KR20220044012A - Optical frequency comb generator and optical integrated circuit for generating optical frequency comb signal - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광 주파수 빗(optical frequency comb) 생성기에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 링 공진기를 포함하는 광 주파수 빗 생성기 및 광 주파수 빗 신호를 생성하는 광 집적 회로에 관한 것이다.The present invention relates to an optical frequency comb generator, and more particularly, to an optical frequency comb generator including a ring resonator, and an optical integrated circuit for generating an optical frequency comb signal.
고성능 컴퓨터와 스마트 기기의 보급, 그리고 다양한 멀티 미디어의 사용에 따른 계산량 및 데이터 용량의 급격한 증가로 인하여, 유무선 통신분야에서 고속의 데이터 처리 기술이 요구되고 있다. 또한, 이러한 기술이 적용된 소형화(집적화)되고 저비용의 통신 모듈 개발의 요구가 급격히 증가하고 있다. Due to the spread of high-performance computers and smart devices, and the rapid increase in calculation amount and data capacity due to the use of various multimedia, high-speed data processing technology is required in the wired/wireless communication field. In addition, the demand for miniaturization (integration) and low-cost communication module development to which this technology is applied is rapidly increasing.
광 통신은 광에 데이터 신호를 실어 정보를 송수신하는 통신 방식이다. 광 통신은 송신 정보를 포함하는 전기 신호를 광 신호로 변환하여 송신하고, 수신된 광 신호를 전기 신호로 변환하여 수행될 수 있다. 광 통신은 전파를 이용한 통신에 비하여 넓은 대역폭을 갖고, 고속의 통신이 가능한 장점을 갖는다.Optical communication is a communication method that transmits and receives information by loading data signals on light. Optical communication may be performed by converting an electrical signal including transmission information into an optical signal for transmission, and converting a received optical signal into an electrical signal. Optical communication has the advantage of having a wider bandwidth and high-speed communication compared to communication using radio waves.
광 통신을 위한 시스템은 통신 품질 향상을 위하여, 다양한 구성 요소들이 요구된다. 이러한 구성 요소들 중 신호원(광원) 기술의 발전은 데이터 처리 기술의 발전과 맞물려 함께 요구되고 있다. 신호원 기술 중, 다파장 광원 기술은 데이터의 용량을 확장시키기 위한 중요한 기술이다. 이에 따라, 소형화 및 저비용 구현과 함께 안정적인 다파장 광원 (광 주파수 빗 생성기)에 대한 요구가 제기되고 있다.A system for optical communication requires various components to improve communication quality. Among these components, the development of signal source (light source) technology is required together with the development of data processing technology. Among signal source technologies, multi-wavelength light source technology is an important technology for expanding data capacity. Accordingly, there is a demand for a stable multi-wavelength light source (optical frequency comb generator) with miniaturization and low cost implementation.
본 발명은 광 주파수 빗 신호를 생성하기 위한 구성 요소를 간소화, 집적화, 및 소형화하고, 광 주파수 빗 신호의 품질을 향상시키고, 소비 전력을 감소시키는 광 주파수 빗 생성기 및 광 주파수 빗 신호를 생성하는 광 집적 회로를 제공할 수 있다.The present invention provides an optical frequency comb generator that simplifies, integrates, and miniaturizes components for generating an optical frequency comb signal, improves the quality of the optical frequency comb signal, and reduces power consumption, and an optical frequency comb signal for generating the optical frequency comb signal An integrated circuit may be provided.
본 발명의 실시예에 따른 광 주파수 빗 생성기는 광원, 강도 변조기, 및 링 공진기를 집적한 회로를 포함한다. 광원은 광 신호를 생성하고, 강도 변조기는 광 신호를 강도 변조한다. 링 공진기는 광 커플러, 위상 변조기, 광 스플리터, 광 증폭기, 포화 흡수체, 및 분산 제어기를 포함한다. 광 커플러는 강도 변조된 광 신호를 순환 경로로부터 수신된 광 신호에 결합한다. 위상 변조기는 결합된 광 신호를 위상 변조한다. 광 스플리터는 위상 변조된 광 신호를 출력 경로와 순환 경로로 분리한다. 광 증폭기는 순환 경로를 통하여 광 스플리터로부터 수신된 광 신호를 증폭한다. 포화 흡수체는 순화 경로를 통과하는 광 신호가 극초단파를 갖도록 광 신호의 펄스 폭을 감소시킨다. 분산 제어기는 순환 경로를 통과하는 광 신호의 분산을 보상한다.An optical frequency comb generator according to an embodiment of the present invention includes a circuit integrated with a light source, an intensity modulator, and a ring resonator. The light source generates an optical signal, and the intensity modulator intensity modulates the optical signal. The ring resonator includes an optical coupler, a phase modulator, an optical splitter, an optical amplifier, a saturable absorber, and a dispersion controller. An optical coupler couples the intensity modulated optical signal to an optical signal received from the circular path. The phase modulator phase modulates the combined optical signal. The optical splitter separates the phase-modulated optical signal into an output path and a cyclic path. The optical amplifier amplifies the optical signal received from the optical splitter through the cyclic path. The saturable absorber reduces the pulse width of the optical signal so that the optical signal passing through the purification path has a microwave. The dispersion controller compensates for the dispersion of the optical signal passing through the circular path.
일례로, 광원은 단일한 파장을 갖는 광 신호를 강도 변조기로 출력할 수 있다. For example, the light source may output an optical signal having a single wavelength to the intensity modulator.
일례로, 광 주파수 빗 생성기는 강도 변조기에 제1 제어 신호를 제공하고, 위상 변조기에 제2 제어 신호를 제공하는 구동 회로를 더 포함할 수 있다. 구동 회로는 전기 신호를 생성하는 전원, 전기 신호를 증폭하여 제1 제어 신호를 생성하는 제1 증폭기, 전기 신호의 위상을 조절하는 위상 쉬프터, 및 위상이 조절된 전기 신호를 증폭하여 제2 제어 신호를 생성하는 제2 증폭기를 포함할 수 있다.In one example, the optical frequency comb generator may further include a driving circuit that provides a first control signal to the intensity modulator and a second control signal to the phase modulator. The driving circuit includes a power source for generating an electrical signal, a first amplifier for generating a first control signal by amplifying the electrical signal, a phase shifter for adjusting a phase of the electrical signal, and a second control signal by amplifying the phase-adjusted electrical signal It may include a second amplifier for generating
일례로, 광 주파수 빗 생성기는 강도 변조기에 제1 제어 신호를 제공하고, 위상 변조기에 제2 제어 신호를 제공하는 구동 회로, 및 강도 변조기 및 링 공진기 사이에 연결되어 강도 변조된 광 신호의 위상을 지연시키는 지연 라인을 더 포함할 수 있다. 구동 회로는 전기 신호를 생성하는 전원, 전기 신호를 증폭하여 제1 제어 신호를 생성하는 제1 증폭기 및 전기 신호를 증폭하여 제2 제어 신호를 생성하는 제2 증폭기를 포함할 수 있다.In one example, the optical frequency comb generator provides a first control signal to the intensity modulator, a driving circuit that provides a second control signal to the phase modulator, and is connected between the intensity modulator and the ring resonator to determine the phase of the intensity modulated optical signal. It may further include a delay line for delaying. The driving circuit may include a power supply generating an electric signal, a first amplifier generating a first control signal by amplifying the electric signal, and a second amplifier generating a second control signal by amplifying the electric signal.
일례로, 광 주파수 빗 생성기는 순환 경로를 통과하는 광 신호의 위상을 지연시키는 지연 라인을 더 포함할 수 있다. 일례로, 포화 흡수체는 순환 경로를 통과하는 광 신호에서 기준 값 이하의 세기를 갖는 광 신호를 흡수하는 포화 흡수 물질을 포함할 수 있다.In one example, the optical frequency comb generator may further include a delay line for delaying the phase of the optical signal passing through the circular path. For example, the saturable absorber may include a saturable absorbing material that absorbs an optical signal having an intensity equal to or less than a reference value in an optical signal passing through a circulation path.
일례로, 분산 제어기는 순환 경로를 통과하는 광 신호를 수신 또는 송신하는 복수의 포트들, 복수의 포트들 중 적어도 하나의 포트로부터 수신된 광 신호에서 타겟 모드 신호를 분리하는 방향성 커플러, 방향성 커플러를 통하여 분리된 타겟 모드 신호의 편광을 회전시키는 하나 이상의 편광 조절기, 및 회전된 타겟 모드 신호를 파장에 따라 서로 다른 시간에 반사시키는 하나 이상의 광섬유 격자를 포함할 수 있다.In one example, the distributed controller includes a plurality of ports for receiving or transmitting an optical signal passing through the circulation path, a directional coupler for separating a target mode signal from an optical signal received from at least one of the plurality of ports, a directional coupler It may include one or more polarization adjusters for rotating the polarization of the target mode signal separated through it, and one or more optical fiber gratings for reflecting the rotated target mode signal at different times depending on the wavelength.
일례로, 광섬유 격자는 기준 속도 이상의 속도를 갖는 파장의 제1 광 신호를, 기준 속도 미만의 속도를 갖는 파장의 제2 광 신호 보다 늦게 반사시켜, 광 신호의 분산을 제어하는 제1 광섬유 격자, 및 제1 광 신호를, 제2 광 신호 보다 빠르게 반사시켜, 광 신호의 분산을 제어하는 제2 광섬유 격자 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In one example, the optical fiber grating reflects a first optical signal of a wavelength having a speed greater than or equal to a reference speed later than a second optical signal having a wavelength having a speed less than the reference speed, thereby controlling dispersion of the optical signal; and a second optical fiber grating configured to control dispersion of the optical signal by reflecting the first optical signal faster than the second optical signal.
일례로, 위상 변조기는 광 커플러 및 광 스플리터 사이에 연결되고, 위상 변조기의 개수는 하나일 수 있다.For example, the phase modulator may be connected between the optical coupler and the optical splitter, and the number of phase modulators may be one.
본 발명의 실시예에 따른 광 주파수 빗 신호를 생성하는 광 집적 회로는, 도파로, 강도 변조기, 광 커플러, 위상 변조기, 광 스플리터, 광 증폭기, 포화 흡수체, 및 분산 제어기를 포함한다. 도파로는 광 집적 회로의 외부 광원으로부터 수신된 광 신호를 수신하는 제1 광 경로, 제1 광 경로를 통하여 전달된 광 신호를 순환시켜 광 주파수 빗 신호를 생성하는 제2 광 경로, 및 제2 광 경로로부터 광 주파수 빗 신호를 수신하는 제3 광 경로를 갖는다. 강도 변조기는 제1 광 경로의 일부에 제1 제어 신호를 제공하여, 수신된 광 신호의 강도를 변조한다. 광 커플러는 제1 광 경로와 제2 광 경로를 연결하여, 제1 광 경로를 통하여 전달된 광 신호와 제2 광 경로에 의하여 순환되는 광 신호를 결합한다. 위상 변조기는 제2 광 경로의 일부에 제2 제어 신호를 제공하여, 광 커플러에 의하여 결합된 광 신호의 위상을 변조한다. 광 스플리터는 제2 광 경로와 제3 광 경로를 연결하여, 제2 광 경로를 순환하는 상기 광 주파수 빗 신호를 제3 광 경로로 분리한다. 광 증폭기는 제2 광 경로를 순환하는 광 신호를 증폭한다. 포화 흡수체는 제2 광 경로를 순환하는 광 신호가 극초단파를 갖도록, 제2 광 경로를 순환하는 광 신호의 펄스 폭을 감소시킨다. 분산 제어기는 제2 광 경로를 순환하는 광 신호의 분산을 보상한다.An optical integrated circuit for generating an optical frequency comb signal according to an embodiment of the present invention includes a waveguide, an intensity modulator, an optical coupler, a phase modulator, an optical splitter, an optical amplifier, a saturable absorber, and a dispersion controller. The waveguide includes a first optical path for receiving an optical signal received from an external light source of the optical integrated circuit, a second optical path for generating an optical frequency comb signal by circulating the optical signal transmitted through the first optical path, and a second optical path and a third optical path for receiving the optical frequency comb signal from the path. The intensity modulator provides a first control signal to a portion of the first optical path to modulate the intensity of the received optical signal. The optical coupler connects the first optical path and the second optical path to combine the optical signal transmitted through the first optical path and the optical signal cycled by the second optical path. The phase modulator provides a second control signal to a portion of the second optical path to modulate the phase of the optical signal coupled by the optical coupler. The optical splitter connects the second optical path and the third optical path to separate the optical frequency comb signal circulating in the second optical path into a third optical path. The optical amplifier amplifies the optical signal circulating in the second optical path. The saturable absorber reduces the pulse width of the optical signal circulating in the second optical path such that the optical signal circulating in the second optical path has microwaves. The dispersion controller compensates for dispersion of the optical signal circulating in the second optical path.
일례로, 광 집적 회로는 제2 광 경로의 일부에 제3 제어 신호를 제공하여, 제2 광 경로를 순환하는 광 신호의 위상을 지연시키는 지연기를 더 포함할 수 있다. 일례로, 광 집적 회로는 제1 광 경로의 일부에 제3 제어 신호를 제공하여, 강도 변조기에 의하여 변조된 광 신호의 위상을 지연시키는 지연기를 더 포함할 수 있다. As an example, the optical integrated circuit may further include a delay configured to provide a third control signal to a portion of the second optical path to delay a phase of an optical signal circulating in the second optical path. In one example, the optical integrated circuit may further include a delay configured to provide a third control signal to a portion of the first optical path to delay a phase of the optical signal modulated by the intensity modulator.
일례로, 분산 제어기는 제2 광 경로를 순환하는 광 신호를 수신 또는 송신하는 복수의 포트들, 복수의 포트들 중 적어도 하나의 포트로부터 수신된 광 신호에서 타겟 모드 신호를 분리하는 방향성 커플러, 방향성 커플러를 통하여 분리된 타겟 모드 신호의 편광을 회전시키는 하나 이상의 편광 조절기, 및 회전된 타겟 모드 신호를 파장에 따라 서로 다른 시간에 반사시키는 하나 이상의 광섬유 격자를 포함할 수 있다.In one example, the distributed controller includes a plurality of ports for receiving or transmitting an optical signal circulating in the second optical path, a directional coupler for separating a target mode signal from an optical signal received from at least one of the plurality of ports, a directional It may include one or more polarization regulators for rotating the polarization of the target mode signal separated through the coupler, and one or more optical fiber gratings for reflecting the rotated target mode signal at different times according to wavelengths.
일례로, 광섬유 격자는 기준 속도 이상의 속도를 갖는 파장의 제1 광 신호를, 기준 속도 미만의 속도를 갖는 파장의 제2 광 신호 보다 늦게 반사시켜, 광 신호의 분산을 제어하는 제1 광섬유 격자, 및 제1 광 신호를, 제2 광 신호 보다 빠르게 반사시켜, 광 신호의 분산을 제어하는 제2 광섬유 격자 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In one example, the optical fiber grating reflects a first optical signal of a wavelength having a speed greater than or equal to a reference speed later than a second optical signal having a wavelength having a speed less than the reference speed, thereby controlling dispersion of the optical signal; and a second optical fiber grating configured to control dispersion of the optical signal by reflecting the first optical signal faster than the second optical signal.
일례로, 광 집적 회로는 변조 주파수를 갖는 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호를 생성하는 구동 회로를 더 포함할 수 있다As an example, the optical integrated circuit may further include a driving circuit that generates a first control signal and a second control signal having a modulation frequency.
본 발명의 실시예에 따른 광 주파수 빗 생성기는 광원, 광 집적 회로, 및 광 증폭기를 포함한다. 광원은 광 신호를 생성한다. 광 집적 회로는 도파로를 통하여 광 신호를 수신하고, 수신된 광 신호를 강도 변조하고, 강도 변조된 광 신호를 도파로의 순환 경로를 통하여 위상 변조하여 광 주파수 빗 신호를 생성한다. 광 증폭기는 도파로의 순환 경로에 연결되고, 순환 경로를 통과하는 광 신호를 증폭한다.An optical frequency comb generator according to an embodiment of the present invention includes a light source, an optical integrated circuit, and an optical amplifier. The light source generates an optical signal. The optical integrated circuit receives an optical signal through the waveguide, intensity-modulates the received optical signal, and phase-modulates the intensity-modulated optical signal through a circulation path of the waveguide to generate an optical frequency comb signal. The optical amplifier is connected to the circulation path of the waveguide and amplifies the optical signal passing through the circulation path.
일례로, 광 집적 회로는, 수신된 광 신호를 강도 변조하는 강도 변조기, 증폭된 광 신호 및 강도 변조된 광 신호를 결합하는 광 커플러, 결합된 광 신호를 위상 변조하는 위상 변조기, 및 위상 변조된 광 신호를 순환 경로와 광 주파수 빗 신호를 출력하는 출력 경로로 분리하는 광 스플리터를 포함할 수 있다. 일례로, 광 집적 회로는 순환 경로를 통과하는 광 신호의 위상을 지연시키는 지연기를 더 포함할 수 있다. In one example, the optical integrated circuit includes an intensity modulator for intensity-modulating a received optical signal, an optical coupler for coupling the amplified optical signal and the intensity-modulated optical signal, a phase modulator for phase-modulating the combined optical signal, and a phase modulated optical signal. It may include an optical splitter that separates the optical signal into a circular path and an output path for outputting an optical frequency comb signal. As an example, the optical integrated circuit may further include a retarder for delaying the phase of the optical signal passing through the circulation path.
일례로, 광 집적 회로는 제1 반도체 기판에 제공되고, 광 증폭기는 제1 기판과 다른 제2 반도체 기판에 제공될 수 있다.For example, the optical integrated circuit may be provided on a first semiconductor substrate, and the optical amplifier may be provided on a second semiconductor substrate different from the first substrate.
본 발명의 실시예에 따르면, 링 공진기를 이용하고, 평탄화된 극초단파 광 주파수 빗 신호를 생성하기 위한 구성 요소들을 간소화하면서 빗 신호의 대역 폭을 확장시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to extend the bandwidth of a comb signal using a ring resonator and simplifying components for generating a flattened microwave optical frequency comb signal.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 도파로 형태로 집적화된 광 집적 회로로 평탄화된 극초단파 신호를 발생시키는 광 주파수 빗 생성기를 구현하여, 소형화될 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, by implementing an optical frequency comb generator that generates a flattened microwave signal with an optical integrated circuit integrated in the form of a waveguide, it can be miniaturized.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광 주파수 빗 생성기의 예시적인 블록도이다.
도 2a 내지 도 2e는 도 1의 광 주파수 빗 생성기로부터 생성된 광 주파수 빗 신호의 개선 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 도 1에서 설명된 광 주파수 빗 생성기의 예시적인 도면이다.
도 4는 도 1에서 설명된 광 주파수 빗 생성기의 예시적인 도면이다.
도 5는 도 1에서 설명된 광 주파수 빗 생성기의 예시적인 도면이다.
도 6은 도 1에서 설명된 광 주파수 빗 생성기의 예시적인 도면이다.
도 7은 도 1에서 설명된 광 주파수 빗 생성기의 예시적인 도면이다.
도 8은 도 1에서 설명된 광 주파수 빗 생성기의 예시적인 도면이다.
도 9 및 도 10은 도 7 또는 도 8의 포화 흡수체의 예시적인 사시도이다.
도 11 내지 도 14는 도 7 또는 도 8의 분산 제어기의 예시적인 도면이다.1 is an exemplary block diagram of an optical frequency comb generator according to an embodiment of the present invention.
2A to 2E are graphs for explaining the improvement effect of the optical frequency comb signal generated by the optical frequency comb generator of FIG. 1 .
3 is an exemplary diagram of the optical frequency comb generator described in FIG. 1 ;
FIG. 4 is an exemplary diagram of the optical frequency comb generator described in FIG. 1 ;
FIG. 5 is an exemplary diagram of the optical frequency comb generator described in FIG. 1 ;
FIG. 6 is an exemplary diagram of the optical frequency comb generator described in FIG. 1 ;
FIG. 7 is an exemplary diagram of the optical frequency comb generator described in FIG. 1 .
FIG. 8 is an exemplary diagram of the optical frequency comb generator described in FIG. 1 ;
9 and 10 are exemplary perspective views of the saturable absorber of FIG. 7 or FIG. 8 .
11-14 are exemplary diagrams of the distributed controller of FIG. 7 or FIG. 8 .
아래에서는, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재된다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described clearly and in detail to the extent that those skilled in the art can easily practice the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광 주파수 빗 생성기의 예시적인 블록도이다. 도 1을 참조하면, 광 주파수 빗 생성기(100)는 광원(110), 강도 변조기(120), 링 공진기(130), 및 구동 회로(140)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 광 주파수 빗 생성기(100)는 평탄화된 스펙트럼을 갖는 다파장의 광 신호인 광 주파수 빗 신호(COMB)를 생성하는 구성으로 이해될 것이다.1 is an exemplary block diagram of an optical frequency comb generator according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , the optical
광원(110)은 광 신호를 출력한다. 광원(110)은 단일한 파장을 갖는 광 신호를 출력할 수 있다. 광원(110)은 일정한 크기의 광 신호를 연속적으로 출력할 수 있다. 일례로, 광원(110)은 연속파(Continuous wave, CW) 레이저일 수 있다. The
강도 변조기(120)는 광원(110)으로부터 수신된 광 신호의 강도를 변조할 수 있다. 일례로, 강도 변조기(120)는 일정한 출력을 갖는 광 신호를 정현파로 변조할 수 있다. 강도 변조기(120)는 구동 회로(140)로부터 제공되는 전기 신호(일례로, 제1 제어 신호)에 기초하여, 광 신호의 강도 변조를 수행할 수 있다. 일례로, 강도 변조기(120)는 광 신호를 서로 다른 2개의 광 경로로 분리하고, 제1 제어 신호에 의하여 형성된 전계 하에 변조된 2개의 광 신호들을 간섭시킴으로써, 광 신호의 강도 변조를 수행하는 마하젠더 간섭계일 수 있다.The
링 공진기(130)는 강도 변조된 광 신호의 위상을 변조할 수 있다. 링 공진기(130)는 위상 변조를 반복적으로 수행할 수 있도록, 순환 경로를 제공할 수 있다. 이에 따라, 광 주파수 빗 생성기(100)는 광 신호의 위상 변조를 위한 구성 요소들의 개수를 감소시켜, 소형화 및 간소화될 수 있다. 링 공진기(130)는 광 커플러(131), 위상 변조기(132), 광 스플리터(133), 광 증폭기(134), 및 지연 라인(135)을 포함할 수 있다.The
광 커플러(131)는 강도 변조기(120)를 통하여 변조된 광 신호와 순환 경로를 통하여 입력된 광 신호를 결합할 수 있다. 광 커플러(131)는 강도 변조기(120)를 통하여 광 신호를 전달하는 제1 광 경로 및 광 증폭기(134)와 지연 라인(135)을 통하여 광 신호를 전달하는 제2 광 경로로부터 광 신호들을 입력 받을 수 있다. 제1 광 경로 및 제2 광 경로로부터 입력된 광 신호들은 광 커플러(131)에 의하여 결합되고, 제3 광 경로를 통하여 위상 변조기(132)로 출력될 수 있다. 일례로, 광 커플러(131)는 넓은 대역폭의 스펙트럼을 갖는 광 주파수 빗 신호(COMB)를 생성하기 위하여, 파장 의존성이 상대적으로 낮은 Y-브랜치(branch) 구조로 구현될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 광 커플러(131)는 방향성 커플러 또는 다중모드 간섭기(multimode interference, MMI)로 구현될 수 있다.The
위상 변조기(132)는 제3 광 경로를 통하여 광 커플러(131)로부터 출력된 광 신호의 위상을 변조할 수 있다. 위상 변조기(132)는 위상 변조를 통하여, 평탄화된(flat-top) 스펙트럼을 갖도록, 광 신호를 변조할 수 있다. 위상 변조기(132)는 구동 회로(140)로부터 제공되는 전기 신호(일례로, 제2 제어 신호)에 기초하여, 광 신호의 위상 변조를 수행할 수 있다. 일례로, 위상 변조기(132)는 FWM(four wave mixing)에 의하여 제2 제어 신호의 변조 주파수 간격만큼 광 주파수를 복제함으로써, 광 신호의 스펙트럼을 확장시킬 수 있다.The
위상 변조기(132)는 제2 광 경로 및 제3 광 경로를 통하여 형성되는 순환 경로를 이용하여 반복적으로 광 신호의 위상 변조를 수행할 수 있다. 그 결과, 하나의 위상 변조기(132)로, 원하는 파장 대역만큼 평탄화된 스펙트럼을 갖는 광 주파수 빗 신호(COMB)가 생성될 수 있다. 이에 따라, 광 주파수 빗 신호(COMB)의 품질이 향상될 수 있고, 원하는 파장 대역만큼의 스펙트럼을 갖기 위하여, 추가적인 위상 변조기가 광 주파수 빗 생성기(100)에 요구되지 않을 수 있다. 또한, 위상 변조기(132)는 제3 광 경로를 통하여 광 커플러(131)와 광 스플리터(133) 사이에 연결되어, 광 주파수 빗 신호(COMB)를 출력하는 광 경로로부터 위상 변조기(132)가 상대적으로 가깝도록 할 수 있다.The
광 스플리터(133)는 위상 변조기(132)를 통하여 변조된 광 신호를 분리할 수 있다. 광 스플리터(133)는 링 공진기(130)를 순환하는 광 신호를 외부로 출력하기 위하여 사용될 수 있다. 광 스플리터(133)는 위상 변조된 광 신호를 2개로 분리하여, 하나는 광 주파수 빗 신호(COMB)로 제4 광 경로로 출력하고, 다른 하나는 제2 광 경로로 출력할 수 있다. 제4 광 경로는 광 통신을 위하여, 광 주파수 빗 생성기(100)의 외부로 광 주파수 빗 신호(COMB)를 출력하기 위한 경로일 수 있다. 일례로, 광 스플리터(133)는 Y-브랜치(branch), 방향성 커플러 또는 다중모드 간섭기(multimode interference, MMI) 등으로 구현될 수 있다.The
광 증폭기(134)는 제2 광 경로 및 제3 광 경로를 통하여 순환되는 광 신호를 증폭할 수 있다. 광 신호의 세기는 광 경로를 진행하면서 감소할 수 있다. 특히, 광 신호가 링 공진기(130)를 통하여 반복적으로 순환되는 경우, 광 신호의 세기는 점점 더 약해질 수 있다. 광 증폭기(134)는 순환 경로를 통하여 감소하는 세기를 갖는 광 신호를 증폭함으로써, 광 주파수 빗 신호(COMB)의 품질을 향상시킬 수 있다. 일례로, 광 증폭기(134)는 EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier)와 같은 Er+ 도핑된 광섬유를 이용하여 광 신호를 증폭하도록 구현될 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 반도체 소자를 이용한 광 증폭기로 구현될 수 있다.The
지연 라인(135)은 제2 광 경로를 통과하는 광 신호의 위상을 지연시킬 수 있다. 지연 라인(135)은 제1 광 경로를 통하여 강도 변조된 광 신호의 위상과 제2 광 경로를 통하여 순환되는 광 신호의 위상을 일치시키기 위하여 사용될 수 있다. 그 결과, 광 커플러(131)는 위상이 일치된 광 신호들을 결합할 수 있다. 일례로, 지연 라인(135)은 제2 광 경로의 일부에 제어 신호를 제공함으로써, 광 신호의 위상을 지연시킬 수 있다. 이러한 제어 신호는 전기 신호일 수 있고, 구동 회로(140)로부터 제공될 수 있다.The
구동 회로(140)는 광 주파수 빗 신호(COMB)를 생성하도록, 광 주파수 빗 생성기(100)의 구동을 제어할 수 있다. 구동 회로(140)는 광 주파수 빗 생성기(100)의 구동을 위한 전기 신호를 생성할 수 있다. 일례로, 구동 회로(140)는 강도 변조기(120)가 광 신호의 강도를 변조하도록 제1 제어 신호를 생성할 수 있다. 일례로, 구동 회로(140)는 위상 변조기(132)가 광 신호의 위상을 변조하도록 제2 제어 신호를 생성할 수 있다. 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호는 강도 및 위상 변조를 위한 변조 주파수를 가질 수 있다. 나아가, 구동 회로(140)는 지연 라인(135)이 광 신호의 위상을 지연하도록, 제어 신호를 더 생성할 수 있다.The driving
도 2a 내지 도 2e는 도 1의 광 주파수 빗 생성기로부터 생성된 광 주파수 빗 신호의 개선 효과를 설명하기 위한 그래프이다. 도 2a 내지 도 2e에서, 가로축은 광 신호의 파장으로 정의되고, 세로축은 광 신호의 세기로 정의된다. 설명의 편의상, 도 1의 도면 부호를 참조하여 도 2a 내지 도 2e가 설명된다.2A to 2E are graphs for explaining the improvement effect of the optical frequency comb signal generated by the optical frequency comb generator of FIG. 1 . 2A to 2E , the horizontal axis is defined as the wavelength of the optical signal, and the vertical axis is defined as the intensity of the optical signal. For convenience of description, FIGS. 2A to 2E will be described with reference to the reference numerals of FIG. 1 .
도 2a는 도 1의 광 주파수 빗 생성기(100)에서 강도 변조기(120) 및 위상 변조기(132)가 생략된 경우에 출력되는 광 신호의 스펙트럼을 나타낸다. 도 2a를 참조하면, 링 공진기(130)에 광 증폭기(134)만 제공된 결과, 위상 변조기(132)를 통한 광 신호의 스펙트럼의 확장이 수행되지 않는다. 따라서, 출력되는 광 신호는 특정 파장에서 발진한다.FIG. 2A shows a spectrum of an optical signal output when the
도 2b는 도 1의 광 주파수 빗 생성기(100)에서 강도 변조기(120)가 생략된 경우에 출력되는 광 신호의 파형을 나타낸다. 도 2b를 참조하면, 링 공진기(130)에 광 증폭기(134) 및 위상 변조기(132)가 제공된 결과, 광 신호의 스펙트럼이 도 2a의 스펙트럼에 비하여 확장된다. 위상 변조기(132)는 광 신호의 위상 변조를 통하여, 광 신호의 스펙트럼을 확장시킬 수 있다. 그러나, 도 2b에 도시된 광 신호는 강도 변조기(120)를 통한 광 신호의 강도 변조가 수행되지 않은 결과이다. 따라서, 도 2b의 광 신호는 광 주파수 빗 신호(COMB)와 같이, 일정한 주파수 간격으로 평탄화된(flat-top) 스펙트럼을 갖지 않는다.FIG. 2B shows a waveform of an optical signal output when the
도 2c는 도 1의 광 주파수 빗 생성기(100)에서 링 공진기(130)에 의한 광 신호의 순환 없이, 하나의 강도 변조기(120) 및 하나의 위상 변조기(132)를 이용하는 경우에 출력되는 광 신호의 파형을 나타낸다. 도 2c를 참조하면, 강도 변조기(120)와 위상 변조기(132)를 단순히 직렬로 연결한 결과, 광 신호에 대한 한 번의 위상 변조만이 수행될 수 있다. 그 결과, 광 신호는 충분히 넓은 대역만큼 스펙트럼이 확장되지 않을 수 있다.FIG. 2C shows an optical signal output when one
도 2d는 도 1의 광 주파수 빗 생성기(100)에서 광 증폭기(134)가 생략된 경우에 출력되는 광 신호의 파형을 나타낸다. 도 2d를 참조하면, 링 공진기(130)에 위상 변조기(132)가 제공된 결과, 광 신호의 스펙트럼이 도 2c의 스펙트럼에 비하여 확장된다. 그러한, 도 2d에 도시된 광 신호는 광 증폭기(134)를 통한 광 신호의 증폭이 수행되지 않은 결과이다. 따라서, 도 2d의 광 신호의 세기는 링 공진기(130)의 순환에 따라 약해지고, 약해진 세기를 갖는 광 신호가 강도 변조된 광 신호와 결합되어, 충분히 넓은 대역으로 스펙트럼이 확장되지 않을 수 있다.FIG. 2D shows a waveform of an optical signal output when the
도 2e는 본 발명의 실시예에 따른 광 주파수 빗 생성기(100)에 의하여 생성된 광 주파수 빗 신호(COMB)의 파형을 나타낸다. 도 2e를 참조하면, 광 신호가 강도 변조기(120)를 통하여 정현파로 변조되고, 강도 변조된 광 신호가 링 공진기(130)의 위상 변조기(132)를 통하여 반복적으로 위상 변조되고, 순환하는 광 신호의 세기가 링 공진기(130)의 광 증폭기(134)를 통하여 반복적으로 보상될 수 있다. 따라서, 도 2e의 광 신호는 넓은 대역으로 스펙트럼이 확장되고, 일정한 주파수 간격으로 평탄화된 스펙트럼을 가질 수 있다.2E shows a waveform of an optical frequency comb signal COMB generated by the optical
도 3은 도 1에서 설명된 광 주파수 빗 생성기의 예시적인 도면이다. 도 3을 참조하면, 광 주파수 빗 생성기(200)는 광원(210), 강도 변조기(220), 링 공진기(230), 및 구동 회로(240)를 포함하며, 각 구성들은 도 1의 광원(110), 강도 변조기(120), 링 공진기(130), 및 구동 회로(140)에 대응된다. 링 공진기(230)는 광 커플러(231), 위상 변조기(232), 광 스플리터(233), 광 증폭기(234), 및 지연 라인(235)을 포함하며, 각 구성들은 도 1의 광 커플러(131), 위상 변조기(132), 광 스플리터(133), 광 증폭기(134), 및 지연 라인(135)에 대응된다.3 is an exemplary diagram of the optical frequency comb generator described in FIG. 1 ; Referring to FIG. 3 , the optical
도 3을 참조하면, 구동 회로(240)는 전원(241), 스플리터(242), 제1 증폭기(243), 제2 증폭기(244), 및 위상 쉬프터(245)를 포함한다. 전원(241)은 RF 주파수 대역의 변조 주파수를 갖는 전기 신호를 생성할 수 있다. 일례로, 전원(241)은 10GHz 이상의 변조 주파수를 갖는 전기 신호를 생성할 수 있다. 스플리터(242)는 전원(241)으로부터 생성된 전기 신호를 제1 증폭기(243) 및 제2 증폭기(244)로 분배할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the driving
제1 증폭기(243)는 스플리터(242)로부터 분배된 전기 신호를 증폭하여 강도 변조기(220)로 증폭된 전기 신호를 출력할 수 있다. 제1 증폭기(243)에 의하여 증폭된 전기 신호는 상술된 제1 제어 신호일 수 있다. 강도 변조기(220)는 제1 제어 신호에 기초하여, 광 신호의 강도를 변조할 수 있다. The
제2 증폭기(244)는 스플리터(242)로부터 분배된 전기 신호를 증폭하여 위상 변조기(232)로 증폭된 전기 신호를 출력할 수 있다. 제2 증폭기(244)에 의하여 증폭된 전기 신호는 상술된 제2 제어 신호일 수 있다. 위상 변조기(232)는 제2 제어 신호에 기초하여, 광 신호의 위상을 변조할 수 있다.The
위상 쉬프터(245)는 스플리터(242)로부터 제2 증폭기(244)로 분배되는 전기 신호의 위상을 조절할 수 있다. 위상 쉬프터(245)는 광 경로를 통하여 강도 변조기(220)에서 변조되는 광 신호의 위상과 위상 변조기(232)에서 변조되는 광 신호의 위상을 일치시키기 위하여 제공될 수 있다. 위상 쉬프터(245)에 의하여, 강도 변조기(220)에서의 광 신호와 제1 제어 신호 사이의 위상과 위상 변조기(232)에서의 광 신호와 제2 제어 신호 사이의 위상이 일치할 수 있다.The
도 4는 도 1에서 설명된 광 주파수 빗 생성기의 예시적인 도면이다. 도 4를 참조하면, 광 주파수 빗 생성기(300)는 광원(310), 강도 변조기(320), 링 공진기(330), 및 구동 회로(340)를 포함하며, 각 구성들은 도 1의 광원(110), 강도 변조기(120), 링 공진기(130), 및 구동 회로(140)에 대응된다. 링 공진기(330)는 광 커플러(331), 위상 변조기(332), 광 스플리터(333), 광 증폭기(334), 및 제2 지연 라인(335)을 포함하며, 각 구성들은 도 1의 광 커플러(131), 위상 변조기(132), 광 스플리터(133), 광 증폭기(134), 및 지연 라인(135)에 대응된다.FIG. 4 is an exemplary diagram of the optical frequency comb generator described in FIG. 1 ; Referring to FIG. 4 , the optical
도 4를 참조하면, 구동 회로(340)는 전원(341), 스플리터(342), 제1 증폭기(343), 및 제2 증폭기(344)를 포함한다. 전원(341), 스플리터(342), 제1 증폭기(343), 및 제2 증폭기(344)는 도 3의 전원(241), 스플리터(242), 제1 증폭기(243), 및 제2 증폭기(244)에 대응된다. 도 3과 달리, 구동 회로(340)는 별도의 위상 쉬프터를 포함하지 않을 수 있다. 위상 쉬프터와 같은, RF 전자 부품이 사용되지 않으므로, 간소화 및 소형화된 광 주파수 빗 생성기(300)의 구현이 가능하다.Referring to FIG. 4 , the driving
광 주파수 빗 생성기(300)는 제1 지연 라인(325)를 더 포함할 수 있다. 제1 지연 라인(325)은 도 3의 위상 쉬프터(245) 대신에 광 주파수 빗 생성기(300)에 제공될 수 있다. 제1 지연 라인(325)은 강도 변조기(320)와 링 공진기(330) 사이에 제공될 수 있다. 제1 지연 라인(325)은 강도 변조된 광 신호의 위상을 지연시킬 수 있다. 제1 지연 라인(325)은 도 3의 위상 쉬프터(245)와 같이, 강도 변조기(320)에서 변조되는 광 신호의 위상과 위상 변조기(332)에서 변조되는 광 신호의 위상을 일치시키기 위하여 제공될 수 있다. 제1 지연 라인(325)에 의하여, 강도 변조기(320)에서의 광 신호와 제1 증폭기(343)를 통하여 제공되는 제1 제어 신호 사이의 위상은 위상 변조기(332)에서의 광 신호와 제2 증폭기(344)를 통하여 제공되는 제2 제어 신호 사이의 위상과 같을 수 있다.The optical
도 5는 도 1에서 설명된 광 주파수 빗 생성기의 예시적인 도면이다. 도 5를 참조하면, 광 주파수 빗 생성기(400)는 광원(410), 강도 변조기(420), 링 공진기(430), 및 구동 회로(440)를 포함하며, 각 구성들은 도 1의 구성들에 대응된다. 링 공진기(430)는 광 커플러(431), 위상 변조기(432), 광 스플리터(433), 광 증폭기(434), 및 지연 라인(435)을 포함하며, 각 구성들은 도 1의 링 공진기(130)의 구성들에 대응된다. 구동 회로(440)는 전원(441), 스플리터(442), 제1 증폭기(443), 제2 증폭기(444), 및 위상 쉬프터(445)를 포함하며, 각 구성들은 도 2의 구동 회로(240)의 구성들에 대응된다.FIG. 5 is an exemplary diagram of the optical frequency comb generator described in FIG. 1 ; Referring to FIG. 5 , the optical
도 5를 참조하면, 링 공진기(430)는 포화 흡수체(436_1), 제1 서큘레이터(436_2), 분산 제어기(437_1), 제2 서큘레이터(437_2), 및 제2 분산 제어기(438)를 더 포함할 수 있다. 이와 같이, 도 5에서 링 공진기(430)에 추가된 구성들은 순환 경로(도 1의 제2 광 경로)를 진행하는 광 신호의 펄스 폭을 감소시켜 극초단파(femtosecond pulse)를 생성하도록 제공될 수 있으며, 펄스 폭 제어기로 지칭될 수 있다. Referring to FIG. 5 , the
포화 흡수체(436_1)는 제2 광 경로를 통하여 전달되는 광 신호의 펄스 폭을 감소시킬 수 있다. 일례로, 포화 흡수체(436_1)는 반사형 포화 흡수체로, 상대적으로 약한 세기를 갖는 광 신호를 흡수할 수 있다. 포화 흡수체(436_1)의 흡수도를 포화시키고 남은 강한 세기를 갖는 광 신호는 반사될 수 있다. 포화 흡수체(436_1)는 제1 서큘레이터(436_2)를 통하여 수신된 광 신호에서, 강한 세기를 갖는 광 신호를 반사함으로써, 펄스 폭이 감소된 광 신호를 제1 서큘레이터(436_2)로 출력할 수 있다. 이를 통하여, 링 공진기(430)를 통하여 순환하는 광 신호의 평탄도를 개선함으로써, 극초단 펄스가 발생될 수 있다. 제1 서큘레이터(436_2)는 포화 흡수체(436_1)로부터 수신된 광 신호를 제2 광 경로로 출력할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 포화 흡수체(436_1)는 제1 서큘레이터(436_2) 없이, 제2 광 경로에 삽입(implant)되거나, 제2 광 경로 상에 배치될 수 있다.The saturable absorber 436_1 may reduce a pulse width of an optical signal transmitted through the second optical path. For example, the saturable absorber 436_1 is a reflective saturable absorber and may absorb an optical signal having a relatively weak intensity. An optical signal having a strong intensity remaining after the absorption of the saturable absorber 436_1 is saturated may be reflected. The saturable absorber 436_1 reflects the optical signal having a strong intensity from the optical signal received through the first circulator 436_2, thereby outputting an optical signal with a reduced pulse width to the first circulator 436_2. there is. Through this, the ultra-short pulse may be generated by improving the flatness of the optical signal circulating through the
분산 제어기(437_1)는 제2 광 경로를 통하여 전달되는 광 신호의 펄스 폭을 더 줄일 수 있다. 분산 제어기(437_1)는 링 공진기(430)를 통하여 순환하는 광 신호의 분산 또는 퍼짐을 보상함으로써, 극초단 펄스를 발생시킬 수 있다. 일례로, 분산 제어기(437_1)는 CFBG(chirped fiber bragg grating)와 같은 광섬유 격자 또는 도파로형 분산 브래그 격자를 포함할 수 있다. 분산 제어기(437_1)는 제2 서큘레이터(437_2)를 통하여 수신된 광 신호에서 상대적으로 높은 파장을 감소시키고, 상대적으로 낮은 파장을 증가시킬 수 있다. 또한, 분산 제어기(437_1)는 이와 반대로 동작할 수 있다. 제2 서큘레이터(437_2)는 분산 제어기(437_1)로부터 수신된 광 신호를 제2 광 경로로 출력할 수 있다.The distributed controller 437_1 may further reduce the pulse width of the optical signal transmitted through the second optical path. The dispersion controller 437_1 may generate an ultrashort pulse by compensating for dispersion or spread of an optical signal circulating through the
제2 분산 제어기(438)도 분산 제어기(437_1)와 같이, 제2 광 경로를 통하여 전달되는 광 신호의 분산을 제어할 수 있다. 일례로, 제2 분산 제어기(438)는 DCF(dispersion compensated fiber) 또는 SMF(Single mode Fiber) 등을 이용하여, 광 신호의 분산을 보상할 수 있다.Like the distributed controller 437_1 , the second distributed
도 6은 도 1에서 설명된 광 주파수 빗 생성기의 예시적인 도면이다. 도 6을 참조하면, 광 주파수 빗 생성기(500)는 광원(510), 강도 변조기(520), 링 공진기(530), 및 구동 회로(540)를 포함하며, 각 구성들은 도 1의 구성들에 대응된다. 링 공진기(530)는 광 커플러(531), 위상 변조기(532), 광 스플리터(533), 광 증폭기(534), 및 지연 라인(535)을 포함하며, 각 구성들은 도 1의 링 공진기(130)의 구성들에 대응된다. 구동 회로(540)는 전원(541), 스플리터(542), 제1 증폭기(543), 제2 증폭기(544), 및 위상 쉬프터(545)를 포함하며, 각 구성들은 도 2의 구동 회로(240)의 구성들에 대응된다.FIG. 6 is an exemplary diagram of the optical frequency comb generator described in FIG. 1 ; Referring to FIG. 6 , the optical
도 6을 참조하면, 링 공진기(530)는 포화 흡수체(536_1), 제1 서큘레이터(536_2), 제1 분산 제어기(538_1), 제2 서큘레이터(537_2), 제2 분산 제어기(537_1), 및 제3 서큘레이터(538_2)를 더 포함할 수 있다. 링 공진기(530)는 제1 분산 제어기(538_1), 제2 서큘레이터(537_2), 제2 분산 제어기(537_1), 및 제3 서큘레이터(538_2)를 통하여, 제2 광 경로로 전달되는 광 신호의 분산을 제어할 수 있으며, 이러한 구성들은 순환 경로(도 1의 제2 광 경로)를 진행하는 광 신호의 펄스 폭을 감소시켜 극초단파(femtosecond pulse)를 생성하도록 제공되는 펄스 폭 제어기로 지칭될 수 있다. 6, the
일례로, 제2 분산 제어기(537_1)는 변칙적 분산(anomalous dispersion)을 발생시키는 방향으로 동작하고, 제1 분산 제어기(538_1)는 정규 분산(normal dispersion)을 발생시키는 방식으로 동작할 수 있다. 또는, 제2 분산 제어기(537_1)는 음의 분산(negative chirp)을 발생시키는 방식으로 동작하고, 제1 분산 제어기(538_1)는 양의 분산(positive chirp)을 발생시는 방식으로 동작할 수 있다. 또는, 제1 및 제2 분산 제어기들(538_1, 537_1)은 앞의 예들과 반대로 동작할 수 있다. 도 5 및 도 6 이외에도, 다양한 방식으로, 순환 경로에 분산 제어를 위한 구성들이 제공될 수 있다.For example, the second dispersion controller 537_1 may operate in a direction to generate an anomalous dispersion, and the first dispersion controller 538_1 may operate in a manner to generate a normal dispersion. Alternatively, the second distributed controller 537_1 may operate in a manner that generates a negative chirp, and the first distributed controller 538_1 may operate in a manner that generates a positive chirp. Alternatively, the first and second distributed controllers 538_1 and 537_1 may operate opposite to the previous examples. In addition to FIGS. 5 and 6 , arrangements for distributed control may be provided in the circulation path in various ways.
도 7은 도 1에서 설명된 광 주파수 빗 생성기의 예시적인 도면이다. 도 7을 참조하면, 광 주파수 빗 생성기(600)는 광원(610), 광 집적 회로(601), 및 출력 광 섬유(650)를 포함한다. 광원(610)은 단일한 파장을 갖는 광 신호를 생성할 수 있다.FIG. 7 is an exemplary diagram of the optical frequency comb generator described in FIG. 1 . Referring to FIG. 7 , the optical
광 집적 회로(601)는 반도체 기판에 광학 소자들과 전자 소자를 집적한 회로 칩일 수 있다. 광 집적 회로(601)는 도파로(602), 강도 변조기(620), 제1 지연기(625), 링 공진기(630), 및 구동 회로(640)를 포함할 수 있다. 링 공진기(630)는 광 커플러(631), 위상 변조기(632), 광 스플리터(633), 광 증폭기(634), 제2 지연기(635), 포화 흡수체(636), 및 분산 제어기(637)를 포함할 수 있다. 제1 지연기(625), 포화 흡수체(636), 및 분산 제어기(637) 중 적어도 일부는 도 1 내지 도 6에서 설명된 실시 예들에 따라, 광 집적 회로(601)에 포함되지 않을 수 있다.The optical
도파로(602)는 반도체 기판 상에 형성될 수 있다. 도파로(602)는 광원(610)으로부터 수신된 광 신호를 변조하여 광 주파수 빗 신호를 생성하고, 광 주파수 빗 신호를 출력 광 섬유(650)로 전달할 수 있다. 도파로(602)는 광 신호를 전반사시키고, 전반사에 기초하여 광 신호를 전달할 수 있다. 도파로(602)는 도 1에서 설명된 제1 내지 제4 광 경로들을 포함할 수 있다. 제1 광 경로는 광원(610)으로부터 수신된 광 신호를 강도 변조기(620) 및 제1 지연기(625)를 통하여, 광 커플러(631)로 전달할 수 있다. 제2 광 경로는 광 스플리터(633)로부터 수신된 광 신호를 광 증폭기(634), 제2 지연기(635), 포화 흡수체(636), 및 분산 제어기(637)를 통하여 광 커플러(631)로 전달할 수 있다. 제3 광 경로는 광 커플러(631)로부터 수신된 광 신호를 위상 변조기(632)를 통하여 광 스플리터(633)로 전달할 수 있다. 제4 광 경로는 광 스플리터(633)로부터 수신된 광 주파수 빗 신호를 출력 광 섬유(650)로 전달할 수 있다.The
강도 변조기(620)는 도 1의 강도 변조기(120)에 대응된다. 강도 변조기(620)는 제1 내지 제3 전극들(E11, E12, E13)을 포함하는 마하젠더 간섭계일 수 있다. 일례로, 제1 전극(E11)은 구동 회로(640)로부터 제1 제어 신호를 수신할 수 있다. 제2 전극(E12) 및 제3 전극(E13)은 접지될 수 있다. 제1 광 경로를 통하여 분리된 2개의 광 신호들 각각의 위상은 제1 전극(E11) 및 제2 전극(E12) 사이의 전계 그리고, 제1 전극(E11) 및 제3 전극(E13) 사이의 전계에 기초하여 조절될 수 있다. 그리고, 제1 제어 신호의 변조 주파수에 따라 위상이 조절된 2개의 광 신호들은 간섭될 수 있다. 그 결과 광 신호의 강도 변조가 수행될 수 있다.The
위상 변조기(632)는 도 1의 위상 변조기(132)에 대응된다. 일례로, 위상 변조기(632)는 제1 내지 제3 전극들(E21, E22, E23)을 포함할 수 있다. 제1 전극(E21)은 구동 회로(640)로부터 제2 제어 신호를 수신할 수 있다. 제2 전극(E22) 및 제3 전극(E23)은 접지될 수 있다. 제3 광 경로를 통과하는 광 신호의 위상은 제1 전극(E21)과 제2 전극(E22) 사이의 전계에 기초하여 조절될 수 있다. 이에 따라, FWM(four wave mixing)에 의하여 제2 제어 신호의 변조 주파수 간격만큼 광 주파수가 복제되고, 광 신호의 스펙트럼이 확장될 수 있다.The
제1 지연기(625)는 도 4의 제1 지연 라인(325)에 대응된다. 일례로, 제1 지연기(625)는 제1 및 제2 전극들(E31, E32)을 포함할 수 있다. 제1 전극(E31) 및 제2 전극(E32) 사이의 전계에 기초하여, 제1 광 경로를 통과하는 광 신호의 위상이 조절될 수 있다. 제1 전극(E31) 및 제2 전극(E32) 사이의 전계를 형성하기 위한 전압은 구동 회로(640)로부터 제공될 수 있다. 제1 지연기(625)는 강도 변조기(620)에서 변조되는 광 신호의 위상과 위상 변조기(632)에서 변조되는 광 신호의 위상을 일치시키기 위하여 제공될 수 있다. 이 경우, 도 4에서 설명된 바와 같이, 구동 회로(640)는 별도의 위상 쉬프터를 포함하지 않을 수 있다.The
제2 지연기(635)는 도 1의 지연 라인(125)에 대응된다. 일례로, 제2 지연기(635)는 제1 및 제2 전극들(E41, E42)을 포함할 수 있다. 제1 전극(E41) 및 제2 전극(E42) 사이의 전계에 기초하여, 제2 광 경로를 통과하는 광 신호의 위상이 조절될 수 있다. 제1 전극(E41) 및 제2 전극(E42) 사이의 전계를 형성하기 위한 전압은 구동 회로(640)로부터 제공될 수 있다. 제2 지연기(635)는 제1 광 경로를 통하여 강도 변조된 광 신호의 위상과 제2 광 경로를 통하여 순환되는 광 신호의 위상을 일치시키기 위하여 제공될 수 있다. The
광 증폭기(634)는 도 1의 광 증폭기(134)에 대응된다. 포화 흡수체(636)는 도 5 및 도 6의 포화 흡수체(436_1, 536_1)에 대응된다. 도 5 및 도 6과 달리, 포화 흡수체(636)는 별도의 서큘레이터를 이용하지 않고, 광 신호의 펄스 폭을 감소시킬 수 있으며, 예시적으로 포화 흡수체(636)의 예시적인 구조는 후술될 도 9 및 도 10과 같을 수 있다. 분산 제어기(637)는 도 5 및 도 6의 분산 제어기들(437_1, 438, 537_1, 538_1)에 대응된다. 분산 제어기(637)의 예시적인 구조는 후술될 도 11 내지 도 13과 같을 수 있다.The
도 8은 도 1에서 설명된 광 주파수 빗 생성기의 예시적인 도면이다. 도 8을 참조하면, 광 주파수 빗 생성기(700)는 광원(710), 광 집적 회로(701), 및 출력 광 섬유(750)를 포함할 수 있으며, 각 구성들은 도 7의 광 주파수 빗 생성기(600)의 구성들에 대응된다. 광 집적 회로(701)는 도파로(702), 강도 변조기(720), 제1 지연기(725), 링 공진기(730), 및 구동 회로(740)를 포함할 수 있으며, 각 구성들은 도 7의 광 집적 회로(601)의 구성들에 대응된다.FIG. 8 is an exemplary diagram of the optical frequency comb generator described in FIG. 1 ; Referring to FIG. 8 , the optical
링 공진기(730)는 광 커플러(731), 위상 변조기(732), 광 스플리터(733), 광 증폭기(734), 제2 지연기(735), 포화 흡수체(736), 및 분산 제어기(737)를 포함할 수 있다. 도 7과 달리, 광 증폭기(734)는 광 집적 회로(701) 내에 집적화되어 구비되지 않고, 광 집적 회로(701)의 외부에 제공될 수 있다. 일례로, 광 집적 회로(701)가 집적되는 반도체 기판과 광 증폭기(734)가 제공되는 반도체 기판은 서로 다를 수 있다. 광 증폭 효율을 높이기 위하여, 광 증폭기(734)에 일정한 크기가 요구될 수 있고, 이에 따라, 광 증폭기(734)는 광 집적 회로(701) 외부에 제공될 수 있다. 일례로, 광 증폭기(734)는 EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier)와 같은 Er+이 도핑된 광섬유를 이용하여 구현될 수 있다.The
도 9는 도 7 또는 도 8의 포화 흡수체의 예시적인 사시도이다. 도 9를 참조하면, 포화 흡수체(736_1)는 클래드(CL)에 의하여 둘러싸인 도파로 코어(702)에 형성될 수 있다. 포화 흡수체(736_1)는 도파로 코어(702)의 일부 영역, 즉, 제2 광 경로의 일부 영역에 임플란트되는 포화 흡수 물질(IMP)을 포함할 수 있다. 포화 흡수 물질(IMP)은 자유 캐리어 흡수(free carrier absorption)를 위하여 도핑하거나, 흡수 및 비방사 재결합(non-radiative recombination)을 위하여 결함을 형성함으로써 도파로(702)에 제공될 수 있다. 포화 흡수 물질(IMP)을 통하여, 제2 광 경로로 진행하는 광 신호에서, 상대적으로 약한 세기를 갖는 광 신호는 흡수될 수 있다. 일례로, 포화 흡수 물질(IMP)은 기준 값 이하의 세기를 갖는 광 신호를 흡수할 수 있다. 그 결과, 광 신호의 펄스 폭이 감소되어, 극초단파가 발생될 수 있다.9 is an exemplary perspective view of the saturable absorber of FIG. 7 or FIG. 8 ; Referring to FIG. 9 , the saturable absorber 736_1 may be formed in the
도 10은 도 7 또는 도 8의 포화 흡수체의 예시적인 사시도이다. 도 10을 참조하면, 포화 흡수체(736_2)는 도파로 코어(702) 상에 형성될 수 있다. 포화 흡수체(736_2)는 도파로 코어(702) 주위의 클래드(CL)의 일부 영역에 형성되는 포화 흡수 물질(AM)을 포함할 수 있다. 포화 흡수 물질(AM)은 도파로 코어(702) 상에 선택적으로 성장될 수 있다. 일례로, 포화 흡수 물질(AM)은 III-V족 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 포화 흡수 물질(AM)을 통하여, 제2 광 경로로 진행하는 광 신호에서, 상대적으로 약한 세기를 갖는 광 신호는 흡수될 수 있다. 일례로, 포화 흡수 물질(AM)은 기준 값 이하의 세기를 갖는 광 신호를 흡수할 수 있다. 그 결과, 광 신호의 펄스 폭이 감소되어, 극초단파가 발생될 수 있다.10 is an exemplary perspective view of the saturable absorber of FIG. 7 or FIG. 8 ; Referring to FIG. 10 , the saturable absorber 736_2 may be formed on the
도 11은 도 7 또는 도 8의 분산 제어기의 예시적인 도면이다. 도 11을 참조하면, 분산 제어기(737_1)는 도파로(702)를 이용한 방향성 커플러(DC), 편광 조절기(PS), 및 CBG(chirped bragg grating)와 같은 도파로형 격자(Grating)를 포함할 수 있다. 분산 제어기(737_1)는 제1 내지 제4 포트들(P1, P2, P3, P4)을 통하여 광 신호를 수신 또는 송신할 수 있다. 11 is an exemplary diagram of the distributed controller of FIG. 7 or FIG. 8 . Referring to FIG. 11 , the dispersion controller 737_1 may include a directional coupler (DC) using a
방향성 커플러(DC)는 서로 다른 모드의 광 신호들을 분리할 수 있다. 일례로, 방향성 커플러(DC)는 LiNbO3 X-cut 도파로를 이용하여 형성될 수 있다. 일례로, 분산 제어기(737_1)는 제1 포트(P1)를 통하여 수신된 TE(Transverse Electric) 모드 신호를 방향성 커플러(DC)를 통하여 제3 포트(P3)로 전달할 수 있다. 편광 조절기(PS)는 제3 포트(P3)로 진행하는 TE 모드 신호의 편광을 45도만큼 회전시킬 수 있다. 이를 위하여, 편광 조절기(PS)는 전계를 형성하는 전극들을 포함할 수 있으며, 전계를 형성하기 위한 전기 신호는 도 7 또는 도 8의 구동 회로(640, 740)로부터 제공될 수 있다. The directional coupler DC may separate optical signals of different modes. For example, the directional coupler DC may be formed using a LiNbO3 X-cut waveguide. For example, the distributed controller 737_1 may transmit a TE (Transverse Electric) mode signal received through the first port P1 to the third port P3 through the directional coupler DC. The polarization controller PS may rotate the polarization of the TE mode signal traveling to the third port P3 by 45 degrees. To this end, the polarization controller PS may include electrodes that form an electric field, and an electric signal for forming an electric field may be provided from the driving
45도 회전된 광 신호는 제3 포트(P3)에 연결된 도파로형 분산 브래그 격자(CBG)를 통하여 반사될 수 있다. 도파로형 분산 브래그 격자(CBG)는 파장 별로 서로 다른 시간에 광 신호를 반사시킬 수 있다. 일례로, 도파로형 분산 브래그 격자(CBG)는 빠른 속도를 갖는 파장의 광 신호를 늦게 반사시키고, 느린 속도를 갖는 파장의 광 신호를 빠르게 반사시켜, 광 신호의 분산을 제어할 수 있다. 도파로형 분산 브래그 격자(CBG)로부터 반사된 광 신호의 펄스 폭은 도파로형 분산 브래그 격자(CBG)로 입사되는 광 신호의 펄스 폭보다 작을 수 있다.The 45 degree-rotated optical signal may be reflected through the waveguide-type dispersion Bragg grating CBG connected to the third port P3 . A waveguide-type dispersed Bragg grating (CBG) may reflect an optical signal at different times for each wavelength. For example, the waveguide-type dispersion Bragg grating (CBG) may control dispersion of an optical signal by slowing an optical signal having a high speed and quickly reflecting an optical signal having a low speed. A pulse width of the optical signal reflected from the waveguide dispersion Bragg grating CBG may be smaller than a pulse width of the optical signal incident to the waveguide dispersion Bragg grating CBG.
도파로형 분산 브래그 격자(CBG)로부터 반사된 광 신호는 편광 조절기(PS)를 통하여 45도만큼 더 회전될 수 있고, 그 결과, TM(Transverse Magnetic) 모드 신호가 출력될 수 있다. TM 모드 신호는 방향성 커플러(DC)를 통하여 제2 포트(P2)로 전달될 수 있다. 제2 포트(P2)로 전달된 광 신호는 제2 광 경로를 진행할 수 있다.The optical signal reflected from the waveguide dispersion Bragg grating CBG may be further rotated by 45 degrees through the polarization controller PS, and as a result, a TM (Transverse Magnetic) mode signal may be output. The TM mode signal may be transmitted to the second port P2 through the directional coupler DC. The optical signal transmitted to the second port P2 may travel through the second optical path.
도 12는 도 7 또는 도 8의 분산 제어기의 예시적인 도면이다. 도 12를 참조하면, 분산 제어기(737_2)는 도파로(702)를 이용한 방향성 커플러(DC), 제1 편광 조절기(PS1), 제2 편광 조절기(PS2), 및 도파로형 분산 브래그 격자(CBG)를 포함할 수 있다. 분산 제어기(737_2)는 제1 내지 제4 포트들(P1, P2, P3, P4)을 통하여 광 신호를 수신 또는 송신할 수 있다. 12 is an exemplary diagram of the distributed controller of FIG. 7 or FIG. 8 . Referring to FIG. 12 , the dispersion controller 737_2 includes a directional coupler DC using a
일례로, 분산 제어기(737_2)는 제1 포트(P1)를 통하여 수신된 TE 모드 신호를 방향성 커플러(DC)를 통하여 제3 포트(P3)로 전달할 수 있다. 제1 편광 조절기(PS1)는 제3 포트(P3)로 진행하는 TE 모드 신호의 편광을 45도만큼 회전시킬 수 있다. 45도 회전된 광 신호는 제3 포트(P3)에 연결된 도파로형 분산 브래그 격자(CBG)를 통하여 반사될 수 있다. 도파로형 분산 브래그 격자(CBG)는 제3 포트(P3)를 통하여 입력된 광 신호의 분산을 제어할 수 있다. 도파로형 분산 브래그 격자(CBG)는 빠른 속도를 갖는 파장의 광 신호를 늦게 반사시키고, 느린 속도를 갖는 파장의 광 신호를 빠르게 반사시켜, 광 신호의 분산을 제어할 수 있다. 도파로형 분산 브래그 격자(CBG)로부터 반사된 광 신호는 제1 편광 조절기(PS1)를 통하여 45도만큼 더 회전될 수 있고, 그 결과, TM 모드 신호가 출력될 수 있다. TM 모드 신호는 방향성 커플러(DC)를 통하여 제2 포트(P2)로 진행할 수 있다.For example, the distributed controller 737_2 may transmit the TE mode signal received through the first port P1 to the third port P3 through the directional coupler DC. The first polarization controller PS1 may rotate the polarization of the TE mode signal traveling to the third port P3 by 45 degrees. The 45 degree-rotated optical signal may be reflected through the waveguide-type dispersion Bragg grating CBG connected to the third port P3 . The waveguide-type dispersion Bragg grating CBG may control dispersion of an optical signal input through the third port P3 . The waveguide-type dispersion Bragg grating (CBG) may control dispersion of an optical signal by slowing an optical signal having a high speed and quickly reflecting an optical signal having a low speed. The optical signal reflected from the waveguide-type dispersion Bragg grating CBG may be further rotated by 45 degrees through the first polarization adjuster PS1, and as a result, a TM mode signal may be output. The TM mode signal may proceed to the second port P2 through the directional coupler DC.
제2 포트(P2)로 진행하는 TM 모드 신호의 편광은 제2 편광 조절기(PS2)를 통하여 90도만큼 회전될 수 있다. 그 결과, TM 모드 신호는 TE 모드 신호로 변환되어 제2 포트(P2)로 전달될 수 있다. 제2 포트(P2)로 전달된 광 신호는 제2 광 경로를 진행할 수 있다.The polarization of the TM mode signal traveling to the second port P2 may be rotated by 90 degrees through the second polarization controller PS2. As a result, the TM mode signal may be converted into a TE mode signal and transmitted to the second port P2. The optical signal transmitted to the second port P2 may travel through the second optical path.
도 13은 도 7 또는 도 8의 분산 제어기의 예시적인 도면이다. 도 13을 참조하면, 분산 제어기(737_3)는 도파로(702)를 이용한 방향성 커플러(DC), 제1 편광 조절기(PS1), 제2 편광 조절기(PS2), 및 도파로형 분산 브래그 격자(CBG)를 포함할 수 있다. 분산 제어기(737_2)는 제1 내지 제4 포트들(P1, P2, P3, P4)을 통하여 광 신호를 수신 또는 송신할 수 있다. 13 is an exemplary diagram of the distributed controller of FIG. 7 or FIG. 8 . Referring to FIG. 13 , the dispersion controller 737_3 includes a directional coupler DC using the
일례로, 분산 제어기(737_3)는 제1 포트(P1)를 통하여 수신된 TE 모드 신호를 방향성 커플러(DC)를 통하여 제3 포트(P3)로 전달할 수 있다. 제1 편광 조절기(PS1)는 제3 포트(P3)로 진행하는 TE 모드 신호의 편광을 45도만큼 회전시킬 수 있다. 45도 회전된 광 신호는 제3 포트(P3)에 연결된 도파로형 분산 브래그 격자(CBG)를 통하여 반사될 수 있다. 도파로형 분산 브래그 격자(CBG)는 제3 포트(P3)를 통하여 입력된 광 신호의 분산을 제어할 수 있다. 도 12와 달리, 도파로형 분산 브래그 격자(CBG)는 느린 속도를 갖는 파장의 광 신호를 늦게 반사시키고, 빠른 속도를 갖는 파장의 광 신호를 빠르게 반사시켜, 광 신호의 분산을 제어할 수 있다. 도파로형 분산 브래그 격자(CBG)로부터 반사된 광 신호는 제1 편광 조절기(PS1)를 통하여 45도만큼 더 회전될 수 있고, 그 결과, TM 모드 신호가 출력될 수 있다. TM 모드 신호는 방향성 커플러(DC)를 통하여 제2 포트(P2)로 진행할 수 있다.For example, the distributed controller 737_3 may transmit the TE mode signal received through the first port P1 to the third port P3 through the directional coupler DC. The first polarization controller PS1 may rotate the polarization of the TE mode signal traveling to the third port P3 by 45 degrees. The 45 degree-rotated optical signal may be reflected through the waveguide-type dispersion Bragg grating CBG connected to the third port P3 . The waveguide-type dispersion Bragg grating CBG may control dispersion of an optical signal input through the third port P3 . Unlike FIG. 12 , the waveguide-type dispersion Bragg grating (CBG) may control dispersion of an optical signal by reflecting an optical signal of a slow wavelength slowly and rapidly reflecting an optical signal having a high speed. The optical signal reflected from the waveguide-type dispersion Bragg grating CBG may be further rotated by 45 degrees through the first polarization adjuster PS1, and as a result, a TM mode signal may be output. The TM mode signal may proceed to the second port P2 through the directional coupler DC.
제2 포트(P2)로 진행하는 TM 모드 신호의 편광은 제2 편광 조절기(PS2)를 통하여 90도만큼 회전될 수 있다. 그 결과, TM 모드 신호는 TE 모드 신호로 변환되어 제2 포트(P2)로 전달될 수 있다. 제2 포트(P2)로 전달된 광 신호는 제2 광 경로를 진행할 수 있다.The polarization of the TM mode signal traveling to the second port P2 may be rotated by 90 degrees through the second polarization controller PS2. As a result, the TM mode signal may be converted into a TE mode signal and transmitted to the second port P2. The optical signal transmitted to the second port P2 may travel through the second optical path.
도 12 및 도 13에 도시된 집적형 분산 제어기들(737_2, 737_3) 각각은 도 6의 제1 분산 제어기(538_1) 및 제2 분산 제어기(537_1)에 대응될 수 있다. 일례로, 도 6의 제2 분산 제어기(537_1)는 도 13의 분산 제어기(727_3)로 구현되고, 입력된 펄스에 분산을 발생시켜 펄스 폭을 의도적으로 확장시킬 수 있다. 펄스 폭이 확장된 광 신호는 도 6의 광 증폭기(534)에 의하여 증폭될 수 있다. 도 6의 제1 분산 제어기(538_1)는 도 12의 분산 제어기(727_2)로 구현되고, 입력된 펄스에 분산을 발생시켜 펄스 폭을 감소시킬 수 있다. 이러한 과정을 통하여, 극초단 펄스가 생성될 수 있다.Each of the integrated distributed controllers 737_2 and 737_3 shown in FIGS. 12 and 13 may correspond to the first distributed controller 538_1 and the second distributed controller 537_1 of FIG. 6 . For example, the second distributed controller 537_1 of FIG. 6 may be implemented as the distributed controller 727_3 of FIG. 13 and may intentionally extend the pulse width by generating dispersion in the input pulse. The optical signal with the extended pulse width may be amplified by the
도 14는 도 7 또는 도 8의 분산 제어기의 예시적인 도면이다. 도 14를 참조하면, 분산 제어기(737_4)는 도파로(702)를 이용한 방향성 커플러(DC), 제1 편광 조절기(PS1), 제2 편광 조절기(PS2), 제1 도파로형 분산 브래그 격자(CBG1), 및 제2 도파로형 분산 브래그 격자(CBG2)를 포함할 수 있다. 분산 제어기(737_4)는 제1 내지 제4 포트들(P1, P2, P3, P4)을 통하여 광 신호를 수신 또는 송신할 수 있다. 14 is an exemplary diagram of the distributed controller of FIG. 7 or FIG. 8 . Referring to FIG. 14 , the dispersion controller 737_4 includes a directional coupler DC using a
일례로, 분산 제어기(737_4)는 제1 포트(P1)를 통하여 수신된 TE 모드 신호를 방향성 커플러(DC)를 통하여 제3 포트(P3)로 전달할 수 있다. 제1 편광 조절기(PS1)는 제3 포트(P3)로 진행하는 TE 모드 신호의 편광을 45도만큼 회전시킬 수 있다. 45도 회전된 광 신호는 제3 포트(P3)에 연결된 제1 도파로형 분산 브래그 격자(CBG1)를 통하여 반사될 수 있다. 제1 도파로형 분산 브래그 격자(CBG1)는 제3 포트(P3)를 통하여 입력된 광 신호의 분산을 제어할 수 있다. 제1 도파로형 분산 브래그 격자(CBG1)로부터 반사된 광 신호는 제1 편광 조절기(PS1)를 통하여 45도만큼 더 회전될 수 있고, 그 결과, TM 모드 신호가 출력될 수 있다. For example, the distributed controller 737_4 may transmit the TE mode signal received through the first port P1 to the third port P3 through the directional coupler DC. The first polarization controller PS1 may rotate the polarization of the TE mode signal traveling to the third port P3 by 45 degrees. The 45 degree-rotated optical signal may be reflected through the first waveguide-type dispersion Bragg grating CBG1 connected to the third port P3 . The first waveguide-type dispersion Bragg grating CBG1 may control dispersion of an optical signal input through the third port P3 . The optical signal reflected from the first waveguide-type dispersion Bragg grating CBG1 may be further rotated by 45 degrees through the first polarization controller PS1, and as a result, a TM mode signal may be output.
TM 모드 신호는 방향성 커플러(DC)를 통하여 제2 포트(P2)로 진행할 수 있다.제2 포트(P2)로 진행하는 TM 모드 신호의 편광은 제2 편광 조절기(PS2)를 통하여 45도만큼 회전될 수 있다. 45도 회전된 광 신호는 제2 포트(P2)에 연결된 제2 도파로형 분산 브래그 격자(CBG2)를 통하여 반사될 수 있다. 제2 도파로형 분산 브래그 격자(CBG2)는 제2 포트(P2)를 통하여 입력된 광 신호의 분산을 제어할 수 있다. 제2 도파로형 분산 브래그 격자(CBG2)로부터 반사된 광 신호는 제2 편광 조절기(PS2)를 통하여 45도만큼 더 회전될 수 있다. 그 결과, TE 모드 신호가 방향성 커플러(DC)로 출력될 수 있다. 방향성 커플러(DC)는 TE 모드 신호를 제4 포트(P4)로 출력할 수 있다. 제4 포트(P4)로 전달된 광 신호는 제2 광 경로를 진행할 수 있다.The TM mode signal may travel to the second port P2 through the directional coupler DC. The polarization of the TM mode signal traveling to the second port P2 is rotated by 45 degrees through the second polarization controller PS2. can be The 45 degree-rotated optical signal may be reflected through the second waveguide-type dispersion Bragg grating CBG2 connected to the second port P2 . The second waveguide-type dispersion Bragg grating CBG2 may control dispersion of an optical signal input through the second port P2 . The optical signal reflected from the second waveguide-type dispersion Bragg grating CBG2 may be further rotated by 45 degrees through the second polarization controller PS2. As a result, the TE mode signal may be output to the directional coupler DC. The directional coupler DC may output the TE mode signal to the fourth port P4 . The optical signal transmitted to the fourth port P4 may travel through the second optical path.
제1 도파로형 분산 브래그 격자(CBG1)와 제2 도파로형 분산 브래그 격자(CBG2)의 분산은 서로 반대가 되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 광 주파수 빗 발생 장치에 의해서 생성된 임의의 펄스가 제1 도파로형 분산 브래그 격자(CBG1)를 통과하면 분산이 더 증가하여 펄스 폭이 증가한다. 이후 제2 도파로형 분산 브래그 격자(CBG2)를 이용하여 제1 도파로형 분산 브래그 격자(CBG1)의해서 발생한 분산을 상쇄시켜 주는 방식을 이용하여 펄스 폭을 감소시킨다. 링 공진기 내에서 이러한 과정의 반복을 통해 극초단파 펄스를 발생시켜, 평탄화된 광주파수 빗 신호를 생성한다.The dispersion of the first waveguide-type dispersion Bragg grating CBG1 and the second waveguide-type dispersion Bragg grating CBG2 may be arranged to be opposite to each other. For example, when an arbitrary pulse generated by the optical frequency comb generating device passes through the first waveguide-type dispersion Bragg grating CBG1, dispersion further increases to increase the pulse width. Thereafter, the pulse width is reduced by using the second waveguide-type distributed Bragg grating CBG2 to cancel the dispersion generated by the first waveguide-type distributed Bragg grating CBG1. By repeating this process in the ring resonator, microwave pulses are generated to generate a flattened optical frequency comb signal.
위에서 설명한 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 예들이다. 본 발명에는 위에서 설명한 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경하거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들도 포함될 것이다. 또한, 본 발명에는 상술한 실시 예들을 이용하여 앞으로 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다.The contents described above are specific examples for carrying out the present invention. The present invention will include not only the above-described embodiments, but also simple design changes or easily changeable embodiments. In addition, the present invention will include techniques that can be easily modified and implemented in the future using the above-described embodiments.
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700: 광 주파수 빗 생성기
110, 210, 310, 410, 510, 610, 710: 광원
120, 220, 320, 420, 520, 620, 720: 강도 변조기
130, 230, 330, 430, 530, 630, 730: 링 공진기
131, 231, 331, 431, 531, 631, 731: 광 커플러
132, 232, 332, 432, 532, 632, 732: 위상 변조기
133, 233, 333, 433, 533, 633, 733: 광 스플리터
134, 234, 334, 434, 534, 634, 734: 광 증폭기
135, 235, 325, 335, 435, 535, 625, 635, 725, 735: 지연 라인(지연기)
140, 240, 340, 440, 540, 640, 740: 구동 회로
436_1, 536_1, 636, 736, 736_1, 736_2: 포화 흡수체
437_1, 438, 537_1, 538_1. 637, 737, 737_1, 737_2, 737_3, 737_4: 분산 제어기
601, 701: 광 집적 회로
602, 702: 도파로100, 200, 300, 400, 500, 600, 700: Optical Frequency Comb Generator
110, 210, 310, 410, 510, 610, 710: light source
120, 220, 320, 420, 520, 620, 720: intensity modulator
130, 230, 330, 430, 530, 630, 730: ring resonator
131, 231, 331, 431, 531, 631, 731: Optocouplers
132, 232, 332, 432, 532, 632, 732: Phase modulator
133, 233, 333, 433, 533, 633, 733: optical splitter
134, 234, 334, 434, 534, 634, 734: optical amplifier
135, 235, 325, 335, 435, 535, 625, 635, 725, 735: delay line (delayer)
140, 240, 340, 440, 540, 640, 740: driving circuit
436_1, 536_1, 636, 736, 736_1, 736_2: saturated absorber
437_1, 438, 537_1, 538_1. 637, 737, 737_1, 737_2, 737_3, 737_4: distributed controller
601, 701: optical integrated circuit
602, 702: waveguide
Claims (20)
상기 광 신호를 강도 변조하는 강도 변조기; 및
상기 강도 변조된 광 신호를 순환 경로를 통하여 위상 변조하여 광 주파수 빗 신호를 생성하고, 상기 광 주파수 빗 신호를 출력 경로로 출력하는 링 공진기를 집적한 회로를 포함하되,
상기 링 공진기는,
상기 강도 변조된 광 신호를 상기 순환 경로로부터 수신된 광 신호에 결합하는 광 커플러;
상기 결합된 광 신호를 위상 변조하는 위상 변조기;
상기 위상 변조된 광 신호를 상기 출력 경로와 상기 순환 경로로 분리하는 광 스플리터;
상기 순환 경로를 통과하는 광 신호를 증폭하는 광 증폭기;
상기 순환 경로를 통과하는 상기 광 신호가 극초단파를 갖도록, 상기 순환 경로를 통과하는 상기 광 신호의 펄스 폭을 감소시키는 포화 흡수체; 및
상기 순환 경로를 통과하는 상기 광 신호의 분산을 보상하는 분산 제어기를 포함하는 광 주파수 빗 생성기.a light source for generating an optical signal;
an intensity modulator for intensity-modulating the optical signal; and
and a circuit integrated with a ring resonator for generating an optical frequency comb signal by phase-modulating the intensity-modulated optical signal through a cyclic path and outputting the optical frequency comb signal to an output path;
The ring resonator is
an optical coupler coupling the intensity modulated optical signal to an optical signal received from the circular path;
a phase modulator for phase-modulating the combined optical signal;
an optical splitter dividing the phase-modulated optical signal into the output path and the circulation path;
an optical amplifier for amplifying an optical signal passing through the circulation path;
a saturable absorber for reducing a pulse width of the optical signal passing through the circulation path so that the optical signal passing through the circulation path has a microwave; and
and a dispersion controller for compensating for dispersion of the optical signal passing through the circular path.
상기 광원은, 단일한 파장을 갖는 상기 광 신호를 상기 강도 변조기로 출력하는 광 주파수 빗 생성기.According to claim 1,
The light source is an optical frequency comb generator that outputs the optical signal having a single wavelength to the intensity modulator.
상기 강도 변조기에 제1 제어 신호를 제공하고, 상기 위상 변조기에 제2 제어 신호를 제공하는 구동 회로를 더 포함하되,
상기 구동 회로는,
전기 신호를 생성하는 전원;
상기 전기 신호를 증폭하여 상기 제1 제어 신호를 생성하는 제1 증폭기;
상기 전기 신호의 위상을 조절하는 위상 쉬프터; 및
상기 위상이 조절된 전기 신호를 증폭하여 상기 제2 제어 신호를 생성하는 제2 증폭기를 포함하는 광 주파수 빗 생성기.According to claim 1,
a driving circuit that provides a first control signal to the intensity modulator and a second control signal to the phase modulator;
The driving circuit is
a power source that generates an electrical signal;
a first amplifier for amplifying the electrical signal to generate the first control signal;
a phase shifter for adjusting the phase of the electrical signal; and
and a second amplifier configured to amplify the phase-adjusted electrical signal to generate the second control signal.
상기 강도 변조기에 제1 제어 신호를 제공하고, 상기 위상 변조기에 제2 제어 신호를 제공하는 구동 회로; 및
상기 강도 변조기 및 상기 링 공진기 사이에 연결되어 상기 강도 변조된 광 신호의 위상을 지연시키는 지연 라인을 더 포함하되,
상기 구동 회로는,
전기 신호를 생성하는 전원;
상기 전기 신호를 증폭하여 상기 제1 제어 신호를 생성하는 제1 증폭기; 및
상기 전기 신호를 증폭하여 상기 제2 제어 신호를 생성하는 제2 증폭기를 포함하는 광 주파수 빗 생성기.According to claim 1,
a driving circuit providing a first control signal to the intensity modulator and a second control signal to the phase modulator; and
Further comprising a delay line connected between the intensity modulator and the ring resonator to delay the phase of the intensity-modulated optical signal,
The driving circuit is
a power source that generates an electrical signal;
a first amplifier for amplifying the electrical signal to generate the first control signal; and
and a second amplifier configured to amplify the electrical signal to generate the second control signal.
상기 순환 경로를 통과하는 상기 광 신호의 위상을 지연시키는 지연 라인을 더 포함하는 광 주파수 빗 생성기.According to claim 1,
and a delay line for delaying the phase of the optical signal passing through the circular path.
상기 포화 흡수체는,
상기 순환 경로를 통과하는 상기 광 신호에서 기준 값 이하의 세기를 갖는 광 신호를 흡수하는 포화 흡수 물질을 포함하는 광 주파수 빗 생성기.According to claim 1,
The saturated absorber is
and a saturable absorbing material for absorbing an optical signal having an intensity less than or equal to a reference value in the optical signal passing through the circulation path.
상기 분산 제어기는,
상기 순환 경로를 통과하는 상기 광 신호를 수신 또는 송신하는 복수의 포트들;
상기 복수의 포트들 중 적어도 하나의 포트로부터 수신된 상기 광 신호에서 타겟 모드 신호를 분리하는 방향성 커플러;
상기 방향성 커플러를 통하여 분리된 상기 타겟 모드 신호의 편광을 회전시키는 하나 이상의 편광 조절기; 및
회전된 상기 타겟 모드 신호를 파장에 따라 서로 다른 시간에 반사시키는 하나 이상의 광섬유 격자를 포함하는 광 주파수 빗 생성기.According to claim 1,
The distributed controller is
a plurality of ports for receiving or transmitting the optical signal passing through the circular path;
a directional coupler for separating a target mode signal from the optical signal received from at least one of the plurality of ports;
one or more polarization controllers for rotating the polarization of the target mode signal separated through the directional coupler; and
and one or more optical fiber gratings for reflecting the rotated target mode signal at different times according to wavelength.
상기 광섬유 격자는,
기준 속도 이상의 속도를 갖는 파장의 제1 광 신호를, 상기 기준 속도 미만의 속도를 갖는 파장의 제2 광 신호 보다 늦게 반사시켜, 상기 광 신호의 분산을 제어하는 제1 광섬유 격자; 및
상기 제1 광 신호를, 상기 제2 광 신호 보다 빠르게 반사시켜, 상기 광 신호의 분산을 제어하는 제2 광섬유 격자 중 적어도 어느 하나를 포함하는 광 집적 회로.8. The method of claim 7,
The optical fiber grating is
a first optical fiber grating configured to control dispersion of the optical signal by reflecting a first optical signal of a wavelength having a speed greater than or equal to a reference speed later than a second optical signal having a wavelength having a speed less than the reference speed; and
and at least one of a second optical fiber grating configured to control dispersion of the optical signal by reflecting the first optical signal faster than the second optical signal.
상기 위상 변조기는 상기 광 커플러 및 상기 광 스플리터 사이에 연결되고, 상기 위상 변조기의 개수는 하나인 광 주파수 빗 생성기.According to claim 1,
The phase modulator is connected between the optical coupler and the optical splitter, and the number of the phase modulators is one.
상기 광 집적 회로의 외부 광원으로부터 수신된 광 신호를 수신하는 제1 광 경로, 상기 제1 광 경로를 통하여 전달된 광 신호를 순환시켜 상기 광 주파수 빗 신호를 생성하는 제2 광 경로, 및 상기 제2 광 경로로부터 상기 광 주파수 빗 신호를 수신하는 제3 광 경로를 갖는 도파로;
상기 제1 광 경로의 일부에 제1 제어 신호를 제공하여, 상기 수신된 광 신호의 강도를 변조하는 강도 변조기;
상기 제1 광 경로와 상기 제2 광 경로를 연결하여, 상기 제1 광 경로를 통하여 전달된 상기 광 신호와 상기 제2 광 경로에 의하여 순환되는 광 신호를 결합하는 광 커플러;
상기 제2 광 경로의 일부에 제2 제어 신호를 제공하여, 상기 광 커플러에 의하여 결합된 광 신호의 위상을 변조하는 위상 변조기;
상기 제2 광 경로와 상기 제3 광 경로를 연결하여, 상기 제2 광 경로를 순환하는 상기 광 주파수 빗 신호를 상기 제3 광 경로로 분리하는 광 스플리터;
상기 제2 광 경로를 순환하는 상기 광 신호를 증폭하는 광 증폭기;
상기 제2 광 경로를 순환하는 상기 광 신호가 극초단파를 갖도록, 상기 제2 광 경로를 순환하는 상기 광 신호의 펄스 폭을 감소시키는 포화 흡수체; 및
상기 제2 광 경로를 순환하는 상기 광 신호의 분산을 보상하는 분산 제어기를 포함하는 광 집적 회로.An optical integrated circuit for generating an optical frequency comb signal, comprising:
a first optical path for receiving an optical signal received from an external light source of the optical integrated circuit, a second optical path for generating the optical frequency comb signal by circulating the optical signal transmitted through the first optical path, and the second optical path a waveguide having a third optical path for receiving the optical frequency comb signal from the second optical path;
an intensity modulator providing a first control signal to a portion of the first optical path to modulate an intensity of the received optical signal;
an optical coupler connecting the first optical path and the second optical path to combine the optical signal transmitted through the first optical path and the optical signal circulated by the second optical path;
a phase modulator providing a second control signal to a portion of the second optical path to modulate a phase of the optical signal coupled by the optical coupler;
an optical splitter connecting the second optical path and the third optical path to separate the optical frequency comb signal circulating in the second optical path into the third optical path;
an optical amplifier amplifying the optical signal circulating in the second optical path;
a saturable absorber for reducing a pulse width of the optical signal circulating in the second optical path so that the optical signal circulating in the second optical path has a microwave; and
and a dispersion controller for compensating for dispersion of the optical signal circulating in the second optical path.
상기 제2 광 경로의 일부에 제3 제어 신호를 제공하여, 상기 제2 광 경로를 순환하는 상기 광 신호의 위상을 지연시키는 지연기를 더 포함하는 광 집적 회로.11. The method of claim 10,
and a delayer providing a third control signal to a portion of the second optical path to delay a phase of the optical signal circulating in the second optical path.
상기 제1 광 경로의 일부에 제3 제어 신호를 제공하여, 상기 강도 변조기에 의하여 변조된 상기 광 신호의 위상을 지연시키는 지연기를 더 포함하는 광 집적 회로.11. The method of claim 10,
and a delayer providing a third control signal to a portion of the first optical path to delay a phase of the optical signal modulated by the intensity modulator.
상기 포화 흡수체는,
상기 제2 광 경로의 일부에 삽입되거나 상기 제2 광 경로의 일부 상에 배치되는 광 집적 회로.11. The method of claim 10,
The saturated absorber is
an optical integrated circuit inserted into or disposed on a portion of the second optical path.
상기 포화 흡수체는,
상기 제2 광 경로를 통과하는 상기 광 신호에서 기준 값 이하의 세기를 갖는 광 신호를 흡수하는 포화 흡수 물질을 포함하는 광 집적 회로.11. The method of claim 10,
The saturated absorber is
and a saturable absorbing material for absorbing an optical signal having an intensity less than or equal to a reference value in the optical signal passing through the second optical path.
상기 분산 제어기는,
상기 제2 광 경로를 순환하는 상기 광 신호를 수신 또는 송신하는 복수의 포트들;
상기 복수의 포트들 중 적어도 하나의 포트로부터 수신된 상기 광 신호에서 타겟 모드 신호를 분리하는 방향성 커플러;
상기 방향성 커플러를 통하여 분리된 상기 타겟 모드 신호의 편광을 회전시키는 하나 이상의 편광 조절기; 및
회전된 상기 타겟 모드 신호를 파장에 따라 서로 다른 시간에 반사시키는 하나 이상의 광섬유 격자를 포함하는 광 집적 회로.11. The method of claim 10,
The distributed controller is
a plurality of ports for receiving or transmitting the optical signal circulating in the second optical path;
a directional coupler for separating a target mode signal from the optical signal received from at least one of the plurality of ports;
one or more polarization controllers for rotating the polarization of the target mode signal separated through the directional coupler; and
and one or more optical fiber gratings for reflecting the rotated target mode signal at different times depending on wavelength.
상기 광섬유 격자는,
기준 속도 이상의 속도를 갖는 파장의 제1 광 신호를, 상기 기준 속도 미만의 속도를 갖는 파장의 제2 광 신호 보다 늦게 반사시켜, 상기 광 신호의 분산을 제어하는 제1 광섬유 격자; 및
상기 제1 광 신호를, 상기 제2 광 신호 보다 빠르게 반사시켜, 상기 광 신호의 분산을 제어하는 제2 광섬유 격자 중 적어도 어느 하나를 포함하는 광 집적 회로.16. The method of claim 15,
The optical fiber grating is
a first optical fiber grating configured to control dispersion of the optical signal by reflecting a first optical signal of a wavelength having a speed greater than or equal to a reference speed later than a second optical signal having a wavelength having a speed less than the reference speed; and
and at least one of a second optical fiber grating configured to control dispersion of the optical signal by reflecting the first optical signal faster than the second optical signal.
변조 주파수를 갖는 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호를 생성하는 구동 회로를 더 포함하는 광 집적 회로.11. The method of claim 10,
The optical integrated circuit further comprising a driving circuit that generates the first control signal and the second control signal having a modulation frequency.
도파로를 통하여 상기 광 신호를 수신하고, 상기 수신된 광 신호를 강도 변조하고, 상기 강도 변조된 광 신호를 상기 도파로의 순환 경로를 통하여 위상 변조하여 광 주파수 빗 신호를 생성하는 광 집적 회로; 및
상기 도파로의 상기 순환 경로에 연결되고, 상기 순환 경로를 통과하는 광 신호를 증폭하는 광 증폭기를 포함하는 광 주파수 빗 생성기.a light source for generating an optical signal;
an optical integrated circuit for receiving the optical signal through a waveguide, intensity-modulating the received optical signal, and phase-modulating the intensity-modulated optical signal through a circulation path of the waveguide to generate an optical frequency comb signal; and
and an optical amplifier coupled to the circular path of the waveguide and configured to amplify an optical signal passing through the circular path.
상기 광 집적 회로는,
상기 수신된 광 신호를 강도 변조하는 강도 변조기;
상기 증폭된 광 신호 및 상기 강도 변조된 광 신호를 결합하는 광 커플러;
상기 결합된 광 신호를 위상 변조하는 위상 변조기; 및
상기 위상 변조된 광 신호를 상기 순환 경로와 상기 광 주파수 빗 신호를 출력하는 출력 경로로 분리하는 광 스플리터를 포함하는 광 주파수 빗 생성기. 19. The method of claim 18,
The optical integrated circuit comprises:
an intensity modulator for intensity-modulating the received optical signal;
an optical coupler for coupling the amplified optical signal and the intensity-modulated optical signal;
a phase modulator for phase-modulating the combined optical signal; and
and an optical splitter dividing the phase-modulated optical signal into the cyclic path and an output path for outputting the optical frequency comb signal.
상기 광 집적 회로는 제1 반도체 기판에 제공되고, 상기 광 증폭기는 상기 제1 기판과 다른 제2 반도체 기판에 제공되는 광 주파수 빗 생성기.
19. The method of claim 18,
wherein the optical integrated circuit is provided on a first semiconductor substrate, and the optical amplifier is provided on a second semiconductor substrate different from the first substrate.
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