KR101492314B1 - 멀티모드 광 통신 - Google Patents

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Abstract

광 송신기는 광 도파로들의 세트 및 제1 , 제2 , 및 제3 광 변조기들을 포함한다. 세트의 광 도파로들의 출력단들은 이차원 어레이를 형성하며, 그 이차원 어레이는 멀티모드 광 도파로의 일단을 광학적으로 대면하도록 위치함에 대응해서 세트의 광 도파로들을 멀티모드 광 섬유와 단 결합할 수 있다. 제1 광 변조기는 세트의 광 도파로들 중 제1 도파로와 광학적으로 연결되며, 제2 및 제3 광 변조기들 각각은 세트의 광 도파로들의 제2 및 제3 도파로와 광학적으로 연결된다. 광 도파로들의 세트는 광 변조기들 및 멀티모드 광 섬유의 광 전파 모드들 간 계수 3 이상의 결합 행렬을 제공하도록 구성된다.

Description

멀티모드 광 통신{MULTIMODE OPTICAL COMMUNICATION}
본 발명은 광 통신 시스템에 관한 것이다.
본 섹션은 본 발명의 보다 나은 이해를 용이하게 하는데에 도움이 될 수 있는 양태들을 소개한다. 따라서, 본 섹션의 기재는 이러한 관점에서 판독되어야 하며 선행 기술에 있는 것이나 선행 기술에 없는 것에 대한 시인으로 이해되지 않아야 한다.
다양한 통신 시스템에 있어서, 중요한 고려사항은 데이터 전송율이다. 광 통신과 관련하여, 데이터 전송율을 높이기 위한 몇 가지 기법들이 있을 수 있다. 이 기법들은 위상 쉬프트 키잉(phase-shift keying), 편광 다중화(polarization multiplexing), 및 광 전파 모드 다중화(optical propagation mode multiplexing)를 포함한다.
장치의 일 실시예는 광 송신기를 포함한다. 광 송신기는 광 도파로들의 세트 및 제1 , 제2 , 및 제3 광 변조기들을 포함한다. 세트의 광 도파로들의 출력단들은 이차원(2D) 횡 입력 어레이를 형성하되, 그 어레이는 멀티모드 광 도파로의 일단을 광학적으로 대면하도록 위치함에 대응해서 세트의 광 도파로들을 멀티모드 광 섬유와 단 결합시킬 수 있다. 제1 광 변조기는 세트의 광 도파로들 중 제1 도파로와 광학적으로 연결되며, 제2 및 제3 광 변조기들 각각은 세트의 광 도파로들의 제2 및 제3 도파로와 광학적으로 연결된다. 광 도파로들의 세트는 광 변조기들 및 멀티모드 광 섬유의 광 전파 모드들 간에 계수 3 이상의 결합 행렬을 제공하도록 구성된다.
상기 장치의 일부 실시예들에서, 세트는 제1 및 제2 광 섬유 번들을 포함한다. 세트의 제2 및 제3 광 도파로들은 각각 제1 및 제2 광 섬유 번들들의 광 섬유들이다.
상기 장치의 일부 실시예들에서, 세트는 제1 및 제2 광 멀티코어 광 섬유들을 포함한다. 세트의 제1 및 제2 광 도파로들은 각각 제1 및 제2 멀티코어 광 섬유들의 광 섬유들이다.
상기 장치의 일부 실시예들에서, 광 도파로들의 세트는 적어도 5 개의 광 도파로들을 포함하며, 이 광 도파로들의 출력단들은 상기 세트의 광 도파로들을 멀티모드 광 섬유에 단 결합(end-coupling)시킬 수 있는 2D 횡 출력 어레이를 형성한다.
상기 장치의 일부 실시예들에서, 광 송신기는 광 도파로들의 제2 세트 및 제1 , 제2 , 제3 의 추가 광 변조기들을 더 포함한다. 제2 세트의 광 도파로들의 출력단들은 제2 의 2D 횡 입력 어레이를 형성하되, 그 제2 의 어레이는 멀티모드 광 도파로의 일단을 광학적으로 대면하도록 위치함에 대응해서 제2 세트의 광 도파로들을 멀티모드 광 섬유와 단 결합시킬 수 있다. 제1 의 추가 광 변조기는 제2 세트의 광 도파로들 중 제1 도파로와 광학적으로 연결되며, 제2 및 제3 의 추가 광 변조기들 각각은 제2 세트의 광 도파로들의 제2 및 제3 도파로와 광학적으로 연결된다. 그러한 일부 실시예들에서, 그 두 개의 어레이들이 두 세트들의 광 도파로들의 출력들을 이용하여 한 개의 물리적 어레이를 형성할 수 있다. 그러한 일부 실시예들에서, 광 도파로들의 제2 세트는 추가 광 변조기들 및 멀티모드 광 섬유의 광 전파 모드들 간 계수 3 이상의 결합 행렬을 제공하도록 구성될 수 있다. 그러한 일부 실시예들에서, 제1 세트 및 그에 연결된 광 변조기들은 편광이 제2 세트 및 추가 광 변조기들이 출력하도록 설정되는 광의 편광에 실질적으로 직교하는 상태에서 멀티모드 광 섬유로 광을 출력하도록 구성될 수 있다.
장치의 다른 실시예는 광 수신기를 포함한다. 광 수신기는 광 도파로들의 세트 및 제1 , 제2 , 및 제3 광 데이터 복조기들을 포함한다. 세트의 광 도파로들의 입력단들은 2D 횡 입력 어레이를 형성하되, 그 어레이는 멀티모드 광 도파로의 일단을 광학적으로 대면하도록 위치함에 대응해서 세트의 광 도파로들을 멀티모드 광 섬유와 단 결합시키기 위한 것이다. 제1 광 데이터 복조기는 세트의 광 도파로들 중 제1 도파로와 광학적으로 연결되며, 제2 및 제3 광 데이터 복조기들 각각은 세트의 광 도파로들의 제2 및 제3 도파로와 광학적으로 연결된다. 광 도파로들의 세트는 광 데이터 복조기들 및 멀티모드 광 섬유의 광 전파 모드들 간에 계수 3 이상의 결합 행렬을 제공하도록 구성된다.
상기 장치의 일부 실시예들에서, 세트는 제1 및 제2 광 섬유 번들을 포함한다. 세트의 제2 및 제3 광 도파로들은 각각 제1 및 제2 광 섬유 번들들의 광 섬유들이다.
상기 장치의 일부 실시예들에서, 세트는 제1 및 제2 광 멀티코어 광 섬유들을 포함한다. 세트의 제1 및 제2 광 도파로들은 각각 제1 및 제2 멀티코어 광 섬유들의 광 섬유들이다.
상기 장치의 일부 실시예들에서, 광 도파로들의 세트는 적어도 5 개의 광 도파로들을 포함하며, 이 광 도파로들의 입력단들은 상기 세트의 광 도파로들을 멀티모드 광 섬유에 단 결합(end-coupling)할 수 있는 2D 횡 입력 어레이를 형성한다.
상기 장치의 일부 실시예들에서, 광 수신기는 광 도파로들의 제2 세트 및 제1 , 제2 , 제3 의 추가 광 데이터 복조기들을 더 포함한다. 제2 세트의 광 도파로들의 입력단들은 제2 의 2D 횡 입력 어레이를 형성하되, 그 제2 의 어레이는 멀티모드 광 도파로의 일단을 광학적으로 대면하도록 위치함에 대응해서 제2 세트의 광 도파로들을 멀티모드 광 섬유와 단 결합시킬 수 있다. 제1 추가 광 데이터 복조기는 제2 세트의 광 도파로들 중 제1 광 도파로에 광학적으로 연결된다. 제2 및 제3 추가 광 데이터 복조기들 각각은 제2 세트의 광 도파로들 중 제2 및 제3 광 도파로에 광학적으로 연결된다. 그러한 일부 실시예들에서, 그 두 개의 어레이들이 두 세트들의 광 도파로들의 입력들을 이용하여 한 개의 물리적 어레이를 형성한다. 그러한 일부 실시예들에서, 광 도파로들의 제2 세트는 추가 광 데이터 복조기들 및 멀티모드 광 섬유의 광 전파 모드들 간에 계수 3 이상의 결합 행렬을 제공하도록 구성된다. 그러한 일부 실시예들에서, 제1 세트 및 그에 연결된 광 데이터 복조기들은 편광이 제2 세트 및 추가 광 변조기들이 멀티모드 광 섬유로부터 수신하도록 구성되는 광의 편광에 실질적으로 직교하는 상태에서 멀티모드 광 섬유로부터 광을 수신하도록 구성된다.
다른 실시예는 디지털 데이터를 광학적으로 송신하는 방법을 제공한다. 이 방법은 제1 데이터 변조 광 캐리어를 멀티모드 광 섬유에 단 결합되어 있는 제1 광 도파로로 전송하되, 제1 변조된 광 캐리어가 멀티모드 광 섬유의 제1 전파 모드로 우선적으로 전송되도록 하는 단계를 포함한다. 이 방법은 제2 및 제3 변조된 광 캐리어들을 멀티모드 광 도파로들에 광 결합된 두 제2 및 제3 광 도파로들로 전송하되, 제2 변조된 광 캐리어가 멀티모드 광 섬유의 제2 전파 모드로 우선적으로 전송되도록 하며 제3 변조된 광 캐리어가 멀티모드 광 섬유의 제3 전파 모드로 우선적으로 전송되도록 하는 단계를 포함한다. 제1 , 제2 및 제3 전파 모드들은 멀티모드 광 섬유 내에서 직교하는 전파 모드들이다.
이 방법의 일부 실시예들에서, 제2 전파 모드는 멀티모드 광 섬유의 축을 둘러싸는 원이 한 방향으로 선회될 때 증가하는 위상을 가지며, 제3 전파 모드는 그 원이 반대 방향으로 선회될 때 증가하는 위상을 가진다.
다른 실시예는 디지털 데이터를 광학적으로 수신하는 방법을 제공한다. 이 방법은 단 결합된 제1 광 도파로를 통해 멀티모드 광 도파로로부터 수신된 광으로부터 데이터를 복조하되 수신된 광이 우선적으로 멀티모드 광 도파로의 제1 전파 모드로부터 나오도록 하는 단계를 포함한다. 이 방법은 단 결합된 두 제2 및 제3 광 도파로들을 통해 멀티모드 광 도파로로부터 수신된 다른 광으로부터 데이터를 복조하되 다른 광이 우선적으로 멀티모드 광 도파로의 제2 전파 모드로부터 나오도록 하는 단계를 포함한다. 이 방법은 두 제2 및 제3 광 도파로들을 통해 멀티모드 광 도파로로부터 수신된 또 다른 광으로부터 데이터를 복조하되 또 다른 광이 우선적으로 멀티모드 광 도파로의 제3 전파 모드로부터 나오도록 하는 단계를 포함한다. 제1 , 제2 및 제3 전파 모드들은 멀티모드 광 섬유 내에서 직교하는 전파 모드들이다.
이 방법의 일부 실시예들에서, 제2 전파 모드는 멀티모드 광 섬유의 축을 둘러싸는 원이 한 방식으로 이동할 때 그 원 상에서 증가하는 위상을 가지며, 제3 전파 모드는 멀티모드 광 섬유의 축을 둘러싸는 원이 반대 방식으로 이동할 때 그 원 상에서 증가하는 위상을 가진다.
도 1은 광 전파 모드 다중화(OPMM)에 따라 데이터를 통신하는 광 통신 시스템을 개략적으로 예시한다.
도 2a는 전형적인 멀티모드 광 섬유의 광 전파 모드들의 세 가지 예들, 예컨대 도 1의 광 통신 시스템에서 OPMM을 구현하기 위한 모드들의 방사광 강도들을 개략적으로 예시한다.
도 2b는 도 2a에 예시된 광 전파 모드들의 위상의 각도 의존성을 개략적으로 도시한다.
도 3a는 OPMM을 구현하는 광 통신 시스템, 예컨대 도 1의 광 통신 시스템에서 사용할 광 송신기의 일 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 3b는 OPMM을 구현하는 광 통신 시스템, 예컨대 도 1의 광 통신 시스템에서 사용할 광 송신기의 다른 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 3c는 예컨대 도 1의 광 통신 시스템에 사용하기 위해 편광 모드 다중화를 또한 구현하는 도 3a의 광 송신기의 구체적 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 3d는 예컨대 도 1의 광 통신 시스템에 사용하기 위해 편광 모드 다중화를 또한 구현하는 도 3a의 광 송신기의 구체적 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 3e는 예컨대 도 3d의 광 송신기에 사용하기 위한 수동 광 발산기들의 2D 횡 출력 어레이(LOA(lateral output array))의 일례를 도시한 단면도이다.
도 3f는 예컨대 도 3c의 광 송신기에 사용하기 위한 수동 광 발산기들의 세트에 대한 평면 실시예를 도시한 상부 단면도이다.
도 4a는 예컨대 도 1의 광 통신 시스템에 사용하기 위해 OPMM에 따라 변조되었던 광 캐리어로부터 데이터를 복조하는 광 수신기의 일 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 4b는 예컨대 도 1의 광 통신 시스템에 사용하기 위해 OPMM, 편광 다중화, 및 직교 위상 쉬프트 키잉에 따라 변조되었던 데이터를 복조하는 광 수신기의 다른 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 4c는 예컨대 도 1의 광 통신 시스템에 사용하기 위해 OPMM 및 편광 다중화에 따라 변조되었던 데이터를 복조하는 광 수신기의 다른 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 5는 도 3a-3d의 광 송신기들에 사용하기 위해 디지털 데이터 스트림을 광 송신하는 방법을 예시한 흐름도이다.
도 6은 도4a-4c의 광 수신기들에 사용하기 위해 디지털 데이터 스트림을 광 수신하는 방법을 예시한 흐름도이다.
도면 및 본문에서, 유사한 참조 기호는 유사하거나 동일한 기능 및/또는 구조를 가진 구성요소들을 나타낸다.
도면에서, 일부 특징들의 상대적 치수(들)는 그 특징(들) 및/또는 그 안의 다른 특징(들)에 대한 관계(들)를 보다 명확히 예시하기 위해 과장될 수 있다.
여기에서는, 다양한 실시예들이 도면 침 예시적 실시예들의 상세한 설명에 의해 보다 충분하게 설명된다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은 다양한 형식으로 실시될 수 있으며 도면 및 예시적 실시예들의 상세한 설명에 기재된 실시예들에 국한되지 않는다.
2010년 4월 5일자로 출원된 미국 가출원 제61/321013호와 제61/320,934호, 및 2010년 6월 30일자로 롤란드 리프에 의해 출원된 "광학적 횡모드 다중화를 위한 도파관 커플러(WAVEGUIDE COUPLER FOR OPTICAL TRANSVERSE-MODE MULTIPLEXING)"라는 발명의 명칭을 가진 미국 가출원 제__/___호(사건 번호 807257-US-NP)가 모두 전체적으로 참조로서 여기에 통합된다.
도 1은 광 전파 모드 다중화(OPMM(optical propagation mode multiplexing))에 따라 디지털 데이터를 전송하기 위한 광 통신 시스템(10)을 도시한다. 광 통신 시스템(10)은 광 송신기(12), 광 수신기(14), 및 광 송신기(12)를 광 수신기(14)에 전광학적으로(all-optically) 연결하는 멀티모드 광 전송 섬유의 N 개의 전송 섬유 구간들(SP1, SP2,...,SPN)을 포함한다. 여기서, N은 양의 정수, 예컨대 1, 2, 3, 4 등이며, 멀티모드 광 전송 섬유의 각각의 전송 섬유 구간(SP1-SPN -1)은 수동 또는 능동 전광 연결 장치(ACD(all- optical connection device))에 의해 멀티모드 광 전송 섬유의 다음 구간(SP2-SPN)에 연결된다. 전광 연결 장치들의 예는 광 증폭기, 광 분산 보상기, 광 섬유 결합기, 광 절연기, 및/또는 이들의 직렬 조합을 포함한다.
각각의 전광 연결 장치 ACD는 광 결합 행렬을 통해 입출력 전송 섬유 구간들(SP1-SPN)을 효과적으로 연결한다. 광 통신 시스템(10)에서, 전광 연결 장치들 ACD는 그 계수들이 적어도 전송 섬유 구간들(SP1-SPN)에서 독자적 데이터를 운반하는데 사용되는 광 전파 모드 개수만큼인 광 결합 행렬들을 제공한다. 광 결합 매트릭스의 계수는 해당 광 소자를 통해 고정 파장으로 결합될 수 있는 독자 변조 광 캐리어들의 개수를 고정한다. 전광 연결 장치들 ACD는 각각의 개별 데이터 스트림을 전달하는 광 전파 모드의 형태를 실질적으로 유지하기 위해 데이터 운반 광 전파 모드들 사이에서 예컨대 실질적 대각(diagonal), 혹은 비대각 결합 행렬들을 제공할 수 있다.
광 통신 시스템(10)의 실시예들은 도 2a-2b에 도시된 바와 같이 서로 다른 방사광 강도 프로필 및 상이한 각도 위상 프로필을 갖는 전파 광 모드들을 이용한다.
도 2a는 멀티모드 광 섬유, 예컨대 도 1의 구간들(SP1-SPN)의 멀티모드 광 전송 섬유들에 존재할 수 있는 몇 가지 광 전파 모드들 A, B, C의 방사광 강도들을 개략적으로 도시한다. 모드 A는 예컨대 통상적 기본 광 전파 모드에서와 같이 멀티모드 광 섬유의 중심에서 큰 광 강도를 가진다. 모드 B 및 C는 멀티모드 광 섬유의 중심에서 광 강도가 낮거나 사라지며, 예컨대 고차 전파 모드들에서와 같이 멀티모드 광 섬유의 중심으로부터 반지름 거리 R 상에서 높거나 최대 강도인 한 개 이상의 영역들을 가진다. 예를 들어, B 및 C 모드들은 멀티모드 광 섬유의 중심축을 중심으로 떨어진 어느 각도 영역 전체나 일부에서 높은 강도들을 가질 수 있다.
도 2b는 A-C 전파 모드들의 높은 강도 영역들의 상대적 위상들을 멀티모드 광 섬유의 중심축에 대한 각도의 함수로서 개략적으로 나타낸다. A 전파 모드는 높은 강도 영역, 예컨대 멀티모드 광 섬유의 중심축 근처의 다양한 부분들에 걸쳐 위상이 상대적으로 일정한 구성을 가진다. B 전파 모드는 위상이 그 모드의 높은 강도 각도 영역에서 중심축 둘레의 각도에 따라 거의 선형적으로 증가하는 구성을 가진다. 즉, 위상은 멀티모드 광 섬유의 축을 반시계 방향으로 선회하는 경로에 걸쳐 2πM 만큼 증가하며, 여기서 M은 양의 정수, 예컨대 1, 2, 3 등이다. C 전파 모드는 위상이 그 모드의 높은 강도 각도 영역에서의 각도에 따라 거의 선형적으로 감소하는 구성을 가진다. 즉, 위상은 멀티모드 광 섬유의 축을 반시계 방향으로 선회하는 경로에 걸쳐 -2πM' 만큼 감소하며, 여기서 M'은 양의 정수, 예컨대 1, 2, 3 등이다. 여기서 M 및 M'는 동일한 양의 정수이거나 서로 다른 양의 정수들일 수 있다.
그 실시예들이 도 2a-2b에 예시된 광 전파 모드들에 관하여 예시될 것이다. 그럼에도 불구하고, 이 개시에 기초해서 당업자는 광 통신 시스템(10)의 다양한 실시예들이 도 1의 전송 섬유 구간들(SP1-SPN)에서 데이터를 운반하기 위해 다른 광 전파 모드들, 예컨대 보다 고차의 모드들을 사용할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 1의 광 송신기(12)의 다양한 실시예들은 복수의 광 소스들을 가질 수 있으며, 각각의 광 소스는 도 1의 전송 섬유 구간들(SP1-SPN)의 멀티코드 광 전송 섬유들의 광 전파 모드들 A, B, 및 C 중 선택된 것에 보다 강력하게 결합되도록 진폭과 위상 프로필이 개별적으로 조절된 광을 생성한다. 그러한 이유로 인해, 광 송신기(12)는 광 전파 모드들 A, B, 및 C 각각에 대해 상이한 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있으며, 그 상이한 데이터 스트림들은 동일하거나 상이한 디지털 데이터 변조 프로토콜들을 이용하여 전송된다. 일부 실시예들에서, 광 송신기(12)는 세 개를 초과하는 광 소스들을 가지며, 각각의 소스는 도 1의 전송 섬유 구간들(SP1-SPN)의 멀티코드 광 전송 섬유들의 광 전파 모드들 중 대응하는 상이한 한 모드에 대해 우선적으로 광 결합할 수 있다.
도 3a는 도 1에 도시된 광 송신기(12)의 일 실시예(12A)를 개략적으로 도시한다. 광 송신기(12A)는 적어도 세 개의 광 변조기들(20A, 20B, 20C) 및 적어도 세 개의 수동 발광기들(22A, 22B, 22C)을 포함한다.
각각의 광 변조기(20A, 20B, 20C)는 상응하는 진폭 키잉 및/또는 위상 쉬프트 키잉 변조 프로토콜에 따라 해당 데이터 스트림, 즉 DATA-A, DATA-B, 또는 DATA-C를 광 캐리어 상으로 변조한다. 데이터 스트림들 DATA- A, DATA-B, 또는 DATA-C은 예컨대 서로 상이할 수 있으며, 그러한 데이터 스트림들의 각 쌍이 동일한 디지털 데이터 변조 프로토콜들이나 상이한 디지털 데이터 변조 프로토콜들을 통해 광 캐리어 상으로 변조될 수 있다. 각각의 광 변조기(20A-20C)는 디지털, 아날로그, 또는 고급 변조 포맷 데이터를 광 캐리어 상으로 변조하여 한 개 혹은 여러 개의 광 도파로가 부착될 수 있는 광 출력부로 그 변조된 광 캐리어를 출력하는 어떤 일반적인 장치일 수 있다.
각각의 수동 발광기(22A, 22B, 22C)는 해당 수의 광 변조기들(20A-20C)을 수동 발광기(22A-22C)의 단일 출력 광 도파로 OOW(output optical waveguide)에 광학적으로 연결하도록 한 개 이상의 입력 광 도파로 IOW를 포함하는 광 도파로 구조를 포함한다. 일부 실시예들에서, 광 도파로 구조는 예컨대 한 개 이상의 입력 광 섬유들, 예컨대, 단일 모드 광 섬유들 및 출력 광 섬유, 예컨대 단일 모드 광 섬유를 가지는 섬유 번들이다. 그러한 섬유 번들에서, 각각의 입력 광 섬유의 각각의 편광이 출력 광 섬유의 어떤 모드에 광학적으로 결합된다. 다른 실시예들에서, 광 도파로 구조는 예컨대 한 개 이상의 입력 광 섬유 코어들 및 출력 단일 모드 또는 멀티모드 광 섬유를 가지는 멀티코어 광 섬유일 수 있다. 그러한 멀티코어 광 섬유에서, 각각의 입력 광 섬유 코어는 출력 광 섬유에 광학적으로 연결된다. 대안적으로, 수동 발광기들(22A-22C)의 전체 세트 및 그 단일 수동 발광기들이 통합 광 소자(들)로서 제조될 수 있다.
각각의 수동 발광기(22A-22C)는 다양한 방식으로 융합 구조로서 제조될 수 있다. 일례에서, 복수의 광 섬유들이 번들을 만들기 위한 유리 세관 안에 놓여질 수 있다. 그런 다음, 번들의 일단이 부분적으로 용해되도록 가열되며, 출력 광 섬유 OOW를 생성하기 위해 그 번들의 부분 용해된 일단을 드로잉(drawing)함으로써 출력 광 섬유가 생성된다. 그러한 실시예에서, 최초의 광 섬유들의 나머지 자유 단들이 출력 광 섬유 OOW에 광 결합되는 수동 발광기의 입력 광 도파로들 IOW을 형성한다. 다른 실시예에서, 복수의 광 섬유들이 함께 융합되어 수동 발광기의 광 도파로 구조를 형성하며, 즉 출력 광 섬유 OOW가 복수의 입력 광 섬유들 IOW에 고정되고 광 결합된다. 실제로, 도 3a의 수동 발광기들(22A-22C)의 전체 세트는 개별 수동 발광기들(22A-22C)과 함께 융합되는 광 섬유 번들을 생성하기 위해 상기 드로잉 또는 융합 방법을 수차례 수행함으로써 형성될 수 있다.
각각의 수동 발광기(22A-22C)에 대해, 출력 광 도파로 OOW의 출력단은 멀티모드 광 섬유(24), 예컨대 도 1의 제1 전송 섬유 구간 SP1의 멀티모드 광 전송 섬유의 입력단을 대면한다. 따라서, 수동 발광기들(22A-22C)의 출력들이 멀티모드 광 섬유(24)의 입력단을 광학적으로 대면하는 2D 횡 출력 어레이(LOA)를 형성한다. 일부 그러한 횡 출력 어레이 LOA로 인해, 각각의 수동 발광기(22A-22C)는 멀티모드 광 섬유(24)에서 선택된 한 개 이상의 광 전파 모드(들)에 우선적으로 광을 송신하도록 구성된다. 수동 발광기들(22A-22C)의 세트는 광 전파 모드들 중 예컨대 셋 이상에 연결될 수 있다. 수동 발광기들(22A-22C)의 횡 출력 어레이 LOA는 멀티모드 광 섬유(24)의 입력단에 융착 접속되거나, 옵션인 이미징 시스템(26)을 통해 그에 대해 광 결합될 수 있다. 옵션인 이미징 시스템(26)은 콜리메이팅 렌즈이거나, 마이크로렌즈 어레이이거나, 회전 거울 및/또는 광 분리기와 결합된 그러한 렌즈 시스템의 조합일 수 있다. 다른 대안으로서, 옵션인 이미징 시스템(26)은 개별 광 섬유들이 멀티모드 광 섬유로 단열적으로 변환되는 융합 광 섬유들의 한 섹션일 수 있다.
각각의 광 변조기(20A-20C)는 광 송신기(12A)가 OPMM을 지지할 수 있도록 수동 발광기들(22A-22C)에 서로 상이하게 광 결합된다. 특히, 이미징 시스템(26)과 선택적으로 결합된 수동 발광기들(22A, 22B, 22C)의 세트는 광 변조기들(20A, 20B, 20C) 및 전송 섬유 구간 SP1 사이에 광 결합 행렬을 제공한다. 광 결합 행렬의 계수는 통상적으로, 광 변조기들(20A-20C)의 세트가 함께 동시에 전송 섬유 구간 SP1의 광 전파 모드들을 통해 적어도 세 개의 독자적 데이터 스트림들을 전송하도록 적어도 3이 된다.
광 변조기(20A)는 수동 발광기(22A)의 상응하는 입력 광 도파로나 도파로 코어, IOW에 광학적으로 연결된다. 이 수동 발광기(22A)의 출력 광 도파로 OOW의 출력단은 멀티모드 광 섬유(24)의 중심 축 영역으로 광을 우선적으로 전송하도록 위치 및 지향된다. 횡 출력 어레이 LOA의 그 출력은 멀티모드 광 섬유(24)의 입력단의 중심부를 예컨대 바로 대면하고 있을 수 있다. 이러한 이유로 인해, 광 변조기(20A)는 도 2A-2B의 A 광 전파 모드에 우선적으로 광을 광결합한다.
광 변조기(20B)는 나머지 두 수동 발광기(22B, 22C)의 상응하는 입력 광 도파로들이나 도파로 코어들, IOW에 광학적으로 연결된다. 이들 나머지 수동 발광기들(22B, 22C)의 출력 광 도파로들 OOW의 출력단들은 멀티모드 광 섬유(24)의 축 영역을 중심으로 그와 떨어져 위치하는 각도 영역에 우선적으로 광을 전송하도록 위치하거나 지향되며, 즉 도 2a-2b의 광 전파 모드에 대한 고 강도 영역에 광을 우선적으로 전송하도록 위치하거나 지향된다. 횡 출력 어레이 LOA의 그러한 출력들은 멀티모드 광 섬유(24)의 입력단의 축을 벗어난(off-axis) 영역들에 예컨대 바로 대면할 수 있다. 이러한 나머지 수동 발광기들(22B, 22C)은 또한 광 변조기(20B)가 도 2a-2b의 B 광 전파 모드로 광을 우선 전송하도록 멀티모드 광 섬유(24)의 입력단으로 0이 아닌 적절한 상대 위상의 광을 전달하도록 연결 및 구성될 수도 있다. 예를 들어, 멀티모드 광 섬유(24)는 다른 나머지 수동 발광기(22C)로부터 수신된 광에 대한 상대 위상을 가진 광을 먼저의 남은 수동 발광기(22B)로부터 수신할 수 있으며, 그 상대 위상은 [π/4, 3π/4]구간 안에 있는 예컨대 약 +π/2의 상대 위상이다.
광 변조기(20B)는 멀티모드 광 섬유(24)의 중심 영역에 강력하게 광 결합하는 다른 수동 발광기(22A)에도 선택적으로 연결될 수 있다. 그러한 연결은 멀티모드 광 도파로(24) 입력단의 중심 영역에서 나머지 수동 발광기들(22B 및 22C)로부터 수신된 광을 실질적으로 파괴적으로 간섭하기 위해 적절한 위상 및 진폭을 가진 광을 제공할 수 있다. 그러한 선택적 구성이 도 2a-2b의 A 중심의 광 전파 모드에 대한 광 변조기(20B)의 광 결합을 낮출 수 있다.
광 변조기(20C)는 또한 같은 나머지 두 수동 발광기들(22B, 22C)의 상응하는 입력 광 도파로들이나 도파로 코어들, IOW에 광학적으로 연결된다. 이미 논의한 바와 같이, 이들 나머지 수동 발광기들(22B, 22C)의 출력 광 도파로들의 출력단들은 멀티모드 광 섬유(24)의 중심 축 영역을 중심으로 그와 떨어져 위치하는 각도 영역으로 광을 우선적으로 전송하도록 위치 및 지향된다. 특히, 횡 출력 어레이 LOA의 이들 출력들은 또한 도 2a-2b의 C 광 전파 모드에 대해 축을 벗어난 고 강도 영역 안에 광을 강력히 결합시킨다. 이러한 나머지 수동 발광기들(22B, 22C)은 또한, 광 변조기(20C)가 도 2a-2b의 C 광 전파 모드로 상기 광을 우선 결합하도록, 0이 아닌 적절한 상대 위상으로 멀티모드 광 섬유(24)의 입력단에 광 변조기(20C)로부터의 광을 전달하도록 연결 및 구성될 수도 있다. 예를 들어, 멀티모드 광 섬유(24)는 제2 의 나머지 수동 발광기(22C)로부터 수신된 그러한 광에 대해 상대 위상을 가진 그러한 광을 제1 의 나머지 수동 발광기(22B)로부터 수신하며, 그 상대 위상은 [-π/4, -3π/4]구간 안에 있는 예컨대 약 -π/2의 상대 위상이다.
광 변조기(20C)는 멀티모드 광 섬유(24)의 입력단의 중심 영역에 강력하게 결합하는 수동 발광기(22A)에도 선택적으로 연결될 수 있다. 이러한 연결은 나머지 두 개의 수동 발광기들(22B, 22C)이 광 변조기(20C)로부터 멀티모드 광 섬유(24)의 입력단의 중심 영역으로 전송하는 광을 파괴적으로 간섭하는데 적합한 위상 및 진폭을 가진 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 그러한 선택적 구성이 도 2a-2b의 중심 A 광 전파 모드에 대한 광 변조기(20C)의 광 결합을 낮출 수 있다.
도 3b는 도 3a의 광 송신기(12)의 다른 실시예(12B)를 개략적으로 도시한다. 광 송신기(12B)는 세 개의 광 변조기들(20A, 20B, 20C) 및 네 개의 수동 발광기들(22A, 22B, 22C, 22D, 22E)의 세트를 포함한다.
각각의 광 변조기(20A, 20B, 20C)는 상응하는 진폭 키잉 및/또는 위상 쉬프트 키잉 변조 프로토콜에 따라 해당 데이터 스트림, 즉 DATA-A, DATA-B, 또는 DATA-C를 광 캐리어 상으로 변조할 수 있다. 데이터 스트림들 DATA-A, DATA-B, 또는 DATA-C은 예컨대 서로 상이할 수 있으며, 그러한 데이터 스트림들의 각 쌍이 예컨대 동일한 디지털 데이터 변조 프로토콜이나 상이한 디지털 데이터 변조 프로토콜을 통해 광 캐리어 상으로 변조될 수 있다. 각각의 광 변조기(20A-20C)는 디지털 데이터를 광 캐리어 상으로 변조하여 한 개 혹은 여러 개의 광 도파로들로 그 변조된 광 캐리어를 출력하는 어떤 일반적인 장치일 수 있다.
각각의 수동 발광기(22A, 22E)는 해당하는 한 개 이상의 광 변조기들(20A-20C)을 수동 발광기(22A-22E)의 단일 출력 광 도파로 OOW에 광학적으로 연결하도록 한 개 이상의 입력 광 도파로(들) IOW를 포함하는 광 도파로 구조를 포함한다. 수동 발광기들(22A-22E)은 도 3a의 수동 발광기들에 대해 이미 설명된 구조의 유형들을 가질 수 있다.
각각의 수동 발광기(22A-22E)는 멀티모드 광 섬유(24), 예컨대 도 1의 제1 구간 SP1의 멀티모드 광 전송 섬유의 입력단을 광학적으로 대면하는 출력단을 가진 출력 광 도파로를 가진다. 즉, 수동 발광기들(22A-22E)의 출력들이 멀티모드 광 섬유(24)의 입력단을 광학적으로 대면하는 2D 횡 출력 어레이(LOA)를 형성한다. 일부 그러한 횡 출력 어레이 LOA로 인해, 각각의 수동 발광기(22A-22E)는 멀티모드 광 섬유(24) 내 광 전파 모드들 중 한 개 이상에 광을 우선적으로 전송한다. 수동 발광기들(22A-22E)의 세트는 예컨대 광 전파 모드들 중 셋 이상과 결합되어, 셋 이상의 상이한 변조 캐리어들이 그러한 광 전파 모드들에 의해 형성된 세트를 통해 동시에 전송될 수 있도록 할 수 있다. 수동 발광기들(22A-22E)은 멀티모드 광 섬유(24)의 입력단에 융착 접착되거나, 옵션인 이미징 시스템(26), 예컨대 콜리메이팅 렌즈나 마이크로 렌즈 어레이, 또는 회전 거울 및/또는 광 분리기와 결합된 그러한 렌즈 시스템을 통해 광학적으로 결합될 수 있다.
도 3b에서, 각각의 광 변조기(20A, 20B, 20C)는 OPMM을 제공하기 위해 수동 발광기들(22A-22E)에 상이하게 광 연결된다.
광 변조기(20A)는 멀티모드 광 섬유(24)의 입력단의 중심 영역으로 광을 강건하게 전송하기 위해 위치 및 지향된 도파로 단을 가지는 수동 발광기(22A)에 광학적으로 연결된다. 이러한 이유로 인해, 광 변조기(20A)는 도 2a-2b의 중심 A 광 전파 모드에 우선적으로 광을 전송한다.
광 변조기들(20B 및 20C)은 멀티모드 광 섬유(24)의 축을 중심으로 멀리 자리하는 각도 영역에 우선적으로 광을 전송하도록 위치 및 지향된 출력들을 가지는 나머지 네 개의 수동 발광기들(22B-22E)에 광학적으로 연결된다. 그 출력들은 도 2a-2b의 B 및 C 광 전파 모드들에 대한 높은 강도 영역으로 광을 우선 전송한다.
다른 수동 발광기들(22B-22E)은 멀티모드 광 섬유(24)의 입력단에 대해 0이나 0이 아닌 상대 위상을 가지는 광을 전달한다. 광 변조기 20B(20C)는 수동 발광기들(22B-22E)의 2D 횡 출력 어레이 LOA의 출력들로부터 전달되는 광의 위상이 반시계 방향(시계 방향)으로 증가(감소)하도록 연결된다. 예를 들어, 순차적으로 인접하는 출력단들 사이에서 수동 발광기들(22B-22E)의 순차적 상대 위상의 증가(감소)가 구간 [π/4, 3π/4]([-π/4, -3π/4])구간 안에 있는, 예컨대 약 π/2(-π/2)의 순차적 증가(감소)가 있을 수 있다. 이러한 이유로 인해, 광 변조기들(20B 및 20C)은 멀티모드 광 섬유(24)의 개별 B 및 C 광 전파 모드들에 우선적으로 결합한다.
광 변조기들(20B 및 20C)은 광이 멀티모드 광 도파로(24)의 입력단의 중심 영역에서 수동 발광기들(22B-22E)로부터 수신되는 광을 파괴적으로 간섭하는데 적절한 위상 및 진폭을 가지도록 수동 발광기(22A)에 광을 전송하도록 선택적으로 연결될 수 있다. 그러한 파괴적 간섭은 도 2a-2b의 A 광 전파 모드에 대한 광 변조기들(20B 및 20C)의 결합을 줄일 수 있다.
도 3c는 OPMM과 함께 편광 모드 다중화 역시 구현하는 도 3a의 광 송신기(12)의 일 실시예(12C)를 개략적으로 예시한다. 광 송신기(12C)는 이 실시예가 제1 광 변조기들(20A, 20B, 20C) 및 그에 연결된 제1 수동 발광기들(22A, 22B, 22C) 및 제2 광 변조기들(20A', 20B', 20C') 및 그에 연결된 제2 수동 발광기들(22A', 22B', 22C') 둘 모두를 가진다는 것을 제외하면 도 3a 또는 3b에서와 같이 구성된다.
제1 및 제2 수동 발광기들(22A-22C 및 22A'-22C')의 세트들은 편광 결합기(28)의 두 입력 포트들로 직교하는 선형 편광들을 전송한다. 이러한 이유로 인해, 제1 수동 발광기들(22A-22C)의 세트 및 제2 수동 발광기들(22A'-22C')에 각각 해당하는 2D 횡 출력 어레이들 LOA이 멀티모드 광 섬유(24)로 직교하는 선형 편광들을 이용해 광을 전송한다. 편광 결합기(30) 및 수동 발광기들(22A-22C, 22A'-22C')의 세트들 중 하나 또는 둘 모두의 사이에 편광 회전자(들)을 포함할 수 있으며/있거나, 수동 발광기들(22A-22C, 22A'-22C')의 광 도파로들은 편광 유지 광 도파로들일 수 있다. 관련 로컬 출력 어레이들 LOA은 멀티모드 광 섬유(24)의 입력단을 "광학적으로" 대면하는데, 이는 그 어레이들이 편광 결합기(28)의 액션을 통해 멀티모드 광 섬유924)의 입력단을 유효하게 대면하기 때문이다. 편광 결합기(28)는 복굴절 결정 장치 또는 다른 일반적인 편광 결합기일 수 있다.
광 송신기(12C)는 두 편광 다중화 및 OPMM 모두를 구현할 수 있다. 특히 광 송신기(12C)는 독자적 디지털 데이터 스트림들 DATA-A,DATA-B, 및 DATA-C을 제1 선형 편광을 이용하여 각자의 제1 , 제2 , 및 제3 광 전파 모드들로 전송할 수 있으며, 동시에 개별적 독자 디지털 데이터 스트림 DATA-A', DATA-B', 및 DATA-C'을 직교하는 선형 편광을 이용하여 각자의 제1 , 제2 , 및 제3 광 전파 모드들로 동시 전송할 수 있다.
일부 대안적 실시예들에서, 수동 발광기들(22A'-22C') 및 대응하는 광 변조기들(20A'-20C')의 제2 세트는 광 송신기(12C)로부터 결여되어 있다. 이때, 편광 결합기(28)가 수동 발광기들(22A-22C)의 제1 세트으로부터 광의 편광을 구성하도록 기능한다.
도 3d는 선형으로 편광되는 변조된 광 캐리어들의 OPMM 및 편광 다중화를 구현하는 도 1의 광 송신기(12)의 제3 실시예를 개략적으로 도시한다. 광 송신기는 수동 발광기들(22A, 22B, 22C) 및 수동 발광기들(22A', 22B', 22C')이 한 개의 2D 횡 출력 어레이를 생성하며 수동 발광기들(22A-22C, 22A'-22C')이 동일한 선형 편광을 이용하여 선형 출력 어레이 LOA로 광을 전달한다는 것을 제외하면 도 3c에서와 같이 구성된다. 예를 들어, 수동 발광기들(22A-22C 및 22A'-22C')의 두 세트들이 수신된 광의 편광이 유지되는 한 개의 섬유 번들 또는 한 개의 멀티코어 광 섬유가 될 수 있다. 제1 광 변조기들(20A, 20B, 20C)은 제1 의 세 수동 발광기들(22A, 22B, 22C)에 연결되며, 제2 광 변조기들(20A', 20B', 20C')은 남은 세 개의 수동 발광기들(22A', 22B', 22C')에 연결된다. 그러한 일부 실시예들에서, 수동 발광기들(22A-22C 및 22A'-22C')은 로컬 출력 어레이 LOA에서와 동일한 선형 편광 상태로 광을 방출한다. 그러한 실시예들에서, 광 송신기(12D)는 또한 제1 수동 발광기들(22A, 22B, 22C)로부터 출력되는 광 및 나머지 수동 발광기들(22A', 22B', 22C')로부터 출력되는 광 사이에 약 90도의 상대적 편광 회전을 일으키는 광 소자(30)를 포함한다. 그러한 편광 회전을 일으키기 위해, 광 소자(30)는 제2 수동 발광기들(22A', 22B', 22C')의 세트으로부터만 광을 수신하고 상기 광의 편광을 회전하도록 위치되는 복굴절 1/2 파장판이나 그에 상응하는 편광 회전자일 수 있다. 광 송신기(12D)는 편광 다중화 및 OPMM을 모두 구현함으로써, 여섯 개의 다른 디지털 데이터 스트림들, 즉 DATA-A, DATA-B, DATA-C, DATA-A', DATA-B', 및 DATA-C'의 동시 전송을 가능하게 한다.
도 3e는 도 3d의 광 전송기(12D)의 수동 발광기들(22A, 22B, 22C, 22A', 22B', 22C')에 대한 로컬 출력 어레이 LOA의 일례의 한 면에 대한 보기이다. 예로 든 로컬 출력 어레이 LOA에서, 수동 발광기들(22A 및 22A')의 출력들은 어레이의 중심에 위치한다, 즉 멀티모드 광 섬유(24)에서 도 2a-2b의 중앙 A 전파 모드와 더 잘 결합하도록 한다. 예로 든 로컬 출력 어레이 LOA에서, 수동 발광기들(22B, 22C, 22B' 및 22C')의 출력들은 어레이의 중심 주변의 멀리 떨어진 각도 영역에 위치한다, 즉 멀티모드 광 섬유(24)에서 도 2a-2b의 B 및 C 광 전파 모드와 더 잘 결합하도록 한다. 로컬 출력 어레이 LOA 내에서, 수동 발광기들의 두 세트들, 즉 22A, 22B, 22C 및 22A', 22B', 22C'의 출력들에 대한 횡적인 물리적 분리는 수동 발광기들(22A'-22C')의 제2 세트만의 출력들로부터의 광을 편광 회전할 수 있도록 광 소자(30)를 포지셔닝할 수 있게 한다. 다른 실시예들에서 상기 상대적 회전은 제1 수동 발광기들, 즉 22A-22C의 세트 자체에 의해, 예컨대 이들의 광축들 주변의 적절한 광 섬유들에 의해 수행될 수 있다.
도 3f는 도 3c의 광 송신기(12C)의 일 실시예에서 수동 발광기들(22A'-22C')을 구현하는 평면 소자의 단부에 대한 상면도이다. 이 실시예에서, 광 소자(30)는 수동 발광기들(22A-22C)로부터의 광만을 가로막는 복굴절 1/2 파장층이며, 광 이미징 시스템(26)은 광 스페이서 계층(32) 및 콜리메이팅 마이크로렌즈들(34)의 어레이를 포함한다. 마이크로렌즈들(34)은 수동 발광기들(22A-22C 및 22A'-22C')로부터의 출력 광을 실질적으로 콜리메이팅하거나 포커싱하도록 위치된다. 이러한 이유로 인해, 발광 빔들은 실질적으로 멀티모드 광 섬유(24) 내 다양한 광 전파 모드들에 크기가 매치될 수 있게 됨으로서 멀티모드 광 섬유(24)로의 광 결합을 향상시킬 수 있다.
제2 평면 소자(미도시)는 도 3a-3d의 수동 발광기들(22A-22C)의 제1 세트를 구현할 수 있다. 제2 평면 소자는 복굴절 1/2 파장층(30)이 없다는 점을 제외하고는 도 3f의 평면 장치와 동일한 구조를 가질 수 있다. 제1 및 제2 평면 소자들은 단일 병합 광 구조나 별개의 병합 광 구조들 안에서 위치될 수 있다.
도 3a-3d의 광 송신기들(12A-12D)의 다양한 실시예들 역시 프로세서(8)를 포함할 수 있다. 프로세서(8)는 데이터를 다양한 광 변조기들, 예컨대 광 변조기들(20A-20C) 및/또는 광 변조기들(20A'-20C')로 보내기 전에 데이터를 프로세싱할 수 있다. 그러한 프로세싱은 광 채널 내 광 전파 모드들의 서로 다른 모드들로의 독립적 데이터 스트림들의 믹싱 및/또는 수신기(14)의 광 검출기들 내 상기 광 전파 모드들의 검출에 대한 믹싱을 예컨대 전치 보상할 수 있다. 그러한 전치 보상을 통해서 광 수신기(14)는 서로 다른 전송 디지털 데이터 스트림들의 믹싱이 실질적으로 부재한 변조된 광 캐리어들을 수신하도록 연결될 수 있다. 프로세서(8)는 다양한 광 변조기들(20A-20C)로부터 로컬 출력 어레이들 LOA로 전달되는 광의 상대적 위상에 대한 동적 제어를 가능하게 하기 위해 수동 발광기들(20A-20E, 20A'-20C')의 한 개 이상의 입력 도파도들 OOW의 세그먼트(들)을 전기적으로 제어할 수도 있다. 각각의 세그먼트는 예컨대 그 세그먼트에 인접한 전극들에 걸쳐 프로세서(8)에 의해 인가된 전압을 통해 제어가능한 굴절률을 가진 전기 광적(electro-optically) 혹은 열적으로 활성화된 도파로 코어를 가질 수 있다.
도 4a는 도 1에 도시된 광 수신기(14)의 일 실시예(14A)를 개략적으로 도시한다. 광 수신기(14A)는 세 개의 광 데이터 복조기들(36A, 36B, 36C)의 세트, 수동 광 수신기들(40A, 40B, 40C, 40D, 40E)의 세트 및 옵션인 전자 프로세서(42)를 포함한다. 각각의 광 데이터 복조기(36A-36C)는 수신된 변조 광 캐리어로부터 디지털 데이터 스트림, 즉 DATA-A", DATA-B", 또는 DATA-C"를 광 복조한다. 각각의 수동 광 수신기(40A-40E)는 멀티모드 광 섬유(24)의 광 전파 모드들, 예컨대 도 2a-2b의 A-C 모드들 중 한 개 이상으로부터 광 데이터 복조기들(36A, 36B, 36C) 중 한 개 이상 안으로 광을 우선 결합한다. 옵션 프로세서(42)는 예컨대 각각의 데이터 스트림들의 원치않는 믹싱을 제거하며/하거나 예컨대 물리적 광 채널에서 생성된 원치않은 신호 왜곡들을 제거하기 위해 광 디지털 데이터 복조기들(36A-36C)로부터 복조된 디지털 데이터 스트림들을 더 처리할 수 있다.
광 캐리어가 OPMM 방식에 따라 복조되었을 때, 각각의 데이터 복조기(36A, 36B, 36C)가 멀티모드 광 섬유(24)의 광 전파 모드들 중 한 개 이상의 모드에 의해 운반된 데이터를 수신 및 복조할 수 있도록 수동 광 수신기들(40A-40E)의 세트가 3x3 광 결합기로서 유효하게 기능한다. 멀티모드 광 섬유(24)의 세 개의 디지털 데이터 운반 광 전파 모드들 및 세 개의 광 데이터 복조기들(36a-36C) 사이에서, 수동 광 수신기들(40A-40E)의 세트는 계수 3 이상의 광 결합 행렬, 예컨대 실질적으로 대각인 광 결합 행렬로서 유효하게 기능한다. 각각의 광 데이터 복조기(36A-36C)는 진폭 및/또는 위상 변조된 광 캐리어로부터 디지털 데이터를 광 복조하기 위한 어떤 일반적인 형태를 가질 수 있다.
각각의 수동 광 수신기(40A-40E)는 도 3a-3e에 도시된 수동 발광기들(22A-22E) 중 어느 하나의 정 반대 형식과 유사한 방식으로 형성될 수 있다. 특히, 각각의 수동 광 수신기(40A-40E)는 하나의 입력 광 도파로 IOW, 및 광 복조기들(36A-36C) 중 해당하는 것을 입력 광 도파로 IOW에 광학적으로 연결하는 한 개 이상의 출력 광 도파로들 OOW을 가진 광 도파로 구조이다. 일부 실시예들에서, 광 도파로 구조는 예컨대 한 개의 입력 광 섬유 IOW, 예컨대 단일 모드 광 섬유, 및 한 개 이상의 출력 광 섬유들 OOW, 예컨대 단일 모드 광 섬유들을 가진 광 섬유 번들이다. 그러한 섬유 번들에서, 각각의 출력 광 섬유 OOW는 광 복조기들(36A-36C) 중 해당하는 하나를 입력 광 섬유 IOW에 광학적으로 연결한다. 다른 실시예들에서, 광 도파로 구조는 예컨대 단일 입력 광 섬유 IOW 및 하나 이상의 출력 광 섬유 코어들 OOW을 가진 멀티코어 광 섬유이다. 각각의 출력 광 섬유 코어 OOW는 광 복조기들(36A-36C) 중 해당하는 하나를 멀티코어 광 섬유의 단일 입력 광 섬유 IOW로 광학적으로 연결한다.
각각의 수동 광 수신기(40A-40E)는 다양한 방식으로 융합 구조로서 제조될 수 있다. 일례에서, 복수의 광 섬유들이 번들을 만들기 위한 유리 세관 안에 놓여질 수 있다. 그런 다음, 번들의 일단이 부분 용해되도록 가열되며, 번들의 부분 용해된 일단으로부터 섬유를 드로잉함으로써 입력 광 섬유 IOW가 생성된다. 그러한 실시예에서, 최초의 광 섬유들의 자유 단들이 입력 광 섬유 IOW에 결합되는 수동 광 수신기의 출력 광 도파로들 OOW을 형성한다. 다른 실시예에서, 복수의 광 섬유들이 함께 융합되어 수동 광 수신기의 광 도파로 구조를 형성하며, 즉 입력 광 섬유 IOW가 한 개 이상의 출력 광 섬유들 OOW에 고정되며 광 결합된다. 실제로, 도 4a의 수동 광 수신기들(40A-40E)의 전체 세트는 광 섬유 번들을 만들기 위한 상기 드로잉 또는 융합 방법들의 한 개나 여러 단계들을 수행함으로써 형성될 수 있으며, 그에 의해 개별 수동 광 수신기들(40A-40E)을 서로 융합시킬 수 있다.
각각의 수동 광 수신기(40A-40E)에 대해, 입력 광 도파로 IOW의 입력단은 멀티모드 광 섬유(24), 예컨대 도 1의 마지막 구간 SPN의 멀티모드 광 전송 섬유의 출력단을 대면한다. 따라서, 수동 광 수신기들(40A-40E)의 출력들이 멀티모드 광 섬유(24)의 출력단을 광학적으로 대면하는 2D 횡 입력 어레이(LIA)를 형성한다. 횡 입력 어레이 LIA에서, 각각의 수동 광 수신기(40A-40E)는 통상적으로 멀티모드 광 섬유(24)의 광 전파 모드들 중 한 개 이상으로부터 광을 우선적으로 수신하도록 구성 및/또는 위치된다. 수동 광 수신기들(40A-40E)의 출력들은 도 2a-2b의 A, B, 및 C 광 전파 모드들의 광을 광 데이터 복조기들(36A, 36B, 및 36C)로 각각 우선 전송하도록 예컨대 광 데이터 복조기들(36A-36C)에서 결합될 수 있다. 횡 입력 어레이 LIA는 멀티모드 광 섬유(24)의 출력단에 융착 접착되거나 옵션인 이미징 시스템(26), 예컨대 콜리메이팅 렌즈나 마이크로 렌즈 어레이, 또는 회전 거울 및/또는 광 분리기와 결합된 그러한 렌즈 시스템을 통해 그 출력단에 광학적으로 결합될 수 있다.
각각의 광 데이터 복조기(36A-36C)는 OPMM을 제공하기 위해 수동 광 수신기들(40A-40E)의 세트에 서로 다르게 광 연결된다.
광 데이터 복조기(36A)는 수동 광 수신기(40A)의 상응하는 출력 광 도파로 OOW에 광학적으로 연결된다. 이 수동 광 수신기(40A)의 입력 광 도파로 IOW의 입력단은 멀티모드 광 섬유(24)의 중심 영역으로부터 광을 우선적으로 수신하도록 위치 및 지향된다. 이러한 이유로 인해, 수동 광 수신기(40A)는 도 2A-2B의 중심 A 광 전파 모드로부터 우선적으로 광을 수신할 수 있다. 횡 입력 어레이 LIA의 그 입력은 멀티모드 광 섬유(24)의 출력단의 중심부를 예컨대 바로 대면하고 있을 수 있다. 이러한 이유로 인해, 광 데이터 복조기(36A)는 도 2A-2B의 A 광 전파 모드에 강하게 결합될 수 있다.
각각의 광 데이터 복조기(36B-36C)는 수동 광 수신기들(40B-40E)의 일부나 전체의 상응하는 출력 광 도파로 OOW에 광학적으로 연결된다. 이러한 수동 광 수신기들(40B-40E)의 입력 광 도파로들 IOW의 입력들은 멀티모드 광 섬유(24)의 출력단의 어느 각도 영역으로부터 우선적으로 광을 수신하는 방식으로 횡 입력 어레이 LIA 상에 위치된다. 각도 영역은 예컨대 도 2a-2b의 B 및 C 광 전파 모드들 B에 대한 높은 강도 영역일 수 있다. B 및 C 광 전파 모드들이 0이 아닌 상대 위상을 이용하여 다양한 수동 광 수신기들(40B-40E)로 광을 전송하기 때문에, 거기에서 수신된 광은 광 데이터 복조기(36B)에서의 재결합 전에 0 아닌 상대 위상들의 세트를 이용해 지연될 수도 있으며, 광 데이터 복조기(36C)에서의 재결합 전에 0 아닌 상대 위상들의 다른 세트를 이용해 지연될 수 있다. 광 데이터 복조기(36B)가 B 광 전파 모드로부터 광을 우선 수신하고 광 데이터 복조기(36C)가 C 광 전파 모드로부터 광을 우선 수신하도록 상대 위상들이 선택될 수 있다. 광 데이터 복조기(36C)에서, 횡 입력 어레이 LIA 상의 시계방향 인접 입력단을 가진 수동 광 수신기(40B-40E)로부터의 광에 대해 한 수동 광 수신기(40B-40E)로부터의 광과 관련하여 부가되는 위상은 구간 [π/4, 3π/4] 내, 예컨대 약 π/2일 수 있다. 광 데이터 복조기(36B)에서, 횡 입력 어레이 LIA 상의 시계방향 인접 입력단을 가진 수동 광 수신기(40B-40E)로부터의 광에 대해 한 수동 광 수신기(40B-40E)로부터의 광과 관련하여 부가되는 위상은 구간 [-π/4, -3π/4] 내, 예컨대 약 -π/2 일 수 있다. 통상적으로, B 및 C 전파 모드들을 통해 전송된 광이 광 데이터 복조기들(36A 및 36B)에서 각각 보강 간섭하도록 수동 광 수신기들(40B-40E)에 의해 채용된 상대 위상들이 실질적으로 최적화된다.
일부 실시예들에서, 광 데이터 복조기들(36A-36C)은 멀티모드 광 섬유(24)로부터 수시된 광을 로컬 광 오실레이터로부터 수신된 광과 믹싱하는 고유 광 검출기들을 포함한다. 예를 들어, 그러한 믹싱은 상기 믹싱된 광의 광 검출기들로서 매칭된 포토 다이오드들의 쌍들을 이용하는 한 개 이상의 광 하이브리드들 안에서 수행될 수 있다. 그러한 고유 검출기들에 적합할 수 있는 일부 구조들이 2005년 8월 15일자로 출원된 미국 특허출원 제1 1/204607호, 2005년 9월 27일자로 출원된 미국 특허출원 제1 1/236246호, 및/또는 2006년 12월 22일자로 출원된 미국 특허출원 제1 1/644536호에 기술되어 있을 수 있다. 상기 세 가지 미국 특허출원은 그 전체가 참조로서 여기에 통합된다.
그러한 일부 실시예들에서, 로컬 오실레이터는 광 데이터 변조기들(36A-36C)로 직접 로컬 오실레이터 광을 전송하도록 연결될 수 있다. 즉, 광은 수동 광 수신기들(40A-40E)을 우회하는 방식으로 로컬 오실레이터로부터 직접 광 데이터 복조기들(36a-36C)로 전송된다.
대안적인 그러한 실시예들에서, 수동 광 수신기들(40A-40E)이 로컬 오실레이터 및 멀티모드 광 섬유(24)로부터 수신되는 광을 운반하도록 로컬 오실레이터가 횡 입력 어레이 LIA의 입력들로 광을 전송할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 로컬 오실레이터는 멀티모드 광 섬유(24)의 A, B, 및 C 전파 모드들에 의해 거기로 전송되는 광의 것들과 중복되는 위상 및 진폭 프로필을 가진 광을 횡 입력 어레이 LIA로 전송한다. 그러면, 개별적 수동 광 수신기들(40A-40E)이 로컬 오실레이터로부터의 광 및 멀티모드 광 섬유(24)로부터의 광에 대해 동일한 상대 위상 쉬프트를 일으킨다. 이러한 이유로 인해, 광 데이터 변조기들(36A-36C)에서 결합될 때 고유 광 검출을 지원하는 방식으로 수동 광 수신기들(40A-40E)의 상이한 것들로부터의 광이 계속해서 더해질 수 있다.
대안적 실시예들(미도시)에서, 도 4a의 광 수신기(14A)는 수동 광 수신기들(40A-40C)만을 가질 수 있다. 즉, 그러한 대안적 실시예들에서, 수동 광 수신기들(40D-40E)이 존재하지 않는다.
그러한 다른 대안적 실시예들에서, 수동 광 수신기들(40B-40C 또는 40B-40E)의 입력들은 횡 입력 어레이 LIA 내 수동 광 수신기들(40A)의 입력의 위치를 기준으로 상대적인 상이한 각도 위치들에서 위치될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 수동 광 수신기들(40B-40C 또는 40B-40E)은 광 데이터 복조기들(36B 및 36C)이 각자의 B 및 C 광 전파 모드들 상에 변조된 데이터를 검출하기 위해 상기 광을 계속 결합하여 이용할 수 있도록 그 안에 운반된 광에 대해 상이한 상대 위상들을 유도할 수 있다.
도 4b는 도 1의 광 수신기(14)의 다른 실시예(14B)를 개략적으로 도시한다. 광 수신기(14B)는 광 전파 모드 다중화되고, 편광 다중화되며, 직교 위상 쉬프트 키잉 프로토콜에 따라 변조된 수신된 광 신호들로부터 데이터 스트림들을 복조하도록 구성된다. 광 수신기(14B)는 수동 광 수신기들의 제1 , 제2 , 제3 및 제4세트들(38, 38', 38", 38"'); 대응하는 수동 광 수신기들의 제1 , 제2 , 제3 , 및 제4세트들(44, 44', 44", 44"'); 편광 빔 스플리터(28); 광학 로컬 오실레이터(46); 광학 위상 플레이트(48); 및 두 개의 옵션사항인 콜리메이팅 광 시스템들(26, 26')을 포함한다.
각각의 세트(38-38"')은 도 4a,와 관련하여 기술된 바와 같이 구성 및/또는 설정된 셋 이상의 수동 광 수신기들, 예컨대 넷, 다섯, 여섯 이상의 수동 광 수신기들을 포함한다. 수동 광 수신기들의 각각의 세트(38-38"')은 멀티모드 광 섬유(24)로부터 데이터 변조된 광을 수신하며 로컬 광 소스(46)로부터 기준 광을 수신한다.
각각의 세트(44-44"')은 예컨대 위에서 병합된 미국 특허출원들에 기술된 구조들을 이용하여 이미 기술된 것과 같은 고유한 광 검출기들로서 구성되며 설정된 세 개의 광 데이터 복조기들을 포함한다. 각각의 세트(44-44"')에서, 제1 , 제2 , 및 제3 광 데이터 복조기들은 멀티모드 광 섬유(24)의 각자의 A, B, 및 C 광 전파 모드들로부터 광을 우선 수신하도록 구성된다.
위상 플레이트(48)는 제1 세트(38) 및 제2 세트(38')의 선형 입력 어레이들 LIA로 전송된 기준 광 사이에 약 1/4 주기의 상대 위상 지연을 일으키며, 제3 세트(38") 및 제4세트(38"')의 선형 입력 어레이들 LIA로 보내진 기준 광 사이에 약 1/4 주기의 상대 위상 지연을 일으킨다. 이러한 이유로 인해, 광 데이터 복조기들의 제1 및 제3 세트들(44, 44")은 수신된 광의 동위상 성분들 상으로 운반된 데이터를 복조할 수 있으며, 광 데이터 복조기들의 제2 및 제4세트들(44', 44"')은 수신된 광의 직교 위상 성분들 상으로 전달된 데이터를 복조할 수 있다.
편광 빔 스플리터(28)는 멀티모드 광 섬유(24) 및 광 로컬 오실레이터(44)로부터의 광의 한 편광을 수동 광 수신기들의 제1 및 제2 세트들(38, 38')로 보내도록 구성되며, 상기 광의 상대적 직교 편광 성분들을 수동 광 수신기들의 제3 및 제4세트들(38", 38"')로 보내도록 구성된다. 이러한 이유들로 인해, 광 데이터 복조기들의 제1 및 제2 세트들(44, 44')은 한 편광 성분에 의해 운반된 데이터 스트림을 복조하며, 광 데이터 복조기들의 제3 및 제4세트들(44", 44"')은 상대적 직교 편광 성분에 의해 전달된 데이터 스트림을 복조한다.
마지막으로, 수동 광 수신기들의 각각의 세트(38-38"')이 멀티모드 광 도파로(24)의 중심을 광학적으로 대면하는 하나의 입력 및 멀티모드 광 도파로(24)의 중심을 벗어난 영역들을 광학적으로 대면하는 둘 이상의 주변 입력들을 가진 2D 횡 입력 어레이를 형성한다. 이러한 이유로 인해, 각각의 세트(38-38"')의 한 수동 광 수신기는 멀티모드 광 섬유(24)의 중심 A 광 전파 모드로부터 광을 우선 수신하며, 각각의 세트(38-38"')의 나머지 수동 광 수신기들은 멀티모드 광 섬유(24)의 B 및 C 광 전파 모드들로부터 광을 우선 수신한다. 각각의 세트(38-38"')에서, 각 세트(44-44"')의 광 복조기들로 전달되는 광의 조합들이 그 제1 , 제2 , 및 제3 광 복조기들로 하여금 도 2a-2b의 개별 A, B 및 C 광 전파 모드들에 의해 운반된 데이터를 복조할 수 있도록, 수동 광 수신기들은 그 안에 운반된 광과의 사이에 적절한 상대적 지연들을 야기한다.
도 4c는 편광 모드 다중화를 이용한 광 전파 모드 다중화를 통해 변조된 데이터를 복조하도록 구성된 도 1의 광 수신기(14)에 대한 또 다른 수신기(14C)를 개략적으로 예시한다. 광 수신기(14C)는 도 4a 및 4b의 광 수신기들(14A, 14B)과 유사한 구성을 가진다. 그러나, 광 수신기(14C)는 광 데이터 복조기들(36A, 36B, 36C)의 제1 세트 및 대응하는 수동 광 수신기들(40A, 40B, 40C)의 제1 세트를 포함하며, 광 데이터 복조기들(36A', 36B', 36C')의 제2 세트 및 대응하는 수동 광 수신기들(40 A', 40B', 40C')의 제2 세트를 가진다. 제1 세트의 광 데이터 복조기들(36A-36C)은 제1 세트의 수동 광 수신기들(40A-40C)로 광학적으로 연결되고, 제2 세트의 광 데이터 복조기들(36A'-36C')은 제2 세트의 수동 광 수신기들(40A'-40C')로 광학적으로 연결된다.
또한 광 수신기(14C)는 복굴절 광 * 파장판(30) 및 선형 편광기(50)를 포함한다. 광 1/2 파장판(30) 및 선형 편광기(50) 둘 모두는 멀티모드 광 섬유(24)의 출력단, 및 수동 광 수신기들(40A - 40C, 40A' - 40C')의 입력들에 의해 형성된 광학적으로 대면하는 2D 횡 입력 어레이 ILA 사이에 위치된다. 1/2 파장판(30)은 수동 광 수신기들(40A-40C)의 입력들 및 멀티모드 광 섬유(24)의 출력 사이에 위치하지만, 수동 광 수신기들(40A'-40C')의 입력들과 멀티모드 광 섬유(24) 사이에 위치하지는 않는다. 이러한 이유로 인해, 광 데이터 복조기들(36A, 36B, 및 36C)의 제1 세트 및 광 복조기들(36A', 36B' 및 36C')의 제2 세트는 상대적 직교 편광의 개별 A, B, 및 C 광 전파 모드들로부터 개별 데이터 스트림들 DATA-A, DATA-B, DATA-C 및 DATA-A', DATA-B', DATA-C'을 복조한다.
일부 실시예들에서, 수동 광 수신기들(40A - 40C 및 40A' - 40C')은 도 4a 또는 4b와 관련하여 기술된 바와 같은 구조들을 가지거나, 도 3e 및/또는 도 3f에 도시된 수동 발광기들(22A - 22C 및 22A' - 22C')의 구조들에 대한 역방향 버전의 구조를 가진다.
도 5는 가령 도 3a-3d의 광 송신기들 중 어느 하나를 이용하여 디지털 데이터를 광 전송하는 방법(50)을 도시한다. 이 방법(50)은 서로 다른 디지털 데이터를 가지고 변조된 제1 , 제2 및 제3 광 캐리어들을 생성하는 단계(단계 52)를 포함한다. 이 방법(50)은 제1 변조된 광 캐리어가 멀티모드 광 섬유의 제1 전파 모드로 우선적으로 전송되도록 제1 데이터 변조 광 캐리어를 멀티모드 광 섬유에 단 결합되어 있는 제1 광 도파로로 전송하는 단계(단계 54)를 포함한다. 이 방법은 제2 변조된 광 캐리어가 멀티모드 광 섬유의 제2 전파 모드로 우선적으로 전송되도록 하며 제3 변조된 광 캐리어가 멀티모드 광 섬유의 제3 전파 모드로 우선적으로 전송되도록, 제2 및 제3 변조된 광 캐리어들을 멀티모드 광 섬유에 광 결합된 두 제2 및 제3 광 도파로들로 전송하는 단계(단계 56)를 포함한다. 제1 , 제2 및 제3 광 전파 모드들은 멀티모드 광 섬유 내에서 직교하는 전파 모드들이다.
이 방법(50)의 일부 실시예들에서, 전송 단계들(54 및 56)은 광 전파 모드 다중화를 일으키기 위해 시간적으로 나란히 수행될 수 있다.
이 방법(50)의 일부 실시예들에서, 제2 전파 모드는 멀티모드 광 섬유의 축을 둘러싸는 원을 따라 한 방향으로 증가하는 위상을 가지며, 제3 전파 모드는 그 원을 따라 반대 방향으로 증가하는 위상을 가진다.
도 6은 가령 도 4a-4c의 광 송신기들 중 어느 하나를 이용하여 디지털 데이터를 광 수신하는 방법(60)을 도시한다. 이 방법(60)은 제1 , 제2 및 제3 광 도파로들의 입력들에 의해 형성되는 횡 입력 어레이 LIA에서 멀티모드 광 전송 섬유의 출력단으로부터 변조된 광 신호를 수신하는 단계(단계 62)를 포함한다. 이 방법(60)은 수신된 광이 우선적으로 멀티모드 광 도파로의 제1 전파 모드로부터 나오도록 거기에 단 결합된 제1 광 도파로를 통해 멀티모드 광 도파로로부터 수신된 광으로부터 데이터를 복조하는 단계(단계 64)를 포함한다. 이 방법은 다른 광이 우선적으로 멀티모드 광 도파로의 제2 전파 모드로부터 나오도록 거기에 단 결합된 두 제2 및 제3 광 도파로들을 통해 멀티모드 광 도파로로부터 수신된 다른 광으로부터 데이터를 복조하는 단계(단계 64)를 포함한다. 이 방법은 또 다른 광이 우선적으로 멀티모드 광 도파로의 제3 전파 모드로부터 나오도록, 두 제2 및 제3 광 도파로들을 통해 멀티모드 광 도파로로부터 수신된 또 다른 광으로부터 데이터를 복조하는 단계(단계 66)를 포함한다. 제1 , 제2 및 제3 전파 모드들은 멀티모드 광 섬유 내에서 직교하는 전파 모드들이다.
이 방법(60)의 일부 실시예들에서, 복조 단계들(62, 64 및 66)은 광 전파 모드 다중화를 일으키기 위해 시간적으로 나란히 수행될 수 있다.
이 방법의 일부 실시예들에서, 제2 전파 모드는 멀티모드 광 섬유의 축을 둘러싸는 원이 한 방향으로 선회될 때 증가하는 위상을 가지며, 제3 전파 모드는 그 원이 반대 방향으로 선회될 때 증가하는 위상을 가진다.
도 3a-3d 및/또는 도 4a-4c에 도시된 시스템들에 대한 광 통신 시스템들의 다른 대안적 실시예들에서, 멀티모드 광 전송 섬유들의 더 많은 그리고/또는 상이한 광 전파 모드들이 데이터를 운반할 수 있다. 예를 들어, 이 실시예들은 셋이 넘는 독립적 데이터 스트림들의 동시 전송을 가능하게 하기 위해 4, 5, 6 개 이상의 그러한 광 전파 모드들을 이용할 수 있고/있거나 상이하고/거나 더 고차적인 모드들을 이용할 수 있다. 그러한 대안적 실시예들에서, LOA 내 수동 발광기들의 세트(들)의 출력들 및/또는 LIA 내 수동 광 수신기들의 세트(들)의 입력들의 횡적 배치들은 데이터를 운반하기 위해 선택되는 광 전파 모드들의 높은 광 강도 영역들에 보다 잘 광 결합하기 위해 서로 상이할 수 있다.
이러한 개시, 도면, 및 청구범위로부터, 본 발명의 다른 실시예들이 당업자에게 명백하게 될 것이다.

Claims (10)

  1. 광 도파로의 제1 세트와, 제1 광 변조기와, 제2 광 변조기와, 제3 광 변조기를 포함하는 광 송신기를 포함하고,
    상기 제1 세트의 상기 광 도파로의 출력단은 횡 출력 어레이(a lateral output array)를 형성하되, 상기 횡 출력 어레이는 멀티모드 광 섬유의 일단과 광학적으로 대면하도록 위치함에 대응해서 상기 제1 세트의 상기 광 도파로를 상기 멀티모드 광 섬유(a multimode optical fiber)와 단 결합(end-coupling)시키기 위한 것이고,
    상기 제1 광 변조기는 상기 제1 세트의 상기 광 도파로 중 제1 광 도파로와 광학적으로 연결되며, 상기 제2 광 변조기 및 상기 제3 광 변조기 각각은 상기 제1 세트의 상기 광 도파로 중 제2 광 도파로 및 제3 광 도파로와 광학적으로 연결되며,
    상기 광 도파로의 제1 세트는, 상기 광 변조기들과 상기 멀티모드 광 섬유에서의 광 전파 모드들 간에 계수(rank) 3 이상의 결합 행렬(a coupling matrix)을 제공하도록 구성되는
    장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 세트는 제1 멀티코어 광 섬유 및 제2 멀티코어 광 섬유를 포함하며, 상기 제1 세트의 상기 제1 광 도파로 및 상기 제2 광 도파로는 각각 상기 제1 멀티코어 광 섬유 및 제2 멀티코어 광 섬유의 광 섬유인
    장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광 송신기는 광 도파로의 제2 세트와, 제1 추가 광 변조기와, 제2 추가 광 변조기와, 제3 추가 광 변조기를 더 포함하고,
    상기 제2 세트의 상기 광 도파로의 출력단은 제2의 횡 출력 어레이를 형성하되, 상기 제2의 횡 출력 어레이는 상기 멀티모드 광 섬유의 일단과 광학적으로 대면하도록 위치함에 대응해서 상기 제2 세트의 상기 광 도파로를 상기 멀티모드 광 섬유와 단 결합시킬 수 있고,
    상기 제1 추가 광 변조기는 상기 제2 세트의 상기 광 도파로 중 제1 광 도파로와 광학적으로 연결되며,
    상기 제2 추가 광 변조기 및 상기 제3 추가 광 변조기 각각은 상기 제2 세트의 상기 광 도파로 중 제2 광 도파로 및 제3 광 도파로와 광학적으로 연결되는
    장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 세트와, 상기 제1 세트에 연결된 광 변조기들은, 상기 제2 세트와 상기 추가 광 변조기들이 상기 멀티모드 광 섬유로 출력하는 광의 편광에 실질적으로 직교하는 편광을 갖는 광을 상기 멀티모드 광 섬유로 출력하도록 구성되는
    장치.
  5. 광 도파로의 제1 세트와, 제1 광 데이터 복조기와, 제2 광 데이터 복조기와, 제3 광 데이터 복조기를 포함하는 광 수신기를 포함하고,
    상기 제1 세트의 상기 광 도파로의 입력단은 횡 입력 어레이(a lateral input array)를 형성하되, 상기 횡 입력 어레이는 멀티모드 광 섬유의 일단과 광학적으로 대면하도록 위치함에 대응해서 상기 제1 세트의 상기 광 도파로를 상기 멀티모드 광 섬유와 단 결합(end-coupling)시키기 위한 것이고,
    상기 제1 광 데이터 복조기는 상기 제1 세트의 광 도파로 중 상기 제1 광 도파로와 광학적으로 연결되며, 상기 제2 광 데이터 복조기 및 상기 제3 광 데이터 복조기 각각은 상기 제1 세트의 상기 광 도파로 중 제2 광 도파로 및 제3 광 도파로와 광학적으로 연결되며,
    상기 광 도파로의 제1 세트는, 상기 광 데이터 복조기들과 상기 멀티모드 광 섬유에서의 광 전파 모드들 간에 계수 3 이상의 결합 행렬을 제공하도록 구성되는
    장치.

  6. 제5항에 있어서,
    상기 광 수신기는 광 도파로의 제2 세트와, 제1 추가 광 데이터 복조기와, 제2 추가 광 데이터 복조기와, 제3 추가 광 데이터 복조기를 더 포함하고,
    상기 제2 세트의 상기 광 도파로의 입력단은 제2의 횡 입력 어레이를 형성하되, 상기 제2의 횡 입력 어레이는 상기 멀티모드 광 섬유의 일단과 광학적으로 대면하도록 위치함에 대응해서 상기 제2 세트의 상기 광 도파로를 멀티모드 광 섬유와 단 결합시키기 위한 것이고,
    상기 제1 추가 광 데이터 복조기는 상기 제2 세트의 상기 광 도파로 중 제1 광 도파로에 광학적으로 연결되며,
    상기 제2 추가 광 데이터 복조기 및 상기 제3 추가 광 데이터 복조기 각각은 상기 제2 세트의 상기 광 도파로 중 제2 광 도파로 및 제3 광 도파로에 광학적으로 연결되는
    장치.
  7. 디지털 데이터를 광 전송하는 방법으로서,
    제1 변조된 광 캐리어가 멀티모드 광 섬유의 제1 전파 모드로 우선적으로 전송되도록, 상기 제1 변조된 광 캐리어를 상기 멀티모드 광 섬유에 단 결합되어 있는 제1 광 도파로로 전송하는 단계,
    제2 변조된 광 캐리어가 상기 멀티모드 광 섬유의 제2 전파 모드로 우선적으로 전송되고 제3 변조된 광 캐리어가 상기 멀티모드 광 섬유의 제3 전파 모드로 우선적으로 전송되도록, 상기 제2 변조된 광 캐리어 및 상기 제3 변조된 광 캐리어의 각각을 상기 멀티모드 광 섬유에 단 결합된 제2 광 도파로 및 제3 광 도파로 모두로 전송하는 단계, 및
    상기 제1 전파 모드, 상기 제2 전파 모드 및 상기 제3 전파 모드는 상기 멀티모드 광 섬유 내에서 직교하는 전파 모드인
    방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 전파 모드는 상기 멀티모드 광 섬유의 축을 한 방향으로(in one direction) 선회하는 경로에 걸쳐 증가하는 위상을 가지며, 상기 제3 전파 모드는 상기 멀티모드 광 섬유의 축을 반대 방향으로(in an opposite direction) 선회하는 경로에 걸쳐 증가하는 위상을 갖는
    방법.
  9. 디지털 데이터를 광 수신하는 방법으로서,
    수신된 광이 우선적으로 멀티모드 광 섬유의 제1 전파 모드로부터 나오도록, 단 결합된 제1 광 도파로를 통해 상기 멀티모드 광 섬유로부터 수신된 상기 광으로부터 데이터를 복조하는 단계,
    다른 광이 우선적으로 상기 멀티모드 광 섬유의 제2 전파 모드로부터 나오도록, 단 결합된 제2 광 도파로 및 제3 광 도파로 모두를 통해 상기 멀티모드 광 섬유로부터 수신된 상기 다른 광으로부터 데이터를 복조하는 단계,
    또 다른 광이 우선적으로 상기 멀티모드 광 섬유의 제3 전파 모드로부터 나오도록, 상기 제2 광 도파로 및 상기 제3 광 도파로 모두를 통해 상기 멀티모드 광 섬유로부터 수신된 상기 또 다른 광으로부터 데이터를 복조하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 전파 모드, 상기 제2 전파 모드 및 상기 제3 전파 모드는 상기 멀티모드 광 섬유 내에서 직교하는 전파 모드인
    방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 전파 모드는 상기 멀티모드 광 섬유의 축을 일 방식으로 선회하는 경로에 걸쳐 증가하는 위상을 가지며, 상기 제3 전파 모드는 상기 멀티모드 광 섬유의 축을 반대 방식으로 선회하는 경로에 걸쳐 증가하는 위상을 갖는
    방법.
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