KR100194803B1 - 다채널 전송시스템에서 광섬유 회절격자를 이용한 다파장 정렬장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파장 분할 다중방식을 이용하는 다채널 광전송시스템에서 각 광원의 파장을 채널간의 파장간격이 비등간격이면서도 시스템간의 채널 재현성(또는 호환성)이 있게 정렬시켜 다중화하는데 있어서, 채널 정렬에 필요한 기준파장들을 얻기 위해 서로 다르게 설정된 특정파일들을 반사시켜줄 수 있는 회절격자들을 마스크패턴에 의해 제작하고, 이를 이용하여 광섬유내 상응하는 파장을 반사시켜 줄 수 있는 회절격자를 생성시키며, 광섬유내 삽입 생성된 광섬유회절격자를 이용하여 비등간격의 기준파장들을 정렬시키고, 흔들어줌(dithering) 방식에 의해 각 광원의 중심파장을 이러한 반사기준파장들에 일치시켜 정렬 다중시키는 방법으로 4광파혼합효과에 의한 잡음을 억제시키고 시스템간의 채널호환성을 유지시켜 줄 수 있는 시스템을 구현 가능하게 한다.

Description

다채널 전송시스템에서 광섬유 회절격자를 이용한 다파장 정렬 장치

제1a도는 비등간격 파장간격을 갖는 기준파장들을 정렬시킬 수 있는 광섬유 회절격자의 예시도.

제1b도는 광섬유 회절격자의 투과 특성도.

제2도는 본 발명에 따른 광섬유 회절격자를 이용한 다채널 광원의 파장 정렬 장치의 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 다중화부 2 : 중첩기

3 : 광원 4 : r-f 신호발생원

5 : 광섬유 회절격자 6 : 광 검출기

7 : 록인 증폭기 8 : 비례/적분/미분 회로

9 : 광원 구동기

본 발명은 채널간격이 조밀한 파장(또는 광주파수, 이하 '파장'이라 함) 분할 다중 전송시스템에서 광섬유 4광파혼합효과에 의한 크로스토크(crosstalk)를 억제하면서 시스템간의 호환성을 유지시켜 줄 수 있는 다파장 정렬 장치에 관한 것이다.

파장분할 다중전송은 서로 다른 파장을 갖는 채널들을 한데 묶어 한가닥의 광섬유를 통해 전송함으로써 전송량을 늘리는 전송기술로서 수신축은 채널별로 파장 식별이 가능한 광필터를 사용하여 원하는 채널의 정보를 추출한다.

광신호 채널을 묶는 방법으로는 두가지 방법이 응용되어 왔으며, 하나는 채널간의 4광파 혼합효과(FWM : Four Wave Mixing)에 의한 잡음을 줄이기 위해 채널간격을 서로 다르게 배열하는 방법이고, 다른 하나는 시스템의 호환성을 유지하고 구성을 단순화시키기 위해 등간격의 채널설정 방식을 취하는 것이다.

전자는 채널간격의 재현성을 얻기가 힘들어 시스템간의 호환성을 위해 별도의 기술이 요구되며, 후자인 경우는 4 광파혼합 효과에 의한 잡음으로 시스템의 잡음대성능비가 떨어지는 단점을 갖는다.

여기서 4광파혼합 효과라 함은 여러파장의 광신호가 동일 광섬유를 타고 전송될 때 광섬유가 갖고 있는 비선형 특성에 의해 임의의 세파장간의 합 또는 차에 해당되는 파장이 발생되며, 이러한 파장이 광섬유를 통해 전송되는 또 다른 파장 값과 일치될 때 신호 파형에 왜곡을 초래하는 현상으로 채널간 파장간격이 등간격일 때 심하게 왜곡된다.

본 발명은 파장 분할 다중기술을 이용한 다채널 광전송시스템에서 4광파혼합 효과를 줄이고 시스템간의 호환성을 유지시키며, 채널 분리 추출을 위한 광필터로서의 사용 잇점도 갖는 광섬유 회절격자를 이용한 다파장 정렬 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광섬유회절격자를 이용한 다파장 정렬 장치는, 다수의 광원과, 상기 다수의 광원으로부터의 광파장을 다중화하여 출력을 입력받아 미리 정해진 특정파장에 대해 투과 또는 반사시키는 광섬유 회절격자와, 상기 광섬유 회절격자의 출력단에 연결되어 광원의 중심파장이 상기 광섬유 회절격자의 특정파장의 위치를 벗어남에 따른 오차를 검출하는 광검출기와, 상기 각각의 광원의 바이어스 전류에 수 kHz의 무선 주파수를 인가시켜 각각 광원의 파장을 흔들어 주기 위한 무선 주파수(radio-frequency) 신호를 발생하는 r-f 신호 발생원과, 상기 r-f 신호 발생원의 출력 신호를 입력받아 상기 광검출기에 의해 검출된 오차신호를 증폭하는 록인 증폭기와, 상기 록인 증폭기의 출력을 입력받아 오차신호에 상응하는 직류 바이어스로 출력하는 비례/적분/미분회로와, 상기 r-f 신호 발생원의 출력과 상기 비례/적분/미분 회로의 직류 바이어스 출력을 중첩시킨 신호를 입력받아 광원을 구동하는 방원 구동기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.

본 발명은 파장 분할 다중방식을 이용하는 다채널 광전송시스템에서 각 광원의 파장을 채널간의 파장간격이 비등간격이면서도 시스템간의 채널 재현성(또는 호환성)이 있게 정렬시켜 다중화하는데 있어서, 채널 정렬에 필요한 기준파장들을 얻기 위해 서로 다르게 설정된 특정파장들을 반사시켜 줄 수 있는 회절격자 마스크패턴을 제작하고, 이를 이용하여 광섬유내 상응하는 파장을 반사시켜 줄 수 있는 회절격자를 생성시키며, 광섬유내 삽입 생성된 광섬유 회절격자를 이용하여 비등간격의 기준파장들을 설정하고, 흔들어줌(dithering) 방식에 의해 각 광원의 중심파장을 상기 광섬유 회절격자에 의해 설정된 기준파장에 일치시켜 정렬 다중화시키는 방법으로 4광파혼합효과에 의한 잡음을 억제시키고, 시스템간의 채널호환성을 유지시켜 줄 수 있는 시스템을 구현한다.

광섬유 회절격자를 이용한 다채널 파장 정렬방식은 미리 비등간격 특성을 갖게 설계된 마스크 패턴에 의해 제작된 광섬유 회절격자를 이용하고, 각 광원의 중심파장을 흔들어줌 방식에 의해 광섬유내 각 회절격자가 제공해주는 기준파장들을 각각 일치시켜 정렬시킨 후 다중결합시키는 방법으로서, 4광파혼합 효과에 의한 크로스토크 잡음을 효율적으로 억제시키고, 각 시스템에 사용되는 광섬유 회절격자를 같은 마스크를 사용하여 효율적으로 복제할 수 있으므로 같은 광섬유 회절격자를 사용하는 시스템간의 채널간 호환성을 갖게 할 수 있다.

광섬유 회절격자에 의해 반사되는 파장은 마스크패턴에 의해 광섬유내 생성된 회절격자의 격자주기에 의해 결정되며, 기본파 회절특성을 고려하면 반사파장 λ_i는 2n(여기서 _i는 λ_i발생에 필요한 격자주기, n은 광섬유 모드지수를 의미함)에 의해 정해진다. 따라서 반사파장 λ_i, λ₂, …, λ_N…을 얻기 위해서는 이에 해당하는 격자주기가 _i, ₂, …, _N…인 회절격자들이 광섬유내 형성되어야 한다.

제1a도는 광섬유의 상세 구성도로서 광섬유내 일렬로 형성된 회절격자를 보이고 있으며, b도는 회절격자들을 통과하고 난 후의 빛의 투과 특성도이다.

도면에서 a도는 상기 수식에 입각하여 설계된 격자주기에 의해 제작된 광섬유 회절격자로서, 채널로킹을 위한 기준 파장들을 반사시키는 기능을 하며, b도는 연속스펙트럼을 갖는 광원을 이러한 광섬유 회절격자에 통과시킨 후 투과되어 나온 빛의 스펙트럼을 보인 것으로 해당 파장의 빛이 반사로 인해 소멸됨을 알 수 있다. 각 광원의 중심파장의 정렬은 이와 같이 회절격자 투과특성의 최소치에 각각 정렬시킴으로서 가능하며, 이때 4광파혼합 효과를 고려하여 광섬유 회절격자의 기준 파장들이 비등간격 특성을 갖게 격자주기를 설계함으로써 최종적으로 정렬된 광원들의 중심 파장간의 4광혼합 효과를 줄인다.

제2도는 본 발명에 따른 다파장 정렬 장치의 일실시예를 도시한 것으로, 3채널 파장 정렬장치를 도시한 것이다.

도면에 도시한 구성은, 각 광원(3)의 중심파장을 광섬유내 각 회절격자(5)의 기중파장에 정렬시키는 방법을 보인 것으로, 광파장 다중시스템에서 통상 사용되는 채널 로킹 방법 중 하나인 흔들어줌(dithering) 방식을 사용한다.

각각의 광원(3)의 바이어스 전류에 수 kHz 근방에서 수백 Hz 간격으로 떨어진 값을 갖는 무선 주파수(radio-frequency) 신호 발생원(4)의 신호들을 각각 중첩 인가함으로써 각 광원의 중심파장을 흔들어 주며, 각 광원(3)의 출력은 다중화부(1)에서 다중 채널 광신호로 되어 출력되는 동시에 광섬유 회절격자(5)로 입력되며, 광섬유 회절격자로 입력된 다중채널의 중심파장의 흔들림은 상응하는 기준파장을 제공하는 회절격자의 투과 특성의 최소치 주위를 주기적으로 왕복하여 최소치 중심으로부터 변위차를 초래한다.

광원의 중심파장이 광섬유 회절격자의 최소 투과 파장과 일치하는 경우는 변위가 기준파장을 중심으로 왕복하나 어긋나는 경우에는 변위차가 기준파장의 위치를 벗어나게 되어 상응하는 오차신호가 발생되며, 그 차가 광섬유 회절격자(5)의 출력단에 위치한 광검출기(6)에 의해 검출된다.

상기 광검출기(6)에 의해 검출된 상기 r-f 신호 발생원(4)의 출력을 입력받는 록인 증폭기(7)와 비례/적분/미분회로(8)를 거쳐 오차신호에 상응하는 직류바이어스로서 나타나며, 이 직류 바이어스는 중첩기(2)를 거쳐 r-f(radio-frequecy) 신호 발생원의 신호(4)와 다시 중찹된 후 해당 광원의 구동기(9)에 각각 입력되고, 최종적으로 광원(3)의 중심파장을 제어하는데 사용된다.

이와 같은 과정이 각 광원에 의해 발생되는 오차신호가 '0'이 될 때까지 즉, 광원의 중심파장이 회절격자가 투과시키는 기준파장에 정확히 일치될 때까지 반복됨으로써 각 광원(3)은 비등간격의 이미 설계된 파장의 위치에 정렬될 수 있다.

따라서, 본 발명은 재현성있게 제작된 광섬유 회절격자를 이용하여 광섬유 회절격자가 주는 기준파장들에 다채널 광원의 파장들을 각각 안정되게 정렬하고, 역다중부에 동일한 특성을 갖는 광섬유 회절격자를 사용함으로써 별도의 튜닝기능없이 채널의 분리 추출이 가능하여 시스템간의 호환성이 유지되며, 광섬유 회절격자로부터 발생되는 기준 파장들간의 간격을 서로 다르게 설정 및 제작함으로써 광섬유의 4광파혼합에 의한 크로스토크를 억제할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 전술한 실시예 및 도면에 한정되는 것은 아니다.

Claims (3)

1. 다수의 광원(3)과, 상기 다수의 광원(3)으로부터의 광파장을 다중화하여 출력하는 다중화 수단(1)과, 상기 다중화 수단(1)의 출력인 다중 출력을 입력받아 미리 정해진 특정파장을 반사시키는 광섬유 회절격자(5)와, 상기 광섬유 회절격자(5)의 출력단에 연결되어 광원의 중심파장이 상기 광섬유 회절격자(5)의 특정파장의 위치를 벗어남에 따른 오차를 검출하는 광검출기(6)와, 상기 각각의 광원(3)의 바이어스 전류에 각각 광원의 파장을 흔들어 주기 위한 수 kHz 근방에서 수백 Hz 간격으로 떨어진 값을 갖는 무선 주파수(radio-frequency) 신호를 발생하는 r-f 신호 발생원(4)과, 상기 r-f 신호 발생원(4)의 출력 신호를 입력받아 상기 광검출기(6)에 의해 검출된 오차신호를 증폭하는 록인 증폭기(7)와, 상기 록인 증폭기(7)의 출력을 입력받아 오차신호에 상응하는 직류 바이어스로 출력하는 비례/적분/미분회로(8)와, 상기 r-f 신호 발생원의 출력과 상기 비례/적분/미분 회로(8)의 출력을 중첩시킨 신호를 입력바당 광원을 구동하는 광원 구동기(9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 회절격자를 이용한 다파장 정렬 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 광섬유 회절격자는 투과 또는 반사하는 파장들의 간격이 비등간격이 되도록 구성한 것을 특징으로 하는 광섬유 회절격자를 이용한 다파장 정렬 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 광섬유 회절격자는, 채널의 분리 및 추출을 재현성 있게 하기위해 역다중부에 사용되는 광섬유 회절격자와 동일한 것으로 구성한 것을 특징으로 하는 광섬유 회절격자를 이용한 다파장 정렬 장치.