KR100651487B1 - 파장분할다중 광원 및 이를 이용한 파장분할다중 방식의수동형 광 가입자 망 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 광통신망용 광원은, 입력된 비편광된 광을 제1 및 제2 편광 성분들로 분리하기 위한 편광 분리기와; 상기 제1 편광 성분이 주입되며, 상기 제1 편광 성분에 의해 생성된 동일 파장의 제1 신호광을 출력하기 위한 제1 광 주입형 광송신기과; 상기 제2 편광 성분이 주입되며, 상기 제2 편광 성분에 의해 생성된 동일 파장의 제2 신호광을 출력하기 위한 제2 광 주입형 광송신기를 포함하며, 상기 편광 분리기는 상기 제1 및 제2 광 주입형 광송신기들로부터 입력된 상기 제1 및 제2 신호광들을 결합하여 출력한다.
수동형 광 가입자 망, 편광 분리기, 광대역 광원, 파장분할 다중화기

Description

파장분할다중 광원 및 이를 이용한 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자 망{WAVELENGTH-DIVISION-MULTIPLEXING LIGHT SOURCE AND WAVELENGTH-DIVISION-MULTIPLEXED PASSIVE OPTICAL NETWORK USING THE SAME}
도 1은 전형적인 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자 망을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파장분할다중 광원을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자 망을 나타내는 도면.
본 발명은 광통신망(optical communication network)에 관한 것으로서, 특히 파장분할다중 광원과 이를 이용한 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자 망에 관한 것이다.
파장분할다중 방식(wavelength-division-multiplexed: WDM)의 수동형 광 가입자망(passive optical network: PON)은 각 가입자에게 부여된 고유의 파장을 이용하여 초고속 광대역 통신 서비스를 제공한다. 따라서, 통신의 비밀 보장이 확실하고 각 가입자가 요구하는 별도의 통신 서비스 또는 통신 용량의 확대를 쉽게 수용할 수 있으며, 새 가입자에게 부여될 고유의 파장을 추가함으로써 쉽게 가입자의 수를 확대할 수 있다. 이와 같은 장점에도 불구하고, 중앙 기지국(central office: CO)과 가입자 장치(subscriber)는 각각 특정 발진 파장의 광원과 상기 광원의 파장을 안정화하기 위한 부가적인 파장 안정화 회로를 필요로 하여 가입자에게 높은 경제적 부담을 요구하므로, 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자망은 아직 실용화되지 못하고 있다. 최근에, 경제적인 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자망을 구현하기 위하여, 파장 관리가 용이한 스펙트럼 분할(spectrum splicing) 방식의 광대역 광원(broadband light source), 비간섭성 광(incoherent light)에 파장 잠김된(wavelength locked) 페브리-페롯 레이저 다이오드(Fabry-perot laser diode: FP-LD)(또는 반사형 반도체 광 증폭기(reflective semiconductor optical amplifier: RSOA))를 파장분할다중 광원(WDM light source)으로 이용하는 연구가 이루어지고 있다. 따라서, 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자망의 구현을 위해서는 경제적인 파장분할다중 광원의 개발이 필수적이며, 특히 가격 경쟁력을 위해 양방향 단일 송수신기 모듈을 이용하게 되는 경우 입출력되는 파장대역도 고려해 주어야 한다.
도 1은 전형적인 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자 망을 나타내는 도면 이다. 상기 수동형 광 가입자 망(100)은 중앙 기지국(CO, 110)과, 상기 중앙 기지국(110)과 간선 광섬유(main optical fiber: MF, 160)를 통해 연결된 지역 기지국(remote node: RN, 170)과, 상기 지역 기지국(170)과 제1 내지 제N 분배 광섬유들(distribution optical fiber: DF, 190-1~190-N)을 통해 연결된 가입자 장치(200)를 포함한다.
상기 중앙 기지국(110)은 제1 내지 제N 광 주입형 광송신기들(light injected light optical transmitter: Tx, 150-1~150-N)과, 제1 도파로열 격자(arrayed waveguide grating: AWG, 140)와, 광대역 광원(BLS, 120)과, 순환기(circulator: CIR, 130)를 포함한다. 이하, 상기 순환기(130)의 제# 포트는 "130#"의 참조 번호를 갖는 것으로 한다.
상기 광대역 광원(120)은 비편광된(randomly polarized) 비간섭성의 광대역 광을 출력한다. 상기 광대역 광원(120)은 증폭된 자발 방출광(amplified spontaneous emission: ASE)을 출력하는 어븀 첨가 광섬유(erbium doped fiber: EDF), 상기 어븀 첨가 광섬유를 펌핑하기 위한 펌핑광(pumping light)을 출력하는 레이저 다이오드 및 상기 펌핑광을 상기 어븀 첨가 광섬유에 제공하기 위한 파장 선택 결합기(wavelength selective coupler: WSC)를 포함하는 어븀 첨가 광섬유 증폭기를 포함할 수 있다.
상기 순환기(130)는 제1 내지 제3 포트들(1301~1303)을 구비하며, 상기 제1 포트(1301)는 상기 광대역 광원(120)과 연결되고, 상기 제2 포트(1302)는 상기 제1 도파로열 격자(140)와 연결되며, 상기 제3 포트(1303)는 상기 간선 광섬유(160)와 연결된다. 상기 순환기(130)는 상기 제1 포트(1301)에 입력된 상기 광대역 광을 상기 제2 포트(1302)로 출력하고, 상기 제2 포트(1302)에 입력된 다중화된 신호광을 상기 제3 포트(1303)로 출력한다.
상기 제1 도파로열 격자(140)는 다중화 포트(multiplexing port: MP)와 제1 내지 제N 역다중화 포트들(demultiplexing port: DM)을 구비하고, 상기 다중화 포트는 상기 순환기(130)의 제2 포트(1302)와 연결되며, 상기 제1 내지 제N 역다중화 포트들은 상기 제1 내지 제N 광 주입형 광송신기들(150-1~150-N)과 일대일 연결된다. 이 때, 상기 제m 역다중화 포트는 상기 제m 광 주입형 광송신기(150-m)와 연결된다. 이 때, m은 N 이하의 자연수이다. 상기 제1 도파로열 격자(140)는 상기 다중화 포트에 입력된 광대역 광을 제1 내지 제N 주입광들(injection light)로 스펙트럼 분할하여 상기 제1 내지 제N 역다중화 포트들로 출력하고, 상기 제1 내지 제N 역다중화 포트들에 입력된 제1 내지 제N 신호광들을 다중화하여 상기 다중화 포트로 출력한다. 상기 제1 내지 제N 신호광들은 제1 파장(λ1)부터 제N 파장(λN)까지 기설정된 간격으로 주기적으로 배치된 파장 분포를 갖는다.
상기 제1 내지 제N 광 주입형 광송신기들(150-1~150-N)은 각각 해당 주입광이 주입되며, 상기 주입광에 의해 생성된 해당 신호광을 출력한다. 이 때, 제m 광 주입형 광송신기(150-m)는 제m 주입광이 주입되며, 상기 제m 주입광에 의해 생성된 제m 신호광을 출력한다. 상기 각 광 주입형 광송신기(150-1~150-N)로는 페브리-페롯 레이저 다이오드 또는 반사형 반도체 광증폭기를 사용할 수 있다. 페브리-페롯 레이저 다이오드는 다수의 모드들(mode) 중 입력된 주입광의 파장에 해당하는 모드를 선택적으로 증폭하여 출력하며(파장 잠김(wavelength locking)이라고 함), 반사형 반도체 광증폭기는 입력된 주입광을 증폭하여 출력한다.
상기 지역 기지국(170)은 제2 도파로열 격자(180)를 포함한다.
상기 제2 도파로열 격자(180)는 다중화 포트와 제1 내지 제N 역다중화 포트들을 구비하고, 상기 다중화 포트는 상기 간선 광섬유(160)와 연결되며, 상기 제1 내지 제N 역다중화 포트들은 상기 제1 내지 제N 분배 광섬유들(190-1~190-N)과 일대일 연결된다. 이 때, 상기 제m 역다중화 포트는 상기 제m 분배 광섬유(190-m)와 연결된다. 상기 제2 도파로열 격자(180)는 상기 다중화 포트에 입력된 다중화된 신호광을 파장분할 역다중화하여 상기 제1 내지 제N 역다중화 포트들로 출력한다.
상기 가입자 장치(200)는 제1 내지 제N 광수신기들(optical receiver: Rx, 210-1~210-N)을 포함하고, 상기 각 광수신기(210-1~210-N)는 해당 분배 광섬유를 통해 입력된 해당 신호광을 전기 신호로 검출한다. 이 때, 상기 제m 광수신기(210-m)는 제m 분배 광섬유(190-m)와 연결되고, 상기 제m 분배 광섬유(190-m)를 통해 입력된 제m 신호광을 전기 신호로 검출한다. 상기 각 광수신기(210-1~210-N)로는 포토다이오드(photodiode)를 사용할 수 있다.
상기 수동형 광 가입자 망(100)의 신호광 처리 과정을 정리하면 아래와 같다.
상기 광대역 광원(120)으로부터 출력된 비간섭성의 광대역 광은 상기 순환기(130)를 거쳐 상기 제1 도파로열 격자(140)에 입력되고, 상기 제1 도파로열 격자 (140)는 입력된 상기 광대역 광을 제1 내지 제N 주입광들로 스펙트럼 분할하여 출력한다. 상기 각 광 주입형 광송신기(150-1~150-N)은 해당 주입광이 주입되며, 상기 주입광에 의해 생성된 해당 신호광을 출력한다. 상기 제1 도파로열 격자(140)는 입력된 제1 내지 제N 신호광들을 다중화하여 출력하고, 다중화된 신호광은 상기 순환기(130) 및 간선 광섬유(160)를 거쳐서 상기 제2 도파로열 격자(180)에 입력된다. 상기 제2 도파로열 격자(180)는 입력된 다중화된 신호광을 파장분할 역다중화하여 출력하고, 상기 각 광수신기(210-1~210-N)는 입력된 해당 신호광을 전기 신호로 검출한다.
그러나, 상술한 바와 같은 전형적인 수동형 광 가입자망(100)은 가입자 측의 대역폭 증가 또는 기타 다른 서비스 요구가 존재할 경우에 이를 해결하기 위해서는 가입자에게 또 다른 파장을 할당하거나 상기 중앙 기지국(110)의 전송속도를 높여야 하는데, 추가의 파장 할당 시에는 이를 위해 추가의 광 주입형 광송신기, 광수신기 등이 필요하며, 상기 중앙 기지국(110)의 전송 속도를 높이기 위해서는 마찬가지로 광 주입형 광송신기의 교체 등이 필요하므로, 비경제적이며 전체적인 수동형 광 가입자망의 구현 비용이 증가하게 된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 종래에 비하여 전송 용량을 효율적으로 높일 수 있는 파장분할다중 광원 및 이를 이용한 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자 망을 제공함에 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 광통신망용 광원은, 입력된 비편광된 광을 제1 및 제2 편광 성분들로 분리하기 위한 편광 분리기와; 상기 제1 편광 성분이 주입되며, 상기 제1 편광 성분에 의해 생성된 동일 파장의 제1 신호광을 출력하기 위한 제1 광 주입형 광송신기과; 상기 제2 편광 성분이 주입되며, 상기 제2 편광 성분에 의해 생성된 동일 파장의 제2 신호광을 출력하기 위한 제2 광 주입형 광송신기를 포함하며, 상기 편광 분리기는 상기 제1 및 제2 광 주입형 광송신기들로부터 입력된 상기 제1 및 제2 신호광들을 결합하여 출력한다.
또한, 본 발명에 따른 간선 광섬유를 통해 서로 연결된 중앙 기지국 및 가입자측 시스템을 포함하는 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자 망은, 상기 중앙 기지국은 각 쌍이 동일 파장의 제1 및 제2 편광 성분들을 갖는 복수 쌍의 신호광들로 이루어진 다중화된 신호광을 상기 지역 기지국으로 송신하고, 상기 가입자측 시스템은 상기 중앙 기지국으로부터 수신한 상기 다중화된 신호광을 파장분할 역다중화하고, 역다중화된 각 광신호를 제1 및 제2 편광 성분들로 분리한다.
이하에서는 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능, 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파장분할다중 광원을 나타내는 도면이다. 상기 파장분할다중 광원(200)은 광대역 광원(BLS, 210)과, 커플링 소자 (coupling device: CD, 220)와, 파장분할 다중화기(wavelengh division multiplexer: WDM, 230)와, 제1 내지 제N 편광 분리기들(polarization splitter: PS, 240-1~240-N)과, 제1 내지 제2N 광 주입형 광송신기들(Tx, 250-1~250-(2N))을 포함한다. 이하, 상기 커플링 소자(220)의 제# 포트는 "220#"의 참조 번호를 갖고, 상기 제m 편광 분리기(240-m)의 제# 포트는 "240-m#"의 참조번호를 갖는 방식으로 기재한다. 이 때, m은 N이하의 자연수이다.
상기 광대역 광원(210)은 비편광된 비간섭성의 광대역 광을 출력한다. 상기 광대역 광원(210)은 증폭된 자발 방출광을 출력하는 어븀 첨가 광섬유, 상기 어븀 첨가 광섬유를 펌핑하기 위한 펌핑광을 출력하는 레이저 다이오드 및 상기 펌핑광을 상기 어븀 첨가 광섬유에 제공하기 위한 파장 선택 결합기를 포함하는 어븀 첨가 광섬유 증폭기를 포함할 수 있다.
상기 커플링 소자(220)는 제1 내지 제3 포트들(2201~2203)을 구비하며, 상기 제1 포트(2201)는 상기 광대역 광원(210)과 연결되고, 상기 제2 포트(2202)는 상기 파장분할 다중화기(230)와 연결되며, 상기 제3 포트(2203)는 외부 광섬유(260)와 연결된다. 상기 커플링 소자(220)는 상기 제1 포트(2201)에 입력된 상기 광대역 광을 상기 제2 포트(2202)로 출력하고, 상기 제2 포트(2202)에 입력된 다중화된 신호광을 상기 제3 포트(2203)로 출력한다. 상기 커플링 소자(220)로는 순환기, 파장분할다중 커플러(WDM coupler), 2×2 스위치(switch) 등을 사용할 수 있다. 상기 외부 광섬유(260)는 전송되는 신호광의 편광 상태를 일정하게 유지하기 위한 편광 유지 광섬유(polarization maintaining fiber: PMF)를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 파장분할 다중화기(230)는 다중화 포트와 제1 내지 제N 역다중화 포트들을 구비하고, 상기 다중화 포트는 상기 커플링 소자(220)의 제2 포트(2202)와 연결되며, 상기 제1 내지 제N 역다중화 포트들은 상기 제1 내지 제N 편광 분리기들(240-1~240-N)과 일대일 연결된다. 이 때, 상기 제m 역다중화 포트는 상기 제m 편광 분리기(240-m)와 연결된다. 상기 파장분할 다중화기(230)는 상기 다중화 포트에 입력된 광대역 광을 제1 내지 제N 주입광들로 스펙트럼 분할하여 상기 제1 내지 제N 역다중화 포트들로 출력하고, 상기 제1 내지 제N 역다중화 포트들에 입력된 제1 내지 제(2N) 신호광들을 다중화하여 상기 다중화 포트로 출력한다. 상기 파장분할 다중화기로(230)는 도파로열 격자를 사용할 수 있다.
상기 제1 내지 제N 편광 분리기들(240-1~240-N)은 각각 제1 내지 제3 포트들을 구비하고, 상기 제1 포트는 상기 파장분할 다중화기(230)의 해당 역다중화 포트와 연결되고, 상기 제2 및 제3 포트들은 해당 광 주입형 광송신기들과 일대일 연결된다. 이 때, 상기 제m 편광 분리기(240-m)의 제1 포트(240-m1)는 상기 파장분할 다중화기(230)의 제m 역다중화 포트와 연결되고, 제2 포트(240-m2)는 제(2m-1) 광 주입형 광송신기(250-(2m-1))와 연결되며, 제3 포트(240-m3)는 제(2m) 광 주입형 광송신기(250-(2m))과 연결된다. 상기 제m 편광 분리기(240-m)는 제1 포트(240-m1)에 입력된 제m 주입광을 편광 분할하여 제1 편광 성분인 TE 모드(transverse electric mode)는 제2 포트(240-m2)로 출력하고, 제2 편광 성분인 TM 모드(transverse magnetic mode)는 제3 포트(240-m3)로 출력한다. 또한, 상기 제m 편광 분리기(240-m)는 제2 포트(240-m2)에 입력된 제(2m-1) 신호광과 제3 포트(240-m3) 에 입력된 제(2m) 신호광을 결합하여 출력한다.
상기 제1 내지 제(2N) 광 주입형 광송신기들(250-1~250-(2N))은 각 쌍이 해당 편광 분리기와 연결되며, 각각 해당 주입광이 주입되며, 상기 주입광에 의해 생성된 해당 신호광을 출력한다. 이 때, 제(2m-1) 및 제(2m) 광 주입형 광송신기들(250-(2m-1),250-(2m)))은 제m 편광 분리기(240-m)와 연결된다. 상기 제(2m-1) 광 주입형 광송신기(250-(2m-1))은 제m 주입광의 제1 편광 성분이 주입되며, 상기 제1 편광 성분에 의해 생성된 제(2m-1) 신호광을 출력한다. 상기 제(2m) 광 주입형 광송신기(250-(2m))는 제m 주입광의 제2 편광 성분이 주입되며, 상기 제2 편광 성분에 의해 생성된 제(2m) 신호광을 출력한다. 상기 각 광 주입형 광송신기(250-1~250-(2N))로는 페브리-페롯 레이저 다이오드 또는 반사형 반도체 광증폭기를 사용할 수 있다. 페브리-페롯 레이저 다이오드는 다수의 모드들 중 입력된 주입광의 파장에 해당하는 모드를 선택적으로 증폭하여 출력하며, 반사형 반도체 광증폭기는 입력된 주입광을 증폭하여 출력한다.
상기 파장분할다중 광원(200)의 신호광 생성 과정을 정리하면 아래와 같다.
상기 광대역 광원(210)으로부터 출력된 비편광된 비간섭성의 광대역 광은 상기 커플링 소자(220)를 거쳐 상기 파장분할 다중화기(230)에 입력되고, 상기 파장분할 다중화기(230)는 입력된 상기 광대역 광을 제1 내지 제N 주입광들로 스펙트럼 분할하여 출력한다. 상기 각 편광 분리기(240-1~240-N)는 제1 포트에 입력된 해당 주입광을 편광 분할하여 제1 편광 성분은 제2 포트로 출력하고, 제2 편광 성분은 제3 포트로 출력한다. 상기 각 편광 분리기(240-1~240-N)와 연결된 한 쌍의 광 주 입형 광송신기들(250-(2m-1),250-(2m)) 중 하나(250-(2m-1))는 해당 주입광의 제1 편광 성분에 의해 생성된 해당 신호광을 출력하고, 나머지(250-(2m))는 상기 주입광의 제2 편광 성분에 의해 생성된 해당 신호광을 출력한다. 상기 각 편광 분리기(240-1~240-N)는 제2 및 제3 포트들에 입력된 해당 신호광들을 결합하여 출력한다. 상기 파장분할 다중화기(230)는 입력된 제1 내지 제(2N) 신호광들을 다중화하여 출력하고, 다중화된 신호광은 상기 커플링 소자(220)를 거쳐서 상기 외부 광섬유(260)로 전송된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자 망을 나타내는 도면이다. 상기 수동형 광 가입자 망(300)은 중앙 기지국(CO, 310)과, 상기 중앙 기지국(310)과 간선 광섬유(MF, 370)를 통해 연결된 가입자측 시스템(subscriber side system: SSS, 380)을 포함하고, 상기 가입자측 시스템(380)은 지역 기지국(RN, 390)과, 상기 지역 기지국(390)과 제1 내지 제(2N) 분배 광섬유들(distribution optical fiber: DF, 420-1~420-(2N))을 통해 연결된 가입자 장치(430)를 포함한다.
상기 중앙 기지국(310)은 제1 내지 제(2N) 광 주입형 광송신기들(Tx, 360-1~360-(2N))과, 제1 내지 제N 편광 분리기(350-1~350-N)와, 제1 파장분할 다중화기(WDM, 340)와, 광대역 광원(BLS, 320)과, 커플링 소자(CD, 330)를 포함한다.
상기 광대역 광원(320)은 비편광된 비간섭성의 광대역 광을 출력한다. 상기 광대역 광원(320)은 증폭된 자발 방출광을 출력하는 어븀 첨가 광섬유, 상기 어븀 첨가 광섬유를 펌핑하기 위한 펌핑광을 출력하는 레이저 다이오드 및 상기 펌핑광 을 상기 어븀 첨가 광섬유에 제공하기 위한 파장 선택 결합기를 포함하는 어븀 첨가 광섬유 증폭기를 포함할 수 있다.
상기 커플링 소자(330)는 제1 내지 제3 포트들(3301~3303)을 구비하며, 상기 제1 포트(3301)는 상기 광대역 광원(320)과 연결되고, 상기 제2 포트(3302)는 상기 파장분할 다중화기(340)와 연결되며, 상기 제3 포트(3303)는 간선 광섬유(370)와 연결된다. 상기 커플링 소자(330)는 상기 제1 포트(3301)에 입력된 상기 광대역 광을 상기 제2 포트(3302)로 출력하고, 상기 제2 포트(3302)에 입력된 다중화된 신호광을 상기 제3 포트(3303)로 출력한다. 상기 커플링 소자(330)로는 순환기, 파장분할다중 커플러, 2×2 스위치 등을 사용할 수 있다. 상기 간선 광섬유(370)는 전송되는 신호광의 편광 상태를 일정하게 유지하기 위한 편광 유지 광섬유를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 제1 파장분할 다중화기(340)는 다중화 포트(MP)와 제1 내지 제N 역다중화 포트들(DP)을 구비하고, 상기 다중화 포트는 상기 커플링 소자(330)의 제2 포트(3302)와 연결되며, 상기 제1 내지 제N 역다중화 포트들은 상기 제1 내지 제N 편광 분리기들(350-1~350-N)과 일대일 연결된다. 이 때, 상기 제m 역다중화 포트는 상기 제m 편광 분리기(350-m)와 연결된다. 상기 제1 파장분할 다중화기(340)는 상기 다중화 포트에 입력된 광대역 광을 제1 내지 제N 주입광들로 스펙트럼 분할하여 상기 제1 내지 제N 역다중화 포트들로 출력하고, 상기 제1 내지 제N 역다중화 포트들에 입력된 제1 내지 제(2N) 신호광들을 다중화하여 상기 다중화 포트로 출력한다. 이 때, 상기 제1 파장분할 다중화기(340)는 제m 주입광을 제m 역다중화 포트로 출력하 고, 상기 제m 역다중화 포트에는 제(2m-1) 및 제(2m) 신호광들이 입력된다. 상기 제1 및 제2 파장분할 다중화기들(340,400) 각각으로는 도파로열 격자를 사용할 수 있다.
상기 제1 내지 제N 편광 분리기들(350-1~350-N)은 각각 제1 내지 제3 포트들을 구비하고, 상기 제1 포트는 상기 제1 파장분할 다중화기(340)의 해당 역다중화 포트와 연결되고, 상기 제2 및 제3 포트들은 해당 광 주입형 광송신기들과 일대일 연결된다. 이 때, 상기 제m 편광 분리기(350-m)의 제1 포트(350-m1)는 상기 제1 파장분할 다중화기(340)의 제m 역다중화 포트와 연결되고, 제2 포트(350-m2)는 제(2m-1) 광 주입형 광송신기(360-(2m-1))과 연결되며, 제3 포트(350-m3)는 제(2m) 광 주입형 광송신기(360-(2m))과 연결된다. 상기 제m 편광 분리기(350-m)는 상기 제1 포트(350-m1)에 입력된 제m 주입광을 편광 분할하여 제1 편광 성분인 te 모드은 제2 포트(350-m2)로 출력하고, 제2 편광 성분인 TM 모드는 제3 포트(350-m3)로 출력한다. 또한, 상기 제m 편광 분리기(350-m)는 제2 포트(350-m2)에 입력된 제(2m-1) 신호광과 제3 포트(350-m3)에 입력된 제(2m) 신호광을 결합하여 출력한다.
상기 제1 내지 제(2N) 광 주입형 광송신기들(360-1~360-(2N))은 각 쌍이 해당 편광 분리기와 연결되며, 각각 해당 주입광이 주입되며, 상기 주입광에 의해 생성된 해당 신호광을 출력한다. 이 때, 상기 제(2m-1) 및 제(2m) 광 주입형 광송신기들(360-(2m-1),360-(2m))은 제m 편광 분리기(350-m)와 연결된다. 상기 제(2m-1) 광 주입형 광송신기(360-(2m-1))는 제m 주입광의 제1 편광 성분이 주입되며, 상기 제1 편광 성분에 의해 생성된 제(2m-1) 신호광을 출력한다. 상기 제(2m) 광 주입형 광송신기(360-(2m))는 제m 주입광의 제2 편광 성분이 주입되며, 상기 제2 편광 성분에 의해 생성된 제(2m) 신호광을 출력한다. 상기 각 광 주입형 광송신기로(360-1~360-(2N))는 페브리-페롯 레이저 다이오드 또는 반사형 반도체 광증폭기를 사용할 수 있다. 페브리-페롯 레이저 다이오드는 다수의 모드들 중 입력된 주입광의 파장에 해당하는 모드를 선택적으로 증폭하여 출력하며, 반사형 반도체 광증폭기는 입력된 주입광을 증폭하여 출력한다.
상기 지역 기지국(390)은 제2 파장분할 다중화기(400)와, 제(N+1) 내지 제(2N) 편광 분리기들(410-1~410-N)을 포함한다.
상기 제2 파장분할 다중화기(400)는 다중화 포트와 제1 내지 제N 역다중화 포트들을 구비하고, 상기 다중화 포트는 상기 간선 광섬유(370)와 연결되며, 상기 제1 내지 제N 역다중화 포트들은 상기 제(N+1) 내지 제(2N) 편광 분리기들(410-1~410-N)과 일대일 연결된다. 이 때, 상기 제m 역다중화 포트는 상기 제(N+m) 편광 분리기(410-m)와 연결된다. 상기 제2 파장분할 다중화기(400)는 상기 다중화 포트에 입력된 다중화된 신호광을 파장분할 역다중화하여 상기 제1 내지 제N 역다중화 포트들로 출력한다. 이 때, 상기 제2 파장분할 다중화기(400)는 역다중화된 제(2m-1) 및 제(2m) 신호광들을 제m 역다중화 포트로 출력한다.
상기 제(N+1) 내지 제(2N) 편광 분리기들(410-1~410-(2N))은 각각 제1 내지 제3 포트들을 구비하고, 상기 제1 포트는 상기 제2 파장분할 다중화기(400)의 해당 역다중화 포트와 연결되고, 상기 제2 및 제3 포트들은 해당 분배 광섬유들과 일대일 연결된다. 이 때, 상기 제(N+m) 편광 분리기(410-m)의 제1 포트(410-m1)는 상기 제2 파장분할 다중화기(400)의 제m 역다중화 포트와 연결되고, 제2 포트(410-m2)는 제(2m-1) 분배 광섬유(420-(2m-1))와 연결되며, 제3 포트(410-m3)는 제(2m) 분배 광섬유(420-(2m))와 연결된다. 상기 제(N+m) 편광 분리기(410-m)는 제1 포트(410-m1)에 입력된 제(2m-1) 및 제(2m) 신호광들을 편광 분할하여 제1 편광 성분인 제(2m-1) 신호광은 제2 포트(410-m2)로 출력하고, 제2 편광 성분인 제(2m) 신호광은 제3 포트(410-m3)로 출력한다. 상기 각 분배 광섬유(420-1~420-(2N))는 전송되는 신호광의 편광 상태를 일정하게 유지하기 위한 편광 유지 광섬유를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 가입자 장치(430)는 제1 내지 제(2N) 광수신기들(440-1~440-(2N))을 포함하고, 상기 각 광수신기(440-1~440-(2N))는 해당 분배 광섬유를 통해 입력된 해당 신호광을 전기 신호로 검출한다. 이 때, 상기 제p 광수신기(440-p)는 제p 분배 광섬유(420-p)와 연결되고, 상기 제p 분배 광섬유(420-p)를 통해 입력된 제p 신호광을 전기 신호로 검출한다. 이 때, p는 (2N) 이하의 자연수이다. 상기 각 광수신기(440-1~440-(2N))로는 포토다이오드를 사용할 수 있다.
상기 수동형 광 가입자 망(300)의 신호 처리 과정을 정리하면 아래와 같다.
상기 광대역 광원(320)으로부터 출력된 비편광된 비간섭성의 광대역 광은 상기 커플링 소자(330)를 거쳐 상기 제1 파장분할 다중화기(340)에 입력되고, 상기 제1 파장분할 다중화기(340)는 입력된 상기 광대역 광을 제1 내지 제N 주입광들로 스펙트럼 분할하여 출력한다. 상기 제1 내지 제N 편광 분리기들(350-1~350-N) 각각은 제1 포트에 입력된 해당 주입광을 편광 분할하여 제1 편광 성분은 제2 포트로 출력하고, 제2 편광 성분은 제3 포트로 출력한다. 상기 제1 내지 제N 편광 분리기들(350-1~350-N) 각각과 연결된 한 쌍의 광 주입형 광송신기들(360-(2m-1),360-(2m)) 중 하나는 해당 주입광의 제1 편광 성분에 의해 생성된 해당 신호광을 출력하고, 나머지는 상기 주입광의 제2 편광 성분에 의해 생성된 해당 신호광을 출력한다. 상기 제1 내지 제N 편광 분리기들(350-1~350-N) 각각은 제2 및 제3 포트들에 입력된 해당 신호광들을 결합하여 출력한다. 상기 제1 파장분할 다중화기(340)는 입력된 제1 내지 제(2N) 신호광들을 다중화하여 출력하고, 다중화된 신호광은 상기 커플링 소자(330) 및 간선 광섬유(370)를 거쳐서 상기 상기 제2 파장분할 다중화기(400)에 입력된다. 상기 제2 파장분할 다중화기(400)는 입력된 다중화된 신호광을 파장분할 역다중화하여 출력하고, 상기 제(N+1) 내지 제(2N) 편광 분리기들(410-1~410-N) 각각은 제1 포트에 입력된 해당 신호광들을 편광 분할하여 제1 편광 성분은 제2 포트로 출력하고, 제2 편광 성분은 제3 포트로 출력한다. 상기 각 광수신기(440-1~440-(2N))는 입력된 해당 신호광을 전기 신호로 검출한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 파장분할다중 광원 및 이를 이용한 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자 망은 동일 파장의 서로 다른 편광 성분들을 이용함으로써, 종래에 비하여 전송 용량을 효율적으로 높일 수 있다는 이점이 있다.

Claims (8)

  1. 광원에 있어서,
    입력된 비편광된 광을 제1 및 제2 편광 성분들로 분리하기 위한 편광 분리기와;
    상기 제1 편광 성분이 주입되며, 상기 제1 편광 성분에 의해 생성된 동일 파장의 제1 신호광을 출력하기 위한 제1 광 주입형 광송신기과;
    상기 제2 편광 성분이 주입되며, 상기 제2 편광 성분에 의해 생성된 동일 파장의 제2 신호광을 출력하기 위한 제2 광 주입형 광송신기를 포함하며,
    상기 편광 분리기는 상기 제1 및 제2 광 주입형 광송신기들로부터 입력된 상기 제1 및 제2 신호광들을 결합하여 출력함을 특징으로 하는 파장분할다중 광원.
  2. 제1항에 있어서,
    비편광된 비간섭성의 광대역 광을 생성하기 위한 광대역 광원을 더 포함함을 특징으로 하는 광통신망용 광원.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비편광된 광을 스펙트럼 분할하여 상기 편광 분리기에 제공하기 위한 파장분할 다중화기를 더 포함함을 특징으로 하는 광통신망용 광원.
  4. 광원에 있어서,
    비편광된 비간섭성의 광대역 광을 출력하기 위한 광대역 광원과;
    다중화 포트와 복수의 역다중화 포트들을 구비하고, 상기 다중화 포트에 입력된 광대역 광을 복수의 주입광들로 스펙트럼 분할하여 상기 역다중화 포트들로 출력하고, 상기 역다중화 포트들에 입력된 복수의 신호광들을 다중화하여 상기 다중화 포트로 출력하기 위한 파장분할 다중화기와;
    각각 상기 파장분할 다중화기의 해당 역다중화 포트와 연결되며, 입력된 주입광을 제1 및 제2 편광 성분들로 분리하고, 입력된 신호광들을 결합하여 출력하기 위한 복수의 편광 분리기들과;
    각 쌍이 해당 편광 분리기와 연결되며, 그 중 하나는 해당 주입광의 제1 편광 성분에 의해 생성된 신호광을 출력하고, 그 나머지는 상기 주입광의 제2 편광 성분에 의해 생성된 신호광을 출력하기 위한 복수 쌍의 광 주입형 광송신기들을 포함함을 특징으로 하는 광통신망용 광원.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광대역 광원으로부터 입력된 광대역 광을 상기 파장분할 다중화기에 제 공하고, 상기 파장분할 다중화기로부터 입력된 다중화된 신호광을 외부로 출력하기 위한 커플링 소자를 더 포함함을 특징으로 하는 광통신망용 광원.
  6. 삭제
  7. 간선 광섬유를 통해 서로 연결된 중앙 기지국 및 가입자측 시스템을 포함하는 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자 망에 있어서,
    상기 중앙 기지국은 각 쌍이 동일 파장의 제1 및 제2 편광 성분들을 갖는 복수 쌍의 신호광들로 이루어진 다중화된 신호광을 상기 지역 기지국으로 송신하고,
    상기 가입자측 시스템은 상기 중앙 기지국으로부터 수신한 상기 다중화된 신호광을 파장분할 역다중화하고, 역다중화된 각 광신호를 제1 및 제2 편광 성분들로 분리하며, 상기 중앙 기지국은,
    비편광된 비간섭성의 광대역 광을 출력하기 위한 광대역 광원과;
    다중화 포트와 복수의 역다중화 포트들을 구비하고, 상기 다중화 포트에 입력된 광대역 광을 복수의 주입광들로 스펙트럼 분할하여 상기 역다중화 포트들로 출력하고, 상기 역다중화 포트들에 입력된 복수의 신호광들을 다중화하여 상기 다중화 포트로 출력하기 위한 파장분할 다중화기와;
    각각 상기 파장분할 다중화기의 해당 역다중화 포트와 연결되며, 입력된 주입광을 제1 및 제2 편광 성분들로 분리하고, 입력된 신호광들을 결합하여 출력하기 위한 복수의 편광 분리기들과;
    각 쌍이 해당 편광 분리기와 연결되며, 그 중 하나는 해당 주입광의 제1 편광 성분에 의해 생성된 신호광을 출력하고, 그 나머지는 상기 주입광의 제2 편광 성분에 의해 생성된 신호광을 출력하기 위한 복수 쌍의 광 주입형 광송신기들을 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자 망.
  8. 제7항에 있어서, 상기 가입자측 시스템은
    상기 간선 광섬유와 연결된 다중화 포트와 복수의 역다중화 포트들을 구비하고, 상기 다중화 포트에 입력된 다중화된 신호광을 파장분할 역다중화하여 상기 복수의 역다중화 포트들로 출력하기 위한 파장분할 다중화기와;
    각각 상기 파장분할 다중화기의 해당 역다중화 포트와 연결되며, 입력된 주입광을 제1 및 제2 편광 성분들로 분리하기 위한 복수의 편광 분리기들과;
    각 쌍이 해당 편광 분리기와 연결되며, 각각 입력된 신호광을 전기 신호로 검출하기 위한 복수 쌍의 광수신기들을 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자 망.
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