KR20010013957A - 광학 방사선 스위칭, 증폭, 제어 및 변조 방법 및 장치 - Google Patents

광학 방사선 스위칭, 증폭, 제어 및 변조 방법 및 장치 Download PDF

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메이어 알렉산더 알렉산드로비치
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Abstract

이 발명품은 옛날에 있던 모델에 비하여 조변수를 개선시킨다. 동력이 4배로 감축되었으며 신호의 강화가 2 배로 상승되었다. 제일 주요한 특성은 아래와 같다. 비선형의 광학 도파관은 많은 층의 MQW구조에 근거하여 생산된 것이며 직각의 분극을 가지고 있는 전자파가 상호작용을 한다. 시각 방사의 파장은 반향파장과 비슷하다. 횡단의 불균제를 고려하는 입구 및 출구 소자들은 입구 및 출입에 설립되는 것이며 변조를 만드는 것이다. 강화의 계수를 상승시키고 시각동력을 감소시키기 위하여 작은 전류가 무선형의 광학적 안테나를 가로질러서 가는 것이다. 또, 기구는 필요가 있는 조건을 보장하고 신호 강화의 계수가 상승하기 위한 임계동력을 받는 것을 보장하는 PELTIE란 요소를 가지고 있는 것이다. 이 기구의 설립방식과 광학적 요소의 조립방식은 특허를 얻어낸 것이다. 예비적 기술은 이미 기록된 조변수를 개선시킬 가능성이 있다.

Description

광학 방사선 스위칭, 증폭, 제어 및 변조 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SWITCHING, AMPLIFICATION, CONTROL AND MODULATION}
본 발명은 기본적으로 비선형, 통합 및 섬유 광학 분야에 관한 것으로, 보다 정확히 말한다면, 완전광학 스위칭 및 광학 트랜지스터 분야와 관련하고 또한 광섬유통신과 공중광학통신, 광학 논리 스키마 그리고 광학 방사선의 완전광학 스위칭, 증폭, 제어 및 변조가 요구되는 기타 분야에서 활용 될 수 있다.
반대방향 결합 파를 가진 광학 쌍안정 장치 특히 입방비선형매체를 가진 파브리-페로 (Fabry-Perot) 공진기 (Felber F.S., Marburger J.H., Appl. Phys. Lett., 28, 731, 1976; Marburger J.H., Felber F.S., Phys. ev., A 17, 335, 1878) 또한 분산결합 파 시스템에서의 스위칭 방법들은 이미 알려져있었다 (Winful H.G., Marburger J.H., Garmire E., Appl. Phys. Lett., 35, 379, 1979; Winful H.G., Marburger J.H., Appl. Phys. Lett., 36, 613, 1980). 이 파들이 비선형 매체에서 전파되면 이른바 단 방향 분산 결합파 (UDCW) 를 가진 기타 시스템류는 정보신호의 광학 스위칭, 변조 및 증폭을 위해서는 확대한 가능성을 제공한다. 최초로 UDCW를 근거로 한 광학 방사선의 광학 스위칭, 증폭 및 변조를 할수 있게된 방법과 장치들은 다음과 같은 논문들에서 기술 되었다. (A.A.Maier, ";The method of signal switching in tunnel coupled optical waveguides";, USSR Patent No1152397 (Sept. 1982, publ. 1998). [Byull. Izobret. (46), 300 (1988)]; A.A.Maier, ";Optical transistors and bistable elements on the basis nonlinear Transmission of light in systems with unidirectional coupled waves";, Kvantovaya Elektron. 9, pp.2296-2302 (1982). [Sov. J. Quantum Electron. v. 12, 1490 (1982)]; A.A.Maier, ";On self-switching of light in a directional coupler";, Kvantovaya Elektron. 11, pp.157-162 (1984). [Sov. J. Quantum Electron. v. 11, p.101 (1984)]; A.A.Maier, ";Self-switching of light in integrated optics";, Izv. Acad. Nauk SSSR, ser Fis. v.48, 1441-1446 (1984)). 이후에 본 방법과 장치들은 전세계에서 널리 발전되고 있다.
이미 알려져 있던 스위칭 장치 중 하나 (R.Jin, C.L.Chuang, H.M.Gibbs, S.W.Kohh, J.N.Polky, G.A.Pubans ";Picosecond all-optical switching in single- mode GaAs/AlGaAs strip-loaded nonlinear directional coupler";, Appl. Phys. Lett., 53 (19), 1977, pp. 1791-1792)는 순번으로 한 GaAs/AlGaAs 계층을 MQW형 비선형 광학 반도체 계층적 구조에 의해서 만들어진 비선형 터널 결합 광학 도파관(TCOW)들 (waveguides)을 포함하고 있다. 입구광학방사선 파장은 도파관의 입방비선형 계수가 대단하도록 이그지턴 공진 파장과 흡사한 것이다. 이 장치를 사용하여 수행할 수 있는 스위칭, 증폭, 제어 및 변조 방법의 요점은 광학 방사선을 비선형 터널 결합 광학 도파관들에 입력하고, 본 도파관들에 결합파들을 스위칭하고 이웃의 광학 도파관들 속에 있는 결합파들을 장치 출구에서 분리하는 것이다.
본 장치와 방법의 사용 시, 역시 임계값 전력 과 크리티컬 전력을 조절하기는 너무 어려운 것이다. 이 밖에 방사선을 비선형 TCOW들을 통과시키는 것은 이그지턴 공진 시에 흡수가 최대이기 때문에 1%뿐이였다. 본 장치의 활용범위의 한정은 부족전송 또한 임계값전력, 크리티컬전력 그리고 작업조건을 조절할 수 없었기 때문이다.
상기 단점들 외에도 본 스위칭 장치는 장치 입구와 출구에서 위치한 콜리메이트 (collimating) 광학 단점에 따라 광학 전력의 대단한 상실을 초래했던 것이다.
본 발명을 설명하기 위해서는 다음 과 같은 그림은 이용된다.
도 1은 MQW형 계층적 반도체 구조(예: )를 근거로 만들어진 릿지형(ridge-type) 스트립 비레프린젠트 비선광학파관 (1)의 횡단면을 볼 수 있다 (전기접점 포함; 2, 3).
도 2는 MQW형 계층적 반도체 구조(예: )를 근거로 만들어진 릿지형 터널 비선형 광학 도파관의 횡단면을 볼 수 있다 (전기접점 포함; 2, 3).
도 3은 비레프린젠트 비선형 광학 도파관의 횡단면에서 효율 레프랙티브 (refractive)색인 분배 또한 본 도파관의 (X) ";고속";축과 (Y)";저속";축에 대하여 X, Y 편광 벡터 오리엔테이션을 볼 수 있다.
도 4는 입력전력에, UDCW (결합 선형계수 포함)들 중 하나의 방사 전력 (비선형 광학 도파관 또는 비선형 TCOW를 통하여) 전송계수 의존성을 볼 수 있고, 수직선들은 임계값과 크리티컬 전력에 맞다.
도 5는 비선형 광학 도파관 (1)에 기초를 둔 광학방사 스위칭방법을 위한 장치를 보이는 도면이다.
도 6은 1개 비선형 광학 도파관 또한 원통 렌즈(10)와 그라단(11)에 기초를 둔 대물 렌즈를 가진 장치변종의 그림들을 볼 수 있다.
도 7은 파라데이 광학 세포를 사용하는 장치를 회로도를 보이고 있다. 있다.
도 8은 비선형 광학 도파관, 입구 도파관 과 출구 도파관을 포함하는 통합 모듈 모양으로 만들어진 장치변종들의 그림을 나타내고 있다.
도 9는 신호광학방사 두개를 위한 입구를 가진 장치변종들의 그림을 나타내고 있다.
도 10은 원통 렌즈와 그라단 모양으로 만들어진 대물 렌즈를 가진 비선형 TCOW 에 기초를 둔 장치변종의 그림들을 나타내고 있다.
도 11은 입구 광학 도파관과 출구 광학 도파관을 가진 비선형 TCOW에 기초를 둔 장치변종의 그림들을 나타내고 있다. 본 장치는 약한 신호의 증폭기 (예: 광섬유 통신에 중계기) 또는 신호 취급 장치(예: 광학논리 스키마)로 작동할 수 있다.
도 12는 UDCW의 스위칭, 증폭 그리고 편광이 각종 주파수에 이루어지고 있는 2차, 비선형 TCOW에 기초를 둔 장치변종의 그림들을 나타내고 있다.
도 13은 ";공중"; 비선형 광학 모듈 (a, b, c, d) 또한 완전 도파관형 비선형 광학 모듈 (e) 모양으로 제조된 장치의 구조적 수행 방식을 드러내고 있다. 화살표들은 입구와 출구의 방사 방향을 나타내고 있다.
도 14는 증폭된 신호로 표현된 오실로스코프 화면 사진들을 나타내고 있다. 증폭계수는 약 100 이다. 사각형 임펄스 (미앤더, meander) 모양을 가진 최초 신호는 그의 진폭이 자그마하기 때문에 오실로스코프 빔의 줄과 합병되었으므로 나타나지 않는다. 직교편광 UDCW들 사이에 ";추가성";이 보이는데, 증폭신호의 메앤더(상부와 하부)들은 각종 극성을 가지고 즉 반대 페이즈로 증폭되고 있다.
도 15는 증폭된 신호로 표현된 오실로스코프 화면 사진을 나타내고 있다. 증폭계수는 약 100 이다. 저잡음 정밀 전원, 온도 제어 장치 그리고 안정기 (비선형 광학 도파관과 레이저 경우)가 사용되고 있다. 도 14와는 달리 비선형 광학 도파관 입구앞에 배치된 편광장치 및/또는 광학분리기가 사용되고 있다.
도 16은 본 비선형 광학 도파관에서 직교편광 UDCW 셀프 스위칭에 의하여 변조계수증폭(상부) 또한 본 비선형 현상이 없을 때의 변조부재(하부)를 나타내고 있다. 양 경우에는 파라데이 효과가 있다.
도 17은 비선형 광학 도파관에 입력되고 있는 광학 방사의 평균 입구 전력 수준을 조정하여 차동증폭계수를 제어하고 있는 것을 보여 주고 있다. 광학 방사는 본 도파관 입구 앞에 저변조를 가진다.
도 18은 본 도파관 입구 앞에 비선형 광학 도파관에 입력되고 있는 약하게 변조된 광학방사의 평균 입구 전력을 제어하여 직교편광 UDCW들 사이에 (분리한 후) 스위칭과 비율 처리를 나타내고 있다. 미앤더 ";극성"; (페이즈)는 반대로 (a, b)된 동시에 (전자수단을 이용하여 증폭되고 상부 오실로스코프의 화면에 보이고 있는) 초기의 광학레이저 신호는 ";극성"; (페이즈)에 따라 반대로 되지 않는다.
도 19는 비선형 광학 도파관의 횡단면 사진이다 (1). 사진은 주사형 전자 현미경을 사용하여 만들어진 구조계층들에 수직이 된 방향으로 Ga, Al 분배를 보이고 있다. MQW형 구조모양으로 생성된 도파관 계층 지역에 Ga 다소 구내 피크 가 있다(예:). 비선광학파관 (1)은 릿지형 도파관으로 만들어진다. 이 도파관의 상부 표면은 전기접점 (전극) (2)을 표현하는 Au의 얇은층으로 덮인다 (도 1). 크기를 비교하기 위해 10 크기에 맞는 선이 그어진다.
도 20은 위에서의 비선형 광학 도파관의 외관이다.(전류통과를 위해) 작은 전선 땜질을 위한 접점 평판이 보인다.
도 21은 광학 트랜지스터와 같이 작동 하고 있는 비선형 광학 모듈 사진을 드러낸다. 크기를 비교하기 위해 스위스 5 프랑 화폐를 나타난다.
본 발명의 기술 결과는 장치 입구에서의 펌프 전력 격감, 증폭 계수(또한, 신호변화에 대한 장치감도계수)와 스위칭 깊이 계수 증가 가능, 임계값 전력과 크리티컬 전력 조절 가능, 가변신호의 차동증폭계수와 장치출구에서의 결합파들의 전력비율 제어가능, 그리고 장치의 신뢰도와 장치의 작은 크기 보장으로 되는 것이다.
본 발명의 양 기술결과는 광학 트랜지스터와 그 것에 기초를 둔 장치들을 제조하기 위해 좋은 조건을 세우는 것이다.
또한, 본 발명의 기술 목적은 입방 비선형 도파관을 이용하여 고속작동을 거두는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 방법은, 적어도 두 개의 헤테로-트랜지숀을 포함하는 교호적인 층들을 이용하여 MQW형 구조로 적층된 반도체에 의거하여 만들어진 비선형 광 도파관을 이용하여 실현되고, 상기 문턱 전압 보다 큰 전력과 적어도 하나의 가간섭성 신호 광학 방사선를 이용한 펌프 광학 방사선의 상기 비선형 광도파관내로의 피딩, 상기 비선형 광 도파관에서의 상기 단방향 분산 결합파들의 상호작용, 그리고 상기 비선형 광 도파관의 출력 이후의 상기 단방향 분산 결합파들의 분리를 포함하는 상기 비선형 광 도파관은 적어도 두 개의 단방향 분산 결합파들로의 확산 가능성으로 만들어지는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 방법이다.
큐빅-비선형 및/또는 쿼드래틱-비선형 광 도파관이 사용되고, 상기 펌프 광학 방사선 및/또는 신호 광학 방사선의 파장 λ는 0.5λr＜λ＜1.5 λr조건으로부터 선택되고, λr은 상기 비선형 광 도파관의 상기 MQW형 구조의 반도체의 하나의 광자 엑시톤 동조 및/또는 두 개의 광자 엑시톤 동조 및/또는 밴드 갭 동조 및/또는 반 밴드 갭 동조의 파장이다.
전류는 상기 비선형 광 도파관을 통해 이동되고, 상기 비선형 광 도파관의 길이는, 상기 단방향 분산 결합파들 중 하나의 전력의 적어도 10%를 상기 단방향 분산 결합파들로부터 다른 하나로 스위칭 및/또는 전송하는데 필요한 최소한의 길이이고, 상기 단방향 분산 결합파들 중 하나의 전력의 적어도 10%를 상기 단방향 분산 결합파들로부터 다른 하나로 스위칭 및/또는 전송하는데 필요한 상기 비선형 광 도파관의 길이는 상기 단방향 분산 결합파들로부터의 거의 감쇄된 파의 전력이 20 배 또는 그 보다 작은 만큼 감쇄되는 상기 길이를 초과하지 않는다.
또한, 상기 비선형 광 도파관의 입력전에 전력 또는 위상, 또는 편광, 또는 상기 신호 광학 방사선의 파장, 또는 상기 비선형 광 도파관내로의 상기 신호 광학 방사선의 피딩각은 변화되고, 및/또는 상기 비선형 광 도파관의 입력에서 상기 단방향 분산 결합파들의 위상차를 변화하고, 및/또는 상기 비선형 광 도파관의 입력에서 상기 단방향 분산 결합파들의 전력들 사이의 비율을 변화하고, 또는 상기 신호 광학 방사선와 상기 펌프 광학 방사선의 위상차를 바꾼다.
광학 방사선 또는 신호 광학 방사선을 비선형 광학 도파관에 입력할 때 연속 방사나 신호 광학 방사 전력 또는 편광 또는 파장 또는 입력각, 본 비선형 광학 도파관에 대하여 전계 또는 자계를 변화되고 있다.
비선형 광학 도파관은 비레프린젠트(birefringent) 도파관 및/또는 광학적으로 적극적인 도파관으로 제조된다.
전류는 비선형 광학 도파관을 통과한다.
";λ";방사선 파장은 0.5λr＜λ＜1.5 λr 조건에서 선택되는데 ";λr"; - 비선형 광학 도파관 반도체 구조의 단 포톤 이그지턴 공진 및/또는 쌍 포톤 이그지턴 공진 및/또는 금지대의폭 공진 및/또는 반 금지대의폭 공진 파장이다.
연속 방사나 신호 광학방사 전력 또는 편광 또는 파장 또는 입력각, 본 비선형 광학 도파관에 대하여 외부의 전계 또는 자계가 변화되고 있다.
광학방사선 스위칭, 증폭, 제어 및 변조 방법의 제5, 6 변종 경우에는 TCOW 비선형 광학 도파관들은 사용되고 특히 TCOW 비선형 광학 도파관들중 적어도 하나는 적어도 두 개 헤테로 트랜지숀을 가진, 계층들이 순번으로 하는 MQW형 계층적 반도체 구조의 근거로 만들어졌으며 특히 상기 두 변종은 임계값전력 보다 더 큰 전력이 있는 고헤렌트 광학방사선 또는 임계값전력 보다 더 큰 전력이 있는 펌프 광학방사선 그리고 신호적 고헤렌트 광학방사선의 적어도 하나를 비선형 광학 도파관들중 적어도 하나에 입력하는 것, 비선형 TCOW 들에서의 UDCW들 대화 또한 각종의 도파관에서의 방사선출력 및/또는 분리기에 의해 본 비선형 광학 도파관 출구에서의 UDCW들 분리 및/또는 광학파들의 구별을 포함하고 있다.
상기를 감안하여 부여된 임무는 다음과 같이 해결될 수 있다.
비선형 광학 도파관은 입방 및/또는 2차 도파관으로 제조된다.
전류는 비선형 광학 도파관들의 적어도 하나를 통과되고 있다.
";λ";방사선 파장은 0.5λr＜λ＜1.5 λr 조건에서 선택되는데 ";λr"; - 비선형 광학 도파관 반도체 구조의 단 포톤 이그지턴 공진 및/또는 쌍 포톤 이그지턴 공진 및/또는 금지대역폭 공진 및/또는 반 금지대역폭 공진 파장이다.
광학 방사선을 비선형 광학 도파관에 입력할 때 입력광학방사의 전력 및/또는 편광 및/또는 파장 또는 비선형 광학 도파관들의 적어도 하나에 대하여 외부의 전계 또는 자계를 변화되고 있다.
그러면 방법의 각 변종 경우에는 비선형 광학 도파관의 길이는 전자파 동력의 10%를 다른 전자파 동력으로 전환하기 위한 길이에 비하여 많지 않으면 안된다. 또는, 위와 같은(10%) 길이는 만약 전자파의 동력이 20배로 약화된다는 길이 보다 더 많으면 안되거나 혹은 보다 적다.
보다 바람직하는 제의된 방법과 장치수행 경우에는 비선형 광학 도파관의 길이는 전자파 동력의 50%를 다른 전자파 동력으로 전환하기 위한 길이에 비하여 많지 않으면 안된다. 또는 위와 같은(50%) 길이는 만약 전자파의 동력이 10배로 약화된다는 길이 보다 더 많으면 안된다
특별 경우에는 비선형 광학 도파관 입구에 방사선 전력 또는 펌프 광학 방사선 전력은 출구에서 차동증폭계수의 일정된 치 및/또는 UDCW 전력비율 및/또는 페이즈 차이 비율의 일정된 치를 유지할 수 있을 만큼 세워져 있다. 이외에도 연속방사의 평균 전력 또는 펄스방사의 파고 전력 또는 펌프 광학 방사 전력은 안정되고 있다.
입방 비선형 광학 도파관 또는 입방 비선형 TCOW 경우에 차동증폭계수의 증가와 증폭 선형성을 유지하기 위해서는 입력된 연속방사 전력 또는 펄스방사의 파고 전력 또는 펌프 광학 방사 전력은 일반적으로 부터 ( - 크리티컬전력, 아래 설명할 것) 까지 범위 또는 주로 부터 까지 범위 또는 차라리 부터 까지 범위에서 선택되고 있다.
특별 경우에는, 광학방사 또는 펌프광학방사 및/또는 신호광학방사로서 펄스방사(특히 솔리톤)는 활용되는 것이다.
기타 특별 경우에는, 비선형 광학 도파관 온도는 비선형 광학 도파관 출구에서 UDCW들의 임계값전력 및/또는 크리티컬전력 및/또는 차동증폭계수 및/또는 전력비율 및/또는 페이즈 차이 비율의 일정된 치를 선택하고 유지할 수 있을 만큼 세워져 있다. 이외에도 비선형 광학 도파관 온도는 안정되고 있다.
임계값 방사강도 감소와 외부온도영향의 제거를 위해 비선형 광학 도파관 온도 또는 비선형 TCOW들 온도는 온도 조절기 및/또는 온도 조절기 및/또는 온도 안정기를 가진 펠티엘 구성 요소의 적어도 하나를 이용해서 조정 안정되고 있다.
각 본 방법 변종 경우에는, 펌프광학방사전력은 신호광학방사전력 보다 적어도 오더정도(by the order) 더 클 수 있다. 또는, 펌프전력과 신호전력은 그들의 평균이하 가치와 오더이하 정도로 다를 수가 있다.
보통 비선형 광학 도파관의 끝면들 중 적어도 하나는 반사가 없는 것으로 만들어진다.
광학방사의 ";λ"; 파장은 0.9λr＜λ＜1.1 λr 조건에서 선택되는 보통이다.
특별 경우에, UDCW들은 각종의 길이파 및/또는 각종의 편광파 및/또는 각종의 도파관 모드파로 되는 것이다.
특별 경우에, 비선형 광학 도파관에 입력된 광학방사에서 직교편광이 있는 UDCW들 사이에 페이즈 차이는 비선형 광학 도파관 출구에서 차동증폭계수 및/또는 UDCW들 전력비율 및/또는 UDCW 페이즈들 사이에 차이가 일정된 가치를 유지할 수 있을 만큼 세워져있다.
일반적으로, 비선형 광학 도파관 또는 비선형 TCOW에 입력된 고헤렌트 광학방사 또는 펌프광학방사 또는 신호 광학방사로서 반도체레이저 및/또는 레이저 모듈의 광학방사는 사용되고 있다. 특히, 임계값 전력과 크리티컬 전력 조절 또는 선택 또한 차동증폭계수의 증가나 조정을 위해 레이저 및/또는 레이저 모듈의 방사하고 있는 반도체 구조의 온도는 추가로 조정되고/나 안정되는 것이다.
광학방사의 비선형 광학 도파관 입력 및/또는 광학방사의 이 도파관 출력의 효율성을 높이기 위해 광학방사입력/출력의 광학요소(";입력/출력의 요소";) 본 비선형 광학 도파관 입구 및/또는 출구에서 설치되고, 특히 입력/출력의 요소는 비선형 광학 도파관에 대해 전류가 이 비선형 광학 도파관을 통과할 때 생기고 있는 본 비선형 광학 도파관의 발광 방사에 의해 조정 결과에 거두어질 만큼 정확히 고정되고 있다.
보통 본 입력/출력의 요소는 본 비선형 광학 도파관의 횡단면 비대칭을 감안하여 제조되고 있다.
보다 바람직하는 경우에는 입력/출력의 요소는 대물 렌즈 모양으로 제조되는데, 특히 대물 렌즈는 원통형 렌즈와 그라단을 포함한다.
보다 바람직하는, 기타 경우에는 입력/출력의 요소는 입력/출력 광학 도파관(";입력/출력파관";) 모양으로 만들어진다.
일반적으로, 상기 방법의 각 변종 경우에 0.5mA - 10mA 범위에 맞추는 직류는 비선형 광학 도파관을 가로로 통과하고 있는 데, 특히 평균가치에 대해 전류가치 스프레드는 시간적으로 0.1mA를 넘지 않는다.
특별 경우에, 전류는 제어될수 있도록(특히, 광학통신에 잡음과 공중 소란을 제거하기 위해) 일정시간 간격으로 비선형 광학 도파관을 통과되고 있다.
기타 특별 경우에, 공중 잡음과 소란을 제거하기 위해 할당되어 연결된 한 방향의 전자파들이 출입에서 구분된 후, 동력시간에따라 비교해야 하며 반대의 방향으로 가는 변조가 차별적인 강화를 측정하는 기계로써 되는 것이다.
차라리 반사된 방사의 반대영향을 제거하기 위해 비선형 광학 도파관 입구앞에 및/또는 도파관 출구 뒤에 광학분리장치는 설치되고 있다.
광학방사선 스위칭, 증폭, 제어 및 변조 방법의 제1, 2 변종 경우에는 적어도 두 개 헤테로 트랜지숀을 가진, 계층들이 순번으로 하는 MQW형 계층적 반도체 구조의 근거로 만들어진 비선형 광학 도파관은 있으며, 특히 본 비선형 광학 도파관은 단 방향 직교 결합파의 적어도 2개가 본 도파관에서 전파할 만큼 제조되고 특히, 본 장치는 비선형 광학 도파관 입구 및/또는 출구에서 위치한 입력/출력 광학요소 또한 본 비선형 광학 도파관 출구에서의 UDCW들 분리기를 포함하고 있다.
상기를 감안하여 부여된 임무는 다음과 같이 해결될 수 있다.
위에 언급된 비선형 광학 도파관이 입방단위로 또는 평방단위로 되는 것이다.
위에 언급된 비선형 광학 도파관으로 전류가 들어갈 수 있도록 특별한 도르래를 가지고 있는 것이다.
MQW란 구조에 표시되는 금지지대의 절반인 반향이나 금지지대에 맞는 반향의 ";λ";란 파장은 0.5λr＜λ＜1.5λr 조건에서 선택되는데 ";λr"; - 비선형 조건에 따라 선택되는 것이며, ";";란 것이 비선형 광학 도파관으로 들어가는 시각방사 하나의 파장을 뜻하는 것이다.
위에 언급된 광학적 입구/출입 요소들은 비선형 광학 도파관에다가 전류를 여과하는 것으로 인하여 발생되는 발광방사 조정의 정확에 따라 조정하고 설립되는 것이며 전류의 동력이 초등동력 보다 많지않으면 안된다.
이 기구는 펠티에 열전대가 하나 있으며 온도 송환기도 있는 것이다. 또, 열전대의 한 쪽은 극초단파 수신용 안테나 와 송화기하고 활동하고 있는 것이다.
이밖에 비선형 광학 도파관의 길이는 전자파 동력의 10%를 다른 전자파 동력으로 전환하기 위한 길이에 비하여 많지 않으면 안된다. 또는, 위와 같은(10%) 길이는 만약 전자파의 동력이 20배로 약화된다는 길이 보다 더 많으면 안된다. 혹은 더 작은 것이다.
기구의 특성은 아래와 같다. 펠티에(PELTIER)란 열전대와 온도 송화기는 온도를 안정하게 하는 기구와 연결되는 것이다.
보통 비선형 광학파 끝편은 반사없는 커버를 갖다.
특별 경우에, 증폭계수제어를 위하여 직류원은 고속스위칭과 결합되고 있다.
다른 특별 경우에, 장치출구에서 UDCW의 분리기 뒤에 광학 상관 장치 및/또는 차동 증폭기가 배치된 것이다.
특별 경우에, MQW구조는 반도체가 있는 것이고, 아래와 같이 교체하는 층을 가지고 있는 것이다.
GaAs/AlxGa1-xAs, 아니면 InxGa1-xAs/InP, 아니면 In1-xGaxAsyP1-y/In1-xGaxAsyP1-y, 아니면, 아니면 CdSe1-x/CdSe, 아니면 InAs1-xSbx/InAs 아니면 PbSxSe1- x/PbSe 아니면 GeSi1-x/Si.
TCOW 이용의 경우에, 쌍 비선형 도파관은 계층들이 순번으로 하는 MQW형 계층적 반도체 구조의 근거로 만들어지는 것이 보통이다.
선형편광 (linearly polarized) 방사의 전기필드벡터 또는 광학 방사의 편광타원축에 대해 비선형 광학 도파관의 ";고속"; 이나 ";저속";의 축들을 지향할 수 있도록 반도체 레이저 또는 레이저 모듈 및/또는 입력/출력 광학 요소 비선형 광학 도파관 및/또는 장치 출구에서의 UDCW의 분리기 및/또는 광학분리장치는 상기 요소들이 장치의 광학 축 주위에 상호에 대해 회전을 가능케 하는 광섬유 커넥터나 소켓에 의해 서로 간에 결합되고 있다. 이 경우에 광학 분리장치는 도파관적 광학분리장치로 만들어지고 보통 광섬유 분리장치모양으로 제조된 것이다.
일반적으로, 비선형 광학 도파관은 이 비선형 광학 도파관에 입력된 광학방사 편광벡터에 대해서는 이 도파관에 입력된 선형편광 광학방사의 전기필드 벡터들 또는 이 도파관에 입력된 타원형으로 편광된 광학방사의 편광 타원 축은 비레프린젠트 비선형 광학 도파관 에 ";고속";축 및/또는 ";저속";축 에 대해 10°＜α＜80°각도로 설치되는데, 때로는 40°＜α＜50°, 특히 45°로 설치된다.
UDCW들은 직교결합 UDCW로 되면 본 경우에 편광장치(예: 폴라로이드)로서 제조된 분리기의 각도위치가 검토 대상으로 2개 UDCW를 확정(선택)하고 있는 것을 지적해야한다. 그러므로, 비선형 광학 도파관에 대하여 분리기의 상호회전을 가능케하는 것이 바람직 하다. 이것은 광섬유 소켓과 커넥터(FC/PC)를 사용함으로써 거두어질 수 있다.
특별 경우에, 장치는 장치입구에서 배치된 펌프광학방사와 적어도 1개 신호광학방사의 혼합기를 추가로 포함하는데, 특히 본 혼합기는 출구분기가 입구 도파관으로 된 도파관 혼합기 모양으로 제조된다.
일반적으로 입력/출력 요소는 접착제, 스플라이스, 땜질 그리고 타이니 기계적 커넥터에 의하여 비선형 광학 도파관과 연결된다.
비선형 광학 도파관의 입구 및/또는 출구에서 UDCW의 요구된 페이즈 차이를 정하기 위하여 페이즈 보상기 또는 페이즈 제어장치는 본 비선형 광학 도파관앞 및/또는 비선형 광학 도파관 뒤에 고정된 것이다. 특히 페이즈 보상기 또는 페이즈 제어장치는 광학 도파관으로 만들어질 수 있다.
광학방사선 스위칭, 증폭, 제어 및 변조 장치는 흡사한 장치와 쉽게 통합되는 것이고, 즉 ";클로닝";이 쉬운다. 이 목적을 위하여 장치는 첫째 장치와 흡사한 장치의 적어도 하나를 추가로 포함하는데, 특히 각 다음 장치의 적어도 1개 입력요소는 앞 장치의 적어도 1개 출력요소 와 광학적으로 연결된다.
광학방사선 스위칭, 증폭, 제어 및 변조 방법의 제1, 2 변종 경우 장치는 적어도 두 개 헤테로 트랜지숀을 가진, 계층들이 순번으로 하는 MQW형 계층적 반도체구조의 근거로 만들어진 비선형 광학 도파관을 포함하는데, 특히 본 비선형 광학 도파관은 적어도 2개 UDCW 이 그것 속에 전파할 만큼 제조된다. 이외에도 본 장치는 비선형 광학 도파관 입구 및/또는 출구에서 배치된 입력/출력 광학요소 또한 장치출구에서 UDCW 분리기를 갖다. 이 경우에 부여된 임무는 다음과 같이 해결될 수 있다.
제3변종 경우에, 비선형 광학 도파관을 포함하고 많은 층의 반도체로 (MQW종류) 구성되는 광학방사의 변조, 조절, 스위칭 등을 검토하는 기구는 할당되어 연결된 한 반향의 전자파를 전파시킬 수 있는 것이다.
반대 방향 결합파의, 광학 방사를 비선형 광학 도파관으로 입구/출입하기 위한 특별한 요소를 가지고 있으며 , 이 경우에 부여된 임무는 다음 과 같이 해결될 수 있다.
위에 언급된 무선형의 광학적 극초단파 수신용 안테나가 입방단위로나 평방단위로 되는 것이다.
적어도 1개 위에 언급된 극초단파 수신용 안테나로 전류가 들어갈수 있도록 특별한 도르래를 가지고있는 것이다.
MQW란 구조에 표시되는 금지지대의 절반인 반향이나 금지지대에 맞는 반향의 ";λ"; 파장은 0.5λr＜λ＜1.5λr 조건에 따라 선택되는 것이며 λr란 것이 극초단파 수신용 안테나로 들어가는 시각방사 하나의 파장을 뜻하는 것이다,
이 밖에 상기 입력/출력광학요소는 작어도 1개 상기 비선형 광학 도파관의 입구 및/또는 출구에서 고정되는 것이다.
위에 언급된 광학적 입구/출입 요소들은 비선형 광학 도파관에다가 전류를 여과하는 것으로 인하여 발생되는 발광방사 조정의 정확에 따라 조정하고 설립되는 것이며 전류의 동력이 초등동력 보다 많지 않으면 안 된다.
이 외에도 비선형 광학 도파관의 비선형의 계수가 초등 비선형의 계수보다 더 높다.
이 기구는 펠티에(PELTIER) 열전대가 하나 있으며 온도 송환기도 있는 것이다. 또, 열전대의 한 쪽은 극초단파 수신용 안테나와 송화기하고 활동하고 있는 것이다.
특별 경우에, MQW구조는 반도체가 있는 것이고, 아래와 같이 교체하는 층을 가지고 있는 것이다.
GaAs/AlxGa1-xAs, 아니면 InxGa1-xAs/InP, 아니면 In1-xGaxAsyP1-y/In1-xGaxAsyP1-y, 아니면, 아니면 CdSe1-x/CdSe, 아니면 InAs1-xSbx/InAs 아니면 PbSxSe1- x/PbSe 아니면 GeSi1-x/Si.
일반적으로, 적어도 1개 온도 센서 및 적어도 펠티엘 요소는 온도제어장치 및/또는 온도 안정기와 전기적으로 연결된 것이다.
일반적으로, 장치는 비선형 광학 도파관의 전기접점과 전기적으로 연결된 전원을 추가로 갖춘다.
일반적으로, 전류는 상기 반도체 구조의 계층들에 수직이 된 방향으로 비선형 광학 도파관을 통과하고 있는 것이다.
정밀 직류원 은 전원으로 되는 보통이다. 특히 본 정밀 직류원은 장치 활용시 전류가 0.5mA - 10mA 범위에 비선형 광학 도파관을 가로로 통과하게 한다. 특히 전류가치들의 시간적인 스프레드는 0.1mA를 초과하지않다.
이 외에도 부여된 임무는 적어도 두 개 헤테로 트랜지숀을 가진, 계층들이 순번으로 하는 MQW형 계층적 반도체 구조를 근거로 만들어진 최소한 1개 비선형 광학 도파관 또한 광학방사 입력 및/또는 출력을 위한 입력 및/또는 출력요소의 위치 조정, 설치 그리고 연결을 포함하는 비선형 광학 모듈의 합성방식으로 수행되고 있는 것이다. 본 임무수행방식은 역시 비선형 광학 도파관의 전류통과를 위한 접점을 가진 비선형 광학 도파관에 대해 입력 및/또느 출력요소의 위치 조정 과 고정을 포함한다. 특히 위치 조정과 고정은 비선형 광학 도파관의 전류통과시 생기고 있는 비선형 광학 도파관의 발광 방사에 의하여 실시되는 것이다. 비선형 광학 모듈은 최소한 1개 비선형 광학 도파관과 입력/출력요소로 되어 있다.
이 외에도 부여된 임무는 최소한 2개 광학모듈을 포함하는 광학신호취급장치를 사용함으로써 수행되고 있다. 상기 비선형 광학 모듈 2개 중 각 모듈은 적어도 두 개 헤테로 트랜지숀을 가진, 계층들이 순번으로 하는 MQW형 계층적 반도체 구조를 근거로 만들어진 1개/2개 비선형 광학 도파관 또한 최소한 2개 UDCW이 그것속에 전파할 만큼 제조된 비선형 광학 도파관을 가지는 것이다. 비선형 광학 모듈의 입구와 출구는 광학신호취급기능에 따라 서로간에 연결된다. 이밖에 비선형 광학 도파관은 비선형 광학 도파관의 전류통과를 위한 전기 접점을 갖춘다. 앞 광학 모듈과 다음 광학 모듈의 입구와 출구는 앞 광학 모듈 및/또는 다음 광학 모듈의 비선형 광학 도파관의 발광 방사를 이용하여 입구와 출구의 위치 조정 결과에 이루어진 정확 정도로 상호에 대해 고정되고 있다. 본 발광 방사는 본 비선형 광학 도파관의 전류통과시 생기는 것이다.
단방향 분산 결합파(UDCW)들은 광학분야에서 전체의 파류로 된다. UDCW들은 2개 그룹으로 나눌 수 있는데 그것은 선형결합을 가진 UDCW 그룹과 비선형 결합을 가진 UDCW그룹으로 된다. 첫째 그룹(더 큰 것)은 터널로 결합된 광학 도파관의 파(TCOW), 비레프린젠트형 또는 자기 적극형 또는 광학 적극형 광학 도파관에 포함되는 각종 편광 (보통 상호 직교 편광)의 파, 잡종의 광학 도파관에 포함되는 각종 도파관형 모드, 정기 구조의 전달과 디프랙트 (diffracted)파 등을 포함한다. 파들의 휘도가 작고, 파들이 전파하고 있는 매체의 비선형성을 무시할 수 있는 선형조건의 경우에는 파들 사이에 그것들이 전파될수록 전력교환이 정기적으로 발생된다.
둘째, UDCW 그룹은 2차 및 입방 비선형 광학 도파관의 각종 주파수 파들을 포함하고 있다. 입방 비선형 광학 도파관의 파들의 경우에 단방향 4개파들의 상호작용 또는 셋째 고조파의 단방향 생성 파들로 간주한다. 2차 비선형 광학 도파관의 각종 주파수 파들의 경우에 3개파들의 상호작용의 단방향 결합파들로 간주한다( ). 무엇보다도 둘째 고조파 생성시 단방향 결합파들로 간주한다 ( , ).
직교편광의 UDCW 및 각종 도파관 모드의 UDCW들은 선형 및 비선형 분산 결합을 가질 수 있다.
다른 결합파 류 (반대 방향 결합 파들)는 파브리-페로 공진 장치에의 파, 정기구조에 의해 분산 결합을 가진 광학 도파관에의 통과와 반사파 (예: 창살형), 4개 주파수의 반대대화 시 각종주파수의 파들을 포함한다. 같은 파들 대화시 입방 비선형 매체에서 광학 쌍안정 요소는 수행되고 있다.
제의된 방법은 비선형 광학 도파관 또는 비선형 TCOW에 본 결합파들간에 전력의 격심 재분배에 의해서는 수행되고 있다.
보다 바람직한 경우에는 제의된 방법의 수행은 비선형 광학 도파관의 길이는 전자파 동력의 50%를 다른 전자파 동력으로 전환하기위한 길이에 비하여 많지 않으면 안된다. 또는, 위와 같은(50%) 길이는 만약 전자파의 동력이 10배로 약화된다는 길이 보다 더 많으면 안된다.
스위칭이나 증폭에 필요한 입력 전력을 감소하기 위하여 비선형 광학 도파관은 MQW(mutiplicity of quantum wells)형 계층적 (";웨이퍼";) 반도체 구조를 기초로 하여 만들어 질 필요가 있다 (도 1, 2). 특히, 비선형 광학 도파관에 입력된 최소한 1개 광학방사의 파장은 상기 구조에 공진 파장과 흡사 되어야 한다.
일반적으로, 이 구조는 비레프린젠스가 있는데 즉 ";고속"; 축 과 ";저속"; 축 또한 그의 횡단면에 효율적 리프렉트 지표의 엘립소이드(ellipsoid)는 있다 (도 3). 이 구조의 비레프린젠스는 직교편광 UDCW의 셀프 스위칭을 이용하여 상기 구조를 기초로 한 효율적 완전광학 트랜지스터 수행을 가능케 하는 이 구조의 결정적인 인수 도(높은 비선 계수 외)이다.
용어의 혼잡을 피하기 위해서는 상기 MQW 형 구조의 공진은 단 포톤 이그지턴 공진 또는 쌍 포톤 이그지턴 공진 및/또는 상기 MQW 형 구조의 금지대에 맞는 공진 또는 반 금지대에 맞는 공진이 있는 것을 의미한다. 또한, 이것은 단 포톤 흡수 공진 이나 쌍 포톤 흡수 공진을 의미한다고 지적해야한다.
때로는 ";발명공식"; 과 ";발명내용"; 그리고 ";발명수행변종"; 에 있어서 ";단 포톤 이그지턴 공진"; 또는 ";쌍 포톤 이그지턴 공진"; 이라는 용어가 사용되는 경우가 있다. 그러나, 이그지턴 공진이 없으나 수행되지 않아 버리면, 상기 MQW 형 구조의 금지대에 맞는 공진 또는 반 금지대에 맞는 공진을 염두에 둘 수 있다. 이 경우에 또 단 포톤 흡수 공진이나 쌍 포톤 흡수 공진을 의미한다.
비선형 작용 조건을 보장하기 위하여 비선형 광학 도파관에 입력된 광학 방사 전력 (강도) 또는 펌프 광학 방사 전력은 Pthr=IthrSeff임계값 전력 (Seff- 비선형 광학 도파관의 효율적 횡단면, Ithr- 임계값강도)을 넘어야 한다. 임계값 전력을 비선형 광학 도파관이나 비선형 TCOW에 입력된 광학 방사 전력으로 일정합니다. 본 임계값전력이 초과되면, ∂Pkl/∂P0, ∂Pkl/∂P10, ∂Pkl/∂PSO차동증폭계수 중 적어도 하나의 절대치 의 적어도 하나는 1.05를 넘는다. 이 경우에 k=0,1.... - 스위칭에 관여하고 있는 결합파들 중 하나의 번호이고, 즉 비선형 광학 도파관이나 비선형 TCOW 속에 그것사이에 광학 전력의 재분배가 일어나고 있는 결합파들 중 하나의 번호이다. 각종편광의 UDCW 스위칭의 경우에 ";k"; 지표는 편광의 번호이다. 예를 들어서 상호직교편광 UDCW 경우에 ";0"; 지표는 선형편광을 의미하고, ";l"; 지표는 앞의 편광에 직교된 다른 선형편광을 의미한다. 순환편광 UDCW 경우에 ";k"; 지표는 시계방향 및 시계 방향과 반대의 편광 번호이다. 파의 각종 주파수를 가진 UDCW 스위칭의 경우에 ";k"; 지표는 주파수 번호이다. 비선형 TCOW 경우에 ";k"; 지표는 UDCW중 각 파가 자기의 도파관속에 전파되고 있기 때문에 비선형 광학 도파관 번호이다. 파브리-페로 (Fabry-Perot) 공진 장치를 기초로 한 광학 쌍안정 요소와 반대 분산 결합를 기초로 한 광학 쌍안정 요소의 경우에는 직접 (k=0)방향과 반대 (k=1)방향으로 전파되고 있는 파 번호이다. 정기구조 또는 (평면 광학 도파관에) 창살에의 브래그(Bragg) 디프랙션 시, UDCW 경우에는 ";k"; 지표는 전송 (k=0)과 디프랙트 (k=1) 파 번호이다. 각종 도파관 모드형 UDCW 경우에는 ";k"; 지표는 도파관 모드 번호이다.
";l"; 지표는 강도(또는 전력)가 비선형 광학 도파관 출구에서의 방사와 관련된 것을 의미한 지표이다. ";l"; 는 비선형 광학 도파관 길이 또는 비선형 TCOW 길이를 의미하고 즉 z = l 좌표 시 전력 (강도) 가치를 의미한다.및의 둘째 ";0"; 지표는 비선광학파관 (또는 비선형 TCOW) 입구에의 강도가 감안된 것을 명시한다 (즉 z=0 시).
";s"; 지표는 장치입구에의 신호 광학 방사를 의미하는데 ∂Pkl/∂PSO신호 광학 방사의 차동증폭계수이다.
페이즈 및/또는 주파수 변조의 경우에_Pthr는(∂Tk/∂ωk0)nl=1.05 (∂Tk/∂ωk0)lin=1.05(∂Tk/ kO)lin, 조건에 따라 일정 될 수 있는데 특히 ";nl"; 지표 와 ";lin"; 지표는 선형과 비선형 작용 조건을 의미한다.
상기 데피니션들은 거의 등가의 데피니션으로 된다. 특별 경우 _Pthr는 도 4에 의해 드러난다.
광학 방사 전력은 일정된 것이며 제외된 방법 수행을 위한 제의된 장치를 염두에 두고 있으라고 가정하면, 일정된 입력전력이 상당히 작을 때 제의된 장치의 효율적 작동 조건을 거두기 위해 비선형 광학 도파관의 상당히 대단한 비선계수가 요구된다. 입력방사전력이 상당히 작을 때 제의된 장치수행을 하기 위하여 비선형 광학 도파관의 비선계수는 임계치보다 더 크지 않으면 안 된다. 이 값은 파들의 비선형 결합 계수 또한 본 비선형 광학 도파관에 입력된 입력광학전력에 달려있다. 이 비선계수의 임계치는 비선형 광학 도파관의 비선계수 치로서 일정 될 수 있는데 특히 비선계수 치가 넘어질 때 ∂Pkl/∂P0, ∂Pkl/∂P10, ∂Pkl/∂PSO차동증폭계수 중 적어도 하나의 적어도 절대계수하나는 1.05를 넘는데 여기에 k=0,1... - 결합파 (위에 명시된다) 중 하나의 번호이다.
장치는 터널 결합 비선형 도파관을 가지며 그 장치 작동은 터널 결합 비선형 도파관을 기초로 하면 본 도파관들의 비선 계수로서 이 도파관들의 평균 산술 계수를 염두에 둘 수 있다.
본 방식은 임계값 전력초과 시 수행될 수 있지만, 본 방식이 끌고 있는 관심이 가장 높은 것은 입력강도가 광학 셀프스위칭의 ";M"; 중간점에 맞추는 ";IM"; 임계값 강도와 가까운 때이다. ";IM"; 임계값 강도는 그의 가까운 주에서 차동증폭계수가 제일 대단하고 신호증폭 선형성이 있는 강도라고 판단될 수 있다. 즉, 신호증폭은 신호형식 일그러짐 없이 거두지는 사정이다 (도 4). 그렇게 때문에 제의된 방식을 기초로 한 광학 트랜지스터는 세울 수 있다.
보통의 경우에는 임계값 강도 (전력)는 r =1 조건에 의거하여 판단될 수 있는데, 여기에 r - 장치 출구에서의 UDCW들 전력을 수학적으로 표현하기 위해 사용된 타원형의 기능의 수학적 ";모듈";이다 (상기 와 같이 나타난다).
어떤 중요한 경우에는 효율적 스위칭과 대 증폭 계수는 입구 전력이 크리티컬 전력보다 훨씬 크나 작을 때도 이루어질 수가 있다.
예를 들어서가까운 입구전력들과 가까운 입구페이즈들을 가지는 UDCW 2개는 있을 때 UDCW들 사이에 격심 전력 스위칭은 입구 전력이 P0＞0.25PM되면 거두어질 수 있다.
다른 특별 경우에는 입구에서있으며 UDCW 입구 페이즈 차이가 ±π/2 에 맞출 때 효율적 스위칭도 거두어지고 차동증폭계수는 ";1"; 보다 훨씬 크다.
상기 UDCW 분리부호는 비선형 광학 도파관 똑바로 출구에, 즉 비선형 광학 도파관 출구에 가장 가까운 곳에 넣을 수 있을 뿐만아니라 출구에서 먼곳에 있을 수 있다. 출구에서 먼곳에 있는 분리부호는 때로는 더 바람직한 것이다.
첫째로, 그것은 정보기밀전송 (예: 공중광학통신회선을 이용함)가능성을 제공한다. 비선형 광학 도파관에서 나가고 있는 모든 파의 종합 전력은 시간적으로 변경하지않고 변조하지않는다. 하지만 상기 UDCW은 광통신 회선 원격 끝에 광 수신기앞에 있는 분리부호에 의해 분리된 경우 변조 또한 증폭정보신호가 나온다.
둘째로, 그것은 증폭정보신호에서 잡음, 공중소란 및 우연한 일그러짐의 소거가능성을 추가로 제공한다. 잡음을 감소하기 위해 신호는 분리부호 출구에서 공통이지만 반대 페이즈(phase)가 있는 증폭신호부분이 전자 차동증폭기에 의해 분리되고 있는 상관장치로 나올 수 있기 때문에 공중 소란과 잡음은 잘린다. 다시 말해서, 비선형 광학 도파관에서 나간후 분리된 상기 UDCW에서 전력이 시간에 종속되는 것은 비교된 후 그들의 전력차이가 상관 장치 또는 전자 차동증폭기에 의해 분리되고있다.
다시 말해서, 비선형 광학 도파관에서 나간후 분리된 상기 UDCW에서 전력이 시간에 종속되는 것은 비교된 후 증폭 반대 방향 변조는 상관 장치 또는 전자 차동증폭기에 의해 분리되고 있다.
공중소란은 공중을 통해 전송되고 있는 UDCW의 전력에는 싱크로너스-페이즈(sinchronous-phase) 변화를 초래하지만, 제의된 변조장치의 경우 UDCW의 전력의 변화는 반대 페이즈에서 나오고 있다. 그러므로 그 전력 차이는 상관 장치 또는 전자 차동 증폭기에 의해 분리되고 있다. 따라서 공중 소란과 잡음은 잘린다.
방식은 다음과 같은 장치 (아래에 기술될 것)에 의해 수행되고 있다. 그것은 비선형 광학 모듈이다 (도 1, 5, 13, 19, 20 및 21 참조). 비선형 광학 도파관은 적어도 2개 헤테로 트랜지션을 가진 MQW형 계층적 반도체 구조를 기초로 하여 제조된다.
비선형 광학 도파관 (1)이 배치된 반도체 평판의 상면과 하면에서 작은 금속 접점 (2,3)이 만들어진다 (도 1, 5, 19 및 20 참조). 평판 (2,3)은 구조계층에 수직이 된 방향으로 비선형 광학 도파관 (1)에 가로로 전류가 통과할 수 있도록 제조된다. 하의 접촉 평판(4)은 열전 펠티엘 소자(이른바 열전 냉각기)의 최소한 하나에 (직접적으로 또는 중간 요소에 의해) 설치된다(도 5, 13). 특히, 펠티엘 소자는 안정기로서도 작동할 수 있는(4)온도조절기(도 5)와 전기적으로 연결된 것이다.
비선형 광학도 파관를 가로로 통과하고 있는 전류는 보통 전류 안정 기능을 가진 (9)전류 드라이버 (역시 정밀 전원이라고 함)에 의해 조절된다.
비선형 광학 도파관에 광학 방사선 입력과 본 도파관에서 광학 방사선 출력을 위하여 최적의 조건을 조성하도록 입구와 출구 대물 렌즈 또는 입구 도파관과 출구 도파관이 활용되고 있는 것이다. 입구 대물 렌즈는 원통형 렌즈(10)및 그라단(11)으로 되어 있는 보통이다(도 6, 9 10). 그것들 간에 도표(12)는 위치할 수 있다. 다른 경우에는 비선형 광학 도파관에 광학 방사선 입력과 본 도파관에서 광학 방사선 출력(15)은 렌즈들(도 7 내지 9)을 가진 입구 도파관(13)(도 7 내지 9) 또는 출구광학 도파관을 추가로 사용하여 효율적으로 거두어 질 수가 있다.
방사 변조는 매개 변수(편광전력이나 편광방향)들 중 하나에 대하여 변조장치(16)를 이용하여 수행될 수 있다(도 6, 7).
신호 광학 방사와 펌프 광학 방사(도 6, 8, 9, 10, 11)의 이용의 경우에는 그것들의 혼합과 합병을 위해 혼합기(17)를 사용할 수가 있다.
각종 주파수 방사 및/또는 각종 편광 방사 및/또는 도파관 모드 방사의 이용의 경우에는 비선형 광학 도파관 출구 또는 비선형 TCOW 출구에서 편광분리기(18)가 고정된다.
광학분리기(18)는 방향형 결합기(도 7, 8, 9)로 만들어 지고 출구 광학 도파관(14)과 합병될 수가 있다(도 7, 8, 9).
파라데이 효과 이용시 입구 도파관(13)은 자기 광학적 유리로 만들어 지고 솔레노이드(19)속에 넣어진다 (도 7).
광학혼합기(17)는 Y형 도파관 혼합기로서(도 8)제조할 있는데, 특히 혼합기의 출구분기는 입구 도파관(13)과 합병된다. 도파관 혼합기(17)의 입구분기(20)의 하나를 통하여 신호 광학 방사선이 공급 되고 있다(도 8).
입구 도파관(13)은 레이저와 레이저 모듈(21)과 연결되고, 특히 장치와 레이저의 구성 요소 전부는 통일 모듈로 편성된다.
도 9에 드러난 장치변종들은 광학 논리 요소(";AND"; 또는 ";OR";)들을 표현하고 있다.
장치(1)는 비선형 광학 도파관(도 1, 2, 5-13, 19) 또는 원통형 렌즈(10), 그라단(11) 및 차광장치(12)를 포함하는(도 6, 9, 10, 13)단일 모듈 구조(";공중"; 비선형 광학 모듈(22), 도 13a-d, 21)모양으로 제조될 수 있다. 또한 본 장치는 비선형 광학 도파관과 반도체 레이저나 레이저 모듈(21)의 끝면들과(도 7, 8, 11, 12)연결된(13)입구 도파관(도 7-9, 11)과(14) 출구 도파관(예: 광섬유 도파관 모양으로 만들어진다)(도 7-9, 14)을 가진 완전 도파관형 비선형 광학모듈(22) (도 13e)모양으로 제조될 수 있다.
단일 비선형 광학 모듈은 역시 편광장치(23)(도 6, 8) 및/또는 광학분리장치(24) (도 6, 8, 9, 10, 11) 그리고 비선형 광학 도파관 입구에서 UDCW들 사이의 필요한 페이즈 차이 보장을 위해 사용되는 페이저 보상기(25)(도 8, 12)를 포함할 수가 있다. 페이저 보상기는 광학 도파관 모양으로 제조될 수 있다. 광학분리장치는 도파관형 광학분리장치 (예: 광섬유 광학분리장치) 모양으로 제조될 수 있다.
이 도파관의 ";고속";축 과 ";저속";축에 따라 비선형 광학 도파관에 입력되고 있는 광학 방사의 전계 벡터 회전은 물리적 접점을 가진(26) 광섬유 결합자(커넥터)(도 8) 에 광섬유 도파관의 방위전환이나 회전, 또는 결합 소켓에 광학 커넥터( 예: FC/PC 형) 2개의 상대적 회전에 의해서는 실시되는 것이 편리한다. 또한 비선형 광학 도파관 뒤에 배치되며(18)분리장치로 작용하는 편광장치를 상기와 같은 방식으로 전환/회전하기는 편리하다.
비선형 광학 모듈은 반도체 레이저 및/또는 (21) 레이저 모듈 과 광학적 연결을 가질 수 있다. 레이저 모듈은 그의 거울들의 하나가 (27) 브래그 반사기 모양으로 만들어진 외부적 공진장치를 포함하여 제조 될 수 있다 (도 8).
단일 도파관 모듈 모양으로의 장치 제조는 전류가 비선형 광학 도파관을 가로로 통과되고 있을 때, 비선형 광학 도파관의 발광 방사를 이용하는 위치조정과 제어를 포함하는 제조 방식을 사용함으로써 거두어진다.
이 전류가치는 장치 작용 시, 도파관을 가로로 통과되고 있는 전류가치보다 오더정도 큰데 원통형 렌즈 및/또는 그라단 이나 입구/출구 광학 도파관 설치 시 전류는 보통 20-40 mA 이상이며 장치 작동 시 1 mA 정도인다.
도 1 예. ";공중"; 반도체 레이저 모듈의 연속방사 소 변조를 100 증폭계수 정도로 증폭하는 완전 광학 도파관형 모듈(도 21, 13)은 제조된 것이다. 본질적으로는, 완전 광학 트랜지스터와 스위칭은 만들어진다 (도 17). 본 장치 작동은 지교편광 UDCW들 셀프스위칭의 비선형 광학 현상를 기초로 한다(도 13-17). 그것은 UDCW들 중 하나의 입구 강도 변화가 작을 때, 장치출구에서 UDCW 전력들 비율 격화가 일어나 고이는 것을 의미한다. 이 현상은 UDCW 입구 강도와 입구 페이즈의 어떠한 선택 시 발생하는 것이다. 100배나 차동적으로 증폭된 상호 직교 파들은 장치 출구에 분리되어서 반대 페이즈들에 변화되고 있었던 것이다(도 14). 그러므로, 완전광학 레이저 모듈의 중간 입구 전력 조정에 의하여 스위칭은 출구전력수준 ";0"; - ";1"; 범위에 갖추고 있다(도 18). 또한 차동증폭 계수 조정(도 17)은 레이저 모듈의 중간전력조정이나 비선형 광학 도파관의 온도제어에 의해 거두어지고 있었다.
본 모듈은 입구와 출구 렌즈 및 그라단을 가지는(MQW형 GaAs/GayAl1-yAs 의 계층적 반도체 구조를 기초로 함) 비선형 광학 도파관을 포함한다(도 1, 19). 폴라로이드를 통과된 광학 방사는 포토다이오드에 입력되고 있었던 것이다. 전기 신호는 포토다이오드에서 오실로스코프 입구에 오고 있었다.
레이저 모듈은 단 모드형 모듈로 되었던 것이다.
비선형 광학 도파관은 릿지(ridge)형 도파관으로 되었던 것이다 (도 1, 19).
비선형 광학 도파관은 단 모드형 도파관으로 되었던 것이다.
계층적 반도체 구조 하부는(4) 열전 펠티엘 소자에 고정된 금속판에 땜질되었던 것이다(도 13, 15).
본 구조의 이그지턴 공진에 맞는 파장은 약 λγ=0.86㎛인 것이다. ";λγ"; 는 0.25nm/grad 에 의거하여 서서히 조절된 후, 펠티엘 소자를 통하는 전류조절을 하여 온도 제어에 의해 그의 안정이 이루어진 것이다. 이런식으로 ";θ";를 조정해서 크리티컬전력과 증폭계수 (즉 장치작동조건)를 일반 온도 조절기를 이용하여 조절했다.
보통 레이저 방사의 필드 벡터는 본 MQW형 구조와 비선형 광학 도파관의 ";고속";축 및/또는 ";저속";축에 약 45°도 각도로 향했다(도 3).
상당히 대단한 비레프린젠스 가치를 거두기 위해 상기 MQW형 구조의 GaAs/Ga1-xAlxAs 의 ";x"; 가치는 상당히 많아야 한다. 검토되고 있는 경우에 비레프린젠스 가치는 0.2 이었다.
도 27 예. 상기 예와 같은 2차 비선형 TCOW을 이용했으며 비선형 TCOW에의 전송과 입력은 광섬유 도파관을 사용하여 실행되었다(도 12). λ=1.56 에 맞는 파장이 있는 방사는 레이저 다이오드에 접해 있는 광섬유 도파관을 사용하여 제로 도파관에 입력된 것이다. 특히 도파관 채널에 감쇠기와 (24) 광학분리기를 넣을 수 있다. 광섬유 도파관 이용에 의해 레이저 및 비선형 광학 도파관과 결합된 기타 비선형 광학 도파관에 반도체 레이저에서 λ=0.78㎛ 파장을 가진 방사를 입력한 적이 있다. 비선형 TCOW 입구에 펌프 광학 방사와 신호의 페이즈 차이 변경 가능성이 있도록 전기 광학 재료로 만들어진 도파관 부분 모양을 가진 (16) 전기 광학 요소는 광섬유 채널들중 하나에 고정된 것이다. 전기 광학 요소에 전기 신호를 가하여 장치출구에 방사 진폭 변조는 거두어져 버렸다. 이경우에 (16) 요소는 페이즈 보상기와 같이 작동한 것이 아니고 페이즈 변조장치로서 작동했다.
장치는 (28) 주파수 변환기를 추가로 갖는다. 이 변환기는 2차 - 비선형 도파관으로서 제조될 수 있다. 그것은 주파수 분리기 또는 주파수 2배기 또는 기타 일정 주파수변환 (ω3=ω1+ω2) 을 가능케 하는 요소로서 작용할 수가 있다.

Claims (60)

  1. 적어도 두 개의 헤테로-트랜지스터를 포함하는 교호적인 층들을 이용하여 MQW형 구조로 적층된 반도체에 의거하여 만들어진 비선형 광 도파관을 이용하여 실현되고, 상기 문턱 전압 보다 큰 전력과 적어도 하나의 가간섭성 신호 광학 방사선를 이용한 펌프 광학 방사선의 상기 비선형 광 도파관내로의 피딩, 상기 비선형 광 도파관에서의 상기 단방향 분산 결합파들의 상호작용, 그리고 상기 비선형 광 도파관의 출력 이후의 상기 단방향 분산 결합파들의 분리를 포함하는 상기 비선형 광 도파관은 적어도 두 개의 단방향 분산 결합파들로의 확산 가능성으로 만들어지는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 방법에서,
    큐빅-비선형 및/또는 쿼드래틱-비선형 광 도파관이 사용되고,
    상기 펌프 광학 방사선 및/또는 신호 광학 방사선의 파장 λr는 0.5λr≤λ≤1.5λr 조건으로부터 선택되고, λ은 상기 비선형 광 도파관의 상기 MQW형 구조의 반도체의 하나의 광자 엑시톤 동조 및/또는 두 개의 광자 엑시톤 동조 및/또는 밴드 갭 동조 및/또는 반 밴드 갭 동조의 파장이고,
    전류는 상기 비선형 광 도파관을 통해 이동되고,
    상기 비선형 광 도파관의 길이는, 상기 단방향 분산 결합파들 중 하나의 전력의 적어도 10%를 상기 단방향 분산 결합파들로부터 다른 하나로 스위칭 및/또는 전송하는데 필요한 최소한의 길이이고, 상기 단방향 분산 결합파들 중 하나의 전력의 적어도 10%를 상기 단방향 분산 결합파들로부터 다른 하나로 스위칭 및/또는 전송하는데 필요한 상기 비선형 광 도파관의 길이는 상기 단방향 분산 결합파들로부터의 거의 감쇄된 파의 전력이 20 배 또는 그 보다 작은 만큼 감쇄되는 상기 길이를 초과하지 않고,
    상기 비선형 광 도파관의 입력전에 전력 또는 위상, 또는 편광, 또는 상기 신호 광학 방사선의 파장, 또는 상기 비선형 광 도파관내로의 상기 신호 광학 방사선의 피딩각은 변화되고, 및/또는 상기 비선형 광 도파관의 입력에서 상기 단방향 분산 결합파들의 위상차를 변화하고, 및/또는 상기 비선형 광 도파관의 입력에서 상기 단방향 분산 결합파들의 전력들 사이의 비율을 변화하고, 또는 상기 신호 광학 방사선와 상기 펌프 광학 방사선의 위상차를 바꾸는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비선형 광 도파관내로 들어간 펌프 광학 방사선의 상기 전력은, 상기 비선형 광 도파관의 출력에서의 상기 단방향 분산 결합파들의 전력의 차동이득 및/또는 비율의 특정치 및/또는 상기 비선형 광 도파관의 출력에서의 상기 단방향 분산 결합파들의 위상들의 차이의 선택의 조건으로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 방법.
  3. 제2항에 있어서, 큐빅 비선형-광 도파관이 사용되는 경우, 상기 비선형 광 도파로내로 공급된 펌프 광학 방사선의 전력은 0,25PM내지 4PM범위에서 선택되고, 상기 PM은 임계전력인 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 펌프 광학 방사선 전력은 일정한 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 펌프 광학 방사선 전력은 적어도 진폭만큼 상기 신호 광학 방사선 전력보다 큰 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 비선형 광 도파관의 상기 온도는 상기 비선형 광 도파관의 출력에서의 상기 단방향 분산 결합파들의 상기 문턱전압, 및/또는 임계전력, 및/또는 차동이득 및/또는 전력율의 기설정치 및/또는 상기 비선형 광 도파관의 출력에서의 상기 단방향 분산 결합파들의 위상들의 차를 획득하는 조건으로부터 결정되고, 상기 비선형 광 도파관의 온도는 일정한 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 방법.
  7. 제1 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서. 상기 단방향 분산 결합파들은 다른 파장들, 및/또는 다른 편광들, 및/또는 다른 도파 모드들의 전파인 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 방법.
  8. 제1 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비선형 광 도파관의 출력후에 분리된 상기 단방향 분산 결합파들의 온 타임 종속 전력들은 비교되고, 전력에서 그들의 증폭된 반대 변조는 상관기 및/또는 차동 증폭기에 의해서 선택되는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  9. 적어도 두 개의 헤테로-트랜지스터를 포함하는 교호적인 층들을 이용하여 MQW형 구조로 적층된 반도체에 의거하여 만들어진 비선형 광 도파관을 포함하고, 그리고 상기 비선형 광 도파관은 적어도 두 개의 단방향 분산 결합파들로으로의 확산 가능성으로 만들어지고, 상기 비선형 광 도파관내로 광사를 피딩 및/또는 상기 광 도파관으로부터의 출력 광학 방사선를 피딩하기 위한 입력/출력 소자들, 그리고 상기 비선형 광 도파관의 출력단 이후에 자리한 상기 단방향 분산 결합파들의 분리를 위한 상기 단방향 분산 결합파들의 분리기를 포함하는 광 방상의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치는,
    상기 비선형 광 도파관은 큐빅-비선형 및/또는 쿼드래틱-비선형으로 만들어지고,
    상기 비선형 광 도파관은 상기 비선형 광 도파관을 통해서 전류를 운반하기 위한 전기적 접속점들을 이용하여 제공되고,
    상기 상기 비선형 광 도파관의 상기 MQW형 구조의 반도체의 하나의 광자 엑시톤 동조 및/또는 두 개의 광자 엑시톤 동조 및/또는 밴드 갭 동조 및/또는 반 밴드 갭 동조의 파장 λ는 0.5λr≤λ≤1.5λr 조건으로부터 선택되고, 파장 λ은 상기 비선형 광 도파관으로 흘러든 적어도 하나의 광학 방사선의 파장이고,
    상기 광 입력 및/또는 출력 소자들은 상기 비선형 광 도파관의 상기 입구 및/또는 출구에 탑재되고,
    상기 광 입력/출력 소자들은 상기 비선형 광 도파관과 관련하여 위치되고 탑재되고, 상기 비선현 광 도파관의 발광학 방사선 만큼 위치하는 것에 의해 제공되고, 상기 문턱 전류치 보다 높은 전류치가 상기 비선형 광 도파관을 통해 이송될 때 나타나고,
    상기 비선형 광 도파판의 길이는, 상기 단방향 분산 결합파들 중 하나의 전력의 적어도 10%를 상기 단방향 분산 결합파들로부터 다른 하나로 스위칭 및/또는 전송하는데 필요한 최소한의 길이이고, 상기 단방향 분산 결합파들 중 하나의 전력의 적어도 10%를 상기 단방향 분산 결합파들로부터 다른 하나로 스위칭 및/또는 전송하는데 필요한 상기 비선형 광 도파관의 길이는 상기 단방향 분산 결합파들로부터의 거의 감쇄된 파의 전력이 20배 또는 그 보다 작은 만큼 감쇄되는 상기 길이를 초과하지 않고,
    상기 비선형 광 도파관의 상기 비선형 계수는 상기 문턱 비선형 계수 보다 큰 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 비선형 광 도파관의 길이는, 상기 단방향 분산 결합파들 중 하나의 전력의 적어도 30%를 상기 단방향 분산 결합파들로부터 다른 하나로 스위칭 및/또는 전송하는데 필요한 최소한의 길이이고, 상기 단방향 분산 결합파들 중 하나의 전력의 적어도 30%를 상기 단방향 분산 결합파들로부터 다른 하나로 스위칭 및/또는 전송하는데 필요한 상기 비선형 광 도파관의 길이는 상기 단방향 분산 결합파들로부터의 거의 감쇄된 파의 전력이 10배 만큼 감쇄되는 상기 길이를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 비선형 광 도파관의 길이는, 상기 단방향 분산 결합파들 중 하나의 전력의 적어도 50%를 상기 단방향 분산 결합파들로부터 다른 하나로 스위칭 및/또는 전송하는데 필요한 최소한의 길이이고, 상기 단방향 분산 결합파들 중 하나의 전력의 적어도 50%를 상기 단방향 분산 결합파들로부터 다른 하나로 스위칭 및/또는 전송하는데 필요한 상기 비선형 광 도파관의 길이는 상기 단방향 분산 결합파들로부터의 거의 감쇄된 파의 전력이 10배 만큼 감쇄되는 상기 길이를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 MQW형 구조로 층을 이룬 반도체는 GaAs/AlxGa1-xAs, 아니면 InxGa1-xAs/InP, 아니면 In1-xGaxAsyP1-y/In1-xGaxAsyP1-y, 아니면, 아니면 CdSe1-x/CdSe, 아니면 InAs1-xSbx/InAs 아니면 PbSxSe1-x/PbSe 아니면 GeSi1-x/Si의 교호적인 층들의 형태로 만들어지는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 비선형 광 도파관은 상기 비선형 광 도파관내로 입력된 상기 광 방상용 싱글 모드로서 만들어지는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  14. 제9항에 있어서, 상기 장치는 적어도 하나의 열전 펠티에 소자와 적어도 하나의 온도 센서를 포함하고, 상기 펠티에 소자의 한쪽은 상기 비선형 광 도파관과 적어도 하나의 온도센서를 이용하여 열 접속하는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  15. 제14항에 있어서, 적어도 하나의 열전 펠티에 소자와 적어도 하나의 온도 센서는 온도 제어기 및/또는 온도 안정기에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  16. 제9항에 있어서, 상기 비선형 광 도파관의 입력 및/또는 출력단은 비반사 코팅된 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  17. 제9항에 있어서, 상기 입력/출력 소자들은 대물 렌즈의 형태로 만들어지는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 적어도 하나의 실린더 렌즈 및/또는 적어도 하나의 그라단(GRADAN)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  19. 제9항에 있어서, 상기 입력/출력 소자들은 입력 및/또는 출력 광 도파관의 형태로 만들어지는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 입력 및/또는 출력 광 도파관의 입력 및/또는 출력단에는 렌즈 및/또는 그라단(GRADAN)이 탑재되는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  21. 제9항에 있어서, 상기 비선형 광 도파관의 전기적 접속점에 전기적으로 연결되어 전원을 제공하는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  22. 제9항에 있어서, 상기 비선형 광 도파관의 입구 및/또는 출구에는 상기 비선형 광 도파관에 광학적으로 연결된 위상 보상기 및/또는 분극 제어기가 설치되고, 이 광학적 연결은 상기 입력 및/또는 출력 소자들을 통해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  23. 제9항에 있어서, 상기 비선형 광 도파관의 입구에는 상기 비선형 광 도파관에 광학적으로 연결된 진폭 또는 위상 또는 주파수 또는 편광 변조기가 설치되고, 이 광학적 연결은 상기 입력소자를 통해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  24. 제9항에 있어서, 상기 입력/출력 소자들은 아교 또는 스플라이스 또는 납땜 또는 용접 또는 조그마한 기계적인 커넥터에 의해서 상기 비선형 광 도파관에 연결되는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  25. 제9 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 펌프 광학 방사선 와 적어도 하나의 신호 광학 방사선의 혼합기를 더 포함하고, 상기 혼합기는 비선형 광 도파관의 입구에 설치되고, 적어도 하나의 입력 소자를 통해서 상기 비선형 광 도파관에 광학적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  26. 제9 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단방향 분산 결합파들의 분리기의 후단에는 상기 분리된 반(反) 변조파들을 처리하기 위한 상관기 및/또는 차동 증폭기가 배치되는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  27. 적어도 두 개의 헤테로-트랜지스터를 포함하는 교호적인 층들을 이용하여 MQW형 구조로 적층된 반도체에 의거하여 만들어진 적어도 하나의 비선형 터널 결합광 도파관을 이용하여 실현되고, 상기 문턱 전압을 초과하는 전력을 이용하여 가간섭성 펌프 광학 방사선를 상기 비선형 터널 결합 광 도파관들의 적어도 하나로의 피딩과 상기 비선형 터널 결합 광 도파관들의 적어도 하나로의 적어도 하나의 신호 광학 방사선의 피딩, 상기 비선형 터널 결합 광 도파관에서의 상기 단방향 분산 결합파들의 상호작용, 그리고 상기 차동 터널 결합 도파관들로부터의 상기 결합파들의 피딩 아웃 및/또는 분리기에 의해서 상기 비선형 터널 결합 광 도파관의 출구에서의 상기 단방향 분산 결합파들의 분리를 포함하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 방법에서,
    큐빅-비선형 및/또는 쿼드래틱-비선형 광 도파관들이 사용되고,
    상기 펌프 광학 방사선 및/또는 신호 광학 방사선의 파장 λ는 0.5λr≤λ≤1.5λr 조건으로부터 선택되고, 파장 λ은 상기 비선형 광 도파관의 상기 MQW형 구조의 반도체의 하나의 광자 엑시톤 동조 및/또는 두 개의 광자 엑시톤 동조 및/또는 밴드 갭 동조 및/또는 반 밴드 갭 동조의 파장이고,
    전류는 적어도 하나의 상기 비선형 터널 결합 광 도파관을 통해서 이동되고,
    상기 비선형 터널 결합 광 도파관의 길이는, 상기 비선형 터널 결합 광 도파관들 중 하나의 전력의 적어도 10%를 상기 비선형 터널 결합 광 도파관들로부터 다른 하나로 스위칭 또는 전송하는데 필요한 최소한의 길이이고, 상기 비선형 터널 결합 광 도파관들 중 하나로부터의 전력의 적어도 10%를 상기 비선형 터널 결합 도파관들로부터 다른 하나로 스위칭 또는 전송하는데 필요한 상기 비선형 터널 결합 광 도파관의 길이는 상기 단방향 분산 결합파들로부터의 거의 감쇄된 파의 전력이 20배 또는 그 보다 작은 만큼 감쇄되는 상기 길이를 초과하지 않고,
    상기 비선형 터널 결합 광 도파관의 입력전에 전력 또는 위상, 또는 편광, 또는 상기 신호 광학 방사선의 파장, 또는 상기 비선형 터널 결합 광 도파관내로의 상기 신호 광학 방사선의 피딩각은 변화되고, 및/또는 상기 비선형 터널 결합 광 도파관의 입력에서의 상기 단방향 분산 결합파들의 위상차를 변화하고, 및/또는 상기 비선형 터널 결합 광 도파관의 입력에서 상기 단방향 분산 결합파들의 전력들 사이의 비율을 변화하고, 또는 상기 신호 광학 방사선와 상기 펌프 광학 방사선의 위상차를 바꾸는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 방법.
  28. 제27항에 있어서, 비선형 터널 결합 광 도판관 중에서 적어도 하나로 입력된 펌프 광학 방사선의 전력은 상기 비선형 터널 결합 광 도파관들의 출력에서의 상기 단방향 분산 결합파들의 전력 및/또는 상기 비선형 터널 결합 광 도파관들의 출력에서의 상기 단방향 분산 결합파들의 위상의 차이 사이에서 차동 이득 및/또는 비율의 기설정치를 획득하는 조건으로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 비선형 터널 결합 광 도파관으로 입력된 상기 펌프 광학 방사선의 전력은 0,25PM내지 4PM사이에서 선택되고, PM은 임계전력인 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 방법.
  30. 제27항에 있어서, 비선형 터널 결합 광 도판관 중에서 적어도 하나의 온도는 상기 비선형 터널 결합 광 도파관들의 출력에서의 상기 단방향 분산 결합파들의 전력 및/또는 상기 비선형 터널 결합 광 도파관들의 출력에서의 상기 단방향 분산 결합파들의 위상의 차이 사이에서 상기 문턱전압, 및/또는 임계전력, 및/또는 상기 차동 이득 및/또는 비율의 기설정치를 획득하는 조건으로부터 결정되고, 상기 비선형 터널 결합 광 도파관들의 적어도 하나의 상기 온도는 일정한 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 방법.
  31. 제27 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펌프 광학 방사선 및/또는 상기 신호 광학 방사선의 품질에 있어서, 반도체 레이저 및/또는 레이저 모듈의 광학 방사선가 사용되고, 레이저의 광 반도체 구조 및/또는 레이저 모뮬의 온도는 제어 및/또는 안정되는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 방법.
  32. 제27 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비선형 터널 결합 광 도파관들 중 적어도 하나로의 상기 광학 방사선의 피딩 및/또는 상기 비선형 광 도파관들로부의 출력 광학 방사선의 피딩은 적어도 하나의 입력 및/또는 적어도 하나의 출력 광 도파관에 의해서 대응적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 방법.
  33. 제27 내지 30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비선형 광 도파관의 출력후에 분리된 상기 단방향 분산 결합파들의 온 타임 종속 전력들은 비교되고, 전력에서 그들의 증폭된 반대 변조는 상관기 및/또는 차동 증폭기에 의해서 선택되는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  34. 적어도 두 개의 헤테로-트랜지스터를 포함하는 교호적인 층들을 이용하여 MQW형 구조로 적층된 반도체에 의거하여 만들어진 적어도 하나의 비선형 터널 결합 광 도파관을 포함하고, 상기 비선형 터널 결합 0광 도파관내로 광학 방사선를 피딩 및/또는 상기 광 도파관으로부터의 출력 광학 방사선를 피딩하기 위한 입력/출력 소자들을 포함하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치는,
    상기 비선형 터널 결합 광 도파관은 큐빅-비선형 및/또는 쿼드래틱-비선형으로 만들어지고,
    상기 비선형 터널 결합 광 도파관의 적어도 하나는 상기 비선형 터널 결합 광 도파관을 통해서 전류를 운반하기 위한 전기적 접속점들을 이용하여 제공되고,
    상기 비선형 터널 결합 광 도파관의 적어도 하나의 상기 MQW형 구조의 반도체에서의 하나의 광자 엑시톤 동조 및/또는 두 개의 광자 엑시톤 동조 및/또는 밴드 갭 동조 및/또는 반 밴드 갭 동조의 파장 λ는 0.5λr≤λ≤1.5λr 조건으로부터 선택되고, 파장 λ은 상기 비선형 터널 결합 광 도파관으로 흘러든 적어도 하나의 광학 방사선의 파장이고,
    상기 광 입력 및/또는 출력 소자들은 적어도 하나의 상기 비선형 터널 결합 광 도파관의 상기 입구 및/또는 출구에 탑재되고,
    상기 광 입력/출력 소자들은 상기 비선형 터널 결합 광 도파관과 관련하여 정밀하게 위치및 탑재되고, 상기 비선형 터널 결합 광 도파관의 발광학 방사선 만큼 위치 및 탑재되는 것에 의해 제공되고, 상기 문턱 전류치 보다 높은 전류치가 적어도 하나의 상기 비선형 터널 결합 광 도파관을 통해 이송될 때 나타나고,
    상기 비선형 터널 결합 광 도파관의 길이는, 상기 비선형 터널 결합 광 도파관들 중 하나로부터의 전력의 적어도 10%를 상기 비선형 터널 결합 광 도파관들로부터 다른 하나로 스위칭 또는 전송하는데 필요한 최소한의 길이이고, 상기 비선형 터널 결합 광 도파관들 중 하나로부터의 전력의 적어도 10%를 상기 비선형 터널 결합 광 도파관들로부터 다른 하나로 스위칭 또는 전송하는데 필요한 상기 비선형 터널 결합 광 도파관의 길이는 상기 단방향 분산 결합파들로부터의 거의 감쇄된 파의 전력이 20배 또는 그 보다 작은 만큼 감쇄되는 상기 길이를 초과하지 않고,
    상기 비선형 터널 결합 광 도파관의 상기 비선형 계수는 상기 문턱 비선형 계수 보다 큰 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  35. 제34항에 있어서, 상기 장치는 적어도 하나의 열전 펠티에 소자와 적어도 하나의 온도 센서를 포함하고, 상기 펠티에 소자의 한쪽은 적어도 하나의 비선형 광 도파관과 적어도 하나의 온도센서를 이용하여 열 접속하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  36. 제34항에 있어서, 상기 비선형 터널 결합 광 도파관의 길이는, 상기 비선형 터널 결합파들 중 하나로부터의 전력의 적어도 50%를 상기 비선형 터널 결합 광 도파관들로부터 다른 하나로 스위칭 또는 전송하는데 필요한 최소한의 길이이고, 상기 비선형 터널 결합 광 도파관들 중 하나로부터의 전력의 적어도 50%를 상기 비선형 터널 결합 광 도파관들로부터 다른 하나로 스위칭 또는 전송하는데 필요한 상기 비선형 터널 결합 광 도파관들의 길이는 상기 단방향 분산 결합파들로부터의 거의 감쇄된 파의 전력이 10배 만큼 감쇄되는 상기 길이를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  37. 제34항에 있어서, 상기 비선형 광 도파관의 전기적 접속점에 전기적으로 연결되어 전원을 제공하는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  38. 제34항에 있어서, 상기 비선형 광 도파관은 상기 비선형 광 도파관들 중 적어도 하나로 입력된 상기 광학 방사선용 싱글 모드로서 만들어지는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  39. 제34항에 있어서, 상기 비선형 터널 결합 광 도파관들 중 적어도 하나의 상기 MQW 구조의 반도체층은 GaAs/AlxGa1-xAs, 아니면 InxGa1-xAs/InP, 아니면 In1- xGaxAsyP1-y/In1-xGaxAsyP1-y, 아니면, 아니면 CdSe1-x/CdSe, 아니면 InAs1- xSbx/InAs 아니면 PbSxSe1-x/PbSe 아니면 GeSi1-x/Si의 교호적인 층들의 형태로 만들어지는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  40. 제34항에 있어서, 상기 비선형 광 도파관의 입력 및/또는 출력단은 비반사 코팅된 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  41. 제34항에 있어서, 상기 입력/출력 소자들은 대물 렌즈의 형태로 만들어지는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  42. 제42항에 있어서, 상기 대물 렌즈는 적어도 하나의 실린더 렌즈 및/또는 적어도 하나의 그라단(GRADAN)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치
  43. 제34항에 있어서, 상기 입력/출력 소자들은 입력/출력 도파관의 형태로 만들어지는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  44. 제43항에 있어서, 상기 입력 및/또는 출력 광 도파관의 입력 및/또는 출력단에는 렌즈 및/또는 그라단(GRADAN)이 탑재되는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  45. 제34항에 있어서, 상기 입력/출력 소자들은 아교 또는 스플라이스 또는 용접 또는 조그마한 기계적인 커넥터에 의해서 상기 비선형 광 도파관에 연결되는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  46. 제34항에 있어서, 상기 비선형 광 도파관의 입구 및/또는 출구에는 상기 비선형 광 도파관들의 적어도 하나에 광학적으로 연결된 위상 보상기 및/또는 분극 제어기가 설치되고, 이 광학적 연결은 입력 및/또는 출력 소자들을 이용해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  47. 제34항에 있어서, 상기 비선형 광 도파관의 입구에는 상기 비선형 광 도파관들의 적어도 하나에 광학적으로 연결된 진폭 또는 위상 또는 주파수 또는 편광 변조기가 설치되고, 이 광학적 연결은 적어도 하나의 입력소자를 통해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  48. 제34항에 있어서, 펌프 광학 방사선 와 적어도 하나의 신호 광학 방사선의 혼합기를 더 포함하고, 상기 혼합기는 비선형 광 도파관의 입구에 설치되고, 적어도 하나의 입력 소자를 통해서 적어도 하나의 비선형 광 도파관에 광학적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  49. 적어도 두 개의 헤테로-트랜지스터를 포함하는 교호적인 층들을 이용하여 MQW형 구조로 적층된 반도체에 의거하여 만들어진 적어도 하나의 비선형 광 도파관을 포함하고, 그리고 상기 비선형 광 도파관은 적어도 두 개의 반대방향 분산 결합파들로의 확산 가능성으로 만들어지고, 상기 비선형 광 도파관내로의 광사를 피딩 및/또는 상기 광 도파관으로부터의 출력 광학 방사선를 피딩하기 위한 입력/출력 소자들을 포함하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치에서,
    비선형 광 도파관은 큐빅-비선형 및/또는 쿼드래틱-비선형으로서 만들어지고,
    적어도 하나의 비선형 광 도파관은 상기 비선형 광 도파관을 통해서 전류를 운반하기 위한 전기적 접속점들을 이용하여 제공되고,
    상기 비선형 광 도파관의 상기 MQW형 구조의 반도체에서의 하나의 광자 엑시톤 동조 및/또는 두 개의 광자 엑시톤 동조 및/또는 밴드 갭 동조 및/또는 반 밴드 갭 동조의 파장 λr는 0.5λr≤λ≤1.5λr 조건으로부터 선택되고, λ은 상기 비선형 광 도파관으로 흘러든 적어도 하나의 광학 방사선의 파장이고,
    상기 광 입력 및/또는 출력 소자들은 적어도 하나의 상기 비선형 광 도파관의 상기 입구 및/또는 출구에 탑재되고,
    상기 광 입력/출력 소자들은 상기 비선형 광 도파관과 관련하여 위치 및 탑재되고, 상기 비선형 광 도파관의 발광학 방사선 만큼 위치하는 것에 의해 제공되고, 상기 문턱 전류치 보다 높은 전류치가 상기 비선형 광 도파관을 통해 이송될 때 나타나고,
    상기 비선형 광 도파관의 상기 비선형 계수는 상기 문턱 비선형 계수 보다 크고,
    적어도 하나의 열전 펠티에 소자와 적어도 하나의 온도 센서를 포함하고, 상기 펠티에 소자의 한쪽은 상기 비선형 광 도파관과 적어도 하나의 온도센서를 이용하여 열 접속하는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  50. 제49항에 있어서, 상기 MQW 구조의 반도체층은 GaAs/AlxGa1-xAs, 아니면 InxGa1-xAs/InP, 아니면 In1-xGaxAsyP1-y/In1-xGaxAsyP1-y, 아니면, 아니면 CdSe1-x/CdSe, 아니면 InAs1-xSbx/InAs 아니면 PbSxSe1-x/PbSe 아니면 GeSi1-x/Si의 교호적인 층들의 형태로 만들어지는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  51. 제49항에 있어서, 적어도 하나의 온도 센서와 적어도 하나의 열전 펠티에 소자는 온도 제어기 및/또는 온도 안정기에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  52. 제49항에 있어서, 상기 비선형 광 도파관의 전기적 접속점에 전기적으로 연결되고, 상기 비선형 광 도판관(들)을 통해 전원을 제공하는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  53. 제49 내지 52항 중 어느 한 항에 있어서, 입력/출력 소자들은 실린더형 렌즈와 그라단(GRADAN)으로 구성되는 대물렌즈들로서 만들어지는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  54. 제49 내지 52항 중 어느 한 항에 있어서, 입력/출력 소자들은 입력 및/또는 출력 도파관들로서 만들어지는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  55. 적어도 두 개의 헤테로-트랜지스터를 포함하는 교호적인 층들을 이용하여 MQW형 구조로 적층된 반도체에 의거하여 만들어진 적어도 하나의 비선형 광 도파관과 입력 및/또는 출력 소자들에 위치, 탑재 및 연결을 포함하고, 그리고 상기 비선형 광 도파관들로의 광학 방사선의 피딩 및/또는 상기 비선형 광 도파관으로부터의 출력 광학 방사선의 피딩에 의해서 이행되는 비선형 광 모듈의 구성 방법에서,
    상기 비선형 광 도파관들을 통해서 전류를 이송하기 위한 접속들을 이용하여 제공되는, 상기 비선형 광 도파관들과 과련된 입력 및/또는 출력 소자들의 위치 및 탑재는 상기 비선형 광 도파관을 통해서 전류를 이송하에서 나타나는 발광학 방사선에 의해서 수행되는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 방법.
  56. 제55항에 있어서, 입력 및/또는 출력 소자들은 대물렌즈들로서 만들어지고, 상기 비선형 광 도파관과 관련된 상기 대물렌즈의 위치 및 설치가 상기 대물렌즈들의 외측으로 조준된 광학 방사선 빔의 형성까지 달성되는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  57. 제55항에 있어서, 입력 및/또는 출력 소자들은 입력/출력 도파관들로서 만들어지는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  58. 제57항에 있어서, 입력/출력 도파관들은 상기 광 도파관들내로의 입력 광학 방사선 전력의 최대치를 획득할 때까지 상기 비선형 광 도파관(들)과 관련되는 위치 및/또는 설치인 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  59. 제57항에 있어서, 상기 광 도파관(들)내로의 입력 광 방상 전력의 최대치의 획득의 제어는 상기 입력/출력 도파관(들)로부터의 최대 출력 광학 방사선 전력의 제어에 의해서 성취되는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
  60. 적어도 두 개의 헤테로-트랜지스터를 포함하는 교호적인 층들을 이용하여 MQW형 구조로 적층된 반도체에 의거하여 만들어지고, 그리고 상기 비선형 광 도파관은 적어도 두 개의 단방향 분산 결합파들로의 확산 가능성으로 만들어지고, 상기 광 모듈들의 입력 및 출력은 광 신호의 처리 기능에 응하여 도식에 따라 상호간에 연결되는 각각 하나 또는 두 개의 비선형 광 도파관을 포함하는 적어도 두 개의 비선형 광 모듈을 포함하는 광 신호의 처리 장치에서,
    비선형 광 도파관은 상기 비선형 광 도파관을 통해서 전류를 운반하기 위한 접속점들을 이용하여 제공되고,
    이전 및 이후의 광 모듈의 상기 출력 및 입력은 정밀하게 각각 탑재되고, 발광학 방사선 만큼 그들의 위치에 의해서 제공되고, 상기 이전 또는 이후의 비선형 광 모듈의 비선형 광 도파관을 통한 전류의 이송하에서 나타나고,
    상기 이전 및 이후의 광 모듈의 상기 입력 및 출력은 정밀하게 탑재되고, 상기 비선형 광 모듈의 상기 비선형 광 도파관을 통해 전류를 이송하는 스위칭 온 및 또는 스위칭 오프하에서 적어도 하나의 비선형 광 모듈을 통해서 전송된 광학 방사선 전력의 변경을 제어하는 것에 의해서 그들의 위치에 따라 제공되는 것을 특징으로 하는 광학 방사선의 스위칭, 증폭, 제어 및 변조를 위한 장치.
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