KR20080083032A - 광학 컴포넌트의 열적 제어 - Google Patents

광학 컴포넌트의 열적 제어 Download PDF

Info

Publication number
KR20080083032A
KR20080083032A KR1020087018599A KR20087018599A KR20080083032A KR 20080083032 A KR20080083032 A KR 20080083032A KR 1020087018599 A KR1020087018599 A KR 1020087018599A KR 20087018599 A KR20087018599 A KR 20087018599A KR 20080083032 A KR20080083032 A KR 20080083032A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
temperature
optical
optical component
heating element
indications
Prior art date
Application number
KR1020087018599A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101232573B1 (ko
Inventor
밍 얀
안쏘니 제이. 티크너
캘빈 호
하오 수
제이슨 웨버
토마스 에스. 타르터
제인 램
Original Assignee
네오포토닉스 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 네오포토닉스 코포레이션 filed Critical 네오포토닉스 코포레이션
Publication of KR20080083032A publication Critical patent/KR20080083032A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101232573B1 publication Critical patent/KR101232573B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
    • G02B6/12009—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides
    • G02B6/12026—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides characterised by means for reducing the temperature dependence
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
    • G02B6/12009—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides
    • G02B6/12011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides characterised by the arrayed waveguides, e.g. comprising a filled groove in the array section
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/34—Optical coupling means utilising prism or grating
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12133—Functions
    • G02B2006/12135—Temperature control

Abstract

광학 집적 회로의 선형화된 열적 및 광학적 모델을 이용하여, 능동적 온도 조절을 이용하여 회로(455)의 하나 이상의 광학 요소를 온도 안정화할 수 있다. 어레이 도파관 격자(AWG)와 같은 단일 광학 요소를 안정화하기 위하여, 격자 근처에 온도 센서(425) 및 히터(427)가 제공될 수 있다. 이어서, 열적 및 광학적 계수들을 이용하여, 센서로부터 판독치들을 수신하고 히터에서 소비되는 전력을 결정하는 온도 제어기(400)에 대한 적절한 온도 설정점을 선택할 수 있다. 교차 가열 인자들을 다른 환경 인자들과 함께 합치는 다수의 AWG가 개별적으로 안정화될 수 있다.
Figure P1020087018599
광학 집적 회로, 광학 소자, 어레이 도파관 격자, 온도 감지 요소, 온도 안정화

Description

광학 컴포넌트의 열적 제어{THERMAL CONTROL OF OPTICAL COMPONENTS}
본 발명은 일반적으로 광섬유 통신에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 광학 도파관 필터 및 다른 온도 감지 집적 광학 컴포넌트의 튜닝 및 온도 안정화에 관한 것이다.
현재, 광섬유 기술은 수십 년 동안 통신에 이용되어 왔다. 고 대역폭 응용들에 있어서, 광섬유는 구식 구리선을 거의 대체하였다. 이러한 변화의 이유는 많다. 구리선보다 나은 광섬유의 이점은 넓은 대역폭, 낮은 신호 감쇠, 가벼운 무게, 전자기 간섭에 대한 면역성, 전기 스파킹의 부재, 크로스토크(crosstalk)의 실질적인 제거, 물리적 유연성, 작은 크기 및 낮은 비용을 포함한다.
광 네트워크에서, 전송할 전기 신호는 광, 통상적으로는 적외선 유형의 광을 1.3 또는 1.5 마이크로미터 대역의 파장으로 변조한다. 변조된 광은 광섬유를 통해 전송되고, 수신되며, 본래의 전기 신호의 사본을 복구하기 위해 복조된다.
상당 수의 광섬유 네트워크들은 데이터의 상업적 전송을 목적으로 한다. 따라서, 네트워크 운영자는 낮은 비용, 높은 신뢰성, 충실도, 효율 및 보안성의 넓은 대역폭 성능을 추구한다. 단일 광섬유의 전송 대역폭은 매우 높다. 단일 파장 채널 상에서 10 기가비트/초(OC-192) 및 40 기가비트/초(OC-768)로 데이터를 전송하 는 비용 효과적인 시스템들이 현재 이용 가능하다. 그러나, 광섬유로부터 이론적으로 실현 가능한 총 처리량은 훨씬 더 높은 수십 테라 헤르츠(Terahertz)이다. 고밀도 파장 분할 다중화(dense wavelength-division multiplexing; DWDM) 시스템들은 이러한 이용 가능 스펙트럼을 더 많이 사용하도록 발전하여 왔다. 이러한 시스템들에서는, 동일 광섬유를 통해 데이터 보유 신호들(data-carrying signals)을 전송하기 위해 많은 상이한 파장 채널이 동시에 사용된다. 각각 10 기가비트/초 정도를 전송하고 단일 광섬유에서 1.6 테라비트/초의 총 용량을 제공하는 최대 160개의 상이한 파장을 이용하는 시스템들이 개발되었다. 보다 적은 용량을 필요로 하는 광섬유 링크들에 대해, 더 넓게 이격된 파장들의 더 적은 채널들을 갖는 저밀도 파장 분할 다중화(coarse wavelength-division multiplexing; CWDM)라고 하는 저밀도 아키텍처가 유사한 방식으로 사용될 수 있다. DWDM 및 CWDM은 집합적으로 파장 분할 다중화 또는 WDM으로 지칭될 것이다.
WDM 광 네트워크들에서, 전송시에는 다수의 독립 파장을 다중화(결합)하고, 수신시에는 이러한 파장들을 개별 채널들로 역다중화(분리)하는 것이 필요하다. 다중화 및 역다중화 기능들은 광학 필터들, 통상적으로는 박막 간섭 필터들, 어레이 도파관 격자(arrayed-waveguide grating; AWG)들과 같은 도파관 간섭계들(waveguide interometers), 또는 광섬유 브래그 격자들(fiber Bragg gratings)에 의해 수행된다. 광 네트워크의 노드들은 통상적으로, 하나 이상의 인바운드 광섬유(inbound fiber) 상에서 개별 파장 채널들의 일부 또는 전부를 추출하고, 이들 파장의 일부와 로컬 소스들로부터의 데이터를 하나 이상의 아웃바운드 광섬 유(outbound fiber)로 전송하는 새로운 파장들을 재결합하는 양 타입의 기능들을 제공한다. 이들 및 다른 기능을 수행하는 광섬유들은 WDM 광 네트워크 전반에 풍족하게 분포된다.
상당한 비용은 데이터를 광학에서 전기 표현으로 또는 전기에서 광학 표현으로 변환하는 것과 연관된다. 따라서, 노드의 로컬 트래픽으로 또는 그로부터 바운드(bound)되지 않는 데이터가 노드를 통해 투명하게, 즉 변환 또는 비선형 처리 없이 전달되는 것이 통상적으로 바람직하다. 투명성으로 인해, 소정의 광 신호는 네트워크를 통한 그의 루트 상에서 여러 광학 필터들을 통과할 수 있다. 신호 충실도의 과다한 저하를 방지하기 위하여, 직접 접속에서보다 분산 네트워크에서 광학 필터 대역 형상 및 위상 응답의 정밀도 및 안정성이 더 엄격히 제어될 필요가 있다.
AWG들은 집적 평면 도파관들로부터 제조되며, 보다 높은 채널 카운트로 양호하게 스케일링된다. AWG들은 가장 최근에 개발된 일반적으로 적용되는 필터 아키텍처이지만, 이들은 이들의 높은 성능 및 비용 효과로 인해, 8개 이상의 광 채널이 다중화 또는 역다중화되는 응용들의 우위를 점하기 시작하고 있다. 도 1은 입력 도파관(12), 하나 이상의 출력 도파관(14), 나란히 배열된 도파관들의 위상 어레이(a phased array of waveguides)(16), 및 한 쌍의 포커싱 슬랩 영역들(a pair of focusing slab regions)(18, 19)을 갖는 통상적인 어레이 도파관 격자(a typical arrayed waveguide grating)(10)를 나타낸다. 포커싱 슬랩 영역(18)은 입력 도파관(12)으로부터의 광을 위상 어레이(16)의 도파관들의 근단에 결합하며, 포커싱 슬 랩 영역(19)은 위상 어레이(16)의 도파관들의 원단에서 나오는 광을 출력 도파관(14)에 결합한다. 위상 어레이(16)의 도파관들은 상이한 길이를 가지며, 인접 도파관들 사이에는 일정한 광 경로 길이 차이
Figure 112008054445217-PCT00001
가 존재한다.
단색 광(monochromatic light)이 입력 도파관(12)을 조명(illuminate)할 때, 슬랩(18)은 광의 에너지를 도파관들(16a-16n)의 근단들로 확산시킨다. 도파관들(16a-16n)의 상이한 광 경로 길이들로 인해, 도파관들(16a-16n)의 원단들로부터 나오는 광은 광이 이동하는 특정 도파관에 따라 상이한 위상을 갖는다. 나타난 광이 포커싱 슬랩 영역(19)에 의해 결합된 후, 상이한 위상들은 광의 파장에 따라 소정 지점에서 보강 간섭한다. 그 지점이 출력 도파관들(14) 중 하나와 일치하는 경우, 광은 이 광 도파관 내로 결합된다. 단색 광의 파장 변경은 보강 간섭의 지점을 변화시켜, 이 지점을 하나의 출력 도파관(예를 들어, 참조 번호 14a)에서 다른 도파관(예를 들어, 참조 번호 14b)으로 이동시킨다.
선형 시스템 이론에서 알려진 바와 같이,
Figure 112008054445217-PCT00002
의 스펙트럼 분포를 갖는 단색 아닌 WDM 광 신호는 단순히 개별 단색 신호들
Figure 112008054445217-PCT00003
의 집합(collection)으로서 간주될 수 있다. 따라서, 입력 도파관(12)이 이러한 WDM 신호로 조명되는 경우, 그의 구성 파장 컴포넌트들
Figure 112008054445217-PCT00004
각각은 상이한 지점에 포커싱되고, 상이한 출력 도파관(14) 내로 결합될 것이다. 따라서, WDM 신호의 구성 파장 채널들
Figure 112008054445217-PCT00005
는 상이한 출력 도파관들(14) 내로 물리적으로 분리, 즉 역다중화된다. 전자기장들에 적용 가능한 상호성(reciprocity) 원리를 통해, 입력 도파관(12) 상에 입사하는 파 장 λj가 출력 도파관(14j) 내로 채널링되는(channeled) 경우, 출력 도파관(14j) 상에 입사하는 동일 파장 채널 λj는 입력 도파관(12) 내로 채널링, 즉 다중화될 것이다. 따라서, 어레이 도파관 격자(10)는 어느 단부가 입력으로 선택되는가에 따라 다중화기 및 역다중화기 양자로 이용될 수 있다.
AWG들을 제조하는 데 사용되는 평면 도파관 기술은 광학 집적 기술이다. 광 네트워크 노드들이 더욱더 복잡해짐에 따라, AWG는 하나의 칩 상에 집적되는 다수의 광학 회로 요소들 중 단지 하나가 된다. 보다 높은 집적 스케일들을 갖는 소자들의 예는 다중화기/역다중화기 매칭 쌍, 애드-드롭(add-drop) 다중화기, 프로그램 가능 파장 차단기, 및 파장 선택 라우팅 스위치(wavelength-selective routing switches)를 포함한다. 물론, 하나 이상의 어레이 도파관 격자를 포함할 수 있는 다른 집적 광학 회로들이 존재한다.
AWG의 광학 필터 대역 형상 및 위상 응답의 정밀도 및 안정성을 더욱 엄격히 제어하는 한 가지 방법은 AWG의 중심 파장을 제어하는 것이다. AWG의 중심 파장
Figure 112008054445217-PCT00006
는 AWG의 위상 도파관들을 통한 위상 시프트에 의존한다. ("중심 파장"은 특정 출력 도파관 내로 최적으로 또는 거의 최적으로 채널링된 파장을 의미한다.) 위상 시프트는 도파관들의 굴절률에 의존하며, 이 굴절률은 도파관들의 온도에 의존한다. 실리카 기반 도파관들(silica-based waveguides)에 대해, 굴절률의 온도 계수
Figure 112008054445217-PCT00007
의 크기는 10-5/(℃) 또는 섭씨 온도당 10 ppm 정도이며, 이는 유사한 크기의 파장 온도 계수
Figure 112008054445217-PCT00008
및 1.5 마이크로미터 파장에서 약 2 GHz/(℃)의 온도 주파수 계수
Figure 112008054445217-PCT00009
로 변환된다. 약 100 GHz 이하의 채널 간격에 대해, 심지어 60℃의 상업적 온도 범위에 걸친 어레이 도파관 격자의 동작도 문제가 된다. 더욱이, 고비용의 트리밍(trimming) 없이는, 비교적 좁은 채널 간격에 대해 충분한 중심 파장 정확도를 갖는 어레이 도파관 격자들을 제조하기가 어렵다. 이러한 이유로 인해, 어레이 도파관 격자들 및 유사한 광학 컴포넌트들이 중심 파장 안정화된다(center wavelength-stabilized).
가장 일반적으로 이러한 안정화는 광학 칩의 온도를 능동적으로 조절함으로써 달성된다. 이러한 방법에 따르면, 가열 요소가 컴포넌트의 온도를 설정점 온도로 균일하게 상승시킨다. 설정점 온도의 선택을 변경하는 것은 격자의 선택된 중심 파장으로의 튜닝을 허가하여, 트리밍에 대한 필요를 없애거나 감소시키며, 수율을 향상시킨다. 어레이 도파관 격자를 열적으로 튜닝하는 기본 방법에 대한 하나의 변형에서, 위상 어레이의 일부 도파관들의 길이들을 어레이의 다른 도파관들의 길이보다 더 길게 커버하도록 집적 히터(integrated heater)가 패터닝된다. 히터의 형상이 적절히 선택되는 경우, 패터닝된 히터의 동작에 의해 생성되는 국부적 가열은 인접 도파관들 간의 유효 광학 경로 길이 차이의 증가를 유발한다. 즉, 이것은 어레이의 도파관들에 대해 균일하게 분포된 히터로부터 결과되었을 것보다 높은 비율로 파형의 틸팅(tilting)이 증가(또는 감소)하게 한다. 패터닝된 히터는 위상 도파관들에 불균일하게 영향을 미치므로, 중심 파장의 히터 온도에 대한 민감 도가 증가하며, 그와 함께 격자의 튜닝 범위가 증가한다. 따라서, 중심 파장의 시프트(shifting)는 더 효율적이 되며, 출력 파형의 동일한 열-광학 틸트(thermo-optic tilt)를 생성하기 위해 보다 적은 열 에너지가 인가될 수 있다. 본 명세서에서, 이러한 패터닝된 히터들은 "효율적인 패터닝된 히터들"로 지칭될 것이다.
광학 집적 회로들은 어레이 도파관 격자, 도파관, 광 결합기, 분할기(splitter), 3차원 광학 메모리 소자, 브래그 격자, 광 감쇠기, 광 분할기, 광 필터, 광 스위치, 레이저, 변조기, 상호접속(interconnects), 광 격리기(optic isolators), 광학 애드-드롭 다중화기(optical add-drop multiplexer; OADM), 광 증폭기, 편광기(optical polarizers), 광 순환기, 위상 시프터, 광 미러/반사기, 광 위상 지연기, 광 검출기, 및 다른 광학 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 광학 집적 회로들은 전기 집적 회로에 유추하여 일반적으로 광학 집적 회로라고 하지만, 엄격한 의미에서는 '회로'가 아니다(예를 들어, 이들은 '접지' 경로를 갖지 않는다). 전기(반도체) 집적 회로의 경우에서와 같이, 공유 기판 상의 여러 광학 컴포넌트의 제조는 제조 동안의 상당한 비용 절약 및 보다 작은 크기의 어셈블리를 포함하는 여러 이익을 낳는다. 공통 기판 상의 평면 도파관들과 함께 형성되는 다중 소자 광학 집적 회로는 "평면 광파 회로(planar lightwave circuit)" 또는 PLC라고 한다.
AWG를 DWDM에 일반적으로 사용되는 100 GHz 광 주파수 그리드로 직접 제조하기 위하여, 절대 굴절률의 정확도는 10-5보다 좋아야 할 필요가 있을 것이다. 이러 한 레벨의 프로세스 제어는 현재 달성하기 어렵다. 이미 설명된 바와 같이, 실제 제조 변화들은 능동적 안정화를 위해 선택된 동작 온도를 조정함으로써 보상될 수 있다. 동일 칩 상의 2개의 AWG가 동일 안정화 온도를 요구할 가능성은 없다. 현재 이용되는 파장 안정화 방법들의 경우, 소정의 PLC 상의 둘 이상의 격자를 열적으로 제어하는 것은 어렵다.
따라서, 광학 컴포넌트들을 정밀하게 온도 안정화하기 위한 방법들이 필요하다. 또한, 공통 기판 상에 다수의 온도 안정화된 컴포넌트들, 특히 어레이 도파관 격자들을 포함할 수 있는 광파 회로들이 필요하다. 또한, 광학 컴포넌트들의 중심 파장을 안정되게 유지하기 위해 높은 정확도로 광학 컴포넌트들의 온도를 제어하는 방법들이 필요하다.
본 발명은 이러한 필요들 중 하나 이상을 만족시키는 장치 및 방법들에 관한 것이다. 여기에 개시되는 본 발명은 광학 컴포넌트의 온도의 함수인 광학 파장 응답(예를 들어, 중심 파장)을 갖는 광학 컴포넌트, 및 광학 컴포넌트에 근접 배치되어 광학 컴포넌트의 온도 상승을 유도할 수 있는 가열 요소를 포함하는 집적 광학 소자이다. 광학 컴포넌트의 제1 유효 온도에서, 광학 컴포넌트의 광학 파장 응답은 소정 파장과 실질적으로 동일하다. 집적 광학 소자는 온도 감지 요소의 위치에서 온도의 지시들을 생성할 수 있는 온도 감지 요소를 더 포함하는데, 가열 요소에 의해 상기 위치에서 유도되는 온도 상승은 광학 소자의 적어도 하나의 영역에서 가열 요소에 의해 유도되는 대응하는 온도 상승을 초과한다. 온도 감지 요소 및 가열 요소 양자는 온도 제어기에 결합될 수 있고, 온도 제어기는 온도 감지 요소로부터 온도의 지시들을 수신하며, 광학 파장 응답을 소정 파장으로 구동하기 위해 온도의 지시들에 기초하여 가열 요소에서 소비되는(dissipated) 전력을 설정한다. 집적 광학 소자는, 광학 소자의 안정된 열적 상태 동안에 온도 감지 요소에 의해 생성되는 온도의 지시들이 가열 요소에서 소비되는 전력의 제1의 실질적으로 선형인 함수로서 변하고, 광학 컴포넌트의 유효 온도가 가열 요소에서 소비되는 전력의 제2의 실질적으로 선형인 함수로서 변하도록 설계된다.
제1의 실질적으로 선형인 함수는 가열 요소에서 소비되는 전력에 따른 온도 지시들의 증가율인 제1 열적 상수에 의해 특성화되고, 제2의 실질적으로 선형인 함수는 가열 요소에서 소비되는 전력에 따른 광학 파장 응답의 변화율인 제2 열적 상수에 의해 특성화된다.
동작에 있어서, 온도 제어기는 제1 기간 동안, (i) 제1 기간 동안에 온도 감지 요소로부터 수신한 하나 이상의 온도 지시, (ii) 제1 기간 동안에 가열 요소에 의해 소비되는 전력, 및 (iii) 제1 열적 상수에 기초하여 광학 컴포넌트의 전역 온도를 추정한다. 이어서, 온도 제어기는 다음의 계산들, 즉
(1) 제1 유효 온도와 제1 기간 동안의 광학 컴포넌트의 전역 온도의 추정치 간의 차이의 계산;
(2) 제1 열적 상수 대 제2 열적 상수의 비율의 계산;
(3) 상기 차이와 비율의 곱의 계산; 및
(4) 설정점을 얻기 위해 제1 기간 동안 광학 컴포넌트의 전역 온도의 추정치에 상기 곱을 더하는 계산
을 수행함으로써, 제1 기간에 이어지는 제2 기간 동안, 온도 제어기가 온도 감지 요소의 온도 지시들을 구동하는 설정점을 결정한다.
집적 광학 소자의 다른 실시예는 전술한 부품들의 두 세트, 즉 2개의 광학 컴포넌트, 2개의 가열 및 온도 감지 요소들, 그리고 2개의 온도 제어기를 포함한다. 컴포넌트들의 각 세트는 특정 중심 파장에 대응하는 컴포넌트의 특정 유효 온도에서 각각의 광학 컴포넌트(예를 들어, 광학 필터)를 안정화하기 위해 실질적으로 다른 세트와 독립적으로 기능한다. 2개의 중심 파장은 동일할 수 있지만, 2개의 파장이 동일한 경우에도, 2개의 격자의 유효 온도들은 통상적으로 상이할 것이다. 옵션으로, 양 광학 컴포넌트들을 안정화하기 위해 단일 온도 제어기가 사용될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 집적 광학 소자는 제1 및 제2 광학 컴포넌트들, 제1 및 제2 가열 요소들, 온도 감지 요소 및 온도 제어기를 포함한다. 제1 광학 컴포넌트는 제1 광학 컴포넌트의 온도의 함수인 제1 광학 파장 응답을 가지며, 제1 광학 파장 응답은 제1 광학 컴포넌트의 제1 유효 온도에서의 제1 소정 파장과 실질적으로 동일하다. 제1 가열 요소는 제1 광학 컴포넌트에 근접 배치되고, 제1 광학 컴포넌트의 온도 상승을 유도할 수 있으며, 온도 감지 요소는 제1 온도 감지 요소의 제1 위치에서 온도의 지시들을 생성할 수 있다. 제1 위치는 제1 가열 요소에 의해 제1 위치에서 유도되는 온도 상승이 광학 소자의 제1 위치에서 떨어진 제1 영역에서 제1 가열 요소에 의해 유도되는 대응하는 온도 상승을 초과하는 위치이다. 통상적으로, 제1 온도 감지 요소는 제1 가열 요소 및 제1 광학 컴포넌트 근처에 배치된다. 온도 제어기는 제1 가열 요소 및 제1 온도 감지 요소에 결합되어, 제1 온도 감지 요소로부터 온도의 지시들을 수신하고, 제1 광학 파장 응답을 제1 소정 파장으로 구동하기 위해 제1 온도 감지 요소로부터 수신한 온도의 지시들에 기초하여 제1 가열 요소에서 소비되는 전력을 설정할 수 있다.
제2 광학 컴포넌트는 제2 광학 컴포넌트의 온도의 함수인 제2 광학 파장 응답을 가지며, 제2 광학 파장 응답은 제2 광학 컴포넌트의 제2 유효 온도에서의 제2 소정 파장과 실질적으로 동일하다. 제2 가열 요소는 제2 광학 컴포넌트에 근접 배치되며, 제2 광학 컴포넌트의 온도 상승을 유도할 수 있다.
이 실시예의 컴포넌트 배치 및 다른 설계 선택들은, 안정된 열적 상태 동안 제1 온도 감지 요소에 의해 생성되는 온도의 지시들이 제1 가열 요소에서 소비되는 전력의 제1의 실질적으로 선형인 함수로서 변하도록 하는데, 제1의 실질적으로 선형인 함수는 제1 온도 감지 요소에 의해 생성되는 온도 지시들의 제1 가열 요소에서 소비되는 전력에 따른 변화율인 제1 열적 상수에 의해 특성화된다. 안정된 열적 상태 동안의 제1 광학 컴포넌트의 유효 온도는 제1 가열 요소에서 소비되는 전력의 제2의 실질적으로 선형인 함수로서 변하는데, 제2의 실질적으로 선형인 함수는 제1 가열 요소에서 소비되는 전력에 따른 제1 광학 컴포넌트의 유효 온도의 변화율인 제2 열적 상수에 의해 특성화된다. 안정된 열적 상태 동안의 제2 광학 컴포넌트의 유효 온도는 제2 가열 요소에서 소비되는 전력의 제3의 실질적으로 선형인 함수로서 변하는데, 제3의 실질적으로 선형인 함수는 제2 가열 요소에서 소비되는 전력에 따른 제2 광학 컴포넌트의 유효 온도의 변화율인 제3 열적 상수에 의해 특성화된다.
동작에 있어서, 온도 제어기는 제1 기간 동안, (i) 제1 온도 감지 요소로부터 수신되는 하나 이상의 온도 지시, (ii) 제1 가열 요소에 의해 소비되는 전력, 및 (iii) 제1 열적 상수에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 광학 컴포넌트의 전역 온도를 추정하는 데 사용될 수 있다. 이어서, 온도 제어기는 제1 설정점을 결정하는 데 사용될 수 있으며, 온도 제어기는 제1 기간에 이어지는 제2 기간 동안에 제1 온도 감지 요소에 의해 생성되는 온도 지시들을 제1 설정점으로 구동한다. 제1 설정점은 다음과 같이 결정될 수 있다.
온도 제어기는 (1) 제1 유효 온도와, 전역 온도의 추정치 사이의 제1 차이를 계산하고, (2) 제1 열적 상수 대 제2 열적 상수의 비율을 계산하고, (3) 상기 제1 차이와 상기 비율의 제1 곱을 계산하고, (4) 상기 제1 곱을 전역 온도의 추정치에 더하여 제1 설정점을 얻는다.
또한, 온도 제어기는 제2 설정점을 결정하는 데 사용될 수 있으며, 온도 제어기는 제2 가열 요소에서 소비되는 전력을 제2 설정점으로 설정한다. 제2 설정점은 다음과 같이 결정될 수 있다.
온도 제어기는 (1) 제2 열적 상수와 제1 가열 요소에서 소비되는 전력의 제2 곱을 계산하고, (2) 제2 유효 온도에서 제2 유효 온도를 감산하여 제2 차이를 계산하고, (3) 제2 곱을 제2 차이에 더하여 합을 계산하고, (4) 합을 제3 열적 상수로 나누어 제2 설정점을 얻는다. 본 발명의 이들 및 다른 특징들 및 양태들은 아래의 설명 및 첨부된 청구범위를 참조하여 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 어레이 도파관 격자를 나타내는 도면.
도 2A는 본 발명에 따른 온도 제어식 어레이 도파관 격자의 평면도.
도 2B는 도 2A의 A-A' 라인을 따라 취한 온도 제어식 어레이 도파관 격자의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른, 다수의 도파관을 커버하는 요소들을 갖는 집적 패터닝된 히터를 갖는 어레이 도파관 격자의 평면도.
도 4는 본 발명에 따른, 어레이 도파관 격자의 히터를 구동하기 위한 온도 제어 시스템의 간단한 하이 레벨 개략 블록도.
도 5는 본 발명에 따른, 국부 온도 센서를 갖는 어레이 도파관 격자의 평면도.
도 6A 및 도 6B는 본 발명에 따른, 어레이 도파관 격자를 온도 안정화하기 위한 반복 프로세스의 선택된 단계들을 나타내는 도면.
도 7은, 각자가 패터닝된 히터로 커버되고 온도 센서를 갖는 2개의 어레이 도파관 격자의 조합의 간단한 하이 레벨 개략 블록도.
도 8은, 각자가 패터닝된 히터로 커버되고 단일 온도 센서를 공유하는 2개의 어레이 도파관 격자의 조합의 간단한 하이 레벨 개략 블록도.
이제, 첨부된 도면들에 도시된 본 발명의 여러 실시예를 상세히 참조할 것이 다. 가능한 어디에서나, 도면들 및 설명에서 동일 또는 유사한 참조 번호들이 동일 또는 유사한 부분들을 나타내는 데 사용된다. 도면들은 간략화된 형태이며 정확한 축척으로 그려진 것은 아니다. 단지 편의 및 명료화의 목적으로, 상, 하, 좌, 우, 상방, 하방, 상부, 위, 아래, 옆, 뒤 및 앞 등의 방향 용어들이 첨부 도면들과 관련하여 사용될 수 있다. 이들 및 유사한 방향 용어들은 어떠한 방식으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 또한, 어레이 도파관 격자, 격자 및 AWG라는 용어들은 그 차이가 표시되거나 문맥으로부터 달리 명백하지 않는 한은 교환 가능하게 사용된다. AWG 및 균등 용어들은 물리적 도파관 어레이 및 이러한 어레이에 기초하는 광학 필터 소자 양자를 지칭하는 데 사용된다.
도면들을 더 구체적으로 참조하면, 도 2A 및 2B는 각각, 본 발명에 따른 예시적인 온도 제어식 어레이 도파관 격자(200)의 평면도 및 단면도(A-A' 라인을 따름)를 나타낸다. 격자(200)는 이 특정 실시예에서 실리콘으로 제조될 수 있는 평면 기판(205) 상에 형성될 수 있다. 기판(205) 상에 하부 클래딩 층(lower cladding layer)(210)이 배치될 수 있으며, 하부 클래딩 층(210) 상에 복수의 도파관(220)이 형성될 수 있다. 상부 클래딩 층(215)이 하부 클래딩 층(210) 및 도파관들(220) 상에 형성되어, 2개의 클래딩 층(210, 215)이 도파관들(220)을 둘러쌀 수 있다. 클래딩 층들(210, 215)은 실리카로 제조될 수 있고, 도파관들(220)은 도핑된 실리카로 제조될 수 있다. 도파관들(220)의 재료의 굴절률은 클래딩 층들(210, 215)의 재료들의 굴절률보다 높을 수 있으며, 따라서 광은 도시된 단면의 평면에 수직인 방향으로 도파관들(220)을 통해 이동할 수 있다. 도 2A로부터 알 수 있는 바와 같이, 도파관들(220)은 곡선형(curvilinear)일 수 있으며, 따라서 이들 각각의 종단들 사이에 상이한 길이 및 위상 시프트를 제공할 수 있다.
다른 형상들도 사용될 수 있지만, 집적 패터닝된 히터(227)는 웨지(wedge) 형상일 수 있다. 히터(227)는 버스들(230A-D) 및 히터 요소들(235A, 235B)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 각각의 히터 요소(235)는 도파관들(220) 중 하나의 위에서 한 쌍의 버스들(230) 사이에 걸치며(span), 단위 길이당 동일한 전력을 소비하도록 설계될 수 있다. 버스들(230)은 히터 요소들(235) 각각에 비교적 일정한 동작 전압을 제공하기 위해 히터 요소들(235)보다 두꺼울 수 있다. 따라서, 히터 요소들(235)에 의해 커버되는 도파관들(220)의 부분들의 단위 길이당 생성되는 열 또한 실질적으로 동일할 수 있다. 결과적으로, 히터(227)의 동작으로 인한 광파들의 결과적인 틸팅은 히터(227)의 동작에 의해 발생하는 비교적 작은 왜곡과 함께 발생한다.
히터(227)에 의해 인가되는 전력의 변화에 대한 도파관들(220)의 굴절률의 응답 시간은 1 밀리초보다 클 수 있다(1 밀리초보다 작은 응답 시간도 가능하다). 이것은 히터(227)가 직류(DC)에 의해서만이 아니라, 교류(AC) 또는 펄스 폭 변조(PWM)된 전기 신호들이 적절히 높은 주파수들을 갖는 한, 이들에 의해서도 동작될 수 있게 한다. 몇몇 실시예에서, 이 주파수들은 응답 시간의 역수에 의해 결정되는 임계치 이상일 수 있다. 다른 보다 구체적인 실시예들에서, 이 주파수들은 약 1 KHz 이상일 수 있다.
참조 번호 225는 격자(200)의 온도를 모니터링하기 위한 예시적인 온도 센서 를 나타낸다. 일 실시예에서, 이 센서는 히터(227)와 동일한 재료로 제조될 수 있고, 상부 클래딩 층(215) 상에 배치되고, 히터 버스들(230) 및 히터 요소들(235)과 함께 형성될(shaped) 수 있다. 온도 센서(225)에 사용되는 재료는 양의 저항 온도 계수를 가지며, 관련 온도들의 스펙트럼에 대해, 예를 들어 약 30 내지 120℃의 범위에서 실질적으로 선형인 거동(behavior)을 나타낸다. 격자(200)의 소정 변형들에서, 센서(225)를 제조하는 데 사용되는 재료는 백금, 니켈 및 텅스텐이다. 도 2A에 도시된 바와 같이, 온도 센서(225)의 특정 패턴은 버스들(230A, 230B)의 상당 부분을 따라 연장하여, 그의 위치에 따른 온도들의 소정 평균을 제공한다. 다른 예시적인 온도 센서 설계가 도 5에 도시되어 있는데, 이 온도 센서(525)는 격자(500)의 온도의 보다 국부적인 판독을 제공한다.
도 3은 본 발명에 따른 예시적인 어레이 도파관 격자(300)의 평면도를 나타낸다. 이 도면으로부터 알 수 있듯이, 패터닝된 히터(327)의 히터 요소들(335)은 버스들(330)의 각 쌍 사이에 지그재그식으로 배치된다. 각각의 히터 요소(335)의 길이는 실질적으로 동일할 수 있으며, 단위 길이당 각 히터 요소(335)의 저항 또한 실질적으로 일정할 수 있다. 물론, 각각의 요소(335)는 단위 길이당 실질적으로 동일한 전력을 소비할 수 있다. 히터 요소들(335)은 상이한 수의 도파관들(320)을 커버하기 위해 지그재그식으로 배치되는데, 이는 도파관들(320)이 도 3의 상부 쪽으로 더 길고, 도 3의 하부 쪽으로 더 짧기 때문이다. 더욱이, 도파관들(320) 중 하나의 상이한 부분들이 상이한 히터 요소들(335)에 의해 커버될 수 있다. 예를 들어, 양 도파관들(320A, 320B)의 부분들을 각각 커버하는 히터 요소들(335A, 335B)을 참조한다.
평면 광파 회로들 상에 어레이 도파관 구조들을 제조하기 위한 프로세스들은 일반적으로 이 기술분야의 전문가들에게 알려져 있으며, 따라서 이들을 상세히 설명할 필요가 없다. 완벽함을 위해, 간단한 설명이 이어진다.
다시, 도 2A 및 2B를 참조하면, 하부 클래딩 층(210)은 열적 산화, 화학 기상 증착(chemical-vapor deposition; CVD), 화염 가수분해 증착(flame hydrolysis deposition; FHD) 및 레이저 반응성 증착(laser reactive deposition; LRD)과 같은 공지 기술들을 이용하여 기판(205) 상에 성장 또는 증착될 수 있다. 도핑된 실리카 층이 또한 CVD, FHD 또는 LRD를 이용하여 하부 클래딩 층(210) 상에 증착될 수 있다. 도핑된 실리콘 층은 하부 클래딩 층(210)의 굴절률보다 높은 굴절률을 갖는다. 포토리소그라피 기술들을 이용하여, 곡선형 도파관들(220)을 정의하는 포토레지스트 마스크를 도핑된 실리콘 층 상에 전사할 수 있으며, 마스크를 통해 노출된 도핑된 실리카 층의 영역들의 반응성 이온 에칭에 의해 도파관들(220)이 형성될 수 있다. 이어서, 포토레지스트 마스크가 제거되고, CVD, FHD 또는 LRD를 이용하여 도파관들(220) 및 하부 클래딩 층(210) 상에 상부 클래딩 층(215)이 증착될 수 있다. 상부 클래딩 층(215)은 도파관들(220)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 실리카 또는 도핑된 실리카로 제조될 수 있다. 하나의 특정 실시예에서, 상부 클래딩 층(215)의 굴절률은 하부 클래딩 층(210)의 굴절률과 실질적으로 매칭되며, 도파관들(220)의 상부 표면들 상에서 약 5 내지 약 20 마이크로미터의 두께를 갖는다.
예를 들어 CVD, LRD, FHD, 스핀-온 코팅, 증발, 또는 스퍼터링 기술들을 이 용하여 상부 클래딩 층(215) 상에 박막 도전층이 형성될 수 있다. 도전층은 다른 포토레지스트 마스크 및 에칭 프로세스를 이용하여 집적 히터(227) 및 온도 센서(225)로 패터닝될 수 있다. 이어서, 격자(200)의 소정 변형들에서, 전체 소자는 예를 들어 CVD 또는 LRD 또는 FHD에 의해 증착되는 실리콘 이산화물(silicon dioxide) 또는 실리콘 산질화물(silicon oxynitride)로 제조될 수 있는 보호층으로 코팅될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른, 어레이 도파관 격자의 히터를 구동하기 위한 예시적인 온도 제어 시스템(400)의 하이 레벨 개략 블록도를 나타낸다. 참조 번호들 427 및 425는 각각 격자의 히터 및 온도 센서를 나타낸다. 온도 보상 전류원(440)이 RTD(resistance temperature device; 저항 온도 소자) 센서(425)를 구동할 수 있다. 다양한 서미스터, 다이오드 및 열전쌍(thermocouple)도 온도 센서로서 사용될 수 있다. 또한, 전류원(440)은 시스템(400)의 동작의 원리에 영향을 주지 않고 전류 싱크(sink)로 대체될 수 있다는 점에 유의한다.
온도 센서(425) 양단에 발생하는 전압은 도 4에 도시된 아날로그/디지털(A/D) 변환기와 같은 온도 판독기(442)로 입력될 수 있다. 비교기(445)가 온도 판독기(442)로부터 수신된 판독치와 입력(446)으로부터 수신된 설정점 전압을 비교할 수 있으며, 출력(447)에서 차이 신호를 생성할 수 있다. 이어서, 차이 신호는 필터링 메커니즘(450)을 통과할 수 있으며, 히터 구동기 회로(455)를 제어할 수 있다. 도시된 실시예에서, 히터 구동기 회로(455)는 펄스 폭 변조기일 수 있으며, 필터링 메커니즘(450)은 저역 통과 시간 평균 필터일 수 있다.
비교기(445) 및 필터 메커니즘(450)은 마이크로컨트롤러에 의해 실행되는 프로그램 코드로 구현될 수 있다. 마이크로컨트롤러는 주기적으로 (동일 마이크로컨트롤러의 일부일 수 있는) A/D 변환기(442)의 동작을 개시하고, A/D 변환기(442)에 의해 생성되는 출력을 판독할 수 있다. 이어서, 마이크로컨트롤러는 판독치를 입력(446)에서의 설정점 온도 신호와 비교하고, 두 신호 간의 차이를 계산하며, 소정의 기간 동안 차이를 평균하여 출력(451)에서 히터 제어 신호를 생성할 수 있다.
예시적인 온도 제어 시스템(400)의 소정의 변형들에서, 평균하는 기간은 시스템(400)의 열적 시상수, 즉 광학 필터의 파장 응답의 변화에 대한 히터 출력의 변화의 전달을 기술하는 시상수 정도일 수 있다. 온도 제어 시스템(400)의 보다 구체적인 변형들에서, 평균하는 기간은 시스템의 열적 시상수의 약 1.5 내지 5배일 수 있다.
필터링 메커니즘(450)의 출력(451)은 히터 구동기 회로(455)의 출력(456)에서의 신호의 펄스 폭을 제어한다. 비교기(445)의 극성은, 비교기(445)가 그의 입력(446)에서의 신호에 대응하는 온도가 센서(425)에 의해 검출되는 온도보다 높은 것으로 검출할 때 회로(455)에 의해 출력되는 펄스들의 폭이 증가하도록 하는 극성일 수 있다. 이와 같이, 설정점 전압의 변화는 일대일 대응으로 온도 센서(425)의 온도를 변화시킨다.
본 발명에 따른 어레이 도파관 격자용의 온도 제어기를 구현하기 위한, 아날로그 및 디지털 제어기 구현들 양자를 포함하는, 많은 다른 방법이 존재한다. Omega Engineering, Inc., 1 Omega Drive, Stamford, CT, www.omega.com, 1-800- 872-9436으로부터 입수 가능한 온도 제어기들을 포함하는 기성(off-the-shelf) 온도 제어기들도 다수의 소스로부터 제공될 수 있다.
이제, 어레이 도파관 격자, 예를 들어 도 2의 격자(200)를 튜닝하고 온도 안정화하기 위한 방법을 설명하면, "유효 온도" 또는
Figure 112008054445217-PCT00010
의 개념이 정의된다. 이 문서에서 위에 설명된 어레이 도파관 격자의 동작 이론으로부터, 격자의 중심 파장
Figure 112008054445217-PCT00011
는 격자의 균일 온도 t의 함수임이 분명하다. 이러한 함수 의존성은 여기서
Figure 112008054445217-PCT00012
로 표시된다. 격자의 온도가 격자 전반에서 균일하지 않을 때, 격자의 통과 대역(passband)의 소정의 위상 에러 및 왜곡이 발생할 수 있지만, 식별 가능한 중심 파장
Figure 112008054445217-PCT00013
는 아마도 유지될 것이다. 이러한 열적 상태에서의 격자의 유효 온도
Figure 112008054445217-PCT00014
는 동일 격자를 참조하여 정의되지만, 균일하게 가열되는데, 즉
Figure 112008054445217-PCT00015
이다. 즉, 중심 파장
Figure 112008054445217-PCT00016
을 갖는 불균일하게 가열된 격자의 유효 온도
Figure 112008054445217-PCT00017
는 동일한 중심 파장
Figure 112008054445217-PCT00018
을 갖는 동일 격자의 균일 온도와 동일하다.
또한, 센서 온도
Figure 112008054445217-PCT00019
, 및 어레이 도파관 격자 전반에 영향을 미치는 온도인 전역 또는 환경 온도
Figure 112008054445217-PCT00020
의 개념들이 정의된다. 패터닝된 집적 히터로 커버된 격자에 대해, 히터에 인접하는 센서의 온도
Figure 112008054445217-PCT00021
는 환경 온도
Figure 112008054445217-PCT00022
보다 높을 것으로 예상되는데, 이는 패터닝된 히터가 격자의 일부를 커버하고 있고, 히터로부터의 열이 히터로부터 떨어진 칩의 영역들로 흐를 것이기 때문이다.
경험적인 발견들 및 유한 요소 열적 및 광학적 분석들 양자는 2개의 유용한 결과에 이른다.
Figure 112008054445217-PCT00023
Figure 112008054445217-PCT00024
식 1 및 2에서, W는 패터닝된 히터에서 소비되는 전력이고,
Figure 112008054445217-PCT00025
는 패터닝된 히터의 전력에 대한 Tr의 감도를 나타내는 상수이고,
Figure 112008054445217-PCT00026
는 패터닝된 히터의 전력에 대한 유효 온도의 감도를 나타내는 상수이다. 식 1은 결국 일정한 열적 저항, 즉 온도 상승과 히터에서 소비되는 전력 간의 선형 관계의 표현이다. 따라서, 격자와 환경(Te) 간의 온도 차이는 열적 상수와, 격자의 히터에서 환경으로 흐르는 총 전력(W)의 곱이다. 중간 지점에서의 온도(Tr)를 결정하고, 총 열 흐름(W) 및 열적 상수
Figure 112008054445217-PCT00027
에 대한 상관성을 아는 것에 의해, 환경(Te)의 온도 및 격자 하의 온도 양자를 계산할 수 있다. 식 2는 단지, 히터에 의해 유도되는 유효 온도
Figure 112008054445217-PCT00028
로 변환되는 광학 필터의 고유 열적 의존성의 표현이다.
Figure 112008054445217-PCT00029
는
Figure 112008054445217-PCT00030
보다 클 것으로 예상되는데, 이는 패터닝된 히터가 균일한 히터보다 더 효율적으로 격자 내의 파면(wavefront)을 틸팅하도록 설계되기 때문이다.
Tr을 측정하는 센서가 열 흐름으로부터 너무 멀리 있을 때 등에 식 1 및 2의 정확도가 저하되는 광학 칩을 설계하는 것이 가능하다는 점에 유의한다. 본 발명에 따른 소정 실시예들에서, 광학적 및 열적 설계들은 식 1 및 2의 정확도가 특정 응용에 대해 바로 적합한 소정의 한계들 내에 있는 것일 수 있다. 예를 들어, 설계들은 전체 환경 온도 범위에 대해 약 1℃보다 많게 식 1 및 2로부터 벗어나지 않도록 요구될 수 있다. 확인은 경험적으로 또는 광학적 및 열적 모델링을 통해 수행될 수 있다.
위의 두 식 각각은 3개의 변수, 즉 식 1에서는 Tr, Te 및 W, 그리고 식 2에서는 Tλ, Te 및 W를 갖는다. 히터에서 소비되는 전력(W)은 히터 구동기에 의해 인가되는 전압 및 전류를 모니터링(또는 설정)함으로써 직접 측정(또는 설정)될 수 있다. Tr 및 Te 양자는 추정되거나, 온도 센서들에 의해 측정될 수 있다. 사실상, Tr은 온도 센서(225)의 온도 판독치이다. Tr 및 W가 주어질 때, 식 1
Figure 112008054445217-PCT00031
로부터 Te를 계산할 수 있다. 따라서, Te는 측정될 필요가 없다. Te가 알려지면, Tλ는 식 2로부터 직접 계산될 수 있다. 이들 두 단계를 하나로 결합하면, Tr로부터 Tλ를 계산하기 위한 식이 얻어질 수 있다.
Figure 112008054445217-PCT00032
이 식에 따라 온도 안정화를 구현할 때, W는 측정 또는 설정될 수 있으며, 설정점 온도로 참조되고 Ts로 표기되는 Tr에 대한 타겟 또한 선택될 수 있다. 이 실시예에서, Ts는 균일한 격자 온도를 나타내지 않지만, 적어도 예측되는 환경 조건들 하의 양호한 설계에 대해, 온도 제어기에 의해 유지되는 설정점 온도와 바로 유사하다. 상수들
Figure 112008054445217-PCT00033
및
Figure 112008054445217-PCT00034
은 경험적으로 결정되거나, 또는 예를 들어 유한 요소 열적 및 광학적 분석들을 이용하여 정확히 추정될 수 있다. 따라서, 식 3은 단일 센서에 의해 제공되는 온도 판독치 Tr 및 히터에 인가되고 있는 전력에 대한 지식을 이용하여 격자의 설계 유효 온도(및 따라서 격자의 설계 중심 파장)를 유지하는 데 사용될 수 있다. 동적 네거티브 피드백 프로세스를 이용하여, 설계된 중심 파장에 대응하는 유효 온도인 Tλ(design)에서 격자를 안정화할 수 있다. 이러한 하나의 프로세스가 아래에 설명된다. 소정 실시예들에서, 피드백 루프는 디지털일 수 있고, 다른 실시예들에서 루프 및 피드백 프로세스는 아날로그, 또는 디지털과 아날로그의 적절한 혼합일 수 있다는 점에 유의한다.
먼저, W가 다른 상수들 및 파라미터들의 항으로 표현된다. 식 1은 다음 관계를 제공한다.
Figure 112008054445217-PCT00035
이 결과는 식 2 내로 대체될 수 있다.
Figure 112008054445217-PCT00036
마찬가지로, Tr은 Tλ 및 Te의 항으로 표현될 수 있다.
Figure 112008054445217-PCT00037
안정화 제어 프로세스의 시작에서, 초기 온도 센서 측정치 Tr(1)은 초기 유효 온도 Tλ(1) 및 초기 전역 온도 Te(1)의 추정치로서 사용될 수 있는데, 이는 적어도 반복 프로세스의 초기 지점으로서, 집적 히터가 급전되기 전에 정확한 추정치들을 산출해야 한다. 이어서, 온도 제어기에 대한 초기 설정점 온도 Ts(1)이 수정된 식 6으로부터 계산될 수 있다.
Figure 112008054445217-PCT00038
여기서, Tλ(design)은 격자의 설계 중심 파장을 얻는 데 필요한 유효 온도를 나타낸다. 온도 제어기는 계산된 설정점 온도 Ts(1)로 설정되어, 히터에 전력을 인가한다. 이것은 센서의 온도(Tr)를, 통상적으로 보다 적은 양인 전역 온도(Te)만큼 상승시킨다. 이어서, 온도 센서로부터 후속 온도 판독치 Tr(2)가 얻어지며, W(2)가 측정되고, 옵션으로 소형 신호 열적 응답 시간보다 길 수 있는 소정 기간 동안 평균된다. 그 시간에서의 전역 온도(Te(2))는 수정된 식 1로부터 계산된다.
Figure 112008054445217-PCT00039
피드백 루프는 Tr가 Ts보다 낮을 때 히터에 인가되는 전력을 증가시키고, Tr가 TS보다 높을 때 전력을 감소시키도록 제어기에게 지시하여, Tr가 Ts를 향해 이동하도록 강제한다. 전력을 얼마나 많이 증가 또는 감소시킬지를 결정할 때, 제어기는 센서 온도가 단지 설정점 온도 위 또는 아래에 있는지 뿐만 아니라, 온도들 사이의 차이의 크기('비례'), 온도 차이가 얼마나 빠르게 변하고 있는지('도함수'), 최근의 온도 이력('적분'), 및 가속도 및 대역폭과 같은 다른 인자들도 고려할 수 있다. 히터에 인가할 전력의 양을 결정할 때 이들 인자를 이용하는 기술들은 PID(proportional-integral-derivative; 비례-적분-도함수) 온도 제어기들에 관한 논문에 설명되어 있다.
격자의 유효 온도(Tλ(2))는 식 2로부터 이용될 수 있다.
Figure 112008054445217-PCT00040
이어서, 집적 히터에 대한 제2 설정점 온도 Ts(2)가 수정된 식 6으로부터 계산될 수 있다.
Figure 112008054445217-PCT00041
도 6A 및 6B에 도시된 이러한 반복 프로세스의 단계들은 격자가 설계 유효 온도가 되게 하고 격자를 그 온도로 유지하기 위해 계속 반복될 수 있다. 안정된 동작 동안, Tr 및 Ts는 대략 동일해야 한다. 계산된 Tλ와 설계된 Tλ의 차이는 이용되는 온도 안정화 스킴의 성능 척도(measure)이다. 안정화 기술들이 개별 디지털 동작들로 설명되었지만, 계산들 및 응답들은 선형이고 연속적일 수 있다. 따라서, 이 분야의 전문가는 균등한 동작들이 개별 또는 연속 방식으로 아날로그 처리에 의해 수행될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
이 시점에서 하나의 추가적인 주목이 적절하다. 집적 패터닝된 히터의 동작은 그의 풋프린트(footprint)로 국한될 필요가 없고, 통상적으로는 전혀 국한되지 않으며, 격자의 모든 부분에 어느 정도 영향을 준다. 그러나, 히터의 국한되지 않은 효과는 Te에 영향을 주는 많은 다른 환경 인자와 개념적으로 유사하다. 이 때문에, 히터의 국한되지 않은 효과는 본 설명의 과정에서 무시되었다.
위의 분석을 기억하면서, 이제 동일 기판 상에 제조된 다수의 격자(또는 다른 광학 컴포넌트들, 또는 다수의 광학 컴포넌트의 적절한 구성들)의 사례가 분석된다. 도 7은, 각자가 효율적인 패터닝된 히터로 커버되고 온도 센서를 갖는 2개의 어레이 도파관 격자(701A, 701B)의 예시적인 결합(700)을 나타낸다. 양 격자는 동일 기판 상에 제조된다.
격자(701A)는 히터(727A) 및 온도 센서(725A)와 연관될 수 있고, 격자(701B)는 히터(727B) 및 온도 센서(725B)와 연관될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 각각의 온도 센서는 그의 관련 격자의 국부적 온도에 실질적으로 응답하도록 배치될 수 있다. 대향 격자들/센서들에 대한 히터들의 교차 가열 효과(cross heating effect)(예를 들어, 히터(727B)에 의한 격자(701A)의 가열)가 존재할 수 있지만, 다시 한 번, 이러한 부차적인 효과들은 2개의 격자의 전역 온도에 영향을 주는 다른 인자들 내에 포함된다. 따라서, 각각의 격자는 도 4의 온도 제어기(400)와 유사한 온도 제어기들, 및 도 6A 및 6B의 프로세스(600)와 유사한 반복 프로세스들을 이용하여 별도로(즉, 개별적으로) 안정화될 수 있다.
교차 가열 효과들은 하나의 이로운 결과를 갖는데, 즉 이들은 2개의 히터(727)에 의해 소비되는 총 전력을 줄인다. 실제로, 2개의 히터(727)에 의해 소비되는 결합 전력은 단일 격자/히터 결합의 전력의 2배보다 상당히 적을 수 있다. 실제로, 두 히터의 결합 전력은 단일 격자/히터 결합에서 소비되는 전력보다 단지 약간 높을 수 있다.
도 8은 2개의 연관된 히터(827A, 827B)를 갖는, 하나의 기판 상에 제조된 2개의 어레이 도파관 격자(801A, 801B)의 결합(800)을 나타낸다. 결합(800)은 결합(700)과 유사하지만, 단일 온도 센서(825)를 이용하여 양 격자들(801A, 801B)을 온도 안정화한다. 온도 센서(825)는 격자(801B)에 근접 배치되며, 따라서 그의 판독치들은 격자(801A)의 온도보다 격자(801B)의 온도를 더 지시한다. 격자(801B)는 1차(primary) 격자로서 참조되며, 격자(801A)는 2차(secondary) 또는 종속 격자로서 참조된다.
다중 격자, 단일 온도 센서 칩(기판)을 온도 안정화하기 위한 방법은 이중 센서 사례와 유사하며, 한 가지 차이는 격자들 중 하나의 온도 제어가 다른 격자의 제어에 의존하며, 따라서 종속 격자의 제어는 개방 루프 프로세스가 된다는 점이다.
진행하기 전에, 다음의 변수들, 파라미터들 및 상수들이 정의된다.
1.
Figure 112008054445217-PCT00042
는 격자(801A)의 유효 온도이다.
2.
Figure 112008054445217-PCT00043
는 격자(801B)의 유효 온도이다.
3. WA는 히터(827A)에 제공되고 소비되는 전력이다.
4. WB는 히터(827B)에 제공되고 소비되는 전력이다.
5.
Figure 112008054445217-PCT00044
는 WA에 대한
Figure 112008054445217-PCT00045
의 감도이다.
6.
Figure 112008054445217-PCT00046
는 WB에 대한
Figure 112008054445217-PCT00047
의 감도이다.
7. Tr은 (위에서 다루어진 단일 격자 사례에서와 같은) 온도 센서의 온도 지시이다.
8.
Figure 112008054445217-PCT00048
는 전력 WA에 대한 온도 센서의 온도 Tr의 감도이다.
9.
Figure 112008054445217-PCT00049
는 전력 WB에 대한 온도 센서의 온도 Tr의 감도이다.
경험적 결과들 및 유한 요소 열적 및 광학적 분석들은 여러 인자 사이의 유용한 관계에 이른다.
Figure 112008054445217-PCT00050
여기서, 상수들
Figure 112008054445217-PCT00051
및
Figure 112008054445217-PCT00052
은 경험적으로, 또는 유한 요소 열적 및 광학적 분석들을 이용하여 추정될 수 있다. 격자(801A)를 종속 격자로 선택하면, 식 11은 이제 WA를 WB 및 정적 파라미터들의 함수로서 표현하고 다음의 종속성을 얻도 록 재배열될 수 있다.
Figure 112008054445217-PCT00053
본 명세서에서, 1차 격자를 안정화하는 데 사용되는 구동 전력 WB는 1차 격자(801B)의 온도에 관한 히터(827A)의 효과를 다른 환경 효과들과 함께 합치는, 단일 격자 사례에 대해 전술한 방법들에 따라 제어될 수 있다. 따라서, 구동 전력 WB는 이용 가능할 수 있는데, 이는 구동 전력이 온도 제어기에 의해 직접 설정되거나, 예를 들어 1차 격자(801B)를 통과하는 전류를 지시하는 전류 센서를 이용하여 측정될 수 있기 때문이다. WA를 결정하는 데 필요한 식 12의 모든 다른 항도 이용 가능한데, 즉 (1)
Figure 112008054445217-PCT00054
및
Figure 112008054445217-PCT00055
에 대해 사용되는 값들은 각각의 설계 중심 파장을 얻는 데 필요한 각각의 격자들의 유효 온도들이고, 이들은 여기서
Figure 112008054445217-PCT00056
및
Figure 112008054445217-PCT00057
으로 지시되며, (2) 응답 계수들
Figure 112008054445217-PCT00058
및
Figure 112008054445217-PCT00059
은 경험적으로 또는 의도된 동작에 대한 모델링(광학적 또는 열적)을 통해 결정되는 소자의 상수들이다. WB의 각각의 동작점에 대해, 종속 격자(801A)의 히터(827A)에 제공되어 소비될 적절한 전력이 다음 식을 이용하여 결정될 수 있다.
Figure 112008054445217-PCT00060
본 명세서는 본 발명의 광학 소자들 및 이들을 열적으로 튜닝하고 안정화하기 위한 방법들을 단지 설명의 목적으로 상당히 상세하게 설명하고 있다. 전체로서의 본 발명의 특정 실시예들도, 그의 특징들의 특정 실시예들도 본 발명의 일반 원리들을 제한하지 않는다. 특히, 본 발명은 어레이 도파관 격자들로 제한되는 것이 아니라, 다른 광학 소자들을 포함한다. 본 발명은 또한, 설명된 특정 온도 제어기들, 히터들, 온도 센서들, 및 다른 컴포넌트들로 제한되는 것이 아니라, 본 발명의 기초가 되는 원리들의 모든 응용으로 확장된다. 설명되는 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고, 여기에 설명되는 특정 특징들은 소정 실시예들에서 사용될 수 있지만, 다른 실시예들에서는 사용되지 않을 수도 있다. 또한, 소자의 파장 응답을 안정화하기 위한 설명된 특정 반복 프로세스는 본 발명을 제한할 필요가 없다. 다른 반복 프로세스들을 이용하여, 광학 컴포넌트들을 그들의 설계 중심 파장에서 튜닝하고 안정화할 수 있다. 컴포넌트들의 상이한 물리적 배열들 및 상이한 단계 시퀀스들 또한 본 발명의 의도된 범위 내에 포함되며, 2개의 격자를 이용하는 실시예들은 3개 이상의 격자를 이용하는 실시예들에 동일하게 적용 가능한 원리들을 설명하기 위한 것이다. 또한, 본 발명의 장치 실시예들에 관한 설명 및 청구항들에서, "결합", "접속" 및 이들의 굴절 형태소(inflectional morphemes)를 갖는 유사한 단어들은 즉각적인 또는 직접적인 접속을 의미할 필요는 없으며, 이들의 의미들 내에는 중간 요소들을 통한 접속들을 포함한다는 점에 유의해야 한다. 본 명세서에서, 파라미터 또는 양과 관련하여 사용되는 "~ 정도" 및 유사한 표현들은 어느 한 방향에서의 대략 한 차수의 크기(10의 인자)의 변형을 의미한다. 마찬가지로, 본 명세서에서 사용될 때, "범위(들) 내" 또는 "사이"라는 용어는 "범위(들) 내" 또는 "사이"라는 용어 뒤에 리스트되는 값들에 의해 정의되는 범위는 물론, 그러한 범위 내에 포함되는 임의 및 모든 하위 범위를 포함하며, 그러한 각각의 하위 범위는 그러한 범위 내의 임의의 값을 제1 종점으로, 그러한 범위 내에 있고 제1 종점보다 큰 그러한 범위 내의 임의의 값을 제2 종점으로 갖는 것으로 정의된다. 위의 개시 내에서 많은 추가 수정들이 의도되며, 소정의 사례들에서 본 발명의 소정 특징들은 다른 특징들의 대응 이용 없이도 이용될 수 있음을 이 분야의 전문가들은 이해할 것이다. 따라서, 설명적인 예들은 본 발명의 한계 및 경계, 및 본 발명에 주어지는 법적 보호를 정의하지 않으며, 그 기능은 청구범위 및 그 균등물들에 의해 제공된다.

Claims (51)

  1. 집적 광학 소자로서,
    그 자신의 온도의 함수인 광학 파장 응답을 갖는 광학 컴포넌트;
    상기 광학 컴포넌트에 근접 배치되어 상기 광학 컴포넌트의 온도 상승을 유도할 수 있는 가열 요소;
    그 자신의 위치에서 온도의 지시(indication)들을 생성할 수 있는 온도 감지 요소 - 상기 가열 요소에 의해 상기 위치에서 유도되는 온도 상승들은 상기 가열 요소에 의해 상기 광학 소자의 적어도 한 영역에서 유도되는 대응 온도 상승들을 초과함 - ; 및
    상기 광학 파장 응답을 미리 결정된 파장으로 구동하기 위해, 상기 가열 요소 및 상기 온도 감지 요소에 결합되어, 상기 온도의 지시들을 수신하고, 상기 온도 감지 요소로부터 수신된 온도의 지시들에 기초하여 상기 가열 요소에서 소비되는 전력을 설정하는 온도 제어기
    를 포함하는 집적 광학 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광학 소자의 안정된 열적 상태 동안에 상기 온도 감지 요소에 의해 생성되는 온도의 지시들은 상기 가열 요소에서 소비되는 전력의 제1의 실질적으로 선형인 함수로서 변하고,
    안정된 열적 상태 동안에 상기 광학 컴포넌트의 유효 온도는 상기 가열 요소에서 소비되는 전력의 제2의 실질적으로 선형인 함수로서 변하는 집적 광학 소자.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광학 컴포넌트는 동일하지 않은 길이의 다수의 광학 경로를 포함하는 간섭계 광학 필터(interferometric optical filter)를 포함하는 집적 광학 소자.
  4. 제3항에 있어서, 상기 간섭계 광학 필터는 어레이 도파관 격자(arrayed waveguide grating)를 포함하는 집적 광학 소자.
  5. 제4항에 있어서, 상기 가열 요소는 효율적인 패터닝된 히터를 포함하는 집적 광학 소자.
  6. 제5항에 있어서, 상기 온도 감지 요소는 저항 온도 소자를 포함하는 집적 광학 소자.
  7. 제4항에 있어서, 상기 온도 제어기는 상기 광학 파장 응답을 상기 미리 결정된 파장으로 구동하기 위해 상기 가열 요소에서 소비되는 전력의 반복 조정을 수행하는 집적 광학 소자.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제1의 실질적으로 선형인 함수는 상기 가열 요소에서 소비되는 전력에 따른 상기 온도의 지시들의 증가율인 제1 열적 상수
    Figure 112008054445217-PCT00061
    에 의해 특성화되고,
    상기 제2의 실질적으로 선형인 함수는 상기 가열 요소에서 소비되는 전력에 따른 상기 광학 파장 응답의 변화율인 제2 열적 상수
    Figure 112008054445217-PCT00062
    에 의해 특성화되고,
    상기 온도 제어기는 (i) 제1 기간 동안에 상기 온도 감지 요소로부터 수신되는 하나 이상의 온도 지시, (ii) 상기 제1 기간 동안에 상기 가열 요소에 의해 소비되는 전력, 및 (iii) 상기 제1 열적 상수에 기초하여 상기 제1 기간 동안에 상기 광학 컴포넌트의 전역 온도(global temperature)(Te)를 추정할 수 있고,
    상기 광학 컴포넌트의 상기 광학 파장 응답은 상기 광학 컴포넌트의 제1 유효 온도에서 상기 미리 결정된 파장과 실질적으로 동일하며,
    상기 온도 제어기는,
    상기 제1 유효 온도와 상기 제1 기간 동안의 상기 광학 컴포넌트의 전역 온도의 추정치 사이의 차이를 계산하고,
    상기 제1 열적 상수 대 상기 제2 열적 상수의 비율을 계산하고,
    상기 차이와 상기 비율의 곱을 계산하고,
    상기 제1 기간 동안의 상기 광학 컴포넌트의 전역 온도의 추정치에 상기 곱을 더하여 설정점을 얻음으로써,
    상기 온도 제어기가 상기 제1 기간에 이어지는 제2 기간 동안에 상기 온도 감지 요소의 온도 지시들을 구동할 설정점을 결정할 수 있는 집적 광학 소자.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 기간의 지속 기간은 상기 가열 요소에서 소비되는 전력의 변화들의 상기 광학 파장 응답의 변화들로의 전달(propagation)을 특성화하는 열적 시상수 정도인 집적 광학 소자.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제1 기간의 지속 기간은 상기 가열 요소에서 소비되는 전력의 변화들의 상기 광학 파장 응답의 변화들로의 전달을 특성화하는 열적 시상수보다 큰 집적 광학 소자.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 가열 요소는 상기 가열 요소에 의해 소비되는 전력의 실질적으로 전부를 소비하는 히터 작동부(heater active portion)를 포함하고,
    상기 온도 감지 요소는 온도의 함수로서 변하는 저항을 갖는 센서 작동부를 포함하며,
    상기 히터 및 센서 작동부들은 동일 재료로 제조되는 집적 광학 소자.
  12. 제4항에 있어서, 상기 온도 감지 요소는 상기 어레이 도파관 격자 상에 배치되는 제1의 패터닝된 도전성 박막을 포함하는 집적 광학 소자.
  13. 제12항에 있어서, 상기 가열 요소는 상기 어레이 도파관 격자 상에 배치되는 제2의 패터닝된 도전성 박막을 포함하는 집적 광학 소자.
  14. 제4항에 있어서, 상기 가열 요소는 상기 어레이 도파관 격자 상에 배치되는 패터닝된 도전성 박막을 포함하는 집적 광학 소자.
  15. 제4항에 있어서, 상기 온도 제어기는 아날로그 처리를 이용하여, 상기 온도 제어기가 상기 온도 감지 요소의 온도 지시들을 구동할 설정점을 결정할 수 있는 집적 광학 소자.
  16. 집적 광학 소자로서,
    그 자신의 온도의 함수인 제1 광학 파장 응답을 갖는 제1 광학 컴포넌트;
    상기 제1 광학 컴포넌트에 근접 배치되어 상기 제1 광학 컴포넌트의 온도 상승을 유도할 수 있는 제1 가열 요소;
    그 자신의 제1 위치에서 온도의 지시들을 생성할 수 있는 제1 온도 감지 요소 - 상기 제1 가열 요소에 의해 상기 제1 위치에서 유도되는 온도 상승들은 상기 광학 소자의 상기 제1 위치로부터 떨어진 제1 영역에서 상기 가열 요소에 의해 유도되는 대응 온도 상승들을 초과함 - ;
    상기 제1 광학 파장 응답을 제1의 미리 결정된 파장으로 구동하기 위해, 상기 제1 가열 요소 및 상기 제1 온도 감지 요소에 결합되어, 상기 제1 온도 감지 요 소로부터 상기 온도의 지시들을 수신하고, 상기 제1 온도 감지 요소로부터 수신된 상기 온도의 지시들에 기초하여 상기 제1 가열 요소에서 소비되는 전력을 설정하는 제1 온도 제어기;
    그 자신의 온도의 함수인 제2 광학 파장 응답을 갖는 제2 광학 컴포넌트; 및
    상기 제2 광학 컴포넌트에 근접 배치되어 상기 제2 광학 컴포넌트의 온도 상승을 유도할 수 있는 제2 가열 요소
    를 포함하는 집적 광학 소자.
  17. 제16항에 있어서,
    그 자신의 제2 위치에서 온도의 지시들을 생성할 수 있는 제2 온도 감지 요소 - 상기 제2 위치에서 상기 제2 가열 요소에 의해 유도되는 온도 상승은 상기 광학 소자의 제2 영역에서 상기 제2 가열 요소에 의해 유도되는 대응 온도 상승들을 초과함 - ; 및
    상기 제2 광학 파장 응답을 제2의 미리 결정된 파장으로 구동하기 위해, 상기 제2 가열 요소 및 상기 제2 온도 감지 요소에 결합되어, 상기 제2 온도 감지 요소로부터 상기 온도의 지시들을 수신하고, 상기 제2 온도 감지 요소로부터 수신된 상기 온도의 지시들에 기초하여 상기 제2 가열 요소에서 소비되는 전력을 설정하는 제2 온도 제어기
    를 더 포함하는 집적 광학 소자.
  18. 제17항에 있어서,
    안정된 열적 상태 동안에 상기 제1 온도 감지 요소에 의해 생성되는 온도의 지시들은 상기 제1 가열 요소에서 소비되는 전력의 제1의 실질적으로 선형인 함수로서 변하고,
    안정된 열적 상태 동안에 상기 제1 광학 컴포넌트의 유효 온도는 상기 제1 가열 요소에서 소비되는 전력의 제2의 실질적으로 선형인 함수로서 변하고,
    안정된 열적 상태 동안에 상기 제2 온도 감지 요소에 의해 생성되는 온도의 지시들은 상기 제2 가열 요소에서 소비되는 전력의 제3의 실질적으로 선형인 함수로서 변하며,
    상기 제2 광학 컴포넌트의 유효 온도는 상기 제2 가열 요소에서 소비되는 전력의 제4의 실질적으로 선형인 함수로서 변하는 집적 광학 소자.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 광학 컴포넌트는 제1 어레이 도파관 격자를 포함하는 집적 광학 소자.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제2 광학 컴포넌트는 제2 어레이 도파관 격자를 포함하는 집적 광학 소자.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제1의 미리 결정된 파장은 상기 제2의 미리 결정된 파장과 동일한 집적 광학 소자.
  22. 제19항에 있어서, 상기 제1 가열 요소는 효율적인 패터닝된 히터를 포함하는 집적 광학 소자.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제1의 실질적으로 선형인 함수는 상기 제1 가열 요소에서 소비되는 전력에 따른 상기 제1 온도 감지 요소에 의해 생성되는 상기 온도의 지시들의 증가율인 제1 열적 상수에 의해 특성화되고,
    상기 제2의 실질적으로 선형인 함수는 상기 제1 가열 요소에서 소비되는 전력에 따른 상기 제1 광학 파장 응답의 유효 온도의 변화율인 제2 열적 상수에 의해 특성화되고,
    상기 제1 온도 제어기는 (i) 제1 기간 동안에 상기 제1 온도 감지 요소로부터 수신되는 하나 이상의 온도 지시, (ii) 상기 제1 기간 동안에 상기 제1 가열 요소에 의해 소비되는 전력, 및 (iii) 상기 제1 열적 상수에 기초하여 상기 제1 기간 동안에 상기 제1 광학 컴포넌트의 전역 온도를 추정할 수 있고,
    상기 제1 광학 파장 응답은 상기 제1 광학 컴포넌트의 제1 유효 온도에서 상기 제1의 미리 결정된 파장과 실질적으로 동일하며,
    상기 제1 온도 제어기는,
    상기 제1 유효 온도와 상기 제1 기간 동안의 상기 제1 광학 컴포넌트의 전역 온도의 추정치 사이의 차이를 계산하고,
    상기 제1 열적 상수 대 상기 제2 열적 상수의 비율을 계산하고,
    상기 차이와 상기 비율의 곱을 계산하고,
    상기 제1 기간 동안의 상기 제1 광학 컴포넌트의 전역 온도의 추정치에 상기 곱을 더하여 설정점을 얻음으로써,
    상기 제1 온도 제어기가 상기 제1 기간에 이어지는 제2 기간 동안에 상기 제1 온도 감지 요소에 의해 생성되는 온도 지시들을 구동할 설정점을 결정할 수 있는 집적 광학 소자.
  24. 제16항에 있어서,
    안정된 열적 상태 동안에 상기 제1 온도 감지 요소에 의해 생성되는 온도의 지시들은 상기 제1 가열 요소에서 소비되는 전력의 제1의 실질적으로 선형인 함수로서 변하고, 상기 제1의 실질적으로 선형인 함수는 상기 제1 가열 요소에서 소비되는 전력에 따른 상기 제1 온도 감지 요소에 의해 생성되는 온도의 지시들의 변화율인 제1 열적 상수에 의해 특성화되며,
    안정된 열적 상태 동안에 상기 제1 광학 컴포넌트의 유효 온도는 상기 제1 가열 요소에서 소비되는 전력의 제2의 실질적으로 선형인 함수로서 변하고, 상기 제2의 실질적으로 선형인 함수는 상기 제1 가열 요소에서 소비되는 전력에 따른 상기 제1 광학 컴포넌트의 유효 온도의 변화율인 제2 열적 상수에 의해 특성화되며,
    안정된 열적 상태 동안에 상기 제2 광학 컴포넌트의 유효 온도는 상기 제2 가열 요소에서 소비되는 전력의 제3의 실질적으로 선형인 함수로서 변하고, 상기 제3의 실질적으로 선형인 함수는 상기 제2 가열 요소에서 소비되는 전력에 따른 상기 제2 광학 컴포넌트의 유효 온도의 변화율인 제3 열적 상수에 의해 특성화되며,
    상기 제1 온도 제어기는 (i) 상기 제1 온도 감지 요소로부터 수신되는 하나 이상의 온도 지시, (ii) 상기 제1 가열 요소에 의해 소비되는 전력, (iii) 상기 제1 열적 상수에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 기간 동안에 상기 제1 광학 컴포넌트의 전역 온도를 추정할 수 있고,
    상기 제1 광학 파장 응답은 상기 제1 광학 컴포넌트의 제1 유효 온도에서 상기 제1의 미리 결정된 파장과 실질적으로 동일하고,
    상기 제2 광학 파장 응답은 상기 제2 광학 컴포넌트의 제2 유효 온도에서 상기 제2의 미리 결정된 파장과 실질적으로 동일하고,
    상기 제1 온도 제어기는,
    상기 제1 유효 온도와 상기 전역 온도의 추정치 사이의 제1 차이를 계산하고,
    상기 제1 열적 상수 대 상기 제2 열적 상수의 비율을 계산하고,
    상기 제1 차이와 상기 비율의 제1 곱을 계산하고,
    상기 전역 온도의 추정치에 상기 제1 곱을 더하여 제1 설정점을 얻음으로써,
    상기 제1 온도 제어기가 상기 제1 기간에 이어지는 제2 기간 동안에 상기 제1 온도 감지 요소에 의해 생성되는 온도 지시들을 구동할 제1 설정점을 결정할 수 있으며,
    상기 제1 온도 제어기는,
    상기 제2 열적 상수와 상기 제1 가열 요소에서 소비되는 전력의 제2 곱을 계산하고,
    상기 제2 유효 온도에서 상기 제2 유효 온도를 감산하여 제2 차이를 계산하고,
    상기 제2 차이에 상기 제2 곱을 더하여 합을 계산하고,
    상기 합을 상기 제3 열적 상수로 나누어 제2 설정점을 얻음으로써,
    상기 제1 온도 제어기가 상기 제2 가열 요소에서 소비되는 전력을 설정할 제2 설정점을 결정할 수 있는 집적 광학 소자.
  25. 제24항에 있어서, 상기 제1 가열 요소는 제1의 효율적인 패터닝된 히터를 포함하고, 상기 제2 가열 요소는 제2의 효율적인 패터닝된 히터를 포함하고, 상기 제1 광학 컴포넌트는 제1 어레이 도파관 격자를 포함하고, 상기 제2 광학 컴포넌트는 제2 어레이 도파관 격자를 포함하는 집적 광학 소자.
  26. 제24항에 있어서, 상기 제1의 미리 결정된 파장은 상기 제2의 미리 결정된 파장과 동일한 집적 광학 소자.
  27. 제25항에 있어서, 상기 제1 가열 요소는 상기 제1 어레이 도파관 격자 상에 배치되는 제1 재료의 제1의 패터닝된 도전성 박막을 포함하는 집적 광학 소자.
  28. 제27항에 있어서, 상기 제1 온도 감지 요소는 상기 제1 어레이 도파관 격자에 근접 배치되는 상기 제1 재료의 제2의 패터닝된 도전성 박막을 포함하는 집적 광학 소자.
  29. 광학 소자의 광학 컴포넌트 - 상기 광학 컴포넌트는 상기 광학 컴포넌트의 온도의 함수인 광학 파장 응답을 가짐 - 를 온도 안정화하기 위한 방법으로서,
    상기 광학 소자 상에 상기 광학 컴포넌트에 근접하게 배치되고, 상기 광학 컴포넌트의 온도 상승을 유도할 수 있는 가열 요소를 제공하는 단계;
    상기 광학 소자 상에 온도 감지 요소를 제공하는 단계 - 상기 온도 감지 요소는 상기 온도 감지 요소의 위치에서 온도의 지시들을 생성할 수 있으며, 상기 위치에서 상기 가열 요소에 의해 유도되는 온도 상승들은 상기 광학 소자의 적어도 한 영역에서 상기 가열 요소에 의해 유도되는 대응 온도 상승들을 초과함 - ;
    상기 광학 파장 응답을 미리 결정된 파장으로 구동하기 위해, 상기 가열 요소 및 상기 온도 감지 요소에 결합되어, 상기 온도의 지시들을 수신하고, 상기 온도 감지 요소로부터 수신된 상기 온도의 지시들에 기초하여 상기 가열 요소에서 소비되는 전력을 설정하는 온도 제어기를 제공하는 단계
    를 포함하고,
    상기 온도 제어기는 상기 광학 소자의 선형화된 모델에 따라 상기 광학 파장 응답을 구동하는 온도 안정화 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 광학 컴포넌트는 동일하지 않은 길이의 다수의 광학 경로를 포함하는 간섭계 광학 필터를 포함하는 온도 안정화 방법.
  31. 제29항에 있어서, 상기 광학 컴포넌트는 어레이 도파관 격자를 포함하는 온도 안정화 방법.
  32. 제31항에 있어서, 상기 가열 요소를 제공하는 단계는 효율적인 패터닝된 히터를 제공하는 단계를 포함하는 온도 안정화 방법.
  33. 제31항에 있어서, 상기 가열 요소를 제공하는 단계는 상기 어레이 도파관 격자 상에 배치되는 제1의 패터닝된 도전성 박막을 제공하는 단계를 포함하는 온도 안정화 방법.
  34. 제31항에 있어서, 상기 온도 감지 요소를 제공하는 단계는 상기 어레이 도파관 격자 상에 배치되는 제2의 패터닝된 도전성 박막을 제공하는 단계를 포함하는 온도 안정화 방법.
  35. 제34항에 있어서, 상기 제1의 패터닝된 도전성 박막을 제공하는 단계는 제1 재료로 제조되는 제1의 패터닝된 도전성 박막을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 제2의 패터닝된 도전성 박막을 제공하는 단계는 상기 제1 재료로 제조되는 제2의 패터닝된 도전성 박막을 제공하는 단계를 포함하는 온도 안정화 방법.
  36. 제29항에 있어서,
    상기 광학 컴포넌트의 광학 파장 응답은 상기 광학 컴포넌트의 제1 유효 온도에서 상기 제1의 미리 결정된 파장과 실질적으로 동일하고,
    상기 온도 제어기는,
    (i) 상기 온도 감지 요소로부터 수신되는 하나 이상의 온도 지시, (ii) 상기 가열 요소에 의해 소비되는 전력, 및 (iii) 안정된 열적 상태 동안에 상기 가열 요소에서 소비되는 전력에 따른 상기 온도 지시들의 증가율에 기초하여 상기 광학 컴포넌트의 전역 온도(Te)를 추정할 수 있고,
    상기 제1 유효 온도와 상기 광학 컴포넌트의 전역 온도의 추정치 사이의 차이를 계산하고, 제1 열적 상수 대 제2 열적 상수의 비율을 계산하고, 상기 차이와 상기 비율의 곱을 계산하고, 상기 전역 온도의 추정치에 상기 곱을 더하여 설정점을 얻음으로써, 상기 온도 제어기가 상기 온도 감지 요소의 온도 지시들을 구동할 설정점을 결정할 수 있는 온도 안정화 방법.
  37. 광학 소자의 광학 컴포넌트 - 상기 광학 컴포넌트는 상기 광학 컴포넌트의 온도의 함수인 광학 파장 응답을 갖고, 상기 광학 파장 응답은 상기 광학 컴포넌트가 제1 유효 온도에 있을 때 미리 결정된 파장과 동일함 - 를 온도 안정화하기 위 한 방법으로서,
    상기 광학 소자 상의 온도 감지 요소로부터 온도의 지시들을 수신하는 단계 - 상기 온도 감지 요소는 상기 온도 감지 요소의 위치에서 온도의 지시들을 생성할 수 있음 - ; 및
    상기 광학 컴포넌트의 유효 온도를 상기 제1 유효 온도로 구동하기 위해 상기 광학 소자 상의 가열 요소에 제공되는 전력을 조절하는 단계
    를 포함하고,
    상기 전력을 조절하는 단계는, 안정된 열적 상태에서, 상기 광학 컴포넌트의 유효 온도가 상기 가열 요소에 제공되는 전력의 증가에 따라 제1 비율로 증가하며, 상기 온도의 지시들이 상기 가열 요소에 제공되는 전력의 증가에 따라 제2 비율로 증가하는 상기 광학 소자의 선형화된 모델을 이용하는 단계를 포함하는 온도 안정화 방법.
  38. 제37항에 있어서, 상기 광학 컴포넌트는 어레이 도파관 격자를 포함하는 온도 안정화 방법.
  39. 제38항에 있어서, 상기 광학 소자는 상기 어레이 도파관 격자 상에 배치되는 효율적인 패터닝된 히터를 포함하는 온도 안정화 방법.
  40. 광학 소자의 제1 및 제2 광학 컴포넌트들 - 상기 제1 광학 컴포넌트는 상기 제1 광학 컴포넌트의 온도의 함수인 제1 광학 파장 응답을 갖고, 상기 제1 광학 파장 응답은 상기 제1 광학 컴포넌트가 제1 유효 온도에 있을 때 제1의 미리 결정된 파장과 동일하며, 상기 제2 광학 컴포넌트는 상기 제2 광학 컴포넌트의 온도의 함수인 제2 광학 파장 응답을 갖고, 상기 제2 광학 파장 응답은 상기 제2 광학 컴포넌트가 제2 유효 온도에 있을 때 제2의 미리 결정된 파장과 동일함 - 을 온도 안정화하기 위한 방법으로서,
    상기 제1 광학 컴포넌트에 근접 배치되는 상기 광학 소자 상의 제1 온도 감지 요소로부터 온도의 제1 지시들을 수신하는 단계 - 상기 제1 온도 감지 요소는 상기 제1 온도 감지 요소의 위치에서 온도의 제1 지시들을 생성할 수 있음 - ;
    상기 제1 광학 컴포넌트의 유효 온도를 상기 제1 유효 온도로 구동하기 위해, 상기 광학 소자 상에 상기 제1 광학 컴포넌트에 근접하게 배치된 제1 가열 요소에 제공되는 제1 전력을 조절하는 단계 - 상기 제1 전력을 조절하는 단계는 제1 피드백 제어 루프에서 상기 온도의 제1 지시들을 이용하여 상기 광학 소자의 선형화된 모델에 따라 상기 제1 전력을 설정하는 단계를 포함함 - ;
    상기 제2 광학 컴포넌트에 근접 배치되는 상기 광학 소자 상의 제2 온도 감지 요소로부터 온도의 제2 지시들을 수신하는 단계 - 상기 제2 온도 감지 요소는 상기 제2 온도 감지 요소의 위치에서 온도의 제2 지시들을 생성할 수 있음 - ; 및
    상기 제2 광학 컴포넌트의 유효 온도를 상기 제2 유효 온도로 구동하기 위해, 상기 광학 소자 상에 상기 제2 광학 컴포넌트에 근접하게 배치된 제2 가열 요소에 제공되는 제2 전력을 조절하는 단계 - 상기 제2 전력을 조절하는 단계는 제2 피드백 제어 루프에서 상기 온도의 제2 지시들을 이용하여 상기 광학 소자의 선형화된 모델에 따라 상기 제2 전력을 설정하는 단계를 포함함 -
    를 포함하고,
    상기 선형화된 모델은, 안정된 열적 상태에서, 상기 제1 광학 컴포넌트의 유효 온도가 상기 제1 전력의 증가에 따라 제1 비율로 증가하고, 상기 온도의 제1 지시들이 상기 제1 전력의 증가에 따라 제2 비율로 증가하고, 상기 제2 광학 컴포넌트의 유효 온도가 상기 제2 전력의 증가에 따라 제3 비율로 증가하고, 상기 온도의 제2 지시들이 상기 제2 전력의 증가에 따라 제4 비율로 증가하는 것을 규정하는 온도 안정화 방법.
  41. 제40항에 있어서, 상기 제1 광학 컴포넌트는 제1 어레이 도파관 격자를 포함하고, 상기 제2 광학 컴포넌트는 제2 어레이 도파관 격자를 포함하는 온도 안정화 방법.
  42. 제41항에 있어서, 상기 제1 가열 요소는 제1의 효율적인 패터닝된 격자를 포함하는 온도 안정화 방법.
  43. 제40항에 있어서, 상기 제1의 미리 결정된 파장은 상기 제2의 미리 결정된 파장과 동일한 온도 안정화 방법.
  44. 광학 소자의 제1 및 제2 광학 컴포넌트들 - 상기 제1 광학 컴포넌트는 상기 제1 광학 컴포넌트의 온도의 함수인 제1 광학 파장 응답을 갖고, 상기 제1 광학 파장 응답은 상기 제1 광학 컴포넌트가 제1 유효 온도에 있을 때 제1의 미리 결정된 파장과 동일하며, 상기 제2 광학 컴포넌트는 상기 제2 광학 컴포넌트의 온도의 함수인 제2 광학 파장 응답을 갖고, 상기 제2 광학 파장 응답은 상기 제2 광학 컴포넌트가 제2 유효 온도에 있을 때 제2의 미리 결정된 파장과 동일함 - 을 온도 안정화하기 위한 방법으로서,
    상기 제1 광학 컴포넌트에 근접 배치되는 상기 광학 소자 상의 온도 감지 요소로부터 온도의 지시들을 수신하는 단계 - 상기 온도 감지 요소는 상기 온도 감지 요소의 위치에서 온도의 지시들을 생성할 수 있음 - ;
    상기 제1 광학 컴포넌트의 유효 온도를 상기 제1 유효 온도로 구동하기 위해, 상기 광학 소자 상에 상기 제1 광학 컴포넌트에 근접하게 배치된 제1 가열 요소에 제공되는 제1 전력을 조절하는 단계 - 상기 제1 전력을 조절하는 단계는 피드백 제어 루프에서 상기 온도의 지시들을 이용하여 상기 광학 소자의 선형화된 모델에 따라 상기 제1 전력을 설정하는 단계를 포함함 - ; 및
    상기 제2 광학 컴포넌트의 유효 온도를 상기 제2 유효 온도로 구동하기 위해, 상기 광학 소자 상에 상기 제2 광학 컴포넌트에 근접하게 배치된 제2 가열 요소에 제공되는 제2 전력을 조절하는 단계 - 상기 제2 전력을 조절하는 단계는 상기 온도의 지시들 및 상기 광학 소자의 상기 선형화된 모델에서의 상기 제1 전력의 레벨을 이용하여 상기 제2 전력을 설정하는 단계를 포함함 -
    를 포함하고,
    상기 선형화된 모델은, 안정된 열적 상태에서, 상기 제1 광학 컴포넌트의 유효 온도가 상기 제1 전력의 증가에 따라 제1 비율로 증가하고, 상기 온도의 지시들이 상기 제1 전력의 증가에 따라 제2 비율로 증가하고, 상기 제2 광학 컴포넌트의 유효 온도가 상기 제2 전력의 증가에 따라 제3 비율로 증가하는 것을 규정하는 온도 안정화 방법.
  45. 제44항에 있어서, 상기 제1 광학 컴포넌트는 제1 어레이 도파관 격자를 포함하고, 상기 제2 광학 컴포넌트는 제2 어레이 도파관 격자를 포함하는 온도 안정화 방법.
  46. 제45항에 있어서, 상기 제1 가열 요소는 제1의 효율적인 패터닝된 격자를 포함하는 온도 안정화 방법.
  47. 제44항에 있어서, 상기 제1의 미리 결정된 파장은 상기 제2의 미리 결정된 파장과 동일한 온도 안정화 방법.
  48. 광학 소자의 제1 및 제2 광학 컴포넌트들 - 상기 제1 광학 컴포넌트는 상기 제1 광학 컴포넌트의 온도의 함수인 제1 광학 파장 응답을 갖고, 상기 제1 광학 파장 응답은 상기 제1 광학 컴포넌트가 제1 유효 온도에 있을 때 제1의 미리 결정된 파장과 동일하며, 상기 제2 광학 컴포넌트는 상기 제2 광학 컴포넌트의 온도의 함수인 제2 광학 파장 응답을 갖고, 상기 제2 광학 파장 응답은 상기 제2 광학 컴포넌트가 제2 유효 온도에 있을 때 제2의 미리 결정된 파장과 동일함 - 을 온도 안정화하기 위한 방법으로서,
    상기 제1 광학 컴포넌트에 근접 배치되는 상기 광학 소자 상의 제1 온도 감지 요소로부터 온도의 제1 지시들을 수신하는 단계 - 상기 제1 온도 감지 요소는 상기 제1 온도 감지 요소의 위치에서 온도의 제1 지시들을 생성할 수 있음 - ;
    상기 제1 광학 컴포넌트의 유효 온도를 상기 제1 유효 온도로 구동하기 위해, 상기 광학 소자 상에 상기 제1 광학 컴포넌트에 근접하게 배치된 제1 가열 요소에 제공되는 제1 전력을 조절하는 단계 - 상기 제1 전력을 조절하는 단계는 제1 피드백 제어 루프에서 상기 온도의 제1 지시들을 이용하여 상기 광학 소자의 선형화된 모델에 따라 상기 제1 전력을 설정하는 단계를 포함함 - ;
    상기 제2 광학 컴포넌트에 근접 배치되는 상기 광학 소자 상의 제2 온도 감지 요소로부터 온도의 제2 지시들을 수신하는 단계 - 상기 제2 온도 감지 요소는 상기 제2 온도 감지 요소의 위치에서 온도의 제2 지시들을 생성할 수 있음 - ; 및
    상기 제2 광학 컴포넌트의 유효 온도를 상기 제2 유효 온도로 구동하기 위해, 상기 광학 소자 상에 상기 제2 광학 컴포넌트에 근접하게 배치된 제2 가열 요소에 제공되는 제2 전력을 조절하는 단계 - 상기 제2 전력을 조절하는 단계는 제2 피드백 제어 루프에서 상기 온도의 제2 지시들을 이용하여 상기 광학 소자의 선형화된 모델에 따라 상기 제2 전력을 설정하는 단계를 포함함 -
    를 포함하는 온도 안정화 방법.
  49. 광학 소자의 제1 및 제2 광학 컴포넌트들 - 상기 제1 광학 컴포넌트는 상기 제1 광학 컴포넌트의 온도의 함수인 제1 광학 파장 응답을 갖고, 상기 제1 광학 파장 응답은 상기 제1 광학 컴포넌트가 제1 유효 온도에 있을 때 제1의 미리 결정된 파장과 동일하며, 상기 제2 광학 컴포넌트는 상기 제2 광학 컴포넌트의 온도의 함수인 제2 광학 파장 응답을 갖고, 상기 제2 광학 파장 응답은 상기 제2 광학 컴포넌트가 제2 유효 온도에 있을 때 제2의 미리 결정된 파장과 동일함 - 을 온도 안정화하기 위한 방법으로서,
    상기 제1 광학 컴포넌트에 근접 배치되는 상기 광학 소자 상의 온도 감지 요소로부터 온도의 지시들을 수신하는 단계 - 상기 온도 감지 요소는 상기 온도 감지 요소의 위치에서 온도의 지시들을 생성할 수 있음 - ;
    상기 제1 광학 컴포넌트의 유효 온도를 상기 제1 유효 온도로 구동하기 위해, 상기 광학 소자 상에 상기 제1 광학 컴포넌트에 근접하게 배치된 제1 가열 요소에 제공되는 제1 전력을 조절하는 단계 - 상기 제1 전력을 조절하는 단계는 피드백 제어 루프에서 상기 온도의 지시들을 이용하여 상기 광학 소자의 선형화된 모델에 따라 상기 제1 전력을 설정하는 단계를 포함함 - ; 및
    상기 제2 광학 컴포넌트의 유효 온도를 상기 제2 유효 온도로 구동하기 위해, 상기 광학 소자 상에 상기 제2 광학 컴포넌트에 근접하게 배치된 제2 가열 요소에 제공되는 제2 전력을 조절하는 단계 - 상기 제2 전력을 조절하는 단계는 상기 온도의 지시들 및 상기 광학 소자의 상기 선형화된 모델에서의 상기 제1 전력의 레벨을 이용하여 상기 제2 전력을 설정하는 단계를 포함함 -
    를 포함하는 온도 안정화 방법.
  50. 집적 광학 소자로서,
    그 자신의 온도의 함수인 광학 파장 응답을 갖는 광학 컴포넌트; 및
    상기 광학 컴포넌트에서 전력을 소비함으로써 상기 광학 컴포넌트의 온도를 조절하는 수단
    을 포함하고,
    상기 소비되는 전력은 상기 광학 컴포넌트의 유효 온도 및 상기 광학 컴포넌트의 온도의 지시들 중 적어도 한쪽의 적어도 하나의 선형화된 함수를 이용하여 결정되는 집적 광학 소자.
  51. 집적 광학 소자로서,
    그 자신의 온도의 함수인 제1 광학 파장 응답을 갖는 제1 광학 컴포넌트;
    그 자신의 온도의 함수인 제2 광학 파장 응답을 갖는 제2 광학 컴포넌트; 및
    상기 제1 광학 컴포넌트 및 상기 제2 광학 컴포넌트에서 전력을 소비함으로써 상기 제1 광학 컴포넌트 및 상기 제2 광학 컴포넌트의 온도를 조절하기 위한 적어도 하나의 수단
    을 포함하고,
    상기 온도를 조절하기 위한 각각의 수단에 의해 소비되는 전력은 상기 광학 컴포넌트의 유효 온도 및 상기 광학 컴포넌트의 온도의 지시들 중 적어도 한쪽의 적어도 하나의 선형화된 함수를 이용하여 결정되는 집적 광학 소자.
KR1020087018599A 2005-12-29 2005-12-29 광학 컴포넌트의 열적 제어 KR101232573B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2005/047513 WO2007075175A1 (en) 2005-12-29 2005-12-29 Thermal control of optical components

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080083032A true KR20080083032A (ko) 2008-09-12
KR101232573B1 KR101232573B1 (ko) 2013-02-12

Family

ID=38218301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087018599A KR101232573B1 (ko) 2005-12-29 2005-12-29 광학 컴포넌트의 열적 제어

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP1969405B1 (ko)
JP (1) JP5254035B2 (ko)
KR (1) KR101232573B1 (ko)
CN (1) CN101375189B (ko)
WO (1) WO2007075175A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9470957B2 (en) 2011-05-23 2016-10-18 Citizen Holdings Co., Ltd. Optical device
CN103271724B (zh) * 2013-04-22 2015-02-11 天津工业大学 一种用于智能服装中的阵列波导光栅解调系统温度补偿方法
CN107562087B (zh) * 2016-06-30 2024-04-02 中兴通讯股份有限公司 基于加热器的温度控制方法及装置、光模块
CN107843955B (zh) * 2017-09-20 2019-12-20 博创科技股份有限公司 一种加热型阵列波导光栅（awg）模块
CN109683238B (zh) * 2017-10-18 2020-09-01 上海信及光子集成技术有限公司 一种阵列波导光栅的非均匀温度补偿结构及方法
CN115327713A (zh) * 2022-07-31 2022-11-11 山东华云光电技术有限公司 一种接收端带有温度补偿功能的工业级光模块

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5999671A (en) * 1997-10-27 1999-12-07 Lucent Technologies Inc. Tunable long-period optical grating device and optical systems employing same
JPH11231156A (ja) * 1998-02-19 1999-08-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 分散補償装置
JP2000221455A (ja) * 1999-02-03 2000-08-11 Hitachi Cable Ltd 導波路型光モジュール
JP2001083344A (ja) * 1999-09-10 2001-03-30 Nec Corp アレイ導波路回折格子型光素子
JP2001166345A (ja) * 1999-12-13 2001-06-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 熱光学スイッチアレイ
JP2001174653A (ja) * 1999-12-21 2001-06-29 Nec Corp アレイ導波路格子
JP3539375B2 (ja) * 2000-09-25 2004-07-07 日本電気株式会社 光導波路デバイス
JP2002214459A (ja) * 2001-01-15 2002-07-31 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 波長分光器および光スペクトラムアナライザ
US6681073B2 (en) * 2001-03-19 2004-01-20 Molecular Optoelectronics Corporation Fiber optic power control systems and methods
US6853773B2 (en) * 2001-04-30 2005-02-08 Kotusa, Inc. Tunable filter
DE60318966T2 (de) * 2002-04-02 2009-01-08 Sumiden Opcom, Ltd. Temperaturregler und optischer wellenlängenmultiplexer / demultiplexer vom wellenleiterarray-beugungsgitter-typ
US6853759B2 (en) * 2003-02-12 2005-02-08 Intel Corporation Method and apparatus for sensing a temperature along an optical path with a grating in semiconductor material
JP2005321640A (ja) * 2004-05-10 2005-11-17 Hitachi Cable Ltd 光導波路素子

Also Published As

Publication number Publication date
EP1969405B1 (en) 2014-01-15
KR101232573B1 (ko) 2013-02-12
CN101375189B (zh) 2011-09-28
EP1969405A1 (en) 2008-09-17
JP5254035B2 (ja) 2013-08-07
JP2009522595A (ja) 2009-06-11
CN101375189A (zh) 2009-02-25
WO2007075175A1 (en) 2007-07-05
EP1969405A4 (en) 2009-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7447393B2 (en) Thermal control of optical components
US7973265B2 (en) Coupled optical waveguide resonators with heaters for thermo-optic control of wavelength and compound filter shape
KR100890882B1 (ko) 가변 광 제어 디바이스 및 가변 광 제어 방법
EP3326028B1 (en) Phase tuning in waveguide arrays
KR101232573B1 (ko) 광학 컴포넌트의 열적 제어
JPH11160559A (ja) 光学デバイス
KR20130027497A (ko) 광학 필터 또는 멀티플렉서/디멀티플렉서
US20130243432A1 (en) Wavelength router with feedback control comprising optical monitor ports
US20130101252A1 (en) Arrayed-waveguide grating having tailored thermal-shift characteristics and an optical assembly employing the same
Tong et al. A wavelength-matching scheme for multiwavelength optical links and networks using grating demultiplexers
JP4762422B2 (ja) アレイ導波路型回折格子
Schiffer et al. Smart dynamic wavelength equalizer based on an integrated planar optical circuit for use in the 1550-nm region
JP6888571B2 (ja) 波長可変フィルタ
JP2005250320A (ja) 熱光学光機能部品及びその制御方法
Tondini et al. Modeling and validation of high-performance and athermal AWGs for the silicon photonics platform
KR20170046097A (ko) 저 손실 투과형 파장 가변 광필터
Kamei et al. Low-loss and compact silica-based athermal arrayed waveguide grating using resin-filled groove
Johnson et al. Chu et a
JP2005321820A (ja) アレイ導波路格子、アレイ導波路格子モジュール、光通信装置および光通信システム
Dabarsyah et al. Adjustable dispersion compensators with wavelength tunability based on enhanced thermal chirping of fiber Bragg gratings

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
A201 Request for examination
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151230

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161229

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171228

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181227

Year of fee payment: 7