KR100754641B1 - 모니터들을 구비한 다파장 양방향 광송수신기 - Google Patents

모니터들을 구비한 다파장 양방향 광송수신기 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 다파장 양방향 광송수신기는, 각각 해당 순방향 광신호를 생성 및 출력하는 복수의 광송신기들과; 각각 해당 역방향 광신호를 광전 변환하는 복수의 광수신기들과; 상기 복수의 광송신기들로부터 입력된 순방향 광신호들을 상기 양방향 광송수신기의 외부로 출력하고, 상기 양방향 광송수신기의 외부로부터 입력된 역방향 광신호들을 상기 복수의 광수신기들로 출력하는 밴드 분할기와; 상기 복수의 광송신기들과 상기 밴드 분할기 사이의 광경로 상에 배치되며, 상기 복수의 광송신기들로부터 입력된 상기 순방향 광신호들을 각각 파워 분할하고, 상기 순방향 광신호들의 일부를 상기 밴드 분할기로 출력하는 파워 분할기와; 상기 파워 분할기로부터 입력된 상기 순방향 광신호들의 나머지를 광전 변환하는 복수의 모니터를 포함한다.
양방향 광송수신기, 밴드 분할기, 파워 분할기, 모니터

Description

모니터들을 구비한 다파장 양방향 광송수신기{MULTI-WAVELENGTH BIDIRECTIONAL OPTICAL TRANSCEIVER HAVING MONITORS}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다파장 양방향 광송수신기를 나타내는 도면,
도 2는 도 1에 도시된 양방향 광송수신기가 순방향 광신호들을 전송하는 과정을 설명하기 위한 도면,
도 3은 도 1에 도시된 양방향 광송수신기가 역방향 광신호들을 수신하는 과정을 설명하기 위한 도면.
본 발명은 양방향 광송수신기에 관한 것으로서, 특히 복수의 모니터들을 구비한 다파장 양방향 광송수신기에 관한 것이다.
통상적으로, 다파장 양방향 광송수신기는 서로 다른 파장의 순방향 광신호들(forward optical singnals)을 전송하고, 서로 다른 파장의 역방향 광신호들(reverse optical singnals)을 수신하는 소자이다. 상기 다파장 양방향 광송수신기 는 순방향 광신호들을 생성 및 출력하기 위한 복수의 광송신기들(optical transmitter: TX)과, 역방향 광신호들을 광전 변환(optoelectric conversion)하기 위한 복수의 광수신기들(optical receiver: RX)을 포함한다. 상기 각 광송신기에 인가되는 바이어스 전류(bias current)에 변동(drift)이 발생하면, 상기 광송신기로부터 출력되는 순방향 광신호에 왜곡(distortion)이 발생하게 된다. 따라서, 이러한 광신호의 왜곡을 방지하기 위해, 상기 광송신기의 출력을 모니터링(monitoring)할 수 있는 수단이 필요하다. 특히, 소형으로 대량 생산이 가능하며, 작은 동작 전류와 낮은 제조 비용 등의 이점을 갖는 수직 공동 표면 방출 레이저(vertical cavity surface emitting laser: VCSEL)를 상기 광송신기로서 사용하는 경우에, 보다 정확한 출력 모니터링이 필요하게 된다.
말론 등에 의해 발명되어 특허허여된 미국특허번호 제6,898,219호{Apparatus and method for VCSEL monitoring using scattering and reflecting of emitted light}는 수직 공동 표면 방출 레이저로부터 출력된 광신호 중 광섬유의 끝단에서 산란하는 광을 모니터링하는 방법을 개시하고 있으나, 이러한 방법은 수직 공동 표면 방출 레이저와 모니터가 인접한 영역에 위치하고 있어야 하므로, 다파장 양방향 광송수신기에 적용하기 어렵다는 문제점이 있다.
따라서, 출력 모니터링이 가능한 다파장 양방향 광송수신기가 요구된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 복수 의 모니터들을 구비한 다파장 양방향 광송수신기를 제공함에 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 다파장 양방향 광송수신기는, 각각 해당 순방향 광신호를 생성 및 출력하는 복수의 광송신기들과; 각각 해당 역방향 광신호를 광전 변환하는 복수의 광수신기들과; 상기 복수의 광송신기들로부터 입력된 순방향 광신호들을 상기 양방향 광송수신기의 외부로 출력하고, 상기 양방향 광송수신기의 외부로부터 입력된 역방향 광신호들을 상기 복수의 광수신기들로 출력하는 밴드 분할기와; 상기 복수의 광송신기들과 상기 밴드 분할기 사이의 광경로 상에 배치되며, 상기 복수의 광송신기들로부터 입력된 상기 순방향 광신호들을 각각 파워 분할하고, 상기 순방향 광신호들의 일부를 상기 밴드 분할기로 출력하는 파워 분할기와; 상기 파워 분할기로부터 입력된 상기 순방향 광신호들의 나머지를 광전 변환하는 복수의 모니터를 포함한다.
이하에서는 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능이나 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다파장 양방향 광송수신기를 나타내는 도면이다. 상기 양방향 광송수신기(100)는 하우징(housing, 110)과, 밴드 분할기(band splitter, 140)와, 파워 분할기(power splitter, 170)와, 반사기(180)와, 제1 내지 제4 순방향 파장선택필터(forwad wavelength selective filters, 152~158)와, 제1 내지 제4 역방향 파장선택필터(162~168)와, 제1 내지 제4 광송신기(192~198)와, 제1 내지 제4 광수신기(212~218)와, 제1 내지 제4 모니터(202~208)와, 경통(120)과, 렌즈(lens, 130)를 포함한다.
상기 하우징(110)은, 그 중앙의 수용부(114,115)와, 상기 중앙 수용부(114,115)의 양측에 배치되고, 각각 해당 개구를 통해 상기 중앙 수용부(114,115)와 소통하는 제1 및 제2 측면 수용부(116,117)와, 상기 제1 및 제2 측면 수용부(116,117)와 함께 상기 중앙 수용부(114,115)를 한정하는 제1 및 제2 블록(block, 112,113)을 포함한다. 제1 및 제2 블록(112,113)은 상기 하우징(110)의 전방에 위치하고, 상기 제1 및 제2 측면 수용부(116,117)는 상기 하우징(110)의 후방에 위치한다.
상기 경통(120)은 상기 중앙 수용부(114,115)의 전방 부분에 삽입되고, 상기 제1 및 제2 블록(112,113)의 대향하는 측면들과 그 외면이 밀착된다. 상기 경통(120)은 그 중앙을 관통하는 홀을 가지며, 상기 홀에는 상기 렌즈(130)가 삽입 고정된다.
상기 렌즈(130)는 그 배면이 상기 밴드 분할기(140)의 입출력면(141)과 대면하고, 그 전면이 광섬유 케이블(220)의 끝단과 대면한다. 상기 렌즈(130)는 상기 광섬유 케이블(220)로부터 출력된 제1 내지 제4 역방향 광신호를 시준화하여 상기 밴드 분할기(140)로 출력하고, 상기 밴드 분할기(140)로부터 입력된 제1 내지 제4 순방향 광신호를 상기 광섬유 케이블(220)의 끝단에 수렴시킨다. 상기 렌즈(130)로는 통상의 양면 볼록 렌즈를 사용할 수 있다. 서로 다른 파장을 갖는 상기 제1 내 지 제4 순방향 광신호는 순방향 파장 대역에 속하며, 예를 들어 상기 순방향 파장 대역은 800㎚ 파장 대역일 수 있다. 서로 다른 파장을 갖는 상기 제1 내지 제4 역방향 광신호는 역방향 파장 대역에 속하며, 예를 들어 상기 역방향 파장 대역은 1300㎚ 파장 대역일 수 있다.
상기 밴드 분할기(140)는 상기 중앙 수용부(114,115)의 후방 부분에 배치되고, 상기 중앙 수용부(114,115) 내의 걸림턱에 의해 지지된다. 상기 밴드 분할기(140)는 상기 렌즈(130)와 대면하는 상기 입출력면(141)과, 상기 입출력면(141)의 반대편에 위치하는 반사면(142)과, 상기 제1 내지 제4 순방향 파장선택필터(152~158)와 대면하는 입력면(143)과, 상기 입력면(143)의 반대편에 위치하고 상기 제1 내지 제4 역방향 파장선택필터(162~168)와 대면하는 출력면(144)과, 파장 대역 및 입력 방향에 따른 선택적 반사 또는 투과를 수행하는 분할면(145)을 포함한다. 상기 반사면(142) 상에는 고반사 부재(high reflection member, 146)가 적층된다. 상기 입출력면(141)에 입력된 상기 제1 내지 제4 역방향 광신호는 상기 분할면(145)을 투과한 후 상기 반사면(142)에 입력되고, 상기 고반사 부재(146)에 의해 반사된 상기 상기 제1 내지 제4 역방향 광신호는 상기 분할면(145)에 의해 반사된 후 상기 출력면(144)을 투과한다. 상기 입력면(143)에 입력된 상기 제1 내지 제4 순방향 광신호는 상기 분할면(145)에 의해 반사된 후 상기 입출력면(141)을 투과한다. 상기 분할면(145)은 상기 순방향 또는 역방향 광신호들에 대한 광경로들을 각각 45°로 절곡할 수 있도록 절곡 이전 또는 이후의 직선 광경로를 기준으로 45°경사져 있다.
상기 제1 내지 제4 순방향 파장선택필터(152~158)는 상기 제1 측면 수용부(116)의 개구를 막도록 배치되며, 상기 제1 측면 수용부(116)를 한정하는 상기 하우징(110)의 해당 내벽과 상기 제1 측면 수용부(116) 내에 위치하는 상기 하우징(110)의 걸림턱에 의해 지지된다. 상기 제1 내지 제4 순방향 파장선택필터(152~158)는 상기 제1 내지 제4 순방향 광신호를 각각 선택적으로 투과시킨다. 상기 제n 순방향 파장선택필터는 상기 제n 순방향 광신호만을 선택적으로 투과시키고, 나머지 파장의 광신호는 차단한다. 이때, n은 4 이하의 자연수이다.
상기 파워 분할기(170)는 상기 제1 측면 수용부(116)에 배치되고, 상기 제1 측면 수용부(116) 내에 위치하는 상기 걸림턱에 의해 지지된다. 상기 파워 분할기(170)는 상기 제1 내지 제4 순방향 파장선택필터(152~158)와 대면하는 제1 출력면(174)과, 상기 제1 내지 제4 광송신기(192~198)와 대면하는 입력면(172)과, 상기 입력면(172)의 반대편에 위치하고 상기 제1 내지 제4 광수신기(202~208)와 대면하는 제2 출력면(176)과, 입력된 광신호를 일부 반사시키고 나머지는 투과시키는 분할면(178)을 포함한다. 상기 입력면(172)에 입력된 상기 제1 내지 제4 순방향 광신호는 상기 분할면(178)에 의해 파워 분할되고, 상기 분할면(178)에 의해 반사된 상기 제1 내지 제4 순방향 광신호의 일부는 상기 제1 출력면(174)을 투과하고, 상기 제1 내지 제4 순방향 광신호의 나머지는 상기 분할면(178) 및 제2 출력면(176)을 차례로 투과한다. 상기 분할면(178)은 광경로를 45°로 절곡할 수 있도록 절곡 이전 또는 이후의 직선 광경로를 기준으로 45°경사져 있다.
상기 제1 내지 제4 광송신기(192~198)는 단일 기판(190) 상에 집적되며, 상 기 기판(190)은 상기 제1 측면 수용부(116)에 배치되고, 상기 제1 측면 수용부(116)를 한정하는 상기 하우징(110)의 해당 외벽에 의해 지지된다. 상기 제1 내지 제4 광송신기(192~198)는 상기 제1 내지 제4 순방향 광신호를 각각 생성 및 출력한다. 상기 각 순방향 광신호는 해당 데이터에 의해 변조되어 있다. 상기 제n 광송신기는 상기 제n 순방향 광신호를 생성 및 출력한다. 상기 각 광송신기(192~198)로는 통상의 수직 공동 표면 방출 레이저를 사용할 수 있다.
상기 제1 내지 제4 모니터(202~208)는 단일 기판(200) 상에 집적되며, 상기 기판(200)은 상기 제1 측면 수용부(116)에 배치되고, 상기 제1 블록(112)에 의해 지지된다. 상기 제1 내지 제4 모니터(202~208)는 상기 파워 분할기(170)를 투과한 상기 제1 내지 제4 순방향 광신호를 각각 광전 변환한다. 상기 제n 모니터는 상기 제n 순방향 광신호를 광전 변환한다. 상기 제1 내지 제4 모니터(202~208)로부터 출력되는 전기 신호들로부터 상기 제1 내지 제4 광송신기(192~198)가 정상적으로 동작하는지의 여부를 모니터링할 수 있다. 상기 각 모니터(202~208)로는 통상의 포토다이오드를 사용할 수 있다.
상기 제1 내지 제4 역방향 파장선택필터(162~168)는 상기 제2 측면 수용부(117)의 개구를 막도록 배치되며, 상기 제2 측면 수용부(117)를 한정하는 상기 하우징(110)의 해당 내벽과 상기 제2 측면 수용부(117) 내에 위치하는 상기 하우징(110)의 걸림턱에 의해 지지된다. 상기 제1 내지 제4 역방향 파장선택필터(162~168)는 상기 제1 내지 제4 역방향 광신호를 각각 선택적으로 투과시킨다. 상기 제n 역방향 파장선택필터는 상기 제n 역방향 광신호의 광경로 상에 정렬되며, 상기 제n 역방향 광신호만을 선택적으로 투과시키고, 나머지 파장의 광신호는 차단한다.
상기 반사기(180)는 상기 제2 측면 수용부(117)에 배치되고, 상기 제2 블록(113)에 의해 지지된다. 상기 반사기(180)는 상기 제1 내지 제4 역방향 파장선택필터(162~168) 그리고 상기 제1 내지 제4 광수신기(212~218)와 각각 대면하는 반사면(182)을 포함한다. 상기 제1 내지 제4 역방향 광신호는 상기 반사면(182)에 의해 반사된다. 상기 반사면(182)은 광경로를 45°로 절곡할 수 있도록 절곡 이전 또는 이후의 직선 광경로를 기준으로 45°경사져 있다.
상기 제1 내지 제4 광수신기(212~218)는 단일 기판(210) 상에 집적되며, 상기 기판(210)은 상기 제2 측면 수용부(117)에 배치되고, 상기 제2 측면 수용부(117)를 한정하는 상기 하우징(110)의 해당 외벽에 의해 지지된다. 상기 제1 내지 제4 광수신기(212~218)는 상기 반사기(180)에 의해 반사된 상기 제1 내지 제4 순방향 광신호를 각각 광전 변환한다. 상기 제n 광수신기는 상기 제n 역방향 광신호를 광전 변환한다. 상기 제1 내지 제4 광수신기(212~218)로부터 출력되는 전기 신호들로부터 해당 데이터들을 얻는다. 상기 각 광수신기(212~218)로는 통상의 포토다이오드를 사용할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 양방향 광송수신기(100)가 순방향 광신호들을 전송하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 상기 제1 내지 제4 광송신기(192~198)는 제1 내지 제4 순방향 광신호를 상기 파워 분할기(170)로 출력하고, 상기 파워 분할기(170)는 상기 제1 내지 제4 순방향 광신호를 파워 분할한다. 파워 분할된 상기 제1 내지 제4 순방향 광신호의 일부는 상기 제1 내지 제4 순방향 파장선택필터(152~158)로 출력되고, 파워 분할된 상기 제1 내지 제4 순방향 광신호의 나머지는 상기 제1 내지 제4 모니터(202~208)로 출력된다. 상기 제1 내지 제4 모니터(202~208)는 상기 파워 분할기(170)로부터 입력된 상기 제1 내지 제4 순방향 광신호를 각각 광전 변환한다. 상기 제1 내지 제4 순방향 파장선택필터(152~158)는 상기 파워 분할기(170)로부터 입력된 상기 제1 내지 제4 순방향 광신호를 각각 선택적으로 투과시킨다. 상기 밴드 분할기(140)는 상기 제1 내지 제4 순방향 파장선택필터(152~158)로부터 입력된 상기 제1 내지 제4 순방향 광신호를 상기 렌즈(130)로 반사시키고, 상기 렌즈(130)는 상기 제1 내지 제4 순방향 광신호를 상기 광섬유 케이블(220)의 끝단(222)에 수렴시킨다. 이후, 상기 제1 내지 제4 순방향 광신호는 상기 광섬유 케이블(220)을 통해 전송된다.
도 3은 도 1에 도시된 양방향 광송수신기(100)가 역방향 광신호들을 수신하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 상기 광섬유 케이블(220)의 끝단(222)으로부터 출력된 상기 제1 내지 제4 역방향 광신호는 상기 렌즈(130)에 의해 시준화되고, 시준화된 상기 제1 내지 제4 역방향 광신호는 상기 밴드 분할기(140)에 의해 상기 제1 내지 제4 역방향 파장선택필터(162~168)로 반사된다. 상기 제1 내지 제4 역방향 파장선택필터(162~168)는 상기 밴드 분할기(140)로부터 입력된 상기 제1 내지 제4 역방향 광신호를 각각 선택적으로 투과시킨다. 상기 반사기(180)는 상기 제1 내지 제4 역방향 파장선택필터(162~168)로부터 입력된 상기 제1 내지 제4 순방향 광신호를 상기 제1 내지 제4 광수신기(212~218)로 반사시키고, 상기 제1 내지 제4 광수신 기(212~218)는 반사된 상기 제1 내지 제4 역방향 광신호를 각각 광전 변환한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 다파장 양방향 광송수신기는 밴드 분할기, 파워 분할기 등을 구비한 구조를 채택함으로써, 출력 모니터링을 용이하게 구현할 수 있다는 이점이 있다.

Claims (5)

  1. 양방향 광송수신기에 있어서,
    각각 해당 순방향 광신호를 생성 및 출력하는 복수의 광송신기들과;
    각각 해당 역방향 광신호를 광전 변환하는 복수의 광수신기들과;
    상기 복수의 광송신기들로부터 입력된 순방향 광신호들을 상기 양방향 광송수신기의 외부로 출력하고, 상기 양방향 광송수신기의 외부로부터 입력된 역방향 광신호들을 상기 복수의 광수신기들로 출력하는 밴드 분할기와;
    상기 복수의 광송신기들과 상기 밴드 분할기 사이의 광경로 상에 배치되며, 상기 복수의 광송신기들로부터 입력된 상기 순방향 광신호들을 각각 파워 분할하고, 상기 순방향 광신호들의 일부를 상기 밴드 분할기로 출력하는 파워 분할기와;
    상기 파워 분할기로부터 입력된 상기 순방향 광신호들의 나머지를 광전 변환하는 복수의 모니터와;
    상기 밴드 분할기와 상기 복수의 광수신기들 사이의 광경로 상에 배치되며, 상기 역방향 광신호들을 각각 선택적으로 투과시키는 복수의 역방향 파장선택필터를 포함함을 특징으로 하는 양방향 광송수신기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밴드 분할기와 상기 복수의 광수신기들 사이의 광경로 상에 배치되며, 상기 밴드 분할기로부터 입력된 상기 역방향 광신호들을 상기 복수의 광수신기들로 반사하는 반사기를 더 포함함을 특징으로 하는 양방향 광송수신기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광송신기들과 상기 밴드 분할기 사이의 광경로 상에 배치되며, 상기 순방향 광신호들을 각각 선택적으로 투과시키는 복수의 순방향 파장선택필터를 더 포함함을 특징으로 하는 양방향 광송수신기.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 각 광송신기는 수직 공동 표면 방출 레이저임을 특징으로 하는 양방향 광송수신기.
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