KR19990076592A - 광학 논리 및 스위칭 기능을 위한 장치 - Google Patents

광학 논리 및 스위칭 기능을 위한 장치 Download PDF

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KR19990076592A
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알렌 에프. 에반스
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알프레드 엘. 미첼슨
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Abstract

내부펄스 라만 산란은 다양한 논리 및 스위칭 기능을 수행하기 위해 채용될 수 있는 광학 장치를 제공하는데 이용된다. 본 발명의 논리 게이트 실시예에서, 동일한 중심 파장의 다수개 펄스(16)(18)가 입력의 동력수준의 총합과 동일한 동력수준을 갖는 출력펄스(24)를 생성하기 위하여 연결된다. 충분히 좁은 출력펄스의 동력수준이 라만 한계를 초과하는 경우, 출력펄스는 입력동력을 조절함으로써 제어될 수 있는 크기 만큼의 파장 변화를 겪는다. 광학필터(14)는 장치의 원하는 논리 작용에 따라 커플러 출력펄스를 선택적으로 차단한다. 본 발명에 따른 스위치(10)에 있어서, 입력펄스(18)와 제어펄스(16)은 연결되고, 출력펄스의 라만 산란은 유도된다. 출력펄스(4)는 각각 미리정해진 통과 대역에 집중된 필터를 갖는 다수개의 출력선에 제공된다. 따라서, 입력펄스는 제어펄스의 크기에 따라 선택된 출력선 또는 출력선들로 보내진다.

Description

광학 논리 및 스위칭 기능을 위한 장치
일반적으로, 광학 논리 및 스위칭 장치는 반도체 성분에 부딪치는 광신호를 적절히 처리하기 위해 전기적으로 바이어스(biase)된 반도체 성분을 포함한다. 이러한 전기광학 장치는 다양한 문제점을 나타낸다. 가장 중요한 것은, 전기광학 논리 및 스위칭 장치가 전극의 RC 시간 상수와 관련된 속도한계를 갖으며, 광학 변환 과정으로의 전기적 손실의 결과로서 에너지 손실을 겪는다는 것이다.
최근에, "완전 광학" 논리 게이트 및 스위치에 대한 구상이 제안되었다. 예를 들어, 도란(Doran)의 미국 특허번호 제 4,881,788 호는 연결된 신호가 길이는 동일하나 서로 다른 물성을 갖는 제 1 및 제 2 광섬유를 따라 분할되고 전파되는 광학장치를 개시하고 있다. 섬유를 통해 전파되는 신호는 동시에 도달하지만 위상은 섬유의 말단부에 연결된 커플러에서 변하며, 논리 및 스위칭 작용은 위상 변화를 검파함으로써 실현된다. 이슬람(Islam)의 미국 특허번호 제 4,932,739 호에 개시된 장치에서, 한쌍의 광신호가 신호사이에 솔리톤 포획(soliton trapping)을 유도하기 위해 복굴절 섬유에서 전파되고, 논리적 작용은 포획에 기인하는 효과를 검파함으로써 실현된다. 전술한 구성들은 높은 스위칭 동력, 환경 불안정성 및 긴 지연시간 등을 포함하는 많은 한계가 있다. 따라서, 종래의 장치가 갖는 본질적인 문제점을 나타내지 않는 완전 광학 논리 및 스위칭 기능을 제공하기 위한 장치 및 방법이 요구된다.
본 발명은 일반적으로 광학 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광학 논리 및 스위칭 기능을 수행하기 위한 개선된 장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 논리 게이트의 일실시예를 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 스위치의 일실시예를 도시한 도면이며,
도 3은 본 발명에 따른 논리 게이트의 선택적인 실시예를 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 스위치의 선택적인 실시예를 도시한 도면이며,
도 5는 입력펄스 폭에 대해 주파수 변환이 유도된 라만 효과의 의존성을 도시한 그래프이고,
도 6은 섬유 길이를 따라 전파하는 N=1.5 솔리톤의 일시적 폭 압축을 도시한 도면이며,
도 7은 펄스 입력동력에 대한 좁은 폭 펄스용 파장 변환의 의존성을 나타내는 경험적 데이터를 포함하고 있는 도면이고,
도 8은 여러 가능한 커플러 출력 스펙트럼과 비교한 것으로 입력 스펙트럼을 도시하여 본 발명을 이해하기 위한 도면이다.
본 발명의 특징에 따라 포괄적으로 설명하면, 본 발명은 논리 작용 또는 스위칭 기능을 제공하기 위해 내부펄스 라만 산란(intrapulse Raman scattering)을 이용하는 광학장치이다.
라만 산란이 광섬유에 유도될 때, 소정의 광학 빔으로부터 나온 작은 부수 동력은 매질의 진동모드에 의해 결정된 크기로 축소된 주파수로 다른 광학 빔으로 변환된다. 솔리톤 자기 주파수 변환으로 알려진 바와 같이, 내부펄스 라만 산란은 고파장 성분에 에너지를 전달하기 위하여 펄스내의 저파장 성분에 대해 광학 스펙트럼이 충분히 넓은 단일 광학 펄스에서 발생한다. 상기 펄스가 섬유를 따라 전파할 때 연속적인 주파수 축소(파장의 적색이동)가 존재한다. 펄스의 일시적인 폭과 광학 스펙트럼 및 라만 이득 스펙트럼의 형상 사이의 역관계를 가정하면, 내부펄스 라만 효과는 상기 일시적인 폭에 대해 매우 민감하다. 사실, 실리카 섬유에서 전파하는 솔리톤(펄스 관계에 대해 정확한 최고동력과 쌍곡선 펄스 형태로 된 광학 펄스)은 펄스 폭의 제 4 동력에 따른 크기만큼 주파수가 축소될 것이다.(입력 동력에 따라 변하는) 솔리톤의 순서를 조절함으로써 솔리톤 펄스 폭 압축이 발생될 수 있기 때문에, 펄스의 입력동력을 조절함으로써 섬유에 전파되는 솔리톤 펄스의 파장 변환이 조절될 수 있다. 광섬유에서 솔리톤 전파의 라만 산란이 지수함수로 되기 때문에, 입력 동력은 라만 한계, 라만 이득에 의해 결정된 크기, 섬유의 유효 코어 영역 및 섬유의 유효길이 이상이어야만 한다.
본 발명의 논리 게이트 실시예에서, 입력 동력수준의 총합과 동일한 동력수준을 갖는 출력펄스를 생성하기 위해 동일 중심 파장으로된 다수개 펄스가 연결된다. 충분히 좁은 출력펄스의 동력수준이 라만 한계를 초과하는 경우, 출력은 파장 변환을 겪게된다. 펄스의 솔리톤 순서가 N=1에 근접한 수준으로 유지된다면, 파장 변환의 정도는 입력동력의 증가와 함께 증가한다.
규약에 따라, 제로복귀(RZ) 광학 네트워크의 논리 "0"은 솔리톤이 없으면 제공되고, 논리 "1"은 솔리톤이 있으면 제공된다. 본 발명의 2 입력 AND 논리 게이트에서, 라만 한계 동력수준의 0.5 내지 약 1.0배사이의 동력수준을 갖는 솔리톤에 의해 논리 "1"이 제공된다. 따라서, 2 입력 AND 게이트 커플러로 논리 "1" 펄스가 한 개 들어가거나 또는 전혀 들어가지 않고, 출력 동력수준은 라만 한계 동력수준보다 낮을 것이며, 출력펄스의 파장은 변화되지 않을 것이다. 두 개의 논리 "1" 입력 펄스가 AND 게이트 커플러로 입력될 때, 출력동력은 라만 한계보다 클 것이고, 출력펄스는 파장이 변화될 것이다.
본 발명에 따른 논리 게이트는 출력펄스의 파장에 따라 커플러 출력펄스를 통과시키거나 차단하는 필터를 더 포함한다. 2출력 AND 게이트에서, 변화되지 않은 파장을 갖는 출력펄스는 차단하고, 변화된 파장을 갖는 펄스는 통과시키도록 필터가 선택된다. 따라서, 상기 필터는 변화된 파장을 갖는 출력을 생성하도록 두 개의 논리 "1"입력이 연결될 때만 출력펄스를 통과시킬 것이다.
본 발명의 광학 스위치 실시예에서, 광학펄스는 다수개의 출력선중 하나 또는 그 이상의 출력선을 제어펄스의 크기에 따라 스위칭하기 위해 만들어진다. 입력펄스와 제어펄스는 입력펄스와 제어펄스의 결합된 동력수준을 나타내는 출력을 생성하기 위해 펄스를 결합하는 광학 커플러로 입력된다. 논리 게이트 실시예에서와 같이, 커플러의 출력은 커플러 출력동력 수준이 출력섬유에 대한 라만 한계를 초과할 때 라만 효과의 결과로 변화될 것이다. 커플러 출력의 솔리톤 순서가 N=1에 근접한 수준으로 유지된다면, 파장의 변환 정도는 동력수준의 증가와 함께 증가한다.
스위치의 일반적인 실시예에서, 입력신호는 라만 한계와 거의 동일하고, 기본 솔리톤 순서 N=1에 근접하며, 바람직하게는 약 N=0.5 내지 N=2의 범위인 동력수준을 갖는다. 따라서, 거의 제로인 동력수준을 갖는 제어펄스는 본질적으로 파장 변환을 일으키지 않는 반면, 제로 이상의 동력수준을 갖는 제어펄스는 제어펄스 동력수준의 증가와 함께 크기가 증가하는 파장변환을 일으킬 것이다.
분할기(splitter)는 커플러 출력에 연결되어 각각의 출력선에 커플러 출력을 보낸다. 그 다음, 각 출력선에 설치된 파장 선택성 필터는 파장 변환의 정도에 따라 커플러 출력을 통과시키거나 차단한다. 일반적으로, 각각의 파장 선택성 필터는 특정 범위내에 파장 변환을 나타내는 펄스는 통과시킬 것이고, 특정 범위에서 벗어난 변환을 갖는 펄스는 차단할 것이다. 따라서, 원하는 출력선과 결합된 필터의 특성에 따라 제어펄스의 동력수준을 조절함으로써 커플러 출력이 전송되는 출력선 또는 출력선들이 선택될 수 있다.
논리 게이트 또는 스위치에서, 커플러 출력동력 수준(논리 게이트의 경우에서는 입력펄스의 결합된 동력수준을 나타내고, 스위치의 경우에서는 제어펄스와 입력펄스의 결합된 동력수준을 나타냄)은 과도한 펄스 재성형 또는 높은 순위의 펄스가 분산되는 것을 방지하기 위해 기본 솔리톤 순서(N=1)에 근접한 값의 범위로 유지되어야 한다. N=1에 근접한 수준으로 커플러 출력의 순서를 유지하는 것은 제어가능하고, 용이하게 탐지되며, 동력 의존적인 파장 변환을 제공한다.
높은 순위 솔리톤(N≥2)은 스펙트럼의 확장과 축소를 포함하여 현저한 일시적 스펙트럼 변동을 겪는다. 또한, 라만 산란 비대칭이 존재하기 때문에 솔리톤은 이득과 손실을 겪는다. 결과적으로, 높은 순위 솔리톤은 자신의 성분 펄스로 분리될 수 있다(예를 들어, N=3 솔리톤은 역산란 방법으로 알려진 방법에 의해 진폭이 결정될 수 있는 3개의 스펙트럼 펄스로 분리된다). 전파과정에서 솔리톤의 스펙트럼 확장은 스펙트럼 확장이 아니면 필터에 의해 차단되었을 펄스를 파장 선택성 필터가 통과시키도록 할 수 있다. 스펙트럼 발진과 펄스 분산을 제한하기 위해, 케이트 또는 스위치 커플러 출력의 솔리톤 순서는 바람직하게 N=0,5 내지 약 N=2 사이에서 유지된다.
의미있는 내부펄스 라만 산란이 펄스의 폭이 약 1ps 또는 그 이하인 곳과 펄스의 동력수준이 라만 한계 이상인 곳에서 발생한다. 일반적으로, 광학 회로 설계자는 불필요한 에너지 전달을 막기위해 자신의 회로에 라만 산란이 유도되는 것을 방지하려고 한다. 일반적으로 광학 회로에서의 내부펄스 라만 산란 방지는 1 ps보다 훨씬 넓은 표준 네트워크 솔리톤 펄스 폭을 제공함으로써 보장된다.
설계자들은 표준 펄스의 폭이 1 ps 이상인 광학 네트워크에서 용도를 발견할 것이기 때문에, 일반적으로 본 발명의 장치는 의미있는 내부펄스 라만 산란이 효과를 발휘하도록 입력펄스의 폭을 줄이고, 출력펄스가 네트워크의 표준펄스 폭와 동일한 폭이 되도록 출력펄스의 폭을 넓히기 위한 추가적인 광학 부품이 필요할 것이다.
펄스 좁히기는 주파수 변동, 광전굴절, 섬유 브랙 격자 및 산란 개조 섬유에 의한 방법을 포함하여 다양한 방법으로 이루어질 수 있다. 이러한 방법은 모두 바람직한 소정 길이의 섬유에서만 발생한다. 섬유 격자는 매우 소형(약 1 내지 10㎜ 길이)이지만 중심 설계 파장에서 굴절성이 있기 때문에, 압축된 펄스를 추출하기 위한 추가적인 부품이 필요하다. 산란 감축 섬유는 변형이 제한된 펄스 형태를 유지하는 동안 솔리톤을 단열하며 압축시킬 수 있다. 이와 반대로, 산란 증대 섬유는 변형이 제한된 펄스 형태를 유지하는 동안 솔리톤을 단열하며 확장시킬 수 있다. 주파수 변동된 섬유 격자도 빛을 반대 방향(역전)으로 발사함으로써 펄스를 확장할 수 있다.
본 발명의 논리 게이트의 주된 특징은 라만 산란이 유도되었는지를 탐지하는 파장 선택성 필터와 조건부 내부펄스 라만 산란의 결합이다. 이렇게 주된 요소의 결합은 완전히 비활성 성분으로 이루어진 완전광학 논리 게이트를 제공한다.
본 발명의 스위치의 주된 특징은 제어입력에 의해 유도된 라만 산란의 크기에 감응하는 파장 선택성 필터의 어레이와 제어된 내부펄스 라만 산란의 결합이다. 이렇게 주된 요소의 결합은 완전히 비활성 성분으로 이루어진 완전광학 스위치를 제공한다.
본 발명의 논리 게이트와 스위치 모두에게 공통되는 특징은 커플러 출력동력 수준을 N=1에 근접한 솔리톤 순위에 유지하는 것이다. 커플러 출력동력 수준을 N=1인 기본 솔리톤 순위에 근접하게 유지하는 것은 각각의 실시예의 필터링 단계에서 정확하고 신뢰할 수 있는 파장 선택을 제공한다.
모든 실시예에 공통적인 다른 특징은 펄스 축소 광학 부품이 논리 게이트 또는 스위치의 입력에 포함되는 것이다. 펄스 폭을 1 ps 정도로 좁이는 펄스 축소 광학부품을 포함하는 것은 라만 산란이 논리 게이트 또는 스위치에서 효과를 발휘할 수 있도록 한다.
모든 실시예에 공통적인 또 다른 특징은 스위치 또는 논리 게이트의 출력에 펄스 확대 광학부품이 포함되는 것이다. 펄스 확대 광학부품을 포함시키는 것은 펄스가 표준 네트워크 펄스의 폭과 동일한 폭을 갖도록 출력 펄스를 확대시킨다.
전술한 바와 같은 본 발명의 잇점과 다른 특징은 첨부도면과 함께 본 발명의 상세한 설명을 읽음으로써 당업계의 기술을 가진자에게 명확해질 것이다.
라만 산란이 광섬유에 유도될 때, 소정의 광학 빔으로부터 나온 작은 부수 동력은 매질의 진동모드에 의해 결정된 크기로 축소된 주파수로 다른 광학 빔으로 변환된다. 내부펄스 라만 산란(본 발명에서는 사용되지 않음)은 다중파장 광학 채널로 된 통신 시스템에 해롭다. 고파장 채널에 대해 저파장 채널이 에너지를 잃음에 따라 혼선을 야기한다.
솔리톤 자기 주파수 변환으로 알려진 바와 같이, 내부펄스 라만 산란은 펄스내의 저파장 성분이 고파장 성분에 에너지를 전달하도록 광학 스펙트럼이 충분히 넓은 단일 광학펄스 내에서 발생한다. 펄스가 섬유를 따라 전파할 때 연속적인 주파수 축소(파장의 적색이동)가 존재한다. 펄스의 일시적인 폭과 광학 스펙트럼 및 라만 이득 스펙트럼의 형상 사이의 역관계를 가정하면, 내부펄스 라만 효과는 상기 일시적인 폭에 대해 매우 민감하다. 실리카 섬유에서 전파하는 솔리톤(펄스 관계에 대해 정확한 최고동력과 쌍곡선 펄스 형태로 된 광학 펄스)은 펄스 폭의 제 4 동력에 따른 크기만큼 주파수가 축소될 것이다. 라만 산란을 겪는 실리카 섬유로 전파하는 솔리톤은 대략 수학식 1을 따라 변하는 크기의 주파수 변환을 겪는다.
여기서, L은 섬유 길이이고, △T4는 입력펄스의 펄스 폭이며 분산은 15ps/nm/km이다. 이 결과는 3개의 서로다른 길이로된 섬유에 있어서 광학 주파수 변환ωSH에 대한 펄스 폭 (T4)을 도시한 도 5에 그래프로 나타난다. ~1㎞ 실리카 섬유에서 전파하는 약 1ps 또는 그 이하 정도의 폭을 갖는 펄스에 의미있는 파장 변환이 유도되는 것을 도 5로부터 알 수 있다.
또한, 라만 효과로 인한 파장 변환은 펄스 입력동력에 관련될 수 있다. 솔리톤이 증가하는 입력 동력수준과 함께 증가하는 비율로 섬유의 길이에 전파할 때, N=1 보다 큰 순위를 갖는 솔리톤은 초기 펄스 압축(일시적 축소)을 겪는다. 반면에, 감소하는 입력 동력수준과 함께 증가하는 비율로 전파할 때는, N=1 보다 작은 순위를 갖는 솔리톤은 펄스 확장을 겪는다. 따라서, 일반적으로, 섬유 길이의 주어진 점에서 전파 펄스의 폭은 입력 동력수준을 증가시킴으로써 좁혀질 수 있다. 압축 정도는 초기의 최고 동력에 좌우된다. 도 6은 섬유길이를 따라 전파하는 N=1.5 솔리톤의 일시적 펄스 압축을 도시한 도면이다. 라만 효과 파장 변환은 펄스 폭에 민감하기 때문에, 파장 변환의 정도는 증가하는 입력 펄스동력과 함께 증가한다. 솔리톤 순위 함수로써 솔리톤 압축 계수에 대한 방정식은 다음의 수학식 2로 주어지고, 최적 섬유 길이 ZOPT는 수학식 2b로 결정되며, 여기서, △TOUT은 출력 펄스 폭이고, N은 솔리톤 순위이며, Z0는 솔리톤 기간이다.
도 7은 파장(V)의 경험적 결과를 도시한다. 입력동력은 40㎞의 분산 축소 섬유를 통해 전파하는 ~1 ps 펄스에 대하여 독립적이다.
본 발명은 이렇게 제어가능한 라만 파장 변환(입력 동력수준에 따라 변하도록 될 수 있다)을 논리 게이트 또는 스위치를 제공하는데 이용한다. 내부파장 라만 산란과 펄스 폭 독립 파장 변환에 대한 상세한 논의는 J.P 고든(Gordon)의 광학 통신, 11권 10번, 662 내지 664 페이지의 "솔리톤 자기 주파수 변환이론"에 게시되어 있다. 솔리톤 펄스가 전파하는 동안 겪게되는 다양한 비선형적 효과에 대한 상세한 처리법은 고빈드 피. 아그라웰의 "비선형 섬유 광학"(아카데믹 출판사(1995))에 게시되어 있다. 고순위 솔리톤 펄스 압축에 대한 상세한 논의를 위해, 아그라웰의 6.4장을 참조하라.
본 발명에 따른 논리 게이트는 도 1에 도시되어 있다. 논리 게이트(10)는 섬유 커플러(2)와 파장 선택성 필터(14)를 포함한다. 커플러(12)는 (16)과 (18)로 표시되어 미리 정해진 동력수준을 갖는 두 개 또는 그 이상의 입력 펄스를 받고, 이들 펄스를 결합하여 대략 입력펄스들의 합과 동일한 크기의 출력펄스(20)를 생성한다. 파장 선택성 필터(14)는 전파신호의 파장에 따라 광학 신호를 선택적으로 통과시키거나 또는 차단한다.
일반적으로, 커플러 출력섬유(22)를 통해 전파하는 커플러 출력펄스는 펄스가 충분히 좁은 펄스폭을 갖고 펄스가 라만 한계이상의 동력수준을 갖는다면 유도된 라만 산란을 견딘다. 펄스(20)의 라만 산란이 유도되면, 펄스(20)는 파장변환을 겪게될 것이다. 따라서, 파장 선택성 필터(14)가 커플러 출력펄스(20)를 통과시키는지의 여부는 간접적으로 커플링된 출력의 동력수준에 좌우된다. 필터(12)는 간접적으로 커플러 출력의 동력수준에 따라 펄스를 통과시키기 때문에, 필터 출력은 커플러로 입력되는 입력펄스(16)(18)의 커플러 입력패턴에 관련된 정보를 나타내고, 입력펄스들은 미리 정해진 동력수준을 갖고, 커플러 출력 동력수준을 결정한다. 하기 사항을 조정함으로써 장치의 다양한 논리 작용이 실행될 수 있다: 커플러로 들어가는 입력펄스(16)(18)의 동력수준; 커플러로 들어가는 입력펄스(16)(18)의 숫자; 커플러 출력섬유의 라만 한계; 출력섬유(22) 길이: 및 필터(14)의 통과 대역.
규약에 따라, 논리 "0"은 솔리톤이 없으면 제공되고, 논리 "1"은 솔리톤이 있으면 제공된다. 본 발명에 있어서, 입력패턴이 "0" 논리 출력으로 끝나는 것이 바람직하다면 필터(14)는 커플러 출력펄스를 차단할 것이고, 입력패턴이 "1" 논리 출력으로 끝나는 것이 바람직하다면 커플러 출력펄스를 통과시킬 것이다. 본 발명에 따른 논리 게이트를 이용하여 실행될 수 있는 논리 작용은 실시예를 통해 가장 잘 설명된다.
2 입력 AND 논리 게이트에서, 입력(16)(18)의 동력수준, 커플러 출력섬유(22)의 라만 한계 및 파장 선택성 필터(14)의 통과 대역들이 상호 조정되어, 한쌍의 솔리톤 펄스(한쌍의"1") 입력이 커플러(12)에 제공되는 경우에만 솔리톤 펄스는 "1" 논리필터 출력으로써 통과될 것이다.
커플러 출력이 모든 입력이 "1"인 입력 패턴에 해당하는 동력수준을 갖는 경우에만 커플러 출력(20)의 라만 산란이 유도되도록, 커플러 입력(16)(18)의 동력수준과 커플러 출력(20)의 라만 한계를 조정함으로써 2입력AND논리 게이트가 제공될 수 있다. 커플러 출력이 커플러 출력섬유(22)로 전파할 때 커플러 입력에 대하여 라만 한계의 약 0.5 내지 1.0배 사이의 "1" 입력 동력수준을 선택함으로써 상기 라만 산란의 선택적 유도가 제공된다.
AND 게이트에 있어서, 필터(14)는 변환된 파장을 갖는 펄스를 통과시키고 입력 파장과 동일한 중심파장을 갖는 펄스를 차단함으로써 "1" 논리 출력을 발생시킨다. 또한, 11 입력패턴 뿐만아니라 01,10 입력패턴하에서 라만 변환이 일어나도록 라만 한계 이상의 입력 동력수준을 제공하고, 커플러 출력이 11 입력패턴에 해당하는 큰 크기의 변환된 파장을 갖는 경우에만 커플러 출력을 통과시키는 필터를 제공함으로써 AND 논리 작용이 실시될 수 있다.
도 1의 점선으로된 입력(26)(28)으로 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 AND 게이트는 추가 입력에 의해 용이하게 대용량화될 수 있다. 라만 한계의 적어도 1/m배인 입력 동력수준을 선택함으로써 입력 AND 게이트가 제공될 수 있고, 상기 m은 입력의 개수이며, 모든 "1"입력을 갖는 입력패턴은 필터(14)에 의해 검파될 수 있는 변환된 파장으로 끝난다.
본 발명의 EXOR 논리 게이트에서, 01 및 10 입력패턴이 제 1 파장 변환량을 갖는 커플러 출력을 유도하고 11 입력패턴이 제 1 변환량보다 높은 제 2 파장 변환량을 갖는 커플러 출력을 유도하도록, 입력 동력수준은 라만 한계 이상으로 선택된다. 11 입력패턴에 해당하는 파장을 갖는 펄스는 차단하고 01 및 10 입력패턴에 해당하는 파장을 갖는 펄스는 통과시키는 좁은 통과 대역을 갖도록 필터(14)를 선택하는 것은 EXOR 논리 작용을 제공한다.
한쌍의 커플링된 "0" 입력펄스가 필터(14)의 출력에서 항상 "0" 논리 입력을 발생시킬 것이라는 사실을 이용하면, 출력섬유(22)에 대한 라만 한계의 약 0.5 내지 약 1.0배 사이의 펄스 입력동력을 제공하고, 필터(14)가 변환된 파장을 갖는 펄스는 차단하고 변환되지 않은 파장을 갖는 펄스는 통과시키도록 필터(14)를 선택함으로써 EXOR 논리 게이트의 단순화된 실시예가 이루어질 수 있다.
이제 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 스위치의 작동이 기술된다. 스위치(30)는 커플러(12), 분할기(32) 및 펄스의 파장에 따라 커플러 출력펄스를 선택적으로 통과시키기 위한 파장 선택성 필터(14)를 각각 가진 다수개의 출력선(34)(36)(38)(40)을 포함한다. 커플러(12)는 미리정해진 동력수준을 가진 입력펄스(42)와 제어펄스(44)를 받고, 이들 펄스를 결합하여 제어펄스와 입력펄스의 동력수준 합과 거의 동일한 동력수준을 갖는 커플러 출력펄스(20)를 발생시킨다.
커플러 출력펄스(20)가 충분히 좁은 폭이고 커플러 출력섬유(22)에 전파하는 펄스에 대한 라만 한계를 초과하는 동력수준을 갖는 위치에서, 커플러 출력펄스(20)는 파장이 변환될 것이다. 파장 변환량은 N=1에 근접한 순위를 가진 솔리톤에 대하여 커플러 출력 동력수준의 증가와 함께 증가한다. 종래의 스위치에서, (하나 이상의 필터가 동일한 통과대역을 갖을 수 있는 스위치가 제조될 수 있을 지라도)각 출력선 필터(34)(36)(38)(40)는 서로 다른 통과대역을 가질 것이다. 따라서, 커플러 출력(20)이 겪은 파장 변환 정도를 제어함으로써, 제어펄스(44)는 필터를 제어하고 커플러 출력펄스가 통과하는 출력선(또는 출력선들)을 제어한다.
바람직한 일실시예에서, 본 발명에 따른 스위치는 출력섬유(22)에 대한 라만 한계 정도로 입력펄스(42)에 대한 동력수준을 선택하여 이루어진다. 입력펄스(42)가 N=1에 근접한 솔리톤 순위면서 라만 한계 정도인 동력수준을 갖도록 선택된다면, 제로 동력수준 제어펄스는 변환되지 않은 파장을 갖는 커플러 출력펄스를 발생시킬 것이고, 제로 이상의 동력수준을 가진 각각의 제어펄스에 대하여, 상기 제어펄스는 증가하는 제어펄스 동력과 함께 증가하는 파장변환을 발생시킬 것이다. 이러한 원리에 따라, 입력파장에 해당하는 통과대역을 갖도록 하나의 필터가 선택될 수 있고, 제어펄스(44)의 동력수준 증가로 인한 파장 변환에 각각 해당하는 점진적으로 증가하는 파장들의 통과대역을 갖도록 각각의 연속적인 필터(36)(38)가 선택될 수 있다.
여기까지, 본 발명에 따른 논리 게이트와 스위치의 기본 작동 원리를 설명하였다. 이제부터는 설명은 본 발명에 따른 게이트와 스위치의 더 특수한 설계 조건을 포함하여 확장될 것이다.
주어진 길이의 섬유에 전파하는 광학 신호에 대한 라만 한계(PTH)는 수학식 3에 의해 얻어진다.
여기서, Aeff는 섬유의 유효 코어 면적이고, Leff는 섬유의 유효길이이며, gR은 라만 이득 계수이다. 따라서, 섬유의 유효 코어 면적을 줄이거나, 섬유의 유효길이를 늘리거나 또는 섬유의 라만 이득 계수를 증가시킴으로써 라만 한계가 낮아질 수 있다는 것을 알 수 있다.
솔리톤 광학 네트워크에서, 라만 산란을 유도하지 않는 섬유 링크 전체에 걸쳐 평균 또는 유도 중심 솔리톤을 형성하도록 솔리톤 동력수준을 조절하는 것이 바람직하다. 대조에 의해, 본 발명의 장치에서는 커플러 출력펄스(20)의 라만 산란을 선택적으로 유도하도록 커플러 출력섬유(22)의 물성이 조절된다. 응용에 따라서, 커플러 출력섬유에 대한 라만 한계는 입력펄스 동력수준의 N=1 및 N=M배 사이의 동력수준으로 조절될 것이고, 상기 M은 입력 포트의 개수이다. 따라서, 라만 한계가 이 범위 내의 바람직한 동력수준에 있도록 본 발명에서는 커플러 출력섬유(22)의 유효면적과 유효길이를 조절하는 것이 필수적이다.
커플러 출력이 한계를 초과하는 경우 필터가 검파할 수 있는 파장변환이 발생되도록 입력 동력수준과 라만 한계는 조정되어야 한다. 예를 들어, 커플러 출력펄스의 스펙트럼 프로파일이 입력펄스의 스펙트럼 프로파일과 간섭(또는 겹침)하지 않는 곳에서 필터가 검파할 수 있는 파장변환이 발생된다. 표본~1 ps에 대한 스펙트럼 프로파일을 도 8을 참조하여 설명하기 위해, ~1W 입력펄스는 스펙트럼(50)으로 표시된다. 출력 스펙트럼(52)은 입력의 스펙트럼과 겹칠 때 입력펄스(50)에 대해 검파가 불가능한 파장 변환을 갖는 반면, 파장 선택성 필터에 의해 출력 스펙트럼(54)은 스펙트럼(50)으로부터 명확하게 구분될 수 있다.
논리 게이트의 경우에서, 가능한 입력 조건하에서 단지 한 개 또는 두 개의 연속적인 파장변환이 발생되는 것이 일반적으로 필요하기 때문에, 파장 선택성 필터(14)의 입력 동력수준, 라만 한계 및 작동파장이 정밀하게 제어될 필요가 없다. 그러나, 다수개의 출력선(34)(36)(38)(40)을 가진 스위치의 경우에서는 각 출력선에 대하여 필터가 검침할 수 있는 연속적인 파장 변환이 필요하다.
필터가 검파할 수 있는 다수개의 파장 변환은 변형이 제한된 솔리톤 펄스에 대해 수학식 4로 계산될 수 있는 출력 스펙트럼(△YOUT)의 스펙트럼 폭과 수학식 1에 의해 얻어진 중심 파장의 변환 제어가 필요하고, △T는 펄스 일시 전폭 평균 최대치이다.
따라서, 커플러 출력에 생성된 파장 변환의 개선된 검파성능을 고려한다면, 펄스를 일시적으로 확장하는 것은 스펙트럼을 축소시킬 것임을 알 수 있다.
입력펄스 폭을 제외하고, 파장 변환의 검파성능에 영향을 주는 다른 요소는 커플러 출력 동력수준이다. 바람직하게, 낮은 순위(N≪1) 솔리톤과 높은 순위(N≥2) 솔리톤이 발생되지 않도록 커플러 출력 동력수준이 제어된다.
기본 솔리톤 동력수준 N=1의 동력수준을 갖는 솔리톤 펄스는 소정 길이의 섬유를 따라 전파할 때 일정한 일시 스펙트럼 프로파일을 유지한다. 솔리톤은 1과 솔리톤 번호 N 사이의 차이만큼 스펙트럼 축소와 확장을 포함하여 현저한 일시적 스펙트럼 변동을 점진적으로 겪는다. 저순위 및 고순위 솔리톤에 대한 상세한 설명을 위해, 아그라웰의 5장을 참조하라.
전파 과정에서의 솔리톤의 스펙트럼 확장은 파장 선택성 필터가 스펙트럼 확장이 아니면 필터에 의해 차단되었을 펄스를 통과시키도록 할 수 있다. 스펙트럼(56)이 매우 넓고 입력 파장에 추가적인 스펙트럼 피크(58)을 포함하기 때문에, 도 8에 도시된 고순위 N=2.5의 전형적인 스펙트럼이 입력 주파수에서 펄스를 차단하도록 설계된 필터에 의해 실수로 통과될 것임을 알 수 있다. 고순위 및 저순위 솔리톤의 발생으로 인한 스펙트럼 확장을 제한하기 위해, 커플러 출력(20)의 동력수준은 약 N=0.5 내지 약 N=2 사이의 솔리톤 순위에 해당하는 수준으로 유지되어야 한다.
N=0.5 내지 약 N=2 사이의 솔리톤 순위를 가진 솔리톤이 스펙트럼 확장 또는 축소를 겪을 때, 필터(14)는 다양한 출력상태 사이에서의 혼선을 피하도록 설계될 수 있거나, 출력펄스는 출력 스펙트럼의 재축소를 제공하기 위해 재확장될 수 있다.
펄스동력의 함수로써 솔리톤의 솔리톤 순위(N)는 수학식 5로 얻어진다.
여기서, P0는 피크 동력이고, K는 전파 상수이며, Z0는 솔리톤 기간이고, N2는 비선형 케어 계수이며, Aeff는 섬유의 유효 코어 면적이다.
본 발명에서, 커플러 출력은 필터가 검파할 수 있는 파장 변환의 범위를 발생하기 충분한 동력수준의 범위를 특정해야 한다. 동시에, 전술한 바와 같이, 동력수준의 범위는 저순위 및 고순위 솔리톤이 발생하지 않도록 한정되어야 한다.
개선된 제어와 실시가 솔리톤 순위를 약 N=0.5 내지 약 N=2 사이에 유지하는 것이 바람직한 반면, 파장 선택성 필터(14)의 기능을 간섭하지 않는다면, 이 범위를 벗어난 솔리톤 순위를 가진 커플러 출력펄스가 본 발명의 실시예에 이용될 수 있다는 것을 알게 될 것이다. 예를 들어, 게이트와 스위치가 입력파장에 통과대역을 가진 필터를 필요로하지 않는 한, 입력 파장에 추가적인 스펙트럼 피크(58)을 가진 도 8의 출력 스펙트럼 프로파일이 본 발명에 따른 게이트와 스위치에 이용될 수 있다.
도 3과 도 4는 개선된 성능을 제공하기 위하여 추가적인 성분을 가진 게이트와 스위치의 선택적인 실시예를 각각 도시한다.
펄스의 폭이 약 1 ps 또는 그 이하 정도인 곳과 펄스의 동력수준이 라만 한계이상인 곳에서 의미있는 내부 라만 산란이 발생한다. 광학 회로 설계자는 불필요한 에너지 전달을 막기위해 자신의 회로에 라만 산란이 유도되는 것을 방지하려고 한다. 내부 라만 산란은 다중파장 광학 시스템의 채널사이에 혼선을 일으킨다. 어떠한 효과도 본 광학 통신 시스템의 타섬유 비선형성 만큼 제한적인 것이 없다.
본 발명에 따른 게이트 또는 스위치에, 네트워크 펄스 폭으로부터 본 발명에 따른 장치내 펄스의 자기 주파수 변환과 의미있는 유도된 라만 산란을 가능하게 하는 폭으로 펄스를 좁히기 위해 분산 축소 섬유(DDF)(60)가 제공될 수 있다. 분산 축소 섬유는 자신의 길이를 따라 분산을 연속적 또는 단계적으로 감소시키고, 수학식 6에 따라 결정된 임시 폭 △T(Z)을 가진 좁은 출력펄스를 제공한다.
△T(Z)=△T(0)e-pZ
여기서, △T(0)은 Z=0일 때 펄스 폭이고, 분산 변화율이 지수함수이고 단열이면 p는 펄스의 분산 변화율이다. 단열의 경우, 펄스 축소(p)는 반듯이 제로 이하이다.
본 발명의 게이트 또는 스위치는 펄스가 게이트 또는 스위치를 빠져나갈 때펄스가 본래의 입력 펄스 폭(표준 네트워크 펄스 폭일 수 있다)이 되도록 게이트 또는 스위치를 통해 전파하는 펄스의 출력 펄스 폭을 확대시켜 키는 광학 성분을 더 포함할 수 있다. 논리 게이트에서, 펄스 확대 성분은 파장 선택성 필터(14) 앞에서 가장 잘 실시되는 반면, 본 발명의 스위치 실시예에서는, 펄스 확장 광학성분이 분할기(32) 앞에서 가장 잘 실시된다.
바람직하게, 펄스 확장은 분산 증대 섬유(DIF)(62)를 이용하여 이루어진다. 분산 증대 섬유는 길이를 따라 연속적 또는 단계적으로 증가하는 분산을 갖고, 수학식 7에 의해 섬유를 통해 전파하는 펄스의 임시 폭△T(Z)을 증가시킨다.
△T(Z)=△T(0)epZ
여기서, △T(0)는 Z=0 에서의 펄스 폭이고, p 는 분산 변화율이 지수함수이고 단열일 경우에서 펄스의 분산 변화율이다. 단열의 경우, 펄스 확장(p)는 반듯이 제로 이상이다.
분산 증대와 분산 축소 섬유의 상세한 설명을 위해, 1991년 5월 광파 기술 9권 5호 561 내지 566 페이지에서 브이 보가티레프 등의 "길이를 따라 변하는 색채 분산을 갖는 단일 모드 섬유" 를 참조하라.
펄스 축소 및 증대는 주파수 변동, 광전굴절 및 섬유 브랙 격자를 이용하여 이루어질 수 있다. 섬유 격자는 아주 작지만(약 1 내지 10㎜의 길이), 중심 설계 파장에서 반사하기 때문에 압축된 펄스를 추출하기 위한 추가적인 성분이 필요하다. 분산 맞춤 섬유는 변형이 제한된 펄스 형태를 유지하면서 단열적으로 솔리톤을 압축 또는 확장시킬 수 있다. 또한, 주파수 변동된 섬유 격자는 반대방향(역방향)으로 빛을 발사함으로써 펄스를 늘릴수 있다.
라만 산란이 유도된 후에 펄스 확장이 일어나도록 게이트 또는 스위치의 커플러 출력섬유(22)에 펄스 증대 성분을 설치하는 것은 추가적인 잇점을 제공할 수 있다. 즉, 파장 변환의 검파가능성이 향상된다. 일반적으로, 펄스의 일시 폭이 확장될 때, 이의 스펙트럼 프로파일을 좁아진다. 따라서, 라만 산란이 유도된 후 커플러 출력 펄스의 폭을 확장함으로써, 통상적인 작용 대역(예를 들어, 에르븀 증폭기 이득 대역) 내에서 탐지될 수 있는 필터로 검파가능한 파장의 수가 증가될 수 있다. 따라서, 다수개의 출력선을 가진 스위치가 제공되는 경우에서 특히 커플러 출력펄스의 스펙트럼 축소가 유용하다.
선택 입력조건하에서 적당한 파장 변환이 발생하고 바람직한 라만 한계가 얻어지도록, 게이트 또는 스위치의 출력섬유에서 DDF 또는 DIF의 물성이 제어될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 디자인 제어를 위해, 본 발명의 장치는 라만 한계와 파장 변환을 제어하기 위한 중심섬유(64)로 표시된 분할된 섬유 길이를 포함하는 것이 바람직하다. 전파 펄스가 중심섬유(64)에 닿을 때까지 펄스가 의미있는 라만 산란이 효과를 발휘하는데 충분하지 않은 펄스폭을 갖도록, 게이트 또는 스위치의 출력섬유(22)의 중심섬유(64)는 광학적으로 펄스 압축 장치(60)의 출력에 연결된다. 따라서, 출력섬유(22)에서 출력펄스(20)의 대체로 모든 라만 산란은 중심 섬유(64)에서 발생한다. 손실이 펄스를 매우 확장시킨중심 섬유(64)가 충분히 길어서 다면, 중심 섬유(64)는 솔리톤 펄스 폭을 유지하도록 고안된 분산 축소 섬유일 수 있다.

Claims (21)

  1. 다수개의 입력펄스의 입력패턴에 따라 변하는 논리 출력을 발생시키기 위한 방법에 있어서, 각각의 입력펄스는 미리 정해진 높은 동력수준을 갖고, 상기 방법은
    상기 입력펄스의 동력수준의 합과 동일한 동력수준을 갖는 커플러 출력펄스를 발생시키기 위하여 라만 한계를 갖는 출력섬유에 고유의 입력펄스 폭을 갖는 다수개의 입력펄스를 연결하는 단계와,
    상기 출력펄스의 파장을 선택적으로 변환시키는 단계로서, 상기 출력펄스의 동력수준이 라만 한계를 초과할 때 커플러 출력펄스의 라만 산란을 유도하는 단계 및
    "0"논리출력으로 끝나도록 된 입력패턴에 해당하는 파장을 갖는 곳에서 파장 선택성 필터를 이용하여 상기 펄스가 출력펄스를 차단하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 논리 출력을 발생시키기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 각 입력펄스는 라만 한계의 적어도 1/M배인 동력수준을 갖고, M 은 입력의 개수이며, 상기 필터링 단계는 각각의 입력이 높은 조건에 해당하는 파장을 가진 펄스를 단지 통과시켜 상기 방법이 AND 논리 작용을 제공하는 것을 특징으로 하는 논리 출력을 발생시키기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 각 입력펄스는 라만 한계의 약 1/M배와 1/(M-1)배 사이의 동력수준을 갖고, M 은 입력의 개수이며, 상기 필터링 단계가 변환되지 않은 파장을 가진 펄스를 차단하여 상기 방법이 AND 논리 작용을 제공하는 것을 특징으로 하는 논리 출력을 발생시키기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 다수개의 입력펄스는 각각 라만 한계 보다 큰 높은 상태의 동력수준을 갖는 두 개의 입력펄스이고, 상기 필터링 단계는 변환되지 않은 펄스와 모든 입력이 높은 조건에 해당하는 파장을 가진 펄스를 차단하여 상기 방법이 EXOR 논리 작용을 제공하는 것을 특징으로 하는 논리 출력을 발생시키기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 다수개의 입력펄스는 각각 라만 한계의 약 0.5 내지 1.0배 사이의 높은 상태의 동력수준을 갖는 두 개의 입력펄스이고, 상기 필터링 단계는 변환된 펄스를 차단하여 상기 방법이 EXOR 논리 작용을 제공하는 것을 특징으로 하는 논리 출력을 발생시키기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 커플링 단계는 커플러 출력의 스펙트럼 변동을 제한하기 위해 기본 솔리톤 순위에 근접한 수준으로 커플러 출력의 동력수준을 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 논리 출력을 발생시키기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 커플링 단계는 커플러 출력의 스펙트럼 변동을 제한하기 위해 약 N=0.5 내지 N=2 사이의 솔리톤 순위로 커플러 출력의 동력수준을 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 논리 출력을 발생시키기 위한 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 방법은
    상기 커플러 출력펄스의 유효 내부펄스 라만 산란을 허용하기 위해 커플러 출력펄스의 일시폭을 1ps 또는 그 이하 정도의 폭으로 좁히는 단계로 더 구성된 것을 특징으로 하는 논리 출력을 발생시키기 위한 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 방법은
    상기 커플러 출력펄스의 유효 내부펄스 라만 산란을 허용하기 위해 분산 축소 섬유를 이용하여 커플러 출력펄스의 일시폭을 1ps 또는 그 이하 정도의 폭으로 좁히는 단계로 더 구성된 것을 특징으로 하는 논리 출력을 발생시키기 위한 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 방법은
    상기 고유의 입력펄스 폭과 동일한 폭이 되도록 출력펄스의 일시 폭을 확장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 논리 출력을 발생시키기 위한 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 방법은
    상기 고유의 입력펄스 폭과 동일한 폭이 되도록 분산 증대 섬유를 이용하여 출력펄스의 일시 폭을 확장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 논리 출력을 발생시키기 위한 방법.
  12. 다수개의 가능한 출력선중에서 선택된 출력선에 입력펄스를 스위칭하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은
    제어펄스와 입력펄스가 결합된 동력수준과 일치하는 동력수준을 가진 커플러 출력펄스를 발생시키기 위하여, 솔리톤 순위와 고유 펄스폭을 가진 입력펄스와 제어펄스를 라만 한계를 가진 출력섬유에 커플링하는 단계;
    상기 커플러 출력펄스의 동력수준에 의해 결정된 양만큼 커플러 출력펄스의 파장을 변환하는 단계로서, 상기 커플러 출력펄스가 라만 한계를 초과하는 동력수준을 갖는 경우 커플러 출력펄스의 라만 한계를 유도하는 단계;
    상기 커플러 출력펄스를 다수개의 스위치 출력펄스로 분할하는 단계 및
    상기 제어펄스에 의해 결정된 바대로 스위치 펄스의 파장과 필터의 통과대역에 따라 스위치 펄스를 통과시키거나 통과시키지 않는 단계로서, 파장 선택성 필터를 이용하여 다수개의 스위치 출력펄스를 각각 필터링하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 입력펄스를 스위칭하기 위한 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 입력펄스는 라만 한계와 동일한 동력수준을 갖는 것을 특징으로 하는 입력펄스를 스위칭하기 위한 방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 커플링 단계는 커플러 출력펄스의 스펙트럼 변동을 제한하기 위해 기본 솔리톤 순위에 근접하는 수준으로 커플러 입력의 동력수준을 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입력펄스를 스위칭하기 위한 방법.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 커플링 단계는 커플러 출력의 스펙트럼 변동을 제한하기 위해 약 N=0.5 내지 N=2사이의 수준으로 커플러 출력의 동력수준을 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입력펄스를 스위칭하기 위한 방법.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 방법은 커플러 출력펄스의 유효 라만 산란을 허용하기 위해 1ps 또는 그 이하 정도의 폭으로 커플러 출력펄스의 일시 폭을 축소하는 단계로 더 구성된 것을 특징으로 하는 입력펄스를 스위칭하기 위한 방법.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 방법은 커플러 출력펄스의 유효 라만 산란을 허용하기 위해 분산 축소 섬유를 이용하여 1ps 또는 그 이하 정도의 폭으로 커플러 출력펄스의 일시 폭을 축소하는 단계로 더 구성된 것을 특징으로 하는 입력펄스를 스위칭하기 위한 방법.
  18. 제 12 항에 있어서, 상기 방법은 펄스가 고유의 입력펄스 폭과 동일한 폭이되도록 출력펄스의 일시 폭을 확장하는 단계로 더 구성된 것을 특징으로 하는 입력펄스를 스위칭하기 위한 방법.
  19. 제 12 항에 있어서, 상기 방법은 펄스가 고유의 입력펄스 폭과 동일한 폭이되도록 분산 증대 섬유를 이용하여 출력펄스의 일시 폭을 확장하는 단계로 더 구성된 것을 특징으로 하는 입력펄스를 스위칭하기 위한 방법.
  20. 미리 정해진 동력수준을 가진 입력펄스를 전송하기 위해 채용된 다수개의 입력선과,
    라만 한계를 가진 출력섬유와,
    상기 입력선을 커플링하고, 출력섬유에 다수개의 입력펄스를 커플링하기 위해 채용되며, 입력펄스의 동력수준 합과 동일한 동력수준을 가진 커플러 출력펄스를 발생시키는 커플링 수단과,
    상기 출력펄스의 동력수준이 라만 한계를 초과할 때 커플러 출력펄스의 라만 산란을 선택적으로 유도하기 위해 채용되며, 상기 출력펄스의 파장을 선택적으로 변환시키는유도수단 및
    "0" 논리 출력으로 끝나도록 된 입력패턴에 해당하는 파장을 출력펄스가 갖는 곳에서 출력펄스를 차단하기 위해 채용된 파장 선택성 필터로 구성된 것을 특징으로 하는 광학 논리 게이트.
  21. 미리 정해진 동력수준을 가진 입력펄스를 전송하기 위해 채용된 입력선과,
    제어펄스를 전송하기 위해 채용된 제어선과,
    라만 한계를 가진 출력섬유와,
    상기 입력선과 제어선을 커플링하고, 출력섬유에 입력펄스와 제어펄스를 커플링하기 위해 채용되며, 입력펄스와 제어펄스의 동력수준 합과 동일한 동력수준을 가진 커플러 출력펄스를 발생시키는 커플링 수단과,
    상기 커플러 출력펄스가 라만 한계를 초과하는 동력수준을 갖는다면 커플러 출력펄스의 라만 산란을 선택적으로 유도하며, 커플러 출력펄스의 동력수준에 의해결정된 크기로 상기 출력펄스의 파장을 변환시키는 유도수단과,
    상기 커플러 출력펄스를 다수개의 스위치 출력펄스로 분할하기 위해 출력섬유에 연결된 분할수단과,
    상기 분할 출력펄스중 하나를 각각 받기 위해 채용된 다수개의 출력선 및
    각각 상기 출력선에 연결되고, 상기 제어펄스에 의해 결정된 바대로 스위치 펄스의 파장과 필터의 통과대역에 따라 스위치 출력펄스를 통과시키거나 통과시키지 않기 위해 채용된 다수개의 파장 선택성 필터로 구성된 것을 특징으로 하는 광학 스위치.
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