KR20150016611A - 재구성 가능한 광 네트워크 - Google Patents

재구성 가능한 광 네트워크 Download PDF

Info

Publication number
KR20150016611A
KR20150016611A KR1020147036945A KR20147036945A KR20150016611A KR 20150016611 A KR20150016611 A KR 20150016611A KR 1020147036945 A KR1020147036945 A KR 1020147036945A KR 20147036945 A KR20147036945 A KR 20147036945A KR 20150016611 A KR20150016611 A KR 20150016611A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical
resonators
wavelength
output
sets
Prior art date
Application number
KR1020147036945A
Other languages
English (en)
Inventor
피에트로 버나스코니
포 동
데이비드 티 닐슨
영-카이 첸
Original Assignee
알까뗄 루슨트
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 알까뗄 루슨트 filed Critical 알까뗄 루슨트
Publication of KR20150016611A publication Critical patent/KR20150016611A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/011—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  in optical waveguides, not otherwise provided for in this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
    • H04J14/0201—Add-and-drop multiplexing
    • H04J14/0215—Architecture aspects
    • 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
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective 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
    • G02B6/24—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
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29331—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by evanescent wave coupling
    • G02B6/29335—Evanescent coupling to a resonator cavity, i.e. between a waveguide mode and a resonant mode of the cavity
    • G02B6/29338—Loop resonators
    • 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
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/43—Arrangements comprising a plurality of opto-electronic elements and associated optical interconnections
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2/00—Demodulating light; Transferring the modulation of modulated light; Frequency-changing of light
    • G02F2/004—Transferring the modulation of modulated light, i.e. transferring the information from one optical carrier of a first wavelength to a second optical carrier of a second wavelength, e.g. all-optical wavelength converter
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
    • H04J14/0201—Add-and-drop multiplexing
    • H04J14/0202—Arrangements therefor
    • H04J14/021—Reconfigurable arrangements, e.g. reconfigurable optical add/drop multiplexers [ROADM] or tunable optical add/drop multiplexers [TOADM]
    • H04J14/0212—Reconfigurable arrangements, e.g. reconfigurable optical add/drop multiplexers [ROADM] or tunable optical add/drop multiplexers [TOADM] using optical switches or wavelength selective switches [WSS]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0062—Network aspects
    • H04Q11/0071—Provisions for the electrical-optical layer interface
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/04—Mounting of components, e.g. of leadless components
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2/00—Demodulating light; Transferring the modulation of modulated light; Frequency-changing of light
    • G02F2/004—Transferring the modulation of modulated light, i.e. transferring the information from one optical carrier of a first wavelength to a second optical carrier of a second wavelength, e.g. all-optical wavelength converter
    • G02F2/008—Opto-electronic wavelength conversion, i.e. involving photo-electric conversion of the first optical carrier
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005—Switch and router aspects
    • H04Q2011/0007—Construction
    • H04Q2011/0032—Construction using static wavelength routers (e.g. arrayed waveguide grating router [AWGR] )
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005—Switch and router aspects
    • H04Q2011/0037—Operation
    • H04Q2011/0039—Electrical control
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005—Switch and router aspects
    • H04Q2011/0052—Interconnection of switches
    • H04Q2011/0058—Crossbar; Matrix
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
  • Use Of Switch Circuits For Exchanges And Methods Of Control Of Multiplex Exchanges (AREA)

Abstract

시스템, 예를 들면, 재구성 가능한 광 채널 라우터는 파장 디멀티플렉서에 광학적으로 접속되는 입력 도파관을 포함한다. 복수의 미세공동 공진기를 포함하는 제 1 입력 미세공동 공진기 세트는 입력 도파관에 인접하여 배치된다. 미세공동 공진기는 입력 도파관 내에서 전파하는 광신호의 복수의 주파수 채널 중 대응하는 주파수 채널에 제어 가능하게 결합하도록 구성된다.

Description

재구성 가능한 광 네트워크{RECONFIGURABLE OPTICAL NETWORKS}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2012년 6월 29일자로 출원된 미국 특허 출원 제 13/538,525호('525 출원)에 관련되며 본 발명에서 참조문헌으로 인용된다. 본 출원은 또한 본 출원과 동일자로 출원된 미국 특허 출원 제 13/800,403호(변리사 사건 관리 번호 812258-US-NP)("'258 출원")에 관련되며 본 발명에서 참조문헌으로 인용된다. 본 출원은 2012년 7월 2일자로 출원된 동일한 명칭의 미국 특허 가출원 제 61/667,374호의 우선권을 주장하며 그 전체가 본 발명에서 참조문헌으로 인용된다. 본 출원은 또한 2012년 7월 2일자로 출원된 동일한 명칭의 미국 특허 가출원 제 61/667,380('380 출원)의 우선권을 주장하며 그 전체가 본 발명에서 참조문헌으로 인용된다.
기술 분야
본 출원은 일반적으로 광통신 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 단원은 본 발명의 더 나은 이해를 도모하는데 도움이 될 수 있는 양태들을 소개한다. 따라서, 본 단원의 설명은 이러한 견지에서 읽혀져야 하고 종래 기술에 있는 것과 종래 기술에 없는 것에 관한 인정으로 이해하지 않아야 한다.
광 스위칭 네트워크는 "광 스위치 패브릭"이라고 지칭될 수 있는 스위칭 토폴로지(topology)를 이용한다. 그러한 네트워크의 크기와 속도가 성장함에 따라, 그러한 성장과 보조를 맞추기 위해 더 큰 기능을 제공하는 새로운 광 스위치 패브릭이 필요하다. 다루어질 역량의 한 가지 양태는 그러한 광 네트워크의 구성이다.
일 양태는 시스템, 예를 들면, 재구성 가능한 광 채널 라우터(a reconfigurable optical channel router)를 제공한다. 이 시스템은 파장 디멀티플렉서에 광학적으로 접속되고 광 반송파 신호의 복수의 파장 채널을 전파하도록 구성되는 입력 도파관(an input waveguide)을 포함한다. 제 1 입력 미세공동 공진기 세트(a first input microcavity resonator set)는 입력 도파관에 인접하여 배치된다. 이 세트는 각각 입력 도파관 내에서 전파하는 광신호의 복수의 주파수 채널 중 대응하는 주파수 채널에 제어 가능하게 결합하도록 구성되는 복수의 미세공동 공진기를 포함한다.
다른 양태는, 예를 들면 재구성 가능한 광 채널 라우터와 같은 광학 시스템을 형성하기 위한 방법을 제공한다. 이 방법은 파장 디멀티플렉서에 광학적으로 접속되는 입력 도파관을 형성하는 단계를 포함한다. 미세공동 공진기의 제 1 입력 세트의 미세공동 공진기는 입력 도파관에 인접하여 배치되어 형성된다. 각각의 미세공동 공진기는 입력 도파관 내에서 전파하는 복수의 주파수 채널 중 대응하는 주파수 채널에 제어 가능하게 결합하도록 구성된다.
또 다른 양태는, 예를 들면 재구성 가능한 광 라우터와 같은 광학 시스템을 형성하기 위한 방법을 제공한다. 이 방법의 제 1 단계에서, 제 1 기판이 제공된다. 제 1 기판은 파장 디멀티플렉서에 광학적으로 접속되는 입력 도파관을 갖는다. 제 1 입력 미세공동 공진기 세트는 입력 도파관에 인접하여 위치하는 복수의 미세공동 공진기를 포함한다. 미세공동 공진기 세트는 복수의 미세공동 공진기를 포함하고, 각각의 미세공동 공진기는 입력 도파관 내에서 전파하는 광신호의 상이한 주파수 채널에 결합하도록 구성된다. 이 방법의 제 2 단계에서, 제 2 기판이 제공된다. 제 2 기판은 그 위에 형성되는 전자 제어기를 갖는다. 제어기는 각각의 미세공동 공진기를 제어하여 주파수 채널 중 대응하는 주파수 채널에 제어 가능하게 결합하도록 구성된다. 이 방법의 제 3 단계에서, 제 1 기판 및 제 2 기판은 결합되고, 따라서 제어기를 미세공동 공진기에 동작가능하게 접속시킨다.
임의의 실시예에서, 복수의 입력 도파관이 형성될 수 있고, 각각의 도파관은 파장 디멀티플렉서에 광학적으로 접속된다. 그러한 실시예에서, 파장 디멀티플렉서는 각각의 반송파 신호를 출력 도파관 중 대응하는 출력 도파관에 라우팅하도록 구성될 수 있다. 임의의 실시예는 복수의 출력 미세공동 공진기 세트를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 각각의 공진기 세트는 대응하는 복수의 미세공동 공진기를 포함한다. 각각의 출력 세트의 각각의 미세공동 공진기는 각각의 출력 세트의 미세공동 공진기가 대응하는 출력 도파관 내에서 전파하는 대응하는 상이한 도파관 채널에 제어가능하게 결합할 수 있도록 출력 도파관 중 동일한 대응하는 출력 도파관에 인접하여 배치된다.
일부 그러한 실시예에서, 복수의 광전 트랜스듀서가 형성될 수 있고, 각각의 트랜스듀서는 출력 미세공동 공진기 중 대응하는 출력 미세공동 공진기에 광학적으로 결합된다. 각각의 트랜스듀서는 그의 대응하는 공진기 내의 광신호를 전기 신호로 변환하도록 구성된다.
임의의 실시예에서 파장 디멀티플렉서는 배열 도파관 격자(arrayed waveguide grating (AWG))를 포함할 수 있다. 임의의 실시예에서, AWG는 AWG의 입력과 출력 사이에 파장 채널의 광 경로의 순환 치환(cyclic permutations)을 제공하도록 구성될 수 있다. 임의의 실시예에서, 도파관 및 파장 디멀티플렉서는 실리콘으로 형성될 수 있다. 임의의 실시예는 미세공동 공진기의 공진 주파수를 변조하도록 구성된 제어 전자장치를 포함할 수 있다. 임의의 실시예에서, 미세공동 공진기는 링 공진기일 수 있다.
일 실시예는 광 링 공진기의 제 1 복수의 별개의 세트와, 광 링 공진기의 제 2 복수의 별개의 세트와, 광 멀티플렉서/디멀티플렉서를 포함하는 시스템이다. 광 멀티플렉서/디멀티플렉서는 광 입력의 세트와 광 출력의 세트를 구비한다. 제 1 복수의 별개의 세트 중 각각의 세트는 광 멀티플렉서/디멀티플렉서의 광 입력 중 대응하는 광 입력에 광학적으로 접속된다. 제 2 복수의 별개의 세트 중 각각의 세트는 광 멀티플렉서/디멀티플렉서의 광 출력 중 대응하는 광 출력에 광학적으로 접속된다.
일부 그러한 실시예는 복수의 제 1 소자를 더 포함하고, 각각의 제 1 소자는 제 1 복수의 세트 중 대응하는 세트의 링 공진기를 통해 광 반송파에 디지털 데이터 스트림을 변조하기 위해 접속된다. 일부 그러한 실시예는 복수의 제 1 장치를 더 포함하고, 각각의 제 1 장치는 제 2 복수의 세트 중 대응하는 세트의 링 공진기를 통해 광 반송파로부터 디지털 데이터 스트림을 복조하기 위해 접속된다. 일부 그러한 실시예는 복수의 제 1 장치를 더 포함하고, 각각의 제 1 장치는 제 2 복수의 세트 중 대응하는 세트의 링 공진기를 통해 광 반송파로부터 디지털 데이터 스트림을 복조하기 위해 접속된다. 일부 그러한 실시예는 제 1 복수의 세트 중 일부 링 공진기의 공진 주파수를 개별적으로 조정할 수 있는 전자 제어기를 더 포함한다. 일부 그러한 실시예는 복수의 제 1 광섬유를 더 포함하고, 각각의 제 1 광섬유는 제 1 복수의 세트 중 대응하는 세트를 다중-파장 채널 광원에 접속한다. 일부 그러한 실시예에서, 각각의 제 1 광 섬유는 광 멀티플렉서/디멀티플렉서의 광 입력 중 대응하는 광 입력에 접속한다.
이제 첨부 도면과 함께 설명된 다음의 설명이 참조된다.
도 1은 시스템, 예를 들면 파장 분할 다중화(wavelength division multiplexed (WDM)) 신호의 수신된 파장 채널의 광 도메인 스위칭을 제공하는, 일 실시예에 따른 MxN 재구성 가능한 광 네트워크를 도시한다.
도 1a는 입력 전기 장치와 출력 전기 장치 사이에서 광학적으로 데이터 연결을 제공하는 비제한 실시예에서 도 1의 광 네트워크의 동작을 개략적으로 도시한다.
도 2는 다수개의 파장 채널을 포함하는 주파수 코움(comb)의 양태를 도시한다.
도 3은 다양한 실시예에서 변조된 광신호를 전기 도메인으로 변환하는데 사용되는 광-전 도메인 변환기를 도시한다.
도 4(a) 내지 도 4(c)는 도 1의 시스템의 스위칭 단에서 사용될 수 있는 배열 도파관 격자에 의한 예시적인 일 실시예에서의 신호 라우팅을 도시한다.
도 5(a) 내지 도 5(c)는 시스템의 일부가 시스템, 예를 들면 도 1의 시스템을 형성하기 위해 결합되는 별개의 기판에 형성되는 다양한 실시예를 도시한다.
도 6은 다양한 실시예에 따른, 시스템, 예를 들면 도 1의 시스템을 형성하기 위한 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 7은 다양한 실시예에 따른, 시스템, 예를 들면 도 1의 시스템을 형성하기 위한 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
발명자들은 광 네트워크에서 데이터를 스위칭하기 위한 작고 유연한 아키텍처가, 예를 들면 광-전 스위칭 매트릭스 내에서 변조된 광신호를 선택적으로 추가하고 제거하기 위해 도파관에 결합되는 미세공동 공진기를 사용하여 구현될 수 있다고 생각한다. 실시예는, 예를 들면 광 집적 회로 내에서 소규모로, 또는 예를 들면 데이터 센터 내에서 중간 규모로, 또는 예를 들면 장거리 광통신 시스템에서 대규모로 작고 저가의 신호 라우팅을 제공하는데 사용될 수 있다.
'380 출원 및/또는 '258 출원에서 기술되는 일부 구조 및/또는 방법은 본 출원의 유사한 구조 및/또는 방법을 구성하거나 이를 사용하기에 적합할 수 있다.
도 1은 시스템(100), 예를 들면 MNxNM 재구성 가능한 전기 교차-접속부(100)의 일 실시예를 도시한다. 교차-접속부(100)는 광 파장 채널을 사용하여, 입력 및 출력 장치의 개개 포트에 대하여 일대일 방식으로, N 출력 장치의 M 전기 포트들 사이의 디지털 데이터 신호 스트림을 M 입력 장치의 N 포트에 선택적으로 라우팅한다. 개별 입력 포트는 한 쌍의 정수(m, n) 즉, m = 1, 2, ... M 및 n = 1, 2, ... N으로 색인되고, 개별 출력 포트는 한 쌍의 정수(n, m) 즉, n = 1, 2, ... N 및 m = 1, 2, ... M으로 색인된다. 변수 N은 데이터를 송신하는데 사용 가능한 다수개의 파장 분할 다중화(wavelength division multiplexed (WDM)) 반송파를 나타낸다. 시스템(100)은 차례로 기술되는 세 개의 중요한 부분 즉, 위치-분산된 송신기 단(105), 수동 스위칭 단(110) 및 위치-분산된 수신기 단(115)을 포함한다. 시스템(100)은 상이한 값의 M 및 N을 지원하도록 구성 가능하다. 따라서, 시스템(100)을 기술하는데는 일반적인 아키텍처가 사용되며, 더 특정한 예는 시스템(100)의 일부 상세한 양태를 기술하기 위해 사용된다.
송신기 단(105)은 일괄하여 도파관(120)이라고 지칭되는 N 개의 광 전력 도파관(120-1, 120-2, . . . 120-N)을 포함한다. 송신기 단(105)은 N 개의 입력 미세공동 공진기 세트(125-1, 125-2, ... 125-N)를 더 포함하고, 각각의 세트는 광 전력 도파관(120-1, 120-2 내지 120-N) 중 대응하는 광 전력 도파관에 광학적으로 결합된다. 각각의 미세공동 공진기 세트(125-1 내지 125-N)는 아래에서 추가 설명되는 바와 같은 M 개의 미세공동 공진기(130)를 포함한다. 각각의 미세공동 공진기 세트(125)는 광 파장, 예를 들면 S 대역(1460 nm - 1530 nm), C 대역(1530 nm - 1565 nm) 또는 L 대역(1565 nm - 1625 nm)에서 공진하도록 재구성 가능하게 구성되는 예를 들면 광 링 공진기(마이크로링) 또는 광 디스크 공진기(마이크로디스크)를 포함할 수 있다. 이하의 설명은 이것으로 제한하지 않지만 미세공동 공진기를 링 공진기라고 언급한다. 미세공동 공진기 세트(125)는 따라서 링 공진기 세트(125)라고도 언급될 수 있다.
각각 N 개의 도파관(120-1 내지 120-N)은 비변조 파장 컴포넌트들(unmodulated wavelength components)이 중첩된 비변조 다중-채널 광신호(200)를 수신한다(도 2를 참조). 도 2는 6 개의 동일하게 이격된 파장 컴포넌트(λ1,. . . λ6)를 포함하는 대표적인 비변조 다중-채널 광 신호(200)의 스펙트럼을 개략적으로 도시한다. 개별 파장은 WMD 그리드 주파수 간격 △f(또는 동등한 파장 간격 △λ) 만큼, 예를 들면 동일한 주파수 차 예를 들면, 약 100 GHz 만큼의 파장 컴포넌트의 규칙적이고 대략 균등한 간격만큼 이격될 수 있다. 6 개의 파장 컴포넌트가 도시되지만, 실시예는 임의의 특정 개수의 파장 컴포넌트에 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면서, 일 예로서 링 공진기 세트(125-1)를 고려하면, 이 세트는 M 개의 링 공진기(130-11, 130-21 . . . 130-M1)를 포함한다. 각각의 링 공진기(130-11, 130-21 . . . 130-M1)는 비변조 다중-채널 광신호(200)의 M 개의 파장 컴포넌트 중 중심 파장 즉, λ1, λ2, . . . λM 중 하나와 대략 동일한 공진 파장으로 동작하도록 제어될 수 있다.
송신기 단(105)에서, 각각의 링 공진기(130-11, 130-21 . . . 130-M1)는 특정 k-번째 링 공진기(130-1k)의 공진 파장에 가까운 파장을 갖는 광신호의 파장 컴포넌트가 그 링 공진기에 결합하도록 광 전력 파장(120-1)에 광학적으로 결합된다. 제어기(135)는 링 공진기(130-11, 130-21 . . . 130-M1) 중 특정한 링 공진기의 공칭 공진 주파수를 설정하는 준정적(quasi-static) 제어 신호를 파장 컴포넌트 중 하나의 컴퍼넌트에 제공할 수 있다. 공칭 공진 주파수는 공진기(130)의 광 경로 길이의 전-광, 열 또는 자유-반송파 변조에 따라 변경될 수 있다. 데이터 변조기(도시되지 않음)는 링 공진기(130)의 공진 주파수를 변조하여, 예를 들면 이진 위상 시프트 키잉(binary phase shift keying) 또는 온-오프 키잉(on-off keying)에 의해 데이터를 결합된 신호에 전달할 수 있다. 예를 들면, 각각의 공진기(130)의 공진 주파수는 공칭 공진 주파수로부터 소량 만큼 오프셋 되는 두 개의 공진 주파수 사이에서 빠르게 스위칭될 수 있다. 그러한 변조의 다른 적절한 예는 '525 출원에서 설명될 수 있다. 따라서 제어기(135)는 각각의 링 공진기(130)에 전달되는 데이터 스트림을 특정 파장 채널로 맵핑하도록 동작할 수 있다.
각각의 도파관(120) 내에서 전파하는 파장 컴포넌트(λ1 . . .λM)는 독립적으로 변조될 수 있다. 따라서, 송신기 단은 MxN 개의 독립적으로 데이터-변조된 광 반송파를 발생할 수 있다. 도파관(120-1 . . . 120-N)의 출력에서, 각각의 광신호는 파장(λ1 . . .λM) 중 임의의 파장을 가질 수 있다.
스위칭 단(110)에서, 파장 디멀티플렉서(145)는 입력 포트(150-1 . . . 150-N) 및 출력 포트(155-1 . . . 155-M)를 포함한다. 입력 포트(150)에서, 파장 디멀티플렉서(145)는 도파관(140)으로부터 대응하는 광 경로(140-1 . . . 140-N)를 통해 변조된 광신호를 수신한다. 도시된 실시예에서, 광 경로(140)는 송신기 단(105)과 스위칭 단(110) 사이에서 물리적으로 배치된 것으로 도시되지만, 다른 실시예에서 광 경로(140)의 세그먼트는 스위칭 단(110)과 수신기 단(115) 사이에서 물리적으로 배치될 수 있다. 광 경로(140)는, 예를 들면 다양한 길이의 단일 모드 광섬유의 세그먼트를 포함할 수 있다. 짧은 경로 길이는 시스템(100)이, 예를 들면 집적 광자 광학 프로세서로 구현되는 실시예에서 사용될 수 있다. 긴 경로 길이는 시스템(100)이, 예를 들면 장거리 통신 시스템에서 구현되는 실시예에서 사용될 수 있다. 중간 경로 길이는 시스템(100)이, 예를 들면 데이터 프로세싱 센터의 내부의 통신 네트워크로서 구현되는 실시예에서 사용될 수 있다.
다양한 실시예에서, 파장 디멀티플렉서(145)는 각각의 입력 포트(150)에서 수신되는 광 반송파 신호의 파장 컴포넌트를 디멀티플렉싱하고 이들 컴포넌트를 파장-선택 방식으로 출력 포트(155)에 라우팅한다. 예를 들면, 파장 디멀티플렉서(145)는 도파관(120-1)으로부터 수신되는 M 개의 파장 컴포넌트의 각각의 파장 컴포넌트를 M 개의 출력 포트(155)의 대응하는 출력 포트에 라우팅할 수 있다.
다양한 실시예에서, 파장 디멀티플렉서(145)는 일반적으로 WDM 광신호의 개별 파장 컴포넌트를 순차 순환 방식으로 출력 포트(155)에 라우팅한다. 예를 들면, 입력(150-1)이 파장-순차 시퀀스(λ1, λ2, λ3 ...λM)에서 M 개의 파장 컴포넌트를 가진 WDM 광신호를 수신하면, 이들 컴포넌트는 k 번째 파장(λk)이 제 1 출력(155-1)에서 출력되고, 다음 순환 순차 파장(λk+1)이 제 2 출력(155-2)에서 출력되고, 계속하여 이런 방식으로 출력되도록, 그리고 파장(λ{k+M-1})이 출력(155-M)에서 출력되도록 출력 포트(155)에 라우팅될 수 있다. 여기서 {k+M-1}은 k+M-1 모듈로 M과 동일하면서 간격 [1, M]으로 배치된 정수를 나타낸다.
그러므로, 디멀티플렉서(145)는 임의의 통상적인 파장-순환 광 디멀티플렉서 예를 들면, AWG-기반 광 디멀티플렉서일 수 있다. 본 발명에서, 그러한 디멀티플렉서는 순환 광 디멀티플렉서라고 지칭될 수 있다.
도 4(a) 내지 도 4(d)는 이것에 한정하는 것은 아니고, 더 구체적인 실시예에서 파장 디멀티플렉서(145)의 출력에서 채널 주파수의 배치를 도시한다. 다음의 설명에서, 제한되지 않는 예를 들면, N 및 M은 각각 4로 선택되고, 파장 디멀티플렉서(145)는 파장 컴포넌트의 순환 치환을 구현한다. 각각의 파장 채널의 중심 파장은 λM으로 기술된다. 도 4(a)에서, 입력 포트(150-1)에서 수신되는 파장 컴포넌트(λ1, λ2, λ3, 및 λ4)는 파장 디멀티플렉서(145)에 의해 출력 포트(155-1, 155-2, 155-3, 155-4)에 각각 파장-선택적으로 라우팅된다. 도 4(b)에서, 입력 포트(150-2)에서 수신되는 파장 컴포넌트(λ1, λ2, λ3, 및 λ4)는 파장 디멀티플렉서(145)에 의해 출력 포트(155-4, 155-1, 155-2, 155-3)에 각각 파장-선택적으로 라우팅된다. 도 4(c)에서, 입력 포트(150-3)에서 수신되는 파장 컴포넌트(λ1, λ2, λ3, 및 λ4)는 디멀티플렉서(145)에 의해 출력 포트(155-3, 155-4, 155-1, 155-2)에 각각 파장-선택적으로 라우팅된다. 도 4(d)에서, 입력 포트(150-4)에서 수신되는 파장 컴포넌트(λ1, λ2, λ3, 및 λ4)는 디멀티플렉서(145)에 의해 출력 포트(155-2, 155-3, 155-4, 155-1)에 각각 파장-선택적으로 라우팅된다.
파장 디멀티플렉서(145)는 임의의 특정한 구현으로 한정되지 않는다. 일부 편리한 구현은 배열 도파관 격자(arrayed waveguide grating (AWG)) 기반 광 교차-접속부를 포함한다. 광학 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자들에게 알려진 바와 같이, AWG 기반 광 교차-접속부는 WDM 광신호의 파장 컴포넌트의 시퀀스를 광 출력의 병렬 공간 시퀀스로 파장-선택 방식으로 라우팅하는데 사용될 수 있다. 이미 언급된 바와 같이, AWG 기반 파장 선택 교차-접속부는 또한 컴포넌트의 시퀀스에서 순환하는 방식으로 파장 채널을 출력에 라우팅할 수 있다. 또한, AWG-기반 장치는평면 도파관 프로세스에서, 예를 들면 SOI 기판 상의 실리카로 구현될 수 있고, 따라서 광자 집적 회로(photonic integrated circuit (PIC))에 집적하기에 아주 적합해진다.
파장 디멀티플렉서(145)의 실시예는 AWG를 사용하여 구현하는데 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 순환 파장 디멀티플렉서는 또한 에첼 격자(an Echelle grating)를 기반으로 할 수도 있다. 그러한 격자는 장치(145)의 M 개의 광 출력 각각이 다중 차수의 광을 수신하기 위해 접속될 수 있도록 상당한 양의 수신된 광을 다중 회절 차수에 전달한다. 일부 대안의 실시예에서, 스위칭 단(110)은 전자적으로 제어되는 스위칭 매트릭스를 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들면, 2x2 전-광 스위치는 MxN 매트릭스를 구현하도록 구성될 수 있고, 이 때 스위치는 전자적으로 제어된다. 광학 기술의 숙련된 종사자들은 그러한 스위칭 매트릭스를 잘 알고 있다. 그러나 그러한 매트릭스의 크기는 N에 따라 급속히 커질 수 있는데, N이 커짐에 따라 그러한 실시예는 다루기 힘들고 비싸진다.
도 1을 참조하면, 수신기 단(115)은 복수의 도파관(160)을 포함하고, 예를 들면 한 개의 도파관(160-1, 160-2 . . . 160-M)은 파장 디멀티플렉서(145)의 출력 포트(155) 중 대응하는 출력 포트에 광학적으로 접속된다. 각각의 도파관(160)은 출력 링 공진기 세트(165)와 관련된다. 따라서, 예를 들면, 도파관(160-1)은 출력 링 공진기 세트(165-1)와 관련되고, 도파관(160-2)은 출력 링 공진기 세트(165-2)와 관련되고, 등등이다. 링 공진기 세트(165-1)는 N 개의 링 공진기(170-11 . . . 170-N1)를 포함하고, 예를 들면 하나의 링 공진기는 링 공진기 세트(125) 각각에 대응한다.
각각의 링 공진기(170-11 . . . 170-N1)는 채널 파장(λ1 - λM) 중 하나에서 도파관(160-1) 내에서 전파하는 광에 선택적으로 결합하도록 구성될 수 있다. 그러므로, 예를 들면 링 공진기(170-11)는 λ1에서 전파하는 광에 결합될 수 있고, 링 공진기(170-21)는 λ2에서 전파하는 광에 결합될 수 있고, 등등이다. 유사하게, 링 공진기(170-12)는 도파관(160-2) 내에서 λ1에서 전파하는 광에 결합될 수 있고 링 공진기(170-22)는 도파관(160-2) 내에서 λ2에서 전파하는 광에 결합될 수 있고, 등등이다.
수신기 제어기(175)는 링 공진기(170) 각각의 공진 주파수를 제어한다. 제어기(175)는 채널 파장(λ1, λ2, λ3, 및 λ4)중 임의의 한 개의 채널 파장에 대응하는 공칭 공진 주파수를 갖도록 링 공진기(170) 각각을 구성할 수 있다. 즉, 링 공진기 세트(165-Q)의 N 개의 링 공진기(170-1Q . . . 170-NQ) 각각의 공진 주파수는 N 개의 채널 파장 중 선택된 한 개의 채널 파장에 결합하도록 설정될 수 있으며, 따라서 광 도파관(160)에서 N 개의 파장 컴포넌트 중 하나를 그 링 공진기(170)에 선택적으로 결합할 수 있다. 일반적으로, 파장 세트(165) 내에서, 채널 파장(λ1, λ2, λ3, 및 λ4) 각각은 링 공진기 세트(165-Q) 중 단지 한 개의 링 공진기에 할당된다.
링 공진기(170) 각각은 본 발명에서 도메인 변환기(300)라고 지칭되는 광-전 트랜스듀서(300)와 짝을 이룬다. 도 3은 대표적인 도메인 변환기(300)의 상세한 모습을 도시한다. 각각의 도메인 변환기(300)는 도파관 섹션(310) 및 포토다이오드(320)를 포함한다. 도파관 섹션(310)은 광이 링 공진기(170)로부터 도파관 섹션(310)에 결합되도록 관련된 링 공진기(170)에 인접하여 배치된다. 포토다이오드(320)는 추가적인 처리, 예를 들면 수신된 데이터 스트림의 복조를 위해 결합된 광 신호를 대응하는 전기 신호로 변환한다. 각각의 도메인 변환기(300)는 그의 관련된 링 공진기(170)와 동일한 접미사에 의해 식별될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 도메인 변환기(300-11)는 링 공진기(170-11)와 관련되고, 도메인 변환기(300-21)는 링 공진기(170-21)와 관련되고, 등등이다.
도 1을 참조하면, 제어기(135, 175)는 데이터를 NM 링 공진기(130) 중 선택된 한 개의 링 공진기로부터 MN 링 공진기(170) 중 선택된 한 개의 링 공진기에 송신하기 위해 조정된 방식으로 작동한다. 예를 들면, 링 공진기(130-21)에 의해 수신되는 데이터 스트림을 링 공진기(170-22)에 송신하려는 경우, 제어기(135)는 링 공진기(130-21)를 채널 파장 λ2에 결합하도록 구성할 수 있으며, 그럼으로써 데이터 스트림을 갖는 λ2 반송파를 변조할 수 있다. 파장 디멀티플렉서(145)는 λ2 반송파를 출력(155-2)에 라우팅한다(도 4(a)를 참조). 수신기 제어기(175)는 또한 링 공진기(170-22)를 채널 파장 λ2에 결합하도록 구성한다. 그 다음, 트랜스듀서(300-22)는 광신호를 처리를 위해 전기 도메인으로 변환한다. 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는, 설명된 원리가 링 공진기(130) 중 임의의 링 공진기에 의해 수신되는 데이터를 트랜스듀서(300) 중 임의의 원하는 트랜스듀서에 전송하기 위해 사용될 수 있으며, 그럼으로써 일반적인 MxN 광-전 스위칭 네트워크를 구현할 수 있다는 것이 자명해질 것이다.
도 1a는 광 네트워크(100)가 N 개의 전기 장치(800-1 . . . 800-N)와 M 개의 전기 장치(900-1 . . . 900-M) 사이에서 데이터 연결을 광학적으로 제공할 수 있다. 각각의 전기 장치(800-R)는 M 개의 데이터 스트림을 대응하는 M 개의 링 공진기 세트(125-R)에 전기적으로 전송하도록 접속된다. 각각의 전기 장치(900-S)는 대응하는 N 개의 링 공진기 세트(165-S)로부터 N 개의 데이터 스트림을 전기적으로 모니터링하도록 접속된다. 그러한 이유로, 임의의 개별 전기 장치(800-R)는 디지털 데이터 스트림을 광 네트워크(100)를 통해 임의의 개별 전기 장치(900-S)에 전달할 수 있다. 즉, N 개의 전기 장치(800-1 내지 800-N)는 광 네트워크(100)를 통해 M 개의 전기 장치(900-1 내지 900-M)와 병렬로 독립적으로 통신할 수 있다. 예를 들면, 전기 장치(800-1 내지 800-N)는 데이터 센터의 N 개의 디지털 데이터 프로세서일 수 있고, 전기 장치(900-1 내지 900-M)는 데이터 센터의 M 개의 디지털 데이터 저장 장치일 수 있다. 그 다음, 광 네트워크(100)는 N 개의 디지털 데이터 프로세서 각각이 별개의 디지털 데이터 스트림을 M 개의 디지털 데이터 저장 장치 각각에 선택적으로 라우팅하게 할 수 있다.
다른 실시예에서, 광 네트워크(100)는 제 1 세트의 N 개의 데이터 장치와 제 2 세트의 M 개의 데이터 장치 사이에 그러한 병렬 디지털 데이터 연결을 제공할 수 있다. 제 1 세트에서, N 개의 개별 장치는 디지털 데이터 스트림을 출력하는 다양한 유형의 통상적인 장치를 포함할 수 있다. 제 2 세트에서, M 개의 개별 장치는 디지털 데이터 스트림을 입력하는 다양한 유형의 종래의 장치를 포함할 수 있다.
위의 실시예는 각각의 링 공진기(130)가 동일한 세트의 채널 파장, 예를 들면 λ1, λ2, λ3, 및 λ4중 하나에 결합하도록 구성되는 것으로 설명되었다. 그러한 실시예에서, 파장 디멀티플렉서(145)는 다양한 실시예에서 이전에 기술된 바와 같이 입력 채널 파장의 순환 치환을 출력에 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 각각의 링 공진기 세트(125)가 광 반송파에 결합시키는 파장의 세트는 링 공진기 세트(125) 중 나머지가 결합시키는 파장의 세트와 동일하다고 한정되지 않는다. 그러한 경우에, 파장 디멀티플렉서(145)는 그의 출력에서 입력 파장 채널의 순환 치환을 제공할 필요가 없다. 특히, 일부 그러한 실시예는 동일한 파장을 갖는 두 개의 채널이 동일한 도파관을 통해 결코 동시에 전파하지 않도록 파장을 선택할 수 있다.
제어기(135, 175)가 함께 배치되어 있는 실시예에서, 제어기의 동작의 조정은, 예를 들면 통신을 위해 선택되는 데이터 채널을 운반하는 타이밍 정보 및/또는 데이터를 전달하는 데이터 경로(180)를 사용하여 쉽게 달성될 수 있다. 제어기(135, 175)가 장거리 통신용과 같이 물리적으로 멀리 떨어져 있는 실시예에서, 데이터 경로(180)는 제어기(135, 175)의 동작을 조정하기 위해 선택된 데이터 채널 및/또는 채널 스케줄링 데이터를 전달할 수 있다.
일반적으로 시스템(100)의 광 컴포넌트는 실리콘 기판, 예를 들면 실리콘 웨이퍼 위에 형성되는, 예를 들면 평면 구조체로서 형성될 수 있다. 시스템(100)을 그 위에 형성하기에 편리한 플랫폼은 실리콘-온-인슐레이터(silicon-on-insulator (SOI)) 웨이퍼이지만 본 발명의 실시예는 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 플라즈마 산화물과 같은 유전체 층이 임의의 적합한 기판 상에 형성될 수도 있고, 실리콘 층이 임의의 적합한 방법에 의해 그 위에 형성될 수도 있다. 다른 실시예는, 예를 들면 유리, 사파이어 또는 화합물 반도체로 형성되는 기판을 사용할 수 있다. 관련 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자들은 그러한 제조 기술을 잘 알고 있다.
일부 실시예에서, 시스템(100)의 광 및 전기 컴포넌트는 동일한 기판상에 형성된다. 그러한 시스템에서, 예를 들면 실리콘-기반 전자 컴포넌트는 광자 집적 회로(PIC)의 한 영역 상에 형성될 수 있고, 광 컴포넌트는 PIC의 다른 영역 상에 형성될 수 있다. 상호접속부는 도메인 변환기(300)로부터 제어 단(110)으로 전도성 경로를 제공할 수 있다.
도 5(a) 내지 도 5(c)에서 도시되는 바와 같은 다른 실시예에서, 광-전 시스템의 일부는 별개의 기판상에서 형성될 수 있다. 도 5(a)는 일 실시예에 따라 형성되는 한 개의 그러한 시스템(500)을 도시한다. 전기 컴포넌트는 전기적으로 액티브한 기판(510) 상에 형성되고, 광 컴포넌트는 광 기판(520)상에 형성되며, 상호접속부는 상호접속 기판(530) 상에 형성된다. 그런 다음 기판(510, 520, 530)은 동작 가능한 시스템(500)을 형성하기 위해 포개어 진다.
전자 기판(510)은 시스템(100)의 전기 기능을 구현하기 위해 트랜지스터, 다이오드, 저항 및 캐패시터와 같은 전자 컴포넌트를 포함할 수 있다. 그러한 기능은 이것으로 한정되는 것은 아니지만, 스위칭, 신호 조정 및 증폭을 포함하는 제어기(135, 175)의 기능을 포함할 수 있다. 전자 기판(510)은 베이스 층(540), 예를 들면 실리콘 웨이퍼와, 전자 장치 및 상호접속부를 포함하는 액티브 층(550)을 포함할 수 있다. 기판(510)은 임의의 통상적인 및/또는 미래-발견되는 프로세스로부터 형성될 수 있으며, 임의의 특정 물질의 형태로 한정되지 않는다. 예를 들어, 한정하지 않고, 그러한 물질은 실리콘, 실리카, SiN, InP, GaAs, 구리 상호접속부, 알루미늄 상호접속부 및/또는 각종 배리어 물질(barrier material)을 포함할 수 있다.
광 기판(520)은 송신기 단(105), 스위칭 단(110) 및 수신기 단(115)의 광 컴포넌트를 포함할 수 있다. 그러한 컴포넌트는, 예를 들면 격자 커플러, AWG, 광 도파관, 미세공동 공진기, 광 전력 분배기, 광 전력 결합기, 및 포토다이오드를 포함한다. 광 도파관은 통상의 및/또는 본 발명의 프로세스에 의해 평면 또는 릿지(ridge) 구조로부터 형성될 수 있다. 그러한 컴포넌트는 일반적으로 광 코어 영역과 광 클래딩 영역을 포함한다. 코어 영역은 임의의 통상적인 또는 비통상적인 광학 물질 시스템, 예를 들면, 실리카, 실리콘, LiNbO3, GaAlAs, GaAlN 또는 InP와 같은 화합물 반도체 합금, 또는 전-광 폴리머로부터 형성될 수 있다. 본 발명에서 기술되는 일부 실시예는 비제한적 예로서 Si에서 구현된다. 본 발명의 범위 내에서 실시예가 Si로 한정되는 것은 아니지만, 이 물질은 다른 물질 시스템에 비해 몇 가지 장점, 예를 들면 비교적 저가이며 충분히 개발된 제조 인프라스트럭처를 제공한다. 클래딩 영역은 동종 또는 이종 유전체 물질, 예를 들면 실리카 또는 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene (BCB))을 포함할 수 있다. 클래딩 영역의 일부분은 이러한 설명의 목적을 위해 진공을 포함하는 공기를 포함할 수 있다.
상호접속 기판(530)은 시스템(500)의 동작을 구성할 수 있는 추가적인 상호접속 구조체를 포함한다. 상호접속 기판(530)은 원하는 접속을 구현하는데 필요한 임의의 유전체 및 전도성(예를 들면, 금속) 물질을 포함할 수 있다. 몇몇 사례에서, 기판(530)의 형성은 기계적 지지를 제공하기 위해 핸들 웨이퍼의 사용을 포함할 수 있고, 그 후 기판(530)이 핸들로부터 제거된다.
전자 기판(510)은, 예를 들면 범프(bump) 프로세스 또는 도시된 바와 같은 웨이퍼 본딩 프로세스에 의해 상호접속 기판(530)에 결합될 수 있다. 그러한 프로세스는 반도체 제조에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 널리 알려져 있으며, 예를 들면 접합하기 위한 기판 표면을 만드는 화학 기계 폴리싱(chemical mechanical polishing (CMP))을 포함할 수 있다. 상호접속 기판(530)은, 예를 들면 도 5(a)에 도시된 바와 같은 범프 프로세스 또는 도 5(b)에 도시된 웨이퍼 본딩 프로세스에 의해 광학 기판(520)에 결합될 수 있다. 범프 프로세스에서, 솔더 볼(560)은 기판(530)에 있는 상호접속 구조체를 광학 기판(520)에 있는 금속화된 비아 구조체(570)에 결합한다. 비아 구조체(570)는 기판(520 및 530) 사이에서 전기적 및/또는 기계적 접속을 제공할 수 있다.
도 5(c)는 상호접속부 및 광 기능이 집적 기판(580)에 결합되는 시스템(100)의 다른 실시예를 도시한다. 도시된 실시예에서, 기판(580)은 광학 기판(520)과, 광학 기판(520)의 양쪽에서 형성되는 상호접속 층(530a, 530b)을 포함한다. 집적 기판(580)은, 예를 들면 웨이퍼 본딩에 의해 기판(510)에 결합될 수 있다.
전자 기판(510), 상호접속 기판(530) 및 광학 기판(520)을 개별로 형성하면 여러 가지 목적 중 적어도 하나를 제공할 수 있다. 첫째, 예를 들면, 광학 기판(520) 내 고품질 도파관과 같은 몇몇 특징을 형성하는데 필요한 열 예산(thermal budget)은 전기적으로 액티브한 기판(510) 내 트랜지스터의 도핑 프로파일과 같은 다른 특징과 맞지 않을 수 있다. 둘째, 기판(510, 520, 530)은 전문 기술 및/또는 제조 설비를 갖춘 엔티티에 의해 별도로 형성될 수 있고 다른 엔티티에 의해 결합될 수 있다. 셋째, 조립된 시스템(500)의 기능에 관해 보안이 요구되는 경우, 어느 하나의 엔티티라도 장치의 특정 기능을 결정하기에 충분한 지식을 얻을 수 없도록 제조 동작이 여러 엔티티에게 할당될 수 있다. 그런 다음 최종의 어셈블리는 조립된 시스템(500)의 동작의 신뢰성을 보장하도록 보안 조건 하에서 완성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 예를 들면 다양한 실시예에 따른 시스템(100)을 형성하기 위한 방법(600)이 제공된다. 방법(600)의 단계는 예를 들면 도 1 내지 도 5에서와 같이 본 발명에서 이미 설명된 요소를 참조하여 제한 없이 기술된다. 방법(600)의 단계는 도시된 순서와 다른 순서로 수행될 수 있으며, 다른 실시예에서 전부 생략되고/생략되거나 동시에 또는 병렬 그룹으로 수행될 수 있다. 이 방법(600)은 제한없이 도시되는데, 이 때 이 방법의 단계는 상이한 기판상에서 이를 테면 개별적인 처리에 의해 직렬 방식으로 수행된다. 예를 들면, 공통의 다중 기판을 이용하는 실시예와 같은 다른 실시예는 부분적으로 또는 완전히 병렬로, 그리고 임의의 순서로 단계를 수행할 수 있다.
단계(610)에서, 입력 도파관, 예를 들면 도파관(120-1)이 형성되며 파장 디멀티플렉서, 예를 들면 파장 디멀티플렉서(145)에 광학적으로 접속된다. 단계(620)에서, 미세공동 공진기의 제 1 입력 세트의 미세공동 공진기가 형성된다. 이들 공진기는 입력 도파관에 인접하여 배치되어, 각각의 미세공동 공진기가 입력 도파관 내에서 전파하는 복수의 주파수 채널 중 대응하는 주파수 채널에 제어가능하게 결합하도록 구성된다.
방법(600)의 일부 실시예는 복수의 출력 도파관이 형성되는 단계(630)를 포함한다. 각각의 도파관은 파장 디멀티플렉서에 광학적으로 접속된다. 파장 디멀티플렉서는 각각의 반송파 신호를 출력 도파관 중 대응하는 출력 도파관에 라우팅하도록 구성된다.
일부 그러한 실시예는 복수의 출력 미세공동 공진기 세트가 형성되는 단계(640)를 포함한다. 각각의 공진기 세트는 대응하는 복수의 미세공동 공진기를 포함한다. 각각의 출력 세트의 각각의 미세공동 공진기는 출력 도파관 중 동일한 대응 출력 도파관에 인접하여 배치되어, 각각의 세트의 미세공동 공진기가 대응하는 출력 도파관 내에서 전파하는 대응하는 상이한 파장 채널에 제어가능하게 결합할 수 있게 한다.
도 7은 예를 들면 시스템(100)을 형성하는 방법(700)을 나타낸다. 방법(700)의 단계는, 예를 들면 도 1 내지 도 5에서 본 발명의 위에서 기술된 요소를 참조하여 제한 없이 기술된다. 방법(700)의 단계는 도시된 순서와 다른 순서로 수행될 수 있으며, 다른 실시예에서 전부 생략될 수 있고/있거나 병렬로 또는 병렬 그룹으로 수행될 수 있다. 본 발명에서 그리고 특허청구범위에서, "제공되는(provided)" 또는 "제공하는(providing)"은 장치, 기판, 구성 요소 등이 개시된 방법을 수행하는 개인 또는 비즈니스 엔티티에 의해 제조될 수 있거나, 또는 다른 개인 또는 비즈니스 엔티티를 비롯한 개인 또는 엔티티 외의 다른 소스로부터 입수될 수 있다는 것을 의미한다.
이 방법은 제 1 기판이 제공되는 단계(710)를 포함한다. 기판은 파장 디멀티플렉서에 광학적으로 접속되는 입력 도파관을 구비한다. 복수의 미세공동 공진기를 포함하는 제 1 입력 미세공동 공진기는 입력 도파관에 인접하여 배치된다.
단계(720)에서, 제 2 기판이 제공된다. 제 2 기판은 그 위에 형성되는 전자 제어기를 구비한다. 제어기는 미세공동 공진기를 제어하여 그 각각이 입력 도파관 내에서 전파하는 광신호의 복수의 주파수 채널 중 대응하는 주파수 채널에 제어가능하게 결합되도록 구성된다.
단계(730)에서, 제 1 기판 및 제 2 기판이 결합되며, 그럼으로써 제어기를 미세공동 공진기에 접속한다.
본 출원이 관련되는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 설명된 실시예에 대하여 다른 그리고 추가적인 부가, 삭제, 대체 및 수정이 이루어질 수 있다는 것을 인식할 것이다.

Claims (10)

  1. 광 링 공진기(optical ring resonators)의 제 1 복수의 별개의 세트와,
    광 링 공진기의 제 2 복수의 별개의 세트와,
    광 입력의 세트와 광 출력의 세트를 갖는 광 멀티플렉서/디멀티플렉서를 포함하되,
    상기 제 1 복수의 별개의 세트 중 각각의 세트는 상기 광 멀티플렉서/디멀티플렉서의 상기 광 입력 중 대응하는 광 입력에 광학적으로 접속되고,
    상기 제 2 복수의 별개의 세트 중 각각의 세트는 상기 광 멀티플렉서/디멀티플렉서의 상기 광 출력 중 대응하는 광 출력에 광학적으로 접속되는
    시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    복수의 제 1 소자를 더 포함하며, 각각의 제 1 소자는 상기 제 1 복수의 세트 중 대응하는 세트의 링 공진기를 통해 디지털 데이터 스트림을 광 반송파로 변조하도록 접속되는
    시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    복수의 제 1 장치를 더 포함하며, 각각의 제 1 장치는 상기 제 2 복수의 세트 중 대응하는 세트의 링 공진기를 통해 광 반송파로부터 디지털 데이터 스트림을 복조하도록 접속되는
    시스템.
  4. 광 디멀티플렉서의 입력에 광학적으로 접속되는 입력 도파관(an input waveguide)과,
    각각의 미세공동 공진기(microcavity resonator)가 상기 입력 도파관 내에서 전파하는 광신호의 복수의 파장 채널 중 대응하는 파장 채널에 결합할 수 있도록 상기 입력 도파관에 인접하여 배치되는 복수의 미세공동 공진기를 포함하는 제 1 미세공동 공진기 세트를 포함하는
    시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    복수의 출력 도파관을 더 포함하며, 각각의 출력 도파관은 상기 파장 디멀티플렉서의 대응하는 광 출력에 광학적으로 접속되는
    시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    대응하는 복수의 미세공동 공진기를 각각 포함하는 복수의 출력 미세공동 공진기 세트를 더 포함하며, 각각의 미세공동 공진기 세트는 상기 출력 도파관 중 대응하는 출력 도파관에 광학적으로 결합되고, 각각의 출력 세트의 상기 미세공동 공진기는 상기 출력 도파관 중 상기 대응하는 출력 도파관 내에서 전파하는 광신호의 파장 채널에 개별적으로 결합할 수 있는
    시스템.
  7. 파장 디멀티플렉서에 광학적으로 접속되는 입력 도파관을 제공하는 단계와,
    각각의 미세공동 공진기가 상기 입력 도파관 내에서 전파하는 복수의 파장 채널 중 대응하는 파장 채널에 결합할 수 있도록 상기 입력 도파관에 인접하여 배치되는 복수의 미세공동 공진기를 포함하는 제 1 입력 미세공동 공진기 세트를 제공하는 단계를 포함하는
    방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 파장 디멀티플렉서에 광학적으로 접속되는 복수의 출력 도파관을 제공하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    대응하는 복수의 미세공동 공진기를 각각 포함하는 복수의 출력 미세공동 공진기 세트를 제공하는 단계를 더 포함하며, 각각의 미세공동 공진기 세트는 상기 출력 도파관 중 대응하는 출력 도파관에 광학적으로 결합되는
    방법.
  10. 파장 디멀티플렉서에 광학적으로 결합되는 입력 도파관을 갖는 제 1 기판과, 상기 입력 도파관에 인접하여 배치되는 복수의 미세공동 공진기를 포함하는 제 1 입력 미세공동 공진기 세트를 제공하는 단계 - 상기 미세공동 공진기의 각각은 상기 입력 도파관 내에서 전파하는 광신호의 상이한 주파수에 결합하도록 구성됨 - 와,
    제 2 기판 위에 형성되는 전자 제어기를 갖는 상기 제 2 기판을 제공하는 단계 - 상기 제어기는 상기 미세공동 공진기를 제어하여 주파수 채널 중 대응하는 주파수 채널에 제어가능하게 결합하도록 구성됨 - 와,
    상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판을 결합하여 상기 제어기를 상기 미세공동 공진기에 접속하는 단계를 포함하는
    방법.
KR1020147036945A 2012-07-02 2013-06-25 재구성 가능한 광 네트워크 KR20150016611A (ko)

Applications Claiming Priority (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261667374P 2012-07-02 2012-07-02
US201261667380P 2012-07-02 2012-07-02
US61/667,380 2012-07-02
US61/667,374 2012-07-02
US13/800,403 2013-03-13
US13/800,634 US20140003810A1 (en) 2012-07-02 2013-03-13 Reconfigurable optical networks
US13/800,634 2013-03-13
US13/800,403 US9164300B2 (en) 2012-07-02 2013-03-13 Reconfigurable optical networks
PCT/US2013/047455 WO2014008028A1 (en) 2012-07-02 2013-06-25 Reconfigurable optical networks

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150016611A true KR20150016611A (ko) 2015-02-12

Family

ID=49778272

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147037064A KR20150016619A (ko) 2012-07-02 2013-06-25 재구성 가능한 광 네트워크
KR1020147036945A KR20150016611A (ko) 2012-07-02 2013-06-25 재구성 가능한 광 네트워크

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147037064A KR20150016619A (ko) 2012-07-02 2013-06-25 재구성 가능한 광 네트워크

Country Status (7)

Country Link
US (2) US9164300B2 (ko)
EP (2) EP2868018A1 (ko)
JP (3) JP2015526966A (ko)
KR (2) KR20150016619A (ko)
CN (2) CN104769872A (ko)
IN (2) IN2014DN10746A (ko)
WO (2) WO2014008027A1 (ko)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9164300B2 (en) 2012-07-02 2015-10-20 Alcatel Lucent Reconfigurable optical networks
WO2014041536A1 (en) * 2012-09-13 2014-03-20 Ben-Gurion University Of The Negev Research And Development Authority Integrated circuit with photonic elements
US20150336372A1 (en) * 2013-05-28 2015-11-26 Claude Louis Van Ness Screen Printing Device and Method
WO2015032424A1 (en) * 2013-09-04 2015-03-12 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Optical switch, optical add-drop multiplexer, communication network node and communication network
JP6249837B2 (ja) * 2014-03-17 2017-12-20 富士通株式会社 光素子の制御方法
US9698457B2 (en) * 2014-07-28 2017-07-04 The University Of Connecticut Optoelectronic integrated circuitry for transmitting and/or receiving wavelength-division multiplexed optical signals
TWI603594B (zh) * 2014-09-19 2017-10-21 財團法人工業技術研究院 光通訊裝置和光通訊方法
EP3016402A1 (en) * 2014-10-31 2016-05-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Optical circuit switch
US9762479B2 (en) * 2014-11-10 2017-09-12 Maged E. Beshai Distributed routing control in a vast communication network
GB2535236A (en) * 2015-02-16 2016-08-17 Ge Oil & Gas Uk Ltd Retrofit power switching and repeating module
EP3272041B1 (en) * 2015-08-13 2019-12-04 Hewlett-Packard Enterprise Development LP Reconfigurable interconnected nodes
US10820071B2 (en) 2015-08-13 2020-10-27 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Reconfigurable interconnected nodes
US9366822B1 (en) * 2015-09-29 2016-06-14 Sandia Corporation Thermo-optically tuned photonic resonators with concurrent electrical connection and thermal isolation
CN106936506B (zh) * 2015-12-30 2019-05-24 华为技术有限公司 一种光节点以及相关系统
US20180035090A1 (en) * 2016-03-15 2018-02-01 Sutherland Cook Ellwood, JR. Photonic signal converter
US9918149B2 (en) * 2016-06-01 2018-03-13 Roshmere, Inc. Optically-switched data network
US9991966B1 (en) * 2017-01-06 2018-06-05 Huawei Technologies Canada Co., Ltd. Optical transmitter
EP3615760A2 (en) 2017-04-28 2020-03-04 Lutron Technology Company LLC Window treatment mounting bracket
KR102338923B1 (ko) 2017-07-06 2021-12-14 삼성전자주식회사 광 집적 회로 및 광 전송기
US10200144B1 (en) * 2017-09-15 2019-02-05 Nokia Of America Corporation Communication system for connecting network hosts
US11405125B2 (en) * 2018-07-12 2022-08-02 Ayar Labs, Inc. TORminator system and associated methods
US11139907B2 (en) 2018-11-07 2021-10-05 Nokia Solutions And Networks Oy Methods and apparatus for tuning optical microring devices
GB2582971B (en) 2019-04-12 2021-07-07 Rockley Photonics Ltd Switch with a shuffle
US20220075114A1 (en) * 2020-09-04 2022-03-10 Ciena Corporation Resonant device improvement in PICs using spare devices to reduce power requirements

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3114801B2 (ja) 1997-07-07 2000-12-04 日本電気株式会社 光通信ネットワーク装置
US6195187B1 (en) * 1998-07-07 2001-02-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Wavelength-division multiplexed M×N×M cross-connect switch using active microring resonators
US6580534B2 (en) 1999-01-27 2003-06-17 Lucent Technologies Inc. Optical channel selector
US6411752B1 (en) * 1999-02-22 2002-06-25 Massachusetts Institute Of Technology Vertically coupled optical resonator devices over a cross-grid waveguide architecture
US20030128980A1 (en) 2002-11-27 2003-07-10 Abeles Joseph H. Channelizer switch
US7894418B2 (en) * 2002-08-15 2011-02-22 The Boeing Company Mixed analog and digital chip-scale reconfigurable WDM network
US7088919B2 (en) 2002-11-04 2006-08-08 Nortel Networks Limited Modular photonic switch with wavelength conversion
US7313329B2 (en) * 2003-09-04 2007-12-25 The Regents Of The University Of California All optical variable buffer queue useful in optical packet networks
US7203387B2 (en) * 2003-09-10 2007-04-10 Agency For Science, Technology And Research VLSI-photonic heterogeneous integration by wafer bonding
WO2005067031A1 (en) 2004-01-12 2005-07-21 Eidgenössische Technische Hochschule Zürich Ferroelectric thin films and devices comprising thin ferroelectric films
WO2005106546A2 (en) 2004-04-15 2005-11-10 Infinera Corporation COOLERLESS AND FLOATING WAVELENGTH GRID PHOTONIC INTEGRATED CIRCUITS (PICs) FOR WDM TRANSMISSION NETWORKS
WO2005106551A1 (en) 2004-04-30 2005-11-10 Pirelli & C. S.P.A. An optical device based on a three-arm mach-zehnder interferometer
US7539418B1 (en) * 2005-09-16 2009-05-26 Sun Microsystems, Inc. Integrated ring modulator array WDM transceiver
US7720377B2 (en) * 2006-01-23 2010-05-18 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Compute clusters employing photonic interconnections for transmitting optical signals between compute cluster nodes
US20070280577A1 (en) * 2006-05-25 2007-12-06 Way-Seen Wang Optical multi-wavelength modulator
US8295655B2 (en) * 2006-08-24 2012-10-23 Cornell Research Foundation, Inc. Electro-optical modulator
US7961988B2 (en) 2006-09-11 2011-06-14 The Boeing Company Rapidly tunable wavelength selective ring resonator
US7421168B1 (en) 2007-07-02 2008-09-02 Northrop Grumman Systems Corporation Integrated optical channelizer
US8027587B1 (en) * 2007-08-21 2011-09-27 Sandia Corporation Integrated optic vector-matrix multiplier
US8335434B2 (en) * 2007-10-23 2012-12-18 Hewlett-Packard Development Company, L.P. All optical fast distributed arbitration in a computer system device
US7945165B2 (en) * 2007-11-16 2011-05-17 Alcatel-Lucent Usa Inc. Optical signal synchronizer
US8073333B2 (en) * 2007-11-16 2011-12-06 Alcatel Lucent Multiplex delay unit
US20090161113A1 (en) 2007-12-19 2009-06-25 Young-Kai Chen Integrated optoelectronic system for automatic calibration of an optical device
JP4901768B2 (ja) * 2008-01-18 2012-03-21 株式会社東芝 光合分波器
EP2252906B1 (en) * 2008-03-11 2018-05-23 Hewlett-Packard Enterprise Development LP Optoelectronic switches using on-chip optical waveguides
EP2371044B1 (en) 2008-12-03 2019-08-28 Innolume GmbH Semiconductor laser with low relative intensity noise of individual longitudinal modes and optical transmission system incorporating the laser
US8660390B2 (en) 2009-01-27 2014-02-25 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Redundant ring resonators of varying dimensions to reduce ring resonator tuning requirements
US8705972B2 (en) * 2010-05-11 2014-04-22 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Energy-efficient and fault-tolerant resonator-based modulation and wavelength division multiplexing systems
US9054493B2 (en) 2010-06-22 2015-06-09 Oracle International Corporation Multiple-wavelength laser
US9753349B2 (en) * 2010-08-20 2017-09-05 University Of Rochester Optical circuit apparatus, method, and application
US9819435B2 (en) * 2010-08-26 2017-11-14 Cornell University Optical apparatus, method, and applications
US20120146646A1 (en) * 2010-12-09 2012-06-14 General Electric Company Nanophotonic system for optical data and power transmission in medical imaging systems
US8594471B2 (en) 2011-03-30 2013-11-26 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Adaptive waveguide optical switching system and method
US8847598B2 (en) 2011-07-08 2014-09-30 General Electric Company Photonic system and method for optical data transmission in medical imaging systems
US8588556B1 (en) 2012-06-29 2013-11-19 Alcatel Lucent Advanced modulation formats using optical modulators
US8625936B1 (en) 2012-06-29 2014-01-07 Alcatel Lucent Advanced modulation formats using optical modulators
US9164300B2 (en) 2012-07-02 2015-10-20 Alcatel Lucent Reconfigurable optical networks
US20140270621A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Apic Corporation Photonic multi-chip module
US9020347B2 (en) * 2013-09-09 2015-04-28 Oracle International Corporation Reconfigurable optical interconnect network

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017143533A (ja) 2017-08-17
IN2014DN10746A (ko) 2015-09-04
US20140003810A1 (en) 2014-01-02
US20140003760A1 (en) 2014-01-02
CN104604168A (zh) 2015-05-06
US9164300B2 (en) 2015-10-20
IN2014DN10812A (ko) 2015-09-04
EP2868018A1 (en) 2015-05-06
JP2015526965A (ja) 2015-09-10
WO2014008027A1 (en) 2014-01-09
KR20150016619A (ko) 2015-02-12
EP2868019A1 (en) 2015-05-06
CN104769872A (zh) 2015-07-08
JP2015526966A (ja) 2015-09-10
WO2014008028A1 (en) 2014-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20150016611A (ko) 재구성 가능한 광 네트워크
US9660753B2 (en) Optical add/drop multiplexer using integrated optical components
CA2441343A1 (en) Wavelength division multiplexed optical communication system having a reconfigurable optical switch and a tunable backup laser transmitter
US7200299B1 (en) Adding and dropping wavelength-channels
US10348437B2 (en) Method and system for cassette based wavelength division multiplexing
US20190165877A1 (en) ENERGY EFFICIENT, CONTENTIONLESS NxM ROADM WITH AMPLIFIED SINGLE WAVELENGTH DROP/ADD PORTS AND CORRESPONDING METHODS
US6549313B1 (en) Broadbrand electronic N×N cross-connect switch using tunable lasers
US20230353254A1 (en) Integrated CMOS Photonic and Electronic WDM Communication System Using Optical Frequency Comb Generators
US9020358B2 (en) Wavelength division multiplexing transmission equipment
EP1368925A1 (en) Wavelength division multiplexed optical communication system having a reconfigurable optical switch and a tunable backup laser transmitter
CN114114529A (zh) 用于高信道计数光子学的光学再分布层
JP3257260B2 (ja) 波長多重発光装置および波長多重伝送システム
KR101329875B1 (ko) 다 파장 광 신호들을 디멀티플렉싱하기 위한 시스템 및 방법
US11811455B2 (en) Device and method for processing an optical signal
TW202225750A (zh) 光學數據通訊系統及相關方法
CN111052759B (zh) 基于可切换波长连接(swc)的全光网
Xiao et al. Experimental demonstration of SiPh Flex-LIONS for bandwidth-reconfigurable optical interconnects
US20230273371A1 (en) Optical Communication System with a Simplified Remote Optical Power Supply
JP2004072690A (ja) 光通信システム
JP2001057440A (ja) 波長選択受光素子

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application