic is given by the following equation.

[수학식 6][Equation 6]

Figure 112002020311610-pat00007
Figure 112002020311610-pat00007

수학식 6에서 입력되는 신호의 주파수(ω)는 알 수 있는 값이므로 ω0를 ω보다 큰 값이 되게 하느냐 아니면 작은 값으로 되게 하느냐에 따라 분산의 부호를 결정할 수 있게 된다.Since the frequency ω of the signal input in Equation 6 is a known value, it is possible to determine the sign of variance depending on whether ω 0 is larger or smaller than ω.

또한, 수학식 6을 주파수(ω)에 대한 그래프로 나타내면 도 2와 같은 형태가 되는데 여기에서 분산이 최대가 되는 주파수(ω = ωm)는 수학식 6의 주파수(ω)에 대하여 미분이 0 이 되도록 하는 주파수(ωm)로 주어지며, 수학식 6에 주파수(ωm)를 대입하면 최대 분산의 크기는 τe 2에 비례하고 색분산 보상 장치의 동작 대역은 1/τe에 비례함을 알 수 있다.In addition, when Equation 6 is represented as a graph of the frequency ω, it becomes a form as shown in FIG. = ω m ) is given as the frequency (ω m ) such that the derivative becomes 0 with respect to the frequency (ω) of Equation 6, and the maximum variance is τ e 2 by substituting the frequency (ω m ) in Equation 6 It can be seen that the band is proportional to and the operating band of the color dispersion compensating device is proportional to 1 / τ e .

따라서, 수학식 4 및 수학식 6을 통하여 반사는 없으며 원하는 크기의 분산을 유도할 수 있어 입사되는 광신호에 대한 색분산 보상 기능을 수행할 수 있음을 알 수 있다.Accordingly, it can be seen from Equation 4 and Equation 6 that there is no reflection and a dispersion of a desired size can be induced to perform chromatic dispersion compensation function for the incident optical signal.

도 3은 도 1의 공진기의 수를 2N개로 확장한 구조를 나타낸다. 도 2의 경우에도 도 1의 경우와 마찬가지로 각 공진기 사이가 (m + 3/4)λ이면 각각 두 개의 공진기 쌍들에 의해서 반사되는 신호들이 상쇄되므로 전체 색분산 보상 장치는 반사가 없으며 유발되는 색분산의 크기는 제 1도의 장치에 비해 동작대역은 변함이 없으며 N배 증가된 색분산을 유도할 수 있게 된다.FIG. 3 shows a structure in which the number of resonators of FIG. 1 is expanded to 2N. In the case of FIG. 2, as in the case of FIG. 1, if each of the resonators is (m + 3/4) λ, signals reflected by two pairs of resonators are canceled, so that the entire chromatic dispersion compensation device has no reflection and causes chromatic dispersion Compared to the apparatus shown in FIG. 1, the size of Δ is unchanged and induces N times increased color dispersion.

또한 광통신에 사용되는 파장 대역이 1500㎚인 점을 고려하면 두 개의 공진기의 거리는 수 ㎛에 지나지 않는다. 계산에 의하면 광결정에서 쉽게 얻을 수 있는 τ는 약 10㎰인데, 이는 약 100Ghz의 대역에서 약 100㎰2의 색분산을 얻을 수 있음을 의미한다. 광섬유의 β가 20㎰2/km 임을 감안하면, 수 ㎛ 길이의 장치로 약 5km 길이의 광섬유의 분산을 보상할 수 있음을 알 수 있다. In addition, considering that the wavelength band used for optical communication is 1500 nm, the distance between the two resonators is only a few micrometers. The calculation shows that τ, which can be easily obtained in the photonic crystal, is about 10 Hz, which means that a color dispersion of about 100 Hz 2 can be obtained in the band of about 100 Ghz. Considering that β of the optical fiber is 20㎰ 2 / km, it can be seen that the dispersion of the optical fiber of about 5km length can be compensated by a device having a few μm length.

도 3과 같이 공진기기 2N개 있는 구조로 확장하면 N배 증가된 분산을 얻을 수 있으므로 만일 수 mm 길이의 구조를 가정하면 수 백 km의 광섬유의 분산을 보상 할 수 있게 되어 본 발명의 색분산 보상 장치의 크기를 종전에 비해 소형화 할 수 있다.As shown in FIG. 3, when the structure is expanded to 2N resonant devices, N-fold increase in dispersion can be obtained. Therefore, assuming a structure of several mm in length, dispersion of several hundred km of optical fiber can be compensated. The size of the device can be made smaller than before.

상술한 바와 같이, 본 발명은 주기적인 굴절율 변화를 갖는 광결정에서 점결함에 의한 공진기과 선결함 도파로를 형성하고 이들간의 물리적 상호 작용을 이용하여 반사없이 원하는 크기의 분산을 유도하여 매우 작은 규모의 동작 대역 및 가변적인 색분산 보상이 가능하게 할 수 있다.As described above, the present invention forms a predefective waveguide with a resonator due to caking in photonic crystals having periodic refractive index changes, and induces dispersion of a desired size without reflection by using physical interaction therebetween, resulting in a very small operating band and Variable chromatic dispersion compensation can be enabled.

Claims (6)

삭제delete 광신호의 색분산을 보상하기 위한 장치에 있어서,An apparatus for compensating for color dispersion of an optical signal, 굴절율이 주기적으로 변하는 광결정에서 적어도 한 줄의 주기성을 제거한 선결함으로 형성된 광결정 도파로; 및A photonic crystal waveguide formed by predetermining at least one row of periodicity in a photonic crystal whose refractive index is periodically changed; And 상기 광결정 도파로의 진행 방향의 측면에 위치하여 광신호의 색분산을 유도하는 광결정 입자의 점결함으로 형성된 복수개의 공진기를 구비하고, It is provided with a plurality of resonators formed on the side of the advancing direction of the photonic crystal waveguide formed by the caking of the photonic crystal particles to induce color dispersion of the optical signal, 상기 공진기들 사이의 간격은 (m+3/4)λ인 것을 특징으로 하는 색분산 보상 장치.And the spacing between the resonators is (m + 3/4) λ. 여기에서, m은 0 또는 자연수이며, λ상기 광결정 도파로에서의 파장이다.Here, m is 0 or a natural number, and is the wavelength in the lambda -shaped photonic crystal waveguide. 삭제delete 광신호의 색분산을 보상하기 위한 장치에 있어서,An apparatus for compensating for color dispersion of an optical signal, 굴절율이 주기적으로 변하는 광결정에서 적어도 한 줄의 주기성을 제거한 선결함으로 형성된 광결정 도파로; 및A photonic crystal waveguide formed by predetermining at least one row of periodicity in a photonic crystal whose refractive index is periodically changed; And 상기 광결정 도파로의 진행 방향의 측면에 위치하여 광신호의 색분산을 유도하는 광결정 입자의 점결함으로 형성된 복수개의 공진기를 구비하고, It is provided with a plurality of resonators formed on the side of the advancing direction of the photonic crystal waveguide formed by the caking of the photonic crystal particles to induce color dispersion of the optical signal, 상기 광결정 도파로에서 상기 각 공진기를 지나는 법선 상에 있으며 상기 광결정 도파로와 상기 법선이 만나는 위치에 있는 광결정 입자의 점결함으로 형성된 결합상수 조절부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 색분산 보상 장치.And a coupling constant adjusting unit formed by caking of the photonic crystal particles on the normal line passing through the respective resonators in the photonic crystal waveguide and at the position where the photonic crystal waveguide and the normal line meet each other. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 결합상수 조절부는 주기적인 굴절율 변화를 갖는 상기 광결정의 입자와 그 굴절율이 다른 것을 특징으로 하는 색분산 보상 장치.The coupling constant adjusting unit is a dispersion dispersion compensation device, characterized in that the refractive index is different from the particles of the photonic crystal having a periodic refractive index change. 광신호의 색분산을 보상하기 위한 장치에 있어서,An apparatus for compensating for color dispersion of an optical signal, 굴절율이 주기적으로 변하는 광결정에서 적어도 한 줄의 주기성을 제거한 선결함으로 형성된 광결정 도파로; 및A photonic crystal waveguide formed by predetermining at least one row of periodicity in a photonic crystal whose refractive index is periodically changed; And 상기 광결정 도파로의 진행 방향의 측면에 위치하여 광신호의 색분산을 유도하는 광결정 입자의 점결함으로 형성된 복수개의 공진기를 구비하고, It is provided with a plurality of resonators formed on the side of the advancing direction of the photonic crystal waveguide formed by the caking of the photonic crystal particles to induce color dispersion of the optical signal, 상기 공진기에 의해 유도되는 분산의 특성은 다음식을 만족하는 것을 특징으로 하는 색분산 보상 장치.Dispersion induced by the resonator is characterized in that the chromatic dispersion compensation device characterized in that the following equation.
Figure 112008078349216-pat00008
Figure 112008078349216-pat00008
여기에서, ω는 입사되는 광신호의 주파수이고, ω0는 상기 공진기에 의해 유도되는 광신호의 주파수이며, τe 는 상기 광신호가 제1공진기에 머무는 시간이다. Here, ω is the frequency of the incident optical signal, ω 0 is the frequency of the optical signal induced by the resonator, τ e is the time the optical signal stays in the first resonator.
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