KR100993500B1 - 모듈러 전-광 회선 분배기 - Google Patents

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Abstract

전-광, 광 회선 분배기는 제 1 및 제 2 복수의 다중 포트 광 디바이스를 포함한다. 제 1 복수의 다중 포트 광 디바이스 각각은 WDM 광 신호를 수신하기 위한 적어도 하나의 입력 포트와, 광 신호의 많은 파장 성분 중 하나를 선택적으로 수신하기 위한 복수의 출력 포트를 갖는다. 제 2 복수의 다중 포트 광 디바이스 각각은 광 신호의 많은 파장 성분 중 하나를 선택적으로 수신하기 위한 복수의 입력 포트와, 광 신호의 많은 파장 성분 중 하나를 선택적으로 수신하기 위한 적어도 하나의 출력 포트를 갖는다. 제 1 또는 제 2 복수의 다중 포트 광 디바이스 중 적어도 하나는 그 밖의 다른 파장 성분과 독립적으로 모든 파장 성분을 라우팅할 수 있는 전-광 스위치이다. 제 2 복수의 다중 포트 광 디바이스의 복수의 입력 포트는 제 1 복수의 다중 포트 광 디바이스의 복수의 출력 포트 중 각 하나에 광학적 결합된다.

Description

모듈러 전-광 회선 분배기{MODULAR ALL-OPTICAL CROSS-CONNECT}
본 출원은 "재구성가능한 광학 시스템"이라는 명칭으로 2001년 3월 16일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 60/276,310에 대해 우선권의 이득을 청구한다.
본 발명은 일반적으로 파장 분할 멀티플렉싱 광 통신 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로, 파장 분할 멀티플렉싱 광 통신 시스템에 사용될 수 있는 모듈러 전-광 회선 분배기(modular all-optical cross-connect)에 관한 것이다.
파장 분할 멀티플렉싱(WDM: Wavelength Division Multiplexing)은 데이터 및 음성 트래픽 응용에서 급속한 성장을 지원하기 위해 광섬유 네트워크의 용량을 증가시키기 위한 접근법으로서 조사되어 왔다. WDM 시스템은 복수의 광 신호 채널을 이용하는데, 각 채널에는 특정 채널 파장이 할당된다. WDM 시스템에서, 신호 채널이 생성되고, 멀티플렉싱되고, 단일 파장에 걸쳐 송신되고, 각 채널 파장을 전용 수신기로 개별적으로 라우팅(route)하도록 디멀티플렉싱된다. 도핑된 광섬유 증폭기(doped fiber amplifier)와 같은 광 증폭기의 사용을 통해, 복수의 광 채널은 동시에 직접 증폭되어, 장거리 광 시스템에서 WDM 시스템의 사용을 용이하게 한다.
최근에, 재구성도(degree of reconfigurability)를 제공하는 스위칭 소자는 이용가능하다. 이러한 재구성가능한 광 소자는, 주어진 파장이 수요에서의 변화를 수용하거나 네트워크 고장 주위에 서비스를 복구하기 위해 필요한 만큼 네트워크의 토폴로지(topology)를 효과적으로 재구성하도록 라우팅되는 경로를 동적으로 변화시킬 수 있다. 재구성가능한 광 소자의 예는 광 애드/드롭 멀티플렉서(OADM: Optical Add/Drop Multiplexer) 및 광 회선 분배기(OXC: Optical Cross-Connect)를 포함한다. OADM은 WDM 신호로부터 하나 이상의 파장 성분을 분리 또는 드롭하는데 사용되며, 상기 WDM 신호는 그 다음에 상이한 경로로 향하게 된다. 몇몇 경우에서, 드롭된 파장이 공통 광섬유 경로로 향하고, 다른 경우에서, 각 드롭된 파장은 자체 광섬유 경로로 향한다. OXC는, 사실상 임의의 배열에서 다중 WDM 입력 신호의 성분을 임의의 수의 출력 경로로 재분배할 수 있는 OADM보다 더 융통성있는 디바이스이다. 도 1은, N개의 채널 또는 파장(λ1 내지 λN)을 갖는 WDM 신호를 각각 전달할 수 있는 2개의 입력 포트(1011 및 1012) 및 출력 포트(1031 및 1032)를 구비하는 종래의 회선 분배기(100)를 도시한다. 각 WDM 입력 및 출력 포트는 각각 디멀티플렉서 및 멀티플렉서에 결합된다. 특히, 회선 분배기(100)는 디멀티플렉서(1051 및 1052) 및 멀티플렉서(1071 및 1072)를 포함한다. 회선 분배기(100)는 또한 M×M 스위칭 구조(109)를 포함하며, 여기서 M은 WDM 입/출력 포트(m)의 수의 N배이다. 도 1에 도시된 예에서, M은 2N이다. 전형적으로, 스위칭 구조(109)는 디지털 회선 분배기와 같은 전자 스위칭 코어이지만, 현재 고용량 광 시스템에 대해, 이것은 광 스위칭 시스템으로 대체된다.
공교롭게도, 현재 OXC의 광 스위치가 비교적 높은 삽입 손실을 갖기 때문에, 상기 광 스위치는 회선 분배기 안팎으로 광-전자(optical-to- electrical) 인터페이스 및 재생기(regenerator)를 필요로 한다. 이러한 재생기가 삽입 손실 문제를 해결하고, 신호가 스위칭 구조를 횡단할 때 신호의 파장 변환을 효과적으로 허용하더라도, 재생기가 네트워크에 사용되는 각각 모든 파장에 대해 필요하기 때문에 기존의 고가의 스위칭 구조의 비용을 실질적으로 추가한다.
전술한 종래의 OXC의 다른 한계는, OXC가 초기에 설치되고 동작가능한 후에 때때로 그러한 추가 용량이 필요할 때 입력 및 출력 포트의 수를 증가시키는 것이 어렵다는 점이다. 그러한 모듈 방식을 제공하기 위해, 초기에 설치된 스위칭 구조(109)는 최대 예측 용량을 포함해야 하며, 그 이유는, 최대 예측 용량을 포함하지 않으면 연결부의 손실 및 수가 너무 빨리 증가하기 때문이다. 달리 말하면, 자체적으로 모듈인 M×M 스위칭 구조를 제공하는 것은 실용적이지 않다. 이러한 한계는, 디멀티플렉서를 패키징(packaging)하고, 추가적으로 설치될 수 있는 모듈에서 M×M 스위칭 구조 외부에 검출기를 감시함으로써 약간 완화될 수 있지만, 스위칭 구조가 OXC에서 가장 고가의 구성요소이기 때문에, 모듈인 종래의 OXC를 제공하는 장점은 한정된다.
따라서, 모듈의 기능이 비교적 쉽고 비용이 적게 드는 방식으로 제공될 수 있는 저 손실 광 회선 분배기를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라, 제 1 및 제 2 복수의 다중 포트 광 디바이스를 포함하는 전-광의 광 회선 분배기가 제공된다. 각 제 1 복수의 다중 포트 광 디바이스는 WDM 광 신호를 수신하기 위한 적어도 하나의 입력 포트와, 광 신호의 많은 파장 성분 중 하나를 선택적으로 수신하기 위한 복수의 출력 포트를 구비한다. 각 제 2 복수의 다중 포트 광 디바이스는 광 신호의 많은 파장 성분 중 하나를 선택적으로 수신하기 위한 복수의 입력 포트와, 광 신호의 많은 파장 성분 중 하나를 선택적으로 수신하기 위한 적어도 하나의 출력 포트를 구비한다. 제 1 또는 제 2 복수의 다중 포트 광 디바이스 중 적어도 하나는 그 밖의 다른 파장 성분과 독립적으로 모든 파장 성분을 라우팅할 수 있는 전-광 스위치이다. 제 2 복수의 다중 포트 광 디바이스의 복수의 입력 포트는 제 1 복수의 다중 포트 광 디바이스의 복수의 출력 포트 중 각 하나에 광학적 결합된다.
본 발명의 하나의 양상에 따라, 복수의 다중 포트 광 디바이스는 그 밖의 다른 파장 성분과 독립적으로 모든 파장 성분을 라우팅할 수 있는 전-광 스위치이다. 대안적으로, 복수의 다중 포트 광 디바이스 중 하나는 광 결합기일 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따라, 전-광 스위치는, 입력 포트에서 수신된 복수의 파장 성분 중에서 채널 파장을 각각 선택하는 복수의 파장 선택 소자를 포함한다. 복수의 광 소자는 각각 복수의 파장 선택 소자에 연관된다. 각 광 소자는 연관된 파장 선택 소자에 의해 선택되는 선택된 파장 성분 중 하나를 모든 다른 채널 파장과 독립적으로 출력 포트들 중 임의의 하나의 출력 포트로 향하게 한다.
본 발명의 다른 양상에 따라, m개의 재구성가능한 전-광 스위치의 제 1 세트를 포함하는 전-광의 광 회선 분배기가 제공되며, 여기서 m은 ≥3이다. 각 재구성가능한 스위치는 WDM 광 신호의 하나 이상의 파장 성분을 수신하기 위한 적어도 (m+1)개의 사전 배열된 포트를 갖는다. 재구성가능한 스위치는 그 밖의 다른 파장 성분과 독립적으로 임의의 파장 성분을 하나의 사전 배열된 포트로부터 사전 배열된 포트 중 임의의 나머지 포트로 선택적으로 향하게 한다. 각각 WDM 광 신호의 하나 이상의 파장 성분을 수신하기 위한 적어도 (m+1)개의 특정 포트를 갖는 m개의 재구성가능한 전-광 스위치의 제 2 세트가 또한 제공된다. 제 2 세트에서의 재구성가능한 스위치는 그 밖의 다른 파장 성분과 독립적으로 임의의 파장 성분을 하나의 특정 포트로부터 특정 포트 중 임의의 나머지 포트로 라우팅한다. 스위치의 제 1 세트에서 각 재구성가능한 스위치의 사전 배열된 포트 각각은 스위치의 제 2 세트에서 상이한 재구성가능한 스위치의 특정 포트에 광학적 결합된다.
모듈의 기능이 비교적 쉽고 비용이 적게 드는 방식으로 제공될 수 있는 저 손실 광 회선 분배기를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라, 재구성가능한 스위칭 소자를 사용하는 전-광 모듈러 OXC가 제공되는데, 상기 재구성가능한 스위칭 소자는 멀티플렉싱/디멀티플렉싱 기능 및 파장-선택 라우팅 기능 양쪽 모두 수행하는 전-광 스위칭 소자이다. 그 결과, 본 발명은 전술한 종래의 OXC가 필요로 하는 별도의 멀티플렉싱/디멀티플렉싱 소자 및 스위칭 소자에 대한 필요성을 제거한다. 본 발명이 그러한 재구성가능한 스위칭 소자를 사용하기 때문에, OXC의 용량은 모듈 방식으로 증가될 수 있다. 더욱이, 전-광 재구성가능한 스위치는, 전술한 종래의 OXC보다 훨씬 더 낮은 삽입 손실을 갖고 비용이 적게 드는 OXC를 제공하도록 배열될 수 있다.
본 발명에 사용될 수 있는 전-광 재구성가능한 광 스위치에 대한 다양한 예는, 전체로서 참고용으로 병합되는 미국 특허 출원 번호(09/571,833), 및 특히 상기 인용문의 도 2 내지 4에 기재되어 있다. 여기에 기재된 재구성가능한 스위칭 소자는 임의의 전기-광 변환에 대한 필요 없이 다른 파장의 라우팅과 독립적으로 임의의 파장 성분을 임의의 입력 포트로부터 임의의 출력 포트로 선택적으로 향하게 할 수 있다. 추가 기능을 제공하는 또 다른 전-광 재구성가능한 광 스위치는, 전체로서 참고용으로 병합되는 미국 특허 출원 번호(09/691,812)에 기재되어 있다. 이러한 인용문은, 각자 모든 파장 성분이 제약 없이 임의의 주어진 포트로부터 임의의 다른 포트로 향할 수 있는 광 스위칭 소자를 기재한다. 더 구체적으로, 대부분의 광 스위치와 달리, 이러한 스위치는 입력 포트의 서브셋과 출력 포트의 서브셋 사이, 또는 출력 포트의 서브셋과 입력 포트의 서브셋 사이에 연결을 제공하도록 한정되지 않는다. 오히려, 이러한 스위치는 동일한 서브셋 내의 2개의 포트(입력 또는 출력) 사이의 연결을 또한 제공할 수 있다. 본 발명이 전술한 임의의 재구성가능한 광 스위치를 사용할 수 있지만, 미국 특허 출원 번호(09/691,812)에 기재된 광 스위치는 예시적인 재구성가능한 광 스위치의 역할을 하고, 이에 따라, 이러한 스위치를 연결하는 추가적인 세부 사항은 도 2와 관련하여 아래에 제시될 것이다. 물론, 본 발명이, 임의의 입력 포트 상에 수신된 임의의 파장 성분이 다른 파장의 라우팅과 독립적으로 임의의 출력 포트로 선택적으로 향할 수 있는 임의의 재구성가능한 광 스위치를 사용하는 전-광 모듈러 OXC에 동일하게 적용가능하다는 것을 당업자는 인식할 것이다.
도 2에서, 재구성가능한 광 스위치(300)는 광 투명 기판(308)과, 복수의 유전 박막 필터(301, 302, 303, 304)와, 복수의 시준 렌즈 쌍(321, 322, 323, 324)과, 복수의 경사가능(tiltable) 미러(315, 316, 317, 318)와, 복수의 출력 포트(3401, 3402, ...340n)를 포함한다. 제 1 필터 어레이는 박막 필터(301 및 303)로 구성되고, 제 2 필터 어레이는 박막 필터(302 및 304)로 구성된다. 시준 렌즈 쌍(321 내지 324) 및 경사가능 미러(315 내지 318) 중 개별적인 것은 각 박막 필터와 연관된다. 연관된 시준 렌즈 쌍 및 경사가능 미러와 함께 각 박막 필터는 협대역 자유 공간 스위치, 즉 상이한 경로를 따라 개별적인 채널 또는 파장 성분을 라우팅하는 스위치를 효과적으로 형성한다. 경사가능 미러는 MEMS(microelectromechanical system: 초소형 전자 기계 시스템)와 같은 초소형 미러이다. 대안적으로, 다른 메커니즘은 예를 들어 압전 구동기(piezoelectric actuator)와 같이 미러의 위치를 제어하는데 사용될 수 있다.
동작시, 상이한 파장(λ1, λ2, λ3, λ4)으로 구성된 WDM 광 신호는 광 입력 포트(340)로부터 시준기 렌즈(314)로 향한다. WDM 신호는 기판(308)을 횡단하고, 박막 필터(301)에 의해 수신된다. 박막 필터(301)의 특성에 따라, 파장(λ1)을 갖는 광 성분은 박막 필터(301)에 투과되는 한편, 다른 파장 성분은 반사되어 기판(308)을 거쳐 박막 필터(302)로 향한다. 박막 필터(301)를 투과하는 파장 성분(λ1)은 시준 렌즈(321)에 의해 경사가능 미러(315)에 수렴된다. 경사가능 미러(315)는, 파장 성분(λ1)이, 파장 성분(λ1)을 모두 반사시키는 박막 필터(302 내지 304)를 거쳐 미러로부터 출력 포트(3401 내지 340n) 중 선택된 출력 포트로 반사되도록 위치된다. 파장 성분을 수신하도록 선택되는 특정 출력 포트는 미러(315)의 특정 방위를 결정할 것이다.
전술한 바와 같이, 나머지 파장 성분(λ2, λ3, λ4)은 박막 필터(301)에 의해 렌즈(321)를 통해 기판(308)으로 역반사되고, 박막 필터(302)로 향한다. 파장 성분(λ2)은 박막 필터(302) 및 렌즈(322)에 투과되고, 파장 성분(λ2)을 모두 반사하는 박막 필터(303 및 304)를 거쳐 경사가능 미러(316)에 의해 선택된 출력 포트로 향한다. 이와 유사하게, 모든 다른 파장 성분은 박막 필터(303 및 304)에 의해 순차적으로 분리되고, 그 후에 경사가능 미러(317 및 318)에 의해 선택된 출력 포트로 향한다. 경사가능 미러의 적절한 동작에 의해, 각 파장 성분은 모든 다른 파 장 성분과 독립적으로 선택되는 출력 포트로 향할 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 모듈러 전-광 m×m 회선 분배기(400)의 일실시예가 도시된다. OXC(400)는 서로 독립적으로 m개의 입력 포트(412) 중 임의의 입력 포트 상에 수신된 임의의 파장을 m개의 출력 포트(422) 중 임의의 출력 포트로 라우팅할 수 있다. 도 3에서, 단지 예시를 위해, m은 8로 표시된다. 본 명세서에 사용된 용어 "라우트"는 주어진 경로를 따라 선택된 하나 이상의 파장을 선택적으로 향하게 할 수 있는 능력 뿐 아니라, 동일한 경로를 따라 향하지 않는 임의의 다른 파장의 투과를 방지하는 능력으로 언급되는 것을 주의해야 한다.
회선 분배기(400)는 재구성가능한 광 스위치의 제 1 연속물(4101, 4102, ...410m) 및 재구성가능한 광 스위치의 제 2 연속물(4201, 4202, ...420m)을 포함한다. 재구성가능한 광 스위치(410 및 420)는 도 2에 도시된 유형일 수 있다. 재구성가능한 광 스위치(410)의 제 1 연속물 각각은 하나의 입력 포트(412) 및 m개의 출력 포트(414)를 구비한다. 예를 들어, 도 3에서, 스위치(4101)는 하나의 입력 포트(4121) 및 명백히 볼 수 있는 출력 포트(41411, 41412, ...4141m)를 구비한다. 제 1 연속물의 나머지 스위치는 이와 유사하게 구성된다. 유사하게도, 광 스위치(420)의 제 2 연속물 각각은 하나의 출력 포트(422) 및 m개의 입력 포트(424)를 구비한다. 예를 들어, 도 3에서, 스위치(420m)는 하나의 출력 포트(422m) 및 명백히 볼 수 있는 입력 포트(424m1, 424m2, ...424mm)를 구비한다. 스위치의 제 1 및 제 2 연속물에 서의 재구성가능한 광 스위치는 다음 방식으로 상호 연결된다. 제 1 연속물에서의 각 스위치의 출력 포트는 제 2 연속물에서의 스위치의 입력 포트에 순차적으로 결합된다. 예를 들어, 도 3에서 알 수 있듯이, 스위치(4101)의 출력 포트(41411 내지 4141m)는 각각 스위치(420m 내지 4201)의 입력 포트(424m1 내지 42411)에 결합된다. 이러한 방식으로, 스위치의 제 1 연속물의 m2개의 출력은 스위치의 제 2 연속물의 m2개의 입력에 결합되어, 이에 따라 m2개의 내부 광 연결부를 형성한다. 광 증폭기에 대해 위에서 사용된 스위치의 비용에 따라, 스위치의 입력 또는 출력 연속물이 1×m개의 수동 커플러로 대체될 수 있음을 주의해야 한다. 입력 스위치가 수동 커플러로 대체되면, 이것은, 원하는 신호만이 통과하도록 선택되는 스위치의 제 2 연속물로 모든 입력 광섬유의 모든 파장의 복사본(copy)을 라우팅한다. 대안적으로, 적절한 신호는, 파장이 파장마다 기초하여 주어진 출력 섬유를 위한 특정한 수동 커플러로 스위칭된다. 이러한 커플러는 파장을 각 스위치로부터 단일 출력 섬유로 수동으로 결합시킨다. 수동 커플러가 광 스위치보다 비용이 적게들 지라도, 상당한 손실을 추가하고, 이것은 다시 고가의 증폭기를 필요로 할 것이다. 그러므로, 최적의 구성은 스위치, 광 증폭기의 비용, 및 회선 분배될 WDM 섬유의 수(즉, m)에 좌우될 것이다.
도 1에 도시된 OXC에 비해 도 3에 도시된 전-광 OXC의 한가지 중요한 장점은, 다수의 WDM 채널이 사용될 때, 내부 광 연결부의 수가 도 1의 OXC에서보다 도 3의 OXC에서 훨씬 적다는 점이다. 이것은, 광 송신 시스템에 사용된 WDM 채널의 수가 최근 몇 년 동안 대부분의 최근 시스템에서 16 내지 32로, 심지어 약 160개의 채널로 증가하였기 때문에 더욱 중요한 요소가 되고 있다. 도 1에 도시된 OXC에서, 예를 들어, 내부 연결부의 수는 2mN인데, 여기서 m은 WDM 신호가 OXC와 통신되는 입력 및 출력 포트의 수이고, N은 WDM 신호에서 채널의 최대수이다. 비교하면, 도 3에 도시된 본 발명의 OXC는 m2개의 내부 광 연결부를 갖는다. 달리 말하면, 본 발명에서, 상호 연결부의 수는 채널의 수보다는 WDM 입력 및 출력 포트의 수로 스케일링된다.
N개의 채널 및 m개의 WDM 입력 및 출력 포트를 갖는 주어진 광 회선 분배기에 대해, 도 4는 도 1 및 도 3의 OXC가 각각 더 적은 수의 광 연결부를 필요로 하는 리자임을 도시한다. 특히, WDM 입력 및 출력 포트의 수가 채널의 총계의 2배보다 적을 때, 본 발명의 OXC는 더 적은 수의 광 연결부를 필요로 하여, 이를 통해 비용 및 OXC에 의해 점유된 물리적 공간을 감소시킬 것이다. 물리적 공간에서의 감소는 종종 1 평방 피트(0.092평방 미터)로 획득하는데 비용이 많이 드는 특수한 설비에 설치되는 통신용 기기에 특히 중요하다. 도 5는, 채널의 수가 WDM 입력 및 출력 포트의 수보다 더 빠르게 증가하는 현재 네트워크에 사용될 때 2개의 OXC 사이의 연결부의 수에서 얼마나 큰 불일치가 있을 수 있는지에 대해 도시한다. 도 5에서, 많은 수의 채널에 필요한 내부 연결부의 수가 종래의 OXC 및 2, 4, 8의 WDM 입력 포트에 대한 본 발명의 전-광 OXC 양쪽 모두에 대해 도시된다. 예를 들어, 4개 의 WDM 입력 및 출력을 갖는 종래의 32개의 채널 OXC는, 총 256개의 내부 광 연결부를 산출하는 각 32개의 채널 및 128×128 디지털 스위칭 구조를 각각 멀티플렉싱 및 디멀티플렉싱하도록 설계된 4개의 멀티플렉서 및 4개의 디멀티플렉서를 필요로 한다. 이에 반해, 본 발명의 전-광 OXC는 총 16개의 내부 연결부를 산출하는 8개의 재구성가능한 광 스위치로 동일한 기능을 얻을 수 있다. 더욱이, 본 발명의 OXC는 더 작고, 쉽게 제조할 수 있고, 더 낮은 손실을 제공하는 경향이 있다.
도 1에 도시된 OXC에 비해 도 3에 도시된 전-광 OXC의 다른 중요한 장점은, 모듈 방식으로 설치되고 업그레이드될 수 있다는 점이다. 특히, OXC에 "x"개의 WDM 입력 및 출력 포트가 초기에 제공되어, 총 "2x"개의 재구성가능한 광 스위치를 사용하면, WDM 입력 및 출력 포트의 수는 (m-x)개의 추가 재구성가능한 광 스위치를 추가함으로써 m(x<m)으로 확장될 수 있다. 물론, 이것은, 본래 x개의 광 스위치가 m개의 출력 포트(WDM 입력 포트에 연결된 광 스위치의 제 1 연속물의 경우) 및 m개의 입력 포트(WDM 출력 포트에 연결된 광 스위치의 제 2 연속물의 경우)가 초기에 제공된다고 가정한다. 이러한 추가 (m-x)개 포트가, 그러한 추가 용량이 필요할 때 추가 (m-x)개의 재구성가능한 광 스위치에 연결될 수 있는 확장 포트의 역할을 한다. 예를 들어, 도 6은 4개의 WDM 입력 및 출력 포트에 대해 초기에 제공되는 본 발명에 따라 구성된 OXC를 도시한다. 도시된 바와 같이, 재구성가능한 광 스위치(610 및 620)는, 추가 재구성가능한 스위치가 OXC에 병합될 때 이용될 수 있는 확장 포트(630)를 구비한다.
본 발명에 의해 제공된 모듈러 기능이 발생하는데, 그 이유는 하나의 내부 광 연결부만이 임의의 주어진 WDM 입력 포트와 임의의 주어진 WDM 출력 포트 사이에서 각자 모든 채널에 대한 통신 경로를 구축하는데 필요하기 때문이다. 예를 들어, 총 9개의 포트를 갖는 재구성가능한 광 스위치는 WDM 입력 또는 출력 포트로서 하나의 포트를 OXC에 예약할 수 있는 한편, 나머지 포트는 내부 광 연결부를 OXC에서의 다른 광 스위치에 구축하는데 사용될 수 있다. 이러한 능력의 결과로서, 본 발명은 여분의 용량이 필요할 때 추가의 재구성가능한 광 스위치를 추가함으로써 간단히 확장될 수 있는 모듈러 OXC를 제공한다. 이 방식으로, 여분의 용량과 연관된 비용 대부분은 여분의 용량이 실제로 필요로 할 때까지 손해를 입지 않는다. 이에 대조적으로, 도 1에 도시된 OXC는, 증가하는 용량과 연관된 전체 비용의 실질적인 부분이 OXC가 초기에 설치될 때 손해를 입는 것이 요구된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 일반적으로 파장 분할 멀티플렉싱 광 통신 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로, 파장 분할 멀티플렉싱 광 통신 시스템에 사용될 수 있는 모듈러 전-광 회선 분배기 등에 이용된다.
도 1은 종래의 광 회선 분배기를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 사용될 수 있는 예시적인 재구성가능한 전-광 스위치를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따라 구성된 전-광의 광 회선 분배기를 도시한 도면.
도 4는, 도 1 및 도 3의 광 회선 분배기 각각 다수의 채널에 대한 보다 소수의 내부 광 연결부를 필요로 하는 리자임(regime)을 도시한 도면.
도 5는, 각 회선 분배기가 2, 4 및 8의 WDM 입력 포트를 병합할 때 도 1의 종래의 광 회선 분배기 및 도 3의 본 발명의 전-광 OXC 양쪽 모두에 대한 다수의 채널에 필요한 내부 광 연결부의 수를 비교하는 도면.
도 6은 추가적인 재구성가능한 광 스위치를 추가함으로써 모듈 방식으로 회선 분배기의 용량을 증가시키기 위해 확장 포트가 이용가능한 본 발명의 광 회선 분비기를 도시한 도면.

Claims (37)

  1. 전-광(all-optical) 광 회선 분배기(optical cross-connect)로서,
    제 1 및 제 2 복수의 다중 포트 광 디바이스로서, 상기 제 1 복수의 다중 포트 광 디바이스는 WDM 광 신호를 수신하기 위한 적어도 하나의 입력 포트와, 상기 광 신호의 하나 이상의 파장 성분 중 하나를 선택적으로 수신하기 위한 복수의 출력 포트를 갖고, 상기 제 2 복수의 다중 포트 광 디바이스는 상기 광 신호의 하나 이상의 파장 성분 중 하나를 선택적으로 수신하기 위한 복수의 입력 포트와, 상기 광 신호의 하나 이상의 파장 성분 중 하나를 선택적으로 수신하기 위한 적어도 하나의 출력 포트를 갖고, 상기 제 1 또는 제 2 복수의 다중 포트 광 디바이스 중 적어도 하나는 그 밖의 다른 파장 성분과 독립적으로 상기 제 1 또는 제 2 복수의 다중 포트 광 디바이스의 입력 포트 또는 입력 포트들로부터의 모든 파장 성분을 상기 제 1 또는 제 2 복수의 다중 포트 광 디바이스의 출력 포트 또는 출력 포트들로 라우팅(route)할 수 있는 전-광 스위치인, 제 1 및 제 2 복수의 다중 포트 광 디바이스를 포함하며;
    상기 제 2 복수의 다중 포트 광 디바이스의 복수의 입력 포트는 상기 제 1 복수의 다중 포트 광 디바이스의 복수의 출력 포트 중 각 하나에 광학적 결합되고, 제 2 복수의 다중 포트 광 디바이스의 출력 포트는 제 1 복수의 다중 포트 광 디바이스의 다른 다중 포트 광 디바이스의 입력 포트에 광학적으로 결합되고,
    상기 전-광 스위치는,
    적어도 하나의 입력 포트에서 수신된 상기 하나 이상의 파장 성분 중에서 파장 성분을 각각 선택하는 복수의 파장 선택 소자와;
    상기 복수의 파장 선택 소자와 각각 연관된 복수의 광 소자로서, 상기 광 소자 각각은 상기 연관된 파장 선택 소자에 의해 선택된 파장 성분 중 하나를 모든 다른 파장 성분과 독립적으로 상기 제 1 또는 제 2 복수의 다중 포트 광 디바이스의 출력 포트 중 임의의 하나로 향하게 하는, 복수의 광 소자를
    포함하며,
    상기 파장 성분을 수신하도록 선택되는 출력 포트들 중 임의의 하나는 상기 광 소자 각각의 방향(orientation)을 결정하는, 광 회선 분배기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 또는 제 2 복수의 다중 포트 광 디바이스 중 다른 하나는 그 밖의 다른 파장 성분과 독립적으로 모든 파장 성분을 출력 포트로 라우팅할 수 있는 전-광 스위치인, 광 회선 분배기.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 또는 제 2 복수의 다중 포트 광 디바이스 중 다른 하나는 커플러인, 광 회선 분배기.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 전-광 스위치 각각은,
    상기 적어도 하나의 입력 포트에서 수신된 상기 하나 이상의 파장 성분 중에서 하나의 파장 성분을 각각 선택하는 복수의 파장 선택 소자와;
    상기 복수의 파장 선택 소자와 각각 연관된 복수의 광 소자로서, 상기 광 소자 각각은 상기 연관된 파장 선택 소자에 의해 선택된 파장 성분 중 하나를 모든 다른 파장 성분과 독립적으로 상기 제 1 또는 제 2 복수의 다중 포트 광 디바이스의 출력 포트 중 임의의 하나로 향하게 하는, 복수의 광 소자를
    포함하는, 광 회선 분배기.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 광 소자 각각은 경사가능(tiltable) 미러를 포함하는, 광 회선 분배기.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 또는 제 2 복수의 다중 포트 광 디바이스의 입력 포트와 상기 파장 선택 소자 사이에 배치된 자유 공간 영역을 더 포함하는, 광 회선 분배기.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 광 소자는 상기 파장 성분을 역반사하는, 광 회선 분배기.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 파장 선택 소자는 상기 파장 성분의 파장과 다른 파장을 갖는 파장 성분을 각각 투과시키고 상기 투과된 파장 성분과 다른 나머지 파장 성분을 반사시키는 박막 필터인, 광 회선 분배기.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 광 소자는, 각 위치에서 반사 미러가 입사하는 파장 성분을 상기 출력 포트 중 임의로 선택된 출력 포트에 반사시키도록 복수의 위치에서 선택적으로 기울어질 수 있는 반사 미러인, 광 회선 분배기.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 반사 미러는 초소형 전자 기계(MEM: Micro-Electromechanical) 반사 미러 조립체 부분인, 광 회선 분배기.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 반사 미러 조립체는 역반사 미러 조립체인, 광 회선 분배기.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 반사 미러는 역반사 광 조립체의 부분인, 광 회선 분배기.
  13. 제 9항에 있어서, 상기 반사 미러 각각은 압전 구동기(piezoelectric actuator)를 포함하는, 광 회선 분배기.
  14. 제 6항에 있어서, 상기 자유 공간 영역은 제 1 및 제 2 평행면을 갖는 광 투명 기판을 포함하며, 상기 파장 선택 소자는 각각 상기 제 1 및 제 2 평행면을 따라 확장하는 제 1 및 제 2 필터 어레이에 배열된 복수의 파장 선택 소자를 포함하는, 광 회선 분배기.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 광 투명 기판은 상기 광 신호가 전파하는 매체로서 공기를 포함하는, 광 회선 분배기.
  16. 제 14항에 있어서, 상기 광 투명 기판은 실리카 유리인, 광 회선 분배기.
  17. 제 14항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 필터 어레이는 서로에 대해 측면으로 오프셋되는, 광 회선 분배기.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 제 1 필터 어레이에 배열된 상기 파장 선택 소자 각각은 상기 파장 선택 소자에 의해 선택된 파장 성분 중 하나를 상기 제 2 필터 어레이에 배열된 상기 파장 선택 소자 중 다른 하나로 향하게 하는, 광 회선 분배기.
  19. 제 1항에 있어서, 상기 파장 선택 소자의 각 하나와 이와 연관된 광 소자 사이에 배치된 시준 렌즈를 더 포함하며, 상기 광 소자 각각은 이와 연관된 렌즈의 초점에 위치하는, 광 회선 분배기.
  20. 전-광, 광 회선 분배기로서,
    m개(m은 ≥3이다)의 재구성가능한 전-광 스위치의 제 1 세트로서, 상기 재구성가능한 전-광 스위치 각각은 WDM 광 신호의 하나 이상의 파장 성분을 수신하기 위한 적어도 (m+1)개의 사전 배열된 입력 포트를 갖고, 상기 재구성가능한 전-광 스위치는 임의의 파장 성분을 상기 사전 배열된 입력 포트 중 하나로부터 그 밖의 다른 파장 성분과 독립적으로 상기 사전 배열된 입력 포트 중 임의의 나머지 포트로 선택적으로 향하게 하는, m개의 재구성가능한 전-광 스위치의 제 1 세트와;
    WDM 광 신호의 하나 이상의 파장 성분을 수신하기 위한 적어도 (m+1)개의 특정 출력 포트를 각각 구비하는 m개의 재구성가능한 전-광 스위치의 제 2 세트로서, 상기 재구성가능한 전-광 스위치는 임의의 파장 성분을 그 밖의 다른 파장 성분과 독립적으로 상기 특정 출력 포트 중 하나로부터 상기 특정 출력 포트의 나머지 포트로 라우팅하는, m개의 재구성가능한 전-광 스위치의 제 2 세트를 포함하며;
    상기 재구성가능한 전-광 스위치의 제 1 세트에서 각 재구성가능한 전-광 스위치의 상기 사전 배열된 입력 포트 각각은 상기 재구성가능한 전-광 스위치의 제 2 세트에서 상이한 재구성가능한 전-광 스위치의 특정 출력 포트에 광학적 결합되고, 상기 재구성가능한 전-광 스위치의 제 2 세트에서의 특정 출력 포트는 상기 재구성가능한 전-광 스위치의 제 1 세트의 다른 재구성 가능한 전-광 스위치에서의 사전 배열된 입력 포트에 광학적으로 결합되고,
    상기 재구성가능한 스위치는 상기 사전 배열된 입력 포트 또는 상기 특정 출력 포트로서 하나의 포트를 수신하는 한편, 나머지 포트는 내부 광 연결부를 다른 재구성가능한 전-광 스위치에 구축하는데 사용되는, 광 회선 분배기.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 스위치의 제 1 세트에서 상기 m개의 재구성가능한 스위치 각각은 적어도 (m+2)개의 사전 배열된 입력 포트를 갖고, 상기 스위치의 제 2 세트에서 상기 m개의 재구성가능한 스위치는 적어도 (m+2)개의 특정 출력 포트를 갖는, 광 회선 분배기.
  22. 제 20항에 있어서, 상기 전-광 스위치 각각은,
    상기 사전 배열된 입력 포트 중 하나에서 수신된 WDM 광 신호의 하나 이상의 파장 성분 중에 하나의 파장 성분을 각각 선택하는 복수의 파장 선택 소자와;
    상기 복수의 파장 선택 소자와 각각 연관된 복수의 광 소자로서, 상기 광 소자 각각은 상기 광 소자 각각과 연관된 파장 선택 소자에 의해 선택된 파장 성분 중 하나를 모든 다른 파장 성분과 독립적으로 상기 사전 배열된 입력 포트 중 임의의 포트로 향하게 하는, 복수의 광 소자를
    포함하는, 광 회선 분배기.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 광 소자 각각은 경사가능 미러를 포함하는, 광 회선 분배기.
  24. 제 22항에 있어서, 상기 포트와 상기 파장 선택 소자 사이에 배치된 자유 공간 영역을 더 포함하는, 광 회선 분배기.
  25. 제 22항에 있어서, 상기 광 소자는 상기 파장 성분을 역반사하는, 광 회선 분배기.
  26. 제 22항에 있어서, 상기 파장 선택 소자는, 상기 파장 성분의 파장과 다른 파장을 갖는 파장 성분을 각각 투과시키고 상기 투과된 파장 성분과 다른 나머지 파장 성분을 반사시키는 박막 필터인, 광 회선 분배기.
  27. 제 22항에 있어서, 상기 광 소자는, 각 위치에서 반사 미러가 입사하는 파장 성분을 상기 특정 출력 포트 중 임의로 선택된 특정 출력 포트로 반사시키도록 복수의 위치에서 선택적으로 기울어질 수 있는 반사 미러인, 광 회선 분배기.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 반사 미러는 초소형 전자 기계(MEM) 반사 미러 조립체의 부분인, 광 회선 분배기.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 반사 미러 조립체는 역반사 미러 조립체인, 광 회선 분배기.
  30. 제 27항에 있어서, 상기 반사 미러는 역반사 광 조립체의 부분인, 광 회선 분배기.
  31. 제 27항에 있어서, 상기 반사 미러 각각은 압전 구동기를 포함하는, 광 회선 분배기.
  32. 제 24항에 있어서, 상기 자유 공간 영역은 제 1 및 제 2 평행면을 갖는 광 투명 기판을 포함하며, 상기 파장 선택 소자는 각각 상기 제 1 및 제 2 평행면을 따라 확장하는 제 1 및 제 2 필터 어레이에 배열된 복수의 파장 선택 소자를 포함 하는, 광 회선 분배기.
  33. 제 32항에 있어서, 상기 광 투명 기판은 상기 광 신호가 전파하는 매체로서 공기를 포함하는, 광 회선 분배기.
  34. 제 32항에 있어서, 상기 광 투명 기판은 실리카 유리인, 광 회선 분배기.
  35. 제 32항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 필터 어레이는 서로에 대해 측면으로 오프셋되는, 광 회선 분배기.
  36. 제 35항에 있어서, 상기 제 1 필터 어레이에 배열된 상기 파장 선택 소자 각각은 상기 파장 선택 소자에 의해 선택된 파장 성분 중 하나를 상기 제 2 필터 어레이에 배열된 상기 파장 선택 소자의 또 다른 파장 선택 소자로 향하게 하는, 광 회선 분배기.
  37. 제 22항에 있어서, 상기 파장 선택 소자의 각 하나와 이와 연관된 광 소자 사이에 배치된 시준 렌즈를 더 포함하며, 상기 광 소자 각각은 이와 연관된 상기 렌즈의 초점에 위치하는, 광 회선 분배기.
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