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[국내논문] XPM 을 이용한 전광 AND 논리 구현
All Optical AND Logic Gate Using XPM 원문보기

한국광학회 2000년도 하계학술발표회, 2000 Aug. 01, 2000년, pp.20 - 21  

강병권 (한국과학기술연구원 광기술연구센터) ,  김재헌 (한국과학기술연구원 광기술연구센터) ,  박윤호 (한국과학기술연구원 광기술연구센터) ,  이석 (한국과학기술연구원 광기술연구센터) ,  이유승 (한국과학기술연구원 광기술연구센터) ,  전영민 (한국과학기술연구원 광기술연구센터) ,  김선호 (한국과학기술연구원 광기술연구센터) ,  박승한 (연세대학교 물리학과)

초록
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광을 기반으로 한 논리 연산은 전자 소자의 속도 한계 및 연산 용량의 한계를 극복할 대안으로 많은 관심을 끌고 있다. 초고속 전광 논리 연산의 구현은 대부분 물질의 비선형성을 이용하며 특히 광섬유의 비선형 Ken 효과를 이용한 Sagnac 간섭계의 형태를 이용한 논리 연산이 주로 연구되어 왔다$^{(1)}$ . 그러나 광섬유의 비선형성을 이용하기 위해서는 충분히 큰 광 강도가 필요하며 회로 구성에 있어서도 크기가 크다는 단점이 있다. 최근에는 반도체 광증폭기의 비선형 이득 포화 현상을 이용한 TOAD 등이 발표되어 상대적으로 크기도 감소하고 사용되는 광 강도 역시 감소시킬 수 있었다$^{(2)}$ . 간섭계를 이용한 광논리의 구현은 Sagnac 간섭계 뿐만 아니라 비선형 특성을 갖는 도파로로 구성된 Mach-Zehnder 간섭계, Michelson 간섭계 등도 이용이 가능하다. (중략)

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제안 방법

  • 수 GHz 수준의 연산 속도를 구현하기 위하여 광섬유 모드록 레이저를 이용하여 평균 광 강도 -10dBm의 펄스 폭 20ps 이하, 5GHz 반복율 을 갖는 펄스를 생성한후 50:50으로 신호를 분배하여 신호 B는 pump 신호 입력단으로 연결하고 신호 A는 두 부분으로 분기하고 lOOps 지연한 후 결합하여 10GHz 반복율의 신호를 생성하였고 지연선로를 거쳐 편광조절기를 통과한 후 probe 신호 입력단으로 연결하였다. 먼저 반도체 광증폭기 도파로 부분의 전류를 적절히 조절하여 10GHz 신호 A의 위상차를 ?r 만큼 갖도록 출력이 최소가 되도록 한 후 신호 B의 강도를 증가함에 따라 신호 B가 논리 1인 상태에서만 출력이 나오도록 조절하였다. 이때 신호 A의 지연시간을 적절히 조절하여 신호 B와 동조시켰다.
  • 그림 1은 초고속 논리 연산을 수행하기 위한 실험장치도 이다. 수 GHz 수준의 연산 속도를 구현하기 위하여 광섬유 모드록 레이저를 이용하여 평균 광 강도 -10dBm의 펄스 폭 20ps 이하, 5GHz 반복율 을 갖는 펄스를 생성한후 50:50으로 신호를 분배하여 신호 B는 pump 신호 입력단으로 연결하고 신호 A는 두 부분으로 분기하고 lOOps 지연한 후 결합하여 10GHz 반복율의 신호를 생성하였고 지연선로를 거쳐 편광조절기를 통과한 후 probe 신호 입력단으로 연결하였다. 먼저 반도체 광증폭기 도파로 부분의 전류를 적절히 조절하여 10GHz 신호 A의 위상차를 ?r 만큼 갖도록 출력이 최소가 되도록 한 후 신호 B의 강도를 증가함에 따라 신호 B가 논리 1인 상태에서만 출력이 나오도록 조절하였다.
  • 수 GHz 수준의 연산 속도를 구현하기 위하여 광섬유 모드록 레이저를 이용하여 평균 광 강도 -10dBm의 펄스 폭 20ps 이하, 5GHz 반복율 을 갖는 펄스를 생성한후 50:50으로 신호를 분배하여 신호 B는 pump 신호 입력단으로 연결하고 신호 A는 두 부분으로 분기하고 lOOps 지연한 후 결합하여 10GHz 반복율의 신호를 생성하였고 지연선로를 거쳐 편광조절기를 통과한 후 probe 신호 입력단으로 연결하였다. 먼저 반도체 광증폭기 도파로 부분의 전류를 적절히 조절하여 10GHz 신호 A의 위상차를 ?r 만큼 갖도록 출력이 최소가 되도록 한 후 신호 B의 강도를 증가함에 따라 신호 B가 논리 1인 상태에서만 출력이 나오도록 조절하였다. 이때 신호 A의 지연시간을 적절히 조절하여 신호 B와 동조시켰다.

이론/모형

  • 본 연구에서는 Mach-Zehnder 간섭계 형태의 반도체 광증폭기로 구성된 XPM 파장변환기 (1901CM, Alcatel)을 이용하였다. XPM 파장변환기는 probe 신호 입력단에서 전치 증폭된 λ1 파장의 CW 신호가 두 개의 반도체 광증폭기 도파로로 분기되어 진행되며, 한쪽 도파로에 적절한 강도의 λ2 파장의 광신호를 pump 신호 입력단에 입력하여 한쪽 도파로의 비선형 굴절율 변화를 일으켜 도파로에서 진행된 두 파의 위상차를 생성하게된다.
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