KR100264760B1 - 광 수신판, 광 수신판에 사용되는 광 파장 조정 필터 모듈, 및 광 파장 조정 필터 모듈용 액추에이터 - Google Patents

광 수신판, 광 수신판에 사용되는 광 파장 조정 필터 모듈, 및 광 파장 조정 필터 모듈용 액추에이터 Download PDF

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Abstract

광 수신판이 개시되어 있다. 광 수신판에 있어서, 신호 광은 광 섬유 증폭기에서 증폭된다. 증폭된 신호 광은 다층막 간섭 필터와 같은 전기적으로 구동된 광 파장 조정 필터에 공급되며, 이를 통해 소정의 파장 대역폭의 신호 광이 투과된다. 투과된 신호 광은 제1 및 제2 신호 광으로 분할된다. 제1 신호 광은 등화 증폭기에 의해 증폭되는 전기 신호로 변환되며, 증폭된 전기 신호는 정보 전기 신호가 타이밍 신호를 사용하여 발생되는 식별 회로에 공급된다. 광 파장 조정 필터는 자석 회전부 및 제어 코일을 갖는 회전 액추에이터, 및 자석 회전부의 상단에 고정되는 광 필터 부재를 포함한다. 동작시, 파장 조정 필터는 스위프 신호에 의해 스위프되어, 광 파장 조정 필터를 통해 투과된 신호 광으로부터 변환된 전기 신호는 소정의 값이 되고, 투과된 신호 광의 전력을 최대화하도록 트래킹 제어를 행한다. 광 필터 부재의 경사 각도는 액추에이터의 제어 코일에 흐르는 전류를 제어함으로써 변화되어, 신호 광의 투과 중심 파장이 조절된다.

Description

광 수신판, 광 수신판에 사용되는 광 파장 조정 필터 모듈, 및 광 파장 조정필터 모듈용 액추에이터
본 발명은 광 수신판, 이 광 수신판에 사용되는 광 파장 조정 필터 모듈, 및 광 파장 조정 필터 모듈용 액추에이터에 관한 것으로, 특히, 감도, 파장의 선택도 및 오랜 사용시의 신뢰성이 향상된 광 수신판, 광 수신판에 사용되는 편파(polarization) 의존 손실이 향상되는 광 파장 조정 광 필터 모듈에 사용되는 내구력이 향상된 액추에이터에 관한 것이다.
제1의 종래의 광 수신판은 파장(λ0)의 입력 신호 광을 증폭시키기 위한 광증폭기, 신호 광을 투과하기 위한 투과 중심 파장(λ0)을 갖는 광 대역 필터, 신호광을 전기 신호로 변환하기 위한 포토다이오드, 전기 신호를 증폭하기 위한 등화 증폭기, 증폭된 전기 신호로부터 타이밍 신호를 추출하기 위한 타이밍 추출 회로, 및 정보 전기 신호를 제공하기 위해 타이밍 신호에 따라 증폭된 전기 신호를 파형 형상화하기 위한 식별 회로를 포함한다.
제1 종래의 광 수신판에 있어서, 입력 신호 광이 광 증폭기에서 증폭되고, 증폭된 신호 광이 광 대역 필터를 통하여 투과되어, 광 증폭기 내의 증폭 자연 방출(Amplified Spontaneous Emission: 이하, 간단히 “ASE”라 함)에 기인하여 발생된 노이즈는 신호 광의 파장 대역을 제외하고는 제거된다. 포토다이오드에서 투과된 신호 광은 등화 증폭기에서 증폭된 전기 신호로 변환된다. 타이밍 신호는 타이밍 추출 회로에서 샘플되어, 증폭된 전기 신호가 타이밍 신호에 따라 파형 형상화되어 정보 전기 신호를 발생하게 되는 식별 회로에 공급된다.
제2 종래의 광 수신판은 파장(λ1및 λ2)의 입력 신호 광을 증폭시키기 위한 광 섬유 증폭기, 광 섬유 증폭기에서 증폭된 입력 신호 광을 제1 및 제2 신호 광으로 분할(스플릿)하기 위한 광 분할기(스플리터), 및 제1 및 제2 신호 광으로부터 제1 및 제2 정보 전기 신호를 발생하기 위한 제1 및 제2 광 수신 유닛을 포함하며, 광 섬유 증폭기가 광 분할기의 프런트 스테이지에서 제1 및 제2 광 수신 유닛에 공통으로 제공되기 때문에, 상기 제1 및 제2 광 수신 유닛은 제1 및 제2 광 수신 유닛이 광 증폭기를 갖지 않는다는 점을 제외하고는 제1 종래의 광 수신판의 구조와 같다.
제2 종래의 광 수신판에 있어서, 입력 신호는 광 섬유 증폭기에서 증폭되고, 증폭된 신호 광은 제1 및 제2 광 수신 유닛에 각각 공급되도록 제1 및 제2 신호 광을 제공하기 위해 광 분할기에서 분할된다. 제1 광 수신 유닛에 있어서, 제1 정보 전기 신호는 제1 종래의 광 수신판에서와 같은 동작으로 파장(λ11)의 제1 신호 광으로부터 얻어진다. 동일 방식으로, 제2 정보 전기 신호는 제2 광 수신 유닛에서 파장(λ2)의 제2 신호 광으로부터 얻어진다. 광 수신 유닛의 수가 많아짐에 따라, 신호 광에서 다중화될 파장의 수가 증가할 수 있다.
제1 및 제2 종래의 광 수신판에 있어서, 대역 필터는 광 파장 조정 필터 모듈(이하, 간단히 “파장 조정 필터”라 함)에 의해 재배치될 수도 있다.
종래의 광 파장 조정 필터는 입력 및 출력 사이에 제공되는 입/출력 콜리메이터 및 다층막 간섭 필터를 포함하며, 상기 다층막 간섭 필터는 액추에이터에 의해 경사져서, 특정 파장 대역폭의 신호 광이 파장 다중화된 신호 광으로부터 선택된다. 그러한 액추에이터는 일본 특허 공개 5-241083호에 개시된 바와 같이 압전 효과(piezo-electric effect)에 따라 고정자(stator)에 대해 회전되는 회전자(rotor)로 구성되는 초음파 모터를 포함한다.
하지만, 제2 광 수신판에 있어서는, 이상적인 수신 감도를 얻을 수 없고, 제조 비용이 많이 들며, 제2 종래의 수신판을 사용하는 파장 다중 통신 시스템의 운동 및 보수(maintenance)가 복잡해지고, 통신 시스템의 유연성이 저하되는 단점을 가진다. 자세한 이유는 본 발명의 개시 이전에 설명될 것이다.
부가적으로, 종래의 파장 조정 필터는 압전 세라믹과 고정자, 및 고정자와 회전자 간의 마찰력에 따라 초음파 모터에 회전력이 발생되기 때문에 액추에이터의 정확도 및 동적 특성이 충분하지 못하고, 입력 콜리메이터로부터 제공된 콜리메이트 신호 광이 온도와 같은 대기 변화 등에 기인하여 입사각에 있어 변화하는 경우에도 경사 각도는 소정의 신호 광 상수의 투과 중심 파장을 형성하도록 조정되어야 하기 때문에 조작이 복잡해지는 단점을 가진다. 동시에, 광 파장 조정 필터 모듈에 대한 종래의 액추에이터는 크기가 크고 구동 전압이 높으며 내구력이 낮은 단점을 가진다.
다른 단점은 편파 의존 손실(polarization dependent loss: 이하, 간단히, “PDL”이라 함)이 수신 신호 광의 강도의 변동에 있어 불가피한 종래의 파장 조정 필터에서 발견된다. 이에 대한 자세한 원인은 본 발명의 개시에 앞서 설명될 것이다.
본 발명의 목적은 소정의 수신 감도를 얻을 수 있는 광 수신판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 제조 비용이 낮은 광 수신판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 운용 및 보수가 용이하고 유연성이 향상된 파장 분할-다중 통신 시스템을 구성하기 위한 광 수신판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 조작이 간단해지는 광 파장 조정 필터 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 PDL이 억제된 광 파장 조정 필터 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 부가적인 목적은 고정확도 및 향상된 동적 특성을 가진 광 파장 조정 필터 모듈용 액추에이터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 부가적인 목적은 소형이며 구동 전압이 낮고 내구력이 높은 광 파장 조정 필터 모듈용 액추에이터를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 특성에 따르면, 광 수신판은 신호 광을 수신하기 위한 입력 포트; 신호 광의 소정의 파장 대역폭의 파장 성분을 투과하기 위한 광 파장 조정 필터; 소정의 파장 대역폭의 투과 중심 파장을 조정하도록 광 파장 조정 필터를 제어하기 위한 수단; 및 파장 성분의 신호 광을 정보 전기 신호로 변환하기 위한 수단을 포함하며, 광 파장 조정 필터는 단일 피크의 투과 특성을 갖는 광 필터 부재; 및 투과 중심 파장을 변화시키도록 제어 수단에 의해 수행되는 전기 제어에 따라 공간적으로 회전되며, 광 필터 부재를 고정하기 위한 자기 회전부를 포함한다.
본 발명의 제2 특성에 따르면, 광 파장 조정 필터는 콜리메이트 신호 광을 제공하도록 파장 다중화된 신호 광을 콜리메이드하기 위한 입력 콜리메이터; 40 내지 50도의 회전 각도의 동일 방향으로 콜리메이트 신호 광의 P 및 S 편파의 편파면을 회전함으로써 얻어지는 편파면을 가진 제1 및 제2 편파를 분리하기 위한 편파 분리 소자; 편파 분리 소자로부터 공급된 제1 및 제2 분리 편파의 신호 광을 수신하기 위한 광 필터 부재로서, 이 광 필터 부재의 경사 각도가 입력 콜리메이터의 광 축에 대해 가변적인 투과형 간섭 필터; 투과형 간섭 필터의 입력 또는 출력에 제공되며, 90도의 회전 각도로 제1 및 제2 편파의 편파면을 회전시키기 위한 위상판(phase plate); 투과형 간섭 필터 및 위상판을 통해 투과된 제1 및 제2 편파의 편파면을 합성하기 위한 편파 합성 소자; 및 편파 합성 소자로부터 제공된 신호 광을 수신하기 위한 출력 콜리메이터를 포함한다.
본 발명의 제3 특성에 따르면, 광 파장 조정 필터 모듈을 위한 액추에이터는 광 파장 조정 필터 모듈의 일부분인 광 필터 부재를 고정하기 위한 한 단부를 가진 회전 부재; 회전 부재를 동축으로 포함하기 위한 원통형 요크; 및 원통형 요크의 내벽에 제공되고 제어 신호에 의해 구동되며, 광 파장 조정 필터 모듈의 광 축에 대해 광 필터 부재의 경사 각도를 조정하기 위한 아치형 제어 코일을 포함한다.
제1도는 제1 종래의 광 수신판을 도시한 블록도.
제2도는 제2 종래의 광 수신판을 도시한 블록도.
제3도는 종래의 광 파장 조정 필터 모듈을 도시한 설명도.
제4도는 제3도의 종래의 파장 조정 필터 모듈의 신호 광의 파장에 관한 투과 손실을 도시한 그래프.
제5도는 본 발명에 따른 제1 양호한 실시예의 광 수신판을 도시한 블록도.
제6도는 제1 양호한 실시예의 광 수신판 내 광 섬유 증폭기의 출력 광의 스펙트럼을 도시한 그래프.
제7도는 제1 양호한 실시예의 광 수신판의 광 파장 조정 필터를 도시한 그래프.
제8도는 제1 양호한 실시예의 광 수신판 내 광 파장 조정 필터를 도시한 설명도.
제9(a)도 및 제9(b)도는 제1 양호한 실시예의 광 수신판의 광 파장 조정 필터를 도시한 설명도.
제10도는 제1 양호한 실시예의 광 수신판의 광 파장 조정 필터 내의 코일을 도시한 설명도.
제11(a)도 및 제11(b)도는 제1 양호한 실시예의 광 수신판의 광 파장 조정 필터 내의 액추에이터의 동작을 도시한 수평선에 따른 단면도.
제12도는 제1 양호한 실시예의 광 수신판 내의 제어 회로를 도시한 블록도.
제13도 내지 제15도는 제1 양호한 실시예의 광 수신판내 광 파장 조정 필터의 제어 원리를 도시한 그래프.
제16도는 제1 양호한 실시예의 광 수신판을 도시한 설명도.
제17도는 본 발명에 따른 제2 양호한 실시예의 광 수신판을 도시한 블록도.
제18도는 본 발명에 따른 제1 양호한 실시예의 광 파장 조정 필터 모듈을 도시한 설명도.
제19도는 제1 양호한 실시예의 광 파장 조정 필터 모듈의 신호 광의 투과 중심 파장에 관한 PLD를 도시한 그래프.
제20도는 본 발명에 따른 제2 양호한 실시예의 광 파장 조정 필터 모듈의 수직선에 따른 단면도.
제21도는 제2 양호한 실시예의 광 파장 조정 필터 모듈의 수평선을 따른 단면도.
제22도는 제2 양호한 실시예의 광 파장 조정 필터 내의 액추에이터를 도시한 측면도.
제23도는 제2 양호한 실시예의 광 파장 조정 필터 모듈 내의 액추에이터의 수직선에 따른 단면도.
제24도 및 제25도는 제2 양호한 실시예의 광 파장 조정 필터 모듈 내의 액추에이터의 수평선에 따른 단면도.
제26도는 제2 양호한 실시예의 광 파장 조정 필터 모듈 내의 액추에이터의 로터의 표면 자계 밀도 분포를 도시한 그래프.
제27도는 제2 양호한 실시예의 광 파장 조정 필터 모듈 내의 액추에이터의 제어 코일을 도시한 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 광 수신판 30 : 입력 포트
31 : 광 필터 증폭기 32 : 광 파장 조정 필터
33 : 광 분할기 36 : 등화 증폭기
37 : 식별 회로 38 : 타이밍 추출 회로
본 발명에 따른 양호한 실시예에서 광 수신판 및 광 파장 조정 필터에 관하여 설명하기에 앞서, 전술한 제1 및 제2 종래의 광 수신판 및 전술한 종래의 광 파장 조정 필터에 관하여 더욱 상세하게 설명하고자 한다.
제1도는 파장(λ0)의 입력 신호 광을 증폭시키기 위한 광 증폭기(11), 투과 중심 파장(λ0)을 가진 광 대역 필터(12), 신호 광을 전기 신호로 변환하기 위한 포토다이오드(13), 전기 신호를 증폭하기 위한 등화 증폭기(14), 증폭된 전기 신호로부터 타이밍 신호를 추출하기 위한 타이밍 추출 회로(16), 정보 전기 신호를 발생시키기 위해 타이밍 신호에 따라 증폭된 전기 신호를 파형화하기 위한 식별 회로(15)를 포함한다.
제1 종래의 광 수신판에 있어서, 입력 신호 광은 광 증폭기(11)에서 증폭되고, 증폭된 신호 광은 광 대역 필터(12)를 통하여 투과되어, 광 증폭기(11)에서 ASE에 의해 발생되는 노이즈는 신호 광의 파장 대역을 제외하고 제거된다. 투과된 신호 광은 등화 증폭기(14)에서 증폭되는 전기 신호로 포토다이오드(13)에서 변환된다. 타이밍 신호는 증폭된 전기 신호가 정보 전기 신호를 발생시키도록 타이밍 신호에 따라 파형화되어 있는 식별 회로(15)에 공급되도록 타이밍 추출 회로(16)에서 추출된다.
제2도는 파장(λ1및 λ2)의 입력 신호 광을 증폭하기 위한 광 섬유 증폭기(21), 광 섬유 증폭기(21)에서 증폭된 입력 신호 광을 제1 및 제2 신호 광으로 분할하기 위한 광 분할기(스플리터: 22), 및 제1 및 제2 신호 광으로부터 제1 및 제2 광 수신 유닛(2 및 3)을 포함하는 제2 종래의 광 파장 조정 필터를 도시하는 것으로, 광 섬유 증폭기(21)가 광 분할기(22)의 프런트 스테이지에서 제1 및 제2 광 수신 유닛(2 및 3)에 공통으로 제공되기 때문에, 제1 및 제2 광 수신 유닛(2 및 3)은 제1 및 제2 광 수신 유닛(2 및 3)이 광 증폭기를 갖지 않는다는 점을 제외하고는 제1 종래의 광 수신판(1)의 구조와 같다.
제2 종래의 광 수신판에 있어서, 입력 신호 광은 광 섬유 증폭기에서 증폭되고, 증폭된 신호 광은 제1 및 제2 신호 광을 각각 제공하도록 광 분할기(22)에서 분할되어, 제1 및 제2 광 수신 유닛(2 및 3)에 공급된다. 제1 광 수신 유닛(2)에 있어서, 제1 종래의 광 수신판(1)에서와 같은 동작으로 파장(λ1)의 신호 광으로부터 제1 정보 전기 신호를 얻게 된다. 동일 방식으로, 제2 광 수신 유닛(3)에서 파장(λ2)으로부터 제2 정보 전기 신호를 얻게 된다. 광 수신 유닛의 수가 증가해감에 따라, 신호 광에서 다중화되는 파장의 수가 증가할 수 있다.
제1 및 제2 종래의 광 수신판에 있어서, 대역 필터는 광 파장 조정 필터로 대체될 수도 있다.
제3도는 입력 콜리메이터(111), 출력 콜리메이터(112), 및 입력 및 출력 콜리메이터(111 및 112) 사이에 배치되는 다층막 간섭 필터(113)를 포함하는 종래의 광 파장 조정 필터를 도시한다.
광 파장 조정 필터에 있어서, 입력 콜리메이터(111)는 입력 광 섬유(111)에 결합되어, 콜리메이트된 신호 광(a1)이 되는 파장 다중화된 신호 광으로 공급된다. 다층막 간섭 필터(113)는 교대로 적층되는 약 40 내지 50 고/저 굴절률 유전성 박막으로 구성되는 투과형 간섭 필터이며, 입사 각도(θ)로 콜리메이트된 신호 광(a1)에 경사지도록 회전되어, 출력 콜리메이터(112)에 의해 수신될 신호 광(2)의 투과 중심 파장이 입사 각도(θ)의 조정으로 변동 가능하게 된다. 출력 콜리메이터(112)는 다층막 간섭 필터(113)에서 조정되는 투과 중심 파장을 갖고 입력 파장 다중화된 신호 광으로부터 선택되는 신호 광(a2)으로 공급되며, 선택된 신호 광(a2)은 출력 광 섬유(115)를 통해 광 검출기(도시 생략)에 공급된다. 입출력 광 섬유(114 및 115)는 일반적으로 단일 모드 광 섬유이다.
여기에서, 제2도에 도시된 제2 종래의 광 수신판에 관하여 더욱 상세하게 논의하고자 한다. 제2 종래의 광 수신판에 있어서, 광 섬유 증폭기(21)에서 증폭된 이득이 높고, 입력 파장 다중화된 신호 광의 다른 파장으로부터 투과된 신호 광의 파장(λ1및 λ2)의 분리(스플리팅) 정도 및 ASE 노이즈의 제거가 충분한 경우, 제1도에 도시된 단일 파장의 신호 광을 수신하는 제1 종래의 광 수신판에서와 같이 고수신 감도를 얻게 되는 것이 기대된다.
일반적으로, 제1도 및 제2도에서의 12, 23 및 24와 같은 광 대역 필터의 대역폭이 좁을 경우, 제1도의 13과 같은 포토다이오드에 의해 수신된 ASE 노이즈가 감소되어 수신 감도를 증가시키게 된다. 하지만, 이들 경우, 입력 신호 광의 파장이 소정의 파장으로부터 편향될 경우, 광 대역 필터를 통하여 투과되는 신호 광의 전력은 감소되어 수신 감도를 매우 저하시키게 된다. 결과적으로, 고 수신 감도는 그러한 광 수신판에서 안정적으로 유지되지 않는다. 이러한 이유로, 광 대역 필터의 대역폭은 대개 광원에서 반도체 레이저의 레이징 파장의 안정성을 고려하여 수 nm 이상으로 설정된다. 결국, 그러한 광 수신판에서는 이상적인 수신 감도를 얻을 수 없다. 부가적으로, 반도체 레이저 및 광 대역 필터는 레이징 파장 및 투과 중심 파장을 일치시키기 위한 특성으로 선택되어야 한다.
또한, 서로 다른 투과 중심 파장을 갖는 복수의 광 대역 필터가 복수의 광 수신 유닛용으로 사용되기 때문에, 제2 종래의 광 수신판의 제조 비용은 증가하게 되며, 많은 수의 광 수신 유닛은 특정 대역 파장의 광 대역 필터가 서로 다른 수신 파장을 갖는 광 수신 유닛에 공통으로 사용되지 않는 시스템을 유지하도록 제공되어야 하므로, 파장 분할 다중화 통신 시스템의 동작 및 보수가 복잡해진다.
또한, 정보 전기 신호가 다른 정보 전기 신호에 의해 광 수신 유닛의 하나에 수신되도록 스위치될 경우, 광 수신 유닛은 전부 다른 수신 유닛으로 대체되어야 한다. 이로써, 파장 분할 다중화 통신 시스템의 유연성을 저하시키게 된다.
제2 종래의 광 수신판의 상술한 단점들을 극복하기 위하여, 다층막 간섭 필터와 같은 광 파장 조정 필터를 제3도에서 설명된 바와 같이 사용하는 것을 고려해 볼 수 있다. 다층막 간섭 필터에 부가하여, 파브리 페롯 에타론(Fabry Perrot Ethalone) 소자, 음향 광학 소자 등을 사용하는 광 파장 조정 필터를 사용할 수 있다.
하지만, 파브리 페롯 에타론 소자를 사용하는 광 파장 조정 필터에 있어서, 대역폭, 소광비(light extinction factor), 소자 등의 삽입 손실과 같은 투과 특성은 에타론을 구성하는 공동의 길이 및 평행비에 의존하여 결정되어, 공중 통신에 적용되는 광 섬유 통신 시스템에 있어 중요한 신뢰성을 제공하기 위해 안정적으로 유지되는 것을 어렵게 한다.
음향 광학 소자를 사용하는 광 파장 조정 필터에 있어서, 음향 광학 소자의 소광비가 불충분하기 때문에 파장 다중화된 신호 광의 파장으로부터의 조정 파장의 분리도는 낮다. 또한, 인가된 주파수가 조정된 주파수를 변화시키도록 약 1000MHz 정도 변화되어야 하는 단점이 있다.
여기에서, 제3도에 도시된 바와 같이, 다층막 간섭 필터(113)를 사용하는 광 파장 조정 필터에 관하여 더욱 상세하게 논의하고자 한다.
입력 광 섬유(114)에 투과된 신호 광은 대개 편파된다. 따라서, 이 광이 광 파장 조정 필터에 투과될 경우에 발생된다. 결과적으로, 다층막 간섭 필터(113)으로부터 출력 콜리메이터(112)에 공급되는 신호 광(a2)의 중심 파장이 변할 경우, 출력 광 필터(115)로부터 공급된 신호 광의 강도는 편향된다. 더욱 상세하게, 두 편파 상태는 신호 광이 투과되는 단일 모드 광 섬유에 존재하며, 두 편파 상태는 편파면이 서로 직교하는 두 선형 편파(P 및 S 편파)이다.
제4도는 제3도에서와 같이 종래의 광 파장 조정 필터의 광 투과 특성을 도시하는 것으로, 곡선 A는 P 편파의 신호 광이 공급되어 있는 투과 손실을 나타내며, 곡선 B는 S 및 P 편파의 신호 광이 공급되어 있는 투과 손실을 나타내며, 곡선 B는 S 및 P 편파의 신호 광이 공급되어 있는 투과 손실을 나타내고, 곡선 C는 S 편파의 신호 광이 공급되어 있는 투과 손실을 나타내며, 다층막 간섭 필터(113)는 1555nm의 중심 파장을 가진 신호 광을 투과하도록 조정된다.
제4도에서 명백하듯이, 투과 손실들은 신호 광들 간의 편파에 따라 다르다. 이는 광 강도비가 신호 광의 S 및 P 편파 사이에서 변화할 경우, PDL이 발생되는 것을 야기하며, PDl은 S 및 P 편파의 투과 손실의 차를 나타내는 D에 의해 약 2dB이 되도록 지지된다.
실제적으로, 입력 광 섬유(114)에 투과되는 파장 다중 신호 광에서 각각 다른 편파 상태를 발견할 수 있으며, S 및 P 편파의 광 강도비는 다른 파장 대역에서와 다르다. 결과적으로, 다층막 간섭 필터(113)의 입사 각도(θ)가 신호 광(a2)의 중심 파장을 변화시키도록 변할 경우, PDL은 광 증폭기(11)5로부터 공급되는 신호 광의 세기의 변화를 일으키도록 크게 변하게 된다.
예를 들면, 다층막 간섭 필터(113)의 1/2 폭 값이 1㎛ 이하일 경우, 출력 콜리메이터(112)에 의해 수신된 신호 광(a2)의 중심 파장이 10nm 이상으로 입사 각도(θ)의 변화에 따라서 변하는 곳에서, PDL은 1dB 이상으로 변화하게 된다. 파장 분할 다중화 광 통신 시스템에 있어서, 1/2 폭 값이 작아짐에 따라 PDL은 커지고, 광 파장 조정 필터에 투과되는 신호 광의 강도는 PDL이 크기 때문에, 파장 대역에 의존하여 현저하게 변동된다.
다음으로, 본 발명에 따른 제1 양호한 실시예의 광 수신판에 관하여 설명하고자 한다.
제5도는 입력 포트(30)에 공급된 신호를 (후술되는) 레벨 검출 신호에 의해 제어되는 가변 이득으로 증폭하기 위한 광 섬유 증폭기(31), (제8도에서 설명되는) 소정의 대역폭에서 주파수 성분의 신호 광을 투과하기 위한 광 파장 조정 필터(32), 투과된 신호 광을 제1 및 제2 신호 광으로 분할하기 위한 광 분할기(33), 제1 신호 광을 제1 전기 신호로 변환하기 위한 포토다이오드(35), 제2 신호 광을 제2 전기 신호로 변환하기 위한 광 검출기(34), 제1 전기 신호를 증폭하기 위한 등화 증폭기(36), 등화 증폭기(36)에서 증폭된 전기 신호로부터 타이밍 신호를 추출하기 위한 타이밍 추출 회로(38), 정보 전기 신호를 발생하기 위해 타이밍 신호에 따라 증폭된 전기 신호를 파형화하기 위한 식별 회로(37), 레벨 검출된 신호를 발생하기 위해 등화 증폭기(36)에서 광-전기 변환 신호의 존재 및 비존재를 검출하기 위한 신호 레벨 검출 회로(39), 및 광 검출기(34)로부터의 광-전기 변환 신호 및 신호 레벨 검출 회로(30)로부터의 레벨 검출 신호에 따라 광 파장 조정 필터(32)를 제어하기 위한 제어 회로(40)를 제1 양호한 실시예의 광 수신판(1)을 도시한다.
제6도는 제5도에 설명된 바와 같이, 광 섬유 증폭기(31)의 파장에 대한 출력 광 강도를 도시하는 것으로, 참조 부호(41)는 공급된 입력 신호 광을 증폭하여 얻어지는 증폭된 신호 광을 나타내며, 참조 부호(42)는 신호 광에 대한 노이즈인 ASE를 나타낸다. 이러한 ASE 노이즈는 신호 광 및 그 자체의 간섭에 따라 포토다이오드(35)에서의 광-전기 변환 후에 고 주파수 화이트 노이즈가 된다. 하지만, 양호한 실시예에 있어서, 이러한 ASE 노이즈는 파장 조정 필터(32)에 신호 광을 공급하여 포토다이오드(35)에서의 광-전기 변환에 앞서 대역폭(△λ)을 갖는 파장 조정 필터(32)에서 제거되며, 여기에서 λ△는 ASE 스펙트럼에 대해 충분히 좁게 그리고 신호 광 스펙트럼에 관해 충분히 넓게 설정된다.
제7도는 광 파장 조정 필터(32)의 투과 특성의 양호한 예를 도시하는 것으로, 여기에서, 투과 곡선은 투과 중심 파장(λ0)의 주변에서 극도로 좁은 파장 범위의 광만을 투과하고 단일 피크를 갖도록 표현된다. 따라서, 입력 신호 광의 파장이 투과 중심 파장(λ0)과 일치할 경우, ASE 노이즈의 대부분은 광 파장 조정 필터(32)의 출력 광으로부터 제거된다. 결과적으로, 노이즈는 포토다이오드(35)에서 출력 광을 전기 신호로 변환하는데 있어 감소되어, 광 수신판(1)에서 더 높은 수신 감도를 얻게 된다.
한편, 광 파장 조정 필터(32)의 대역폭이 제7도에 도시된 것보다 좁을 경우, 신호 광의 스펙트럼 성분은 결과의 인터코드 간섭으로 인한 수신 감도를 저하시키도록 제거된다. 이론적으로는, 광 파장 조정 필터(32)의 최소 대역폭은 신호 광의 비트율(변조 속도)의 약 2배이다. 예를 들면, 신호 광이 2.5Gb/s에 의해 변조될 경우, 5GHz(dir 0.04nm)로 설정되는 것이 양호하다.
제8도는 입력 광 섬유 단자(51), 출력 광 섬유 단자(52), 광 결합 렌즈계(531 및 532), 각각이 편파 스플리터 및 파장판을 갖는 편파 분리 및 합성 소자(541 및 542), 자석 회전부 및 코일을 포함한 회전 액추에이터(55), 광 필터 막 부재(56), 및 전극(561 내지 563)을 포함하는 광 파장 조정 필터(32)를 도시한다.
광 파장 조정 필터(32)에 있어서, 입력 광 섬유 단자(51)에 공급된 입력 광은 광 결합 렌즈계(531)에 의해 콜리메이트되고 콜리메이트된 입력 광은 편파 분리 및 합성 소자(541)에 의해 단일 편파되도록 변환된다. 광 필터 막 부재(56)에 대해 콜리메이트된 입력 광의 입사각에 의해 결정되는 대역폭 외부의 광이 제거되도록, 광 필터 막 부재(56)에 입력 광을 콜리메이트한다. 광 필터 막 부재(56)를 통해 투과되는 광의 파장 성분의 편파는 광 결합 렌즈계(532)에 의해 출력 광 필터 단자(52)에 결합되도록 편파 분리 및 합성 소자(542)에서 공간적으로 합성된다. 편파 분리 및 합성 소자(541)에서 편파 변환에 따라서, 입력 광의 편파 상태에 의해 야기되는 대역폭 및 투과비의 변화를 피하게 된다.
제9(a)도 및 제9(b)도는 광 파장 조정 필터(32)의 회전 액추에이터(55)를 도시하는 것으로, 참조 부호(61 내지 63)는 코일을 나타내며, 참조 부호(611, 612, 621, 622, 631 및 632)는 전극 쌍을 나타내고, 참조 부호(64)는 자석 회전부를 나타내며, 참조 부호(641)는 공동 자석을 나타내고, 참조 부호(642)는 지지부를, 참조 부호(65)는 볼 베어링을, 참조 부호(66)는 하우징을 나타낸다.
회전 액추에이터(55)에 있어서, 3개의 코일(61 내지 63)은 하우징(66)의 내부벽에 같은 간격으로 고정되며, 코일(61 내지 63)에 각각 대응하는 전극 쌍(611 및 612), 전극 쌍(621 및 622), 및 전극 쌍(631 및 632) 사이에 전류가 흐르게 된다. 자석 회전부(64)가 공동 자석(641) 및 지지부(642)로 구성되어, 광 필터 막 필터 막 부재(56)는 하우징(66)의 내벽에 제공된 볼 베어링(65)에 의해 자유롭게 회전되도록 지지되는 지지부(642)의 상단에 고정되게 된다. 공동 자석(641)은 제9(a)도에 도시된 바와 같이, S 및 N 극성을 나타내도록 회전축에 직교하는 방향으로 자화된다.
제10도는 코일(61 내지 63)이 직렬로 접속되어 전압(VC)이 인가되고 코일(62)에 전압(VB)이 인가됨으로써, 코일(61 내지 63)은 공동 자석(641)에 관련하여 서로 반대인 자계를 발생하게 된다. 제9(b)도에 도시된 바와 같이 전극 쌍[(611 및 612), (621 및 622), 및 (631 및 632)] 사이에서, 전극(611, 621, 및 622)은 제8도에 도시된 바와 같이 전극(561 내지 563)에 대응한다.
회전 액추에이터(55)의 동작에 있어서, 코일(62)에 전류를 흐르게 하도록 전압[VB(VB=VBO)]이 먼저 전극(621)에 인가되어, 코일(62)은 N 극성을 나타내어 자석 회전부(64)의 S 극성에 대한 인력을 발생함으로써, 제11(a)도에 도시된 바와 같은 상태가 된다. 이러한 상태에서, 코일(61 및 63)에 전류가 흐르도록 전압VC(VC=VCO)이 전극(611)에 인가되어, 코일(61)은 자기 회전부(64)에 대한 반발력을 발생하도록 N 극성을 나타내며, 코일(63)은 그에 대한 인력을 발생하도록 S 극성을 나타낸다. 이들 힘은 코일(62) 및 자석 회전부(64)간의 인력을 능가할 경우, 자석 회전부(64)는 시계 방향으로 회전하고, 제11(b)도에 도시된 바와 같이 각도(△θ)에 의해 3개의 코일(61 내지 63)의 자기력으로 회전력이 균형을 이루는 지점에서 회전을 중단한다. 이러한 동작에서 알 수 있듯이, 전극(611)에 인가된 전압(VC)이 그의 값으로 조절되도록 제어될 경우, 자석 회전부(64)의 회전 각도는 소정의 값으로 제어된다.
제5도를 다시 참조하면, 광 파장 조정 필터(32)의 출력 광은 포토다이오드(34)에 공급되도록 부분적으로 분할되어, 변환된 전기 신호가 제어 회로(40)에 공급되며, 광 파장 조정 필터(32)에 공급된 제어 신호는 광 검출기(34)에서 검출된 전력을 최대화하도록 조절된다. 결과적으로, 입력 신호 광의 파장은 출력 신호 광의 투과 중심 파장과 일치하여, 제어 회로(40)에 의해 수행되는 트래킹 제어에 따라 출력 신호 광을 항상 최대화하게 된다.
제12도는 광 파장 조정 필터(32)의 투과 중심 파장을 변화시키도록 트래킹 제어 신호의 DC 성분인 스위프(sweep) 전압을 발생시키기 위한 바이어스 회로(81); 신호 광의 파장으로 광 파장 조정 필터(32)의 투과 중심 주파수를 차단하도록 주파수(Fm)의 미세 변조를 행하기 위해 트래킹 제어에 있어 트래킹 에러 신호를 검출하도록 트래킹 제어 신호의 AC 성분을 발생시키기 위한 발진기(82); 바이어스 회로(81)의 출력과, 발진기(82)의 출력, 및 광 파장 조정 필터(32)에 접속되는 증폭기(84)에 가산 신호를 공급하도록 후술되는 증폭 신호를 가산하기 위한 가산기(83); 광 검출기(34)의 출력으로부터 주파수(fm) 성분을 추출하기 위한 대역 필터(85); 발진기(82)의 주파수(fm)에 동기하여 대역 필터(85)의 출력을 검출하기 위한 동기 검출 회로(86); 및 가산기(83)에 상기 증폭 신호를 제공하도록 등기 검출 회로(86)의 출력을 증폭하기 위한 증폭기를 포함하는 제어 회로(40)을 도시한다.
광 수신판(1)의 동작 시작시, 바이어스 회로(81)의 출력은 광 파장 조정 필터(32)의 투과 중심 파장을 변화시키도록 스위프된다. 신호 광의 파장이 광 파장 조정 필터(32)의 대역폭 내부에 있게 될 경우, 출력 광 전력은 증가하고, 이에 따라, 신호 레벨 검출 회로(39)에서 소정의 전기 신호가 검출된다. 전기 신호가 소정의 임계값보다 클 때, 바이어스 회로(81)는 그 순간에 출력 스위프 전압을 보유하기 위해 스위프 동작시 중단된다. 이러한 양호한 실시예에 있어서, 스위프 전압은 시간에 따라 단조 증가하는 톱니파 전압이며, 잔류 자계 등에 의한 투과 중심 파장 대 스위프 전압의 관계에 있어 히스테리시스(hysteresis) 특성의 영향을 억제시키기 위해 스위프 동작을 한 방향으로 행한다.
한편, 주파수(Fm)의 성분은 주파수(fm)의 추출된 성분이 발진기(82)의 출력 위상과 비교되는 동기 검출 회로(86)에 출력의 위상과 비교되는 동기 검출 회로(86)에 공급되도록 광 검출기(34)의 출력으로부터 대역 필터(85)에 추출됨으로써, 출력 전압은 위상 비교 결과에 따라 발생된다. 따라서, 발생된 검출 출력에 의한 동기 출력은 증폭기(87)에서 증폭되어, 가산기(83)에서 바이어스 회로(81)의 출력 스위프 전압 및 발진기(82)의 출력에 가산된다. 가산된 출력은 광 파장 조정 필터(32)에 공급되도록 증폭기(84)에서 증폭된다.
제13도는 단일 피크를 가진 광 파장 조정 필터(32)의 투과형과, 파장에 대한 투과형 중심의 좌측에 변조 신호 광의 존재를 도시한다. 이 경우, 광 파장 조정 필터(32)의 광 출력은 발진기(82)의 출력 주파수와 같은 주파수(fm)의 성분을 포함한다.
제14도는 단일 피크를 가진 광 파장 조정 필터(32)의 투과형과, 파장에 대한 투과형 중심의 우측에 변조 신호 광의 존재를 도시한다. 이 경우, 광 파장 조정 필터(32)의 광출력은 제13도에서와 같은 방식으로 발진기(82)의 출력 주파수와 같은 주파수(fm)의 성분을 포함한다.
제15도는 단일 피크를 가진 광 파장 조정 필터(32)의 투과형과, 파장에 대해 투과형의 중심에 변조 신호 광의 존재를 도시한다. 이 경우, 광 파장 조정 필터(32)의 광 출력은 변조 신호 광의 주파수의 2배인 주파수 성분을 포함하며, 주파수(Fm) 성분은 최저 레벨에 있다.
주파수(Fm)의 성분 특성에 따라 광 파장 조정 필터(32)는 주파수(Fm)의 성분을 최소화하기 위해 가산기(83) 및 동기 검출 회로(86)를 통해 피드백 제어되어, 광 파장 조정 필터(32)의 투과 중심 파장이 신호 광의 파장과 항상 일치하게 되어 있는 트래킹 제어를 실행하게 된다.
제5도를 또 다시 참조하면, 광 파장 조정 필터(32)의 투과에 따라 ASE 노이즈가 제거된 증폭 신호 광은 포토다이오드(35)에 공급되도록 광 분할기(33)에서 부분 분할되며, 분할된 신호 광은 등화 증폭기(36)에서 증폭되는 전기 신호로 변환된다. 그 후, 증폭된 전기 신호는 타이밍 추출 회로(38)로부터 공급되는 타이밍 신호를 사용함으로써 정보 전기 신호를 발생하도록 식별 회로(37)에서 파형화된다.
제16도는 광 송/수신기(90)에 장치된 광 수신판(300)에 광 파장 조정 필터(32)가 제공되는 방식을 도시한 것으로, 회전 액추에이터(55)는 광 파장 조정 필터(32)에 제공되어 있음으로써, 회전 액추에이터(55)의 회전축은 중력 방향에 평행하게 된다. 결과적으로, 회전 액추에이터(55)의 회전 동작에 대한 중력 세기가 그의 회전축 주변에서 등화 및 최소화되어, 각 성분의 가중에 의한 회전 정밀도의 영년 변화(secular variation)가 억제된다. 한편, 회전 액추에이터(55)의 회전축이 중령 방향에 직교할 경우, 볼 베어링(65)에 대한 지지부(642)의 마찰 계수는 영년 변화에 의하여 변화될 수 있다.
제17도는 본 발명에 따른 제2 양호한 실시예의 광 수신판(1)을 도시한다. 광 수신판(1)은 4-파장 다중화된 신호 광을 증폭하기 위한 Er(에르븀) 도핑된 광 섬유를 사용하는 광 섬유 증폭기(125), 광 분할기(126 내지 128), 및 제4도에 도시된 바와 같은 광 수신판(1)과 같은 종류의 광 수신 유닛(121 내지 124)을 포함한다. 광 수신판(1)에 있어서, 광 분할기(126 내지 128)의 각각은 3 dB 융합형 광 섬유 결합기이다.
광 수신판(1)에 있어서, 4-파장 다중 신호광은 광 섬유 증폭기(125)에서 증폭되고, 증폭된 4-파장 다중 신호 광은 광 분할기(126 내지 128)에서 제1 내지 제4의 4-파장 다중화 신호 광 각각으로 동일하게 분할되어, 광 수신 유닛(121 내지 124)에 공급된다. 광 수신 유닛(121 내지 124)의 각각에 있어서, (제5도에서 참조 부호 32로 표시된) 광 파장 조정 필터에 인가된 바이어스 전압이 스위프되고, 소정의 정보 전기 신호가 얻어질 경우 스위프 동작은 투과 중심 주파수의 제어 시작을 중단한다. 한편, 광 수신 유닛에서 소정의 정보 전기 신호를 얻지 못할 경우, 스위칭 신호가 광 수신 유닛에 인가되어, 다른 스위프 범위의 바이어스 전압에 따라서 스위프 동작을 시작하게 된다.
제2 양호한 실시예에 있어서, 각 파장의 신호 광에 대응하는 식별 코드에 따라 코드된다. 따라서, 광 수신 유닛(121 내지 124)에서의 스위칭 동작은 식별 코드의 일치 및 비 일치에 따라서 행해진다. 모든 광 수신 유닛(121 내지 124)은 그들 간에 교환 가능한 동일 구조로 되어 있다. 따라서, 광 수신 유닛들 중 단 한가지만이 시스템 보수를 위해 준비될 필요가 있다.
전술한 바와 같은 제1 양호한 실시예에 있어서, 광 수신판(1)의 세부 사항은 다음과 같다.
1) 신호 광
Figure kpo00001
2) Er-도핑된 광 섬유의 광 섬유 증폭기(31)
Figure kpo00002
3) 다층 유전막 필터의 광 파장 조정 필터(32)
Figure kpo00003
4) 섬유 융합(fused)형 광 결합의 광 분할기(33)
Figure kpo00004
5) 포토다이오드(35)
Figure kpo00005
6) GaAs 전계형의 등화 증폭기(36)
Figure kpo00006
7) 코일(61, 62 및 63)
Figure kpo00007
8) 발진기(82)
Figure kpo00008
1.48㎛ 반도체 레이저의 여기(excitation) 광원을 갖는 Er-도핑된 광 섬유 증폭기인 광 섬유 증폭기(31)에서, 그 전류는 신호 레벨 검출 회로(39)에 의해 제어되어, 포토다이오드(35)의 신호 광의 광 수신 전력은 -6dB이 된다.
전술한 바와 같이, 발진기(82)의 변조 주파수는 광 파장 조정 필터(32)의 3dB 차단 주파수보다 높게 설정되어, 제어 회로(40)의 응답 속도는 신호 광의 트래킹 제어가 약 100ms로 수행되는 것을 가능케 하도록 더 높아진다. 부가적으로, 0.2nm의 대역폭을 가진 대역 필터가 광 파장 조정 필터(32)에 사용되어, 10Gb/s의 신호 광이 수신될 경우에 광 수신판(1)에서 -39 dBm와 같이 높은 수신 감도를 얻게 된다.
다음으로, 본 발명에서 광 수신판의 효과에 대하여 이하 설명할 것이다.
10 Gb/s의 신호 광에 대한 광원인 반도체 레이저의 열적 제어는 광 수신판(1)에서 광 수신 특성의 시간 의존도가 측정되는 프리-런(free-run) 상태에서 동작을 중단한다. 이 측정에서, -39dBm의 수신 감도가 안정적으로 유지됨이 확인된다. 3nm의 대역폭을 가진 광 필터를 사용함으로써 유사하게 확인된다. 그 결과, -32dBm의 수신 감도는 7dB의 제1 양호한 실시예에 비해 저하된다. 동일한 방식에 있어서, 0.5nm의 대역폭을 갖는 광 필터가 사용될 경우, 수신 감도는 최대 결과로 -37dBm이다. 하지만, 이 경우, 신호 광에 대한 광원의 반도체 레이저가 프리 런 동작에 있을 경우, 양호한 실시예의 결과에 비해 5dBm 이상 저하됨을 알 수 있다.
양호한 실시예의 광 수신판(1)은 후술되는 바와 같이 변경될 수도 있다.
1) 광 파장 조정 필터(32)를 위한 다층 유전성막 필터는 금속 이온 또는 희토류 이온(rare earth ions)으로 도핑된 글라스 필터 또는 액정으로 대체될 수 있다.
2) 회전부(64)를 위한 영구 자석은 순수 철 또는 코일과 같은 다른 재료들로 대체될 수 있다.
3) 회전 액추에이터(55)를 위한 하우징(66)에 장치된 코일의 수는 3으로 제한되지 않고 3 이상이 될 수도 있다.
4) 코일(61 및 63)은 직렬로 접속될 필요가 없고 독립적으로 구동될 수도 있다.
5) 단조 증가하는 톱니파 스위프 신호는 단조 감소하는 톱니파 신호등의 다른 파형의 스위프 신호로 대체될 수 있다.
6) DSP(디지털 신호 처리기) 등이 제어 회로(40)에 적용될 수 있다.
7) 광 증폭기는 Er-도핑된 광 섬유 증폭기의 사용에 제한되지 않고, Pr(프라세오디뮴) 또는 다른 재료로 도핑된 광 섬유 증폭기, 고체 레이저 증폭기, 및 반도체 레이저 증폭기 중의 하나가 될 수 있다.
8) 광 분할기가 제공되어 있는 스테이지의 수가 증가할 경우, 광 섬유 증폭기는 광 분할기의 다음 스테이지에 제공될 수 있다.
9) 광-전기 변환기는 InGaAs-PIN 포토다이오드 또는 GaAs 전계 트랜지스터형 증폭기로 제한되지 않고, 애벌런치 포토다이오드, Si 바이폴라 트랜지스터 등 중의 하나가 될 수도 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 제1 양호한 실시예의 광 파장 조정 필터 모듈에 관하여 설명하고자 한다.
제18도는 입/ 출력 콜리메이터(111 및 112), (편파 스플리터가 사용되는) 편파 분리 소자(116), 투과형 간섭 필터(다층막 간섭 필터)(113), 위상판(117), 및 (편파 스플리터가 사용되는) 편파 합성 소자(118)을 구비하는 광 파장 조정 필터 모듈을 도시하며, 편파 분리 소자(116), 위상판(117), 및 편파 합성 소자(118)의 입/ 출력면에서 하부에 수평선을 따라 배치되는 블록에 작은 원과 화살표를 사용하여 신호 광 및 편파면의 축들을 도시한다.
입력 콜리메이터(111)는 “b1”으로 도시된 바와 같이 콜리메이트하도록 입력 광 섬유(114)로부터 파장 다중 신호 광을 수신하며, 그 팁(tip)에 고정된 렌즈 및 신호 모드 광 섬유로 구성되어 있다. 콜리메이트된 신호 광(b1)의 직경은 100 내지 1000㎛로 설정되는 것이 양호하다. 입력 광 섬유(114)는 파장 다중 신호 광을 방출하기 위한 광원(도시 생략)에 접속되며, 분산 시프트 광 섬유 또는 다른 종류의 광 섬유에 의해 대체될 수 있는 단일 모드 광 섬유이다. 출력 콜리메이터(122)는 입력 콜리메이터와 동일하지만, 출력 광 섬유(115)에 접속되도록 그의 반대 방향으로 배치된다. 입/ 출력 콜리메이터(111 및 112)는 신호 광의 축에 평행하는 라인 및 상호 직교 및 신호 광의 축에 직교하는 두 라인의 방향으로 이동하는 스테이지 상에 장치되는 것이 바람직하다. 콜리메이트된 신호 광(b1)은 P 및 S 편파의 혼합인 원형 또는 타원형 편파 상태와 같은 편파 상태를 갖는다. P 및 S 편파의 진폭이 같은 곳에서, 원형 편파를 얻게 된다. 하지만, 사실상, P 및 S 편파의 진폭은 일반적으로 다르기 때문에, 타원형 편파를 얻게 된다.
편파 분리 소자(116)는 콜리메이트된 신호 광(b1)의 P 및 S 편파의 편파면을 회전시킴으로써 얻을 수 있는 편파면을 갖는 제1 및 제2 편파(c1및 c2)를 40 내지 50도, 양호하게는 45도의 동일 방향으로 분리한다. 편파 분리 소자(116)는 P 및 S 편파면에 대해 40 내지 50도, 양호하게는 45도가 되도록 배치되는 결정축을 갖는 방해석(calcite)으로 되어 있다. 제1 및 제2 편파(c1및 c2)의 분리 폭 즉, 편파 분리 소자(116)의 출력 단부면에서 제1 및 제2 편파(c1및 c2)의 투과 위치의 거리차는 신호 광 경로 방향으로 편파 분리 소자(116)의 길이를 조절함으로써 약 200 내지 300㎛로 설정되는 것이 양호하다. 편파 분리 소자(116)는 공기에 대한 반사 방지막(anti-reflection film)으로 코팅되어 있으며, 광 경로에 대해 평행하는 라인 및 상호 직교하고 광경로에 대해 직교하는 두 라인의 방향으로 이동하는 미세한 이동 스테이지에 장치된다.
투과형 간섭 필터(113)는 출력 콜리메이터(112) 측에 파장 다중 신호 광으로부터 선택된 소정의 파장 대역의 신호 광을 투과하도록 입사광에 대해 광 수신면의 입사각(θ)에 있어 가변적이다. 투과형 간섭 필터(113)는 교대로 적층된 40 내지 50층의 고 및 저 굴절률 유전성 박막으로 구성되어 있는 다층막 간섭 필터이며, 입사각(θ)은 펄스 모터 등의 구동 메카니즘에 의해 조절된다. 투과형 간섭 필터(113)는 콜리메이트된 신호 광(b1)의 광 경로에 평행하는 라인 및 상호 직교하고 콜리메이트된 신호 광(b1)의 광 경로에 직교하는 두 라인의 방향으로 이동하는 미세한 이동 스테이지 상에 양호하게 장치된다. 투과 간섭 필터(113)는 입사면 상의 신호 광의 입사 위치가 변하더라도, 투과 손실 및 투과 중심 파장이 변하지 않는 면에 균일한 분포 특성으로 되어 있다. 편파 분리 소자(116)로부터 공급된 파장 다중 신호 광의 제1 및 제2 편파(c1및 c2)는 투과 간섭 필터(113)로 입사되며, 이로부터 특정 파장 대역(λ1)의 제1 및 제2 편파(d1및 d2)는 위상판(117)에 공급된다. 신호 광의 편파 상태는 투과형 간섭 필터(113)를 통해 투과될 경우에 변하지 않는다.
위상판(117)은 제1 및 제2 편파(e1및 e2)를 제공하기 위해 90도의 회전 각도로 투과 간섭 필터(113)로부터 공급된 제1 및 제2 편파(d1및 d2)의 편파면을 회전시킨다. 위상판(117)은 S 편파의 편파면과 동일한 방향에 대해 ±5도의 범위 내로 결정축을 갖도록 배치되는 석영(quartz)의 반파장 판인 것이 양호하며, 공기에 대한 반사 방지막으로 코팅되는 것이 바람직하다. 위상판(117)은 콜리메이트된 신호 광(b1)의 광 경로에 평행하는 라인 및 상호 직교하고 콜리메이터 신호 광(b1)의 광 경로에 직교하는 두 라인의 방향으로 이동하는 미세한 이동 스테이지 상에 장치되는 것이 바람직하다. 위상판(117)은 하나의 편파면의 방향이 제1 및 제2 편파(d1및 d2)의 편파면의 회전에 따라 다른 편파면의 방향으로 변화되도록 구성된다. 이에 따라, 반파장 판의 결정축 방향에 대한 S 편파의 편파면의 각도는 공급된 제1 및 제2 편파(d1및 d2)의 편파면에 따라서 상기 기술한 범위 내로 설정되는 것이 적절하다.
편파 합성 소자(118)는 제1 및 제2 편파(e1및 e2)를 합성하고, 편파 분리 소자(116)의 구조와 같은 구조를 갖는다. 전술한 바와 같이, 편파 합성 소자(118)는 P 및 S 편파의 편파면에 대해 40 내지 50도, 양호하게는 45도의 범위 내로 배치되는 결정축을 갖는 방해석으로 되어 있는 것이 바람직하며, 편파 분리 소자(116)의 길이와 동일한 방향의 결정축 및 동일한 소자 길이를 갖는다. 편파 분리 및 합성 소자(116 및 118)는 방해석으로 제한되지 않고, 금홍석(rutil) 결정, LN결정 등의 복굴절성 결정, LPS(Laminated Polarization Splitter: 적층 편파 스플리터) 등으로 대체될 수 있다. LPS는 P 및 S 편파용 각각 다른 굴절률을 갖는 구조를 제공하도록 교대로 적층된 각각 다른 굴절률의 박막으로 구성되는 편파 스플리터이다. 편파 합성 소자(118)는 공기에 대한 반사 방지막으로 코팅되어 있고, 콜리메이트된 신호 광(b1)의 광 경로에 평행하는 라인 및 상호 직교하고 콜리메이터 신호 광(b1)의 광 경로에 직교하는 두 라인의 방향으로 이동하는 미세한 이동 스테이지 상에 장치된다.
편파 분리 소자(116)로부터 공급되는 제1 편파(c1)에 고유한 편파 합성 소자(118)에 공급되는 편파(e1)의 편파면은 편파 분리 소자(116)로부터 방사될 때에 제1 편파(c1)의 편파면과 같은 방향에 있고, 편파 분리 소자(116)로부터 공급되는 제2 편파(c2)에 고유한 편파 합성 소자(118)에 공급되는 편파(e2)의 편파면은 편파 분리 소자(116)로부터 방사될 때에 제2 편파(c2)의 편파면과 같은 방향에 있다. 이에 따라, 편파 분리 소자(116)의 광 분리에 대해 역 방향으로 편파 합성 소자(118)에서 광 결합이 발생되어, 방사된 신호 광(b2)은 두 편파(e1및e2)의 합성에 따라 얻을 수 있는 원형 또는 타원형 편파 상태에 있게 된다.
상술한 바와 같은 구조인 광 파장 조정 필터 모듈에 있어서, 파장 다중 신호 광의 콜리메이트된 광(b1)은 콜리메이터 신호 광(b1)이 P 및 S 편파의 편파면에 대해 45도의 각도를 갖는 두 편파면의 두 광으로 스플리트되는 상태에서 투과형 간섭 필터(113)를 통해 투과되며, 두 광이 신호 광(b2)을 제공하도록 합성되어, PDL의 발생을 효과적으로 피할 수 있게 된다.
더욱 상세하게, 제1 편파(c1)의 편파면과 S 편파의 편파면 사이의 각도, 및 제1 편파(c1)의 편파면과 P 편파의 편파면 사이의 각도는 제1 편파에 대한 S 및 P 편파 성분 간의 1:1의 비를 제공하도록 45도가 된다. 콜리메이트된 신호 광(b1)의 편파 상태 즉, 콜리메이트된 신호 광(b1)의 S 및 P 편파의 광 강도 비가 변할 경우, 제1 편파(c1)의 광 강도가 변하더라도, S 및 P 편파 성분 간의 1:1 비는 변하지 않는다. 따라서, 제1 투과 손실은 제1 편파(c1)가 단지 S 편파로 되어 있는 투과 손실이고 제2 투과 손실은 제1 편파(c1)가 단지 P 편파로 되어 있는 투과 손실이라는 가정에 따라, 제1 편파(c1)가 투과형 간섭 필터(113)를 통해 투과될 경우에 투과 손실은 제1 및 제2 투과 손실의 평균값이 된다. 투과 손실이 제1 편파(c1)의 광 강도의 변화에 따라 변하더라도, S 및 P 편파 간의 비는 PDL이 발생되지 않도록 하기 위해 항상 1:1이다.
제2 편파(c2)에 대해서도 마찬가지로 논의하고자 한다. 즉, 제1 투과 손실은 제2 편파(c2)가 단지 S 편파로 되어 있는 투과 손실이고 제2 투과 손실은 제2 편파(c2)가 단지 P 편파로 되어 있는 투과 손실이라는 가정에 따라, 제2 편파(c2)가 투과형 간섭 필터(113)를 통해 투과될 경우에 투과 손실은 제1 및 제2 투과 손실의 평균값이 된다. 투과 손실이 제2 편파(c2)의 광 강도의 변화에 따라 변하더라도, S 및 P 편파 간의 비는 PDL이 발생되지 않도록 하기 위해 항상 1:1이다.
투과형 간섭 필터(113)는 투과형 간섭 필터(113)의 입사면에 대한 신호 광의 입사 위치가 변하더라도, 투과 손실 및 투과 파장 대역폭의 중심 파장을 변화시키지 않기 위해 자체의 면 상에 균일 특성을 가짐으로써, 다층막 간섭 필터(113)의 투과후에 결합되는 제1 및 제2 편파(d2및d2)의 투과 손실은 다층막 간섭 필터(113)를 제외한 광 시스템에서 손실이 제로라는 가정하에서 다층막 간섭 필터(113)에서 제1 및 제2 편파(c1및 c2)의 투과 손실의 총 값이 된다. 상술한 바와 같이, 제1 및 제2 편파(c1및 c2)가 다층막 간섭 필터(113)를 통하여 투과할 경우 PDL이 발생하지 않기 때문에, 신호 광(b2)의 투과 손실에서 PDL이 발생되지 않는다.
투과형 간섭 필터(113)로부터 방사된 특정 파장(λ1)의 제1 및 제2 편파(d1및 d2)는 편파면에서 90도의 회전 각도로 회전되어 편파 합성 소자(118)에서 합성된다.
상술한 바와 같은 광 파장 조정 필터 모듈에 있어서, PDL은 이 모듈의 전체 구조에서 0.2dB 이하로 억제되어, 투과된 광의 파장이 다층막 간섭 필터(113)의 입사각(θ)을 변화시킴으로써 변하더라도, 출력 콜리메이터(112)의 출력 광의 강도는 안정화된다.
일반적으로, 입사각(θ)이 투과 광의 파장 대역폭을 변화시키도록 변할 경우에, 다층막 간섭 필터(113)로부터 방사된 편파의 광 경로가 변하게 된다. 하지만, 양호한 실시예의 광 파장 조정 필터 모듈에 있어서, 동작 및 효과는 광 경로의 변화에도 변하지 않으므로, 입사각(θ)이 변하더라도 안정화된 출력 광을 얻게 된다. 부가적으로, 편파 분리 소자(116)에서 스플리트된 두 편파(c1및 c2)는 다층막 간섭 필터(113), 위상판(117), 및 편파 합성 소자(118)를 통하여 공통으로 투과하여, 두 편파(c1및 c2)간의 에러가 발생되지 않는다. 결과적으로, 출력 광의 정밀도가 높고, 이 모듈에서 광 부분을 조절하는 것이 용이하다. 또한, PDL의 발생은 편파 분리 소자, 위상판 및 편파 합성 소자를 투과형 간섭 필터가 두 대향 광 시스템 사이에 배치되어 있는 종래의 광 필터 모듈에 간단히 부가함으로써 크게 억제된다. 따라서, 모듈 비용을 감소시키고 광 부분 사이를 쉽게 조절하기 위해 부분의 수는 상대적으로 작다.
양호한 실시예에 있어서, 위상판(117)은 다층막 간섭 필터(113) 및 편파 합성 소자(118) 사이에 배치되지만, 동일 동작 및 결과를 제공하기 위해 편파 분리 소자(116) 및 다층막 간섭 필터(113) 사이에 배치될 수도 있다.
편파 분리 소자(116)에서 스플리트된 두 편파(C1및 C2)의 편파면이 P 및 S 편파의 편파면에 대해 45도의 각도를 갖도록 배치되는 것이 양호한 경우에 있어서, PDL은 이 모듈의 전체 구조에서 0.1dB 이하가 되도록 억제된다.
광 파장 조정 필터 모듈의 사용에 있어서, PDL을 어느 정도까지 억제시킬 필요가 없는 경우가 있다. 이 경우에 있어서, P 및 S 편파의 편파면에 대한 편파(C1및 C2)의 편파면의 각도는 ±5도의 오차를 갖는 45도 범위 내에 있을 수 있다.
다음으로, 양호한 실시예의 광 파장 조정 필터 모듈의 구체적인 예에 관하여 제18도에서 설명하고자 한다.
광 섬유 콜리메이터 등의 입력 콜리메이터는 1530 내지 1570 nm의 파장을 갖는 레이저 광을 방출하는 파장 조정 레이저의 광원(도시 생략)에 입력 광 섬유(114)를 통하여 접속되며, 레이저 광의 편파 상태는 광 섬유형 편파 제어기(도시 생략)에 의해 제어되고, 편파 상태 제어된 레이저 광은 광 섬유(114)를 통하여 입력 광 섬유 콜리메이터(111)에 공급된다. 0.18mm의 빔 직경을 가진 콜리메이터 광은 입력 콜리메이터(111)로부터 방사된다. 출력 콜리메이터(112)는 파장 조정 필터 모듈을 통해 투과된 출력 광의 중심 파장이 광 스펙트럼 분석기에 의해 측정되고 PDL이 전력미터에 의해 측정되는 측정 시스템(도시 생략)에 출력 광 섬유(115)를 통해 접속된다.
S 및 P 편파의 편파면에 대한 45도 각도로 배치되는 결정축을 가진 방해석의 편파 스플리터는 편파 분리 및 합성 소자(116 및 118)를 위해 사용되며, 편파 분리 소자(116)의 분리 폭은 편파 분리 소자(116)의 길이를 소정의 값으로 설정함으로써 0.4mm가 된다.
S 편파의 편파면과 같은 방향으로 배치되는 결정축을 가진 석영의 반파장판은 위상판(117)을 위해 사용된다.
글라스 기판 상에 교대로 적층된 Ta2O5및 SiO2박막을 가진 다층막 간섭 필터는 다층막 간섭 필터(113)을 위해 사용된다.
다층막 간섭 필터의 특성은 신호 광이 그 입력판에 수직으로 공급될 경우에 반값 폭이 0.3nm이고, 투과 손실은 0.3dB이며, 그 출력면으로부터 수직으로 방사된 신호 광의 중심 파장은 1571nm이다.
다층막 간섭 필터는 펄스 모터의 회전축에 고정되어, 입력면의 입사각(θ)을 조절하게 되며, 입력 광 섬유 콜리메이터(111), 편파 스플리터(116 및 118), 다층막 간섭 필터(113), 및 반파장 판(117)은 상호 직교하는 3개의 축을 이동하는 미세 이동스테이지 상에 장치된다.
측정에 있어서, 콜리메이트된 광(b1)은 다층막 간섭 필터(113) 의 입력면에 수직으로 공급되며, 입력 광 섬유 콜리메이터(111), 편파 스플리터(116 및 118), 다층막 간섭 필터(113), 및 반파장 판(117)은 이 모듈의 총 투과 손실을 2dB 이하가 되도록 억제하기 위해 3개의 직교축을 따른 위치에서 미세하게 조절된다.
다음으로, 파장 조정 레이저의 레이징 파장 및 다층막 간섭 필터(113)의 입사각(θ)은 출력 콜리메이터(112)의 출력 광에 대해 조절되어 1570nm의 중심 파장을 갖게 된다. 그 후, 출력 콜리메이터(112)로부터 방사된 출력 광의 강도는 편파 제어기의 편파 제어에 따라, 입력 광 섬유 콜리메이터(111)로부터 방사된 콜리메이터 광(b1)의 편파 상태가 각각 단지 제1 경우에 대한 P 편파로 되어 있을 경우와, 제2 경우에 대한 S 편파로 되어 있는 경우에 측정된다. 그 후, PDL과 동일한 제1 및 제2 경우에서의 출력 광 강도의 차가 측정된다. 그 결과, 투과 광의 중심 파장이 1570nm일 경우에 PDL은 0.06dB가 된다.
동일 방식으로, 파장 조정 레이저의 레이징 파장 및 다층막 간섭 필터(113)의 입사각(θ)은 출력 콜리메이터(112)로부터 방사된 투과 광에 대해 조절되어, 1530, 1535, 1540, 1545, 1550, 1560, 및 1565nm의 중심 파장을 갖게 된다. 그 후, PDL은 각가의 중심 파장에서 측정된다.
제19도는 상술한 바와 같은 측정의 결과를 도시한다. 제19도에서 명백한 바와 같이, PDL은 1530 내지 1570nm 범위에서 0.1dB 이하이다.
다음으로, 본 발명에 따른 제1 양호한 실시예에서 광 파장 조정 필터 모듈에 대한 액추에이터에 관하여 제20도 및 제21도에서 설명하고자 한다.
광 파장 조정 필터 모듈(200)은 모듈 하우징(202), 입력 콜리메이터(203) 및 모듈 하우징(202)의 벽을 통해 연장되는 출력 콜리메이터(204)로 구성되는 광 섬유 콜리메이터 쌍(205), 입력과 출력 콜리메이터(203 및 204) 사이에 제공되는 다층막 간섭 필터(206), 및 입력 콜리메이터(203)로부터 출력 콜리메이터(204)에 공급되는 콜리메이트된 광에 대하 다층막 간섭 필터(206)의 입사각을 제어하기 위한 액추에이터(207)을 포함한다. 모듈 하우징(202)은 스테인레스 강철 또는 Koval(상품명)로 형성되는 주 본체(202a) 및 뚜껑(202b)으로 구성되며, 밀폐(air-tight sealing)용 니켈 및 금으로 도금되는 것이 바람직하다. 밀봉 용접에 의한 밀폐의 필요성을 위해, 주 본체(202a)에 용접되는 뚜껑(202b)의 외부 주변은 예를 들어, 약 100㎛의 두께를 갖는다.
입력 및 출력 콜리메이터(203 및 204)는 손실을 위해 0.5dB 이하 및 복귀 손실을 위한 50dB 이상이 되도록 고 정밀도로 그들 간의 특성을 결합하는 광으로 조절되어, 모듈 하우징(202)에 용접된다.
광 섬유 콜리메이터 쌍(205)은 입력 및 출력 단부에서 1.3㎛ 대역폭 단일 모드 광 섬유와, 광 송/수신 단부에서 그들 간에 투과된 광을 콜리메이트하기 위한 1.3㎛ 대역폭 단일 모드 광 섬유에 광학적으로 결합된 1.8mm의 초점 길이를 갖는 비-구형 렌즈를 포함한다. 부가적으로, 1.3㎛ 대역폭 단일 모드 광 섬유의 단면은 단일 모드 광 섬유의 표면 상의 금속화 처리 및 저융점 금속의 계속되는 금속 밀봉에 따라 밀폐된다.
다층막 간섭 필터(206)는 글라스 기판에 교대로 적층된 약 40 내지 50 층의 고굴절률 유전성 박막 및 저굴절률 유전성 박막으로 구성되어 있고, 액추에이터(207)의 상단에 고정되는 필터 호울더(208)에 의해 보유되는 다층 유전성 막 간섭 필터이다.
액추에이터(207)는 모듈 하우징(202)의 주 본체(202a)로 투입되도록 제공되는 호울딩부(202c)에 의해 직접 지지된다.
제22도 및 제23도는 저판(bottom plate: 317)에 의해 저부에서 폐쇄된 원통형 요크(311), 내부에 원통형 요크(311)와 동축으로 제공되고 다층막 간섭 필터(206)과 접속되는 원형 로드형 회전 부재(312), 및 원형 로드형 회전 부재(312)의 경사각을 제어하도록 원통형 요크(311)의 내부 주변을 따라 제공되는 아치형 제어 코일(313)을 포함하는 액추에이터(207)를 도시한다.
원통형 요크(311)는 제어 코일(313) 및 회전 부재(312)를 포함하기 위한 콘테이너일 뿐만 아니라, 자기 회로의 복귀 요크가 된다. 이러한 목적으로, 원통형 요크(311)는 자기 회로의 복귀 요크에 대한 히스테리시스 특성을 향상시키도록 퍼멀로이로 구성된다.
회전 부재(312)는 내부 및 외부에 의해 보유된 다수의 볼을 포함하는 베어링(314)에 의해 원통형 요크(311)에 대한 한쪽 단부에서 지지된다. 내부 및 외부는 볼의 축선의 방향으로 힘이 가해지도록 사전 가중(preload)되는 조건에서 리테이너에 의해 고정된다. 이러한 구조에 있어서, 적소에 배치되는 베어링은 방사 및 추력(thrust) 방향으로 편차를 갖지 않도록 고 정밀도에 있다. 베어링(314)의 내부는 접착제 등의 고정 재료에 의해 회전 부재(312)의 출력 축(316)에 고정된다.
원형 로드형 회전 부재(312)는 원형 로드형 영구 자석(315)을 포함하며, 영구 자석(315)보다 직경이 작은 출력 축은 공통축에 고정된다.
제24도 및 제25도는 영구 자석(315)을 포함하는 액추에이터(207)을 도시하며, 원통형 요크(311)에 각각 포함되어 있는 중립 코일(313a) 및 구동 코일(313b 및 313c)의 제어 코일(313)을 포함한다. 영구 자석(315)은 N 및 S극을 나타내도록 극성을 갖게 되고, 제26도에 도시된 바와 같이 외부 주변 상의 사인 곡선의 표면 자계 밀도를 가짐으로써, 자속은 영구 자석(35)의 각각의 극성을 갖는 영역의 중심에서 최대가 되고, 중심에 대해 좌측 및 우측에 90도의 각도에서 제로(0)가 된다.
중립 및 구동 코일(313a, 313b, 및 313c)은 공간(air space) 코어에서 권선되며, 원통형 요크(311)의 내면과 일치하여 아치형으로 형성된다. 양호한 실시예에 있어서, 코일(313a, 313b, 및 313c)이 원통형 요크(311)의 내벽에 같은 간격으로 고정되어 있더라도, 영구 자석(315)의 유효 범위 내에 제공되는 한, 회전 축의 방향으로 시프트될 수 있다.
제27도는 중립 코일(313a)에 독립하여 구동되도록 병렬 접속되는 중립 코일(313a), 구동 코일(313b 및 313c)을 도시한다.
상술한 바와 같이, 파장 조정 필터 모듈(200)에 대한 액추에이터(207)의 동작에 있어서, 회전 부재(312) 및 다층막 간섭 필터(206)가 회전 위치에서 볼 수 없다고 가정해 볼 수 있다. 먼저, 전류(IB)는 중립 코일(313a)을 통해 흐른다. 이 때, 영구 자석(315)의 회전 위치는 제24도에 도시된 바와 같은 한 쪽이라고 가정해 볼 수 있다. 이러한 경우, 중립 코일(313a)의 좌측부가 우측부의 노출보다 더 큰 자계에 노출되어 반시계 방향으로 회전 부재(312)를 회전하기 위한 회전력(FCa)을 시계 방향으로 회전하기 위한 회전력(FCb)보다 크게 하기 때문에, 영구 자석(315)은 반시계 방향으로 회전하기 시작한다. 그 후, 회전 부재(312)는 회전력(FCa)이 회전력(FCb)과 같을 (FCa=FCb) 경우에 제25도에 도시된 바와 같은 위치를 얻기 위해 회전하는 것을 중단한다. 이 때, 자기 회로는 중립 코일(313a) 및 원통형 요크(311)를 통하여 영구 자석(315)의 N극로부터 영구 자석(315)의 S극으로의 자속 흐름에 따라 폐쇄된다.
제25도에서 시계 방향으로 결합된 회전 부재(312) 및 다층막 간섭 필터(206)을 회전시키기 위하여, 도시된 바와 같이 중립 및 구동 코일(313a, 313b 및 313c)에 전류를 통과시켜야 한다.
제25도에서, 중립 코일(313a)에 흐르는 전류에 따라, 영구 자석(315)의 N 극측에 발생되는 반시계 방향 및 시계 방향의 회전력은 제24도에서와 같은 방식의 FCa 및 FCb이며, 구동 코일(313b 및 313c)에 흐르는 전류에 따라, 영구 자석(315)의 S 극 측에 발생되는 시계 방향 및 반시계 방향의 회전력은 FBa 및 FAb이고, 영구 자석(315)의 N 및 S 극의 경계 영역에서 발생하는 회전력은 FBb 및 FAa이라고 가정되는데, FAb, FBa 및 FCb는 시계 방향에 있고, FCa는 반시계 방향에 있으며, FBa 및 FAb는 무시 가능하며, 왜냐하면, 이들 회전력은 N 및 S 경계 영역에 걸쳐 분포되고 방향이 변하기 때문이다. 따라서, 제어 코일(313a, 313b)에 전류가 흐를 경우, FAb, FBa 및 FCb의 합(FAb+FBa+FCb)이 FCa보다 커짐에 따라 영구 자석(315)을 시계 방향으로 회전시키게 된다. 그리고, (FAb+FBa+FCb)이 FCa보다 커짐에 따라 영구 자석(315)을 시계 방향으로 회전시키게 된다. 그리고, (FAb+FBa+FCb)가 FCa와 같은 경우, 영구 자석(315)은 회전을 중단한다.
회전 부재(312)를 제25도의 반시계 방향으로 회전시키기 위하여, 제25도에 도시된 방향과 반대 방향의 전류가 구동 코일(313b 및 313c)에 흐르게 된다. 결과적으로, (FAb+FBa+FCb)가 FCa보다 커짐에 따라 영구 자석(315)을 반시계 방향으로 회전시키며, (FAb+FBa+FCb)가 FCb와 같을 경우, 영구 자석(315)는 회전을 중단한다.
상술한 바와 같이, 입력 신호 광에 대한 다층막 간섭 필터(206)의 입사각은 제어 코일(313a, 313b 및 313c)에 흐르는 전류의 방향 및 크기의 변화에 따라 변화되도록 제어되어, 파장 다중 신호 광으로부터 선택된 소정의 파장의 신호 광은 다층막 간섭 필터(206)로부터 광 수신측으로 방사된다.
액추에이터(207)는 회전 부재(312)가 제어 코일에 흐르는 전류를 제어함으로써 두 방향으로 회전하여, 사이즈가 작고, 동작 전압이 낮아지며, 종래의 압전형 액추에이터에 비해 신뢰성이 높아지는 방식으로 동작한다. 부가적으로, 회전 부재(312)는 종래의 액추에이터에 비해 내구력이 향상되도록 제3 부재와 어떠한 접촉도 없이 회전하게 된다. AC 전류가 제어 코일에 흐르는 DC 전류에 부가될 경우, 다층막 간섭 필터(206)는 적정 스윙 이동으로 제어된다. 본 발명에 있어서, 영구 자석(315)은 전기 자석에 필요한 전기적 상호 접속을 이용하여 제거하는데 사용되어, 전기 도판(electrical leads)의 단절이 발생되지 않기 때문에 신뢰성이 높아진다.
회전 부재(312)가 베어링(314)에 의해 한쪽 측에서 지지되어, 회전 부재(312)가 양 측에서 지지되는 경우에 비해 고정밀도의 회전이 실현된다. 부가적으로, 회전 부재(312)가 지지되는 한쪽 측은 다층막 간섭 필터(206)가 고정되어 있는 측으로, 다층막 간섭 필터(206)의 회전 변동이 억제된다. 또한, 베어링(14)은 방사 및 추력 방향에 있어 소정의 압력이 인가되도록 구조되어, 회전 부재(312)는 매끄럽게 회전되고, 원통형 요크(311)는 퍼멀로이(permalloy)로 되어 있어, 히스테리시스 특성이 향상되어, 더욱 개선된 주파수 특성을 제공하게 된다. 부가적으로, 중립 코일(313a), 및 구동 코일(313b 및 313c)이 부의 전원의 사용을 제거하도록 분리적으로 배선되어, 단지 정의 전원을 사용함으로써 임의의 제어를 행하게 된다.
본 발명의 액추에이터는 상술한 바와 같은 광 파장 조정 필터(200)에 적용되는 것으로 제한되지 않으며, 영구 자석(315)은 4 또는 그 이상의 짝수 분할 영역으로 분극화될 수 있다.
본 발명은 더욱 완전하고 명백한 개시를 위한 특정 실시예에 관하여 설명하고 있으나, 수반된 청구 범위는 그에 따라 제한되지 않으며, 당업자에 의해 기본적인 교시 내에서 개시되어 있는 모든 변경 및 수정을 구현함으로써 구성된다.

Claims (16)

  1. 광 수신판(optical receiver board)에 있어서, 신호 광을 수신하기 위한 입력 포트; 상기 신호 광의 소정의 파장 대역폭의 파장 성분을 투과하기 위한 광 파장 조정 필터(optical wavelength-tuning filter); 상기 소정의 파장 대역폭의 투과 중심 파장을 조절하기 위해 상기 광 파장 조정 필터를 제어하기 위한 수단; 및 상기 파장 성분의 상기 신호 광을 정보 전기 신호로 변환하기 위한 수단을 포함하되, 상기 광 파장 조정 필터는, 단일 피크의 투과 특성을 갖는 광 필터 부재; 및 상기 투과 중심 파장을 변화시키기 위해 상기 제어 수단에 의해 수행되는 전기 제어에 따라 공간적으로 회전하며, 상기 광 섬유 부재를 자체 상에 고정하기 위한 자기 회전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 수신판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광 파장 조정 필터는 상기 광 파장 조정 필터의 전단(preceding stage)에 제공된 광 증폭기에 의해 증폭되는 상기 신호 광을 수신하는 것을 특징으로 하는 광 수신판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 입력 포트는 파장 다중 신호 광인 상기 신호 광을 수신하고, 상기 제어 수단은 상기 파장 다중 신호 광으로부터 선택되는 상기 파장 성분의 신호 광에 대한 투과율을 최대화하기 위해 상기 광 파장 조정 필터를 제어하는 것을 특징으로 하는 광 수신판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 광 파장 조정 필터의 상기 투과 중심 파장을 스위프(sweep)하기 위해 스위프 신호를 생성하기 위한 수단을 구비하며, 상기 스위프 신호는 상기 광 파장 조정 필터의 제어를 트래킹하기 위한 DC 성분, 및 상기 트래킹 제어의 에러 신호의 검출을 위한 fm의 주파수를 갖는 AC 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 수신판.
  5. 제4항에 있어서, 상기 스위프 신호 발생 수단은 상기 제어 수단에 의해 수행되는 상기 전기 제어의 전기 신호에 대한 상기 광 파장 조정 필터의 상기 자기 회전부의 회전 각도의 주파수 응답 특성에서 상기 AC 성분에 대한 fm의 상기 주파수 성분을 fc의 차단 주파수와 같거나 크도록 설정하는 것을 특징으로 하는 광 수신판.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 파장 성분의 상기 신호 광의 일부가 변환되는 전기 신호에 포함되는 상기 AC 성분을 검출하고, 검출된 상기 AC 성분을 최소화하도록 상기 스위프 신호에 포함되어 있는 상기 DC 성분을 변화시키는 것을 특징으로 하는 광 수신판.
  7. 제1항에 있어서, 상기 광 필터 부재는 중력에 의한 가중 방향에 평행하며 상기 자기 회전부에 접속되는 회전축을 갖는 것을 특징으로 하는 광 수신판.
  8. 광 파장 조정 필터 모듈에 있어서, 콜리메이터(collimate)된 신호 광을 제공하기 위해 파장 다중 신호 광을 콜리메이트하기 위한 입력 콜리메이터; 40 내지 50도의 회전 각도와 동일한 방향으로 상기 콜리메이트된 신호 광의 P 및 S 편파의 편파면을 회전함으로써 얻어지는 편파면을 갖는 제1 및 제2 편파를 분리하기 위한 편파 분리 소자; 및 상기 편파 분리 소자로부터 공급된 제1 및 제2 분리 편파의 상기 신호 광을 수신하기 위한 광 필터 부재 - 상기 광 필터 부재의 경사 각도는 상기 입력 콜리메이터의 광 축에 대해 가변적임 -를 가진 투과형 간섭 필터; 상기 투과형 간섭 필터의 입력 또는 출력측에 제공되며, 제1 및 제2 편파의 상기 편파면을 90도의 회전 각도로 회전시키기 위한 위상판(phase plate); 상기 투과형 간섭 필터 및 상기 위상판을 통해 투과되는 상기 제1 및 제2 편파의 편파면을 합성하기 위한 편파 합성 소자; 및 상기 편파 합성 소자로부터 공급된 상기 신호 광을 수신하기 위한 출력 콜리메이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 파장 조정 필터 모듈.
  9. 제8항에 있어서, 상기 투과형 간섭 필터는 다층막 간섭 필터인 것을 특징으로 하는 광 파장 조정 필터 모듈.
  10. 제8항에 있어서, 상기 입력 및 출력 콜리메이터는 입력 및 출력 광 섬유에 접속되는 입력 및 출력 광 섬유 콜리메이터인 것을 특징으로 하는 광 파장 조정 필터 모듈.
  11. 제8항에 있어서, 상기 위상판은 S 편파의 편파면과 동일한 방향이거나 또는 S 편파의 상기 편파에 대해 -5 내지 +5도의 각도 범위 내에 결정축(crystal axis)을 갖도록 배치되는 반파장 판인 것을 특징으로 하는 광 파장 조정 필터 모듈.
  12. 제8항에 있어서, 상기 편파 분리 소자 및 상기 편파 합성 소자는 P 편파 또는 S 편파의 편파면에 대해 40 내지 50도의 각도 범위 내에 결정축을 갖도록 배치되는 편파 스플리터인 것을 특징으로 하는 광 파장 조정 필터 모듈.
  13. 광 파장 조정 필터 모듈용 액추에이터에 있어서, 상기 광 파장 조정 필터 모듈의 일부인 광 필터 부재를 고정하기 위한 하나의 단부를 갖는 회전 부재; 상기 회전 부재를 동축으로 포함하기 위한 원통형 요크; 및 상기 광 파장 조정 필터 모듈의 광 축에 대한 상기 광 필터 부재의 경사 각도를 조절하며, 상기 원통형 요크의 내벽 위에 제공되어 제어 신호에 의해 구동되는 아치형 제어 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 파장 조정 필터 모듈용 액추에이터.
  14. 제13항에 있어서, 상기 광 필터 부재는 다층 유전성막 간섭 필터인 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  15. 제13항에 있어서, 상기 회전 부재는 상기 회전 부재 및 상기 원통형 요크의 내벽 사이에 배치되는 베어링에 의해 한쪽 단부에서 지지되는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  16. 제13항에 있어서, 상기 아치형 제어 코일은 제1 내지 제3 부분으로 분할되며, 상기 제1 부분은 중립(neutral) 코일, 상기 제2 및 제3 부분은 구동 코일이며, 상기 중립 코일 및 상기 구동 코일은 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
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Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6310707B1 (en) * 1996-10-25 2001-10-30 Seiko Epson Corporation Optical wireless data communication system, and transmitter and receiver used therefor
JP3769359B2 (ja) * 1997-08-11 2006-04-26 富士通株式会社 波長多重光増幅伝送システム及び光増幅器
US6411411B1 (en) * 1998-03-20 2002-06-25 Fujitsu Limited Optical wavelength selective control apparatus
DE19833549A1 (de) * 1998-07-25 2000-01-27 Sel Alcatel Ag Empfänger für den Einsatz in einem Übertragungssystem für spektral kodierte Daten sowie ein Verfahren
JP3134854B2 (ja) * 1998-09-07 2001-02-13 日本電気株式会社 光増幅器
US6384978B1 (en) * 1999-03-19 2002-05-07 Qtera Corporation Temperature-compensated optical filter assemblies and related methods
US6577417B1 (en) * 2000-08-19 2003-06-10 Jehad Khoury Heterodyne-wavelength division demultiplexing for optical pick-ups, microscopy, tomography telecommunication and lidar
JP2002072108A (ja) * 2000-08-31 2002-03-12 Oki Electric Ind Co Ltd 可変波長分波器
CA2336753C (en) * 2001-02-14 2007-07-03 Itf Optical Technologies Inc.-Technologies Optiques Itf Inc. Method for measuring polarization dependent loss and insertion loss
JP4554101B2 (ja) * 2001-02-28 2010-09-29 株式会社フジクラ ローカル情報伝送機能内蔵メディアコンバータおよび障害警報信号伝送方式
US20020131159A1 (en) * 2001-03-16 2002-09-19 Jun Ye Dynamic spectral filters with internal control
JP2002286968A (ja) * 2001-03-28 2002-10-03 Seiko Instruments Inc 光機能モジュール
WO2002091065A1 (fr) * 2001-04-20 2002-11-14 Huawei Technologies Co., Ltd. Procede de recherche et de suivi de la longueur d'onde avec une longueur d'etape variable
US20020171884A1 (en) * 2001-05-16 2002-11-21 Yang Dan Dan High efficiency optical traffic monitoring and reporting
GB0130346D0 (en) * 2001-12-19 2002-02-06 Marconi Comm Ltd Control of wavelength selectable filters in optical networks
JP3986824B2 (ja) * 2001-12-28 2007-10-03 富士通株式会社 光フィルタの制御方法及び制御装置並びに光ノード装置
US6762829B2 (en) * 2002-02-27 2004-07-13 Exfo Electro-Optical Engineering Inc. Measurement of optical properties of passive optical devices using the matrix method
JP3996414B2 (ja) * 2002-03-12 2007-10-24 シチズンホールディングス株式会社 アクチュエータ装置
JP3999012B2 (ja) * 2002-03-22 2007-10-31 富士通株式会社 波長可変光フィルタの制御方法および制御装置
JP4553609B2 (ja) * 2004-03-12 2010-09-29 富士通株式会社 雑音除去機能を有する光伝送システム
US8063940B2 (en) * 2004-05-10 2011-11-22 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Image-stabilization systems and methods
DE102006035097A1 (de) * 2006-07-28 2008-01-31 Nokia Siemens Networks Gmbh & Co.Kg Verfahren und Anordnungen zur Verbesserung der Signalqualität
US7965950B2 (en) * 2007-10-15 2011-06-21 Ciena Corporation Performance optimized receiver with bandwidth adaptive optical filter for high speed long haul WDM systems
US8565861B2 (en) * 2008-05-02 2013-10-22 Olympus Corporation Optical inspection device, electromagnetic wave detection method, electromagnetic wave detection device, organism observation method, microscope, endoscope, and optical tomographic image generation device
US20100142956A1 (en) * 2008-12-08 2010-06-10 Tellabs Operation, Inc. Method and Apparatus for Reshaping a Channel Signal
US8705983B2 (en) * 2011-03-25 2014-04-22 Emcore Corporation Radio frequency optical communication system
WO2014058941A1 (en) * 2012-10-09 2014-04-17 Huawei Technologies Co., Ltd. Self-characterization tunable optical receiver
CN103309058B (zh) * 2013-06-03 2015-07-15 武汉理工光科股份有限公司 压电陶瓷型可调谐波长滤波器非线性修正方法及系统
KR20150096159A (ko) * 2014-02-14 2015-08-24 한국전자통신연구원 파장 가변 광 수신기에서 파장을 선택하는 방법 및 장치
WO2016030961A1 (ja) * 2014-08-26 2016-03-03 三菱電機株式会社 子局装置、親局装置、光通信システムおよび異常検出方法
US9766483B2 (en) * 2016-01-21 2017-09-19 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical transceiver implementing erbium doped fiber amplifier
CN105891434B (zh) * 2016-06-03 2017-09-26 深圳职业技术学院 一种海水盐度的在线检测方法及其装置
US11606147B1 (en) * 2022-06-06 2023-03-14 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Frequency and bandwidth agile optical bench

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07183871A (ja) * 1993-12-24 1995-07-21 Nec Corp 波長多重光通信方式
US5481402A (en) * 1994-02-22 1996-01-02 Jds Fitel Inc. Tunable optical filter

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4502752A (en) * 1982-11-08 1985-03-05 General Scanning, Inc. Resonant actuator for optical scanning
GB2254710B (en) * 1991-04-12 1994-01-26 Northern Telecom Europ Ltd Fabry-perot optical filters
FR2689345B1 (fr) * 1992-03-26 1995-05-12 Cit Alcatel Filtre optique comprenant un interféromètre Fabry-Perot accordable par rotation.
JPH06281813A (ja) * 1993-01-29 1994-10-07 Nec Corp 透過波長可変装置
JP2751789B2 (ja) * 1993-07-14 1998-05-18 日本電気株式会社 光ファイバ増幅器
US5548437A (en) * 1993-09-16 1996-08-20 Yoshimoto; Shigeka Optical deflector provided with scanning mirror rotatable around shaft by dynamic air pressure
US5781341A (en) * 1995-06-30 1998-07-14 Dicon Fiberoptics, Inc. Motorized tunable filter and motorized variable attenuator
JP2768320B2 (ja) * 1995-09-04 1998-06-25 日本電気株式会社 波長可変光フィルタ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07183871A (ja) * 1993-12-24 1995-07-21 Nec Corp 波長多重光通信方式
US5481402A (en) * 1994-02-22 1996-01-02 Jds Fitel Inc. Tunable optical filter

Also Published As

Publication number Publication date
CA2206945A1 (en) 1997-12-03
US6043922A (en) 2000-03-28
KR980003661A (ko) 1998-03-30

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