KR20010085802A - 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서 - Google Patents

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아우구스트슨토르스텐
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클라스 노린, 쿨트 헬스트룀
텔레폰악티에볼라겟엘엠에릭슨(펍)
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Abstract

본 발명은 동조가능 애드/드롭 디멀티플렉서에 관한 것이다. 애드/드롭 멀티플렉서는 하나 이상의 N ×N MMI-도파관(10)(여기서, N ≥3), N개 이상의 마이켈슨 도파관(31, 32, 33 및, 34), 각 마이켈슨 도파관마다 하나 이상의 브래그 격자(62, 64 및, 66) 그리고, N-1개 이상의 마이켈슨 도파관(31, 32, 33 및, 34)내에 하나 이상의 위상 제어 요소(51, 53, 55 및, 57)를 포함한다. 마이켈슨 도파관(31, 32, 33 및, 34)은 상기 위상 제어 요소(51, 53, 55 및, 57)와 상기 브래그 격자(62, 64 및, 66)를 포함하며, 하나 이상의 MMI-도파관(10)에 연결된다. 각 마이켈슨 도파관(31, 32, 33 및, 34)에는 광대역 반사 섹션(70)이 제공된다. 본 발명은 또한 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 방법, 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서로서 파장 선택 스위치의 사용 및, 파장 선택 스위치로서 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서의 사용에 관한 것이다.

Description

동조가능 애드/드롭 멀티플렉서{TUNEABLE ADD/DROP MULTIPLEXER}
광 전송선(지점 대 지점간 접속(point-to-point connection)) 또는 광 네트워크(다지점 대 다지점간 접속(multipoint-to-multipoint connection))의 성능을 더욱 향상시키기 위한 다양한 방법이 선행 기술에 공지되어 있다. 한 가지 방법은, 이용가능한 대역폭이 광 네트워크의 광섬유에 이용될 정도로 개선하는 소위 파장 분할 다중화(wavelength division multiplexing:WDM) 기술을 이용하는 것인데, 이 경우 정보는 광 파장 멀티플렉서에 의해 멀티플렉싱된다. 또한, 파장은 광 네트워크내에서 정보 어드레스로 사용될 수도 있다. 네트워크 유연성 향상을 위해서는, 광 네트워크에서 트래픽(traffic)을 경로변경할 수 있는 장치가 있어야 한다. 상기 트래픽 경로 변경 장치는 또한, 네트워크를 가능한 가장 효과적인 방식으로 네트워크를 이용하는 경우 및 네트워크 고장(crash)이나 길치(gilch)의 경우에 적합하다.
예컨대, 버스형 네트워크 및 링형 네트워크의 경우, 애드/드롭 멀티플렉서가 네트워크와의 효과적인 통신에 중심적인 역할을 한다. 노드가 통신 채널을 변경하고자 할 때, 애드/드롭 멀티플렉서가 조정될 수 있다는(애드/드롭 파장을 변경) 것이 중요하다.
스웨덴 특허 출원 제 SE 9700865-0 호에는, 파장 선택 1-N 스위치와 고정된 애드/도롭 파장 채널을 이용한 멀티-애드/드롭이 기재되어 있다. 상기 스웨덴 특허에는 또한, 동조가능(선택가능) 애드/드롭 멀티플렉싱을 제공하지 않는 장치가 기재되어 있다.
본 발명은 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱(tuneable add/drop multiplexing)과 파장 선택 스위칭의 방법, 장치 및, 상기 장치의 이용에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서의 다른 실시예를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서의 다른 실시예를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서의 다른 실시예를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서의 다른 실시예로서, 도 4에 따른 구성의 직렬-결합(캐스캐이드 결합)이라 할 수 있는 실시예를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서의 다른 실시예를 나타내는 도면.
도 7은 도 6에 따른 본 발명의 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서에 사용될 수 있는 1 ×N 스위치의 예를 나타내는 도면.
도 8은 도 6에 따른 본 발명의 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서에 사용될 수 있는 반사 섹션의 실시예를 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서의 다른 실시예 또는 파장 선택 스위치의 실시예를 나타내는 도면.
도 10은 도 9에 따른 본 발명의 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서 또는 파장 선택 스위치에 사용될 수 있는 N-채널 디멀티플렉서의 예를 나타내는 도면.
도 11은 도 9에 따른 본 발명의 애드/드롭 멀티플렉서 또는 파장 선택 스위치에 사용될 수 있는 반사 섹션의 실시예를 나타내는 도면.
공지되어 있는 다양한 방법을 이용하여 광 전송 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.
예컨대, 파장 멀티플렉싱에 있어서, 전송 채널은 각각 상이한 반송 파장 상의 정보 흐름으로 멀티플렉상되고 상기와 같은 정보 흐름으로부터 디멀티플렉싱(demultiplex)된다. 이와 같은 멀티플렉싱 및 디멀티플렉싱 과정은 광 파장 선택 장치를 필요로한다. 예컨대, 버스형 및 링형 네트워크에 있어서, 애드/드롭 멀티플렉서가 네트워크와의 통신에 중심적인 역할을 한다. 노드가 통신 채널을 변경하고자 한다면, 애드/드롭 멀티플렉서를 조정(애드/드롭 파장을 변경)할 수 있다는 것이 중요하다.
이러한 점에 있어서의 한 가지 문제는, 공지된 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서가 채널에 따른 높은 손실, 누화 문제 및, 높은 가격을 가질 수 있다는 점이다.
본 발명은, 적어도 하나의 MMI-도파관, 적어도 N-개의(여기서, N ≥4) 마이켈슨(Michelson) 도파관, 각 마이켈슨 도파관 마다 적어도 하나의 브래그(Bragg) 격자 및, 적어도 N-1 개의 마이켈슨 도파관 내에 적어도 하나의 위상 제어 요소를포함하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서를 이용하여 상기 문제를 처리한다. 마이켈슨 도파관은 상기 위상 제어 요소와 상기 브래그 격자를 포함하며, 적어도 하나의 MMI-도파관에 배열된다. 각 마이켈슨 도파관에는 광대역 반사 격자가 제공될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 광대역 반사 격자는 각 마이켈슨 도파관의 끝에 배열된다.
본 발명의 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서의 다른 실시예에는, 제 1 측에 적어도 네 개의 액세스 도파관이 제공되고 제 2 측에 적어도 네 개의 마이켈슨 도파관이 제공되는 하나 이상의 MMI-도파관이 포함되어 있는데, 상기 각 마이켈슨 도파관마다 하나의 N-채널 (디)멀티플렉서가 있으며, 상기 마이켈슨 도파관마다 하나의 반사 섹션이 있다. 여기서, 상기 반사 섹션은 상기 N-채널 (디)멀티플렉서 각각에 대해 N-개의 마이켈슨 도파관을 포함하고, 상기 마이켈슨 도파관은 적어도 하나의 브래그 격자를 포함하며, 적어도 N-개의 마이켈슨 도파관은 적어도 하나의 위상 제어 요소를 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 본 발명의 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서는, 적어도 두 개의 MMI-도파관, 각 MMI-도파관마다 적어도 M-개의 마이켈슨 도파관(여기서, M ≥3), 각 마이켈슨 도파관마다 적어도 하나의 브래그 격자 및, 각 MMI-도파관마다 적어도 M-1 개의 마이켈슨 도파관내에 하나 이상의 위상 제어 요소를 포함한다. 마이켈슨 도파관은 상기 위상 제어 요소와 상기 브래그 격자를 포함하며, MMI-도파관의 제 2 측에 제공된다. 제 1 MMI-도파관의 제 1 측에 제공된 액세스 도파관과 제2 MMI-도파관의 제 1 측에 제공된 액세스 도파관은 접속 도파관을 통해 상호 접속된다.
상기 본 발명의 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서에 대한 바람직한 실시예에 있어서, MMI-도파관의 제 2 측과 접속하여 각 마이켈슨 도파관마다 1 ×N 스위치가배열되며, 상기 브래그 격자와 상기 위상 제어 요소를 포함하는 반사 섹션이 상기 각 스위치마다 제공된다.
MMI-도파관은 3 ×3 유형의 도파관이 바람직하다. 또한, 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서는 각 마이켈슨 도파관마다 광대역 반사 격자를 포함할 수 있다. 상기 격자는 각 마이켈슨 도파관의 끝에 배열되는 것이 바람직하다.
본 발명의 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서에 대한 다른 실시예에 있어서, 상기 M-개의 마이켈슨 도파관(여기서, M ≥3)이 제 1 MMI-도파관의 제 2 측과 제 2 MMI-도파관의 제 2 측 사이에 배열된다. 마이켈슨 도파관 각각은 적어도 두 개의 브래그 격자를 포함하며, 적어도 M-1 개의 마이켈슨 도파관이 적어도 세 개의 위상 제어 요소를 포함한다. 따라서, 상기 구성요소는 전송 채널에 대해 MMIMZI(Multi Mode Interference Mach-Zehnder Interferometer)의 기능을 한다.
본 발명의 애드/드롭 멀티플렉서에 대한 또 다른 실시예에 따르면, 멀티플렉서는 제 3 및 제 4 MMI-도파관을 포함한다. 적어도 M-개의 마이켈슨 도파관(여기서, M ≥3)이 제 3 MMI-도파관과 제 4 MMI-도파관 사이에 배열된다. 각 마이켈슨 도파관은 적어도 두 개의 브래그 격자를 포함하며, 적어도 M-1 개의 마이켈슨 도파관이 적어도 세 개의 위상 제어 요소를 포함한다. 액세스 도파관은 접속 도파관을통해 제 3 또는 제 4 MMI-도파관에 제공되며, 제 3 MMI-도파관에 제공된 액세스 도파관은 접속 도파관을 통해 제 4 MMI-도파관의 액세스 도파관에 연결된다.
제 3 및 제 4 MMI-도파관은 3 ×3 유형이 바람직하다.
본 발명은 또한, 광 네트워크 내의 광 도파관 채널을 애드/드롭 멀티플렉싱하는 제 1 방법에 관한 것이다. 광 파장 채널은 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 액세스 도파관으로 여기된다(excite). MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 제 2 액세스 도파관으로 여기되는 광-애드 파장 채널은 전혀 없거나 적어도 하나 있다. 애드-파장 채널을 포함하여 광 파장 채널은 상기 제 1 MMI-도파관을 통해 전송되어, 상기 액세스 도파관의 맞은편에 배열된 적어도 하나의 마이켈슨 도파관에 나타난다. 애드-파장 채널을 포함하여 광 파장 채널이 마이켈슨 도파관을 통해 전송된다. 0 또는 적어도 하나의 광 파장 채널의 위상이 임의의 마이켈슨 도파관내의 임의의 위상 제어 요소에 의해 변경된다.
적어도 하나의 광 파장 채널이 마이켈슨 도파관에 배열된 브래그 격자 섹션에 의해 반사된다. 0 또는 적어도 하나의 파장 채널이 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 제 3 액세스 도파관으로 드롭된다. 0 또는 적어도 하나의 파장 채널이 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 제 4 액세스 도파관을 통해 전송된다.
브래그 격자에 의해 반사되지 않은 상기 파장 채널은 마이켈슨 도파관 각각에 배열된 광대역 반사 격자에 의해 반사될 수 있다.
본 발명은 또한, 광 네트워크 내의 광 파장 채널에 대한 제 2 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 방법에 관한 것이다. 광 파장 채널은 제 1 MMI-도파관의 제1 측에 배열된 제 1 액세스 도파관으로 여기된다. 광 파장 채널은 상기 제 1 MMI-도파관을 통해 전송되며, 상기 액세스 도파관의 반대쪽에 배열된 적어도 하나의 마이켈슨 도파관에 나타난다. 광 파장 채널은 마이켈슨 도파관을 통해 전송된다. 0 또는 적어도 하나의 광 파장 채널의 위상이 각 마이켈슨 도파관에 배열된 임의의 위상 제어 요소에 의해 변경된다. 적어도 하나의 광 파장 채널이 마이켈슨 도파관에 배열된 적어도 하나의 브래그 격자 섹션에 의해 반사된다. 0 또는 적어도 하나의 파장 채널이 제 1 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 제 2 액세스 도파관으로 드롭된다. 제 1 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 제 3 액세스 도파관을 통해 그 외부로 적어도 하나의 파장 채널이 전송된다. 상기 파장 채널은 제 1 MMI-도파관과 제 2 MMI-도파관 사이에 배열된 접속 도파관을 통해 전송된다. 상기 파장 채널은 상기 제 2 MMI-도파관을 통해 전송되며, 상기 액세스 파장의 맞은편에 배열된 적어도 하나의 마이켈슨 도파관에 나타난다.
0 또는 적어도 하나의 광 파장 채널의 위상은 임의의 마이켈슨 도파관에 배열된 임의의 위상 제어 요소에 의해 변경된다. 적어도 하나의 광 파장 채널이 마이켈슨 도파관에 배열된 브래그 격자 섹션에 의해 반사된다. 0 또는 적어도 하나의 애드-파장 채널이 제 2 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 제 2 액세스 도파관으로 여기된다. 0 또는 적어도 하나의 파장 채널이 제 2 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 제 3 액세스 도파관을 통해 외부로 전송된다.
브래그 격자에 의해 반사되지 않은 상기 파장 채널은 각 마이켈슨 도파관에 배열된 적어도 하나의 광대역 반사 격자에 의해 반사될 수 있다.
제 2 MMI-도파관의 제 1 측에 배열되어 있는 제 3 액세스 도파관을 통해 전송되는 파장 채널은 접속 도파관을 통해, 제 3 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 제 1 액세스 도파관내에서 여기될 수 있다. 광 파장 채널은 상기 제 3 MMI-도파관을 통해 전송되며, 상기 액세스 도파관의 맞은편에 배열된 적어도 하나의 마이켈슨 도파관에 나타난다. 광 파장 채널은 마이켈슨 도파관을 통해 전송된다. 적어도 하나의 광 파장 채널의 위상이 마이켈슨 도파관에 배열된 위상 제어 요소에 의해 변경된다. 적어도 하나의 광 파장 채널이 마이켈슨 도파관에 배열된 적어도 하나의 브래그 격자 섹션에 의해 반사된다. 0 또는 적어도 하나의 파장 채널이 제 3 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 제 2 액세스 도파관으로 드롭된다. 적어도 하나의 파장 채널은 제 3 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 제 3 액세스 도파관을 통해 외부로 전송된다. 상기 파장 채널은 제 3 MMI-도파관의 액세스 도파관과 제 4 MMI-도파관의 액세스 도파관 사이에 배열된 접속 도파관을 통해 전송된다. 상기 파장 채널은 상기 제 4 MMI-도파관을 통해 전송되어, 상기 액세스 도파관의 맞은편에 배열된 적어도 하나의 마이켈슨 도파관에 나타난다. 0 또는 적어도 하나의 광 파장 채널의 위상은 임의의 마이켈슨 도파관에 배열된 임의의 위상 제어 요소에 의해 변경된다. 적어도 하나의 광 파장 채널이 마이켈슨 도파관에 배열된 적어도 하나의 브래그 격자 섹션에 의해 반사된다. 0 또는 적어도 하나의 애드-파장 채널이 제 4 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 제 2 액세스 도파관으로 여기된다. 0 또는 적어도 하나의 파장 채널이 제 4 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 제 3 액세스 도파관을 통해 외부로 전송된다.
상기 MMI(Multi Mode Interference) 구조는 빛을 분리하는데 사용되며 위상에 따른 광 결합기로 사용된다. MMI 구조의 입력에서 빛의 세기 분포는, 그 길이가 정확히 선택되었다고 가정하면 MMI 구조의 모든 출력에 나타난다. 이것의 이면에 있는 더 중요한 이론은, 1995년, L.B. Soldano 와 E.C.M. Pennings에 의해, J.Lightwave Technology, Vol. 13(4), pp. 615-627의, "Optical Multi Mode Interference Devices Based on Self Imaging: Principles and Application"에 나타나있다.
브래그 격자는 빛을 여과하는데 사용된다. 상기 격자에 의해, 다른 파장의 빛을 반사하는 동안 소정 파장의 빛이 통과할 수 있다. 브래그 격자는 일종의 파장 선택 미러를 형성한다고 할 수 있다. 보다 많은 기본적인 이론은, Phase-shifted Fiber Gratings and their Application for Wavelength Demultiplexing, IEEE Photon. Tech. Lett., Vol. 6(8), pp. 995-997 로부터 알 수 있다. 예컨대, Si02/Si에서, UV 빛을 이용하여 상기 도파관을 주기적으로 비춤으로써, 도파관에 주기적인 물질율(materia index)이 생성된다.
상기 위상 제어 요소는 소정의 스위칭 기능 및 결함 정정 과정에 필요하다. 여러가지 유형의 위상 제어 요소가 공지되어 있다. 그러나, 상기 요소의 기본적인 특징은, 인가된 외부 신호(전압, 전류, 빛 또는 열)에 의해 광 파장이 영항을 받는다는 것이다. 보통은, 소위 열 광학 요소가 사용되는데, 즉 굴절률 및 이와 함께 파장이 열에 의해 영향을 받는다(온도 변화가 굴절률 변화를 일으킴).
본 발명은 또한, 파장 선택 스위치 및 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서의 사용을 포함한다. 파장 선택 스위치는 적어도 하나의 MMI-도파관, 적어도 네 개의 마하-젠더(Mach-Zehnder) 도파관, 적어도 하나의 브래그 격자 및, 각 마하-젠더 도파관에 있는 적어도 하나의 위상 제어 요소를 포함한다. 여기서, 상기 마하-젠더 도파관은 상기 위상 제어 요소와 상기 브래그 격자를 포함하며 적어도 하나의 MMI-도파관에 제공된다.
본 발명의 목적은, 이용할 수 있는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서를 이용하여 인지되는 것보다 낮은 손실, 채널에 의존하지 않는 손실 및, 누화 문제를 더 적게 얻을 수 있는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서를 제공하며, M ×N(여기서, M 및 N은 양의 정수) 크기의 파장 선택 스위치를 얻는 것이다.
이제, 바람직한 실시예와 첨부 도면을 참조하여 본 발명이 더욱 상세히 설명된다.
도 1에는, 본 발명에 따른 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서가 도시되어 있다. 보조선(support line)(A-J)은 본 발명을 설명하는데 사용되는 섹션(section)을 나타낸다. 도 1의 실시예의 경우, 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서는 네 개의 액세스 도파관(11, 12, 13 및, 14), 하나의 MMI-도파관(10), 각 마이켈슨 도파관마다 네개의 위상 제어 요소(51, 53, 55 및, 57), 각 마이켈슨 도파관마다 세 개의 브래그 격자(62, 64 및, 66) 및, 각 마이켈슨 도파관마다 하나의 광대역 반사 격자(70)를 포함한다. 마이켈슨 도파관 중 하나는 위상 제어 요소없이도 이루어질 수 있다. 액세스 도파관(11, 12, 13 및, 14)은 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된다. 마이켈슨 도파관은 MMI-도파관(10)의 제 2 측에 배열된다. 상기 위상 제어 요소(51, 53, 55 및, 57), 브래그 격자(62, 64 및, 66) 및, 광대역 반사 격자(70)가 마이켈슨 도파관(31, 32, 33 및, 34)에 배열된다. 상기 실시예에서 광대역 반사 격자(70)는 마이켈슨 도파관(31, 32, 33 및, 34)의 끝에 놓인다. 그러나, 상기 광대역 반사 격자(70)가 상기 마이켈슨 도파관(31, 32, 33 및 , 34)의 처음에 놓일 수 있다고 생각할 수도 있다. 광대역 반사 격자가 마이켈슨 도파관의 처음에 놓이면, 이들의 반사 섹션은, 이후 브래그 격자에 의해 처리될 채널에 대한 개구(opening)(윈도(window))가 제공되어야 한다. 윈도가 제공된 상기 한 광대역 반사 격자의 예는, 1994년, G.P. Agrawal and S. Radic에 의해, IEEE, Photon. Tech. Lett., Vol. 6(8), pp. 995-997의, Phase-shifted Fiber Gratings and their Application for Wavelength Demultiplexing 에 기재되어 있다.
도 1의 실시예에 따른 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서는 세 개의 상이한 파장(λ1, λ2 및, λ3)을 각각 처리할 수 있다. 즉, 상기 각 파장은 MMI-도파관(10)의 제 1 측에 있는 네 개의 액세스 도파관(11, 12, 13 및, 14) 중 하나로 여기되도록 선택될 수 있다. 상기 장치가 기본적으로 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서로 사용되는 것으로 여겨지므로, 네 개의 이용가능한 액세스 도파관(11, 12, 13 및, 14)중 단 두 개만 관련되며, 파장의 일부는 드롭되고, 일부는 드롭되지 않는다. 브래그 격자(62, 64, 또는 66)에 의해 반사되지 않은 파장 채널은 마이켈슨 도파관(31, 32, 33 및, 34)의 끝에 놓인 광대역 반사 격자(70)에 의해 반사될 수 있다. 광대역 반사 격작(70)에 의해 반사되는 파장은 위상 제어 요소(57)를 이용하여 드롭되도록 선택될 수도 있고, 또는 드롭되지 않도록 선택될 수 있다.
물론, 상기 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서는, 상기 실시예에서와 같은 단 세 개의 파장 채널(λ1, λ2 및, λ3) 대신 각각 처리될 수 있는 Q-개의 파장 채널을 포함하도록 업그레이드될 수 있다. 그러나, 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서가 Q-개의 파장 채널을 상호 독립적으로 처리할 수 있도록 하기 위해서는, 상기 멀티플렉서가 Q ×N-개의 브래그 격자, (N-1) ×Q-개의 위상 제어 요소, MMI-도파관의 제 1 측에 놓이는 N-개의 액세스 도파관 및, 하나의 N ×N MMI-도파관에 대하여 상기 MMI-도파관의 다른 측에 놓인 N-개의 마이켈슨 도파관을 포함해야 한다.
섹션(A)에서의 MMI-도파관(10)에 속하는 액세스 도파관(11)에서 빛이 여기된다고 가정하자. MMI-도파관(10)의 길이는, 섹션(A)의 액세스 도파관(11)로부터의 빛의 세기에 대한 N-개의 이미지 또는 재생이 섹션(B)을 지나는 MMI-도파관(10)에서 얻어지도록 선택된다. 또한, MMI-도파관(10)의 구조과 크기는 액세스 도파관(11)의 원래 분포에 대해 네 개의 이미지, 즉 N=4가 얻어지도록 선택되었다고 가정하자. 다음으로, 액세스 도파관(11, 12, 13 및, 14)이 MMI-도파관에 정확히 배열되고, 즉 정확히 크기와 위치가 정해지고, 마이켈슨 도파관(31, 32, 33 및, 34)의 단면적(cross-sectional dimension)과 위치가 정확히 선택된다면, 이미지내의 에너지 중 상당 부분이 마이켈슨 도파관(31, 32, 33 및, 34)으로 결합되게 된다. 완벽히 균일하게 얻어진다면, 상기 이미지의 최대 에너지는 섹션(A)을 지나는 에너지의 <1/N 이며, 상기의 경우에는 섹션(A)을 지나는 에너지의 <1/4이다. 상기 대신 섹션(A)을 지나는 액세스 도파관(12-14) 중 하나로부터 빛이 여기되면, 상기 세기 분포에서의 편차가 매우 작아진다.
보조선(D, F 및, H)을 지나는 섹션은 브래그 격자 섹션을 나타낸다. 각 보조선을 지나는 브래그 격자 섹션은 서로 동일하며, 상기의 경우 격자 섹션은 각 마이켈슨 도파관(31, 32, 33 및, 34)에 대한 각자의 보조선을 지나는 파장 각각을 반사하게 된다. 브래그 격자에 의해 반사되는 파장은 위상 제어 요소(51, 53 및, 55)에 의해 결정된 위상 관계를 이용하여 MMI-도파관(10)으로 리턴된다.
예컨대, 섹션(D)을 지나는 브래그 격자가 파장(λ1)을 반사하고, 섹션(F)을 지나는 브래그 격자가 파장(λ2)을 반사한다고 가정하자. 다음으로, 섹션(C)을 지나는 위상 제어 요소(51)는 액세스 도파관(11-14) 중 어느 것이 파장(λ1)에 대한 출력 포트인지를 결정하고, 섹션(E)을 지나는 위상 제어 요소(53)는 액세스 도파관(11-14) 중 어느 것이 파장(λ2)에 대한 출력 포트인지를 결정한다. 상기와 동일한 방법이 섹션(G)에도 적용되는데, 즉 상기 섹션을 지나는 각각의 위상 제어 요소(55)는, 섹션(H)을 지나는 브래그 격자에 의해 반사된 파장(λ3)에 대한 출력 포트가 상기 액세스 도파관(11-14) 중 어느 것인지를 결정하게 된다.
따라서, 반대로 MMI-도파관(10)으로의 위상 관계가 각 파장마다 개별적으로 선택될 수 있다. 즉, 각 파장 채널은 다른 파장 채널과 관계없이 출력 포트를 제공받을 수 있다. 이것은 물론, 예컨대 섹션(E)을 지나는 위상 제어 요소(53)가 섹션(C)을 지나는 위상제어 요소(51)를 보상할 수 있고, 섹션(G)을 지나는 위상 제어 요소(55)가 섹션(C 와 E)을 각각 지나는 위상 제어 요소(51 과 53)를 보상할 수 있으며, 섹션(I)을 지나는 위상 제어 요소(57)가 각자의 섹션(C, E 및, G)을 지나는 위상 제어 요소(51, 53 및, 55)를 보상할 수 있다고 가정한다. 일반적으로, 각 위상 제어 요소는 상기 마이켈슨 도파관을 지나는 채널의 전송 경로에서 자신의 위쪽 위상 제어 요소를 보상할 수 있어야 한다.
보조선(C)을 지나는 위상 제어 요소(51)는 또한 파장 채널(λ2 와 λ3)에 영향을 미치는 것이 당연하다. 그러나, 상기 보상은, 당업자들에게 잘 알려져있어 본원에서 상세히 기술될 필요가 없는 이론에 따라 소프트웨어를 이용하여 용이하게 제어될 수 있다. 소프트웨어를 이용하여 상기 보상을 제어하는 것이 바람직하지 않다면, 위상 제어 요소(51, 53, 55 및, 57)는 적절한 방법으로 섹션(C)에서 섹션(I) 방향으로 연속적으로 연장될 수 있다.
브래그 격자에 의해 반사되지 않은 파장 채널은 광대역 반사 격자(70)에 도달한다. 마아켈슨 도파관(31, 32, 33 및, 34)이 동일한 길이를 가지면, 광대역 반사 격자(70)에 의해 반사되는 파장 채널은 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 동일한 액세스 도파관에 모이게된다.
도 1은 Q+Y 파장 채널이 4 ×4 MMI-도파관에 의해 처리되는 원리를 나타낸다. Q 채널은 Q+Y 채널 상의 채널 스트림으로 드롭되고 및/또는 애드될 수 있다. 채널의 수(Q)는 브래그 격자와 위상 제어 요소의 수에 의해 제한된다. 개별적으로반사되지 않는 파장 채널(Y)은 광대역 반사 섹션 내에서 반사되며, 앞에 놓인 위상 제어 요소에 의해 제어된다. 상기의 경우, 세 개의 파장 채널이 개별저으로 처리될 수 있는 반면, 나머지 파장 채널은 개별적으로 제어될 수 없다. 상기의 경우, 애드 및 드롭 두 가지 모두 동일한 구조에서 수행된다. 도 1에 따르면, MMI 구조는 전송 채널과 애드-채널 두 가지 모두에 대해 위와 아래로부터 스플리터(splitter)의 역할을 한다. 다음으로, 채널이 각 브래그 격자 섹션내에서 반사된다. 반사된 전력이 다시 MMI 구조에 도달하면, 섹션(B)을 지나는 마이켈슨 도파관 사이의 인터페이스에서의 상대적인 위상 분포는, 섹션(A)을 지나 전력이 어디에 집중될 것인지를 결정하게 된다. 액세스 도파관 중 두 개, 예컨대 도파관(11 및 12)이 파장 채널 입력 역할을 하며, 이 중 하나는 애드-파장 채널용이다. 나머지 두 액세스 도파관은 파장 채널 출력 역할을 하며, 이 중 한 채널은 드롭-파장 채널용이다.
도 2는 본 발명에 따른 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서에 대한 또 다른 실시예를 나타낸다. 보조선(A-H)은 본 발명을 설명하는데 사용되는 섹션을 나타낸다. 상기 실시예는 두 개의 MMI-도파관(10 및 20), 6개의 마이켈슨 도파관(31, 32, 33, 41, 42 및, 43), 6개의 액세스 도파관(11, 12, 13, 21, 22 및, 23), 접속 도파관(5), 아이솔레이터(isolator)(80), 18개의 브래그 격자(62, 63, 64, 65, 66 및, 67) 및, 18개의 위상 제어 요소(51, 52, 53, 54, 55 및, 56)를 포함한다. MMI-도파관마다 하나의 마이켈슨 도파관이 위상 제어 요소 없이도 가능하므로, 이론상으로는 위상 제어 요소가 12개만 필요하다.
세 개의 액세스 도파관(11, 12 및, 13)이 MMI-도파관(10)의 제 1 측에 배열된다. 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)은 상기 액세스 도파관(11, 12 및, 13)의 맞은편에 배열된다. 상기 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33) 각각에 세 개의 브래그 격자(63, 65 및, 67)와 세 개의 위상 제어 요소(52, 54 및, 56)가 배열된다.
세 개의 액세스 도파관(21, 22 및, 23)이 MMI-도파관(20)의 제 1 측에 배열된다. 마이켈슨 도파관(41, 42 및, 43)은 상기 액세스 도파관(21, 22 및, 23)의 맞은편에 배열된다. 상기 마이켈슨 도파관(41, 42 및, 43) 각각에 세 개의 브래그 격자(62, 64 및, 66)와 세 개의 위상 제어 요소(51, 53 및, 55)가 배열된다.
제 1 MMI-도파관(10)의 제 1 측에 배열된 액세스 도파관(13)은 접속 도파관(5)을 통해, 제 2 MMI-도파관(20)의 제 1 측에 배열된 액세스 도파관(21)에 연결된다. 상기 접속 도파관(5)에는 아이솔레이터(80)가 제공된다. 또한, 아이솔레이터가 없이도 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서가 작동한다.
적어도 하나의 파장 채널이 MMI-도파관(10)에 배열된 액세스 도파관(11)으로 전송된다고 가정하자. 상기 파장 채널은 MMI-도파관(10)을 통과한다. MMI-도파관의 길이와 구조는, 섹션(A)에서 액세스 도파관(11)으로부터의 N-개 이미지의 빛의 세기가 섹션(B)을 지나는 MMI-도파관(11)에 도달하도록 선택된다. 상기의 경우, 길이와 구조가 세 개의 이미지를 얻도록 선택되었다고 가정하자. 액세스 도파관(11, 12 및, 13)이 정확히 MMI-도파관(10)에 배열되고, 즉 정확히 위치와 크기가 정해지고, 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)의 단면적과 위치가 정확히 선택되었다면, 이미지내의 에너지의 상당 부분이 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)에 결합된다. 완벽히 균일하게 얻어지면, 상기 이미지에 대한 최대 에너지는 섹션(A)을 지나는 에너지의<1/N 이므로, 상기의 경우 섹션(A)을 지나는 에너지의 <1/3 이다. 이 대신 빛이 섹션(A)을 지나는 액세스 도파관(12 또는 13) 중 하나로부터 여기되면, 상기 세기 분포의 편차가 매우 작아진다.
보조선(D, F 및, H)을 지나는 섹션은 브래그 격자 섹션을 나타낸다. 각각의 보조선을 지나는 브래그 격자(63, 65 및, 67)가 서로 동일할 수 있다. 브래그 격자가 동일하면, 격자 섹션은 각 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)에 대한 각각의 보조선을 지나는 파장 각각을 반사하게 된다. 반사된 파장은 위상 제어 요소(52, 54 및, 56) 각각에 의해 결정된 위상 관계를 이용하여 MMI-도파관(10)으로 리턴된다.
예컨대, 섹션(D)을 지나는 브래그 격자(63)가 파장(λ1)을 반사하고, 섹션(F)을 지나는 브래그 격자(65)가 파장(λ2)을 반사한다고 가정하자. 그러면, 섹션(C)을 지나는 위상 제어 요소(52)는 액세스 도파관(11-13) 중 어느 것이 파장(λ1)에 대한 출력 포트인지를 결정하며, 섹션(E)을 지나는 위상 제어 요소(54)는 액세스 도파관(11-13) 중 어느 것이 파장(λ2)에 대한 출력 포트인지를 결정한다. 이와 동일한 것이 섹션(G)에도 적용되는데, 즉 상기 섹션을 지나는 각 위상 제어 요소(56)는, 액세스 도파관(11-13) 중 어느 것이 섹션(H)을 지나는 브래그 격자(67)에 의해 반사된 파장(λ3)에 대한 출력 포트인지를 결정하게 된다.
따라서, 상기 반대로 MMI-도파관(10)으로의 위상 관계는 각 파장에 대해 개별적으로 선택될 수 있다. 즉, 각 파장 채널은 다른 파장 채널과 관계없는 출력을 제공받을 수 있다. 이것은 물론, 예컨대 섹션(E)을 지나는 위상 제어 요소(54)가 섹션(C)을 지나는 위상 제어 요소(52)를 보상할 수 있으며, 섹션(G)을 지나는 위상제어 요소(56)가 각자의 섹션(C 및 E)을 지나는 위상 제어 요소(52, 54)를 보상할 수 있다고 가정한다. 일반적으로, 각 위상 제어 요소는 동일한 마이켈슨 도파관을 지나는 채널 전송 경로에서 위쪽의 위상 제어 요소를 보상할 수 있어야 한다.
물론, 보조선(C)을 지나는 위상 제어 요소(52)는 파장 채널(λ2 및 λ3)에 영향을 미치게된다. 그러나, 이와 같은 보상은, 당업자들에게 잘 알려져있어 여기서 더 상세히 기술될 필요가없는 이론에 따라 소프트웨어를 이용하여 용이하게 제어될 수 있다. 소프트웨어를 이용하여 상기 보상을 제어하는 것이 바람직하지 않다면, 적절한 방법으로 위상 제어 요소(52, 54 및, 56)를 섹션(C)에서 섹션(G) 방향으로 연속해서 연장할 수 있다.
브래그 격자에 의해 개별적으로 반사되지 않은 파장 채널은 각자의 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)으로부터 여기된다.
도 2는 Q 파장 채널이 두 개의 3 ×3 MMI-도파관에 의해 처리되는 원리를 나타낸다. 상기 실시예에서는, 세 개의 파장 채널이 개별적으로 처리될 수 있다. 이러한 경우, 애드와 드롭은 개별적인 구조에서 수행된다. MMI 구조는 전송 채널과 애드-채널 두 가지 모두에 대해 도 2에 따라 아래에서 위쪽으로 스플리터의 기능을 한다. 다음으로, 채널은 각 브래그 격자 섹션에서 반사된다. 반사된 전력이 다시 제 1 MMI-구조(10) 또는 제 2 MMI-구조(20)에 도달하면, 섹션(B)을 지나는 각 마이켈슨 도파관(31, 32, 33 과 41, 42, 43) 간의 인터페이스에서의 상대적인 위상 분포는, 제 1 MMI-도파관(10)과 제 2 MMI-도파관(20) 각각에 대해 섹션(A)을 지나 전력이 어디에 집중되는지를 결정하게 된다. 액세스 도파관 중 하나, 예컨대도파관(11)이 파장 채널 입력의 기능을 하는 반면, 나머지 두 액세스 도파관은 파장 채널 출력의 기능을 하는데, 여기서 상기 채널 중 하나는 0 또는 적어도 하나의 드롭-파장 채널용이다. 액세스 도파관(13)은 접속 도파관(5)을 통해 액세스 도파관(21)에 연결된다.
액세스 도파관(12)에 드롭되지 않은 파장 채널은 상기 접속 도파관(5)을 통해 제 2 MMI-도파관(20)으로 전송된다. 상기 파장 채널은 MMI-도파관(20)을 통과한다. MMI-도파관(20)의 길이와 구조는, 섹션(A)에서 액세스 도파관(21)으로부터의 N-개 이미지의 빛의 세기가 섹션(B)을 지나는 MMI-도파관에서 얻어지도록 선택된다. 상기의 경우, 길이와 구조는 세 개의 이미지를 얻도록 선택되었다고 가정한다. 액세스 도파관(21, 22 및, 23)이 MMI-도파관(20)에서 정확히 배열되고, 즉 정확히 크기와 위치가 정해지고, 마이켈슨 도파관(41, 42 및, 43)의 단면적과 위치가 정확히 선택되었다면, 상기 이미지 내의 에너지 중 상당 부분이 마이켈슨 도파관(41, 42 및, 43)에 결합된다. 완벽히 균일하게 얻어지면, 상기 이미지의 최대 에너지는 섹션(A)을 지나는 에너지의 <1/N 이므로, 상기의 경우 섹션(A)을 지나는 에너지의 <1/3 이다. 이 대신 섹션(A)을 지나 액세스 도파관(22 또는 23) 중 하나로부터 빛이 여기되면, 상기 세기 분포의 편차가 매우 작아진다.
보조선(D, F 및, H)을 지나는 섹션은 브래그 격자 섹션을 나타낸다. 각 보조선을 지나는 브래그 격자(62, 64 및, 66)는 서로 동일할 수 있으며, 이러한 경우 격자 섹션은 각 마이켈슨 도파관(41, 42 및, 43)에 대한 각자의 보조선을 지나는 각 파장을 반사한다. 반사된 파장은 위상 제어 요소(51, 53 및, 55)에 의해 결정된위상 관계를 이용하여 MMI-도파관(20)으로 리턴된다.
예컨대, 섹션(D)을 지나는 브래그 격자(62)가 파장(λ1)을 반사하고, 섹션(F)을 지나는 브래그 격자(64)가 파장(λ2)을 반사한다고 가정하자. 그러면, 섹션(C)을 지나는 위상 제어 요소(51)는 액세스 도파관(21-23) 중 어느 것이 파장(λ1)에 대한 출력 포트인지를 결정하고, 섹션(E)을 지나는 위상 제어 요소(53)는 액세스 도파관(21-23) 중 어느 것이 파장(λ2)에 대한 출력 포트인지를 결정한다. 이와 동일한 것이 섹션(G)에도 적용된다. 즉, 상기 섹션을 지나는 각 위상 제어 요소(55)는, 액세스 도파관(21-23) 중 어느 것이 섹션(H)을 지나는 브래그 격자(66)에 의해 반사된 파장(λ3)에 대한 출력 포트인지를 결정한다. 실제로, 이것은, 상기 실시예의 액세스 도파관(21)이 입력 파장 채널용이므로, 액세스 도파관(22) 또는 액세스 도파관(23)이다.
따라서, 상기 반대로 MMI-도파관(20)으로의 위상 관계가 각 파장에 대해 개별적으로 선택될 수 있다. 즉, 각 파장 채널은 다른 파장 채널과 관계없는 출력을 제공받을 수 있다. 이것은 물론, 예컨대 섹션(E)을 지나는 위상 제어 요소(53)가 섹션(C)을 지나는 위상 제어 요소(51)를 보상할 수 있으며, 섹션(G)을 지나는 위상 제어 요소(55)가 각자의 섹션(C 및 E)을 지나는 위상 제어 요소(51 및 53)를 보상할 수 있다고 가정한다. 일반적으로, 각 위상 제어 요소는, 동일한 마이켈슨 도파관을 지나는 상기 채널의 전송 경로에서 위쪽에 놓여있는 제어 요소를 보상할 수 있어야 한다.
물론, 보조선(C)을 지나는 위상 제어 요소(51)는 또한 파장 채널(λ2 및λ3)에 영향을 미친다. 그러나, 상기 보상은, 당업자들에게 잘 알여져있어 여기서 더 상세히 설명될 필요가 없는 이론에 따라 소프트웨어를 이용하여 용이하게 제어될 수 있다. 소프트웨어를 이용하여 상기 보상을 제어하는 것이 바람직하지 않다면, 적절한 방법으로 위상 제어 요소(51, 53 및, 55)가 섹션(C)에서 섹션(G) 방향으로 연속해서 연장될 수 있다.
브래그 격자에 의해 반사되지 않는 파장 채널은 각 마이켈슨 도파관(41, 42 및, 43)으로부터 여기된다.
아이솔레이터(80)는 애드 채널로부터 드롭 채널을 분리하는데 사용된다. 그러나, 도 2에 도시된 발명은 아이솔레이터(80)가 없을 때 작동할 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 한 가지 유형의 아이솔레이터는, 1996년 6월 19일, Electronics Letters, Vol. 22, No. 13, pp. 711-123의 "Single Mode optical Isolator at 1.3 ㎛ using all fibre components".에 기재되어 있다.
도 3은 본 발명의 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서에 대한 또 다른 실시예를 나타낸다. 보조선(A-J)은 본 발명을 설명하는데 사용되는 섹션을 나타낸다. 상기 실시예는 두 개의 도파관(10 및 20), 6개의 마이켈슨 도파관(31, 32, 33, 41, 42 및, 43), 6개의 액세스 도파관(11, 12, 13, 21, 22 및, 23), 접속 도파관(5), 아이솔레이터(80), 18개의 브래그 격자(62, 63, 64, 65, 66 및, 67), 24개의 위상 제어 요소(51, 52, 53, 54, 55, 56, 57 및, 58) 및, 6개의 광대역 반사 격자(70)를 포함한다. 이론상으로는, MMI-도파관마다 하나의 마이켈슨 도파관이 위상 제어 요소 없이도 가능하므로, 16개의 위상 제어 요소로도 충분하다.
세 개의 액세스 도파관(11, 12 및, 13)이 MMI-도파관(10)의 제 1 측에 배열된다. 세 개의 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)은 상기 액세스 도파관(11, 12 및, 13)의 맞은편에 배열된다. 세 개의 브래그 격자(63, 75 및, 67), 네 개의 위상 제어 요소(52, 54, 56 및, 58)와, 하나의 광대역 반사 격자(70)가 상기 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33) 각각에 배열된다.
세 개의 액세스 도파관(21, 22 및, 23)이 MMI-도파관(20)의 제 1 측에 배열되는 반면, 세 개의 마이켈슨 도파관(41, 42 및, 43)은 상기 액세스 도파관(21, 22 및, 23)과 관련된 상기 MMI-도파관(20) 측의 맞은편에 배열된다. 세 개의 브래그 격자(62, 64 및, 66), 네 개의 위상 제어 격자(51, 53, 55 및, 57)와, 하나의 광대역 반사 격자(70)가 상기 마이켈슨 도파관(41, 42 및, 43) 각각에 배열된다.
제 1 MMI-도파관(10)의 제 1 측에 배열된 액세스 도파관(13)은 접속 도파관(5)을 통해, 제 1 MMI-도파관(20)의 제 1 측상에 놓인 액세스 도파관(20)에 연결된다. 상기 접속 도파관(5)에는 아이솔레이터(80)가 제공된다.
MMI-도파관(10)에 배열된 액세스 도파관(11)으로 적어도 하나의 파장 채널이 전송된다고 가정하자. 상기 파장 채널은 MMI-도파관을 통과한다. MMI-도파관(10)의 길이와 구조는, 섹션(A)에서의 액세스 도파관(11)으로부터의 N-개 이미지의 빛의 세기가 섹션(B)을 지나는 MMI-도파관(10)에서 얻어지도록 선택된다. 상기의 경우, 길이와 구조가 세 개의 이미지가 얻어지도록 선택되었다고 가정하자. 액세스 도파관(11, 12 및, 13)이 MMI-도파관(10)에 정확히 배열되고, 즉 정확히 크기와 위치가 정해지고, 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)의 단면적과 위치가 정확하게 선택되었다면, 이미지 내의 에너지의 상당 부분이 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)에 결합된다. 완벽히 균일하게 얻어질 때, 상기 이미지의 최대 에너지는 섹션(A)을 지나는 에너지의 <1/N 이므로, 상기의 경우 섹션(A)을 지나는 에너지의 <1/3 이다. 상기 대신 섹션(A)을 지나는 액세스 도파관(12 또는 13) 중 하나로부터 빛이 여기되면, 상기 빛의 분포에서의 편차가 매우 작아진다.
보조선(D, E 및, F)을 지나는 섹션은 브래그 격자 섹션을 나타낸다. 각 보조선을 지나는 브래그 격자는 서로 동일할 수 있으며, 이러한 경우 격자 섹션은 각 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)에 대한 각자의 보조선을 지나는 각 파장을 반사한다. 반사된 파장은 위상 제어 요소(52, 54 및, 56)에 의해 결정된 위상 관계를 이용하여 MMI-도파관(10)으로 리턴된다. 보조선(D, E 및, F)을 지나는 브래그 격자에 의해 반사되지 않은 파장은 섹션(J)을 지나는 광대역 반사 격자(70)에 의해 반사될 수 있다. 위상 제어 요소(58)는, 광대역 반사 격자에 의해 반사된 파장이 어떤 액세스 도파관에 집중되는지를 결정한다.
예컨대, 섹션(D)을 지나는 브래그 격자(63)가 파장(λ1)을 반사하고, 섹션(F)을 지나는 브래그 격자(65)가 파장(λ2)을 반사한다고 가정하자. 그러면, 섹션(C)을 지나는 위상 제어 요소(52)는 액세스 도파관(11-13) 중 어느 것이 파장(λ1)에 대한 출력 포트인지를 결정하고, 섹션(E)을 지나는 위상 제어 요소(54)는 액세스 도파관(11-13) 중 어느 것이 파장(λ2)에 대한 출력 포트인지를 결정한다. 이와 동일한 것이 섹션(G)에도 적용되는데, 즉 상기 섹션을 지나는 각 위상 제어 요소(56)는, 액세스 도파관(11-13) 중 어느 것이 섹션(H)을 지나는 브래그격자(67)에 의해 반사된 파장(λ3)에 대한 출력 포트인지를 결정한다. 상기 실시예에서, 이것은, 액세스 도파관(11)이 입력 파장 채널용이므로 실제로는 액세스 도파관(12) 또는 액세스 도파관(13)이 된다.
따라서, 반대로 MMI-도파관(10)내에서의 위상 관계가 각 파장에 대해 개별적으로 선택될 수 있는데, 즉 각 파장 채널은 다른 파장 채널과 관계없는 출력을 제공받을 수 있다. 물론, 이것은, 예컨대 섹션(E)을 지나는 위상 제어 요소(54)가 섹션(C)을 지나는 위상 제어 요소(52)를 보상할 수 있고, 섹션(G)을 지나는 위상 제어 요소(56)가 섹션(C 및 E)을 각각 지나는 위상 제어 요소(52 및 54)를 보상할 수 있다고 가정한다. 일반적으로, 각 위상 제어 요소는, 동일한 마이켈슨 도파관을 지나는 상기 채널의 전송 경로에서 위쪽의 위상 제어 요소를 보상할 수 있어야 한다.
물론, 보조선(C)을 지나는 위상 제어 요소(52)는 또한 파장 채널(λ2 와 λ3)에 영향을 미친다. 그러나, 상기 보상은, 당업자들에게 잘 알려져있어 여기서 더 상세히 설명될 필요가없는 이론에 따라 소프트웨어를 이용하여 용이하게 제어될 수 있다. 소프트웨어를 이용하여 상기 보상을 제어하는 것이 바람직하지 않으면, 위상 제어 요소(52, 54, 56 및, 58)는 적절한 방식으로 섹션(C)에서 섹션(G) 방향으로 연속해서 연장될 수 있다.
도 3은 Q+Y 파장 채널이 3 ×3 MMI-도파관에 의해 처리되는 원리는 나타낸다. Q 채널은 Q+Y 채널 상의 채널 스트림으로 드롭 및/또는 애드될 수 있다. 채널의 수(Q)는 단지 개별적인 브래그 격자와 위상 제어 요소의 수에 의해서만 제한된다. 개별적으로 반사되지 않는 Y 파장 채널은 광 대역 반사 섹션(70)에서 반사되며앞에 놓여있는 위상 제어 요소에 의해 제어된다. 상기 실시예는 세 개의 파장 채널을 각각 처리할 수 있다. 이 경우, 애드와 드롭은 개별적인 구조에서 수행된다. MMI-구조(10 및 20)는 전송 채널과 애드-채널 두 가지 모두에 대해 도 3에 따라 아래에서 위쪽으로 스플리터 기능을 한다. 다음으로, 채널이 각 브래그 격자 섹션에서 반사된다. 반사된 전력이 다시 제 1 MMI 구조(10)와 제 2 MMI 구조(20)에 각각 도달하면, 섹션(B)을 지나는 마이켈슨 도파관 간의 인터페이스에서의 상대적인 위상 분포는 제 1 MMI-도파관(10)과 제 2 MMI-도파관(20)에 대해 섹션(A)을 따라 집중된다. MMI-도파관(10)에 놓인 액세스 도파관 중 하나, 예컨대 도파관(11)이 파장 채널 입력의 기능을 하는 반면, 나머지 두 액세스 도파관은 파장 채널 출력의 기능을 하는데, 여기서 이들 중 하나는 0 또는 적어도 하나의 드롭-파장 채널용이다. 액세스 도파관(13)은 접속 도파관(5)을 통해 액세스 도파관(21)에 연결된다.
액세스 도파관(12)으로 드롭되지 않은 파장 채널은 상기 접속 도파관(12)을 통해 제 2 MMI-도파관(20)으로 전송된다. 상기 파장 채널은 MMI-도파관(20)을 통과한다. MMI-도파관의 길이와 구조는, 섹션(A)에서의 액세스 도파관(21)로부터의 N-개 이미지의 빛의 세기가 섹션(B)을 지나는 MMI-도파관에서 얻어지도록 선택된다. 상기의 경우, 세 개의 이미지가 얻어지도록 길이와 구조가 선택되었다고 가정하자. 액세스 도파관(21, 22, 및 23)이 MMI-도파관(20)에 정확히 배열되고, 즉 정확히 놓여지고, 마이켈슨 도파관(41, 42 및, 43)의 단면적과 위치가 정확히 선택되었다면, 상기 이미지 내의 에너지 중 상당 부분이 마이켈슨 도파관(41, 42 및, 43)에 결합된다. 완벽히 균일하게 얻어지면, 상기 이미지에 대한 최대 에너지가 <1/N 이므로,상기의 경우 섹션(A)을 지나는 에너지의 <1/3 이다. 상기 대신 섹션(A)을 지나는 액세스 도파관(22)이나 액세스 도파관(23)으로부터 빛이 여기되면, 상기 세기 분포의 편차가 매우 작아진다.
보조선(D, E 및, F)을 지나는 섹션은 브래그 격자 섹션을 나타낸다. 각 보조선을 지나는 브래그 격자는 서로 동일할 수 있으며, 이러한 경우 상기 브래그 격자는 각 마이켈슨 도파관(41, 42 및, 43)에 대한 각각의 보조선을 지나는 파장 각각을 반사하게 된다. 반사된 파장은 위상 제어 요소(51, 53, 55 및, 57)에 의해 결정된 위상 관계를 이용하여 MMI-도파관(20)으로 리턴된다.
예컨대, 섹션(D)을 지나는 브래그 격자(62)가 파장(λ1)을 반사하고, 섹션(F)을 지나는 브래그 격자(64)가 파장(λ2)을 반사한다고 가정하자. 그러면, 섹션(C)을 지나는 위상 제어 요소(51)는 액세스 도파관(21-23) 중 어느 것이 파장(λ1)에 대한 출력 포트인지를 결정하는 한편, 섹션(E)을 지나는 위상 제어 요소(53)는 액세스 도파관(21-23) 중 어느 것이 파장(λ2)에 대한 출력 포트인지를 결정한다. 이와 동일한 것이 섹션(G)에도 적용되는데, 이것은, 상기 섹션을 지나는 각 위상 제어 요소(55)가, 액세스 도파관(21-23) 중 어느 것이 섹션(H)을 지나는 브래그 격자(65)에 의해 반사된 파장(λ3)에 대한 출력 포트인지를 결정하게 된다는 것을 의미한다.
따라서, 반대로 MMI-도파관(20)으로의 위상 관계가 각 파장에 대해 개별적으로 선택될 수 있는데, 즉 파장 채널은 다른 파장 채널과 관계없는 출력을 제공받을 수 있다. 당연히, 이것은, 예컨대 섹션(E)을 지나는 위상 제어 요소(53)가 섹션(C)을 지나는 위상 제어 요소(51)를 보상할 수 있고, 섹션(G)을 지나는 위상 제어 요소(55)가 각자의 섹션(C 와 E)을 지나는 위상 제어 요소(51 과 53)를 보상할 수 있다고 가정한 것이다. 일반적으로, 각 위상 제어 요소는 동일한 마이켈슨 도파관을 지나는 채널의 전송 경로에서 위쪽의 위상 제어 요소를 보상할 수 있어야 한다.
당연히, 보조선(C)을 지나는 위상 제어 요소(51) 또한 파장(λ2 와 λ3)에 영향을 미치게된다. 그러나, 상기 보상은, 당업자들에게 잘 알여져있어 여기서 더 상세히 설명될 필요가없는 이론에 따라 소프트웨어를 이용하여 용이하게 제어될 수 있다. 소프트웨어를 이용하여 상기 보상을 제어하는 것이 바람직하지 않다면, 위상 제어 요소(51, 53, 55 및, 57)는 적절한 방법으로 섹션(C)에서 섹션(G) 방향으로 연속해서 연장될 수 있다.
브래그 격자에 의해 반사되지 않은 파장 채널은 마이켈슨 도파관(41, 42 및, 43)의 끝에 배열된 광대역 반사 격자(70)에 의해 반사될 수 있다. 광대역 반사 격자가 마이켈슨 도파관(31, 32, 33, 41, 42 및, 43)의 처음에 놓일 수 있다고 생각할 수도 있다. 그러나, 광대역 반사 섹션은 브래그 격자 섹션에 의해 처리되는 채널을 위한 개구(윈도)를 가지고있어야 한다. 개구가 구비된 이러한 광대역 반사 격자의 예가, 1994년, G.P. Agrawal 와 S. Radic에 의한 IEEE Photon. Tech. Lett., Vol. 6(8), pp. 995-997의, Phase-shifted Fiber Gratings and their Application for Wavelength Demultiplexing에 기재되어 있다.
아이솔레이터(80)는 애드 채널로부터 드롭 채널을 분리하는데 사용된다. 그러나, 도 3에 도시된 발명은 아이솔레이터(80)가 없을 때 작동할 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 아이솔레이터의 한 유형이, 1996년 6월 19일, Electronics Letters, Vol. 22, No. 13, pp. 711-713의, "Single Mode optical Isolator at 1.3 ㎛ using all fibre components"에 기재되어 있다.
도 4는 본 발명의 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서의 또 다른 실시예를 나타낸다. 보조선(A-Q)은 본 발명을 설명하는데 사용되는 섹션을 나타낸다. 상기 실시예는, 두 개의 MMI-도파관(10 과 20), 세 개의 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33), 6 개의 액세스 도파관(11, 12, 13, 21, 22 및, 23), 하나의 접속 도파관(5), 18 개의 브래그 격자(63, 65 및, 67) 그리고, 21 개의 위상 제어 요소(52, 54, 56 및, 58)를 포함한다. 하나의 마이켈슨 도파관이 위상 제어 요소 없이도 가능하므로, 이론상으로는 14 개의 위상 제어 요소로도 충분하다.
세 개의 액세스 도파관(11, 12 및, 13)이 MMI-도파관(10)의 제 1 측에 배열되며, 세 개의 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)이 상기 MMI-도파관에서 상기 액세스 도파관의 맞은편에 배열된다. 상기 마이켈슨 도파관(31, 32 및 33) 각각에는 6개의 브래그 격자(63, 65 및, 67)와 7개의 위상 제어 요소(52, 54, 56 및, 58)가 배열된다.
세 개의 액세스 도파관(21, 22 및, 23)이 MMI-도파관(20)의 제 1 측에 배열된다. 상기 브래그 격자(63, 65 및, 67)와 상기 위상 제어 요소(52, 54, 56 및, 58)를 포함하는 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)은 상기 MMI-도파관(20)에서 상기 액세스 도파관의 맞은편에 있는 상기 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)에 배열된다.
제 1 MMI-도파관(10)의 제 1 측에 배열된 액세스 도파관(13)은 접속도파관(5)을 통해 제 2 MMI-도파관의 제 1 측에 있는 액세스 도파관(23)에 연결된다.
도 4의 실시예에 있어서, 브래그 격자 섹션(D, F 및, H)과 위상 제어 요소(C, E 및, G)는 섹션(I)을 중심으로하여 브래그 격자 섹션(N, L 및, J)과 위상 제어 섹션(O, M 및, K)의 미러 이미지이다. 또한, 위상 제어 섹션과 브래그 격자 섹션은 각각 두 MMI-도파관으로부터 위상 제어 섹션(I) 방향으로 볼 때 동일한 순서로 되어 있지 않다고 할 수 있다. 즉, 브래그 격자 섹션(D)이 파장(λ1)을 반사하면, 예컨대 브래그 격자 섹션(N)은 파장(λ2) 또는 파장(λ3)을 반사할 수 있다. 브래그 격자 섹션(F)이 파장(λ2)을 반사한다면, 브래그 격자 섹션(L)은 파장(λ1 또는 λ3)을 반사할 수 있고, 브래그 격자 섹션(H)이 파장(λ3)을 반사하면, 브래그 격자 섹션(J)은 파장(λ1 또는 λ2)을 반사할 수 있다.
파장 채널이 MMI-도파관(10) 상의 액세스 도파관(11)으로 전송된다고 가정하자. 상기 파장 채널은 MMI-도파관(10)을 통과한다. MMI-도파관(10)의 길이와 구조는, 섹션(A)에서의 액세스 도파관(11)으로부터의 N-개 이미지의 빛의 세기가 섹션(B)을 지나는 MMI-도파관(10)에서 얻어지도록 선택된다. 상기의 경우, 세 개의 이미지를 얻을 수 있도록 길이와 구조가 선택되었다고 가정하자. 액세스 도파관(11, 12 및, 13)이 MMI-도파관(10)에 정확히 배열되고, 즉 정확히 크기와 위치가 정해지고, 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)의 단면적과 위치가 정확히 선택되었다면, 이미지 내의 에너지 중 상당 부분이 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)에 결합된다. 완벽히 균일하게 얻어지면, 상기 이미지의 최대 에너지는 섹션(A)을 지나는 에너지의 <1/N 이므로, 상기의 경우 섹션(A)을 지나는 에너지의 <1/3 이다. 상기 세기 분포의 편차는, 상기 대신 섹션(A)을 지나는 액세스 도파관(12 또는 13) 중 하나로부터 빛이 여기될 때 매우 작아진다.
보조선(D, F, H, J, L 및, N)을 지나는 섹션은 브래그 격자 섹션을 나타낸다. 각 보조선을 지나는 브래그 격자는 서로 동일할 수 있으며, 이러한 경우 격자 섹션은 각 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)에 대한 각각의 보조선을 지나는 파장 각각을 반사한다. MMI-도파관(10)으로부터 도달하여, 각 섹션(D, F 및, H)을 지나는 브래그 격자(63, 65 및, 67)에 의해 반사되는 파장은, 각자의 섹션(C, E 및, G)을 지나는 위상 제어 요소(52, 54 및, 56)에 의해 결정된 위상 관계를 이용하여 MMI-도파관(10)으로 리턴된다. MMI-도파관(20)으로부터 도달하여, 각 섹션(N, L 및, J)을 지나는 브래그 격자(63, 65 및, 67)에 의해 반사되는 파장은, 각 섹션(O, M 및, K)을 지나는 위상 제어 요소(52, 54 및, 56)에 의해 결정된 위상 관계를 이용하여 MMI-도파관(20)으로 리턴된다. 브래그 격자(63, 65 또는, 67)에 의해 반사되지 않는 전송 파장은, MMI-도파관(10)과 MMI-도파관(20) 두 가지 모두로부터 도달하는 파장에 대하여 섹션(I)을 지나는 위상 제어 요소(58)에 의해 제어된다.
예컨대, 섹션(D 및 N)을 지나는 브래그 격자가 파장(λ1)을 반사하고, 섹션(F 및 L)을 지나는 브래그 격자가 파장(λ2)을 반사한다고 가정하자. 그러면, 각 섹션(C 및 O)을 지나는 위상 제어 요소는, 도파관(11-13 과 21-23) 중 각각 어느 것이 파장(λ1)에 대한 출력 포트인지를 결정하는 반면, 각 섹션(E 및 M)을 지나는 위상 제어 요소(54)는 액세스 도파관(11-13 과 21-23) 중 각각 어느 것이 파장(λ2)에 대한 출력 포트인지를 결정한다. 이와 동일한 것이 섹션(G 와 K)에도 적용된다. 즉, 상기 섹션을 지나는 각 위상 제어 요소(56)는, 각 도파관(11-13 과 21-23) 중 어느 것이 섹션(H 와 J)을 지나는 브래그 격자에 의해 반사된 파장(λ3)에 대한 출력 포트인지를 결정한다.
따라서, 반대로 MMI-도파관(10 과 20)으로의 위상 관계는 각 파장마다 개별적으로 선택될 수 있다. 즉, 각 파장 채널은 다른 파장 채널과 관계없는 출력을 제공받을 수 있다. 당연히, 이것은, 예컨대 각 섹션(E 와 M)을 지나는 위상 제어 요소(54)가 각 섹션(C 와 O)을 지나는 위상 제어 요소(52)를 보상할 수 있고, 각 섹션(G 와 K)을 지나는 위상 제어 요소(56)가 섹션(C 와 E)과 섹션(O 와 M)을 각각 지나는 위상 제어 요소(52 와 54)를 보상할 수 있다고 가정한 것이다. 일반적으로, 각 위상 제어 요소는 동일한 마이켈슨 도파관을 지나는 채널의 전송 경로에서 위쪽의 위상 제어 요소를 보상할 수 있어야 한다.
물론, 각 보조선(C 및 O)을 지나는 위상 제어 요소(52)는 또한 파장 채널(λ2 와 λ3)에 영향을 미친다. 그러나, 상기 보상은, 당업자들에게 잘 알려져있어 여기서 더 상세히 설명될 필요가없는 이론에 따라 소프트웨어를 이용하여 용이하게 제어될 수 있다. 소프트웨어를 이용하여 상기 보상을 제어하는 것이 바람직하지 않다면, 위상 제어 요소(52, 54 및, 56)는 적절한 방식으로 각각 섹션(C)에서 섹션(H) 방향과 섹션(O)에서 섹션(K) 방향으로 연장될 수 있다.
도 4는 Q+Y 파장 채널이 두 개의 3 ×3 및 MMI-도파관에 의해 처리되는 원리를 나타낸다. Q 채널은 Q+Y 채널 상의 채널 스트림으로 개별적으로 드롭 및/또는애드될 수 있다. 채널의 수(Q+Y)는 MMI-도파관(10 과 20)의 대역폭에 의해서만 제한된다. 채널의 수(Q)는 브래그 격자(63, 65 및, 67)와 위상 제어 요소(52, 54 및, 56)의 수에 의해 제한된다. 반사되지 않은 파장 채널(Y)은 MMIMZI 구조를 통해 액세스 도파관(11)으로부터 전송되며, 상호 동일한 반사 섹션(D-H 와 N-J) 사이의 위상 제어 섹션(I)을 이용하여 액세스 도파관(21)으로 제어된다. 상기 실시예에서는, 세 개의 파장 채널이 개별적으로 처리될 수 있다.
액세스 도파관(12)으로 드롭되지 않은 파장 채널은 상기 접속 도파관(5)을 통해 제 2 MMI-도파관(20)으로 전송된다. 상기 파장 채널은 MMI-도파관(20)을 통과한다. MMI-도파관의 길이와 구조는, 섹션(Q)에서의 액세스 도파관(23)으로부터의 N-개 이미지의 빛의 세기가 섹션(P)을 지나는 MMI-도파관에서 얻어지도록 선택된다. 상기의 경우, 세 개의 이미지가 얻어지도록 길이와 구조가 선택된다고 가정하자. 액세스 도파관(21, 22 및, 23)이 MMI-도파관(20)에 정확히 배열되고, 즉 정확한 위치에 놓이고, 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)의 단면적과 위치가 정확히 선택되었다면, 상기 이미지내의 에너지 중 상당 부분이 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)에 결합된다. 완벽히 균일하게 얻어지면, 상기 이미지의 최대 에너지는 섹션(K)을 지나는 에너지의 <1/N 이므로, 상기의 경우 섹션(K)을 지나는 에너지의 <1/3 이다. 상기 대신 섹션(Q)을 지나는 액세스 도파관(21 또는 22) 중 하나로부터 빛이 여기되면, 상기 세기 분포의 편차가 매우 작아진다.
보조선(N, L 및, J)을 지나는 섹션은 브래그 격자 섹션을 나타낸다. 각 보조선을 지나는 브래그 격자 섹션은 서로 동일할 수 있으며, 이러한 경우 격자 섹션은각 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)에 대한 각자의 보조선을 지나는 파장 각각을 반사하게 된다. 반사된 파장은 위상 제어 요소(52, 54 및, 56)에 의해 결정된 위상 관계를 이용하여 MMI-도파관(20)으로 리턴된다.
예컨대, 섹션(J)을 지나는 브래그 격자가 파장(λ3)을 반사하고, 섹션(L)을 지나는 브래그 격자가 파장(λ2)을 반사한다고 가정하자. 그러면, 섹션(K)을 지나는 위상 제어 요소(56)는 액세스 도파관(21-23) 중 어느 것이 파장(λ3)에 대한 출력 포트인지를 결정하며, 섹션(M)을 지나는 위상 제어 요소(54)는 액세스 도파관(21-23) 중 어느 것이 파장(λ2)에 대한 출력 포트인지를 결정한다. 이와 동일한 것이 섹션(O)을 지나는 것에도 적용되는데, 즉 상기 섹션을 지나는 각 위상 제어 요소(52)는, 액세스 도파관(21-23) 중 어느 것이 섹션(N)을 지나는 브래그 격자에 의해 반사된 파장(λ1)에 대한 출력 포트인지를 결정한다.
따라서, 반대로 MMI-도파관(20)으로의 위상 관계가 각 파장에 대해 개별적으로 선택될 수 있다. 즉, 각 파장 채널은 다른 파장 채널과 관계없는 출력을 제공받을 수 있다. 당연히, 이것은, 예컨대 섹션(M)을 지나는 위상 제어 요소(54)가 섹션(O)을 지나는 위상 제어 요소(52)를 보상할 수 있고, 섹션(K)을 지나는 위상 제어 요소(56)가 각각의 섹션(O 및 M)을 지나는 위상 제어 요소(52 와 54)를 보상할 수 있다고 가정한 것이다. 일반적으로, 각 위상 제어 요소는 동일한 마이켈슨 도파관을 지나는 채널의 전송 경로에서 위쪽 위상 제어 요소를 보상할 수 있어야 한다.
액세스 도파관(11)으로 여기되며 브래그 격자에 의해 반사되지 않는 파장 채널은 제 2 MMI-도파관(20)의 제 1 측에 배열된 액세스 도파관(21)에 이른다.
도 5는 본 발명의 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서의 또 다른 실시예를 나타낸다. 보조선(A-Q)은 본 발명을 설명하는데 사용되는 섹션을 나타낸다. 상기 실시예는 4개의 도파관(10, 20, 30 및, 40), 6개의 마이켈슨 도파관(31, 32, 33, 34, 35 및, 36), 12개의 액세스 도파관(11, 12, 13, 21, 22, 23, 37, 38, 39, 41, 42 및, 43), 3개의 접속 도파관(5, 6 및, 7), 36개의 브래그 격자(62, 63, 64, 65, 66 및, 67) 그리고, 42개의 위상 제어 요소(51, 52, 53, 54, 55, 56, 57 및, 58)를 포함한다. 마이켈슨 도파관(31, 32 또는 33) 중 하나와 마이켈슨 도파관(34, 35 또는 36) 중 하나가 위상 제어 요소 없이도 완전하게 관리할 수 있으므로, 이론상으로는 28개의 위상 제어 요소로도 충분하다.
세 개의 액세스 도파관(11, 12 및, 13)이 제 1 MMI-도파관(10)의 제 1 측에 배열되는 반면, 세 개의 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)은 상기 액세스 도파관 맞은편에 배열된다. 6개의 브래그 격자(63, 65, 67)와 7개의 위상 제어 요소(52, 54, 56 및, 58)가 상기 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33) 각각에 배열된다.
세 개의 액세스 도파관(21, 22 및, 23)이 제 2 MMI-도파관(20)의 제 1 측에 배열되는 반면, 상기 6개의 브래그 격자(63, 65, 67)와 상기 7개의 위상 제어 요소(52, 54, 56 및, 58)를 포함하는 상기 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)은 상기 액세스 도파관의 맞은편에 배열된다.
제 1 MMI-도파관(10)의 제 1 측에 배열된 액세스 도파관(11)은 접속 도파관(7)을 통해, 제 2 MMI-도파관의 제 1 측상의 액세스 도파관(21)에 결합된다.
세 개의 액세스 도파관(37, 38 및, 39)은 제 3 MMI-도파관의 제 1 측에 배열되고, 세 개의 마이켈슨 도파관(34, 35 및, 36)은 상기 액세스 도파관의 맞은편에 배열된다. 상기 마이켈슨 도파관(34, 35 및, 36) 각각에는 6개의 브래그 격자(62, 64, 66)와 7개의 위상 제어 요소(51, 53, 55 및, 59)가 배열된다.
세 개의 액세스 도파관(41, 42 및, 43)이 제 4 MMI-도파관(40)의 제 1 측에 배열되는 반면, 상기 6개의 브래그 격자(62, 64, 66)와 7개의 위상 제어 요소(51, 53, 55 및, 59)를 포함하는 상기 마이켈슨 도파관(34, 35 및, 36)은 상기 액세스 도파관(41, 42 및, 43)의 맞은편에 배열된다.
제 2 MMI-도파관(20)의 제 1 측에 배열된 제 3 액세스 도파관(23)이 접속 도파관(6)을 통해, 제 3 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 제 1 액세스 도파관(37)에 연결된다. 제 3 MMI-도파관(30)의 제 1 측에 배열된 제 3 액세스 도파관(39)이 접속 도파관(5)을 통해, 제 4 MMI-도파관(40)의 제 1 측에 배열된 제 3 액세스 도파관(43)에 연결된다.
도 5의 실시예에 있어서, 각 섹션(D, F 및, H)과 섹션(C, E 및, G)을 지나는 브래그 격자(63, 65 및, 67)와 위상 제어 요소(52, 54, 56)는 섹션(I)을 중심으로, 각 섹션(N, L 및, J)과 섹션(O, M 및, K)을 지나는 브래그 격자(63, 65 및, 67)와 위상 제어 요소(52, 54 및, 56)에 대한 미러 이미지이다. 즉, 브래그 격자(63)가 파장(λ1)을 반사하고, 브래그 격자(65)가 파장(λ2)을 반사하며, 브래그 격자(65)는 파장(λ3)을 반사한다. 섹션(D 와 N), 섹션(F 와 L) 및, 섹션(H 와 J)을 각각 지나는 브래그 격자가 동일한 파장을 반사하지 않는다는 것을 알 수 있다. 섹션(D)을 지나는 브래그 격자(63)가 파장(λ1)을 반사한다면, 섹션(N)을 지나는 브래그 격자(63)는 파장(λ2 또는 λ3)을 반사할 수 있다. 섹션(F)을 지나는 브래그 격자(65)가 파장(λ2)을 반사하면, 섹션(L)을 지나는 브래그 격자(65)는 파장(λ1 또는 λ3)을 반사할 수 있으며, 섹션(H)을 지나는 브래그 격자(67)가 파장(λ3)을 반사한다면, 섹션(J)을 지나는 브래그 격자(67)는 파장(λ1 또는 λ2)을 반사할 수 있다.
도 5의 실시예에 있어서, 각 섹션(D, F, H)과 섹션(C, E, G)을 지나는 브래그 격자(62, 64 및, 66)와 위상 제어 요소(51, 53 및, 55)는 섹션(I)을 중심으로, 각 섹션(N, L, J)과 섹션(O, M, K)을 지나는 브래그 격자(62, 64 및, 66)와 위상 제어 요소(51, 53 및, 55)의 미러 이미지이다. 즉, 브래그 격자(63)가 파장(λ4)을 반사하고, 브래그 격자(64)는 파장(λ5)을 반사하며, 브래그 격자(66)는 파장(λ6)을 반사한다. 섹션(D 와 N), 섹션(F 와 L) 및, 섹션(H 와 J)을 지나는 브래그 격자가 동일한 파장을 반사하지 않는다는 것을 알 수 있다. 섹션(D)을 지나는 브래그 격자(62)가 파장(λ4)을 반사하면, 섹션(N)을 지나는 브래그 격자(62)는 파장(λ5 또는 λ6)을 반사할 수 있다. 섹션(F)을 지나는 브래그 격자(64)가 파장(λ5)을 반사한다면, 섹션(L)을 지나는 브래그 격자(64)는 파장(λ4 또는 λ6)을 반사할 수 있는 반면, 섹션(H)을 지나는 브래그 격자(66)가 파장(λ6)을 반사한다면, 섹션(J)을 지나는 브래그 격자(66)는 파장(λ4 또는 λ5)을 반사할 수 있다.
브래그 격자(63, 65 및, 67)는 브래그 격자(62, 64 및, 66)와 다른 파장을 반사하는 것이 바람직하다. 즉, 브래그 격자(63, 65 및, 67)가 파장(λ1 - λ3)을반사하면, 브래그 격자(62, 64 및, 66)는 파장(λ4 - λ6)을 반사하게 된다.
위상 제어 요소(58 및 59)는 브래그 격자에 의해 개별적으로 반사되지 않는 파장을 제어할 수 있다.
적어도 하나의 파장 채널이 MMI-도파관(10)에 배열된 액세스 도파관(13)으로 여기된다고 가정하자. 상기 파장 채널은 MMI-도파관(10)을 통과한다. MMI-도파관(10)의 길이와 구조는, 섹션(A)에서의 액세스 도파관(13)으로부터의 N-개 이미지의 빛의 세기를 섹션(B)을 지나는 MMI-도파관(10)에서 얻도록 선택된다. 상기의 경우, 세 개의 이미지를 얻도록 길이와 구조가 선택되었다고 가정하자. 액세스 도파관(11, 12 및, 13)이 MMI-도파관(10)에 정확히 배열되고, 즉 정확히 위치가 크기가 정해지고, 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)의 단면적과 위치가 정확히 선택되었다면, 이미지 내의 에너지의 상당 부분이 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)에 결합된다. 완벽히 균일하게 얻어진다면, 상기 이미지의 최대 에너지는 섹션(A)을 지나는 에너지의 <1/N 이므로, 상기의 경우 섹션(A)을 지나는 에너지의 <1/3 이다. 상기 대신 섹션(A)을 지나는 액세스 도파관(11 또는 12) 중 하나로부터 빛이 여기되면, 상기 세기 분포의 편차가 매우 작아진다.
보조선(D, F 및, H)을 지나는 섹션은 브래그 격자 섹션을 나타낸다. 상기 보조선을 지나는 브래그 격자(63, 65 및, 67)는 서로 동일할 수 있으며, 이러한 경우 상기 격자 섹션은 각 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)에 대한 각자의 보조선을 지나는 MMI-도파관(10)으로부터 도달하는 각 파장을 반사하게 된다. 반사된 파장은 위상 제어 요소(52, 54 및, 56)에 의해 결정된 위상 관계를 이용하여MMI-도파관(10)으로 리턴된다.
예컨대, 섹션(D)을 지나는 브래그 격자(63)가 파장(λ1)을 반사하고, 섹션(F)을 지나는 브래그 격자(65)가 파장(λ2)을 반사한다고 가정하자. 그러면, 섹션(C)을 지나는 위상 제어 요소가 액세스 도파관(11-13) 중 어느 것이 파장(λ1)에 대한 출력 포트인지를 결정하고, 섹션(E)을 지나는 위상 제어 요소(54)가 액세스 도파관(11-13) 중 어느 것이 파장(λ2)에 대한 출력 포트인지를 결정한다. 이와 동일한 것이 섹션(G)에도 적용되는데, 즉 상기 섹션을 지나는 각각의 위상 제어 요소(56)는, 액세스 도파관(11-13) 중 어느 것이 섹션(H)을 지나는 브래그 격자(67)에 의해 반사된 파장(λ3)에 대한 출력 포트인지를 결정한다.
따라서, 반대로 MMI-도파관(11)으로의 위상 관계는 각 파장마다 개별적으로 선택될 수 있다. 즉 각 파장 채널은 다른 파장 채널과 무관한 출력이 주어질 수 있다. 이것은 당연히, 예컨대 섹션(E)을 지나는 위상 제어 요소(54)가 섹션(C)을 지나는 위상 제어 요소(52)를 보상할 수 있으며, 섹션(G)을 지나는 위상 제어 요소(56)가 각 섹션(C 와 E)을 지나는 위상 제어 요소(52 와 54)를 보상할 수 있다고 가정한 것이다. 일반적으로, 각 위상 제어 요소는 동일한 마이켈슨 도파관을 지나는 채널의 전송 경로에서 위쪽의 위상 제어 요소를 보상할 수 있어야 한다.
물론, 보조선(C)을 지나는 위상 제어 요소(52)는 또한 파장 채널(λ2 와 λ3)에 영향을 미치게된다. 그러나, 상기 보상은, 당업자들에게 잘 알려져있어 여기서 더 상세히 설명될 필요가없는 이론에 따라 소프트웨어를 이용하여 용이하게 제어될 수 있다. 소프트웨어를 이용하여 상기 보상을 제어하는 것이 바람직하지 않다면, 위상 제어 요소(52, 54 및, 56)는 적절한 방법으로 섹션(C)에서 섹션(G) 방향으로 연속해서 연장될 수 있다.
액세스 도파관(11)은 접속 도파관(7)을 통해 액세스 도파관(21)에 연결된다.반사되어 액세스 도파관(12)으로 드롭되지 않은 파장 채널은 액세스 도파관(11)과 상기 접속 도파관(7)을 통해, 제 2 MMI-도파관(20)에 배열된 액세스 도파관(21)으로 전송된다. 상기 파장 채널은 MMI-도파관(20)을 통과한다. MMI-도파관의 길이와 구조는, 섹션(Q)에서의 액세스 도파관(21)으로부터의 N-개 이미지의 빛의 세기를 섹션(P)을 지나는 MMI-도파관에서 얻도록 선택된다. 상기의 경우, 세 개의 이미지를 얻도록 길이와 구조가 선택되었다고 가정한다. 액세스 도파관(21, 22 및, 23)이 정확히 MMI-도파관(20)에 배열되고, 즉 정확히 크기와 위치가 정해지고, 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)의 단면적과 위치가 정확히 선택되었다면, 이미지 내의 에너지 중 상당 부분이 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)에 결합된다. 완벽이 균일하게 얻어진다면 상기 이미지의 최대 에너지는 섹션(Q)을 지나는 에너지의 <1/N 이므로, 상기의 경우 섹션(Q)을 지나는 에너지의 <1/3 이다. 상기 대신 섹션(Q)을 지나는 액세스 도파관(22 또는 23) 중 하나로부터 빛이 여기되면, 상기 세기 분포의 편차가 매우 작아진다.
보조선(N, L 및, J)을 지나는 섹션은 브래그 격자 섹션을 나타낸다. 각 보조선을 지나는 브래그 격자(63, 65 및, 67)는 서로 동일할 수 있으며, 이러한 경우 격자 섹션은 각 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)에 대한 각자의 보조선을 지나는 파장 각각을 반사하게 된다. 반사된 파장은 위상 제어 요소(52, 54 및, 56)에 의해결정된 위상 관계를 이용하여 MMI-도파관(20)으로 리턴된다.
예컨대, 섹션(N)을 지나는 브래그 격자(63)가 파장(λ1)을 반사하고, 섹션(L)을 지나는 브래그 격자(65)가 파장(λ2)을 반사한다고 가정하자. 그러면, 섹션(O)을 지나는 위상 제어 요소(52)가 어떤 액세스 도파관(21-23)이 파장(λ1)에 대한 출력 포트인지를 결정하며, 섹션(M)을 지나는 위상 제어 요소(54)가 어떤 액세스 도파관(21-23)이 파장(λ2)에 대한 출력 포트인지를 결정하게 된다. 이와 동일한 것이 섹션(K)에도 적용되는데, 즉 상기 섹션을 지나는 각 위상 제어 요소(56)는, 어떤 액세스 도파관(21-23)이 섹션(J)을 지나는 브래그 격자에 의해 반사된 파장(λ3)에 대한 출력 포트인지를 결정한다.
따라서, 상기와 반대로 MMI-도파관(20)으로의 위상 관계가 각 파장에 대해 개별적으로 선택될 수 있는데, 이는 각 파장 채널이 다른 파장 채널과 무관한 출력을 제공받을 수 있음을 의미한다. 이것은 당연히, 예컨대 섹션(M)을 지나는 위상 제어 요소(54)가 섹션(O)을 지나는 위상 제어 요소(52)를 보상할 수 있으며, 섹션(K)을 지나는 위상 제어 요소(56)가 각 섹션(O 와 M)을 지나는 위상 제어 요소(52 와 54)를 보상할 수 있다고 가정한 것이다. 일반적으로, 각 위상 제어 요소는 동일한 마이켈슨 도파관을 지나는 전송 경로에서 위쪽의 위상 제어 요소를 보상할 수 있어야 한다.
당연히, 보조선(O)을 지나는 위상 제어 요소(52)는 또한 파장(λ2 와 λ3)에 영향을 미치게 된다. 그러나, 상기 보상은, 당업자들에게 잘 알려져있어 여기서 더 상세히 설명될 필요가없는 이론에 따라 소프트웨어를 이용하여 용이하게 제어될 수있다. 상기 보상을 소프트웨어를 이용하여 제어하는 것이 바람직하지 않다면, 위상 제어 요소(52, 54 및, 56)는 어떤 적절한 방법을 이용하여 섹션(O)에서 섹션(K) 방향으로 연속해서 연장될 수 있다.
액세스 도파관(13)으로 여기되어 브래그 격자에 의해 반사되지 않은 파장 채널은, 섹션(I)을 지나는 위상 제어 요소(58)를 이용하여 제 2 MMI-도파관(20)의 제 1 측에 배열된 액세스 도파관(23)에 집중된다. 접속 도파관(7)을 통해 전송된 파장과 더불어 이 파장 이외에, 액세스 도파관(22)으로 여기되었으며, 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)에 배열된 섹션(N, L 및, J)을 지나는 브래그 격자(63, 65 또는 67)에 의해 반사된 애드-파장 채널은, 제 2 MMI-도파관(20)의 제 1 측에 배열된 액세스 도파관(23)에 집중된다. 액세스 도파관(23)은 접속 도파관(6)을 통해 액세스 도파관(37)과 접속된다. 상기 파장 채널은 제 3 MMI-도파관(30)에 배열된 제 1 액세스 도파관(37)으로 여기된다.
상기 파장 채널은 MMI-도파관(30)을 통과한다. MMI-도파관(30)의 길이와 구조는, 섹션(Q)에서의 액세스 도파관(37)으로부터의 N-개 이미지의 빛의 세기가 섹션(P)을 지나는 MMI-도파관(30)에서 얻어지도록 선택된다. 상기의 경우, 세 개의 이미지가 얻어지도록 길이와 구조가 선택되었다고 가정하자. 액세스 도파관(37, 38 및, 39)이 MMI-도파관(30)에 정확히 배열되고, 즉 정확히 위치와 크기가 정해지고, 마이켈슨 도파관(34, 35 및, 36)의 단면적과 위치가 정확히 선택되었다면, 이미지 내의 에너지 중 상당 부분이 마이켈슨 도파관(34, 35 및, 36)에 결합된다. 완벽히 균일하게 얻어진다면, 상기 이미지에 대한 최대 에너지는 섹션(Q)을 지나는 에너지의 <1/N 이므로, 상기의 경우에는 섹션(Q)을 지나는 에너지의 <1/3 이다. 상기 대신, 섹션(Q)을 지나는 액세스 도파관(38 또는 39) 중 하나로부터 빛이 여기된다면, 상기 세기 분포의 편차가 매우 작아진다.
보조선(N, L 및, J)을 지나는 섹션은 브래그 격자 섹션을 나타낸다. 각 보조선을 지나는 브래그 격자(62, 64 및, 66)는 서로 동일한 수 있으며, 이러한 경우 격자 섹션은 각 마이켈슨 도파관(34, 35 및, 36)에 대한 각각의 보조선을 지나는 각 파장을 반사하게 된다. 반사된 파장은 위상 제어 요소(51, 53 및, 55)에 의해 결정된 위상 관계를 이용하여 MMI-도파관(30)으로 리턴된다.
예컨대, 섹션(N)을 지나는 브래그 격자가 파장(λ4)을 반사하고, 섹션(L)을 지나는 브래그 격자가 파장(λ5)을 반사한다고 가정하자. 이렇게 되면, 섹션(O)을 지나는 위상 제어 요소(51)가, 어떤 액세스 도파관(37-39)이 파장(λ4)에 대한 출력 포트인지를 결정하는 한편, 섹션(M)을 지나는 위상 제어 요소(53)는, 어떤 액세스 도파관(37-39)이 파장(λ5)에 대한 출력 포트인지를 결정하게 된다. 이와 동일한 것이 섹션(K)에도 적용된다. 즉, 상기 섹션을 지나는 각 위상 제어 요소(55)는, 액세스 도파관(37-39) 중 어느 것이 섹션(J)을 지나는 브래그 격자에 의해 반사된 파장(λ6)에 대한 출력 포트인지를 결정한다.
따라서, 상기와 반대로 MMI-도파관(30)으로의 위상 관계가 각 파장에 대해 개별적으로 선택될 수 있다. 즉, 각 파장 채널은 다른 파장 채널과 무관한 채널을 제공받을 수 있다. 이것은 당연히, 예컨대 섹션(M)을 지나는 위상 제어 요소(53)가 섹션(O)을 지나는 위상 제어 요소(51)를 보상할 수 있으며, 섹션(K)을 지나는 위상제어 요소(55)가 각 섹션(O 와 M)을 지나는 위상 제어 요소(51, 53)를 보상할 수 있다고 가정한 것이다. 일반적으로, 각 위상 제어 요소는 동일한 마이켈슨 도파관을 지나는 채널의 전송 경로에서 위쪽의 위상 제어 요소를 보상할 수 있어야 한다.
당연히, 보조선(O)을 지나는 위상 제어 요소(51) 역시 파장 채널(λ5 와 λ6)에 영향을 미치게된다. 그러나, 상기 보상은, 당업자들에게 잘 알려져있어 여기서 더 상세히 설명될 필요가없는 이론에 따라 소프트웨어를 이용하여 용이하게 제어될 수 있다. 소프트웨어를 이용하여 상기 보상을 제어하는 것이 바람직하지 않다면, 위상 제어 요소(51, 53 및, 55)는 어떤 적합한 방법을 이용하여 섹션(O)에서 섹션 (K) 방향으로 연속해서 연장될 수 있다.
반사되어 액세스 도파관(38)으로 드롭되지 않은 파장 채널은, 제 3 MMI-도파관에 배열된 액세스 도파관(39)으로부터 상기 접속 도파관(5)을 지나 제 4 MMI-도파관(40) 상의 액세스 도파관(43)으로 전송된다. 상기 파장 채널은 MMI-도파관(40)을 통과한다. MMI-도파관(40)의 길이와 구조는, 섹션(A)에서의 액세스 도파관(43)으로부터의 N-개 이미지의 빛의 세기가 섹션(B)을 지나는 MMI-도파관에서 얻어지도록 선택된다. 상기의 경우, 세 개의 이미지가 얻어지도록 길이와 구조가 선택되었다고 가정한다. 액세스 도파관(41, 42 및, 43)이 MMI-도파관(40)에 정확히 배열되고, 즉 정확히 위치와 크기가 정해지고, 마이켈슨 도파관(34, 35 및, 36)의 단면적과 위치가 정확히 선택되었다면, 이미지 내의 에너지 중 상당 부분이 마이켈슨 도파관(34, 35 및, 36)에 결합된다. 완벽히 균일하게 이루어진다면, 상기 이미지에 대한 최대 에너지는 섹션(B)을 지나는 에너지의 <1/N 이므로, 상기의 경우에는 섹션(A)을 지나는 에너지의 <1/3 이다. 상기 대신 섹션(A)을 지나는 액세스 도파관(41 또는 42) 중 하나로부터 빛이 여기된다면, 상기 세기 분포의 편차가 매우 작아진다.
보조선(D, F 및, H)을 지나는 섹션은 브래그 격자 섹션을 나타낸다. 각 보조선을 지나는 브래그 격자(62, 64 및 66)가 서로 동일할 수 있으며, 이러한 경우 격자 섹션은 각 마이켈슨 도파관(34, 35 및, 36)에 대한 각각의 보조선을 지나는 파장 각각을 반사한다. 반사된 파장은 위상 제어 요소(51, 53 및, 55)에 의해 결정된 위상 관계를 이용하여 MMI-도파관(40)으로 리턴된다.
예컨대, 섹션(D)을 지나는 브래그 격자가 파장(λ4)을 반사하고, 섹션(F)을 지나는 브래그 격자가 파장(λ5)을 반사한다고 가정하자. 그러면, 섹션(C)을 지나는 위상 제어 요소(51)가 액세스 도파관(41-43) 중 어느 것이 파장(λ4)에 대한 출력 포트인지를 결정하며, 섹션(E)을 지나는 위상 제어 요소(53)는 액세스 도파관(41-43) 중 어느 것이 파장(λ5)에 대한 출력 포트인지를 결정하게 된다. 이와 동일한 것이 섹션(G)에도 적용된다. 즉, 상기 섹션을 지나는 각 위상 제어 요소(55)는, 액세스 도파관(41-43) 중 어느 것이 섹션(H)을 지나는 브래그 격자(66)에 의해 반사된 파장(λ6)에 대한 출력 포트인지를 결정하게 된다.
따라서, 상기 반대로 MMI-도파관(40)으로의 위상 관계가 각 파장에 대해 개별적으로 선택될 수 있다. 즉, 각 파장 채널은 다른 파장 채널과 무관한 출력을 제공받을 수 있다. 당연히, 이것은, 예를 들어 섹션(E)을 지나는 위상 제어 요소(53)가 섹션(C)을 지나는 위상 제어 요소(51)를 보상할 수 있으며, 섹션(G)을 지나는위상 제어 요소(55)가 각 섹션(C 와 E)을 지나는 위상 제어 요소(51, 53)를 보상할 수 있다고 가정한 것이다. 일반적으로, 위상 제어 요소는 동일한 마이켈슨 도파관을 지나는 채널의 전송 경로에서 위쪽의 위상 제어 요소를 보상할 수 있어야 한다.
물론, 보조선(C)을 지나는 위상 제어 요소(51)는 또한 파장 채널(λ5 및 λ6)에 영향을 미치게된다. 그러나, 상기 보상은, 당업자들에게 잘 알려져있어 여기서 더 상세히 설명될 필요가없는 이론에 따라 소프트웨어를 이용하여 용이하게 제어될 수 있다. 소프트웨어를 이용하여 상기 보상을 제어하는 것이 바람직하지 않다면, 위상 제어 요소(51, 53 및, 55)는 어떤 적합한 방법을 이용하여 섹션(C)에서 섹션(G) 방향으로 연속해서 연장될 수 있다.
도 6은 본 발명의 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서에 대한 또 다른 실시예를 나타낸다. 보조선(A-P)은 본 발명을 설명하는데 사용되는 섹션을 나타낸다. 상기 실시예는 두 개의 MMI-도파관(10 및 20), 6개의 마이켈슨 도파관(31, 32, 33, 41, 42 및, 43), 6개의 액세스 도파관(11, 12, 13, 21, 22 및, 23), 접속 도파관(5), 아이솔레이터(80), 6개의 1 ×N 스위치(110, 111, 112, 113, 114 및, 115) 그리고, 6개의 반사 섹션(120, 121, 122, 123, 124 및, 125)을 포함한다.
MMI-도파관(10)의 제 1 측에 세 개의 액세스 도파관(11, 12 및, 13)이 배열되는 반면, 상기 액세스 도파관(11, 12 및, 13)의 맞은편에는 세 개의 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)이 배열된다. 상기 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33) 각각에는 1 ×N 스위치(110, 112 및, 114)와 반사 섹션(120, 122 및, 124)이 배열된다.
MMI-도파관(20)의 제 1 측에 세 개의 액세스 도파관(21, 22 및, 23)이 배열되는 반면, 상기 액세스 도파관(21, 22 및, 23)의 맞은편에는 세 개의 마이켈슨 도파관(41, 42 및, 43)이 배열된다. 상기 마이켈슨 도파관(41, 42 및, 43) 각각에는 1 ×N 스위치(111, 113 및, 115)와 반사 섹션(121, 123 및, 125)이 배열된다.
제 1 MMI-도파관(10)의 제 1 측에 배열된 액세스 도파관(13)은 접속 도파관(5)을 통해, 제 2 MMI-도파관(20)의 제 1 측에 놓인 액세스 도파관(21)에 연결된다. 상기 접속 도파관(5)에는 아이솔레이터(80)가 제공되어 있다.
적어도 하나의 파장 채널이 MMI-도파관(10) 상의 액세스 도파관(11)으로 전송된다고 가정하자. 상기 파장 채널은 MMI-도파관을 통과한다. MMI-도파관(10)의 길이와 구조는, 섹션(A)에서의 액세스 도파관(11)으로부터의 N-개 이미지의 빛의 세기가 섹션(B)을 지나는 MMI-도파관(10)에서 얻어지도록 선택된다. 상기의 경우, 세 개의 이미지가 얻어지도록 길이와 구조가 선택되었다고 가정한다. 액세스 도파관(11, 12 및, 13)이 MMI-도파관(10)에 정확히 배열되고, 즉 정확히 크기와 위치가 정해지고, 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)의 단면적과 위치가 정확히 선택되었다면, 상기 이미지 내의 에너지 중 상당 부분이 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33)에 결합된다. 상기 도파관에 대한 최대 에너지는, 완벽히 균일하게 이루어진다면 섹션(A)을 지나는 에너지의 <1/N 이므로, 상기의 경우 섹션(A)을 지나는 에너지의 <1/3 이다. 상기 대신, 섹션(A)을 지나는 액세스 도파관(12 또는 13) 중 하나로부터 빛이 여기된다면, 상기 세기 분포의 편차가 매우 작아진다.
도 7은 도 6에 따른 본 발명 실시예를 이용하는데 적합한 1 ×N 스위치를 나타낸다. 도 7에 도시된 1 ×N 스위치는 MMIMZI-형 스위치이다. 상호(reciprocal)작용이 존재한다고 하면, 이론상으로는 어떠한 1 ×N 스위치라도 적합하다. 상호 1 ×N 스위치는 상호 구성 요소를 포함하지 않는 스위치이다. 상호 작용이라 함은, 빛이 방향에 관계없이 동일한 손실로 요소를 통해 동일한 경로를 따른다는 것을 의미한다.
도 7에서, 1 ×N 스위치(여기서, N=4)는 하나의 1 ×N MMI-도파관(240)(여기서, N=4), 4개의 마하-젠더 도파관(45, 46, 47 및, 48), 4개의 위상 제어 요소(201, 203, 205 및, 207) 그리고, 한 개의 N ×N MMI-도파관(230)(여기서, N=4)을 포함한다. 1 ×4 MMI-도파관의 제 1 측에는 예컨대 마이켈슨 도파관(31)이 배열된다. 각자의 위상 제어 요소(201, 203, 205 및, 207)를 포함하는 상기 마하-젠더 도파관(45, 46, 47 및, 48)은 상기 하나의 4 ×4 MMI-도파관의 제 2 측에 배열된다. 또한, 마하-젠더 도파관은 상기 4 ×4 MMI-도파관(230)의 제 1 측에도 배열된다. 네 개의 마이켈슨 도파관(91, 92, 93 및, 94)이 상기 4 ×4 MMI-도파관의 제 2 측에 배열된다. 하나의 마하-젠더 도파관이 위상 제어 요소 없이도 가능하므로, 이론상으로는 세 개의 위상 제어 요소로도 충분하다.
먼저, MMI-도파관(10) 상의 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33) 중 하나에서 여기된 파장 채널이 그것을 통과한 다음, 상기 1 ×N 스위치를 통해 전송된다. 상기 스위치에 의해, 파장 채널이 N 개의-출력 중 하나를 통해 빠져나올 수 있다.
파장 채널이 마이켈슨 도파관(31)으로 여기되도록 1 ×N 스위치(110, 112 및, 114)가 설정된다고 가정하자.
이미 언급된 바와 같이, 1 ×N 스위치(110, 112 및, 114)에 속하는 마이켈슨도파관(91, 92, 93 및, 94)이 반사 섹션(120, 122 및, 124)에 제공된다. 가능한 반사 섹션 하나가 도 8에 도시되어 있다. 보조선(I, K 및, M)을 지나는 섹션은 브래그 격자 섹션을 나타낸다. 광대역 반사 격자는 섹션(O)을 지나는 각 마이켈슨 도파관에 배열된다. 각 보조선(M, K 및, I)을 지나는 브래그 격자(62, 64 및, 66)는 상이한 마이켈슨 도파관(91, 92, 93 및, 94)마다 각기 다른 파장을 반사한다. 반사된 파장은, 위상 제어 요소(53, 55 및, 57)에 의해 결정된 위상 관계를 이용하여 1 ×N 스위치(110, 112 및, 114)와 MMI-도파관(10)으로 리턴된다. 보조선(M, K 및, I)을 지나는 브래그 격자에 의해 반사되지 않은 파장은 섹션(O)을 지나는 광대역 반사 격자(70)에 의해 반사될 수 있다. 광대역 반사 격자(70)에 의해 반사된 파장이 집중되는 액세스 도파관은 위상 제어 요소(51)에 의해 제어된다.
예컨대, 마이켈슨 도파관(91)과 관련하여, 섹션(I)을 지나는 브래그 격자(66)가 파장(λ1)을 반사하고, 섹션(K)을 지나는 브래그 격자(64)가 파장(λ2)을 반사한다고 가정하자. 그러면, 섹션(H)을 지나는 위상 제어 요소(57)가 액세스 도파관(11-13) 중 어느 것이 파장(λ1)에 대한 출력 포트인지를 결정하고, 섹션(J)을 지나는 위상 제어 요소(53)가 액세스 도파관(11-13) 중 어느 것이 파장(λ2)에 대한 출력 포트가 되는지를 결정한다. 이와 동일한 것이 섹션(L)에도 적용된다. 즉, 상기 섹션을 지나는 위상 제어 요소(53)는, 액세스 도파관(11-13) 중 어느 것이 섹션(M)을 지나는 브래그 격자(62)에 의해 반사된 파장(λ3) 에 대한 출력 포트인지를 결정한다. 상기 실시예에서, 액세스 도파관(11)이 입력 파장 채널용이므로, 상기 실시예는 사실상 액세스 도파관(12) 또는 액세스 도파관(13)에 관한 것이다.
따라서, 반대로 MMI-도파관(10)으로의 위상 관계는 마이켈슨 도파관내의 브래그 격자에 의해 상응하는 각 파장마다 개별적으로 선택될 수 있다. 즉, 상기 각 파장 채널은 다른 파장 채널과 관계없는 출력을 제공받을 수 있다. 이것은 당연히, 예컨대 섹션(J)을 지나는 위상 제어 요소(55)가 섹션(H)을 지나는 위상 제어 요소(57)를 보상할 수 있고, 섹션(L)을 지나는 위상 제어 요소(53)가 각 섹션(H 와 J)을 지나는 위상 제어 요소(57 과 55)를 보상할 수 있다고 가정한 것이다. 일반적으로, 각 위상 제어 요소는 동일한 마이켈슨 도파관을 지나는 각 채널의 전송 경로에서 위쪽의 위상 제어 요소를 보상할 수 있어야 한다.
물론, 보조선(H)을 지나는 위상 제어 요소(57)는 또한 파장 채널(λ2 와 λ3)에 영향을 미치게 된다. 그러나, 상기 보상은, 당업자들에게 잘 알려져있어 여기서 더 상세히 설명될 필요가 없는 이론에 따라 소프트웨어를 이용하여 용이하게 제어될 수 있다. 소프트웨어를 이용하여 상기 보상을 제어하는 것이 바람직하지 않다면, 위상 제어 요소(57, 55, 53 및, 51)가 어떤 적합한 방법을 이용하여 섹션(H)에서 섹션(N) 방향으로 연속해서 연장될 수 있다.
MMI-도파관(20)에 배열된 마이켈슨 도파관(41, 42 및, 43) 중 하나로 여기되는 파장 채널은 우선 가볍게 그것을 통과한 다음, 1 ×N 스위치(111, 113 및, 115)(상기의 경우, N=4)에 도달한다. 상기 스위치에 의해, 파장 채널은 N-출력 중 하나를 통해 스위치로부터 여기될 수 있다.
파장 채널이 마이켈슨 도파관(91)으로 전송되도록 1 ×N 스위치(111, 113 및, 115)가 설정된다고 가정하자.
상기 언급된 바와 같이, 상기 마이켈슨 도파관(91, 92, 93 및, 94)은 반사 섹션(121, 123 및, 125)에 배열된다. 보조선(I, K 및, M)을 지나는 섹션은 브래그 격자 섹션을 나타낸다. 광대역 반사 격자는 각 마이켈슨 도파관마다 격자 섹션(O)을 지나도록 배열된다. 각 보조선(M, K 및, I)을 지나는 브래그 격자(62, 64 및, 66)는 상이한 마이켈슨 도파관(91, 92, 93 및, 94)마다 각기 다른 파장을 반사한다. 반사된 파장은, 위상 제어 요소(51, 53, 55 및, 57)에 의해 결정된 위상 관계를 이용하여 1 ×N 스위치(111, 113 및, 115)와 MMI-도파관(20)으로 리턴된다.
예컨대, 각 반사 섹션(121, 123 및, 125)에 대한 마이켈슨 도파관(91)에 있어서, 섹션(I)을 지나는 브래그 격자(66)가 파장(λ1)을 반사하고, 섹션(K)을 지나는 브래그 격자(64)가 파장(λ2)을 반사한다고 가정하자. 이렇게 되면, 섹션(H)을 지나는 위상 제어 요소(57)가 액세스 도파관(21-23) 중 어느 것이 파장(λ1)에 대한 출력 포트가 되는지를 결정하는 한편, 섹션(J)을 지나는 위상 제어 요소(55)가 액세스 도파관(21-23) 중 어느 것이 파장(λ2)에 대한 출력 포트인지를 결정한다. 이와 동일한 것이 섹션(L)에도 적용된다. 즉, 섹션(L)을 지나는 위상 제어 요소(53)가 액세스 도파관(21-23) 중 어느 것이 섹션(M)을 지나는 브래그 격자(62)에 의해 반사된 파장(λ3)에 대한 출력 포트인지를 결정하게 된다.
상기 도면은, 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서의 드롭-부분으로서 스위치(110, 112 및, 114)와 반사 섹션(120, 122 및, 124)이 연결된 MMI-도파관(10)과, 상기 멀티플렉서의 애드-부분으로서 스위치(111, 113 및, 115)와 반사 섹션(121, 123 및, 125)이 연결된 MMI-도파관(20)을 도시한다. 액세스 도파관(11)으로 여기된 파장 채널 스트림으로부터, MMI-도파관(10)에 배열된 액세스 도파관(12)으로 하나 이상의 파장 채널이 드롭될 수 있다. 상기 채널을 MMI-도파관(20)에 배열된 액세스 도파관(22)으로 여기시킴으로써, 하나 이상의 채널이 상기 파장 채널에 애드될 수 있다.
따라서, 반대로 MMI-도파관(20)으로의 위상 관계는 마이켈슨 도파관내의 브래그 격자에 의해 상응하는 각 파장마다 개별적으로 선택될 수 있다. 즉, 상기 각 파장 채널은 다른 파장 채널과 관계없는 출력을 제공받을 수 있다. 이것은 당연히, 예컨대 섹션(J)을 지나는 위상 제어 요소(55)가 섹션(H)을 지나는 위상 제어 요소(57)를 보상할 수 있고, 섹션(L)을 지나는 위상 제어 요소(53)가 각 섹션(J 와 H)을 지나는 위상 제어 요소(55 와 57)를 보상할 수 있다고 가정한 것이다. 일반적으로, 각 위상 제어 요소는, 동일한 마이켈슨 도파관을 지나는 채널의 전송 경로에서 위쪽의 위상 제어 요소를 보상할 수 있어야 한다.
물론, 보조선(H)을 지나는 위상 제어 요소(57)는 또한 파장 채널(λ5 와 λ6)에 영향을 미치게된다. 그러나, 상기 보상은, 당업자들에게 잘 알려져있어 여기서 더 상세히 설명될 필요가없는 이론에 따라 소프트웨어를 이용하여 용이하게 제어될 수 있다. 소프트웨어를 이용하여 상기 보상을 제어하는 것이 바람직하지 않다면, 위상 제어 요소(57, 55, 53 및, 51)는 섹션(H)에서부터 섹션(N) 방향으로 연속해서 연장될 수 있다.
반사 섹션(120, 122 및, 124)은 동일한 것이 바람직하며, 반사 섹션(121, 123 및, 125) 역시 동일한 것이 바람직하다.
브래그 격자에 의해 반사되지 않은 파장 채널은 마이켈슨 도파관(91, 92, 93 및, 94)의 끝에 배열된 광대역 반사 격자(70)에 의해 반사될 수 있다. 광대역 반사 격자는 각 마이켈슨 도파관(91, 92, 93 및, 94)의 처음에 배열될 수도 있다는 것을 알 수 있다. 그러나, 이러한 경우, 광대역 반사 섹션은 브래그 격자 섹션에 의해 처리되는 채널을 위한 개구(윈도)를 포함해야 한다. 개구를 구비한 상기와 같은 광대역 반사 격자의 예가, 1994년, G.P. Agrawal 와 S. Radic에 의한, IEEE Photon. Tech. Lett., Vol. 6(8), pp. 995-997의, Phase-shifted Fiber Gratings and their Application for Wavelength Demultiplexing에 기재되어 있다.
도 6은, Q+Y 파장 채널이 두 개의 3 ×3 MMI-도파관에 의해 처리되는 원리를 나타낸다. Q 채널이 Q+Y 채널의 채널 스트림으로 드롭 및/또는 애드될 수 있다. 채널 수(Q)는 각 마이켈슨 도파관내의 개별적인 브래그 격자와 위상 제어 요소의 수에 의해서만 제한된다. 개별적으로 반사되지 않은 Y 파장 채널은 광대역 반사 섹션(70)에서 반사되며, 그 앞에 놓여있는 위상 제어 요소(51)를 이용하여 제어된다. 상기 실시예는 12 개의 파장 채널을 개별적으로 처리할 수 있다. 상기의 경우, 애드 및 드롭이 각기 다른 구조에서 이루어진다. MMI-구조(10 및 20)는 전송 채널과 애드-채널 두 가지 모두에 대해 도 8에 따른 아래에서 위쪽으로의 스플리터 역할을 한다. 다음으로, 각각의 브래그 격자 섹션에서 채널이 반사된다. 반사된 전력이 다시 제 1 MMI 구조(10)와 제 2 MMI 구조(20)에 각각 도달하면, 섹션(B)을 지나는 마이켈슨 도파관 사이의 인터페이스에서의 상대적인 위상 분포는, 제 1 MMI-도파관(10)과 제 2 MMI-도파관(20)에 대해 섹션(A)을 지나는 어디에 전력이 집중되는지를 결정한다. MMI-도파관(10)에 배열된 액세스 도파관 중 하나, 예컨대 액세스 도파관(11)은 파장 채널에 대한 입력의 기능을 하는 반면, 나머지 두 액세스 도파관은 파장 채널에 대한 출력의 기능을 하는데, 이들 중 하나는 드롭-파장 채널 또는 적어도 하나의 드롭-파장 채널용이 아니다. 액세스 도파관(13)은 접속 도파관(5)을 통해 액세스 도파관(21)에 연결된다.
액세스 도파관(12)으로 드롭되지 않은 파장 채널은 상기 접속 도파관(5)을 통해 제 2 MMI-도파관(20)으로 전송된다. 상기 파장 채널은 MMI-도파관(20)을 통과한다. MMI-도파관의 길이와 구조는, 섹션(A)에서의 액세스 도파관(21)으로부터의 N-개 이미지의 빛의 세기가 섹션(B)을 지나는 MMI-도파관에서 얻어지도록 선택된다. 상기의 경우, 세 개의 이미지가 얻어지도록 길이와 구조가 선택되었다고 가정한다. 액세스 도파관(21, 22 및, 23)이 MMI-도파관(20)에 정확히 배열되고, 즉 정확히 위치와 크기가 정해지고, 마이켈슨 도파관(41, 42 및, 43)의 단면적과 위치가 정확히 선택되었다면, 상기 이미지 내의 에너지 중 상당 부분이 마이켈슨 도파관(41, 42 및, 43)에 결합된다. 완벽이 균일하게 이루어진다면, 상기 이미지에 대한 최대 에너지는 섹션(A)을 지나는 에너지의 <1/N 이므로, 상기의 경우 섹션(A)을 지나는 에너지의 <1/3 이다. 상기 대신, 섹션(A)을 지나는 액세스 도파관(22 또는 23) 중 하나로부터 빛이 여기된다면, 상기 세기 분포의 편차가 더욱 작아진다.
도 9는 본 발명의 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서 또는 파장 선택 스위치를 나타낸다. 보조선(A-M)은 본 발명을 설명하는데 사용되는 섹션을 나타낸다. 상기 실시예의 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서 또는 파장 선택 스위치는, 4개의 액세스도파관(11, 12, 13 및, 14), MMI-도파관(10), 4개의 마이켈슨 도파관(31, 32, 33 및, 34), 4개의 N-채널 디멀티플렉서(131, 133, 135 및, 137) 그리고, 4개의 반사 섹션(140, 142, 144 및, 146)을 포함한다.
액세스 도파관(11, 12, 13 및, 14)은 MMI-도파관(10)의 제 1 측에 배열된다. 마이켈슨 도파관(31, 32, 33 및, 34)은 MMI-도파관(10)의 제 2 측에 배열된다. 상기 N-채널 디멀티플렉서(131, 133, 135 및, 137)는 각 마이켈슨 도파관(31, 32, 33 및, 34)마다 배열된다. 반사 섹션(140, 142, 144 및, 146)은 각자의 N-채널 디멀티플렉서에 결합된다.
섹션(A)에서 MMI-도파관(10)에 속하는 액세스 도파관(11)에서 빛이 여기된다고 가정하자. MMI-도파관(10)의 길이는, 섹션(A)에서의 액세스 도파관(11)으로부터의 N-개 이미지의 빛의 세기가 섹션(B)을 지나는 MMI-도파관(10)에서 얻어지도록 선택된다. 또한, MMI-도파관(10)의 구조와 그 크기는 액세스 도파관(11)에서 네 개 이미지의 원래 분포, 즉 N=4가 얻어지도록 선택되었다고 가정한다. 액세스 도파관(11, 12, 13 및, 14)이 MMI-도파관(10)에 정확히 배열되고, 즉 정확히 크기와 위치가 정해지고, 마이켈슨 도파관(31, 32, 33 및, 34)의 단면적과 위치가 정확히 선택되었다면, 이미지 내의 에너지 중 상당 부분이 마이켈슨 도파관(31, 32, 33 및, 34)에 결합된다. 완벽히 균일하게 이루어지면, 상기 이미지에 대한 최대 에너지는 섹션(A)을 지나는 에너지의 <1/N 이므로, 상기의 경우 섹션(A)을 지나는 에너지의 <1/4 이다. 이 대신, 섹션(A)을 지나는 액세스 도파관(12-14) 중 하나로부터 빛이 여기된다면, 상기 세기 분포의 편차가 더욱 작아진다.
MMI-도파관(10)의 상기 제 2 측에 있는 마이켈슨 도파관(31, 33, 35 및, 37)을 통해 여기된 다음, 상기 파장 채널은 각자의 N-채널 디멀티플렉서(131, 133, 135 및, 137)에 이르게된다.
적절한 N-채널 디멀티플렉서가 도 10에 도시되어 있다. 상호 작용이 존재한다고 하면, 이론상으로는 어떠한 N-채널 디멀티플렉서도 적합하다. 그러나, (디)멀티플렉서가 주기적이라는 사실이 매우 중요하다. 이것은 브래그 격자 구조의 설계를 매우 용이하게 한다. 따라서, 비-상호 요소를 포함하지 않는 N-채널 디멀티플렉서가 사용될 수 있다. 도 10에 도시된 N-채널 (디)멀티플렉서는 MMIMZI-형 디멀티플렉서이다(1997년, J.P. Weber, B. Stoltz 및, O. Oberg에 의한, Proc. ECIO 97 EthE5, Stockholm, pp. 272-275의, "A new type of tuneable demultiplexer using a multi-leg Mach-Zehnder Interferometer" 참고). 상기 (디)멀티플렉서는 주기적인 동작을 가진다. (디)멀티플렉서는, 그 제 1 측에 마이켈슨 도파관(31, 32, 33 또는 34)을 포함하는 1 ×N MMI-도파관(233)을 포함한다. 1 ×N MMI-도파관의 제 2 측에는 네 개의 마하-젠더 도파관(45, 46, 47 및, 48)이 배열된다. 따라서, 상기의 경우, 1 ×4 채널 디멀티플렉서가 포함되어 있으며, MMI-도파관(233)은 1 ×4 MMI-도파관이다. 마하-젠더 도파관(45, 46, 47 및, 48) 각각은 위상 제어 요소(202, 204, 206 및, 208)를 포함한다. 마하-젠더 도파관(45, 46, 47 및, 48)은 또한 4 ×4 MMI-도파관(244)의 제 1 측에 연결된다. 상기 4 ×4 MMI-도파관의 제 2 측에는 네 개의 마이켈슨 도파관(91, 92, 93 및, 94)이 배열된다.
(디)멀티플렉서(131, 133, 135 및, 137)는 상이한 마이켈슨 도파관(91, 92,93 및, 94)에 각기 다른 파장을 분배한다.
상기 N-채널 (디)멀티플렉서를 통과한 다음, 파장 채널은 각자의 디멀티플렉서(131, 133, 135 및, 137)에 대한 상기 반사 섹션(140, 142, 144 및, 146)에 이른다.
도 11은 반사 섹션의 일례를 도시한다. 보조선(I, K 및, M)을 지나는 섹션은 브래그 격자 섹션을 나타낸다. 각 보조선을 지나는 마이켈슨 도파관 각각에 대한 브래그 격자 섹션은 각기 다른 파장을 반사한다. 네 개의 마이켈슨 도파관과 각 마이켈슨 도파관마다 세 개의 브래그 격자를 가진 상기 반사 섹션에서는, 12 개의 상이한 파장이 각각 반사될 수 있다. N-개의 마이켈슨 도파관과 각 마이켈슨 도파관마다 M-개의 브래그 격자를 가진 경우, 제 1 마이켈슨 도파관에서는 파장(λ1, λN+1, ..., λ(M-1)N+1)이 반사되며, 제 2 마이켈슨 도파관에서는 파장(λ2, λN+2, ..., λ(M-1)N+2)이 반사되며, 마지막 마이켈슨 도파관에서는 파장(λN, λ2N, ..., λMN)이 반사되는 것이 바람직하다. 도 11에 있어서, 이것은, 예컨대 마이켈슨 도파관(91)에서는 파장(λ1, λ5 및, λ9)이 반사되고, 마이켈슨 도파관(94)에서는 파장(λ4, λ8 및, λ12)이 반사됨을 의미한다. 브래그 격자에 의해 반사되는 파장은 위상 제어 요소(53, 55 및, 57)에 의해 결정된 위상 관계를 이용하여 MMI-도파관(10)으로 리턴된다.
예컨대, 마이켈슨 도파관(91)에 있어서, 섹션(I)을 지나는 브래그 격자(66)가 파장(λ1)을 반사하고, 섹션(K)을 지나는 브래그 격자가 파장(λ5)을 반사한다고 가정하자. 이렇게 되면, 섹션(H)을 지나는 마이켈슨 도파관 내의 위상 제어 요소(57)가 액세스 도파관(11-14) 중 어느 것이 파장(λ1)에 대한 출력 포트인지를 결정하며, 섹션(J)을 지나는 마이켈슨 도파관(91) 내의 위상 제어 요소(55)가 액세스 도파관(11-14) 중 어느 것이 파장(λ5)에 대한 출력 포트인지를 결정한다. 이와 동일한 것이 섹션(L)에도 적용된다. 즉, 상기 섹션을 지나는 마이켈슨 도파관 내의 각 위상 제어 요소(53)는, 액세스 도파관(11-14) 중 어느 것이 반사 섹션(140, 142, 144 및, 146)에서 섹션(M)을 지나는 브래그 격자에 의해 반사된 파장(λ9)에 대한 출력 포트인지를 결정한다.
따라서, 반대로 MMI-도파관(10)으로의 위상 관계가 각 파장에 대해 개별적으로 선택될 수 있다. 즉, 각 파장 채널은 다른 파장 채널과 관계없는 출력을 제공받을 수 있다. 이것은 당연히, 예컨대 섹션(J)을 지나는 각 마이켈슨 도파관 내의 위상 제어 요소(55)가 섹션(H)을 지나는 각 마이켈슨 도파관 내의 위상 제어 요소(57)를 보상할 수 있고, 섹션(L)을 지나는 각 마이켈슨 도파관 내의 위상 제어 요소(53)가 각 섹션(J 와 H)을 지나는 각자의 마이켈슨 도파관 내의 위상 제어 요소(53 과 57)를 보상할 수 있다고 가정한 것이다. 일반적으로, 각 위상 제어 요소는, 동일한 마이켈슨 도파관을 지나는 각 채널의 전송 경로에서 위쪽의 위상 제어 요소를 보상할 수 있어야 한다.
물론, 보조선(H)을 지나는 위상 제어 요소(57)는 또한 파장(λ5 와 λ9)에 영향을 미친다. 그러나, 상기 보상은, 당업자들에게 잘 알려져있어 여기서 더 상세히 기술될 필요가없는 이론에 따라 소프트웨어를 이용하여 용이하게 제어될 수 있다. 소프트웨어를 이용하여 상기 보상을 제어하는 것이 바람직하지 않다면, 적절한방법을 이용하여 위상 제어 요소(57, 55 및, 53)가 섹션(H)에서 섹션(L) 방향으로 연속해서 연장될 수 있다.
상기 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서 또는 파장 선택 스위치의 실시예는 12 개의 상이한 파장을 개별적으로 처리할 수 있다. 즉, 상기 각 파장은, MMI-도파관(10)의 제 1 측에 놓인 4개의 액세스 도파관(11, 12, 13 및, 14) 중 하나로 여기되도록 선택될 수 있다. 상기 장치가 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서로 사용되면, 4 개의 이용가능한 액세스 도파관(11, 12, 13 및, 14) 중 단 두 개만 관련되며, 일부 파장은 드롭되고, 일부 파장은 드롭되지 않는다. 상기 장치가 파장 선택 스위치로 사용되면, 스위칭된 파장 채널은, 나머지 11개의 파장 채널과 관계없이 및 이 파장 채널과 동시에 나머지 세 개의 액세스 도파관 중 임의의 도파관으로 여기되도록 선택될 수 있다.
물론, 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서 또는 파장 선택 스위치는, 상기 기술된 바와 같이 12개의 파장 채널(λ1 ... λ12)만을 포함하는 대신 개별적으로 처리될 수 있는 M ×N 개의 파장 채널을 포함하도록 업그레이드될 수 있다. 그러나, 일반적으로, M ×N 개의 파장 채널을 서로 독립적으로 처리할 수 있기 위해서는, 멀티플렉서 또는 스위치가 M ×N 개의 상이한 브래그 격자, M ×N 개의 위상 제어 요소, MMI-도파관의 제 1 측상에 배열된 4개의 액세스 도파관 및, MMI-도파관의 제 2 측에 배열된 N-개의 마이켈슨 도파관을 포함해야 한다. 이론상으로, 반사 격자(140, 142, 144 또는 146) 중 하나는 위상 제어 요소를 전혀 포함하지 않을 수도 있다.
상기 언급된 바와 같이, 상기 실시예는 12개의 파장 채널을 개별적으로 처리할 수 있으며, 이로 인해 나머지 파장 채널은 손실되어 제어될 수 없다. 이러한 경우, 애드 및 드롭 두 가지 모두 하나의 동일한 구조에서 수행된다. 전송 채널과 애드-채널 두 가지 모두에 대해, MMI 구조는 도 9에 따라 위에서 아래쪽으로의 스플리터 기능을 한다. 다음으로, 채널은 각각의 반사 섹션(140, 142, 144 및, 146)에서 반사된다. 반사된 전력이 다시 MMI 구조에 도달하면, 섹션(B)을 지나는 마이켈슨 도파관 사이의 인터페이스에서의 상대적인 위상 분포가 섹션(A)을 따라 집중된다. 액세스 도파관 중 두 개, 예컨대 도파관(11 및 12)은 파장 채널에 대한 입력 기능을 하며(이중 한 채널은 애드-파장 채널용임), 나머지 두 액세스 도파관은 파장 채널에 대한 출력 기능을 한다(이중 한 채널은 드롭-파장 채널용임).
아이솔레이터(80)는 애드-채널과 드롭-채널을 분리하는데 사용된다. 그러나, 도 3에 따른 발명은 아이솔레이터(80)없이도 동작할 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 아이솔레이터의 한 가지 형태가, 1997년 6월 19일, Electronics Letters, Vol. 22, No. 13, pp. 711-713의 "Single Mode optical Isolator at 1.3 ㎛ using all fibre components"에 기재되어 있다.
본 발명을 제작하는데 적합한 물질로는, 석영(quartz)(SiO2), 중합제 물질(polymeric materials), 리듐이오베이트(Lithiumiobate)(LiNbo3) 또는 반도체 계 등이 있다.
본 발명은 상기 설명된 실시예러 한정되지 않고, 첨부된 특허 청구 범위의범위내에서 변형될 수 있다는 것을 알아두어야 한다.

Claims (28)

  1. 광 네트워크에서의 광 파장 채널의 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 방법에 있어서,
    상기 광 파장 채널이 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 제 1 액세스 도파관으로 여기되는 단계,
    하나 이상의 광 애드-파장 채널이 상기 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 제 2 액세스 도파관으로 여기되는 단계,
    애드-파장 채널을 포함하는 광 파장 채널이 상기 제 1 MMI-도파관을 통해 전송되며, 상기 액세스 도파관의 맞은편에 배열된 하나 이상의 마이켈슨 도파관에 나타나는 단계,
    0 또는 하나 이상의 광 파장 채널이 임의의 마이켈슨 도파관에 배열된 위상 제어 요소에 의한 위상 변화를 받는, 애드-파장 채널을 포함하는 광 파장 채널이 상기 마이켈슨 도파관을 통해 전송되는 단계,
    하나 이상의 광 파장 채널이 마이켈슨 도파관에 배열된 하나 이상의 브래그 격자에 의해 반사되는 단계,
    하나 이상의 파장 채널이 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 제 3 액세스 도파관으로 드롭되는 단계, 및
    하나 이상의 파장 채널이 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 제 4 액세스 도파관을 통해 전송되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    브래그 격자에 의해 개별적으로 반사되지 않은 상기 파장 채널은 각 마이켈슨 도파관에 배열된 광대역 반사 격자에 의해 반사되는 것을 특징으로 하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 파장 채널은 위상 제어 요소와 브래그 격자를 지나기 전에 N-채널 디멀티플렉서를 통과하여, 상기 브래그 격자와 상기 위상 제어 요소를 포함하는 마이켈슨 도파관의 수가 N개 겹치게 되므로, 개별적으로 처리될 수 있는 반사 채널의 수 또한 N개 겹치는 것을 특징으로 하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 방법.
  4. 파장 선택 스위치의 사용으로서, 하나 이상의 MMI-도파관, N-개 이상의 마하-젠더 도파관(여기서, N ≥4), 각 마하-젠더 도파관마다에 하나 이상의 브래그 격자 및, N-1개 이상의 마하-젠더 도파관에 하나 이상의 위상 제어 요소를 포함하며, 상기 마하-젠더 도파관이 상기 위상 제어 요소와 상기 브래그 격자를 포함하고 하나 이상의 MMI-도파관에 연결되는 파장 선택 스위치의 사용에 있어서,
    상기 파장 선택 스위치가 동조가능 애드/드롭 멀티플렉서로 사용되는 것을 특징으로 하는 파장 선택 스위치의 사용.
  5. 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 장치에 있어서,
    하나 이상의 MMI-도파관(10), N개 이상의 마이켈슨 도파관(31, 32, 33 및, 34)(여기서, N ≥4), 각 마이켈슨 도파관(31, 32, 33 및, 34) 마다 하나 이상의 브래그 격자(62, 64 및, 66)와, N-1개 이상의 마이켈슨 도파관(31, 32, 33 및, 34)내의 하나 이상의 위상 제어 요소(51, 53, 55 및, 57)를 포함하는데, 상기 마이켈슨 도파관(31, 32, 33 및, 34)은, 상기 위상 제어 요소(51, 53, 55 및, 57)와 상기 브래그 격자(62, 64 및, 66)를 포함하고 하나 이상의 MMI-도파관(10)에 연결되며, 광대역 반사 격자(70)가 각 마이켈슨 도파관(31, 32, 33 및, 34)에 제공되는 것을 특징으로 하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 장치.
  6. 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 및/또는 파장 선택 스위칭 장치에 있어서,
    제 1 측에 N개 이상의 액세스 도파관(11, 12, 13 및, 14)(여기서, N ≥3)이 제공되고, 제 2 측에 N개 이상의 마이켈슨 도파관(31, 32, 33 및, 34)(여기서, N ≥3)이 제공되는 하나 이상의 MMI-도파관(10),
    마이켈슨 도파관(31, 32, 33 및, 34)마다 하나의 N-채널 디멀티플렉서(131, 133, 135 및, 137) 및,
    N-채널 디멀티플렉서마다 하나의 반사 섹션(140, 142, 144 및, 146)을 포함하는 것을 특징으로 하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 및/또는 파장 선택 스위칭 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 N-채널 디멀티플렉서(131, 133, 135 및, 137)는 MMIMZI(Multi Mode Interference Mach-Zehnder Interferometer) 유형 또는 AWG(Arrayed Waveguide Grating) 유형인 것을 특징으로 하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 및/또는 파장 선택 스위칭 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 반사 섹션(140, 142, 144 및, 146)이 서로 동일한 것을 특징으로 하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 및/또는 파장 선택 스위칭 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 반사 섹션(140, 142, 144 및, 146)에 속해있는 각 마이켈슨 도파관(91, 92, 93 및, 94)은, 모두 상이한 고유의 브래그 격자(62, 64 및, 66) 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 및/또는 파장 선택 스위칭 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 N-1개 이상의 마이켈슨 도파관(91, 92, 93 및, 94)은 하나 이상의 위상 제어 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 및/또는파장 선택 스위칭 방법.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 광대역 반사 섹션(70)은 각 마이켈슨 도파관(31, 32, 33 및, 34)의 끝에 배열되는 것을 특징으로 하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 장치.
  12. 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 장치에 있어서,
    두 개 이상의 N ×N MMI-도파관(10 과 20)(여기서, N ≥3), MMI-도파관(10 과 20) 마다 N개 이상의 마이켈슨 도파관(31, 32, 33, 41, 42 및, 43), 각 마이켈슨 도파관(31, 32, 33, 41, 42 및, 43)마다 하나 이상의 브래그 격자(62, 63, 64, 65, 66 및, 67) 및, N-1개 이상의 마이켈슨 도파관(31, 32, 33, 41, 42 및, 43) 내의 하나 이상의 위상 제어 요소(51, 52, 53, 54, 55 및, 56)를 포함하며, 상기 마이켈슨 도파관(31, 32, 33, 41, 42 및, 43)은 상기 위상 제어 요소(51, 52, 53, 54, 55 및, 56)와 상기 브래그 격자(62, 63, 64, 65, 66 및, 67)를 포함하고 MMI-도파관(10 과 20)의 제 2 측에 결합되며, 제 1(10) 및 제 2(20) MMI-도파관은 MMI-도파관(10 과 20)의 제 1 측에 배열된 접속 도파관(5)을 통해 상호접속되는 것을 특징으로 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 MMI-도파관이 3 ×3 유형인 것을 특징으로 하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 각 마이켈슨 도파관(31, 32, 33, 41, 42 및, 43)은 광대역 반사 섹션(70)을 포함하는 것을 특징으로 하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 광대역 반사 격자(70)는 각 마이켈슨 도파관(31, 32, 33, 41, 42 및, 43)의 끝에 배열되는 것을 특징으로 하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    1 ×N 스위치(110, 111, 112, 113, 114 및, 115)가 상기 MMI-도파관(10 과 20)의 제 2 측과 접속하여 각 마이켈슨 도파관(31, 32, 33, 41, 42 및, 43)에 제공되고, 상기 브래그 격자(62, 64 및, 66)와 상기 위상 제어 요소(51, 53, 55 및, 57)를 포함하는 반사 섹션(120, 121, 122, 123, 124 및, 125)이 상기 각 스위치에 제공되는 것을 특징으로 하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 1 ×N 스위치(110, 111, 112, 113, 114 및, 115)(여기서, N ≥1)가 MMIMZI-형 스위치인 것을 특징으로 하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 반사 섹션(120, 121, 122, 123, 124 및, 125)은 N-개 이상의 마이켈슨 도파관(91, 92, 93 및, 94)(여기서, N ≥1)을 포함하고, 각 마이켈슨 도파관(91, 92, 93 및, 94)마다 하나 이상의 브래그 격자(62, 64 및, 66)를 포함하며, N-1개 이상의 마이켈슨 도파관(91, 92, 93 및, 94)이 하나 이상의 위상 제어 요소((51, 53, 55 및, 57)를 포함하는 것을 특징으로 하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 광대역 반사 격자(70)가 각 마이켈슨 도파관(91, 92, 93 및, 94)의 끝에 배열되는 것을 특징으로 하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 장치.
  20. 제 12 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 MMI-도파관(10)에 제공된 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33) 또는 마이켈슨 도파관(91, 92, 93 및, 94)은 각 마이켈슨 도파관(31, 32 및, 33) 또는 마이켈슨 도파관(91, 92, 93 및, 94)마다 또 하나의 위상 제어 요소(58)를 통해, 제 2 MMI-도파관(20)에 배열된 마이켈슨 도파관(41, 42 및, 43)이나 마이켈슨 도파관(91, 92, 93 및, 94)에 결합되는 것을 특징으로 하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 장치가 제 3 및 제 4 N ×N MMI-도파관(30 과 40)(여기서, N ≥3)을 포함하고, 상기 제 3 MMI-도파관(30)과 제 4 MMI-도파관(40) 사이에 N개 이상의 마이켈슨 도파관(34, 34 및, 36)이 배열되며; 상기 마이켈슨 도파관(34, 35 및, 36) 각각에 두 개의 브래그 격자가 포함되고, N-1개 이상의 마이켈슨 도파관(34, 35 및, 36)에 세 개 이상의 위상 제어 요소(51, 53, 55 및, 59)가 포함되며; 제 3(30) 또는 제 4(40) MMI-도파관이 접속 도파관(6)을 통해 제 1(10) 또는 제 2(20) MMI-도파관에 연결되며; 제 3(30) 및 제 4(40) MMI-도파관이 접속 도파관(7)을 통해 상호접속되는 것을 특징으로 하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 장치는, 제 3(30)과 제 4(40) N ×N MMI-도파관(30 과 40)(여기서, N ≥3이고, 제 3 MMI-도파관(30)과 제 4 MMI-도파관(40) 사이에 N개 이상의 마이켈슨 도파관(30, 35 및, 36)이 배열됨), 각 마이켈슨 도파관(34, 35 및, 36)마다 두 개 이상의 1 ×N 스위치(110, 111, 112, 113, 114 및, 115) 및, 각 마이켈슨 도파관(34, 35 및, 36) 마다 두 개 이상의 반사 섹션(120, 121, 122, 123, 124 및, 125)을 포함하는데, 상기 1 ×N 스위치(110, 111, 112, 113, 114 및, 115)는 마이켈슨 도파관(34, 35 및, 36)에 연결되고, N-개의 마이켈슨 도파관(91, 92, 93 및, 94), 상기 마이켈슨 도파관(91, 92, 93 및, 94)마다 하나 이상의 브래그 격자 및,N-1개 이상의 마이켈슨 도파관 내의 하나 이상의 위상 제어 요소를 포함하는 상기 반사 섹션(120, 121, 122, 123, 124 및, 125)이 추가 위상 제어 요소(59)를 통해 상호접속되는 것을 특징으로 하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 장치.
  23. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,
    상기 제 3(30) 및 제 4(40) MMI-도파관이 3 ×3 유형인 것을 특징으로 하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 장치.
  24. 광 네트워크에서의 광 파장 채널에 대한 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 방법에 있어서,
    상기 광 파장 채널이 제 1 MMI-도파관에 배열된 제 1 액세스 도파관으로 여기되는 단계,
    광 파장 채널이 상기 제 1 MMI-도파관을 통해 전송되어, 상기 액세스 도파관의 맞은편에 배열된 하나 이상의 마이켈슨 도파관에 나타나는 단계,
    광 파장 채널이 마이켈슨 도파관을 통해 전송되는 단계,
    0 개의 광 파장 채널 또는 하나 이상의 광 파장 채널이 임의의 마이켈슨 도파관에 배열된 위상 제어 요소에 의한 위상 변화를 받는 단계,
    하나 이상의 광 파장 채널이 마이켈슨 도파관에 배열된 브래그 격자에 의해 반사되는 단계,
    하나 이상의 파장 채널이 제 1 MMI-도파관의 제 3 측에 배열된 제 2 액세스도파관으로 드롭되는 단계,
    하나 이상의 파장 채널이 제 1 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 제 3 액세스 도파관을 통해 전송되는 단계,
    상기 파장 채널이 제 1 MMI-도파관에 제 2 MMI-도파관 사이에 배열된 접속 도파관을 통해 전송되는 단계,
    상기 파장 채널이 상기 제 2 MMI-도파관을 통해 전송되어, 상기 액세스 도파관의 맞은편에 배열된 하나 이상의 마이켈슨 도파관에 나타나는 단계,
    0 개의 파장 채널 또는 하나 이상의 광 파장 채널이 임의의 마이켈슨 도파관에 배열된 위상 제어 요소에서 위상 변화를 받는 단계,
    하나 이상의 광 파장 채널이 마이켈슨 도파관에 배열된 하나 이상의 브래그 격자 섹션에 의해 반사되는 단계,
    하나 이상의 애드-파장 채널이 제 2 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 제 2 액세스 도파관으로 여기되는 단계, 및
    하나 이상의 파장 채널이 제 2 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 제 3 액세스 도파관을 통해 전송되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    임의의 파장 채널의 위상이 임의의 위상 제어 요소에 의해 변경되거나 임의의 브래그 격자 섹션에 의해 반사되기 전에, 마이켈슨 도파관의 수(N 개 겹침)를증가시키는 1 ×N 스위치를 통과하는 것을 특징으로 하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 방법.
  26. 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서,
    브래그 격자 섹션에 의해 개별적으로 반사되지 않은 파장 채널은 각 마이켈슨 도파관에 배열된 하나 이상의 광대역 반사 격자에 의해 반사되는 것을 특징으로 하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    제 2 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 제 3 액세스 도파관을 통해 전송된 파장 채널이 접속 도파관을 통해, 제 3 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 제 1 액세스 도파관에서 여기되는 단계,
    광 파장 채널이 상기 제 3 MMI-도파관을 통해 전송되어, 상기 액세스 도파관의 맞은편에 배열된 하나 이상의 마이켈슨 도파관에 나타나는 단계,
    광 파장 채널이 마이켈슨 도파관을 통해 전송되는 단계,
    0개의 광 파장 채널 또는 하나 이상의 광 파장 채널이 임의의 마이켈슨 도파관에 배열된 임의의 위상 제어 요소에 의한 위상 변화를 받는 단계,
    하나 이상의 광 파장 채널이 마이켈슨 도파관에 배열된 브래그 격자 섹션에 의해 반사되는 단계,
    하나 이상의 파장 채널이 제 3 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 제 2 액세스도파관으로 드롭되는 단계,
    하나 이상의 파장 채널이 제 3 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 제 3 액세스 도파관을 통해 전송되는 단계,
    상기 파장 채널이 상기 제 3 MMI-도파관과 제 4 MMI-도파관 사이에 배열된 접속 도파관을 통해 전송되는 단계,
    상기 파장 채널이 상기 제 4 MMI-도파관을 통해 전송되어, 상기 액세스 도파관의 맞은편에 배열된 하나 이상의 마이켈슨 도파관에 나타나는 단계,
    0개의 광 파장 채널 또는 하나 이상의 광 파장 채널이 임의의 마이켈슨 도파관에 배열된 임의의 위상 제어 요소에 의한 위상 변화를 받는 단계,
    하나 이상의 광 파장 채널이 마이켈슨 도파관에 배열된 하나 이상의 브래그 격자 섹션에 의해 반사되는 단계,
    하나 이상의 애드-파장 채널이 제 4 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 제 2 액세스 도파관으로 여기되는 단계, 및
    하나 이상의 파장 채널이 제 4 MMI-도파관의 제 1 측에 배열된 제 3 액세스 도파관을 통해 전송되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 방법.
  28. 제 6 항에 있어서,
    상기 장치가 파장 선택 스위치로 사용되기에 적합한 것을 특징으로 하는 동조가능 애드/드롭 멀티플렉싱 및/또는 파장 선택 스위칭 장치.
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