KR102091690B1 - 고차 디지털 광학적 변조기에서의 전기 누화 감소 - Google Patents

고차 디지털 광학적 변조기에서의 전기 누화 감소 Download PDF

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Abstract

디지털 광학적 변조기(200)는 복수의 광 경로들을 포함하는 도파로와, 복수의 광 경로들 중의 광 경로에 각각이 광학적으로 커플링되어, 전기 구동 신호에 응답하여 변조된 광을 생성하기 위해 복수의 광 경로들에서 운반되는 광을 변조하도록 구성되는 복수의 위상 시프터 세그먼트들(208-222) - 복수의 위상 시프터 세그먼트들(208-222) 중 적어도 두 개의 위상 시프터 세그먼트들은 동일한 길이를 가짐 - 을 포함한다. 디지털 광학적 변조기(200)는 제1 단부(228)와 제2 단부(224)를 포함하는 제1 도파로 암(204)과, 제1 도파로 암(204)에 광학적으로 커플링된 제1 복수의 위상 시프터 세그먼트들(208-222) - 제1 복수의 위상 시프터 세그먼트들(208-222) 중 적어도 두 개의 위상 시프터 세그먼트들은 동일한 길이임 -과, 제1 단부(228) 및 제2 단부(224)에서 제1 도파로 암(204)에 광학적으로 커플링된 제2 도파로 암(206)을 포함한다.

Description

고차 디지털 광학적 변조기에서의 전기 누화 감소
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 2015년 8월 21일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Electrical Crosstalk Reduction in a High-order Digital Optical Modulator"인 미국 정규 특허 출원 제14/832,840호를 우선권 주장하며, 그 특허 출원은 그 전부가 복사되는 것처럼 참조로 본 명세서에 포함된다.
고-대역폭 광학적 인터커넥트들을 포함하는 광학적 시스템들이 광학 파이버를 사용하여 송신기로부터의 고차 파형들을 수신기로 운반하는 광학적 링크들을 채용한다. 고-대역폭 광학적 인터커넥트들을 포함하는 광학적 시스템들의 예들은, 데이터 센터들, 컴퓨터 클러스터들, 광학적 백플레인들, 메트로 고밀도 파장-분할 다중화(metro dense wavelength-division multiplexing)(DWDM), 롱 홀(long-haul) DWDM, 패시브 광학적 네트워크들(passive optical networks)(PON들), 메트로 광학적 전송 네트워크들, 롱 홀 광학적 전송들, 컴퓨터 인터커넥트들, 및 무선 시스템들을 위한 백홀(backhaul)들을 비제한적으로 포함할 수 있다. 송신기들은, 다중-비트 직접 디지털 구동을 광학적 파형으로 변환하도록 구성되는 디지털 구동형 광학적 변조기를 포함한다. 광학적 변조기들의 예들은, 멀티-세그먼트 마하-젠더(Mach-Zehnder) 간섭계 변조기와 멀티-세그먼트 전기-흡수 변조기를 비제한적으로 포함한다. 광학적 변조기가 복수의 위상 시프터 세그먼트들을 포함하고, 각각의 위상 시프터 세그먼트가 원하는 광학적 파형을 생성하기 위해 디지털 비트 스트림으로 구동되도록 구성된다.
현존 광학적 변조기들은, 최상위 비트(most significant bit)(MSB)부터 최하위 비트(least significant bit)(LSB)까지 각각의 후속 위상 시프터 세그먼트가 이전의 위상 시프터 세그먼트의 길이의 절반인 위상 시프터 세그먼트들 사이의 2의 거듭제곱 길이 감소 관계를 사용한다. 예를 들어, MSB 위상 시프터 세그먼트는 8-비트 광학적 진폭 변조기에서 LSB 위상 시프터 세그먼트보다 128 배 더 길다. LSB는 이진수에서 최저 값을 갖는 비트 위치이다. MSB는 이진수에서 최대 값을 갖는 비트 위치이다. 현존 광학적 변조기들은 디지털-아날로그 변환들의 선형성과 구동 전압의 최적화에 초점을 맞추고 있다. 이들 광학적 변조기들은 동일한 구동 전압을 위상 시프터 세그먼트들의 모두에 인가한다.
위상 시프터 세그먼트들이 전기적으로 구동되기 때문에, 전기 누화(electrical crosstalk)가 위상 시프터들의 세그먼트들 사이에서 발생한다. 전기 누화는 공격자 위상 시프터 세그먼트 상의 전압의 변화로 인해 희생 위상 시프터 세그먼트 상에서 유도된 전압이다. 전기 누화는 희생 위상 시프터 세그먼트에 대해 기생적인 광학적 위상 변화를 생성하는 역할을 한다. 희생 위상 시프터 세그먼트의 길이는 기생적인 광학적 위상 변화의 사이즈를 결정한다. 본질적으로, 희생 위상 시프터 세그먼트의 길이는 공격자 위상 시프터 세그먼트로부터의 전기 누화를 증폭시킨다. 그 결과, 최악의 경우는 LSB 위상 시프터 세그먼트로부터 MSB 위상 시프터 세그먼트로의 전기 누화인데, MSB 위상 시프터 세그먼트가 매우 길기 때문이다. 전기 누화는 유효 비트 수(effective number of bits)(ENOB)로서 알려진, 수반될 수 있는 비트들의 수를 감소시킨다. 더 높은 차수 변조의 보드 속도(baud rate)가 증가함에 따라, 최하위 비트들은 전기 누화에 의해 잠식(swamp)되고 송신기에서의 전기 누화로 인한 불이익이 더욱 중요해진다. 변조기가 전기 누화의 효과들을 감소시키면서도 고차 변조를 지원하는 것이 바람직하다.
하나의 실시예에서, 본 개시내용은, 복수의 광 경로들을 포함하는 도파로와, 복수의 광 경로들 중의 광 경로에 각각이 광학적으로 커플링되어, 전기 구동 신호에 응답하여 변조된 광을 생성하기 위해 복수의 광 경로들에서 운반되는 광을 변조하도록 구성되는 복수의 위상 시프터 세그먼트들 - 복수의 위상 시프터 세그먼트들 중 적어도 두 개의 위상 시프터 세그먼트들은 동일한 길이를 가짐- 을 포함하는 디지털 광학적 변조기를 포함한다.
다른 실시예에서, 본 개시내용은, 제1 단부와 제2 단부를 포함하는 제1 도파로 암, 그 도파로 암에 광학적으로 커플링된 제1 복수의 위상 시프터 세그먼트들 - 상기 제1 복수의 위상 시프터 세그먼트들 중 적어도 두 개의 위상 시프터 세그먼트들은 동일한 길이임 -, 그리고 제1 단부 및 제2 단부에서 제1 도파로 암에 광학적으로 커플링된 제2 도파로 암을 포함하는 디지털 광학적 변조기를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 본 개시내용은, 광을 제1 단부에서 수신하도록 그리고 변조된 광을 제2 단부에서 출력하도록 구성되는 제1 도파로 암과, 제1 도파로 암에 광학적으로 커플링되고 디지털 전기 구동 신호에 응답하여 변조된 광을 생성하기 위해 광을 변조하도록 구성되는 제1 복수의 위상 시프터 세그먼트들 - 제1 복수의 위상 시프터 세그먼트들 중 적어도 두 개의 위상 시프터 세그먼트들은 동일한 길이임 - 을 포함하는 디지털 광학적 변조기를 포함한다.
이들 및 다른 특징들은 첨부 도면들 및 청구항들에 연계하여 취해지는 다음의 상세한 설명으로부터 더 명확하게 이해될 것이다.
본 개시내용의 더욱 완전한 이해를 위해, 첨부 도면들 및 상세한 설명에 관련하여 취해진 다음의 간략한 설명이 이제 언급되는데, 유사한 참조 번호들은 유사한 부분을 나타낸다.
도 1은 광학적 인터커넥트의 일 실시예의 개략도이다.
도 2는 디지털 광학적 변조기의 일 실시예의 개략도이다.
도 3은 단일 구동 암을 갖는 디지털 광학적 변조기의 일 실시예의 개략도이다.
도 4는 듀얼 구동 암들을 갖는 디지털 광학적 변조기의 일 실시예의 개략도이다.
도 5는 64-QAM 디지털 광학적 변조기의 일 실시예의 개략도이다.
도 6은 64-QAM 성상도의 일 실시예의 성상도 도면이다.
도 7은 디지털 광학적 변조기를 위한 광학적 변조 방법의 일 실시예의 흐름도이다.
도 8은 디지털 광학적 변조기를 제조하는 방법의 일 실시예의 흐름도이다.
비록 하나 이상의 실시예들의 구체적인 구현예가 아래에서 제공되지만, 개시된 시스템들 및/또는 방법들은, 현재 공지이든 또는 현존하든 간에, 임의의 수의 기법들을 사용하여 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 개시내용은, 본 출원서에서 도시되고 설명되는 예시적인 설계들 및 구현예들을 포함하는, 아래에서 예시되는 구체적인 구현예들, 도면들, 및 기법들로 결코 제한되지 않아야 하지만, 첨부의 청구항들의 범위와 함께 그것들의 동등물들의 전체 범위 내에서 수정될 수 있다.
본 명세서에서 개시된 것은 광학적 변조기를 위한 그리고 광학적 변조를 위한 다양한 실시예들이다. 일 실시예에서, 광학적 변조기가 LSB 위상 시프터 세그먼트들에 인가되는 구동 전압을 감소시키도록 그리고 LSB 위상 시프터 세그먼트들의 길이를 증가시키도록 구성된다. 예를 들어, LSB 위상 시프터 세그먼트가 현존 광학적 변조기들에서보다 20 배 더 긴 길이로 구성될 수 있다. 게다가, LSB 위상 시프터 세그먼트는 MSB 위상 시프터 세그먼트에 인가되는 구동 전압의
Figure 112018022464359-pct00001
을 사용하도록 구성될 수 있다. LSB 위상 시프터 세그먼트들에 인가되는 구동 전압을 감소시키는 것과 LSB 위상 시프터 세그먼트들의 길이를 증가시키는 것은 MSB 위상 시프터 세그먼트들이 경험하는 전기 누화의 양을 감소시킨다. 특히, LSB 위상 시프터 세그먼트들로부터 MSB 위상 시프터 세그먼트들로의 전기 누화가 감소된다. LSB 위상 시프터 세그먼트들은 짧은 길이를 가지고 광학적 변조기의 전체 길이에 상당한 기여를 하지 않는다. LSB 위상 시프터 세그먼트들의 길이를 증가시키는 것은 전체 광학적 변조기 사이즈에서의 최소 증가를 초래한다.
도 1은 광학적 인터커넥트(100)의 일 실시예의 개략도이다. 광학적 인터커넥트(100)는 광학적 송신기(104)와 광학적 수신기(106) 사이에 광학 파이버들(114)을 사용하는 광학적 접속부(102)를 포함한다. 광학적 인터커넥트(100)는 광학적 송신기(104)로부터의 데이터를 광학적 수신기(106)로 송신하도록 구성된다. 광학적 인터커넥트(100)는 도시된 바와 같이 또는 본 개시내용을 볼 때 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 바와 같은 임의의 다른 적합한 구성으로 구성될 수 있다.
광학적 송신기(104)는 데이터(108)를 획득하도록, 디지털 전기 구동 신호들을 사용하여 데이터(108)를 인코딩하도록, 그리고 인코딩된 데이터에 따라서 변조된 광을 전송하도록 구성된다. 변조된 광은 디지털 정보 또는 디지털 데이터를 운반할 수 있다. 광학적 송신기(104)는 디지털 광학적 변조기(112)에 전기적으로 커플링된 인코더(110)와 디지털 광학적 변조기(112)에 광학적으로 커플링된 광학적 소스(122)를 포함한다. 인코더(110)는 데이터(108)를 획득하도록, 데이터(108)를 인코딩하도록, 그리고 인코딩된 데이터를 디지털 광학적 변조기(112)에 디지털 전기 구동 신호들을 사용하여 출력하도록 구성된다. 인코더(110)는 전기 드라이버라고 또한 지칭될 수 있다. 광학적 소스(122)는 광을 디지털 광학적 변조기(112)에 제공하도록 구성된다. 광학적 소스(122)의 일 예가 레이저를 비제한적으로 포함한다. 디지털 광학적 변조기(112)는 디지털 전기 구동 신호들을 수신하도록, 디지털 전기 구동 신호들에 따라서 광을 변조하도록, 그리고 변조된 광을 디지털 광학적 수신기(116)에 출력하도록 구성된다. 디지털 광학적 변조기(112)는 디지털적으로 변조된 광을 출력하는 디지털적으로 구동되는 고차 광학적 변조기이다. 디지털 광학적 변조기(112)의 예들은 멀티-세그먼트 마하-젠더 간섭계 변조기와 멀티-세그먼트 전기-흡수 변조기를 비제한적으로 포함할 수 있다. 디지털 광학적 변조기(112)는 본 개시내용을 볼 때 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 바와 같은 임의의 적합한 변조 스킴을 구현하도록 구성된다. 예를 들어, 디지털 광학적 변조기(112)는 직교 진폭 변조(quadrature amplitude modulation)(QAM), 16-QAM, 32-QAM, 64-QAM, 128-QAM, 오프셋 직교 위상 시프트 키잉(offset quadrature phase-shift keying)(OQPSK), 이산 멀티-톤(discrete multi-tone)(DMT), 직교 주파수-분할 다중화(orthogonal frequency-division multiplexing)(OFDM), 펄스-진폭 변조(pulse-amplitude modulation)(PAM), PAM-4, PAM-8, 및 PAM-16을 비제한적으로 포함하는 변조 스킴들을 구현하도록 구성된다. 게다가, 변조 스킴들은, 비-코히어런트 변조 스킴들, 코히어런트 변조 스킴들, 편광 인코딩을 통합하는 변조 스킴들을 비제한적으로 포함할 수 있다. 광학 파이버들(114)은 디지털 광학적 송신기(104)로부터의 변조된 광을 디지털 광학적 수신기(106)로 송신하도록 구성된다. 그 광은 고차 디지털 변조된 광이다.
광학적 수신기(106)는 변조된 광을 수신하도록, 변조된 광을 디코딩하도록, 그리고 디코딩된 변조된 광으로부터 데이터를 획득하도록 구성된다. 광학적 수신기(106)는 디코더(118)에 전기적으로 커플링되는 디지털 광학적 수신기(116)를 포함한다. 디지털 광학적 수신기(116)는 변조된 광을 수신하도록, 그 광을 복조하도록, 그리고 복조된 광에 따라서 전기 신호를 출력하도록 구성된다. 디코더(118)는 그 전기 신호를 수신하도록, 그 전기 신호를 디코딩하도록, 그리고 디코딩된 데이터(120)를 출력하도록 구성된다.
도 2는 마하-젠더 간섭 변조기의 형태를 가지는 디지털 광학적 변조기(200)의 일 실시예의 개략도이다. 디지털 광학적 변조기(200)는 도 1에서의 디지털 광학적 변조기(112)와 유사하게 구성될 수 있다. 디지털 광학적 변조기(200)는 PAM-인코딩된 파형과 같은 진폭 변조된 파형을 생성할 수 있는 8-비트 디지털 광학적 진폭 변조기이다. 디지털 광학적 변조기(200)는 광 및 디지털 전기 구동 신호들을 수신하도록, 그 디지털 전기 구동 신호들에 따라서 광을 변조하도록, 그리고 광학적 신호를 변조된 광으로서 출력하도록 구성된다. 디지털 광학적 변조기(200)는, 위상 시프터 세그먼트들(208-222), 입력 도파로(202), 제1 도파로 암(204), 제2 도파로 암(206), 및 출력 도파로(226)를 포함하는 기판(예컨대, 실리콘 기판)(270)을 포함한다. 디지털 광학적 변조기(200)는 도시된 바와 같이 구성될 수 있거나 또는 임의의 다른 적합한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 디지털 광학적 변조기(200)는 임의의 적합한 수의 위상 시프터 세그먼트들을 포함할 수 있다.
입력 도파로(202)는, 예를 들어, 광학적 스플리터(도시되지 않음)를 통해, 제1 도파로 암(204) 및 제2 도파로 암(206)의 제1 단부(228)에서 제1 도파로 암(204) 및 제2 도파로 암(206)에 광학적으로 커플링된다. 일 실시예에서, 제1 도파로 암(204)과 제2 도파로 암(206)은 서로 실질적으로 평행하다. 입력 도파로(202)는 광원으로부터의 광(예컨대, 연속파 광)을 제1 도파로 암(204) 및 제2 도파로 암(206)으로 안내하도록 구성된다. 광원은 도 1에서의 광학적 소스(122)와 유사하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 광원은 레이저일 수 있다. 출력 도파로(226)는, 예를 들어, 광학적 결합기(도시되지 않음)를 통해, 제1 도파로 암(204) 및 제2 도파로 암(206)의 제2 단부(224)에서 제1 도파로 암(204) 및 제2 도파로 암(206)에 광학적으로 커플링된다. 출력 도파로(226)는 변조된 광을, 예를 들어, 광학 파이버로 안내 및 출력하도록 구성된다.
제1 도파로 암(204)은 구동 암이라 지칭되고 위상 시프터 세그먼트들(208-222)을 포함한다. 제2 도파로 암(206)은 유휴 암이라 지칭되고 위상 시프터 세그먼트들을 포함하지 않는다. 위상 시프터 세그먼트들(208-222)은 제1 도파로 암(204)에 전기 광학적으로 커플링된다. 위상 시프터 세그먼트들(208-222)은 전극들(예컨대, 전기 콘택트들)(250-264)에서 전기 구동기로부터, 예를 들어, 인코더로부터 디지털 전기 구동 신호들을 수신하도록, 그리고 그 디지털 전기 구동 신호들에 따라서 광을 변조하도록 구성된다. 예를 들어, 위상 시프터 세그먼트들(208-222)은 디지털 전기 구동 신호에 응답하여 제1 도파로 암(204)의 부분의 굴절 계수를 변화시키도록 구성된다. 제1 도파로 암(204)의 굴절 계수를 변화시키는 것은 제1 도파로 암(204) 내에서 전달되고 있는 광의 광학적 파워의 위상을 변화시키며, 이는 광학적 결합기에 의해, 출력 도파로(226)에서 출력되는 변조된 광의 광학적 파워 또는 광학적 위상에서의 변화를 초래할 수 있다.
위상 시프터 세그먼트(208)는 MSB 위상 시프터 세그먼트이고 위상 시프터 세그먼트(222)는 LSB 위상 시프터 세그먼트이다. MSB 위상 시프터 세그먼트에서부터의 하나 이상의 후속 위상 시프터 세그먼트들이 MSB 위상 시프터 세그먼트들이라고 지칭될 수 있다. 마찬가지로, LSB 위상 시프터 세그먼트에서부터의 하나 이상의 후속 위상 시프터 세그먼트들이 LSB 위상 시프터 세그먼트들이라고 지칭될 수 있다. 위상 시프터 세그먼트들(208-222)은, 각각의 후속 위상 시프터 세그먼트가 이전의 위상 시프터 세그먼트의 길이의 절반인 2의 거듭제곱 길이 감소 관계를 MSB 위상 시프터 세그먼트들이 사용하고 LSB 위상 시프터 세그먼트들이 2의 거듭제곱 길이 감소 관계를 추종하지 않도록 구성된다. LSB 위상 시프터 세그먼트들 중 두 개 이상의 LSB 위상 시프터 세그먼트들이 동일한 길이이다.
Figure 112018022464359-pct00002
가 위상 시프터 세그먼트에 대응하는 비트 로케이션을 나타내면, 8-비트 변조기에 대해 MSB는
Figure 112018022464359-pct00003
= 0으로서 식별될 수 있고 LSB는
Figure 112018022464359-pct00004
= 7로서 식별될 수 있다.
위상 시프터 세그먼트들(208-222)은 임의의 적합한 길이들로 구성될 수 있다. 일 예로서, 위상 시프터 세그먼트들(208-222)은 비트들(
Figure 112018022464359-pct00005
= 0-3)을 위한 위상 시프터 세그먼트들이
Figure 112018022464359-pct00006
의 길이를 갖고, 비트들(
Figure 112018022464359-pct00007
= 4-7)을 위한 위상 시프터 세그먼트들이
Figure 112018022464359-pct00008
의 길이 - L 0 는 MSB 위상 시프터의 길이임 - 를 갖도록 구성된다. L 0 는 전기 구동 신호들의 원하는 진폭과, 위상 시프터 세그먼트의 물리적 파라미터들에 의존하는 위상 시프터에서의 전기-광학적 효과의 강도에 의해 결정된다. L 0 의 전형적인 값들은 100 마이크로미터(㎛) 내지 5 밀리미터(㎜)의 범위에 있다. 이와 같이, 비트 0을 위한 위상 시프터 세그먼트는 L 0 의 길이를 가지며, 비트 1을 위한 위상 시프터 세그먼트는
Figure 112018022464359-pct00009
의 길이를 가지며, 비트 2를 위한 위상 시프터 세그먼트는
Figure 112018022464359-pct00010
의 길이를 가지며, 비트 3을 위한 위상 시프터 세그먼트는
Figure 112018022464359-pct00011
의 길이를 가지고, 비트들 4-7을 위한 위상 시프터 세그먼트들은
Figure 112018022464359-pct00012
의 길이를 가진다.
게다가, 위상 시프터 세그먼트들(208-222)은 MSB 위상 시프터 세그먼트들이 동일한 디지털 전기 구동 전압을 수신하고 LSB 위상 시프터 세그먼트들이 동일한 디지털 전기 구동 전압을 수신하지 않도록 구성된다. 일 실시예에서, LSB 위상 시프터 세그먼트들은, 각각의 후속 위상 시프터 세그먼트가 이전의 위상 시프터 세그먼트의 디지털 전기 구동 전압의 절반을 수신하는 2의 거듭제곱 디지털 전기 구동 소스 전압 감소 관계를 수용한다. 예를 들어, 위상 시프터 세그먼트들(208-222)은, 비트들(
Figure 112018022464359-pct00013
= 0-3)을 위한 위상 시프터 세그먼트들이 Vo 볼트의 디지털 전기 구동 전압을 수신하고 비트들(
Figure 112018022464359-pct00014
= 4-7)을 위한 위상 시프터 세그먼트들이
Figure 112018022464359-pct00015
볼트의 디지털 전기 구동 전압을 수신하도록 구성된다. 이와 같이, 비트들 0-3을 위한 위상 시프터 세그먼트들은
Figure 112018022464359-pct00016
볼트의 디지털 전기 구동 전압을 수신하며, 비트 4를 위한 위상 시프터 세그먼트는
Figure 112018022464359-pct00017
볼트의 디지털 전기 구동 전압을 수신하며, 비트 5를 위한 위상 시프터 세그먼트는
Figure 112018022464359-pct00018
볼트의 디지털 전기 구동 전압을 수신하며, 비트 6을 위한 위상 시프터 세그먼트는
Figure 112018022464359-pct00019
볼트의 디지털 전기 구동 전압을 수신하고, 비트 7을 위한 위상 시프터 세그먼트는
Figure 112018022464359-pct00020
볼트의 디지털 전기 구동 전압을 수신한다. 위상 시프터 세그먼트들(208-222)은 임의의 적합한 디지털 전기 구동 전압을 수신하도록 구성될 수 있다. LSB 위상 시프터 세그먼트들 중 두 개 이상의 LSB 위상 시프터 세그먼트들이 동일한 길이를 갖는 그리고 상이한 디지털 전기 구동 전압 레벨들이 위상 시프터 세그먼트들(208-222) 중 적어도 일부에 인가되는 그런 구성에서, 디지털 광학적 변조기(200)는 전기 누화의 영향을 감소시킬 수 있고 이론적 위상 시프트 차이에 근접한 실제 위상 시프트 차이를 생성할 수 있다. LSB 위상 시프터 세그먼트들 중 두 개 이상의 LSB 위상 시프터 세그먼트들이 동일한 길이를 갖는 그리고 상이한 디지털 전기 구동 전압 레벨들이 위상 시프터 세그먼트들(208-222) 중 적어도 일부에 인가되는 그런 구성에서, 디지털 광학적 변조기(200)는 전기 누화의 영향을 감소시킬 수 있고 이론적 위상 시프트 차이에 근접한 실제 위상 시프트 차이를 생성할 수 있다.
비트
Figure 112018022464359-pct00021
를 위한 위상 시프터 세그먼트에 의해 유도되는 위상 시프트가 다음으로서 표현될 수 있으며:
Figure 112018022464359-pct00022
,
여기서
Figure 112018022464359-pct00023
는 위상 시프터 세그먼트들의 물리적 파라미터들에 의존하는 위상 시프트 세그먼트 상수이며,
Figure 112018022464359-pct00024
는 비트
Figure 112018022464359-pct00025
를 위한 위상 시프터 세그먼트에 대한 디지털 전기 구동 전압이며,
Figure 112018022464359-pct00026
는 비트
Figure 112018022464359-pct00027
를 위한 위상 시프터 세그먼트에 대한 디지털 전기 구동 신호이고,
Figure 112018022464359-pct00028
는 비트
Figure 112018022464359-pct00029
를 위한 위상 시프터 세그먼트의 길이이다. 디지털 전기 구동 전압은 1의 비트 값에 대한
Figure 112018022464359-pct00030
의 전압과 0의 비트 값에 대한 0의 전압을 가진다. 비트 b에서의 다른 위상 시프터 세그먼트로부터의 전기 누화를 포함하는 위상 시프터 세그먼트에 대한 위상 시프트는 다음으로서 표현될 수 있으며:
Figure 112018022464359-pct00031
,
그리고 총 위상 시프트(total phase shift)는 다음으로서 표현될 수 있으며:
Figure 112018022464359-pct00032
,
여기서
Figure 112018022464359-pct00033
는 비트 b의 위상 시프터 세그먼트와 비트
Figure 112018022464359-pct00034
의 위상 시프터 세그먼트 사이의 전기 누화이며,
Figure 112018022464359-pct00035
는 비트 b를 위한 위상 시프터 세그먼트에 대한 디지털 전기 구동 전압이며,
Figure 112018022464359-pct00036
는 비트 b의 위상 시프터 세그먼트에 대한 디지털 전기 구동 신호이고,
Figure 112018022464359-pct00037
는 비트 b에 대한 위상 시프터 세그먼트의 길이이다.
일 예로서, 디지털 광학적 변조기(200)는 10000000의 제1 구동 패턴에서부터 10000001의 제2 구동 패턴으로 전이한다. 이론적 위상 시프트 차이는
Figure 112018022464359-pct00038
이다. 디지털 광학적 변조기(200)에 대한 실제 위상 시프트 차이는 다음이며:
Figure 112018022464359-pct00039
,
이는 다음으로서 다시 기재될 수 있다:
Figure 112018022464359-pct00040
.
디지털 광학적 변조기(200)에 대한 실제 위상 시프트 차이는 이론적 위상 시프트 차이보다 약 1.27 배 더 크다. 실제 위상 시프트 차이는 그러므로 이론적 위상 시프트 차이에 근접하고 LSB의 크기에 근접한다. 이 예에서, 8-비트 변조기의 원하는 비트 수는 8이고, 유효 비트 수(ENOB)는 원하는 비트 수에 근접한 log2(28 / 1.27) = 7.6 비트이다. 그러므로, MSB 위상 시프터 세그먼트들과 LSB 위상 시프터 세그먼트들 사이의 전기 누화의 영향은 현존 광학적 변조기들과 비교하여 상당히 감소된다.
일 실시예에서, 각각의 위상 시프터 세그먼트(208-222)는 진행파 위상 시프터일 수 있다. 각각의 비트의 디지털 전기 구동 신호가 광학적 도파로를 따라 전파하는 광과는 본질적으로 동일한 속도로 전극들을 따라 전파하여서 광이 진행파 위상 시프터를 통하여 전파할 때 디지털 전기 구동 신호 및 광학적 신호가 동위상으로 유지되고 변조 효과가 발생하도록 진행파 위상 시프터는 광학적 도파로에 실질적으로 평행하게 배열되는 복수의 전극들을 포함한다.
다른 실시예에서, 각각의 위상 시프터 세그먼트(208-222)는 집중(lumped)-엘리먼트 위상 시프터일 수 있다. 집중-엘리먼트 위상 시프터는, 각각의 전극이 동일 길이일 수 있는 그리고 위상 시프터의 길이에 비하여 짧을 수 있는 서브-분할부(sub-division)들을 포함하도록 광학적 도파로에 실질적으로 평행하게 배열되는 복수의 전극들을 포함한다. 위상 시프터 세그먼트의 각각의 서브-분할부는 동일한 디지털 전기 구동 전압을 수신하도록 구성될 수 있다. 서브-분할부는 비트를 위한 디지털 전기 구동 신호와 광학적 도파로를 따라 전파하는 광이 위상 시프터 세그먼트의 모든 서브-분할부들에 대해 동일한 위상으로 상호작용하도록 시간 순차적으로 구동되도록 구성될 수 있다. 따라서, 광이 집중-엘리먼트 위상 시프터를 통해 전파할 때 디지털 전기 구동 신호와 광이 동위상으로 유지되고 변조 효과가 발생하도록 디지털 전기 구동 신호는 순차적으로 각각의 서브-분할부에 인가되는 것에 의해 위상 시프터 세그먼트를 따라 이동한다.
다른 실시예에서, 위상 시프터 세그먼트들(208-222)은 진행파 위상 시프터들 및 집중-엘리먼트 위상 시프터들의 조합으로서 구성될 수 있다. 예를 들어, MSB 위상 시프터 세그먼트들은 진행파 위상 시프터들로서 구성될 수 있고 LSB 위상 시프터 세그먼트들은 집중-엘리먼트 위상 시프터들로서 구성될 수 있다. 대안적으로, 위상 시프터 세그먼트들(208-222)은 본 개시내용을 볼 때 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 바와 같은 임의의 다른 적합한 유형 또는 구성의 위상 시프터들을 사용하여 구성될 수 있다.
디지털 광학적 변조기(200)의 구현예들은 마하-젠더 실리콘 광학적 변조기, 전기-광학적 포켈스 효과(pockels effect)를 나타내는 재료들(예컨대, 니오브산 리튬)을 사용하는 마하-젠더 변조기, III-IV 족 반도체들(예컨대, 인화인듐 및 비소화갈륨)을 사용하는 마하-젠더 변조기, 실리콘-게르마늄을 사용하는 마하-젠더 변조기, III-IV 족 반도체들을 사용하는 전기-흡수, 실리콘-게르마늄을 사용하는 전기-흡수 변조기, 및 반대 극성들로 구동되는 두 개의 구동 암들을 포함한 푸시-풀 전극 배열체를 포함하는 변조기를 비제한적으로 포함할 수 있다.
도 3은 단일 구동 암을 갖는 디지털 광학적 변조기(300)의 일 실시예의 개략도이다. 디지털 광학적 변조기(300)는 도 1에서의 디지털 광학적 변조기(112)와 유사하게 구성될 수 있다. 디지털 광학적 변조기(300)는 4-비트 디지털 광학적 변조기이다. 디지털 광학적 변조기(300)는 광 및 디지털 전기 구동 신호들을 수신하도록, 그 디지털 전기 구동 신호들에 따라서 광을 변조하도록, 그리고 광학적 신호를 변조된 광으로서 출력하도록 구성된다. 디지털 광학적 변조기(300)는, 위상 시프터 세그먼트들(308-314), 입력 도파로(302), 제1 도파로 암(304), 제2 도파로 암(306), 및 출력 도파로(316)를 포함하는 기판(370)을 포함한다. 디지털 광학적 변조기(300)는 도시된 바와 같이 구성될 수 있거나 또는 임의의 다른 적합한 방식으로 구성될 수 있다.
입력 도파로(302)는, 예를 들어, 광학적 스플리터(도시되지 않음)를 통해, 제1 도파로 암(304) 및 제2 도파로 암(306)의 제1 단부(318)에서 제1 도파로 암(304) 및 제2 도파로 암(306)에 광학적으로 커플링된다. 일 실시예에서, 제1 도파로 암(304)과 제2 도파로 암(306)은 서로 실질적으로 평행하다. 입력 도파로(302)는 광학적 소스로부터의 광을 제1 도파로 암(304) 및 제2 도파로 암(306)으로 안내하도록 구성된다. 출력 도파로(316)는, 예를 들어, 광학적 결합기(도시되지 않음)를 통해, 제1 도파로 암(304) 및 제2 도파로 암(306)의 제2 단부(320)에서 제1 도파로 암(304) 및 제2 도파로 암(306)에 광학적으로 커플링된다. 출력 도파로(316)는 변조된 광을, 예를 들어, 광학 파이버로 안내 및 출력하도록 구성된다. 제1 도파로 암(304)은 구동 암이라고 지칭되고 제2 도파로 암(306)은 유휴 암이라고 지칭된다.
위상 시프터 세그먼트들(308-314)은 제1 도파로 암(304)에 전기 광학적으로 커플링된다. 위상 시프터 세그먼트들(308-314)은 전극들(350-356)에서 전기 구동기로부터 디지털 전기 구동 신호들을 수신하도록 그리고 그 디지털 전기 구동 신호들에 따라서 광을 변조하도록 구성된다. 위상 시프터 세그먼트(308)는 MSB 위상 시프터 세그먼트이고 위상 시프터 세그먼트(314)는 LSB 위상 시프터 세그먼트이다. 위상 시프터 세그먼트들(308-314)은 LSB 위상 시프터 세그먼트들 중 두 개 이상의 LSB 위상 시프터 세그먼트들이 동일한 길이가 되도록 구성된다. 게다가, 위상 시프터 세그먼트들(308-314)은 상이한 디지털 전기 구동 전압 레벨들이 위상 시프터 세그먼트들(308-314) 중 적어도 일부에 인가되도록 구성된다. 예를 들어, 위상 시프터 세그먼트(308)는 Lo의 길이로 그리고 전극(350)에서 Vo 볼트의 구동 신호 전압을 수신하도록 구성된다. 위상 시프터 세그먼트(310)는
Figure 112018022464359-pct00041
의 길이로 그리고 전극(352)에서 Vo 볼트의 디지털 전기 구동 신호 전압을 수신하도록 구성된다. 위상 시프터 세그먼트(312)는
Figure 112018022464359-pct00042
의 길이로 그리고 전극(354)에서
Figure 112018022464359-pct00043
볼트의 디지털 전기 구동 신호 전압을 수신하도록 구성된다. 위상 시프터 세그먼트(314)는
Figure 112018022464359-pct00044
의 길이로 그리고 전극(356)에서
Figure 112018022464359-pct00045
볼트의 디지털 전기 구동 신호 전압을 수신하도록 구성된다. 위상 시프터 세그먼트들(308-314)은 임의의 적합한 길이들로 구성될 수 있다. 게다가, 위상 시프터 세그먼트들(308-314)은 임의의 적합한 디지털 전기 구동 전압들을 수신하도록 구성될 수 있다. 제2 도파로 암(306)은 위상 시프터 세그먼트들을 포함하지 않고 광을 변조하도록 구성되지 않는다. 제2 도파로 암(306)은 입력 도파로(302)로부터의 광을 출력 도파로(316)로 안내하도록 구성된다.
LSB 위상 시프터 세그먼트들 중 두 개 이상의 LSB 위상 시프터 세그먼트들이 동일한 길이인 그리고 상이한 디지털 전기 구동 전압 레벨들이 위상 시프터 세그먼트들(308-314) 중 적어도 일부에 인가되는 그런 구성에서, 디지털 광학적 변조기(300)는 전기 누화의 영향을 감소시킬 수 있다. 디지털 광학적 변조기(300)의 실제 위상 시프트 차이는 이론적 위상 시프트 차이에 근접하고 LSB의 크기에 근접한다. MSB 위상 시프터 세그먼트들과 LSB 위상 시프터 세그먼트들 사이의 전기 누화의 영향은 현존 광학적 변조기들과 비교하여 상당히 감소된다.
디지털 광학적 변조기(300)의 구현예들은 마하-젠더 실리콘 광학적 변조기, 전기-광학적 포켈스 효과(pockels effect)를 나타내는 재료들(예컨대, 니오브산 리튬)을 사용하는 마하-젠더 변조기, III-IV 족 반도체들(예컨대, 인화인듐 및 비소화갈륨)을 사용하는 마하-젠더 변조기, 실리콘-게르마늄을 사용하는 마하-젠더 변조기, III-IV 족 반도체들을 사용하는 전기-흡수 변조기, 실리콘-게르마늄을 사용하는 전기-흡수 변조기, 및 반대 극성들로 구동되는 두 개의 구동 암들을 포함한 푸시-풀 전극 배열체를 포함하는 변조기를 비제한적으로 포함할 수 있다.
도 4는 듀얼 구동 암들을 갖는 디지털 광학적 변조기(400)의 다른 실시예의 개략도이다. 듀얼 구동 암들을 갖는 디지털 광학적 변조기가 단일 구동 암을 갖는 디지털 변조기보다 적은 광학적 손실을 제공할 수 있다. 디지털 광학적 변조기(400)는 도 1에서의 디지털 광학적 변조기(112)와 유사하게 구성될 수 있다. 디지털 광학적 변조기(400)는 4-비트 디지털 광학적 변조기이다. 디지털 광학적 변조기(400)는 광 및 디지털 전기 구동 신호들을 수신하도록, 그 디지털 전기 구동 신호들에 따라서 광을 변조하도록, 그리고 광학적 신호를 변조된 광으로서 출력하도록 구성된다. 디지털 광학적 변조기(400)는, 입력 도파로(402), 위상 시프터 세그먼트들(406A-412A), 제1 도파로 암(404A), 위상 시프터 세그먼트들(406B-412B), 제2 도파로 암(404B), 및 출력 도파로(414)를 포함하는 기판(470)을 포함한다. 디지털 광학적 변조기(400)는 도시된 바와 같이 구성될 수 있거나 또는 임의의 다른 적합한 방식으로 구성될 수 있다.
입력 도파로(402)는, 예를 들어, 광학적 스플리터(도시되지 않음)를 통해, 제1 도파로 암(404A) 및 제2 도파로 암(404B)의 제1 단부(418)에서 제1 도파로 암(404A) 및 제2 도파로 암(404B)에 광학적으로 커플링된다. 일 실시예에서, 제1 도파로 암(404A)과 제2 도파로 암(404B)은 서로 실질적으로 평행하다. 출력 도파로(414)는, 예를 들어, 광학적 결합기(도시되지 않음)를 통해, 제1 도파로 암(404A) 및 제2 도파로 암(404B)의 제2 단부(420)에서 제1 도파로 암(404A) 및 제2 도파로 암(404B)에 광학적으로 커플링된다. 제1 도파로 암(404A)과 제2 도파로 암(404B)은 구동 암들로서 둘 다 구성된다.
위상 시프터 세그먼트들(406A-412A)은 제1 도파로 암(404A)에 전기 광학적으로 커플링된다. 위상 시프터 세그먼트들(406A-412A)은 전극들(450A-456A)에서 전기 구동기로부터 디지털 전기 구동 신호들을 수신하도록 그리고 그 디지털 전기 구동 신호들에 따라서 광을 변조하도록 구성된다. 위상 시프터 세그먼트(406A)는 MSB 위상 시프터 세그먼트이고 위상 시프터 세그먼트(412A)는 LSB 위상 시프터 세그먼트이다. 위상 시프터 세그먼트들(406A-412A)은 LSB 위상 시프터 세그먼트들 중 두 개 이상의 LSB 위상 시프터 세그먼트들이 동일한 길이가 되도록 구성된다. 게다가, 위상 시프터 세그먼트들(406A-412A)은 상이한 디지털 전기 구동 전압 레벨들이 위상 시프터 세그먼트들(406A-412A) 중 적어도 일부에 인가되도록 구성된다. 예를 들어, 위상 시프터 세그먼트(406A)는 Lo의 길이로 그리고 전극(450A)에서 Vo 볼트의 디지털 전기 구동 신호 전압을 수신하도록 구성된다. 위상 시프터 세그먼트(408A)는
Figure 112018022464359-pct00046
의 길이로 그리고 전극(452A)에서 Vo 볼트의 디지털 전기 구동 신호 전압을 수신하도록 구성된다. 위상 시프터 세그먼트(410A)는
Figure 112018022464359-pct00047
의 길이로 그리고 전극(454A)에서
Figure 112018022464359-pct00048
볼트의 디지털 전기 구동 신호 전압을 수신하도록 구성된다. 위상 시프터 세그먼트(412A)는
Figure 112018022464359-pct00049
의 길이로 그리고 전극(456A)에서
Figure 112018022464359-pct00050
볼트의 디지털 전기 구동 신호 전압을 수신하도록 구성된다. 위상 시프터 세그먼트들(406A-412A)은 임의의 적합한 길이들로 구성될 수 있다. 게다가, 위상 시프터 세그먼트들(406A-412A)은 임의의 적합한 디지털 전기 구동 전압들을 수신하도록 구성될 수 있다.
제2 도파로 암(404B)은 제1 도파로 암(404A)을 미러링하도록 구성된다. 예를 들어, 위상 시프터 세그먼트들(406B-412B)은 제2 도파로 암(304B)에 전기 광학적으로 커플링된다. 위상 시프터 세그먼트들(406B-412B)은 전극들(450B-456B)에서 전기 구동기로부터 디지털 전기 구동 신호들을 수신하도록 그리고 그 디지털 전기 구동 신호들에 따라서 광을 변조하도록 구성된다. 위상 시프터 세그먼트(406B)는 MSB 위상 시프터 세그먼트이고 위상 시프터 세그먼트(412B)는 LSB 위상 시프터 세그먼트이다. 위상 시프터 세그먼트들(406B-412B)은 LSB 위상 시프터 세그먼트들 중 두 개 이상의 LSB 위상 시프터 세그먼트들이 동일한 길이가 되도록 구성된다. 게다가, 위상 시프터 세그먼트들(406B-412B)은 상이한 디지털 전기 구동 전압 레벨들이 위상 시프터 세그먼트들(406B-412B) 중 적어도 일부에 인가되도록 구성된다. 예를 들어, 위상 시프터 세그먼트(406B)는 Lo의 길이로 그리고 전극(450B)에서 Vo 볼트의 디지털 전기 구동 신호 전압을 수신하도록 구성된다. 위상 시프터 세그먼트(408B)는 Lo/2 의 길이로 그리고 전극(452B)에서 Vo 볼트의 디지털 전기 구동 신호 전압을 수신하도록 구성된다. 위상 시프터 세그먼트(410B)는
Figure 112018022464359-pct00051
의 길이로 그리고 전극(454B)에서
Figure 112018022464359-pct00052
볼트의 디지털 전기 구동 신호 전압을 수신하도록 구성된다. 위상 시프터 세그먼트(412B)는
Figure 112018022464359-pct00053
의 길이로 그리고 전극(456B)에서
Figure 112018022464359-pct00054
볼트의 디지털 전기 구동 신호 전압을 수신하도록 구성된다. 위상 시프터 세그먼트들(406B-412B)은 임의의 적합한 길이들로 구성될 수 있다. 게다가, 위상 시프터 세그먼트들(406B-412B)은 임의의 적합한 디지털 전기 구동 전압을 수신하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 위상 시프터 세그먼트들(406B-412B)은 위상 시프터 세그먼트들(406A-412A)에서 수신되는 디지털 전기 구동 신호들에서부터 진폭이 동일하지만 극성이 반대인 디지털 전기 구동 전압들을 수신하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 위상 시프터 세그먼트들(406B-412B)은 대응하는 각각의 위상 시프터 세그먼트들(406A-412A)과는 상이한 길이들을 갖거나 또는 상이한 구동 전압들로 구동될 수 있고, 디지털 전기 구동 신호들은 제1 도파로 암(404A)과 제2 도파로 암(404B) 사이에서 상이할 수 있어서, 유효 비트 수는 암들 중 하나의 암에서의 세그먼트 수보다 더 크고, 그래서 고차의 아날로그 변조가 성취된다. 추가의 실시예에서, 제2 도파로 암(404B)에서의 위상 시프터 세그먼트들의 수는 제1 도파로 암(404A)에서의 위상 시프터 세그먼트들의 수와 상이할 수 있다.
동일한 구동 암 상의 LSB 위상 시프터 세그먼트들 중 두 개 이상의 LSB 위상 시프터 세그먼트들이 동일한 위상 시프트 세그먼트 길이를 가지는 그리고 상이한 디지털 전기 구동 전압 레벨들이 위상 시프터 세그먼트들(406A-412A 및 406B-412B) 중 적어도 일부에 인가되는 그런 구성에서, 디지털 광학적 변조기(400)는 전기 누화의 영향을 감소시킬 수 있다. 디지털 광학적 변조기(400)의 실제 위상 시프트 차이는 이론적 위상 시프트 차이에 근접하고 LSB의 크기에 근접한다. MSB 위상 시프터 세그먼트들과 LSB 위상 시프터 세그먼트들 사이의 전기 누화의 영향은 현존 광학적 변조기들과 비교하여 상당히 감소된다.
디지털 광학적 변조기(400)의 구현예들은 마하-젠더 실리콘 광학적 변조기, 전기-광학적 포켈스 효과(pockels effect)를 나타내는 재료들(예컨대, 니오브산 리튬)을 사용하는 마하-젠더 변조기, III-IV 족 반도체들(예컨대, 인화인듐 및 비소화갈륨)을 사용하는 마하-젠더 변조기, 실리콘-게르마늄을 사용하는 마하-젠더 변조기, III-IV 족 반도체들을 사용하는 전기-흡수, 실리콘-게르마늄을 사용하는 전기-흡수 변조기, 및 반대 극성들로 구동되는 두 개의 구동 암들을 포함한 푸시-풀 전극 배열체를 포함하는 변조기를 비제한적으로 포함할 수 있다.
도 5는 64-QAM 디지털 광학적 변조기(500)의 일 실시예의 개략도이다. 디지털 광학적 변조기(500)는 도 1에서의 디지털 광학적 변조기(112)와 유사하게 구성될 수 있다. 디지털 광학적 변조기(500)는 광 및 디지털 전기 구동 신호들을 수신하도록, 그 디지털 전기 구동 신호들에 따라서 광을 변조하도록, 그리고 64-QAM 성상도와 같은 진폭 및 위상의 성상도에서 광학적 신호를 변조된 광으로서 출력하도록 구성된다. 디지털 광학적 변조기(500)는 각각의 여섯 개 위상 시프터 세그먼트들 상에 부과되는 6-비트 디지털 전기 워드를 사용하여 64-QAM 신호를 인코팅하고 출력하도록 구성된다.
디지털 광학적 변조기(500)는 도파로(506), 위상 시프터 세그먼트들(508A, 508B, 508C, 508D, 508E, 및 508F), 및 정적 위상 시프터 세그먼트들(510)을 포함한다. 디지털 광학적 변조기(500)는 도시된 바와 같이 구성될 수 있거나 또는 임의의 다른 적합한 방식으로 구성될 수 있다. 도파로(506)는 제1 단부(502)에서 광을 수신하도록 그리고 제2 단부(504)에서 변조된 광을 출력하도록 구성된다. 도파로(506)는 광학적 결합기들 및 광학적 스플리터들을 사용하여 서로 광학적으로 커플링되는 복수의 광 경로들을 포함한다. 도파로(506)는 복수의 광 경로들을 통해 위상 시프터 세그먼트들(508A-508F) 및 정적 위상 시프터 세그먼트들(510)에 광학적으로 커플링된다. 위상 시프터 세그먼트들(508A-508F)은 디지털 전기 워드의 비트에 의해 각각 구동되는 고속 변조 위상 시프터 세그먼트들로서 구성될 수 있다. 위상 시프터 세그먼트들(508A-508F)은 위상 시프터 세그먼트(508A)가 MSB이고 위상 시프터 세그먼트(508F)가 LSB이도록 구성된다. 디지털 광학적 변조기(500)는 LSB 위상 시프터 세그먼트들 중 하나 이상의 LSB 위상 시프터 세그먼트의 길이(514)가 MSB 위상 시프터 세그먼트들 중 하나 이상의 MSB 위상 시프터 세그먼트의 길이(512)보다 더 길 수 있도록 구성된다. 위상 시프터 세그먼트들(508A-508F)은 LSB 위상 시프터 세그먼트들 중 두 개 이상의 LSB 위상 시프터 세그먼트들이 동일한 길이가 되도록 또한 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 위상 시프터 세그먼트들(508A-508F)은, 각각의 후속 위상 시프터 세그먼트가 이전의 위상 시프터 세그먼트의 길이의 절반인 2의 거듭제곱 길이 감소 관계를 MSB 위상 시프터 세그먼트들이 사용하고 LSB 위상 시프터 세그먼트들이 2의 거듭제곱 길이 감소 관계를 추종하지 않도록 구성된다. 일 실시예에서, 위상 시프터 세그먼트들(508A-508F)은 MSB 위상 시프터 세그먼트들이 동일한 디지털 전기 구동 전압을 수신하고 LSB 위상 시프터 세그먼트들이 동일한 디지털 전기 구동 전압을 수신하지 않도록 구성된다. 다른 실시예에서, LSB 위상 시프터 세그먼트들은, 각각의 후속 위상 시프터 세그먼트가 이전의 위상 시프터 세그먼트의 디지털 전기 구동 전압의 절반을 수신하는 2의 거듭제곱 디지털 전기 구동 소스 전압 감소 관계를 수용하도록 구성된다. LSB 위상 시프터 세그먼트들은 MSB 위상 시프터 세그먼트들보다 더 낮은 디지털 전기 구동 전압에 의해 또한 구동될 수 있다. 정적 위상 시프터 세그먼트들(510)은 다양한 성상도 패턴들을 생성하기 위해 위상 시프터 세그먼트들(508A-508F)의 출력들을 원하는 상대 위상 및 진폭 조합으로 결합하도록 구성된다.
도 6은 64-QAM 성상도의 일 실시예의 성상도 도면(600)이다. 성상도 도면(600)은 64-QAM과 같은 디지털 변조 스킴을 사용하여 디지털 광학적 변조기에 의해 변조되는 신호의 표현이다. 디지털 광학적 변조기는 도 2의 디지털 광학적 변조기(200), 도 3의 디지털 광학적 변조기(300), 도 4의 디지털 광학적 변조기(400), 또는 도 5의 디지털 광학적 변조기(500)와 유사하게 구성된다. 축(602)은 동위상(I) 축을 나타내고 축(604)은 직교(Q) 축을 나타낸다. 성상도 도면(600)은 64 개 성상도 지점(constellation point)들(606)을 포함한다. 각각의 성상도 지점(606)은 성상도 도면(600) 내의 로케이션에 대응하는 6-비트 값과 연관된다.
도 7은 디지털 광학적 변조기를 위한 광학적 변조 방법(700)의 일 실시예의 흐름도이다. 방법(700)은 광학적 신호를 변조된 광으로서 생성하기 위해 광학적 인터커넥트(예컨대, 도 1의 광학적 인터커넥트(100))에 구현된다. 도파로 암 및 복수의 위상 시프터 세그먼트들을 포함하는 디지털 광학적 변조기가 획득된다. 도파로 암은 복수의 위상 시프터 세그먼트들에 전기 광학적으로 커플링된다. 일 실시예에서, 디지털 광학적 변조기는 도 2의 디지털 광학적 변조기(200), 도 3의 디지털 광학적 변조기(300), 또는 도 4의 디지털 광학적 변조기(400)와 유사하게 구성된다. 단계 702에서, 광은 도파로 암에서 수신된다. 단계 704에서, 디지털 전기 구동 신호가 위상 시프터 세그먼트들의 전극들에서 수신된다. 예를 들어, 디지털 전기 구동 신호는 위상 시프터 세그먼트들의 전극들에 인가되는 이진 워드, 디지털 워드, 또는 비트 문자열이다. 디지털 전기 구동 신호는 실질적으로 동일한 시간에 위상 시프터 세그먼트들의 전극들의 모두에 의해 수신될 수 있다. 디지털 전기 구동 신호는 두 개 이상의 구동 전압 레벨들을 포함한다. 예를 들어, 제1 디지털 전기 구동 전압 레벨이 LSB 위상 시프터 세그먼트들에 인가되고 제2 디지털 전기 구동 전압이 MSB 위상 시프터 세그먼트들에 인가된다. 제1 디지털 전기 구동 전압은 제2 디지털 전기 구동 전압 레벨보다 더 낮은 전압 레벨일 수 있다. 단계 706에서, 광은 디지털 전기 구동 신호에 따라서 변조된다. 위상 시프터 세그먼트들은 디지털 전기 구동 신호에 응답하여 도파로 암의 굴절 계수를 변화시키도록 구성된다. 도파로 암의 굴절 계수를 변화시키는 것은 광의 광학적 파워의 위상을 변화시킴으로써, 변조된 광을 발생시킨다. 변조된 광은 도파로 암 및 디지털 광학적 변조기로부터 방출된다.
도 8은 디지털 광학적 변조기를 제조하는 방법(800)의 일 실시예의 흐름도이다. 일 실시예에서, 디지털 광학적 변조기는 도 2의 디지털 광학적 변조기(200), 도 3의 디지털 광학적 변조기(300), 또는 도 4의 디지털 광학적 변조기(400)와 유사하게 구성된다. 단계 802에서, 도파로 암을 포함하는 기판이 제공된다. 단계 804에서, 복수의 위상 시프터 세그먼트들이 도파로 암에 전기 광학적으로 커플링된다. 위상 시프터 세그먼트들은, 각각의 후속 위상 시프터 세그먼트가 이전의 위상 시프터 세그먼트의 길이의 절반인 2의 거듭제곱 길이 감소 관계를 MSB 위상 시프터 세그먼트들이 사용하고 LSB 위상 시프터 세그먼트들이 2의 거듭제곱 길이 감소 관계를 추종하지 않도록 구성된다. LSB 위상 시프터 세그먼트들 중 두 개 이상의 LSB 위상 시프터 세그먼트들이 동일한 길이이다. 게다가, 위상 시프터 세그먼트들은 MSB 위상 시프터 세그먼트들이 동일한 디지털 전기 구동 전압을 수신하고 LSB 위상 시프터 세그먼트들이 동일한 디지털 전기 구동 전압을 수신하지 않도록 구성된다. LSB 위상 시프터 세그먼트들은, 각각의 후속 위상 시프터 세그먼트가 이전의 위상 시프터 세그먼트의 디지털 전기 구동 전압의 절반을 수신하는 2의 거듭제곱 디지털 전기 구동 소스 전압 감소 관계를 수용한다. 이와 같이, MSB 위상 시프터 세그먼트들에 인가되는 전압 레벨보다 더 낮은 전압 레벨이 LSB 위상 시프터 세그먼트들에 인가된다.
여러 실시예들이 본 개시내용에서 제공되었지만, 개시된 시스템들 및 방법들은 본 개시내용의 사상 또는 범위로부터 벗어남 없이 많은 다른 구체적인 형태들로 실시될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 본원의 예들은 예시적이지만 비제한적인 것으로서 간주되고, 본 발명은 본 명세서에서 주어진 세부사항들로 제한되지 않는다. 예를 들어, 다양한 엘리먼트들 또는 컴포넌트들이 다른 시스템에 조합 또는 통합될 수 있거나 또는 특정 특징들이 생략되거나, 또는 구현되지 않을 수 있다.
덧붙여서, 다양한 실시예들에서 이산 또는 별개로서 설명되고 예시되는 기법들, 시스템들, 서브시스템들, 및 방법들은 본 개시내용의 범위로부터 벗어남 없이 다른 시스템들, 모듈들, 기법들, 또는 방법들과 조합 또는 통합될 수 있다. 서로 커플링되거나 또는 직접적으로 커플링되거나 또는 통신하는 것으로서 도시 또는 논의되는 다른 아이템들은, 전기적으로든, 기계적으로든, 또는 그렇지 않든 간에, 어떤 인터페이스, 디바이스, 또는 중간 컴포넌트를 통해 간접적으로 커플링되거나 또는 통신하고 있을 수 있다. 변경들, 치환들, 및 개조들의 다른 예들이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 확인 가능하고 본 명세서에서 개시되는 사상 및 범위로부터 벗어남 없이 이루어질 수 있다.

Claims (20)

  1. 디지털 광학적 변조기로서,
    복수의 광 경로들을 포함하는 도파로; 및
    상기 복수의 광 경로들 중의 광 경로에 각각이 광학적으로 커플링되어, 전기 구동 신호에 응답하여 변조된 광을 생성하기 위해 상기 복수의 광 경로들에서 운반되는 광을 변조하도록 구성되는 복수의 위상 시프터 세그먼트들 - 상기 복수의 위상 시프터 세그먼트들 중 적어도 두 개의 위상 시프터 세그먼트들은 동일한 길이를 가짐 - 를 포함하고,
    상기 복수의 위상 시프터 세그먼트들 중 각각의 위상 시프터 세그먼트는 디지털 전기 워드에서의 비트 로케이션에 대응하며, 상기 복수의 위상 시프터 세그먼트들 중의 제1 위상 시프터 세그먼트가 상기 디지털 전기 워드에 대한 최상위 비트(MSB)와 대응하고, 상기 복수의 위상 시프터 세그먼트들 중의 제2 위상 시프터 세그먼트가 상기 디지털 전기 워드에 대한 최하위 비트(LSB)와 대응하고,
    상기 제2 위상 시프터 세그먼트는 상기 제1 위상 시프터 세그먼트보다 더 길고, 상기 제2 위상 시프터 세그먼트는 상기 제1 위상 시프터 세그먼트보다 더 낮은 디지털 전기 구동 전압을 수신하도록 구성되는, 디지털 광학적 변조기.
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  8. 제1항에 있어서, 복수의 전기 콘택트들을 더 포함하며, 상기 전기 콘택트들 중 각각의 전기 콘택트는 상기 복수의 위상 시프터 세그먼트들 중 하나의 위상 시프터 세그먼트에 커플링되는, 디지털 광학적 변조기.
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  13. 제1항에 있어서, 상기 디지털 광학적 변조기의 제2 도파로 암에 전기 광학적으로 커플링된 제2 복수의 위상 시프터 세그먼트들을 더 포함하고, 상기 제2 복수의 위상 시프터 세그먼트들 중 적어도 두 개의 위상 시프터 세그먼트들은 동일한 길이를 갖는, 디지털 광학적 변조기.
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