KR100359724B1 - method for demultiplexing using a photorefractive multi-hologram and system for performing the same - Google Patents

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Abstract

광 굴절 결정과 다중 기록 기술을 이용하여 파장분할다중(WDM) 광통신시스템에 적합한 광 굴절 다중 홀로 그램을 이용한 역다중화 방법 및 이를 수행하기 위한 시스템이 개시된다. 본 발명은, 두개의 기록빔의 입사각을 브레그 조건에 의하여 고정시킨 후 광 굴절 결정을 회전시키면서 광 굴절 결정내의 한 위치에 N개의 서로 다른 회절격자를 다중 기록시키는 단계; 다수의 회절격자를 다중 기록시킨 광 굴절 결정에 λ1-λN의 파장을 갖는 빔을 한 각도로 고정시켜 입사시켜 각 회절격자에 의하여 서로 다른 파장을 반사시켜 λ1-λN의 파장의 빔을 공간적으로 분리시키는 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 역다중화 방법은 제작이 간편하고 소자 구현이 용이하며, 채널 간격 조정 및 채널의 확장이 용이하며 손실을 최소화 할 수 있다.A demultiplexing method using optical refraction multiple holograms suitable for wavelength division multiplexing (WDM) optical communication systems using optical refraction crystals and multiple recording techniques, and a system for performing the same are disclosed. The present invention comprises the steps of: fixing the incidence angles of two recording beams by the Bragg condition and then recording N different diffraction gratings at one position in the optical refraction crystal while rotating the optical refraction crystal; A beam having a wavelength of λ1-λN is incident on an optical refraction crystal in which a plurality of diffraction gratings are multiplexed at an angle, and reflected by different diffraction gratings, thereby spatially separating beams having a wavelength of λ1-λN. It comprises the step of. The demultiplexing method according to the present invention is simple to manufacture, easy to implement a device, easy channel spacing and channel expansion, and can minimize losses.

Description

광 굴절 다중 홀로그램을 이용한 역다중화 방법 및 이를 수행하기 위한 시스템{method for demultiplexing using a photorefractive multi-hologram and system for performing the same}Method for demultiplexing using a photorefractive multi-hologram and system for performing the same

본 발명은 광 굴절 다중 홀로그램을 이용한 역다중화 방법 및 이를 수행하기 위한 시스템에 관한 것으로, 특히 광 굴절 결정과 다중 기록 기술을 이용하여 파장분할다중(WDM) 광통신시스템에 적합한 광 굴절 다중 홀로그램을 이용 한 역다중화 방법 및 이를 수행하기 위한 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a demultiplexing method using optical refraction multiple holograms and a system for performing the same. In particular, the present invention relates to an optical refraction multiple hologram suitable for a wavelength division multiplexing (WDM) optical communication system using optical refraction crystals and multiple recording techniques. Demultiplexing method and system for performing the same.

일반적으로, 파장분할다중(WDM: Wavelength Division Multiplexing)방식은 광섬유를 이용한 신호 전송기술이다. 최근에 기하 급수적으로 증가하고 있는 통신 수요를 충족시키기 위해 고밀도 파장분할다중(WDM)방식에 의한 대용량 광전송 기술이 활발히 연구 개발되고 있다. 종래의 광섬유를 이용한 신호의 전송이 하나의 광섬유내에 단일 파장의 광신호를 전송하고 있음에 비하여 파장분할다중(WDM)방식은 도 1에서 보는 바와 같이 하나의 광섬유(20)를 이용하여 송신단(10)에서는 서로 다른 다수 파장의 광신호를 다중화기(15)를 통하여 다중화 하여 전송하고 수신단(30)에서는 파장에 따라서 역다중화기(35)를 통하여 광신호를 분리함으로써 광섬유의 전송용량을 증대시킬 수 있다.In general, a wavelength division multiplexing (WDM) method is a signal transmission technique using an optical fiber. Recently, high-capacity optical transmission technology using high-density wavelength division multiplexing (WDM) has been actively researched to meet exponentially increasing communication demands. Compared to a conventional optical signal transmission using a single optical fiber within a single optical fiber, the wavelength division multiplex (WDM) method uses a single optical fiber 20 as shown in FIG. ) Multiplexes and transmits optical signals of different wavelengths through the multiplexer 15, and the receiving terminal 30 can increase the transmission capacity of the optical fiber by separating the optical signals through the demultiplexer 35 according to the wavelength. .

그러므로, 파장분할다중(WDM)방식은 추가적인 광섬유망의 구축과 고속 전송장비를 사용하지 않고도 망의 용량을 증대시킬 수 있으므로 인터넷 이용의 증가와 광대역 네트워킹의 진전 및 새로운 고 대역폭의 응용의 출현에 따른 대량의 정보를 수용할 수 있는 기술로 각광 받고 있다.Therefore, wavelength division multiplexing (WDM) can increase network capacity without the need for additional fiber optics and high-speed transmission equipment, resulting in increased Internet use, broadband networking, and the emergence of new high-bandwidth applications. It is attracting attention as a technology capable of accommodating a large amount of information.

이러한 파장분할다중(WDM)을 이용한 광통신 기술의 상용화를 위해서는 광파장 필터, 다 채널 파장 다중화기(MUX;multiplexer) 및 역다중화기(DMUX: demultiplexer),광 증폭기 그리고 광 파장 변환 소자등과 같은 광부품의 개발이 필요하다. 특히, 서로 다른 파장을 갖는 광원으로부터 나오는 신호들을 결합하여 단일 광섬유를 통해 전송하고, 수신단에서는 파장에 따라 신호를 분리하기 위한 다채널 다중화기(MUX)및 역 다중화기(DMUX)는 고밀도 다중 채널 파장분할다중(WDM)을 이용한 광통신 시스템의 실현을 위한 필수적인 소자이다.In order to commercialize the optical communication technology using the WDM, optical components such as an optical wavelength filter, a multi-channel wavelength multiplexer (MUX) and a demultiplexer (DMUX), an optical amplifier, and an optical wavelength conversion element are used. Need development In particular, the multi-channel multiplexer (MUX) and the de-multiplexer (DMUX) for combining signals from light sources having different wavelengths and transmitting them through a single optical fiber and separating the signals according to wavelengths at the receiving end are high density multi-channel wavelengths. It is an essential device for realizing optical communication system using division multiplexing (WDM).

일반적으로 파장분할다중(WDM)의 광전송 시스템에 사용되는 역다중(DMUX)소자는 배열도파로(AWG:array wavesuide)를 이용하는 방식, 광섬유 커플러(coupler)와 페브리-페로 필터(FPF:fabry-perot filter)를 결합한 방식, 다수의 파이버 격자 필터와 광 서큘레이터(circulator)를 직렬로 연결In general, DMUX devices used in WDM optical transmission systems employ an array waveguide (AWG), an optical fiber coupler and a Fabry-Perot filter (FPF). Combined filter, multiple fiber grating filters and optical circulators in series

하는 방식이 이용되고 있다.The way to do it is used.

배열도파로를 이용한 광 역다중화 소자는 도 2에서 보는 바와 같은 구성을 지닌다. 배열도파로(40)를 이용한 역 다중화 소자는 채널(Ch1- ChN)간격이 일정한 경우 유용하며, 채널수가 많은 경우 다른 방식에 비해 손실이 적으며 제작시 채널간격의 조정이 가능하고. 온도 변화에 대해 안정적인 장점을 가지고 있다. 그러나 채널간격이 일정치 않은 경우 제작상의 어려움 때문에 소자의 구현이 어려운 문제점이 있다.The optical demultiplexing device using the arrayed waveguide has a configuration as shown in FIG. The demultiplexing device using the arrayed waveguide 40 is useful when the channel (Ch1-ChN) spacing is constant, and when the number of channels is large, the loss is less than that of other methods, and the channel spacing can be adjusted during manufacturing. It has a stable advantage against temperature changes. However, when the channel spacing is not constant, there is a problem in that the implementation of the device is difficult due to manufacturing difficulties.

광섬유 커플러(coupler)와페브리-페로 필터(FPF)를 결합한 광 역다중화 소자는 도 3에서 보는 바와 같이 광섬유 커플러(50)는 입력으로 들어오는 다수의 파장(λ1-λN)장을 갖는 신호를 출력단에 연결된 N개의 광섬유(Ch1- ChN)로 분리해 주는 역할을 하며, 광섬유에 각각 결합된 페브리-페로 필터(52)는 원하는 파장만을 분리한다. 즉, Ch1의 광섬유에 결합된 페브리-페로 필터(52)는 λ1의 파장을 분리하고, ChN의 광섬유에 결합된 페브리-페로 필터(52)는 λN의파장을 분리하며 각 채널에 결합된 필터가 서로 다른 파장을 분리함으로 역다중 소자의 기능을 수행한다.In the optical demultiplexing device combining the optical fiber coupler and the Fabry-Perot filter (FPF), as shown in FIG. 3, the optical fiber coupler 50 outputs a signal having a plurality of wavelengths (λ 1 -λ N) to the output terminal. It serves to separate into N optical fibers (Ch1-ChN) connected, the Fabry-Perot filter 52, each coupled to the optical fiber to separate only the desired wavelength. That is, the Fabry-Perot filter 52 coupled to the optical fiber of Ch1 separates the wavelength of λ1, and the Fabry-Perot filter 52 coupled to the optical fiber of ChN separates the wavelength of λN and is coupled to each channel. The filter separates the different wavelengths to perform the function of the demultiplexer.

이와 같은 광섬유 커플러(coupler)와 페브리-페로 필터(FPF)를 결합한 광 역다중화 소자는 채널을 분리하는 것은 용이하지만 광섬유 커플러를 이용해 입력된 광신호를 N개의 채널로 분할함으로서 신호의 손실이 많은 문제점이 있다.The optical demultiplexing device combining the optical fiber coupler and the Fabry-Perot filter (FPF) is easy to separate the channels, but the optical signal is divided into N channels by using the optical fiber coupler. There is a problem.

다수의 파이버 격자 필터와 광 서큘레이터(circulator)를 직렬로 결합시킨 광 역다중화 소자는 도 4에서 보는 바와 같이, 파이버 격자 필터(62)는 다수의 파장중 임의의 한 파장만을 선택해 주는 역할을 하며, 광 서큘레이터(60)는 파이버 격자 필터(62)에서 반사되는 선택된 파장을 공간적으로 분리하는 역할을 한다.As shown in FIG. 4, the optical demultiplexing element in which a plurality of fiber grating filters and an optical circulator are coupled in series, the fiber grating filter 62 selects any one of a plurality of wavelengths. The optical circulator 60 serves to spatially separate the selected wavelengths reflected by the fiber grating filter 62.

이러한 방식의 광 역다중화 소자는 손실은 적으나, 채널수와 동일한 서큘레이터와 파이버 격자 필터가 필요하여 채널수가 적을 경우에는 유리하지만 채널 수가 증가하면 손실과 잡음성분이 비례하여 증가하며, 각 채널의 효율이 불 균일하다는 문제점이 있고, 또한, 파이버 격자 필터의 중심파장을 정확히 제어하기가 어려운 문제점이 있다.Although the optical demultiplexing device of this type has a low loss, it is advantageous when the number of channels is small because a circulator and a fiber grating filter equal to the number of channels are required, but the loss and noise component increase proportionally as the number of channels increases. There is a problem that the efficiency is uneven, and it is also difficult to accurately control the center wavelength of the fiber grating filter.

본 발명은 상기한 바와 같이종래의 광 역다중화 소자의 제반 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 제 1 목적은 광굴절결정과 다중 기록 기술을 이용하여 제작이 간편하고 소자 구현이 용이하며, 채널 간격 조정 및 채널의 확장이 용이하며 손실을 최소화 할 수 있는 광 굴절 다중 홀로그램을 이용한 역다중 방법을 제공하는 것이다.The present invention was invented to solve all the problems of the conventional optical demultiplexing device as described above, and the first object of the present invention is simple fabrication and easy device implementation using photorefractive crystal and multiple recording techniques. It is to provide a demultiplex method using optical refraction multiple hologram that can easily adjust the channel spacing, channel expansion and minimize the loss.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기한 제 1 목적을 수행하기 위한 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a system for carrying out the first object described above.

도 1은 파장 분할 다중 방식을 채용한 광 전송 시스템을 보여주기 위한 구성도이다.1 is a block diagram showing an optical transmission system employing a wavelength division multiplexing scheme.

도 2는 배열 도파로를 이용한 광 역다중화 소자를 보여주기 위한 구성도이다.2 is a block diagram showing an optical demultiplexing device using an arrayed waveguide.

도 3은 광 커플러와 페브리-페로 필터를 결합한 광 역다중소자를 보여주기 위한 구성도이다.3 is a block diagram showing an optical demultiplexer combining an optical coupler and a Fabry-Perot filter.

도 4는 다수의 파이버 격자 필터와 광 서큘레이터를 직렬로 결합한 광 역다중 소자를 보여주기 위한 구성도이다.4 is a block diagram illustrating an optical demultiplexer in which a plurality of fiber grating filters and an optical circulator are coupled in series.

도 5는 본 발명에 따른 광 굴절 다중 홀로그램을 이용하여 파장을 선택하는 방법을 설명하기 위한 구성도이다.5 is a block diagram illustrating a method of selecting a wavelength using the optical refraction multiple hologram according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 광 굴절 다중 홀로그램을 이용한 역다중 장치에사용되는 회전 다중화 기술을 이용한 다중 기록방법을 설명하기 위한 구성도이다.6 is a block diagram illustrating a multiple recording method using a rotation multiplexing technique used in a demultiplexing apparatus using an optical refractive multiple hologram according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 광 굴절 다중 홀로그램을 이용한 역다중화장치를 보여하기 위한 구성도이다.7 is a block diagram illustrating a demultiplexing apparatus using the optical refraction multiple hologram according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 광 굴절 다중 홀로그램을 이용한 역다중화장치의 시험결과를 보여주기 위한 그래프이다.8 is a graph showing test results of the demultiplexing apparatus using the optical refraction multiple hologram according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110 : 광 굴절 결정 112 : 회절격자110: optical refraction crystal 112: diffraction grating

120 : 빔 분할기 130 : 렌즈120: beam splitter 130: lens

140 : 광 섬유 130 : 수직 회전 롤러140: optical fiber 130: vertical rotating roller

λw : 기록빔λw: recording beam

상기한 제 1 목적을 수행하기 위한 본 발명은,The present invention for performing the first object described above,

두개의 기록빔의 입사각을 브레그 조건에 의하여 고정시킨 후 광 굴절 결정을 회전시키면서 광 굴절 결정내의 한 위치에 N개의 서로 다른 회절격자를 다중 기록시키는 단계;Fixing the incidence angles of the two recording beams by the Bragg condition and then recording N different diffraction gratings at one position in the optical refraction crystal while rotating the optical refraction crystal;

다수의 회절격자를 다중 기록 시킨 광 굴절 결정에 다수의 파장(λ1-λN)을 갖는 빔을 한 각도로 고정시켜 입사시켜 각 회절격자에 의하여 서로 다른 파장을 반사시켜 다수의 파장(λ1-λN)의 빔을 공간적으로 분리시키는 단계를 포함한다.A beam having a plurality of wavelengths (λ1-λN) is incident on an optical refraction crystal in which a plurality of diffraction gratings are multiplexed at an angle, thereby reflecting different wavelengths by each diffraction grating, and thus a plurality of wavelengths (λ1-λN) Spatially separating the beams.

또한, 상기한 제 2 목적을 수행하기 위한 본 발명은,In addition, the present invention for performing the above second object,

모터에 의하여 회전 동작되는 회전판의 상부에 안치되어 회전하면서 두 기록빔에 노출되어 한 위치에 N개의 서로 다른 회절격자가 다중 기록된 광 굴절 결정;An optical refraction crystal in which N different diffraction gratings are multi-recorded at one position by being exposed to two recording beams while being placed and rotated on an upper portion of a rotating plate rotated by a motor;

광 굴절 결정에서 반사된 광이 입력될 수 있는 위치에 형성되며, 광 굴절 결정에서 반사된 광을 분할하기 위한 빔 분할기;A beam splitter formed at a position at which light reflected by the light refraction crystal can be input, and configured to divide light reflected by the light refraction crystal;

빔 분할기의 출력측에 형성되며, 빔 분할기에서 출력된 빔의 경로를 보정하기 위한 렌즈;A lens formed at an output side of the beam splitter and configured to correct a path of a beam output from the beam splitter;

렌즈의 출력측에 다수개 형성되며, 분할된 빔이 입사되기 위한 광섬유를 포함한다.A plurality of lenses are formed on the output side of the lens and include an optical fiber for entering the divided beam.

본 발명에 따른 역다중화 방법은 제작이 간편하고 소자 구현이 용이하며, 채널 간격 조정 및 채널의 확장이 용이하며 손실을 최소화 할 수 있다.The demultiplexing method according to the present invention is simple to manufacture, easy to implement a device, easy channel spacing and channel expansion, and can minimize losses.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도면중 도 5는 본 발명에 따른 광 굴절 다중 홀로그램을 이용하여 파장을 선택하는 방법을 설명하기 위한 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 광 굴절 다중 홀로그램을 이용한 역다중 장치에 사용되는 회전 다중화 기술을 이용한 다중 기록방법을 설명하기 위한 구성도이다.5 is a block diagram illustrating a method of selecting a wavelength using the optical refraction multiple hologram according to the present invention, Figure 6 is used in a demultiplex apparatus using the optical refraction multiple hologram according to the present invention A configuration diagram for explaining a multiple recording method using a rotation multiplexing technique.

그리고, 도 7은 본 발명에 따른 광 굴절 다중 홀로그램을 이용한 역다중화장치를 보여하기 위한 구성도이고, 도 8은 본 발명에 따른 광 굴절 다중 홀로그램을 이용한 역다중화장치의 시험결과를 보여주기 위한 그래프이다.And, Figure 7 is a block diagram showing a demultiplexing apparatus using a light refractive multiple hologram according to the present invention, Figure 8 is a graph for showing the test results of the demultiplexing apparatus using a light refractive multiple hologram according to the present invention to be.

먼저 도 5를 참조하면, 광굴절 결정을 이용하여 다수의 파장중 하나의 파장을 선택하는 기본 원리를 설명하면 광굴절 결정(110)에 두 개의 기록빔(λw)이 입사되면 광 굴절 결정(110)내에 회절격자(112)가 형성된다. 회절격자(112)에 λ1-λN의 파장을 갖는 빔이 입사되면 <식1>의 브레그 조건을 만족하는 파장 λ1만 회절격자(112)에서 반사되어 검출되고 λ2-λN의 파장은 그대로 투과된다.First, referring to FIG. 5, a basic principle of selecting one wavelength among a plurality of wavelengths by using a photorefractive crystal will be described. When two recording beams λw are incident on the photorefractive crystal 110, the optical refraction crystal 110 A diffraction grating 112 is formed in the dot. When a beam having a wavelength of λ 1 -λ N is incident on the diffraction grating 112, only a wavelength λ 1 that satisfies the Bragg condition of <Equation 1> is reflected and detected by the diffraction grating 112, and the wavelength of λ 2 -λ N is transmitted as it is. .

그러므로, 광굴절 결정(110)의 회절격자(112)의 파장 선택 원리를 이용하여 다수 파장을 분리하는 역다중 소자로의 적용이 가능하다. 이를 위하여 광굴절 결정(110)내에 다수의 회절격자(112)를 기록하는 과정 및 광굴절 결정(110)내에 기록된 다수의 회절격자(112)를 검파하는 과정이 필요하다. Therefore, it is possible to apply to an inverse multiple device that separates multiple wavelengths by using the wavelength selection principle of the diffraction grating 112 of the photorefractive crystal 110. To this end, a process of recording a plurality of diffraction gratings 112 in the photorefractive crystal 110 and a process of detecting a plurality of diffraction gratings 112 recorded in the photorefractive crystal 110 are required.

광 굴절 결정(110)내에 다수의 회절격자(112)를 기록하는 과정은 도 6에서 보는 바와 같이, 모터(M)에 의하여 회전하는 회전판(114)에 광 굴절결정(110)을 안치한 상태에서 두 기록빔(λw)의 입사각을 상기 <식1>의 브레그 조건에 의하여 계산된 각도로 고정시킨 후 첫 번째 회절 격자를 기록한다.The process of recording the plurality of diffraction gratings 112 in the optical refraction crystal 110 is shown in FIG. 6, in the state where the optical refraction crystal 110 is placed on the rotating plate 114 rotated by the motor M. The first diffraction grating is recorded after fixing the incident angle of the recording beam [lambda] w to the angle calculated by the Bragg condition of <Equation 1>.

이후, 모터(M)를 동작시켜 회전판(114)의 상부에 안치된 광 굴절 결정(110)을 회전시킨 후 두 번째 회절격자를 기록한다. 이러한 과정을 N번 반복하면 하나의 광 굴절 결정(110)내의 한 위치에는 N개의 서로 다른 회절격자(112)가 형성된다.Thereafter, the motor M is operated to rotate the optical refraction crystal 110 placed on the top of the rotating plate 114, and then record the second diffraction grating. If this process is repeated N times, N different diffraction gratings 112 are formed at one position in one optical refraction crystal 110.

이와 같이 광 굴절 결정(110)내에 다수의 회절격자(112)를 기록하기 위하여 기록빔(λw)의 각도를 변화시키는 방법과 광 굴절 결정(110)을 회전시키는 방법이 있다. 각도를 변화시키는 방법은 광 굴절 결정(110)은 고정시켜놓고 두 기록빔(λw)중 어느 하나의 기록빔의 입사각을 변화시켜 광 굴절 결정(110)내에 다수의 회절격자(112)를 기록하는 방식이며, 광 굴절 결정(110)을 회전시키는 방법은 두 기록빔(λw)의 입사각은 고정시킨 상태에서 결정을 회전시켜 기록하는 것이다.As described above, there are a method of changing the angle of the recording beam λw and a method of rotating the light refraction crystal 110 in order to record the plurality of diffraction gratings 112 in the light refraction crystal 110. The method of changing the angle is to record the plurality of diffraction gratings 112 in the optical refraction crystal 110 by changing the incident angle of one of the two recording beams λw with the optical refraction crystal 110 fixed. In this method, the optical refraction crystal 110 is rotated and the crystal is rotated and recorded while the incident angles of the two recording beams λw are fixed.

각도를 변화시키는 다중화 기술은 광 굴절 결정(110)내의 한 위치에 여러개의 회절격자(112)를 다중 기록하기가 어렵고, 각 회절격자(112)의 파장선택 특성이 변화되어 역다중화 소자로 적용하기에 부적절하다. 반대로, 광 굴절 결정(110)을 회전시키는 다중화 기술은 다중 기록 특성을 동일하게 얻을 수 있고, 광 굴절 결정(110)내의 동일한 위치에 다수의 회절격자(112)를 기록하기 용이하며, 각 회절격자(112)의 파장선택 특성이 동일하게 유지되므로, 역다중화 소자로 적용하기에 가장 적절하다.The multiplexing technique of varying the angles makes it difficult to record multiple diffraction gratings 112 at one position in the optical refraction crystal 110, and the wavelength selection characteristics of each diffraction grating 112 are changed to be applied as demultiplexing elements. Inappropriate for On the contrary, the multiplexing technique of rotating the optical refraction crystal 110 can obtain the same multiple recording characteristics, it is easy to record multiple diffraction gratings 112 at the same position in the optical refraction crystal 110, and each diffraction grating Since the wavelength selection characteristic of 112 remains the same, it is most suitable for application as a demultiplexing element.

그러므로 본 발명은 모터(M)에 의하여 회전 동작되는 회전판(114)의 상부에 광 굴절 결정(110)을 안치시킨 후 하나의 광 굴절 결정(110)내의 한 위치에는 N개의 서로 다른 회절격자(112)가 형성시킨다. 광 굴절 결정(110)내의 한 위치에 N개의 서로 다른 회절격자(112)를 형성시키기 위하여 광 굴절 결정(110)이 두 기록빔(λw)에 노출되는 시간을 변화시킨다.Therefore, in the present invention, after placing the optical refraction crystal 110 on the top of the rotating plate 114 that is rotated by the motor (M), N different diffraction gratings 112 at one position within the optical refraction crystal 110 ) Forms. The time at which the optical refraction crystal 110 is exposed to the two recording beams λw is varied to form N different diffraction gratings 112 at one location within the optical refraction crystal 110.

즉, 광 굴절 결정(110)에 첫 번째 회절격자(112)를 기록시킨 후 두 번째 회절격자(112)를 기록하면 이미 기록된 첫 번째 회절격자(112)의 일부가 지워지게 된다. 따라서, 여러개 회절격자를 기록할 때 모두 같은 시간동안 기록하면 첫 번째 회절격자는 가장 낮은 회절효율을 갖고 가장 나중에 기록시킨 격자가 가장 높은 회절효율을 갖게 된다. 이러한 불균일한 회절효율을 갖는 다중 격자를 역다중화기로 적용하면 원신호를 검파하기 어려운 단점을 갖게 된다.That is, when the first diffraction grating 112 is recorded on the optical refraction crystal 110 and the second diffraction grating 112 is recorded, a part of the first diffraction grating 112 already recorded is erased. Therefore, when several diffraction gratings are recorded for the same time, the first diffraction grating has the lowest diffraction efficiency and the later recorded grating has the highest diffraction efficiency. If multiple gratings having non-uniform diffraction efficiencies are applied to the demultiplexer, it is difficult to detect the original signal.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여 첫 번째 기록하는 회절격자(112)에 가장 긴 기록시간 즉, 두 기록빔(λw)에 노출되는 시간을 가장 길게 할당하고, 이후 기록되는 회절격자(112)일수록 기록시간을 짧게 함으로서 광 굴절 결정(110)에 기록된 모든 회절격자(112)의 회절효율이 일정하도록 노출시간을 변화시킨다.In order to solve such a problem, the longest recording time is allocated to the first diffraction grating 112, that is, the time exposed to the two recording beams λw, and the longest recording time is recorded. By shortening the exposure time, the exposure time is changed so that the diffraction efficiency of all the diffraction gratings 112 recorded in the optical refraction crystal 110 is constant.

다수의 회절격자(112)가 기록된 광 굴절 결정(110)은 도 7에서 보는 바와 같이 광 굴절 결정(110)내에 다중 기록된 N개의 회절격자(112)를 이용해 N개의 파장신호를 검파할 수 있다. 광 굴절 결정(110)내에는 이미 N개의 회절격자(112)가 기록되어 있고, 이러한 회절격자(112)내에 다수의 파장(λ1-λN)을 갖는 빔이 입사될 때, 첫 번째 기록된 회절격자(112)의 브레그 조건을 만족하는 파장이 λ1이라고 하면 첫 번째 회절격자(112)는 λ1을 반사시키고, 두 번째 기록된 회절격자(112)에서는 그 다은 파장(λ2)을 반사시킨다.The optical refraction crystal 110 in which the plurality of diffraction gratings 112 is recorded can detect N wavelength signals using the N diffraction gratings 112 recorded in the optical refraction crystal 110 as shown in FIG. 7. have. N diffraction gratings 112 are already recorded in the optical refraction crystal 110, and when the beam having a plurality of wavelengths (λ 1 -λ N) is incident into the diffraction grating 112, the first recorded diffraction gratings If the wavelength satisfying the Bragg condition of (112) is λ 1, the first diffraction grating 112 reflects λ 1, and the second recorded diffraction grating 112 reflects the other wavelength λ 2.

즉, 광 굴절 결정(110)내에 N개와 회절격자(112)가 기록되어 있다고 하면, 각 회절격자(112)는 서로 다른 파장을 반사시키게 되어 입사되는 다수의 파장(λ1-λN)을 공간적으로 분리하게 된다. 그러므로, 도 7을 참조하면 다수의 회절격자(112)를 다중 기록시킨 광 굴절 결정(110)과 빔 분할기(120)가 광 굴절 결정(110)에서 반사된 광을 분할하기 위한 위치에 설치되며, 빔 분할기(120)에서 출력된 빔의 경로를 보정하기 위한 렌즈(130)가 빔 분할기(120)의 출력측에 설치되고, 렌즈(130)의 출력측에 설치되어 분할된 빔이 입사되기 위한 광섬유(140)를 설치하면 입사된 N개의 파장을 채널별로 분리하는 역다중화기가 구성된다.That is, assuming that N and diffraction gratings 112 are recorded in the optical refraction crystal 110, each diffraction grating 112 reflects different wavelengths and spatially separates a plurality of incident wavelengths λ 1 -λ N. Done. Therefore, referring to FIG. 7, the optical refraction crystal 110 and the beam splitter 120 in which the multiple diffraction gratings 112 are multiplexed are installed at positions for dividing the light reflected from the optical refraction crystal 110, The lens 130 for correcting the path of the beam output from the beam splitter 120 is installed at the output side of the beam splitter 120, and the optical fiber 140 is installed at the output side of the lens 130 to allow the split beam to be incident. ) Installs a demultiplexer that separates the incident N wavelengths by channel.

본 발명에 따른 광 굴절 다중홀로그램을 이용한 역다중화 시스템은 회절격자를 다중 기록시킨 후 다수의 파장(λ1-λN)을 갖는 빔이 한 각도로 고정되어 입사되므로 제작이 간편하면서 소자 구현이 용이할 뿐만 아니라 손실을 최소화하며, 광 굴절 결정(110)을 회전시키는 각도에 의해 각 채널 사이의 간격이 결정되므로 회전각도를 조정해 채널간격을 자유로이 설정할 수 있다. 즉, 광 굴절 결정(110)내에 기록시키는 회절격자(112)와 채널수가 동일하므로 광 굴절 결정(110)을 회전시키는 각도가 크면 채널의 간격은 커지게 되고, 광 굴절 결정(110)을 회전시키는 각도가 작으면 채널수는 적게 되어 채널의 확장이 매우 용이하다.In the demultiplexing system using the optical refraction multi-hologram according to the present invention, since a beam having a plurality of wavelengths (λ1-λN) is incident at a fixed angle after multiple recording of the diffraction grating, the device is easy to manufacture and easy to implement. Instead, the loss is minimized, and the distance between the channels is determined by the angle of rotating the optical refraction crystal 110, so that the channel interval can be set freely by adjusting the rotation angle. That is, since the number of channels is the same as that of the diffraction grating 112 to be recorded in the optical refraction crystal 110, when the angle of rotating the optical refraction crystal 110 is large, the distance between the channels becomes large and the optical refraction crystal 110 is rotated. If the angle is small, the number of channels is small and the channel is very easy to expand.

또한, 광 굴절 결정(110)내에 다수의 회절격자(112)를 기록하는 경우에 회전 다중화 기술을 이용하기 때문에 각 채널의 통과대역폭이 모두 동일하며, 한 위치에 다수의 격자를 기록하기가 용이해 제작이 쉽고, 채널수가 중가하더라도 손실 및 잡음의 증가 및 누적이 없다.In addition, since the multiplexing technique is used to record a plurality of diffraction gratings 112 in the optical refraction crystal 110, the passbands of each channel are the same, and it is easy to record a plurality of gratings in one position. It is easy to manufacture and there is no increase and accumulation of loss and noise even if the number of channels increases.

그리고, 일반적으로 광 굴절 결정의 두께는 1cm정도로, 회절격자를 기록할 수 있는 일반적인 매질에 비해 매우 두껍다. 매질의 두께는 각 채널의 대역폭에 지배적인 영향을 미치며 두께가 두꺼울수록 좁은 통과대역 특성을 얻을 수 있다. 본 발명에서는 1cm의 두꺼운 광 굴절 결정(110)을 이용하였으므로 협대역 특성을 얻을 수 있다.In general, the thickness of the optical refraction crystal is about 1 cm, which is very thick compared to a general medium capable of recording a diffraction grating. The thickness of the medium has a dominant influence on the bandwidth of each channel. The thicker the thickness, the narrower the passband characteristics. In the present invention, since the 1cm thick photorefractive crystal 110 is used, narrow band characteristics can be obtained.

본 발명에 따른 광 굴절 다중 홀로그램을 이용한 역 다중화 장치 테스트한 결과, 각 채널의 3db 통과대역은 0.16nm±0.005nm의 매우 좁은 대역 특성을 보였으며, 광굴절 결정(110)의 두께를 충분히 활용하여 파장 선택 소자로 적용하였기 때문에 종래의 역다중화 소자의 채널 대역폭에 비해 좁은 통과대역을 획득할 수 있다. 16개 채널 사이의 간격은 0.5nm로 광 굴절 결정(110)을 회전시키는 각도를 조절하면 자유로운 채널간격의 조정이 가능하다. 각 채널의 회절효율은 8.3%±0.62%로 거의 동일한 효율특성을 볼 수 있으며 다중 회절격자(112)기록시 노출시간을 변화하여 얻을 수 있다.As a result of testing the demultiplexing apparatus using the optical refraction multi-hologram according to the present invention, the 3db passband of each channel showed a very narrow band characteristic of 0.16nm ± 0.005nm, by fully utilizing the thickness of the photorefractive crystal 110 Since it is applied as a wavelength selection device, a narrow passband can be obtained compared to the channel bandwidth of the conventional demultiplexing device. The interval between the 16 channels is 0.5 nm to adjust the angle of rotating the optical refraction crystal 110, it is possible to freely adjust the channel interval. The diffraction efficiency of each channel is 8.3% ± 0.62%, which shows almost the same efficiency characteristics, and can be obtained by changing the exposure time of multiple diffraction gratings 112.

본 발명에 따른 역 다중화기에서 프레넬 반사 및 흡수에 의한 손실은 2.22dB/cm 정도이다. 이중 흡수에 의한 손실은 1560nm의 광통신 파장 영역에 무시할 정도로 작기 때문에 큰 문제가 되지 않는다. 결정 표면에서의 프레넬 반사에 의한 손실은 결정 표면에 반 반사(anti reflection)코딩을 수행하면 현재 0.2%이하의 반사율을 가질 수 있다.The loss due to Fresnel reflection and absorption in the demultiplexer according to the present invention is on the order of 2.22 dB / cm. The loss due to double absorption is not a big problem because it is negligibly small in the optical communication wavelength region of 1560 nm. The loss due to Fresnel reflections on the crystal surface may currently have a reflectance of less than 0.2% when anti-reflection coding is performed on the crystal surface.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 광 굴절 다중홀로그램을 이용한 역다중화 시스템은 제작이 간편하면서 소자 구현이 용이할 뿐만 아니라 손실을 최소화하며, 채널간격을 자유로이 설정할 수 있으며, 채널의 확장이 매우 용이하다.As described above, the demultiplexing system using the optical refraction multi-hologram according to the present invention is not only easy to manufacture, but also easy to implement a device, minimizes loss, freely sets the channel spacing, and very easy to expand the channel.

또한, 각 채널의 통과대역폭이 모두 동일하며, 한 위치에 다수 격자를 기록하기가 용이해 제작이 쉽고, 채널수가 증가하더라도 손실 및 잡음의 증가 및 누적이 없다.In addition, the passbands of each channel are all the same, and it is easy to manufacture a plurality of grids in one location, so it is easy to manufacture, and there is no increase and accumulation of loss and noise even if the number of channels increases.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범위내 에서 당업자에 의해 그 개량이나 변형이 가능하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited thereto and may be improved or modified by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention.

Claims (7)

ⅰ)두개의 기록빔(λw)의 입사각을 브레그 조건에 의하여 고정시킨 후 광 굴절 결정(110)을 회전시키면서 상기 광 굴절 결정(110)내의 한 위치에 N개의 서로 다른 회절격자(112)를 다중 기록시켜 채널을 확장시키는 단계;Iv) fix the incidence angles of the two recording beams λw by the Bragg condition, and then rotate the optical refraction crystal 110 to place N different diffraction gratings 112 at one position within the optical refraction crystal 110. Multi-recording to expand the channel; ⅱ)상기 단계에서 다수의 회절격자(112)를 다중 기록시킨 광 굴절 결정(110)에 다수의 파장(λ1-λN)을 갖는 빔을 한 각도로 고정시켜 입사시켜 상기 각 회절격자(112)에 의하여 서로 다른 파장을 반사시켜 상기 다수의 파장(λ1-λN)을 갖는 빔을 공간적으로 분리시키는 단계를 포함하는 광 굴절 다중 홀로그램을 이용한 역 다중화 방법.Ii) a beam having a plurality of wavelengths (λ 1 -λ N) is fixed at an angle to the optical refraction crystal 110 in which the multiple diffraction gratings 112 are multi-recorded in the above step and incident to the respective diffraction gratings 112 And reflecting different wavelengths to spatially separate beams having the plurality of wavelengths (λ 1 -λ N). 제 1 항에 있어서, 상기 ⅰ단계는 상기 광 굴절 결정(110)내에 기록되는 회절격자(112)의 순서에 따라 상기 두개의 기록빔(λw)에 노출되는 시간을 변화시키는 것을 특징으로 하여 균일한 회절효율을 갖는 광 굴절 다중 홀로그램을 이용한 역 다중화 방법.2. The method of claim 1, wherein the step V changes the exposure time to the two recording beams? W according to the order of the diffraction gratings 112 recorded in the optical refraction crystal 110. Demultiplexing method using optical refraction multiple hologram with diffraction efficiency. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광 굴절 결정(110)내에 기록되는 순서가 빠른 상기 회절격자(112)는 상기 두개의 기록빔(λw)에 노출되는 시간을길게 할당하고, 상기 광 굴절 결정(110)내에 기록되는 순서가 늦은 상기 회절격자(112)는 상기 두개의 기록빔(λw)에 노출되는 시간을 짧게 할당하는 것을 특징으로 하는 광 굴절 다중 홀로그램을 이용한 역다중화방법.The optical diffraction grating 112 according to claim 1 or 2, wherein the diffraction grating 112 with a high order of writing in the optical refraction crystal 110 allocates a long time to be exposed to the two recording beams? The diffraction grating (112) having a late order of recording in the crystal (110) shortly allocates the time exposed to the two recording beams ([lambda] w). 제 1항에 있어서, 상기 ⅰ단계는 상기 광 굴절 결정(110)이 회전하는 각도를 변화하여 상기 회절격자(112)가 기록되는 채널 간격을 조정하는 것을 특징으로 하는 광 굴절 다중 홀로그램을 이용한 역 다중화 방법.The demultiplexing using optical refraction multiple hologram according to claim 1, wherein the step (b) adjusts a channel interval at which the diffraction grating 112 is recorded by changing an angle at which the optical refraction crystal 110 rotates. Way. 모터(M)에 의하여 회전 동작되는 회전판(114)의 상부에 안치되어 회전하면서 두 기록빔(λw)에 노출되어 한위치에 N개의 서로 다른 회절격자(112)가 다중 기록된 광 굴절 결정(110);The optical refraction crystal 110 in which N different diffraction gratings 112 are multi-recorded at one position by being exposed to two recording beams λw while being placed and rotated on an upper portion of the rotating plate 114 rotated by the motor M. ); 상기 광 굴절 결정(110)에서 반사된 광이 입력될 수 있는 위치에 형성되며, 상기 광 굴절 결정(110)에서 반사된 광을 분할하기 위한 빔 분할기(120);A beam splitter (120) formed at a position where light reflected by the light refraction crystal (110) can be input, and for splitting the light reflected by the light refraction crystal (110); 상기 빔 분할기(120)의 출력측에 형성되며, 상기 빔 분할기(120)에서 출력된 빔의 경로를 보정하기 위한 렌즈(130);A lens (130) formed at an output side of the beam splitter (120) for correcting a path of a beam output from the beam splitter (120); 상기 렌즈(130)의 출력측에 다수개 형성되며, 상기 분할된 빔이 입사되기 위한 광섬유(140)를 포함하는 광 굴절 다중 홀로그램을 이용한 역 다중화 시스템.A plurality of systems formed on the output side of the lens 130, the demultiplexing system using an optical refraction multiple hologram comprising an optical fiber (140) for entering the divided beam. 제 5항에 있어서, 상기 광 굴절 결정(110)의 표면에 반 반사 코팅을 수행해 손실을 최소화하는 것을 특징으로 하는 광 굴절 다중 홀로그램을 이용한 역다중화 시스템.6. The demultiplexing system using optical refraction multi-hologram according to claim 5, characterized in that the antireflection coating is performed on the surface of the optical refraction crystal (110) to minimize the loss. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 광 굴절 결정(110)의 두께는 적어도 1cm이상인 것을 특징으로 하여 협대역 특성을 갖는 광 굴절 다중 홀로그램을 이용한 역 다중화 시스템.7. The demultiplexing system according to claim 5 or 6, wherein the optical refraction crystal (110) has a thickness of at least 1 cm or more.
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