KR100216529B1 - 배열 도파로 격자를 이용한 파장정렬장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파장 분할 다중 광전송기술을 이용한 다채널 광전송 시스템에서 배열 도파로 격자(AWG)를 이용한 파장 정렬 장치에 관한 것으로서, 특히 파장 간격을 정렬시켜 시스템사이의 채널을 재현성(또는 호환성)있게 다중화하고자 한다.

상기 채널에 필요한 기준파장은 배열 도파로 격자의 투과 특성에 의해 결정하는데, 설정된 특정 파장들을 투과시켜 줄 수 있는 배열 도파로 격자는 마스크 패턴에 의해 제작되고, 마스크 패턴에 의해 제작된 배열 도파로 격자를 이용하여 실리콘 기판에 제작된 마스크에 상응하는 파장을 투과시켜 줄 수 있는 배열 도파로 격자를 생성시키며, 실리콘 기판에 생성된 배열 도파로 격자를 이용하여 등간격(비등간격)의 파장을 투과시킴으로써, 4광파 혼합효과에 의한 잡음을 억제시킬 수 있는 비등간격의 채널 설정이 가능하며, 시스템사이의 채널 호환성을 유지시켜 줄 수 있는 다채널 광전송 시스템을 구현할 수 있다.

Description

배열 도파로 격자를 이용한 파장정렬장치{Channel locking device with a AWG}

본 발명은 배열 도파로 격자(arrayed waveguide grating, AWG)를 이용한 파장정렬장치에 관한 것이다.

종래에는 광주파수(또는 파장)를 달리하는 채널들을 한데 묶어 한 가닥의 광섬유 전송로를 통해 전송하는 광주파수(또는 파장) 분할 다중 전송은, 전송 용량을 대용량화하는 광전송 기술로서 신호를 받는 측은 채널별로 파장 식별이 가능한 광필터 및 광섬유 격자(fiber grating)를 사용하여 원하는 채널의 파장을 추출하였다.

종래 신호 채널의 파장을 묶는데는 크게 두 가지가 사용되어 왔다.

그 하나는 채널사이의 4광파 혼합효과(four wave mixing, FWM)에 의한 잡음을 줄이기 위해 채널 간격을 서로 다르게 정렬하는 것이다.

다른 하나는 시스템의 호환성을 유지하고 구성을 단순화시키기 위해 채널을 등간격으로 설정하였다.

전자의 경우는 채널 간격의 재현성을 얻기가 힘들어 시스템사이의 호환성을 위해 별도의 기술이 요구된다.

후자의 경우는 입력 광세기가 크고 위상이 정합되면 4광파 혼합효과에 의한 잡음으로 시스템의 성능을 저하시키는 단점을 갖는다.

4광파 혼합효과라 함은 여러 파장의 광신호가 하나의 광섬유로 전송하는 경우 광섬유가 갖고 있는 비선형 특성에 의해 광세기가 크고 위상이 정합되면 임의의 두 파장 사이의 차에 해당하는 새로운 파장의 빛이 생성되는 것을 말한다.

새로 생성된 파장의 빛이 광섬유를 통해 전송되는 이웃한 또 다른 파장값의 빛과 일치될 때 신호 파형에 왜곡을 초래하는 현상으로 특히 채널사이의 파장 간격이 등간격일 때 4광파 혼합효과가 심하게 나타난다.

상기 단점을 해결하기 위해 본 발명은, 파장 분할 다중 다채널 광전송 시스템에서 광섬유 4광파 혼합효과에 의한 누화(crosstalk)를 억제하기 위해 등간격 및 비등간격으로 파장을 정렬시켜 다채널 광전송 시스템사이의 호환성을 유지시켜 줄 수 있는 파장 정렬 방식으로 배열 도파로 격자의 투과특성을 이용하여 광원을 정렬한다.

그리고 흔들어줌을 이용하여 배열 도파로 격자를 이용한 다채널 광전송 시스템에서 파장 정렬은 미리 등간격(비등간격)특성을 갖도록 설계된 마스크 패턴에 의해 제작된 배열 도파로 격자를 이용하고, 각 광원의 중심파장을 흔들어줌에 의해 배열 도파로 격자가 제공해주는 투과 기준파장들에 각각 일치시켜 광원을 정렬시킨 후 다중결합시킨다.

비등간격으로 채널을 설정하면, 4광파 혼합효과에 의한 누화(crosstalk) 잡음을 효율적으로 억제시킬 수 있다.

따라서 각각의 다채널 광전송 시스템에 사용되는 배열 도파로는 같은 마스크를 사용하여 효율적으로 복제할 수 있으므로, 같은 배열 도파로 격자를 사용하는 경우 다채널 광전송 시스템사이의 채널이 호환성을 갖도록 하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 배열 도파로 격자의 투과 특성도.

도 2는 본 발명이 적용되는 배열 도파로 격자를 이용한 다채널 광원의 파장정렬 블럭구성도.

도면의주요부분에대한부호의설명

1 : 광원 2 : 신호 발생기

3 : 배열 도파로 격자 4 : 광 검출기

5 : 로킹 증폭기 6 : 비례/적분/미분기

7 : 광원 구동기 8 : 중첩기

9 : 온도 조절기 10 : 광섬유 커플러

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배열 도파로 격자에 의해 투과되는 파장은 마스크 패턴에 의해 실리콘 기판에 생성된 배열 도파로 격자에 의해 결정되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 배열 도파로 격자(AWG)의 투과 특성도이다.

도 1은 실리콘 기판에 형성된 배열 도파로 격자들을 통과하고 난 후의 빛의 투과특성을 보인 것으로, 연속 스펙트럼을 갖는 광원을 배열 도파로 격자에 통과시킨 후 투과되어 나온 빛의 스펙트럼을 나타낸 것이다.

그러므로 빛의 스펙트럼에 따라 해당 파장의 빛이 투과되어 나오는 것을 알 수 있다.

각 광원의 중심파장의 정렬은 상기와 같이 배열 도파로 격자의 투과특성의 최대치 파장에 각각 정렬시킴으로서 가능하다.

이때 최대투과 파장은 4광파 혼합효과를 고려하여 비등간격 특성을 갖도록 배열 도파로 격자를 설계함으로써, 정렬된 광들이 광섬유를 통해 전송되면서 생성되는 4광파 혼합효과를 줄일 수 있다.

도 2는 본 발명이 적용되는 배열 도파로 격자를 이용한 다채널 광원의 파장정렬 블럭구성도이다.

그 구성을 살펴보면, 각 광원의 중심파장을 오차신호가 0이 될 때까지 제어하는 다수개의 광원 구동기(Laser Diode Driver)(7)와, 광원 구동기(7)의 제어를 받아 여러개의 광을 발생하는 광원(1)과, 광원의 바이어스 전류에 일정 주파수 근방에서 일정 주파수 간격으로 떨어진 값을 갖는 신호를 각각 인가해 각 광원의 중심파장을 흔들어주는 신호 발생기(2)와, 상기 중심파장의 흔들림으로 최대 투과 파장점 주위를 주기적으로 왕복하여 중심으로부터 변위차를 초래하는 기준파장을 제공하는 배열 도파로 격자(3)와, 배열 도파로 격자의 온도를 일정하게 하여 기준파장을 결정하는 온도조절기(Temp. Controller)(9)와, 배열 도파로 격자(3)의 출력단에 위치하여 상기 신호를 전송 신호와 입사신호로 나누는 광섬유 커플러(10)와, 상기 입사신호를 받아 오차신호를 검출하는 광검출기(4)와, 검출된 오차신호에 상응하는 바이어스 전류를 산출하는 다수개의 로킹증폭기(5), 비례/적분/미분기(6)와, 산출된 바이어스 전류와 상기 신호 발생기에서 나온 신호를 중첩하여 상기 광원 구동기로 입력하는 다수개의 중첩기(8)로 구성되어 있다.

이와같은 구성에 따른 작용을 살펴보면 다음과 같다.

각 광원의 중심파장을 배열 도파로 격자가 주는 최대 투과 파장의 위치에 정렬시키는 것이다.

또한 파장 분할 다중 다채널 광전송 시스템에서 통상 사용되는 채널 로킹의 하나인 흔들어줌(dithering)을 사용한다.

각각의 광원(1)의 바이어스 전류에 수 ㎑ 근방에서 수백 ㎐ 간격으로 떨어진 값을 갖는 신호들을 신호발생기(2)를 통해 각각 인가함으로써 각 광원의 중심파장을 흔들어 준다.

중심파장의 흔들림은 기준파장을 제공하는 배열 도파로 격자(3)의 최대 투과 파장점 주위를 왕복하나 어긋나는 경우에는 변위차가 기준파장의 위치를 벗어나게 되어 그에 상응하는 오차신호가 발생된다.

한편 상기 배열 도파로 격자(3)의 온도를 일정하게 하고 기준투과파장을 온도조절기(9)에 의해 결정한다.

상기 배열 도파로 격자(3)의 출력단에 위치한 광섬유 커플러(10)에서 신호가 나누어져 하나는 전송되고, 다른 하나는 광검출기(4)에 입사되어 오차신호가 검출된다.

검출된 신호는 다수개의 로킹증폭기(5)와 비례/적분/미분기(6)를 거쳐 오차신호에 상응하는 바이어스 전류로 나타나며, 신호 발생기(2)애서 나온 신호와 다시 중첩기(8)에서 중첩된 후 해당 광원 구동기(7)에 각각 입력되어 최종적으로 광원(1)의 중심파장을 제어하는데 사용된다.

상기와 같은 과정이 각각의 광원에 의해 발생되는 오차신호가 0이 될 때까지 반복된다.

즉 광원의 증심파장이 배열 도파로 격자가 투과시키는 기준파장에 정확히 일치될 때까지 계속된다.

그러므로 각 광원(1)은 비등간격(등간격)의 기 설계된 배열 도파로 격자(3)의 최대 투과파장 위치에 정렬된다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 배열 도파로 격자가 주는 기준파장들에 광원들의 파장을 각각 안정되게 정렬하고, 역다중부에 동일한 특성을 갖는 배열 도파로 격자를 사용함으로써, 별도의 조절기능 없이 채널의 분리/추출이 가능하여 다채널 광전송 시스템사이의 호환성을 유지할 수 있고, 또한 배열 도파로 격자로부터 발생되는 기준 파장들 사이의 간격을 서로 다르게 설정 및 제작하면 광섬유의 4광파 혼합효과에 의한 누화(crosstalk)를 억제할 수 있다.

Claims (4)

1. 파장분할 다중전송 기술을 이용한 다채널 광전송 시스템에서 광원의 파장을 정렬하는 파장정렬장치에 있어서,

   각 광원의 중심파장을 제어하는 다수개의 광원 구동기(7)와;

   다수개의 광원 구동기(7)의 제어를 받아 여러개의 광을 발생하는 다수개의 광원(1)과;

   광원의 바이어스 전류에 일정 주파수 근방에서 일정 주파수 간격으로 떨어진 값을 갖는 신호를 각각 인가해 각 광원의 중심파장을 흔들어주는 신호 발생기(2)와;

   상기 중심파장의 흔들림으로 중심으로부터 변위차를 초래하는 기준파장을 제공하는 배열 도파로 격자(3)와;

   배열 도파로 격자의 온도를 일정하게 하여 기준파장을 결정하는 온도조절기(9)와;

   배열 도파로 격자의 츨력단에 위치하여 상기 신호를 전송 신호와 입사신호로 나누는 광섬유 커플러(10)와;

   상기 입사신호를 받아 오차신호를 검출하는 광검출기(4)와;

   검출된 오차신호에 상응하는 바이어스 전류를 산출하는 다수개의 로킹증폭기(5) 및 비례/적분/미분기(6)와;

   산출된 바이어스 전류와 상기 신호 발생기(2)에서 나온 신호를 중첩하여 상기 광원 구동기(7)로 입력하는 중첩기(8)로 구성된 것을 특징으로 하는 배열 도파로 격자를 이용한 파장정렬장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 광원 구동기(7)는

   오차신호가 '0'이 될 때까지 반복 제어하는 것을 특징으로 하는 배열 도파로 격자를 이용한 파장정렬장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 배열 도파로 격자(3)는

   최대 투과 파장 주위를 주기적으로 왕복하여 중심으로부터 변위차를 일으키는 것을 특징으로 하는 배열 도파로 격자를 이용한 파장정렬장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 배열 도파로 격자(3)는

   4광파 혼합효과에 의한 체널사이의 누화를 줄이기 위해 기준파장들의 간격이 비등간격이 되도록 제작되는 것을 특징으로 하는 배열 도파로 격자를 이용한 파장정렬장치.

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