KR101561368B1 - 광 도파관 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들은 소정의 도파관 길이에 대해 필요한 디바이스 길이를 감소시킴으로써 광 변조기가 저전력 및 온도 비의존형이게 할 수 있는 멀티-세그먼트 광 도파관을 설명한다. 본 발명의 실시예들은 자체로 접혀서 적어도 2개의 섹션들을 포함하는 광 도파관을 설명한다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 디바이스가 2-폴드로 접힌 경우에 적어도 약 2배만큼 변조기의 디바이스 길이를 감소시킬 수 있다(디바이스 사이즈는 변조기가 3-폴드, 4-폴드, 5-폴드 등으로 접힌 경우에 더 감소될 수 있다). 본 발명의 실시예들은 멀티-세그먼트 광 도파관에 대한 원하는 전기 광학 효과를 생성하는데 요구되는 전극 길이가 더 감소되게 할 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 특정한 전극들은 도파관의 상이한 세그먼트들 사이에 "공유"될 수 있어서, 소정의 길이의 도파관을 갖는 디바이스의 전력 요건 및 커패시턴스를 감소시킨다.

Description

광 도파관 구조{OPTICAL WAVEGUIDE STRUCTURE}
본 발명의 실시예들은 일반적으로 광학 디바이스들에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 광 도파관 설계에 관한 것이다.
광학 시스템들을 통한 데이터의 송신은 정보를 광 신호상에 소정 방식으로 전달함으로써 수행된다. 신호를 반송하는 전기 정보를 광 변조 신호로 변환하기 위해 광 변조기들이 사용될 수 있다. 현재, 변조기들은 온도 비의존형이고(즉, 변조기 및/또는 광원을 포함할 수 있는 시스템의 동작 온도의 변화들에 의해 영향을 받지 않고) 고전력을 소모하거나, 매우 온도 의존형이고(즉, 시스템의 동작 온도의 변화들에 의해 쉽게 영향을 받고) 저전력을 소모한다.
도 1은 종래 기술에 공지된 바와 같은 마하 젠더 간섭계(MZI)의 도면이다. 변조기(100)는 광 도파관 스플리터(110), 광 도파관 재결합기(re-combiner)(120), 및 광 도파관 브랜치들(130 및 140) - 각 브랜치는 광 활성 재료를 포함함 - 을 포함한다. 전극들(135 및 145)이 도파관 브랜치들(130 및 140)과 각각 연관된다.
변조기(100)는 광이 브랜치들(130 및 140)을 따라 이동하기 위해 광원(예를 들어, 레이저)으로부터 광 도파관 스플리터(110)로 광을 수광한다. 재결합된 빔이 광 도파관 재결합기(120)의 단부에서 변조기를 빠져나간다. 전극들(135 및 145)에 인가된 전압이 브랜치들(130 및 140)을 통해 전파하는 광의 위상 변화를 제공한다(즉, 광학적 활성 재료의 굴절률이 전극들에 인가된 전압에 기초하여 변화할 것이다).
변조 전압이 전극 세트들 중 어느 것에도 인가되지 않을 때, 브랜치들(130 및 140)을 따라 이동하는 광은 재결합기(120)에 동위상으로 도달한다. 전압이 전극 세트들 중 하나에 인가되면, 전기 광학 효과로 인해 차동 변화가 발생하고, 신호들은 재결합기(120)에 이상(out of phase)으로 도달한다. 전극 세트들 중 하나 또는 양자에 대한 변조 전압을 제어함으로써, MZI(100)는 연속파를 고 비트 레이트 변조 신호로 변환하도록 동작될 수 있다.
고주파수 성능을 위해, 변조기들의 전극들은 총 디바이스 커패시턴스로 인한 고속을 획득하기 위해 디바이스 길이에서 짧을 필요가 있다. 전극이 충분하게 짧지 않으면, 고 변조 주파수를 유지하면서 변조의 효율을 향상시키기 위해, 광파 및 전기 신호(무선 주파수 전자기파)는 재료에서 공동 전파(co-propagate)하게 될 수 있다. 광 및 전기 신호들의 공동 전파를 이용하는 광전자 디바이스들은 진행파 디바이스들로서 알려진 클래스에 속하지만, 진행파 디바이스들은 더 많은 전력을 소모하고, 그들 구조의 복잡성이 대량 생산에 이상적이지 않다.
아래의 설명은 본 발명의 실시예들의 구현들의 예로서 제공된 예시들을 갖는 도면들의 논의를 포함한다. 도면들은 제한이 아닌 예로서 이해되어야 한다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 하나 이상의 "실시예들"에 대한 참조는 본 발명의 적어도 하나의 구현에 포함된 특정한 특성, 구조, 또는 특징을 설명하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 여기에 나타나는 "일 실시예에서" 또는 "대안의 실시예에서"와 같은 어구들은 본 발명의 다양한 실시예들 및 구현들을 설명하는 것이고, 반드시 모두가 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 그러나, 이 어구들은 또한 반드시 상호 배타적이지 않다.
도 1은 종래 기술의 마하 젠더 간섭계의 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 광 도파관들의 도면들이다.
도 3a는 본 발명의 실시예를 활용하는 마하 젠더 간섭계의 도면이다.
도 3b는 종래 기술에 비교하여 본 발명의 실시예의 커패시턴스 특징들을 예시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예를 활용할 수 있는 광 통신 시스템의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예를 활용할 수 있는 컴퓨팅 시스템의 블록도이다.
후술하는 실시예들 중 일부 또는 모두를 나타낼 수 있는 도면들의 설명을 포함할 뿐만 아니라 여기에 제공된 본 발명의 개념들의 다른 잠재적인 실시예들 또는 구현들을 논의하는 특정한 상세들 및 구현들의 설명들이 후속한다. 본 발명의 실시예들의 개요가 아래에 제공되고 도면들을 참조하여 더욱 상세한 설명이 후속한다.
본 발명의 실시예들은 소정의 도파관 길이에 대해 필요한 디바이스 길이를 감소시킴으로써 광 변조기가 저전력 및 온도 비의존형이게(즉, 변조기 및/또는 광원을 포함할 수 있는 시스템의 동작 온도의 변화들에 의해 영향을 받지 않게) 할 수 있는 멀티-세그먼트 광 도파관을 설명한다. 본 발명의 실시예들은 그 자체로 접혀서(folded onto itself) 적어도 2개의 섹션들을 포함하는, 종래 기술에 공지된 임의의 광학적 활성 재료를 포함하는 광 도파관을 설명한다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 디바이스가 2-폴드(twofold)로 배열되는 경우에 적어도 약 2배만큼 변조기의 디바이스 길이를 감소시킬 수 있다. 아래에 논의되는 예시적인 실시예들을 고려하여, 본 발명의 실시예들에 따른 광 도파관들이 3-폴드, 4-폴드, 5-폴드 등으로 배열될 수 있다는 것이 명백할 것이다.
본 발명의 실시예들은 멀티-세그먼트 광 도파관에 대한 원하는 전기 광학 효과를 생성하는데 요구되는 전극 길이가 더 감소되게 할 수 있다. 또한, 아래에 논의되는 예시적인 실시예들 및 도면들을 고려하여, 전극들이 멀티-세그먼트 광 도파관의 상이한 세그먼트들 사이에 "공유"될 수 있고, 따라서 소정의 길이의 도파관을 갖는 디바이스의 전력 요건 및 커패시턴스를 감소시킨다는 것이 이해될 것이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예들에 따른 광 도파관들의 도면들이다. 이러한 예에서, 광 디바이스(200)가 전극들(201, 202 및 203)(즉, 전극(202)은 전극들(201 및 203)에 상보적이다))을 포함하는 복수의 전극들을 포함한다. 이러한 실시예에서, 상기 전극들은 서로 상대적으로 병렬이다. 다른 실시예들에서, 상기 전극들은 비-병렬 방식으로 정렬될 수 있다. 도파관의 광학적 활성 재료가 전극들 사이에 위치되고 전극들에 의해 제어된다. 상술한 바와 같이, 당업계에 알려진 임의의 광학적 활성 재료, 예를 들어, 전기 광학 폴리머(EOP)들, 강유전성 산화물(예를 들어, LiNbO3), 압전 재료들(예를 들어, PLTZ), 및 전기 흡수 재료들(III-V 또는 게르마늄 양자 우물 디바이스들, 여기서, 전기 신호가 광의 흡수를 제어)이 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 광 도파관들은 적어도 2개의 재료들: 코어 및 클래딩 재료들(예를 들어, 클래딩 층(230)을 참조)에 의해 형성된다는 것을 이해해야 할 것이다. 코어 및 클래딩 재료들 각각은 도파관의 광학적 활성 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 클래딩 재료만이 광학적으로 활성이다(즉, 층(230)이 전기 광학 재료이다). 다른 실시예에서, 도파관 코어 및 클래딩 층 양쪽 모두가 광학적 활성 재료로부터 형성된다. 다른 실시예에서, 도파관 코어만이 광학적으로 활성이다.
광 디바이스(200)는 만곡부(bend)(220)를 통해 연결된 세그먼트들(211 및 212)을 포함하는 멀티-세그먼트 광 도파관을 더 포함한다. 상기 만곡부는 광이 벗어날 수 없도록 타이트하게 한정된 임의의 만곡부를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 세그먼트(211)는 전극들(201 및 202) 사이에 배치되고, 세그먼트(212)는 전극들(202 및 203) 사이에 배치되어서(전파하는 광이 전극들 자체와 상호작용하지 않도록 상기 세그먼트들과 상기 전극들 사이에 공간 또는 갭이 있음), 세그먼트들(211 및 212)은 서로 상대적으로 병렬이다.
광 디바이스(200)는 예를 들어, 위상 천이 변조를 수행하는 위상 천이기(phase shifter)를 포함할 수 있다. 따라서, 광이 광 도파관 세그먼트(211)를 통해 전파하고 전위차(electrical difference)(예를 들어, 전압)가 전극들(201 및 202)에 인가될 때, 광 도파관 세그먼트(211)를 포함하는 광학적 활성 재료의 굴절률이 변화하여, 결국 상기 세그먼트를 통해 전파하는 광의 위상 변화가 발생한다. 동일한 전기 광학 효과를 생성하기 위해 전극들(202 및 203)을 통해 도파관 세그먼트(212)에 동일한 전압이 인가될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 이러한 실시예에서, 복수의 전극들 중 어느 것도 만곡부(220)와 인터페이싱하지 않기 때문에, 멀티-세그먼트 도파관의 이러한 부분에서 발생된 전기 광학 효과가 없다는 것을 추가로 이해해야 한다.
각 도파관 세그먼트가 L의 길이를 가지면, 디바이스(200)의 멀티-세그먼트 광 도파관은 대략 2L의 길이, 즉, 양쪽 도파관 세그먼트들의 길이를 갖는다는 것을 이해해야 한다. 디바이스(200)의 전체 길이는 대략 L이다. 또한, 전극(202)은 광 도파관 세그먼트들(211 및 212) 사이에서 "공유"되어서, 커패시턴스 및 디바이스(200)에 의해 소모되는 전력을 감소시킨다.
디바이스(250)는 자체로 3회 접힌 멀티-세그먼트 광 도파관을 포함한다(즉, 이 디바이스는 도파관 세그먼트(213), 만곡부(225), 및 전극(204)을 더 포함한다는 점을 제외하고 디바이스(200)와 유사하다). 따라서, 디바이스(250)의 멀티-세그먼트 광 도파관은 대략 3L의 길이를 갖지만, 디바이스(250)의 전체 길이는 대략 L이다. 또한, 디바이스(250)는 2L의 유효 전극 길이를 가져서(즉, 디바이스(250)는 각각 길이가 총 2L인 상보적 전극들을 가짐), 3L의 도파관 길이를 갖는 종래 기술의 위상 천이기에 비하여 감소된 커패시턴스 및 전력 요건을 갖는다(즉, 단일 세그먼트 광 도파관을 포함하는 디바이스는 각각 길이가 총 3L인 상보적 전극들을 유사하게 요구할 것이다).
도 3a는 본 발명의 실시예를 활용하는 마하 젠더 간섭계(MZI)의 도면이다. 이러한 실시예에서, 도 1의 종래 기술의 MZI(100)와 유사하게, MZI(300)는 광 도파관 스플리터(310), 광 도파관 재결합기(320), 및 2개의 도파관 "브랜치들"(330 및 340)을 포함하지만, 이러한 실시예에서는, 각 도파관 브랜치는 도 2의 디바이스(250)의 광 도파관과 유사한 3-폴드 멀티-세그먼트 광 도파관을 포함한다(따라서, 멀티-세그먼트 광 도파관 브랜치(330)는 광 도파관 세그먼트들(331, 332 및 333)을 포함하고, 멀티-세그먼트 광 도파관 브랜치(340)는 광 도파관 세그먼트들(341, 342 및 343)을 포함한다).
MZI(300)는 전극들(351 내지 357)을 더 포함한다. 상기 전극들이 광 도파관 세그먼트들 사이에서 "공유"되어, 유효 커패시턴스 및 MZI(300)에 의해 소모되는 전력을 감소시킨다(즉, 전극들(351 및 352)에 인가된 전압이 광 도파관 세그먼트(331)의 굴절률을 변화시키고, 전극들(352 및 353)이 세그먼트(332)의 굴절률을 변화시키고, 전극들(353 및 354)이 세그먼트(333)의 굴절률을 변화시키고, 전극들(354 및 355)이 세그먼트(341)의 굴절률을 변화시키고, 전극들(355 및 356)이 세그먼트(342)의 굴절률을 변화시키며, 전극들(356 및 357)이 세그먼트(343)의 굴절률을 변화시킨다)는 것을 이해해야 한다.
따라서, 이러한 실시예에서, MZI(300)는 대략 L의 디바이스 길이를 가지면서, 대략 3L의 길이를 갖는 광 도파관 브랜치들을 포함한다. 이러한 실시예들에서, MZI(300)의 길이(즉, L)는 전기 신호 파장(즉, 3L)보다 짧아서, 전극들(351 내지 357)은 진행파 전극들보다는 럼프(lump) 전극들로서 작용할 가능성이 더 있다는 것을 이해해야 한다. 디바이스에서 폴드들의 수가 MZI(300)에 도시되어 있는 폴드들을 넘어 증가될 수 있어서, 전극들이 럼프 전극들로서 작용하기에 충분히 짧다는 것을 더 이해해야 한다.
도 3b는 종래 기술에 비교하여 본 발명의 실시예의 커패시턴스 특징들을 예시하는 도면이다. 이러한 도면에, MZI(300) 및 MZI(100)(즉, 종래 기술)의 표현들이 도시되어 있다. 변조기들의 전력 요건이 커패시턴스의 증가와 선형적으로 증가한다는 것이 이해된다. 따라서, 본 발명의 실시예들이 접힌 멀티-세그먼트 광 도파관 및 공유된 전극 구조로 인해 소정의 길이의 변조기들의 전력 요건을 감소시킨다는 것을 이해해야 한다.
MZI(300) 및 MZI(100) 양자가 상술한 바와 같이 그리고 테이블(390)에 도시되어 있는 바와 같이, 동일한 도파관 길이(예를 들어, 3L)를 포함한다고 가정하면, MZI(300)는 종래 기술의 MZI(100)(3L)에 비하여 짧은 디바이스 길이(L)를 가질 것이다. 또한, 접힌 멀티-세그먼트 광 도파관으로부터 발생하는 감소된 전극 길이로 인해, MZI(300)는 도파관 세그먼트 길이(L)마다 6C1+3C2의 유효 커패시턴스를 갖는 반면, MZI(100)는 도파관 길이(3L)마다 2C1+2C2의 유효 커패시턴스를 갖는다. 따라서, 테이블(390)에 도시되어 있는 바와 같이, MZI(300)의 유효 커패시턴스는 6C1(L)+3C2(L)인 반면, MZI(100)의 유효 커패시턴스는 6C1(L)+6C2(L)이고, 이것은 MZI(300)의 커패시턴스가 MZI(100)의 커패시턴스보다 3C2(L) 작다는 것을 의미한다. 종래 기술의 MZI들로부터의 유효 커패시턴스에서의 차이는 상기 광 도파관들이 자체로 3회 초과하여 접힌 본 발명의 다른 실시예들에서 더 클 수 있다는 것을 이해해야 한다. 커패시턴스(C2)는 당업자에게 공지되어 있는 다양한 기법들에 의해 또한 감소될 수 있는 기생 커패시턴스이다. C2가 C1보다 현저하게 더 작게 될 수 있는 것이 예상된다.
더 짧은 전극 길이로 인해, MZI(300)는 고주파수 성능을 위해 진행파 전극들을 요구하지 않을 가능성이 더 많다는 것을 이해해야 한다. 전극들이 광 도파관 보다 충분하게 짧기 때문에(즉, 3L에 비하여 L), 상기 전극들은 럼프 전극들로서 작용할 수 있다. 디바이스에서 폴드들의 수가 MZI(300)에 도시되어 있는 폴드들을 넘어 증가될 수 있어서, 전극들이 럼프 전극들로서 작용하기에 충분히 짧다는 것이 이해된다. 진행파 전극들에 대한 필요성을 제거하는 것이 디바이스의 전력 요건을 감소시킨다는 것을 더 이해해야 한다. 전극 길이가 럼프 전극 조건을 초과할 때, 전극들은, 높은 전력 손실(power penalty)을 초래하는 것으로 알려진, 저항성 종단(resistive termination)(예를 들어, 50 옴)을 요구하는 진행파 타입일 필요가 있다(따라서, 본 발명의 실시예들은 이러한 전력 손실을 제거할 수 있다). 본 발명의 실시예들이 디바이스의 설계 및 공정 복잡성을 또한 감소시킬 수 있어서, 상기 디바이스들을 더 쉽게 제조하게 하고 대량 생산에 더욱 적합하게 한다는 것을 더 이해해야 한다.
도 4는 본 발명의 실시예를 활용하는 단순화된 광 전기통신 시스템의 블록도이다. 시스템(400)은 송신 회로(410), 광원(420), 검출기(430), 및 수신 회로(440)를 포함한다. 광원(420)은 당업계에 알려진 임의의 기능적 광 송신 매체(예를 들어, 광섬유 매체)를 포함할 수 있는 송신 매체(450)를 통해 광 신호들을 검출기(430)에 송신할 수 있다.
수신 회로(440)는 상술한 임의의 실시예들에 따른 멀티-세그먼트 광 도파관들을 갖는 임의의 변조기를 포함할 수 있다. 상기 변조기는 광원(420)으로부터 수광된 광에 대해 진폭(즉, 강도) 또는 위상 변조를 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예를 활용할 수 있는 시스템의 블록도이다. 시스템(500)은 예를 들어, 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 넷북, 노트북 컴퓨터, 휴대 보조 단말기(PDA), 서버, 워크스테이션, 셀룰러 전화, 모바일 컴퓨팅 디바이스, 인터넷 기구 또는 임의의 다른 타입의 컴퓨팅 디바이스에 포함될 수 있다.
시스템(500)은 시스템 버스(520)를 통해, 사용자 인터페이스(560), 시스템 메모리(530), 응용 주문형 집적 회로(ASIC)(540), 및 네트워크 커넥터(550)와 데이터를 교환하기 위한 프로세서(510)를 포함할 수 있다. 시스템 메모리(530) 및 ASIC(540)은 본 발명의 임의의 실시예에 따른 광 도파관을 포함하는 변조기를 활용할 수 있는, 광학 칩 간(chip-to-chip) 접속(590)을 활용하여 데이터를 더 교환할 수 있다. 칩 간 접속(590)이 단지 일례로서 시스템 메모리(530)와 ASIC(540) 사이에 있는 것으로 도시되어 있고, 본 발명의 실시예들에 따른 광 도파관 구조들을 활용하는 칩 간 접속들은 컴퓨팅 시스템에서 임의의 칩에 의해 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 컴퓨팅 시스템은 칩 간 접속들 이외의 광 데이터 송신들(예를 들어, 보드 간(board-to-board) 접속들, 시스템 데이터 입력/출력)에서 본 발명의 실시예들을 활용할 수 있다.
시스템(500)은 시스템(500)의 다양한 엘리먼트들에 의해 프로세싱될 신호들을 전송 및 수신하기 위한 안테나 및 RF 회로(570)를 더 포함할 수 있다. 상술한 안테나는 방향성 안테나 또는 전방향성 안테나일 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 용어 전방향성 안테나는 적어도 하나의 평면에서 실질적으로 균일한 패턴을 갖는 임의의 안테나를 지칭한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 상기 안테나는 다이폴 안테나 또는 1/4 파장 안테나와 같은 전방향성 안테나일 수 있다. 또한, 예를 들어, 일부 실시예들에서, 상기 안테나는 파라볼라 접시형 안테나, 패치(patch) 안테나, 야기(Yagi) 안테나와 같은 방향성 안테나일 수 있다. 일부 실시예들에서, 시스템(500)은 다중의 물리적 안테나들을 포함할 수 있다.
네트워크 커넥터(550)로부터 분리되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 다른 실시예에서, 안테나 및 RF 회로(570)는 IEEE 802.11 표준 및 그 관련 패밀리, 홈 플러그 AV(HPAV), 초광대역(UWB), 블루투스, WiMax, 또는 임의의 다른 형태의 무선 통신 프로토콜에 따라(그러나 이에 제한되는 것은 아님) 동작하는 무선 인터페이스를 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
여기에 설명한 프로세스들, 서버들, 또는 툴들로서 위에서 언급한 다양한 컴포넌트들은 설명한 기능들을 수행하는 수단일 수 있다. 여기에 설명한 각 컴포넌트는 소프트웨어 또는 하드웨어, 또는 이들의 조합을 포함한다. 컴포넌트들 각각 및 모두는 소프트웨어 모듈들, 하드웨어 모듈들, 특수 목적 하드웨어(예를 들어, 응용 주문형 하드웨어, ASIC들, DSP들 등), 내장형 제어기들, 배선 회로, 하드웨어 로직 등으로서 구현될 수 있다. 소프트웨어 콘텐츠(예를 들어, 데이터, 명령어들, 구성)는 실행될 수 있는 명령어들을 표현하는 콘텐츠를 제공하는 비일시적인, 유형의(tangible) 컴퓨터 또는 머신 판독가능 저장 매체를 포함하는 제품을 통해 제공될 수 있다. 콘텐츠는 컴퓨터가 여기에 설명한 다양한 기능들/동작들을 수행하게 할 수 있다.
"바람직하게", "일반적으로", 및 "통상적으로"와 같은 용어들은 청구 발명의 범위를 제한하거나, 특정한 특징들이 청구 발명의 구조 또는 기능에 대해 불가결하거나, 필수적이거나, 심지어 중요하다는 것을 의미하기 위해 위에서 이용되고 있지 않는다는 것에 유의한다. 오히려, 이들 용어들은 본 발명의 특정한 실시예에서 활용될 수 있거나 활용되지 않을 수 있는 대안 또는 추가의 특징들을 강조하려고 하는 것에 불과하다.
본 발명의 특정한 실시예들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하였지만, 첨부한 청구항들에서 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 여러 수정 및 변경이 가능하다는 것이 명백할 것이다. 더욱 구체적으로는, 본 발명의 일부 양태들이 바람직하거나 특히 유리하다고 확인되어 있지만, 본 발명이 반드시 본 발명의 이들 바람직한 양태들에 제한되는 것은 아님이 예상된다. 본 발명의 교시들을 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 특정한 상황에 맞게 적응시키기 위해 다수의 변경이 이루어질 수 있다.

Claims (19)

  1. 광 도파관 장치로서,
    제1 전극, 상기 제1 전극에 상보적인 제2 전극, 및 상기 제2 전극에 상보적인 제3 전극을 포함하는 복수의 전극들 - 상기 복수의 전극들 각각은 서로에 대해 상대적으로 병렬로 정렬됨 -; 및
    광학적 활성 재료를 포함하고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치한 제1 세그먼트 및 상기 제2 전극과 상기 제3 전극 사이에 위치한 제2 세그먼트를 포함하는 멀티-세그먼트 광 도파관 - 상기 제2 세그먼트는 상기 제1 세그먼트로부터의 광을 수광하고 상기 제1 세그먼트로부터 수광된 광을 상기 제2 전극과 상기 제3 전극 사이에서 전파함 -;
    을 포함하며,
    상기 제1 세그먼트의 상기 광학적 활성 재료의 굴절률이 상기 제1 및 제2 전극들에 인가된 전기적 차이에 기초하여 변화하고, 상기 제2 세그먼트의 상기 광학적 활성 재료의 굴절률이 상기 제2 및 제3 전극들에 인가된 전기적 차이에 기초하여 변화하는, 광 도파관 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전극들은 상기 제3 전극에 상보적인 제4 전극을 더 포함하고, 상기 멀티-세그먼트 광 도파관은 상기 제3 전극과 상기 제4 전극 사이에 위치하고 상기 제2 세그먼트로부터의 광을 수광하는 제3 세그먼트를 더 포함하고, 상기 제3 세그먼트의 상기 광학적 활성 재료의 굴절률이 상기 제3 및 제4 전극들에 인가된 전기적 차이에 기초하여 변화하는, 광 도파관 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 전극들 및 상기 멀티-세그먼트 광 도파관은 제1 브랜치를 포함하고, 상기 광 도파관 장치는,
    제2 멀티-세그먼트 광 도파관 및 제2 복수의 전극들을 포함하는 제2 브랜치 - 상기 제2 멀티-세그먼트 광 도파관은 상기 멀티-세그먼트 광 도파관의 상기 제3 세그먼트에 대향하는 상기 제4 전극 측에 위치한 세그먼트를 포함함 -;
    상기 제1 및 제2 브랜치들에 연결된 입력 광 도파관 스플리터; 및
    상기 제1 및 제2 브랜치들에 연결된 출력 도파관 재결합기를 더 포함하는, 광 도파관 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 전극들 각각은 럼프 엘리먼트들로서 작용하도록 상기 제1 및 제2 멀티-세그먼트 광 도파관들보다 짧은, 광 도파관 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 멀티-세그먼트 광 도파관의 상기 제1 및 제2 세그먼트들 각각의 상기 광학적 활성 재료는 n-주입(n-implant) 및 p-주입(p-implant) Si 영역들을 포함하고, 상기 전극들에 인가된 상기 전기적 차이는 전압을 포함하는, 광 도파관 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 멀티-세그먼트 광 도파관의 상기 광학적 활성 재료는 전기 광학 폴리머(EOP), 강유전성 산화물, 압전 재료, III-V 전기 흡수 재료, 또는 게르마늄 전기 흡수 재료를 포함하는, 광 도파관 장치.
  7. 광원;
    변조기; 및
    전송 매체
    를 포함하는 광 통신 시스템으로서,
    상기 변조기는,
    제1 전극, 상기 제1 전극에 상보적인 제2 전극, 및 상기 제2 전극에 상보적인 제3 전극을 포함하는 복수의 전극들 - 상기 복수의 전극들 각각은 서로에 대해 상대적으로 병렬로 정렬됨 -; 및
    광학적 활성 재료를 포함하고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치한 제1 세그먼트 및 상기 제2 전극과 상기 제3 전극 사이에 위치한 제2 세그먼트를 포함하는 멀티-세그먼트 광 도파관 - 상기 제2 세그먼트는 상기 제1 세그먼트로부터의 광을 수광하고 상기 제1 세그먼트로부터 수광된 광을 상기 제2 전극과 상기 제3 전극 사이에서 전파하며, 상기 제1 세그먼트의 상기 광학적 활성 재료의 굴절률이 상기 제1 및 제2 전극들에 인가된 전기적 차이에 기초하여 변화하고, 상기 제2 세그먼트의 상기 광학적 활성 재료의 굴절률이 상기 제2 및 제3 전극들에 인가된 전기적 차이에 기초하여 변화함 - 을 포함하고;
    상기 광원은 상기 전송 매체를 통해 상기 변조기로 광을 전송하는, 광 통신 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 변조기의 상기 복수의 전극들은 상기 제3 전극에 상보적인 제4 전극을 더 포함하고, 상기 멀티-세그먼트 광 도파관은 상기 제3 전극과 상기 제4 전극 사이에 위치하고 상기 제2 세그먼트로부터의 광을 수광하는 제3 세그먼트를 더 포함하고, 상기 제3 세그먼트의 상기 광학적 활성 재료의 굴절률이 상기 제3 및 제4 전극들에 인가된 전기적 차이에 기초하여 변화하는, 광 통신 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 변조기의 상기 복수의 전극들 및 상기 멀티-세그먼트 광 도파관은 제1 브랜치를 포함하고, 상기 변조기는,
    제2 멀티-세그먼트 광 도파관 및 제2 복수의 전극들을 포함하는 제2 브랜치 - 상기 제2 멀티-세그먼트 광 도파관은 상기 멀티-세그먼트 광 도파관의 상기 제3 세그먼트에 대향하는 상기 제4 전극 측에 위치한 세그먼트를 포함함 -;
    상기 제1 및 제2 브랜치들에 연결된 입력 광 도파관 스플리터; 및
    상기 제1 및 제2 브랜치들에 연결된 출력 도파관 재결합기를 더 포함하는, 광 통신 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 변조기의 상기 복수의 전극들 각각은 럼프 엘리먼트들로서 작용하도록 상기 제1 및 제2 멀티-세그먼트 광 도파관들보다 짧은, 광 통신 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 멀티-세그먼트 광 도파관의 상기 제1 및 제2 세그먼트들 각각의 상기 광학적 활성 재료는 n-주입 및 p-주입 Si 영역들을 포함하고, 상기 전극들에 인가된 상기 전기적 차이는 전압을 포함하는, 광 통신 시스템.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 멀티-세그먼트 광 도파관의 상기 광학적-활성 재료는 전기 광학 폴리머(EOP), 강유전성 산화물, 압전 재료, III-V 전기 흡수 재료, 또는 게르마늄 전기 흡수 재료를 포함하는, 광 통신 시스템.
  13. 프로세서;
    메모리; 및
    집적 회로(IC)
    를 포함하는 컴퓨팅 시스템으로서,
    상기 프로세서와 상기 메모리 중 적어도 하나와 상기 IC는 칩 간(chip-to-chip) 광학 인터페이스를 통해 데이터를 교환하고, 상기 칩 간 광학 인터페이스는 변조기를 포함하고, 상기 변조기는,
    제1 전극, 상기 제1 전극에 상보적인 제2 전극, 및 상기 제2 전극에 상보적인 제3 전극을 포함하는 복수의 전극들 - 상기 복수의 전극들 각각은 서로에 대해 상대적으로 병렬로 정렬됨 -; 및
    광학적 활성 재료를 포함하고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치한 제1 세그먼트 및 상기 제2 전극과 상기 제3 전극 사이에 위치한 제2 세그먼트를 포함하는 멀티-세그먼트 광 도파관 - 상기 제2 세그먼트는 상기 제1 세그먼트로부터의 광을 수광하고 상기 제1 세그먼트로부터 수광된 광을 상기 제2 전극과 상기 제3 전극 사이에서 전파하며, 상기 제1 세그먼트의 상기 광학적 활성 재료의 굴절률이 상기 제1 및 제2 전극들에 인가된 전기적 차이에 기초하여 변화하고, 상기 제2 세그먼트의 상기 광학적 활성 재료의 굴절률이 상기 제2 및 제3 전극들에 인가된 전기적 차이에 기초하여 변화함 - 을 포함하는, 컴퓨팅 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 변조기의 상기 복수의 전극들은 상기 제3 전극에 상보적인 제4 전극을 더 포함하고, 상기 멀티-세그먼트 광 도파관은 상기 제3 전극과 상기 제4 전극 사이에 위치하고 상기 제2 세그먼트로부터의 광을 수광하는 제3 세그먼트를 더 포함하고, 상기 제3 세그먼트의 상기 광학적 활성 재료의 굴절률이 상기 제3 및 제4 전극들에 인가된 전기적 차이에 기초하여 변화하는, 컴퓨팅 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 변조기의 상기 복수의 전극들 및 상기 멀티-세그먼트 광 도파관은 제1 브랜치를 포함하고, 상기 변조기는,
    제2 멀티-세그먼트 광 도파관 및 제2 복수의 전극들을 포함하는 제2 브랜치 - 상기 제2 멀티-세그먼트 광 도파관은 상기 멀티-세그먼트 광 도파관의 상기 제3 세그먼트에 대향하는 상기 제4 전극 측에 위치한 세그먼트를 포함함 -;
    상기 제1 및 제2 브랜치들에 연결된 입력 광 도파관 스플리터; 및
    상기 제1 및 제2 브랜치들에 연결된 출력 도파관 재결합기를 더 포함하는, 컴퓨팅 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 변조기의 상기 복수의 전극들 각각은 럼프 엘리먼트들로서 작용하도록 상기 제1 및 제2 멀티-세그먼트 광 도파관들보다 짧은, 컴퓨팅 시스템.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 멀티-세그먼트 광 도파관의 상기 제1 및 제2 세그먼트들 각각의 상기 광학적 활성 재료는 n-주입 및 p-주입 Si 영역들을 포함하고, 상기 전극들에 인가된 상기 전기적 차이는 전압을 포함하는, 컴퓨팅 시스템.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 멀티-세그먼트 광 도파관의 상기 광학적-활성 재료는 전기 광학 폴리머(EOP), 강유전성 산화물, 압전 재료, III-V 전기 흡수 재료, 또는 게르마늄 전기 흡수 재료를 포함하는, 컴퓨팅 시스템.
  19. 제13항에 있어서,
    안테나; 및
    상기 메모리에 저장될 신호 데이터를 수신하기 위해 상기 안테나에 연결된 무선 주파수 회로를 더 포함하는, 컴퓨팅 시스템.
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