KR100670822B1 - 직접광변조형 파장변환기 - Google Patents

Abstract

직접광변조형 파장변환기를 개시한다. 본 발명에 따른 파장변환기는 연속발진 신호가 필요없는 이득고정형 반도체 광증폭기 또는 반도체 레이저 자체이면서, 이들과 광섬유간의 결합손실을 줄이고 레이저의 발진 문턱값을 높게 한 것이다. 본 발명에 따르면, 파장변환이 일어나는 입력신호광의 세기를 조절할 수 있어 상대적으로 약한 세기의 입력신호광에 대해서도 파장변환이 가능하다.

Description

직접광변조형 파장변환기{Direct optical modulation type wavelength converter}

도 1은 반도체 광증폭기를 이용한 종래의 파장변환기를 나타낸다.

도 2는 반도체 레이저의 직접광변조를 이용한 종래의 파장변환기를 나타낸다.

도 3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이득고정형 반도체 광증폭기를 이용한 직접광변조형 파장변환기를 나타낸다.

도 3b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이득고정형 반도체 광증폭기를 이용한 직접광변조형 파장변환기를 나타낸다.

도 4a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체 레이저를 이용한 직접광변조형 파장변환기를 나타낸다.

도 4b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 반도체 레이저를 이용한 직접광변조형 파장변환기를 나타낸다.

도 5는 도 3a의 파장변환기에서 입력신호광의 세기에 따라 측정된 출력 스펙트럼이다.

도 6은 도 3a의 파장변환기에서 파장별 입력신호광의 세기에 따라 측정된 출력광의 세기 변화를 나타낸다.

도 7a와 도 7b는 도 3a의 파장변환기에서 2.5 Gb/s 입력신호에 대해 측정한 출력손실 및 비트에러율을 각각 나타낸다.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

20 : 반도체 광증폭기 60, 260 : 이득매질 65, 265 : 분배형 브래그 반사기 70, 270 : 광모드크기 변환기 100, 200 : 이득고정형 반도체 광증폭기 150 : 광감쇄기 180 : 파장가변형 광필터 262 : 손실부분 300, 400 : 반도체 레이저 390 : 광순환기

본 발명은 출력신호광의 파장을 입력신호광의 파장과 다른 파장으로 바꾸어 주는 파장변환기에 관한 것으로, 특히 광신호를 전기적 신호에의 변환을 거치지 않고 직접 변환하는 직접광변조(direct optical modulation : DOM)형 파장변환기에 관한 것이다.

파장변환기는 파장분할다중(wavelength division multiplexing : WDM) 광네트워크 구성시 망의 효율적 이용을 위해 반드시 필요한 기능소자이다. 파장변환기는 다양한 기술을 이용해 구현되어 왔는데, 그 중에서도 반도체 광증폭기(semiconductor optical amplifier : SOA)의 교차이득변조(cross gain modulation : XGM)와 교차위상변조(cross phase modulation : XPM)를 이용한 방식이 가장 실현성이 높은 기술로 여겨지고 있다. 이 방식은 변환효율이 높고 구조가 간단한 장점 이 있기 때문이다.

도 1은 XGM 방식의 파장변환기를 나타낸 도면이다. 이와 같은 파장변환기의 경우, 파장이 λ1인 입력 데이타 신호와 변환될 파장(λ2)을 갖는 연속발진(continuous wave : CW) 레이저 광원 입력신호가 SOA(20)에 입사되어야 한다. 입력 데이타 신호에 의해 CW 신호의 세기가 변조되어 파장이 λ2로 변환된 신호가 출력되는데, 입력 데이타 신호와는 반대인 뒤집어진 데이터 형식으로 출력된다. 참고로, XPM 방식의 파장변환기의 경우에는 마하-젠더(Mach-Zender) 간섭기 양측에 SOA가 집적된 SOA 회로를 이용한다.

한편, 반도체 레이저를 이용한 파장변환기는 입력신호광의 세기에 따라 레이저 발진이 일어나거나 또는 사라지도록 하는 DOM 기술을 이용하여 입력신호광의 파장을 레이저 발진신호광의 파장으로 변환시킨다. 이 파장변환기는 도 1을 참조하여 설명한 파장변환기와 비슷한 성능을 가지면서도 도 2에 도시한 것처럼 입력 데이터 신호(λ1)만 레이저 다이오드(Laser Diode : LD)(40)에 입사되면 변환된 신호(λ2)가 출력되므로 더욱 구조가 간단해지는 장점을 갖는다.

이와 같이 레이저를 이용한 파장변환기는 구조가 단순할 뿐만 아니라 변환효율이 높은 장점을 갖는 반면, 아주 강한 입력신호광을 요구하는 단점을 갖는다. 대개의 레이저 파장변환기에서는 입력신호광의 세기가 0 ∼ 10 dBm 정도로 매우 커야만 된다. 종래에 입력신호광의 세기를 낮추기 위한 방법으로, LD의 입력단에 SOA를 집적시킨 구조가 발표되었으나 여전히 -4 dBm 이상의 입력신호광을 필요로 한다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, DOM 방식의 파장변환기로서 낮은 입력신호광의 세기, 예컨대 -4 dBm 미만의 입력신호광 세기에 대해서도 파장변환이 일어나는 파장변환기를 제안하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 직접광변조형 파장변환기는, 반도체 레이저와 광섬유를 이용한 직접광변조형 파장변환기로서, -4 dBm 미만의 낮은 세기의 입력신호광에 대해서도 파장변환이 될 수 있도록, 상기 레이저로서 발진 문턱값이 높은 레이저를 채용하고, 상기 레이저와 광섬유의 결합효율을 높이기 위하여, 상기 레이저와 광섬유 사이에 광모드크기 변환기(spot size converter)를 설치한 것이다.

상기 레이저는 패브리-페롯(Fabri-Perot) 공진기를 적용한 레이저 또는 DBR(distributed Bragg reflector) 레이저를 사용하고, 상기 레이저의 발진 문턱값을 높이기 위하여, 상기 입력신호광이 입력되는 반대편에 상기 레이저의 손실을 주는 손실부분을 포함시키는 것이 바람직하다.

상기 레이저로 패브리-페롯 공진기를 적용한 레이저 또는 DBR 레이저 대신에 DFB(distributed feedback) 레이저를 사용하고, 상기 레이저의 발진 문턱값을 높이기 위하여, 사용된 격자(grating)의 결합세기를 작게 할 수 있다.

위의 어느 경우이든, 변환되어 출력되는 파장을 바꿀 수 있도록, 상기 레이저는 발진파장을 조절할 수 있는 파장가변 레이저를 사용할 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 다른 직접광변조형 파 장변환기는, 이득고정형 반도체 광증폭기(gain-clamped semiconductor optical amplifier)의 이득고정용 발진파장을 출력광의 파장으로 사용하는 것이다. 이 경우에, 변환되어 출력되는 파장을 바꿀 수 있도록, 상기 이득고정형 반도체 광증폭기는 이득고정용 발진파장을 가변시킬 수 있는 이득고정형 반도체 광증폭기를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 또 다른 직접광변조형 파장변환기는, 자체적으로는 발진하지 않는 반도체 광증폭기를 이득매질로 사용하고 상기 반도체 광증폭기 외부에 고리형 레이저 공진기를 구성하여, 상기 레이저의 발진파장을 출력광의 파장으로 사용하는 것이다. 여기서, 변환되어 출력되는 파장을 바꿀 수 있도록, 상기 공진기 안에 파장가변형 광필터를 두어 발진파장을 조절할 수 있다. 그리고, 상기 공진기의 발진 문턱값을 높이기 위하여, 상기 공진기 안에 광감쇄기를 둘 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 본 발명의 목적 및 이점은 하기 설명에 의해 보다 명확하게 나타날 것이다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.

본 발명의 이해를 돕기 위하여, DOM에 의한 레이저 파장변환기의 작동원리를 먼저 간단히 설명한다. 레이저 발진이 되고 있는 상태에서 외부에서 빛이 들어오면 발진파장과 외부 입력신호광이 이득을 공유하게 되므로 외부 입력신호광의 세기에 따라서 발진하는 파장의 세기가 달라진다. 외부 입력신호광의 세기가 작으면 발진파장의 세기가 크고, 반대로 크면 작아진다. 따라서 외부 입력신호광이 없으면 레이저 발진이 잘되지만 외부 입력신호광의 세기를 충분히 크게 하면 레이저 발진이 더 이상 불가능하게 되므로 입력신호광의 파장이 출력광의 파장으로 바뀌게 된다. 이 때, 파장변환이 쉽게 일어나게 하기 위해서는 낮은 입력신호광의 세기에 대해서도 레이저 발진이 잘 억제되도록 하면 된다.

본 발명에서 DOM 방식의 레이저 파장변환기의 입력신호광의 세기를 낮추기 위한 방법은 크게 두 가지이다.

첫 번째 방법은, LD와 광섬유간의 결합손실을 줄여 입력신호광이 LD로 잘 입사되도록 하는 것이다. LD에 연결된 광섬유로 동일한 광세기가 입사된 경우 광섬유와 LD 사이의 결합손실이 적은 경우가 큰 경우에 비해 더 많은 입력신호광이 LD에 들어가게 되므로 상대적으로 낮은 입력신호광 세기에 대해서도 파장변환이 일어날 수 있다. 광섬유와 LD간의 결합효율을 높이는 방법으로 본 발명에서는 LD 단부에 광모드크기 변환기(spot size converter : SSC)를 붙이는 방법을 제안한다. 본 발명자들은 지금까지 발표된 레이저 파장변환기들은 SSC를 채용하지 않았고 적어도 이 때문에 높은 입력신호광세기에 대해서만 파장변환을 얻을 수 있었음을 확인하였다.

두 번째 방법으로, 레이저의 발진 문턱값(threshold)을 높게 한다. 발진 문턱값이 높으면 낮은 것에 비해서 더 쉽게 레이저 발진을 멈추게 할 수 있다. 지금 까지 발표된 레이저 파장변환기는 대부분 레이저 문턱전류 값이 낮기 때문에 높은 입력신호광 세기에 대해서만 파장변환을 얻을 수 있었다. 그리고, 기술분야의 숙련자들은 알 수 있듯이, 지금까지의 레이저 응용 분야에서는 레이저의 발진 문턱값을 낮추는 것에만 집중되어 있었다. 본 발명은 이처럼 쓸모없다고 여겨졌던 높은 발진 문턱값의 레이저에서 파장변환기로서의 새로운 가능성을 찾아낸 것으로 볼 수 있다.

본 발명에 따라 앞의 두 조건을 동시에 만족시키도록 하면 아주 낮은 광세기의 입력신호에 대해서도 파장변환된 출력신호를 얻을 수 있는 DOM 파장변환기를 구현할 수 있다. 본 발명자들의 실험에 의하면 -4 dBm 미만의 입력신호 세기에 대해서도 파장변환을 얻을 수 있었다.

본 발명자들이 위의 두 가지 조건을 동시에 만족하고 있는 것으로 선택한 하나의 예는 이득고정형 반도체 광증폭기(gain-clamped semiconductor optical amplifier : GC-SOA)이다. GC-SOA는 입력신호의 증폭에 사용되지 않는 파장에 대해 레이저 발진을 일으켜 매질 내의 밀도반전을 일정하게 유지시킴으로써 입력신호광의 세기에 무관하게 입력신호에 일정한 이득을 주는 광증폭기이다. 이 경우 이득고정용 파장의 레이저 발진 문턱값이 너무 낮으면 즉, 레이저 발진이 너무 잘되면 입력신호광에 대해 줄 수 있는 이득이 너무 작아지기 때문에 어느 정도 높게 해주어야만 한다. 또한 증폭기의 이득특성을 좋게 하기 위해서 일반적으로 증폭기 양단에 SSC를 붙인다. 따라서 SSC가 붙은 GC-SOA를 이용하여 DOM 레이저 파장변환기를 구성하면 낮은 입력신호광세기에 대해서도 파장을 변환시킬 수 있다. 지금까지 GC- SOA의 발진파장 자체는 광증폭기 측면에서는 쓸모없는 것 또는 보조적인 역할로 여겨졌지만 본 발명에서는 GC-SOA의 발진파장이 가장 핵심적인 역할을 하는 파장변환기를 제안하는 것이다. 즉, 본 발명자들은 쓸모없는 것 또는 보조적인 역할로 여겨졌던 GC-SOA의 발진파장 자체에 대한 새로운 용도를 발견하였다.

(제1 실시예)

도 3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 GC-SOA(100)를 이용한 파장변환기이다. 도 3a를 참조하면, 이득매질(60) 양단에 SSC(70)를 결합하여 입력신호광 및 출력광에 대한 결합효율이 좋다. 즉, 광신호의 반사 및 결합에 의한 광신호 손실을 최소화할 수 있다. 그리고, 이득매질(60)과 SSC(70) 사이에 분배형 브래그 반사기(distributed Bragg reflector : DBR)(65)를 설치하여 브래그 파장(λ2)에 해당되는 파장의 빛이 발진하게 함으로써 입력신호광의 크기에 무관하게 입력신호광에 일정한 이득을 준다. 본 실시예에서는 입력되는 신호광의 파장(λ1)이 바로 이 브래그 파장으로 변환된다. 따라서, 이 브래그 파장을 어떤 파장으로 하느냐에 따라 변환되는 파장이 결정된다.

한편, 이득매질(60) 양단에 있는 DBR(65)을 파장이 고정된 것 대신 파장조절이 가능한 것을 사용하면 발진파장을 조절할 수 있으므로 파장가변형 파장변환기의 구현도 가능하다.

(제2 실시예)

도 3b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 GC-SOA(200)를 이용한 파장변환기이다. 도 3b를 참조하면, 자체적으로는 이득고정이 되지 않는 일반적인 SOA(20)를 이 득매질로 사용하고 고리형 공진기 형태로 외부에 레이저 공진기를 구성해서 구현한 GC-SOA(200)를 본 발명에 따른 파장변환기로 사용한다. 본 실시예와 같은 경우에는, 외부에 구성된 레이저 공진기에 다양한 광소자를 설치하기 수월하므로, 레이저 파장변환기의 기능을 더욱 다양하게 만들 수 있다. 도 3b에 도시한 것처럼 레이저 공진기에 광감쇄기(150)를 두는 경우 발진 문턱값을 자유롭게(물론 발진 문턱값을 높이는 방향으로) 조절할 수 있다. 또한 파장가변형 광필터(180)를 두면 발진하는 파장을 바꿀 수 있어 파장가변형 레이저 파장변환기 타입으로 구현할 수 있다. 광감쇄기(150)는 파장가변형 광필터(180)의 앞쪽 또는 뒤쪽에 설치될 수 있다. 참조번호 160과 170은 광섬유 커플러를 가리킨다.

(제3 실시예)

도 4a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체 레이저(300)를 이용한 직접광변조형 파장변환기를 나타낸다. 도 4a를 참조하면, 레이저(300) 양단에 단자가 있어 입력단과 출력단이 독립되어 있는 구조가 도시되어 있다. 일반적인 반도체 레이저에는 보통 단자 하나만 있는 것과 다르다. 반도체 레이저에는 일반적으로 적용하지 않는 SSC(270)를 레이저(300)의 입력단 및 출력단에 설치함으로써 광의 결합효율을 증대시킨다. 이득매질(260)과 SSC(270) 사이에 DBR(265)을 설치하여 브래그 파장(λ2)에 해당되는 파장의 빛이 발진하게 한다. 그리고, 레이저 발진 문턱값을 높이기 위해 필요한, 광손실을 조절하는 손실부분(L, 262)을 입력단의 반대편에 설치함으로써 발진파장에만 광손실을 주고 입력되는 광에는 손실을 주지 않게 설계할 수 있다. 광손실을 조절하면 파장변환이 일어나는 입력신호광의 세기를 임의로 조 절 가능하다.

한편, 이득매질(260) 양단에 있는 DBR(265)을 파장이 고정된 것 대신 파장조절이 가능한 것을 사용하면 발진파장을 조절할 수 있으므로 파장가변형 파장변환기의 구현도 가능하다.

본 실시예에서는 레이저 발진 문턱값을 높이기 위해 손실부분(262)을 입력단의 반대편에 설치한 것을 예로 들었다. 그러나, 다른 가능한 실시예로서 공진기의 Q값을 낮추는 스킴(scheme)을 적용하여 레이저 발진 문턱값을 높이는 방법도 있다. 예를 들어, 상기 레이저(300)로서 패브리-페롯 공진기를 적용한 레이저 또는 DBR 레이저를 사용하는 경우에는, 레이저 반사경의 반사율을 떨어뜨림으로써 발진 문턱값을 높일 수도 있다.

(제4 실시예)

도 4b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 반도체 레이저(400)를 이용한 직접광변조형 파장변환기를 나타낸다. 도 4b를 참조하면, 단자 하나만 있는 레이저(400)에 광순환기(390)를 이용하여 입력신호광과 출력광을 분리해내는 구조를 도시한 것이다. 도 4a에 도시한 것과 동일한 요소에 대하여는 동일한 참조번호를 부여하고 반복적인 설명은 생략한다.

도 4a 및 도 4b에 예로써 도시한 것은 패브리-페롯형 공진기를 갖는 레이저이다. 패브리-페롯 레이저는 여러 개의 파장에 대해서 발진 모드를 갖는 특성을 가지나, 레이저의 발진 파장들 중에서 동일한 파장의 외부광이 제공되면 외부광에 대응되지 않는 파장의 발진 모드가 억제되어 이 파장만이 출력된다. 패브리-페롯 레 이저는 가장 간단한 공진기 형태로서 반도체 물질의 벽개면을 평행하게 클리빙하여 제작된다. 클리빙된 벽개면은 반도체 물질과 공기간의 굴절률 차이에 의해 일정한 반사율을 갖는 반사경 역할을 하게 되며 GaAs/AlGaAs 물질의 경우 약 30% 반사율을 갖게 된다. 출력이나 효율을 조절하기 위하여 HR(high reflective) 또는 AR(anti-reflective) 코팅을 하기도 한다.

DFB 레이저는 빛의 공진 방향에 수직으로 격자를 형성하여 이에 의한 분산 굴절로 공진을 하도록 한 구조로서 단일 종모드 발진을 할 수 있으며 주로 광통신용 광원으로 많이 쓰인다. 이와 같은 DFB 레이저를 적용하는 경우에는 발진파장을 결정하는 격자의 결합세기를 작게 하면 레이저 문턱 전류값을 높게 할 수 있다. 따라서 DFB 레이저를 적용하여 본 발명을 구현하기 위해서는, 격자의 결합상수를 작게 하고 레이저의 양단에 SSC를 설치하면 된다. DFB 레이저가 발진하고 있는 상태에서 외부로부터 입력된 적절한 크기의 다른 파장의 신호에 의해 DFB 레이저의 발진상태가 변화되는 현상을 이용하는 것으로, DFB 레이저의 출력과 비교할만한 입력신호에 대해서는 레이저가 발진하지 못하고, 다른 파장의 레이저 신호의 입력이 없거나 입력은 있지만 그 신호가 약한 경우에만 DFB 레이저가 발진하여 입력된 신호와 반대의 형태로 DFB 레이저의 출력이 나타난다. 격자는 격자 주기와 관련된 한 파장에서만 반사율을 제공한다.

DBR 레이저는 DFB 레이저와 유사하나 반사경으로 DBR을 사용한다. 그리고, DFB 레이저의 개념을 확장한 것으로 격자가 분리되고 레이저 광 이득 영역이 격자로부터 분리된 것을 말한다. 격자는 분산된 반사경 역할을 한다. 개념적으로는 FP 레이저와 비슷하고 격자가 클리빙된 반사경을 대체한 형태이다.

도 5 내지 도 7은 도 3a에서 예로 든 파장변환기를 사용한 실험결과이다.

먼저 도 5는 도 3a의 파장변환기에서 입력신호광의 세기에 따라 측정된 출력 스펙트럼이다. 도 5를 참조하면, 1550 nm 신호를 도 3a의 GC-SOA(100)에 입사시킨 경우 1550 nm 세기에 따른 출력 스펙트럼의 변화를 보여준다. 도 5에서 (a)는 입력신호가 없는 경우로, 1510.6 nm 파장의 이득고정용 발진신호만 있는 것을 나타낸다. 도 5의 (b)에서는 입력신호의 세기가 -14 dBm인 경우로 발진파장 신호의 세기가 약간 감소했음을 볼 수 있다. 그리고, 도 5의 (c)에서는 입력신호의 세기가 -4 dBm인 경우로 레이저 발진이 되지 않고 있음을 볼 수 있다. 따라서 1550 nm 입력신호가 1510.6 nm 파장으로 파장변환된 것을 알 수 있다.

도 6은 도 3a의 파장변환기에서 파장별 입력신호광의 세기에 따라 측정된 출력광의 세기 변화를 나타낸다. CW 형태의 입력신호광의 세기를 바꾸면서 레이저 발진파장의 세기를 측정하였다. 1530, 1540, 1550 및 1560 nm의 네 가지 파장에 대해 측정하였으나 입력신호가 가장 센 1560 nm와 가장 약한 1530 nm에 대한 결과만 도 6에 도시하였다. 사용된 GC-SOA(100)의 이득이 입력신호광의 편광에 따라 다르기 때문에 같은 파장신호에 대해서 TE(transverse electric)모드와 TM(transverse magnetic)모드의 측정결과가 다르다. 또한 파장에 따른 특성도 각각 다름을 볼 수 있다. 도 6에서 속이 빈 세모는 1530 nm 입력신호의 TM 모드를 측정한 것이고, 속이 빈 네모는 1530 nm 입력신호의 TE 모드를 측정한 것이다. 속이 채워진 세모는 1560 nm 입력신호의 TM 모드를 측정한 것이고, 속이 채워진 네모는 1560 nm 입력신 호의 TE 모드를 측정한 것이다. 측정한 결과를 보면, 본 발명에 따라 레이저 발진이 꺼져 파장변환이 잘 일어나는 입력신호광의 세기는 대략 -10 ∼ -4 dBm인 것을 알 수 있다.

도 7a와 도 7b는 도 3a의 파장변환기에서 2.5 Gb/s 입력신호에 대해 측정한 출력손실(power penalty) 및 비트에러율(bit error rate : BER)을 각각 나타낸다. PRBS(pseudorandom binary sequences) 길이가 2³¹-1인 NRZ(nonreturn to zero) 형태로 변조된 2.5 Gb/s 신호를 이용하였다.

도 7a에서, 속이 빈 네모는 1530 nm 입력신호의 TE 모드를 측정한 것이고, 속이 빈 동그라미는 1530 nm 입력신호의 TM 모드를 측정한 것이다. 속이 채워진 네모는 1560 nm 입력신호의 TE 모드를 측정한 것이고, 속이 채워진 동그라미는 1560 nm 입력신호의 TM 모드를 측정한 것이다.

출력손실이 가장 작은 입력신호광 세기가 파장변환이 가장 효율적으로 일어난 곳이다. 도 7a에서 최소 출력손실을 보이는 입력신호광의 세기는 약 -13.5 에서 -7 dBm이었다. NRZ PRBS 형태로 변조된 신호의 평균 세기는 CW 형태의 신호 세기보다 항상 3dB 작으므로 도 6에서 측정된 -10 ∼ -4 dBm의 범위와 잘 일치한다. 이것은 기존의 파장변환기에서 -4 dBm 이상의 입력신호광을 필요로 하던 것에 비하여 매우 향상된 결과임을 확인하게 한다.

도 7b는 1560 nm 신호에 대해서 측정한 BER의 -log값으로, 네모로 표시된 TE모드와 동그라미로 표시된 TM모드 모두 음의 출력손실 값을 갖는 것을 보인다. 도 7b에서 "B to B"는 back-to-back의 약자로서 파장변환기의 입력단에 들어가는 신호를 의미하고 그 데이터는 세모로 표시하였다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.

본 발명이 개시하는 방법에 따르면, 매우 낮은 입력 광세기, 예컨대 -4 dBm 미만의 광세기에 대해서도 파장을 변환시킬 수 있다. 따라서, 광신호의 세기가 낮은 입력신호에 대해서 파장변환을 얻는 경우, 파장변환기 입력단에 광증폭기가 없어도 되므로 WDM 광네트워크를 설계하고 구성하기가 더욱 간편해진다. 나아가, 다른 응용분야에 적용하기가 더 쉬워지며 더 경제적이고 효율적으로 이용될 수 있다.

본 발명은 복잡한 집적소자가 아니다. CW 신호가 필요없는 GC-SOA 또는 DFB/DBR 레이저 자체이면서 이들과 광섬유간의 결합손실을 줄이고 레이저의 발진 문턱값을 높게 한 것이다. 따라서, CW 광원이 필요없어 경제적이며, 종래에 레이저 입력단에 SOA를 집적하던 방식에 비하여 구조는 간단하면서 더 작은 세기의 신호광에 대해서도 파장변환을 일으킬 수 있다.

Claims (6)

1. 양단에 광모드크기 변환기가 부착되고, -4 dBm 미만의 낮은 세기의 입력신호광에 대해서도 파장변환이 될 수 있도록, 레이저로서 발진 문턱값이 높은 레이저를 채용한 이득고정형 반도체 광증폭기(gain-clamped semiconductor optical amplifier)의 이득고정용 발진파장을 출력광의 파장으로 사용하는 것을 특징으로 하는 직접광변조형 파장변환기.
2. 제1항에 있어서, 변환되어 출력되는 파장을 바꿀 수 있도록, 상기 이득고정형 반도체 광증폭기는 이득고정용 발진파장을 가변시킬 수 있는 이득고정형 반도체 광증폭기를 사용하는 것을 특징으로 하는 직접광변조형 파장변환기.
3. 제1항에 있어서, 상기 레이저는 패브리-페롯(Fabri-Perot) 공진기를 적용한 레이저 또는 DBR(distributed Bragg reflector) 레이저를 사용하고, 상기 레이저의 발진 문턱값을 높이기 위하여, 상기 입력신호광이 입력되는 반대편에 상기 레이저의 손실을 주는 손실부분을 포함시킨 것을 특징으로 하는 직접광변조형 파장변환기.
4. 제1항에 있어서, 상기 레이저는 패브리-페롯(Fabri-Perot) 공진기를 적용한 레이저 또는 DBR(distributed Bragg reflector) 레이저를 사용하고, 상기 레이저의 발진 문턱값을 높이기 위하여, 상기 레이저의 반사율을 떨어뜨리는 것을 특징으로 하는 직접광변조형 파장변환기.
5. 제1항에 있어서, 상기 레이저는 DFB(distributed feedback) 레이저를 사용하고, 상기 레이저의 발진 문턱값을 높이기 위하여, 사용된 격자(grating)의 결합세기를 작게 한 것을 특징으로 하는 직접광변조형 파장변환기.
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 변환되어 출력되는 파장을 바꿀 수 있도록, 상기 레이저는 발진파장을 조절할 수 있는 파장가변 레이저를 사용하는 것을 특징으로 하는 직접광변조형 파장변환기.

Images