이시카와 히로우키 (Ishikawa Hiroyuki), 초바카라 사이트 광학 신호 처리 장치 연구소 (Ultra-High-High-High-High-High-High-High-High-High-High-High-High-Hightical Signal Processing Device Research Research Lab), 국립 고급 산업 과학 기술 연구소 (이하 "AIST"), 연구 실험실의 선임 연구원, Ishikawa Hiroyuki, 및 Optical Technology Division (Watanabe Masanobu 부장), Tsuchida hidemi, Tsuchida, Tsuchida 부서장을 개발했습니다 빛으로 빛을 제어하고이를 사용하여 간섭계 유형 스위치 모듈을 개발하여 160GB/s 초바카라 사이트 광 신호를 10GB/s로 연결하는 완전히 새로운 원리로Time Division MultiplexDecoupped Operation (DEMUX Operation)이 성공했습니다
이 연구 결과에 대한 자세한 내용은 9 월 4 일 베를린에서 다시 개최되는 Hokkaido Institute of Technology에서 개최 된 응용 물리학 협회의 학업 강의를 참조하십시오바카라 사이트 통신에 관한 유럽 회의(ECOC2007)에서 발표 될 예정입니다
그림 1 간섭계-유형 초바카라 사이트 광학 스위치 모듈
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그림 2 시간 부서의 파형 demultiplexing 작동 |
최근 몇 년간 광대역이 확산되면서 정보 및 통신량이 급격히 증가하고 있으며 동시에 네트워크 장비의 전력 소비도 빠르게 증가했습니다 지금까지 전송 속도가 10GB/s 또는 채널 당 40GB/s의 신호의 경우,파장 분할 멀티플렉싱(WDM)는 통신 네트워크를 최대한 활용 해 왔지만 용량을 더욱 증가시키기 위해 한 파장 수퍼 속도에 신호를 장착하기위한 연구가 수행되고 있습니다 이를 통해 많은 양의 정보가 적은 수의 파장으로 전송 될 수 있으며 정보 및 통신 장치의 경우 전력 소비를 줄일 수 있습니다 그러나, 100GB/s 이상의 초 바카라 사이트 신호를 처리 할 수있는 전자 회로가 없기 때문에, 광학 신호를 전기 신호로 변환하고 광학 도메인의 멀티 플렉스를 변환하지 않는 OTDM (Optical Time Division Multiplexing) 방법이 필요합니다 이러한 이유로, 빛으로 빛을 제어 할 수있는 초바카라 사이트 광학 스위치를 달성 할 수있을 것으로 예상된다
초바카라 사이트 광학 스위치를 사용하여 초바카라 사이트 통신 시스템이 실현되면 지연없이 고화질 이미지와 같은 많은 양의 정보를 보내거나받을 수 있으며 화상 회의 및 이미지 정보에 적용될 것으로 예상됩니다
AIST는 ingaas/alass/alassb 반도체 자료 시스템을 사용하여 울트라 얇은 필름을 가지고 있습니다Quantum well서브 밴드 전환를 활용하는 초바카라 사이트 전체 광학 스위칭 요소를 개발해 왔습니다 이러한 맥락에서, 우리는 독립 행정 기관인 National Institute of Information and Communications Technology와 협력하여 빛으로 인해 새로운 위상 변조 효과의 원칙을 발견했습니다 지금 까지이 효과를 사용하는 광학 스위치를 사용하여 초바카라 사이트 속도로 광의 단계를 제어 할 수 있음이 밝혀졌습니다 이 효과는 약 1 피코본의 초바카라 사이트 범위를 허용하고 거의 손실을 제어 할 수 없으며 초바카라 사이트 광학 통신 기술의 발전에 기여하는 것으로 생각되기 때문에 많은 응용 프로그램이있을 것으로 예상됩니다 이번에는 초바카라 사이트 광학 스위치를 실현하기 위해이 광 위상 변조 효과를 사용하여 간섭계 유형 스위치 모듈을 개발했습니다
이 연구는 2006 년 새로운 에너지 및 산업 기술 개발 조직 (이하 "Nedo")의 결과를 홍보하기위한 프로젝트로 수행되었습니다
빛의 단계를 제어하는 반도체 장치
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| 그림 3 물질의 빛과 빛의 위상 변조로 인한 굴절률 변화 |
다른 빛의 단계를 제어하기 위해 조명을 조사하는 효과를 사용하는 새로운 요소
재료의 굴절률이 광 조사에 의해 제어 될 수 있다면 해당 재료를 통과하는 다른 빛의 위상을 제어 할 수 있습니다 (그림 3) 굴절률이 조명이 재료를 통과하는 데 걸리는 시간이 바뀌면서 빛의 단계를 변화시킵니다 광 단계를 제어 할 수 있다면 바카라 사이트 신호를 처리하기 위해 다양한 장치를 실현할 수 있습니다 피코 초 (10-12sec)의 응답 속도에서 조명으로 굴절률 만 제어 할 수 있다면, 고성능 초바카라 사이트 광학 스위치가 생성 될 수 있지만, 일반적으로 반도체 장치는 항상 느린 시간-반응 구성 요소 (약 1 나노 스코드)를 가지며, 피코 앤드 범위의 초 미세한 반응은 절제된 절제된 반응을 제어 할 수 없다
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| 그림 4 물질의 빛과 빛의 위상 변조로 인한 굴절률 변화 |
Quantum Wells에서 발견 된 ISBT (Intersubband Transitions)를 사용하여 빛을 갖는 재료의 굴절률을 변경하고 초바카라 사이트 속도로 해당 재료 내에서 전파되는 다른 광의 위상을 제어 할 수 있습니다 그림 4는 intersubband 전환 요소의 기능을 보여줍니다 요소에 흡수TM 편광강한 흥분에 노출되면이 요소에 흡수되지 않고 통과합니다TE 편광크게 변조되어 있습니다 빛의 위상이 변조되면, 빛의 파장은 변화하지만, 그림 5는 TE 편광의 스펙트럼을 보여 주며, 이는 위상 변조가 적용되었음을 나타낸다 조절 된 위상의 양으로 인한 여기 광으로 인한 굴절률의 변화를 계산하면 2 x 10-3 이것은 전통적인 물리학에 의해 설명되지 않았습니다 (참고 참조)
(참고) 재료의 흡수 계수 및 굴절률은 인과 규칙을 반영합니다Kramers-Kronig라는 관계가 있습니다 관계 및 흡수 계수 및 굴절률은 서로 독립적이지 않습니다 intersubband 전이에서, TM- 편광 광에 대한 흡수 계수는 TM- 편광 광의 여기광에 따라 변화하고, TM- 편광 광에 대한 굴절률은 그에 따라 변화한다 그러나,이 현상은 TM 편광에 대해서만 발생하며, 원칙적으로 TE 편광의 굴절률은 변하지 않아야하며, 종래의 메커니즘에 의해 설명 될 수 없다
분석의 결과로,이 현상은 TM 편광 표시등의 여기광으로 인해 양자의 각 수준의 전자 밀도가 변화 할 때 발생합니다밴드의 비-파라피스 병리학본질 때문에효과적인 전자 질량(유효 전자 중량)은 다르므로 전자의 밀도 및 유효 질량에 해당합니다혈장 효과로 인해 변화하는 것으로 밝혀졌습니다 이것은 지금까지 알려지지 않은 메커니즘입니다 (그림 6) 이 효과가 발생하기 위해서는 전자의 효과적인 질량이 작아야하며, 이는 현재 반도체 재료의 Ingaas/Alas/AlassB 기반 양자 웰에서만 볼 수있는 효과입니다
그림 5 반복 폭이 26ps 인 펄스로 여기 될 때 TE 편광의 스펙트럼 위상 변조로 인한 파장의 변화를 볼 수 있습니다
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그림 6 양자 우물 에너지 다이어그램 전자는 여기광으로 인해 상이한 수준의 전자 무게로 분포되어 혈장 효과를 변화시키고 굴절률을 변화시킨다
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위상 변조 효과를 사용한 간섭계 유형의 모든 바카라 사이트 스위치 모듈
intersubband 전이 요소에서 볼 수있는 모든 광학 위상 변조 효과는 반도체 장치로 초바카라 사이트, 무손실 및 순수한 광 위상 변조를 달성 할 수있는 매력적인 효과입니다 이 요소의 모든 광학 위상 변조 효과를 간섭계와 결합하면 초바카라 사이트 모든 광학 스위치 모듈이 가능합니다 이 시간에 개발 된 간섭계 유형 모듈의 구조는 그림 7에 나와 있으며, 사진은 처음에 그림 1에 나와 있습니다 모든 광학 위상 변조 효과를 생성하는 Intersubband 전환 요소는 Mach-Zehnder 유형이라는 간섭계의 한 암에 삽입됩니다 굴절률 변화를 일으키기위한 TM 편광 조명의 여기광 (파장 : 1560nm)은 반복되는 10GHz 펄스 라이트이며 편광 빔 스플리터를 통해 요소에 인시된다 한편, TE 편광의 위상 조절 신호광 (파장 : 1541nm)은 160GB/s의 약간의 속도를 가진 광학 시간 분할 멀티 플렉스 신호이며, 두 개의 암으로 골고루 나누어 진 후 다시 중첩된다 분할 된 신호 조명 중 하나만 인터 서브 밴드 전이 요소에 의해 위상으로 변조되기 때문에, 겹치면 두 신호 표시등 사이의 위상 차이가 있습니다 겹치면 위상차가 빛의 강도를 증가 시키면 신호 표시등이 나타나지만 위상차가 취소되면 신호 표시등이 나타나지 않습니다 간섭계를 올바르게 조정하면 10GHz 여기 표시등과 160GB/s 신호 표시등이 오버레이 된 영역에서만 신호 표시등이 출력되므로 TE- 분극 160GB/S 타임 디비전 다중 신호에서 10GB/S 신호 신호를 추출 할 수 있습니다
이 간섭계 모듈을 사용하여 시간 분할 demultiplexing이 160GB/s에서 10GB/s로 수행되는 파형은 처음에 그림 2에 나와 있습니다 또한 별도의 10GB/s 신호코드 오류율를 측정 한 결과를 보여줍니다연속타임 디비전 다중화 전 코드 오류율을 나타냅니다 수신 된 전력은 demultiplexed 신호에 따라 증가하지만 7pj 흥분 에너지에서 코드 오류율은 10-11아래로 선형으로 감소했습니다 이는 수신 전력을 늘리면 오류율을 최대한 줄일 수 있음을 나타냅니다 이 상태는 오류가 구현되지 않은 작업으로 표시됩니다
위에서 언급 한 바와 같이, 타임 디비전 디 둘러티플렉싱 작업은 160GB/s의 초바카라 사이트 광학 신호에서 코드 오류없이 10GB/s 신호를 추출하는 데 성공했습니다 현재, 약 7pj (10GHz 반복의 경우 70MW)의 광학 펄스 에너지는 충분히 성능을 쌓기 작업을 생성하기 위해 필요하지만, 최적화 된 양자 우물 구조가 설계되면 광학 위상 변조에 필요한 에너지는 시간의 일부가 될 것으로 예상되며, 초대형 올 수비수 모듈이 저 에너지에서 작동하고 낮은 인스 삽입 손실을 가져올 것으로 예상됩니다
그림 7 간섭계 유형 스위치 모듈 구성 다이어그램
HWP는 반파 플레이트에서 빛의 편광 정도를 제어합니다 또한 PZT는 소량의 거울을 전기로 움직이고 작은 양으로 빛의 단계를 조정하는 요소입니다
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그림 8 160GB/s ~ 10GB/s demultiplexing 작동 (DEMUX)
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우리는 완전히 새로운 모든 광학 위상 변조 효과를 발견했으며,이를 사용함으로써 삽입 손실이 낮은 초바카라 사이트 모든 광학 스위치 모듈을 실현했습니다 현재 스위치 모듈은 공간 광학 시스템으로 구성되어 있지만 2007 년에 시작된 새로운 NEDO 프로젝트 "차세대 고효율 네트워크 장치 기술 개발"에서는 SI-Line 도파관과 하이브리드 통합을 통해 160GB/s의 컴팩트 한 광학 발성기를 실현하여 초소형의 고성능 스위치를 개발하고 있습니다 목표는이 작은 트랜시버로 지연없이 고화질 이미지를 보내는 것입니다
이 위상 변조 효과는 간섭계 유형 강도 스위치뿐만 아니라 광 강도 변조를 광 위상 변조로 변환하는 요소로서 사용될 수 있으며, 광 위상 변조 및 광학 다중 값 변속기 기술을 사용하여 전송에 적용될 것으로 예상됩니다 또한 혈장 효과로 인해 광범위한 위상 변조를 가지며 파장 변환에 사용할 수 있습니다 우리는 이것이 초바카라 사이트 광학 신호 처리 기술에 돌파구를 가져다 줄 큰 성과라고 생각합니다