KR100325685B1 - 광신호파장및광전력감시장치,감시방법및그기록매체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광통신망에서 광 신호를 감시하는 장치, 방법 및 그 기록매체에 관한 것으로, 특히, 파장분할다중전송방식의 광통신망에서 광 신호의 파장 및 광전력을 감시하는 감시장치, 감시방법 및 그 기록매체를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따르면, 파장분할다중전송방식의 통신망에 적용되는 광 신호 파장 및 광전력 감시장치에 있어서, 파일럿 톤 생성 전류에 의해 변조된 광 신호를 입력받아 전기적 신호로 변환하기 위한 제1 수광부와, 파일럿 톤 생성 전류에 의해 변조된 광 신호를 입력받아 대역통과 필터링을 수행하기 위한 대역통과 필터, 상기 대역통과 필터로부터 필터링된 광 신호를 입력받아 전기적 신호로 변환하기 위한 제2 수광부, 상기 제1 수광부 및 상기 제2 수광부로부터 아날로그 신호를 입력받아 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그/디지털 변환부 및 상기 아날로그/디지털 변환부로부터 디지털 데이터를 입력받아 주파수 변환을 수행하여 파장 및 광전력을 감시하기 위한 파장 및 광전력 감시부를 포함하여 이루어진 광 신호 파장 및 광전력 감시장치가 제공된다.

Description

광 신호 파장 및 광전력 감시장치, 감시방법 및 그 기록매체
본 발명은 광통신망에서 광 신호를 감시하는 장치, 방법 및 그 기록매체에 관한 것으로, 특히, 파장분할다중전송방식의 광통신망에서 광 신호의 파장 및 광전력을 감시하는 감시장치, 감시방법 및 그 기록매체에 관한 것이다.
파장분할다중(WDM : Wavelength Division Multiplexing)전송방식의 광통신시스템은 파장에 따라 다중화된 통신채널을 설정하고, 설정된 다중화된 통신채널을 이용하여 다수의 광 신호를 초고속으로 전송함으로써, 효율적으로 통신망을 초고속화 및 광대역화시킬 수 있는 통신망이다.
이러한 광통신망에 있어서, 통신망을 효과적으로 운용하기 위해서는 각 노드(node)에서 입/출력하는 광 신호의 파장과 광전력을 감시하는 일이 필요하다.
상기 필요에 부응하기 위하여 개발된 각 노드에서의 광 신호의 광전력을 감시하기 위한 종래의 방법으로는, 출력 광전력에 비해서 일정한 비율을 가지는 파일럿 톤을 생성하기 위하여 작은 크기의 파일럿 톤 생성 전류를 반도체 레이저에 가한 후에, 임의의 노드에서 파일럿 톤의 크기를 검출하고, 검출된 파일럿 톤의 크기를 일정비율로 나누어 광전력을 측정함으로써 광 신호의 광전력을 감시하는 방법이있었다.
그리고, 여기에서 파일럿 톤 생성 전류란 데이터 이외의 신호로서 송신기로 사용되는 반도체 레이저에 파일럿 톤을 생성하기 위하여 가하는 크기가 작은 낮은 주파수의 전류를 말하며, 파일럿 톤의 주파수는 Gb/s이상의 전송 속도를 갖는 데이터 신호와의 간섭을 피하기 위해서 낮은 주파수 대역의 신호를 사용하였다.
그러나, 상기 종래의 방법은 각 노드에서 광전력을 감시할 수 있으나 광 신호의 파장을 감시할 수 없다는 문제점이 있었으며, 아날로그 부품을 사용함으로써 그 구현이 복잡하고 신뢰도가 낮다는 문제점이 있었다.
또한, 각 노드에서의 광 신호의 광전력 및 파장을 감시하기 위한 종래의 방법으로, 도파관열 격자(AWG : Arrayed Waveguide grating) 역다중화기를 이용하여 광 신호 성분을 추출한 후에, 추출된 광 신호 성분을 로그 증폭기(log amplifier)에 통과시켜 파장을 감시하거나, 회절 격자(diffraction grating)를 이용하여 광 신호를 분리한 후에, 분리된 여러 광 신호 성분을 수광기열(photodiode-array)에 입력시켜 파장을 감시하는 방법이 있었다.
그러나, 상기 종래의 방법은 그 구성이 복잡하고 구현이 용이하지 않으며, 고가의 부품들이 사용됨으로써 각 노드에서 광 신호의 파장 및 광전력의 감시가 요구되는 측정치의 정밀도에 비추어 볼 때 비경제적이라는 문제점이 있었다.
또한, 각 노드에서의 광 신호의 광전력 및 파장을 감시하는 종래의 방법으로는, 음향-광학 가변 필터(acousto-optic tunable filter)나 온도 가변 에탈론 필터(temperature tunable etalon filter) 등과 같은 주파수 통과 대역의 변화가가능한 대역 통과 필터를 이용하여 각 채널의 파장과 광전력을 감시하는 방법이 있었다.
그러나, 상기 종래의 방법은 그 구성이 간단하고 구현이 용이하나, 신뢰성이 낮다는 문제점이 있었다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 변조전류에 의해 광전력과 파장이 변조된 광 신호를 입력받아, 변조된 광 신호의 크기를 측정함으로써 평균의 광전력을 감시하고, 변조된 광 신호를 고정된 대역 통과 필터에 통과시킨 후에, 변조 신호의 크기와 위상을 측정함으로써 광 신호의 파장을 감시할 수 있는 광통신망에서 광 신호 파장 및 광전력 감시장치, 감시방법 및 그 기록매체를 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 파장분할다중전송방식의 광통신망에서 광 신호 감시시스템의 개략적인 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 파장분할다중전송방식의 광통신망에서 광 신호 파장 및 광전력 감시장치의 구성을 나타낸 블럭도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 감시장치를 이용하여 측정한 광전력의 오차 값을 표시한 그래프이고,
도 4는 도 2에 도시된 제2 수광부 출력 광 신호를 고속 퓨리에 변환하여 측정한 실수부 값을 표시한 그래프이고,
도 5는 도 2에 도시된 제2 수광부 출력 광 신호를 고속 퓨리에 변환하여 측정한 허수부 값을 표시한 그래프이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 감시장치를 이용하여 측정한 파장의 오차 값을 표시한 그래프이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 파장분할다중전송방식의 광통신망에서 광 신호 파장 및 광전력 감시방법의 흐름도.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠
201 : 광감쇄부 202 : 커플러
203, 207 : 수광부 204, 208 : 아날로그/디지털 변환부
205 : 광전력 감시부 206 : 패브리-페롯 에탈론 필터
209 : 파장 감시부
앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 파장분할다중전송방식의 통신망에 적용되는 광 신호 파장 및 광전력 감시장치에 있어서, 파일럿 톤 생성 전류에 의해 변조된 광 신호를 입력받아 전기적 신호로 변환하기 위한 제1 수광부와; 파일럿 톤 생성 전류에 의해 변조된 광 신호를 입력받아 대역통과 필터링을 수행하기 위한 대역통과 필터; 상기 대역통과 필터로부터 필터링된 광 신호를 입력받아 전기적 신호로 변환하기 위한 제2 수광부; 상기 제1 수광부 및 상기 제2 수광부로부터 아날로그 신호를 입력받아 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그/디지털 변환부; 및 상기 아날로그/디지털 변환부로부터 디지털 데이터를 입력받아 주파수 변환을 수행하여 파장 및 광전력을 감시하기 위한 파장 및 광전력 감시부를 포함하여 이루어진 광 신호 파장 및 광전력 감시장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 광 신호 감시시스템에 적용되는 광 신호의 파장 및 광전력을 감시하는 방법에 있어서, 광 신호를 입력받아 전기신호로 변환하여 디지털 데이터화하는 제 1 단계와; 디지털 데이터를 주파수 변환하여 정현파 피크 크기를 측정한 후에, 정현파 피크 크기를 변조 지수로 나누어 광전력을 감시하는 제 2 단계; 광 신호를 입력받아 대역통과 필터링을 수행한 후에, 전기신호로 변환하여 디지털 데이터화하는 제 3 단계; 및 디지털 데이터를 주파수 변환하여 허수부에 따른 상대적 파장을 측정한 후에, 실수부에 따라 측정된 상대적 파장중에 참값을 선택하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 광 신호 파장 및 광전력 감시방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 컴퓨터에, 파일럿 톤 신호에 대한 디지털 데이터를 입력받아 주파수 변환하여 정현파 피크 크기를 측정한 후에, 광전력을 감시하는 제 1 기능; 대역통과 필터링이 수행된 파일럿 톤 신호에 대한 디지털 데이터를 입력받아 주파수 변환하는 제 2 기능; 및 주파수 변환된 신호의 허수부를 이용하여 상대적 파장을 감시하고, 실수부를 이용하여 절대적 파장을 감시하는 제 3 기능을 기능시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공된다.
아래에서, 본 발명에 따른 양호한 일실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.
도면에서, 도 1은 본 발명이 적용되는 파장분할다중전송방식의 광통신망에서광 신호 감시시스템의 개략적인 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 파장분할다중전송방식의 광통신망에서 광 신호 감시시스템은, 광 신호 송신장치(110), 커플러(120) 및 감시장치(130)를 구비하고 있다.
그리고, 상기 광 신호 송신장치(110)는 16개의 바이어스 및 파일럿 톤 전류 생성부(111), 16개의 반도체 레이저(112), 16개의 편광조절부(113), 커플러(114) 및 리튬나이오베이트 외부광변조부(115)를 구비하고 있다.
이제, 본 발명이 적용되는 파장분할다중전송방식의 광통신망에서 광 신호 감시시스템의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 광 신호 송신장치(110)의 각각의 바이어스 및 파일럿 톤 전류 생성부(111)는 원하는 출력 변조 신호를 생성하기 위한 바이어스 및 파일럿 톤 전류를 생성하고, 생성된 바이어스 및 파일럿 톤 전류를 상응하는 각각의 반도체 레이저(112)에 인가한다.
그러면, 바이어스 및 파일럿 톤 생성 전류를 인가받은 상응하는 각각의 반도체 레이저(112)는 인가받은 전류에 따라 광 신호를 생성하고, 생성된 광 신호를 상응하는 각각의 편광조절부(113)로 출력한다.
이 때, 바이어스 전류와 파일럿 톤 생성 전류를 인가받은 각각의 반도체 레이저(112)에 의해 생성된 광 신호의 출력 광전력은 다음 (수학식 1)로 표시된다.
상기 (수학식 1)에서 Pn은 n번째 반도체 레이저(112)가 출력하는 평균 광전력을 크기를 표시하고, ΔPn은 n번째 반도체 레이저(112)가 출력하는 광전력의 정현파 피크 크기를 표시하며, ωn은 파일럿 톤 생성 전류의 변조 주파수를 표시한다.
그리고, Pn과 ΔPn의 비를 변조 지수(modulation index)라 하고, Mn으로 표시하며, 다음 (수학식 2)로 표시된다.
상기 변조지수 Mn은 송신장치에서 Pn과 ΔPn을 측정함으로써 미리 알 수 있다. 한편, 광전력을 감시하고자 하는 노드에서 ΔPn을 측정하고, 측정된 정현파 피크 크기를 미리 알고 있는 측정된 변조지수(Mn)로 나누어 줌으로써 감시하고자 하는 채널의 광전력(Pn)을 알 수 있다.
그리고, 파일럿 톤 생성 전류를 반도체 레이저(112)에 인가하면 반도체 레이저(112)의 출력 광 신호의 광전력도 변조되지만 광주파수(파장)도 일정한 위상 지연을 가지면서 변조된다. 이 때, n번째 반도체 레이저(112)에서 변조된 광 신호의 주파수는 다음 (수학식 3)으로 표시된다.
상기 (수학식 3)에서 νn은 반도체 레이저(112)의 중앙 주파수(center frequency)를 표시하고, Δνn은 정현파 전류에 의해 변조된 반도체 레이저(112) 주파수의 피크 변화(peak deviation)를 표시하며, φn은 반도체 레이저(112)의 강도(광전력)변조와 주파수 변조 사이의 위상 지연(phase delay)을 표시한다.
한편, 상기 광 신호 송신장치(110)의 각각의 편광 조절부(113)는 인가받은 광 신호의 편광을 조절한 후에, 조절된 광 신호를 커플러(114)로 출력하며, 편광이 조절된 광 신호를 입력받은 커플러(114)는 입력된 광 신호를 다중화하여 리튬나이오베이트 외부광변조부(115)로 출력한다.
그러면, 리튬나이오베이트 외부광변조부(115)는 다중화된 광 신호를 변조하여, 광선로로 전송되도록 하며, 2.5Gb/s의 속도로 전송된다.
여기서 편광조절부(113)는 상기 리튬나이오베이트 외부광변조부(115)가 광 신호의 편광에 대해 민감하게 반응하기 때문에 사용되었다.
그리고, 광 신호 감시장치(130)는 광선로상의 임의의 노드에 커플러(120)를 통하여 연결되어, 광 신호의 파장 및 광전력을 감시하는 기능을 수행한다.
상기 커플러(120)는 입력되는 광 신호의 광전력 대부분을 통과시키고, 입력되는 광 신호의 적은 양의 광전력을 감시장치(130)로 출력하는 기능을 수행한다.
도면에서, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 파장분할다중전송방식의 광통신망에서 광 신호 파장 및 광전력 감시장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 파장분할다중전송방식의 광통신망에서 광 신호 파장 및 광전력 감시장치는, 광감쇄부(201), 커플러(202), 제1 수광부(203), 제1 아날로그/디지털 변환부(204), 광전력 감시부(205), 패브리-페롯 에탈론 필터(206), 제2 수광부(207), 제2 아날로그/디지털 변환부(208) 및 파장 감시부(209)를 구비하고 있다.
이제, 본 발명의 일실시예에 따른 파장분할다중전송방식의 광통신망에서 광 신호 파장 및 광전력 감시장치의 동작을 상세히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 광 신호를 입력받은 광감쇄부(201)는 입력받은 광 신호를 일정한 비율로 감쇄시키고, 감쇄된 광 신호를 커플러(202)로 출력한다.
그러면, 감쇄된 광 신호를 입력받은 커플러(202)는 입력받은 광 신호의 광전력을 일정한 비율로 분배한 후에, 분배된 광 신호를 제1 수광부(203) 및 패브리-페롯 에탈론 필터(206)로 출력한다.
광 신호를 입력받은 제1 수광부(203)는 광 신호를 전기적 신호로 변환한 후에, 변환된 전기적 신호를 제1 아날로그/디지털 변환부(204)로 출력하며, 변환된 전기적 신호를 입력받은 제1 아날로그/디지털 변환부(204)는 입력받은 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환하여 광전력 감시부(205)로 출력한다. 본 발명의 일실시예에서 사용된 제1 아날로그/디지털 변환부(204)의 샘플링 주파수는 250Sample/s이고 분해능(resolution)은 12비트이다.
그리고, 전기적 신호로 변환된 광 신호의 크기에 대한 디지털 데이터를 입력받은 광전력 감시부(205)는 입력받은 디지털 데이터에 대한 고속 퓨리에 변환을 수행한 후에, 그 결과를 이용하여 정현파 피크 크기 ΔΡn을 측정하여 파장 감시부(209)로 출력하고, 측정된 정현파 피크 크기를 각 채널에 해당하는 변조지수로 나누어 줌으로써 평균 광전력을 측정한다. 또한, 광전력 감시부(205)는 측정된 정현파 피크 크기 ΔΡn을 파장 감시부(209)로 출력한다.
이 때, 광전력 감시부(205)에 의하여 광 신호에 대한 디지털 데이터의 고속 퓨리에 변환이 수행된 결과는 다음 (수학식 4)로 표시된다.
상기 (수학식 4)에서 j는 허수부를 표시한다.
상기 (수학식 4)에 알 수 있는 바와 같이 광전력 감시부(205)에서 고속 퓨리에 변환이 수행된 결과는 파일럿 톤 생성 전류 주파수에서만 값을 갖는 이산적인 분포를 나타낸다.
따라서, 광전력 감시에서는 고속 퓨리에 변환된 데이터를 이용하여 정현파 피크 크기 ΔPn을 측정한 후에, 측정된 정현파 피크 크기를 이미 알고 있는 변조 지수 Mn으로 나누어 줌으로써 감시할 수 있으며, 한번의 고속 퓨리에 변환을 통하여 여러 채널의 광전력을 동시에 감시할 수 있게 된다.
한편, 커플러(202)로부터 광 신호를 입력받은 패브리-페롯 에탈론 필터(206)는 입력받은 광 신호에 대한 통과대역 신호만을 제2 수광부(207)로 출력한다.
여기서, 상기 패브리-페롯 에탈론 필터(206)는 약 1mm의 두께를 가지는 석영 유리(quartz glass)의 양쪽 면에 유전체 필림(dielectric film)을 코팅시켜 제조하며, 본 발명의 일실시예에서는 반사율이 56%이고 주기(free spectral range)가 98.28GHz이며, 필터의 온도는 온도 제어기에 의해 25℃에서 ±0.1℃이하의 범위로 제어된다. 또한, 패브리-페롯 에탈론 필터(206)의 통과대역 특성은 광 신호의 파장에 따라 주기적인 특성을 가진다. 이 때, 패브리-페롯 에탈론 필터(206)의 주기(FSR : Free Spectral Range)가 파장분할다중전송방식의 광통신시스템의 각 채널의 간격과 유사하면, 모든 채널의 파장을 동시에 감시할 수 있게 된다.
그리고, 제2 수광부(207)는 패브리-페롯 에탈론 필터(206)로부터 입력받은 광 신호를 전기적인 신호로 변환하여, 변환된 전기적 신호를 제2 아날로그/디지털 변환부(208)로 출력한다.
여기서, 주파수 피크 변화 Δνn이 패브리-페롯 에탈론 필터(206)의 통과 대역보다 아주 작다면, 제2 수광부(207)를 통하여 검출된 광 신호는 다음 (수학식 5)로 표시된다.
상기 (수학식 5)에서 T(νn)은 패브리-페롯 에탈론 필터(206)의 투과 함수(transmission funtion)이고, T′(νn)은 투과 함수의 도함수를 표시한다.
그리고, 변환된 전기적 신호를 입력받은 제2 아날로그/디지털 변환부(208)는 입력받은 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환하여 파장 감시부(209)로 출력하며, 파장 감시부(209)는 입력받은 디지털 데이터에 대한 고속 퓨리에 변환을 수행하고, 그 결과와 상기 광전력 감시부(205)로부터 입력받은 광전력 정현파 피크 크기 ΔΡn을 사용하여 광파장을 측정한다.
여기서, 파장 감시부(209)에 의해 고속 퓨리에 변환이 수행된 결과값은 다음 (수학식 6)으로 표시된다.
그리고, 상기 (수학식 6)의 고속 퓨리에 변환된 신호에서 허수부를 살펴보면 Δνn,Mn, φn등은 이미 알고 있는 레이저의 특성값이므로, 결국 상기 (수학식 6)의 허수부는 레이저 주파수(νn)의 함수가 되며, 상기 함수는 νn에 대하여 4차 방정식으로 표현되어지며, 이 방정식을 풀면 실근 두 개가 나오게 된다. 이 때 두 개의 실근 중 하나는 페브리-페롯 에탈론 필터(206)의 공진 주파수보다 작은 주파수이고, 다른 하나는 큰 주파수이다.
이 때, 상기 (수학식 6)의 허수부에서 구한 실근 두 개 중에 어느 값이 참값인지를 결정할 필요가 있는데, 이러한 결정은 상기 (수학식 6)의 실수부가 투과 함수의 도함수를 나타내므로, 실수부의 부호로부터 레이저의 주파수가 패브리-페롯에탈론 필터(206)의 공진주파수보다 작은 주파수 대역에 위치해 있는지, 큰 주파수에 대역에 위치해 있는지를 알 수 있게 된다.
따라서, 상기 (수학식 6)의 실수부와 허수부로부터 레이저의 주파수(파장)를 감시할 수 있다.
도면에서, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 감시장치를 이용하여 측정한 광전력의 오차 값을 표시한 그래프이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 감시장치를 이용하여 측정한 광전력의 오차 값은, 광감쇄부를 이용하여 입력 광 신호를 21㏈정도 감쇄시켜도 ±0.5㏈ 이내로 측정되었다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 장치에서는 입력광 신호의 크기가 작아도(21㏈ 감소) 원하는 정도의 정확성이 보장되는 광전력 측정 값을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
그리고, 여기서 각각에서 측정한 변조 지수를 사용하지 않고 16개의 채널의 평균값을 사용하면 측정 오차는 약 ±1.0dB까지 증가한다.
그러나, 단 하나의 채널은 오차가 약 -1.7 dB까지 증가하였는데, 그 이유는 이 채널에서 사용한 레이저의 전력대 전류의 비(ΔΡ／ΔΙ)가 다른 레이저보다 커서 변조 지수가 평균값보다 약 35% 정도 큰 값을 가지기 때문이다.
이 결과는 전력 대 전류의 비가 비슷한 값을 가지는 대부분의 레이저를 사용하더라도 본 발명의 감시방법을 이용하면 충분한 오차(±1.0dB) 이내로 광전력을 측정할 수 있음을 보여준다.
상기의 오차 비교는 광 신호의 광파장 및 광전력을 측정하고자 하는 노드에서 다파장 측정기(multi-wavelength meter)에서 측정한 결과 값과 비교하였다.
도면에서, 도 4는 도 2에 도시된 제2 수광부 출력 광 신호를 고속 퓨리에 변환하여 측정한 실수부 값을 표시한 그래프이다.
도면에 도시된 바와 같이, 도 2에 도시된 제2 수광부 출력 광 신호를 고속 퓨리에 변환하여 측정한 실수부 값은, 정규화된 주파수를 가로축으로 하고, 그 크기를 세로축으로 할 때 정규화된 음의 주파수에서, 즉 패브리-페롯 에탈론 필터의 공진 주파수보다 작은 값에서는 양의 값을 가지고, 공진 주파수보다 큰 값에서는 음의 값을 가짐을 알 수 있다.
따라서, 도 2에 도시된 제2 수광부를 통과한 광 신호를 디지털 데이터화한 후에, 고속 퓨리에 변환을 수행한 결과의 실수부 값이 양의 값을 가지면 레이저의 주파수는 공진 주파수보다 작은 값을 참값으로 갖고, 고속 퓨리에 변환을 수행한 결과의 실수부가 음의 값을 가지면 레이저 주파수는 공진 주파수보다 큰 값을 참값으로 가짐을 알 수 있다.
한편, 상기 도 4에서 사각형은 측정치를 나타내고, 연속되는 곡선은 이론적으로 계산된 값을 나타낸다.
도면에서, 도 5는 도 2에 도시된 제2 수광부 출력 광 신호를 고속 퓨리에 변환하여 측정한 허수부 값을 표시한 그래프이다.
도면에 도시된 바와 같이, 도 2에 도시된 제2 수광부를 통과한 광 신호를 고속 퓨리에 변환하여 측정한 허수부 값은, 정규화된 주파수를 가로축으로 하고 그크기를 세로축으로 할 때, 패브리 페롯 에탈론 필터의 공진주파수를 중심으로 대칭적인 분포를 하고 있다.
따라서, 상기 (수학식 6)에서 측정된 값을 이용하여 레이저 주파수를 구하면 일정한 크기에 대하여 두 개의 실근을 가짐을 알 수 있다.
그리고, 구해진 두 개의 실근 중에, 참값의 선택은 상기 실수부의 값을 이용하여 판단 가능하다.
한편, 도 5에서 사각형은 측정치를 나타내고, 연속되는 곡선은 이론적인 계산 값을 나타낸다.
도면에서, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 감시장치를 이용하여 측정한 파장의 오차 값을 표시한 그래프이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 감시장치를 이용하여 측정한 파장의 오차 값은, 레이저의 주파수가 패브리-페롯 에탈론 필터의 공진주파수로부터 상대적으로 먼곳에 위치 할수록 측정 오차가 증가함을 알 수 있다.
이 때, 레이저의 주파수가 해당하는 필터의 공진 주파수로부터 ±40GHz에 위치하면 측정 오차는 ±3GHz이내이다.
그리고, 각 레이저의 특성값(Δνn, Μn, φn)을 사용하지 않고 평균의 값을 사용하여 주파수를 감시하면 최대 측정 오차는 약 ±5㎓로 증가한다.
상기의 오차 비교는 광 신호의 파장 및 광전력을 측정하고자 하는 노드에서 다파장 측정기(multi-wavelength meter)를 사용하여 측정한 결과 값과 비교하였다.
도면에서, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 파장분할다중전송방식의 광통신망에서 광 신호 파장 및 광전력 감시방법의 흐름도이며, 본 발명의 광 신호 파장 및 광전력 감시방법은 광 신호 파장 및 광전력 감시장치에 의해 수행되며, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 본 발명의 수행을 위한 프로그램을 내장하고 있는 별도의 메모리가 존재한다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 파장분할다중전송방식의 광통신망에서 광 신호 파장 및 광전력 감시방법은, 광 신호를 입력받아(701), 광 신호를 전기적 신호로 변환한 후에(702), 디지털 샘플링을 수행하고(703), 고속 퓨리에 변환을 수행하여(704), 정현파 피크 크기 ΔΡn을 측정한다(705).
이 후에, 측정된 정현파 피크 크기와 이미 저장하고 있는 변조 지수를 이용하여 광전력을 감시하고(705), 종료한다.
그리고, 광 신호를 입력받아(701), 패브리-페롯 에탈론 필터를 이용하여 필터링을 수행한 후에(707), 광 신호를 전기적 신호로 변환한 하여(708), 디지털 샘플링을 수행한다(709).
이 후에, 디지털화된 데이터를 고속 퓨리에 변환하여(710), 허수부를 이용하여 상대적 파장을 감시하고(711), 실수부를 이용하여 절대적 파장을 감시한 후에(712), 종료한다.
앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 광 신호의 파장 및 광전력 감시장치, 감시방법 및 그 기록매체는 간단하고 경제적으로 구현할 수 있을 뿐 아니라 각 채널의 광전력과 파장을 동시에 감시할 수 있으므로 파장분할다중전송방식의 광통신망을 효과적으로 운용 및 관리할 수 있게 되는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 광 신호의 파장 및 광전력 감시장치, 감시방법 및 그 기록매체에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (7)

  1. 파장분할다중전송방식의 통신망에 적용되는 광신호 파장 및 광전력 감시장치에 있어서,
    파일럿 톤 생성 전류에 의해 변조된 광 신호를 입력받아 전기적 신호로 변환하기 위한 제1 수광부;
    상기 파일럿 톤 생성 전류에 의해 변조된 광 신호를 입력받아 광학적으로 대역통과 필터링을 수행하는 페브리-페롯 필터;
    상기 페브리-페롯 필터로부터 필터링된 광 신호를 입력받아 전기적 신호로 변환하기 위한 제2 수광부;
    상기 제1 및 제2 수광부로부터 아날로그 신호를 입력받아 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그/디지털 변환부;
    상기 아날로그/디지털 변환부로부터 상기 제1 수광부의 출력 아날로그 신호에 대한 디지털화된 데이터를 입력받아 주파수 변환을 수행한 후에 정현파 피크 크기를 측정하고, 측정한 정현파 피크 크기를 변조 지수로 나누어 줌으로써 광전력을 감시하는 광전력 감시기; 및
    상기 아날로그/디지털 변화부로부터 상기 제2 수광부의 출력 아날로그 신호에 대한 디지털화된 데이터를 입력받아 주파수 변환을 수행하고, 상기 광전력 감시기로부터 측정된 정현파 피크 크기를 입력받아 주파수 변환값이 허수부로부터 파장을 측정한 후에 주파수 변환값의 실수부를 이용하여 주파수 변환값의 허수부로부터측정된 파장중에 참값을 구하여 파장을 감시하는 파장 감시기를 포함하는 파장 및 광전력 감시부를 포함하는 광신호 파장 및 광전력 감시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    외부로부터 입력받은 광 신호를 입력받아 상기 제1 수광부 및 상기 페브리-페롯 필터로 분기시키기 위한 커플러를 더 포함하는 광신호 파장 및 광전력 감시장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 페브리-페롯 필터는,
    통과대역 특성이 광 신호의 파장에 따라 주기적인 특성을 가지는 고체 패브리-페롯 애탈론 필터인 것을 특징으로 하는 광신호의 파장 및 광전력 감시장치
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 페브리-페롯 필터는,
    통과대역 특성이 광 신호의 파장에 따라 주기적인 특성을 가지는 광섬유 패브리-페롯 에탈론 필터인 것을 특징으로 하는 광신호의 파장 및 광전력 감시장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 파일럿 톤 생성 전류에 의해 변조된 신호는,
    파장이 서로 다른 다수의 송신용 레이저들의 삽입전류에 주파수가 서로 다른 작은 파일럿 톤 생성 전류를 첨가하여 각 송신용 레이저의 광전력과 파장을 동시에 변조하여 발생된 신호인 것을 특징으로 하는 광신호의 파장 및 광전력 감시장치.
  6. 광 신호 감시시스템에 적용되는 광신호의 파장 및 광전력을 감시하는 방법에 있어서,
    파일럿 톤 생성 전류에 의해 변조된 광 신호를 전기 신호로 변환하여 디지털 데이터화하는 제1 단계;
    상기 디지털 데이터를 주파수 변환하여 정현파 피크 크기를 측정한 후에 정현파 피크 크기를 변조 지수로 나누어 광전력을 감시하는 제2 단계;
    상기 파일럿 톤 생성 전류에 의해 변조된 광 신호를 패브리-페롯 필터로 대역통과 필터링을 수행한 후에 전기적 신호로 변환하여 디지털 데이터화하는 제 3 단계; 및
    상기 제3 단계의 디지털 데이터를 주파수 변환하여 허수부에 따른 상대적 파장을 측정한 후에 실수부에 따라 측정된 상대적 파장중에 참값을 선택하는 제4 단계를 포함하는 광신호 파장 및 광전력 감시방법.
  7. 컴퓨터에,
    파일럿 톤 신호에 대한 디지털 데이터를 입력받아 주파수 변환하여 정현파 피크 크기를 측정한 후에, 광전력을 감시하는 제1 기능;
    대역통과 필터링이 수행된 파일럿 톤 신호에 대한 디지털 데이타를 입력받아 주파수 변환하는 제2 기능; 및
    주파수 변환된 신호의 허수부를 이용하여 상대적 파장을 감시하고, 실수부를 이용하여 절대적 파장을 감시하는 제3 기능을 기능시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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