KR100281514B1 - Mach-Zehnder interferometer type add / extract filter in wavelength division multiple optical communication system - Google Patents

Mach-Zehnder interferometer type add / extract filter in wavelength division multiple optical communication system Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

본 발명은 광통신 시스템에서의 마하젠더 간섭계형 추가/추출 필터에 관한 것임.The present invention relates to a Mach-Zehnder interferometer addition / extraction filter in an optical communication system.

2. 발명이 해결하고자하는 과제2. The problem to be solved by the invention

본 발명은 WDM 광통신 시스템에서의 마하젠더 간섭계형 추가/추출 필터를 다중코아 광섬유를 이용하여 구현함에 있어, 양단의 두 경로의 위상을 일치시키고, 임의로 반사파장의 천이를 조절하므로써, 파장의 가변이 용이하고, 파장의 서로 다른 수많은 신호를 동시에 전송할 수 있는 추가/추출 필터를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention implements a Mach-Zehnder interferometer type add / extract filter in a multi-core optical fiber in a WDM optical communication system by matching the phases of two paths at both ends and arbitrarily adjusting the transition of the reflected wavelength, thereby changing the wavelength. Its purpose is to provide an add / extract filter that is easy and can simultaneously transmit numerous different signals of different wavelengths.

3. 발명의 해결방법의 요지3. Summary of Solution to Invention

본 발명은, 전달되는 광신호를 분배하고, 추가 광신호와 반사 광신호를 결합하여 추출하고 출력하는 제 1 및 제 2 광분배 및 결합수단; 전달된 광신호를 반사 및 통과시키는 광반사 및 전달수단; 광반사 및 전달수단의 양단의 광경로의 위상을 일치시키는 위상 조절수단; 반사 광신호의 파장 천이양을 제어하는 천이양 조절수단; 및 반사 광신호의 파장을 천이시키는 반사파장 천이수단을 포함한다.The present invention comprises: first and second optical distribution and coupling means for distributing an optical signal to be transmitted, combining and extracting and outputting an additional optical signal and a reflected optical signal; Light reflection and transmission means for reflecting and passing the transmitted optical signal; Phase adjusting means for matching the phases of the optical paths at both ends of the light reflection and transmission means; Transition amount adjusting means for controlling the wavelength shift amount of the reflected optical signal; And reflected wavelength shifting means for shifting the wavelength of the reflected optical signal.

4. 발명의 중요한 용도4. Important uses of the invention

본 발명은 WDM 광통신 시스템에 이용됨.The present invention is used in a WDM optical communication system.

Description

파장분할다중 광통신 시스템에서의 마하젠더 간섭계형 추가/추출 필터Mach-Zehnder interferometer add / extract filter in wavelength division multiplex optical communication system

본 발명은 파장분할다중(WDM : Wave Division Multiple) 광통신 시스템에서의 마하젠더(Mach-Zehnder) 간섭계형 추가/추출(add/drop) 필터에 관한 것으로서, 특히 광 노드에서 여러 개의 파장중에서 하나 또는 둘 이상의 원하는 파장을 효과적으로 분리하고 그 파장에 새로운 신호를 추가하여 다음 노드로 신호를 전달할 수 있는 추가/추출 필터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Mach-Zehnder interferometric add / drop filter in a Wave Division Multiple (WDM) optical communication system, in particular one or two of several wavelengths at an optical node. The present invention relates to an addition / extraction filter capable of effectively separating a desired wavelength and adding a new signal to the wavelength to deliver a signal to the next node.

일반적으로, 파장분할다중 광통신 시스템에서 수신되는 여러 개의 파장중에 필요한 파장을 분리 해내는 종래의 방법으로는, 단일코아 광섬유를 이용하여 마하젠더(Mach-Zehnder) 간섭계를 구성하여, 간섭계의 경로인 각각의 단일코아 광섬유 도파로의 굴절율의 주기성을 갖도록 만든 브라그(Bragg) 회절 격자를 사용하여 파장을 분리해내는 방법과 단일코아 광섬유 2개를 폴리싱(polishing)하거나 융합시켜 광섬유 커플러를 만들어 접합된 2개의 광섬유 코아에 굴절률의 주기성을 갖도록 만든 브라그 회절격자를 사용하여 파장을 분리해내는 방법 등이 사용되어져 오고 있다.In general, in the conventional method of separating the required wavelengths among the multiple wavelengths received in the wavelength division multiplexing optical communication system, a Mach-Zehnder interferometer is constructed using a single core optical fiber, and each path of the interferometer To separate wavelengths using Bragg diffraction gratings that have a refractive index periodicity of the single core optical fiber waveguides, and to polish or fuse two single core optical fibers to form an optical fiber coupler A method of separating wavelengths using Bragg diffraction gratings that have a refractive index periodicity for optical fiber cores has been used.

여기서, 사용되는 브라그 회절격자의 특징은 반사필터로 특정한 파장 영역(즉, 저지 대역(stop band)임)을 반사하고 다른 파장은 통과시키는 기능을 갖고 있다.Here, the Bragg diffraction grating used has a function of reflecting a specific wavelength region (that is, a stop band) with a reflection filter and passing another wavelength.

특히, 브라그 회절 격자를 좀더 상세히 설명하면, 브라그 회절 격자는 광섬유 도파로내의 굴절률을 주기적으로 변화시켜 만들어 내는데, 도파로내의 굴절률을 주기적으로 변화시키기 위해 여러 가지 방법을 사용하고 있으며, 모두가 광도파로의 광감도(Photosensitivity)를 이용하여 광도파로의 굴절률을 변화시킨다는 공통점을 가지고 있다.In particular, Bragg diffraction gratings are described in more detail. Bragg diffraction gratings are created by periodically changing the refractive index in the optical waveguide, and various methods are used to periodically change the refractive index in the waveguide. It has a common point that the refractive index of the optical waveguide is changed by using the photosensitivity of.

그리고, 광감도는 광도파로에 240nm대의 강한 자외선을 조사하면, 광도파로에 자외선이 인가된 부분의 굴절률이 상승하는 현상을 말한다.The light sensitivity refers to a phenomenon in which the refractive index of the portion to which the ultraviolet light is applied to the optical waveguide increases when the ultraviolet light is irradiated with strong ultraviolet light in the 240 nm band.

또한, 광감도는 브라그 회절 격자의 반사율(Reflectivity)에 영향을 미치며, 광감도가 높은 경우 반사율(Reflectivity)이 높아진다.In addition, the photosensitivity affects the reflectivity of the Bragg diffraction grating, and when the photosensitivity is high, the reflectivity becomes high.

브라그 회절 격자내에서 특정한 파장이 반사되어 나오는 개략적인 원리는 다음과 같다.The general principle of the reflection of a specific wavelength in the Bragg diffraction grating is as follows.

빛이 브라그 회절 격자를 통과하면서 각 격자들에서 반사되는데, 반사되는 빛중 각 격자 사이에서 반사되는 빛의 위상이 정확하게 2nπ가되는 파장이 서로 보강간섭을 일으켜 반사되어 나오게 된다.As light passes through the Bragg diffraction grating, it is reflected from each grating. Wavelengths in which the phase of light reflected between each grating of the reflected light is exactly 2 nπ are reflected by the constructive interference with each other.

즉, 반사되는 파장과 격자의 주기와의 관계는 다음 [수학식 1]과 같다.That is, the relationship between the reflected wavelength and the period of the grating is as shown in [Equation 1].

여기서, 은 격자사이의 평균 굴절율, Λ는 격자 주기, m은 정수, 그리고 λ는 반사파장이다.here, Is the average refractive index between the lattice, Λ is the lattice period, m is an integer, and λ is the reflected wavelength.

전술한 바와 같이, 브라그 회절 격자의 특정파장 반사특성을 이용하여 특정파장신호에 대해서 일부를 추출해서 수신신호로 사용하고, 추출된 파장과 같은 파장에 새로운 신호를 실어 다음 노드에서 사용할 수 있도록 해주는 기능을 하는 파장 가변형 추가/추출 필터를 다중코아 광섬유를 이용하여 구성하였다.As described above, by using a specific wavelength reflection characteristic of Bragg diffraction grating, a part of a specific wavelength signal is extracted and used as a reception signal, and a new signal is loaded on the same wavelength as the extracted wavelength so that the next node can be used. A tunable addition / extraction filter, which functions, was constructed using a multicore fiber.

도 1a 및 도 1b는 일반적인 마하젠더 간섭계형 추가/추출 필터의 동작 설명도로서, 이를 참조하여 일반적인 마하젠더 간섭계형 추가/추출 필터의 동작을 설명한다.1A and 1B are diagrams illustrating the operation of a general Mach-Zehnometer interferometer type add / extract filter.

도 1a는 일반적인 마하젠더 간섭계형 추가/추출 필터의 추출 동작에 대한 설명도로서, 단일코아 광섬유(5)로된 입력단으로 여러 파장으로 이루어진 신호가 들어오게 되면, 입력신호는 3-dB 방향성 결합기(20)에 의해서 추가/추출 필터의 양쪽 경로로 신호가 나뉘어져 진행하게 된다.FIG. 1A is an explanatory diagram illustrating an extraction operation of a general Mach-Zehnder interferometer type add / extract filter. When a signal having various wavelengths is input to an input terminal of a single core optical fiber 5, the input signal is a 3-dB directional coupler ( 20), the signal is divided into both paths of the addition / extraction filter and proceeds.

이렇게, 양쪽으로 나뉘어져 진행해 나가는 신호는 3-dB 방향성 결합기(20)의 특성에 의해 양쪽 경로간에 π/2만큼의 위상차를 가지고 진행하여 양쪽 경로에 형성되어 있는 브래그 격자(Bragg grating)(11)에 의해 반사되어 단일코아 광섬유(6)로된 추출단으로 반사되어 나가게 되고, 나머지 신호들은 브래그 격자(11)을 통하여 다음번 3-dB 방향성 결합기(30)로 진행하여 단일코아 광섬유(8)로된 출력단을 통해 외부로 빠져나가게 된다.In this way, the divided signal proceeds with the phase difference of π / 2 between the two paths due to the characteristic of the 3-dB directional coupler 20 to the Bragg grating 11 formed in both paths. Reflected by the single core optical fiber 6 to the extraction stage, the remaining signals proceed through the Bragg grating 11 to the next 3-dB directional coupler 30 to the output stage of the single core optical fiber (8) It will exit through the outside.

도 1b는 일반적인 마하젠더 간섭계형 추가/추출 필터의 추가 동작에 대한 설명도로서, 특정 파장의 신호를 더하는 기능을 나타내고 있는 것이다.FIG. 1B is an explanatory diagram illustrating a further operation of a general Mach-Zehnder interferometer type add / extract filter, and illustrates a function of adding a signal of a specific wavelength.

도면에 도시된 바와 같이, 입력단으로 여러 파장의 신호가 들어오고 이번에는 더하고자 하는 파장의 신호를 단일코아 광섬유(7)로된 추가단으로 입력시키게 된다.As shown in the figure, a signal of several wavelengths is input to an input terminal, and this time, a signal of a wavelength to be added is input to an additional stage of a single core optical fiber 7.

입력단으로 들어온 신호는 3-dB 방향성 결합기(20)를 거쳐 양쪽 경로로 나뉘어져 진행하며 브래그 격자(11)를 투과하고 다음단의 3-dB 방향성 결합기(30)를 통과하여 출력단으로 빠져나가게 된다.The signal entering the input stage is divided into two paths through the 3-dB directional coupler 20, passes through the Bragg grating 11, and passes through the 3-dB directional coupler 30 of the next stage to the output stage.

한편, 추가단으로 추가된 신호는 3-dB 방향성 결합기(30)를 거쳐 양쪽 경로로 나뉘어져 진행하다가 브래그 격자(11)에 의해 반사되어 모두 출력단으로 반사되어 나가게 된다.On the other hand, the signal added to the additional stage is divided into both paths through the 3-dB directional coupler 30, and then proceeds to be reflected by the Bragg grating 11 is reflected to the output terminal.

결국, 입력단으로 들어온 신호와 추가단으로 들어온 신호는 모두 출력단으로 나오게 되므로 두 신호가 더해지는 기능을 하는 것이다.As a result, both the signal coming into the input terminal and the signal coming into the additional stage come out to the output stage, so the two signals are added.

종래의 WDM 통신 방식에 브래그 격자를 사용한 광섬유형 추가/추출 필터로서는, 도 2a에 도시된 써큘레이터(circulater)형 추가/추출 필터, 도 1a의 마하젠더 간섭계형 추가/추출 필터, 도 2b에 도시된 폴리시(polished) 커플러형 추가/추출 필터, 그리고 도 2c에 도시된 퓨즈(fused) 커플러형 추가/추출 필터 등이 있다.As an optical fiber type add / extract filter using Bragg grating in the conventional WDM communication system, a circulater type add / extract filter shown in FIG. 2A, a Mach-Zehnder interferometer type add / extract filter shown in FIG. 1A, and shown in FIG. 2B Polished coupler type add / extract filter, and a fused coupler type add / extract filter shown in FIG. 2C.

도 2a에 도시된 것처럼, 써큘레이터형 추가/추출 필터는 2개의 써큘레이터 사이에 단일코아 광섬유에 특정 파장을 반사하는 브래그 격자를 형성하여 구성할 수 있다.As illustrated in FIG. 2A, the circulator type add / extract filter may be configured by forming a Bragg grating reflecting a specific wavelength in a single core optical fiber between two circulators.

이와 같은, 써큘레이터 형태는 안정적인 동작 특성을 보이나 써큘레이터 간의 가격과 전체적인 부피가 너무 큰 문제점이 있었다.As described above, the circulator shape shows a stable operation characteristic, but the cost and overall volume between the circulators are too large.

그리고, 도 1b의 마하젠더 간섭계형 추가/추출 필터는 완전 광섬유 형태로 구성되어 접속 손실이 향상되고 가격이 싸서 구현이 가능하나, 정확하게 동작시키기 위해서는 똑같은 브래그 격자가 길이가 같은 각각의 단일코아 광섬유의 같은 위치에 있어야 하기 때문에 구현하기가 매우 까다로우며, 또한 구성상 사용되는 광섬유의 길이가 길어짐에 따라 외부환경에 매우 민감하여 안정적이지 못한 문제점이 있었다.In addition, the Mach-Zehnder interferometer type add / extract filter of FIG. 1B is implemented in a fully optical fiber type, so that connection loss is improved and the price is low. However, in order to operate correctly, the same Bragg grating has the same length of each single core fiber. Since it has to be in the same position, it is very difficult to implement, and as the length of the optical fiber used in the configuration increases, it is very sensitive to the external environment and has not been stable.

도 2b 및 도 2c에 각각 도시된 폴리시 커플러형과 퓨즈 커플러형은 미국 특허 5,457,758 호에서 설명된 것처럼 2개의 단일코아 광섬유를 사용하여 2개의 단일코아 광섬유가 접합되어 커플링영역에서 2개의 도파로가 형성되어 신호의 커플링이 이루어지도록 커플러를 형성하여 커플링 영역에 브래그 격자를 새겨 추가/추출 기능을 하도록 한 것이다.In the polish coupler type and the fuse coupler type shown in FIGS. 2B and 2C, respectively, two single core optical fibers are bonded using two single core optical fibers as described in US Pat. No. 5,457,758 to form two waveguides in the coupling region. In this way, the coupler is formed to couple the signal so that the Bragg grating is engraved in the coupling area to perform the addition / extraction function.

이러한, 형태는 소형화되고 저가격화를 위해 좋은 방법이나, 커플러 제작방법에 따라 다음과 같은 문제점이 존재한다.Such a shape is a good method for miniaturization and low cost, but there are the following problems depending on the manufacturing method of the coupler.

첫째, 폴리시 커플러형 추가/추출 필터는 제조가 어려우며 장기적인 신뢰성보장이 어렵고 파장가변이 불가능한 문제점이 있었다.First, the polish coupler type add / extract filter is difficult to manufacture, it is difficult to ensure long-term reliability and there is a problem that the wavelength can not be changed.

둘째, 퓨즈 커플러형 추가/추출 필터는 열을 가하여 2개의 단일코아 광섬유를 잡아 당겨 붙일 때 각각의 광섬유 코아가 매우 작아지고, 코아에 남아있는 게르마늄(Ge) 성분이 사라져 브래그 격자가 새겨지기 어렵게되는 단점이 있으며, 커플러 제조후 브래그 격자 제조시 잘 끊어지므로 생산성 향상을 위한 셋-업(set-up) 준비가 어려운 문제점이 있었다.Secondly, the fuse coupler type add / extract filter is extremely small when each single core optical fiber is pulled and glued together, and the germanium (Ge) component remaining in the core disappears, making the Bragg grating hard to be engraved. There is a drawback, since it is difficult to break Bragg grating after manufacture of the coupler, there is a problem that it is difficult to prepare a set-up for improving productivity.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, WDM 광통신 시스템에서의 마하젠더 간섭계형 추가/추출 필터를 다중코아 광섬유를 이용하여 구현함에 있어, 외부로부터 양단의 두 경로의 위상을 일치시키고, 임의로 반사파장의 천이를 조절하므로써, 파장의 가변이 용이하고, 파장의 서로 다른 수많은 신호를 동시에 전송할 수 있는 추가/추출 필터를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and in implementing the Mach-Zehnder interferometer type add / extract filter using a multicore fiber in a WDM optical communication system, the phase of the two paths from both ends from the outside It is an object of the present invention to provide an add / extract filter that can easily change wavelengths and transmit a large number of different signals at the same time by matching and arbitrarily adjusting the transition of reflected wavelengths.

도 1a 및 도 1b는 일반적인 마하젠더 간섭계형 추가/추출 필터의 동작 설명도.1A and 1B are diagrams illustrating the operation of a typical Mach-Zehnder interferometer type add / extract filter.

도 2a 내지 도 2c는 종래의 마하젠더 간섭계형 추가/추출 필터의 구성 형태를 나타내는 개략도.2A to 2C are schematic diagrams showing the configuration of a conventional Mach-Zehnder interferometer type add / extract filter.

도 3은 본 발명에 따른 파장분할다중 광통신 시스템에서의 마하젠더 간섭계형 추가/추출 필터의 일실시예 구조도.Figure 3 is a structure diagram of an embodiment of a Mach-Zehnder interferometer addition / extraction filter in a wavelength division multiple optical communication system according to the present invention.

도 4는 본 발명에 적용되는 다중코아 광섬유를 구현한 일예시도.Figure 4 is an example of implementing a multi-core optical fiber applied to the present invention.

도 5a는 본 발명에 따른 마하젠더 간섭계형 추가/추출 필터의 확장 예시도.Figure 5a is an enlarged illustrative view of the Mach-Zehnder interferometric addition / extraction filter in accordance with the present invention.

도 5b는 하나의 다중코아 광섬유를 이용하여 여러 개의 본 발명의 마하젠더 간섭계형 추가/추출 필터를 구현한 예시도.Figure 5b is an illustration of implementing a number of Mach-Zehnder interferometer type add / extract filters of the present invention using one multicore optical fiber.

도 5c 및 도 5d는 본 발명에 따른 마하젠더 간섭계형 추가/추출 필터를 복합적으로 구현한 예시도.5c and 5d are exemplary views of a complex implementation of the Mach-Zehnder interferometer type add / extract filter according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

310: 다중코아 광섬유 320, 330: 3-dB 방향성 결합기310: multicore fiber 320, 330: 3-dB directional coupler

340, 350: 도파로형 접속부 360, 370: 위상 조절부340, 350: waveguide connection 360, 370: phase adjuster

380: 가변형 반사파장 천이부 390: 천이양 조절부380: variable reflection wavelength transition unit 390: transition amount adjustment unit

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 파장분할다중(WDM : Wave Division Multiple) 광통신 시스템에서의 마하젠더(Mach-Zehnder) 간섭계형 추가/추출(add/drop) 필터에 있어서, 입력 광신호를 일정 비율로 분배하고, 추가 광신호와 반사 광신호를 결합하여 추출(drop)하는 제 1 광분배 및 결합수단; 브래그 격자(Bragg Grating)를 갖는 다중코아 광섬유로 이루어지며, 상기 제 1 광분배 및 결합수단을 통해 전달된 신호를 일정 비율로 나누어 반사 및 통과시키고, 일정 비율로 분배되어 전달되는 추가 광신호를 상기 제 1 광분배 및 결합수단으로 전달하는 광반사 및 전달수단; 상기 광반사 및 전달수단을 통해 전달된 광신호를 결합하여 출력하고, 상기 추가 광신호를 일정 비율로 분배하여 상기 광반사 및 전달수단으로 전달하는 제 2 광분배 및 결합수단; 상기 광반사 및 전달수단의 양단의 광경로의 위상을 일치시키기 위한 위상 조절수단; 상기 광반사 및 전달수단에 의해 반사되는 광신호의 파장 천이양을 제어하기 위한 제어신호를 제공하는 천이양 조절수단; 및 상기 제어신호에 따라, 상기 광반사 및 전달수단에 의해 반사되는 광신호의 파장을 천이시키는 반사파장 천이수단을 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a Mach-Zehnder interferometer type add / drop filter in a Wave Division Multiple (WDM) optical communication system. First optical distribution and coupling means for distributing at a predetermined ratio and for combining and dropping the additional optical signal and the reflected optical signal; It consists of a multi-core optical fiber having a Bragg grating, the signal transmitted through the first optical distribution and coupling means by dividing by a predetermined ratio to reflect and pass, and the additional optical signal is distributed and transmitted at a predetermined ratio Light reflection and transmission means for transmitting to the first light distribution and coupling means; Second light distribution and coupling means for combining and outputting the optical signal transmitted through the light reflection and transmission means, and distributing the additional optical signal at a predetermined ratio to the light reflection and transmission means; Phase adjusting means for matching the phases of the optical paths at both ends of the light reflecting and transmitting means; Transition amount adjusting means for providing a control signal for controlling the wavelength transition amount of the optical signal reflected by the light reflection and transmission means; And reflected wavelength shifting means for shifting the wavelength of the optical signal reflected by the light reflection and transmission means in accordance with the control signal.

그리고, 본 발명은 기존의 WDM 통신망에서 사용된 추가/추출필터의 구현에 있어서 단일코아 광섬유를 사용하여 제작되는 Mach-Zehnder간섭계형의 문제점을 해결하기 위하여 다중코아를 가지는 광섬유를 사용하여 동일한 동작원리가 적용되도록 하였다. 지금까지, 다중코아 광섬유는 다중코아 제작의 어려움과 단일코아 광섬유와의 연결성의 어려움 때문에 사용성에 대한 의문을 많이 가지고 있었으나, 1994년 프랑스 텔레콤에서 다중코아 광섬유 제작 방법에 대한 논문을 IWCS'4(International Wire & Cable Symposium Proceedings)에 발표하였고, 프랑스의 알카렐(Alcarel)에서 제작 방법 및 특성에 대한 결과를 IWCS'97 및 EC'98에 발표함으로써 구현 가능함을 입증하고 있다.(도 4 참조)In addition, the present invention uses the same operation principle using the optical fiber having multiple cores to solve the problem of Mach-Zehnder interferometer type manufactured using a single core optical fiber in the implementation of the addition / extraction filter used in the existing WDM communication network To be applied. Until now, multicore fiber has many questions about usability due to the difficulty of multicore fabrication and the connectivity with singlecore fiber.However, in 1994, Telecom published a paper on the method of manufacturing multicore fiber in IWCS'4 (International In the Wire & Cable Symposium Proceedings, Alcarel, France, demonstrates the feasibility of the fabrication method and characteristics by presenting them in IWCS'97 and EC'98 (see Figure 4).

또한, 본 발명은 이러한 새로운 개념의 광섬유를 적용하여 추가/추출 필터를 손쉽게 구현하고자 하는 것으로서, 다중코아 광섬유를 사용하게되면 하나의 광섬유에 여러 개의 단일모드 도파로를 형성하고 있으므로 마하젠더 간섭계형 추가/추출 필터의 두 경로를 하나의 광섬유 내에서 해결 가능하므로, 두 경로의 길이가 똑같아지고 동일한 지점에 동시에 같은 광섬유 격자를 새기기 쉬워지므로 추가/추출 필터의 동작 특성을 개선할 수 있게 된다.In addition, the present invention is to easily implement the addition / extraction filter by applying this new concept of optical fiber, when using a multi-core fiber to form a plurality of single-mode waveguides in one optical fiber Mach-Zehnder interferometer type / Since two paths of the extraction filter can be solved within one optical fiber, the lengths of the two paths are the same and it is easy to engrave the same fiber grating at the same point at the same time, thereby improving the operation characteristics of the addition / extraction filter.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 파장분할다중 광통신 시스템에서의 마하젠더 간섭계형 추가/추출 필터의 일실시예 구조도이다.3 is a schematic diagram of a Mach-Zehnder interferometer type add / extract filter in a wavelength division multiple optical communication system according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 마하젠더 간섭계형 추가/추출 필터는, 다중코아 광섬유(310)와, 다중코아 광섬유(310)의 양단에 각각 연결된 평면도파로형 3-dB 방향성 결합기(320, 330)들과, 입력단 및 추출단과 3-dB 방향성 결합기(320) 사이를 접속하는 도파로형 접속부(340)와, 출력단 및 추가단과 3-dB 방향성 결합기(330) 사이를 접속하는 도파로형 접속부(350)와, 다중코아 광섬유(310) 및 3-dB 방향성 결합기(320) 사이에 연결된 위상 조절부(360)와, 다중코아 광섬유(310) 및 3-dB 방향성 결합기(330) 사이에 연결된 위상 조절부(370)와, 다중코아 광섬유(310)에 접속된 가변형 반사파장 천이부(380)와, 가변형 반사파장 천이부(380)에 연결된 천이양 조절부(380)를 구비한다.As shown in FIG. 3, the Mach-Zehnder interferometer type add / extract filter of the present invention includes a multicore optical fiber 310 and a planar wave type 3-dB directional coupler 320 connected to both ends of the multicore optical fiber 310, respectively. , 330, a waveguide connection 340 for connecting between the input and extraction terminals and the 3-dB directional coupler 320, and a waveguide connection for connecting between the output and additional terminals, and the 3-dB directional coupler 330. 350, a phase adjuster 360 connected between the multicore optical fiber 310 and the 3-dB directional coupler 320, and a phase adjuster connected between the multicore optical fiber 310 and the 3-dB directional coupler 330. The unit 370 includes a variable reflection wavelength transition unit 380 connected to the multicore optical fiber 310, and a transition amount control unit 380 connected to the variable reflection wavelength transition unit 380.

3-dB 방향성 결합기(320, 330)들은 단일코아 광섬유를 통해 입력되는 여러 파장의 신호의 전력을 다중코아 광섬유(310)의 두 개의 코아에 3-dB 비율로 나누어 전달하면서 단일코아와 다중코아의 연결을 할 수 있도록 구성되어 있다.The 3-dB directional couplers 320 and 330 transmit the power of signals of various wavelengths input through the single core fiber to the two cores of the multi-core fiber 310 in a 3-dB ratio while transmitting the single core and the multi core. It is configured to allow connection.

2개의 코아로 구성된 다중코아 광섬유(310)는 두 코아간의 간격이 충분히 떨어져 상호 신호의 커플링이 없도록 구성되어져 있으며, 다중코아 광섬유(310)의 중간 부분에 가변형 반사파장 천이부(380)를 수용하고 있다.The multi-core optical fiber 310 composed of two cores is configured so that the gap between the two cores is sufficiently spaced apart so that there is no coupling between signals. Doing.

가변형 반사파장 천이부(380)는 다중코아 광섬유(310)의 두 코아에 동일한 브래그 격자(311)가 새겨져 있으며, 브래그 격자(311)의 동작 파장을 변화시킬 수 있도록 브래그 격자(311)에 천이양 조절부(390)로부터 전달되는 제어신호(예들 들어, 전압, 전류 및 빛 등이 있음)에 의해 스트레인이 발생하는 재질을 접착 및 코팅하므로서 제작이 가능하다.The variable reflection wavelength transition unit 380 is engraved with the same Bragg grating 311 in two cores of the multi-core optical fiber 310, the transition to the Bragg grating 311 so as to change the operating wavelength of the Bragg grating 311 It is possible to manufacture by bonding and coating the material generating the strain by the control signal (for example, voltage, current and light, etc.) transmitted from the transfer control unit 390.

또는, 브래그 격자(311)의 굴절률이나 주기를 변화시킬 수 있는 재질을 사용하므로서 반사파장을 천이시킬 수 있다.Alternatively, the reflection wavelength can be shifted by using a material capable of changing the refractive index or the period of the Bragg grating 311.

상기한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명의 마하젠더 간섭계형 추가/추출 필터의 동작에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.The operation of the Mach-Zehnder interferometer type add / extract filter of the present invention having the structure as described above will be described in detail as follows.

우선, 추출 동작에 대하여 설명한다.First, the extraction operation will be described.

입력단으로 여러 파장으로 이루어진 신호가 들어오게 되면, 입력신호는 3-dB 방향성 결합기(320)에 의해서 추가/추출 필터의 양쪽 경로로 신호가 나뉘어져 진행하게 된다.When a signal having a plurality of wavelengths is input to the input terminal, the input signal is divided into both paths of the add / extract filter by the 3-dB directional coupler 320 to proceed.

이렇게, 양쪽으로 나뉘어져 진행해 나가는 신호는 3-dB 방향성 결합기(320)의 특성에 의해 양쪽 경로간에 π/2만큼의 위상차를 가지고 진행하여 양쪽 경로에 형성되어 있는 브래그 격자(311)에 의해 반사되어 추출단으로 반사되어 나가게 되고, 나머지 신호들은 브래그 격자(311)을 통하여 다음번 3-dB 방향성 결합기(330)로 진행하여 출력단을 통해 외부로 빠져나가게 된다.In this way, the signal proceeding divided into both sides proceeds with a phase difference of π / 2 between the two paths by the characteristic of the 3-dB directional coupler 320 is reflected by the Bragg grating 311 formed in both paths and extracted The signal is reflected to the stage, and the remaining signals proceed to the next 3-dB directional coupler 330 through the Bragg grating 311 and exit through the output stage.

위상 조절부(360)는 도파로형 접속부(340)의 양경로에 굴절율 혹은 길이를 제어할 수 있도록 하고, 전압, 온도 및 빛 등을 사용하여 추가/추출 필터의 위상을 일치시킨다.The phase adjuster 360 may control the refractive index or the length of both paths of the waveguide connector 340, and match the phase of the add / extract filter using voltage, temperature, and light.

가변형 반사파장 천이부(380)는 천이양 조절부(390)에 의해 제어되어 파장(λ1내지 λm)들중 한 파장만을 반사시킬 수도 있다.The variable reflection wavelength shifter 380 may be controlled by the shift amount control unit 390 to reflect only one wavelength among the wavelengths λ 1 to λ m .

이러한, 가변형 반사파장 천이부(380)는 온도, 스트레스(stress), 전압 및 빛 등에 의해서 흔히 스트레인(strain)이 발생하는 재질로 되어 있으며, 천이양 조절부(390)로부터 전달되는 천이양 조절을 위한 제어 신호의 크기 또는 크기의 제곱에 비례하는 스트레인을 발생하게 된다.The variable reflection wavelength transition unit 380 is made of a material in which strain is often generated by temperature, stress, voltage, light, and the like, and controls the amount of transition transmitted from the transition amount control unit 390. It generates a strain proportional to the magnitude of the control signal or the square of the magnitude.

이렇게, 발생된 스트레인은 이 재질이 부착된 다중코아 광섬유(310)의 브래그 격자(311)의 격자 주기 및 굴절률을 변화시켜 반사파장을 천이하므로써, 추출단으로 추출되는 신호의 파장이 천이되도록 한다.In this way, the generated strain changes the lattice period and refractive index of the Bragg grating 311 of the multicore optical fiber 310 to which the material is attached, thereby shifting the reflected wavelength so that the wavelength of the signal extracted to the extraction stage is shifted.

이때, 반자파장의 천이양을 결정하기 위해 천이양 조절부(390)를 조절하는 것은 사용자로서, 이때 천이양 조절을 위해 이용되는 것은 전압, 전류 및 빛 등이 있다.At this time, to adjust the transition amount adjusting unit 390 to determine the amount of transition of the half-wavelength wavelength, the user is used for controlling the amount of transition, such as voltage, current and light.

다음은, 추가 동작에 대하여 설명한다.Next, the additional operation will be described.

입력단으로 여러 파장의 입력신호가 들어오고 이번에는 추가하고자 하는 파장의 신호를 추가단으로 입력시키게 되면, 입력단으로 들어온 신호는 3-dB 방향성 결합기(320)를 거쳐 양쪽 경로로 나뉘어져 진행하여 브래그 격자(311)를 투과하고 다음단의 3-dB 방향성 결합기(330)를 통과하여 출력단으로 빠져나가게 된다.When the input signal of several wavelengths is input to the input terminal and this time the signal of the wavelength to be added is input to the additional stage, the signal input to the input terminal is divided into both paths through the 3-dB directional coupler 320 and proceeds to Bragg grating ( 311) through the 3-dB directional coupler 330 of the next stage and exit to the output stage.

한편, 추가단으로 추가된 신호는 3-dB 방향성 결합기(330)를 거쳐 양쪽 경로로 나뉘어져 진행하다가 브래그 격자(311)에 의해 반사되어 모두 출력단으로 반사되어 나가게 된다.Meanwhile, the signal added as an additional stage is divided into both paths through the 3-dB directional coupler 330, and then is reflected by the Bragg grating 311 to be reflected to the output stage.

결국, 입력단으로 들어온 신호와 추가단으로 들어온 신호는 모두 출력단으로 나오게 되므로 두 신호가 더해지게 되는 것이다.As a result, both the signal coming into the input terminal and the signal coming into the additional stage are output to the output stage, so that the two signals are added.

도 4는 본 발명에 적용되는 다중코아 광섬유를 실제로 구현한 단면을 나타내는 것이다.4 is a cross-sectional view of a multi-core optical fiber actually applied to the present invention.

도 5a는 본 발명에 따른 마하젠더 간섭계형 추가/추출 필터을 직렬로 확장하여 여러 개의 파장을 선택할 수 있도록 한 것이다.FIG. 5A extends the Mach-Zehnder interferometer type add / extract filter in series so that multiple wavelengths can be selected.

도 5b는 하나의 다중코아 광섬유를 이용하여 여러 개의 본 발명의 마하젠더 간섭계형 추가/추출 필터를 구현한 것이다.FIG. 5B illustrates the implementation of several Mach-Zehnometer interferometer type add / extract filters using one multicore fiber.

도 5c 및 도 5d는 도파로형 접속부들을 결합하여 커플러 기능 또는 미칼슨(Michallson) 간섭계 등을 구성하여 브래그 격자를 새겨 본 발명의 추가/추출 필터을 복합적으로 구성할 수 있는 예를 보인 것이다.5C and 5D show an example in which the addition / extraction filter of the present invention can be combined by engraving a Bragg grating by combining a waveguide-type connection to form a coupler function or a Michallson interferometer.

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.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 위상 조절부를 통해 필터의 양단의 두 경로의 위상을 일치시키고, 가변형 반사파장 천이부를 통해 임의로 반사파장의 천이를 조절하여 파장의 서로 다른 수많은 신호를 동시에 전송할 수 있도록 동작 특성을 개선시키므로써, 통과파장폭이 좁아서 고속채널 선택이 가능하고, 또한 전기신호를 광신호로 변환하거나 광신호를 전기신호로 변환없이 신호를 다음 노드로 전송할 수 있어 중간 노드들에서는 다른 노드들간에 전달되는 트래픽에 대하여 전기적으로는 아무런 처리를 할 필요가 없으며, 제품을 소형으로 제작할 수 있어 WDM 통신망의 다양한 기술발전을 가능할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention, by matching the phase of the two paths of the both ends of the filter through the phase adjustment unit, and arbitrarily adjust the transition of the reflected wavelength through the variable reflection wavelength transition unit to transmit a number of different signals of different wavelengths at the same time By improving the operating characteristics, the narrow pass wavelength allows high-speed channel selection, and transmits the signal to the next node without converting the electrical signal into the optical signal or the optical signal into the electrical signal. There is no need to perform any electrical processing on the traffic transmitted between them, and since the product can be manufactured in a small size, there is an effect that enables the development of various technologies of the WDM communication network.

Claims (4)

파장분할다중(WDM : Wave Division Multiple) 광통신 시스템에서의 마하젠더(Mach-Zehnder) 간섭계형 추가/추출(add/drop) 필터에 있어서,In a Mach-Zehnder interferometer type add / drop filter in a Wave Division Multiple (WDM) optical communication system, 입력 광신호를 일정 비율로 분배하고, 추가 광신호와 반사 광신호를 결합하여 추출(drop)하는 제 1 광분배 및 결합수단;First optical distribution and coupling means for distributing the input optical signal at a predetermined ratio and for combining and dropping the additional optical signal and the reflected optical signal; 브래그 격자(Bragg Grating)를 갖는 다중코아 광섬유로 이루어지며, 상기 제 1 광분배 및 결합수단을 통해 전달된 신호를 일정 비율로 나누어 반사 및 통과시키고, 일정 비율로 분배되어 전달되는 추가 광신호를 상기 제 1 광분배 및 결합수단으로 전달하는 광반사 및 전달수단;It consists of a multi-core optical fiber having a Bragg grating, the signal transmitted through the first optical distribution and coupling means by dividing by a predetermined ratio to reflect and pass, and the additional optical signal is distributed and transmitted at a predetermined ratio Light reflection and transmission means for transmitting to the first light distribution and coupling means; 상기 광반사 및 전달수단을 통해 전달된 광신호를 결합하여 출력하고, 상기 추가 광신호를 일정 비율로 분배하여 상기 광반사 및 전달수단으로 전달하는 제 2 광분배 및 결합수단;Second light distribution and coupling means for combining and outputting the optical signal transmitted through the light reflection and transmission means, and distributing the additional optical signal at a predetermined ratio to the light reflection and transmission means; 상기 광반사 및 전달수단의 양단의 광경로의 위상을 일치시키기 위한 제 1 및 제 2 위상 조절수단;First and second phase adjusting means for matching the phases of the optical paths at both ends of the light reflecting and transmitting means; 상기 광반사 및 전달수단에 의해 반사되는 광신호의 파장 천이양을 제어하기 위한 제어신호를 제공하는 천이양 조절수단; 및Transition amount adjusting means for providing a control signal for controlling the wavelength transition amount of the optical signal reflected by the light reflection and transmission means; And 상기 제어신호에 따라, 상기 광반사 및 전달수단에 의해 반사되는 광신호의 파장을 천이시키는 반사파장 천이수단Reflected wavelength shifting means for shifting the wavelength of the optical signal reflected by the light reflection and transmission means in accordance with the control signal 을 포함하여 이루어진 파장분할다중 광통신 시스템에서의 마하젠더 간섭계형 추가/추출 필터.A Mach-Zehnder interferometer type add / extract filter in a wavelength division multiple optical communication system comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 위상 천이수단은,The first phase shifting means, 상기 제 1 광분배 및 결합수단과 상기 광반사 및 전달수단 사이에 연결되어 전류, 전압 및 빛을 제공하여 위상을 조절하고,Connected between the first light distribution and coupling means and the light reflection and transmission means to provide a current, voltage and light to adjust a phase, 상기 제 2 위상 천이수단은,The second phase shifting means, 상기 제 2 광분배 및 결합수단과 상기 광반사 및 전달수단 사이에 연결되어 전류, 전압 및 빛을 제공하여 위상을 조절하는 것을 특징으로 하는 파장분할다중 광통신 시스템에서의 마하젠더 간섭계형 추가/추출 필터.A Mach-Zehnder interferometer type add / extract filter in a wavelength division multiple optical communication system characterized in that it is connected between the second light distribution and coupling means and the light reflection and transmission means to adjust the phase by providing current, voltage and light. . 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어신호는,The control signal, 전압, 전류 또는 빛인 것을 특징으로 하는 파장분할다중 광통신 시스템에서의 마하젠더 간섭계형 추가/추출 필터.A Mach-Zehnder interferometer type add / extract filter in a wavelength division multiple optical communication system, characterized in that it is voltage, current or light. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 제 1 및 제 2 광분배 및 결합수단은 각각,The first and second light distribution and coupling means, respectively 전달된 신호를 3-dB 비율로 분배하는 3-dB 방향성 결합기인 것을 특징으로 하는 파장분할다중 광통신 시스템에서의 마하젠더 간섭계형 추가/추출 필터.A Mach-Zehnder interferometric add / extract filter in a wavelength division multiple optical communication system, characterized in that it is a 3-dB directional coupler that distributes the transmitted signal at a 3-dB ratio.
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