LCOS기반의 파장선택스위치 빔제어용 컴퓨터 생성 홀로그램

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 차세대 ROADM을 구성하는 핵심기술인 LCOS를 이용한 파장선택 스위치에서 LCOS 소자의 빔 제어 방법으로 컴퓨터 생성 홀로그램 설계에 관한 논문이다. LCOS 소자를 이용한 빔 제어방법으로 일반적으로 grating 패턴을 사용하지만 본 논문에서는 컴퓨터 생성 홀로그램을 도입하여 보다 높은 광효율의 파장선택 스위치 구현이 가능하도록 하였 다. LCOS 소자의 위상변조 특성을 이용하여 5개의 출력 포트와 40 채널의 다중파장의 빔 제어를 할 수 있는 파장선택 스위치 의 홀로그램 설계방법을 제시하였다. Gerchberg-Saxton 알고리즘을 적용한 멀티레벨 위상변조 홀로그램을 설계하였으며 다 른 출력 포트와 채널을 갖는 파장선택 스위치 시스템에도 쉽게 적용이 가능하다. 타겟 이미지의 밝기정보를 사전에 입력하고 역프리에 변환을 통해 위상정보를 추출하여 홀로그램에 저장한 후 임의의 광원의 밝기정보를 합성하여 프리에 변환하는 방 법으로 타겟 이미지의 밝기정보를 예측하는 방법을 사용한다. 5개의 출력포트용 홀로그램을 제작하여 검증실험장치의 재생 이미지의 출력특성을 통해 본 연구방법으로 설계된 홀로그램의 유용성을 검증하였고 40채널 파장선택 스위치 제어용 홀로그 램 설계방법을 제시하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper presents the design of a computer-generated hologram for beam control of an LCOS-based wavelength selective switch, which is the core technology for next-generation ROADM. By introducing a computer-generated hologram instead of general grating patterns to control the LCOS device, we contribute to building a more efficient wavelength selective switch. With the use of phase modulation properties of LCOS devices, we designed the hologram for five-port output and a 40-channel wavelength selective switch. We applied a multi-level phase modulation technique with the Gerchberg-Saxton algorithm to produce the hologram, which is easily scalable to any different type of wavelength selective switch. With an experimental setup, we verified the usability of the hologram designed for five-port output. We also suggest a hologram design technique for beam control of a 40-channel wavelength selective switch.

참고문헌 (Reference)

1 D.M. Marom, "Wavelength-selective 1/spl times/K switches using free-space optics and MEMS micromirrors: theory, design, and implementation" Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 23 (23): 1620-1630, 2005

2 Neil Collings, "The Applications and Technology of Phase-Only Liquid Crystal on Silicon Devices" Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 7 (7): 112-119, 2011

3 Michael A. Seldowitz, "Synthesis of digital holograms by direct binary search" The Optical Society 26 (26): 2788-, 1987

4 M. Feuer, "Optical Fibre Telecommunications VB" Academic Press 293-343, 2008

5 Yongmin Lee, "Multi-phase modulation for nematic liquid crystal on silicon backplane spatial light modulators using pulse-width modulation driving scheme" Elsevier BV 236 (236): 313-322, 2004

6 L.Y. Lin, "MEMS for optical networking: Current status and future prospects" 91-, 2000

7 이용민, "LCoS 디스플레이를 이용한 파장선택스위치" 한국산학기술학회 15 (15): 5288-5293, 2014

8 Ori Gerstel, "Elastic optical networking: a new dawn for the optical layer?" Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 50 (50): s12-s20, 2012

9 Andrew G. Kirk, "Design of binary computer generated holograms by simulated annealing: coding density and reconstruction error" Elsevier BV 94 (94): 491-496, 1992

10 Clarence A. T. H. Tee, "Binary phase modulation using electrically addressed transmissive and silicon backplane spatial light modulators" SPIE-Intl Soc Optical Eng 39 (39): 2527-2534, 2000

11 Mathias Johansson, "Adaptive beam steering implemented in a ferroelectric liquid-crystal spatial-light-modulator free-space, fiber-optic switch" The Optical Society 41 (41): 4904-4911, 2002

12 R. Gerchberg, "A practical algorithm for the determination of phase from image and diraction plane pictures" 35 (35): 237-246, 1972