KR101831767B1 - 광 생성 장치 - Google Patents

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박희수
이은주
이희정
이상민
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한국표준과학연구원
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Abstract

일실시 예로, 광 생성 자치가 개시되고, 광을 방출하는 광원; 상기 광으로부터 한 쌍의 광자를 생성하는 광매질; 상기 한 쌍의 광자 중 어느 하나의 광자를 검출하여 검출된 시간을 출력하는 검출기; 상기 한 쌍의 광자 중 상기 검출기에서 검출된 광자 이외의 광자의 광경로에 배치된 광 스위치 및 광 선로를 포함하는 버퍼부; 및 상기 검출기에서 검출된 광자의 시간을 이용하여 상기 광경로에서 지연이 일어나도록 상기 광 스위치를 제어하는 구동신호를 출력하는 처리부;를 포함한다.

Description

광 생성 장치{APPRATUS FOR GENERATING PHOTO}
실시 예로, 광 생성 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광 스위치를 이용한 광 생성 장치에 관한 것이다.
다수의 광자에 기반한 기존의 광통신 기술은 항상 보안 문제를 수반하고 있으며, 이를 극복하기 위해 복잡한 알고리즘에 기반한 소프트웨어적인 보안 기술을 활용하고 있다. 그러나 소프트웨어적인 방법은 하드웨어의 발전과 함께 하드웨어 제공자의 신뢰성 문제 등 보안을 위협하는 요소들이 있으며, 이에 따라 물리 법칙에 기반하여 보다 근본적으로 보안 문제를 해결할 수 있는 양자 통신 기술이 개발되고 있다.
단일광자 광원은 양자 통신을 위한 핵심 요소로서 원하는 시간에 단 하나의 광자만 발생시키는 이상적인 단일광자 광원이 존재한다면 통신 선로 중간에서 도청자가 일부의 신호를 가로챌 수 있는 가능성을 없앨 수 있으나, 현실적으로 이상적인 단일광자 광원은 존재하지 않는다.
기존의 양자 통신에서는 약한 레이저 펄스 또는 비선형 광학 기반의 광자 쌍 광원이 주로 사용되는데, 이들은 보통 10% 이하의 광자 발생효율을 가지며, 광자 발생효율을 이보다 높이고자 하면 둘 이상의 광자가 동시에 출력되는 경우가 많아져 보안성을 심각하게 저해하게 된다. 이외에도 양자점이나 단일원자를 이용한 소위 단일 방출체(Single Emitter) 기반의 단일광자 광원도 개발되고 있으나, 공통적으로 광자 수집효율의 한계로 인해 충분한 단일광자 발생효율을 얻지 못하는 한계가 존재한다.
실시 예는 광 생성 장치를 제공한다.
또한, 원하는 시간에 하나의 광자가 발생된 확률이 높은 광 생성 장치를 제공한다.
또한, 분산보상에 따른 광자의 양자역학적 순수도를 향상시킨 광 생성 장치를 제공한다.
또한, 실용화 가능성이 큰 광 생성 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시 예에 따른 광 생성 장치는 광을 방출하는 광원; 상기 광으로부터 한 쌍의 광자를 생성하는 광매질; 상기 한 쌍의 광자 중 어느 하나의 광자를 검출하여 검출된 시간을 출력하는 검출기; 상기 한 쌍의 광자 중 상기 검출기에서 검출된 광자 이외의 광자의 광경로에 배치된 광 스위치 및 광 선로를 포함하는 버퍼부; 및 상기 검출기에서 검출된 광자의 시간을 이용하여 상기 광경로에서 지연이 일어나도록 상기 광 스위치를 제어하는 구동신호를 출력하는 처리부;를 포함한다.
상기 광 스위치는, 복수 개의 입력단자; 및 상기 복수 개의 입력단자와 내부적으로 연결되는 복수 개의 출력단자를 포함할 수 있다.
상기 광 선로는, 상기 복수 개의 입력단자 중 적어도 하나와 상기 복수 개의 출력단자 중 적어도 하나 사이에 배치되는 제1 광지연선로를 포함할 수 있다.
상기 광은 소정의 주기로 방출되고, 상기 제1 광지연선로는 상기 한 쌍의 광자 중 상기 검출기에서 검출된 광자 이외의 광자가 상기 주기의 배수만큼 지연되도록 형성될 수 있다.
상기 제1 광지연선로는, 복수 개의 광섬유를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 광섬유는, 길이 및 색분산 중 어느 하나가 서로 상이할 수 있다.
상기 제1 광지연선로는 색분산이 제거될 수 있다.
상기 광 스위치는 복수 개이고, 상기 광 선로는, 상기 복수 개의 광 스위치 사이에 배치되는 제2 광지연선로를 포함할 수 있다.
상기 제2 광지연선로는 복수 개이고, 길이 및 색분산 중 어느 하나가 서로 상이할 수 있다.
상기 제2 광지연선로는 색분산이 제거될 수 있다.
상기 구동신호는, 상기 버퍼부에서 상기 한 쌍의 광자 중 상기 검출기에서 검출된 광자 이외의 광자가 기 설정된 시간에 출력되도록, 상기 검출기에서 검출된 광자의 시간과 기 설정된 시간 사이의 차이값을 보상하는 광경로를 형성시킬 수 있다.
상기 광매질은, 자발매개하향변환 및 자발사광파혼합 중 어느 하나를 발생시킬 수 있다.
실시 예에 따르면, 광 생성 장치를 단일광자 광원으로 구현할 수 있다.
또한, 원하는 시간에 하나의 광자가 발생된 확률이 높은 광 생성 장치를 제공할 수 있다.
또한, 분산보상에 따른 광자의 양자역학적 순수도를 향상시킨 광 생성 장치를 제공할 수 있다.
또한, 실용화 가능성이 큰 광 생성 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 광 생성 장치의 블록도이고,
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광 생성 장치의 버퍼부를 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광 생성 장치의 블록도이고,
도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광 생성 장치의 블록도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 광 생성 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광 생성 장치의 버퍼부를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 실시 예에 따른 광 생성 장치는 광을 방출하는 광원(110), 광으로부터 한 쌍의 광자를 생성하는 광매질(120), 한 쌍의 광자 중 어느 하나의 광자를 검출하는 검출기(130), 한 쌍의 광자 중 상기 검출기(130)에서 검출된 광자 이외의 광자의 광경로에 배치된 광 스위치(141)를 포함하는 버퍼부(140) 및 검출기(130)에서 검출된 광자의 시간을 이용하여 광 스위치(141)의 연결을 제어하는 구동신호를 출력하는 처리부(150)를 포함할 수 있다.
광원(110)은 광을 방출할 수 있다. 광은 일정한 주기(T)를 가질 수 있다. 광원(110)은 펄스형 레이저일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예시적으로, 광원(110)은 일정한 주기(T)의 펄스열 광을 방출할 수 있다. 광은 주기적인 펄스가 N개로 하나의 출력광자를 형성할 수 있다.
광의 일정한 주기는 버퍼부(140)에서 최소 가변 가능한 거리를 광이 이동하는 시간과 동일할 수 있다. 즉, 버퍼부(140)에서 가변 가능한 거리는 적어도 광의 일정한 주기(T)보다 클 수 있다. 또한, 버퍼부(140)에서 가변 가능한 거리는 광의 일정한 주기의 정수배일 수 있다.
광매질(120)은 광원(110)이 방출하는 광으로부터 한 쌍의 광자를 생성할 수 있다. 한 쌍의 광자 중 어느 하나는 가시광선 또는 근적외선 영역의 파장을 가질 수 있다. 한 쌍의 광자 중 다른 하나는 통신파장 대역을 가질 수 있다. 통신파장 대역은 광에 따라 다양한 파장대역을 가질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
예시적으로, 파장대역은 1250 nm부터 1650 nm 사이일 수 있다. 이로써, 광은 광섬유 또는 대기 중을 전파하면서 광손실이 적을 수 있다.
광매질(120)은 광원(110)으로부터 방출된 광을 위상정합(phase matching) 하여 소정의 파장의 단일 광자를 방출할 수 있다. 이 때, 앞서 언급한 바와 같이 광 매질은 입사된 광을 쌍으로 방출할 수 있다.
예시적으로, 광매질(120)을 통해 검출기(130)측으로 제공된 광에서 복수 개의 펄스 중 광자가 생성된 펄스(C)는 n번째 펄스일 수 있다. n번째 펄스 이외의 펄스는 광자가 미생성된 펄스(NC)일 수 있다.
광매질(120)은 자발매개하향변환(SPDC) 및/또는 자발사광파혼합(SFWM)의 양자역학에 의해 두 개의 광자를 동시에 생성할 수 있다. 두 개의 광자가 갖는 파장과 진행 방향은 운동량 보존 법칙과 에너지 보존 법칙에 의해 결정될 수 있다.
한 쌍의 광자의 생성은 통상의 고전적 광학 현상과 달리 효율이 매우 낮아서 대부분 한 쌍의 광자는 간헐적으로 생성되며 생성 시간은 결정적(Deterministic) 이 아니라 임의적(Random)일 수 있다.
하지만, 한 쌍의 광자는 기본적으로 임의성을 가지지만 광자가 한 쌍으로 생성되는 점을 이용하면 정해진 시간에 광자를 출력하는 결정적 광자를 생성할 수 있다.
검출기(130)는 한 쌍의 광자 중 어느 하나의 광자가 진행하는 경로에 설치될 수 있다. 검출기(130)는 광자 하나를 검출할 수 있다. 이 때, 한 쌍의 광자 중 다른 하나의 광자는 버퍼부(140)로 진행할 수 있다.
검출기(130)는 광자를 검출한 시간을 출력할 수 있다. 검출기(130)는 검출한 시간을 처리부(150)로 제공할 수 있다. 검출기(130)는 예고 광자 검출기(130)(heralding photon counter)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
버퍼부(140)는 한 쌍의 광자 중 상기 검출기(130)에서 검출된 광자 이외의 광자의 광경로에 배치된 광 스위치(141) 및 광 선로를 포함할 수 있다.
광 스위치(141)는 복수 개의 입력단자(in)와 복수 개의 출력단자(out)를 포함할 수 있다.
광 스위치(141)는 복수 개의 입력단자(in)와 복수 개의 출력단자(out)를 포함하고, 입력단자와 출력단자를 내부적으로 연결할 수 있다. 마지막에 배치된 n번째 광 스위치(141-n)의 복수의 출력단자(outn,1, outn,2) 중 어느 하나는 광자가 출력하는 출력단자(output)로 연결될 수 있다.
광 스위치(141)는 처리부(150)로부터 수신한 구동신호(driving signal)에 따라 입력단자와 출력단자 사이의 연결을 동적으로(dynamically) 변경할 수 있다.
광 스위치(141)는 편광빔분할기(polarizing beam splitter)와 편광변조를 위한 전광변조기(electro-optic modulator)를 포함할 수 있다. 또한, 광 스위치(141)는 집적 광학 간섭계(integrated-optic interferometer) 기반의 1xN 또는 NxN (N>1)를 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 이외 다양한 광 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 광 스위치(141)는 두 개의 입력단자(in1, in2)와 두 개의 출력단자(out1, out2) 사이의 연결을 제어할 수 있다. 광 스위치(141)는 두 입력단자로 입력단자1(In1)과 입력단자2(In2)을 포함할 수 있다. 또한, 광 스위치(141)는 두 출력단자로 출력단자 1(Out1)과 출력단자 2(Out2)를 포함할 수 있다.
두 입력단자(in1, in2)는 각각 두 출력단자(out1, out2)와 연결될 수 있다. 예시적으로, 첫 번째 경우로 입력 단자 1(in1)은 출력단자1(out1)과 연결되고, 입력단자 2(in2)는 출력단자2(out2)와 연결될 수 있다. 또한, 두 번째 경우로 입력단자 1(in1)은 출력단자 2(out2)와 연결되고, 입력단자 2(in2)는 출력단자 1(out1)과 연결될 수도 있다.
첫 번째 경우에 비해 두 번째 경우에 광자가 광경로를 더 거친 후 다음 광 스위치(141) 또는 출력단자로 진행할 수 있다. 이에, 두 번째 경우는 첫 번째 경우보다 광자의 지연이 더 길 수 있다. 이와 같이, 각 광 스위치(141)의 연결을 제어함으로써 광 스위치(141)는 출력단자로 출력될 때까지 광자가 지나는 광경로의 길이가 조절될 수 있다. 광지연 시간은 앞서 언급한 바와 같이 광원(110)의 주기(T)의 정수배일 수 있다.
복수 개의 광 스위치 (141-1, 141-2, 141-n)은 각각 복수 개의 제1 광지연선로(142-1, 142-2, 142-n)을 포함할 수 있다. 처리부(150)로부터 수신한 구동 신호에 따라 각 스위치는 입력단자와 출력단자 간의 연결이 제어될 수 있다. 이로써, 광경로가 조절되며 광지연의 시간도 조절될 수 있다. 또한, 광자가 생성된 펄스(C)는 버퍼부(140)를 통해 원하는 소정의 시간(P)에 발생될 수 있다. 이에, 실시 예의 광 생성 장치는 원하는 시간에 하나의 광자가 발생할 확률이 높을 수 있다.
광 선로는 제1 광지연선로(142)와 제2 광지연선로(143)를 포함할 수 있다.
광 선로는 길이에 따라 광지연의 시간이 변할 수 있다. 제1 광지연선로(142)는 복수 개의 입력 단자 중 적어도 하나와 복수 개의 출력 단자 중 적어도 하나 사이에 배치될 수 있다. 제1 광지연선로(142)는 하나의 광 스위치(141)에 복수 개로 연결될 수 있다. 제1 광지연선로(142)는 복수 개의 광섬유(142a, 142b 내지 142k)를 포함할 수 있다.
예시적으로, 광 스위치(141)의 하나의 출력단자와 하나의 입력단자를 연결하는 제1 광지연선로(142)는 복수 개의 광섬유(142a, 142b 내지 142k)를 포함할 수 있다. 복수 개의 광섬유(142a, 142b 내지 142k)는 접합(splicing)하여 제1 광지연선로(142)를 형성할 수 있다. 제1 광지연선로(142)는 복수 개의 접합점(SP)를 포함할 수 있다.
복수 개의 광섬유(142a, 142b 내지 142k)는 표준 통신 광섬유(standard telecom fiber)이거나 분산보상 광섬유(dispersion-compensating fiber: DCF), 또는 분산천이 광섬유(dispersion-shifted fiber: DSF)일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
복수 개의 광섬유(142a, 142b 내지 142k)는 길이 및 색분산 중 어느 하나가 서로 상이할 수 있다. 예시적으로, 복수 개의 광섬유는 각각 상이한 색분산 및 길이로 이루어질 수 있다.
복수 개의 괌섬유(142a, 142b 내지 142k)는 접합하여 제1 광지연선로(142)의 색분산(chromatic dispersion)을 제거할 수 있다. 이에, 펄스 형태의 광자는 제1 광지연선로(142)를 지난 후에도 시간적으로 같은 펄스 모양을 유지할 수 있다. 복수 개의 광섬유(142a, 142b 내지 142k)는 광자가 지나는 경로에 관계없이 항상 같은 시공간 분포를 가짐으로써 양자역학적인 순수상태(pure state)를 유지하도록 할 수 있다.
여기서, 색분산 파라미터(D)는 통상 단위 파장변화 (per unit wavelength change) 및 단위 전송거리 당 (per unit propagation length) 펄스의 군시간지연(group time delay)으로 정의할 수 있다. 색분산 파라미터(D)의 단위는 ps/(nm·km)일 수 있다.
광자의 파장선폭을 Δλ [nm], 광섬유 각각의 색분산을 D, 길이를 L [km]이라 할 때, D·Δλ·L의 값을 하나의 제1 광지연선로(142)를 구성하는 모든 광섬유에 대해 더하면 광자의 가간섭시간(coherence time)보다 작도록 조절될 수 있다(수학식 1 참조).
Figure 112016112897481-pat00001
색분산에 의한 광자의 펄스폭 변화가 광자의 가간섭시간에 비해 짧은 조건을 만족할 수 있다. 실시 예의 광 생성 장치는 광자의 양자역학적 순수도를 향상시킬 수 있다.
제1 광지연선로(142)는 광자가 지나는 시간이 상기 펌프 광원(110)의 주기(T)의 정수배로 지연되도록 제작될 수 있다.
제2 광지연선로(143)는 복수 개의 광 스위치(141) 사이를 연결할 수 있다. 제2 광지연선로(143)는 복수 개일 수 있다. 또한, 제2 광지연선로(143)는 서로 길이 및 색분산 중 어느 하나가 상이할 수 있다. 제2 광지연선로(143)는 앞서 설명한 제1 광지연선로(142)와 동일하게 적용될 수도 있다. 이에, 제2 광지연선로(143)는 색분산이 제거될 수 있다. 이에 대해, 이하 도 4에서 자세히 설명하겠다.
처리부(150)는 검출기(130)에서 검출된 광자의 시간을 이용하여 버퍼부(140)의 광경로에서 지연이 일어나도록 상기 광 스위치(141)를 제어하는 구동신호를 출력할 수 있다.
처리부(150)는 현장 프로그래머블 게이트 어레이(field-programmable gate array: FPGA)와 전압증폭기를 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 처리부(150)는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로컨트롤러(microcontrollers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다.
처리부(150)는 검출기(130)와 연결될 수 있다. 처리부(150)는 버퍼부(140)에서 한 쌍의 광자 중 검출기(130)에서 검출된 광자 이외의 광자가 기 설정된 시간에 출력되도록, 검출기(130)에서 검출된 광자의 시간과 기 설정된 시간 사이의 차이값을 보상하는 광경로를 광 스위치(141-1 내지 141-n)형성시킬 수 있다.
예시적으로, 처리부(150)는 검출기(130)에서 광자가 생성된 펄스(C)와 원하는 소정의 시간(P) 당 펄스 개수(N)의 차이인 지연시간(Delay time, D.T)만큼 버퍼부(140)에서 광지연이 일어나도록 복수 개의 광 스위치(141)를 제어할 수 있다. 버퍼부(140)를 통해 광 경로가 펄스 주기의 정수배로 제어되므로, 실시 예의 광 생성 장치는 원하는 시간(P)에 매우 높은 확률로 광자를 발생시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광 생성 장치의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 광원(110), 광매질(120), 검출기(130)는 상기 기재된 내용과 동일하게 적용될 수 있다.
광 스위치(141-1 내지 141-n)는 각각 M개의 입력단자와 M개의 출력단자를 포함할 수 있다. 예시적으로, 제1 광스위치(141-1)에서 입력단자 중 하나(in1 , 1)에 광자가 입사하며 출력단자 중 하나(out1 , 1)로 광자가 방출될 수 있다. 그리고 나머지 (M-1)개의 출력단자와 (M-1)개의 입력단자가 각각 제1-1 광지연선로(142-1a)로 연결될 수 있다. 이때, 제1-1 광지연선로(142-1a)는 펄스의 주기의 정수배로 광자가 지나는 시간들을 지연할 수 있다.
처리부(150)는 광 스위치(141-1 내지 141-n)에서 복수 개의 입력단자(in1 ~ n,1 -M) 와 복수 개의 출력단자(out1 ~ n,1 -M)의 내부적 연결관계를 조절하여 광자가 원하는 시간에 생성되도록 광지연을 조절할 수 있다.
이로써, 광 스위치(141-1 내지 141-n)의 복수 개의 입력단자(in1 ~ n,1 -M)와 복수 개의 출력단자(out1 ~ n,1 -M) 사이의 연결은 검출기(130)의 출력을 바탕으로 광 스위치(141-1 내지 141-n) 구동신호를 만드는 처리부(150)에 의해 결정될 수 있다.
복수 개의 입력단자(in1 ~ n,1 -M) 중 적어도 하나와 복수 개의 출력단자(out1 ~ n,1 -M) 중 적어도 하나 사이에 배치된 제1-1 내지 제 1-(n-1) 광지연선로(141-1a, 142-1b 내지 142-1n)는 표준 통신 광섬유, 분산보상 광섬유, 분산천이 광섬유 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이 광자의 파장선폭을 Δλ [nm], 광섬유 각각의 색분산을 D [ps/(nm·km)], 길이를 L [km]이라 할 때, D·Δλ·L의 값을 하나의 광지연 선로를 구성하는 모든 광섬유에 대해 더하면 광자의 가간섭시간(coherence time)보다 작을 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광 생성 장치의 블록도이다.
도 4를 참조하면, 광원(110), 광매질(120), 검출기(130)는 상기 기재된 내용과 동일하게 적용될 수 있다.
예시적으로, 한 쌍의 광자 중 검출기(130)에서 검출된 광자 이외의 광자는 1번째 광 스위치(141-1)의 입력단자(in1 , 1)로 입력될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고 복수 개의 광 스위치 사이에 복수 개의 제2 광지연선로가 배치될 수 있다. i번째 광 스위치(141-i)의 출력단자1 내지 출력단자M(Outi,1 내지 Outi,M)은 각각 (i+1)번째 광 스위치(141-i+1)의 입력단자1 내지 입력단자 M(In(i+1),1 내지 In(i+1),M)으로 제2 광지연선로(143-ia 내지 143-iM)를 통해 연결될 수 있다.
n번째 광 스위치(141-n)의 출력1(Outn,1)이 광자의 최종 출력단자가 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 복수 개의 제2 광지연선로(143-ia 내지 143-iM)은 i번째 광 스위치(141-i)의 출력 단자1 내지 출력단자 M(Outi,1 내지 Outi,M)과 (i+1)번째 광 스위치(141-i+1)의 입력단자 1 내지 입력단자 M(In(i+1),1 내지 In(i+1),M) 사이에 배치될 수 있다.
복수 개의 제2 광지연선로는 광자가 지나는 시간이 광원의 펄스 주기(T)의 정수배로 지연되도록 제작될 수 있다.
또한, 복수 개의 제2 광지연선로는 길이 및 색분산 중 적어도 하나가 상이할 수 있다. 처리부(150)는 원하는 시간에 광이 생성되도록 광 스위치를 제어하는 구동신호를 생성할 수 있다. 예시적으로, 구동신호는 광자가 복수 개의 광 스위치 사이를 선택된 제2 광지연선로를 통해 이동하도록 광 스위치 각각의 입력단자 및 출력 단자의 내부 연결을 제어할 수 있다.
앞서 설명한 바와 동일하게, 제2 광지연선로는 복수 개의 광섬유로 이루어질 수 있다. 또한, 도 1및 도 3에서와 마찬가지로 제2 광지연선로는 색분산이 상쇄될 수 있다. 즉, 광자의 파장선폭을 Δλ [nm], 광섬유 각각의 색분산을 D [ps/(nm·km)], 길이를 L [km]이라 할 때, D·Δλ·L의 값을 하나의 광지연 선로를 구성하는 모든 광섬유에 대해 더하면 광자의 가간섭시간(coherence time)보다 작을 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 광원
120: 광매질
130: 검출기
140: 버퍼부
141: 광 스위치
142: 제1 광지연선로
143: 제2 광지연선로

Claims (12)

  1. 광을 방출하는 광원;
    상기 광으로부터 한 쌍의 광자를 생성하는 광매질;
    상기 한 쌍의 광자 중 어느 하나의 광자를 검출하여 검출된 시간을 출력하는 검출기;
    상기 한 쌍의 광자 중 상기 검출기에서 검출된 광자 이외의 광자의 광경로에 배치된 광 스위치 및 광 선로를 포함하는 버퍼부; 및
    상기 검출기에서 검출된 광자의 시간을 이용하여 상기 광경로에서 지연이 일어나도록 상기 광 스위치를 제어하는 구동신호를 출력하는 처리부;를 포함하고,
    상기 광 스위치는,
    복수 개의 입력단자; 및
    상기 복수 개의 입력단자와 내부적으로 연결되는 복수 개의 출력단자를 포함하여 상기 광경로의 길이를 조절하고,
    상기 광 선로는,
    상기 복수 개의 입력단자 중 적어도 하나와 상기 복수 개의 출력단자 중 적어도 하나 사이에 배치되는 제1 광지연선로를 포함하고,
    상기 광은 소정의 주기로 방출되고,
    상기 제1 광지연선로는,
    상기 한 쌍의 광자 중 상기 검출기에서 검출된 광자 이외의 광자가 상기 주기의 배수만큼 지연되도록 형성되고, 복수 개의 광섬유를 포함하고,
    상기 복수 개의 광섬유는,
    길이 및 색분산 중 어느 하나가 서로 상이한 광 생성 장치.

  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광지연선로는 색분산이 제거된 광 생성 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광 스위치는 복수 개이고,
    상기 광 선로는,
    상기 복수 개의 광 스위치 사이에 배치되는 제2 광지연선로를 포함하는 광 생성 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 광지연선로는 복수 개이고,
    길이 및 색분산 중 어느 하나가 서로 상이한 광 생성 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 광지연선로는 색분산이 제거된 광 생성 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 구동신호는,
    상기 버퍼부에서 상기 한 쌍의 광자 중 상기 검출기에서 검출된 광자 이외의 광자가 기 설정된 시간에 출력되도록, 상기 검출기에서 검출된 광자의 시간과 기 설정된 시간 사이의 차이값을 보상하는 광경로를 형성시키는 광 생성 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 광매질은,
    자발매개하향변환 및 자발사광파혼합 중 어느 하나를 발생시키는 광 생성 장치.
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