KR100359553B1

KR100359553B1 - 파장분할 다중화망의 다 파장 광원 생성 모듈

Info

Publication number: KR100359553B1
Application number: KR1019990054641A
Authority: KR
Inventors: 원용협; 민성식
Original assignee: 학교법인 한국정보통신학원; 오영환
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 1999-12-03
Publication date: 2002-11-07
Also published as: KR20010000057A

Abstract

본 발명은 파장분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing : WDM)망의 다 파장 광원 생성 모듈에 관한 것으로서, 특히 고출력 및 넓은 파장대역을 갖는 광원과 엇방향 출력의 격자를 갖는 커플러를 이용하여 원하는 파장의 빛을 출력시키는 파장분할 다중화망의 다 파장 광원 생성 모듈에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 넓은 파장 대역의 광원이 입력되는 도파로의 엇방향 도파로의 중앙에 브래그 격자가 있는 커플러를 다수개로 직렬로 연결하여 각각의 커플러에서 해당 브래그 조건만을 만족하는 파장의 빛만을 반사시켜 출력하여 원하는 파장의 빛만을 얻을 수 있도록 함으로서, 단일칩으로 집적화가 가능하게 하고, 넓은 파장대역의 광원 및 광원을 저미는 필터외의 별도의 소자를 부가하지 않아도 되는 효과를 제공할 수 있다.

Description

파장분할 다중화망의 다 파장 광원 생성 모듈{MODULE FOR GENERATING MULTI-WAVELENGTH OPTICAL SOURCE IN A WAVEGUIDE DIVISION MULTIPLEXING NETWORK}

본 발명은 파장분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing : WDM)망의 다 파장 광원 생성 모듈에 관한 것으로서, 특히 넓은 파장 대역을 갖는 광원으로부터 다 파장의 광원을 생성하는 파장분할 다중화 전송망의 다 파장 광원 생성 모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 파장분할다중화망은 전송 용량을 쉽게 증대할 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 형태의 종속 신호를 받아들일 수 있기 때문에 차세대 멀티 미디어 서비스를 제공하는 광전달망으로서, 매우 효과적인 기술이다.

상기한 파장분할다중화망에서 필요로하는 다 파장 광원을 생성하는 종래의 방법으로는, M.H. Reeve etc,“LED spectral slicing for single-mode local loop applications” Electronics Letters, March 1998, Vol.24, No.7, pp389∼390에 기재된 바에서 알 수 있는 바와 같이, LED(Light Emitting Diode)를 넓은 파장 대역의 광원으로 사용하고 프리즘(prism)을 이용하여 저며진 광원(spectrum sliced source)을 만들어내는 방법과 J.S.Lee, etc, “Spectrum-sliced fiber amplifiber light source for multichannel WDM applications”IEEE Photonics Technology Letters, Vol, 5 No. 12, Dec.1993, pp1458∼1461에 기재되어 있는 바와 같이 광섬유 증폭기(Erbium Doped Fiber Amplifier : EDFA)의 ASE(Amplified Spontaneous Emission) 특성 즉, 순수한 노이즈(noise)를 이용하여 발생한 넓은 파장 대역의 광원으로 사용하고 있는 일반적인 필터(Febry-Perot filter, fiber grating filter)를 이용하여 저며진 광원을 만들어내는 방법이 있다.

또 다른 방법으로는, K.Y. Liou, etc, “System performance of an eight-channel WDM local access network employing a spectrum-sliced and delay-line-multiplexed LED source,”IEEE Photonics Technology Letters, Vol, 9 No.5, Dec.1997, pp 696∼598에 기재된 내용에서 알 수 있듯이, LED를 넓은 파장 대역의광원으로 사용하고 있는 AWG(Arrayed Waveguide Grating)소자를 이용하여 저며진 광원을 만들어내거나 또는 조정 가능한 광원을 여러개 사용하여 다수의 파장 광원을 만들어내는 방법 즉, n개의 레이저 광원을 이용하여 n개의 파장(λ₁, λ₂,···λ_n)을 생성하는 방법등이 있었다.

그러나, 상기한 바와 같은 파장분할 다중화망의 다 파장 생성 방법들은 다음과 같은 문제점이 있었다.

우선, LED를 넓은 파장 대역의 광원으로 사용하고 프리즘을 이용하여 저며진 광원을 만들어내는 방법의 경우, 안정성에 문제가 있는 예를들어, 충격이나 진동에 약한 프리즘 격자를 이용하게 되므로 만들어진 광원도 안정성에 문제가 발생할 수 있으며, 또한 집적화하기 힘든 프리즘 격자를 사용하므로 단일칩(one-chip)화하는 데 어려움이 따르게 된다. 또한 이 방법은 LED의 출력이 작고 출력의 주파수 분포 특성이 좋지않아 실용화하기는 곤란한 문제점이 있었다.

그리고, 광섬유 증폭기(EDFA)의 ASE를 넓은 파장 대역의 광원으로 사용하고 격자 커플러가 아닌 일반적인 필터를 이용하여 저며진 광원을 만들어내는 방법의 경우는, 광섬유 증폭기는 고가임에 따라 제조 비용이 상승되며 또한, 광섬유 증폭기 자체가 커다란 모듈 형태를 가질 수 밖에 없으므로 소형으로 모듈화된 저며진 광원을 만들어내기 위한 소형 모듈 형태로는 만들 수 없게되는 문제점이 있었고, 또하나는 넓은 파장 대역의 광원으로 광섬유 증폭기의 노이즈를 사용하므로 인하여, 넓은 파장 대역의 광원에 존재하는 노이즈를 해결해야하는 문제점이 있었다.

한편, LED를 넓은 파장 대역의 광원으로 사용하고 AWG를 이용하여 파장 대역이 좁은 여러 파장의 광원을 만들어내는 방법은, LED에서 발생한 넓은 파장의 빛을 브래그(Bragg) 광섬유 격자 필터를 여러개 이용하여 각각의 파장 대역폭이 좁은 여러 파장의 빛을 만들어 사용하는 방법이므로 이를 위해서 파장 대역폭이 넓은 광원과 브래그 광섬유 격자 필터외에 고가의 순환기(circulator)와 같은 반대쪽으로 진행하는 빛을 추출해내기 위한 소자를 필요로 한다. 또한 이 방법은 광섬유를 이용한 필터를 사용하므로 집적화하는 데 어려움이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고출력 및 넓은 파장대역을 갖는 광원과 엇방향 출력의 격자를 갖는 커플러를 이용하여 원하는 파장의 빛을 원하는 출력 포트로 출력시키도록 하므로써, 저가의 단일칩화가 가능하도록 하고 파장대역폭이 넓은 광원과 광섬유 격자 필터외에 별도의 소자를 부가하지 않도록 하기 위한 파장다중분할 전송망의 다 파장 생성 모듈을 제공하는 데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 넓은 파장 대역을 갖는 광원으로부터 다 파장의 광원을 생성하기 위한 파장분할 다중화망의 다 파장 광원 생성 모듈에 있어서, 상기 넓은 파장 대역을 갖는 광원에 연결되는 도파로를 통하여 입력되는 빛을 엇방향 도파로의 중앙에 형성되어 있는 격자를 통하여 반사되고 상기 반사된 빛만 상기 엇방향의 도파로를 통하여 출력되고 반사되지 않은 나머지 빛은 다음의 커플러로 출력되는 다수개 커플러를 직렬 연결하여 구성한다.

도 1은 본 발명에 따른 파장분할 다중화망의 다 파장 광원 생성 모듈을 나타낸 도면이고,

도 2는 도 1에 도시된 엇방향 출력을 갖는 격자를 갖는 커플러를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 1′,11, 11′, 21 : 도파로 10 : 광원

20 ∼ 40 : 엇방향 격자를 갖는 커플러 5 : 광섬유

60 : 시스템 70 ∼ 90 : 브래그 격자

110∼140 : 포트

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 동작을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 파장분할 다중화망의 다 파장 생성 모듈을 나타낸 도면이다.

참조부호 10으로 도시되는 광원은 넓은 파장 대역을 갖는 광원으로서, SLD(Super Luminescent Diode)나 또는 LED가 사용되며, 이 광원(10)은 도파로(1)를 통하여 연결되어 있는 엇방향 격자를 갖는 다수의 커플러(20∼40)로 입력된다.

이 때, 다수의 엇방향 격자 커플러(20∼40) 각각은 도 2에 도시된 바와 같이 4포트(110, 120, 130, 140) 커플러로서, 생성하고자 하는 파장의 광원수에 대응하여 직렬로 연결되어 구성되며, 광원(10)에 연결되는 도파로(1)는 격자를 갖지 않으며 광원(10)에 연결되는 도파로(1)의 반대쪽 즉, 엇방향 도파로(1′)는 브래그 격자(70)를 갖도록하여 넓은 파장 대역의 빛이 좁은 파장 대역의 빛으로 저며져서 시스템(60)으로 출력되도록 한다.

즉, 입력 포트(P_in)(110)를 거쳐 상기한 넓은 파장 대역을 갖는 광원(λ_{1 ~}λ_n)(10)이 도파로(1)로 입력되어 엇방향 도파로(1′)의 중앙에 있는 브래그(Bragg) 격자(70)에 의하여 반사되어 반사된 빛만 출력 포트(120)를 통하여 시스템(60)으로 입력되도록하여 원하는 파장 대역의 빛만을 원하는 출력 포트로 출력할 수 있도록 한다.

이하에서는 상기한 다수개 예를 들어, N개의 엇방향 격자를 갖는 커플러(20∼40)의 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 1에 도시되어 있는 바에서 알 수 있듯이, 다수의 커플러 각각은 도파로를 통하여 연결되어 있으며, 브래그 격자에 의해 반사된 빛(필터링된 빛) 또는 브래그 격자에 의해 반사되지 않은 빛(필터링되지 않은 나머지 빛)은 다음의 커플러로 출력된다. 이 때, 브래그 격자는 다수의 커플러 각각에 대하여 서로 다른 파장의 빛을 반사시키도록 각기 다르게 형성된다.

제 1 커플러(20)의 경우, 도 2는 다수의 커플러중 제 1 커플러(20)에 대하여 도시된 도면으로서, 제 1 커플러(20)의 도파로(1)에 전체 파장의 빛을 생성할 수 있는 파장대역이 넓은 광원(λ_{1 ~}λ_n)(10)이 입력되면 엇방향 도파로(1′)의 중앙에 있는 브래그 격자(70)에 의해서 브래그 조건 즉, 2dsinθ=mλ을 만족하는 파장의 빛만이 반사되고 반사된 빛만이 커플링 길이가 충족되어 광원(10)이 입력된 도파로(1)의 엇방향 도파로(1′)의 출력 포트(P_out)(120)를 통하여 시스템(60)으로 출력된다.

그리고, 광원(10)이 입력된 도파로(1)의 엇방향 도파로(1′)를 통하여 반사되어 출력되고 남은 나머지 빛은 입력된 도파로(1)를 계속 진행하여 다음 커플러 즉, 제 2 커플러(30)의 입력으로 사용되어 진다.

예를 들어, 제 1 커플러(20)에서 파장대역이 넓은 광원(λ_{1 ~}λ_n)(10)중 λ₂의 빛만을 출력하고자 할 경우, 제 1 커플러(20)의 빛이 입력되는 도파로(1)의 엇방향 도파로(1′)의 중앙의 브래그 격자(70)는 λ₂의 파장을 갖는 빛만 반사시키고 반사된 빛만이 커플링 길이를 충족하여 진행하던 도파로 즉, 파장대역이 넓은 광원(10)이 입력되는 도파로(1)의 엇방향 도파로(1′)로 진행하여 출력 포트(120)를 통하여 시스템(60)에 출력되고, 브래그 격자(70)에 의해 반사되지 않은 빛 즉, λ₁, λ₃,···λ_n의 빛은 광원(10)이 입력되는 도파로(1)로 계속 진행하여 출력 포트(130)를 통하여 제 2 커플러(30)로 입력된다.

제 2 커플러(30)에서는 제 1 커플러(20)에서 브래그 격자(70)에 의해 반사되지 않은 나머지 빛이 도파로(11)를 통하여 입력되면 빛이 입력되는 도파로(11)와 엇방향의 도파로(11′)의 중앙에 있는 브래그 격자의(80) 조건을 만족하는 파장의 빛만 반사되고 반사된 빛만이 커플링 길이가 충족되어 제 1 커플러(20)의 광원이 입력된 도파로(11)의 엇방향 도파로(11′)의 출력 포트를 통하여 시스템(60)으로 출력되고, 브래그 격자(80)의 조건을 만족하지 않은 파장의 빛은 진행하던 도파로(11)로 계속 진행하여 제 3 커플러의 입력으로 사용되어 지고, 상기한 과정을 제 N 커플러(40)지 까지 반복수행하고 반사되지 않은 빛은 광섬유(5)를 통하여 출력된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 파장분할 다중화망의 다 파장 광원 생성 모듈은, 넓은 파장 대역의 광원이 입력되는 도파로의 엇방향 도파로의 중앙에 브래그 격자가 있는 커플러를 다수개로 직렬로 연결하여 각각의 커플러에서해당 브래그 조건만을 만족하는 파장의 빛만을 반사시켜 원하는 파장의 빛을 원하는 출력 포트로 출력할 수 있다.

또한, 종래의 파장 필터를 병렬로 사용하여 빛을 생성하는 경우, 빛을 분리하기 전에 원하는 파장의 수에 해당하는 만큼의 수로 입력된 빛을 쪼개어 각 쪼개어진 빛을 필터링하는 방식을 사용하는 바 입력된 빛의 손실이 큰 반면, 본 발명은 다수의 커플러가 직렬로 연결되어 있으므로 전체의 입력 광원중 원하는 파장의 빛만 연속적으로 뽑아낼 수 있어 광손실이 적고, 단일칩화를 가능하게 하고, 소자를 별도를 구비하지 않아도 되는 효과를 얻을 수 있다.

Claims

넓은 파장 대역을 갖는 광원으로부터 다 파장의 광원을 생성하기 위한 파장분할 다중화망의 다 파장 광원 생성 모듈에 있어서,

상기 넓은 파장 대역을 갖는 광원에 연결되는 도파로를 통하여 입력되는 빛을 엇방향 도파로의 중앙에 형성되어 있는 격자를 통하여 반사되고, 상기 반사된 빛만 상기 엇방향의 도파로를 통하여 출력되고 반사되지 않은 나머지 빛은 다음의 커플러로 출력되는 다수개 커플러로 구성되는 파장분할 다중화망의 다 파장 광원 모듈.
제 1 항에 있어서,

상기 엇방향 도파로의 중앙에 형성되는 격자는, 상기 다수의 커플러 각각에 대하여 서로 다른 파장의 빛을 반사시키도록 각기 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 다 파장 광원 모듈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 엇방향 도파로의 중앙에 형성되는 격자는, 브래그 격자인 것을 특징으로 하는 파장분할 다중화망의 다 파장 광원 모듈.
제 1 항에 있어서, 상기 커플러는,

생성하고자하는 파장의 광원수에 대응하여 직렬로 연결되어 다수개 형성되는 것을 특징으로 하는 파장분할 다중화망의 다 파장 광원 생성 모듈.
제 1 항에 있어서, 상기 커플러는,

4포트 커플러인 것을 특징으로 하는 파장분할 다중화망의 다 파장 광원 생성 모듈.
제 1 항에 있어서, 상기 브래그 격자를 통하여 반사되는 빛은,

광섬유를 통하여 출력되는 것을 특징으로 하는 파장분할 다중화망의 다 파장 광원 모듈.