KR100518382B1 - 반사체를 이용하여 높은 파장 분리비를 갖게 한 파장 가감소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파장 가감 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반사체를 이용하여 높은 파장 분리비를 갖게 한 파장 가감 소자에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 파장가감소자에 있어서, 광섬유를 고정시키는 다수의 미세공이 형성된 다심 캐필러리와 ; 광섬유로부터 입사되는 빛을 모아 직진성을 갖게 하는 렌즈와 ; 상기 렌즈를 통과한 신호 중 특정 파장만을 투과시키고 나머지 파장의 신호는 반사시켜 어느 하나의 광섬유로 되돌려 보내는 박막간섭필터를 인접되게 배열하여 구성된 박막간섭 필터어레이 및 상기 필터어레이를 통과한 각각의 신호를 반사시켜 다시 필터어레이를 통과하게 하여 파장 분리비를 높이는 반사체로 이루어짐을 특징으로 하는 반사체로 이루어진다.

Description

반사체를 이용하여 높은 파장 분리비를 갖게 한 파장 가감 소자{High isolation WDM device using by mirror}

본 발명은 파장 가감 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반사체를 이용하여 높은 파장 분리비를 갖게 한 파장 가감 소자에 관한 것이다.

더욱이, 본 발명은 그 구조가 단순하여 원자재의 절감은 물론 제조 공정을 단순화하여 원가를 절감할 수 있고 양산 체제 구축을 가능하게 하며, 제품의 경량화 및 소형화를 이룸으로서 광시스템을 소형화시킬 수 있는 파장 가감 소자에 관한 것이다.

많은 유, 무선 통신 수단의 개발과 사용에 따라 통신 용량이 급격히 증가하고 있으며, 이와 같이 증가하는 통신 용량을 수용하기 위해서 많은 종류의 통신 매체가 개발되고 있다.

이러한 통신 매체의 하나로 최근 그 사용이 증가되고 있는 것이 광통신 수단으로 이러한 광통신에 사용되는 광섬유의 개발은 물론 광섬유로 전송되는 신호를 다중화시키기 위한 수단이 개발되고 있다.

통상적으로 통신 선로는 선로의 사용 용량을 확대하기 위해 단일 선로에 여러 개의 주파수 신호를 전송하는 다중화 방식이 사용되고 있다.

이러한 전송 방식은 구리선을 이용한 통신 선로뿐만 아니라 광섬유로 이루어진 통신선로에서도 사용되고 있다.

이러한 광섬유를 이용한 다중화 전송 방식의 일예를 설명하면 다음과 같다.

4개의 2.5Gbps용량의 전송시스템을 각각 서로 다른 4개의 파장의 광신호를 발생시키고, 이를 파장가감소자(WDM : Wavelength Division Multiplexer)를 이용하여 하나의 광섬유에 입사시켜 전송한 후 다시 파장분리소자로 4개의 광섬유로 분리하여 각각의 시스템에서 수신하면 하나의 광섬유 선로를 통해 전송되는 전체 통신량은 2.5×4=10Gbps로 별도의 통신 선로를 설치하지 않고 많은 양의 정보를 전송할 수 있으며, 이러한 방식으로 전송 가능한 정보의 양은 1Tbps까지 상용화되어 사용되고 있다.

상기와 같은 단일 광선로에 다중화된 신호를 전송하는 방식에서 핵심이 되는 소자는 파장가감소자로서 이 소자는 1개의 광섬유에 2개 이상의 서로 다른 파장의 신호를 입사시키거나 하나의 선로로 전송된 서로 다른 파장의 신호를 분리하여 다른 2개의 광섬유로 전송하는 소자이다.

이 파장가감소자는 도 1에 도시한 바와 같이 구성되어 있다.

즉, 기존의 파장가감소자는 듀얼 콜리메이터(dual collimator)(10)와 싱글 콜리메이터(single collimator)(20) 및 필터(filter)(30)로 구성된다.

상기 듀얼 콜리메이터(10)는 신호가 입력되는 광섬유(1)와 반사된 신호를 수신하는 광섬유(2)를 고정시키는 두 개의 홀을 갖는 캐필러리(3), 광섬유에서 출사된 빛이 대기중으로 퍼지지 않고 직진하게 모아주는 렌즈(4)로 구성되고, 싱글 콜리메이터(20)는 투과된 광신호를 광섬유(3)에 입사되게 빛을 모아주는 렌즈(6)와 광섬유(3)를 고정시키는 캐필러리(5)로 구성되며, 듀얼 콜리메이터(10)와 싱글 콜리메이터(20) 사이에는 필터(30)를 설치하여 광섬유(1)로 입사된 빛은 필터(30)에 의해 걸러져 특정 파장만이 투과되고 그 외의 빛은 모두 반사되어 광섬유(2)로 입사되어 여러개의 파장을 갖는 빛 중 특정 파장의 빛만을 분리하여 광섬유(3)로 조사된다.

이와 같은 파장 분리비를 갖는 파장가감소자에 의해 분리된 빛의 파장 범위는 도 2에 도시한 바와 같다.

즉, 여기서 인접한 필터2의 파장 범위와 중첩되는 지점의 빛의 세기를 파장의 분리비(isolation)라하며, 파장가감소자에서 가장 중요한 특성은 바로 이 분리비라 할 수 있고 통상적으로 25dB이상이어야 한다.

이와 같은 파장 분리비는 필터 제조 기술의 한계와 제조비용에 근거하여 설정된 값으로서 디지털 신호의 전송에서 최적의 값이다.

그러나 무선통신이나 케이블TV 등과 같은 아날로그 신호를 광으로 송수신하는 시스템에서는 35dB 이상의 큰 분리비가 요구되고 있으며, 이러한 요구에 따라 그림 3에 도시한 바와 같이 동일한 2개의 파장가감소자를 직렬로 연결하여 동일한 특성을 갖는 필터를 2회 통과시킴으로서 도 4에 도시한 바와 같이 분리비를 35dB 이상으로 높이고 있다.

또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 서로 다른 특성을 갖는 필터들로 각각의 파장가감소자를 구성하고 이를 병렬로 접속하여 하나의 광섬유로부터 전송된 서로 다른 파장의 신호를 각각의 개별 광섬유로 전송하여 파장을 분리할 수 있는 파장분리소자가 있으며, 이를 역으로 사용하여 각각의 광섬유로부터 전송된 신호를 합쳐 하나의 광섬유로 전송하는 소자가 개발되어 사용되고 있다.

그러나 현재 사용되고 있는 상기와 같은 구조를 갖는 파장가감소자는 두 개의 렌즈(4, 6)와 두 개의 캐필러리(1, 5) 및 필터(30)로 구성되므로 많은 자재가 소요될 뿐만 아니라, 각각의 렌즈와 광섬유의 초점를 정렬하고 필터의 투과, 반사 각도를 정렬하여야 함으로 여러 번의 광학적 정렬이 요구되어 제조 공정이 복잡하고 많은 시간이 소요되어 제작비용이 많이 소요되는 문제가 있었다.

또한 아날로그 신호의 전송시에는 2개를 조합하여 사용해야 하는 불편이 있을 뿐만 아니라, 그 외형이 지나치게 큼으로서 소형화되어 가는 전기, 전자 제품에 부적절한 문제가 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 여러 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서 그 구조를 단순화함으로서 구성부품이 절감될 뿐만 아니라 제조 공정을 단순화하여 생산비를 절감할 수 있는 반사체를 이용한 높은 파장 분리비를 갖는 파장가감소자를 제공하는 데 목적이 있다.

또한 본 발명은 구조를 단순화함에 따라 소형화 및 경량화 되어 광시스템의 소형화를 이룰 수 있으며, 아날로그 신호의 전송에도 유용한 반사체를 이용한 높은 파장 분리비를 갖는 파장가감소자를 제공하는 데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 파장가감소자에 있어서, 광섬유를 고정시키는 다수의 미세공이 형성된 다심 캐필러리와 ; 광섬유로부터 입사되는 빛을 모아 직진성을 갖게 하는 렌즈와 ; 상기 렌즈를 통과한 신호 중 특정 파장만을 투과시키고 나머지 파장의 신호는 반사시켜 어느 하나의 광섬유로 되돌려 보내는 박막간섭필터를 인접되게 배열하여 구성된 박막간섭 필터어레이 및 상기 필터어레이를 통과한 각각의 신호를 반사시켜 다시 필터어레이를 통과하게 하여 파장 분리비를 높이는 반사체로 이루어짐을 특징으로 하는 반사체를 이용한 높은 파장 분리비를 갖는 파장 가감 소자광섬유에 의해 이루어진다.

삭제

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명에 따른 파장가감소자의 일예를 도시한 구성도이고, 도 7은 도 6의 파장가감소자에 의해 분리된 파장을 도시한 파장 특성도이며, 도 8은 본 발명에 따른 파장가감소자의 다른 일예를 도시한 구성도이다.

도시한 바와 같이 본 발명에 따른 파장가감소자는 반사체(150)를 구비하고 있다.

본 발명에 따른 반사체를 이용한 높은 파장 분리비를 갖는 파장가감소자는 다수의 광섬유(111~115)가 고정되는 다수의 미세한 구멍이 형성된 캐필러리(120)와, 광섬유로부터 입사된 빛이 대기중으로 퍼지는 것을 방지하는 렌즈(130)와, 상기 렌즈(130)를 통과한 빛 중 특정 파장(λ3)만을 통과시키고 나머지 다른 파장의 빛은 반사시키는 필터(140) 및, 상기 필터(140)를 통과한 특정 파장(λ3)의 빛을 반사시키는 반사체(150)를 포함하고 있다.

도 6에는 단일 파장만을 전송하는 파장가감소자를 도시하였다.

이와 같은 단일 파장만을 전송하는 파장가감소자에 있어서 캐필러리(120)에는 세 개의 광섬유(111, 112, 113)가 고정되어 있고, 광섬유(111)는 서로 다른 파장의 빛이 입사되는 광섬유이고, 광섬유(112)는 상기 필터(140)로부터 걸러져 반사된 파장의 빛이 전송되는 광섬유이며, 광섬유(113)는 상기 필터(140)를 통과하여 반사체(150)에 의해 반사된 특정 파장(λ3)의 빛이 전송되는 광섬유이다.

상기 렌즈(130)와 필터(140)는 기존의 파장가감소자에 사용되는 것과 동일 또는 유사한 기능 및 특성을 갖는 것이나 이를 부연 설명하면, 상기 렌즈(130)는 광섬유로부터 대기중으로 광이 출사될 때 평행하게 출사시킴과 동시에 평행하게 입사되는 광을 집광하여 광섬유 내에 입사시키는 역할을 하는 것으로 광섬유(111)에서 출사되는 빛이 필터(140)로 직진하도록 직진성을 갖게 하며, 상기 필터(140)는 특정 파장 대역의 신호만을 투과시키고 나머지 대역의 파장은 반사하는 박막 간섭필터이다.

상기 반사체(150)는 반사율이 99%이상인 반사체로서 상기한 바와 같이, 필터(140)를 통과한 특정 파장(λ3)의 빛을 다시 반사시켜 필터(140)를 통과하게 하여 파장 분리비를 높이기 위한 수단으로 도 7에 도시한 바와 같이, 파장 분리비가 50dB 이상이 되게 한다.

즉, 하나의 필터(140)를 2번 통과시킴으로서 파장 분리비를 2배로 높여 50dB 이상이 되게 함으로서 무선통신이나 케이블TV와 같은 아날로그 신호의 전송에도 유용하게 사용될 수 있게 된다.

도 8은 본 발명에 따른 반사체를 이용한 높은 파장 분리비를 갖는 파장 가감 소자의 다른 일예로서 다수의 광섬유(111~115)를 캐필러리(120)로 고정시키고, 필터어레이(140')를 설치하여 구성된다. 상기 필터어레이(140')는 도 9에 확대하여 도시한 바와 같이 입사되는 빛과 수직을 이루고 서로 다른 굴절률을 갖는 박막간섭필터가 배열되어 구성되며, 도시한 바와 같이 일부에는 모든 파장의 빛을 모두 투과시키는 영역이 형성되어 있다.

이와 같이 구성함으로서 어느 하나의 광섬유(111)로부터 입사된 신호를 설 다른 다수의 광섬유들(113, 114, 115)로 보낼 수 있다.

상기 필터어레이(140')는 박막간섭필터를 사용하되 서로 다른 굴절률을 갖는 박막간섭필터를 다수 배열하여 하나의 광섬유(111)로부터 전송된 서로 다른 파장(λ1내지 λn)을 갖는 빛을 각각 서로 다른 광섬유(113, 114, 115)로 각각 전송할 수 있다.

또한, 각각 다른 파장의 빛이 전송되는 광섬유(113, 114, 115)로부터 전송된 빛을 하나의 광섬유(111)로 전송할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 반사체를 이용한 높은 파장 분리비를 갖는 파장 가감 소자는 그 구성품이 1개의 캐필러리, 렌즈, 필터 및 반사체로만 구성됨으로서 2개의 캐필러리와 렌즈 및 필터로 구성된 기존의 파장 가감 소자보다 단순하여 원자재를 절감할 수 있으며,

기존의 파장 가감 소자는 캐필러리의 광섬유와 렌즈 정렬 - 필터와 캐필러리의 광섬유 정렬하고 이와 같이 광학적 정렬이 이루어진 일측의 콜리메이트와 타측 콜리메이트의 렌즈 정렬 - 렌즈와 캐필러리의 광섬유 정렬의 과정으로 광학적 정렬이 이루어지므로 제조 공정에서 많은 정렬 과정이 소요되는 데 반하여

본 발명의 파장 가감 소자는 캐필러리의 광섬유와 렌즈 정렬 - 필터와 캐필러리의 광섬유 정렬 - 반사체와 캐필러리의 광섬유 정렬의 광학적 정렬 과정을 수행하여 전체적인 광학적 정렬이 이루어져 광학적 정렬 과정이 단순화되어 생산성을 높일 수 있으며,

기존 제품은 필터를 한번만 통과시킴으로서 분리비가 25dB로서 아날로그 신호를 전송하기 위해서는 2개의 소자를 직렬로 연결하여 사용하여야 하는데 반하여 본 발명의 제품은 필터를 2번 통과시킴으로서 50dB 이상의 파장 분리비를 갖게 할 수 있어 하나의 소자로 30dB 이상의 파장 분리비를 요구하는 아날로그 신호의 전송에도 유용하게 사용될 수 있게 한다.

본 발명은 상기에서 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

도 1은 종래의 파장가감소자의 일예를 도시한 구성도이고,

도 2는 도 1의 파장가감소자에 의해 분리된 파장을 도시한 파장 특성도이고,

도 3은 종래의 파장가감소자를 직렬 연결한 상태의 일예를 도시한 구성도이고,

도 4는 도 2의 파장가감소자에 의해 분리된 파장을 도시한 파장 특성도이고,

도 5는 종래의 파장가감소자를 병렬 연결한 상태의 일예를 도시한 구성도이고,

도 6은 본 발명에 따른 파장가감소자의 일예를 도시한 구성도이고,

도 7은 도 6의 파장가감소자에 의해 분리된 파장을 도시한 파장 특성도이며,

도 8은 본 발명에 따른 파장가감소자의 다른 일예를 도시한 구성도이며, 도 9는 도 78에 도시한 파장가감소자의 필터어레이부를 확대하여 도시한 것이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

111~115 : 광섬유 120 : 캐필러리

130 : 렌즈 140 : 필터

140' : 필터어레이 150 : 반사체

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 광섬유로부터 입사되는 빛을 모아 직진성을 갖게 하는 렌즈(130)와, 상기 렌즈(130)를 통과한 신호 중 특정 파장만을 투과시키고 나머지 파장의 신호는 반사시켜 어느 하나의 광섬유로 되돌려 보내는 필터(140) 및 상기 필터를 통과한 신호를 반사시켜 다시 필터를 통과하게 하여 파장 분리비를 높이는 반사체(150)로 이루어진 파장가감소자에 있어서,

   상기 필터는 서로 다른 파장을 통과시키는 박막간섭필터를 인접되게 배열하여 구성되고, 상기 렌즈(130)를 통과하고 상기 반사체(150)에 의해 반사되는 신호 중 각 박막간섭필터에 해당하는 특정 파장들을 투과시키고 나머지 파장의 신호는 반사시켜 어느 하나의 출사 광섬유로 되돌려 보내는 박막간섭 필터어레이임을 특징으로 하는 반사체를 이용한 높은 파장 분리비를 갖는 파장 가감 소자.