KR102655199B1

KR102655199B1 - Re-circulating programmable photonic circuits and operating method thereof

Info

Publication number: KR102655199B1
Application number: KR1020210130530A
Authority: KR
Inventors: 한상윤; 유경식
Original assignee: 재단법인대구경북과학기술원; 한국과학기술원
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2021-10-01
Publication date: 2024-04-08
Also published as: KR20220090389A

Abstract

본 발명은 가변 광 결합기 및 위상 변환기를 연결한 코어셀에서 가변 도파로를 이용하여 광 결합 효율을 조정하면서 위상 변환이 가능함에 따라 코어셀의 재순환이 가능하여 다양한 어플리케이션을 구현 가능한 재순환식 가변 광자 회로를 제공하는 기술에 관한것으로, 본 발명의 일실시예에 따르면 재순환식 가변 광자 회로는 두개의 제1 가변 도파로(waveguide)를 포함하고, 상기 두개의 제1 가변 도파로 중 어느 하나 제1 가변 도파로의 수직 이동에 기반하여 광신호의 광 결합 효율을 조절하는 가변 광 결합기, 제2 가변 도파로를 포함하고, 상기 제1 가변 도파로에 대한 상기 제2 가변 도파로의 수평 이동에 기반하여 광신호의 위상을 변화시키는 위상 변환기, 상기 가변 광 결합기 및 상기 위상 변환기가 기 설정된 형태로 각각 연결되고, 상기 조절된 광 결합 효율 및 상기 변화된 위상에 따른 광신호가 상기 기 설정된 형태에서 이동되어 선택적으로 구동되는 복수의 코어셀 및 상기 복수의 코어셀 각각의 일측에 전기적으로 연결되고, 상기 어느 하나의 제1 가변 도파로의 수직 이동 및 상기 제2 가변 도파로의 수평 이동을 제어하는 구동기를 포함할 수 있다.The present invention provides a recirculating variable photon circuit that can implement various applications by enabling recirculation of the core cell by adjusting the optical coupling efficiency and phase conversion using a variable waveguide in a core cell connecting a variable optical coupler and a phase converter. Regarding the technology provided, according to one embodiment of the present invention, a recirculating tunable photonic circuit includes two first tunable waveguides, and one of the two first tunable waveguides is perpendicular to the first tunable waveguide. A variable optical coupler that adjusts the optical coupling efficiency of an optical signal based on movement, including a second variable waveguide, and changing the phase of the optical signal based on horizontal movement of the second variable waveguide with respect to the first variable waveguide. A plurality of core cells in which the phase converter, the variable optical coupler, and the phase converter are each connected in a preset form, and the optical signal according to the adjusted optical coupling efficiency and the changed phase is shifted from the preset form and selectively driven; It may include a driver that is electrically connected to one side of each of the plurality of core cells and controls vertical movement of the first variable waveguide and horizontal movement of the second variable waveguide.

Description

RE-CIRCULATING PROGRAMMABLE PHOTONIC CIRCUITS AND OPERATING METHOD THEREOF}

본 발명은 재순환식 가변 광자 회로 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 가변 광 결합기 및 위상 변환기를 연결한 코어셀에서 가변 도파로를 이용하여 광 결합 효율을 조정하면서 위상 변환이 가능함에 따라 코어셀의 재순환이 가능하여 다양한 어플리케이션을 구현 가능한 재순환식 가변 광자 회로를 제공하는 기술이다.The present invention relates to a recirculating tunable photon circuit and a method of operating the same. In a core cell connecting a tunable optical coupler and a phase converter, phase conversion is possible while adjusting the optical coupling efficiency using a variable waveguide, thereby enabling recirculation of the core cell. This is a technology that provides a recirculating tunable photonic circuit that can implement various applications.

광자 집적 회로(photonic integrated circuits, PIC)는 모놀리식(monolithically)으로 광학 요소를 고밀도 집적하는 능력 때문에 복잡한 광학 시스템을 위한 강력한 플랫폼(platform)이 되었다.Photonic integrated circuits (PICs) have become a powerful platform for complex optical systems due to their ability to integrate optical elements monolithically at high densities.

광자 집적 회로는 일반적인 전자 집적회로에 대한 첨단 제조 공정을 활용함으로써 전자제품의 스케일링 경로를 따를 것으로 기대되고 있다.Photonic integrated circuits are expected to follow the scaling path of electronics by leveraging advanced manufacturing processes for general electronic integrated circuits.

그러나, 대부분의 광자 집적 회로의 설계는 단일 대상 애플리케이션(application) 전용인 경우가 많으므로 다른 용도로는 효율적인 재사용이 어렵다.However, the design of most photonic integrated circuits is often dedicated to a single target application, making efficient reuse difficult for other purposes.

필드 가변 게이트 어레이(field programmable gate array, FPGA) 회로에 대한 광학적 대응책인 가변 광자 회로(programmable photonic circuit, PPC)의 개념은 최근 몇 년 동안 상당한 관심을 모으고 있다.The concept of programmable photonic circuits (PPC), an optical counterpart to field programmable gate array (FPGA) circuits, has attracted considerable attention in recent years.

광자 집적 회로는 프로토타이핑(prototyping) 시간과 비용을 크게 줄일 수 있으며 범용 광 회로 역할을 할 수 있으나, 시연 규모는 필드 가변 게이트 어레이 회로에 비해 상대적으로 작다.Photonic integrated circuits can significantly reduce prototyping time and cost and can serve as general-purpose optical circuits, but the demonstration scale is relatively small compared to field-tunable gate array circuits.

더욱이, RF(radio frequency) 신호 처리뿐만 아니라 일반적인 선형 변환을 수행할 수 있는 가변 광자 회로의 재순환에 관하여 단위 요소의 수가 여전히 매우 작다는 문제점이 있다. 예를 들어, 단위 요소의 수는 칩당 10개 이하일 수 있다.Moreover, there is a problem that the number of unit elements is still very small with respect to the recycling of tunable photonic circuits, which can perform general linear transformations as well as radio frequency (RF) signal processing. For example, the number of unit elements may be 10 or less per chip.

이는 부분적으로 단위 셀의 큰 발자국(엣지(edge) 당 1mm이하)과 높은 소비 전력(셀 당 10mW 이하)에 기인한다.This is partly due to the large footprint of the unit cell (less than 1 mm per edge) and high power consumption (less than 10 mW per cell).

한편, 광자 회로들은 특정 타겟(예: 필터, 스위치, 센서, 통신 등)에 최적화 되어 있어, 칩의 디자인이 효율적으로 재사용되지 못하고, 양산에 도달하기까지 여러 번의 반복되는 디자인 변경과 그에 따른 실험이 소요된다.On the other hand, photonic circuits are optimized for specific targets (e.g. filters, switches, sensors, communications, etc.), so the chip design cannot be reused efficiently, and several repeated design changes and subsequent experiments are required before mass production. It takes.

최근 전자회로의 필드 가변 게이트 어레이의 개념에 대응되는 가변 광자 회로의 개념이 대두되고 있고, 많은 관심이 쏠려 있지만 집적도는 초기 단계이다.Recently, the concept of a tunable photon circuit, which corresponds to the concept of a field tunable gate array in electronic circuits, has been emerging and is receiving a lot of attention, but the degree of integration is in its early stages.

가변 광자 회로 중 가장 일반적인 형태인 재순환식 가변 광자 회로(re-circulating programmable photonic circuit, R-PPC)는 광회로의 설계 및 제작 비용을 획기적으로 줄이고, 다품종 소량생산을 가능케할 기술로 각광받고 있다.The re-circulating programmable photonic circuit (R-PPC), the most common type of variable photonic circuit, is attracting attention as a technology that will dramatically reduce the design and manufacturing costs of optical circuits and enable small-quantity production of various types.

또한, 재순환식 가변 광자 회로는 병렬식 연산기, 고속 광 신호 처리기, 양자 간섭계 등에 응용이 가능하다.Additionally, recirculating tunable photonic circuits can be applied to parallel computing machines, high-speed optical signal processors, quantum interferometers, etc.

그러나, 종래 기술에 따른 재순환식 가변 광자 회로는 코어 수가 8개 미만에 불과하다.However, the recirculating tunable photonic circuit according to the prior art has only less than 8 cores.

또한, 종래 기술에 따른 재순환식 가변 광자 회로는 열광학 방식의 2 × 2 마흐 젠더 간섭계(mach-zehnder interferometer, MZI)로 코어를 구성하고, 열광학 MZI는 변조 효율이 낮아 1mm 이상의 긴 길이와 10mW 이상의 높은 전력 소모가 요구된다.In addition, the recirculating tunable photon circuit according to the prior art consists of a core with a thermo-optical 2 Higher power consumption is required.

때문에 불과 7개의 코어를 가지는 재순환식 가변 광자 회로의 면적이 15mm²에 달하는 단점이 존재한다. Therefore, there is a disadvantage that the area of the recirculating tunable photonic circuit with only 7 cores is up to 15mm ² .

미국등록특허 제10763974호, "PHOTONIC PROCESSING SYSTEMS AND METHODS"US Patent No. 10763974, “PHOTONIC PROCESSING SYSTEMS AND METHODS” 한국등록특허 제10-2272597호, "광자 검출 장치"Korean Patent No. 10-2272597, “Photon detection device” 한국등록특허 제10-1710813호, "옵티컬 디바이스 및 서브어셈블리를 위한 제어 시스템"Korean Patent No. 10-1710813, “Control system for optical devices and subassemblies” 한국등록특허 제10-1720434호, "광 위상배열 안테나"Korean Patent No. 10-1720434, “Optical phased array antenna”

본 발명은 가변 광 결합기 및 위상 변환기를 연결한 코어셀에서 구동기에 의해 제어되는 가변 도파로(waveguide)를 이용하여 코어셀 간의 광 결합 효율을 조정하면서 위상 변환이 가능함에 따라 코어셀의 재순환(re-circulating)이 가능하여 다양한 어플리케이션(application)을 구현 가능한 재순환식 가변 광자 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention allows phase conversion while adjusting the optical coupling efficiency between core cells using a variable waveguide controlled by a driver in a core cell connecting a variable optical coupler and a phase converter, thereby enabling recirculation of the core cell. The purpose is to provide a recirculating variable photon circuit that can circulate and implement various applications.

본 발명은 가변 광 결합기 및 위상 변환기를 연결한 코어셀에서 구동기에 의해 제어되는 가변 도파로를 이용하여 코어셀의 면적과 전력 소모를 줄임에 따라 코어셀의 수를 확장하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to expand the number of core cells by reducing the area and power consumption of the core cell by using a variable waveguide controlled by a driver in a core cell connecting a variable optical coupler and a phase converter.

본 발명은 가변 광 결합기 및 위상 변환기를 연결한 코어셀에서 구동기에 의해 제어되는 가변 도파로를 이용하여 코어셀 간의 광 결합 효율을 조정하면서 위상 변환이 가능함에 따라 코어셀의 수를 확장 가능하여 시스템의 복잡도를 획기적으로 높이면서 구현 가능한 어플리케이션의 수를 증가시키는 것을 목적으로 한다.The present invention uses a variable waveguide controlled by a driver in a core cell connecting a variable optical coupler and a phase converter to adjust the optical coupling efficiency between core cells and enable phase conversion, thereby expanding the number of core cells to improve the system. The purpose is to increase the number of applications that can be implemented while dramatically increasing complexity.

본 발명은 재순환식 가변 광자 회로를 이용하여 광검출기, 병렬식 행렬-벡터 곱셈기, RF 광 필터, 양자 광 간섭계 등의 다양한 어플리케이션을 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide various applications such as photodetectors, parallel matrix-vector multipliers, RF optical filters, and quantum optical interferometers using recirculating tunable photon circuits.

본 발명은 가변 광 결합기 및 위상 변환기를 연결한 구조에 기반하여 다양한 구조의 코어셀을 포함하는 재순환식 가변 광자 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide a recirculating tunable photonic circuit including core cells of various structures based on a structure that connects a tunable optical coupler and a phase converter.

본 발명의 일실시예에 따르면 재순환식 가변 광자 회로는 두개의 제1 가변 도파로(waveguide)를 포함하고, 상기 두개의 제1 가변 도파로 중 어느 하나 제1 가변 도파로의 수직 이동에 기반하여 광신호의 광 결합 효율을 조절하는 가변 광 결합기, 제2 가변 도파로를 포함하고, 상기 제1 가변 도파로에 대한 상기 제2 가변 도파로의 수평 이동에 기반하여 광신호의 위상을 변화시키는 위상 변환기, 상기 가변 광 결합기 및 상기 위상 변환기가 기 설정된 형태로 각각 연결되고, 상기 조절된 광 결합 효율 및 상기 변화된 위상에 따른 광신호가 상기 기 설정된 형태에서 이동되어 선택적으로 구동되는 복수의 코어셀 및 상기 복수의 코어셀 각각의 일측에 전기적으로 연결되고, 상기 어느 하나의 제1 가변 도파로의 수직 이동 및 상기 제2 가변 도파로의 수평 이동을 제어하는 구동기를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a recirculating tunable photonic circuit includes two first tunable waveguides, and generates an optical signal based on the vertical movement of one of the first tunable waveguides. A variable optical coupler that adjusts optical coupling efficiency, a phase converter including a second variable waveguide, and a phase converter that changes the phase of an optical signal based on horizontal movement of the second variable waveguide with respect to the first variable waveguide, the variable optical coupler and a plurality of core cells in which the phase converter is each connected in a preset form, and the optical signal according to the adjusted optical coupling efficiency and the changed phase is shifted from the preset form and selectively driven, and each of the plurality of core cells. It may be electrically connected to one side and include a driver that controls vertical movement of the first variable waveguide and horizontal movement of the second variable waveguide.

상기 복수의 코어셀 중 적어도 하나의 코어셀은 상기 이동되는 광신호에 따라 선택적으로 재순환 코어셀로 구동되고, 상기 복수의 코어셀 중 적어도 하나의 코어셀은 입력 단과 연결되어 상기 광신호가 입력되는 입력 코어셀로 구동되며, 상기 복수의 코어셀 중 적어도 하나의 코어셀은 출력 단과 연결되어 상기 광신호에 대한 출력 데이터를 출력하는 출력 코어셀로 구동될 수 있다.At least one core cell among the plurality of core cells is selectively driven as a recycling core cell according to the moving optical signal, and at least one core cell among the plurality of core cells is connected to an input terminal to receive the optical signal. It is driven by a core cell, and at least one core cell among the plurality of core cells may be connected to an output terminal and driven as an output core cell that outputs output data for the optical signal.

상기 복수의 코어셀 중 적어도 하나의 코어셀은 상기 이동되는 광신호에 따라 선택적으로 재순환 코어셀로 구동되고, 상기 가변 광 결합기의 상기 두개의 제1 가변 도파로(waveguide) 간의 오프셋(offset) 크기에 따라 상기 이동되는 광신호의 경로를 결정할 수 있다.At least one core cell among the plurality of core cells is selectively driven as a recycling core cell according to the moving optical signal, and is adjusted to the size of the offset between the two first variable waveguides of the variable optical coupler. Accordingly, the path of the moving optical signal can be determined.

상기 복수의 코어셀 중 적어도 하나의 코어셀은 상기 오프셋(offset) 크기에 따라 상기 이동되는 광신호의 경로를 바(bar) 상태, 부분 결합(partial coupling) 상태 및 교차(cross) 상태 중 어느 하나의 상태로 결정할 수 있다.At least one core cell among the plurality of core cells moves the path of the optical signal according to the offset size in one of a bar state, a partial coupling state, and a cross state. It can be determined by the state of .

상기 가변 광 결합기는 상기 복수의 코어셀 중 어느 하나의 코어셀의 한 변에서의 제1 가변 도파로와 상기 복수의 코어셀 중 다른 하나의 코어셀의 한변에서의 제1 가변 도파로를 일정 크기의 수평 간격에서 포함하고, 상기 두개의 제1 가변 도파로 중 어느 하나의 제1 가변 도파로의 수직 이동에 기반하여 상기 두개의 제1 가변 도파로 간의 수직 오프셋이 제어되고, 상기 제어된 수직 오프셋에 기반하여 상기 광신호의 광 결합 효율을 조절할 수 있다.The variable optical coupler combines a first variable waveguide on one side of one of the plurality of core cells and a first variable waveguide on one side of another core cell of the plurality of core cells in a horizontal manner of a certain size. A vertical offset between the two first variable waveguides is controlled based on a vertical movement of one of the two first variable waveguides, and the optical offset is controlled based on the controlled vertical offset. The optical coupling efficiency of the signal can be adjusted.

상기 가변 광 결합기는 상기 제어된 수직 오프셋의 크기가 기준 크기보다 클 경우에 상기 어느 하나의 코어셀의 한 변에서의 광신호가 다른 한변으로 전달되고, 상기 제어된 수직 오프셋의 크기가 기준 크기보다 작을 경우에 상기 어느 하나의 코어셀의 한 변에서의 광신호가 상기 다른 하나의 코어셀의 한변으로 전달되도록 상기 광신호의 광 결합 효율을 조절할 수 있다.The variable optical coupler transmits an optical signal from one side of the core cell to the other side when the size of the controlled vertical offset is larger than the reference size, and the size of the controlled vertical offset is smaller than the reference size. In this case, the optical coupling efficiency of the optical signal may be adjusted so that the optical signal from one side of the core cell is transmitted to one side of the other core cell.

상기 제어된 수직 오프셋의 크기는 0 nm 내지 500 nm이고, 상기 기준 크기는 400 nm일 수 있다.The size of the controlled vertical offset may be 0 nm to 500 nm, and the reference size may be 400 nm.

상기 위상 변환기는 상기 복수의 코어셀 중 어느 하나의 코어셀의 한 변에서의 제1 가변 도파로의 측면에 위치하고, 상기 측면에 수평 축으로 접근하는 상기 제2 가변 도파로를 포함할 수 있다.The phase converter may be located on a side of the first variable waveguide on one side of one of the plurality of core cells and may include the second variable waveguide approaching the side in a horizontal axis.

상기 위상 변환기는 상기 제2 가변 도파로의 수평 이동에 기반하여 상기 제1 가변 도파로와 상기 제2 가변 도파로 간의 수평 간격(gap)이 조절되어 상기 광 신호의 유효굴절율을 조절함에 따라 상기 광신호의 위상을 변화시킬 수 있다.The phase converter adjusts the phase of the optical signal by adjusting the effective refractive index of the optical signal by adjusting the horizontal gap between the first variable waveguide and the second variable waveguide based on the horizontal movement of the second variable waveguide. can change.

상기 위상 변환기는 상기 조절된 수평 간격(gap)의 크기에 반비례하여 상기 광신호의 위상을 변화시킬 수 있다.The phase converter may change the phase of the optical signal in inverse proportion to the size of the adjusted horizontal gap.

상기 복수의 코어셀은 상기 기 설정된 형태에 기반하여 사각형(square) 셀 구조, 육각형(hexagonal) 셀 구조 및 삼각형(triangular) 셀 구조 중 어느 하나의 셀 구조를 가질 수 있다.The plurality of core cells may have one of a square cell structure, a hexagonal cell structure, and a triangular cell structure based on the preset shape.

상기 복수의 코어셀 중 어느 하나의 코어셀은 상기 삼각형(triangular) 셀 구조를 가지는 경우, 상기 구동기에 의해서 제1 가변 도파로가 제어되는 하나의 변과 상기 구동기에 의해서 제1 가변 도파로가 제어되지 않는 두 개의 변을 포함할 수 있다.When one of the plurality of core cells has the triangular cell structure, one side on which the first variable waveguide is controlled by the driver and one side on which the first variable waveguide is not controlled by the driver It can contain two sides.

상기 제1 가변 도파로가 제어되는 하나의 변과 상기 1 가변 도파로가 제어되지 않는 두 개의 변은 상기 구동기의 제어에 기반하여 상기 광신호가 이동하는 경로로 선택적으로 결정될 수 있다.One side on which the first variable waveguide is controlled and two sides on which the first variable waveguide is not controlled may be selectively determined as a path along which the optical signal moves based on control of the driver.

본 발명의 일실시예에 따르면 두개의 제1 가변 도파로(waveguide)를 포함하는 가변 광 결합기 및 제2 가변 도파로를 포함하는 위상 변환기가 기 설정된 형태로 각각 연결되는 복수의 코어셀 및 상기 복수의 코어셀 각각의 일측에 전기적으로 연결되고, 제1 가변 도파로의 수직 이동 및 제2 가변 도파로의 수평 이동을 제어하는 구동기를 포함하는 제순환식 가변 광자 회로의 동작 방법은 상기 가변 광 결합기에서, 상기 두개의 제1 가변 도파로 중 어느 하나 제1 가변 도파로의 수직 이동에 기반하여 광신호의 광 결합 효율을 조절하는 단계; 상기 위상 변환기에서, 상기 제1 가변 도파로에 대한 상기 제2 가변 도파로의 수평 이동에 기반하여 광신호의 위상을 변화시키는 단계 및 상기 복수의 코어셀에서 상기 조절된 광 결합 효율 및 상기 변화된 위상에 따른 광신호가 상기 기 설정된 형태에서 이동되어 상기 복수의 코어셀 중 적어도 하나의 코어셀을 선택적으로 구동하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a variable optical coupler including two first variable waveguides and a phase converter including a second variable waveguide include a plurality of core cells and the plurality of cores, each of which is connected in a preset form. A method of operating a first-circulation variable photon circuit electrically connected to one side of each cell and including a driver that controls the vertical movement of the first variable waveguide and the horizontal movement of the second variable waveguide includes, in the variable optical coupler, the two adjusting the optical coupling efficiency of the optical signal based on the vertical movement of any one of the first variable waveguides; In the phase converter, changing the phase of an optical signal based on horizontal movement of the second variable waveguide with respect to the first variable waveguide and adjusting the adjusted optical coupling efficiency and the changed phase in the plurality of core cells The optical signal may be moved from the preset shape to selectively drive at least one core cell among the plurality of core cells.

상기 복수의 코어셀 중 적어도 하나의 코어셀을 선택적으로 구동하는 단계는 상기 복수의 코어셀 중 적어도 하나의 코어셀은 상기 이동되는 광신호에 따라 선택적으로 재순환 코어셀로 구동하고, 상기 가변 광 결합기의 상기 두개의 제1 가변 도파로(waveguide) 간의 오프셋(offset) 크기에 따라 상기 오프셋(offset) 크기에 따라 상기 이동되는 광신호의 경로를 바(bar) 상태, 부분 결합(partial coupling) 상태 및 교차(cross) 상태 중 어느 하나의 상태로 결정하며, 상기 결정된 어느 하나의 상태에 기반하여 상기 이동되는 광신호의 경로를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.The step of selectively driving at least one core cell among the plurality of core cells includes selectively driving at least one core cell among the plurality of core cells as a recycling core cell according to the moving optical signal, and the variable optical coupler Depending on the size of the offset between the two first variable waveguides, the path of the optical signal being moved according to the size of the offset is changed to a bar state, a partial coupling state, and a crossing state. It may include determining one of the (cross) states and determining a path for the optical signal to be moved based on the determined one state.

상기 두개의 제1 가변 도파로 중 어느 하나 제1 가변 도파로의 수직 이동에 기반하여 광신호의 광 결합 효율을 조절하는 단계는 일정 크기의 수평 간격에서 상기 복수의 코어셀 중 어느 하나의 코어셀의 한 변에서의 제1 가변 도파로와 상기 복수의 코어셀 중 다른 하나의 코어셀의 한변에서의 제1 가변 도파로 중 어느 하나의 제1 가변 도파로의 수직 이동에 기반하여 상기 두개의 제1 가변 도파로 간의 수직 오프셋이 제어하고, 상기 제어된 수직 오프셋에 기반하여 상기 광신호의 광 결합 효율을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.The step of adjusting the optical coupling efficiency of the optical signal based on the vertical movement of one of the two first variable waveguides includes one of the plurality of core cells at a horizontal interval of a certain size. Vertical movement between the two first variable waveguides based on the vertical movement of one of the first variable waveguides on the side and the first variable waveguide on one side of the other core cell among the plurality of core cells. The method may include controlling an offset and adjusting optical coupling efficiency of the optical signal based on the controlled vertical offset.

본 발명은 가변 광 결합기 및 위상 변환기를 연결한 코어셀에서 구동기에 의해 제어되는 가변 도파로(waveguide)를 이용하여 코어셀 간의 광 결합 효율을 조정하면서 위상 변환이 가능함에 따라 코어셀의 재순환(re-circulating)이 가능하여 다양한 어플리케이션(application)을 구현 가능한 재순환식 가변 광자 회로를 제공할 수 있다.The present invention allows phase conversion while adjusting the optical coupling efficiency between core cells using a variable waveguide controlled by a driver in a core cell connecting a variable optical coupler and a phase converter, thereby enabling recirculation of the core cell. It is possible to provide a recirculating variable photon circuit that can implement various applications by enabling circulation.

본 발명은 가변 광 결합기 및 위상 변환기를 연결한 코어셀에서 구동기에 의해 제어되는 가변 도파로를 이용하여 코어셀의 면적과 전력 소모를 줄임에 따라 코어셀의 수를 확장할 수 있다.The present invention can expand the number of core cells by reducing the area and power consumption of the core cell by using a variable waveguide controlled by a driver in a core cell connecting a variable optical coupler and a phase converter.

본 발명은 가변 광 결합기 및 위상 변환기를 연결한 코어셀에서 구동기에 의해 제어되는 가변 도파로를 이용하여 코어셀 간의 광 결합 효율을 조정하면서 위상 변환이 가능함에 따라 코어셀의 수를 확장 가능하여 시스템의 복잡도를 획기적으로 높이면서 구현 가능한 어플리케이션의 수를 증가시킬 수 있다.The present invention uses a variable waveguide controlled by a driver in a core cell connecting a variable optical coupler and a phase converter to adjust the optical coupling efficiency between core cells and enable phase conversion, thereby expanding the number of core cells to improve the system. The number of applications that can be implemented can be increased while dramatically increasing complexity.

본 발명은 재순환식 가변 광자 회로를 이용하여 광검출기, 병렬식 행렬-벡터 곱셈기, RF 광 필터, 양자 광 간섭계 등의 다양한 어플리케이션을 제공할 수 있다.The present invention can provide various applications such as photodetectors, parallel matrix-vector multipliers, RF optical filters, and quantum optical interferometers using recirculating tunable photon circuits.

본 발명은 가변 광 결합기 및 위상 변환기를 연결한 구조에 기반하여 다양한 구조의 코어셀을 포함하는 재순환식 가변 광자 회로를 제공할 수 있다.The present invention can provide a recirculating tunable photon circuit including core cells of various structures based on a structure that connects a tunable optical coupler and a phase converter.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로를 설명하는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 가변 도파로의 구동에 기반한 재순환식 가변 광자 회로의 단면 변화를 설명하는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 가변 도파로의 구동에 기반한 재순환식 가변 광자 회로의 광 결합 효율 및 위상 변화를 설명하는 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로의 주사전자현미경 이미지를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로에서 가변 광 결합부의 수직 오프셋 변화에 따른 광 결합 효율에 대응한 광 신호 흐름을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로에 기반한 다양한 구성을 설명하는 도면이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로에 기반한 다양한 구성에 대한 스펙트럼 반응을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로에서 가변 도파로의 연결 변화에 따른 광 신호 흐름을 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로를 이용한 응용 시스템을 설명하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로에서의 다양한 구조의 코어셀을 설명하는 도면이다.
도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로의 제조 방법을 설명하는 도면이다.1 is a diagram illustrating a recirculating tunable photon circuit according to an embodiment of the present invention.
2A and 2B are diagrams illustrating changes in the cross section of a recirculating tunable photon circuit based on driving a tunable waveguide according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B are diagrams illustrating the optical coupling efficiency and phase change of a recirculating tunable photon circuit based on driving a tunable waveguide according to an embodiment of the present invention.
4A to 4C are diagrams illustrating scanning electron microscope images of a recirculating tunable photon circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating an optical signal flow corresponding to optical coupling efficiency according to a change in the vertical offset of a variable optical coupling unit in a recirculating variable photon circuit according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a diagram illustrating various configurations based on a recirculating tunable photon circuit according to an embodiment of the present invention.
7A to 7D are diagrams illustrating spectral responses for various configurations based on a recirculating tunable photon circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating optical signal flow according to a change in connection of a variable waveguide in a recirculating variable photon circuit according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a diagram illustrating an application system using a recirculating variable photon circuit according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 is a diagram illustrating core cells of various structures in a recirculating tunable photonic circuit according to an embodiment of the present invention.
11A to 11D are diagrams illustrating a method of manufacturing a recirculating variable photon circuit according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.Specific structural or functional descriptions of the embodiments according to the concept of the present invention disclosed in this specification are merely illustrative for the purpose of explaining the embodiments according to the concept of the present invention. They may be implemented in various forms and are not limited to the embodiments described herein.

본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Since the embodiments according to the concept of the present invention can make various changes and have various forms, the embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in this specification. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to specific disclosed forms, and includes changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first or second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component, for example, a first component may be named a second component, without departing from the scope of rights according to the concept of the present invention, Similarly, the second component may also be referred to as the first component.

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. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between. Expressions that describe the relationship between components, such as “between”, “immediately between” or “directly adjacent to”, should be interpreted similarly.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 스테이지, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 스테이지, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is only used to describe specific embodiments and is not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of implemented features, numbers, stages, operations, components, parts, or combinations thereof, as well as one or more other features or numbers, It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of stages, operations, components, parts, or combinations thereof.

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 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms as defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having meanings consistent with the meanings they have in the context of the related technology, and unless clearly defined in this specification, should not be interpreted in an idealized or overly formal sense. No.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the attached drawings. However, the scope of the patent application is not limited or limited by these examples. The same reference numerals in each drawing indicate the same members.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로를 설명하는 도면이다.1 is a diagram illustrating a recirculating tunable photon circuit according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로의 구성 요소를 예시한다.1 illustrates the components of a recirculating tunable photonic circuit according to one embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따르면 재순환식 가변 광자 회로(100)는 코어셀(101), 가변 광 결합기(102), 위상 변환기(103), 구동기(104)를 포함한다.Referring to FIG. 1, according to an embodiment of the present invention, the recirculating tunable photonic circuit 100 includes a core cell 101, a tunable optical coupler 102, a phase shifter 103, and a driver 104.

일례로, 재순환식 가변 광자 회로(100)는 가변 광 결합기(102), 위상 변환기(103), 구동기(104)로 구성된 코어셀(101)을 복수로 포함한다.For example, the recirculating tunable photon circuit 100 includes a plurality of core cells 101 composed of a tunable optical coupler 102, a phase shifter 103, and a driver 104.

본 발명의 일실시예에 따르면 재순환식 가변 광자 회로(100)의 코어셀(101)을 확대(110)하고, 제1 단면(A-A')과 제2 단면(B-B')으로 추가 설명할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the core cell 101 of the recirculating tunable photonic circuit 100 is enlarged (110), and a first cross section (A-A') and a second cross section (B-B') are added. I can explain.

제1 단면(A-A')에 대한 설명은 도 2a를 이용하여 보충하고, 제2 단면(B-B')에 대한 설명은 도 2b를 이용하여 보충한다.The description of the first cross section (A-A') is supplemented using FIG. 2A, and the description of the second cross section (BB') is supplemented using FIG. 2B.

본 발명의 일실시예에 따르면 코어셀(101)은 가변 광 결합기(102) 및 위상 변환기(103)가 기 설정된 형태로 각각 연결되고, 가변 광 결합기(102)에 기반하여 조절된 광 결합 효율 및 위상 변환기(103)에 의해 변화된 위상에 따른 광신호가 코어셀(101)의 변이 이루는 기 설정된 형태에서 이동되어 선택적으로 재순환(re-circulating) 코어셀로 구동될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the core cell 101 is connected to a variable optical coupler 102 and a phase converter 103 in a preset form, and has an optical coupling efficiency adjusted based on the variable optical coupler 102 and The optical signal according to the phase changed by the phase converter 103 may be moved from the preset shape formed by the sides of the core cell 101 and driven to a selectively recirculating core cell.

일례로, 코어셀(101)은 가변 광 결합기(102) 및 위상 변환기(103)에 기반하여 이동되는 광신호에 따라 선택적으로 재순환 코어셀로 구동되거나, 입력단 또는 출력단에 연결되어 입력 코어셀 또는 출력 코어셀로 구동될 수 있다.For example, the core cell 101 is selectively driven as a recirculating core cell according to the optical signal moved based on the variable optical coupler 102 and the phase converter 103, or is connected to the input terminal or the output terminal to use the input core cell or the output terminal. It can be driven by CoreCell.

본 발명의 일실시예에 따르면 코어셀(101)은 가변 광 결합기(102) 및 위상 변환기(103)에 기반하여 이동되는 광신호에 따라 선택적으로 재순환 코어셀로 구동되면서 가변 광 결합기(102)를 구성하는 두 개의 제1 가변 도파로(waveguide) 간의 수직 오프셋(offset) 크기에 따라 이동되는 광신호의 경로를 결정할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the core cell 101 is selectively driven as a recirculating core cell according to the optical signal moved based on the variable optical coupler 102 and the phase converter 103, and the variable optical coupler 102 The path of the moving optical signal can be determined according to the size of the vertical offset between the two first variable waveguides.

예를 들어, 코어셀(101)은 오프셋(offset) 크기에 따라 이동되는 광신호의 경로를 바(bar) 상태, 부분 결합(partial coupling) 상태 및 교차(cross) 상태 중 어느 하나의 상태로 결정하여 광신호의 이동 경로를 결정할 수 있다.For example, the core cell 101 determines the path of the optical signal to be moved according to the offset size as one of the bar state, partial coupling state, and cross state. Thus, the movement path of the optical signal can be determined.

상술한 바(bar) 상태, 부분 결합(partial coupling) 상태 및 교차(cross) 상태는 도 6 및 도 8에서 보충 설명한다.The above-described bar state, partial coupling state, and cross state are supplementally explained in FIGS. 6 and 8.

일례로, 복수의 코어셀 중 어느 하나의 코어셀(101)은 삼각형(triangular) 셀 구조를 가지는 경우, 구동기(104)에 의해서 제1 가변 도파로가 제어되는 하나의 변과 구동기(104)에 의해서 제1 가변 도파로가 제어되지 않는 두 개의 변을 포함하도록 구성될 수 있다.For example, when one of the plurality of core cells 101 has a triangular cell structure, the first variable waveguide is controlled by the driver 104 and one side is controlled by the driver 104. The first variable waveguide may be configured to include two uncontrolled sides.

예를 들어, 제1 가변 도파로가 제어되는 하나의 변과 제1 가변 도파로가 제어되지 않는 두 개의 변은 구동기(104)의 제어에 기반하여 광신호가 이동하는 경로로 선택적으로 결정될 수 있다.For example, one side where the first variable waveguide is controlled and two sides where the first variable waveguide is not controlled may be selectively determined as the path along which the optical signal moves based on the control of the driver 104.

본 발명의 일실시예에 따르면 가변 광 결합기(102)는 두개의 제1 가변 도파로(waveguide)를 포함하고, 두개의 제1 가변 도파로 중 어느 하나 제1 가변 도파로의 수직 이동에 기반하여 광신호의 광 결합 효율을 조절할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the variable optical coupler 102 includes two first variable waveguides, and converts an optical signal based on the vertical movement of one of the first variable waveguides. Light coupling efficiency can be adjusted.

예를 들어, 광신호의 광 결합 효율은 광의 투과도 및 광의 전달도와 관련될 수 있다.For example, the optical coupling efficiency of an optical signal may be related to light transmittance and light transmissivity.

일례로, 가변 광 결합기(102)는 복수의 코어셀 중 어느 하나의 코어셀의 한 변에서의 제1 가변 도파로와 복수의 코어셀 중 다른 하나의 코어셀의 한변에서의 제1 가변 도파로를 일정 크기의 수평 간격에서 포함할 수 있다.For example, the variable optical coupler 102 maintains the first variable waveguide on one side of one of the plurality of core cells and the first variable waveguide on one side of the other core cell among the plurality of core cells at a constant level. The size can be included in the horizontal spacing.

또한, 가변 광 결합기(102)는 두개의 제1 가변 도파로 중 어느 하나의 제1 가변 도파로의 수직 이동에 기반하여 두개의 제1 가변 도파로 간의 수직 오프셋이 제어되고, 제어된 수직 오프셋에 기반하여 광신호의 광 결합 효율을 조절할 수 있다.In addition, the variable optical coupler 102 controls the vertical offset between the two first variable waveguides based on the vertical movement of any one of the two first variable waveguides, and controls the optical coupler based on the controlled vertical offset. The optical coupling efficiency of the signal can be adjusted.

본 발명의 일실시예에 따르면 위상 변환기(103)는 제2 가변 도파로를 포함하고, 제1 가변 도파로에 대한 제2 가변 도파로의 수평 이동에 기반하여 광신호의 위상을 변화시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the phase converter 103 includes a second variable waveguide and can change the phase of the optical signal based on the horizontal movement of the second variable waveguide with respect to the first variable waveguide.

일례로, 위상 변환기(103)는 복수의 코어셀 중 어느 하나의 코어셀의 한 변에서의 제1 가변 도파로의 측면에 위치하고, 측면에 수평 축으로 접근하는 제2 가변 도파로를 포함할 수 있다.For example, the phase converter 103 may be located on a side of the first variable waveguide on one side of one of the plurality of core cells and may include a second variable waveguide approaching the side in a horizontal axis.

본 발명의 일실시예에 따르면 위상 변환기(103)는 제2 가변 도파로의 수평 이동에 기반하여 제1 가변 도파로와 제2 가변 도파로 간의 수평 간격(gap)이 조절되어 광 신호의 유효굴절율을 조절함에 따라 광신호의 위상을 변화시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the phase converter 103 adjusts the effective refractive index of the optical signal by adjusting the horizontal gap between the first variable waveguide and the second variable waveguide based on the horizontal movement of the second variable waveguide. Accordingly, the phase of the optical signal can be changed.

일례로, 위상 변환기(103)는 구동기(104)에 의해 조절된 수평 간격(gap)의 크기에 반비례하여 신호의 위상을 변화시킬 수 있다.For example, the phase converter 103 may change the phase of the signal in inverse proportion to the size of the horizontal gap adjusted by the driver 104.

즉, 수평 간격의 크기가 증가하면 광신호의 위상 변화는 작고, 수평 간격의 크기가 감소하면 광신호의 위상 변화는 커질 수 있다.That is, as the size of the horizontal gap increases, the phase change of the optical signal may be small, and as the size of the horizontal gap decreases, the phase change of the optical signal may increase.

예를 들어, 가변 광 결합기(102)의 길이는 50 ㎛이고, 위상 변환기(103)는 15 ㎛임에 따라 코어셀(101)의 한변은 100㎛ 이하로 구현되고, 코어셀(101)은 구동기(104)와 전기적으로 연결되더라도 면적이 0.1 mm² 이하로 형성될 수 있다.For example, the length of the variable optical coupler 102 is 50 ㎛, and the phase converter 103 is 15 ㎛, so one side of the core cell 101 is implemented to be 100 ㎛ or less, and the core cell 101 is a driver. Even if it is electrically connected to (104), the area may be 0.1 mm ² or less.

본 발명의 일실시예에 따르면 구동기(104)는 복수의 코어셀 각각의 일측에 전기적으로 연결되고, 어느 하나의 제1 가변 도파로의 수직 이동 및 제2 가변 도파로의 수평 이동을 제어할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the driver 104 is electrically connected to one side of each of the plurality of core cells and can control the vertical movement of one first variable waveguide and the horizontal movement of the second variable waveguide.

즉, 코어셀(101)은 일측에 전기적으로 연결되는 구동기(104)를 포함하고, 구동기(104)는 코어셀(101)의 일측에서 제1 가변 도파로의 상하 수직 운동을 제어하거나 제1 가변 도파로의 측면에서 제2 가변 도파로의 좌우 수평 운동을 제어할 수 있다.That is, the core cell 101 includes a driver 104 electrically connected to one side, and the driver 104 controls the vertical movement of the first variable waveguide on one side of the core cell 101 or controls the first variable waveguide. The left and right horizontal movement of the second variable waveguide can be controlled in terms of .

예를 들어, 제1 가변 도파로는 주 도파로에 해당하고, 제2 가변 도파로는 보조 도파로에 해당될 수 있다.For example, the first variable waveguide may correspond to the main waveguide, and the second variable waveguide may correspond to the auxiliary waveguide.

예를 들어, 가변 광자 회로는 전자회로의 필드 가변 게이트 어레이에 대응되는 광회로의 개념으로, 상호간의 광결합이 가변한 동일한 단위 코어셀들이 격자 형태 또는 메쉬(mesh)로 배열되어 있어 사용자가 그 기능을 직접적으로 프로그래밍하여 가변(programmable) 할 수 있는 시스템을 지칭할 수 있다.For example, a tunable photonic circuit is a concept of an optical circuit corresponding to a field tunable gate array in an electronic circuit. Identical unit core cells with variable optical coupling between each other are arranged in a lattice form or mesh, allowing the user to use the same unit core cells. It can refer to a system whose functions are programmable by directly programming them.

본 발명의 일실시예에 따르면 재순환식 가변 광자 회로(100)는 재순환식 가변 광자 회로의 동작 방법에 의해서 동작될 수 있으며, 상술한 재순환식 가변 광자 회로(100)의 동작 특성을 구현할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the recirculating tunable photon circuit 100 can be operated by the operation method of the recirculating tunable photon circuit, and can implement the operation characteristics of the recirculating tunable photon circuit 100 described above.

예를 들어, 코어셀은 가변 광자 회로의 기본 단위 소자이며, 필드 가변 게이트 어레이의 게이트(gate)에 해당하고, 가변 광 결합기와 위상 변조기를 다양한 형태로 연결하여 구성될 수 있다.For example, a core cell is a basic unit element of a variable photon circuit, corresponds to the gate of a field variable gate array, and can be constructed by connecting a variable optical coupler and a phase modulator in various forms.

따라서, 본 발명은 가변 광 결합기 및 위상 변환기를 연결한 코어셀에서 구동기에 의해 제어되는 가변 도파로(waveguide)를 이용하여 코어셀 간의 광 결합 효율을 조정하면서 위상 변환이 가능함에 따라 코어셀의 재순환(re-circulating)이 가능하여 다양한 어플리케이션(application)을 구현 가능한 재순환식 가변 광자 회로를 제공할 수 있다.Therefore, the present invention enables phase conversion while adjusting the optical coupling efficiency between core cells using a variable waveguide controlled by a driver in a core cell connecting a variable optical coupler and a phase converter, thereby enabling recycling of the core cell ( It is possible to provide a recirculating tunable photon circuit capable of implementing various applications.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 가변 도파로의 구동에 기반한 재순환식 가변 광자 회로의 단면 변화를 설명하는 도면이다.2A and 2B are diagrams illustrating changes in the cross section of a recirculating tunable photon circuit based on driving a tunable waveguide according to an embodiment of the present invention.

도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 가변 도파로의 수직 구동에 기반한 가변 광 결합부의 단면 변화를 예시한다.FIG. 2A illustrates a change in cross section of a variable light coupling unit based on vertical driving of a variable waveguide according to an embodiment of the present invention.

도 2a를 참고하면, 도 1에서 설명된 코어셀의 제1 단면(A-A')을 예시하고, 제1 단면(A-A')은 가변 광 결합기의 단면(200)에 해당된다.Referring to FIG. 2A , it illustrates the first cross section (A-A') of the core cell described in FIG. 1, and the first cross section (A-A') corresponds to the cross section 200 of the variable optical coupler.

가변 광 결합기의 단면(200)은 두개의 제1 가변 도파로(201)가 포함되고, 두 개의 제1 가변 도파로 중 어느 하나의 제1 가변 도파로가 구동기(202)에 의해 상하로 이동하면서 오프셋의 크기가 제어된다.The cross section 200 of the variable optical coupler includes two first variable waveguides 201, and as one of the two first variable waveguides moves up and down by the driver 202, the size of the offset is controlled.

본 발명의 일실시예에 따르면 가변 광 결합기는 두개의 제1 가변 도파로(201)를 포함하고, 두개의 제1 가변 도파로 중 어느 하나 제1 가변 도파로가 구동기(202)의 제어에 기반하여 수직 이동함으로써 광신호의 광 결합 효율을 조절될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the variable optical coupler includes two first variable waveguides 201, and one of the two first variable waveguides moves vertically based on the control of the driver 202. By doing so, the optical coupling efficiency of the optical signal can be adjusted.

예를 들어, 구동기(202)는 컴퓨터에서 프로그램된 제어 방식에 따라서 제1 가변 도파로를 상하로 이동시키면서 제1 가변 도파로들 간의 오프셋의 크기를 제어할 수 있다.For example, the driver 202 may control the size of the offset between the first variable waveguides while moving the first variable waveguide up and down according to a control method programmed in a computer.

도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 가변 도파로의 수평 구동에 기반한 위상 변환부의 다면 변화를 예시한다.Figure 2b illustrates a multi-faceted change in the phase shift unit based on horizontal driving of the variable waveguide according to an embodiment of the present invention.

도 2b를 참고하면, 도 1에서 설명된 코어셀의 제2 단면(B-B')을 예시하고, 제2 단면(B-B')은 위상 변환기의 단면(210)에 해당된다.Referring to FIG. 2B, the second cross section (BB') of the core cell described in FIG. 1 is illustrated, and the second cross section (BB') corresponds to the cross section (210) of the phase converter.

위상 변환기의 단면(210)은 제1 가변 도파로(211)의 측면에서 제2 가변 도파로(212)가 위치하고, 제2 가변 도파로(212)가 구동기(213)에 의해 수평으로 이동하면서 간격(gap)의 크기가 제어된다.In the cross section 210 of the phase converter, the second variable waveguide 212 is located on the side of the first variable waveguide 211, and the second variable waveguide 212 moves horizontally by the driver 213, creating a gap. The size of is controlled.

본 발명의 일실시예에 따르면 위상 변환기는 제1 가변 도파로(211)에 대한 상기 제2 가변 도파로의 수평 이동에 기반하여 광신호의 위상을 변화시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the phase converter may change the phase of the optical signal based on the horizontal movement of the second variable waveguide with respect to the first variable waveguide 211.

즉, 본 발명의 일실시예에 따르면 위상 변환기는 가변 광 결합기를 구성하는 제1 가변 도파로들 중 하나에 대응하도록 측면에 제2 가변 도파로가 위치하고, 제1 가변 도파로와 관련된 코어셀의 변으로 이동하는 광 신호의 위상을 변화시킬 수 있다.That is, according to one embodiment of the present invention, the phase converter has a second variable waveguide located on the side to correspond to one of the first variable waveguides constituting the variable optical coupler, and moves to the side of the core cell related to the first variable waveguide. The phase of the optical signal can be changed.

예를 들어, 구동기(213)는 컴퓨터에서 프로그램된 제어 방식에 따라서 제2 가변 도파로를 좌우로 수평 이동시키면서 제1 가변 도파로와 제2 가변 도파로 간의 간격을 제어할 수 있다.For example, the driver 213 may control the gap between the first variable waveguide and the second variable waveguide while horizontally moving the second variable waveguide left and right according to a control method programmed in a computer.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 가변 도파로의 구동에 기반한 재순환식 가변 광자 회로의 광 결합 효율 및 위상 변화를 설명하는 도면이다.3A and 3B are diagrams illustrating the optical coupling efficiency and phase change of a recirculating tunable photon circuit based on driving a tunable waveguide according to an embodiment of the present invention.

도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 가변 도파로의 수직 구동에 기반한 재순환식 가변 광자 회로의 광 결합 효율을 예시한다.FIG. 3A illustrates the optical coupling efficiency of a recirculating tunable photonic circuit based on vertical drive of a tunable waveguide according to an embodiment of the present invention.

도 3a를 참고하면, 이미지(300)는 가변 광 결합기가 수직 오프셋이 0mm인 경우에 해당하는 이미지(301)와 수직 오프셋이 500mm인 경우에 해당하는 이미지(302)를 예시한다.Referring to FIG. 3A, image 300 illustrates an image 301 corresponding to a case where the variable optical coupler has a vertical offset of 0 mm, and an image 302 corresponding to a case where the vertical offset of the variable optical coupler is 500 mm.

이미지(301)를 참고하면 가변 광 결합기를 이루는 두개의 제1 가변 도파로를 180 nm 간격으로 떨어뜨려 제작한다.Referring to image 301, the two first variable waveguides forming the variable optical coupler are manufactured by separating them at 180 nm intervals.

이미지(302)를 참고하면 두개의 제1 가변 도파로 중 어느 하나의 도파로에 MEMS-구동기(actuator)를 부착하여 상하로 움직여 두 도파로 사이의 오프셋을 조절할 수 있다.Referring to image 302, a MEMS-actuator can be attached to one of the two first variable waveguides and moved up and down to adjust the offset between the two waveguides.

그래프(310)는 수직 오프셋 변화에 따른 광 결합 효율을 그래프선(311) 및 그래프선(312)을 통해 예시한다.The graph 310 illustrates light coupling efficiency according to vertical offset change through graph lines 311 and 312.

그래프선(311)은 통과(trough)를 나타내고, 그래프선(312)은 드롭(drop)을 나타낸다.The graph line 311 represents a trough, and the graph line 312 represents a drop.

그래프선(311)은 수직 오프셋이 증가할수록 광 결합 효율에 관련된 투과율(transmission)이 증가하는 경향을 나타내고, 그래프선(312)은 수직 오프셋이 감소할수록 광 결합 효율에 관련된 투과율(transmission)이 증가하는 경향을 나타낸다.The graph line 311 shows a tendency for the transmittance related to the light coupling efficiency to increase as the vertical offset increases, and the graph line 312 shows a tendency for the transmittance related to the light coupling efficiency to increase as the vertical offset decreases. indicates a trend.

그래프(310)는 움직이는 가변 도파로의 위치에 대한 광 결합 효율을 전산모사 방식으로 계산한 결과로, 불과 50 ㎛의 길이로 광 결합 효율을 0% 내지 100% 범위로 조절할 수 있다.The graph 310 is the result of calculating the light coupling efficiency for the position of the moving variable waveguide using a computer simulation method, and the light coupling efficiency can be adjusted in the range of 0% to 100% with a length of only 50 ㎛.

또한, 결합 효율을 저전력으로 효과적으로 조절하여 낮은 파워 소모를 나타낸다.In addition, the coupling efficiency is effectively adjusted to low power, resulting in low power consumption.

도 3b는 본 발명의 일실시예에 다른 가변 도파로의 수평 구동에 기반한 재순환식 가변 광자 회로의 위상 변화를 예시한다.Figure 3b illustrates the phase change of a recirculating tunable photonic circuit based on horizontal driving of a tunable waveguide according to an embodiment of the present invention.

도 3b를 참고하면, 이미지(320)는 위상 변환기에 의해 제1 가변 도파로와 제2 가변 도파로 간의 수평 간격이 존재하는 경우에 해당하는 이미지(321)와 수평 간격이 존재하지 않는 경우에 해당하는 이미지(322)를 예시한다.Referring to FIG. 3B, the image 320 is an image 321 corresponding to a case where a horizontal gap exists between the first variable waveguide and the second variable waveguide by the phase converter, and an image corresponding to a case where there is no horizontal gap. (322) is illustrated.

이미지(321) 및 이미지(322)를 참고하면 위상 변환기가 제1 가변 도파로 옆에 그보다 유효 굴절율이 작은 도파로에 해당하는 제2 가변 도파로를 근접시키면 광 모드의 손실 없이 제1 가변 도파로의 유효굴절율이 증가하는 원리를 나타낸다.Referring to images 321 and 322, when the phase converter approaches a second variable waveguide corresponding to a waveguide with a smaller effective refractive index next to the first variable waveguide, the effective refractive index of the first variable waveguide increases without loss of optical mode. It represents the principle of increase.

이미지(321)에서 제1 가변 도파로와 제2 가변 도파로 사이의 간격은 400 nm이고, 이미지(322)에서 제1 가변 도파로와 제2 가변 도파로 사이의 간격은 50 nm일 수 있다.In image 321, the spacing between the first variable waveguide and the second variable waveguide may be 400 nm, and in image 322, the spacing between the first variable waveguide and the second variable waveguide may be 50 nm.

이미지(322)를 참고하면 제2 가변 도파로를 MEMS-구동기(actuator)를 이용하여 좌우 수평으로 움직여 제1 가변 도파로와 제2 가변 도파로 간의 간격을 조절할 수 있다.Referring to image 322, the gap between the first variable waveguide and the second variable waveguide can be adjusted by moving the second variable waveguide horizontally to the left and right using a MEMS-actuator.

즉, 제1 가변 도파로와 제2 가변 도파로 사이에 전압을 인가하여 둘 사이의 간격을 조절하여 유효굴절율을 조절함에 따라 위상 변화를 만들 수 있다.That is, a phase change can be created by applying a voltage between the first variable waveguide and the second variable waveguide to adjust the gap between the two, thereby adjusting the effective refractive index.

그래프(330)는 제1 가변 도파로와 제2 가변 도파로의 측면 간격(lateral gap) 변화에 따른 위상 변화를 그래프선(331)을 통해 예시한다.The graph 330 illustrates the phase change according to the change in the lateral gap between the first variable waveguide and the second variable waveguide through the graph line 331.

그래프(330)는 15 ㎛ 길이의 제1 가변 도파로와 제2 가변 도파로 사이의 거리의 변화에 따른 위상 변화를 전산모사 방식으로 계산한 결과이다.The graph 330 is the result of calculating the phase change according to the change in the distance between the 15 ㎛ long first variable waveguide and the second variable waveguide using a computer simulation method.

그래프선(331)은 위상 변화의 크기가 0π 내지 1.2π로 변화 가능할 때 제1 가변 도파로와 제2 가변 도파로 사이의 간격이 50nm 내지 500 nm임을 나타낸다.The graph line 331 indicates that the gap between the first variable waveguide and the second variable waveguide is 50 nm to 500 nm when the magnitude of the phase change can vary from 0π to 1.2π.

또한, 그래프선(331)은 제1 가변 도파로와 제2 가변 도파로 사이의 간격이 커질수록 위상 변화의 크기가 작아지는 것을 나타낸다.Additionally, the graph line 331 indicates that as the distance between the first variable waveguide and the second variable waveguide increases, the size of the phase change decreases.

반대로, 제1 가변 도파로와 제2 가변 도파로 사이의 간격이 작아질수록 위상 변화의 크기가 커지는 것을 나타낸다.Conversely, as the distance between the first variable waveguide and the second variable waveguide decreases, the magnitude of the phase change increases.

예를 들어, 가변 도파로는 MEMS(micro-electro mechanical system)-가변 도파로로 지칭될 수 있다.For example, a tunable waveguide may be referred to as a micro-electro mechanical system (MEMS)-tunable waveguide.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로의 주사전자현미경 이미지를 설명하는 도면이다.4A to 4C are diagrams illustrating scanning electron microscope images of a recirculating tunable photon circuit according to an embodiment of the present invention.

도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로를 예시한다.Figure 4A illustrates a recirculating tunable photonic circuit according to one embodiment of the present invention.

도 4a를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로(400)는 삼각형의 코어셀을 16개 포함하고 있으며, 각 셀의 면적은 0.04mm²이다.Referring to FIG. 4A, the recirculating variable photon circuit 400 according to an embodiment of the present invention includes 16 triangular core cells, and the area of each cell is 0.04 mm ² .

복수의 코어셀은 입출력 코어셀(402)와 재순환 코어셀(401)로 구분될 수 있다.The plurality of core cells can be divided into input/output core cells 402 and recycling core cells 401.

복수의 코어셀에서 입출력 코어셀(402) 3개를 제외한 나머니 코어셀은 모두 재순환 코어셀일 수 있다.In the plurality of core cells, all remaining core cells except for the three input/output core cells 402 may be recycling core cells.

예를 들어, 입출력 코어셀(402)은 입력 단자와 출력단자가 연결되는 코어셀을 지칭한다.For example, the input/output core cell 402 refers to a core cell to which an input terminal and an output terminal are connected.

따라서, 복수의 코어셀은 광신호에 따라 선택적으로 재순환 코어셀로 구동되거나 입력단 또는 출력단과 연결되어 입력 코어셀 또는 출력 코어셀로 구동될 수 있다.Accordingly, the plurality of core cells may be selectively driven as recirculating core cells according to the optical signal, or may be connected to an input terminal or an output terminal and driven as an input core cell or an output core cell.

본 발명의 일실시예에 따르면 재순환식 가변 광자 회로(400)는 220nm 두께의 8인치 실리콘 절연체 웨이퍼로 제작되었으며, 확장 가능한 메시(mesh) 네트워크 토폴로지(topology)에 삼각 루프 단위 셀 토폴로지가 활용되었다.According to one embodiment of the present invention, the recirculating tunable photonic circuit 400 was fabricated from an 8-inch silicon insulator wafer with a thickness of 220 nm, and a triangular loop unit cell topology was utilized in an expandable mesh network topology.

도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로에서 특정 코어셀의 주사전자현미경 이미지를 예시한다.Figure 4b illustrates a scanning electron microscope image of a specific core cell in a recirculating tunable photon circuit according to one embodiment of the present invention.

도 4b를 참고하면, 도 4a에서 설명된 재순환식 가변 광자 회로(400) 재순환식 코어셀(401) 중 하나의 코어셀(410)로 세개의 변으로 이루어져 있고, 하나의 변에는 구동기(actuator)가 위치하고 나머지 변들에서는 구동기가 위치하지 않는다.Referring to FIG. 4B, one core cell 410 of the recirculating tunable photon circuit 400 described in FIG. 4A consists of three sides, and one side has an actuator. is located and the actuator is not located on the remaining sides.

다만, 구동기가 위치하지 않는 나머지 변들도 구동기가 위치하는 변에 인접하고 있어서 다른 코어셀의 구동기 제어 동작에 영향을 받을 수 있다.However, the remaining sides where the driver is not located are also adjacent to the side where the driver is located, so they may be affected by the driver control operation of other core cells.

코어셀(410)은 구동기가 위치하는 측면에서 구동기가 상하로 구동되어 상하 오프셋의 크기를 줄임에 따라 교차(cross) 상태로 연결되고, 나머지 변에서는 인접하는 코어셀의 구동기가 제어 동작을 진행하지 않음에 따라 인접하는 코어셀과 바(bar) 상태로 인접한다.The core cells 410 are connected in a cross state as the drivers are driven up and down on the side where the drivers are located, reducing the size of the up and down offset, and on the remaining sides, the drivers of adjacent core cells do not perform control operations. Accordingly, it is adjacent to the adjacent core cell in a bar state.

도 4c는 도 4b에서 설명된 코어셀의 구동기에 의한 동작에 기반하여 가변 광 결합기의 동작을 설명한다.FIG. 4C explains the operation of the variable optical coupler based on the operation by the driver of the core cell described in FIG. 4B.

도 4c를 참고하면, 가변 광 결합기(420)는 코어셀의 제1 단면(A-A')에 해당하고, 단면도(421)를 참고하면 코어셀 각각에 제1 가변 도파로가 위치하고, 제1 가변 도파로들 중 어느 하나는 구동기에 의해 제어됨에 따라 가변 광 결합기(420)의 수직 오프셋이 제어될 수 있다.Referring to FIG. 4C, the variable optical coupler 420 corresponds to the first cross section (A-A') of the core cell, and referring to the cross section 421, the first variable waveguide is located in each core cell, and the first variable waveguide As any one of the waveguides is controlled by the driver, the vertical offset of the variable optical coupler 420 can be controlled.

따라서, 본 발명은 가변 광 결합기 및 위상 변환기를 연결한 코어셀에서 구동기에 의해 제어되는 가변 도파로를 이용하여 코어셀의 면적과 전력 소모를 줄임에 따라 코어셀의 수를 확장할 수 있다.Therefore, the present invention can expand the number of core cells by reducing the area and power consumption of the core cell by using a variable waveguide controlled by a driver in a core cell connecting a variable optical coupler and a phase converter.

또한, 본 발명은 가변 광 결합기 및 위상 변환기를 연결한 코어셀에서 구동기에 의해 제어되는 가변 도파로를 이용하여 코어셀 간의 광 결합 효율을 조정하면서 위상 변환이 가능함에 따라 코어셀의 수를 확장 가능하여 시스템의 복잡도를 획기적으로 높이면서 구현 가능한 어플리케이션의 수를 증가시킬 수 있다.In addition, the present invention allows phase conversion while adjusting the optical coupling efficiency between core cells using a variable waveguide controlled by a driver in a core cell connecting a variable optical coupler and a phase converter, thereby expanding the number of core cells. The number of applications that can be implemented can be increased while dramatically increasing the complexity of the system.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로에서 가변 광 결합부의 수직 오프셋 변화에 따른 광 결합 효율에 대응한 광 신호 흐름을 설명하는 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating an optical signal flow corresponding to optical coupling efficiency according to a change in the vertical offset of a variable optical coupling unit in a recirculating variable photon circuit according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수직 오프셋 변화에 따라 가변 광 결합기를 이루는 두 개의 코어의 변들 사이에서 광신호가 이동하는 광 신호 흐름을 예시한다.Figure 5 illustrates an optical signal flow in which an optical signal moves between the sides of two cores forming a variable optical coupler according to a change in vertical offset according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참고하면, 그래프(500)는 수직 오프셋 변화에 따른 투과도 변화를 통과(trough)와 드롭(drop)으로 보여주고 있다.Referring to FIG. 5, the graph 500 shows the change in transmittance according to the change in vertical offset in terms of trough and drop.

신호 흐름도(510)를 참고하면, 수직 오프셋이 크면 광신호의 입력(In)은 동일한 코어셀 내의 다른 변으로 통과(through)된다.Referring to the signal flow diagram 510, when the vertical offset is large, the input (In) of the optical signal passes through to the other side of the same core cell.

한편, 수직 오프셋이 작으면 광신호의 입력이 드롭(drop) 되어 다른 코어셀 내의 한변으로 이동한다.On the other hand, if the vertical offset is small, the input of the optical signal is dropped and moves to one side within another core cell.

즉, 가변 광 결합기는 제어된 수직 오프셋의 크기가 기준 크기보다 클 경우에 어느 하나의 코어셀의 한 변에서의 광신호가 다른 한변으로 전달되고, 제어된 수직 오프셋의 크기가 기준 크기보다 작을 경우에 어느 하나의 코어셀의 한 변에서의 광신호가 다른 하나의 코어셀의 한변으로 전달되도록 광신호의 광 결합 효율을 조절할 수 있다. In other words, the variable optical coupler transmits the optical signal from one side of one core cell to the other side when the size of the controlled vertical offset is larger than the standard size, and when the size of the controlled vertical offset is smaller than the standard size, the variable optical coupler transmits the optical signal from one side of the core cell to the other side. The optical coupling efficiency of the optical signal can be adjusted so that the optical signal from one side of one core cell is transmitted to one side of the other core cell.

즉, 제1 가변 도파로들이 인접하면 가변 광 결합부를 이루는 코어셀 들 간에 광신호가 이동되고, 수직으로 멀어지면 가변 광 결합부를 이루는 코어셀 들 간에 광신호 이동이 이루어지지 않을 수 있다.That is, when the first variable waveguides are adjacent to each other, the optical signal may move between the core cells forming the variable optical coupling unit, and when the first variable waveguides are vertically apart, the optical signal may not move between the core cells forming the variable optical coupling unit.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로에 기반한 다양한 구성을 설명하는 도면이다.Figure 6 is a diagram illustrating various configurations based on a recirculating tunable photon circuit according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 재순환식 가변 광자 회로에서 가변 광 결합부의 제1 가변 도파로의 수직 이동을 제어함에 따라 광 신호의 이동 경로를 제어하고, 이에 따라 다양한 구성을 구현될 수 있음을 구성도들로 예시한다.Figure 6 shows that the movement path of the optical signal is controlled by controlling the vertical movement of the first variable waveguide of the variable optical coupling unit in the recirculating variable photonic circuit according to an embodiment of the present invention, and various configurations can be implemented accordingly. Illustrated with configuration diagrams.

도 6을 참고하면, 구성도(610)는 하나의 코어셀에서 입력 및 통과가 이루어져서 하나의 단일 링 구조를 이루는 것을 예시한다.Referring to FIG. 6, the configuration diagram 610 illustrates that input and passage occur in one core cell to form a single ring structure.

구성도(620)는 두개의 코어셀에서 입력에 따른 통과가 이루어져서 두개의 링 구조를 이루는 것을 예시한다.The configuration diagram 620 illustrates that input passes through two core cells to form a two ring structure.

여기서 두개의 링 구조는 결합 공진기 광 도파로(coupled-resonator optical waveguide, CROW)에 해당할 수 있다.Here, the two ring structures may correspond to a coupled-resonator optical waveguide (CROW).

구성도(630)는 두개의 링 구조와 함께 추가 드롭-필터를 구성한 경우를 예시한다.The configuration diagram 630 illustrates a case in which an additional drop-filter is configured along with a two ring structure.

구성도(640)는 네개의 링 구조로 더블 CROW를 이루는 것을 예시한다.The configuration diagram 640 illustrates a double CROW with four ring structures.

구성도(650)는 가변형의 마흐 젠더 간섭계(mach-zehnder interferometer, MZI)의 구현을 예시한다.Diagram 650 illustrates an implementation of a tunable Mach-zehnder interferometer (MZI).

각 구성도에서 상태(600)는 교차 상태를 나타내고, 상태(601)는 바 상태를 나타내며, 상태(602)는 부분 결합 상태를 나타낼 수 있다.In each configuration diagram, state 600 may represent a crossover state, state 601 may represent a bar state, and state 602 may represent a partial combination state.

구성도(610) 내지 구성도(650)를 참고하면 코어는 변의 개수가 가장 작은 삼각형으로 구성해서 가변 광 결합기의 개수를 최소화하는 코어셀의 기본 단위를 단순화하여 시스템을 구현할 수 있다.Referring to the configuration diagram 610 to 650, the system can be implemented by simplifying the basic unit of the core cell, which minimizes the number of variable optical couplers by forming the core into a triangle with the smallest number of sides.

도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로에 기반한 다양한 구성에 대한 스펙트럼 반응을 설명하는 도면이다.7A to 7D are diagrams illustrating spectral responses for various configurations based on a recirculating tunable photon circuit according to an embodiment of the present invention.

도 7a의 그래프(700)는 도 6에서 설명된 구성도(610)의 단일 링 공진기를 나타내고 결합비는 구동기에 인가되는 전압에 의해 조정될 수 있음을 나타낸다.Graph 700 in FIG. 7A represents the single ring resonator of the diagram 610 illustrated in FIG. 6 and indicates that the coupling ratio can be adjusted by the voltage applied to the driver.

그래프(700)는 상대적인 파장(relative wavelength)에서 전압 크기에 따른 광 결합 비율에 해당하는 투과도 변화를 나타낸다.The graph 700 shows the change in transmittance corresponding to the light coupling ratio according to the voltage magnitude at the relative wavelength.

도 7b의 그래프(710)는 도 6에서 설명된 구성도(630)의 더블링 결합 공진기 광 도파로의 스펙트럼 반응을 나타낸다.Graph 710 in FIG. 7B shows the spectral response of the doubling coupled resonator optical waveguide of the diagram 630 illustrated in FIG. 6.

도 7c의 그래프(720)는 도 6에서 설명된 구성도(640)의 포링 결합 공진기 광 도파로의 스펙트럼 반응을 나타낸다.Graph 720 of FIG. 7C shows the spectral response of the Poring coupled resonator optical waveguide of the configuration diagram 640 illustrated in FIG. 6.

그래프(710) 및 그래프(720)는 상대적인 파장(relative wavelength)에서 광 결합 비율에 해당하는 투과도 변화를 나타낸다.Graphs 710 and 720 represent changes in transmittance corresponding to the light coupling ratio at relative wavelengths.

도 7d의 그래프(730)는 도 6에서 설명된 구성도(620)의 두개의 링이 있는 추가 드롭 필터의 스펙트럼 반응을 나타낸다.Graph 730 in FIG. 7D shows the spectral response of the two-ring additional drop filter of the diagram 620 illustrated in FIG. 6.

그래프(730)에서 영역(731)은 통과를 나타내고 영역(732)은 드롭을 나타낼 수 있다.In the graph 730, area 731 may represent a pass and area 732 may represent a drop.

스펙트럼 반응은 1550 nm 파장 근처에서 조정 가능한 외부 공동 레이저와 광검출기의 조합을 사용하여 측정될 수 있다.The spectral response can be measured using a combination of a tunable external cavity laser and a photodetector near a 1550 nm wavelength.

구성도(610)의 단일 링 공진기와 관련된 단일 모드 광섬유 리본(single mode fiber ribbon)은 입력 및 출력 셀의 도파로에 연결된 격자 결합기(coupler)를 통해 빛을 연결하는데 이용될 수 있다.A single mode fiber ribbon associated with the single ring resonator of diagram 610 can be used to couple light through a grating coupler connected to the waveguides of the input and output cells.

즉, 그래프(700) 내지 그래프(730)은 재순환식 가변 광자 회로를 이루는 코어셀의 개수가 확장 가능하며 유동적으로 재순환식 코어셀로 구동될 수 있음을 나타낸다.That is, graphs 700 to 730 indicate that the number of core cells forming the recirculating variable photon circuit is scalable and can be flexibly driven as a recirculating core cell.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로에서 가변 도파로의 연결 변화에 따른 광 신호 흐름을 설명하는 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating optical signal flow according to a change in connection of a variable waveguide in a recirculating variable photon circuit according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로에서 가변 도파로에서 광 신호의 흐름을 추가적으로 설명한다.Figure 8 further explains the flow of an optical signal in a tunable waveguide in a recirculating tunable photon circuit according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참고하면, 2 × 2 광학 게이트(800)에 연결된 입력 도파로와 출력 도파로에서 광신호가 전달되는 상태를 설명한다.Referring to FIG. 8, the state in which optical signals are transmitted through the input waveguide and output waveguide connected to the 2 × 2 optical gate 800 will be described.

일례로, 2 × 2 광학 게이트(800)는 입력(801)이 인가되고, 바 상태(810), 크로스 상태(811) 및 부분 결합 상태(812)에 따라서 출력(802)을 다르게 할 수 있다.For example, the 2 × 2 optical gate 800 may receive an input 801 and produce different outputs 802 depending on the bar state 810, cross state 811, and partial combination state 812.

즉, 2 × 2 광학 게이트(800)에 연결된 도파로들에 흐르는 광신호는 2 × 2 광학 게이트(800)의 상태에 따라서 경로가 변경될 수 있다.That is, the path of the optical signal flowing through the waveguides connected to the 2 × 2 optical gate 800 may change depending on the state of the 2 × 2 optical gate 800.

예를 들어, 바 상태(810)는 신호를 전달하는 도파로 간의 결합(coupling)이 전혀 없어서 광신호가 전달되지 않거나 기존 경로로만 전달된다.For example, in the bar state 810, there is no coupling between waveguides that transmit signals, so optical signals are not transmitted or are transmitted only through existing paths.

크로스 상태(811)는 신호를 전달하는 도파로 간의 결합이 100프로에 이르러서 교차 경로로 광신호가 전달된다.In the cross state 811, the coupling between waveguides transmitting signals reaches 100%, and the optical signal is transmitted through the cross path.

부분 결합 상태(812)는 신호를 전달하는 도파로 간의 결합이 부분적으로 이루어져서 광신호가 전달되는 경로가 중첩될 수 있다.In the partially coupled state 812, the waveguides transmitting signals are partially coupled, so paths through which optical signals are transmitted may overlap.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로를 이용한 응용 시스템을 설명하는 도면이다.Figure 9 is a diagram illustrating an application system using a recirculating variable photon circuit according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로(900)에는 복수의 코어셀(901)을 포함하고, 코어셀(901)에 격자 결합기(grating coupler)로 입출력 케이블(902)이 연결되어서 광신호를 인가하고, 컴퓨터(910)와 연결되어 컴퓨터(910)의 제어에 기반하여 코어셀(901)의 가변 광 결합기 및 위상 변환기의 제1 가변 도파로 및 제2 가변 도파로를 제어하여 프로그래밍 가능하게 재순환식 가변 광자 회로(900)로 구동된다.Referring to FIG. 9, the recirculating tunable photonic circuit 900 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of core cells 901, and an input/output cable (grating coupler) is connected to the core cells 901. 902) is connected to apply an optical signal, and is connected to the computer 910 to control the first variable waveguide and the second variable waveguide of the variable optical coupler and phase converter of the core cell 901 based on the control of the computer 910. It is driven by a controlled and programmable recirculating tunable photonic circuit (900).

일례로, 재순환식 가변 광자 회로(900)는 광검출기(920)와 연결되어 광검출기(920)로부터 입력되는 광 신호를 인가받아서 재순환식 코어셀을 선택적으로 구동하여 광검출기(920)이 데이터를 처리한다.For example, the recirculating variable photon circuit 900 is connected to the photodetector 920 and receives the optical signal input from the photodetector 920 to selectively drive the recirculating core cell so that the photodetector 920 collects data. Process it.

본 발명의 일실시예에 따르면 재순환식 가변 광자 회로(900)는 RF 변조기(930)와 연결되어서 RF 변조기(930)로부터 입력되는 입력 신호를 광 스위치로서 제어하여 RF 광 필터로 동작할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the recirculating tunable photon circuit 900 is connected to the RF modulator 930 and can operate as an RF optical filter by controlling the input signal input from the RF modulator 930 as an optical switch.

본 발명의 일실시예에 따르면 재순환식 가변 광자 회로(900)는 외부 캐비티 레이저(940)와 결합하여 광 간섭계 현상이 전기장의 곱셈임에 따라 광통신의 파장 분할 멀티플레싱(wavelength division multiplexing) 개념을 적용하여 행렬 연산을 병렬식으로 할 수 있는 시스템인 광학 병렬식 행렬-벡터 곰셈기로 응용될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the recirculating tunable photon circuit 900 is combined with the external cavity laser 940 to apply the concept of wavelength division multiplexing in optical communication as the optical interferometer phenomenon is the multiplication of electric fields. Therefore, it can be applied as an optical parallel matrix-vector adder, which is a system that can perform matrix operations in parallel.

예를 들어, 재순환식 가변 광자 회로(900)는 코어셀의 개수가 1024개 까지 확장할 수 있으며, 코어셀이 1024개일 때 총 면적은 100mm² 이하이고, 코어셀 당 면적은 0.1mm²이며, 총 전력은 10mW이고, 코어당 전력은 0.01 mW 이하일 수 있다.For example, the recirculating tunable photon circuit 900 can expand the number of core cells to 1024, and when there are 1024 core cells, the total area is 100mm ² or less, and the area per core cell is 0.1mm ² , The total power is 10 mW, and the power per core can be less than 0.01 mW.

따라서, 본 발명은 재순환식 가변 광자 회로를 이용하여 광검출기, 병렬식 행렬-벡터 곱셈기, RF 광 필터, 양자 광 간섭계 등의 다양한 어플리케이션을 제공할 수 있다.Accordingly, the present invention can provide various applications such as photodetectors, parallel matrix-vector multipliers, RF optical filters, and quantum optical interferometers using recirculating tunable photon circuits.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로에서의 다양한 구조의 코어셀을 설명하는 도면이다.FIG. 10 is a diagram illustrating core cells of various structures in a recirculating tunable photonic circuit according to an embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로가 복수의 코어셀이 가변 광 결합기 및 위상 변환기의 연결 형태에 기반하여 사각형(square) 셀 구조, 육각형(hexagonal) 셀 구조 및 삼각형(triangular) 셀 구조 중 어느 하나의 셀 구조를 가지는 것을 예시한다.Figure 10 shows that a recirculating tunable photon circuit according to an embodiment of the present invention has a plurality of core cells having a square cell structure, a hexagonal cell structure, and a triangle ( This illustrates having one of the triangular) cell structures.

도 10을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따르면 재순환식 가변 광자 회로(1000)에서 복수의 코어셀이 가변 광 결합기 및 위상 변환기의 연결 형태에 기반하여 사각형(square) 셀 구조를 갖을 수 있다.Referring to FIG. 10, according to an embodiment of the present invention, a plurality of core cells in the recirculating tunable photonic circuit 1000 may have a square cell structure based on the connection type of the tunable optical coupler and the phase converter. .

일례로, 재순환식 가변 광자 회로(1010)에서 복수의 코어셀이 가변 광 결합기 및 위상 변환기의 연결 형태에 기반하여 육각형(hexagonal) 셀 구조를 갖을 수 있다.For example, in the recirculating tunable photonic circuit 1010, a plurality of core cells may have a hexagonal cell structure based on the connection type of the tunable optical coupler and the phase converter.

본 발명의 일실시예에 따르면 재순환식 가변 광자 회로(1010)에서 복수의 코어셀이 가변 광 결합기 및 위상 변환기의 연결 형태에 기반하여 삼각형(triangular) 셀 구조를 갖을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in the recirculating variable photon circuit 1010, a plurality of core cells may have a triangular cell structure based on the connection form of the variable optical coupler and the phase converter.

따라서, 본 발명은 가변 광 결합기 및 위상 변환기를 연결한 구조에 기반하여 다양한 구조의 코어셀을 포함하는 재순환식 가변 광자 회로를 제공할 수 있다.Therefore, the present invention can provide a recirculating tunable photonic circuit including core cells of various structures based on a structure that connects a tunable optical coupler and a phase converter.

도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로의 제조 방법을 설명하는 도면이다.11A to 11D are diagrams illustrating a method of manufacturing a recirculating variable photon circuit according to an embodiment of the present invention.

도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로의 제조 공정을 순차적으로 나타낸다.11A to 11D sequentially show the manufacturing process of a recirculating tunable photon circuit according to an embodiment of the present invention.

도 11a를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로의 제조 방법은 실리콘 기판(1100)에 산화규소층(1101)을 2 ㎛의 두께로 형성하고, 결정질 실리콘을 220 nm의 두께로 실리콘층(1102)을 형성하는 8인치 SOI(Silicon On Insulator) 웨이퍼 공정을 진행한다.Referring to FIG. 11A, the method of manufacturing a recirculating tunable photon circuit according to an embodiment of the present invention includes forming a silicon oxide layer 1101 to a thickness of 2 μm on a silicon substrate 1100, and forming crystalline silicon to a thickness of 220 nm. An 8-inch SOI (Silicon On Insulator) wafer process is performed to form a thick silicon layer 1102.

도 11b를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로의 제조 방법은 산화규소막을 식각 마스트로 하여 각각 70 nm 및 80 nm의 깊이로 실리콘층(1102)을 식각하고, 포토레지스트를 식각 마스크로 하여 70nm의 깊이로 세번째 식각을 진행하여 실리콘층(1102)을 변형한다.Referring to Figure 11b, the manufacturing method of the recirculating tunable photon circuit according to an embodiment of the present invention etches the silicon layer 1102 to a depth of 70 nm and 80 nm, respectively, using a silicon oxide film as an etch mast, and photoresist. Using as an etch mask, a third etch is performed at a depth of 70 nm to deform the silicon layer 1102.

도 11c를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로의 제조 방법은 식각된 실리콘층(1102) 상에 전기적 연결을 위한 금속층(1103)을 증착 형성한다.Referring to FIG. 11C, the method of manufacturing a recirculating tunable photon circuit according to an embodiment of the present invention deposits and forms a metal layer 1103 for electrical connection on the etched silicon layer 1102.

도 11d를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 재순환식 가변 광자 회로의 제조 방법은 가변 도파로(1104)가 수직 방향으로 이동할 수 있도록 산화규소층(1101)의 일부분을 증기 식각하여 제거한다.Referring to FIG. 11D, the method of manufacturing a recirculating tunable photon circuit according to an embodiment of the present invention removes a portion of the silicon oxide layer 1101 by steam etching so that the tunable waveguide 1104 can move in the vertical direction.

가변 도파로(1104)는 금속층(1103)에 연결되는 구동기에 의해서 가변 도파로(1104)를 상하로 움직여 가변 도파로(1104) 간의 수직 오프셋을 제어할 수 있다.The variable waveguide 1104 can control the vertical offset between the variable waveguides 1104 by moving the variable waveguide 1104 up and down by a driver connected to the metal layer 1103.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다.The device described above may be implemented with hardware components, software components, and/or a combination of hardware components and software components. For example, devices and components described in embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), It may be implemented using one or more general-purpose or special-purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. A processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications that run on the operating system.

또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.Additionally, a processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of software. For ease of understanding, a single processing device may be described as being used; however, those skilled in the art will understand that a processing device includes multiple processing elements and/or multiple types of processing elements. It can be seen that it may include. For example, a processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. Additionally, other processing configurations, such as parallel processors, are possible.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.Software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, which may configure a processing unit to operate as desired, or may be processed independently or collectively. You can command the device. Software and/or data may be used on any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device to be interpreted by or to provide instructions or data to a processing device. , or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. Software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer-readable recording media.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described with limited drawings as described above, various modifications and variations can be made by those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components are used. Alternatively, appropriate results may be achieved even if substituted or substituted by an equivalent.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims also fall within the scope of the claims described below.

100: 재순환식 가변 광자 회로
101: 코어셀 102: 가변 광 결합기
103: 위상 변환기 104: 구동기100: Recirculating tunable photonic circuit
101: Core cell 102: Variable optical coupler
103: phase converter 104: driver

Claims

A variable optical coupler comprising two first variable waveguides and adjusting the optical coupling efficiency of an optical signal based on the vertical movement of one of the two first variable waveguides;
a phase converter including a second variable waveguide and changing the phase of an optical signal based on horizontal movement of the second variable waveguide with respect to the first variable waveguide;
a plurality of core cells in which the variable optical coupler and the phase converter are each connected in a preset form, and optical signals according to the adjusted optical coupling efficiency and the changed phase are selectively driven by shifting from the preset form; and
Characterized by comprising a driver electrically connected to one side of each of the plurality of core cells and controlling the vertical movement of the one first variable waveguide and the horizontal movement of the second variable waveguide.
Recirculating tunable photonic circuits.

According to paragraph 1,
At least one core cell among the plurality of core cells is selectively driven as a recycling core cell according to the moving optical signal,
At least one core cell among the plurality of core cells is connected to an input terminal and driven as an input core cell to which the optical signal is input,
At least one core cell among the plurality of core cells is connected to an output terminal and driven as an output core cell that outputs output data for the optical signal.
Recirculating tunable photonic circuits.

According to paragraph 1,
At least one core cell among the plurality of core cells is selectively driven as a recycling core cell according to the moving optical signal, and is adjusted to the size of the offset between the two first variable waveguides of the variable optical coupler. Characterized in determining the path of the moving optical signal according to the
Recirculating tunable photonic circuits.

According to paragraph 3,
At least one core cell among the plurality of core cells moves the path of the optical signal according to the offset size in one of a bar state, a partial coupling state, and a cross state. Characterized by determining the state of
Recirculating tunable photonic circuits.

According to paragraph 1,
The variable optical coupler combines a first variable waveguide on one side of one of the plurality of core cells and a first variable waveguide on one side of another core cell of the plurality of core cells in a horizontal manner of a certain size. A vertical offset between the two first variable waveguides is controlled based on a vertical movement of one of the two first variable waveguides, and the optical offset is controlled based on the controlled vertical offset. Characterized by controlling the optical coupling efficiency of the signal
Recirculating tunable photonic circuits.

According to clause 5,
The variable optical coupler transmits an optical signal from one side of the core cell to the other side when the size of the controlled vertical offset is larger than the reference size, and the size of the controlled vertical offset is smaller than the reference size. In this case, the optical coupling efficiency of the optical signal is adjusted so that the optical signal from one side of the one core cell is transmitted to one side of the other core cell.
Recirculating tunable photonic circuits.

According to clause 6,
The size of the controlled vertical offset is 0 nm to 500 nm,
Characterized in that the reference size is 400 nm.
Recirculating tunable photonic circuits.

According to paragraph 1,
The phase converter is located on a side of the first variable waveguide on one side of one of the plurality of core cells and includes the second variable waveguide approaching the side in a horizontal axis.
Recirculating tunable photonic circuits.

According to clause 8,
The phase converter adjusts the phase of the optical signal by adjusting the effective refractive index of the optical signal by adjusting the horizontal gap between the first variable waveguide and the second variable waveguide based on the horizontal movement of the second variable waveguide. Characterized by changing
Recirculating tunable photonic circuits.

According to clause 9,
The phase converter changes the phase of the optical signal in inverse proportion to the size of the adjusted horizontal gap.
Recirculating tunable photonic circuits.

According to paragraph 1,
The plurality of core cells are characterized in that they have one of a square cell structure, a hexagonal cell structure, and a triangular cell structure based on the preset shape.
Recirculating tunable photonic circuits.

According to clause 11,
When one of the plurality of core cells has the triangular cell structure, one side on which the first variable waveguide is controlled by the driver and one side on which the first variable waveguide is not controlled by the driver Characterized by comprising two sides
Recirculating tunable photonic circuits.

According to clause 12,
One side on which the first variable waveguide is controlled and two sides on which the first variable waveguide is not controlled are selectively determined as a path along which the optical signal moves based on control of the driver.
Recirculating tunable photonic circuits.

A variable optical coupler including two first variable waveguides and a phase converter including a second variable waveguide are electrically connected to a plurality of core cells each connected in a preset form and to one side of each of the plurality of core cells. In the method of operating a first-circulation variable photon circuit including a driver that controls the vertical movement of the first variable waveguide and the horizontal movement of the second variable waveguide,
In the variable optical coupler, adjusting optical coupling efficiency of an optical signal based on vertical movement of one of the two first variable waveguides;
In the phase converter, changing the phase of an optical signal based on horizontal movement of the second variable waveguide with respect to the first variable waveguide; and
Characterized in that it includes the step of selectively driving at least one core cell among the plurality of core cells by moving the optical signal according to the adjusted optical coupling efficiency and the changed phase from the preset shape in the plurality of core cells. doing
How a recirculating tunable photonic circuit works.

According to clause 14,
The step of selectively driving at least one core cell among the plurality of core cells
At least one core cell among the plurality of core cells is selectively driven as a recycling core cell according to the moving optical signal, and is adjusted to the size of the offset between the two first variable waveguides of the variable optical coupler. Accordingly, the path of the moving optical signal is determined to be one of a bar state, a partial coupling state, and a cross state according to the offset size, and any one of the determined states is determined. Characterized in that it includes the step of determining the path of the moving optical signal based on the state.
How a recirculating tunable photonic circuit works.

According to clause 14,
The step of adjusting the optical coupling efficiency of the optical signal based on the vertical movement of one of the two first variable waveguides is
At a horizontal interval of a certain size, any one of the first variable waveguide on one side of one of the plurality of core cells and the first variable waveguide on one side of the other core cell of the plurality of core cells Controlling the vertical offset between the two first variable waveguides based on the vertical movement of the first variable waveguide, and controlling the optical coupling efficiency of the optical signal based on the controlled vertical offset.
How a recirculating tunable photonic circuit works.