Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회논문지)

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Computer Generated Hologram for Beam Control of LCOS based Wavelength Selective Switch

LCOS기반의 파장선택스위치 빔제어용 컴퓨터 생성 홀로그램

  • Lee, Yong-Min (School of Mechanical and ICT Convergence Engineering, Sunmoon University) ;
  • Han, Chang Ho (School of Mechanical and ICT Convergence Engineering, Sunmoon University)
  • 이용민 (선문대학교 기계ICT융합공학부) ;
  • 한창호 (선문대학교 기계ICT융합공학부)
  • Received : 2016.03.09
  • Accepted : 2016.06.02
  • Published : 2016.06.30
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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.

본 논문은 차세대 ROADM을 구성하는 핵심기술인 LCOS를 이용한 파장선택 스위치에서 LCOS 소자의 빔 제어방법으로 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 하였다. LCOS 소자의 위상변조 특성을 이용하여 5개의 출력 포트와 40 채널의 다중파장의 빔 제어를 할 수 있는 파장선택 스위치의 홀로그램 설계방법을 제시하였다. Gerchberg-Saxton 알고리즘을 적용한 멀티레벨 위상변조 홀로그램을 설계하였으며 다른 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 방법으로 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 홀로그램 설계방법을 제시하였다.

Keywords

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