KR100275465B1 - 파장분할다중 광송신 장치 - Google Patents

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Abstract

1. 청구 범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 파장분할다중 광송신 장치에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 WDM에 의한 기간전송망 및 가입자 광전송로 등을 구성함에 있어, 주광원의 고장시 예비 광원을 이용하므로써, 서비스의 중단없이 광원을 교체할 수 있는 광송신 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 광파를 발생하는 광파 발생수단; 가변파장 광파를 발생하는 가변파장 광파 발생수단; 가변파장 광파를 분리하는 제 1 광분리수단; 제 1 광분리수단의 출력신호를 감쇄하는 1 광감쇄수단; 광파를 분리하는 제 2 광분리수단; 제 2 광분리수단의 출력신호를 스위칭하는 광스위칭수단; 가변파장 광파와 광파의 세기를 검출하는 광검출수단; 다수의 제 2 광분리수단의 출력신호를 감쇄하는 제 2 광감쇄수단; 및 제 1 광감쇄수단과 제 2 광감쇄수단의 출력신호를 결합하는 제 1 광결합수단을 포함한다.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 WDM에 의한 기간전송망과 가입자 광전송로 등을 구성하는데 이용됨.

Description

파장분할다중 광송신 장치
본 발명은 파장분할다중(WDM : Wavelength Division Multiplexing) 공유광원을 사용하는 WDM 광송신 장치에 관한 것으로서, 특히 WDM에 의한 기간전송망 및 가입자 광전송로 등을 구성하는데 쓰이는 광송신 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 파장분할다중 광송신 장치의 구성 블록도로서, 광파 발생기(111 내지 113)들과, 광섬유(114 내지 119)들과, 광결합기(120)와, 파장선택기(121)와, 편광무관 광변조기(122)와, 광수신기(123)를 구비한다.
우선, 상기와 같은 구조를 갖는 종래의 파장분할다중 광송신 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
광파 발생기(111 내지 113)들로부터 발생된 편광이 일정하고 파장이 서로 다른 여러 개의 단파장의 광파는 광섬유(114 내지 116)들을 통해 광결합기(120)로 전파된다. 광결합기(120)는 광섬유(114 내지 116)들을 통해 전달된 광파를 결합한 후에, 광섬유(117)를 통하여 파장선택기(121)로 전파한다. 파장선택기(121)는 광섬유(117)를 통해 전달된 광파중에서 하나를 선별적으로 선택하여 광섬유(118)를 통하여 편광무관 광변조기(122)로 전파한다. 편광무관 광변조기(122)는 파장선택기(121)에 의해 선택된 광파의 세기를 변조하여 출력한다. 이렇게, 변조된 광신호는 광섬유(119)를 통하여 광수신기(123)에 입력된 다음, 편광무관 광변조기(122)에서 인가되었던 전기신호가 재생되게 된다.
다음은, 상기와 같은 구조를 갖는 종래의 파장분할다중 광송신 장치에 대한 특성을 보충하여 설명한다.
다파장 공유광원이란 광파 발생기(111 내지 113)들, 광섬유(114 내지 116)들 및 광결합기(120)로 구성되는 부분을 말한다. 이 부분은 고가의 신뢰성이 있는 다파장 광원을 다수의 가입자 회선이 공유하게 함으로써 경제성과 신뢰성을 확보하는 것을 목적으로 하고 있다. 항상 일정한 파장의 빛을 일정하게 광출력하는 단일파장 레이저 여러 개를 환경이 안정되고 신뢰성이 높은 곳에 보관하고 이들 출력을 결합 및 분기하는 과정을 통하여 다파장을 내는 광섬유(117)를 다수 개 확보하는 것이다. 그리고, 상기 도 1에서는 설명의 편의를 위하여 광결합기(120)에 하나의 광섬유(117)가 부착되어 있는 경우만을 보였으나, 실제 있어서는 광결합기(120)와 파장선태기(121) 사이에는 결합분기장치가 여러 단 설치된다. 결국, 하나의 공유광원은 수천 내지 수만의 가입자가 공유하게 되므로, 이의 유지보수는 매우 중요하다. 유지보수는 광원의 출력 감시 및 결함 있는 광원의 교체를 포함한다. 광원을 교체할 경우 종래에는 해당 광원을 오프(OFF)시킨 뒤, 이를 제거하여 새로운 광원으로 교체하였다.
그러나, 종래의 파장분할다중 광송신 장치와 같이, 광원을 오프(OFF)시킨 상태에서 광원을 교체시키면, 수천 내지 수만의 가입자가 광원을 교체하는 동안 전화국과의 연결이 끊기게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, WDM에 의한 기간전송망 및 가입자 광전송로 등을 구성함에 있어, 주광원의 고장시 예비 광원을 이용하므로써, 서비스의 중단없이 광원을 교체할 수 있는 광송신 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 파장분할다중 광송신 장치의 구성 블록도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 파장분할다중 광송신 장치의 구성 블록도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
211 내지 213: 광파 발생기 217: 가변파장 광파 발생기
219, 228 내지 230: 광분리기 220, 231 내지 233: 광감쇄기
221, 226: 편광 조절기 223: 편광 분리기
224, 225: 광검출기 227: 광스위치
237, 240: 광결합기
214 내지 216, 218, 234 내지 236, 238, 241, 242: 광섬유
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 파장분할다중(WDM : Wavelength Division Multiplexing) 광송신 장치에 있어서, 단일파장의 광파를 발생하기 위한 다수의 광파 발생수단; 가변이 가능한 단일파장의 광파를 발생하기 위한 가변파장 광파 발생수단; 상기 가변파장 광파 발생수단으로부터 발생된 가변파장 광파를 분리하기 위한 제 1 광분리수단; 상기 제 1 광분리수단으로부터 출력된 광신호를 감쇄하기 위한 제 1 광감쇄수단; 상기 다수의 광파 발생수단으로부터 전달된 광신호를 분리하기 위한 다수의 제 2 광분리수단; 상기 다수의 제 2 광분리수단에 의해 분리된 광신호를 선택적으로 스위칭하기 위한 광스위칭수단; 상기 광스위칭수단을 통해 전달된 광신호와 상기 제 1 광분리수단에 의해 분리된 광신호를 입력받아, 상기 가변파장 광파의 세기와 상기 다수의 광파발생수단으로부터 출력된 광파의 세기를 검출하기 위한 광검출수단; 상기 다수의 제 2 광분리수단으로부터 출력된 광신호를 감쇄하기 위한 다수의 제 2 광감쇄수단; 및 상기 제 1 광감쇄수단과 상기 다수의 제 2 광감쇄수단으로부터 출력된 광신호들을 결합하여 출력하는 제 1 광결합수단을 포함한다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 파장분할다중 광송신 장치의 구성 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 파장분할다중 광송신 장치는, 파장이 다른 단일파장의 광파를 발생하기 위한 광파 발생기(211 내지 213)들과, 광파 발생기(211 내지 213)들로부터 발생된 광파를 전파하기 위한 광섬유(214 내지 216)들과, 가변이 가능한 단일파장의 광파를 발생하기 위한 가변파장 광파 발생기(217)와, 가변파장 광파 발생기(217)로부터 발생된 가변파장 광파를 전파하기 위한 광섬유(218)와, 가변파장 광파 발생기(217)로부터 발생된 광파를 분리하기 위한 광분리기(219)와, 광분리기(219)로부터 출력된 광신호를 감쇄시키기 위한 광감쇄기(220)와, 광분리기(219)로부터 출력된 광신호의 편광을 조절하기 위한 편광 조절기(221)와, 광섬유(214 내지 216)들을 각각 통해 전달된 광신호를 분리하기 위한 광분리기(228 내지 230)들과, 광분리기(228 내지 230)들로부터 출력된 광신호를 선택적으로 스위칭하기 위한 광스위치(227)와, 광스위치(227)를 통해 전달된 광신호의 편광을 조절하기 위한 편광 조절기(226)와, 편광 조절기(221, 226)들로부터 출력된 광신호를 결합하기 위한 광결합기(222)와, 광결합기(222)로부터 출력된 광신호의 편광을 분리하기 위한 편광 분리기(223)와, 편광 분리기(223)로부터 출력된 광신호를 검출하기 위한 광검출기(224, 225)들과, 광분리기(228 내지 230)들로부터 출력된 광신호를 감쇄하기 위한 광감쇄기(231 내지 233)들과, 광감쇄기(231 내지 233)들로부터 출력된 광신호를 전송하기 위한 광섬유(234 내지 236)들과, 광섬유(234 내지 236)들을 통해 전달된 광신호를 결합하기 위한 광결합기(237)와, 광감쇄기(220)와 광결합기(237)로부터 출력된 광신호를 전송하기 위한 광섬유(238, 239)들과, 광섬유(238, 239)들을 통해 전달된 광신호를 결합하기 위한 광결합기(240)와, 광결합기(240)로부터 출력된 광신호를 외부의 감시장치(도시되지 않았음)로 전송하기 위한 광섬유(241, 242)들을 구비한다.
여기서, 광감쇄기(224, 231 내지 233)들은 외부로 송신되는 광신호의 크기를 조절하는데 이용되고, 상기 감시장치는 본 발명의 광송신 장치의 동작 상태를 감시하는데 이용된다.
상기한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명의 파장분할다중 광송신 장치의 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
레이저 공진기에서는 TE(Transverse Electric) 및 TM(Transverse Magnetic) 모드가 가능하지만 실제는 이 두 모드중 한 모드만이 선택적으로 발진하도록 유도된다. 따라서, 단일파장의 광파 발생기(211 내지 213, 217)들은 같은 모드의 광파만을 발생시킨다고 볼 수 있다. 그러나, 광파 발생기(217)로부터 발생된 파장이 광파 발생기(211 내지 213)들로부터 발생된 파장중 하나의 파장과 일치하는 경우, 이 두 파장의 광파는 다음 [수학식 1] 및 [수학식 2]와 같이 표시될 수 있다.
여기서, Es는 광파 발생기(211 내지 213)로부터 발생된 광파이고, Ep는 광파 발생기(217)로부터 발생된 광파이며, As는 Es의 전계이고, Ap는 Ep의 전계이며, w는 각주파수이며, b는 두 광파의 위상차이다. 또한, 는 편광상태로서 두 광파가 같은 편광을 갖는다고 가정한 것이다. 편광이 같은 두 광파가 결합하는 경우 코히어런트(coherent) 간섭이 발생하여 광검출기(224, 225)들의 출력은 시간에 따라 변동하는 바람직하지 못한 현상이 발생한다. 따라서, 이 두 광파의 편광이 서로 직교하도록 하여야 한다. 예를 들어, 편광 조절기(221, 226)들을 사용하여 Ep의 편광을 로 바꾸고, Es와 Ep를 결합한 뒤, 광검출기(224, 225)들을 이용해 검출하면 검출된 전류는 Es에 기인하는 전류와 Ep에 기인하는 전류의 합으로 나타난다.
즉, 다음 [수학식 3], [수학식 4] 및 [수학식 5]와 같이 나타난다.
Is = K [As]2
Ip = K [Ap]2
I = Is + Ip
여기서, Is는 광파 발생기(211 내지 213)들에 기인하는 검출전류이고, Ip는 가변파장 광파 발생기(217)에 기인하는 검출전류이며, K는 비례상수이다. Is를 감소시키면서 Ip를 증가시킨다. 이때, 총 검출전류 I는 일정하게 유지한다. 이렇게 되면, 상기 도 1의 광변조기(122)가 보는 특정파장의 광의 세기는 편광은 시간적으로 다르더라도 그 총 세기는 항상 일정하게 된다. 따라서, 광변조기(122)가 편광에 무관하다면 전송계통은 전형 영향을 받는다.
본 발명은 상기와 같은 원리를 실제로 구현한 한예로서 현용(working) 광파 발생기들이 3개인 경우에 해당된다. 본 발명은 불특정 다수 개의 광원을 전제로 하고 있으나 설명의 편의를 위하여 3개 광파 발생기의 경우만을 설명하고 있다. 초기상태는 광감쇄기(231 내지 233)에서의 감쇄는 최소인 상태가 되고, 광감쇄기(220)에서의 감쇄는 최대인 상태이다.
그리고, 현용 광파 발생기(211 내지 213)들중에서 성능이 열화되고 있는 것이 있거나, 어떤 이유로 교체하여야 할 광파 발생기가 있는 경우, 그 광파 발생기로부터 발생된 광파를 광스위치(227)로 선택하여 편광 조절기(226)로 전달한다.
이렇게, 광스위치(227)를 통해 스위칭된 광파는 편광 조절기(226)에 의해 특정 편광으로 고정된 뒤, 광결합기(222)에 입력된다. 가변파장 광파 발생기(217)의 파장은 광스위치(227)에서 선택된 광파의 파장으로 조절되고, 가변파장 광파 발생기(217)로부터 발생된 광파는 광섬유(218)를 통해 광분리기(219)로 전달된 다음, 광분리기(219)에 의해 분리되어 광감쇄기(220)와 편광 조절기(221)로 전달된다. 여기서, 광파의 편광은 광스위치(227)를 통과한 광파와 직교가 되도록 조절된다.
광결합기(222)와 편광 분리기(223), 및 광검출기(224, 225)들은 편광조절 및 광출력을 감시하기 위한 목적으로 사용된다. 이렇게, 파장이 일치하고 편광이 서로 직교하게 되면, 문제의 광파 발생기에 부착된 광감쇄기(231 내지 233)들중에 하나를 작동시켜 광결합기(237)로 입력되는 광세기를 점진적으로 감쇄시키고, 이와 동시에 광감쇄기(220)를 작동시켜 가변파장 광파 발생기(217)로부터 출력된 광파의 세기를 점진적으로 증가시킨다. 이 두 광파의 상대적인 세기는 광검출기(224, 225)에서 확인한다. 이런 과정을 거쳐 문제 광파 발생기로부터 발생된 광파의 세기는 최소로 되고 가변파장 광파 발생기(217)로부터 발생된 광파의 세기는 최대로 된다. 이때, 문제의 광파 발생기를 제거하여 수리하면 된다.
한편, 본 발명은 다파장 공유광원을 이용하는 WDM 기간 전송장치나 또는 WDM LAN(Local area network) 장치에도 적용될 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 주광원인 광파 발생기에 고장이 발생될 경우, 예비 광원인 가변파장 광파 발생기를 광원으로 사용하여 서비스의 중단없이 주광원을 수리할 수 있도록 하므로써, 유지보수를 효율적으로 할 수 있고, 특히 신뢰성을 현저하게 높일 수 있는 우수한 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 파장분할다중(WDM : Wavelength Division Multiplexing) 광송신 장치에 있어서,
    단일파장의 광파를 발생하기 위한 다수의 광파 발생수단;
    가변이 가능한 단일파장의 광파를 발생하기 위한 가변파장 광파 발생수단;
    상기 가변파장 광파 발생수단으로부터 발생된 가변파장 광파를 분리하기 위한 제 1 광분리수단;
    상기 제 1 광분리수단으로부터 출력된 광신호를 감쇄하기 위한 제 1 광감쇄수단;
    상기 다수의 광파 발생수단으로부터 전달된 광신호를 분리하기 위한 다수의 제 2 광분리수단;
    상기 다수의 제 2 광분리수단에 의해 분리된 광신호를 선택적으로 스위칭하기 위한 광스위칭수단;
    상기 광스위칭수단을 통해 전달된 광신호와 상기 제 1 광분리수단에 의해 분리된 광신호를 입력받아, 상기 가변파장 광파의 세기와 상기 다수의 광파발생수단으로부터 출력된 광파의 세기를 검출하기 위한 광검출수단;
    상기 다수의 제 2 광분리수단으로부터 출력된 광신호를 감쇄하기 위한 다수의 제 2 광감쇄수단; 및
    상기 제 1 광감쇄수단과 상기 다수의 제 2 광감쇄수단으로부터 출력된 광신호들을 결합하여 출력하는 제 1 광결합수단
    을 포함하여 이루어진 파장분할다중 광송신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광검출수단은,
    상기 광스위칭수단을 통해 전달된 광신호의 편광을 조절하기 위한 제 1 편광조절수단;
    상기 제 1 광분리수단으로부터 출력된 광신호의 편광을 조절하기 위한 제 2 편광 조절수단;
    상기 제 1 및 제 2 편광 조절수단에 의해 편광이 조절된 광신호들을 결합하기 위한 제 2 광결합수단;
    상기 제 2 광결합수단으로부터 출력된 광신호의 편광을 분리하기 위한 편광 분리수단; 및
    상기 편광 분리수단에 의해 분리된 광신호의 세기를 검출하기 위한 제 1 및 제 2 광검출부
    를 포함하여 이루어진 파장분할다중 광송신 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광결합수단은,
    상기 다수의 제 2 광감쇄수단으로부터 출력된 광신호들을 결합하기 위한 제 1 광결합부; 및
    상기 제 1 광감쇄수단에 의해 감쇄된 광신호와 상기 제 1 광결합부에 의해 결합된 광신호를 결합하여 출력하는 제 2 광결합부
    를 포함하여 이루어진 파장분할다중 광송신 장치.
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