KR102119589B1 - 코히어런트 광통신용 광학 위상 다이버시티 수신기 - Google Patents

코히어런트 광통신용 광학 위상 다이버시티 수신기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기결정된 격자면 수마다 동일하게 처핑(chirping)된 복수의 격자면이 구비된 회절격자; 제1 광신호가 입력되는 제1 입력 도파로; 제2 광신호가 입력되는 제2 입력 도파로; 및 상기 제1 및 제2 입력 도파로와 각각 광학적으로 연결된 입력단 및 상기 복수의 격자면에서 반사된 광신호가 도달하는 위치에 구비된 출력단을 포함하고, 상기 입력단에서 수신된 상기 제1 광신호 및 상기 제2 광신호를 상기 회절격자로 가이드하고 상기 회절격자에서 반사된 광신호를 상기 출력단으로 가이드하는 슬랩 도파로;를 포함하는 코히어런트 광통신용 광학 위상 다이버시티 수신기를 구현하여 옵티컬 하이브리드의 구성이 간단하고 비용도 절감된다.

Description

코히어런트 광통신용 광학 위상 다이버시티 수신기 {OPTICAL PHASE DIVERSITY RECEIVER FOR COHERENT OPTICAL COMMUNICATION}
본 발명은 광학 위상 다이버시티 수신기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광통신을 위해 합성된 빛을 편광 특성과 위상 차이에 따라 분리하는 코히어런트 광통신용 광학 위상 다이버시티 수신기에 관한 것이다.
광통신 기술 발전에서 코히어런트(coherent) 기술을 이용한 고속 정보 통신 장치는 빛의 세기를 변조하는 (on-off keying) direct amplitude modulation에서 광신호의 위상을 변조하는 phase shift keying (PSK)-phase modulation 방식이나 위상과 빛 세기를 동시에 변조하는 방식으로 발전하고 있다.
코히어런트 광통신은 광신호의 위상 성분을 정보 처리에 이용하며, 위상변조, 편광변조, 세기변조 및 파장분할 방식을 통해 정보처리 용량을 증가시킨다. 코히어런트 광통신 기술중 편광합성/위상변조된 신호를 받아 편광을 분리하고 위상을 I, Q 신호로 분리하는 수신기를 위상 다이버시티 수신기 (phase diversity receiver)라고 한다.
위상 다이버시티 수신기는 수신된 광신호를 증폭하기 위해 로컬 오실레이터 (local oscillator)라고 부르는 내부 광신호와 합성하여 빛의 세기를 키운 후 위상 성분만을 분리하여 신호를 복원한다. 이때 위상성분만을 분리하기 위해 각 I, Q 성분에서 위상이 180도 차이 (0도와 180도, 90도와 270도)를 갖는 신호를 광검출기에서 전기신호로 변환한 뒤 차등 증폭기 등을 통해 두 신호를 빼주면 위상 성분 신호만 얻을 수 있다.
즉, 위상 다이버시티 수신기는 1) 수신된 광신호와 로컬 오실레이터 광신호의 합성, 2) 광신호의 TE/TM 편광 분리, 3) 광신호의 I, Q 성분 분리, 4) 광신호의 I (0도), I bar (180도), Q (90도), Q bar (270도) 성분 분리, 5) 광신호의 전기신호 변환, 6) 전기신호로부터 위상 성분 검출, 7) 검출된 위상 신호의 정보 처리를 수행한다. 이 중 1)부터 4)까지는 빛을 이용하여 신호를 복원하는 과정으로 "옵티컬 하이브리드(optical hybrid)"라고 불리며, 5)부터 7)까지는 전기신호를 이용하여 신호를 복원하는 과정이다.
도 1은 종래의 광학 위상 다이버시티 수신기의 옵티컬 하이브리드의 개념을 도시한 블록도이다. 광학 위상 다이버시티 수신기로 광신호(S) 및 로컬 오실레이터 광신호(LO)가 수신된다. 광신호(S) 및 로컬 오실레이터 광신호(LO)는 모두 TE 및 TM 성분을 갖는다.
수신된 광신호(S)는 제1 편광 분리기(11)에서 TE(transverse electric) 성분과 TM(transverse magnetic) 성분으로 분리된다. 광신호(S)의 TE 성분은 제1 광분배기(21)에서 파워 분배가 되어 제1 및 제2 커플러(41, 42)로 각각 전송되고, 광신호(S)의 TM 성분은 제3 광분배기(23)에서 파워 분배가 되어 제3 및 제4 커플러(43, 44)로 각각 전송된다.
상기 광신호(S)를 증폭하기 위한 로컬 오실레이터 광신호(LO)는 제2 편광분리기(12)에서 TE(transverse electric) 성분과 TM(transverse magnetic) 성분으로 분리된다. 로컬 오실레이터 광신호(LO)의 TE 성분은 제2 광분배기(22)에서 파워 분배되어 제1 및 제2 커플러(41, 42)로 각각 전송되고, 로컬 오실레이터 광신호(LO)의 TM 성분은 제4 광분배기(24)에서 파워 분배되어 제3 및 제4 커플러(43, 44)로 각각 전송된다. 이때 제2 커플러(42)로 전송되는 TE 성분의 로컬 오실레이터 광신호(LO)는 제1 위상시프터(31)에 의해 위상이 90도 시프트되어 전송되고, 제4 커플러(44)로 전송되는 TM 성분의 로컬 오실레이터 광신호(LO)는 제2 위상시프터(32)에 의해 위상이 90도 시프트되어 전송된다.
제1 커플러(41)로 전송된 TE 성분의 광신호(S) 및 TE 성분의 로컬 오실레이터 광신호(LO)는 간섭현상에 의해 합성되며 제1 커플러의 제1 및 제2 출력단(51, 52)에서 각각 180도 위상차에 의해 I 및 I bar 성분으로 분리되어 출력된다. 제2 커플러(42)로 전송된 TE 성분의 광신호(S) 및 TE 성분의 로컬 오실레이터 광신호(LO)는 간섭현상에 의해 합성되며 제2 커플러의 제1 및 제2 출력단(53, 54)에서 각각 180도 위상차에 의해 Q 및 Q bar 성분으로 분리되어 출력된다.
제3 커플러(43)로 전송된 TM 성분의 광신호(S) 및 TM 성분의 로컬 오실레이터 광신호(LO)는 간섭현상에 의해 합성되며 제3 커플러의 제1 및 저2 출력단(55, 56)에서 각각 180도 위상차에 의해 I 및 I bar 성분으로 분리되어 출력된다. 제4 커플러(44)로 전송된 TM 성분의 광신호(S) 및 TM 성분의 로컬 오실레이터 광신호(LO)는 간섭현상에 의해 합성되며 제4 커플러의 제1 및 제2 출력단(57, 58)에서 각각 180도 위상차에 의해 Q 및 Q bar 성분으로 분리되어 출력된다.
이러한 종래의 광학 위상 다이버시티 수신기는 옵티컬 하이브리드를 위한 편광 분리기, 다수의 광분배기, 커플러, 위상 시프터 및 이를 연결하는 광도파로로 구성되어 부피가 크고 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었다.
본 발명의 일 실시예는, 단파장의 신호에 대해서 하나의 광소자로 옵티컬 하이브리드를 수행하는 코히어런트 광통신용 광학 위상 다이버시티 수신기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명의 일 실시예는, 다파장의 신호에 대해서 하나의 광소자로 옵티컬 하이브리드를 수행하는 코히어런트 광통신용 광학 위상 다이버시티 수신기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예로서, 기결정된 격자면 수 마다 동일하게 처핑(chirping)된 복수의 격자면을 포함하는 회절격자; 제1 광신호가 입력되는 제1 입력 도파로; 제2 광신호가 입력되는 제2 입력 도파로; 및 슬랩 도파로를 포함하는 코히어런트 광통신용 광학 위상 다이버시티 수신기를 제공할 수 있다.
상기 복수의 격자면은, 상기 회절격자에 의해 반사된 광신호가 상기 기결정된 격자면 수만큼 광파워 분배되도록 배치될 수 있다.
상기 슬랩 도파로는 상기 제1 및 제2 입력 도파로와 각각 광학적으로 연결된 입력단 및 상기 복수의 격자면에서 반사된 광신호가 도달하는 위치에 구비된 출력단을 포함할 수 있다. 그리고 상기 슬랩 도파로는 상기 입력단에서 수신된 상기 제1 광신호 및 상기 제2 광신호를 상기 회절격자로 가이드하고 상기 회절격자에서 반사된 광신호를 상기 출력단으로 가이드할 수 있다.
상기 제2 입력 도파로는, 상기 제1 광신호가 상기 슬랩 도파로로 입사되는 각도와 상기 제2 광신호가 상기 슬랩 도파로로 입사되는 각도가 상이하도록 상기 제1 입력 도파로와 기결정된 각도를 이루어 배치되고, 상기 기결정된 각도는 상기 회절격자에 의해 반사되는 제1 광신호의 반사각과 상기 제2 광신호의 반사각이 동일하도록 결정될 수 있다.
상기 제1 입력 도파로와 상기 제2 입력 도파로는, 상기 슬랩 도파로의 입력단에서의 상기 제1 광신호의 회절차수와 상기 제2 광신호의 회절차수가 서로 상이하도록 배치될 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예로서 상기 출력단에 각각 광학적으로 연결된 제1 내지 제8 출력 도파로;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제4 출력 도파로는 일 실시예로서, 상기 복수의 격자면에서 반사된 광신호의 TE(transverse electric) 성분이 상기 출력단에 도달하는 위치에 각각 광학적으로 연결될 수 있다.
상기 제5 내지 제8 출력 도파로는 일 실시예로서, 상기 복수의 격자면에서 반사된 광신호의 TM(transverse magnetic) 성분이 상기 출력단에 도달하는 위치에 각각 광학적으로 연결될 수 있다.
상기 복수의 격자면은, 입사된 광신호가 식 1에 따라 반사되는 격자면일 수 있다.
상기 식 1은
Figure 112015061276361-pat00001
이고,
d는 상기 복수의 격자면 중 하나의 격자면의 간격이고, α는 입사된 광신호의 입사각이고, θm는 입사된 광신호의 회절차수에 따른 반사각이고, m은 입사된 광신호의 회절차수이고, λ는 입사된 광신호의 파장이고, neff는 유효굴절률일 수 있다.
상기 출력단은 일 실시예로, 상기 제1 내지 제4 출력 도파로에 각각 입력되는 광신호가 서로 다른 위상을 갖고 상기 제5 내지 제8 출력 도파로에 각각 입력되는 광신호가 서로 다른 위상을 갖도록 위치될 수 있다.
상기 제1 출력 도파로는 일 실시예로서, 상기 출력단에 상이 맺힌 광신호가 I(0도) 성분의 광신호인 지점에서 상기 출력단과 광학적으로 연결될 수 있다.
상기 제2 출력 도파로는 일 실시예로서, 상기 출력단에서 상이 맺힌 광신호가 I bar(180도) 성분의 광신호인 지점에서 상기 출력단과 광학적으로 연결될 수 있다.
상기 제3 출력 도파로는 일 실시예로서, 상기 출력단에서 상이 맺힌 광신호가 Q(90도) 성분의 광신호인 지점에서 상기 출력단과 광학적으로 연결될 수 있다.
상기 제4 출력 도파로는 일 실시예로서, 상기 출력단에서 상이 맺힌 광신호가 Q bar(270도) 성분의 광신호인 지점에서 상기 출력단과 광학적으로 연결될 수 있다.
상기 제5 출력 도파로는 일 실시예로서, 상기 출력단에 상이 맺힌 광신호가 I(0도) 성분의 광신호인 지점에서 상기 출력단과 광학적으로 연결될 수 있다.
상기 제6 출력 도파로는 일 실시예로서, 상기 출력단에서 상이 맺힌 광신호가 I bar(180도) 성분의 광신호인 지점에서 상기 출력단과 광학적으로 연결될 수 있다.
상기 제7 출력 도파로는 일 실시예로서, 상기 출력단에서 상이 맺힌 광신호가 Q(90도) 성분의 광신호인 지점에서 상기 출력단과 광학적으로 연결될 수 있다.
상기 제8 출력 도파로는 일 실시예로서, 상기 출력단에서 상이 맺힌 광신호가 Q bar(270도) 성분의 광신호인 지점에서 상기 출력단과 광학적으로 연결될 수 있다.
본 발명은 다른 실시예로서, 상기 출력단의 반대쪽에서 상기 제1 내지 제8 출력 도파로와 광학적으로 연결되어 광신호를 수신하고, 수신된 광신호를 전기적 신호로 변환하는 광 검출기를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 격자면은, 기결정된 격자면 수 마다 동일하게 격자면의 위치 또는 반사각이 처핑된 격자면일 수 있다.
상기 복수의 격자면은 상기 기결정된 격자면 수를 1 주기로 정의할 때 상기 주기마다 반복하여 배열된 제1 격자면 및 제2 격자면을 포함할 수 있다.
상기 제1 격자면과 상기 제2 격자면은 일 실시예로서 중심파장을 기준으로 광신호의 경로 길이가 다를 수 있다.
상기 제1 격자면에 의한 광신호의 경로 길이는 상기 제2 격자면에 의한 광신호의 경로 길이보다 중심파장을 기준으로 기결정된 배수만큼 짧거나 길 수 있다. 상기 기결정된 배수는 분수를 포함할 수 있다.
상기 제1 격자면과 상기 제2 격자면은 다른 실시예로서 상기 제1 격자면의 반사각도에 따른 회절차수와 상기 제2 격자면의 반사각도에 따른 회절차수가 서로 상이하도록 상기 제1 격자면의 반사각도와 상기 제2 격자면의 반사각도가 결정될 수 있다.
상기 제1 격자면의 반사각도에 따른 회절차수와 상기 제2 격자면의 반사각도에 따른 회절차수는 정수배 차이가 날 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나의 회절격자로 단파장 신호의 편광분리, 위상분리 및 광파워 분배가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나의 회절격자로 다파장 신호의 편광분리, 위상분리, 광파워 분배 및 파장분리가 가능하다.
도 1은 종래의 광학 위상 다이버시티 수신기의 옵티컬 하이브리드의 개념을 도시한 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예를 도시한 상면도,
도 3은 도 2의 실시예의 회절 격자의 확대도로서, 회절격자에서 제1 광신호 및 제2 광신호가 합성되는 원리를 도시한 평면도,
도 4는 본 발명의 회절격자의 다양한 실시예에 의해 광파워가 분배되는 원리를 도시한 평면도,
도 5는 도 2의 실시예의 회절격자에 의해 제1 광신호 및 제2 광신호가 합성, 편광분리, 광파워 분배 및 위상 분리되는 원리를 도시한 평면도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예의 회절격자의 확대도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우 뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 붙였다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있도록 실시예들을 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 코히어런트 광통신용 광학 위상 다이버시티 수신기는 복수의 입력 도파로(110, 120), 복수의 출력 도파로(410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480), 회절격자(200), 상기 입력 및 출력 도파로와 상기 회절격자 사이에 배치되는 슬랩 도파로(300), 상기 출력 도파로에서 출력된 광신호를 전기적 신호로 변환하는 광 검출기(510), 광 검출기(510)의 출력단에 구비되는 복수의 차동 증폭기(521, 522, 523, 524), 증폭된 신호를 처리하는 디지털 신호 프로세서(530)를 포함한다.
상기 복수의 입력 도파로는 제1 입력 도파로(110) 및 제2 입력 도파로(120)를 포함한다. 상기 제1 및 제2 입력 도파로는 광신호가 이동할 수 있는 도파관(waveguide)이다. 상기 제1 입력 도파로(110)를 통해 제1 광신호(S1)가 입력되고, 상기 제2 입력 도파로(120)를 통해 제2 광신호(S2)가 입력된다.
제1 광신호(S1)는 서로 직교하는 TE(transverse electric) 및 TM(transverse magnetic) 성분을 포함한다. 상기 제1 광신호는 광통신을 위해 편광 합성 및 위상 변조된 광신호일 수 있다. 제2 광신호(S2)는 제1 광신호를 증폭시키기 위해 제1 광신호와 함께 상기 슬랩 도파로(300)로 전송되는 신호이며 TE 및 TM 성분을 포함한다. 제2 광신호는 일 예로서 로컬 오실레이터의 광신호일 수 있다.
상기 슬랩 도파로(300)는, 상기 제1 및 제2 입력 도파로(110, 120)와 광학적으로 연결된 입력단 및 상기 복수의 출력 도파로과 광학적으로 연결된 출력단을 포함한다. 도 3을 참조하면, 상기 슬랩 도파로(300)의 입력단 및 출력단은 로랜드 원(Rowland circle, 1)이라고 알려진 지점에 배치된다. 도 3에서는 복수의 출력 도파로 중 제1 출력 도파로(410)만 도시되었으나 제2 내지 제8 출력 도파로 역시 상기 슬랩 도파로(300)의 출력단에 광학적으로 결합됨은 물론이다.
상기 슬랩 도파로(300)는 상기 입력단 및 출력단의 맞은편에서 상기 회절격자(200)와 결합된다. 상기 회절격자(200)는 상기 슬랩 도파로(300)를 향해 오목하게 형성된 반사형 회절격자이다. 상기 회절격자(200)가 반지름 R을 갖는 가상의 원(201)을 따라 오목하게 배열된다고 할 때, 상기 로랜드 원(1)의 반지름은 R/2이 된다. 상기 로랜드 원(1)은 공지의 개념이므로 상세한 설명을 생략한다.
상기 슬랩 도파로(300)은 상기 입력단에서 입력된 상기 제1 광신호(S1) 및 상기 제2 광신호(S2)가 합성되면서 상기 회절격자(200)에 도달하도록 가이드하고, 상기 회절격자(200)에서 반사된 광신호가 상기 출력단에 도달하도록 가이드한다. 상기 제1 광신호(S1)와 제2 광신호(S2)는 상기 슬랩 도파로(300) 내에서 간섭현상에 의해 합성되며, 광신호의 입사각과 회절차수를 조절하여 상기 제1 광신호와 제2 광신호의 합성된 신호가 상기 슬랩 도파로(300)의 출력단의 동일한 지점에서 출력되도록 한다.
도 2를 참조하면, 상기 슬랩 도파로(300)의 입력단에 입력된 제1 광신호(S1)와 제2 광신호(S2)는 실선 화살표와 같이 퍼져서 상기 회절격자(200)에 도달하며, 간섭현상에 의해 합성된다. 도 3을 참조하면, 상기 제1 입력 도파로(110)와 상기 제2 입력 도파로(120)는 제1 광신호(S1)의 입사각(θin1)과 제2 광신호(S2)의 입사각(θin2)이 다르도록 배치된다.
상기 회절격자(200)에 도달한 광신호는 아래의 수학식 1과 같이 회절 반사를 하게 되는데, 회절격자의 주기(d), 입사각(α), 입력파장(λ), 상기 슬랩 도파로의 유효굴절률(neff), 회절차수(m)에 따라 반사각(θm)이 결정된다.
Figure 112015061276361-pat00002
도 3을 참조하면, 회절차수(m)는 입사각을 0으로 +, - 정수 형태로 주어지며, 반사각(θm)은 회절차수 값에 따라서 +, - 정수배로 결정된다. 도 3에서는 회절차수 m이 1인 위치에 예시적으로 θm을 표시한 것이며 상기 회절격자(200)에 의해 반사된 광신호의 반사각이 이에 한정되는 것은 아니다. 광신호가 회절차수에 따른 반사각(θm) 중 목적하는 회절반사각(θout)으로 집중되도록 회절격자의 형상을 결정할 수 있다. 즉, 목적하는 회절반사각(θout)이 회절차수에 따른 반사각(θm) 중 하나가 되도록 회절격자의 형상이 결정된다.
서로 다른 각도로 입사된 제1 광신호의 반사각과 제2 광신호의 반사각을 일치시키기 위해, 상기 제1 입력 도파로(110)와 상기 제2 입력 도파로(120)의 배치각도, 다시 말해 제1 광신호(S1)의 입사각(θin1) 및 회절차수(m1)와 상기 제2 광신호(S2)의 입사각(θin2) 및 회절차수(m2)가 결정된다.
상기 제1 광신호(S1)와 상기 제2 광신호(S2)는 유효굴절률(neff)과 파장(λ)이 동일하고, 동일한 회절격자(200)에 의해 회절반사되므로 격자간격(d)도 동일하다. 따라서, 제1 광신호의 입사각을 θin1라고 하고, 제2 광신호의 입사각을 θin2라고 하고, 제1 광신호의 회절차수를 m1이라고 하고, 제2 광신호의 회절차수를 m2라고 하면, 수학식 1을 근거로 다음의 수학식 2에 따라 제1 광신호의 입사각과 회절차수, 제2 광신호의 입사각과 회절차수를 결정할 수 있다.
Figure 112015061276361-pat00003
예를 들어, 제1 광신호(S1)의 회절차수(m1)가 3이고, 제2 광신호(S2)의 회절차수(m2)가 1인 경우, 제1 광신호(S1)가 기결정된 입사각(θin1)으로 입사할 때 제2 광신호(S2)가 수학식 2에 따라 계산된 입사각(θin2)으로 입사되도록 제2 입력 도파로(120)의 배치각도가 결정된다.
상술한 구성의 측면은, 상기 슬랩 도파로(300)에 입사하는 제1 광신호 및 제2 광신호 각각의 반사각이 동일하도록 제1 입력 도파로 및 제2 입력 도파로가 배치되므로 별도의 커플러에 의하지 않고 상기 제1 광신호와 상기 제2 광신호가 합성되는 효과가 있다.
상기 슬랩 도파로(300)의 입력단에서 입력된 제1 광신호(S1) 및 제2 광신호(S2)는 각각 TE 성분과 TM 성분의 신호를 포함하는데, 상기 슬랩 도파로(300)를 진행하는 TE 신호와 TM 신호의 빛의 분포가 다르기 때문에 TE 신호와 TM 신호의 유효굴절률(neff)도 다르다. 따라서, 상기 회절격자(200)에 의해 반사된 광신호는 TE 신호와 TM 신호가 서로 다른 각도로 반사되므로 광신호의 편광 성분이 분리된다.
도 2를 참조하면, 상기 회절격자(200)에서 반사된 광신호는 점선 화살표와 같이 출력단에 도달한다. 상기 제1 내지 제4 출력 도파로(410, 420, 430, 440)는 상기 슬랩 도파로의 출력단에서 TE 신호가 도달하는 지점(341, 342, 343, 344)에 각각 광학적으로 연결된다. 상기 제5 내지 제8 출력 도파로(450, 460, 470, 480)는 상기 슬랩 도파로의 출력단에서 TM 신호가 도달하는 지점(345, 346, 347, 348)에 각각 광학적으로 연결된다.
상술한 구성의 측면은, 상기 회절격자에 의해 광신호의 편광 성분이 분리되어 출력된다.
상기 회절격자(200)는 기결정된 격자면 수 마다 동일하게 처핑(chirping)된 복수의 격자면(210, 220, 230, 240)을 포함하며, 각 격자면은 상기 수학식 1에 따라 광신호가 반사되는 격자면이다. 상기 복수의 격자면에 의해 광신호의 광파워가 상기 기결정된 격자면 수만큼 분배될 수 있다. 상기 복수의 격자면은 상기 회절격자에 의해 반사된 광신호들이 출력 도파로에 도달되는 지점에서 완전히 보강/상쇄되지 않도록 격자면의 모양이나 반사각이 결정된다.
일 실시예로서 상기 회절격자(200)에 의해 반사된 광신호의 광파워를 4개로 나누기 위해, 상기 제1 격자면(210)의 높이와 상기 제2 격자면(220)의 높이가 중심파장(λc)의 1/2배만큼 차이나도록 구성할 수 있다. 즉 본 실시예에서 상기 기결정된 격자면 수는 4개이고, 4개의 격자면을 1 주기(P)로 하여 반복적으로 격자면이 처핑된다. 이하에서 상세하게 설명한다.
도 3에서는 본 발명에 따른 상기 복수의 격자면의 일 실시예의 이해를 돕기 위해 균일한 반사형 오목 회절격자(reflective concave diffraction grating)를 함께 도시하였다. 균일한 반사형 오목 회절격자(2, 이하에서는 균일한 회절격자로 지칭하기로 한다)는 동일한 형상과 각도를 갖는 격자면이 동일한 간격으로 배치된 평평한(flat) 회절격자가 반지름 R을 갖는 가상의 원(201)으로 투영되어 오목하게 배열된 격자를 말한다.
상기 제1 격자면(210)은 상기 균일한 회절격자(2)보다 높이가 중심파장(λc) 크기의 1/2배만큼 높다. 상기 제2 격자면(220), 제3 격자면(230) 및 제4 격자면(240)은 상기 균일한 회절격자(2)와 높이가 동일하다. 따라서 상기 제1 격자면(210)은 상기 제2 격자면(220)보다 높이가 중심파장(λc)의 1/2배만큼 더 높다. 상기 제2 격자면 (220), 제3 격자면(230) 및 제4 격자면(240)은 서로 동일한 높이를 갖는다. 여기서 중심파장(λc)이란, 통신파장대역에서 상기 복수의 격자면과 같은 소자의 특성이 최적화되는 파장을 말한다. 통신파장대역 및 중심파장의 개념은 공지된 것이므로 상세한 설명을 생략한다.
상기 제1 내지 제4 격자면(210, 220, 230, 240)은 순차적으로 배치되며, 상기 제4 격자면 옆에 다시 상기 제1 격자면(210)부터 순차로 배치되는 방식으로 제1 내지 제4 격자면이 반복적으로 배치된다.
상기 회절격자(200)에 의해 반사되는 광신호의 광파워를 4개로 분배하는 다른 실시예로서, 상기 제1 격자면(210)의 높이는 상기 균일한 회절격자(2)보다 중심파장(λc)의 1/2배만큼 낮을 수도 있다.
이러한 방식으로 광파워 분배 수에 따라 상기 복수의 격자면 각각의 높이 및 주기적으로 반복되는 격자면의 개수를 변경하여 목적하는 만큼 광신호의 광파워를 분배할 수 있다. 광파워 분배를 위한 상기 회절격자는 도 3의 균일한 회절격자(2)에 구비되는 복수의 격자면 중 적어도 하나의 격자면의 높이가 다른 하나의 격자면의 높이보다 중심파장을 기준으로 기결정된 배수만큼 차이가 나도록 구비될 수 있다.
이에 따라 광신호의 광경로 길이가 중심파장을 기준으로 더 짧아지거나 더 길어져서 상기 회절격자에 의해 반사된 광신호들이 출력 도파로에 도달되는 지점에서 완전히 보강/상쇄되지 않으므로 광파워가 분배된다.
도 4는 본 발명에 따른 회절격자의 격자면의 높이가 광파워 분배 수에 따라 중심파장을 기준으로 높아지거나 낮아지도록 구성된 다른 실시예들을 예시적으로 도시한 것이다.
광신호의 광파워를 두 개로 분배하기 위한 회절격자의 일 실시예로서, 복수의 격자면은 교대로 반복적으로 배치된 제1 격자면(211) 및 제2 격자면(221)을 포함할 수 있다. 상기 제1 격자면(211)은 균일한 회절격자(2)의 높이보다 중심파장의 1/4배만큼 높아지거나 낮아진다. 즉 상기 제1 격자면의 높이변화량(c1)은 중심파장의 1/4배일 수 있다. 상기 제2격자면은 균일한 회절격자(2)와 높이가 동일하다. 즉 제2 격자면의 높이변화량(c2)은 중심파장을 기준으로 0일 수 있다.
상기 제1 광신호(S1)가 도 4와 같이 입사되면, 상기 제1 격자면에 의해 반사된 광신호의 광경로는 상기 제2 격자면에 의한 광경로보다 중심파장의 1/4배만큼 짧아지거나 길어지게 되어 상기 슬랩 도파로(300)의 출력단에서 위상이 불일치하여 빛이 완전히 상쇄되지 않고 남아있게 된다. 따라서 제1 광신호(S1)는 상기 슬랩 도파로(300)의 출력단에서 제1 분배 광신호(Sp1)와 제2 분배 광신호(Sp2)로 나뉘어 출력된다. 이때 제1 분배 광신호와 제2 분배 광신호의 반사각도는 서로 다르지만 회절차수는 동일하다.
광신호의 광파워를 세 개로 분배하기 위한 회절격자의 일 실시예로서, 복수의 격자면은 제1 격자면(211), 제2 격자면(221) 및 제3 격자면(231)이 순차적으로 배치되고 주기적으로 반복되어 배치될 수 있다. 상기 제1 격자면은 높이변화량(c1)이 중심파장의 1/3배이며, 상기 제2 격자면의 높이변화량(c2)과 상기 제3 격자면의 높이변화량(c3)은 각각 중심파장을 기준으로 0일 수 있다.
상기 제1 광신호(S1)가 도 4과 같이 입사되면, 높이변화량(c1)이 중심파장의 1/3배인 격자면에 의해 반사된 광신호의 광경로는 나머지 두 개의 격자면에 의한 광경로보다중심파장의 1/3배만큼 짧아지거나 길어진다. 따라서 제1 광신호(S1)는 상기 슬랩 도파로(300)의 출력단에서 제1 분배 광신호(Sp1), 제2 분배 광신호(Sp2) 및 제3 분배 광신호(Sp3)로 나뉘어 출력된다. 이때 제1 내지 제3 분배 광신호의 반사각도는 서로 다르지만 회절차수는 동일하다.
광신호의 광파워를 4 개로 분배하기 위한 회절격자의 일 실시예로서, 복수의 격자면은 제1 내지 제4 격자면(211, 221, 231, 241)이 순차적으로 배치되고 주기적으로 반복되어 배치될 수 있다. 이는 도 3을 참조하여 설명한 바와 같다. 상술한 바와 같이, 상기 제1 격자면의 높이변화량(c1)은 중심파장의 1/2배이고, 상기 제2 격자면의 높이변화량(c2), 상기 제3 격자면의 높이변화량(c3) 및 상기 제4 격자면의 높이변화량(c4)은 중심파장을 기준으로 0일 수 있다. 상기 제1 내지 제4 격자면은 1 주기(P)마다 반복되어 순차적으로 배치된다.
상기 제1 광신호(S1)가 도 4과 같이 입사되면, 높이변화량(c1)이 중심파장의 1/2배인 격자면에 의해 반사된 광신호의 광경로는 나머지 세 개의 격자면에 의한 광경로보다중심파장의 1/2배만큼 짧아지거나 길어진다. 따라서 제1 광신호(S1)는 상기 슬랩 도파로(300)의 출력단에서 제1 분배 광신호(Sp1), 제2 분배 광신호(Sp2), 제3 분배 광신호(Sp3) 및 제4 분배 광신호(Sp4)로 나뉘어 출력된다. 이때 제1 내지 제4 분배 광신호의 반사각도는 서로 다르지만 회절차수는 동일하다.
마찬가지로, 광신호의 광파워를 5개로 분배하기 위한 회절격자의 일 실시예로서, 복수의 격자면은 5개의 격자면을 하나의 주기로 하여 반복되어 순차적으로 배치되는 제1 내지 제5 격자면을 포함할 수 있다. 상기 제1 격자면의 높이변화량은 중심파장의 1/5배일 수 있고, 상기 제2 격자면의 높이변화량은 중심파장의 3/5배일 수 있고, 상기 제3 격자면의 높이변화량은 1/5배일 수 있다. 상기 제4 격자면 및 제5 격자면 각각의 높이변화량은 중심파장을 기준으로 0일 수 있다.
이러한 방식으로 광신호의 광파워를 N개로 분배하기 위해 N개의 격자면이 순차적으로 배치되되 N개의 격자면을 1 주기로 하여 반복적으로 배치될 수 있다. N개의 격자면 각각의 높이는 상기 슬랩 도파로(300)의 출력단에서 광신호의 보강/상쇄가 완전히 일어나지 않아 광파워가 N개로 분배될 수 있도록 광경로의 길이가 중심파장을 기준으로 기결정된 배수만큼 짧아지거나 길어지도록 결정된다.
다만, 상술한 각 격자면의 높이변화량의 크기는 예시일 뿐이며 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 회절격자에 의해 반사된 빛들이 상기 스랩 도파로의 출력단에서 위상이 불일치되어 N개로 분배되도록 광경로 차이를 발생시키는 어떠한 회절격자여도 좋다. 예를 들어 본 발명의 회절격자에 의해 반사된 광신호의 광파워를 4개로 분배하고자 하는 경우 상기 제1 격자면은 높이변화량이 중심주파수의 절반일 수 있다고 설명하였으나 이는 예시적인 것이고 광파워를 4개로 분배하고자 하는 경우에도 상기 제1 내지 제4 격자면의 높이변화량이 상술한 바와 다를 수 있다.
도 3의 회절격자(200)를 QPSK 신호 분리기로 사용하면 상술한 바와 같이 제1 광신호(S1)와 제2 광신호(S2)가 상기 슬랩 도파로(300)에서 간섭을 일으켜 합성되고 회절 반사되는 지점이 동일하게 되어 상기 슬랩 도파로의 출력단에서 합성된 빛이 출력된다. 도 5는 상기 회절격자(200)에 의해 반사되면서 TE 성분과 TM 성분으로 분리된 광신호 중 TE 편광된 상태의 광신호가 합성되면서 위상 분리되어 상기 슬랩 도파로의 제1 내지 제4 출력단(341, 342, 343, 344)으로 출력되는 모습을 도시한 것이다. 미도시되었으나, 동일한 원리로 TM 편광된 상태의 광신호도 합성되고 위상 분리되어 상기 슬랩 도파로의 제5 내지 제8 출력단(345, 346, 347, 348)으로 출력된다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 슬랩 도파로의 제1 입력단(311)으로 입력된 제1 광신호(S1)와 상기 슬랩 도파로의 제2 입력단(312)으로 입력된 제2 광신호(S2)는 상기 회절격자(200)에 의해 반사되면서 유효굴절률의 차이에 따라 TE 성분과 TM 성분으로 분리된다. 또한 상기 제1 광신호와 상기 제2 광신호는 상기 회절격자(200)에 의해 동일한 반사각으로 반사되고 광파워 분배 및 위상 분배되어 상기 슬랩 도파로의 제1 내지 제8 출력단으로 출력된다.
도 5를 참조하면, 합성된 신호의 TE 편광성분 중 I(0도) 성분을 갖는 신호가 제1 출력단(341)으로 출력되고, 합성된 신호의 TE 편광성분 중 I bar(180도) 성분을 갖는 신호가 제2 출력단(342)으로 출력되고, 합성된 신호의 TE 편광성분 중 Q(90도) 성분을 갖는 신호가 제3 출력단(343)으로 출력되고, 합성된 신호의 TE 편광성분 중 Q bar(270도) 성분을 갖는 신호가 제4 출력단(344)으로 출력된다.
상술한 바와 같이 합성 및 광파워 분배, 위상 분리가 되도록 상기 회절격자(200)의 제1 내지 제4 격자면의 위치나 각도, 상기 제1 입력 도파로(110) 및 제2 입력 도파로(120)의 각도 차이가 결정된다. 또한 상기 제1 광신호의 회절차수(m1)와 상기 제2 광신호의 회절차수(m2)는 서로 다르며, 상기 수학식 1 및 2를 근거로 반사각이 서로 동일하도록 각 회절차수가 결정된다.
이러한 방식으로 합성된 신호의 TM 편광성분도 위상 분리되어 제5 내지 제8 출력단으로 출력된다. 도 2를 참조하면, 합성된 신호의 TM 편광성분 중 I(0도) 성분을 갖는 신호가 제5 출력단(345)으로 출력되고, 합성된 신호의 TM 편광성분 중 I bar(180도) 성분을 갖는 신호가 제6 출력단(346)으로 출력되고, 합성된 신호의 TM 편광성분 중 Q(90도) 성분을 갖는 신호가 제7 출력단(347)으로 출력되고, 합성된 신호의 TM 편광성분 중 Q bar(270도) 성분을 갖는 신호가 제8 출력단(348)으로 출력된다.
복수의 출력 도파로는 제1 내지 제8 출력 도파로(410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480)를 포함한다. 상기 회절격자(200)에서 반사되면서 편광 분리, 위상 분리 및 광파워 분배된 광신호는 도 2의 점선 화살표와 같이 상기 슬랩 도파로(300)의 출력단(341, 342, 343, 344, 345, 346, 347, 348)에 도달한다.
상기 제1 내지 제4 출력 도파로(410, 420, 430, 440)는 상기 슬랩 도파로(300)의 출력단에 도달한 광신호 중 TE 성분 광신호가 출력되는 위치에 광학적으로 연결된다. 그리고 상기 제1 내지 제4 출력 도파로(410, 420, 430, 440)는 각 출력 도파로로 입력되는 TE 성분의 광신호가 서로 다른 위상을 갖도록 상기 슬랩 도파로의 출력단에 배치된다.
상기 제1 출력 도파로(410)는 상기 슬랩 도파로의 제1 출력단(341)에 광학적으로 연결되고, 상기 제2 출력 도파로(420)는 상기 슬랩 도파로의 제2 출력단(342)에 광학적으로 연걸된다. 따라서 제1 출력 도파로(410)를 통해 TE 성분 및 I성분을 갖는 합성 광신호(I = S1 + S2)가 출력되고, 제2 출력 도파로(420)를 통해 TE 성분 및 I bar 성분을 갖는 합성 광신호(I = -(S1 - S2))가 출력된다.
상기 제3 출력 도파로(430)는 상기 슬랩 도파로의 제3 출력단(343)에 광학적으로 연결되고, 상기 제4 출력 도파로(440)는 상기 슬랩 도파로의 제4 출력단(344)에 광학적으로 연결된다. 따라서 제3 출력 도파로(430)를 통해 TE 성분 및 Q 성분을 갖는 합성 광신호(Q = S1 + jS2)가 출력되고, 제4 출력 도파로(440)를 통해 TE 성분 및 Q bar 성분을 갖는 합성 광신호(Q = -(S1 - jS2))가 출력된다.
상기 제5 내지 제8 출력 도파로(450, 460, 470, 480)는 상기 슬랩 도파로의 출력단에 도달한 광신호 중 TM 성분 광신호가 출력되는 위치에 광학적으로 연결된다. 그리고 상기 제5 내지 제8 출력 도파로(450, 460, 470, 480)는 각 출력 도파로로 입력되는 TM 성분의 광신호가 서로 다른 위상을 갖도록 상기 출력단에 배치된다.
제5 출력 도파로(450)는 상기 슬랩 도파로의 제5 출력단(345)에 광학적으로 연결되어 상기 제5 출력 도파로를 통해 TM 성분 및 I성분을 갖는 합성 광신호(I = S1 + S2)가 출력된다. 제6 출력 도파로(460)는 상기 슬랩 도파로의 제6 출력단(346)에 광학적으로 연결되어 제6 출력 도파로(460)를 통해 TM 성분 및 I bar 성분을 갖는 합성 광신호(I = -(S1 - S2))가 출력된다.
제7 출력 도파로(470)는 상기 슬랩 도파로의 제7 출력단(347)에 광학적으로 연결되어 제7 출력 도파로(470)를 통해 TM 성분 및 Q 성분을 갖는 합성 광신호(Q = S1 + jS2)가 출력된다. 제8 출력 도파로(480)는 상기 슬랩 도파로의 제8 출력단(348)에 광학적으로 연결되어 제8 출력 도파로(480)를 통해 TM 성분 및 Q bar 성분을 갖는 합성 광신호(Q = -(S1 - jS2))가 출력된다.
상기 제1 및 제2 입력 도파로와 상기 제1 내지 제8 출력 도파로는 공지의 어떠한 광섬유, 동축 케이블, 또는 속이 빈 금속관이어도 좋다.
상기 제1 내지 제8 출력 도파로를 통해 출력된 광신호는 각각 광 검출기(510)에서 전기적 신호로 변환되고, 제1 내지 제4 차등 증폭기(521, 522, 523, 524)에서 위상 성분 신호를 검출하고, 디지털 신호 프로세서(530)에서 검출된 위상 성분 신호를 통해 신호를 처리하여 복원한다. 상기 광검출기, 제1 내지 제4 차등 증폭기 및 상기 디지털 신호 프로세서는 광통신에 사용되는 장치로서 옵티컬 하이브리드를 통해 얻은 광신호를 전기신호로 변환하여 복원할 수 있는 공지의 어떠한 장치여도 좋다.
상술한 구성의 측면은, 상기 슬랩 도파로(300)에 의해 제1 광신호와 제2 광신호가 합성되고, 합성된 광신호가 상기 회절격자(200)에 의해 편광성분이 분리되고 동시에 광파워가 분배된다. 또한 상기 회절격자(200)에서 반사된 광신호의 상이 맺히는 지점에 따라 위상성분이 분리된다.
따라서, 단일 파장의 광신호가 입력되면 상기 슬랩 도파로(300) 및 상기 회절격자(200)에 의해 광신호의 합성, TE/TM 분리, 광파워 분배 및 I/Q 분리가 동시에 처리되는 효과가 있다. 또한 다파장의 광신호가 입력되면 상기 회절격자(200)에 의해 파장도 분리되므로 광신호의 합성, TE/TM 분리, 광파워 분배, I/Q 분리 및 파장 분리가 동시에 처리되는 효과가 있다. 그러므로 편광분리기, 복수의 광분배기, 커플러 없이 변조된 신호의 분리가 가능하므로 구성이 간단하고 부피가 감소하며 비용이 절감된다.
본 발명의 다른 실시예로서, 상기 회절격자의 복수의 격자면은 반사각이 다르게 구비될 수도 있다. 도 2의 실시예에서 회절격자의 격자면 위치가 기결정된 격자면 수 마다 동일하게 처핑되는 경우라면 본 발명의 다른 실시예에서는 회절격자의 반사각이 기결정된 격자면 수 마다 동일하게 처핑된 경우이다.
본 발명의 다른 실시예는 복수의 입력 도파로(110, 120), 복수의 출력 도파로(410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480), 회절격자(250), 상기 입력 및 출력 도파로와 상기 회절격자 사이에 배치되는 슬랩 도파로(300), 상기 출력 도파로에서 출력된 광신호를 전기적 신호로 변환하는 광 검출기(510), 광 검출기(510)의 출력단에 구비되는 복수의 차동 증폭기(521, 522, 523, 524), 증폭된 신호를 처리하는 디지털 신호 프로세서(530)를 포함한다.
상기 회절격자(250)를 제외하고는 상술한 실시예와 동일하며, 동일한 구성에 대해서 동일한 번호를 부여하였다. 도 6을 참조하면, 회절격자(250)는 기결정된 격자면 수를 1주기(Pθ)로 하여 반복되어 순차적으로 배열되는 제1 내지 제4 격자면(251, 252, 253, 254)을 포함한다. 상기 제1 내지 제4 격자면(251, 252, 253, 254) 각각의 반사각은 서로 다른 회절차수에 해당하는 각도로 광신호가 반사되도록 결정된다.
예를 들어, 제1 광신호(S1)가 상기 제1 입력 도파로(110)를 통해 슬랩 도파로(300)로 입력될 때 회절차수(min)가 0인 각도로 입사될 수 있다. 상기 제1 격자면(251)은 회절차수(mout1)가 -1에 해당하는 위치로 반사되도록 반사각(θ-1)이 결정되고, 상기 제2 격자면(252)은 회절차수(mout2)가 -2에 해당하는 위치로 반사되도록 반사각(θ-2)이 결정되고, 상기 제3 격자면(253)은 회절차수(mout3)가 -3에 해당하는 위치로 반사되도록 반사각(θ-3)이 결정되고, 상기 제4 격자면(254)은 회절차수(mout4)가 -4에 해당하는 위치로 반사되도록 반사각(θ-4)이 결정될 수 있다.
이러한 방식으로 기결정된 격자면 수(본 실시예에서는 4개)마다 격자면의 반사각이 처핑되면 반사된 광신호는 서로 다른 반사각도로 반사되어 상기 슬랩 도파로의 출력단에서 보강간섭된다. 이렇게 상기 제1 내지 제4 격자면에 의해 반사되는 광신호는 반사각 및 회절차수가 모두 달라 반사되는 광신호의 광파워를 4개로 분배할 수 있다.
상기 제1 내지 제4 격자면의 반사각의 회절차수는 서로 정수배가 되도록 결정될 수 있다. 도 6의 회절격자는 제1 내지 제4 격자면 순서로 순차로 회절차수가 정수배 차이가 나도록 구성되어있으나 이에 한정되는 것은 아니고 상기 제1 내지 제4 격자면의 반사각이 놓이는 회절차수가 서로 다르면 순차적으로 차이가 나지 않더라도 광파워 분배가 가능하다.
이러한 방식으로 수신된 광신호의 광파워를 N개로 분리하고자 하는 경우 N개의 격자면의 반사각이 서로 다른 회절차수에 놓이도록 구성할 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예로서, 도 3을 참조하여 설명한 격자면의 위치를 처핑한 회절격자와 도 6을 참조하여 설명한 격자면의 반사각을 처핑한 회절격자를 조합하여 광파워 분배를 최적화시킬 수 있다.
110, 120: 제1 및 제2 입력 도파로,
200: 회절격자, 300: 슬랩 도파로,
410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480: 제1 내지 제8 출력 도파로,
510 : 광 검출기, 530: 디지털 신호 프로세서

Claims (15)

  1. 기결정된 격자면 수 마다 동일하게 처핑(chirping)된 복수의 격자면이 구비된 회절격자;
    제1 광신호가 입력되는 제1 입력 도파로;
    제2 광신호가 입력되는 제2 입력 도파로; 및
    상기 제1 및 제2 입력 도파로와 각각 광학적으로 연결된 입력단 및 상기 복수의 격자면에서 반사된 광신호가 도달하는 위치에 구비된 출력단을 포함하고, 상기 입력단에서 수신된 상기 제1 광신호 및 상기 제2 광신호를 상기 회절격자로 가이드하고 상기 회절격자에서 반사된 광신호를 상기 출력단으로 가이드하는 슬랩 도파로;를 포함하여
    상기 복수의 격자면은, 상기 회절격자에 의해 반사된 광신호가 상기 기결정된 격자면 수만큼 광파워 분배되도록 형성된 것을 특징으로 하는 코히어런트 광통신용 광학 위상 다이버시티 수신기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 입력 도파로는, 상기 제1 광신호가 상기 슬랩 도파로로 입사되는 각도와 상기 제2 광신호가 상기 슬랩 도파로로 입사되는 각도가 상이하도록 상기 제1 입력 도파로와 기결정된 각도를 이루어 배치되고,
    상기 기결정된 각도는 상기 회절격자에 의해 반사되는 제1 광신호의 반사각과 상기 제2 광신호의 반사각이 동일하도록 결정된 것을 특징으로 하는
    코히어런트 광통신용 광학 위상 다이버시티 수신기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 입력 도파로와 상기 제2 입력 도파로는, 상기 슬랩 도파로의 입력단에서의 상기 제1 광신호의 회절차수와 상기 제2 광신호의 회절차수가 서로 상이하도록 배치된 것을 특징으로 하는
    코히어런트 광통신용 광학 위상 다이버시티 수신기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 출력단에 각각 광학적으로 연결된 제1 내지 제8 출력 도파로;를 더 포함하고,
    상기 제1 내지 제4 출력 도파로는,
    상기 복수의 격자면에서 반사된 광신호의 TE(transverse electric) 성분이 상기 출력단에 도달하는 위치에 각각 광학적으로 연결되고,
    상기 제5 내지 제8 출력 도파로는,
    상기 복수의 격자면에서 반사된 광신호의 TM(transverse magnetic) 성분이 상기 출력단에 도달하는 위치에 각각 광학적으로 연결되는 것을 특징으로 하는
    코히어런트 광통신용 광학 위상 다이버시티 수신기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 복수의 격자면은, 입사된 광신호가 식 1에 따라 반사되는 격자면이고,
    식 1은,
    Figure 112015061276361-pat00004

    이고,
    d는 상기 복수의 격자면 중 하나의 격자면의 간격이고,
    α는 입사된 광신호의 입사각이고,
    θm는 입사된 광신호의 회절차수에 따른 반사각이고,
    m은 입사된 광신호의 회절차수이고,
    λ는 입사된 광신호의 파장이고,
    neff는 유효굴절률인 것을 특징으로 하는
    코히어런트 광통신용 광학 위상 다이버시티 수신기.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 출력단은,
    상기 제1 내지 제4 출력 도파로에 각각 입력되는 광신호가 서로 다른 위상을 갖고,
    상기 제5 내지 제8 출력 도파로에 각각 입력되는 광신호가 서로 다른 위상을 갖도록 위치한 것을 특징으로 하는
    코히어런트 광통신용 광학 위상 다이버시티 수신기.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제1 출력 도파로는, 상기 출력단에 상이 맺힌 광신호가 I(0도) 성분의 광신호인 지점에서 상기 출력단과 광학적으로 연결되고,
    상기 제2 출력 도파로는, 상기 출력단에서 상이 맺힌 광신호가 I bar(180도) 성분의 광신호인 지점에서 상기 출력단과 광학적으로 연결되고,
    상기 제3 출력 도파로는, 상기 출력단에서 상이 맺힌 광신호가 Q(90도) 성분의 광신호인 지점에서 상기 출력단과 광학적으로 연결되고,
    상기 제4 출력 도파로는, 상기 출력단에서 상이 맺힌 광신호가 Q bar(270도) 성분의 광신호인 지점에서 상기 출력단과 광학적으로 연결되는 것을 특징으로 하는
    코히어런트 광통신용 광학 위상 다이버시티 수신기.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 제5 출력 도파로는, 상기 출력단에 상이 맺힌 광신호가 I(0도) 성분의 광신호인 지점에서 상기 출력단과 광학적으로 연결되고,
    상기 제6 출력 도파로는, 상기 출력단에서 상이 맺힌 광신호가 I bar(180도) 성분의 광신호인 지점에서 상기 출력단과 광학적으로 연결되고,
    상기 제7 출력 도파로는, 상기 출력단에서 상이 맺힌 광신호가 Q(90도) 성분의 광신호인 지점에서 상기 출력단과 광학적으로 연결되고,
    상기 제8 출력 도파로는, 상기 출력단에서 상이 맺힌 광신호가 Q bar(270도) 성분의 광신호인 지점에서 상기 출력단과 광학적으로 연결되는 것을 특징으로 하는
    코히어런트 광통신용 광학 위상 다이버시티 수신기.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 출력단의 반대쪽에서 상기 제1 내지 제8 출력 도파로와 광학적으로 연결되어 광신호를 수신하고, 수신된 광신호를 전기적 신호로 변환하는 광 검출기;를 더 포함하는
    코히어런트 광통신용 광학 위상 다이버시티 수신기.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 격자면은, 기결정된 격자면 수마다 동일하게 격자면의 위치 또는 반사각이 처핑된 것을 특징으로 하는
    코히어런트 광통신용 광학 위상 다이버시티 수신기.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 복수의 격자면은, 상기 기결정된 격자면 수를 1주기로 정의할 때 상기 주기마다 반복하여 배열된 제1 격자면 및 제2 격자면을 포함하고,
    상기 제1 격자면과 상기 제2 격자면은 중심파장을 기준으로 광신호의 경로 길이가 다른 것을 특징으로 하는
    코히어런트 광통신용 광학 위상 다이버시티 수신기.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제1 격자면에 의한 광신호의 경로 길이는 상기 제2 격자면에 의한 광신호의 경로 길이보다 중심파장을 기준으로 기결정된 배수만큼 짧거나 긴 것을 특징으로 하는
    코히어런트 광통신용 광학 위상 다이버시티 수신기.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 기결정된 배수는 분수를 포함하는 것을 특징으로 하는
    코히어런트 광통신용 광학 위상 다이버시티 수신기.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 복수의 격자면은, 상기 기결정된 격자면 수를 1주기로 정의할 때 상기 주기마다 반복하여 배열된 제1 격자면 및 제2 격자면을 포함하고,
    상기 제1 격자면의 반사각도에 따른 회절차수와 상기 제2 격자면의 반사각도에 따른 회절차수가 서로 상이하도록 상기 제1 격자면의 반사각도와 상기 제2 격자면의 반사각도가 결정된 것을 특징으로 하는
    코히어런트 광통신용 광학 위상 다이버시티 수신기.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제1 격자면의 반사각도에 따른 회절차수와 상기 제2 격자면의 반사각도에 따른 회절차수는 정수배 차이인 것을 특징으로 하는
    코히어런트 광통신용 광학 위상 다이버시티 수신기.
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