KR20070054176A - 다중 포트 가변 광 감쇠기 구조 및 이의 구성부 - Google Patents
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Abstract
다중 포트 가변 광 감쇠 구조가 제공된다. 입력 수단에 연결되며, 상기 다중 포트 가변 광 감쇠 구조는 광신호 입력을 조작하고 제 1 조작 광신호를 출력하는 제 1 광신호 조작 수단과; 상기 제 1 광신호 조작 수단으로부터의 상기 제 1 조작 광신호를 수신하도록 배치되며, 상기 수신된 제 1 조작 광신호 입력을 조작하여 제 1 조작 광신호를 출력하는 제 2 광신호 조작 수단과; 그리고 상기 제 2 조작 광신호를 수신하도록 배치되며, 상기 제 2 조작 광신호에 지정된 조작동작을 수행하여 감쇠 신호를 출력하는 상기 제 3 광신호 조작 수단을 포함한다.
Description
본 발명은 넓은 범위의 광 파장 길이에 대하여 고 해상도 가변 광 감쇠 동작을 수행하는 광 감쇠기에 구조에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예는 정보처리 광 네트워크, 광학 측정 장치, 광섬유-어레이-기반 시스템, 광자 신호 프로세서, 전류 감지, 덴스(dense) 광 컴퓨터 및 디스플레이에서, 비록 이에 한정되는 것은 아니나, 특정한 용도를 가진다.
배경 기술에 대한 이어지는 논의는 단지 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이다. 언급된 물질이 이 출원의 우선일에 널리 알려진 지식의 일부라는 것을 시인하거나 승인하는 것이 아니라는 것을 이해하여야 한다.
다중 포트 광학 시스템의 감쇠 동작을 제어하는 능력이 다음 세대의 정보처리 광학 시스템에 있어 중요하다. 이러한 광학 시스템은 전화통신 시스템, 유선 텔레비전 시스템, 지역 네트워크(LANs: local area networks), 전류 센서, 및 디스플레이를(이에 한정되는 것은 아님) 포함한다. 대부분의 현재 다중 포트 광 감쇠기는 광 링크(link)의 양 측면 상에 구분된 전자장치들에 의해 수행되는 대부분의 정보처리로 작은 수의 포트에 한정된다. 최근 들어, 부각된 정보처리 광학 시스템이 고 안되고 있다. 이러한 정보 처리 시스템은 특정한 예에서, 복수의 서로 다른 광 링크에 연결된 많은 노드를 포함한다. 이러한 다중 광 링크가 이러한 광 시스템의 성능 및 유연성, 비용 효율성, 작은 크기, 신뢰도를 획기적으로 증대할 수 있다. 또한, 고밀도 다중 포트 광 감쇠기 구조가 이러한 시스템과 인터페이스 하도록 만들여져야 하고, 이는 더 높은 채널 넘버를 요하는 미래의 애플리케이션들에 필요한 안정성을 제공한다.
동적 광 감쇠기는 전력 관리 프로세스이며, 여기서 광신호의 전력은 임의로 감쇠된다. 정확한 가변 광 감쇠 동작은 동적 감쇠 동작의 변화를 가능하게 하고, 이는 많은 새로운 애플리케이션에 필수적이다. 예외적인 경우에, 광 섬유 어레이를 통해 광신호들이 전파되는 조건에서, 이러한 신호들을 임의로 감소하여 특정 전력 프로파일을 발생할 수 있다는 것은 유용한 점이다.
본 발명의 목적은 다중 포트 광 링크의 향상된 광 감쇠 동작을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 다중 포트 가변 광 감쇠 구조가 제공된다. 상기 다중 포트 가변 광 감쇠 구조는, 입력 수단에 연결되며 상기 다중 포트 가변 광 감쇠 구조는 광신호 입력을 조작하여 제 1 조작 광신호를 출력하는 제 1 광신호 조작 수단과; 상기 제 1 광신호 조작 수단으로부터의 상기 제 1 조작 광신호를 수신하도록 배치되며, 상기 수신된 제 1 조작 광신호 입력을 조작하여 제 2 조작 광신호를 출력하는 제 2 광신호 조작 수단과; 그리고 상기 제 2 조작 광신호를 수신하도록 배치되며, 상기 제 2 조작 광신호에 지정된 조작동작을 수행하여 감쇠 신호를 출력하는 상기 제 3 광신호 조작 수단을 포함한다.
바람직하게는, 상기 제 1 광신호 조작 수단은 상기 광신호 입력을 필터링하고 편광 시킴으로써 상기 광신호 입력을 조작하는 광학 도파관 어레이 및 편광기 수단을 포함한다.
바람직하게는, 상기 제 1 광신호 조작 수단이 밴드 패스 광 필터링을 사용하여 단일 모드 동작을 유지하도록 하는 광자 결정 광섬유 어레이이다.
구체적으로, 상기 어레이는 2-D 편광을 유지하고 점진적으로 가늘어지는 광자 결정 광섬유 어레이를 포함하고, 상기 광자 결정 광섬유 어레이는 광 편광을 유지하고, 밴드 패스 광 필터링으로 단일 모드 동작을 제공하며, 그리고 고밀도로 상기 출력 광 파워를 집중시켜 부드러운 공간 광 비균일성을 나타내도록 한다. 이러한 방식으로, 상기 광섬유의 간극 수(NA:numerical aperture)가 증가하고, 디스플레이 애플리케이션의 더 높은 시야각을 확보한다.
바람직하게는, 상기 제 3 광신호 조작 수단이 상기 편광기 수단에 대해 90도 회전된 분석기 필름이며, 따라서 상기 지정된 조작동작은 상기 제 1 조작 광신호의 편광 상태에 수직인 편광 상태로 빛을 통과시킨다.
선택적으로, 상기 제 1 광신호 조작 수단은 함께 집적된 편광기 수단을 포함하지 않으며, 상기 제 2 광신호 조작 수단이 상기 제 1 조작 광신호를 수신하기에 앞서, 상기 제 1 광신호 발생 수단에 의해 발생하는 개별적인 신호들을 편광 시키기 위한 상기 제 1 및 제 2 광신호 조작 수단들 사이에, 분리된 편광기 수단이 배치된다.
바람직하게는, 상기 제 2 광신호 조작 수단은 자기 광학 필름을 포함한다.
바람직하게는, 상기 자기 광학 필름이 Bi-YIG 필름이다.
바람직하게는, 상기 수신된 제 1 조작 광신호 입력을 조작하도록 상기 자기 광학 필름과 함께 집적 회로로 형성된 집적 스위치 회로에 의해 상기 자기 광학 필름이 구동된다.
바람직하게는, 상기 집적 스위치 회로가 필름 코어 내에서 식각되고 상기 필름 표면상에 선택적으로 증착되어 2-차원 자기장 프로파일을 발생한다.
바람직하게는, 상기 집적 스위치 회로는, 상기 광신호의 편광 상태를 회전하도록 상기 입력 광신의 전파 방향을 따라 임의의 자기장을 발생하는 마이크로 코일 어레이를 포함한다.
바람직하게는, 상기 구조는 추가 영구 자기장을 상기 마이크로 코일 소자에 의해 발생된 상기 자기장에 인가하며 상기 제 2 및 제 3 광신호 조작 수단들 사이에 배치되는 영구 자석을 더 포함한다. 상기 영구 자기장이 상기 입력 광의 전파 방향에 평행하다.
바람직하게는, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 광신호 조작 수단이 집적되어 집적 구조를 제공한다.
본 발명의 제 2 측면에 따르면, 입력 광신호를 조작하여 감쇠 출력 신호를 발생하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 상기 입력 광신호를 편광 및 필터링 하여 제 1 조작 광신호를 생성하는 단계와; 상기 제 1 조작 광신호를 임의로 회전하여 제 2 조작 광신호를 생성하는 단계와; 그리고 상기 감쇄된 출력 신호를 제공하기 위해 회전 각도에 따라 상기 제 2 조작 광신호의 가변부를 패스시키는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 마이크로 코일을 통해 공급되는 전류를 제어하여 상기 제 1 조작 광신호에 자기장 프로파일을 발생하는 단계를 더 포함하되, 상기 자기장 프로파일은 상기 임의 회전을 수행하고, 상기 회전은 상기 제 1 조작 광신호의 개별적인 소자들의 편광량을 조절하여 상기 제 2 조작 광신호를 제공하며, 그리고 상기 제 2 조작 광신호를 분석하여 가변 광 감쇠가 이루어지도록 한다.
이러한 방법으로, 비용 효율적인, 하드웨어 압축, 베이직, 다목적 가변 광 감쇠기 어레이가 제공될 수 있으며, 이러한 가변 광 감쇠기 어레이는 덴스 멀티 포트 광 시스템에 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다중 포트 가면 광 감쇠기 구조의 바람직한 실시예에 대한 레이아웃을 나타내는 도면이다.
도 2는 자기 광학 필름의 표면상에 마이크로 코일을 증착하는 방법의 결과를 나타내는 도면이다.
도 3은 자기 광학 필름의 코어 내에 3D 코일 구조를 식각하는 방법의 결과를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 식각된 3D 코일로 도전 물질을 증착하는 방법의 결과를 나타내는 도면이다.
본 발명을 수행하는 최적의 모드는 광자 시스템을 위한 덴스 다중 포트 가변 광 감쇠기 구성을 실현하는 것이다. 감쇠기 구성은 일반적으로 광 도파관 어레이, 편광기(polarizer), 집적된 편광 회전 어레이, 분석기를 채용하며, 분석기는 동적으로 구성되어 넓은 범위의 광 파장 길이의 고 해상도 가변 광 감쇠 동작을 수행하도록 할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 다중 포트 가변 광 감쇠기 구성(100)은 제 1 광신호 조작 수단을 포함한다. 광자 결정 광섬유 어레이(TPMPCFA, 105)를 유지하며 점차 줄어드는 편광형태를 가진다. 광자 결정 광섬유 어레이(105)는 복수의 광자 결정 광섬유(108)와, 제 2 광신호 조작 수단과 제 3 광신호 조작 수단을 포함한다. 제 2 광신호 조작 수단은 집적되어 형성된 마이크로 코일 어레이(115)를 가지는 자기 광학 필름(110)의 형태이며, 제 3 광신호 조작 수단은 분석기(120) 형태이다.
다중 포트 가변 광 감소기 포트로 인가되는 입력 광신호들은 TPMPCFA(105)에 의해 일차로 편광되고 스펙트럼으로 필터링되어 제 1 조작 광신호들을 생성한다. 편광된 제 1 조작 광신호들은 이어서 자기 광학 필름(110)을 통과한다. 자기 광학 필름에서 이와 같은 신호들의 편광이 마이크로 코일 어레이(115)의 소자들로 공급되는 전류의 양을 제어함으로써, 독립적으로 회전되어 제 2 조작 광신호들을 생성한다. 이러한 전류는 광신호들의 전파 방향에 평행한 가변 자기장을 발생한다. 편광 회전된 광신호들의 편광 방향이 분석기(120)의 편광 방향에 정렬되지 않은 경우에, 전파되는 광신호의 일부가 분석기(120)에 의해 차단된다. 따라서, 광신호가 감 쇠 된다.
영구 자석(125)이 제 2 광신호 조작 수단의 표면에 형성된 필름의 형태로 제공되어 자기 광학 필름(110)에 수직인 일정한 자기장을 인가한다. 영구 자석(125)의 역할은 자기 광학 필름(110) 내의 자기 도메인을 단일 도메인으로 변환하고, 따라서 지나친 광 손실을 줄이는 것이다.
마이크로 코일 어레이(115)가 편광 회전되지 않는 경우에, TPMPCFA(105)와 분석기(120)의 편광 방향들은 보통 서로 수직이다.
도 2는 자기 광학 필름(110) 상에 증착된 도전형 평판 마이크로 코일(205)을 나타낸다. 마이크로 코일(205)의 물질은 구리나 알루미늄과 같은 조전 물질일 수 있다.
마이크로 코일 어레이가 작은 저항과 많은 회전수를 가지도록 제작될 수 있다.
자기 광학 필름이 식각하기에 너무 얇은 경우에, 마이크로 코일을 형성하는 방식이 일반적으로 채택된다.
도 3은 자기 광학 필름의 코어 내에 마이크로 코일을 구현하는 프로세스를 나타낸다.
먼저, 실린더형 그루브(305)가 자기 광학 필름(110)의 코어 내에 도 3에 도시된 바와 같이 식각된다. 실린더형 그루브는 자기 광학 필름(110)의 깊이와 동일한 깊이를 가진다.
두 번째로, 도전 물질이 실린더형 그루브(305) 내에 증착되어, 도 4에 도시 된 바와 같이 마이크로 코일(405)을 구현한다.
그루브가 레이저 식각에 의해 구현될 수 있음을 주의해야 한다. 피코- 및 펨토-초의 펄스 지속 시간과 높은 피크 전력을 가지는 초단(ultra-short) 펄스 레이저가 열 영향 지역(zone)을 제한하고, 물질 제거 프로세서가 제거(ablation)에 의해 지배적인 영향을 받도록 하여, 자기 광학 필름에서 매우 높은 식각 정확도를 얻도록 한다.
따라서, 자기 광학 필름이 충분히 두껍다면, 상술한 식각 기술이 마이크로 코일을 형성하는 바람직한 방법이다.
본 발명을 수행하는 최적 모드에 대한 상기 설명으로부터 편광기와 분석기 사이에 삽입된 가변 편광 회전기를 사용하여 가변 감쇠가 이루어지도록 할 수 있다는 것을 분명히 알 수 있다. 더구나, 입력 포트를 위한 광섬유 어레이와 집적된 가변 편광 회전기 어레이를 사용하여, 비용 효율적인, 정적 다중 포트 가변 광 감쇠기를 고안할 수 있다.
상기 제안된 장치의 주요 이점을 다음과 같다.
(1) 이는 많은 광자 시스템들을 집합하는데 결정적인 다중 광 감쇠 동작에 적용될 수 있으며,
(2) 개발 가능한 다중 포트 병렬 광자 신호 프로세싱에 적합하고,
(3) 정적 장치(기계적 이동부가 없는)로서, 따라서, 기계적으로 조절 가능한 감쇠기에 비해 긴 장치 수명을 가지며, 그리고
(4) 모든 포트들이 집적된 가변 편광 회전기 어레이를 공유하므로 비용 효율 적이다.
상술한 본 발명의 실시예들은 단지 예시와 설명을 위한 것일 뿐이며, 본 발명을 설명된 형태로 한정하려는 것이 아니다. 따라서, 다양한 변화 및 변경을 할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게 자명하다. 또한, 이 명세서의 상세한 설명이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 의해서 정의된다.
Claims (15)
- 입력 수단에 연결되며, 광신호 입력을 조작하여 제 1 조작 광신호를 출력하는 제 1 광신호 조작 수단과;상기 제 1 광신호 조작 수단으로부터 상기 제 1 조작 광신호를 수신하도록 배치되며, 상기 수신된 제 1 조작 광신호 입력을 조작하여 제 2 조작 광신호를 출력하는 제 2 광신호 조작 수단과; 그리고상기 제 2 조작 광신호를 수신하도록 배치되며, 상기 제 2 조작 광신호에 지정된 조작동작을 수행하여 감쇠 신호를 출력하는 상기 제 3 광신호 조작 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 포트 가변 광 감쇠 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 광신호 조작 수단은 상기 광신호 입력을 필터링하고 편광 시킴으로써 상기 광신호 입력을 조작하는 광학 도파관 어레이 및 편광기 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 포트 가변 광 감쇠 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 광신호 조작 수단이 밴드 패스 광 필터링을 사용하여 단일 모드 동작을 유지하도록 하는 광자 결정 광섬유 어레이인 것을 특징으로 하는 다중 포트 가변 광 감쇠 구조.
- 제 3 항에 있어서,상기 어레이는 2-D 편광 유지하고 점진적으로 가늘어지는 광자 결정 광섬유 어레이를 포함하되,상기 광자 결정 광섬유 어레이는 광 편광을 유지하고, 밴드 패스 광 필터링으로 단일 모드 동작을 제공하며, 그리고 고밀도로 상기 출력 광 파워를 집중시켜 부드러운 공간 광 비균일성을 나타내도록 하고,여기서 상기 광섬유의 간극 수가 증가하는 것을 특징으로 하는 다중 포트 가변 광 감쇠 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 3 광신호 조작 수단이 상기 편광기 수단에 대해 90도 회전된 분석기 필름이며, 따라서 상기 지정된 조작동작은 상기 제 1 조작 광신호의 편광 상태에 수직인 편광 상태로 빛을 통과시키는 것을 특징으로 하는 다중 포트 가변 광 감쇠 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 광신호 조작 수단은 집적된 편광기 수단을 포함하지 않으며, 상기 제 2 광신호 조작 수단이 상기 제 1 조작 광신호를 수신하기에 앞서, 제 1 광신호 발생 수단에 의해 발생하는 개별적인 신호들을 편광 시키기 위한 상기 제 1 및 제 2 광신호 조작 수단 사이에, 분리된 편광기 수단이 배치되는 것을 특징으로 하는 다중 포트 가변 광 감쇠 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 광신호 조작 수단은 자기 광학 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 포트 가변 광 감쇠 구조.
- 제 7 항에 있어서,상기 자기 광학 필름이 Bi-YIG 필름인 것을 특징으로 하는 다중 포트 가변 광 감쇠 구조.
- 제 7 항에 있어서,상기 수신된 제 1 조작 광신호 입력을 조작하도록 상기 자기 광학 필름과 함께 집적 회로로 형성된 집적 스위치 회로에 의해 상기 자기 광학 필름이 구동되는 것을 특징으로 하는 다중 포트 가변 광 감쇠 구조.
- 제 9 항에 있어서,상기 집적 스위치 회로가 필름 코어 내에서 식각되고 상기 필름 표면상에 선택적으로 증착되어 2-차원 자기장 프로파일을 발생하는 것을 특징으로 하는 다중 포트 가변 광 감쇠 구조.
- 제 9 항에 있어서,상기 집적 스위치 회로는, 상기 광신호의 편광 상태를 회전하도록 상기 입력 광신의 전파 방향을 따라 임의의 자기장을 발생하는 마이크로 코일 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 포트 가변 광 감쇠 구조.
- 제 1 항에 있어서,추가 영구 자기장을 상기 마이크로 코일 소자에 의해 발생된 상기 자기장에 인가하는 상기 제 2 및 제 3 광신호 조작 수단들 사이에 배치되는 영구 자석을 더 포함하되,상기 영구 자기장이 상기 입력 광의 전파 방향에 평행한 것을 특징으로 하는 다중 포트 가변 광 감쇠 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1, 제 2 및 제 3 광신호 조작 수단이 집적되는 집적 구조를 제공하는 것을 특징으로 하는 다중 포트 가변 광 감쇠 구조.
- 입력 광신호를 조작하여 감쇠 출력 신호를 발생하는 방법에 있어서, 상기 방법은:상기 입력 광신호를 편광 및 필터링 하여 제 1 조작 광신호를 생성하는 단계 와;상기 제 1 조작 광신호를 임의로 회전하여 제 2 조작 광신호를 생성하는 단계와; 그리고상기 감쇠된 출력 신호를 제공하기 위해 회전 각도에 따라 상기 제 2 조작 광신호의 가변부를 패스시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 감쇠 출력 신호 발생 방법.
- 제 14 항에 있어서,마이크로 코일을 통해 공급되는 전류를 제어하여 상기 제 1 조작 광신호에 자기장 프로파일을 발생하는 단계를 더 포함하되,상기 자기장 프로파일은 상기 임의 회전을 수행하고, 상기 회전은 상기 제 1 조작 광신호의 개별적인 소자들의 편광량을 조절하여 상기 제 2 조작 광신호를 제공하며, 그리고 상기 제 2 조작 광신호를 분석하여 가변 광 감쇠가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 감쇠 출력 신호 발생 방법.
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