KR100317140B1 - 파장분할다중 광통신에서 광신호의 파장과 광 세기와 광 신호대 잡음비를 측정하는 장치 - Google Patents

파장분할다중 광통신에서 광신호의 파장과 광 세기와 광 신호대 잡음비를 측정하는 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100317140B1
KR100317140B1 KR1019990034512A KR19990034512A KR100317140B1 KR 100317140 B1 KR100317140 B1 KR 100317140B1 KR 1019990034512 A KR1019990034512 A KR 1019990034512A KR 19990034512 A KR19990034512 A KR 19990034512A KR 100317140 B1 KR100317140 B1 KR 100317140B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical
signal
wavelength
optical signal
emission light
Prior art date
Application number
KR1019990034512A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20010018530A (ko
Inventor
이창희
신상영
추광욱
Original Assignee
윤덕용
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 윤덕용, 한국과학기술원 filed Critical 윤덕용
Priority to KR1019990034512A priority Critical patent/KR100317140B1/ko
Priority to US09/524,156 priority patent/US6396574B1/en
Publication of KR20010018530A publication Critical patent/KR20010018530A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100317140B1 publication Critical patent/KR100317140B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/10—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
    • G01J1/20—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle
    • G01J1/22—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle using a variable element in the light-path, e.g. filter, polarising means
    • G01J1/24—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle using a variable element in the light-path, e.g. filter, polarising means using electric radiation detectors
    • G01J1/26—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle using a variable element in the light-path, e.g. filter, polarising means using electric radiation detectors adapted for automatic variation of the measured or reference value
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
    • H04J14/0201—Add-and-drop multiplexing
    • H04J14/0202—Arrangements therefor
    • H04J14/0213—Groups of channels or wave bands arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • G01J2001/4446—Type of detector
    • G01J2001/446—Photodiode

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

본 발명은 자연방출광 판별신호와 대역통과 광 가변필터를 사용하여 파장분할다중방식의 광통신시스템에서 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비(optical signal-to-noise ratio)를 측정하는 장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 파장분할다중된 광신호 중 일부분을 분기하는 분기수단과, 자연방출광을 출력하는 자연방출광원, 상기 자연방출광을 입력받아 기설정된 파장부분을 반사하여 자연방출광 판별신호로 출력하는 반사수단, 상기 분기수단으로부터 분기된 파장분할다중된 광신호와 상기 자연방출광 판별신호가 합쳐진 광 스펙트럼 곡선을 출력하는 대역통과 광 가변필터, 상기 대역통과 광 가변필터로부터 출력되는 광 스펙트럼 곡선을 전기신호로 변환하는 광/전 변환수단, 및 상기 전기신호로부터 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 계산하는 신호처리기를 포함한다.

Description

파장분할다중 광통신에서 광신호의 파장과 광 세기와 광 신호 대 잡음비를 측정하는 장치 { Apparatus for measuring wavelength and optical power and optical signal-to-noise ratio in wavelength division multiplexing optical telecommunications }
본 발명은 파장분할다중 방식의 광통신 기술에 관한 것으로서, 특히 자연방출광 판별신호와 대역통과 광 가변필터를 사용하여 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비(optical signal-to-noise ratio, 약어로 OSNR)를 측정하는 장치에 관한 것이다.
파장분할다중 방식의 광통신은 광섬유의 증설없이 통신용량을 높일 수 있는 방법으로서, 이러한 파장분할다중 방식의 광통신 시스템을 제대로 운영하기 위해서는 광 통신망 운영자가 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하여 광 통신망의 파장분할다중 상태를 항상 감시하여야 한다. 일반적으로 이러한 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하기 위해서는 회전하는 회절 격자를 갖고 있는 광 스펙트럼 분석기가 사용된다.
도 1은 그 일 예로서 광 스펙트럼 분석기를 이용하여 4개의 파장이 분할 다중된 광신호(광신호 a, b, c, d)의 광 스펙트럼을 도시한 그래프도이다. 그래프 상에서 광신호 a의 파장과 광 세기와 잡음 세기를 표시하였다. 이때, 광신호 a의 광신호 대 잡음비를 측정하기 위해서는, 신호광의 세기와 잡음광의 세기를 측정하여야 한다. 그러나, 신호광과 혼합되어 있는 잡음광의 세기를 정확하게 측정할 수 없으므로, 근사적인 방법으로 광신호 a의 주변 양쪽 파장의 광 세기를 측정하여 평균한 값을 잡음광의 세기로 하고, 이로부터 광신호 대 잡음비를 측정한다.
광 스펙트럼 분석기는 측정할 수 있는 파장과 광 세기의 범위가 넓은 장점이 있지만, 부피가 크고 고가인 이러한 광 스펙트럼 분석기를 사용하여 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정할 경우 비용이 많이 든다는 단점을 가진다.
따라서, 이러한 광 스펙트럼 분석기의 단점을 보완하면서 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하기 위한 종래의 방법으로서, 모두 3가지 방법이 보고되었다.
먼저, 도 2는 회절 격자(206)와 분리된 광 다이오드 어레이(separate photo diode array)(205)를 사용한 파장분할다중된 광신호 측정장치를 도시하고 있다. 이는 Dennis Derickson과 Roger Lee Jungerman이 출원하여 1998년 8월 18일 자로 등록된 미합중국 특허 제5,796,479호, 'Signal Monitoring Apparatus for Wavelength Division Multiplexed Optical Communication' 에 공개되어 있다.
파장분할다중된 광신호는 광섬유(201)로부터 출사되어 렌즈(202)에서 평행조준(collimate)된 다음, 반투명 거울(203)을 일부 투과한다. 투과된 광신호는 회절 격자(206)에서 회절되어 파장분할다중된 광신호가 파장마다 각각 다른 각도로 반사되어 출력된다.
회절 격자(206)에서 출력된 파장분할다중된 광신호는 편광에 대한 오차를 줄이기 위한 편광 보정판(207)을 통과한 후 평면거울(208)에서 반사되어 편광 보정판(207)을 다시 통과한다. 편광 보정판(207)을 통과하여 회절 격자(206)에서 또 한번 회절되는 파장분할다중된 광신호는 각 파장별로 회절되는 각도차가 더 커진다. 이때, 각도차가 클수록 파장 분해능이 좋아진다. 이렇게 각 파장별로 회절된 파장분할다중된 광신호는 반투명 거울(203)에서 일부 반사되어 렌즈(204)에서 집광된 후, 분리된 광 다이오드 어레이(205)로 입사된다.
여기서, 분리된 광 다이오드 어레이(205)는 분리된 광 다이오드의 직렬 배열로 이루어지며, 각각의 분리된 광 다이오드는 각각 파장별로 분리된 광신호의 광 세기를 측정한다. 즉, 회절 격자(206)는 파장분할다중된 광신호를 파장에 따라 각각 다른 각도로 회절시켜서 파장별로 분리하는데, 파장에 따른 회절 각도에 대응하는 위치에 각 파장의 광신호별로 분리된 광 다이오드가 각각 배치된다.
그래서, 만일 어떤 광신호의 파장이 파장분할다중방식 광통신의 규격된 파장과 동일하면 분리된 광 다이오드의 두 광 다이오드에 입력되는 광 세기가 같아져서 두 광 다이오드의 출력 전기신호가 같아진다. 그러나, 광신호의 파장이 파장분할다중방식 광통신의 규격된 파장과 달라지면 회절되는 각도가 달라지고 그 결과 분리된 광 다이오드에 입사되는 광신호의 광 세기 최고점이 움직이기 때문에 분리된 광 다이오드의 두 광 다이오드의 출력 전기신호가 달라진다. 따라서, 두 광 다이오드의 출력 전기신호의 비로부터 파장분할다중된 광신호의 파장이 규격으로부터 얼마나 벗어나는 가를 측정할 수 있다. 그리고, 이때의 광 다이오드의 감도값(responsibility)으로부터 각 분리된 광 다이오드에 입사된 광신호의 세기를 측정할 수 있다.
또한, 상기 분리된 광 다이오드들 사이에 배치된 또 다른 광 다이오드(DN)에입사되는 광 세기를 측정하여 각 광신호와 같은 파장의 잡음 세기의 근사값을 구한 후 광신호 대 잡음비를 구한다. 그러나, 이러한 종래 기술은 광섬유(201)와 회절 격자(206)와 분리된 광 다이오드 어레이(205) 사이의 광학적 공간정렬 안정성에 문제가 있고, 측정에 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.
다음, 도 3a는 회절 격자와 광 다이오드 어레이(photo diode array)를 이용하여 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치를 도시하고 있다. 이는 K. Otsuka와, T. Maki, Y. Sampei, Y. Tachikawa, N. Fukushima, 및 T. Chikama가 논문지 '97 European Conference on Optical Communication, p. 147-150, 1997.'에 발표한 논문 'A High-Performance Optical Spectrum Monitor with High-Speed Measuring Time for WDM' 에 공개되어 있다.
광섬유(301)로부터 출사된 파장분할다중된 광신호가 편광 보정판(302)에 의해 편광 보정된 다음, 렌즈(303)에서 평행 조준되고 회절 격자(304)에 의해 각 파장별로 다른 각도로 회절된다. 파장별로 회절된 광신호는 렌즈(305)와 평면거울(307)에 의해 집광되어 광 다이오드 어레이(308)로 입사된다.
이때, 광 다이오드 어레이(308)를 이용하여 회절된 광신호를 파장에 대해 광다이오드 수에 맞춰 불연속적으로 측정하면 그 불연속 측정값으로부터 가우시안 근사값을 계산하여, 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정할 수 있다. 도 3b는 이러한 파장분할다중된 광신호 측정장치를 이용하여 한 파장의 광신호의 파장에 대한 불연속 측정값으로부터 계산한 가우시안 근사값을 도시한 그래프도이다. 한 파장의 광신호가 전체 광 다이오드 어레이의 일부 광 다이오드 픽셀들에 의해 측정된 파장에 대한 불연속 광신호 측정값으로부터 그 광신호의 가우시안 근사값이 계산되고, 그 광신호의 파장과 광세기가 계산된다. 그래서 파장분할다중된 광신호의 각각에 대하여 광 다이오드 픽셀들에 의해 측정된 파장에 대한 불연속 광신호 측정값으로부터 각각 광신호의 가우시안 근사값이 계산되고, 그 광신호의 파장과 광세기가 각각 계산된다. 그리고 각각의 광신호의 파장 주변의 광세기를 측정하여 잡음세기의 근사값을 계산하면, 광신호 대 잡음비를 측정할 수 있다.
그러나, 이러한 파장분할다중된 광신호 측정장치는 광섬유(301)와, 회절 격자(304), 및 광 다이오드 어레이(308)가 공간적으로 떨어져 있기 때문에 그 사이의 광학적 공간 정렬이 안정해야 정확한 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정할 수 있다. 또한, 파장에 대한 불연속 측정값으로부터 복잡한 가우시안 근사값 계산을 해야하는 문제점이 있다.
다음, 도 4는 블래이즈드 광섬유 브래그 격자(blazed fiber bragg grating)(401)와 광 다이오드 어레이(403)를 이용하여 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치를 도시하고 있다. 이는 Chris Koeppen과, Jefferson L. Wagner, Thomas A. Strasser, 및 John KeMarco가 논문지 'National Fiber Optic Engineers Conference '98., Sep. 14-17, 1998.'에 발표한 논문 'High Resolution fiber Grating Optical Network Monitor' 에 공개되어 있다.
광섬유(402)에 블래이즈드 광섬유 브래그 격자(401)을 새겨서 파장분할다중된 광신호의 일부분이 상기 블래이즈드 광섬유 브래그 격자(401)을 통해 반사되어 유리블록(404) 밖으로 배출되도록 한다. 이때, 블래이즈드 광섬유 브래그 격자(401)에서 반사된 파장분할다중된 광신호는 파장에 따라 반사되는 각도가 모두 다르게 되며, 광 다이오드 어레이(403)는 도 3b에 도시된 바와 같이 불연속 측정값으로부터 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 모두 측정할 수 있다.
그러나, 이러한 광신호 측정장치도 블래이즈드 광섬유 브래그 격자와 광 다이오드 어레이 사이의 광학적 공간 정렬이 안정해야 정확한 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정할 수 있는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 자연방출광 판별신호와 대역통과 광 가변필터를 이용하여 파장분할다중방식의 광통신에서 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 기술에 따라 광 스펙트럼 분석기의 출력 화면에 나타난 파장분할다중된 광 신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 도시한 그래프도,
도 2는 종래의 기술에 따라 회절 격자(diffraction grating)와 분리된 광 다이오드 어레이(separate photo diode array)를 사용하여 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치를 도시한 도면,
도 3은 종래의 기술에 따라 회절 격자와 광 다이오드 어레이를 사용하여 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치를 도시한 도면,
도 4는 종래의 기술에 따라 블래이즈드 광섬유 브래그 격자를 사용하여 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 한 실시예의 결과도로서, (a)는 7개의 파장이 분할 다중된 광신호를 기존의 광 스펙트럼 분석기를 사용하여 얻은 광 스펙트럼을 도시한 그래프도이고, (b)는 본 발명에 의해 얻은 광 스펙트럼 및 광신호의 파장과 광세기와 광신호 대 잡음비를 표로 도시한 그래프도이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
501 : 1×2 광 커플러 502 : 2×1 광 커플러
503 : 대역통과 광 가변필터 504 : 광 다이오드
505 : 신호처리기 506 : 제어신호 발생기
507 : 자연방출광원 508 : 2×1 광 커플러
509,510 : 광섬유 브래그격자 511 : 광 종단기
601 : 광 증폭기 602 : 1×2 광 커플러
603 : 2×1 광 커플러 604,606 : 광섬유 브래그격자
607 : 2×1 광 커플러 608 : 대역통과 광 가변필터
609 : 광 다이오드 610 : 신호처리기
611 : 제어신호 발생기
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 자연방출광 판별신호와 대역통과 광 가변필터를 이용한 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치가 제공된다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 의한 장치는, 파장분할다중된 광신호 중 일부분을 분기하는 분기수단과; 자연방출광을 출력하는 자연방출광원; 상기 자연방출광을 입력받아 기설정된 파장부분을 반사하여 자연방출광 판별신호로 출력하는 반사수단; 상기 분기수단으로부터 분기된 파장분할다중된 광신호와 상기 자연방출광 판별신호가 합쳐진 광 스펙트럼과 동일한 곡선을 출력하는 대역통과 광 가변필터; 상기 대역통과 광 가변필터로부터 출력되는 광 스펙트럼 곡선을 전기신호로 변환하는 광/전 변환수단; 및 상기 전기신호로부터 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 계산하는 신호처리기를 포함한다.
양호하게는, 상기 대역통과 광 가변필터와 신호처리기에 톱니파형 제어신호를 출력하는 제어신호 발생기와, 상기 반사수단을 통과한 자연방출광 판별신호가 빠진 자연방출광을 반사없이 소멸시키는 광 종단기를 더 포함한다.
양호하게는, 상기 반사수단은 반사파장이 서로 다른 2개의 광섬유 브래그격자들(fiber bragg grating), 또는 격자(grating)를 포함하며 반사파장이 서로 다른 2개의 집적광학소자를 이용하여 구성한다.
양호하게는, 상기 대역통과 광 가변필터는 패브리 패롯(Fabry-Perot) 가변필터, 또는 격자를 포함하는 집적광학소자, 또는 다층박막소자를 이용하여 구성한다.
양호하게는, 상기 자연방출광원은 LED(light emitting diode)를 이용하여 구성하고, 상기 자연방출광원에 교류전류를 인가하여 강도 변조한 후 상기 교류전류의 교류주파수를 이용하여 자연방출광 판별신호를 검출하는 데 이용한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 장치는, 파장분할다중된 광신호를 증폭하여 자연방출광과 함께 출력하는 광 증폭수단과; 상기 광 증폭수단으로부터 출력되는 광신호를 입력받아 기설정된 파장부분을 반사하여 자연방출광 판별신호로 출력하는 동시에 자연방출광 판별신호가 빠진 광신호를 출력하는 반사수단; 상기 반사수단으로부터 자연방출광 판별신호와 자연방출광 판별신호가 빠진 광신호를 모두 입력받아, 자연방출광 판별신호를 더 큰 비율로 두 신호들을 결합하여, 자연방출광 판별신호를 포함하는 광신호를 출력하는 대역통과 광 가변필터; 상기 대역통과 광 가변필터로부터 출력되는 광신호를 전기신호로 변환하는 광/전 변환수단; 및 상기 전기신호로부터 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 계산하는 신호처리기를 포함한다.
양호하게는, 상기 대역통과 광 가변필터와 신호처리기에 톱니파형 제어신호를 출력하는 제어신호 발생기를 더 포함한다.
양호하게는, 상기 광 증폭수단은 희토류 첨가 광섬유 증폭기, 또는 반도체 광 증폭기를 이용하여 구성한다.
양호하게는, 상기 반사수단은 반사파장이 서로 다른 2개의 광섬유 브래그격자들(fiber bragg grating), 또는 격자(grating)를 포함하며 반사파장이 서로 다른 2개의 집적광학소자를 이용하여 구성한다.
양호하게는, 상기 대역통과 광 가변필터는 패브리 패롯(Fabry-Perot) 가변필터, 격자를 포함하는 집적광학소자, 또는 다층박막소자를 이용하여 구성한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 1×2 광 커플러(501)와, 2개의 2×1 광 커플러(502, 508), 2개의 광섬유 브래그격자(509, 510), 광 종단기(optical terminator)(511), 자연방출 광원(507), 대역통과 광 가변필터(503), 광 다이오드(504), 신호처리기(505), 및 제어신호 발생기(506)로 구성되어 있다.
상기한 광섬유 브래그격자(509, 510)는 격자 주기에 대응하는 파장의 광신호는 반사하고 나머지 파장의 광신호는 통과시킨다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 장치의 작용 및 효과는 다음과 같다.
먼저, 파장분할다중된 광신호의 일부분이 1×2 광 커플러(501)에 의해 분기되어 2×1 광 커플러(502)에 입력된다. 한편, 자연방출광원(507)은 넓은 파장의 자연방출광을 출력하는데, 이 자연방출광의 일반적인 광 스펙트럼이 도면에 도시되어 있다.
자연방출광원(507)에서 출력되는 자연방출광은 2×1 광 커플러(508)를 통해 연속된 2개의 광섬유 브래그격자들(509, 510)에 순차적으로 입력되는데, 2개의 광섬유 브래그격자들(509, 510)의 반사파장과 일치하는 부분만 각각 반사되고 나머지 파장은 통과된다. 이 반사된 파장의 신호가 자연방출광 판별신호이며, 이는 2×1 광 커플러(508)를 통해 2×1 광 커플러(502)에 입력된다. 이 자연방출광 판별신호와 이 판별신호가 빠진 자연방출광의 광 스펙트럼이 도면에 도시되어 있다.
2개의 광섬유 브래그격자들(509, 510)을 통과하면서 자연방출광 판별신호가 빠진 자연방출광은 광 종단기(511)에서 소멸된다. 이 광 종단기(511)는 입력되는광신호를 전혀 반사하지 않기 때문에 판별신호가 빠진 자연방출광은 완전히 소멸되며, 2×1 광 커플러(508)로는 자연방출광 판별신호만이 반사된다.
2개의 광섬유 브래그격자들(509, 510)에 의해 만들어진 자연방출광 판별신호는 2×1 광 커플러(508)를 통해 분기되어 2×1 광 커플러(502)로 입력된다. 2×1 광 커플러(502)는 이 자연방출광 판별신호와 함께 파장분할다중된 광신호를 입력받아서, 두 신호들을 합친다. 이 파장분할다중된 광신호는 1×2 광 커플러(501)에서 분기된 신호이다. 두 신호들이 합쳐진 신호(S1)의 광 스펙트럼이 도면에 도시되어 있다.
대역통과 광 가변필터(503)는 제어신호 발생기(506)에서 출력되는 제어신호에 따라 투과파장이 가변된다. 본 실시예에서, 대역통과 광 가변필터(503)는 제어신호의 크기에 따라 투과파장이 직선적으로 증가하며, 제어신호 발생기(506)는 대역통과 광 가변필터(503)에 톱니파형 제어신호를 출력한다.
따라서, 대역통과 광 가변필터(503)는 도면에 도시한 바와 같이 시간축을 따라 2개의 자연방출광 판별신호와 파장분할다중된 광신호가 합쳐진 광 스펙트럼과 같은 모양의 곡선(S2)을 출력한다. 광 다이오드(504)는 대역통과 광 가변필터(503)를 통과한 광 스펙트럼 곡선(S2)을 전기신호로 변환하여 출력한다. 이 광 다이오드(504)에서 출력되는 전기신호는 제어신호 발생기(506)로부터 제공되는 톱니파형 제어신호와 함께 신호처리기(505)에 입력된다. 이 신호처리기(505)는 입력된 두 신호들로부터 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 계산한다.
신호처리기(505)는 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 계산하기 위하여 입력된 신호들로부터 자연방출광 판별신호를 찾아낸다. 이때, 자연방출광 판별신호의 세기와 파장과 광 스펙트럼 모양은 자연방출광원의 스펙트럼과 2개의 광섬유 브래그격자들(509, 510)의 반사파장에 의해 결정되기 때문에 쉽게 찾아낼 수 있다.
신호처리기(505)는 찾아낸 자연방출광 판별신호의 파장을 이용하여 파장분할다중된 광신호의 파장을 측정한다. 즉, 찾아낸 자연방출광 판별신호의 파장은 광섬유 브래그격자들(509, 510)의 반사파장과 일치하기 때문에 시간축 상에서의 자연방출광 판별신호와 광신호의 위치정보를 이용하면 자연방출광 판별신호의 파장으로부터 파장분할다중된 광신호의 파장을 측정할 수 있다.
또한, 신호처리기(505)는 광 다이오드(504)의 감도값을 이용하여 파장분할다중된 광신호의 광 세기를 측정한다. 또한, 파장분할다중된 광신호의 주변 파장의 광 세기를 측정하여, 광신호의 광 세기와 주변 파장의 광 세기를 이용하여 파장분할다중된 광신호의 광신호 대 잡음비를 측정한다.
이와 같이 신호처리기(505)는 자연방출광원(507)에서 출력되는 자연방출광의 스펙트럼과 2개의 광섬유 브래그격자들(509, 510)의 반사파장만을 이용하여 자연방출광 판별신호를 찾아낼 수 있다.
자연방출광 판별신호를 찾아내는 또 다른 방법으로, 자연방출광원을 강도(intensity) 변조하는 방법이 있다. 예를 들어, 자연방출광원으로서 LED(light emitting diode)를 사용하고 직류전류와 특정주파수의 교류전류로 구성된구동전류를 인가한다. 이때, 광섬유 브래그격자에서 반사되는 자연방출광 판별신호의 세기는 이 자연방출광원인 LED 구동전류와 동일한 형태로 변조된다. 따라서, 신호처리기는 광 다이오드로부터 입력되는 전기신호 중 LED 구동전류의 교류주파수와 일치하는 신호를 찾으면, 자연방출광 판별신호를 쉽게 검출할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 파장분할다중 광통신에서 광신호의 파장과 광 세기와 광 신호 대 잡음비를 측정하는 장치를 도시한 구성도이다.
도 6을 참조하면, 이는 광 증폭기(601)와, 1×2 광 커플러(602), 2×1 광 커플러(603), 두 개의 광섬유 브래그격자(604, 606), 2×1 광 커플러(607), 대역통과 광 가변필터(608), 광 다이오드(609), 신호처리기(610), 및 제어신호 발생기(611)로 구성되어 있다.
광 증폭기(601)는 파장분할다중된 광신호를 증폭할 뿐만 아니라 자연방출광을 방출하기 때문에 자연방출광원의 기능도 수행한다. 광섬유 브래그격자(604, 606)는 격자 주기에 대응하는 파장의 광신호는 반사하고 나머지 파장의 광신호는 통과시키는 특징이 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 장치의 작용 및 효과는 다음과 같다.
먼저, 파장분할다중된 광신호가 광 증폭기(601)에 입력되면, 광 증폭기(601)로부터 증폭된 광신호와 자연방출광이 출력된다. 이때 광 증폭기(601)에서 출력되는 증폭된 광신호와 자연방출광의 광 스펙트럼은 도면에 도시되어 있다.
증폭된 광신호와 자연방출광의 일부분은 1×2 광 커플러(602)에 의해 분기되어 2×1 광 커플러(603)를 통해 연속된 2개의 광섬유 브래그격자(604, 606)에 입력된다. 광섬유 브래그격자는 입력되는 신호 중 반사파장과 일치하는 부분은 반사하고 나머지는 통과시키는 특징이 있다. 즉, 증폭된 광신호와 자연방출광 중 2개의 광섬유 브래그격자들(604, 606)의 반사파장과 일치하는 부분들이 각각 반사되는데, 이 신호가 자연방출광 판별신호이다. 이 자연방출광 판별신호의 광 스펙트럼이 도면에 도시되어 있다.
이 자연방출광 판별신호는 2×1 광 커플러(603)를 통해 분기되어 2×1 광 커플러(607)에 입력된다. 한편, 2개의 광섬유 브래그격자(604, 606)를 통과하여 자연방출광 판별신호가 빠진 신호도 2×1 광 커플러(607)로 입력된다. 2×1 광 커플러(607)는 입력되는 두 신호들을 합한다. 이때, 두 신호들을 1:1 비율로 합하면 자연방출광 판별신호가 나타나지 않지만, 자연방출광 판별신호를 더 큰 비율로 합하면 도면에 도시된 바와 같이 합쳐진 신호에 자연방출광 판별신호가 나타난다.
상기의 2×1 광 커플러(607)에서 합쳐진 신호는 대역통과 광 가변필터(608)에 입력된다. 대역통과 광 가변필터(608)는 제어신호 발생기(611)에서 출력되는 제어신호에 따라 투과파장이 가변되는데, 본 실시예에서 사용되는 대역통과 광 가변필터(608)는 제어신호의 크기에 따라 투과파장이 직선적으로 증가한다. 이때, 제어신호 발생기(611)는 도면에 도시한 바와 같이 대역통과 광 가변필터(608)에 톱니파형 제어신호를 출력한다.
따라서, 대역통과 광 가변필터(608)는 도면에 도시한 바와 같이 시간축을 따라 자연방출광 판별신호와 파장분할다중된 광신호가 합쳐진 광 스펙트럼과 동일한 곡선을 출력한다. 광 다이오드(609)는 대역통과 광 가변필터(608)를 통과한 광 스펙트럼 곡선을 전기신호로 변환하여 출력한다.
광 다이오드(608)에서 출력되는 전기신호는 제어신호 발생기(611)로부터 제공되는 톱니파형 제어신호와 함께 신호처리기(610)에 입력되고, 신호 처리기(610)는 입력된 신호로부터 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 계산한다.
신호처리기(610)에서 자연방출광 판별신호를 찾아내고, 이를 이용하여 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 방법은 제1실시예와 동일하다.
도 7은 본 발명에 따른 장치를 이용하여 광 신호의 파장과 광 세기와 광 신호 대 잡음비를 측정한 결과를 도시한 그래프도이다. 도 7의 (a)는 7개의 파장이 다중된 광신호를 기존의 광 스펙트럼 분석기를 사용하여 얻은 광 스펙트럼이고, 도 7의 (b)는 (a)와 동일한 7개의 파장이 다중된 광신호를 본 발명의 장치를 이용하여 얻은 광 스펙트럼 및 광신호의 파장과 광세기와 광신호 대 잡음비를 표로 도시한 그래프도이다. 도면에서 알 수 있듯이 저렴한 본 발명의 장치를 사용하여도 고가의 광 스펙트럼 분석기와 동일한 결과를 얻을 수 있다.
위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상과 같이 본 발명은, 어려운 광학적 공간정렬을 필요로 하지 않기 때문에 종래의 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 불연속 측정값으로부터 복잡하게 가우시안 근사값을 계산할 필요가 없으며, 외부 변화(온도, 습도 등)에 매우 안정된 파장의 자연방출광 판별신호를 출력하는 반사수단, 예를 들어 광섬유 브래그격자를 이용하여 광신호의 파장을 측정할 수 있기 때문에 파장 측정의 정확도가 향상되는 효과가 있다.
그리고, 파장분할다중방식 광통신시스템의 광 증폭기와 결합하여 광 증폭기에서 나오는 자연방출광으로부터 자연방출광 판별신호를 만들 경우 자연방출광 발생기가 별도로 필요하지 않기 때문에 기존의 광 스펙트럼 분석기에 비해 경제적이고 부피도 작게 할 수 있어서 파장분할다중방식의 광통신시스템의 추가 설치비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (19)

  1. 파장분할다중된 광신호 중 일부분을 분기하는 분기수단과,
    자연방출광을 출력하는 자연방출광원,
    상기 자연방출광을 입력받아 기설정된 파장부분을 반사하여 자연방출광 판별신호로 출력하는 반사수단,
    상기 분기수단으로부터 분기된 파장분할다중된 광신호와 상기 자연방출광 판별신호가 합쳐진 광 스펙트럼과 동일한 곡선을 출력하는 대역통과 광 가변필터,
    상기 대역통과 광 가변필터로부터 출력되는 광 스펙트럼 곡선을 전기신호로 변환하는 광/전 변환수단, 및
    상기 전기신호로부터 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 계산하는 신호처리기를 포함한 것을 특징으로 하는 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 대역통과 광 가변필터와 신호처리기에 톱니파형 제어신호를 출력하는 제어신호 발생기를 더 포함한 것을 특징으로 하는 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 반사수단을 통과한 자연방출광 판별신호가 빠진 자연방출광을 반사없이 소멸시키는 광 종단기를 더 포함한 것을 특징으로 하는 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 반사수단은 반사파장이 서로 다른 2개의 광섬유 브래그격자들(fiber bragg grating)인 것을 특징으로 하는 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 반사수단은 격자(grating)를 포함하며 반사파장이 서로 다른 2개의 집적광학소자인 것을 특징으로 하는 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 대역통과 광 가변필터는 패브리 패롯(Fabry-Perot) 가변필터인 것을 특징으로 하는 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 대역통과 광 가변필터는 격자를 포함하는 집적광학소자인 것을 특징으로 하는 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 대역통과 광 가변필터는 다층박막소자인 것을 특징으로 하는 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 자연방출광원은 LED(light emitting diode)인 것을 특징으로 하는 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 자연방출광원에 교류전류를 인가하여 강도 변조하고, 상기 교류전류의 교류주파수를 이용하여 자연방출광 판별신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치.
  11. 파장분할다중된 광신호를 증폭하여 자연방출광과 함께 출력하는 광 증폭수단과,
    상기 광 증폭수단으로부터 출력되는 광신호를 입력받아 기설정된 파장부분을 반사하여 자연방출광 판별신호로 출력하는 동시에 자연방출광 판별신호가 빠진 광신호를 출력하는 반사수단,
    상기 반사수단으로부터 자연방출광 판별신호와 자연방출광 판별신호가 빠진 광신호를 모두 입력받아, 자연방출광 판별신호를 더 큰 비율로 두 신호들을 결합하여, 자연방출광 판별신호를 포함하는 광신호를 출력하는 대역통과 광 가변필터,
    상기 대역통과 광 가변필터로부터 출력되는 광신호를 전기신호로 변환하는 광/전 변환수단, 및
    상기 전기신호로부터 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 계산하는 신호처리기를 포함한 것을 특징으로 하는 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 대역통과 광 가변필터와 신호처리기에 톱니파형 제어신호를 출력하는 제어신호 발생기를 더 포함한 것을 특징으로 하는 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 광 증폭수단은 희토류 첨가 광섬유 증폭기인 것을 특징으로 하는 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 광 증폭수단은 반도체 광 증폭기인 것을 특징으로 하는 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 반사수단은 반사파장이 서로 다른 2개의 광섬유 브래그격자들(fiber bragg grating)인 것을 특징으로 하는 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치.
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 반사수단은 격자(grating)를 포함하며 반사파장이 서로 다른 2개의 집적광학소자인 것을 특징으로 하는 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 대역통과 광 가변필터는 패브리 패롯(Fabry-Perot) 가변필터인 것을 특징으로 하는 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치.
  18. 제 11 항에 있어서, 상기 대역통과 광 가변필터는 격자를 포함하는 집적광학소자인 것을 특징으로 하는 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치.
  19. 제 11 항에 있어서, 상기 대역통과 광 가변필터는 다층박막소자인 것을 특징으로 하는 파장분할다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치.
KR1019990034512A 1999-03-15 1999-08-20 파장분할다중 광통신에서 광신호의 파장과 광 세기와 광 신호대 잡음비를 측정하는 장치 KR100317140B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990034512A KR100317140B1 (ko) 1999-08-20 1999-08-20 파장분할다중 광통신에서 광신호의 파장과 광 세기와 광 신호대 잡음비를 측정하는 장치
US09/524,156 US6396574B1 (en) 1999-03-15 2000-03-14 Apparatus for measuring the wavelength, optical power and optical signal-to-noise ratio of each optical signal in wavelength-division multiplexing optical communication

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990034512A KR100317140B1 (ko) 1999-08-20 1999-08-20 파장분할다중 광통신에서 광신호의 파장과 광 세기와 광 신호대 잡음비를 측정하는 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010018530A KR20010018530A (ko) 2001-03-05
KR100317140B1 true KR100317140B1 (ko) 2001-12-22

Family

ID=19607972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990034512A KR100317140B1 (ko) 1999-03-15 1999-08-20 파장분할다중 광통신에서 광신호의 파장과 광 세기와 광 신호대 잡음비를 측정하는 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100317140B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100378373B1 (ko) * 2001-05-02 2003-03-29 삼성전자주식회사 파장분할 다중화된 광신호의 감시 방법 및 장치
KR100419424B1 (ko) * 2001-09-22 2004-02-19 삼성전자주식회사 파장 분할 다중화 시스템에서의 광신호 성능 검사 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08223137A (ja) * 1994-11-25 1996-08-30 Cavi Pirelli Spa 送出チャンネルの制御された分割により波長分離多重化伝送のための光信号／ノイズ比の決定が可能な通信システムおよび方法
JPH0964819A (ja) * 1995-08-23 1997-03-07 Fujitsu Ltd 光システム
JPH09200127A (ja) * 1995-12-28 1997-07-31 Lucent Technol Inc 波長分割多重化ソリトン伝送に於ける信号対雑音比を改善する装置と方法
US5796479A (en) * 1997-03-27 1998-08-18 Hewlett-Packard Company Signal monitoring apparatus for wavelength division multiplexed optical telecommunication networks

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08223137A (ja) * 1994-11-25 1996-08-30 Cavi Pirelli Spa 送出チャンネルの制御された分割により波長分離多重化伝送のための光信号／ノイズ比の決定が可能な通信システムおよび方法
JPH0964819A (ja) * 1995-08-23 1997-03-07 Fujitsu Ltd 光システム
JPH09200127A (ja) * 1995-12-28 1997-07-31 Lucent Technol Inc 波長分割多重化ソリトン伝送に於ける信号対雑音比を改善する装置と方法
US5796479A (en) * 1997-03-27 1998-08-18 Hewlett-Packard Company Signal monitoring apparatus for wavelength division multiplexed optical telecommunication networks

Also Published As

Publication number Publication date
KR20010018530A (ko) 2001-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6680472B1 (en) Device for measuring of optical wavelengths
US7499182B2 (en) Optical signal measurement system
EP1059753A2 (en) Wavelength monitor using hybrid approach
CN100507455C (zh) 一种强度调制型光纤传感器的复用方法
KR20030025694A (ko) 파장 분할 다중화 시스템에서의 광신호 성능 검사 장치
JP2004502141A (ja) 光パワーおよび波長モニター
US6396574B1 (en) Apparatus for measuring the wavelength, optical power and optical signal-to-noise ratio of each optical signal in wavelength-division multiplexing optical communication
CN101881634A (zh) 基于awg的高速多通道光纤光栅传感解调系统及方法
JPH109961A (ja) 光波長監視装置
TWI228588B (en) Apparatus and method for simultaneous channel and optical signal-to-noise ratio monitoring
US6879742B2 (en) Using intensity and wavelength division multiplexing for fiber Bragg grating sensor system
KR100317140B1 (ko) 파장분할다중 광통신에서 광신호의 파장과 광 세기와 광 신호대 잡음비를 측정하는 장치
US11614360B2 (en) Optical measurements with dynamic range and high speed
KR100387288B1 (ko) 파장분할 다중방식 광통신에서 광신호의 파장과 광 세기와광신호 대 잡음비를 측정하는 장치
JP2010054357A (ja) 光スペクトルモニタ
US20050195401A1 (en) Wavelength meter
KR100292809B1 (ko) 파장 분할 다중된 광신호의 파장과 광 세기와 광신호 대 잡음비를 측정하는 장치
EP1322006B1 (en) Apparatus for detecting wavelength drift and method therefor
US6838658B2 (en) Simple and compact laser wavelength locker
KR102522885B1 (ko) 실리콘 포토닉스 인터로게이터를 구비한 반사 광파장 스캐닝 장치
KR100343070B1 (ko) 파장 분할 다중 시스템에서 실시간으로 채널별 광 신호의파장을 측정하는 시스템 및 방법
JP2003232682A (ja) 光周波数計
JPH0953999A (ja) 光式外力検知装置
JPS63262605A (ja) 光学的多重化のシステムおよび方法
JP2000356551A (ja) 分光装置並びにそれを利用した光スペクトルアナライザおよび送信端装置およびａｄｍ装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20071031

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee