KR20210136083A - 광 송신기 - Google Patents

Abstract

송신될 WDM 광 신호의 각각의 파장에 대해 하나씩인 광 입력들의 세트를 포함하는 광섬유, 광 입력으로부터의 광을 변조하기 위한, 각각의 광 입력에 대한 그래핀 전계-흡수 변조기(EAM), 및 각각의 그래핀 전계-흡수 변조기를 구동하기 위한 하나 이상의 드라이버에 대한 파장 분할 다중화(WDM). 드라이버는, 데이터 입력, 저역 통과 필터링된 데이터를 제공하도록 데이터 입력으로부터의 데이터를 저역 통과 필터링하기 위한 저역 통과 필터, 및 각각의 그래핀 전계흡수 변조기를 저역 통과 필터링된 데이터 및 바이어스 전압의 조합으로 구동하기 위한 출력을 가진다. 바이어스 전압은, 변조된 광에 사전-처프를 제공하여 광섬유 내의 분산을 보상하도록, 그래핀 전계-흡수 변조기의 송신이 증가할 때네 변조된 광에 대한 실효 굴절률이 감소되는 영역 내로 그래핀 EAM을 바이어스하도록 구성된다.

Description

광 송신기

본 발명은 일반적으로, 예를 들어 CWDM(Coarse Wavelength Division Multiplexing)을 위한 광 송신기에 관한 것이다.

본 출원에 이르게 된 프로젝트는 유럽 연합의 Horizon 2020 연구 및 GA(grant agreement) 번호 649953의 innovation programme으로부터 지원을 받았다.

저밀도 파장 분할 다중화(CWDM)는 다중 파장 광 신호가 하나의 단일 모드 섬유 내에서 조합되도록 허용하는 기법이다. CWDM에서 "저밀도(coarse)"란 채널들 사이에서 20nm의 파장 분리를 가리킨다. 따라서, 네 개의 파장은 80nm를 점유하고, 여덟 개의 파장은 160nm를 점유한다. CWDM은 각각 신호 25Gb/s에서 신호를 운반하는 파장들을 집합시키기 위해서 사용될 수 있다. 따라서, 네 개의 파장의 조합은 100Gb/s(4x25Gb/s)의 광학 링크에 대응한다.

실용적인 시스템에서는, 각각의 파장 신호는 PAM4 포맷(2 개의 비트를 인코딩하기 위한 4 레벨의 펄스 진폭)에 따라서 변조될 수 있고, 파장별로 데이터 레이트는 이제 50Gb/s일 수 있다. 예를 들어, 네 개의 파장이 있으면, 실효 데이터 레이트는 따라서 200Gb/s(4x50Gb/s)일 수 있다.

대역폭 요구 사항이 커지기 때문에 400Gb/s, 800Gb/s, 및 1600Gb/s에서의 송신이 바람직해진다. 제 1 단계에서는 400Gb/s까지가 여덟 개의 파장의 CWDM인 CWDM8으로 실현될 수 있다. CWDM8 사양은 CWDM8 멀티 소스 합의 컨소시엄에 의해 발행된 두 개의 문서(400G CWDM8 MSA 2 km 및 400G CWDM8 MSA 10 km 기술 사양)에서 설명된다(https://www.cwdm-msa.org/). CWDM8 사양의 하나의 관련된 양태는 여덟 개의 파장인 1271-1411 nm에 의해 커버되는 큰 스펙트럼 범위이다.

선행 배경 기술은 Sorianello 등, "Chirp management in silicon-graphene electro absorption modulators", Optics Express, 15 (16) pages 19371-19381; CN103176294A; EP1209828A; EP1349302A; 및 WO2004/034530에서 발견될 수 있다.

일 양태에서, WDM 신호를 광섬유를 따라서 송신하기 위한 파장 분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing; WDM) 광 송신기가 기술된다. 상기 WDM 광 송신기는, 송신될 WDM 광 신호의 각각의 파장에 대해 하나씩인 광 입력들의 세트(송신기 내부에 있을 수 있음)를 포함할 수 있다. WDM 광 송신기는 광 입력으로부터의 광을 변조하기 위한, 각각의 광 입력에 대한 그래핀 전계-흡수 변조기(EAM)를 더 포함할 수 있다. WDM 광 송신기 각각의 그래핀 전계-흡수 변조기를 구동하기 위한 하나 이상의 드라이버를 더 포함할 수 있다; 드라이버는 EAM들 사이에서 공유될 수 있고, 또는 각각의 EAM은 개별 드라이버를 가질 수 있다. 상기 각각의 드라이버는 데이터 입력, 데이터 입력으로부터의 데이터를 저역-통과 필터링하여 저역 통과 필터링된 데이터(여기에서, 대역통과 필터링된 데이터를 포함할 수 있음)를 제공하기 위한 저역 통과 필터, 및 그래핀 전계-흡수 변조기를 구동하기 위한 출력을 가질 수 있다. 광 입력으로부터의 변조된 광은 광학 다중화기와 조합되어 조합된, WDM 다중화된 광 출력을 제공할 수 있다.

드라이버(들)는 EAM을 저역 통과 필터링된 데이터, 즉 저역 통과 필터링된 데이터로부터 유도된 변동하는 전압 드라이브, 및 바이어스 전압의 조합으로 구동하도록 구성된다. 바이어스 전압은, 그래핀 전계-흡수 변조기의 송신이 제 1 방향으로 변할 때에 변조된 광에 대한 실효 굴절률이 제 2의 반대 방향으로 변하고 그 반대의 경우도 성립하는 영역 내로 그래핀 전계-흡수 변조기를 바이어스하도록 구성될 수 있다.

이러한 방식으로, 제 1 부호를 가지는 처프가 변조된 광에 적용되고, 이것은 광섬유를 통한 변조된 광의 송신에 기인한 제 2의 반대 부호의 처프를 보상할 수 있다.

일부 구현형태들에서, 바이어스 전압은, 그래핀 전계-흡수 변조기의 송신이 증가할 때 그래핀 전계-흡수 변조기를 통과하는 변조된 광에 대한 실효 굴절률이 감소되는 영역으로 그래핀 전계-흡수 변조기의 그래핀을 바이어스하도록 구성되고, 그 반대의 경우도 성립한다. 이러한 방식으로, 광섬유를 통한 변조된 광의 송신에 기인한 음의 처프를 보상할 수 있는 양의 처프가 변조된 광에 적용된다.

광의 변조는 통상적으로, 데이터가 임의의 범위의 타입의 코딩 중 임의의 것, 예를 들어 NRZ(non-return to zero) 코딩에 의하여 광 펄스에 신호가 인코딩되는 펄스 변조의 형태를 포함한다. 변조는 PAM(펄스 진폭 변조), 예를 들어 2 비트가 4 개의 진폭 레벨을 인코딩하는 PAM4를 포함할 수 있다.

EAM을 통해서 이동하는 펄스는 후술되는 바와 같이 양의 처프(순시 주파수가 시간에 따라 증가함)를 획득한다. 일부 구현형태들에서, 적용되는 처프의 양은 드라이브의 피크-피크 진폭을 제어함으로써 제어가능하다. 추가적으로 또는 대안적으로, EAM에 대한 바이어스 전압이 적용되는 처프의 양을 제어하기 위해서 제어될 수 있다. 구현형태들에서, 그래핀의 광전자 속성은 큰 양의 값을 가지고 근사적으로 선형인 처프를 초래할 수 있다. 신호의 양의 사전-처핑(chirping)은 분산, 예를 들어 광섬유의 비정상 분산을 보상하는데, 이것은 통상적으로 실리카(후속 내용을 참고)를 포함하지만 반드시 그래야 하는 것은 아니다. 결과적으로 펄스는 분산이 보상되는 거리에서 시간적으로 포커싱될 수 있다.

사전-처핑은 심볼간 간섭(inter-symbol interference; ISI)도 줄인다. 데이터를 변조기에 적용하기 이전에 저역-통과 필터링하면 ISI를 시너지를 가지고 감소시키는 것을 돕게 된다.

그래핀 EAM의 넓은 대역폭 응답은, 넓은 범위의 파장을, 예를 들어 CWDM8 또는 CWDM16 시스템 내의 애플리케이션을 위하여 다중화하는 것이 용이해진다.

일부 구현형태들에서, 그래핀 위상 변조기는 파장 중 하나 이상에 대한 신호 경로에서 그래핀 전계-흡수 변조기와 직렬로 광학적으로 커플링된다. 그러면 양의 처프의 양이 증가될 수 있고, 따라서 분산이 보상되는 섬유의 길이도 증가될 수 있다.

광 신호를 위상 변조하기 위하여, 그래핀을 인가되는 전압이 변해도 투명하게 유지되는 영역으로 바이어스하도록 바이어스 전압이 선택된다. 여기에서 "실질적으로 투명하게 유지(remains substantially transparent)한다는 것은 투명도가 구동 전압을 위상 변조함으로써 3dB보다 많이, 바람직하게는 1dB보다 많이 변하지 않아야 한다는 것을 의미하도록 사용될 수 있다. 바람직하게는, 바이어스 전압은 그래핀을 포함하는 변조기의 부분이 3dB보다 적은, 바람직하게는 1dB보다 적은 광 신호의 관련된 파장에서의 손실을 가지도록 그래핀 위상 변조기를 바이어스해야 한다. 그래핀 위상 변조기에 대한 드라이버는 변조기를 바이어스 전압 및 저역 통과 필터링된 데이터로부터 유도된 변동하는 전압 드라이브의 조합으로 구동하도록 구성될 수 있다. 저역 통과 필터링된 데이터로부터 유도된 변동하는 전압 드라이브는, 바이어스 전압이 변조기를 투명도가 실질적으로 일정한 영역 내에서 유지시키는 동안에 변조된 광에 대한 그래핀 위상 변조기의 실효 굴절률을 변경시킨다.

일부 구현형태들에서, 그래핀 위상 변조기는 직관에 반하여 음의 처프를 변조된 광에 추가하도록, 그래핀 전계-흡수 변조기와 직렬로 광학적으로 커플링된다. 이것은, 그래핀 위상 변조기를 전술된 바와 같이 바이어스하지만, 위상 변조기를 저역-통과 필터링된 데이터의 반전된 형태를 포함하는 변동하는 전압 드라이브로써 구동함으로써 달성될 수 있다. 이것은, 예를 들어 반전시킨 후 반전된 데이터를 저역-통과 필터링함으로써, 또는 EAM에 대해서 저역 통과 필터링된 데이터를 반전시킴으로써 유도될 수 있다. 이러한 변동하는 드라이브의 피크-피크 레벨(위상 변조기의 모든 구성에 대하여)이 일반적으로 EAM에 대해서 사용되는 것과 달라질 것이라는 것이 이해될 것이다. EAM에 의해 적용되는 실효 위상이 증가하고 있을 때에 그래핀 위상 변조기를 데이터의 반전된 형태를 사용하여 구동함으로써, 그래핀 위상 변조기에 의해 적용되는 실효 위상은 감소될 것이고, 그 반대의 경우도 성립한다. 따라서, 그래핀 위상 변조기는 EAM의 처프에 대한 반대 처프를 적용할 것이다. 이것은 EAM에 의해 적용되는 과도한 양의 처프 기여를 보상하기 위해서 사용될 수 있다.

일부 구현형태들에서, 과도한 양의 처프 보상은 파장-의존적이다. 광섬유의 비정상 분산은 통상적으로 파장에 의존적이고, 따라서 상이한 사전-처핑(chirping)이 WDM 신호의 상이한 파장(즉 파장 대역)에 적용될 수 있다. 사전-처핑의 양은 EAM의 피크-피크(Vpp) 구동 전압을 조절함으로써 조절될 수 있고, 따라서 일부 구현형태들에서는 상이한 Vpp가 파장 중 상이한 파장들에 적용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 파장(대역) 중 일부는 추가적인 음의 처프가 적용되게 할 수 있다. 예를 들어, 광 입력 중 선택된 것들에게만 음의 처프를 적용할 그래핀 위상 변조기가 제공될 수 있다.

일부 구현형태들에서, 음의 처프를 적용하기 위한 그래핀 위상 변조기는, 광섬유의 비정상 분산(굴절률이 파장과 함께 증가함)이 정상 분산(굴절률이 파장에 따라 감소함)으로 변경되는 임계 파장 아래의 파장에 적용된다. CWDM16의 경우, 음의 처프를 적용하기 위한 그래핀 위상 변조기는 약 1300nm 미만, 예를 들어 1291nm, 1271nm의 파장에 대해서 사용될 수 있다.

각각의 광 입력으로부터의 광로는 광 입력을 두 개 이상의 브랜치로 분할하기 위한 분할기, 브랜치 내의 광을 변조하기 위한, 각각의 브랜치에 대한 그래핀 전계-흡수 변조기, 및 브랜치로부터의 변조된 광을 조합하기 위한 광 결합기를 포함한다. 이것은 PAM4, PAM8 또는 더 높은 변조를 구현하기 위하여 사용될 수 있다. 따라서, 하나 이상의 드라이버는 브랜치 내의 그래핀 전계-흡수 변조기를 데이터 입력으로부터의 데이터의 두 개 이상의 비트, 예를 들어 MSB(최하위 비트) 및 LSB(최상위 비트) 비트의 그룹으로 구동하도록 구성될 수 있다.

브랜치들 중 하나 또는 브랜치들 각각은 위상 천이기(예컨대 90 도 위상 지연) 또는 하나의 브랜치(또는 브랜치들의 세트)의 편광을 서로에 대해서 회전시키기 위한 다른 디바이스를 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 두 개의 브랜치들의 광에는 직교 선형 또는 원형 편광이 제공될 수 있다. 그러면 그들이 조합된 후에 각각의 브랜치/편광의 위상 및 처프 속성을 보존할 수 있기 때문에 유리하다. 편광 회전 디바이스, 즉 하나의 브랜치(또는 브랜치들의 세트)의 편광을 서로에 대해서 회전시키는 기능은 결합기의 일부이고 및/또는 결합기에 의해서 구현될 수 있다.

일반적으로, 각각의 광 입력은 개별 광 분할기를 가질 수 있다. 그러나, 광학 편광 회전기 및 광 결합기는 WDM 파장 별로 또는 WDM 파장들의 소정 세트 또는 전부에 대해서 별개로 구현될 수 있다.

전자의 경우에, 광 입력 각각은 개별 광학 편광 회전기 및 광 결합기를 가질 수 있다. 송신기는 광 결합기들로부터의 광 출력을 다중화하기 위한 광 파장 다중화기를 더 포함할 수 있다.

후자의 경우에, 동일한 편광 또는 비트 중요도(예를 들어 LSB, MSB)에 대응하는 브랜치는 우선 광학적 WDM 다중화에 의해서 조합된 후, 다중화된 직교 편광 신호들의 두 개의(또는 더 많은) 세트가 결합되어 변조된 광 출력을 제공하기 이전에 조합된 파장 중 하나(또는 양자 모두)가 편광 회전될 수 있다.

따라서, 송신기는 각각의 광 입력으로부터의 브랜치들 중 제 1 브랜치를 조합하기 위한 제 1 광 결합기 및, 각각의 광 입력으로부터의 브랜치들 중 제 2 브랜치를 조합하기 위한 제 2 광 결합기를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 광 결합기는 개별적인 제 1 및 제 2 광 파장 다중화기를 포함할 수 있다. 공유된 광학 편광 회전기는 제 1 광 파장 다중화기의 출력에 커플링될 수 있다. 송신기는 제 1 광 파장 다중화기의 편광 회전된 출력을 제 2 광 파장 다중화기의 출력과 조합하여 조합된 파장 분할 다중화된 출력을 제공하기 위한 제 3 광 결합기를 더 포함할 수 있다.

일부 구현형태들에서 그래핀 전계-흡수 변조기, 및 그래핀 위상 변조기는 하나 이상의 그래핀층을 포함할 수 있다. 이것은, 예를 들어 도파로의 코어에 인접하여 도파로 내에서 전파되는 광의 에버네슨트 파가 그래핀에 커플링되도록 도파로의 코어에 인접한 도파로와 통합될 수 있다. 일부 구현형태들에서, 도파로는, 예를 들어 직사각형 단면을 가지는 기판 상의 장형 구조체를 포함할 수 있고, 그래핀층이 이러한 구조체의 위 및/또는 아래에 제공될 수 있거나, 잠재적으로는 슬롯 도파로에 가까운 넓은 간극, 또는 예를 들어 실질적으로 일체형 도파로 구조체를 형성하기 위해서 그래핀에 대해 충분한 정도인 좁은 간극 중 하나의 간극을 가지는 이러한 도파로 구조체들의 쌍 사이에 제공될 수 있다. 구조체는, 예를 들어 실리콘, 실리카, 실리콘 질화물, 또는 폴리머로 제작될 수 있고; 여기에서 도파로가 전도성(conduction)인 경우에(예를 들어, Si), 그래핀은 박막 산화물층에 의해서 도파로로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 하나 또는 두 개의(또는 그 이상의) 그래핀층이 채용될 수 있다; 그래핀은 단일층이거나 다중층일 수 있고, 선택적으로 도핑된다.

일부 구현형태들에서, 그래핀 전계-흡수 변조기 및 그래핀 위상 변조기는, 예를 들어 동일한 도파로의 상이한 길이의 영역을 덮거나 그 아래에 제공되는 그래핀에 의해서 구현될 수 있다. 이러한 두 개(또는 그 이상의) 영역에는 그래핀 전계-흡수 변조기 및 그래핀 위상 변조기를 구현하기 위한 각각의 전극 연결이 제공될 수 있다.

일부 구현형태들에서, 그래핀 전계-흡수 변조기, 및 그래핀 위상 변조기는 하나 이상의 그래핀층 중 하나로의 드라이브 전기적 연결 및 제 2 또는 카운터-전극 연결을 더 포함할 수 있다. 카운터-전극 연결은 도파로로의(예를 들어 실리콘 도파로를 위한), 전기적 연결 및/또는 하나 이상의 그래핀층 중 두 번째 그래핀층으로의 전기적 연결 및/또는 디바이스의 추가적인 금속층으로의 전기적 연결을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 구현형태에서 실리콘 도파로(S), 10nm SiO₂ 절연층(I), 및 그래핀층(G)은 S 및 G로의 연결을 가지는 SIG 커패시터를 형성한다.

일부 구현형태들에서, 파장 분할 다중화(WDM) 광 송신기는 광 신호 소스, 예컨대 DFB(분산형 피드백) 레이저를 포함하고, 그러면 광 입력들의 세트는 레이저로부터 신호를 수신하는 내부 입력을 포함할 수 있다.

관련된 양태에서는 정상 분산에 대한 사전-처프를 제공하도록 구성되는 그래핀-기반 변조기가 제공된다. 따라서, 그래핀 위상 변조기와 직렬로 광학적으로 커플링되는 그래핀 전계-흡수 변조기를 포함하는 광 변조기가 제공되는데, 여기에서 그래핀 전계-흡수 변조기는 양의 처프를 변조된 광 신호에 적용하고, 상기 그래핀 위상 변조기는 음의 처프를 변조된 광 신호에 적용하도록 구성된다.

관련된 추가적인 양태에서는 파장 분할 다중화(WDM) 신호를 광섬유를 따라서 송신하는 방법이 제공된다. 이러한 방법은 송신하기 위한 데이터를 입력하는 단계를 포함할 수 있다. 선택적으로, 이러한 방법은 데이터를 저역 통과 필터링하는 것을 더 수반할 수 있다(이것은 여기에서는 데이터를 대역통과 필터링하는 것을 포함할 수 있음). 그러면, 이러한 방법은 WDM 광 신호의 각각의 파장(대역)을 저역 통과 필터링된 데이터의 일부로써 각각의 그래핀 전계-흡수 변조기(EAM)를 사용하여 변조할 수 있다. 변조하는 것은 각각의 그래핀 전계-흡수 변조기를, 변조된 파장에 (양의) 사전-처프를 추가하여 광섬유 내의 (음의) 처프를 보상하는 영역 내로 바이어스하는 것을 포함할 수 있다.

이러한 방법은, 추가적인 처프를 파장에 추가하도록, 그래핀 전계 위상 변조기를 사용하여 파장 중 하나 이상을 위상 변조하는 것을 더 포함할 수 있다. 추가적인 처프는 양의 값일 수 있어서 분산이 보상되는 섬유의 길이를 연장하거나, 음의 값이어서 EAM으로부터의 과도한 양의 처프를 감소시키고 및/또는 파장 중 하나 이상에서의 섬유의 정상 분산을 보상할 수 있다. 이러한 방법은 각각의 EAM의 드라이브를 그것이 변조하고 있는 파장에 따라서 조절할 수도 있다. 따라서, 일반적으로 이러한 방법은, 특히 상이한 파장에서의 섬유의 상이한 분산을 보상하기 위하여, WDM 신호의 상이한 파장에 대해서, 양 또는 음의 값이고 및/또는 양적으로 다른 상이한 사전-처프를 제공하는 것을 수반할 수 있다.

이러한 방법은 WDM 광 신호의 각각의 파장을 두 개 이상의 브랜치로 분할하는 것을 더 포함할 수 있다. 변조하는 것은, 각각의 브랜치를 각각의 그래핀 전계-흡수 변조기를 사용하여 변조하는 것, 및 변조된 광을 각각의 브랜치에서 조합하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 방법은 브랜치들(각각의 파장에 대한 브랜치들) 중 하나 (내의 또는 그로부터의) 광의 편광을 다른 것에 대하여 회전시켜서, 브랜치로부터의 조합된 변조된 광이 두 개의 직교 편광의 광을 포함하게 하는 것을 더 포함할 수 있다. 편광 회전은 WDM 신호로부터의 파장을 하나 이상의 광학 다중화기를 사용하여 조합하기 이전 또는 이후에 수행될 수 있다.

추가적인 관련된 양태에서, 앞서 설명된 방법을 구현하기 위한 수단을 포함하는 광학 송신 시스템이 제공된다.

전술된 디바이스 및 방법의 일부 구현형태들에서, 광섬유는 광자 결정 광섬유(photonic crystal optical fibre)를 포함할 수 있다. 이것은, 특히 섬유를 구성하는 재료의 흡수가, 예를 들어 1610nm보다 긴 파장에 대하여 큰 스펙트럼 영역 내에서 동작할 때에, 동작하는 파장 범위를 증가시키는 것을 도울 수 있다.

본 발명의 이러한 양태와 다른 양태가 첨부 도면을 참조하여 오직 예시로서 상세히 설명될 것이다:
도 1은 종래 기술에 따른 그래핀 EAM 및 EAM의 송신 속성을 보여준다;
도 2는 종래 기술에 따르는 도 1의 EAM의 처프-관련 속성을 예시한다;
도 3은 예시적인 CWDM 광 송신기를 도시한다;
도 4는 도 3의 송신기 내의 광 변조 시스템의 세부사항을 보여준다;
도 5는 더 긴 섬유 길이에 대한 도 4의 광 변조 시스템의 버전을 보여준다;
도 6은 비정상 및 정상 분산 양자 모두를 보상하기 위한 도 4의 광 변조 시스템의 버전을 보여준다;
도 7은 PAM4 광 변조 시스템을 보여준다;
도 8은 도 7의 PAM4 광 변조 시스템의 상세한 예를 도시한다;
도 9는 도 5의 광 변조 시스템에 기반한, 도 8의 PAM4 광 변조 시스템의 버전의 예를 도시한다;
도 10은 도 6의 광 변조 시스템에 기반한, 도 8의 PAM4 광 변조 시스템의 버전의 예를 도시한다;
도 11은 도 7 내지 도 10의 광 변조 시스템을 구현하기 위한 CWDM 광 송신기의 일 예를 도시한다; 그리고
도 12는 도 11의 CWDM 광 송신기의 변경예를 도시한다.
도면에서 유사한 요소는 유사한 참조 번호로 표시된다.

그래핀은 전계-흡수 변조기를 구현하기 위해서 사용될 수 있다. 논문 "Chirp management in silicon-graphene electro absorption modulators", Opt. Express 25, Sorianello et al,19371-19381 (2017)은 1550nm에서의 섬유 분산을 그래핀 기반 전계-흡수 변조기로 보상하는 것에 대해 설명한다. 분산 보상은 대략 840ps/nm 였었고, 이것은 2km 및 10km 길이의 링크에 대한 요건을 훨씬 뛰어넘는다.

이러한 논문으로부터 가져온 도 1은 1550nm 또는 100μm 길이의 SLG 영역이 있는 실리콘 도파로 EAM 상의 단일층 그래핀(SLG)에서의 시뮬레이션된 실효 굴절률 변화(왼쪽 세로축) 및 송신(오른쪽 세로축)을 보여준다(제작 세부사항에 대해서는 논문을 참조한다).

삽입 도면은 EAM(100)의 수직 단면을 보여주는데, 이것은 실리콘 도파로(104)가 그 안에 형성된 실리카(102)의 영역을 형성하는 실리콘-온-절연체 기판을 포함한다. 얇은 산화물층(106)이 도파로 위에 제공되고, 그래핀의 단일층(108)이 산화물 위에 제공된다. 전기적 연결(110a,b)이 그래핀 및 실리콘에 이루어진다. 위로부터 바라보면, 이러한 예에서 그래핀은 도파로를 따라서 100μm 길이로 연장된다.

동일한 구조체가 후술되는 위상 변조기를 구현하기 위하여 사용될 수 있다.

사용 시에, EAM의 그래핀층은 그 페르미 준위가, 도 1의 음영 부분에 의해 예시되는 바와 같이 0.4 eV(이러한 예에서)보다 큰 파울리의 배타 조건보다 커지도록 구동된다. 도 1의 수평 축인 전압 축은 이러한 예에서는 약 -7V인 디락 포인트 전압(Dirac point voltage)에 대한 것이다; 따라서 EAM은, 예를 들어 약 -1V 주위에서 바이어스될 수 있다. (디락 포인트 전압은 도핑에 의존한다: 통상적으로 일부 내재적 도핑이 존재하고, 외인성 도핑이 존재할 수 있으며, 실효 도핑은 적용된 바이어스에 의해서 변경될 수 있다; 디락 포인트에서는 캐리어 밀도가 제로에 가깝고 비저항(resistivity)은 최대이다).

도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 이러한 영역에서 동작하는 경우, 전압이 그래핀 EAM에 인가되면 송신은 증가하는 반면에 광학 모드의 실효 인덱스는 감소된다. 그러므로, 펄스가 생성될 때, 변조기의 출력에서의 광 빔의 위상은 펄스 꼬리(pulse tail)에서보다 펄스 피크에서 더 작다. 순시 주파수 편차는 위상을 미분함으로써 결정될 수 있고, 도 2a는 하나의 예시적인 펄스를 예시한다, 진폭(파워)은 왼쪽 세로 축에 표시되고 순시 주파수 편차는 오른쪽 세로 축에 표시된다(연속 곡선은 실험 데이터이고, 포인트들은 시뮬레이션을 나타냄). 거의 선형인 펄스 동안에는 양의(상향하는) 주파수 처프가 존재한다는 것을 알 수 있다.

처프는 다음의 수학식에 의해 주어지는 처프 파라미터 C에 의해 규정될 수 있다:

여기에서 L은 디바이스 길이이다(이러한 예에서는 100μm). 굴절률의 변화

는 변조기를 최소 흡수에 따라서 구동할 때에 얻어지는 유효 인덱스의 최대 변동이다; 이것은, 예를 들어 도 1로부터 결정되거나 또는 곡선을 도 2a의 이론적인 버전에 근사화함으로써 결정될 수 있는데(Sorianello 등에서 설명된 바와 같음 ibid), 그리고

는 중심 파장이다. 이러한 예에서 EAM은 2.7V의 피크-피크 전압으로 구동되고, 처프 파라미터는 C = 0.27 이다.

도 2b는 다른 펄스를 예시하는데, 진폭(좌측 세로축) 및 위상(우측 세로축)을 왼쪽 그래프에 보여주고; 및 진폭(파워) 및 처프(순시 주파수 천이)를 오른쪽 그래프에 보여준다. 위상 시간 프로파일(phase temporal profile)이 진폭 포락선과 동일한 형상 및 지속기간을 가지지만 부호가 반전된다는 것을 알 수 있다.

도 2c는 EAM에 대한 피크-피크인가 전압에 대한 처프의 측정치를 좌측 세로축(단위: GHz 단위의 주파수 변화)에 예시한다. 다시 도 1을 참조하면, 약 0.45 eV보다 위에서 그래핀의 송신이 거의 일정하게 유지되는 반면에, 위상은 대략적으로 선형으로 감소된다는 것을 알 수 있다. 따라서 피크-피크 전압을 변경함으로써 위상 변화 정도, 및 따라서 처프가 변경될 수 있다.

도 3을 참조하면, 이것은 각각의 파장 당 하나씩인 광 입력들의 세트(302); 각각의 광 입력에 대한 그래핀 EAM(304); EAM으로부터의 변조기 광을 조합하기 위한 다중화기; 및 단일 모드 광섬유와 같은 광섬유에 커플링되기에 적절할 수 있는 광 출력(308)을 포함하는 CWDM16 광 송신기(300)의 일 예를 도시한다. 다중화기(306)는 집적된 광학기 또는 자유 공간 마이크로-광학기를 사용하여 구현될 수 있다.

실질적으로, 동일한 그래핀 EAM 디자인이 EAM들 각각에 대해서 사용될 수 있어서, 제조를 용이하게 한다. 이것은 그래핀 EAM이 넓은 파장 범위에 걸쳐서 동작할 수 있기 때문이다. 이와 유사하게, 전압 튜닝가능 처프도 광범위한 파장에 걸쳐서 광섬유 색분산(chromatic dispersion)을 보상할 수 있다. 예를 들어, CWDM8 섬유의 경우 분산은 -5ps/(nm km) 내지 +7ps/(nm km)의 범위를 가지고, CWDM16에서는 1610nm에서의 최대 분산은 약 +20ps/(nm km)이다. 도 3의 디자인은 1610nm까지 그리고 이것을 훨씬 넘는 파장, 예를 들어 2000nm 또는 2100nm보다 큰 파장을 수용할 수 있다. 표준 단일 모드 섬유의 제로 분산 파장은 약 1310nm이다; 분산 패널티(dispersion penalty)는 이러한 파장으로부터의 거리가 증가함에 따라 증가한다.

참조를 위하여, CWDM16에 대한 중심 파장들의 두 가지 예시적인 세트가 다음 표 1 및 표 2에 주어진다:

레인	중심 파장		레인	중심 파장
L1	1271 nm *		L1	1311 nm
L2	1291 nm *		L2	1331 nm
L3	1311 nm		L3	1351 nm
L4	1331 nm		L4	1371 nm
L5	1351 nm		L5	1391 nm
L6	1371 nm		L6	1411 nm
L7	1391 nm		L7	1431 nm
L8	1411 nm		L8	1451 nm
L9	1431 nm		L9	1471 nm
L10	1451 nm		L10	1491 nm
L11	1471 nm		L11	1511 nm
L12	1491 nm		L12	1531 nm
L13	1511 nm		L13	1551 nm
L14	1531 nm		L14	1571 nm
L15	1551 nm		L15	1591 nm
L16	1571 nm		L16	1611 nm

(표 1) (표 2)

표 1의 아스테리스크는 비정상 분산이 아니라 정상 분산이 존재하는 파장을 표시한다.

도 4는 도 3의 시스템의 광 변조의 세부사항을 도시한다. 따라서, 그래핀 EAM(304)은, 전기적 저역 통과 필터(402)(LPB = low pass band)를 통하여 데이터 입력(400)에 의해 구동된다. 데이터(400)는, 예를 들어 PAM4 또는 NRZ 데이터를 제공하는 변조기(404)에 의해 제공된다. 저역 통과 필터(402)는 심볼간 간섭(ISI)을 줄인다. 도 4에는 EAM(304)에 대한 바이어스 전압을 제공하기 위한 DC 바이어스 전압 발생기가 도시되지 않는다. 바이어스 전압은, 예를 들어 저역 통과 필터(402) 및 EAM(304)(미도시) 사이의 바이어스 티(bias tee)를 통해서 인가될 수 있다.

저역 통과 필터(402)는 송신의 보오 레이트(baud rate)의 0.4 내지 0.8 배의 범위인 컷-오프 주파수를 가질 수 있다. 그래핀 EAM의 길이 및 구동 신호의 진폭(또는 피크-피크 전압)은 보상될 광섬유의 길이에 따라서 조절될 수 있다. 디자인 타겟은, 그래핀 EAM에 의해 추가되는 양의 처프 및 섬유의 디자인 길이에서 섬유에 의해 추가되는 음의 처프의 합이 변조기 광의 파장에서 제로가 되어야 한다는 것이다.

전술된 바와 같은 시스템이, 예를 들어 CWDM8 또는 CWDM16이 있는 2km 또는 10km 광섬유 길이에 대해서 사용될 수 있다; NRZ 또는 PAM4 변조 중 어느 하나가 채용될 수 있다. 예를 들어, CWDM16 송신기는 각각의 광학 채널(파장)을 100Gb/s에서 작동시킬 수 있고, 따라서 1.6Tb/s의 총 원시 데이터 레이트를 제공할 수 있다.

도 5는 섬유의 증가된 길이를 보상할 수 있는, 도 4의 시스템의 변형예인 광 변조 시스템(500)을 도시한다. 전술된 것들과 유사한 요소들은 유사한 참조 번호로 표시된다.

도 5의 구성에서, 그래핀 위상 변조기(502)는, EAM 이전에 또는 이후에 그래핀 EAM(304)과 직렬로 커플링되어, 추가적인 양의 처프를 제공한다. 위상 변조기는 도 4에서 같은 저역 통과 필터링된 데이터 신호에 의해 구동되지만 상이하게 바이어스된다. 좀 더 구체적으로는, 위상 변조기는 음영 영역을 벗어나는 도 1의 우측 부분 내로 바이어스된다. 이것은 그래핀-통합 도파로를 통과하는 송신이 거의 변하지 않는 곳이지만, 실효 굴절률(즉 위상)이 여전히, 예를 들어 거의 선형으로 도시된 바와 같이 크게 변하는 곳이다. 바이어싱 구성은 도 5에는 도시되지 않지만 도 1에 표시된 바와 같은 적절한 바이어스 전압을 설정함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 큰 음의 바이어스 전압, 즉 그래핀 EAM에 대해서 사용되는 바이어스 전압보다 더 음의 값인 바이어스 전압이 채용될 수 있다.

예를 들어, 일부 구현형태들에서 그래핀 EAM은 전술된 바와 같이 -1V로 바이어스될 수 있고, 데이터 변조가 여기에 추가되어 EAM에서의 전압이 -1V 및 양의 처프의 소망되는 정도에 의존하는 일부 양의 전압 사이에서 변하게 할 수 있다. 대조적으로, 그래핀 위상 변조기는 -1V보다 훨씬 적은 바이어스 전압에서 바이어스될 수 있어서, 데이터 신호가 바이어스에 추가되면 그래핀 위상 변조기에서의 전압이 -1V보다 낮게 유지되고 그래핀이 자신의 투명 영역에서 유지되게 한다. 비록 도 5에 도시된 바와 같이 동일한 신호가 EAM 및 위상 변조기 양자 모두에 제공되지만, 이러한 디바이스에 대해서 제공되는 신호들은 상이한 피크-피크 진폭(및 디바이스에 인가되는 상이한 바이어스 전압)을 가질 수 있다.

도 5의 구성은 진폭 변조에 실질적으로 영향을 주지 않으면서 더 양의 값인 처프를 변조된 광에 추가하고, 따라서 더 큰 길이에 걸쳐서 광섬유의 비정상 분산을 보상할 수 있으며, 즉 섬유에 의해 추가되는 더 큰 정도의 음의 처프를 보상할 수 있다.

도 6은 비정상 및 정상 분산 양자 모두를 보상하기에 적합한 광 변조 시스템(600)의 한 버전을 보여준다. 다시 말하건대, 전술된 것들과 유사한 요소들은 유사한 참조 번호로 표시된다. 따라서, 도 5의 구성에서와 같이, 그래핀 위상 변조기(502)는 그래핀 EAM(402)과 직렬로 광학적으로 커플링되고 전술된 바와 같이 바이어스된다.

그러나, 도 6에서 위상 변조기(502)는 제 2 저역 통과 필터(604)를 통하여 데이터(602)의 반전된 버전에 의해 구동된다. 다시 도 1을 참조하면, 데이터 전압에 따른 굴절률 변화(위상)의 기울기가 따라서 그래핀 EAM과 비교할 때 실효적으로 반전된다. 따라서 그래핀 위상 변조기(502)는 음의 처프를 신호에 추가한다. 이러한 음의 처프는 그래핀 EAM 및/또는 광섬유 내의 정상 분산에 의해 도입되는 과다한 양의 처프를 보상하기 위하여 사용될 수 있다. 다시 말하건대, 디자인 타겟은 총 처프, 즉 EAM으로부터의 양의 처프, 위상 변조기로부터의 음의 처프, 및 광섬유로부터의 양 또는 음의 처프가 섬유의 디자인 길이에서 제로가 되어야 한다는 것이다.

도 7은 PAM4 변조기들(701)의 세트를 도시하는데, 이러한 예에서는 CWDM16 송신기에 대해서 16 개의 변조기가 존재하고, 각각은 전술된 바와 같은 한 쌍의 그래핀 EAM 디바이스를 포함한다. 이들은 파장(대역)마다 하나씩 도 3의 일반적인 구성에서 사용될 수 있다.

좀 더 상세하게 설명하면, 각각의 광 변조 시스템은 광 신호를 두 개의 브랜치로, 예를 들어 구현예 1:2(PAM4)에서는 비율 x:(1-x)로 분할하기 위한 광 파워 분할기(702)를 포함한다. 각각의 브랜치는 개별 그래핀 EAM(706a,b)을 포함하고, 두 개의 브랜치로부터의 변조된 광은 광 파워 결합기(708)에서, 예를 들어 PAM4에 대해서 동등한 비율로 조합된다(여기에서 MSB 브랜치는 MSB 브랜치의 신호 레벨의 두 배를 운반한다). 개선된 구현형태에서, 브랜치들 중 하나는 90 도 편광 회전 디바이스(704)(예컨대 광학적 지연 또는 파플레이트(waveplate))를 포함한다; 이것은 결합기(708)의 일부일 수 있다. 조합된 데이터 레이트는 각각의 별개의 EAM의 데이터 레이트의 두 배이다. 전기 신호는 비트들의 쌍으로 그룹화될 수 있고, 이러한 쌍의 최하위 비트는 EAM 중 하나를 변조할 수 있고, 이러한 쌍의 최상위 비트는 다른 EAM을 변조할 수 있다.

일부 구현형태들에서, 편광 회전기 및 결합기는, 적어도 직교하는 광학 편광들을 지원하는 두 개의 입력 도파로 및 적어도 두 개의 직교하는 광학 편광 모드를 지원하는 하나의 출력 도파로를 가지는 통합된 편광 회전기 및 결합기로써 실현된다. 편광 회전기 및 결합기는 동일한 광학 편광 상태에서 두 개의 입력에서 광을 취하고, 출력에서 동일한 도파로 상에 두 개의 조합을 제공하지만, 각각은 상이한 직교 편광 상태이다.

예를 들어, 일부 구현형태들에서 편광 회전 및 결합기의 기능성은 이중 편광 격자 커플러를 이용하여 출력 광섬유에서 획득될 수 있다. 이중 편광 격자 커플러는 두 개의 입력 도파로 및 칩(커플러)의 평면에 대한 법선에 상대적인 소정 각도로 지향되는 칩으로부터의 광 출력을 가질 수 있다. 출력은 도파로 상에 형성된 격자를 포함할 수 있다. 그러면, 입력 도파로에서의 광은 칩으로부터 두 개의 직교 편광으로 커플링될 수 있다.

도 8은 범용성을 위하여 한 쌍의 편광 천이기(704a,b)를 예시하는, 도 7의 구성의 더 상세한 예를 보여준다. 도 8은 변조된 광 출력(714)을 제공하는, MSB 및 LSB 드라이버(710a,b)(실무에서는 이들이 일반적으로 결합된 드라이버의 일부일 것임), 및 각각의 저역 통과 필터(712a,b)를 예시한다. 시스템의 다른 양태들은 전술된 바와 같고, 특히, 그래핀 EAM들이 섬유에 의해 도입된(섬유의 길이에 따라서) 처프를 보상하기 위한 처프로써 설계된다.

도 9는 파장(대역)에 대해서 추가적인 양의 처프를 제공하기 위한, 도 5를 참조하여 전술된 바와 같은 한 쌍의 위상 천이기(900a,b)를 포함하는 도 8의 시스템의 한 버전을 보여준다.

도 10은 도 6을 참조하여 전술된 바와 같은 각각의 전기적 저역 통과 필터(1000a,b)를 통하여, 반전된 MSB 및 LSB 데이터로부터 구동되는 유사한 쌍의 그래핀-기반 위상 천이기를 포함하는, 도 8의 PAM4 광 변조 시스템의 하나의 버전을 보여준다. 이것은 EAM 및/또는 광섬유에 대한 관련된 파장(대역)에서의 정상 분산으로부터의 과다한 양의 처프를 보상하기 위하여 음의 처프를 제공한다.

도 7 내지 도 10의 광학 시스템을 참조하면, 일부 구현형태들에서 각각의 파장에서의 변조된 광은 파장 다중화기 내에서 조합될 수 있다. 다른 구현형태들에서는, LSB 및 MSB 브랜치가 별개로 유지되고, 결합 되기 전에 각각의 파장 다중화기 내에서 분리되어 서로 다중화되며, 하나의 브랜치의 편광을 다른 브랜치에 대해서 선택적으로 회전시키도록, 광학 시스템이 변경된다.

따라서 도 11을 참조하면, 이것은 각각의 파장에 대한 MSB 및 LSB 브랜치가 파장 분할 다중화 이전에 조합되는 CWDM 광 송신기(1100)의 일 예를 도시한다. 따라서, CWDM 광 송신기(1100)는, 예를 들어 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같은 광 파워 분할기(EAM) 및 광 파워 결합기를 포함하는 개별 PAM4 변조기(701)에 각각 커플링되는, 상이한 파장의 연속파(CW) 광학 소스들(1102), 예를 들어 다이오드 레이저의 세트를 포함한다. 각각의 변조기(701)로부터의 광은 파장 다중화기(1104)로 제공되어 파장 분할 다중화된 변조된 광 출력(1106)을 제공한다. 구현형태에서, MSB 및 LSB 편광은 직교하고, 파장 다중화기(1104)는 두 가지 직교 편광을 지원한다.

도 12는 MSB 및 LSB 브랜치가 하나의 브랜치의 편광을 다른 브랜치에 대해서 회전시키고 결합하기 이전에 별개로 다중화되는 CWDM 광 송신기(1200)의 일 예를 도시한다. 이것은 직교 편광을 지원하는 파장 다중화기에 대한 필요성을 회피할 수 있다. 도 7 내지 도 10 중 임의의 도면의 광 변조/보상 시스템은 도 12의 광 송신기 내에서 사용될 수 있지만, 결합하기 전에 각각의 브랜치의 파장을 다중화하도록 변경된다.

CWDM 광 송신기(1200)는 x:(1-x)의 비율로, 예를 들어 2:1(MSB: LSB)로 두 개의 출력을 제공하는 각각의 광 파워 분할기(1204)에 각각 커플링되는 연속파(CW) 광학 소스(1202), 예를 들어 다이오드 레이저들의 세트를 포함한다. 각각의 파워 분할기로부터의 MSB 출력(실선)은 전술된 바와 같이 그래핀 EAM 디바이스(1206)에 제공된다; 이와 유사하게 각각의 파워 분할기로부터의 LSB 출력(쇄선)은 그래핀 EAM 디바이스(1210)에 제공된다. 그래핀 EAM 디바이스(1206, 1210)는 전술된 바와 같은 임의의 보상 및 전기적 필터링과 조합되면, MSB 드라이버 및 LSB 드라이버라고 각각 불릴 수 있다. 변조된 MSB 파장은 제 1 파장 다중화기(1208)로 제공되고, 변조된 LSB 파장은 제 2 파장 다중화기(1212)로 제공된다. 각각의 광학 다중화기는 각각의 파장의 동일한 편광 성분을 조합한다 - 예를 들어, 각각의 파장에 대해 두 개의 직교 편광을 가정하면, 송신기는 각각의 편광 모드에 대해 하나의 다중화기를 가진다. 파장 다중화 이후에, 두 개의 다중화기(1208, 1212) 각각으로부터 출력된 변조된 광은 변조된 광 출력(1216)으로 전술된 바와 같이 편광 회전기 및 결합기(1214)로 제공된다(이것은 두 개의 디바이스일 수도 있고 하나의 조합된 디바이스일 수도 있음). 따라서, 다중화된 파장들의 하나의 세트의 편광은 다른 것에 대해서 회전될 수 있어서, 예를 들어 변조된 MSB 및 LSB 파장 성분들이 직교 편광을 가지게 한다.

도 4 내지 도 10의 광 변조 시스템은 전술된 바와 같이 비정상 및/또는 정상 분산에 대한 보상을 허용하면서 데이터 레이트를 두 배가 되게 하도록 PAM4 변조를 채용하는 CWDM8 또는 CWDM16 광 송신기와 함께 사용될 수 있다. 따라서, 도 8 내지 도 10의 광 변조 시스템은 송신기의 각각의 파장(대역)에 대하여, 또는 선택된 파장에 대해서만 구현될 수도 있다.

일부 구현형태들에서, 음의 처프를 추가함으로써 정상 분산을 보상하는 것은 더 짧은 파장, 예를 들어 1310nm 아래의 파장, 예를 들어 CWDM16의 1270nm 및 1290nm 파장에 대해서만 채용된다. 따라서, 예를 들어 도 6 및 도 10의 광 변조 시스템은 파장 중 일부에 대해서만, 예를 들어 1310nm 미만의 두 파장에 대해서만 구현될 수 있다.

일부 구현형태들에서, 그래핀 전계-흡수 어레이는, 예를 들어 직선형 도파로의 어레이를 포함한다. 각각의 도파로는, 예를 들어 대략 0.1mm인, 예를 들어 0.05 내지 0.150mm의 범위이고 전기적으로 변조되도록 그래핀으로 커버되는 길이를 포함하거나, 일부 다른 방법에서는 도파로의 에버네슨트 파 영역 내에 그래핀을 가진다. 각각의 도파로에는 파장-특이적 바이어스 전압 및 구동 신호가 제공될 수 있는데, 여기에서 구동 신호는 진폭에 있어서 어레이 내의 모든 변조기에 대해 동일할 수 있다. 이러한 어레이는 예를 들어 16 개 또는 그 이상의 CWDM 파장에 대해서 구성될 수 있는데, 그 이유는 그래핀 EAM이 1610을 넘어서 동작할 수 있기 때문이다. 총 동작 범위는 2100nm를 넘어서 확장될 수 있다.

전계-흡수 변조기 중 일부는 섬유의 음의 색 분산에 대응하는 파장(예를 들어 1270nm 및 1290nm)에서 동작할 수 있다. 그래핀으로 커버된 동일한 도파로의 두 가지 도파로 길이 및 그래핀의 두 가지 길이에 대한 두 개의 드라이버 전압 및 바이어스의 조합이 제공될 수 있다. 첫 번째 길이는 전계 흡수 변조기를 작동시키는 역할을 하는 반면에, 두 번째 길이도 전계 흡수 변조기이지만 투명도 근처에서 또는 그래핀의 투명도 영역 내에서 작동되어 흡수 변조의 추가적인 기여를 최소화한다. 제 2 전계-흡수 변조기의 역할은 신호에 음의 처프를 유도하는 것일 수 있다. 음의 처프를 얻기 위해서, 제 2 변조기는 제 1 변조기의 드라이버에 대해서 반전된 드라이버 신호로써 구동될 수 있다.

일반적으로는 설명된 시스템의 대역폭을 증가시키는 것이 소망된다. 하나의 접근법은 각각의 송신기의 대역폭을 증가시키는 것이지만, 이것은 실제로는 어렵고 전파 거리가 감소되게 될 수 있다. 다른 방법은 전술된 바와 같이 파장들을 단일 섬유 내에 조합하면서 상이한 파장의 개수를 늘리는 것일 것이지만, 실리카 섬유는 L-대역(1560 - 1610nm)을 넘으면 점점 손실이 커진다. 따라서, 일부 구현형태들에서 시스템은 1600nm를 넘어서, 예를 들어 2000nm 이상에서 유용한 성능을 제공하기 위하여 그래핀 변조기 및 광자 결정 광섬유를 조합하는 것을 채용한다.

많은 다른 효과적인 대안들이 당업자에게 떠오를 수 있을 것이다. 본 발명이 설명된 실시예들로 한정되지 않으며 본 발명의 사상 및 첨부된 청구범위의 범위 내에 속하며 당업자들에게 명백한 수정예들을 망라한다는 것이 이해될 것이다.

Claims (21)

1. WDM 신호를 광섬유를 따라서 송신하기 위한 파장 분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing; WDM) 광 송신기로서, 상기 WDM 광 송신기는,
   송신될 WDM 광 신호의 각각의 파장에 대해 하나씩인 광 입력들의 세트;
   상기 광 입력으로부터의 광을 변조하기 위한, 각각의 광 입력에 대한 그래핀 전계-흡수 변조기(electro-absorption modulator; EAM); 및
   각각의 그래핀 전계-흡수 변조기를 구동하기 위한 하나 이상의 드라이버를 포함하고,
   상기 하나 이상의 드라이버는,
   데이터 입력,
   저역 통과 필터링된 데이터를 제공하도록 상기 데이터 입력으로부터의 데이터를 저역 통과 필터링하기 위한 저역 통과 필터, 및
   제 1 부호를 가지는 처프(chirp)를 변조된 광에 제공하여 상기 광섬유를 통한 변조된 광의 송신에 기인한, 제 2의 반대 부호를 가지는 처프를 보상하기 위하여, 저역 통과 필터링된 데이터, 및 상기 그래핀 전계-흡수 변조기의 송신이 제 1 방향으로 변할 때에 상기 변조된 광에 대한 실효 굴절률이 제 2의 반대 방향으로 변하고 그 반대의 경우도 성립하는 영역 내로 상기 그래핀 전계-흡수 변조기를 바이어스하도록 구성되는 바이어스 전압의 조합으로 각각의 그래핀 전계흡수 변조기를 구동하기 위한 출력을 가지는, 광 송신기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 그래핀 전계-흡수 변조기의 송신이 증가할 경우, 상기 변조된 광에 대한 실효 굴절률이 감소되고 그 반대의 경우도 성립하며,
   양의 처프를 상기 변조된 광에 제공하여 상기 광섬유를 통한 상기 변조된 광의 송신에 기인한 음의 처프를 보상하기 위하여 상기 제 1 부호는 양이고 상기 제 2 부호는 음인, 광 송신기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 광 송신기는,
   상기 그래핀 전계-흡수 변조기와 직렬로 광학적으로 커플링되는 적어도 하나의 그래핀 위상 변조기를 더 포함하고,
   상기 하나 이상의 드라이버는, 저역 통과 필터링된 데이터, 및 상기 저역 통과 필터링된 데이터가 상기 변조된 광에 대한 상기 그래핀 위상 변조기의 실효 굴절률을 변경하는 동안에 상기 그래핀 위상 변조기가 실질적으로 투명한 상태로 남는 영역 내로 상기 그래핀 위상 변조기를 바이어스하게끔 구성되는 바이어스 전압의 조합으로 상기 적어도 하나의 그래핀 위상 변조기를 구동하도록 구성되는, 광 송신기.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 광 송신기는,
   상기 그래핀 전계-흡수 변조기와 직렬로 광학적으로 커플링되는 적어도 하나의 그래핀 위상 변조기를 더 포함하고,
   상기 하나 이상의 드라이버는, 상기 데이터 입력으로부터의 반전된 저역 통과 필터링된 데이터, 및 상기 저역 통과 필터링된 데이터가 상기 변조된 광에 대한 상기 그래핀 위상 변조기의 실효 굴절률을 변경하는 동안에 상기 그래핀 위상 변조기가 투명한 상태로 남는 영역 내로 상기 그래핀 위상 변조기를 바이어스하게끔 구성되는 바이어스 전압의 조합으로 상기 적어도 하나의 그래핀 위상 변조기를 구동하도록 구성되는, 광 송신기.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 광 송신기는,
   상기 광 입력으로부터의 광을 변조하기 위한, 각각의 광 입력에 대한 그래핀 전계-흡수 변조기(EAM)를 포함하고,
   그래핀 위상 변조기는 상기 광 입력 중 오직 선택된 광 입력에 대한 그래핀 전계-흡수 변조기와 직렬로 광학적으로 커플링되는, 광 송신기.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하나 이상의 드라이버는,
   상이한 양의(positive) 사전-처프를 상이한 파장에서의 변조된 광에 제공하여 파장에 따른 광섬유 내의 분산(dispersion)에서의 변화에 매칭되게 하기 위하여, 상기 그래핀 전계-흡수 변조기를 상이한 파장에 대하여 상이한 구동 전압으로 구동하도록 구성되는, 광 송신기.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 광 송신기는 광 입력 각각에 대하여,
   상기 광 입력을 두 개 이상의 브랜치로 분할하기 위한 광 분할기,
   상기 브랜치 내의 광을 변조하기 위한, 각각의 브랜치에 대한 그래핀 전계-흡수 변조기, 및
   상기 브랜치로부터의 변조된 광을 조합하기 위한 광 결합기를 포함하는, 광 송신기.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 하나 이상의 드라이버는,
   상기 브랜치 내의 그래핀 전계-흡수 변조기를 상기 데이터 입력으로부터의 데이터의 두 개 이상 비트의 그룹으로 구동하도록 구성되는, 광 송신기.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
   상기 광 송신기는,
   상기 브랜치로부터의 조합된 변조된 광이 두 개의 직교 편광의 광을 포함하도록, 상기 브랜치 중 하나 이상의 광의 편광을 회전시키기 위한 광학 편광 회전기를 더 포함하는, 광 송신기.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 광 입력 각각은 개별적인 광학 편광 회전기 및 광 결합기를 가지고,
    상기 광 송신기는,
    상기 광 결합기으로부터의 광 출력을 다중화하기 위한 광 파장 다중화기를 더 포함하는, 광 송신기.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 광 입력은 공유된 광학 편광 회전기를 가지고,
    상기 광 송신기는,
    각각의 광 입력으로부터의 브랜치들 중 제 1 브랜치를 조합하기 위한 제 1 광 결합기 및 각각의 광 입력으로부터의 브랜치들 중 제 2 브랜치를 조합하기 위한 제 2 광 결합기를 더 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2 광 결합기는 개별적인 제 1 및 제 2 광 파장 다중화기를 포함하고,
    상기 공유된 광학 편광 회전기는 상기 제 1 광 파장 다중화기의 출력에 커플링되며,
    상기 광 송신기는,
    조합된 파장 분할 다중화된 출력을 제공하도록, 상기 제 1 광 파장 다중화기의 편광 회전된 출력을 상기 제 2 광 파장 다중화기의 출력과 조합하기 위한 제 3 광 결합기를 더 포함하는, 광 송신기.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그래핀 전계-흡수 변조기 및 상기 그래핀 위상 변조기 중 하나 또는 양자 모두는,
    도파로와 통합된 하나 이상의 그래핀층, 하나 이상의 그래핀층 중 하나의 그래핀층으로의 구동 전기적 연결 및 카운터-전극 연결을 포함하는, 광 송신기.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 WDM 광 신호는 CWDM8 또는 CWDM16 광 신호인, 광 송신기.
14. 그래핀 위상 변조기와 직렬로 광학적으로 커플링되는 그래핀 전계-흡수 변조기를 포함하는 광 변조기로서,
    상기 그래핀 전계-흡수 변조기는 양의 처프를 변조된 광 신호에 적용하도록 구성되고,
    상기 그래핀 위상 변조기는 음의 처프를 변조된 광 신호에 적용하도록 구성되는, 광 변조기.
15. 파장 분할 다중화(WDM) 신호를 광섬유를 따라서 송신하는 방법으로서,
    송신할 데이터를 입력하는 단계;
    상기 데이터를 저역 통과 필터링하는 단계; 및
    개별적인 그래핀 전계-흡수 변조기(EAM)를 사용하여, 상기 WDM 광 신호의 각각의 파장을 저역 통과 필터링된 데이터의 일부로써 변조하는 단계를 포함하고,
    상기 변조하는 단계는,
    상기 광섬유 내의 처프를 보상하기 위하여, 각각의 그래핀 전계-흡수 변조기가 변조된 파장에 사전-처프를 추가하는 영역으로 각각의 그래핀 전계-흡수 변조기를 바이어스하는 것을 포함하는, 송신 방법.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 방법은,
    추가적인 처프를 파장에 추가하도록, 그래핀 전계-흡수 변조기를 사용하여 파장 중 하나 이상을 위상 변조하는 단계를 더 포함하는, 송신 방법.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 그래핀 전계-흡수 변조기의 양의 처프를 보상하도록, 상기 추가적인 처프는 음의 처프인, 송신 방법.
18. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 WDM 신호의 상이한 파장에 대하여 상이한 사전-처프를 제공하는 단계를 포함하는, 송신 방법.
19. 제 15 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 WDM 광 신호의 각각의 파장을 두 개 이상의 브랜치로 분할하는 단계를 더 포함하고,
    상기 변조하는 단계는,
    각각의 브랜치를 개별적인 그래핀 전계-흡수 변조기를 사용하여 변조하고, 각각의 브랜치 내의 변조된 광을 조합하는 것을 포함하며,
    상기 방법은,
    상기 브랜치로부터의 조합된 변조된 광이 두 개의 직교 편광의 광을 포함하도록, 상기 브랜치 중 하나 브랜치의 광의 편광을 그외의 브랜치에 대하여 회전시키는 단계를 더 포함하는, 송신 방법.
20. 광 송신 시스템으로서,
    제 15 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항의 방법을 구현하기 위한 수단을 포함하는, 광 송신 시스템.
21. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항의 광 송신기, 제 15 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항의 송신 방법, 또는 제 20 항의 광 송신 시스템에 있어서,
    상기 광섬유는 광자 결정 광섬유를 포함하는, 광 송신기, 송신 방법, 또는 광 송신 시스템.

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