KR20170089899A

KR20170089899A - 파장 선택적 스위치를 위한 광 경로 보정 기능을 가진 발진 광학 장치

Info

Publication number: KR20170089899A
Application number: KR1020177017517A
Authority: KR
Inventors: 제퍼슨 엘 와그너; 미첼 이 할러
Original assignee: 니스티카, 인코포레이티드
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2015-11-23
Publication date: 2017-08-04
Also published as: EP3224664B1; EP3224664A1; JP2018500592A; CA2968269A1; BR112017010959A2; JP6688797B2; CN107003534B; KR102043870B1; US9341870B1; EP3224664A4; US20160147092A1; CN107003534A; WO2016085847A1; DK3224664T3; AU2015353754A1

Abstract

광학 소자는 광 포트 어레이, 제1 워크오프 결정, 제1 반파장 판, 제2 워크오프 결정 및 구획된 반파장 판을 포함한다. 광 포트 어레이는 광학 빔들을 수신하기 위한 제1 및 제2 복수의 포트를 갖는다. 제1 워크오프 결정은 제1 및 제2 직교 편광 상태에 있는 제1 및 제2 부분으로 빔들을 공간적으로 분리한다. 제1 부분은 제1 워크오프 결정에 의해 워크오프 되고, 제2 부분은 워크오프 되지 않은 채 그것을 통과한다. 제1 반파장 판은 광학 빔들의 제1 및 제2 부분의 편광 상태를 회전시킨다. 제2 워크오프 결정은 제2 부분이 제2 워크오프 결정에 의해 워크오프 되고 제1 부분은 워크오프 되지 않은 채 그것을 통과하도록 제1 워크오프 결정과 반대 방향으로 배향된다. 구획된 반파장 판은 빔들의 제1 또는 제2 부분을 수신한다.

Description

파장 선택적 스위치를 위한 광 경로 보정 기능을 가진 발진 광학 장치 {Launch optics with optical path compensation for a wavelength selective switch}

본 발명은 발진 광학 장치에 관한 것이다.

광 네트워크들은 파장 선택적 스위치(Wave Selective Switch, WSS)를 사용하여 광 파장 신호들을 발신지(source)로부터 수신지(destination)까지 동적으로 라우팅 한다. WSS 소자는 라우팅을 수행하기 위해 실리콘액정(liquid crystal on silicon)(LCoS) 소자 또는 마이크로 전자기계(MEMS) 미러(mirror) 어레이와 같은 파장 조작(manipulation) 소자에 종종 의존한다.

LCoS 소자는 투명 전극을 갖는 투명 유리 층과, 개별적으로 어드레스(address) 가능한 픽셀들의 2차원 어레이로 분할된 실리콘 기판 사이에 개재된 액정 재료를 포함한다. 각각의 픽셀은, 광 신호에 국부적 위상 변화를 일으키도록 전압 신호에 의해 개별적으로 구동 가능함으로써, 위상 조작 영역들(phase manipulation regions)의 2차원 어레이를 제공한다. 개별적인 스펙트럼 성분들의 조작은, 회절 격자(diffraction grating)와 같은 회절 소자(diffractive element)에 의해 광 신호가 일단 공간적으로 분리되었으면 가능하다. 스펙트럼 성분들의 공간적 분리는 LCoS 소자의 소정 영역들 상으로 지향되는데, LCoS 소자는 미리 결정된 방식으로 대응 픽셀들을 구동함으로써 독립적으로 조작될 수 있다.

본 발명은 발진 광학 장치를 제공한다.

직교 편광 상태에 있는, 광학 빔의 제1 및 제2 광학 부분이 가로지르는 광 경로 길이의 차이를 보상하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 이 방법에 따르면, 광학 빔은 입력 포트에서 수신되고, 각각 제1 및 제2 편광 상태에 있는 제1 및 제2 광학 부분으로 광학 빔을 공간적으로 분리하기 위한 제1 워크오프 결정으로 지향된다. 제1 및 제2 편광 상태는 서로 직교한다. 제1 광학 부분은 워크오프 결정에 의해 워크오프 되며, 제2 광학 부분은 워크오프 되지 않은 채 워크오프 결정을 통과한다. 제1 및 제2 광학 부분의 편광 상태가 회전된다. 제1 및 제2 광학 부분의 편광 상태를 회전시킨 후에, 제1 워크오프 결정으로부터 반대 방향으로 배향된 제2 워크오프 결정으로 제1 및 제2 광학 부분이 지향되어, 제2 광학 성분은 워크오프 결정에 의해 워크오프 되고 제1 광학 성분은 워크오프 되지 않은 채 워크오프 결정을 통과한다. 제1 및 제2 워크오프 결정의 두께는 제1 및 제2 광학 부분 각각이 가로지르는 광 경로 길이를 조정하도록 선택된다.

특정 구현예에서, 광학 소자는 광 포트 어레이, 제1 워크오프 결정, 제1 반파장 판, 제2 워크오프 결정 및 구획된(segmented) 반파장 판을 포함한다. 광학 포트 어레이는 광학 빔들을 수신하기 위한 제1 복수의 포트들 및 광학 빔들을 수신하기 위한 제2 복수의 포트들을 갖는다. 제1 워크오프 결정은, 각각 제1 및 제2 편광 상태에 있는 제1 및 제2 광학 부분들로 광학 빔들 각각을 공간적으로 분리한다. 제1 및 제2 편광 상태는 서로 직교한다. 제1 광학 부분은 제1 워크오프 결정에 의해 워크오프 되고, 제2 광학 부분은 워크오프 되지 않은 채 워크오프 결정을 통과한다. 제1 반파장 판은 광학 빔들의 제1 및 제2 광학 부분들의 편광 상태를 회전시킨다. 제2 워크오프 결정은, 제2 광학 부분들이 제2 워크오프 결정에 의해 워크오프 되고 제1 부분들은 워크오프 되지 않은 채 그것을 통과하도록, 제1 워크오프 결정에 반대 방향으로 배향된다. 구획된 반파장 판은 광학 빔들의 제2 광학 부분들 또는 광학 빔들의 제1 광학 부분들을 수신한다.

도 1은 LCoS 소자를 사용하는 WSS와 같은 광학 장치로의 단일 입력 포트를 나타낸다.
도 2는 광 경로 보상기(optical path compensator)의 일례를 나타낸다.
도 3a 및 도 3b는, 각각, 도 2에 도시된 광 경로 보상기를 사용할 수 있는 자유공간(free-space)과 같은 단순화된(simplified) 광학 장치(arrangement)의 일례의 상면도 및 측면도이다.

도 1은 LCoS 소자를 사용하는 WSS와 같은 광학 장치로의 단일한 입력 포트(input port)(110)를 나타낸다. 이러한 장치로의 입력 빔(input beam)(115)은 때로 높은 비점수차(astigmatism)를 가질 수 있다. 도 1에 도시된 구성에서, 빔(115)은 y축을 따르는 작은 웨이스트(waist)와 z축을 따르는 큰 웨이스트를 갖는다. 무작위로 편광된, 빔(115)은, 빔을 두 개의 직교 편광된(orthogonally polarized) 빔들, 즉 워크오프(walked-off) 빔(150) 및 통과(pass-through) 빔(160)으로 공간적으로 분리하기 위한 워크오프 결정(walk-off crystal)(120)에 먼저 입사한다. 도 1에서, 하나의 편광 성분(예를 들어, 수직 또는 v-성분)은 수직 화살표로 표시되고, 다른 편광 성분(예를 들어, 수평 또는 h-성분)은 수평 화살표로 표시된다. 워크오프 결정(120)의 워크오프 방향과, 반파장 판(half-wave plate)(130)에 의해 야기되는 회전의 방향들은, 앞쪽 또는 하류 방향(forward or downstream direction), 즉 양(positive)의 z-방향으로 전파하는 광 빔들의 편광 성분들과 관련하여 설명될 것이다.

워크오프 결정(120)을 나가는 두 개의 공간적으로 분리된 빔들(150, 160) 모두를 동일한 편광 상태에 놓기 위해, 워크오프 빔(150)은, 워크오프 빔을 h-편광 상태로부터 v-편광 상태로 회전시키는 반파장 판(130)을 통과한다. v-편광 빔(160)은 반파장 판(130)을 통과하지 않는다. 결과적으로, 빔들(150, 160)은 모두 동일한 편광 상태에 있다.

도 1에 도시된 구성의 한 가지 문제점은, 워크오프 결정(120) 및 반파장 판(130) 때문에 두 빔들(150, 160)이 상이한 광 경로 거리(optical path lengths)로 전파한다는 것이다. 이는, 입사하는 비점수차 빔이 작은 웨이스트를 갖는다면 문제가 될 수 있다. 예를 들어, 빔 웨이스트가 약 3.5 미크론이라면 그것의 라레이(Raleigh) 길이 또는 범위는 약 30 미크론이다. 두 빔들이 겪는 경로 거리 차이(path length differential)는 일반적으로 이 거리보다 작은 것이 바람직하다.

설명을 위해, 도 1의 예에서, 워크오프 빔(150)은 통과 빔(160)과 비교하여 약 200 미크론의 유효 전파 거리(effective propagation distance)만큼 진행할 수 있다. 마찬가지로, 반파장 판(130)을 가로지를 때, 워크오프 빔(150)은 통과 빔(160)과 비교하여 약 -30 미크론의 유효 전파 거리만큼 진행할 수 있다. 따라서, 두 빔들이 진행한 총 유효 전파 거리의 차이는 약 170 미크론이다. 분명히, 이 거리는 빔의 라레이 범위에 비해 크다.

이 문제를 해결하는 한 가지 방법은 서로 반대 방향으로 배향된 두 워크오프 결정들을 사용하여 총 유효 전파 거리의 이 차이를 보상하는 것이다. 이 경우, 하나의 편광 상태의 빔은 제1 워크오프 결정에서 유효 전파 거리 차이(differential)를 축적하되 제2 워크오프 결정에서는 그러지 않는 반면, 다른 편광 상태의 빔은 제2 워크오프 결정에서 유효 전파 거리 차이를 축적하지만 제1 워크오프 결정에서는 그러지 않는다. 도 2는 이 방식으로 작동할 수 있는 광 경로 보상기(optical path compensator)의 일례를 도시한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 워크오프 빔(235)은 통과 빔(225)과 비교하여 제1 워크오프 결정(220)에서 90 미크론의 유효 전파 거리 차이를 겪는다. 반파장 판(250)은 빔(225)의 편광 상태를 수평에서 수직으로 회전시킴으로써 그것이 제2 워크오프 결정(240)에 의해 워크오프 되게 한다. 마찬가지로, 반파장 판(250)은 빔(235)의 편광 상태를 수직에서 수평으로 회전시킨다. 결과적으로, 빔(225)은 빔(235)에 비해 제2 워크오프 결정(240)에서 120 미크론의 유효 전파 거리 차이를 겪는다. 또한, 빔(225)이 반파장 판(230)을 가로지르므로 빔(235)은 빔(225)에 비해 30 미크론의 추가적인 유효 전파 거리 차이를 겪는다. 따라서, 빔(225)은 120 미크론의 총 유효 전파 거리 차이를 겪고, 빔(235)은 또한 120 미크론(즉, 90 미크론 + 30 미크론)의 총 유효 전파 거리 차이를 겪는다. 결과적으로 두 빔들은 모두 동일한 경로 거리(path length)로 전파한다.

도 2에 도시된 광 경로 보상기의 예가 나타내듯이, 제2 워크오프 결정(240)의 두께는, 제1 워크오프 결정(220)과, 빔들 중 하나만 통과하는 반파장 판(230) 둘 다의 유효 전파 거리 차이를 보상하도록 선택된다. 따라서, 두 워크오프 결정들(220, 240)의 두께들은, 그것을 각각 통과하는 워크오프 빔들이 가로지르는 추가 경로 길이들을 결정하는데, 그 두께들은 서로 상이하다.

도 2는 광학 장치의 단일 광 입력 포트를 도시한다. 다수의 포트를 사용하는 장치들에 의해 수신된 광학 빔들은, 각 입사 빔이 분할되는 두 개의 직교 편광된, 공간적으로 분리된 빔들이 동일한 경로 길이로 전파하도록, 유사한 방법으로 처리될 수 있다. 몇몇의 경우, 다중 파장 스위치들의 기능을 통합한 이러한 광학 장치들은 렌즈, 분산 소자 및 공간 광 변조기와 같은 공통된 광학 소자 세트를 공유할 수 있다. 여기 개시된 방법들 및 기술들을 사용하는 이러한 파장 선택적 스위치의 일례가 도 3a 및 3b와 관련하여 이하에서 제시될 것이다.

도 3a 및 3b는, 각각, 본 발명의 실시예들과 함께 사용될 수 있는 자유공간 WSS(100)와 같은 단순화된 광학 장치의 일례의 상면도 및 측면도이다. 광은, 입력 및 출력 포트로서 기능하는 광섬유와 같은 광 도파로(optical waveguides)를 통해 WSS(100)에 입력되고 출력된다. 섬유 콜리메이터 어레이(fiber collimator array)(101)는 제1 WSS와 연관된 제1 섬유 열(series)(120) 및 제2 WSS와 연관된 제2 섬유 열(130)을 포함한다. 각각의 개별 섬유는 콜리메이터(102)와 연관되며, 콜리메이터(102)는 각 섬유로부터의 광을 자유공간(free-space) 빔으로 변환한다.

도 3b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 제1 섬유 열(320)의 섬유들(320₁, 320₂, 320₃, 320₄) 사이에는 제2 섬유 열(330)의 섬유들(330₁, 330₂, 3303)이 끼워진다(interleaved). 또한, 도 3b에도 도시된 바와 같이, 섬유 열(320)의 섬유들은 제2 섬유 열(330)의 섬유들로부터 각도가 오프셋(offset)된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이 각도 오프셋은 두 개의 상이한 WSS들과 연관된 파장들이 y-방향(포트 축)을 따라 LCoS 소자 (21)상에서 서로 공간적으로 오프셋되게 한다.

도 2에 도시된 유형의 광 경로 보상기는, 각각의 광섬유/콜리메이터 쌍으로부터 광학 빔들을 수신한다. 도 2 및 도 3에서, 동일한 구성 요소들은 동일한 도면부호로 표시된다. 두 개의 대표적인 빔들이 도 3b에 도시되어 있는데, (제1 WSS와 연관된) 광섬유(320₁)에 의해 수신된 제1 빔과, 인접한 광섬유(330₁)(제2 WSS와 연관됨)에 의해 수신된 제2 빔이다. 도시된 바와 같이, 제1 워크오프 결정(220)을 빠져 나온 후에, 광섬유(320₁)에 의해 수신된 광학 빔은 서로에 대해 직교 편광 상태에 있는 두 개의 빔들(323, 325)로 분할된다. 마찬가지로, 제2 워크오프 결정(240)을 빠져 나간 후에, 광섬유(330₁)에 의해 수신된 광학 빔은, 또한 서로에 대해 직교 편광 상태에 있는 두 개의 빔들(333, 335)로 분할된다.

두 개의 상이한 WSS들로부터의 빔들은 반파장 판 세그먼트(half-wave plate segment)(230)를 갖는 패턴화된 반파장 판(260)의 평면에서 교차하도록 각도를 이룬다. 따라서, 패턴화된 반파장 판의 위치는, 빔들이 광 포트들에서 발진되어야 하는 각도를 결정한다. 도 3b의 예에서, 제1 WSS와 연관된 포트(320₁)로부터의 빔(323) 및 제2 WSS와 연관된 포트(330₁)로부터의 빔(333)은 반파장 판 세그먼트(230)에서 교차한다. 마찬가지로, 제1 WSS와 연관된 포트(320₁)로부터의 빔(325) 및 제2 WSS와 연관된 포트(330₁)로부터의 빔(335)은 반파장 판 세그먼트(230)의 평면에서 교차한다. 대안적인 실시예에서, 빔들(325, 335)은 반파장 판(230)으로 지향되지만 빔들(323, 333)은 그러하지 않다.

광 경로 보상기 다음에, 한 쌍의 텔레스코프(telescopes) 또는 광학 빔 확장기(optical beam exapnders)가 포트 어레이(101)로부터의 자유공간 광 빔들을 확대한다. 제1 텔레스코프 또는 빔 확장기는 광학 요소들(106, 107)로 이루어지고 제2 텔레스코프 또는 빔 확장기는 광학 요소들(104, 105)로 이루어진다.

도 3a 및 도 3b에서, 두 축에서 광에 영향을 주는 광학 요소들은 두 도면 모두에서 양볼록 광학 장치(bi-convex optics)로서 실선으로 도시되어 있다. 반면, 한 축의 광에만 영향을 주는 광학 요소들은 영향을 받는 축에 평볼록 렌즈(plano-convex lenses)로서 실선으로 도시되어 있다. 한 축의 광에만 영향을 미치는 광학 요소들은 그것들이 영향을 주지 않는 축에 점선으로 또한 도시되어 있다. 예를 들어, 도 3a 및 도 3b에서, 광학 요소들(102, 108, 109, 110)은 두 도면 모두에서 실선으로 도시된다. 반면, 광학 요소들(106, 107)은 (그것들이 y축을 따라 집속력(focusing power)를 갖기 때문에) 도 3a에서는 실선으로 도시되고 (그것들이 x축을 따라 빔들에 영향을 주지 않으므로) 도 3b에서는 점선으로 도시된다. 광학 요소들(104, 105)은 (그것이 x축을 따라 집속력을 갖기 때문에) 도 3b에서 실선으로 도시되고 (그것이 y축에서 빔들에 영향을 주지 않으므로) 도 3a에서 점선으로 도시된다.

각각의 텔레스코프는 x 및 y 방향에서 상이한 배율 인자들(magnification factors)을 가지도록 생성될 수 있다. 예를 들어, x-방향에서 광을 확대하는 광학 요소들(104, 105)로 이루어진 텔레스코프의 배율은, y-방향에서 광을 확대하는 광학 요소들(106, 107)로 이루어진 텔레스코프의 배율보다 작을 수 있다.

한 쌍의 텔레스코프는 포트 어레이(101)로부터의 광 빔들을 확대하고, 자유공간 광 빔들을 그 구성 파장들 또는 채널들로 분리하는 파장 분산 소자(108)(예를 들어, 회절 격자 또는 프리즘)에 그것들을 광학적으로 결합시킨다. 파장 분산 소자(108)는 그 파장에 따라 x-y 평면 상에서 상이한 방향으로 광을 분산시키도록 작용한다. 분산 소자로부터의 광은 빔 집속 광학 장치(beam focusing optics)(109)로 지향된다.

빔 집속 광학 장치(109)는 파장 분산 소자(108)로부터의 파장 성분들을, 예를 들어 LCoS 소자(110)와 같은 액정 기반 위상 변조기일 수 있는, 프로그램 가능한(programmable) 광 위상 변조기에 결합시킨다. 프로그램 가능한 광 위상 변조기는 그 픽셀들 각각에서 위상 변이를 생성하는데, 그것은 그 표면을 가로지르는 위상 변이 프로파일(phase shift profile)을 발생시킨다. 도 3에 도시된 바와 같이, 파장 성분들은 x-축을 따라 분산된다. 따라서, 주어진 파장의 각 파장 성분은 y-방향으로 연장하는 픽셀 어레이(19) 상에 집속된다. 한정하기 위한 것이 아닌, 예시로서, λ₁, λ₂ 및 λ₃로 나타낸 중심 파장들을 갖는 세 개의 그러한 파장 성분들이 도 3a에 도시되는데, 파장 분산 축(x-축)을 따라 LCoS 소자(110)에 집속된다.

도 3b에 가장 잘 도시된 바와 같이, LCoS 소자(110)에서 반사된 후, 각각의 파장 성분은 빔 집속 광학 장치(109), 파장 분산 소자(108) 및 광학 요소들(106, 107)를 통해 포트 어레이(101)의 선택된 섬유에 다시 결합될 수 있다. 따라서, y-축에서 픽셀들(19)을 적절하게 조정(manipulation)하면, 각 파장 성분을 선택된 출력 섬유로 선택적이고 독립적으로 조향(steering)할 수 있다.

본 주제가 구조적 특징들 및/또는 방법론적 동작들(methodological acts)에 특정된 언어로 기술되었지만, 첨부된 청구범위에서 정의된 주제가 전술한 특정한 특징들 또는 동작들로 반드시 한정되는 것은 아니라는 것을 이해해야 한다.

Claims

직교 편광 상태에 있는, 광학 빔의 제1 및 제2 광학 부분이 가로지르는 광 경로 길이의 차이를 보상하는 방법으로서,
입력 포트에서 상기 광학 빔을 수신하는 단계;
각각 제1 및 제2 편광 상태에 있는 상기 제1 및 제2 광학 부분으로 상기 광학 빔을 공간적으로 분리하기 위한 제1 워크오프 결정으로 상기 광학 빔을 지향시키는 단계로서, 상기 제1 및 제2 편광 상태는 서로 직교하고, 상기 제1 광학 부분은 상기 워크오프 결정에 의해 워크오프 되고 상기 제2 광학 부분은 워크오프 되지 않은 채 상기 워크오프 결정을 통과하는, 상기 광학 빔을 지향시키는 단계;
상기 제1 및 제2 광학 부분의 편광 상태를 회전시키는 단계; 및
상기 제1 및 제2 광학 부분의 편광 상태를 회전시킨 후에, 상기 제1 워크오프 결정에 반대되는 방향으로 배향된 제2 워크오프 결정으로 상기 제1 및 제2 광학 부분을 지향시키는 단계로서, 상기 제2 광학 성분이 상기 워크오프 결정에 의해 워크오프 되고 상기 제1 광학 성분이 워크오프 되지 않은 채 상기 워크오프 결정을 통과하며, 상기 제1 및 제2 워크오프 결정의 두께는 제1 및 제2 광학 부분 각각이 가로지르는 광 경로 길이를 조정하도록 선택되는, 상기 제1 및 제2 광학 부분을 지향시키는 단계
를 포함하는, 방법.
제1항에서,
상기 제1 및 제2 워크오프 결정의 두께는, 상기 제1 및 제2 광학 부분 중 하나가 가로지르고 상기 제1 및 제2 광학 부분 중 다른 하나는 가로지르지 않는 하나 이상의 상류(upstream) 또는 하류(downstream) 광학 요소들로부터 발생하는 광 경로 차이를 보상하도록 더 선택되는, 방법.
제1항에서,
상기 광학 요소는 상기 제1 및 제2 워크오프 결정의 하류에 배치된 반파장 판인, 방법.
제1항에서,
상기 제1 입력 포트는 상기 파장 분산 축에 평행한 축을 중심으로 상기 제2 입력에 대해 각도가 오프셋되는, 방법.
포트 어레이의 입력 포트로부터 상기 포트 어레이의 적어도 하나의 출력 포트로 광학 빔의 파장 성분들을 지향시키는 방법으로서,
제1 파장 선택적 스위치와 연관된 상기 포트 어레이의 제1 입력 포트에서 제1 광학 빔을 수신하는 단계;
제2 파장 선택적 스위치와 연관된 상기 포트 어레이의 제2 입력 포트에서 제2 광학 빔을 수신하는 단계;
각각 제1 및 제2 편광 상태에 있는 제1 및 제2 광학 부분으로 상기 제1 광학 빔을 공간적으로 분리하기 위해 제1 워크오프 결정으로 상기 제1 광학 빔을 지향시키는 단계로서, 상기 제1 및 제2 편광 상태는 서로 직교하고, 상기 제1 광학 부분은 상기 워크오프 결정에 의해 워크오프 되고 상기 제2 광학 부분은 워크오프 되지 않은 채 상기 워크오프 결정을 통과하는, 상기 제1 광학 빔을 지향시키는 단계;
각각 상기 제1 및 제2 편광 상태에 있는 제3 및 제4 광학 부분으로 상기 제2 광학 빔을 공간적으로 분리하기 위해 상기 제1 워크오프 결정으로 상기 제2 광학 빔을 지향시키는 단계로서, 상기 제3 광학 부분은 상기 제1 워크오프 결정에 의해 워크오프 되고 상기 제4 광학 부분은 워크오프 되지 않은 채 상기 제1 워크오프 결정을 통과하는, 상기 제2 광학 빔을 지향시키는 단계;
상기 제1, 제2, 제3 및 제4 광학 부분의 편광 상태를 회전시키는 단계;
상기 제1, 제2, 제3 및 제4 광학 부분의 편광 상태를 회전시킨 후에, 상기 제1 워크오프 결정에 반대되는 방향으로 배향된 제2 워크오프 결정으로 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 광학 부분을 지향시키는 단계로서, 상기 제2 및 제4 광학 성분이 상기 제2 워크오프 결정에 의해 워크오프 되고 상기 제1 및 제3 광학 성분이 워크오프 되지 않은 채 상기 제2 워크오프 결정을 통과하며, 상기 워크오프 결정들의 두께는 제1, 제2, 제3 및 제4 광학 부분 각각이 가로지르는 광 경로 길이를 조정하도록 선택되는, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 광학 부분을 지향시키는 단계;
상기 제1, 제2, 제3 및 제4 광학 부분의 파장 성분들을 공간적으로 분리하는 단계;
상기 공간적으로 분리된 파장 성분들을 프로그램 가능한 광 위상 변조기에 집속하는 단계로서, 상기 제1 및 제2 광학 빔의 파장 성분들이 상기 변조기의 파장 분산 축을 따라 공간적으로 분리되는, 상기 집속하는 단계; 및
상기 파장 성분들의 개별 성분들을 출력 포트로 선택적으로 지향시키기 위해 상기 제2 방향을 따라 상기 변조기의 위상 변이 프로파일을 조정하는 단계
를 포함하는, 방법.
제5항에서,
상기 제1 및 제2 워크오프 결정의 두께는, 상기 제1 및 제2 광학 부분 중 하나가 가로지르되 상기 제1 및 제2 광학 부분 중 다른 하나는 가로지르지 않으며, 상기 제3 및 제4 광학 부분 중 하나가 가로지르되 상기 제3 및 제4 광학 부분 중 다른 하나는 가로지르지 않는, 하나 이상의 상류(upstream) 또는 하류(downstream) 광학 요소들로부터 발생하는 광 경로 차이를 보상하도록 더 선택되는, 방법.
제5항에서,
상기 광학 요소는 상기 제1 및 제2 워크오프 결정의 하류에 배치된 반파장 판인, 방법.
제5항에서,
상기 제1 입력 포트는 상기 파장 분산 축에 평행한 축을 중심으로 상기 제2 입력에 대해 각도가 오프셋되는, 방법.
광학 소자로서,
광학 빔들을 수신하기 위한 제1 복수의 포트들 및 광학 빔들을 수신하기 위한 제2 복수의 포트들을 갖는 광 포트 어레이;
각각 제1 및 제2 편광 상태에 있는 제1 및 제2 광학 부분들로 상기 광학 빔들을 각각 공간적으로 분리하기 위한 제1 워크오프 결정으로서, 상기 제1 및 제2 편광 상태는 서로 직교하고, 상기 제1 광학 부분들은 상기 제1 워크오프 결정에 의해 워크오프 되고 상기 제2 광학 부분들은 워크오프 되지 않은 채 상기 제1 워크오프 결정을 통과하는, 상기 제1 워크오프 결정;
상기 광학 빔들의 상기 제1 및 제2 광학 부분들의 편광 상태를 회전시키기 위한 제1 반파장 판;
상기 제1 워크오프 결정에 반대되는 방향으로 배향된 제2 워크오프 결정으로서, 상기 제2 광학 성분들이 상기 제2 워크오프 결정에 의해 워크오프 되고 상기 제1 광학 성분들이 워크오프 되지 않은 채 상기 제2 워크오프 결정을 통과하게 하는, 상기 제2 워크오프 결정; 및
상기 광학 빔들의 상기 제2 광학 부분들 또는 상기 광학 빔들의 상기 제1 광학 부분들을 수신하기 위한, 구획된(segmented) 반파장 판
을 포함하는, 광학 소자.
제9항에서,
상기 제1 및 제2 워크오프 결정의 두께는, 상기 제1 광학 부분들 또는 상기 제2 광학 부분들이 상기 구획된 반파장 판을 가로지르고 상기 제1 및 제2 광학 부분들 중 다른 하나는 상기 구획된 반파장 판을 가로지르지 않음으로써 발생하는 광 경로 차이를 보상하도록, 상기 제1 및 제2 광학 부분들 각각이 가로지르는 광 경로 길이를 조정하도록 선택되는,
광학 소자.
제9항에서,
상기 광학 빔들의 상기 제1 및 제2 광학 부분들을 수신하고, 상기 제1 및 제2 광학 부분들을 파장 분산 축을 따라 복수의 파장 성분들로 공간적으로 분리하는 분산 요소로서, 포트 축은 상기 파장 분산 축과 직교하고, 상기 제1 복수의 포트는, 상기 포트 축을 포함하는 제1 평면에서 연장하고 상기 제2 복수의 포트는, 상기 포트 축을 포함하는 제2 평면에서 연장하며, 상기 제1 및 제2 평면은 서로 평행하되 상기 파장 분산 축을 따라 서로 오프셋(offset)되며, 상기 제1 복수의 포트는 상기 파장 분산 축에 평행한 축을 중심으로 상기 제2 복수의 포트에 대해 각도가 오프셋되는, 상기 분산 요소;
상기 복수의 파장 성분들을 집속하기 위한 집속 요소; 및
상기 집속된 복수의 파장 성분들을 수신하기 위한 프로그램 가능한 광 위상 변조기로서, 상기 변조기는, 상기 제1 복수의 포트 중 임의의 포트로부터 수신된 파장 성분들을 상기 제1 복수의 포트 중 선택된 하나의 포트로 조향(steer)하도록 구성되고, 상기 제2 복수의 포트 중 임의의 포트로부터 수신된 파장 성분들을 상기 제2 복수의 포트 중 선택된 하나의 포트로 조향하도록 더욱 구성되는, 상기 광 위상 변조기
를 포함하는, 광학 소자.
제9항에서,
상기 제1 복수의 포트 사이에는 상기 포트 축을 따라 상기 제2 복수의 포트가 끼워지는, 광학 소자.
제9항에서,
상기 프로그램 가능한 광 위상 변조기는 액정 기반 위상 변조기를 포함하는, 광학 소자.
제13항에서,
상기 액정 기반 위상 변조기는 LCoS 소자인, 광학 소자.
제11항에서,
상기 분산 소자는 회절 격자 및 프리즘을 포함하는 군(group)에서 선택되는, 광학 소자.
제11항에서,
상기 광 포트 어레이로부터 수신된 상기 광학 빔을 확대하고 상기 확대된 광학 빔을 상기 분산 소자로 지향하기 위한 광학계(optical system)를 더 포함하는, 광학 소자.
제16항에서,
상기 광학계는 제1 방향의 제1 배율 인자와, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향의 제2 배율 인자를 가지며, 상기 제1 배율 인자는 상기 제2 배율 인자와 다른, 광학 소자.
제17항에서,
상기 제1 방향은 파장 분산 축에 평행하되, 상기 파장 분산 축을 따라 상기 광학 빔들이 공간적으로 분리되며, 상기 제1 배율 인자는 상기 제2 배율 인자보다 작은, 광학 소자.