KR100870968B1

KR100870968B1 - Reconfigurable bidirectional optical add-drop multiplexer

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Publication number: KR100870968B1
Application number: KR1020070029113A
Authority: KR
Inventors: 이관일; 한영근; 이상배
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2008-12-01
Also published as: KR20080087234A

Abstract

입력 역다중화 포트로 입력된 다중화된 광신호를 파장에 따라 역다중화하여 복수 개의 출력 역다중화 포트로 출력하며, 상기 출력 역다중화 포트들로 입력된 역다중화된 광신호를 다중화하여 상기 입력 역다중화 포트로 출력하는 배열 도파로형 격자; 상기 각 출력 역다중화 포트에 일대일로 연결되어, 역다중화된 상기 광신호를 광스위치를 거쳐 인접한 상기 출력 역다중화 포트에 입력하는 복수 개의 광순환기; 및 상기 각 광순환기 사이에 일대일로 연결되어, 역다중화된 상기 광신호에서 미리 설정된 파장의 채널을 분기 또는 결합하여, 분기 또는 결합된 상기 광신호를 인접한 상기 광순환기에 전달하는 복수 개의 광스위치를 포함하는 양방향 광 분기 및 결합 다중화기가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 광 분기 및 결합 다중화기는 구현이 간단하고 경제적이며, 누화 문제를 해결할 수 있고, 종래 기술에 비해 사용 가능한 채널 수가 두 배로 늘어나는 이점이 있다.Demultiplexing the multiplexed optical signal input to the input demultiplexing port according to a wavelength and outputting the output signal to a plurality of output demultiplexing ports, and multiplexing the demultiplexed optical signal input to the output demultiplexing ports to the input demultiplexing port An arrayed waveguide grating for outputting; A plurality of optical circulators connected in one-to-one connection to each output demultiplexing port and inputting the demultiplexed optical signal to an adjacent output demultiplexing port through an optical switch; And a plurality of optical switches connected one-to-one between each optical circulator, branching or combining channels having a predetermined wavelength in the demultiplexed optical signal, and transferring the branched or combined optical signals to the adjacent optical circulators. Disclosed is a bidirectional optical branching and combining multiplexer. The optical branching and coupling multiplexer according to the embodiment of the present invention is simple and economical to implement, can solve the crosstalk problem, and has the advantage of doubling the number of available channels compared to the prior art.

광분기, 광결합, 다중화기, 파장분할다중, 양방향 Optical Branch, Optical Coupler, Multiplexer, Wavelength Division Multiplex, Bidirectional

Description

Reconfigurable bidirectional optical add-drop multiplexer

도 1은 종래 기술에 따른 두 개의 배열 도파로형 격자를 이용한 광 분기 및 결합 다중화기의 구성을 도시하는 구성도이다.1 is a block diagram showing a configuration of an optical branching and a coupling multiplexer using two array waveguide gratings according to the prior art.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 양방향 광 분기 및 결합 다중화기의 구성을 도시하는 구성도이다.2 is a block diagram illustrating a configuration of a bidirectional optical splitter and a combined multiplexer according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 양방향 광 분기 및 결합 다중화기를 사용하여 특정 채널의 신호를 분기한 경우의 광 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.3 is a graph illustrating an optical spectrum when branching a signal of a specific channel using a bidirectional optical branching and a combined multiplexer according to an embodiment of the present invention.

도 4는 백투백(back-to-back) 전송과 광 분기 및 결합 다중화기를 사용한 경우의 비트 오율(BER: Bit Error Rate)을 도시한 그래프이다.FIG. 4 is a graph illustrating a bit error rate (BER) in case of using back-to-back transmission and optical branching and combined multiplexer.

본 발명은 파장 분할 다중(wavelength division multiplexing, 이하 WDM) 소자에 관한 것으로서, 구체적으로는 다중화된 광신호에서 원하는 채널의 신호를 분기하거나 추가하기 위한 광 분기 및 결합 다중화기에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to wavelength division multiplexing (WDM) devices, and more particularly to optical branching and joint multiplexers for branching or adding signals of a desired channel in a multiplexed optical signal.

최근 인터넷의 확산으로 통신 트래픽이 증가하면서 여러 개의 파장을 다중화 시켜 하나의 광섬유를 통해 전송하는 파장 분할 다중방식이 널리 사용되고 있다. 파장 분할 다중화 망을 효과적으로 구성하기 위해서는 원하는 신호를 망으로부터 분기할 수 있으며, 원하는 신호를 결합할 수 있는 장치가 필요하다. 통상적으로, 광 분기 및 결합 다중화기로는 광신호 채널의 확장 및 제어가 쉽고 집적도가 우수한 배열 도파로형 격자(Arrayed Waveguide Grating, 이하 AWG)와 광스위치가 많이 사용된다. 하나의 광섬유를 통하여 양방향 통신을 하는 경우, 양방향으로 동작하는 광 분기 및 결합 다중화기가 필요하다.Recently, as the communication traffic increases due to the spread of the Internet, the wavelength division multiplexing method of multiplexing multiple wavelengths and transmitting them through one optical fiber has been widely used. In order to effectively construct a wavelength division multiplexing network, a device capable of branching a desired signal from the network and combining a desired signal is required. In general, an arrayed waveguide grating (AWG) and an optical switch are widely used as the optical branching and coupling multiplexer, which are easy to expand and control the optical signal channel and have excellent integration. In the case of bidirectional communication through one optical fiber, an optical branch and a coupling multiplexer operating in both directions are required.

도 1은 종래 기술에 따른 배열 도파로형 격자를 이용한 양방향 광 분기 및 결합 다중화기의 구성을 도시하는 구성도이다. 상기 양방향 광 분기 및 결합 다중화기는 2 개의 1 × N AWG(10, 20) 및 AWG(10, 20)의 각 채널들에 일대일 대응하는 다수의 광스위치(30, 40, 50)를 포함한다. 1 is a block diagram showing the configuration of a bidirectional optical branching and coupling multiplexer using an arrayed waveguide grating according to the prior art. The bidirectional optical branching and coupling multiplexer includes two 1 × N AWGs 10, 20 and a plurality of optical switches 30, 40, 50 one-to-one corresponding to respective channels of the AWG 10, 20.

광섬유(3)로 입력되며, λ₁~λ_N의 파장을 포함하여 다중화된 광신호는, 입력 역다중화 포트(1)를 통하여 AWG(10)에서 각각의 파장별로 역다중화되어, N개의 출력 역다중화 포트(11,12,13)로 출력된다. 각각의 역다중화 포트로 출력된 광신호는 각 포트에 일대일로 연결된 광스위치(30, 40, 50)에서 선택적으로 분기(drop)되거나 결합(add)될 수 있다. 광스위치(30, 40, 50)는 2×2 구조로 되어 있으며, 스위치가 바(bar) 상태에 있을 경우 입력된 광신호를 바로 바이패스(bypass)하고, 크로스(cross)상태에 있을 경우 광신호를 결합 또는 분기할 수 있다. 각각의 파장별로 분리된 채널 신호는 각 스위치와 연결된 AWG(20)의 입력 다중화 포트들(21, 22, 23)로 입력되어 다중화되며, 출력 다중화 포트(2)로 출력된다. The optical signal input to the optical fiber 3 and multiplexed, including wavelengths of λ ₁ to λ _N , is demultiplexed for each wavelength in the AWG 10 through the input demultiplexing port 1, whereby N output inverses are output. It is output to the multiplexing ports 11, 12 and 13. The optical signal output to each demultiplexing port may be selectively dropped or added at the optical switches 30, 40, and 50 connected one-to-one to each port. The optical switches 30, 40, and 50 have a 2 × 2 structure, and when the switch is in the bar state, the input optical signal is bypassed immediately and the optical switch is in the cross state. The signals can be combined or branched. The channel signal separated for each wavelength is input and multiplexed to the input multiplexing ports 21, 22, and 23 of the AWG 20 connected to each switch, and output to the output multiplexing port 2.

역방향으로의 동작은 전술한 동작과 반대의 경로를 거치면서 일어난다. 역방향의 동작에서는 광신호의 진행 방향이 반대가 되므로, 전술한 과정의 출력 포트는 입력 포트가 되며 역다중화 포트는 다중화 포트가 된다. 먼저 광섬유(4)로 입력되며, λ*₁~λ*_N의 파장을 포함하여 다중화된 광신호는, 연결된 입력 역다중화 포트(2)를 통하여 AWG(20)에서 각각의 파장별로 역다중화되어, N개의 출력 역다중화 포트(21, 22, 23)로 출력된다. 각각의 역다중화 포트로 출력된 광신호는 전술한 하향 신호와 마찬가지로 각 포트에 일대일로 연결된 광스위치(30, 40, 50)에서 선택적으로 분기되거나 결합될 수 있다. 각각의 파장별로 분리된 채널 신호는 다수의 광스위치(30, 40, 50)와 연결된 AWG(10)의 입력 다중화 포트들(11, 12, 13)로 입력되어 다중화되며, 출력 다중화 포트(1)를 거쳐 광섬유(3)로 출력된다. Operation in the reverse direction occurs through a path opposite to the above-described operation. In the reverse operation, since the traveling direction of the optical signal is reversed, the output port of the above-described process becomes an input port and the demultiplexed port becomes a multiplexed port. First, the optical signal input to the optical fiber 4, and multiplexed optical signals including wavelengths of λ * ₁ to λ * _N is demultiplexed for each wavelength in the AWG 20 through the connected input demultiplexing port 2, It is output to the N output demultiplexing ports 21, 22, and 23. The optical signals outputted to the respective demultiplexed ports may be selectively branched or combined at the optical switches 30, 40, and 50 connected one-to-one to each port similarly to the above-described downlink signals. The channel signal separated for each wavelength is input and multiplexed to the input multiplexing ports 11, 12, and 13 of the AWG 10 connected to the plurality of optical switches 30, 40, and 50, and the output multiplexing port 1 It is output to the optical fiber 3 via.

전술한 양방향 전송 과정에서 하향 광신호의 파장 대역과 상향 광신호의 파장 대역은 서로 배열 도파로형 격자의 자유 스펙트럼 영역(Free Spectral Range, 이하 FSR)의 정수배 만큼 떨어져 있게 된다. 즉, 하향 광신호의 파장을 λ_I, 상향 광신호의 파장을 λ*_I라 할 경우 다음 수학식이 성립한다.In the above-described bidirectional transmission process, the wavelength band of the downlink optical signal and the wavelength band of the uplink optical signal are separated from each other by an integer multiple of the free spectral range (FSR) of the arrayed waveguide grating. That is, when the wavelength of the downlink optical signal is λ _I and the wavelength of the uplink optical signal is λ * _I , the following equation is established.

λ*_I= λ_I+ (m×FSR)λ * _I = λ _I + (m × FSR)

그러나, 전술한 종래 기술에 따른 양방향 광 분기 및 결합 다중화기는 두 개의 배열 도파로형 격자의 채널 파장이 정확히 일치하지 않을 경우, 누화로 인한 성 능저하의 문제가 있어 배열 도파로형 격자의 채널 파장이 동일하도록 제어해야 하는 단점이 있다. However, the bidirectional optical branching and coupling multiplexer according to the prior art described above has a problem of deterioration due to crosstalk when the channel wavelengths of the two arrayed waveguide gratings do not coincide exactly. Therefore, the channel wavelengths of the arrayed waveguide grating are the same. There is a disadvantage to control.

전술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해, 1개의 배열 도파로형 격자를 이용하여 루프백(loopback) 방식 또는 폴드백(foldback) 방식으로 경로를 이어 구성한 광 분기 및 결합 다중화기가 제안되었다. 그러나 루프백 방식의 광 분기 및 결합 다중화기는 본질적인 누화의 문제점을 가지고 있어, 누화로 인한 잡음으로 인하여 전송신호의 품질이 저하되는 것을 막을 수 없는 단점이 있다. 또한 폴드백 방식을 이용한 광 분기 및 결합 다중화기는, 전술한 루프백 방식의 단점인 누화를 억제하는 효과가 있으나 폴드백 경로를 이용하므로 수용 가능한 채널수가 1/2로 줄어드는 단점이 있다.In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, an optical branching and coupling multiplexer having a path configured in a loopback method or a foldback method using one array waveguide grating has been proposed. However, the loopback optical branching and coupling multiplexer has a problem of intrinsic crosstalk, and thus, there is a disadvantage in that the quality of a transmission signal cannot be prevented from being degraded due to noise due to crosstalk. In addition, the optical branching and coupling multiplexer using the foldback method has an effect of suppressing crosstalk, which is a disadvantage of the loopback method described above, but has a disadvantage in that the number of acceptable channels is reduced to 1/2 by using the foldback path.

전술한 종래 기술에 따른 광 분기 및 결합 다중화기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 누화가 적은 동시에 사용 가능한 채널수가 많은 양방향 광 분기 및 결합 다중화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a bidirectional optical branching and coupling multiplexer with a low number of crosstalks and a large number of usable channels.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 광 분기 및 결합 다중화기는, 입력 역다중화 포트로 입력된 다중화된 광신호를 파장에 따라 역다중화하여 복수 개의 출력 역다중화 포트로 출력하며, 상기 출력 역다중화 포트 들로 입력된 역다중화된 광신호를 다중화하여 상기 입력 역다중화 포트로 출력하는 배열 도파로형 격자; 상기 각 출력 역다중화 포트에 일대일로 연결되어, 역다중화된 상기 광신호를 광스위치를 거쳐 인접한 상기 출력 역다중화 포트에 입력하는 복수 개의 광순환기; 및 상기 각 광순환기 사이에 일대일로 연결되어, 역다중화된 상기 광신호에서 미리 설정된 파장의 채널을 분기 또는 결합하여, 분기 또는 결합된 상기 광신호를 인접한 상기 광순환기에 전달하는 복수 개의 광스위치를 포함하여 구성될 수 있다.The bidirectional optical splitter and combined multiplexer according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, demultiplexes the multiplexed optical signal input to the input demultiplexing port according to the wavelength and outputs the multiplexed output demultiplexing port to An arrayed waveguide grating for multiplexing the demultiplexed optical signal inputted to the output demultiplexing ports and outputting the multiplexed optical signal to the input demultiplexing port; A plurality of optical circulators connected in one-to-one connection to each output demultiplexing port and inputting the demultiplexed optical signal to an adjacent output demultiplexing port through an optical switch; And a plurality of optical switches connected one-to-one between each optical circulator, branching or combining channels having a predetermined wavelength in the demultiplexed optical signal, and transferring the branched or combined optical signals to the adjacent optical circulators. It can be configured to include.

본 발명의 다른 관점에 따른 양방향 광 분기 및 결합 다중화 방법은, 입력 역다중화 포트로 입력된 다중화된 광신호를, 파장에 따라 역다중화하여 복수 개의 출력 역다중화 포트로 출력하는 단계; 역다중화되어 출력된 상기 광신호에서 미리 설정된 파장의 채널을 분기 또는 결합하는 단계; 상기 미리 설정된 채널이 분기 또는 결합된 상기 광신호를, 인접한 상기 출력 역다중화 포트로 전달하는 단계; 및 상기 출력 역다중화 포트로 전달된 상기 광신호를 다중화하여, 입력된 상기 입력 역다중화 포트와 상이한 입력 역다중화 포트로 전송하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a bidirectional optical branching and combined multiplexing method comprising: demultiplexing a multiplexed optical signal input to an input demultiplexing port according to a wavelength and outputting the multiplexed optical signal to a plurality of output demultiplexing ports; Branching or combining channels having a predetermined wavelength in the demultiplexed and output optical signal; Transferring the optical signal to which the predetermined channel is branched or combined, to the adjacent output demultiplexing port; And multiplexing the optical signal transmitted to the output demultiplexing port, and transmitting the multiplexed optical signal to an input demultiplexing port different from the input demultiplexing port.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능이나 구성에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 경우에는 이를 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, the description of related known functions or configurations will be omitted when the description may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 분기 및 결합 다중화기를 도시한 구 성도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광 분기 및 결합 다중화기는 3×N 배열 도파로형 격자(310) 및 N+1개의 광순환기(320, 330, 340, 350, 360)를 포함할 수 있다. 3×N 배열 도파로형 격자(310)는 좌측에 3개의 입력 역다중화 포트(311, 312, 313) 및 우측에 N개의 출력 역다중화 포트(314, 315)를 포함할 수 있다. 2 is a diagram illustrating an optical branching and a coupling multiplexer according to an embodiment of the present invention. The optical branching and coupling multiplexer according to an embodiment of the present invention may include a 3 × N arrayed waveguide grating 310 and N + 1 optical circulators 320, 330, 340, 350, and 360. The 3 × N array waveguide grating 310 may include three input demultiplexing ports 311, 312, 313 on the left side and N output demultiplexing ports 314, 315 on the right side.

광순환기(330, 340, 350, 360)는 배열 도파로형 격자(310)에서 출력된 광신호의 방향을 전환하여 전달하는 역할을 수행한다. 예컨대, 광순환기 C_i(350)의 제2 포트는 배열 도파로형 격자(310)의 역다중화 포트 i'에 일대일로 연결되며, 광순환기(350)의 제3 포트는 2×2 스위치 S_i(345)와 연결되어 스위치의 상태에 따라 광신호를 분기 및 결합하거나 바이패스한다. 광순환기(350)의 제1 포트는 스위치 S_i ₊₁과 연결된다.The optical circulators 330, 340, 350, and 360 serve to change the direction of the optical signal output from the arrayed waveguide grating 310 and transmit the same. For example, the second port of the optical circulator C _i 350 is connected one-to-one to the demultiplexing port i ′ of the arrayed waveguide grating 310, and the third port of the optical circulator 350 is connected to the 2 × 2 switch S _i ( 345 to branch and couple or bypass the optical signal according to the state of the switch. The first port of the optical circulator 350 is connected to the switch S _i _{+ 1} .

우선 도면을 참조하여 하향신호의 분기 및 결합 동작을 살펴본다. 광섬유(321)로 입력되며, λ₁~λ_N 의 파장이 다중화된 광신호는, 연결된 광순환기(320)의 제2 포트로 입력되어 제3 포트로 출력된다. 출력된 광신호는 광순환기(320)의 제3 포트와 연결된 AWG(310)의 입력 역다중화 포트(311)를 지나 AWG(310)에서 각각의 파장별로 역다중화되며, N개의 출력 역다중화 포트(1',2',…,N')로 출력된다. 이때, 역다중화 포트 i'에서 출력되는 광신호는 λ_i의 파장을 갖는다. 각각의 역다중화 포트로 출력된 광신호는, 각 포트에 일대일로 연결된 광순환기(330, 340, 350, 360)의 제2 포트로 입력된다. First, the branching and combining operations of the downlink signal will be described with reference to the drawings. The optical signal input to the optical fiber 321 and multiplexed with wavelengths of λ ₁ to λ _N is input to the second port of the connected optical circulator 320 and output to the third port. The output optical signal is demultiplexed for each wavelength in the AWG 310 through the input demultiplexing port 311 of the AWG 310 connected to the third port of the optical circulator 320, and the N output demultiplexing ports ( 1 ', 2', ..., N '). At this time, the optical signal output from the demultiplexing port i 'has a wavelength of λ _i . The optical signal output to each demultiplexing port is input to the second port of the optical circulators 330, 340, 350 and 360 connected one-to-one to each port.

광순환기(330, 340, 350, 360)의 제2 포트로 입력된 광신호는 제3 포트로 출력되어, 각 광순환기(330, 340, 350, 360) 사이마다 일대일로 연결된 광스위치(335, 345, 365)로 입력된다. 광스위치는 2×2 구조로서, 바(bar)상태에서는 광신호를 바이패스(bypass)하고, 크로스(cross)상태에서는 광신호를 결합하거나 분기할 수 있다. 예컨대, 스위치 S₁(345)는 크로스 상태이므로 광신호를 분기하거나 결합할 수 있으며, 스위치 S₂(335)는 바 상태이므로 광신호를 바이패스하여 광순환기 C₁(330)의 제1 포트로 전달한다.The optical signal input to the second port of the optical cycler (330, 340, 350, 360) is output to the third port, the optical switch 335, connected one-to-one between each optical cycler (330, 340, 350, 360) 345, 365). The optical switch has a 2 × 2 structure, and bypasses an optical signal in a bar state, and couples or branches an optical signal in a cross state. For example, since the switch S ₁ 345 is in a cross state, the light signal may be branched or combined, and since the switch S ₂ 335 is in a bar state, the switch S ₁ 345 bypasses the optical signal to the first port of the optical circulator C ₁ 330. To pass.

광스위치(335, 345, 365)를 지난 각각의 광신호는 연결된 광순환기(330, 340, 350)의 제1 포트로 입력되어 제2 포트로 출력된다. 다수의 광순환기(330, 340, 350)의 제2 포트로 출력되며, 각각 λ₁,λ₂…λ_N의 파장을 가지는 광신호는 다시 복수 개의 출력 역다중화 포트(N', 1',… ,N-1')로 입력되어 AWG(310)에서 다중화된다. Each optical signal passing through the optical switches 335, 345, and 365 is input to the first port of the connected optical circulators 330, 340, and 350, and is output to the second port. Are output to the second ports of the plurality of optical circulators 330, 340, and 350, and λ ₁ , λ ₂ . The optical signal having a wavelength of λ _N is again input to a plurality of output demultiplexing ports N ′, 1 ′,..., N−1 ′ and multiplexed in the AWG 310.

AWG(310)의 i번째 출력 역다중화 포트(i')에서 출력되어 λ_i 의 파장을 가진 신호는, 출력 역다중화 포트(i')에 연결된 광순환기(350), 광스위치(345) 및 광순환기(340)를 거쳐 i-1 번째 출력 역다중화 포트(i-1')로 입력된다. 따라서, 광순환기 및 광스위치를 거치면서 각 출력 역다중화 포트로 입력되는 파장은 한 채널씩 증가하게 되고, AWG(310)의 라우팅(routing) 특성에 의하여 각 역다중화 포트로 입 력되어 다중화된 광신호는 입력될 때와는 달리, AWG(310)의 입력 역다중화 포트 중 제2 포트(312)로 출력된다. The signal output from the i-th output demultiplexing port (i ') of the AWG 310 and having a wavelength of λ _i is connected to the optical circulator 350, the optical switch 345, and the optical signal connected to the output demultiplexing port (i'). It is input to the i-th output demultiplexing port (i-1 ') via the circulator 340. Accordingly, the wavelength input to each output demultiplexing port increases by one channel while passing through the optical circulator and the optical switch, and is input to each demultiplexing port and multiplexed by the routing characteristic of the AWG 310. Unlike when input, the signal is output to the second port 312 of the input demultiplexing port of the AWG (310).

다음으로 도면을 참조하여 상향 신호의 분기 및 결합 과정을 살펴본다. 광섬유(322)로 입력되며, λ*₁~λ*_N의 파장을 포함하여 다중화된 광신호는 연결된 입력 역다중화 포트(312)를 지나 AWG(310)에서 각각의 파장별로 역다중화되어 N 개의 출력 역다중화 포트(1', 2', ... N')로 출력된다. 이때, AWG(310)의 제2 입력 역다중화 포트(312)로 입력되었기 때문에, AWG(310)의 라우팅 특성에 의하여 출력 역다중화 포트 i'에서 출력되는 광신호는 λ*_i+1의 파장을 갖게 된다. 각각의 역다중화 포트로 출력된 광신호는 하향 신호와 마찬가지로, 각 포트에 일대일로 연결된 광순환기(330, 340, 350, 360)를 통과하며, 광스위치(335, 345, 365, 375)에서 선택적으로 분기하거나 결합될 수 있다.Next, the process of branching and combining uplink signals will be described with reference to the drawings. The optical signal input to the optical fiber 322 and including the wavelengths of λ * ₁ to λ * _N is demultiplexed for each wavelength in the AWG 310 through the connected input demultiplexing port 312 and is N. Are output to the two output demultiplexing ports (1 ', 2', ... N '). At this time, since it is input to the second input demultiplexing port 312 of the AWG 310, the optical signal output from the output demultiplexing port i 'by the routing characteristic of the AWG 310 has a wavelength of λ * _{i + 1} Will have The optical signal output to each demultiplexing port passes through the optical circulators 330, 340, 350 and 360 connected one-to-one to each port similarly to the downlink signal, and is optional in the optical switches 335, 345, 365 and 375. Can be branched or combined.

광스위치(335, 345, 365, 375)를 통과하면서 바이패스되거나 결합된 각각의 광신호는, 광스위치(335, 345, 365, 375)에 연결된 광순환기(330, 340, 350, 360)의 제1 포트로 입력되어 제2 포트로 출력된다. 다수의 광순환기(330, 340, 350, 360)의 제2 포트로 출력되며, 각각 λ*₁,λ*₂…λ*_N의 파장을 갖는 광신호는 다시 복수 개의 출력 역다중화 포트(1',…,N-1')로 입력되어 AWG(310)에서 다중화된다. Each optical signal that is bypassed or coupled while passing through the optical switches 335, 345, 365, and 375 is connected to the optical cyclers 330, 340, 350, and 360 connected to the optical switches 335, 345, 365, and 375. It is input to the first port and output to the second port. Is output to a plurality of second optical ports of the circulator (330, 340, 350, 360), respectively, λ * _1, λ * ₂ ... An optical signal having a wavelength of λ * _N is again input to a plurality of output demultiplexing ports 1 ',..., N-1' and multiplexed in the AWG 310.

AWG(310)의 i번째 역다중화 포트(i')에서 출력되어 λ*_i+1 의 파장을 가진 신호는, 출력 역다중화 포트(i')에 연결된 광순환기(350), 광스위치(345) 및 광순환 기(340)를 거쳐 i-1 번째 역다중화 포트(i-1')로 입력된다. 따라서, 광순환기 및 광스위치를 거치면서 각 포트로 입력되는 파장은 한 채널씩 증가하게 되고, 하향 신호의 경우와 마찬가지로 AWG(310)의 라우팅 특성에 의하여, 각 역다중화 포트로 입력되어 다중화된 광신호는 입력될 때와는 달리 AWG(310)의 입력 역다중화 포트 중 제3 포트(313)로 출력된다. 출력된 다중화된 광신호는 제3 포트(313)에 연결된 광순환기(320)의 제1 포트로 입력되며, 광순환기(320)는 광신호를 광순환기(320)의 제2 포트로 출력하여 제2 포트에 연결된 광선로(321)에 인가한다.The signal output from the i-th demultiplexing port i 'of the AWG 310 and having a wavelength of λ * _{i + 1} is connected to an optical circulator 350 and an optical switch 345 connected to the output demultiplexing port i'. And an i-1 th demultiplexing port (i-1 ') via the optical circulator 340. Accordingly, the wavelength input to each port through the optical circulator and the optical switch is increased by one channel, and as in the case of the downlink signal, the optical signals input to each demultiplexed port and multiplexed by the routing characteristics of the AWG 310 are thus increased. Unlike when input, the signal is output to the third port 313 of the input demultiplexing port of the AWG 310. The output multiplexed optical signal is inputted to the first port of the optical circulator 320 connected to the third port 313, and the optical circulator 320 outputs the optical signal to the second port of the optical circulator 320. 2 is applied to the light path 321 connected to the port.

전술한 양방향 전송 과정에 사용되는 하향 광신호 파장대역과 상향 광신호 파장대역은 서로 배열 도파로형 격자(310)의 자유 스펙트럼 영역의 정수배 만큼 떨어져 있다. 즉, 하향 광신호의 파장을 λ_I, 상향 광신호의 파장을 λ*_I라 할 경우 다음 수학식이 성립한다.The downlink optical signal wavelength band and the uplink optical signal wavelength band used in the above-described bidirectional transmission process are separated from each other by an integer multiple of the free spectral region of the arrayed waveguide grating 310. That is, when the wavelength of the downlink optical signal is λ _I and the wavelength of the uplink optical signal is λ * _I , the following equation is established.

λ*_I= λ_I+1+ (m×FSR)λ * _I = λ _{I + 1} + (m × FSR)

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광 분기 및 결합 다중화기에서, 16개 채널의 광신호를 다중화한 후 입력포트로 인가한 경우 입력포트로 인가된 광신호(410), 7번 채널 분기한 신호(430) 및 7번 채널 분기 후 출력포트로 나오는 나머지 광신호(420)를 측정한 스펙트럼을 도시한 그래프이다. 최상단의 그래프(410)은 모든 채 널의 신호를 포함하는 입력 신호를 의미한다. 중간에 도시된 나머지 신호 그래프(420)는 7번 채널만을 분기한 후 나머지 신호를 나타낸 것이며, 7번 채널 영역은 파워가 낮은 것을 알 수 있다. 최하단에 도시된 그래프(430)는 분기된 7번 채널의 신호를 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에서 광 분기 및 결합 다중화기의 손실은 약 12dB로 측정되었는데, 이는 손실이 적은 배열 도파로형 격자를 사용할 경우 더 낮아질 수 있다.3 is a view illustrating an optical signal 410 applied to an input port and a seventh channel branching when an optical signal of 16 channels is multiplexed and applied to an input port in the optical branching and coupling multiplexer according to an embodiment of the present invention. This is a graph showing the spectrum of the signal 430 and the remaining optical signal 420 coming out of the output port after the seventh branch of the channel. The graph 410 at the top refers to an input signal including the signals of all channels. The remaining signal graph 420 shown in the middle shows the remaining signals after branching only the seventh channel, and it can be seen that the seventh channel region has low power. The graph 430 shown at the bottom represents the signal of the seventh channel for branching. In one embodiment of the present invention, the loss of the optical branch and coupling multiplexer was measured to be about 12 dB, which can be lowered when using a low loss array waveguide grating.

도 4는 본 발명에 따른 광 분기 및 결합 다중화기를 사용하여 각 채널을 분기한 경우의 출력을 백투백(back-to-back) 연결 방식에 의하여 측정한 출력과 비교한 비트 오율(BER: Bit Error Rate) 곡선을 도시한 그래프이다. 본 발명의 실시예에 의하여 분기된 출력은 검은 색의 사각형들을 연결한 직선(510)으로 도시되며, 백투백 방식에 의한 출력은 하얀 색의 사각형들을 연결한 직선(520)으로 도시된다. 도시된 그래프에서, 본 발명에 따른 광 분기 및 결합 다중화기를 사용할 경우 발생하는 출력의 감소량은 무시할 수 있을 만큼 적다는 것을 알 수 있다.4 is a bit error rate (BER) comparing an output obtained when branching each channel using an optical branching and a combined multiplexer according to the present invention with an output measured by a back-to-back connection method. ) Is a graph showing the curve. The output branched by the embodiment of the present invention is shown by a straight line 510 connecting the black squares, and the output by the back-to-back method is shown by a straight line 520 connecting the white squares. In the graph shown, it can be seen that the amount of reduction in output generated when using the optical branching and coupling multiplexers according to the present invention is negligibly small.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따라 구성된 양방향 광 분기 및 결합 다중화기는 하나의 배열 도파로형 격자만을 사용하기 때문에 구성이 간단하고 경제적이다. 또한 폴드백 경로를 사용하기 때문에 누화의 영향을 최소화 할 수 있고, 동시에 원하는 채널을 분기 또는 결합하는 것이 가능하여 채널을 재구성할 수 있는 이점을 가진다. As mentioned above, the bidirectional optical branching and coupling multiplexer constructed in accordance with the present invention is simple and economical in construction since it uses only one arrayed waveguide type grating. In addition, because the foldback path is used, the effect of crosstalk can be minimized, and at the same time, it is possible to branch or combine a desired channel, which has the advantage of reconfiguring the channel.

이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상 은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은, 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.While specific embodiments of the present invention have been illustrated and described, the technical spirit of the present invention is not limited to the accompanying drawings and the above description, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art, and variations of this form will be regarded as belonging to the claims of the present invention without departing from the spirit of the present invention.

본 발명에 따라 구성된 배열 도파로형 격자, 복수 개의 광순환기 및 복수 개의 광 스위치를 포함하는 광 분기 및 결합 다중화기는 구현이 간단하고 경제적이다. 또한 종래 기술 중 루프백 방식 광 분기 및 결합 다중화기의 단점인 누화문제를 해결할 수 있으며, 폴드백 방식의 광 분기 및 결합 다중화기에 비해 사용 가능한 채널 수가 두 배로 늘어나는 효과가 있다.Optical branching and coupling multiplexers comprising an arrayed waveguide grating, a plurality of optical circulators and a plurality of optical switches constructed in accordance with the present invention are simple and economical to implement. In addition, the crosstalk problem, which is a disadvantage of the loopback optical splitter and coupled multiplexer, can be solved, and the number of available channels can be doubled compared to the foldback optical splitter and coupled multiplexer.

Claims

A first to third input demultiplexing ports and a plurality of output demultiplexing ports, and demultiplexing the multiplexed optical signal input to the first and second input demultiplexing ports according to a wavelength to the output demultiplexing port. A 3xN array waveguide grating for outputting and multiplexing a demultiplexed optical signal input to the output demultiplexing ports and outputting the multiplexed optical signals to the second and third input demultiplexing ports;

A plurality of output optical circulators connected one-to-one to each output demultiplexing port;

A plurality of optical switches connected between the respective output optical cyclers and branching or combining the optical signals of a predetermined channel in the demultiplexed optical signal; And

A first through third port, said first port being connected to said third input demultiplexing port of said arrayed waveguide grating, said third port being said first input demultiplexing port of said arrayed waveguide grating. An input photocirculator connected to the

The input optical circulator outputs the multiplexed optical signal input through the second port to the third port, outputs the multiplexed optical signal input through the first port to the second port,

Each optical switch is connected by the optical switch and bidirectional optical branching and coupling characterized in that for transmitting the optical signal of one of the output optical circulator adjacent to each other via the optical switch to the other output optical circulator. Multiplexer.

delete

The method of claim 1,

The plurality of output demultiplexing ports, the plurality of output optical circulators, and the plurality of optical switches are each N;

The i th output optical cycler inputs the optical signal outputted from the i th output demultiplexing port to the i-1 th output demultiplexing port via the i th optical switch, and i is equal to or greater than 2 or less. Is a natural number,

And the first optical output circuit inputs the optical signal output from the first output demultiplexing port to the Nth output demultiplexing port through the first optical switch.

The method of claim 1,

The plurality of output demultiplexing ports and the plurality of optical switches are each N;

The i th optical switch branches or combines the optical signal of a predetermined channel in the optical signal of the output optical circulator connected to the i th output demultiplexing port, thereby outputting the i-1 th output Controlled to deliver to the output optical circulator connected to a demultiplexing port, wherein i is a natural number equal to or greater than 2 and equal to or less than N

The first optical switch branches or combines the optical signal of a predetermined channel in the optical signal of the output optical circulator connected to the first output demultiplexing port, thereby branching or combining the optical signal by the Nth output demultiplexing. Bidirectional optical branching and coupling multiplexer characterized in that it is controlled to deliver to the output optical circulator connected to the port.

delete

The method of claim 1,

And wherein the free spectral spacing of the arrayed waveguide grating is equal to the wavelength spacing between the channels multiplied by the number of channels.

In the bidirectional optical splitting and coupling multiplexing method using the bidirectional optical splitting and coupling multiplexer according to claim 1,

Outputting demultiplexed optical signals to the plurality of output demultiplexed ports by demultiplexing the multiplexed optical signals inputted to the first and second input demultiplexed ports of the arrayed waveguide grating according to a wavelength;

Branching or combining the demultiplexed optical signal of a predetermined channel from the demultiplexed optical signal output from each output demultiplexed port;

Transferring the branched or combined demultiplexed optical signals from one output demultiplexing port of the output demultiplexing ports connected to each other by the respective optical switches to another output demultiplexing port;

Multiplexing the demultiplexed optical signals transmitted to each output demultiplexing port and outputting the demultiplexed optical signals to the second and third input demultiplexing ports, and outputting them to an input demultiplexing port different from the input demultiplexing port; And

And redirecting an optical signal output from the third input demultiplexing port of the arrayed waveguide grating using the input optical circulator.

The method of claim 7, wherein

The branching or combining may include branching or combining the demultiplexed optical signal output from one or more preset ports among the plurality of output demultiplexing ports, and demultiplexing the output except the preset one or more ports. And transmitting the demultiplexed optical signal outputted from the port.

The method of claim 7, wherein

The plurality of output demultiplexing port is N,

The delivering step,

transferring the demultiplexed optical signal outputted from the i-th output demultiplexing port and branched or coupled to the i-th output demultiplexing port; And

Delivering the demultiplexed optical signal output from the first output demultiplexing port branched or coupled to an N th output demultiplexing port,

I is a natural number equal to or greater than 2 and less than or equal to N;