KR100223033B1 - 다파장 채널 투과형 광 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파장 분할 다중 대용량 광통신에 있어서 여러 파장의 신호를 동시에 분리하는데 응용이 가능하고, 또한 집적화 할 수 있는 다파장 투과형 광 필터에 관한 것이다. 제안된 필터의 구조는 한 개의 사냑 루프(Sagnac loop)와 루프 안의 대칭적인 위치에 반사 파장이 서로 다른 여러 쌍의 브레그(Bragg) 격자들이 자리하고 있으며, 루프의 정 중앙에 위치한 격자는 한 개의 격자로 되어 있다. 이 구조는 여러 파장 채널을 동시에 투과시키면서도 선택하고자 하는 파장 채널의 증가에 따른 신호 광의 강도 감소가 없는 특징을 갖는다. 사냑 루프(Sagnac loop)에서 서로 반대로 진행한 광 신호의 위상을 조절하기 위해 루프 안에 열팽창 또는 인장 및 수축 기능이 추가되었다. 본 발명은 여러 파장을 사용하는 파장 분할 다중 광통신에 있어서 광원의 주파수 안정화(frequency stabilization)와 광 네트워크에서 다파장 채널 분리 소자 등으로 응용될 수 있다.

Description

다파장 채널 투과형 광 필터

본 발명은 다파장 채널 투과형 광 필터에 관한 것으로, 특히 파장 분할 다중 대용량 광통신에 있어서 다파장 채널 신호를 분리하는 기능을 갖고, 또한 동시에 분리하고자 하는 채널의 수에 관계없이 투과되는 신호 광의 강도가 동일한 특성을 갖는 다파장 채널 투과형 광 필터에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 브레그 격자를 이용한 다파장 채널 투과형 광 필터에 관련된 것이다. 종래의 기술로는 단일 파장 채널 투과형 광 필터, 여러개의 사냑 루프를 이용한 집적형 다파장 채널 투과 광 필터 등이 있다.

파장(주파수) 분할 다중 대용량 광통신에 있어서 여러 파장(주파수) 채널의 파장(주파수)의 안정화 및 표준화가 필요하며, 또한 이 다파장 채널 신호를 분리하는 소자들의 확보가 중요하다. 이러한 다파장 채널의 광통신에서 여러 채널 신호를 분리하기 위해서는 기존의 단일 파장용 광 필터를 여러개 사용하는 방법이 시도될 수 있으나 이 방법은 부피가 커져 시스템 구성에 효과적이지 못하다. 그동안 여러 가지 형태의 광 필터가 연구되어 왔다. 단일 파장 광 필터로는 부피가 큰 벌크(bulk)형의 광 필터, 광섬유에 자외선 레이저 광원을 조사하여 제작한 광섬유 브레그 격자(Bragg grating) 필터 등이 있다. 다파장 채널을 동시에 분리할 수 있는 광 필터로는 실리카 웨이퍼 위에 배열된 도파로 격자(arrayed-waveguide grating)를 이용한 간섭 계형 광 필터(참고 자료 : Electronics Letters, vol. 30, 642-643, 1994)와 반사형 또는 투과형 회절 격자에서 회절 되는 각각의 다른 파장 신호를 광섬유나 광도파로의 공간적인 배치로 분리해 내는 구조의 광 필터 등이 있다. 다파장용 실리카 도파로 간섭계 필터는 최근에 많은 발전을 보이고 있으나 이 필터는 일정한 파장(주파수) 간격으로 분리하는 특성과 원하는 채널만을 선택적으로 뽑아 내는데 다소 어려운 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 반사형 광 필터인 브레그 격자를 사용하여 투과형 광 필터를 구성하고, 특히 여러 파장 채널을 동시에 투과시키면서도 채널 수 증가에 따른 신호의 강도 감소 문제를 해결할 수 있는 다파장 채널 투과형 광 필터를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다파장 채널 투과형 광 필터는 한 개의 사냑 루프와, 상기 사냑 루프의 광 커플러를 중심으로 대칭인 위치에 위치하며 동일한 파장 선택 특성을 갖는 각각의 브레그 격자쌍과, 상기 각각의 브레그 격자쌍의 파장 선택 특성을 다르게 하여 선택하고자 하는 채널 수에 따라 출력되는 신호의 강도가 변하지 않도록 하는 다수의 광섬유 길이 조정 장치로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 사냑 루프(Sagnac loop)를 이용한 광섬유 투과형 광 필터의 구조도.

도 2는 여러개의 사냑 루프를 사용한 다파장 채널 투과형 광 필터의 구조도.

도 3은 본 발명에서 제안한 한 개의 사냑 루프를 이용한 다파장 채널 투과형 광 필터의 구조도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명

1 : 입력단 2,33 : 3 dB DC 광 커플러

3,31 : 사냑 루프 4,23,24,25 : 브레그 격자

5 : 출력단 21,22 : 1xN 광 커플러

32,34,35,36,37 : 브레그 격자

38,39,40 : 광섬유 길이 조정 장치LMD(length matching device)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 기존에 보고된 브레그 격자와 광 커플러, 광섬유 사냑 루프를 이용한 단일 파장용 투과형 광 필터의 구조이다. 입력단(1)에 입사된 신호(λ1 내지 λn)는 3 dB DC 광 커플러(2)에서 둘로 나뉘어 서로 반대 방향으로 사냑 루프(3)내를 진행한다. 입사된 신호(λ1 내지 λn)중에서 브레그 격자(4)에서 결정되는 파장 신호(λ1)는 반사되어 원래 진행하던 것과는 반대 방향으로 진행한 뒤에 3 dB DC 광 커플러(2)에서 다시 만날 때 투과되는 쪽으로 결합된다. 반면에 입사된 신호(λ2 내지 λn)는 브레그 격자(4)에서 반사되지 않고 사냑 루프(3)내를 진행하던 방향(6)으로 계속 진행하여 3 dB DC 광 커플러(2)에서 다시 만날 때 입력단으로 되반사 된다. 결과적으로 브레그 격자(4)의 파장 특성에 따라 결정되는 파장 채널만 출력단(5) 쪽으로 나오는 투과형 필터로써 기능을 수행하게 된다.

도 2는 기존의 집적형 다파장 광 필터의 구조이다. 사냑 루프(3) 안에 두 개의 1xN 광 커플러(21 및 22)를 장치함으로써, 결과적으로 도 1과 같은 광 필터 N개를 집적시킨 것인데, 각 브레그 격자(23 내지 25)의 파장 특성을 서로 다르게 하여 다파장 채널을 동시에 분리시키는 기능을 갖도록 하였다. 도면에서는 3개의 채널을 예로 들어 도시하였으며, 투과되는 파장 성분 λ1, λ2, λ3 의 일부인 λ1, λ2, λ3 가 반사 신호에 섞여 출력되게 된다. 또한, 동시에 선택하고자 하는 파장 채널의 수가 증가할수록 1xN 광 커플러(21 및 22)에서 발생하는 광 손실이 커지므로 분리되는 파장 성분의 강도가 작아지는 단점이 있다.

제 3 도는 본 발명에 따른 다파장 채널 투과형 필터의 구조이다. 도 2의 구조와는 달리 한 개의 사냑 루프(31)를 사용한다. 대신 사냑 루프(31)의 한 가운데 위치한 한 개의 브레그 격자(32) 외에는 사냑 루프(31)의 광 커플러(33)를 중심으로 서로 대칭적인 위치에 파장 선택 특성이 동일한 각각의 브레그 격자(34, 35 및 36, 37)들을 두었고, 광섬유 길이 조정 장치(38 내지 40)를 사용해 각 격자들의 파장 선택 특성을 서로 다르게 하여 다파장 채널을 동시에 투과시키는 기능을 갖도록 하였다. 도 3은 3개의 채널을 예로 들어 도시한 것이다. 이 구조에서는 1xN 광 분파기에 의한 광손실이 없기 때문에 동시에 선택하고자 하는 채널의 수와 무관하게 원래 입력 신호와 거의 같은 강도의 신호를 투과시킬 수 있다. 광 커플러에서 서로 반대 방향으로 진행하는 광신호는 각 브레그 격자에서 결정되는 파장 신호로서 반사되어 그 파장 신호들만이 다시 광 커플러에서 투과되는 쪽으로 결합되고, 브레그 격자에서 반사되지 않는 파장 성분들은 입력단으로 되반사 된다. 결과적으로 브레그 격자들의 파장 특성에 따라 결정되는 다파장 채널 투과형 필터로써 기능을 수행하게 된다. 이때, 각 브레그 격자에서 반사되어 되돌아오는 광신호가 광 커플러에서 같은 위상을 가지도록 미세 조절 기능이 필요하다. 이를 위해 루프의 한쪽에 열팽창이나 인장에 의해 광 경로의 길이 변화를 줄 수 있도록 전기 히터나 압전소자를 추가하였다. 본 발명에서 제안하는 투과형 광 필터 구조는 설명에서 예시한 것처럼 광섬유로 가능할 뿐만 아니라 실리카 재료, 유기물 재료 또는 반도체 재료 등의 평면 기판 위에 집적형으로도 구현 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명은 한 개의 사냑 루프를 사용하여 다파장 채널 투과형 브레그 격자 광필터를 구성하였다. 사냑 루프의 광 커플러를 중심으로 대칭적인 위치에 파장 선택 특성이 동일한 브레그 격자를 위치시켰고, 각 격자들의 파장 선택 특성을 서로 다르게 하여 다파장 채널을 동시에 투과시키는 기능을 갖도록 하였다. 이 구도에서는 1×N 광 분파기에 의한 광손실이 없기 때문에 광필터에 의해 투과되는 신호의 강도는 동시에 선택하고자 하는 채널의 수와 무관하게 원래 입력 신호의 강도와 거의 동일하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 광 필터는 선택하고자 하는 파장 채널의 수에 무관하게 투과 광신호 성분들의 강도가 입력신호 성분의 강도와 거의 같은 특성을 갖는다. 이러한 구조의 광필터는 대용량 파장 분할 다중 광통신에서 채널 파장들의 기준 파장 소자, 그리고 다채널 광신호 분리 소자로써 활용이 가능하다.

Claims (3)

1. 채널 투과형 광필터에 있어서,

   한 개의 사냑 루프와,

   상기 사냑 루프의 광 커플러를 중심으로 대칭인 위치에 위치하며 동일한 파장 선택 특성을 갖는 각각의 브레그 격자쌍과,

   상기 각각의 브레그 격자쌍의 파장 선택 특성을 다르게 하여 선택하고자 하는 채널 수에 따라 출력되는 신호의 강도가 변하지 않도록 하는 다수의 광섬유 길이 조정 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 다파장 채널 투과형 광 필터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 다파장 채널 투과형 필터는 그 구조를 평면형으로 집적화 하기 위해 실리카 재료, 유기물 또는 반도체 재료를 사용한 것을 특징으로 하는 다파장 채널 투과형 광 필터.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 다파장 채널 투과형 광 필터를 사용해 파장 분할 광 네트워크에서 여러 채널의 광신호를 동시에 분리시키는 것을 특징으로 하는 다파장 채널 투과형 광 필터.

Images