KR20050037411A - 집적된 배열 도파관형 격자 및 광 증폭기를 갖는 광 집적회로를 포함하는 장치, 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

광 집적 회로는 광 집적 회로에 형성된 도파관을 포함한다. 도파관 세트는 희토 이온으로 도핑된 광 증폭기 세트이다. 제 2 도파관 세트는 배열된 도파관 격자(AWG)와 같은 멀티플렉서 또는 디멀티플렉서이다. 광 증폭기 세트 및 AWG는 광 집적 회로에 형성된 도파관을 거쳐 함께 연결된다. 광 집적 회로 상의 다른 소자는 광섬유를 거쳐 광 증폭기 세트 및 AWG에 연결된다. AWG의 스펙트럼 응답은 수정되어, AWG의 스펙트럼 이득을 보상한다. 광 증폭기 세트의 개개의 광 증폭기의 길이는 변화되어, 채널 전체에 균일한 전력 분포를 가져오게 할 수도 있다. 광 집적 회로는 또한 펌프 커플러를 구비하여, 펌프원을 광 증폭기 세트에 연결한다.

Description

집적된 배열 도파관형 격자 및 광 증폭기를 갖는 광 집적 회로를 포함하는 장치, 시스템 및 방법{AN INTEGRATED OPTICAL CIRCUIT HAVING AN INTEGRATED ARRAYED WAVEGUIDE GRATING (AWG) AND OPTICAL AMPLIFIER(S)}
본 발명은 광 시스템 및 소자에 관한 것으로, 구체적으로는, 광 집적 소자를 갖는 광 시스템에 관한 것이다.
전형적인 광 네트워크는 송수신기, 증폭기, 멀티플렉서 및 디멀티플렉서, 증폭기, 스위치 및 기타 소자를 포함한다. 송수신기의 각 송신부는 전기 신호를 광 신호로 변환하고, 광 신호를 광섬유로 전송한다. 멀티플렉서는 각 광섬유로부터의 개개의 광 신호를 다중 채널 광 신호로 결합시키고, 다중 채널 광 신호를 광섬유로 전송한다. 디멀티플렉서는 다중 채널 광 신호에서 채널을 분리하여, 이들을 개별적인 섬유로 전송한다. 그러면, 송수신기의 각 수신부는 섬유로부터 광신호를 받아들이고, 그것을 전기 신호로 변환한다.
현재, 광 네트워크 소자는 각각의 소자가 단일 기능을 수행하고 다른 소자와 광섬유로 접속된다는 점에서 이산 소자이다. 예컨대, 배열된 도파로형 격자(arrayed waveguide grating: AWG) 멀티플렉서/디멀티플렉서가 하나의 개별적인 집적 회로 (또는 칩) 상에 생성된다.
에르븀 도핑된 섬유 증폭기(Erbium doped fiber amplifiers: EDFA)는 또한 이산 소자(에르븀 도핑된 광섬유 스풀, 펌프 빛을 생성하는 레이저, 빛 역반사를 방지하는 순환기(circulators), 펌프 빛과 신호 빛을 결합하는 섬유 컴바이너, 및 기타 소자)로 구성된 넓고 부피가 큰 서브시스템이다.
최근, 에르븀 도핑된 도파관 증폭기(Erbium doped waveguide amplifiers: EDWA), 즉, 칩 상의 이산 증폭기는 Ruby N. Gosh 등이 1996년 4월 4일, IEEE Photonics Technology Letters, Vol.8, No.4에 발표한 "8-mW Threshold Er3+- Doped Planar Waveguide Amplifier", J. Shmulovich 등이 Optical Fiber Communications '99 Technical Digest Post-deadline Paper PD-42, 샌디에고, 캘리포니아주, 1994에 발표한 "Integrate Planar Waveguide Amplifier with 15dB gain at 1550nm", 또는 K. Hattori 등이 1994년 5월 26일, Electronic Letters, Vol.30, No.11에 발표한 "Erbium-doped silica-based waveguide amplifier integrated with a 980/1530nm WDM coupler"에 기술한 바와 같이 제조되고 있다.
상술한 광 네트워크 소자는 대체로 광섬유와 섬유 커넥터를 이용하여 상호 접속된다. 섬유-대-소자 인터페이스 및 섬유 커넥터는 광 신호 전력 손실을 제공하여, 신호가 잡음 레벨 보다 상위에 있게 하기 위해 훨씬 많은 증폭기를 설치해야 할 필요성을 유발한다. 또한, 많은 이산 소자와 함께, 네트워크의 설치, 테스트, 구성은 엄두를 낼 수 없을 정도로 어렵고 비용이 많이 든다.
도면에서, 동일한 참조 번호는 일반적으로, 동일하고, 기능적으로 유사하고, 및/또는, 구조적으로 동등한 구성 요소를 나타낸다. 구성요소가 처음 나타난 도면은 참조 번호에서 가장 왼쪽의 수로 표시된다.
도 1은 종래의 광 네트워크의 상위 레벨 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 광 네트워크의 상위 레벨 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도 2에 도시한 광 집적 회로의 일례의 상위 레벨 블록도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광 집적 회로의 다른 예의 상위 레벨 블록도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광 집적 회로의 다른 예의 상위 레벨 블록도,
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 도 2, 3, 4 및 5에 도시한 광 집적 회로 제작 시의 연속 단(stage)의 횡단면도이다.
광 집적 회로를 갖는 광 네트워크가 본 명세서에서 상세히 설명된다. 다음의 설명에서, 특정 공정, 물질, 장치 등과 같은 많은 구체적인 상세 항목이 발명의 실시예의 완전한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 관련 분야의 당업자는 본 발명이 하나 혹은 그 이상의 구체적인 상세 항목없이, 또는 다른 방법, 소자 등으로 실현될 수 있음을 인지할 것이다. 즉, 잘 알려진 구조 또는 동작은, 본 발명의 다양한 실시예의 불명료한 실시예를 피하기 위해, 상세히 도시되거나 설명되지 않는다.
설명의 일부분은 도파관, 광 집적 회로, 배열된 도파관형 격자(AWG), 멀티플렉서, 디멀티플렉서, 도파관 증폭기, 이득, 파장 등과 같은 용어를 이용하여 설명된다. 이들 용어는 통상적으로 본 분야의 당업자에 의해 채용되어, 본 분야의 다른 당업자에게 작업의 실질성을 제공한다.
설명의 다른 부분은 접근(accessing), 결정(determining), 셈(counting), 전송(transmitting) 등과 같은 용어를 이용하여, 컴퓨터 시스템에 의해 수행되는 동작에 관해 설명된다. 본 분야의 당업자에게 잘 이해되는 바와 같이, 이들 수량 및 동작은, 컴퓨터 시스템의 기계적 및 전기적 소자를 통해 저장, 전송, 결합(combine) 및 이와 다른 방법으로 조작될 수 있는 전기 신호, 자기 신호 또는 광 신호의 형태를 취하며, 용어 "컴퓨터 시스템"은 독립적으로 조작되고, 부속되고, 또는 삽입되는, 특수 목적 뿐 아니라 일반 목적 데이터 처리 기계, 시스템 등을 포함한다.
각종 동작은 차례로 수행되는 다수 개의 이산 블록으로서 본 발명을 이해하는 데에 가장 도움이 되는 방식으로 설명된다. 그러나, 그들이 설명된 순서는 이들 동작이 반드시 순서 의존적이거나, 블록이 표시된 순서로 수행되어야 한다는 것을 암시하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
이 명세서 전반에서의 "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 언급은 실시예와 관련하여 기술된 특정한 특징, 구조, 공정, 블록 또는 특징이 본 발명의 적어도 한 실시예에 포함되는 것을 의미한다. 이에 따라, 본 명세서 전반에 걸쳐 여러 곳에 나타낸 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"와 같은 구문의 표현이 모두 반드시 동일한 실시예를 가리키는 것은 아니다. 또한, 특정한 특징, 구조, 또는 특성은 하나 혹은 그 이상의 실시예에서 임의의 적합한 방식으로 결합될 수 있다.
도 1은 종래의 광 네트워크(100)의 상위 레벨 블록도이다. 광 네트워크(100)는 각각 별개의 데이터 스트림을 운반하는 다수의 빛 파장이 단일 광섬유 상에서 결합된 후, 수신단에서 다시 분리되는 조밀 파장 분할 멀티플렉싱(Dense Wavelength Division Multiplexing: DWDM)을 구현한다. 통상적인 파장은 1530 내지 1560 나노미터이다.
광 네트워크(100)는 n개의 송수신기로서, 역시 n개의 광섬유일 수 있는 광섬유(112, 114)에 광 신호를 각각 송신하고 수신하는 송수신기 세트(102, 108)를 포함한다. 광섬유(112, 114)는 n개의 단일 채널 광 신호를 멀티플렉서/디멀티플렉서(104, 106)에 각각 연결한다.
멀티플렉서/디멀티플렉서(104)는 조밀 파장 분할 멀티플렉싱을 수행하는 이산 소자로서, 송수신기(102)로부터 수신된 n개의 단일 채널 광 신호를 결합하여, 하나의 다중 채널 광 신호를 생성한다. 멀티플렉서/디멀티플렉서(106)는 또한 조밀 파장 분할 디멀티플렉싱을 수행하는 이산 소자로서, 하나의 다중 채널 광 신호로부터 각각 n개의 단일 채널 광 신호를 분리한다. 멀티플렉서/디멀티플렉서(104, 106)는 박막 필터 또는 섬유 브래그 격자(fiber Bragg gratings)에 기초하고 있다. 멀티플렉서/디멀티플렉서(104, 106)는 또한 배열된 도파관 격자(arrayed waveguide grating: AWG)와 같은 집적 회로일 수도 있다. 광섬유(120, 122, 124)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 멀티플렉서/디멀티플렉서(104), 광 증폭기(130, 132), 및 멀티플렉서/디멀티플렉서(106) 사이에 다중 채널 광 신호를 연결하는 이산 소자이다.
광 증폭기(130, 132)는 각각 멀티플렉서/디멀티플렉서(104, 106)에 연결되어, 다중 채널 광 신호를 증폭한다. 광 증폭기(130, 132)는 멀티플렉서/디멀티플렉서(104, 106)에 근접한 지점 뿐 아니라, 광 네트워크(100)에서 먼 거리에 있는 지점에 위치한 n개의 이산 광 증폭기이다. 한 방향으로의 신호 전달(propagation)에 관해 기술되고 있으나, 광 네트워크(100)가 통상적으로 쌍방향으로 동작한다는 것은 잘 알려져 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광 네트워크(200)의 상위 레벨 블록도이다. 광 네트워크(200)의 한 가지 특징은 송수신기에 연결된, 하나의 단일 칩 상에 멀티플렉서, 디멀티플렉서, 및 광 증폭기를 결합한 광 집적 회로이다.
예컨대, 송수신기(102, 108)는 각각 광섬유(112, 114)를 거쳐 광 집적 회로(202, 204)에 연결된다. 광 집적 회로(202)는 광 증폭기 세트(206)와 멀티플렉서(208)를 포함한다. 광 집적 회로(204)는 하나의 단일 광 증폭기(210)와 디멀티플렉서(212)를 포함한다. 광 집적 회로(202)는 광섬유(222)를 거쳐 광 집적 회로(204)에 연결된다. 광 집적 회로(202, 204)의 예시적인 실시예는 도 3과 관련하여 더욱 상세히 설명된다.
예컨대, 광 집적 회로(300)는 도파관 소자(306)를 거쳐, 배열된 도파관 격자(AWG)(304)에 연결된 적어도 하나의 광 증폭기(302)를 포함한다. 광 집적 회로(202, 204)는 또한 펌프 빛을 광 집적 회로(202)에 연결하는 광섬유 인터페이스(308), 광 신호 빛을 광 집적 회로(202)에 연결하는 광섬유 인터페이스(310), 및 광 신호 빛을 광 집적 회로(202)에서 절연하는 광섬유 인터페이스(312)를 포함한다. 광섬유 인터페이스(308, 310, 312)를 구현하는 데에 적합한 장치는 잘 알려져 있다.
일 실시예에서, AWG(304)는 하나의 단일 도파관 소자(306)를 거쳐, 하나의 단일 광 증폭기(302)로부터의 다중 채널 광 신호를 여러 개의 단일 채널 광 신호로 디멀티플렉싱한다. 다른 실시예에서, AWG(304)는 여러 개의 도파관 소자(306)를 거쳐, 여러 개의 광 증폭기(302)로부터의 여러 개의 단일 채널 광 신호를 하나의 다중 채널 광 신호로 멀티플렉싱한다.
광 증폭기(302)에는 광섬유 인터페이스(308, 310)가 각각 펌프 빛 도파관 소자(314)와 광 신호 빛 도파관 소자(316)를 거쳐 연결된다. 광 증폭기(302)는 펌프 빛을 광 신호 빛과 결합하는 컴바이너(318)를 포함한다. 일 실시예에서, 컴바이너(318)는 도파관 소자(314, 316) 사이에 소실 커플러(evanescent coupler)로서 형성된다. 광 증폭기(302)는 또한 일 실시예에서, 에르븀 또는 다른 희토 이온(rare earth ions)과 같은 활성 물질로 국부적으로 도핑(예컨대, 스퍼터링)된 도파관 소자(314)인 이득부(320)를 포함한다.
AWG(304)는 빛을 소정의 상이한 길이 및 형상의 여러 개의 광 도파관 소자로 구성된 격자를 통과시킴으로써, 파장 분할 멀티플렉싱을 수행한다. 예컨대, AWG(304)는 광 도파관 어레이(332)의 두 끝단을 도파관 소자의 입력 세트(326)와 도파관 소자의 출력 세트(328)에 각각 광학적으로 연결하는 입력 스타 커플러(322) 및 출력 스타 커플러(324)를 포함한다. 도파관 소자의 출력 세트(328)는 광섬유 인터페이스(312)에 연결된다. 광 집적 회로(202)의 모든 소자는 도파관 소자로 연결되기 때문에, 광섬유를 거쳐 이산 광 소자를 연결할 때 발생하는 것에 비해, 광 전력 손실이 거의 없다.
예시적인 광 집적 회로(202)의 한 특징은 광 증폭기(302)에 의해 증폭된 다중 채널 광 신호 내의 모든 채널이 이득부(320)에서 증폭된다는 점이다. 그러나, 이 실시예에서의 이득은 펌프원으로부터 이용 가능한 전체 전력에 의해 제한될 수 있다. 또한, 상이한 파장(또는 채널)은 증폭 도중에 활성 물질(예컨대, 에르븀 이온)에서 전이(transition)의 연결 강도(coupling strength)에 의해 결정된 것과 다른 양의 이득을 얻는다. 예시적인 광 증폭기(302)는 가장 큰 도착 크기(incoming amplitude)를 갖는 채널을 증폭하여, 더 약한 도착 채널의 손실을 가져온다. 비균일 채널 증폭은 불충분하게 증폭된 채널에 대해 더 낮은 신호 대 잡음비(SNR)를 유발할 수도 있다. 또한, AWG(304)와 같은 AWGs는 통상적으로 비균일 전송 스펙트럼(즉, 파장에 대한 전송의 의존 상태)을 갖는다.
일 실시예에서, AWG(304)의 도파관 소자의 설계는 비균일 채널 증폭을 보상하도록 조정된다. 일 실시예에서, 도파관의 형상 및 폭은 스타 커플러(322, 324) 및 도파관 어레이(332) 사이의 접합점(junction)에서 변화된다. 이것은 스타 커플러(324)와 출력 도파관 소자(328) 사이의 접합점에서의 빛의 강도의 상이한 분포를 가져오고, 이에 따라, 도파관 소자(328) 전체에 대해 상이한 전송 분포를 가져온다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다른 예시적인 광 집적 회로(400)의 상위 레벨 블록도이다. 예시적인 광 집적 회로(400)는 도파관 소자 세트(408, 410)를 거쳐 광 증폭기 세트(404) 및 AWG(408)에 연결된 AWG(402)를 포함한다. 예시는 광 네트워크(200)와 같은 광 네트워크에 포함될 수 있다. 동작 중, 예시적인 AWG(402)는 다중 채널 광 신호를 여러 개의 단일 채널 광 신호로 디멀티플렉싱한다. 각 단일 채널 광 신호는 광 증폭기 세트(404)에 있는 광 증폭기 중의 하나에 의해 개별적으로 증폭된다. 그러면, AWG(406)는 단일 채널 광 신호를 멀티플렉싱한 후 증폭한다. 광 증폭기 세트(404)에 있는 각 광 증폭기의 파라미터는 각 채널에 동일한 이득을 부여하도록 선택된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다른 예시적인 광 집적 회로(500)의 상위 레벨 블록도이다. 예시적인 광 집적 회로(500)는 펌프 빛을 광 집적 회로(500)에 연결하는 광섬유 인터페이스 세트(502), 광 신호 빛을 광 집적 회로(500)에 연결하는 광섬유 인터페이스(504), 광 신호 빛을 광 집적 회로(106)에서 절연하는 광섬유 인터페이스 세트(506)를 포함한다. 광섬유 인터페이스(502, 504, 506)를 구현하는 데에 적합한 장치는 잘 알려져 있다.
예시적인 광 집적 회로(500)는, 광 도파관 어레이(532)의 두 끝단을 도파관 소자의 입력 세트(526)와 도파관 소자의 출력 세트(528)에 각각 광학적으로 연결하는 입력 스타 커플러(522) 및 출력 스타 커플러(524)를 구비하는 AWG(501)를 포함한다. 도파관 소자의 출력 세트(528)는 광 증폭기 세트(505)에 연결된다.
광 증폭기 세트(505)는 펌프 빛 도파관 소자 세트(512) 및 광 신호 도파관 소자 세트(514)로 구성된 컴바이너 세트(510)를 포함한다. 광 증폭기 세트(505)는 또한 이득부 세트(520)를 포함한다. 도 5에 도시한 실시예에 따르면, 각각의 개별적인 광 증폭기(505)는 n개의 단일 채널 광 신호 중의 하나를 증폭한다. 일 실시예에서, 개별적인 광 증폭기의 길이는 AWG(501)의 비균일 이득 스펙트럼을 보상하도록 맞춰진다.
본 발명의 실시예에 따른 광 집적 회로(예컨대, 광 집적 회로(202, 204, 300, 400, 및/또는 500))는 적합한 반도체 처리 장비를 이용하여 제조된 실리콘 기판 상의 평면 광파 회로(Planar Lightwave Circuits: PLC)이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광 집적 회로를 제작하는 공정을 나타낸 횡단면도(600)이다. 실리카(SiO2) 층(604)은 실리콘 기판(602) 상에 증착되어, 예컨대, 가열 산화(thermal oxidation)를 이용하여, 광 도파관에 대한 더 낮은 클래딩(cladding)을 형성한다. 실리카, 게르마늄, 및 에르븀(예컨대, SiO2+Ge+Er3+) 층(606)은 예컨대, 화염 가수분해 증착(flame hydrolysis deposition) 또는 화학적 증기 증착(chemical vapor deposition)을 이용하여 제 1 SiO2 층 상에 증착된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광 집적 회로(예컨대, 광 집적 회로(202, 204, 300, 400, 및/또는 500))를 제작하는 추가 공정을 나타내는 횡단면도이다. 예컨대, 여러 도파관 코어 소자(waveguide core elements)(702)는 화학적 처리를 이용하여 광 집적 회로(106) 상에 형성되어, 예컨대, 반응성 이온 에칭(reactive ion etching)에 의해, SiO2+Ge+Er3+ 층(406)의 선택적인 모든 부분을 제거한다. SiO2 층(720)은, 예컨대, 화염 가수분해 증착 또는 화학적 증기 증착을 이용하여, 광 도파관 소자(702) 상에 증착된다.
단일 칩 상에 광 소자를 집적한 광 집적 회로(106)를 갖는 광 네트워크에는 여러 가지 이점이 있다. 첫 번째로는, 개별적인 광 집적 회로(예컨대, AWG를 갖는 광 증폭기)가 전자 소자와 동일한 공정(예컨대, 제조 설비에서의 반도체 공정)으로 제작되기 때문에 비용이 절약된다. 이것은, 칩에 더 많은 소자를 추가하는 것은, 하나의 집적 소자와 비교할 때, 비용 측면에서 약간 증가하는 대신 여러 개의 이산 소자의 기능성을 제공한다는 것을 의미한다.
두 번째로는, 단일 칩 상에 소자를 집적함으로써, 광섬유에 의한 커넥션이 적어서 광 손실이 거의 없기 때문에 전력이 절약된다. 통상적으로, 각 이산 소자는 광섬유를 거쳐 연결되고, 각 커넥션은 전력 손실을 가져오며, 전력 손실은 커넥션을 거치면서 누적된다.
세 번째로는, 광 네트워크에서의 공간 절약으로, 칩이 소형화될 수 있고, 통상적인 래크(rack) 기반 서브시스템이 카드 기반 서브시스템으로 축소될 수 있음을 의미한다. 게다가, 카드 기반 서브시스템은 또한 시스템 집적 및 시스템 테스트 면에서 비용 절약을 제공한다.
본 발명의 실시예는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합을 이용하여 구현될 수 있다. 이러한 구현은 상태 기계(state machine) 및 주문형 집적 회로(application specific integrated circuits: ASICs)를 포함한다. 소프트웨어를 이용한 구현에서, 소프트웨어는 (광 디스크, 자기 디스크, 플로피 디스크 등과 같은) 컴퓨터 프로그램 제품 또는 (광 디스크 드라이브, 자기 디스크 드라이브, 플로피 디스크 드라이브 등과 같은) 프로그램 기억 장치에 저장될 수 있다.
본 발명의 도시된 실시예의 상기 설명은 본 발명을 포괄하거나 개시된 특정 형태로 제한하고자 하는 것이 아니다. 예컨대, 본 발명의 특정 실시예는 본 명세서에서 도시의 목적으로 설명되고 있으나, 관련 분야의 당업자가 인지할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 범주 내에서 각종 동등한 수정이 가능하다. 이들 수정은 상기 상세한 설명에 비추어 볼 때 본 발명이 될 수 있다.
다음의 청구범위에 사용된 용어는 본 발명을 명세서 및 청구범위에서 개시한 특정 실시예로 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 본 발명의 범주는 다음의 청구범위에 의해 전적으로 판단되어야 하며, 청구범위는 청구항 해석의 설정 견해에 따라 해석되어야 한다.

Claims (30)

  1. 광 채널 세트를 연결하는 송수신기 세트와,
    상기 송수신기 세트로부터 상기 광 채널 세트를 수신하도록 연결된 광 집적 회로를 포함하며, 상기 광 집적 회로는,
    상기 광 집적 회로에 형성된 광 증폭기 세트와,
    상기 광 집적 회로에 형성되고 상기 광 증폭기 세트에 연결되는, 배열된 도파관 격자(Arrayed Waveguide Gratings: AWG) 세트를 갖는
    시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 송수신기 세트를 상기 광 집적 회로에 연결하는 광섬유 세트를 더 포함하는
    시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 증폭기 세트는 펌프 빛과 광 신호 빛을 결합하는 도파관 소자 세트를 포함하는
    시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광 증폭기 세트는 상기 도파관 소자 세트에 연결된 이득 부분 세트를 포함하는
    시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광 신호 세트는 다중 채널 광 신호를 포함하고, 상기 AWG는 상기 다중 채널 광 신호를 단일 채널 광 신호 세트로 디멀티플렉싱하도록 연결된
    시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 광 신호 세트는 단일 채널 광 신호 세트를 포함하고, 상기 AWG는 단일 채널 광 신호 세트를 다중 채널 광 신호로 멀티플렉싱하도록 연결된
    시스템.
  7. 광 집적 회로를 포함하는 장치에 있어서,
    상기 광 집적 회로는,
    상기 광 집적 회로에 형성된 광 증폭기 세트와,
    상기 광 집적 회로에 형성되고 상기 광 증폭기 세트에 연결된, 배열된 도파관 격자(AWG)를 갖는
    장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 AWG는 입력 도파관 소자 세트를 거쳐 광 증폭기 입력 세트에 연결된
    장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 AWG는 출력 도파관 소자 세트를 거쳐 광 증폭기 출력 세트에 연결된
    장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 광 증폭기 세트는 상기 도파관 소자 세트에 연결된 이득 부분 세트를 포함하는
    장치.
  11. 광 집적 회로를 포함하는 장치에 있어서,
    상기 광 집적 회로는,
    상기 광 집적 회로에 형성된 제 1 배열된 도파관 격자(AWG) 및 제 2 AWG와,
    상기 광 집적 회로에 형성되고 상기 제 1 및 제 2 AWG 사이에 연결된 광 증폭기 세트를 갖는
    장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 AWG는 도파관 소자 세트를 거쳐 상기 광 증폭기 세트에 연결된
    장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 광 증폭기 세트는 펌프 빛과 광 신호 빛을 결합하도록 연결된
    장치.
  14. 광 집적 회로를 포함하는 장치에 있어서,
    상기 광 집적 회로는,
    도파관 소자의 출력 세트를 갖는 상기 광 집적 회로에 형성된, 배열된 도파관 격자(AWG)와,
    상기 광 집적 회로에 형성되고 상기 출력 도파관 소자에 연결된, 광 증폭기 세트를 갖는
    장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 광 증폭기 세트에서의 각 광 증폭기는 상기 AWG의 비균일 이득 스펙트럼을 보상하는 소정 길이를 갖고 있는
    장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 광 증폭기 세트는 펌프 빛과 광 신호 빛을 결합하도록 연결된
    장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    펌프 빛을 상기 광 증폭기 세트에 연결하는 펌프 인터페이스를 더 포함하는
    장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    광 신호 빛을 상기 AWG에 연결하는 광 신호 인터페이스를 더 포함하는
    장치.
  19. 광 집적 회로를 포함하는 장치에 있어서,
    상기 광 집적 회로는,
    도파관 소자의 입력 세트를 갖는 상기 광 집적 회로에 형성된, 배열된 도파관 격자(AWG)와,
    상기 광 집적 회로에 형성되고 상기 입력 도파관 소자에 연결된, 광 증폭기 세트를 포함하는
    장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 광 증폭기 세트는 펌프 빛과 광 신호 빛을 결합하도록 연결된
    장치.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 AWG는 도파관 어레이를 포함하며, 상기 도파관 어레이의 각 도파관의 형상 및 폭이 변화되어, AWG 출력 도파관 어레이에서의 변화된 빛 분포를 생성하는
    장치.
  22. 단일 광 집적 회로에 적어도 하나의 멀티플렉서/디멀티플렉서를 형성하는 단계와,
    상기 단일 광 집적 회로에 적어도 하나의 광 증폭기를 형성하고, 상기 광 집적 회로에 형성된 도파관을 거쳐 상기 광 증폭기의 출력을 상기 멀티플렉서/디멀티플렉서의 입력에 연결하는 단계를 포함하는
    방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 단일 광 집적 회로에 제 2 도파관을 형성하여, 광 증폭기 신호 입력을 상기 단일 광 집적 회로 상의 신호 커플러에 연결하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 단일 광 집적 회로에 제 2 도파관을 형성하여, 광 증폭기 펌프 입력을 상기 단일 광 집적 회로 상의 펌프 커플러에 연결하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  25. 제 22 항에 있어서,
    단일 광 집적 회로에 멀티플렉서/디멀티플렉서를 형성하는 단계는 상기 단일 광 집적 회로에, 배열된 도파관 격자(AWG)를 형성하는 단계를 포함하는
    방법.
  26. 제 22 항에 있어서,
    단일 광 집적 회로에 광 증폭기를 형성하는 단계는 상기 단일 광 집적 회로에 형성된 도파관에 희토 이온(rare-earth ions)을 도핑하는 단계를 포함하는
    방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 단일 광 집적 회로에 형성된 도파관에 희토 이온을 스퍼터링하는 단계는 상기 단일 광 집적 회로에 형성된 도파관에 에르븀(erbium) 이온 또는 프라세오디뮴(praseodymium) 이온을 스퍼터링하는 단계를 포함하는
    방법.
  28. 단일 광 집적 회로에 적어도 하나의 멀티플렉서/디멀티플렉서를 형성하는 단계와,
    상기 단일 광 집적 회로에 적어도 하나의 광 증폭기를 형성하고, 상기 광 집적 회로에 형성된 도파관 소자를 거쳐 상기 광 증폭기의 입력을 상기 멀티플렉서/디멀티플렉서의 출력에 연결하는 단계를 포함하는
    방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    단일 광 집적 회로에 멀티플렉서/디멀티플렉서를 형성하는 단계는 상기 단일 광 집적 회로에, 배열된 도파관 격자(AWG)를 형성하는 단계를 포함하는
    방법.
  30. 제 28 항에 있어서,
    단일 광 집적 회로에 적어도 하나의 광 증폭기를 형성하는 단계는 상기 단일 광 집적 회로에 형성된 적어도 하나의 도파관 소자에 희토 이온을 도핑하는 단계를 포함하는
    방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100868973B1 (ko) * 2007-04-13 2008-11-17 (주)휴먼라이트 평면 광파 회로를 이용한 영상 분배 장치
KR101357996B1 (ko) * 2011-01-26 2014-02-05 (주)옵토위즈 시분할 수동형 광통신망에서 광선로 종단 장치 간에 광 네트워크 시스템

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7050663B2 (en) 2001-10-17 2006-05-23 Intel Corporation Integrated optical circuit having an integrated arrayed waveguide grating (AWG) and optical amplifier(s)
US6731425B1 (en) * 2002-03-07 2004-05-04 Cisco Technology, Inc. Modular Raman pump double-multiplexer
US20050207000A1 (en) * 2003-02-04 2005-09-22 Fujitsu Limited Multipoint monitoring method, monitoring point apparatus, and monitoring station apparatus
US7181095B1 (en) 2003-07-29 2007-02-20 Cisco Technology, Inc. Low loss, noise filtering multiplexer/demultiplexer for reconfigurable OADMs
US7297913B2 (en) * 2004-04-20 2007-11-20 Diehl Bgt Gmbh & Co. Kg Module for a laser measuring device
US7570844B2 (en) * 2005-01-18 2009-08-04 Doron Handelman Photonic integrated circuit device and elements thereof
US7397986B2 (en) * 2005-03-04 2008-07-08 Gemfire Corporation Optical device with reduced temperature dependence
US8824897B2 (en) * 2008-06-04 2014-09-02 Accipiter Systems, Inc. Optical network systems and methods for operating same
JP2012521153A (ja) 2009-03-20 2012-09-10 アルカテル−ルーセント 多機能導波路格子を有するコヒーレント光検出器
CN102045125B (zh) * 2009-10-26 2013-12-04 华为技术有限公司 一种光分路器、光分路器端口识别方法及装置
US8494315B2 (en) 2009-12-17 2013-07-23 Alcatel Lucent Photonic integrated circuit having a waveguide-grating coupler
US9103987B2 (en) 2010-12-29 2015-08-11 Alcatel Lucent Optical amplifier for multi-core optical fiber
US8548291B2 (en) 2010-12-29 2013-10-01 Alcatel Lucent Optical amplifier for multi-core optical fiber
US20120219292A1 (en) * 2011-02-25 2012-08-30 Accipiter Systems, Inc. Optical switch for implementing wave division multiplexing networks
US8902488B2 (en) 2012-06-28 2014-12-02 Accipiter Systems, Inc. System architecture for an optical switch using wavelength, fiber and polarizaton addressing
KR101880034B1 (ko) 2016-12-08 2018-07-19 (주)엑스엠더블유 확장성을 갖는 밀리미터파 증폭기 구조
WO2018118807A1 (en) 2016-12-19 2018-06-28 Lawrence Livermore National Security, Llc Wavelength selective transfer of optical energy
WO2018183542A1 (en) 2017-03-29 2018-10-04 Fungible, Inc. Non-blocking any-to-any data center network with packet spraying over multiple alternate data paths
WO2018183526A1 (en) 2017-03-29 2018-10-04 Fungible, Inc. Non-blocking, full-mesh data center network having optical permutors
CN110710172A (zh) 2017-03-29 2020-01-17 芬基波尔有限责任公司 在接入节点组内多路复用分组喷射的无阻塞的任意到任意数据中心网络
CN117971715A (zh) 2017-04-10 2024-05-03 微软技术许可有限责任公司 多处理器系统中的中继一致存储器管理
WO2019014265A1 (en) 2017-07-10 2019-01-17 Fungible, Inc. DATA PROCESSING UNIT FOR CALCULATION NODES AND STORAGE NODES
US10725825B2 (en) 2017-07-10 2020-07-28 Fungible, Inc. Data processing unit for stream processing
US10965586B2 (en) 2017-09-29 2021-03-30 Fungible, Inc. Resilient network communication using selective multipath packet flow spraying
WO2019068013A1 (en) 2017-09-29 2019-04-04 Fungible, Inc. FABRIC CONTROL PROTOCOL FOR DATA CENTER NETWORKS WITH PACKAGING OF PACKETS ON MULTIPLE ALTERNATIVE DATA PATHWAYS
WO2019104090A1 (en) 2017-11-21 2019-05-31 Fungible, Inc. Work unit stack data structures in multiple core processor system for stream data processing
WO2019152063A1 (en) 2018-02-02 2019-08-08 Fungible, Inc. Efficient work unit processing in a multicore system
US10929175B2 (en) 2018-11-21 2021-02-23 Fungible, Inc. Service chaining hardware accelerators within a data stream processing integrated circuit
KR102060987B1 (ko) * 2018-12-12 2019-12-31 주식회사 온페이스 5g 통신용 광파 회로와 이를 이용한 단일 채널의 전이중 광통신 시스템
US10838149B2 (en) * 2019-03-05 2020-11-17 Lawrence Livermore National Security, Llc Dual-core fiber amplifier for separation of thermal and nonlinear effects
EP4070487A4 (en) * 2019-12-05 2024-01-03 Ipg Photonics Corp COHERENT TRANSMISSION SYSTEM BY BIDIRECTIONAL MONO-FIBER

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9305977D0 (en) * 1993-03-23 1993-05-12 Northern Telecom Ltd Transmission system incorporating optical amplifiers
US5459801A (en) * 1993-10-29 1995-10-17 Rutgers University Coupler used to fabricate add-drop devices, dispersion compensators, amplifiers, oscillators, superluminescent devices, and communications systems
JPH09321740A (ja) 1996-05-31 1997-12-12 Fujitsu Ltd 波長分割多重のための光増幅器
WO1998032196A1 (en) 1997-01-17 1998-07-23 Tellium, Inc. Integrated multi-wavelength transmitter
US6137939A (en) * 1997-10-01 2000-10-24 Lucent Technologies Inc. Method and apparatus for reducing temperature-related spectrum shifts in optical devices
US6111996A (en) 1998-03-13 2000-08-29 Northern Telecom Limited Optical multiplexer/demultiplexer
US6434175B1 (en) * 1999-08-31 2002-08-13 Corning Incorporated Multiwavelength distributed bragg reflector phased array laser
JP3558124B2 (ja) * 2000-07-25 2004-08-25 住友電気工業株式会社 ラマン増幅器及びそれを用いた光伝送システム
US6882782B2 (en) * 2000-11-01 2005-04-19 Schott Glas Photonic devices for optical and optoelectronic information processing
US6594409B2 (en) * 2001-04-18 2003-07-15 Apic Corporation WDM transmitter or receiver including an array waveguide grating and active optical elements
US6549688B2 (en) * 2001-07-06 2003-04-15 Redfern Integrated Optics Pty Ltd Monolithically-integrated optical device and method of forming same
US6807349B2 (en) * 2001-09-04 2004-10-19 Michael Bazylenko Planer waveguide and method of formation
US7050663B2 (en) 2001-10-17 2006-05-23 Intel Corporation Integrated optical circuit having an integrated arrayed waveguide grating (AWG) and optical amplifier(s)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100868973B1 (ko) * 2007-04-13 2008-11-17 (주)휴먼라이트 평면 광파 회로를 이용한 영상 분배 장치
KR101357996B1 (ko) * 2011-01-26 2014-02-05 (주)옵토위즈 시분할 수동형 광통신망에서 광선로 종단 장치 간에 광 네트워크 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
JP4276946B2 (ja) 2009-06-10
AU2002360286A1 (en) 2003-04-28
TW595136B (en) 2004-06-21
DE60208225T2 (de) 2006-08-31
RU2004114867A (ru) 2005-02-10
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WO2003034111A2 (en) 2003-04-24
CA2463627A1 (en) 2003-04-24
DE60208225D1 (de) 2006-01-26
KR100705865B1 (ko) 2007-04-10
US7050663B2 (en) 2006-05-23
EP1436648A2 (en) 2004-07-14
JP2005506696A (ja) 2005-03-03
WO2003034111A3 (en) 2004-03-25
RU2272308C2 (ru) 2006-03-20
EP1436648B1 (en) 2005-12-21

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