KR20040036929A - 인터리브된 채널들을 갖는 자유공간 파장 라우팅 시스템 - Google Patents

인터리브된 채널들을 갖는 자유공간 파장 라우팅 시스템 Download PDF

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KR20040036929A
KR20040036929A KR10-2004-7003151A KR20047003151A KR20040036929A KR 20040036929 A KR20040036929 A KR 20040036929A KR 20047003151 A KR20047003151 A KR 20047003151A KR 20040036929 A KR20040036929 A KR 20040036929A
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칼 아놀드 벨서
마수드 맨서리퍼
제프리 피. 와일드
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카펠라 포토닉, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 신규한 파장 라우팅 장치에 관한 것이다. 이 파장 라우팅 장치는, 입력 포트(210)로부터의 다중 파장 광신호를 다중 분광 채널들로 분리시키기 위한 회절 격자(201); 상기 분광 채널들을 두 개의 채널 그룹들로 인터리브하기 위한 채널 인터리빙 조립체(230)(예컨대, 프리즘들의 어레이); 및 인터리브된 채널 그룹들을 채널 마이크로미러들의 두 개의 분리된 어레이들(203A,203B) 상으로 각각 릴레이시키기 위한 확장 릴레이 시스템(240)을 사용한다. 상기 채널 마이크로미러들은 분광 채널들을 다중 출력 포트들(210)로 반사시키기 위해 개별적으로 제어가능하고 선회가능하게 된다. 본 발명에 따른 파장 라우팅 장치는 분광 채널들을 채널 대 채널 기준으로 라우팅할 수 있고, 특정의 분광 채널을 출력 포트들(210) 중의 특정의 하나에 결합시킬 수 있다. 또한, 상기 채널 인터리빙 체계는 채널 간격을 효과적으로 확대시키며 각 어레이 내의 채널 마이크로미러들이 현저히 크고 더욱 신뢰성있는 방식으로 제조될 수 있도록 하고, 그에 따라, 채널 필터링 특성을 현저히 개선하며 더욱 확고한 성능을 보장한다.

Description

인터리브된 채널들을 갖는 자유공간 파장 라우팅 시스템{Free-space wavelength routing systems with interleaved channels}
현대의 광학 네트워킹 용도들에 있어서, 기본적인 빌딩 블록(building block)은, 요구되는 채널 필터링 특성들(예컨대, 평탄한 채널 전달 기능 및 최소의 채널 크로스토크)를 나타내면서 다중 파장 광 신호를 다중 분광 채널들로 분리시키고 개개의 분광 채널들을 다중 출력 포트들로 다이나믹하게 재구성가능한 형태로 라우트할 수 있는 장치에 있다. 이러한 장치는 또한 무중단 재구성(hitless reconfiguration)(즉, 채널 스위칭이 발생되었을 때 어떠한 광도 중간의 출력 포트들에 결합되지 않음), 짧은 재구성 시간, 및 채널 파워 제어 성능(예컨대, 출력 포트들에 결합된 분광 채널들의 광 파워 레벨들이 예정된 값들로 제어됨)을 제공할 것이 요구되고 있다.
함께 계류중이고 본원과 공동적으로 소유되고 있는, 2001.08.23.자로 출원되고 본 명세서에서 참조로 인용되는, 미국 특허출원 번호 제 09/938,426 호에는, 자유 파장 분리식 라우팅(wavelength-separating routing: WSR) 장치가 기재되어 있다. 도 1A를 참조하면, WSR 장치의 예시적인 실시예(100)를 도시한다. 이러한 WSR 장치는, 입력 포트(110-1) 및 다수의 출력 포트들(110-2 내지 110-N)(N≥3)을 제공하는, 섬유 콜리메이터들(110)의 어레이일 수 있는, 다중 입력/출력 포트들; 하나의 형태에 있어서 회절 격자(101)일 수 있는 파장 분리기; 집속 렌즈(102)의 형태를 취하는 비임 집속기; 및 채널 마이크로미러들(103)의 어레이를 구비한다. WSR 장치(100)는 또한, 예컨대 입력 포트(110-1) 및 출력 포트들(110-2 내지 110-N)과 일대일 대응되는, 콜리메이터 정렬 미러들(120-1 내지 120-N)의 어레이(120)를 구비할 수 있다.
작동에 있어서, 다중 파장 광 신호는 입력 포트(110-1)로부터 나오며, 입력 콜리메이터 정렬 미러(120-1)를 경유하여 회절 격자(101) 상으로 지향될 수 있다. 회절 격자(101)는 상기 다중 파장 광 신호를 다중 분광 채널들로 각도적으로 분리시킨다(예시 및 명료함을 위해, 단지 세 개의 분광 채널들을 명확하게 도시한다). 집속 렌즈(102)는 순차적으로 분산된 분광 채널들을 대응되는 집속 스폿들 내로 집속시켜 채널 마이크로미러들(103) 상으로 충돌되도록 한다. 채널 마이크로미러들 (103)은 개별적으로 제어가능하고 이동(예컨대, 선회 또는 회전)가능하게 되어, 분광 채널들이 반사시 출력 포트들(110-2 내지 110-N) 중의 선택된 하나들 내로 지향되도록 한다. 각 출력 포트는 특정 개수의 반사된 분광 채널들을 수납할 수 있다. 출력 콜리메이터 정렬 미러(120-2 내지 120-N)는 또한 반사된 광 비임들의 각도 제어를 제공하며 그에 의해 분광 채널들이 각각의 출력 포트들 내로 결합되는 것을 돕는다. 바람직하지 않은 편광 감응 효과를 완화하기 위해, 사분파(quarter-wave) 플레이트(104)가 회절 격자(101) 및 채널 마이크로미러들(103) 사이에 부가적으로 개재될 수 있다.
도 1B에는 도 1A의 실시예에 도시한 채널 마이크로미러들(103)을 클로즈업한 도면을 도시한다. 일 예로서, 채널 마이크로미러들(103)은, 공간적으로 분리된 분광 채널들의 집속 스폿들을 일대일 대응관계로 수납하기 위해, x축(즉, 도면에 있어서 수평방향)을 따른 일차원 어레이 내에 배열된다(도 1A의 경우에 있어서와 같이, 각각 수렴하는 비임으로 표혐되는 단지 세 개의 분광 채널들을 도시한다). 각 채널 마이크로미러의 반사 표면은 도면에서 정의되는 바와 같이 x-y 평면내에 놓여지며 x축을 중심으로 이동 예컨대 선회(또는 편향)가능하게 된다. 각 분광 채널은, 반사시, 그 입사방향에 관하여 상대적인 y-방향(예컨대, 하방향)으로 편향된다. 도 1A의 비임 집속기(102)는 순차적으로 각도상 편향을 대응되는 공간상 변위로 전환하며, 이에 의해, 분광 채널은 요구되는 출력 포트 내로 지향된다.
그러므로, 상기 WSR 장치의 독특한 특징은, 각 채널 마이크로미러의 이동이 개별적으로 그리고 연속적으로 제어가능하여 그 위치(예컨대, 선회 각)가 연속적으로 조절될 수 있다는 데에 있다. 이는 각 채널 마이크로미러로 하여금 그 대응되는 분광 채널을 다중 출력 포트들 중의 특정의 하나로 지향시킬 수 있도록 한다.
용량에 대한 요구가 증가함에 따라, 광학 네트워킹 용도들에 있어서의 분광 채널들은 점점 좁아지는 채널 거리를 가질 수 있다. 이의 적당한 예는 DWDM(dense wavelength-division-multiplexing: 조밀 파장-분할-멀티플렉싱) 용도들일 수 있고, 이러한 용도들에 있어서 두 개의 근접한 분광 채널들 사이의 주파수 간격은 1.3-1.6 ㎛의 파장 범위에서 전형적으로 100 GHz 미만이다. 따라서, 도 1A 및 도 1B의 WSR 장치(100)에 있어서 채널 마이크로미러 어레이(103)는 상기 용도들에 적응하기 위해 점점 작아지는 피치(즉, 두 개의 근접한 마이크로미러들 사이의 거리)를 갖도록 장비되어만 하는 경우가 있을 수 있다. 결과적으로, 도 1A 및 도 1B의 WSR 장치(100)가 요구되는 채널 필터링 및 다른 성능 특성들을 유지하는 것이 어려울 수 있다. 그러한 좁은 피치의 마이크로미러 어레이들을 제작하는 것도 또한 만만치 않을 것이다.
좁은 채널 간격을 갖는 분광 채널들을 달성하기 위한 통상적인 접근은, 각 그룹을 개별적인 파장들로 디멀티플렉싱(그리고 후속적인 라우팅을 수행)하기 전에, 입력된 다중 파장 신호를 두 개(예컨대, 홀수 및 짝수)의 파장 그룹들로 인터리브하는 것이다. 예컨대, 미국 특허 번호 제 6,181,849 호는 이러한 접근을 구현하는 방법을 기재하고 있으며, 이러한 방법은 두 세트의 파장 멀티플렉싱/디멀티플렉싱 유니트들(예컨대, 도파관 격자들) 및 스위칭/라우팅 수단과 함께 작동하는 광학 인터리버(interleaver)를 이용한다. 표면상으로, 이러한 접근 방법은 비싸고 번잡한 일이다.
이러한 정황을 고려할 때, DWDM 또는 다른 좁은 채널 간격 광학 네트워킹 용도들에 특히 적당한 새로운 세대의 다이나믹한 파장 라우팅 장치에 대한 수요가 당 업계에 존재한다.
본 출원은 2001.08.29.자로 출원된 미국 임시특허출원 번호 제 60/315,626 호 및 2002.04.27.자로 출원된 미국 임시특허출원 번호 제 60/375,961 호에 기초한 우선권주장을 수반하며, 이 들 두개의 특허출원 내용은 본 발명에서 참조로 인용된다.
본 발명은 일반적으로 광학 시스템들에 관한 것이고, 특히, 개선된 채널 필터링 특성들 및 확고한 성능을 갖는 다이나믹한 파장 라우팅 시스템들에 관한 것이다. 본 발명의 실시예들은 광학 네트워킹 용도들에 매우 적당하다.
도 1A 및 도 1B는 파장-분리 라우팅 장치의 예시적인 실시예를 나타내고;
도 2A는 본 발명에 따른, 채널 인터리빙 체계를 이용하는, 본 명세서에서 "파장 인터리빙 라우팅"(wavelength-interleaving routing: WIR) 장치로서 언급되는, 파장 라우팅 장치의 예시적인 실시예를 나타내며;
도 2B는 도 2A의 WIR 장치가 어떻게 본 발명에 따라 구현되는 가에 관한 제 1 실시예를 나타내고;
도 2C는 도 2A의 WIR 장치가 어떻게 본 발명에 따라 구현되는 가에 관한 제 2 실시예를 나타내며;
도 2D는 도 2A의 WIR 장치가 어떻게 본 발명에 따라 구현되는 가에 관한 제 3 실시예를 나타내고;
도 3A 및 도 3B는 본 발명에 따른 채널 인터리빙 체계의 두 개의 예시적인 실시예들을 나타내며;
도 3C 및 도 3D는 본 발명에 따른 채널 인터리빙 조립체의 두 개의 예시적인 실시예들을 나타내고;
도 4는 도 1A의 WSR 장치 및 도 2A의 WIR 장치의 특성들로서 채널 전달 기능을 나타내는 두 개의 예시적인 플롯들을 나타내며;
도 5는 본 발명에 따른, 채널 파워 제어 성능을 갖는 WIR 장치의 예시적인 실시예를 나타내고;
도 6A 및 도 6B는 본 발명의 WIR 장치의 다른 실시예를 나타낸다.
본 발명은 상기한 WSR 장치에 설치되고 신규한 채널 인터리빙 체계를 사용하는, 본 명세서에서 "파장 인터리빙 라우팅"(wavelength-interleaving-routing: WIR) 장치로서 언급되는, 다이나믹한 파장 라우팅 장치를 제공한다. 본 발명의 WIR 장치에 있어서, 회절 격자에 의해 분리된 분광 채널들은 채널 인터리빙 조립체 상으로 집속되며, 동 채널 인터리빙 조립체에서 상기 분광 채널들은, 제 1 및 제 2의 채널 마이크로미러 어레이들 상으로 충돌되기 전에, 최소한 제 1 및 제 2 (또는 홀수 및 짝수) 채널 그룹들로 인터리브된다.
하나의 실시예에서, 확장 릴레이 시스템이 또한 본 발명의 WIR 장치에 포함될 수 있고, 이러한 확장 릴레이 시스템은 제 1 및 제 2 채널 그룹들을 상기 채널 인터리빙 조립체로부터 제 1 및 제 2 채널 마이크로미러 어레이들로 각각 릴레이(또는 영상화)하도록 적합화된다. 이에 따라, 채널 인터리빙 조립체 및 채널 마이크로미러 어레이들 모두가 집속된 광 비임들을 수납하며, 그에 의해, 채널 전달 기능을 최적화하고 채널 크로스토크를 최소화하는 장점이 제공된다. 비임 감쇠 요소들의 제 1 및 제 2 어레이들이 채널 마이크로미러들의 제 1 및 제 2 어레이들에 각각 아주 근접하도록 부가적으로 배설되어, 개별적이고 다이나믹한 베이스하에서 상기 제 1 및 제 2 채널 그룹들의 광 파워 레벨들을 제어하기 위해 작용할 수 있다.비임 감쇠 요소들의 상기 제 1 및 제 2 어레이들은 또한 재구성중에 있는 분광 채널들을 차단하기 위해 작동할 수 있고, 그에 따라 무중단 재구성을 도울 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 따라, 채널 인터리빙 조립체는, 요구되는 체계에 따라 분광 채널들을 인터리브하도록 구성된, 당 업계에 공지된 비임 편향 요소들(예컨대, 교대적인 구성으로 배열되는 프리즘형 요소들 또는 회절 격자)의 어레이에 의해 제공될 수 있다. 상기 채널 인터리빙 조립체는 또한 교대적인 투과 및 반사 요소들의 어레이를 구비할 수 있고, 여기서 상기 투과 및 반사 요소들은 상기 제 1 및 제 2 채널 그룹들과 (또는 역순으로) 각각 대응된다. 상기한 바와 같이, 상기 확장 릴레이 시스템은, 그 제 1 초점면 내에서 인터리브된 상기 제 1 및 제 2 채널 그룹들을 그 제 2 초점면 내에 위치되는 대응되는 채널 마이크로미러 어레이들 상으로, 상기 두 개의 채널 그룹들 사이의 공간상 거리가 유지되는 방식으로, 릴레이하기 위해 작동한다. 이와 관련하여, 확장 릴레이 시스템은, 당업계에 공지된 두 개의 릴레이 렌즈들의 조립체와 같은 통상적인 릴레이 시스템을, 예컨대 두 개의 릴레이 렌즈들 사이에 두 개의 비임 편향 요소들(예컨대, 프리즘들)을 개재시키거나 또는 릴레이 렌즈들 중의 하나(또는 각각)를 분할하는 방식으로, "확장"시킴으로써 구조될 수 있다.
상기한 채널 인터리빙 체계는, 제 1 또는 제 2 어레이 내의 채널 마이크로미러들이 인터리브되지 않은 시스템의 채널 마이크로미러들보다 현저히 크게, 예컨대 도 1A 및 도 1B의 실시예의 거의 두 배에 가까운 정도로 크게, 제조될 수 있도록 한다. 그러한 확대된 채널 마이크로미러들을 사용하므로써, 대체로 채널 전달 기능이 평탄화되고 채널 크로스토크가 최소화되는 독특한 장점들이 얻어진다. 또한, 그에 의해 유발되는 더 큰 (유효) 채널 간격에 의해, 구성성분으로서의 채널 마이크로미러들이, 높은 공진 주파수, x축 및 y축 양축을 중심으로한 2-D 선회, 및 더큰 선회 각을 (제한적이지 않은 의미로) 포함하는 더욱 바람직한 특성들을 가지면서, 구성될 수 있다. 이러한 기여는 많은 용도들에 있어서 요구되고 있다. 부가적으로, 더 큰 채널 마이크로미러들을 사용하므로써, 분광 채널들 및 대응되는 채널 마이크로미러들 사이의 약간의 오정렬이 실제에 있어서 효과적으로 무시될 수 있고, 그에 의해, 허용 오차 요구조건이 완화되며 시스템이 (열적인 그리고 기계적인 외란들과 같은) 환경 효과들에 덜 민감하게 된다.
본 발명 그 자체 뿐만아니라 본 발명의 신규한 특징들이 이하에 설명하는 도면들 및 상세한 설명으로부터 가장 명확하게 이해될 수 있다.
도 2A에는, 본 발명의 일반적인 원리를 나타내는 일예로서, 신규한 채널 인터리빙 체계를 사용하는, 본 명세서에서 "파장 인터리빙 라우팅"(WIR) 장치로서 언급되는, 파장 라우팅 장치의 예시적인 실시예를 도시한다. 도 2A의 WIR 장치(200)는 도 1A의 WSR 장치(100)의 일반적인 아키텍쳐를 이용할 수 있고 도 1의 사시도에 비교하건대 개략적인 평면도로서 도시된다. 일 예로서, WIR 장치(200)는, 입력 포트 및 다수의 출력 포트들을 제공하는 섬유 콜리메이터들의 어레이일 수 있는 입력 출력 포트 어레이(210); 입력 출력 포트 어레이(210)와 일대일 대응될 수 있는 콜리메이터 정렬 미러들(220)의 어레이; 회절 격자일 수 있는 파장 분리기(201); 하나 또는 그 이상의 집속 렌즈들(명료함을 위해 단지 하나의 렌즈만이 도시됨)일 수 있는 비임 집속기(202); 채널 인터리빙 조립체(230); 확장 릴레이 시스템(240); 및 체널 마이크로미러들의 제 1 및 제 2 어레이들(203A,203B)을 포함할 수 있는 채널 마이크로미러 조립체(203);를 구비할 수 있다. 점선으로 도시한 박스(203')는 또한 제 1 및 제 2 채널 마이크로미러 어레이들(203A,203B)의 개략적인 정면도를 제공한다.
도 2A에 있어서, 콜리메이터 정렬 미러 어레이(220)와 함께 입력 출력 포트 어레이(210)는, 섬유 콜리메이터들(110) 및 콜리메이터 정렬 미러 어레이(120)와 관련하여 도 1A에 도시한 바와 대체로 유사한 방식으로 구성될 수 있다. 채널 마이크로미러 어레이들(203A,203B)의 각각은 또한 작동 및 전체적인 구성에 있어서 도 1A 및 도 1B의 채널 마이크로미러 어레이(103)과 대체로 유사할 수 있다. 그러므로, 도 1A 및 도 1B의 실시예는 상기 요소들에 대한 이하의 설명에 관하건대 참조될 수 있다. 또한, 도 2A 및 이하에 설명하는 도면들에 그려진 다양한 선들은 각각의 시스템들에 있어서 광 비임들의 전파를 단지 나타내도록 의도된 것이며 그러므로 일정한 비율로 그려진 것이 아님을 알아야 한다. 마찬가지로, 이러한 도면들의 다양한 광학 요소들도 예시적인 목적을 위해 도시된 것일 뿐 일정한 비율로 그려진 것은 아니다.
도 2A의 WIR 장치(200)의 주요한 작동은 이하와 같을 수 있다. 다중 파장 광 신호가 입력 출력 포트 어레이(210)의 입력 포트로부터 나오며, 이 다중 파장 광 신호는 콜리메이터 정렬 미러 어레이(220) 내의 입력 콜리메이터 정렬 미러를경유하여 회절 격자(201) 상으로 지향될 수 있다. 회절 격자(201)는 상기 다중 파장 광 신호를 다중 분광 채널들로 파장별로 각도상 분리시킨다. (여기서, 파장 분리 방향은 대체로 도면에 도시한 평면을 따른다.) 비임 집속기(202)는 순차적으로 분산된 분광 채널들을 대응되는 집속 포트들로 집속시켜 채널 인터리빙 조립체(230) 상으로 충돌되도록 한다. 채널 인터리빙 조립체(230)는 충돌하는 분광 채널들을, 예컨대 홀수 및 짝수 분광 채널들을 각각 포함하는, 제 1 및 제 2 채널 그룹들로 인터리브하기 위해 작동할 수 있다. 일 예로서, 제 1 채널 그룹은 도시한 평면으로부터 외측으로 반사될 수 있고 제 2 채널 그룹은 도시한 평면의 내측으로 반사될 수 있다. 제 1 및 제 2 채널 그룹들은 후속적으로 확장 릴레이 시스템(240)에 의해 제 1 및 제 2 채널 마이크로미러 어레이들(203A,203B) 상으로 릴레이(또는 영상화)될 수 있다. 각 채널 마이크로미러는 분광 채널들 중의 독특한 하나에 대응된다. 도 1A 및 도 1B에 도시한 실시예에 있어서와 같이, 채널 마이크로미러들은, 분광 채널들이 반사시 입력 출력 포트 어레이(210) 내의 선택된 출력 포트들로 지향되도록(여기서, 포트 분리 방향은 도시한 평면에 대체로 수직하게 된다), 개별적으로 제어가능하고 이동(예컨대, 선회)가능하게 된다. 콜리메이터 정렬 미러 어레이(220) 내의 출력 콜리메이터 정렬 미러들은 또한 반사된 광 비임들의 각도상 제어를 제공하고 그에 의해 분광 채널들이 각각의 출력 포트들로 결합되는 것을 돕는다.
도 2A의 WIR 장치(200)에 있어서, 채널 인터리빙 조립체(230)는 확장 릴레이 시스템(240)의 객체 평면 내에 위치될 수 있으며, 상기 객체 평면은 또한 비임 집속기(202)의 후방 초점면에 일치한다. (회절 격자(201)는 비임 집속기(202)의 전방 초점면 내에 위치될 수 있다.) 채널 마이크로미러 조립체(203)는 확장 릴레이 시스템(240)의 영상면 내에 위치될 수 있다. 또한, 확장 릴레이 시스템(240)은, 제 1 및 제 2 채널 그룹들을 그들의 각각의 채널 마이크로미러 어레이들 상으로, 상기 제 1 및 제 2 초점면들 사이의 공간상 거리를 유지하는 방식으로, 릴레이하도록 적합화된다. 결과적으로, 채널 인터리빙 조립체(230) 및 채널 마이크로미러 조립체(203) 모두는 집속된 광 비임들을 수납한다. 이에 따라, 채널 전달 기능이 최적화되고 채널 크로스토크가 최소화되는 중요한 장점들이 얻어진다. 이하, 채널 인터리빙 조립체(230) 및 확장 릴레이 시스템(240)의 몇가지 예시적인 실시예들을 설명한다.
도 2B에는 도 2A의 WIR 장치(200)가 어떻게 구현되는 가에 관한 제 1 실시예(200A)를 도 2A의 평면도와 비교하여 개략적인 측면도로서 도시한다. 도 2A 및 도 2B에 있어서 동일한 요소들은 동일한 도면부호로 라벨링된다. 예시 및 그 명료함을 위해, 도 2A의 콜리메이터 정렬 미러 어레이(220)와 함께 입력 출력 포트 어레이(210)는 도 2B에 있어서 도시되지 않는다(이는 이하의 도 2C 및 도 2D의 경우에도 적용됨). 파장 분리 방향은 도 2B의 도시 평면에 대체로 수직하다.
도 2B의 실시예에 있어서, 채널 인터리빙 조립체(230A)는 교대적인 형태로 배열되는 프리즘형 요소들의 어레이를 구비할 수 있는 프리즘 마스크에 의해 제공될 수 있다. 점선으로 도시한 박스(231)는 일 예로서 프리즘 마스크(230A)의 개략적인 정면도를 나타낸다. 프리즘 마스크(230A)는, 도 2B의 평면에 있어서 홀수 분광 채널들을 상방향으로 반사시키고 짝수 분광 채널들을 하방향으로 (또는 이와 반대로) 반사시키도록 구성된다. 이에 따라, 파장 분리 방향에 대체로 수직한 채널 인터리빙 방향이 얻어진다. 확장 릴레이 시스템(240A)은 제 2 (또는 정부) 및 제 3 (또는 바닥) 릴레이 렌즈들(242,243)과 조합되는 제 1 릴레이 렌즈(241)의 형태를 취할 수 있고, 여기서 상부 및 바닥 릴레이 렌즈들(242,243)은 대체로 동일할 수 있다. (정부 및 바닥 릴레이 렌즈들(242,243)이 분할된 렌즈들에 의해 선택적으로 제공될 수 있다는 점을 이해할 수 있다.) 이러한 방식으로, 상기 제 1 및 제 2 채널 그룹들은 상기 정부 및 바닥 릴레이 렌즈들(242,243)에 의해 공간적으로 분리된 위치들에서 재집속되어, 예컨대 상기 제 1 및 제 2 채널 마이크로미러 어레이들(203A,203B) 상에 각각 충돌한다.
제 1 및 제 2 채널 마이크로미러 어레이들(203A,203B)은 제 1 및 제 2 채널 그룹들을 상기 정부 및 바닥 릴레이 렌즈들(242,243) 상으로 각각 반사시키기 위해 작동할 수 있다. 확장 릴레이 시스템(240)은 순차적으로 반사된 분광 채널들을 채널 인터리빙 조립체(230A) 내의 그들의 대응되는 프리즘 요소들 상으로 (전진경로를 따라) 지향시킨다. 이러한 방식으로, 채널 인터리빙 조립체(230A)는 전진경로 상에서 분광 채널들에 부여하였던 것을 효과적으로 원상태로 돌릴 수 있고, 이에 의해, 반사된 분광 채널들은, 비임 집속기(202)로부터 나올 때, 전진 경로 상에서 격자(201)로부터 회절되었을 때와 (파장 분리 방향에 있어서) 대체로 동일한 방법으로 상기 회절 격자(201)로 복귀된다. 그럼에도 불구하고, 복귀 경로상의 분광 채널들은, 도 1A 및 도 1B와 관련하여 상기한 바와 같이, 다른 출력 포트들에 결합되기 위해 포트 분리 방향에서 변위된다. 다시 말하면, 포트 분리 방향에서 분리되는 것과는 달리, 복귀 경로상의 분광 채널들은 대체로, 파장 분리 방향에 관한 한, 채널 마이크로미러 조립체(203) 및 회절 격자(201) 사이에서 그들의 각각의 경로들을 따라 되돌아 갈 수 있다. 이에 따라, 상기 회절 격자(201)는, 상기 전진경로상에서 상기 분광 채널들 상에 유발시켰던 분산을 효과적으로 취소하고 분광 채널들을 그들의 종착 출력 포트들에 따라 멀티플렉스하게 되며; 이에 의해, 분광 채널들의 각각의 출력 포트들 내로의 최적 결합이 보장되고 시스템의 삽입 손실이 최소화된다.
도 2C에는 도 2A의 WIR 장치(200)가 어떻게 구현되는 가에 관한 제 2 실시예(200B)를 도 2A와 비교하여 사시 평면도로서 도시한다. 도 2A 및 도 2C에 있어서 동일한 요소들은 동일한 도면부호로 라벨링된다. 도 2A의 경우에 있어서와 같이, 파장 분리 방향은 대체로 도 2의 도시한 평면내에 존재된다. 본 실시예에 있어서, 채널 인터리빙 조립체(230B)는 또한 프리즘들의 어레이를 구비하는 프리즘 마스크에 의해 제공될 수 있다. 일 예로서, 프리즘 마스크(230B)는, 홀수 및 짝수 분광 채널들이 대체로 파장 분리 방향을 따르는 방향에서 인터리브되도록, 구성된다. 확장 릴레이 시스템(240B)은 제 1 및 제 2 릴레이 렌즈들(245,256) 사이에 개재되는 제 1 (또는 정부) 및 제 2 (또는 바닥) 프리즘들(247,248)의 형태를 취하는 겹프리즘(bi-prism)을 구비할 수 있다. 프리즘 마스크(230B)는 제 1 및 제 2 채널 그룹들을 예컨대 제 1 및 제 2 프리즘들(247,248) 상으로 각각 지향시킬 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 릴레이 렌즈들(245,246)과 조합된 상기 제 1 및 제 2프리즘들(247,248)은, 제 1 및 제 2 채널 그룹들이 파장 분리 방향에 대체로 수직한 방향에서, 예컨대 제 1 채널 그룹이 도시한 평면의 내측으로 지향되고 제 2 채널 그룹이 도시한 평면의 외측으로 지향되도록 (또는 그와 반대로 지향되도록), 변위되도록, 적합화될 수 있다. 이러한 방식으로, 제 1 및 제 2 채널 그룹들은 제 1 및 제 2 채널 마이크로미러 어레이들(203A,203B) 상에 각각 충돌한다.
도 2C의 실시예에 있어서, 제 1 및 제 2 채널 그룹들이 반사시 제 1 및 제 2 프리즘들(247,248) 상으로 역향(directed back)되도록, 제 1 및 제 2 채널 마이크로미러 어레이들(203A,203B)이 구성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 반사된 분광 채널들이 대체로 그들의 각각의 경로들을 따라 되돌아 가며, 도 2B의 경우에 있어서와 같이, 전진 경로상에서 격자(201)를 따라 회절되었던 것과 대체로 동일한 방법으로 회절 격자(201)에 접근한다. 이를 위해, 채널 마이크로미러들은 각각 쌍축적으로 이동(예컨대, 두 개의 직교 축들을 중심으로 선회)될 수 있다. 선택적으로, 상기 채널 마이크로미러들은 각각 단축적으로(uni-axially) 선회되고 예정된 (바이어스) 각으로 부가적으로 틸트되어, 반사된 분광 채널들로 하여금 복귀 경로상에서 그들의 각각의 경로들을 따라 대체로 되돌아 가도록 하는데 효과적으로 작용할 수 있다.
(도 2C의 실시예에 있어서와 같이) 파장 분리 방향을 따라 분광 채널들을 인터리빙하므로써, 대응되는 확장 릴레이 시스템 내의 릴레이 렌즈들(예컨대, 제 1 및 제 2 릴레이 렌즈들(245,246))이 (예컨대, 도 2B의 실시예에 있어서 제 1 릴레이 렌즈(241)와 같이) 크게 형성될 필요가 없다는 점을 이해할 수 있다. 또한, 제1 및 제 2 채널 마이크로미러 어레이들이 각각 (각 채널 그룹의 다중 분광 채널들에 대응되는) 다중 채널 마이크로미러들을 포함하기 때문에, 채널 마이크로미러 어레이들을 파장 분리 방향에 대체로 수직한 방향에서 변위시키는 것이 유리하다. 도 2C의 프리즘 마스크(230B) 및 확장 릴레이 시스템(240B)은 그러한 목적들을 위해 고안된 것이다. 도 2C의 확장 릴레이 시스템(240B)에 있어서 제 1 및 제 2 프리즘들(247,248)이, 선택적인 요소들이 대체로 동일한 기능을 수행하도록 구성되는 한, 당 업계에 공지된 다른 형태의 비임 편향 요소들에 의해 대체될 수 있다는 점도 또한 이해할 수 있다.
도 2D에는 도 2A의 WIR 장치(200)가 어떻게 구현되는 가에 관한 제 3 실시예(200C)를 도 2A의 평면도와 비교하여 개략적인 측면도로서 도시한다. 도 2A 및 도 2D에 있어서 동일한 요소들은 동일한 도면부호로 라벨링된다. 도 2B의 경우에 있어서와 같이, 파장 분리 방향은 대체로 도시한 평면에 수직하게 된다. 본 실시예에 있어서, 채널 인터리빙 조립체(230C)는, 예컨대 홀수 분광 채널들은 통과시키고 짝수 분광 채널들은 반사시키도록 적합화된, 교대적인 투과 및 반사 요소들의 어레이를 구비할 수 있다. 상기 채널 인터리빙 조립체(230C)는 또한, 제 1 및 제 2 채널 그룹들이 후속적으로 평행하게 전파되도록 짝수 분광 채널들을 재지향(re-directing)시키기 위한, 비임 반사기(231)(예컨대, 미러)를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 결과적인 채널 인터리빙 방향은, 도 2B의 경우에 있어서와 같이, 파장 분리 방향에 대체로 수직하게 된다.
도 2D에 있어서, 확장 릴레이 시스템(240C)은 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 릴레이 렌즈들(249,250,251,252)의 형태를 취할 수 있다. (제 1 및 제 3 릴레이 렌즈들(249,251) 또는 제 2 및 제 4 릴레이 렌즈들(250,252)이 분할 렌즈들에 의해 선택적으로 제공될 수 있다는 것을 이해할 수 있다.) 제 1 및 제 2 릴레이 렌즈들(249,250)은, 통상적인 릴레이 시스템(예컨대, 당 업계에 공지된 두 개의 릴레이 렌즈들의 조립체)을 효과적으로 구성하여, 제 1 채널 그룹을 제 1 채널 마이크로미러 어레이(203A) 상으로 릴레이하는 작용을 수행한다. 마찬가지로, 제 3 및 제 4 릴레이 렌즈들(251,252)은, 다른 통상적인 릴레이 시스템을 효과적으로 구성하여, 제 2 채널 그룹을 제 2 채널 마이크로미러 어레이(203B) 상으로 릴레이하기 위해 작동한다. 복귀경로에 있어서, 반사된 분광 채널들은, 대체로 개재되는 광학장치들을 경유하여 그들의 각각의 광학 경로들을 따라 되돌아가며, 전진경로 상에서 격자(201)로부터 회절되었던 대체로 동일한 방법으로 (파장 분리 방향에서) 회절 격자(201)로 복귀되며, 그에 의해, 삽입 손실이 최소화된다. (비임 반사기(231)는 도 2D의 실시예에 있어서 존재할 필요가 없다는 점을 이해할 수 있다. 특정의 주어진 용도에 있어서 비임 반사기가 필요하게 되면, 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 따라서 확장 릴레이 시스템(240C)을 제 1 및 제 2 채널 마이크로미러 어레이들(203A,203B)과 함께 어떻게 배열하여야 하는 가를 알 수 있다.)
상기한 바와 같이, 본 발명에 있어서 확장 릴레이 시스템은, 그 객체 평면 내에서 인터리브된 제 1 및 제 2 채널 그룹들을 그 영상면 내에 위치되는 두 개의 분리된 채널 마이크로미러 어레이들 상으로, 두 개의 채널 그룹들 사이의 공간상분리를 유지하는 방식으로, 릴레이(또는 영상화)하도록 적합화된다. 이와 관련하여, 확장 릴레이 시스템은, 도 2B, 도 2C 또는 도 2D와 관련하여 상기한 바와 같이, 예컨대 두 개의 릴레이 렌즈들 사이에 두 개의 (투과형 및/또는 반사형) 비임 편향 요소를 개재시키거나 또는 릴레이 렌즈들 중의 하나(또는 각각)를 두 개로 분할하는 것과 같이, 두 개의 릴레이 렌즈의 조립체와 같은 통상적인 릴레이 시스템을 "확장"시킴으로써 구조될 수 있다. 상기 확장 릴레이 시스템들(240A,240B, 240C)은 본 발명에 따른 확장 릴레이 시스템의 수많은 실시예들중 단지 몇 개만을 제공한 것이라는 점을 이해할 수 있다. 대체로, 본 발명의 가르침으로부터, 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는, 주어진 용도에 최상으로 적응하기 위해, 적당한 확장 릴레이 시스템을 어떻게 구현하는 가를 알 수 있다.
도 3A 및 도 3B에는, 본 발명에 따라 채널 인터리빙이 채널 분리 조립체에서 어떻게 발생되는 가를 나타내는 두 개의 예시적인 실시예들을 도시한다. 도 3A에 있어서, 파장 분리는 대체로 x축을 따라 발생된다. 채널 인터리빙은, 주광선 편향(chief ray deflection)이 x축에 대체로 수직하고 그에 의해 y-z 평면에 평행한 평면들내에 존재되도록, 이루어진다. 일 예로서, 화살표(301)는 분광 채널(λi)과 연관되는 주광선을 나타낼 수 있고, 여기서 각(θxz)은 x-z 평면에 관한 주광선(301)의 각도상 편향을 나타낸다. 도 2B 및 도 2D의 실시예들은 이러한 구성에 관한 것이다. 도 3B에 있어서, 파장 분리는 마찬가지로 대체로 x축을 따라 발생되는 반면; 채널 인터리빙은, 주광선 편향이 x축에 대체로 평행하고 그러므로x-z 평면내에 존재되도록, 이루어진다. 일 예로서, 화살표(303)는 분광 채널(λj)과 연관되는 주광선을 나타낼 수 있으며, 여기서, 각(θyz)은 y-z 평면(또는 y-z 평면에 평행한 특정의 평면)에 관한 주광선(303)의 각도상 편향을 나타낸다. 도 2C의 실시예는 이러한 구성에 관한 것이다.
도 3C에는, 도 3A와 관련하여 상기한 방식으로 채널 인터리빙을 발생시키도록 적합화될 수 있는 프리즘 요소들의 어레이에 의해 형성되는 프리즘 마스크(330A)에 대한 개략적인 측면도를 도시한다. 프리즘 마스크(330A)는, 각 분광 채널에 예정된 편향을 부여하기 위해, 구성성분 요소들과 충돌하는 분광 채널들 사이에 일대일 대응이 이루어지도록, 구성된다. 일 예로서, 프리즘 마스크(330A)의 구성성분으로서의 프리즘 요소들은 도 3C에 도시한 바와 같이 교대적인 형태로 배열되어, 홀수 분광 채널들이 도시 평면의 외측으로 편향되고 짝수 분광 채널들이 도시 평면의 내측으로 반사되도록 (또는 반대로 되도록) 할 수 있다. 이에 따라, 도 3A와 관련하여 상기한 바와 같이, (예컨대, 도시 평면으로부터 돌출되는 y축을 따르는) 채널 인터리빙 방향이 (예컨대, x축을 따르는) 파장 분리 방향에 대체로 수직하게 된다. 프리즘 마스크(330A)는 예컨대 도 2B의 채널 인터리빙 조립체(230A)를 구현하기 위해 사용될 수 있다. 구성성분 요소들이 대체로 동일한 방식으로 분광 채널들을 인터리브하도록 구성되는 한, 프리즘 마스크(330A)가 당 업계에 공지된 다른 형태의 프리즘들 또는 비임 편향 요소들을 선택적으로 구비할 수 있다는 점을 이해할 수 있다.
도 3D에는, 도 3B와 관련하여 상기한 방식으로 채널 인터리빙을 발생시키도록 적합화될 수 있는 프리즘형 요소들의 어레이에 의해 형성되는 프리즘 마스크(330B)의 개략적인 측면도를 도시한다. 프리즘 마스크(330B)의 구성성분 요소들은 마찬가지로 도면에 도시한 바와 같이 충돌하는 분광 채널들과 일대일 대응될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 프리즘 마스크(330B)는, 홀수 분광 채널들이 도시한 평면내에서 양의 x 방향으로 편향되고 짝수 분광 채널들은 도시한 평면내에서 음의 x 방향으로 편향되도록 (또는 반대로 되도록), 구성될 수 있다. 이에 따라, 예컨대, 도 3B와 관련하여 상기한 바와 같이, 채널 인터리빙 방향이 대체로 (예컨대, x축을 따르는) 파장 분리 방향으로 형성된다. 그러므로, 프리즘 마스크(330B)는 예컨대 도 2C의 채널 인터리빙 조립체(230B)를 구현하기 위해 사용될 수 있다.
프리즘 마스크(330B)는 당 업계에 공지된 (예컨대, 유리 또는 실리콘으로 제조된) 투명 격자에 의해 간편하게 제공될 수 있으며, 이 투명 격자의 "홈 주기"(groove period)(d)는 (도 3D에 도시하지는 않았지만) 비임 집속기(202)의 후방 초점면 내에서의 두 개의 근접한 분광 채널들 사이의 거리의 두 배가 된다. 프리즘 마스크(330B)는, 구성성분 요소들이 대체로 동등한 방식으로 분광 채널들을 인터리브하도록 구성되는 한, 어레이된 회절 프리즘들, 홀로그래픽 프리즘들, 또는 당 업계에 공지된 다른 형태의 비임 편향 요소들을 선택적으로 구비할 수 있다.
대체로, 본 발명에 따른 채널 인터리빙 조립체는, 예컨대, 도 3A 또는 도 3B의 실시예와 관련하여 상기한 방식으로 다수의 분광 채널들을 공간적으로 변위되는 최소한 두 개의 채널 그룹들로 분리할 수 있는 특정의 수단을 지칭한다. 다중 분광 (또는 파장) 채널들이 제 1 및 제 2 (또는 홀수 및 짝수) 채널 그룹들로 분리되는 상황을 전기 실시예들이 설명하고 있지만, 분광 채널들을 두 개보다 많은 채널 그룹들로 분리하여 예컨대 각 채널 그룹에 있어서 더욱 증가된 채널 간격을 제공할 수 있는 것이 바람직하게 되는 용도들에까지 본 발명의 원리들이 또한 확장될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 이해할 수 있다. 이는, 적당한 채널 분리 조립체(예컨대, 모든 M(M〈 N)개의 분광 채널들이 M개의 서로 다른 방향들에서 편향되도록 할 수 있는 프리즘 마스크)를, 도 2A의 실시예에 있어서의 대응되는 확장 릴레이 시스템(예컨대, 도 2B의 확장 릴레이 시스템(240)과 유사한 방식으로 구성되는 M개의 분리된 릴레이 렌즈들을 수반하는 대형 릴레이 렌즈)와 조합적으로 구현하므로써, 달성될 수 있다. 선택적으로, 상기한 바와 같은 다수의 채널 인터리빙 조립체들은 (대응되는 확장 릴레이 시스템들과 함께) 도 2A에 종속되어, 큰 채널 간격을 각각 갖는 다중 채널 그룹들을 생성할 수 있다. 본 발명의 가르침으로부터, 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는, 주어진 용도에 최상으로 적응하기 위해, 본 발명의 파장 라우팅 장치에 적당한 채널 분리 체계를 어떻게 고안해야 하는 가를 알 수 있다.
당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는, 상기한 채널 인터리빙 체계가 상기 제 1 및 제 2 어레이들(203A,203B) 중의 어느 하나에 있어서의 채널 마이크로미러들로 하여금 현저히 크게 (예컨대, 도 1A 및 도 1B의 실시예의 두 배 가까이 크게) 제조될 수 있도록 한다는 점을 이해할 수 있다. 그러한 확대된 채널 마이크로미러들을 사용하므로써, 채널 전달 기능이 대체로 평탄화되고 채널 크로스토크가 최소화되는 독특한 장점들이 얻어진다. 일 예로서, 도 4에는 채널 전달 기능에 관한 두 개의 예시적인 플롯들을 도시한다. 제 1 플롯(410)은 도 1A의 WSR 장치의 특성일 수 있는 상당한 크기의 채널간 노치들에 의해 특징지워지는 세개의 예시적인 채널 전달 기능들을 나타낸다. 이와는 대조적으로, 제 2 플롯(420)에 의해 표시되는 채널 전달 기능들은 도 2A의 WIR 장치의 특성일 수 있는 매우 얕은 채널간 노치들을 나타낸다. (제 2 플롯(420)에 나타내어진 얕은 채널간 노치들은 사용되는 채널 분리 조립체 내에서의 근접한 요소들 사이의 예리한 설계에 의해 유발된다는 점에 주목하여야 한다.) 그러한 거의 노치없는 채널 전달 기능들은 특정의 용도들에 있어서 바람직할 수 있다. 또한, 그에 따라 유발되는 큰 (유효) 채널 간격에 의해, 구성성분으로서의 채널 마이크로미러들이, 높은 공진 주파수, 두 개의 직교 축들을 중심으로한 쌍축 회전, 및 큰 선회 각을 (제한적이지는 않지만) 포함하는 더욱 바람직한 특성들을 갖도록 구성될 수 있다. 그러한 기여들은 수많은 용도들에 있어서 바람직하게 된다. 예컨대, 쌍축 회전 성능은, 첫번째로 출력 콜리메이터들의 라인으로부터 이격되도록 파장을 조종하고, 그리고나서 요구되는 출력 포트 지점에 근접한 위치로 콜리메이터 어레이에 평행한 방향에서 상하로 파장을 조종하며, 그리고 최종적으로 파장 채널 광을 적당한 출력 섬유에 결합시키기 위해 파장을 다시 콜리메이터 어레이 상으로 조종하므로써, 무중단 재구성 구현 가능성을 제공한다.
출력 포트들 내로 결합되는 분광 채널들의 광 파워 레벨들을 다이나믹하게 조절하는 것이 요구되는 용도들에 있어서, 비임 감쇠 조립체는 도 5에 도시한 바와 같은 본 발명의 WIR 장치 내에서 또한 구현될 수 있다. 일 예로서, 도 5의 WIR 장치(500)는, 동일한 도면부호들에 의해 라벨링되는 요소들에 의해 나타내어지는 바와 같이, 도 2A의 실시예의 일반적인 아키텍쳐 및 도 2A의 실시예에서 사용되는 다수의 요소들을 사용할 수 있다. 부가하여, 예컨대, 채널 마이크로미러 조립체(203)에 아주 근접하여, 확장 릴레이 시스템(240) 및 채널 마이크로미러 조립체(203) 사이에 비임 감쇠 조립체(550)가 배설될 수 있다. 비임 감쇠 조립체(550)는, 당 업계에 공지된 액정을 기준으로한 가변성 광 감쇠기(본 명세서에서 "LC-픽셀들"로서 언급함)일 수 있는 비임 감쇠 요소들로 된 제 1 및 제 2 어레이들(550A,550B)을 구비할 수 있다. 실선으로 도시한 박스(550')는 또한 제 1 및 제 2 비임 감쇠 어레이들(550A,550B)의 개략적인 정면도를 각각 제공한다. 이러한 방식으로, 제 1 및 제 2 채널 그룹들은, (전진 경로상에서) 제 1 및 제 2 채널 마이크로미러 어레이들(203A,203B) 상으로 각각 충돌하기 전에, 상기 제 1 및 제 2 비임 감쇠 어레이들(550A,550B)로 입사되며 그러므로 동 제 1 및 제 2 비임 감쇠 어레이들(550A,550B)에 의해 조작된다.
도 5의 실시예에 있어서, 제 1 및 제 2 비임 감쇠 어레이들(550A,550B)은, 출력 포트들 내로 결합되는 분광 채널들의 광 파워 레벨들을 (예컨대, 예정된 값으로 동일화된) 요구되는 값들로 제어하기 위하여, 개별적인 다이나믹한 기준에 따라 대응되는 분광 채널들을 감쇠시키기 위해 작동할 수 있다. 제 1 및 제 2 비임 감쇠 어레이들(550A,550B)은 또한 재구성 중에 있는 분광 채널을 차단하도록 작용하여 그에 의해 무중단 재구성을 도울 수 있다. 이러한 채널 파워 제어 및 무중단 재구성 성능들은 광학 네트워킹 용도들에 있어서 매우 바람직하게 된다. 또한, 제1 및 제 2 비임 감쇠 어레이들(550A,550B) 내의 구성성분으로서의 LC-픽셀들도 마찬가지로 현저히 크게 제조될 수 있기 때문에, 전기한 채널 인터리빙 체계의 결과로서, 도 5에 있어서의 채널 마이크로미러 조립체(203) 및 비임 감쇠 조립체(550) 사이의 배열이 채널 필터링 특성들에 부정적인 영향을 미치지는 않게 된다.
당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는, 비임 감쇠 조립체(550)가 LC-픽셀들을 대신하여 MEMS에 근거를 둔 셔터링/감쇠 요소들, 또는 당 업계에 공지된 다른 형태의 전자-광학적인 셔터링/감쇠 요소들을 선택적으로 구비할 수 있다는 점을 이해할 수 있다. 또한, 채널 인터리빙 조립체(230) 및 비임 감쇠 조립체의 기능성들은 또한, 채널 인터리빙 조립체(230)(예컨대, 도 3C 또는 도 3D의 프리즘 마스크) 상으로 액정 재료를 (관련되는 제어회로와 함께) 적층시킴으로써 조합될 수 있다. 본 발명의 가르침으로부터, 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는, 주어진 용도를 위해, 본 발명의 WIR 장치에 있어서 적당한 비임 감쇠/셔터링 수단을 어떻게 고안해야 하는 가를 알 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 큰 채널 마이크로미러들을 (큰 LC-픽셀들과 함께) 사용하므로써, 분광 채널들 및 대응되는 채널 마이크로미러들 (또는 LC-픽셀들) 사이의 특정의 약간의 오정렬이 실제에 있어서 효과적으로 무시될 수 있고, 그에 의해, 허용오차 요구조건들이 완화되고 시스템이 (열적 및 기계적 외란들과 같은) 환경 효과들에 덜 민감하게 된다는 점을, 이해할 수 있다.
제 1 및 제 2 채널 마이크로미러 어레이들이 확장 릴레이 시스템을 필요로 하지 않으면서 채널 인터리빙 조립체에 아주 근접하여 위치되는 것이 요구되는 용도들이 있을 수 있다. (그러한 구성은 예컨대 더 작은 장치 풋프린트(footprint)를 도출시킬 수 있다.) 도 6A에는 본 발명에 따라 이러한 상황과 관련되는 WIR 장치의 다른 실시예를 도시한다. 일 예로서, WIR 장치(600)는, 동일한 도면부호들에 의해 라벨링되는 요소들에 의해 나타내어지는 바와 같이, 도 2D의 실시예에서 사용되는 다수의 요소들 상에 설치되며 그들 요소들을 공유한다. 도 2D에 도시한 경우에 있어서, 채널 인터리빙 조립체(630)는, 홀수 분광 채널들은 통과시켜 채널 마이크로미러들의 제 1 어레이(603A) 상에 충돌되도록 하고 짝수 분광 채널들은 채널 마이크로미러들의 제 2 어레이(603B) 상으로 반사시키도록, 적합화된다. 점선으로 도시한 박스들(605,606)은 또한 채널 마이크로미러들의 제 1 및 제 2 어레이들 (603A,603B)의 개략적인 정면도들을 도시한다. WIR 장치(600)의 나머지 작동은 도 2D의 실시예와 관련하여 상기한 것과 대체로 유사하다.
도 6A에 있어서, 채널 인터리빙 조립체(630)는 교대적인 투과형 및 반사형 요소들의 어레이를 구비할 수 있고, 여기서, 상기 투과형 및 반사형 요소들은 예컨대 홀수 및 짝수 분광 채널들에 각각 대응될 수 있다. 일 예로서, 도 6B에는, 채널 인터리빙 조립체(630)가 채널 마이크로미러 어레이들(603A,603B)과 함께 어떻게 정렬될 수 있는 가에 관한 예시적인 실시예를 도시한다. 채널 인터리빙 조립체 (630)는 교대적인 (투과를 위한) 구멍들 및 (해칭된 영역들에 의해 마킹되는) 반사 표면들을 갖는 채널 마스크(631)를 구비할 수 있다. 채널 마스크(631)는 제 1 또는 제 2 채널 마이크로미러 어레이들(603A,603B)에 관하여 45도로 위치될 수 있다. 정렬의 용이함을 위해, 채널 마스크(631)는 제 1 또는 제 2 채널 마이크로미러 어레이들(603A,603B)과 함께 고정구(632) 상에 장착될 수 있다.
선택적으로, 채널 마스크(631)는 당 업계에 공지된 (예컨대, 실리콘 또는 유리로 제조된) 제 1 및 제 2 직각 프리즘들의 대각방향 면들 사이에 개재될 수 있다. 제 1 또는 제 2 채널 마이크로미러 어레이들(603A,603B)은 예컨대 도 6B에 도시한 방식으로 90도의 각도로 배향되는 제 1 및 제 2 프리즘들의 두 개의 측면들 상에 각각 장착될 수 있다. 이러한 배열은, 도 6A에 있어서 채널 인터리빙 조립체 및 각각의 채널 마이크로미러들 사이에서의 광학 경로 길이들을, 축소시킬 수 있도록 한다.
본 발명에 있어서, 파장 분리기(201)는 대체로 직선형 회절 격자, 홀로그래픽 회절 격자, 에셸 회절 격자, 커브된 회절 격자, 투과형 격자, 분산형 프리즘, 또는 당 업계에 공지된 다른 파장 분리 수단일 수 있다. 비임 집속기(202)는 단일 렌즈, 렌즈들의 조립체, 또는 당 업계에 공지된 다른 비임 집속 수단일 수 있다. 채널 마이크로미러들(203)은 실리콘으로 미세가공된 미러들, 반사 리본들(또는 막들), 또는 당 업계에 공지된 다른 형태의 다이나믹하게 조절가능한 미러들일 수 있다. 각 채널 마이크로미러는 하나 또는 두 개의 축을 중심으로 선회될 수 있다. 콜리메이터 정렬 미러들(220)도 또한, 하나 또는 두 개의 축을 중심으로 선회가능하게 되는, 실리콘으로 미세가공된 미러들, 또는 당 업계에 공지된 다른 형태의 비임 감쇠 수단일 수 있다. 상기한 채널 마이크로미러들은, 분광 채널들을 대체로 동등한 방식으로 다이나믹하게 조종할 수 있는, 당 업계에 공지된 다른 형태의 비임 조종(예컨대 전자-광학적인 비임 조종) 요소들에 의해 대체될 수 있다.
당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 상기한 예시적인 실시예들이 본 발명의 일반적인 원리들을 나타내기 위해 예로서 제공된 것이라는 점을 인식할 수 있다. 설명된 기능들을 동등한 방식으로 수행하기 위해 다양한 수단들 및 방법들이 창안될 수 있다. 또한, 본 발명의 분야 및 원리를 이탈하지 않는 한도내에서 다양한 변화, 교체 및 대체가 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 분야는 이하의 청구범위 및 그들의 법적 균등물에 의해 결정되어야 한다.

Claims (43)

  1. a) 다중 파장 광 신호를 위한 입력 포트, 및 다수의 출력 포트들;
    b) 상기 다중 파장 광 신호를 다중 분광 채널들로 파장별로 분리시키는 파장 분리기;
    c) 상기 분광 채널들을 집속시키는 비임 집속기;
    d) 상기 분광 채널들을 최소한 제 1 및 제 2 채널 그룹들로 인터리브하는 채널 인터리빙 조립체; 및
    e) 상기 최소한 제 1 및 제 2 채널 그룹들에 각각 대응하도록 위치되어 상기 분광 채널들 중의 독특한 하나를 각각 수납하며, 상기 분광 채널들을 상기 출력 포트들 중의 선택된 하나들로 지향시키기 위해 개별적으로 제어가능하게 되는, 최소한 제 1 및 제 2의, 채널 마이크로미러들로 된 어레이들;을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비임 집속기가 상기 분광 채널들을 상기 채널 인터리빙 조립체 상의 대응되는 분광 스폿들 내로 집속시키며; 상기 장치는, 상기 채널 인터리빙 조립체로부터 상기 최소한 제 1 및 제 2의 채널 마이크로미러들로 상기 최소한 제 1 및 제 2 채널 그룹들을 릴레이하도록 적합화된, 확장 릴레이 시스템을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 확장 릴레이 시스템이 제 1, 제 2 및 제 3 릴레이 렌즈들을 구비하고; 이들 제 1 내지 제 3 릴레이 렌즈들은, 제 2 및 제 3 릴레이 렌즈들이 상기 제 1 및 제 2 채널 그룹들에 각각 대응되도록, 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 확장 릴레이 시스템이 제 1 및 제 2 릴레이 렌즈들, 및 이들 제 1 및 제 2 릴레이 렌즈들 사이에 광학적으로 개재되는 제 1 및 제 2 비임 편향 요소들을 구비하고; 상기 제 1 및 제 2 비임 편향 요소들은, 상기 제 1 및 제 2 채널 그룹들에 각각 대응되도록, 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 비임 편향 요소들 중의 어느 하나는 프리즘을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 확장 릴레이 시스템이 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 릴레이 렌즈들을 구비하고; 이들 제 1 내지 제 4 릴레이 렌즈들은, 제 1 및 제 2 릴레이 렌즈들이 상기 제 1 채널 그룹에 대응되고 제 3 및 제 4 릴레이 렌즈들이 상기 제 2 채널 그룹에대응되도록, 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 인터리빙 조립체가, 상기 분광 채널들과 일대일 대응되도록 엇갈리게 배열되는, 비임 편향 요소들의 어레이를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 비임 편향 요소들의 어레이가 회절 격자에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 비임 편향 요소들의 어레이가 프리즘들의 어레이를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 비임 편향 요소들의 어레이가, 액정 재료, 및 상기 분광 채널들의 광 파워 레벨들을 다이나믹하게 제어하기 위한 연관되는 제어 회로로 도포되는 것을 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 인터리빙 조립체가, 상기 제 1 채널 그룹은 관통하도록 허용하고 제 2 채널 그룹은 반사시키도록 구성되는, 서로 교대적인 투과 및 반사 요소들의 어레이를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 채널 인터리빙 조립체가, 상기 제 1 및 제 2 채널 그룹들이 평행하게 전파되도록 상기 제 2 채널 그룹을 재지향시키기 위한, 비임 반사기를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2의 채널 마이크로미러들로 된 어레이들에 각각 아주 근접되는 제 1 및 제 2의, 비임 편향 요소들로 된, 어레이들을 추가로 구비하고; 이들 제 1 및 제 2 비임 편향 요소들의 어레이들은 상기 제 1 및 제 2 채널 그룹들의 광 파워 레벨들을 다이나믹하게 각각 제어하기 위해 작동되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 비임 편향 요소들의 어레이들 중의 어느 하나는, 액정 베이스의 가변성 광 감쇠기들을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    각 채널 마이크로미러가 최소한 하나의 축을 중심으로 연속적으로 선회가능하게 되는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 비임 편향 요소가 하나 또는 그 이상의 렌즈들을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 파장 분리기가, 직선형 회절 격자들, 홀로그래픽 회절 격자들, 에셸 회절 격자들, 커어브된 회절 격자들, 및 분산 프리즘들로 구성되는 군으로부터 선택되는, 요소를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력 포트 및 다수의 출력 포트들이 섬유 콜리메이터들의 어레이를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력 포트와 출력 포트들 및 상기 파장 분리기 사이에 광학적으로 개재되어, 상기 입력 포트로부터의 상기 다중 파장 광 신호의 정렬을 조절하고 상기 반사된 분광 채널들을 상기 출력 포트들 내로 지향시키기 위한, 콜레메이터 정렬 미러들의 어레이를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 콜리메이터 정렬 미러가 하나 이상의 축을 중심으로 회전가능하게 되는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. a) 다중 파장 광 신호를 위한 입력 포트 및 다수의 출력 포트들을 제공하는, 섬유 콜리메이터들의 어레이,
    b) 상기 다중 파장 광 신호를 다중 분광 채널들로 파장별로 분리시키는 파장 분리기,
    c) 비임 집속기,
    d) 채널 인터리빙 조립체,
    e) 확장 릴레이 시스템, 및
    f) 채널 마이크로미러들의 제 1 및 제 2 어레이들,을 구비하고;
    상기 비임 집속기는 상기 분광 채널들을 상기 채널 인터리빙 조립체 상의 대응되는 분광 스폿들 내로 집속시키며, 상기 채널 인터리빙 조립체는 상기 분광 채널들을 제 1 및 제 2 채널 그룹들로 인터리브하고, 상기 확장 릴레이 시스템은 상기 채널 인터리빙 조립체로부터 상기 채널 마이크로미러들의 제 1 및 제 2 어레이들 상으로 상기 제 1 및 제 2 채널 그룹들을 각각 릴레이시키기 위해 적합화되며그에 의해 각 채널 마이크로미러가 상기 분광 채널들 중의 독특한 하나를 수납하고, 상기 채널 마이크로미러들은 상기 분광 채널들을 상기 출력 포트들 중의 선택된 하나들 내로 지향시키기 위해 개별적으로 제어가능하게 되는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 채널 인터리빙 조립체가, 상기 분광 채널들과 일대일 대응되도록 엇갈리게 배열되는, 비임 편향 요소들의 어레이를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 비임 편향 요소들의 어레이가 회절 격자에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 비임 편향 요소들의 어레이가 프리즘들의 어레이를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 비임 편향 요소들의 어레이가, 액정 재료, 및 상기 분광 채널들의 광 파워 레벨들을 다이나믹하게 제어하기 위한 연관되는 제어 회로로 도포되는 것을것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제 22 항에 있어서,
    상기 확장 릴레이 시스템이 제 1, 제 2 및 제 3 릴레이 렌즈들을 구비하고; 이들 제 1 내지 제 3 릴레이 렌즈들은, 제 2 및 제 3 릴레이 렌즈들이 상기 제 1 및 제 2 채널 그룹들에 각각 대응되도록, 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 제 22 항에 있어서,
    상기 확장 릴레이 시스템이 제 1 및 제 2 릴레이 렌즈들, 및 이들 제 1 및 제 2 릴레이 렌즈들 사이에 광학적으로 개재되는 제 1 및 제 2 비임 편향 요소들을 구비하고; 상기 제 1 및 제 2 비임 편향 요소들은, 상기 제 1 및 제 2 채널 그룹들에 각각 대응되도록, 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 비임 편향 요소들 중의 어느 하나는 프리즘을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제 21 항에 있어서,
    상기 채널 인터리빙 조립체가, 상기 제 1 채널 그룹은 관통하도록 허용하고 제 2 채널 그룹은 반사시키도록 구성되는, 서로 교대적인 투과 및 반사 요소들의어레이를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 확장 릴레이 시스템이 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 릴레이 렌즈들을 구비하고; 이들 제 1 내지 제 4 릴레이 렌즈들은, 제 1 및 제 2 릴레이 렌즈들이 상기 제 1 채널 그룹에 대응되고 제 3 및 제 4 릴레이 렌즈들이 상기 제 2 채널 그룹에 대응되도록, 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 채널 인터리빙 조립체가, 상기 제 1 및 제 2 채널 그룹들이 평행하게 전파되도록 상기 제 2 채널 그룹을 재지향시키기 위한, 비임 반사기를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2의 채널 마이크로미러들로 된 어레이들에 각각 아주 근접되는 제 1 및 제 2의, 비임 편향 요소들로 된, 어레이들을 추가로 구비하고; 이들 제 1 및 제 2 비임 편향 요소들의 어레이들은 상기 제 1 및 제 2 채널 그룹들의 광 파워 레벨들을 다이나믹하게 각각 제어하기 위해 작동되는 것을 특징으로 하는 장치.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 비임 편향 요소들의 어레이들 중의 어느 하나는, 액정 베이스의 가변성 광 감쇠기들을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  34. 제 21 항에 있어서,
    각 채널 마이크로미러가 최소한 하나의 축을 중심으로 연속적으로 선회가능하게 되는 것을 특징으로 하는 장치.
  35. 제 21 항에 있어서,
    상기 파장 분산기가, 직선형 회절 격자들, 홀로그래픽 회절 격자들, 에셸 회절 격자들, 커어브된 회절 격자들, 및 분산 프리즘들로 구성되는 군으로부터 선택되는, 요소를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  36. 제 21 항에 있어서,
    상기 섬유 콜리메이터들의 어레이 및 상기 파장 분산기 사이에 광학적으로 개재되어, 상기 입력 포트로부터의 상기 다중 파장 광 신호의 정렬을 조절하고 상기 반사된 분광 채널들을 상기 출력 포트들 내로 지향시키기 위한, 콜레메이터 정렬 미러들의 어레이를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 콜리메이터 정렬 미러가 하나 이상의 축을 중심으로 회전가능하게 되는 것을 특징으로 하는 장치.
  38. 다이나믹한 파장 라우팅을 수행하기 위한 방법에 있어서,
    입력 포트로부터 다중 파장 광 신호를 수신하는 단계;
    상기 다중 파장 광 신호를 다중 분광 채널들로 파장별로 분리시키는 단계;
    상기 분광 채널들을 최소한 제 1 및 제 2 채널 그룹들로 인터리빙하는 단계;
    상기 최소한 제 1 및 제 2 채널 그룹들을 최소한 제 1 및 제 2의 비임 조종 요소들로 된 어레이들 상으로 지향시켜, 각 비임 조종 요소가 상기 분광 채널들 중의 독특한 하나를 수납하도록 하는 단계; 및
    상기 분광 채널들을 다수의 출력 포트들 내로 지향시키기 위해 상기 비임 조종 요소들을 제어하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 최소한 제 1 및 제 2 채널 그룹들을 상기 최소한 제 1 및 제 2의 비임 조종 요소들로된 어레이들 상으로 각각 릴레이하는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제 38 항에 있어서,
    상기 출력 포트들에 결합된 상기 분광 채널들의 광 파워 레벨들을 다이나믹하게 제어하는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제 38 항에 있어서,
    상기 인터리빙 단계의 수행 전에 상기 분광 채널들을 대응되는 집속 스폿들 내로 집속시키는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제 38 항에 있어서,
    상기 비임 조종 요소들이 마이크로미러들을 구비하고; 상기 제어 단계는, 상기 다수의 출력 포트들 내로 상기 분광 채널들을 지향시키기 위해 상기 마이크로미러들을 개별적으로 선회시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 마이크로미러들이 다이나믹하게 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
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