KR100470869B1 - Apparatus for converting wavelength of optical signal - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광 파장 변환 장치에 관한 것으로서 본 발명의 광 파장 변환 장치는 패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드(10)를 구비하고, 광 입력 단자(11)에는 데이터를 갖는 파장(λ1)의 광 신호(A1)가 제공되며, 광 입력 단자(12)에는 일정 광 레벨을 갖는 파장(λ2)의 광 신호(B1)가 제공된다. 광 신호(A1, B1)들은 위상 조정기(13,14), 합파기(15) 및 서큘레이터(16)를 통하여 패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드(10)에 제공되며, 패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드(10)는 파장(λ1,λ2)의 광 신호(A2,B2)를 출력하되, 광 신호(A2)는 광 신호(A1)와 동일한 파장(λ1) 및 데이터 로직을 가지며, 광 신호(B2)는 광 신호(B1)와 동일한 파장(λ2)을 가지며 광 신호(A1)의 데이터 로직에 반전된 데이터 로직을 갖는다. 본 발명에서는 서큘레이터(16)로부터 제공되는 광 신호(A2,B2)를 필터(17)로 필터링하여 광 신호(B2)만을 광 출력 단자(18)로 제공한다. The present invention relates to an optical wavelength conversion device, wherein the optical wavelength conversion device of the present invention includes a Fabry-Perot semiconductor laser diode (10), and the optical input terminal 11 has an optical signal (A1) having a wavelength? 1 having data. Is provided, and the optical input terminal 12 is provided with an optical signal B1 of wavelength lambda 2 having a constant light level. The optical signals A1 and B1 are provided to the Fabry-Perot semiconductor laser diode 10 via the phase adjusters 13 and 14, the combiner 15 and the circulator 16, and the Fabry-Perot semiconductor laser diode 10 ) Outputs optical signals A2 and B2 of wavelengths λ1 and λ2, wherein optical signal A2 has the same wavelength λ1 and data logic as optical signal A1, and optical signal B2 is optical It has the same wavelength lambda 2 as the signal B1 and has inverted data logic in the data logic of the optical signal A1. In the present invention, the optical signals A2 and B2 provided from the circulator 16 are filtered by the filter 17 to provide only the optical signal B2 to the optical output terminal 18.
따라서, 본 발명은 저가인 패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드를 이용하여 광 신호의 파장을 간단히 변환시킬 수 있다는 효과가 있다. Therefore, the present invention has an effect that it is possible to simply convert the wavelength of the optical signal using a low-cost Fabry-Perot semiconductor laser diode.
Description
본 발명은 광 파장 변환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 패브리-페롯(Fabry-Perot) 반도체 레이저 다이오드를 이용하여 광 파장을 변화시키는 광 파장 변환기에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical wavelength converter, and more particularly, to an optical wavelength converter for changing an optical wavelength using a Fabry-Perot semiconductor laser diode.
대용량의 통신 수요를 충족하기 위하여 고속의 광 신호를 전기적 신호로 변 환시키지 않고 파장 분할 다중화 기술을 이용하여 광 신호 레벨에서 처리하는 전광 통신망이 널리 사용되고 있다. 이러한 파장 분할 다중화를 기반으로 하는 전광 통신망에서는 망이 복잡해짐에 따라 광 파장 변환 기술이 필수적으로 사용된다. Convert high-speed optical signals into electrical signals to meet the demands of high capacity communications All-optical networks that process at the optical signal level using wavelength division multiplexing techniques without switching are widely used. In all-optical networks based on such wavelength division multiplexing, optical wavelength conversion technology is indispensable as networks become more complex.
광 파장 변환을 위해서 반도체 레이저 증폭기에 서로 다른 파장을 갖는 두 광 신호를 주입하고, 반도체 레이저 증폭기에서 발생하는 교차 이득 변조, 교차 위상 변조, 4 광파 혼합 현상 등을 이용하여 광 파장을 변환시키는 방식이 제안되어 사용되고 있다. In order to convert the optical wavelength, two optical signals having different wavelengths are injected into the semiconductor laser amplifier, and the optical wavelength is converted by using the cross gain modulation, the cross phase modulation, and the four-wave mixing phenomenon generated in the semiconductor laser amplifier. It is proposed and used.
그러나, 상술한 광 파장 변환 방식은 고가의 반도체 레이저 증폭기를 사용하여야 한다는 단점이 있다. However, the above-described optical wavelength conversion method has a disadvantage of using an expensive semiconductor laser amplifier.
이러한 단점을 해결하기 위하여 반도체 레이저 증폭기 대신에 광 섬유를 활용하고 광 섬유에 파장이 다른 두 개의 광 신호를 인가할 때에 발생하는 교차 위상 변조나 4 광파 혼합 현상을 이용하는 방식이 제안되었으나, 그 효율이 낮고 광 섬유가 길어야 한다는 단점이 있다. In order to solve these disadvantages, a method of using a cross-phase modulation or a four-wave mixing phenomenon, which occurs when an optical fiber is used instead of a semiconductor laser amplifier and two optical signals having different wavelengths is applied to the optical fiber, has been proposed. The disadvantage is that it must be low and have a long optical fiber.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 저가의 패브리-패롯 반도체 레이저 다이오드를 이용하여 광 파장을 변환시키는 광 파장 변환기를 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve this problem, and an object of the present invention is to provide an optical wavelength converter that converts an optical wavelength using a low-cost Fabry-Parrot semiconductor laser diode.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 광 파장 변환 장치에 있어서, In order to achieve the above object, the present invention provides an optical wavelength conversion apparatus.
패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드와; 패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드의 다수의 발진 파장들 중에서 하나에 대응하는 파장을 갖는 제 1 광 신호를 입 력하는 제 1 입력 단자와; 패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드의 발진 파장들 중에서 제 1 광 신호의 파장이 아닌 파장을 가지며 일정한 전력을 갖는 제 2 광 신호를 입력하는 제 2 입력 단자와; 제 1 및 제 2 입력 단자의 제 1 및 제 2 광 신호의 위상을 패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드의 발진 파장의 위상과 일치시키는 제 1 및 제 2 위상 조정기와; 제 1 및 제 2 위상 조정기에 위상 조정된 제 1 및 제 2 광 신호를 합하는 합파기와; 제 2 광 신호의 파장에 대응하는 신호만을 필터링하여 광 출력 단자에 제공하는 필터와; 합파기의 출력을 패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드에 제공하며, 상기 패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드로부터 출력되는 광신호를 상기 필터에 제공하는 서큘레이터를 구비한다. Fabry-Perot semiconductor laser diode; Receiving a first optical signal having a wavelength corresponding to one of a plurality of oscillation wavelengths of a Fabry-Perot semiconductor laser diode A first input terminal; A second input terminal for inputting a second optical signal having a constant power and a wavelength other than the wavelength of the first optical signal among the oscillation wavelengths of the Fabry-Perot semiconductor laser diode; First and second phase adjusters for matching the phases of the first and second optical signals of the first and second input terminals with the phase of the oscillation wavelength of the Fabry-Perot semiconductor laser diode; A combiner for adding the first and second optical signals phase adjusted to the first and second phase adjusters; A filter for filtering only a signal corresponding to a wavelength of the second optical signal and providing the same to an optical output terminal; And a circulator for providing an output of the combiner to the Fabry-Perot semiconductor laser diode and providing an optical signal output from the Fabry-Perot semiconductor laser diode to the filter.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명에 따른 광 파장 변환기의 블록도로서, 도시된 바와 같이 본 발명은 패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드(10)를 구비하며, 패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드(10)의 특성을 이용하여 구현된다. 패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드(10)는 도 2a 에 도시된 바와 같이 여러 개의 파장에 대해서 발진 모드를 갖는 특성을 가지나, 예컨대 도 2 b 또는 도 2 c와 같이 패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드(10)의 발진 파장들 중에서 동일한 파장(λ1, λ2)의 외부 광이 제공되면 외부 광에 대응하지 않는 파장의 발진 모드가 억제되어 도 2 d에 도시된 바와 같이 파장(λ1, λ2)만이 출력된다.(실질적으로 파장(λ1, λ2)외의 파장 역시 출력되나, 그 크기가 미소함으로 무시할 수 있다.) 1 is a block diagram of an optical wavelength converter according to the present invention. As shown, the present invention includes a Fabry-Perot semiconductor laser diode 10 and is implemented by using the characteristics of the Fabry-Perot semiconductor laser diode 10. do. The Fabry-Perot semiconductor laser diode 10 has the characteristic of having an oscillation mode for several wavelengths as shown in FIG. 2A, but for example, the Fabry-Perot semiconductor laser diode 10 of FIG. 2B or FIG. When the external light of the same wavelengths λ1 and λ2 is provided among the oscillation wavelengths, the oscillation mode of a wavelength not corresponding to the external light is suppressed, and only the wavelengths λ1 and λ2 are output as shown in FIG. 2D. Wavelengths other than the wavelengths λ1 and λ2 are also output, but their size is negligible.)
본 발명은 패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드(10)의 이러한 특성을 이용하는 것으로서, 이하에서는 이를 구체적으로 설명한다. The present invention utilizes this property of the Fabry-Perot semiconductor laser diode 10, which will be described in detail below.
먼저, 본 발명은 두 개의 광 입력 단자(11),(12)를 구비하며, 광 입력 단자(11)에는 예컨데 패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드(10)의 발진 파장(λ1)으로 데이타를 표현하는 광 신호(A1)가 제공된다. 본 발명은 데이터인 광 신호(A1)의 파장(λ1)을 임의의 다른 파장(예컨대 λ2 : 패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드(10)의 발진 파장들 중 하나)로 변환시키기 위한 것이며, 이를 위해서 본 발명에서는 광 입력 단자(12)에 일정한 세기를 갖는 파장(λ2)의 광 신호(B1)를 제공하며, 위상 조정기(13,14)를 통하여 광 신호(A1, B1)들의 위상을 패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드(10)의 발진 신호와 동일한 위상을 갖도록 조정한다. First, the present invention includes two optical input terminals 11 and 12, and the optical input terminal 11 includes, for example, light representing data by the oscillation wavelength λ1 of the Fabry-Perot semiconductor laser diode 10. Signal A1 is provided. The present invention is for converting the wavelength [lambda] 1 of the optical signal A1, which is data, into any other wavelength (e.g., [lambda] 2: one of the oscillation wavelengths of the Fabry-Perot semiconductor laser diode 10). Provides an optical signal B1 having a wavelength λ2 having a constant intensity to the optical input terminal 12, and converts the phases of the optical signals A1 and B1 through the phase adjusters 13 and 14 to a Fabry-Perot semiconductor laser. Adjust to have the same phase as the oscillation signal of the diode 10.
위상 조정기(13,14)에서 위상이 조정된 광 신호(A1, B1)는 광 합파기(15)에서 합쳐진 후에 서큘레이터(circulator)(16)를 통하여 패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드(10)에 제공된다. 상술한 바와 같이 패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드(10)는 다수 파장의 발진 모드들 중에서 광 신호(A1, B1)의 파장(λ1, λ2)에 대응하는 파장(λ1, λ2)의 발진 모드만 살아남고, 일치하지 않는 발진 모드는 억제되므로 도 2 d와 같은 파장(λ1, λ2)을 갖는 광 신호(A2, B2)를 출력한다. The optical signals A1 and B1 whose phases are adjusted in the phase adjusters 13 and 14 are combined in the optical combiner 15 and then provided to the Fabry-Perot semiconductor laser diode 10 through a circulator 16. do. As described above, the Fabry-Perot semiconductor laser diode 10 survives only the oscillation modes of the wavelengths λ1 and λ2 corresponding to the wavelengths λ1 and λ2 of the optical signals A1 and B1 among the oscillation modes of the multiple wavelengths. Since the inconsistent oscillation mode is suppressed, optical signals A2 and B2 having wavelengths λ1 and λ2 as shown in FIG. 2D are output.
이때, 패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드(10)에서 출력되는 파장(λ1)의 광 신호(A2)는 광 신호(A1)의 데이터 로직에 대응하는 로직을 갖게 되나, 파장(λ2)의 광 신호(B2)는 광 신호(A1)의 데이터 로직에 상반되는 로직을 갖게 될 것이다. 즉, 패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드(10)의 전체 출력 전력은 일정하므로, 광 신호(A1)가 로직 1일 때에 광 신호(A2)는 이득이 크게 되나, 광 신호(B2)의 이득은 작아 지게 되고, 광 신호(A1)가 로직 0일 대에는 광 신호(A2)의 이득이 작아지게 되나 이와는 반대로 광 신호(B2)의 이득은 커지게 된다. 즉, 패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드(10)에서 출력되는 광 신호(B2)는 입력 광 신호(A1)와는 반대인 데이터 로직을 갖게되는 것이다. At this time, the optical signal A2 of the wavelength λ1 output from the Fabry-Perot semiconductor laser diode 10 has logic corresponding to the data logic of the optical signal A1, but the optical signal B2 of the wavelength λ2. ) Will have logic opposite to the data logic of optical signal A1. will be. That is, since the total output power of the Fabry-Perot semiconductor laser diode 10 is constant, the optical signal A2 has a large gain when the optical signal A1 is logic 1, but the gain of the optical signal B2 becomes small. When the optical signal A1 is at logic 0, the gain of the optical signal A2 becomes small, but on the contrary, the gain of the optical signal B2 becomes large. That is, the optical signal B2 output from the Fabry-Perot semiconductor laser diode 10 has data logic opposite to the input optical signal A1.
여기서, 패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드(10)에서 출력되는 광 신호(B2)는 입력 광 신호(A1)의 데이터 로직과 반대인 로직을 가지고 있으며, 광 신호(A1)의 파장(λ1)과는 상이한 파장(λ2)을 가지고 있다. 즉, 광 신호(B2)는 광 신호(A1)와 동일한 데이타(물론 데이터 로직이 반대이나, 이는 인버터로 반전시키면 용이하게 원래의 로직으로 복원시킬 수 있다.)를 가지나 파장만이 λ1에서 λ2로 변경된 상태임을 알 수 있다. Here, the optical signal B2 output from the Fabry-Perot semiconductor laser diode 10 has logic opposite to the data logic of the input optical signal A1 and is different from the wavelength λ1 of the optical signal A1. It has a wavelength λ2. That is, the optical signal B2 has the same data as the optical signal A1 (of course, the data logic is reversed, but it can be easily restored to the original logic by inverting it with an inverter), but only the wavelength from λ1 to λ2. You can see that it has changed.
패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드(10)의 광 신호(A2, B2)는 서큘레이터(16)를 통하여 밴드패스필터(17)에 제공되며, 밴드패스필터(17)는 파장(λ2)의 광 신호(B2)만을 통과시켜 광 출력 단자(18)에 제공한다. 즉, 광 출력 단자(18)에는 광 신호(A1)의 데이터 로직을 유지(실질적으로 로직이 반전된)하면서 파장만이 λ1에서 λ2로 변경된 광 신호(B2)가 제공되는 것이다. The optical signals A2 and B2 of the Fabry-Perot semiconductor laser diode 10 are provided to the bandpass filter 17 through the circulator 16, and the bandpass filter 17 is an optical signal having a wavelength? 2. Only B2) is passed through and provided to the light output terminal 18. That is, the optical output terminal 18 is provided with the optical signal B2 whose wavelength is changed only from λ1 to λ2 while maintaining the data logic of the optical signal A1 (substantially inverted logic).
이와 같이 본 발명에서는 저가인 패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드를 이용하여 광 신호의 파장을 간단히 변환시킬 수 있다는 효과가 있다. As described above, in the present invention, the wavelength of the optical signal can be easily converted using a low-cost Fabry-Perot semiconductor laser diode.
도 1은 본 발명에 따른 광 파장 변환 장치의 블록도, 1 is a block diagram of an optical wavelength conversion device according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 광 파장 변환 장치에서 파장 변환 상태를 설명하기 위한 도면. 2 is a view for explaining a wavelength conversion state in the optical wavelength conversion device according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
11, 12 : 광 입력 단자 13, 14 : 위상 조정기 11, 12: optical input terminal 13, 14: phase adjuster
15 : 합파기 16 : 서큘레이터 15: combiner 16: circulator
17 : 밴드패스필터 18 : 광 출력 단자 17: band pass filter 18: optical output terminal
10 : 패브리-페롯 반도체 레이저 다이오드 10: Fabry-Perot semiconductor laser diode
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