KR20050007422A - 튜너블 광 파장 필터의 폐루프 제어 - Google Patents

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로버트 블롬퀴스트
죠오지 보우도우지안
로웨이 앨다다
마이클 제이. 맥파랜드
로렌스 더블유. 삭클레트
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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

ITU 그리드 내에서 선택된 파장으로 록킹하는 파장 선택 광 디바이스는 제1 도파관, 제2 도파관, 가열 요소 및 제어 유니트를 포함한다. 제1 도파관은 제1 도파관에 형성된 튜너블 필터를 포함하고 제2 도파관은 제2 도파관 내에 형성된 레퍼런스 필터를 포함한다. 가열 요소는 튜너블 필터 및 레퍼런스 필터와 열 접촉하며 제어 유니트는 가열 요소 및 레퍼런스 필터에 연결된다. 제어 유니트는 튜너블 필터의 선택된 채널을 조절하도록 레퍼런스 필터에 의해 제공된 표시 신호에 응하여 가열 요소의 온도를 가변한다.

Description

튜너블 광 파장 필터의 폐루프 제어{CLOSED-LOOP CONTROL OF TUNABLE OPTICAL WAVELENGTH FILTERS}
WDM(wavelength division multiplexed) 광 시스템에서 적절한 위치에 파장(즉, 채널)을 선택적으로 추가 및/또는 드롭하도록 다수의 광 시스템에서 튜너블 필터(예를 들면, FBGs(fiber Bragg gratings))가 이용되었다. 당업자에게 공지된 바와 같이, 튜너블 FBG는 ITU(Internaional Telecommunications Union) 표준 파장에 튠 온 또는 오프될 수 있는 협대역 반사성 요소이어서 채널은 FBG에 의해 반사되거나 그를 통하여 투과될 수 있다. 이 방식으로, FBG는 파장의 범위 내에서 수신된 신호들을 실질적으로 반사하고 파장의 범위내에 있지 않은 신호들을 실질적으로 통과시키는 선택 가능 노치 대역 정지 필터로서 기능한다. 이상적인 FBG는 WDM 신호의 하나의 채널을 반사하며 실질적으로 감쇠되지 않은 잔존 채널들을 통과시킨다.
전형적인 광 시스템에서, 채널(즉, 특정 범위의 파장)의 추가 또는 드롭은 주어진 FBG를 투과상태와 반상상태중 하나 에서 제어하는 제어기에 의해 이루어졌다. 그런 시스템에서는, WDM 신호의 각각의 채널에 대하여 하나의 FBG가 존재하는것이 보통이었고 FBG는 여러 방식으로 투과상태와 반사상태 사이에서 동작되었다. 예를 들면, 격자의 주기는 압전장치와 같은 액츄에이터를 이용하여 파이버에 물리적 스트레스를 인가함으로써 가변될 수 있다. 이 방식으로, 제어기를 통하여, 압전장치로 인가된 파워를 조절하는 것은 관련된 격자에 의해 반사된 파장의 범위를 가변시킨다.
또한, 파이버 도파관의 실효 굴절률은 열적으로 튜닝될 수 있어서 격자에 의해 반사된 파장의 범위는 온도에 따라 가변된다. 이 방식으로, 격자와 열 접촉되는, 보통은 전기적 저항 코팅으로 만들어지는 히터로 적절한 양의 전력을 인가시킴으로써 격자의 온도가 조절된다. 그런 시스템에서, 보통은 각각의 격자가 교정되어서 소정은 격자는 소정의 온도에서 소정의 채널을 반사한다. 그러나, 그런 시스템에는, 한 파장에서 또 다른 파장으로 격자를 전환시키는 능력이 제한된다. 유리 파이버(glass fiber)의 경우에 파이버를 늘리고 온도에 따라 그 굴절률을 가변시키는 능력이 모두 제한된다. 스위칭(튜닝) 속도에 대한 제한이 있을 수도 있다. 온도제어된 시스템에서, 전환속도 제한은 일반적으로는 격자 온도를 감지하도록 격자 근처에 위치되는 격자 연관된 열전쌍(thermocouple)에 기인했다. 열전쌍에 연결되는 제어기는 열전쌍에 의해 보고되는 온도를 모니터링하고 그에 따라서 연관된 히터로 보내지는 전력을 조절한다. 그러나, 열전쌍에 의해 보고된 온도는, 적어도 초기의 변화 이후에는, 히터의 온도와 상이한 것이 보통이다. 그와 같이, 제어기는 원하는 온도에 안정화하기 전에 수차례에 걸쳐 원하는 히터 온도를 오버슈트 또는 언더슈트할 수 있으므로, 원하는 채널로 록킹하는데 어려움을 겪는다.
따라서, 원하는 파장으로 록크된 튜너블 파장 필터를 유지할 수 있는 실질적인 폐루프 제어 시스템에 대한 필요가 존재한다. 그러한 시스템이 광범위한 파장을 커버하고 허용될 수 있는 짧은 주기의 시간에 파장 시프트를 수행하면서, 신뢰성 있고 비교적 효율적인 방식으로 한 채널에서 또 다른 채널로 튜너블 파장 필터를 전환시킬 수 있는 것이 바람직할 수도 있다.
발명의 개요
본 발명은 ITU 그리드 내에서 선택된 채널로 록킹하는 파장 선택 광 디바이스를 위한 것이다. 파장 선택 광 디바이스는 제1 격자, 제2 겨자, 하나 이상의 가열 요소 및 제어 유니트를 포함한다. 제2 격자는 레퍼런스 신호를 수신하고 표시 신호를 제공하는 레퍼런스 필터를 포함한다. 가열 요소는 튜너블 필터 및 레퍼런스 필터와 열 접촉하며 제어 유니트는 가열 요소(들) 및 레퍼런스 필터와 연결된다. 제어 유니트는 튜너블 필터의 선택된 채널을 조절하도록 레퍼런스 필터에 의해 제공된 표시 신호에 응하여 가열 요소(들)의 온도를 가변한다.
제1 및 제2 격자는 평면의 1 차원 또는 2 차원 도파관 또는 파이버 내에서, 벌크 재료에 형성된 독립적인 격자들일 수 있다. 구성의 재료는 실리카, 도핑된 유리 및 폴리머를 포함하는 임의의 적절한 광투과성 재료일 수 있다.
본 발명의 추가적인 특성 및 장점은 이하의 상세한 설명에 설명될 것이고 상세한 설명으로부터 당업자에게는 자명할 것이고 청구범위 및 첨부된 도면과 함께 이하의 상세한 설명에서 개시된 바대로 본 발명을 실행함으로써 당업자에게 인식될 것이다.
전술된 설명은 본 발명의 예시일 뿐이며 청구범위에 의해 한정된 본 발명의 성질 및 특성의 이해를 위한 개요를 제공하려는 것임을 이해해야 한다. 첨부도면들이 포함되어 본 발명의 추가적인 이해를 제공하며 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면들은 그들의 설명과 함께 본 발명의 원리 및 동작을 설명하는 기능을 하는 본 발명의 다양한 특성 및 실시예들을 도시한다.
본 발명은 튜너블 파장 필터에 관한 것이며, 특히 튜너블 파장 필터의 폐루프 제어에 관한 것이다.
도 1은 열적으로 튜닝된 격자를 갖는 평면 도파관, 및 튜너블 레퍼런스 격자를 갖는 연관된 도파관을 포함하는 광 시스템의 예시적인 구성도이고;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 열적으로 튜닝된 격자들을 갖는 한 쌍의 평면 도파관을 포함하는 광 시스템의 예시적인 구성도이고;
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 각각 상이한 주기의 직렬 연결된 복수의 스텝 격자들을 갖는 레퍼런스 도파관 및 열적으로 튜닝된 격자를 포함하는 메인 도파관을 갖는 한 쌍의 평면 도파관들을 포함하는 광 시스템의 예시적인 구성도이고;
도 3b-3c는 각각, 도 3a의 레퍼런스 도파관에 연관된 레퍼런스 신호의 온도의 함수로서 반사강도 및 투과강도의 그래프이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 각각 상이한 주기의 직렬 연결된 복수의 스텝 격자들을 구비한 레퍼런스 격자를 갖는 모니터 도파관 및 열적으로 튜닝된 격자를 갖는 한 쌍의 평면 도파관들을 포함하는 광 시스템의 예시적인 구성도이며;
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 각각 마하-젠더 간섭계에 암에 교차하여 형성된 상이한 주기의 직렬 연결된 복수의 스텝 격자들을 갖는 레퍼런스 도파관 및 열적으로 튜닝된 격자를 포함하는 메인 도파관을 갖는 한 쌍의 평면 도파관들을 포함하는 광 시스템의 예시적인 구성도이다.
기판상의 도파관 또는 파이버 내에서, 벌크재료의 일 층에 형성된 브래그 격자들의 형태를 취하는 ITU(international Telecomunications Union) 그리드 내에서 선택된 파장으로 록킹하는 파장 선택 광 디바이스를 위한 것이다. 일 실시예에서, 파장 선택 광 디바이스는 제1 격자, 제2 격자, 하나 이상의 가열 요소들 및 제어 유니트를 포함한다. 제1 격자는 수신된 WDM(wavelength division multiplexed) 신호로부터 선택된 채널을 반사하는 튜너블 필터를 포함한다. 제2 격자는 레퍼런스 신호를 수신하고 표시 신호를 제공하는 레퍼런스 필터를 포함한다. 가열 요소는 튜너블 필터 및 레퍼런스 필터와 열 접촉하며 제어 유니트는 가열 요소 및 레퍼런스 필터에 연결된다. 가열 요소는 종래의 방식으로 형성되는데, 예를 들면, 스위치 도파관의 적절한 부분 위에 전기적 저항 코팅이 증착된다. 제어 유니트는 튜너블 필터의 선택된 채널을 조절하도록 레퍼런스 필터에 의해 제공된 표시 신호에 응하여 가열 요소의 온도를 가변시킨다. 이것은 선택된 채널로 시스템이 록크하도록 하며 채널 선택가능 구성에서 이용될 수 있다.
여기에서 사용된 바대로, 용어 "제어 유니트"는, 예를 들면, 마이크로 컨트롤러, 관련 메모리 및 주변장치를 구비한 마이크로 프로세서, FPGA(fieldprogrammable gate array), PLA(programmable logic array) 또는 스위칭 어레이를 포함할 수 있다. 여기에서 사용된 용어 "튜너블 필터"는 광범위한 형태(예를 들면, 튜너블 브래그 격자)를 취할 수 있다. 여기에 개시된 시스템은 데이터 수신기와 메인 도파관의 출력 사이의 추가 순환기(add circulator)의 두개의 포트를 연결시킴으로써 광 데이터 수신기로 전달된 신호를 추가하도록 용이하게 수정될 수 있고, 추가 순환기의 나머지 포트는 추가 데이터 소스로부터 추가 신호를 수신하며, 이 형태로 ADM(add/drop multiplexer)로서 기능하는 것이 이해되어야 한다.
제1 및 제2 격자는 평면 1 차원 또는 2 차원 도파관 또는 파이버 내의, 벌크재료로 형성된 독립적인 격자들일 수 있다. 구성의 재료는 실리카, 도핑된 유리 및 폴리머를 포함하는 임의의 적절한 광투과성 재료일 수 있다. 여기에서 사용된 용어 "벌크재료"는 도파(waveguiding) 수단을 포함하지 않으며, 전형적인 싱글모드 도파관의 치수에 비하여 일반적으로 두꺼운 재료 구성(두께>>10 미크론)을 의미한다. 그러한 벌크재료는 예를 들면, 유리의 두꺼운 슬랩(slab) 또는 기판상의 두꺼운 폴리머층을 포함할 수 있다. 일반적으로 바람직한 두께는 약 300 미크론 내지 1000 미크론의 범위에 있다. 또한, 여기에서 사용된 바와 같이, 2차원 도파관(또한 슬랩 도파관으로서 공지됨)은 일반적으로는 기판상에 다층구조를 포함하며 여기에서 최하부층(종종 버퍼 또는 하위 클래딩(cladding)으로 호칭됨)은 상위층에 비하여 낮은 굴절률을 가지며, 중간 또는 상부층(광을 2차원 평면으로 안내함)(종종 코어층으로 호칭됨)은 하위의 버퍼 또는 클래딩층의 경우보다 더 높은 굴절률을 갖는다. 최상위층은 코어층 또는 공기보다 더 낮은 굴절률의 제3 재료를 포함할 수있다.
또한, 여기에서 사용된 용어 "1 차원 도파관"은 광이 1 차원으로 전파하도록 한정되는 도파관을 의미한다. 그러한 도파관의 전형적인 예는 채널 및 리브(rib) 도파관이다. 이후로, 용어 "슬랩 도파관"은 2 차원 도파관을 의미할 것이며 용어 "평면 도파관"은 1 차원 도파관을 의미할 것이다. 평면 도파관의 특별히 바람직한 형태는 매립된 채널 도파관이다. 매립된 채널 도파관의 바람직한 형태는 기판의 표면에 배치된 버퍼층을 갖는 일 표면을 정의하는 기판상에 제조된 싱글모드 광도파관을 포함한다. 버퍼층은 일 표면을 정의하며 굴절률 nb를 갖는다. 얇은 언더클래딩(undercladding)층이 버퍼층의 표면에 존재하며, 언더클래딩층은 일 표면을 정의하고 굴절률 층 nu를 갖는다. 광투과성 싱글모드 코어는 언더클래딩층의 표면상에 존재하며 코어는 상부면과 측벽을 정의하며 굴절률 nc를 갖는다. 오버클래딩층은 코어의 상부면 및 코어의 측벽 및 언더클래딩층의 일 부분에 존재하며 굴절률 no를 갖는다. 코어 굴절률 nc는 오버클래딩층의 굴절률 no보다 더 크고 또한 언더클래딩층의 굴절률 nu보다 더 크다. 도파관에서, Δn = nc- no이고 보통 nu no이며, nc와 버퍼의 굴절률 nb사이의 차이는 Δn의 약 1.5배 이상이며, Δn의 값은, 코어의 치수와 조합하여, 그들이 광통신 파장에서 싱글모드 도파관을 생성하도록 한다.
구성의 재료는 실리카, 도핑된 유리 및 폴리머를 포함하는 임의의 적절한 광투과성 재료일 수 있다. 폴리머가 본 발명의 실시에 특히 유용한데 그 이유는 그러한 재료들은 표준 통신 대역의 실질적인 부분들을 커버할 수 있는 고도의 튜너블 브래그 격자를 위한 기초를 형성하기 때문이다. 바람직한 폴리머는 참고로 여기에 포함되는 미국특허 제6,306,563 호에 개시된 바와 같은, 광반응성(photoreactive)인 것들이다.
도 1은 종래의 방식으로, 도파관(102a)에 형성되는 격자(104a)를 포함하는 평면 도파관(102a)을 포함하는 예시적인 광 시스템(100)을 도시한다. 격자(104a)에 인접하여 레퍼런스 격자(104b)가 존재한다. 격자(104b)는 격자(104a)와 실질적으로 동일하거나 상이할 수 있으며 단일의 격자 또는 직렬의 더 짧은 많은 격자들로 구성될 수 있다. 격자(104a 및 104b)는 연속하여 제조될 수 있으며, 가장 바람직한 방법에서, 그들은 예를 들면 단일 위상 마스크를 이용하여 동시에 제조된다. 바람직하게는, 두개의 격자들은 평행하고 서로에 대하여 직접적으로 반대인 또는 나란한 위치에 있다. 메인 격자(104a)와 레퍼런스 격자(104b) 또는 도파관들(102a 와 102b)(또는 109a 와 109b) 사이의 거리는 하나의 격자 또는 도파관으로부터 이웃하는 것으로의 광의 결합(coupling)을 방지할 만큼 충분히 커야 하지만, 거의 동일한 열적 환경을 유지하도록 충분히 근접해 있어야 한다. 바람직하게는, 도파관들간이나 격자들간의 크로스토크는 -40dB 이하이다. 도파관들간이나 두 격자들의 중심간의 거리는 바람직하게는 약 20 내지 약 1000 미크론의 범위내에 있고, 더욱 바람직하게는 약 30 내지 약 300 미크론이며, 가장 바람직하게는 약 50 내지 약 100 미크론이다.
레퍼런스 격자는 도파관(102b)을 통하여 레퍼런스 소스(150)로 연결된다. 레퍼런스 소스는 선택적으로 광대역 또는 협대역 소스일 수 있다. 반사광은 결합 수단(108)을 이용하여 레퍼런스 유니트로 보내진다. 결합 수단은 Y-브랜치, 방향성 결합기 또는 순환기와 같은 다양한 유형을 가질 수 있다. 레퍼런스 유니트(A 및 B, 160 및 134)는 각각 광검출기(photodetector)를 포함할 수 있으며 파장을 구별하거나 배경잡음을 억제하는 성능을 제공하는 필터 또는 다른 요소들을 선택적으로 포함할 수 있다. 제어 유니트(112)는 격자(104b)에 의해 반사되거나 투과된 신호들을 모니터링하여 적절한 채널이 드롭되었는지 여부를 결정한다. 도파관(102a, 102b, 109a 및 109b)은 예를 들면 폴리머로 만들어질 수 있으며 격자(104a 및 104b)는 예를 들면 튜너블 브래그 격자로 만들어질 수 있다. 도파관이 이용되지 않으면, 브래그 격자(104a 및 104b)는 감광 폴리머 또는 유리와 같은 벌크재료로 형성될 수 있다. 도파관(102a 및 102b)은 파이버 단부에 부착된 GRIN 렌즈 또는 에디슨 렌즈와 같은 광계(optics)를 시준함으로써 대체될 수 있다. 이 경우에, 격자들 사이의 중심간 거리는 약 300 미크론 내지 1000 미크론 사이인 것이 바람직하다. 결합기(108)는 반드시 필요한 것은 아니며 약간 상이한 각도로(약 0.1 내지 약 3도의 각도차) 향하는 두개의 렌즈된 파이버에 의해 대체될 수 있을 것이다.
가열 요소(106)는 격자(104)와 열 접촉하고 가열 요소(106)로 전달되는 전력을 가변시킴으로써 가열 요소(106)의 온도를 가변시키는 제어 유니트(112)로 결합되며 그에 의해 온도 제어된다. 선택적으로 가열 요소(106)는 제어 유니트(112)에 의해 분리 제어될 수 있는 두 개의 별도의 요소(106a 및 106b)로 구성될 수 있다.광 데이터 소스(130)는 도파관(107)을 통하여, 3포트 순환기(120)의 제1 포트로 WDM(wavelength division multiplexed) 신호를 송신한다. 순환기(120)의 제2 포트는 도파관(102a)의 입력으로 결합되며 도파관(102a)의 출력은 도파관(109a)을 통하여, 광 데이터 수신기(140)로 결합된다. 격자(104a)를 통하는 이 경로는 파장 멀티플렉스된 데이터 스트림을 운반하는 장치의 메인 스루 채널(main through channel)을 나타낸다. 격자(104a)로부터의 특정한 파장의 반사는 단일 파장 캐리어(또는 채널)가 데이터 스트림으로부터 드롭되고 수신기(122)로 전환되도록 한다. 격자(104a)에 의해 반사되는 이 채널은 순환기(120)의 제2 포트로 제공되며 도파관(111)을 통하여 광 데이터 수신기(122)로 결합되는 순환기(120)의 제3 포트(즉, 드롭 포트)로 순환기(120)에 의해 향하게 된다.
장치의 적절한 기능은 드롭되는 채널의 파장으로 격자(104a)가 정확히 튜닝되는 것을 요구한다. 그런 파장들의 일 대역 내에서 다수의 ITU 파장들중 어느 하나로 격자를 튜닝하는 것이 더 바람직하다. 동시에, 메인 경로내의 데이터 트래픽의 임의의 동요(perturbation)를 제한하는 것이 매우 바람직하며, 따라서 본 발명은 장치가 어느 파장으로 록크되는지 결정하고 이 록크를 어느 시간동안 유지하는데 필요한 정보를 제공하는 제2 격자를 이용한다. 브래그 격자로부터의 특성 반사의 중심 파장은 격자의 주기,Λ, 및 격자 및 도파관(만일 존재하면)의 매질의 실효 굴절률, neff의 함수이다. 관계는 λB= 2neffΛ에 의해 주어진다. neff및 Λ 모두의 값은 온도 및 기계적 스트레인의 함수들이며 이 영향들중 어느 하나 또는 모두는 파장의 범위에 걸쳐서 격자에 튜닝하는데 이용될 수 있다. 본 발명의 개념은 두 격자(104a 및 104b)에 대한 거의 동일한 열적 및 스트레인 프로파일 또는 정확히 알려진 차이를 갖는 두 개의 열적 및 스트레인 프로파일을 유지하는 것에 기초한다.
대표적인 일 예에서, 도파관 및 격자는 경질의 낮은 CTE(coefficient of thermal expansion) 기판에 결합된 폴리머 재료에 형성될 수 있다. 이 경우, 스트레인은 비교적 일정하게 유지될 것이며 장치는 격자의 영역내의 폴리머 도파관의 실효 굴절률에 대한 온도 변화의 영향에 의해 튜닝될 것이다. 히터(106a 및 106b)의 온도를 제어함으로써, 제어 유니트(112)는 두 격자(104a 및 104b)의 영역내의 실효 굴절률을 제어할 수 있으므로, 두 격자에 대하여 반사된 파장의 차이를 제어할 수 있다. 레퍼런스 소스(150), 레퍼런스 검출기(134 및 160), 레퍼런스 격자(104b) 및 제어 유니트(112)는 함께 메인 격자(104a)가 튜닝되는 파장을 간접적으로 측정 및 제어할 수 있는 센싱 유니트를 형성한다. 일반적으로, 레퍼런스 검출기 유니트(160 및 134)는 동시에 존재하지 않을 것이다. 보통, 검출기 유니트(134)는 레퍼런스 신호에서의 최소치를 구할 것인 한편, 검출기 유니트(160)는 반사된 레퍼런스 신호에서의 최대치를 구할 것이다. 레퍼런스 소스(150)가 광대역의 파장을 방출하는 경우, 검출기 유니트(134 및 160)는 파장을 구별할 것이 요구된다. 일부 실시예들에서, 레퍼런스 소스는 도파관(102a)내에 탭을 배치하여 액세스될 수 있는 데이터 스트림 자체의 일부일 수 있다. 이 구성은 덜 바람직한데 그 이유는 데이터 스트림이 예측할 수 없는 방식으로 가변할 수 있고 탭은 데이터 스트림의 원치 않는 동요를 나타내기 때문이다. 검출기 유니트(134 및 160)의 출력은 두 격자(104a 및 104b)의 온도를 조절하는 제어 유니트(112)에 의해 이용되는 피드백 루프의 일부이다. 제어 유니트(112)는 검출기(134 및 160)중 어느 하나의 출력에 응하여 가열 요소(106)(또는 106a 및 106b)로 적절한 신호를 인가한다. 즉, 검출기(160 또는 134)의 출력에 기하여 제어 유니트(112)는 가열 요소(106)(또는 가열 요소(106a 및 106b))의 온도를 유지하거나 가열 요소(106)로의 전력을 증가 또는 감소시켜 온도를 수정하며, 그와 같이, 격자(104a)에 의해 반사된 채널을 유지 또는 가변한다. 제어 유니트(112)는 업계에 공지된 바와 같이 검출된 신호의 피크, 딥 또는 에지에서 제어할 수 있다. 본 발명의 장점의 예는 제어 유니트가 일반적으로 그 출력을 회전(slew)하여 피드백 루프내에서 록크를 유지하는 것이 요구되는 점이다. 이 회전(slew)은 작은 온도 진동을 생성할 것이다. 두개의 히터(106a 및 106b)가 본 발명에서 이용되는 경우, 이 온도 진동은 레퍼런스 격자(104b)로 제한될 수 있으며, 통합되고(integrated) 평탄화된 제어 신호는 히터(106a)로 공급될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 한 쌍의 평면 도파관들, 즉 메인 도파관(402a) 및 레퍼런스 도파관(402b)(도파관(402a 및 402b) 내부 및 그에 교차하여 동시에 형성되는 격자(404)를 구비함)을 포함하는 예시적인 광 시스템(400)을 도시한다. 가열 소자(406b)는 레퍼런스 도파관(402b)에 교차하는 격자(404)의 부분의 온도를 제어하고 가열 요소(406b)는 메인 도파관(402a)을 교차하는 격자(404)의 부분의 온도를 제어한다. 또한, 본 예에서는 덜 바람직하지만, 단일의 가열 요소(406)가 이용되어 도파관(402a 및 402b) 모두에 교차하는 격자(404)를 가열할 수 있다.
WDM 신호를 제공하는 데이터 소스(430)는 도파관(407)을 통하여, 순환기(420)의 제1 부분으로 결합되고, 순환기(420)의 제2 부분은 메인 도파관(402a)의 입력으로 결합된다. 메인 도파관(402a)의 출력은 도파관(409)을 통하여 광 데이터 수신기(440)의 입력으로 결합된다. 레퍼런스 소스(445)의 출력은 격자(404)의 하부를 통하여, 도파관(402b)에 의해 선택적 간섭 필터(432)로 결합되며, 그 출력은 광검출기(434)의 입력으로 광결합된다. 레퍼런스 소스(445)가 광대역인 경우, LED의 경우와 같이, 필터(432)는 필요하지만, 이용된 레퍼런스 소스가 예리한 파장 분포를 특징으로 하는 경우, 온도 보상 파이버 브래그 격자로부터의 반사의 경우와 같이, 필터(432)가 필요하지 않다. 어떤 경우에는, 투과보다는 반사시 레퍼런스 소스(445)를 추적하는 것이 바람직할 수 있다. 광검출기(434)의 출력은, 광검출기(434)로부터 수신된 신호에 응하여 개별적으로 가열 요소(406a 및 406b)의 온도를 제어하며, 가열 요소(406a 및 406b)에 결합되는 출력을 포함하는 제어 유니트(412)의 입력에 결합된다. 전술된 바와 같이, 가열 요소(406a 및 406b)는 단일의 히터(406)에 결합될 수 있으며, 그 온도는 제어 유니트(412)의 단일의 출력에 의해 제어된다.
동작시, 제어 유니트(412)는 광검출기(434)의 출력을 모니터링하여 가열 요소(406b)로 제공된 전력을 유지, 증가 또는 감소시킬지 여부를 결정하여 격자(404)의 레퍼런스 격자부는 필터(432)의 레퍼런스 파장 또는 협대역 레퍼런스 소스에 의해 제공된 레퍼런스 파장에 튜닝되어 유지된다. 시스템(40)이 레퍼런스 파장으로부터 드리프트하기 시작하면, 광검출기(434)의 출력은 변화한다. 이 경우, 제어 유니트(412)는 가열 요소(406b)로 전달된 전력을 가변시켜 광검출기(434)의 출력은 최소로 유지된다. 또한, 제어 유니트(412)는 순환기(420)의 제3 포트를 통하여, 데이터 수신기(422)로 드롭되는 원하는 ITU 파장과 레퍼런스 파장 사이의 시준된 전압(또는 전력)차에 대응하는 전압(또는 전력)을 메인 도파관(402a)의 가열 요소(406a)로 제공하도록 프로그램된다. 본 실시예에서, 레퍼런스 채널은 메인 가열 요소(406a)로 제공되는 전압(또는 전력)에 대하여 불변의 베이스라인을 제공하는 기능을 한다. 이 베이스라인은 상기 장치와 그것이 부착될 수 있는 임의의 열적 가열 싱크 사이의 열 접촉의 변화 및 주위온도의 변화에 대하여 거의 일정하게 유지될 것이다.
도 3a는 격자(예를 들면, 튜너블 브래그 격자)(504a)를 포함하는 메인 도파관(502a) 및 각각 상이한 주기 Λ1, Λ2및 Λ3를 갖는 일련의 짧은 격자들(즉, 격자 G1, G2및 G3)(504b)를 포함하는 레퍼런스 도파관(502b)을 구비하는 광 시스템(500)을 도시한다. 광대역 신호 소스(554)(예를 들면, LED(light emmitting diode)), 순환기(552) 및 열적으로 보상된 파이버 브래그 격자(556)를 포함할 수 있는 레퍼런스 신호 소스(550)에 의해 도파관(502b)의 입력으로 레퍼런스 신호가 제공된다. 소스(554)의 출력은 순환기(552)의 제1 포트로 연결되며 순환기(552)의 제2 포트는, 단일 레퍼런스 파장을 순환기(552)의 제2 포트로 다시 이상적으로 반사하는, 열적으로 보상된 파이버 브래그 격자로 연결된다. 순환기(552)는, 순환기(558)의 제1 및 제2 포트를 통하여, 레퍼런스 도파관(502b)의 입력으로 결합되는, 그 제3 포트에 레퍼런스 파장을 제공한다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 제어 유니트(512)는 가열 요소(506a 및 506b)로 연결된다. 대안적으로, 가열 요소들(506a 및 506b)이 결합되어 단일의 가열 요소(506)를 형성할 수 있다. 순환기(520)의 제3 포트에 연결되는 광데이터 수신기(522)로 원하는 채널을 반사시키기 위하여, 제어 유니트(512)는 가열 요소(506a 및 506b 또는 506)로 전력을 공급하여 도파관(502a)의 실효 굴절률(neff)이 적절한 값으로 변경되어 원하는 ITU 파장이 반사되도록 한다. 격자(504b)에 관하여, 가열 요소(506b)로 전력이 증가됨에 따라, 도파관 (502b)의 실효 굴절률은 소스(550)에 의해 제공된 레퍼런스 신호를 격자 G1이 반사할 때까지 변화한다. 격자 G1의 주기 및 레퍼런스 신호의 파장이 알려지므로, 도파관들(502a 및 502b)의 굴절률이 동일한 것으로 가정하여, 도파관(502a)의 실효 굴절률이 결정될 수 있다. 더 증가된 온도로, 도파관(502b)의 굴절률은 변화하여 격자 G1은 레퍼런스 신호를 더 이상 반사하지 않으며, 그 결과 레퍼런스 신호가 레퍼런스 신호를 반사하는 기능을 하는 제2 격자 G2로 진행하도록 한다. 레퍼런스 신호의 증가된 이동거리로 인하여, 반사광의 양은 감소된다. 마찬가지로, 도파관(502b)의 온도가 계속 증가함에 따라 격자 G2는 더 이상 레퍼런스 신호를 반사하지 않으며 그것은 격자 G3로 보내져서 반사된다. 세개의 격자들만이 도시되지만, 적용에 따라서는 더 많거나 더 적은 격자들이 이용될 수 있다.
이 방식으로, 반사된 신호 강도의 계단 모양의 손실은 레퍼런스 도파관(502b)의 굴절률이 한 ITU 파장을 반사하는데 적절한 값으로부터 또 다른 ITU 파장에 적절한 값으로 전환된 시기를 알려준다.
도 3b는 증가하는 가열 요소 온도의 함수로서, 도파관(502b)으로부터 반사된 레퍼런스 신호와 연관된 반사 강도를 나타낸 그래프이다. 증가하는 가열 요소 온도의 함수로서, 도파관(502b)를 통과하는 레퍼런스 신호의 투과 강도가 도 3c에 도시된다. 두개의 히터가 이용되는 경우, 제어 유니트는 히터(504b)에 이용된 것과 실질적으로 동일하지만 약간의 시준차(calibration difference)를 고려한 전압(또는 전력) 레벨로 히터(504a)를 구동할 것이다. 일련의 레퍼런스 격자들과 메인 격자 아래의 굴절률은 실질적으로 동일하게 될 것이다. 이 조건에 대하여, 제m 레퍼런스 격자로부터의 반사로 인하여 투과된 레퍼런스 신호가 최소값이거나 반사된 레퍼런스 신호가 최대값인 경우, 메인 격자로부터 반사된 파장은 메인 격자의 주기(Λ) 및 제m 레퍼런스 격자의 주기(Λm)만의 함수일 것이다. 제m 레퍼런스 격자의 주기의 값은 제m ITU 파장의 값이 λITU(m) = λ0Λ/Λm에 의해 주어지도록 선택되며, 여기서 λ0는 필터 통과대역 또는 협대역 레퍼런스 소스의 중심파장이다.
도 4는 도파관(602a 및 602b)내에 교차하여 형성된, 주기 Λ를 가지는 격자(604)를 포함하는 레퍼런스 도파관(602b) 및 메인 도파관(602a)을 포함하는 예시적인 광 시스템(600)을 도시한다. 격자(604)와 열 접촉하는 가열 소자(606)는 복수의 광검출기(672, 674, 676, 678 및 680)로부터의 출력에 응하여 제어 유니트(612)에 의해 제어된다. 광데이터 소스(630)는 WDM 신호를 전송하며, 도파관(607)을 통하여, 순환기(620)의 제1 포트로 연결되며, 순환기(620)의 제2 포트는 도파관(602a)의 입력으로 연결된다. 순환기(620)의 제3 포트(즉, 드롭 포트)는 드롭되는 채널을 수신하는 광데이터 수신기(622)로 연결된다. 광데이터 수신기(640)는, 도파관(609)을 통하여, 도파관(602a)의 출력에 광적으로 연결된다. 광대역 데이터 소스(654)는 레퍼런스 도파관(602b)의 입력으로 광대역 신호를 제공하며 도파관(602b)과 관련된 격자(604)의 부분은 가열 요소(606)의 온도에 따라 광대역 신호의 일 부분을 반사할 수 있다.
제2 도파관(656a)은, 방향성 결합기(656a)를 통하여, 레퍼런스 소스(662)로부터 신호를 수신한다. 도파관(656a)의 격자 G0로부터 반사된 신호(주기는 Λ0)는 광검출기(670)의 입력으로 제공되며 광검출기(670)의 출력은 제어 유니트(612)의 입력으로 연결된다. 광검출기(670)의 출력에 응하여, 제어 유니트(612)는 가열 요소(658)의 온도를 제어하여 격자 G0로부터 반사된 신호를 최대로 유지한다. 또는, 광검출기(670)로부터의 출력은 가열 요소(658)의 온도를 직접 제어하도록 이용될 수 있다.
방향성 결합기(608)는 레퍼런스 도파관(602b)과 연관된 격자(604)의 부분으로부터 반사된 신호를, 방향성 결합기(671)를 통하여, 도파관(656a)과 공통의 열적 환경을 공유하는, 각각 주기가 Λ1, Λ2, Λ3, Λ4, 및 Λ5인 복수의 격자 G1, G2,G3, G4, 및 G5를 포함하는 도파관(656b)으로 제공한다. 결합기(671)는 격자 G1으로부터 반사된 신호를, 그 출력이 제어 유니트(612)의 제2 입력으로 연결되는 광검출기(672)의 입력으로 제공한다. 방향성 결합기(673)는 격자 G1을 통하여 투과된 신호를 수신하고 격자 G2로부터 반사된 신호를, 그 출력이 제어 유니트(612)의 제3 입력으로 연결되는 광검출기(674)로 제공한다. 방향성 결합기(675)의 입력은 격자 G2를 통하여 투과된 입력신호를 수신하고 상기 투과된 신호를 격자 G3의 입력으로 제공한다.
방향성 결합기(675)는 격자 G3로부터 반사된 신호를 수신하고 상기 반사된 신호를, 그 출력이 제어 유니트(612)의 제4 입력으로 연결되는 광검출기(676)의 입력으로 제공한다. 방향성 결합기(677)의 입력은 격자 G3을 통하여 투과된 입력 신호를 수신하고 상기 투과된 신호를 격자 G4의 입력으로 제공한다. 방향성 결합기(677)는 격자 G4로부터 반사된 신호를 수신하고 상기 반사된 신호를, 그 출력이 제어 유니트(612)의 제5 입력으로 연결되는 광검출기(678)의 입력으로 제공한다. 격자 G4와 격자 G5사이에 연결되는, 방향성 결합기(679)는 격자 G4를 통하여 투과된 신호를 격자 G5로 제공하고 격자 G5로부터 반사된 신호를, 그 출력이 제어 유니트(612)의 제6 입력으로 연결되는 광검출기(680)의 입력을 제공한다. 광검출기(672-680)로부터의 출력에 기하여, 제어 유니트(612)는 메인 도파관(602a)내의 격자(604) 부분은 선택된 ITU 파장을 반사시키고 상기 ITU 선택된 파장으로 록크하도록 가열 요소(606)를 제어한다.
도파관(656a 및 656b)은 격자 G0및 G1-G5와 연계하여, 광검출기(670)의 출력을 가열 요소(658)로 직접 제공하거나 광검출기(670)의 출력을 가열 요소(658)로 제공되는 전력을 제어하는 제어 유니트(612)의 입력으로 제공함으로써 시준되는 디멀티플렉서를 형성한다.
도 4의 장치(600)는 도 1에 도시된 구조의 특정한 예를 제공하며, 여기서 함께 취해진 디멀티플렉서 구성요소들은 레퍼런스 검출기 유니트(160)의 성능 특성의 범위내에 포함된 파장 선택 검출수단의 일 예를 제시한다. 도파관(656a 및 656b), 결합기(669 내지 679) 및 격자 G0내지 G5로 구성되는 이 검출기 유니트 부분은 격자(604)와 동일한 기판상에 집적될 수 있거나 별도의 기판(또는 칩)상에 집적될 수 있다. 상기 장치의 두 부분, 메인 격자(604) 및 디멀티플렉서가 동일한 격자상에 집적되면, 그들은 도파관과 격자의 위에 히터를 제공함으로써 상이한 온도에서 유지될 수 있다. 상기 장치의 두 부분이 별도의 기판상에 있다면 기판에 연결된 히터(또는 쿨러) 또는 격자의 위의 히터가 이용될 수 있다.
가열 요소(658)와 열 접촉하는 도파관(656a)의 실효 굴절률은, 격자 G0로부터 파장 λ0의 반사를 최대화함으로써, n0= λ0/2Λ0에 의해 주어진 값에서 유지된다
다른 격자 G1내지 G5는, 공식 ΔλITU= 2n0(Λn+1-Λn)에 따라, 연속적인 ITU 파장에서 반사를 생성하도록 선택될 수 있으며, 여기서 제n ITU 파장은 λITU(n) = 2n0Λn= λ0Λn/Λ0에 의해 표현될 수 있다. 따라서, 제어 유니트(612)는 광검출기(672-680)의 출력이 원하는 조건을 충족할 때까지 가열 요소(606)의 온도를 가변시키도록 구성된다. 광검출기(672-680)의 출력에서 인코딩된 디지털 워드는 일 파장 또는 주파수로 디코딩되어 디스플레이될 수 있으며, 예를 들면, 전자 스위치가 특정한 출력을 선택하여 가열 요소(606)에 대한 제어신호를 제공하도록 프로그램하는데 이용될 수 있음도 이해되어야 한다. 장치(600)는 단순 방향성 결합기를 이용하므로 도파관(656b)을 따르는 격자에 선행하는 모든 광검출기에 반사광의 일 부분이 나타날 것이다. 따라서, 예를 들면, 격자 G2로부터 반사된 제2 ITU 파장에 대응하는 디지털 워드는 11000고, 또는 제3 ITU 파장에 대응하는 디지털워드는 11100, 등이 될 것이다. 또한, 도파관(656b)내에는 임의의 수의 격자들이 실시될 수 있음이 이해되어야 한다.
도 5는 격자(704)를 갖는 도파관(102a) 및 복수의 마하-젠더 간섭계 M-Z1, M-Z2 및 M-Z3를 가지는 레퍼런스 도파관(702b)을 포함하는 광 시스템(700)을 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 마하-젠더 필터 M-Z1는 Λ1의 주기로 양쪽 암에 교차하는 격자 G1을 포함하고, 마하-젠더 필터 M-Z2는 주기 Λ2로 양쪽 암에 교차하는 격자 G2를 포함하며 마하-젠더 필터 M-Z3은 Λ3의 주기로 양쪽 암에 교차하는 격자 G3를 포함한다. 원하는 바대로, 더 많거나 더 적은 마하-젠더 필터들이 실시될 수 있음이 이해되어야 한다. 순환기(720)는 광데이터 소스(730)의 출력과 도파관(702a)의 입력 사이에 연결된다. 도파관(707)을 통하여 데이터 소스(730)에 의해 순환기(720)의 제1 포트로 제공된 WDM 신호들은, 순환기(720)의 제2 포트를 통하여, 도파관(702a)의 입력으로 보내진다. 도파관(702a)에 형성된, 격자(704)로부터 반사되는 신호들은 순환기(720)의 제2 포트에서 수신되며 순환기(720)의 제3 포트(즉, 드롭 포트)로 연결된 광데이터 수신기(722)로 제공된다. 공통의 가열 요소(706)는 격자(704) 및 마하-젠더 필터 M-Z1, M-Z2 및 M-Z3의 격자 G1, G2및 G3와 열 접촉된다. 광데이터 수신기(740)는 도파관(709)을 통하여, 도파관(702a)의 출력으로 연결되며, 격자(704)를 통하여 투과된 신호들을 수신한다. 이전에 논의된 바대로, 격자(704)로부터 반사된 신호들은, 순환기(720)를 통하여, 데이터 수신기(722)로 제공된다.
도 5에 도시된 바대로, 레퍼런스 소스(762)는 레퍼런스 신호를 레퍼런스 도파관(702b)으로 제공한다. 방향성 결합기(771)는 소스(762)와 제1 마하-젠더 필터 M-Z1 사이에 연결된다. 상기 필터 M-Z1의 격자로부터 반사된 신호들은, 결합기(771)를 통하여, 그 출력이 제어 유니트(712)의 제1 입력으로 제공되는 광검출기(772)의 입력으로 제공된다. 필터 M-Z1의 출력은, 그 출력이 필터 M-Z2의 입력으로 연결되는 방향성 결합기(772)의 입력으로 광적으로 연결된다. 필터 M-Z2의 격자로부터 반사된 신호들은, 방향성 결합기(772)를 통하여, 광검출기(774)의 입력으로 제공되며, 광검출기(774)의 출력은 제어 유니트(712)의 제2 입력으로 연결된다. 필터 M-Z2의 출력은 그 출력이 필터 M-Z3의 입력으로 연결되는 방향성 결합기(773)의 입력으로 연결된다. 필터 M-Z3로부터 반사된 신호들은 방향성 결합기(773)에 의해 수신되고 출력이 제어 유니트(712)의 제3 입력으로 연결되는 광검출기(776)의 입력으로 제공된다. 바람직하게는, 방향성 결합기(771, 772 및 773)는 3-dB 결합기이며, 이는 인접하는 드롭 포트에서 반사광이 완전히 드롭되도록 한다. 예를 들면, M-Z2의 격자 G2로부터 반사된 광의 모든 또는 실질적인 부분은 검출기(774), 등으로 보내질 것이다.
광검출기(772, 774 및 776)로부터 수신된 출력신호들에 기하여, 제어 유니트(712)는 원하는 ITU 파장으로 록크하도록 가열 요소(706)의 온도를 제어한다. 이 방식으로, 제어 유니트(712)는 필터 M-Z1, M-Z2 및 M-Z3에 의해 반사된 파장을 추적하고 격자(704)에 의해 어느 파장이 반사되는지를 선택적으로 결정하며 원하는 파장이 격자(704)로 록크되고 그로부터 반사되도록 가열 요소(706)의 온도를 조절할 수 있다.
가열 요소(706)는 상위 클래딩의 위에 있는 G1, G2 및 G3 및 격자(704)의 위에 적용된 박막 히터일 수 있거나, 또는 기판과 직접 접촉하는 히터 또는 TEC(thermoelectric cooler)일 수 있다. 두 경우 모두 모든 격자들에 대하여 공통의 온도가 유지될 것이므로, 장치는 메인 데이터 경로 및 레퍼런스 경로에 대하여 균일하고 동일한 실효 굴절률을 만든다. 상기 장치는 온도에 따라 이 실효 굴절률을 가변시킴으로써 튜닝된다. 예로서, 제어 유니트(712)가 M-Z2로부터 반사된 신호를 보는 검출기(774)로부터의 출력으로 록크하고 최대화시키는 경우, 실효 굴절률은 n(2) = λ0/2Λ2가 된다.
722에서 수신된 드롭된 파장은 그 후 λ2= 2n(2)Λ2= λ0ΛΛ2이 된다.
이 드롭된 파장은, 적절하게 λ0, Λ 및 Λ2의 값을 선택함으로써, 원하는 ITU 파장 λITU(2)와 동일하게 된다.
따라서, ITU 그리드 내에서 선택된 파장으로 록크하는 다수의 파장 선택 광 디바이스가 설명되었다. 파장 선택 광 디바이스는 제1 도파관, 제2 도파관, 가열 요소 및 제어 유니트를 공통으로 포함한다. 전술된 바와 같이, 제1 도파관은 수신된 WDM(wavelength division multiplexed) 신호로부터 선택된 채널을 반사하는 제1 도파관에 형성된 튜너블 필터를 포함하며 제2 도파관은 레퍼런스 신호를 수신하고 표시 신호를 제공하는 제2 도파관 내에 형성된 레퍼런스 필터를 포함한다. 가열 요소 또는 요소들은 튜너블 필터와 열 접촉되고 제어 유니트는 가열 요소 및 레퍼런스 필터에 연결된다. 제어 유니트는 상기 튜너블 필터의 선택된 채널을 조절하도록 레퍼런스 필터에 의해 제공된 표시 신호에 응하여 가열 요소의 온도를 가변한다.
첨부된 청구범위에 의해 한정된 본 발명의 취지 또는 범위로부터 벗어나지 않고 여기에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 다양한 변형이 이루어질 수 있음이 당업자에게는 자명할 것이다.

Claims (32)

  1. ITU 그리드 내에서 선택된 파장으로 록킹하는 파장 선택 광 디바이스에 있어서,
    수신된 WDM(wavelength division multiplexed) 신호로부터 선택된 채널을 반사하는 제1 튜너블 필터;
    상기 제1 튜너블 필터에 근접하여 형성되며, 레퍼런스 신호를 수신하고 표시 신호를 제공하는 제2 튜너블 레퍼런스 필터;
    상기 튜너블 필터 및 상기 레퍼런스 필터와 열 접촉하는 가열 요소; 및
    상기 가열 요소 및 상기 레퍼런스 필터에 연결되는 제어 유니트를 포함하고,
    상기 제어 유니트는 상기 레퍼런스 필터에 의해 제공된 표시 신호에 응답하여 상기 가열 요소의 온도를 변경하여 상기 튜너블 필터의 선택된 채널을 조절하는 파장 선택 광 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 튜너블 필터는 브래그 격자(Bragg grating)인 파장 선택 광 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 튜너블 필터 및 레퍼런스 필터는 브래그 격자인 파장 선택 광 디바이스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 튜너블 필터는 제1 도파관 내에 형성되고, 상기 레퍼런스 필터는 제2 도파관 내에 형성되는 파장 선택 광 디바이스.
  5. 제1항에 있어서, 상기 레퍼런스 신호는 상기 수신된 WDM 신호의 일 부분이며, 상기 표시 신호는 상기 레퍼런스 필터에 의해 통과된 송신 신호의 적어도 일 부분인 파장 선택 광 디바이스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 레퍼런스 신호는 상기 수신된 WDM 신호와는 독립적인 레퍼런스 소스에 의해 제공되는 파장 선택 광 디바이스.
  7. 제6항에 있어서, 상기 레퍼런스 필터는 각각 상이한 주기를 가지며 직렬로 연결된 복수의 스텝 격자를 포함하고, 상기 표시 신호는 상기 레퍼런스 필터에 의해 통과된 송신 신호의 적어도 일 부분인 파장 선택 광 디바이스.
  8. 제6항에 있어서, 상기 레퍼런스 필터는 각각 상이한 주기를 가지며 직렬로 연결된 복수의 스텝 격자를 포함하고, 상기 표시 신호는 상기 레퍼런스 필터에 의해 반사된 반사 신호의 적어도 일 부분인 파장 선택 광 디바이스.
  9. 제8항에 있어서, 상기 복수의 직렬 연결된 스텝 격자들 각각은 상이한 마하-젠더 간섭계(Mach-Zehnder interferometer)의 암에 교차해서 형성되는 파장 선택광 디바이스.
  10. 제4항에 있어서, 상기 레퍼런스 소스는 광대역 소스이며, 상기 표시 신호는 상기 레퍼런스 필터에 의해 반사된 반사 신호의 적어도 일 부분인 파장 선택 광 디바이스.
  11. 제10항에 있어서,
    레퍼런스 격자 및 각각 상이한 주기를 가지며 직렬로 연결된 복수의 스텝 격자를 포함하는 모니터 도파관- 직렬 연결된 상기 복수의 스텝 격자의 입력에는 상기 표시 신호가 제공됨-;
    상기 레퍼런스 격자에 또 다른 레퍼런스 신호를 제공하는 레퍼런스 소스; 및
    상기 레퍼런스 격자 및 상기 복수의 직렬 연결된 스텝 격자와 열 접촉하는 제2 가열 요소를 더 포함하고,
    상기 제2 가열 요소는 상기 제어 유니트에 연결되며, 상기 제2 가열 요소의 온도는 상기 레퍼런스 격자에 의해 반사된 또 다른 반사 신호의 적어도 일 부분인 제2 표시 신호에 응답하여 상기 제어 유니트에 의해 제어되고, 상기 직렬 연결된 스텝 격자 각각은 상기 제2 도파관에 형성된 상기 레퍼런스 필터로부터 반사된 신호의 파장을 결정하기 위해 상기 제어 유니트가 이용하는 격자 표시 신호를 상기 제어 유니트에 제공하는 파장 선택 광 디바이스.
  12. 제1항에 있어서, 상기 가열 요소는 상기 튜너블 필터의 온도 및 특성을 가변시키는 제1 가열 요소 및 상기 레퍼런스 필터의 온도 및 특성을 가변시키는 제2 가열 요소를 포함하며, 상기 제1 및 제2 가열 요소는 개별적으로 제어될 수 있는 파장 선택 광 디바이스.
  13. 광 시스템에 있어서,
    ITU 그리드 내에서 선택된 채널에 록킹하는 파장 선택 광 디바이스- 상기 파장 선택 광 디바이스는: 제1 도파관에 형성되며, 수신된 WDM(wavelength division multiplexed) 신호로부터 선택된 채널을 반사하는 튜너블 필터를 포함하는 제1 도파관과; 내부에 형성된 레퍼런스 필터를 포함하며, 레퍼런스 신호를 수신하고 표시 신호를 제공하는 제2 도파관과; 상기 튜너블 필터 및 상기 레퍼런스 필터와 열 접촉하는 가열 요소와; 상기 가열 요소 및 상기 레퍼런스 필터에 연결되며, 상기 레퍼런스 필터에 의해 제공된 표시 신호에 응답하여 상기 가열 요소의 온도를 가변하여 상기 튜너블 필터의 선택된 채널을 조절하도는 제어 유니트를 포함함 -;
    상기 파장 선택 광 디바이스의 입력에 연결되며, 상기 파장 선택 광 디바이스의 입력에 상기 WDM 신호를 제공하는 광 데이터 소스; 및
    상기 파장 선택 광 디바이스의 출력에 연결되며, 상기 광 데이터 소스에 의해 송신되는 상기 WDM 신호의 적어도 하나의 채널을 수신하는 광 데이터 수신기
    를 포함하는 광 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 튜너블 필터는 브래그 격자인 광 시스템.
  15. 제13항에 있어서, 상기 튜너블 필터 및 상기 레퍼런스 필터는 브래그 격자인 광 시스템.
  16. 제13항에 있어서, 상기 레퍼런스 신호는 상기 수신된 WDM 신호의 일 부분이고, 상기 표시 신호는 상기 레퍼런스 필터에 의해 통과된 송신 신호의 적어도 일 부분인 광 시스템.
  17. 제13항에 있어서, 상기 레퍼런스 신호는 상기 수신된 WDM 신호와는 독립적인 레퍼런스 소스에 의해 제공되는 광 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 레퍼런스 필터는 각각 상이한 주기를 갖는 복수의 직렬 연결된 스텝 격자를 포함하며, 상기 표시 신호는 상기 레퍼런스 필터에 의해 통과된 송신 신호의 적어도 일 부분인 광 시스템.
  19. 제17항에 있어서, 상기 레퍼런스 필터는 각각 상이한 주기를 갖는 직렬 연결된 복수의 스텝 격자를 포함하며, 상기 표시 신호는 상기 레퍼런스 필터에 의해 반사된 반사 신호의 적어도 일 부분인 광 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 복수의 직렬 연결 스텝 격자들 각각은 상이한 마하-젠더 간섭계의 암에 교차하여 형성되는 광 시스템.
  21. 제13항에 있어서, 상기 레퍼런스 소스는 광대역 소스이며, 상기 표시 신호는 상기 레퍼런스 필터에 의해 반사된 반사 신호의 적어도 일 부분인 광 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 파장 선택 광 디바이스는:
    레퍼런스 격자 및 각각 상이한 주기를 갖는 복수의 직렬 연결된 스텝 격자들을 포함하는 모니터 도파관- 상기 복수의 직렬 연결된 스텝 격자들의 입력에는 상기 표시 신호가 제공됨 -;
    상기 레퍼런스 격자에 또 다른 레퍼런스 신호를 제공하는 레퍼런스 소스; 및
    상기 레퍼런스 격자 및 상기 복수의 직렬 연결된 스텝 격자들과 열 접촉하는 제2 가열 요소를 더 포함하고,
    상기 제2 가열 요소는 상기 제어 유니트에 연결되고, 상기 제2 가열 요소의 온도는 상기 레퍼런스 격자에 의해 반사된 또 다른 반사 신호의 적어도 일 부분인 제2 표시 신호에 응답하여 상기 제어 유니트에 의해 제어되며, 상기 직렬 연결된 스텝 격자들 각각은 상기 제2 도파관에 형성된 상기 레퍼런스 필터로부터 반사된 신호의 파장을 결정하기 위해 상기 제어 유니트가 이용하는 격자 표시 신호를 상기 제어 유니트에 제공하는 광 시스템.
  23. 제13항에 있어서, 상기 가열 요소는 상기 튜너블 필터의 온도 및 특성을 가변하는 제1 가열 요소 및 상기 레퍼런스 필터의 온도 및 특성을 가변하는 제2 가열 요소를 포함하며, 상기 제1 및 제2 가열 요소는 개별적으로 제어될 수 있는 광 시스템.
  24. ITU 그리드 내에서 선택된 파장으로 록킹하는 파장 선택 광 디바이스에 있어서,
    제1 도파관에 형성되며, 수신된 WDM(wavelength division multiplexed) 신호로부터 선택된 채널을 반사하는 튜너블 필터를 포함하는 제1 도파관;
    제2 도파관에 형성되며, 레퍼런스 신호를 수신하고 표시 신호를 제공하는 레퍼런스 필터를 포함하는 제2 도파관;
    상기 튜너블 필터 및 상기 레퍼런스 필터와 열 접촉하는 가열 요소; 및
    상기 가열 요소 및 상기 레퍼런스 필터에 연결되는 제어 유니트를 포함하고,
    상기 제어 유니트는 상기 레퍼런스 필터에 의해 제공된 표시 신호에 응답하여 상기 가열 요소의 온도를 가변하여 상기 튜너블 필터의 선택된 채널을 조절하도고, 상기 튜너블 필터 및 상기 레퍼런스 필터는 브래그 격자인 파장 선택 광 디바이스.
  25. 제24항에 있어서, 상기 레퍼런스 신호는 상기 수신된 WDM 신호의 일 부분이고, 상기 표시 신호는 상기 레퍼런스 필터에 의해 통과된 송신 신호의 적어도 일부분인 파장 선택 광 디바이스.
  26. 제24항에 있어서, 상기 레퍼런스 신호는 상기 수신된 WDM 신호와는 독립적인 레퍼런스 소스에 의해 제공되는 파장 선택 광 디바이스.
  27. 제26항에 있어서, 상기 레퍼런스 필터는 각각 상이한 주기를 갖는 직렬 연결된 복수의 스텝 격자를 포함하며, 상기 표시 신호는 상기 레퍼런스 필터에 의해 통과된 송신 신호의 적어도 일 부분인 파장 선택 광 디바이스.
  28. 제26항에 있어서, 상기 레퍼런스 필터는 각각 상이한 주기를 가지며 직렬 연결된 복수의 스텝 격자들을 포함하며, 상기 표시 신호는 상기 레퍼런스 필터에 의해 반사된 반사 신호의 적어도 일 부분인 파장 선택 광 디바이스.
  29. 제28항에 있어서, 상기 복수의 직렬 연결 스텝 격자들 각각은 상이한 마하-젠더 간섭계의 암에 교차하여 형성되는 파장 선택 광 디바이스.
  30. 제24항에 있어서, 상기 레퍼런스 소스는 광대역 소스이며, 상기 표시 신호는 상기 레퍼런스 필터에 의해 반사된 반사 신호의 적어도 일 부분인 파장 선택 광 디바이스.
  31. 제30항에 있어서,
    레퍼런스 격자 및 각각 상이한 주기를 가지는 복수의 직렬 연결된 스텝 격자들을 포함하는 모니터 도파관- 상기 복수의 직렬 연결된 스텝 격자들의 입력에는 상기 표시 신호가 제공됨-;
    상기 레퍼런스 격자에 또 다른 레퍼런스 신호를 제공하는 레퍼런스 소스; 및
    상기 레퍼런스 격자 및 상기 복수의 직렬 연결된 스텝 격자들과 열 접촉하는 제2 가열 요소를 더 포함하고,
    상기 제2 가열 요소는 상기 제어 유니트에 연결되며, 상기 제2 가열 요소의 온도는 상기 레퍼런스 격자에 의해 반사된 또 다른 반사 신호의 적어도 일 부분인 제2 표시 신호에 응답하여 상기 제어 유니트에 의해 제어되며, 상기 직렬 연결 스텝 격자들 각각은 상기 제2 도파관에 형성된 상기 레퍼런스 필터로부터 반사된 신호의 파장을 결정하기 위해 상기 제어 유니트가 이용하는 격자 표시 신호를 상기 제어 유니트에 제공하는 파장 선택 광 디바이스.
  32. 제24항에 있어서, 상기 가열 요소는 상기 튜너블 필터의 온도 및 특성을 가변하는 제1 가열 요소 및 상기 레퍼런스 필터의 온도 및 특성을 가변하는 제2 가열 요소를 포함하며, 상기 제1 및 제2 가열 요소는 별도로 제어될 수 있는 파장 선택 광 디바이스.
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