KR100734851B1 - 다중 파장 선택 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중 파장 선택 장치에 있어서, M개의 단일 파장 광신호로 구성된 다중 파장 광신호를 입력받아 상기 다중 파장 광신호가 입력된 방향으로 상기 다중 파장 광신호중 소정의 N개의 단일 파장 광신호를 출력하는 제 1 도파로;및 상기 제 1도파로와 연결되어 상기 다중 파장 광신호를 평면적으로 퍼져 전송되도록 하는 일단과 상기 N개의 단일 파장 광신호 각각이 상기 일단에서 보강간섭이 되도록 반사하는 변조주기 회절 격자 형태의 타단으로 구성된 제 2 도파로;를 포함하며, 광신호를 집광하기 위한 집광/초점렌즈 필요없이 다중 파장 광신호에서 복수의 단일 파장 광신호를 선택하는 다중 파장 선택 장치의 제공에 있다.
변조 주기 회절격자, 도파로

Description

다중 파장 선택 장치{Multi-wavelength selector}
도 1은 종래의 다중 파장 선택 장치의 구조를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 다중 파장 선택 장치의 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 다중 파장 선택 장치를 이용한 일정한 파장 간격을 가지는 4 파장 선택 장치의 모의 계산 결과를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 다중 파장 선택 장치를 이용한 일정하지 않은 파장 간격을 가지는 4 파장 선택 장치의 모의 계산 결과를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 다중 파장 선택 장치를 동작을 보여주는 흐름도이다.
본 발명은 다중 파장 선택 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유한한 폭의 입출력 도파로를 통하여 전송된 다중파장 광신호 혹은 광원으로부터 원하는 복수의 단일 파장 광신호를 선택하여 동일한 입출력 도파로로 출력하는 다중 파장 선택 장치에 관한 것이다.
다중파장 선택 장치의 예로서 미국특허 제 6,647,182 호에 제안된 바 있는 격자형 고밀도 파장분할 다중화기/역다중화기(Echelle grating dense wavelength division multiplexer/demutiplexer)는 입력 도파로, 일정한 간격으로 위치하여 정렬된 복수의 출력 도파로, 집광 혹은 초점을 형성하기 위한 렌즈 및 격자로 구성된다.
입력 도파로를 통하여 입력된 다중파장 광신호는 렌즈를 투과한 후 평행광으로 형성되고 격자에서 반사된다. 이때, 평행광은 격자에서 회절되어 렌즈를 투과한 후 복수의 출력 도파로에서 초점이 형성되고, 격자에서의 회절현상으로 인하여 각 단일파장 광신호는 서로 다른 위치의 출력 도파로에서 초점이 형성되어 출력된다.
제안된 격자형 고밀도 파장분할 다중화기/역다중화기에 대하여 선택된 복수의 단일파장 광신호들을 입력 도파로로 출력하기 위하여 입력 도파로와 복수의 출력 도파로를 결합하는 장치가 요구된다.
또한 유한한 폭의 입력 도파로에서 퍼져나가는 광신호를 평행광으로 형성하고 회절격자로부터 되돌아오는 회절광을 유한한 폭의 출력 도파로에 입사하기 위한 집광/초점렌즈가 요구되므로 집적화에 단점을 갖는다.
본 발명은 다중 파장 선택 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변조주기 회절 격자를 이용하여 다중 파장 광신호 혹은 광원으로부터 원하는 복수의 단일 파장 광신호들을 선택하고 단일 입출력 도파로를 통하여 출력하는 다중 파장 선택 장치를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 다중 파장 선택 장치의 일 실시예는 M개의 단일 파장 광신호로 구성된 다중 파장 광신호를 입력받아 상기 다중 파장 광신호가 입력된 방향으로 상기 다중 파장 광신호중 소정의 N개의 단일 파장 광신호를 출력하는 제 1 도파로; 및 상기 제 1도파로와 연결되어 상기 다중 파장 광신호를 평면적으로 퍼져 전송되도록 하는 일단과 상기 N개의 단일 파장 광신호 각각이 상기 일단에서 보강간섭이 되도록 반사하는 변조주기 회절 격자 형태의 타단으로 구성된 제 2 도파로;를 포함한다.
이하 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다.
도 1은 종래의 다중 파장 선택 장치의 구조를 보여주는 도면이다.
격자형 고밀도 파장분할 다중화기/역다중화기는 입력 도파로(110), 일정한 간격으로 위치하여 정렬된 복수의 출력 도파로(120), 집광 혹은 초점을 형성하기 위한 렌즈(130) 및 격자(140)로 구성된다.
격자형 고밀도 파장분할 다중화기/역다중화기의 동작원리는 다음과 같다. 입력 도파로(110)를 통하여 입력된 다중파장 광신호는 렌즈(130)를 투과한 후 평행광으로 형성되고 격자(140)에서 반사된다.
이때, 평행광은 격자에서 회절되어 렌즈(130)를 투과한 후 복수의 출력 도파로(120)에서 초점이 형성되고, 격자에서의 회절현상으로 인하여 각 단일파장 광신호는 서로 다른 위치의 출력 도파로(120)에서 초점이 형성되어 출력된다.
격자형 고밀도 파장분할 다중화기/역다중화기를 이용하면 입력 도파로를 통하여 입사되는 다중파장 광신호의 파장을 분할하여 각기 다른 출력 도파로로 출력 할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 다중 파장 선택 장치의 구조를 보여주는 도면이다.
본 발명에 따른 다중 파장 선택기는 다중파장 광신호를 전달하는 유한한 폭의 입출력 도파로(210); 평면상으로 퍼져나가는 광신호를 전달하는 평면 도파로(220); 다중파장 광신호로부터 원하는 복수의 단일파장 광신호들을 선택하고 입출력 도파로(210)에서 초점을 형성시키는 변조주기 회절격자(230)로 구성된다.
입출력 도파로(210) 및 평면 도파로(220)는 반도체 및 유전체 물질로 제작될 수 있고, 또는 입출력 도파로(210)는 활성층으로 이루어진 반도체 광원으로 제작될 수 있다.
본 발명에 따른 다중파장 선택 장치는 입출력 도파로(210)로부터 평면상으로 전파되는 M개의 단일파장 광신호들로 구성된 다중파장 광신호로부터 원하는 N개의 단일파장 광신호들을 선택하고 입출력 도파로(210)로 출력하는 작용을 한다.
변조주기 회절격자(230)는 격자 주기는 원하는 복수의 단일파장 광신호들이 입출력 도파로(210)와 평면 도파로(220) 사이의 경계면에서 초점이 형성되는 동시에 보강간섭을 일어나도록 변화된다.
변조 주기 회절 격자(230)는 평면 도파로(220)에 대하여 수직하게 식각함으로써 제작될 수 있고, 식각된 수직면에 알루미늄 또는 금 코팅을 할 수 있다.
변조주기 회절격자(230)는 입출력 도파로(210)에서 i번째 격자까지의 거리를 Li라 할 때, 입출력 도파로(210)에서 첫 번째 격자까지의 거리와의 차이를
Figure 112005070395306-pat00001
여기서,
Figure 112005070395306-pat00002
Figure 112005070395306-pat00003
이라 하면, i번째 격자의 위치는 다음과 같은 관계를 만족하도록 결정되는 것을 특징으로 한다.
Figure 112005070395306-pat00004
여기서,
Figure 112005070395306-pat00005
Figure 112005070395306-pat00006
도 3은 본 발명에 따른 다중 파장 선택 장치를 이용한 일정한 파장 간격을 가지는 4 파장 선택 장치의 모의 계산 결과를 보여주는 도면이다.
본 발명에 따른 다중파장 선택기의 단일 입출력 도파로(210)를 통하여 출력되는 파장 간격이 4nm인 4개의 단일파장 광신호들을 나타낸다. 여기서 4개의 선택 파장은 각각 1544, 1548, 1552, 1556nm이다.
도 4는 본 발명에 따른 다중 파장 선택 장치를 이용한 일정하지 않은 파장 간격을 가지는 4 파장 선택 장치의 모의 계산 결과를 보여주는 도면이다.
본 발명에 따른 다중파장 선택 장치의 단일 입출력 도파로(210)를 통하여 출력되는 4개의 단일파장 광신호들을 나타낸다. 여기서 4개의 선택 파장은 각각 1546, 1548, 1552, 1558nm이다.
도 5는 본 발명에 따른 다중 파장 선택 장치를 동작을 보여주는 흐름도이다.
M개의 단일 파장 광신호로 구성된 다중 파장 광신호를 제 1 도파로로 입사시킨다(S500). 다중 파장 광신호는 제 2 도파로에서 평면적으로 퍼져 M개의 단일 파장 광신호 각각이 다중 모드를 가지고 전송된다(S510).
제 2 도파로의 변조 주기 회절 격자에서 N개의 단일 파장 광신호가 제 1 도파로와 제 2 도파로가 만나는 점에서 초점을 형성하고 보강간섭을 일으키도록 반사시킨다(S520).
다중 파장 광신호중 선택된 N개의 단일 파장 광신호는 제 1 도파로를 통하여 다중 파장 광신호가 입사된 방향의 반대 방향으로 출력된다(S530).
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정 되는 것은 아니며, 특허 청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 변조주기 회절격자를 이용한 다중 파장 선택 장치는 유한한 폭의 입출력 도파로를 통하여 입력된 다중파장 광신호로부터 원하는 복수의 단일 파장 광신호들을 선택하여 동일한 입출력 도파로를 통하여 출력시키는 기능을 제공하는 동시에 유한한 폭의 도파로에서 퍼져나가는 광신호를 집광하거나 초점을 형성하기 위한 집광/초점 렌즈가 필요하지 않아 집적화가 가능하다.
본 발명에 따른 다중 파장 선택 장치는 집적화하여 소형화할 수 있고 다중 파장 광원, 파장 가변 광원 등에 활용이 가능하다. 따라서, 파장 분할 다중화 (WDM) 광통신 시스템에서 요구되는 다양한 기능의 파장 선택성 광소자를 제공하여 시스템의 기능성을 향상시키기 때문에 그 성능 및 용량을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 다중 파장 선택 장치는 활성층의 다중 모드 간섭 현상을 이용하는바 교차 이득 변조, 교차 위상 변조등의 비선형적 변조 특성에 의하여 광 파장 변환기에 적용도 가능하다.

Claims (10)

  1. M개의 단일 파장 광신호로 구성된 다중 파장 광신호를 입력받아 상기 다중 파장 광신호가 입력된 방향으로 상기 다중 파장 광신호중 소정의 N개의 단일 파장 광신호를 출력하는 제 1 도파로;
    상기 제 1 도파로와 연결되어 상기 다중 파장 광신호가 평면적으로 퍼져 전송되도록 하는 일단과 상기 다중 파장 광신호중 소정의 N개의 단일 파장 광신호 각각이 상기 일단에서 보강간섭이 되도록 반사하고, 이웃하는 격자간의 길이차가 상기 단일 파장 광신호의 정수배가 되는 변조주기 회절 격자의 타단으로 구성된 제 2 도파로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 파장 선택 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 도파로는 상기 다중 파장 광신호 각각이 단일 모드를 갖는 폭을 갖도록 하고
    상기 제 2 도파로는 상기 다중 파장 광신호 각각이 다중 모드를 갖는 폭을 갖도록 하는것을 특징으로 하는 다중 파장 선택 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 변조주기 회절 격자의 주기는 상기 일단에서 형성된 초점에서부터 각 격자의 길이와 가장 짧은 격자의 길이 차가 상기 N개의 단일 파장 광신호의 해당 파장의 정수배가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 다중 파장 선택 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 N 개의 단일 파장 광신호간의 파장 간격이 일정한 것을 특징으로 하는 다중 파장 선택 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 N 개의 단일 파장 광신호간의 파장 간격이 일정하지 않은 것을 특징으로 하는 다중 파장 선택 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 도파로는 슬랩 도파로 구조인 것을 특징으로 하는 다중 파장 선택 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 도파로의 변조주기 회절 격자는 사선의 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 파장 선택 장치.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 도파로의 변조주기 회절 격자는 상기 제 2 도파로에서의 광신호의 전송 방향에 수직하게 형성되는 것을 특징으로 하는 다중 파장 선택 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 도파로의 변조주기 회절 격자는 반사율을 높이기 위한 알루미늄 또는 금으로 코팅된 것을 특징으로 하는 다중 파장 선택 장치.
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