KR100994981B1 - 광신호 분산 조절 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광신호 조절 장치에 관한 것으로, 두 편광 모드의 광신호에 대해 서로 다른 색 분산 조절 특성을 나타내는 색 분산 조절부; 및 외부로부터 입력되는 상기 광신호를 수신하고, 상기 광신호의 편광 상태를 상기 색 분산 조절부의 편광 모드 중 하나에 해당하는 편광 상태로 변환한 후 상기 색 분산 조절부로 전달하는 편광 변환부를 포함하여 구성되며, 이에 의하여 광섬유 전송로에서 누적되어 발생되는 색 분산 및 편광 모드 분산 효과를 효과적으로 조절 또는 보상할 수 있다.
광 분산 보상, 색 분산, 편광 모드 분산

Description

광신호 분산 조절 장치{Apparatus for adjusting dispersion of optical signal}
본 발명은 광신호 분산 조절 장치에 관한 것으로, 특히 40Gbps 이상의 고속 광전송 시스템에서 편광 의존성을 갖는 색 분산 조절 수단을 이용하여 광섬유 전송로에서 누적되어 발생되는 색 분산 및 편광 모드 분산 효과를 가변적으로 조절 또는 보상할 수 있도록 하는 광신호 분산 조절 장치에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT전략기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2005-S-054-02, 과제명: 40G 모듈].
40Gbps 이상의 고속 광전송 시스템에서는 색 분산(chromatic dispersion)에 의한 광신호의 왜곡 효과가 매우 심각하게 발생하여, 수 km 거리의 광전송의 경우에도 색 분산 효과에 대한 보상이 적절히 고려되어야만 수신단의 광신호 검출에서 발생되는 오류를 최소화할 수 있다.
또한, 수십 내지 수백 km 정도의 장거리 전송의 경우에는, 광전송 선로의 누적 색 분산에 대한 정적인 보상 외에, 주변 환경 변화 또는 광전송 선로의 변경 에 따라 광신호에 발생되는 누적 색 분산의 변화량에 대한 가변적인 보상도 필수적으로 고려하여야 한다.
한편, 편광 모드 분산(polarization-mode dispersion) 효과 역시 장거리의 고속 광전송 시스템에서 광신호의 특성을 악화시키는 중요한 문제로 작용하는데, 이 또한 주변 환경 변화와 광전송 선로의 변경 등의 다양한 요인에 의해 시간에 따라 통계적으로 변화하는 특성을 보이므로, 가변적인 편광 모드 분산 보상 방법을 적용하여 광신호의 왜곡 문제를 함께 해소해 주는 것이 필요하다.
현재까지 가변 색 분산 보상과 관련하여 소개된 기술들 중 가장 대표적인 것은 첩 광섬유 브래그 격자(chirped fiber Bragg grating)에 기반한 기술로, 이외에도 마흐-젠더(Mach-Zehnder) 간섭계, 배열형 도파로 격자(arrayed waveguide grating), 링 공진기 등에 기반한 다양한 기술적 모색들이 최근 들어 진행되고 있다.
최근에 소개되고 있는 다양한 기술들은 대부분 평면 광파 회로(planar lightwave circuit) 기술에 기반하고 있어, 첩 광섬유 브래그 격자 소자에 비해 소형화, 집적화, 저가격화 및 저 전력 소모 등의 여러 측면에서 장점을 가진다.
그러나 이러한 기술들은 평면 광파 회로의 특성에 따라 일반적으로 편광 의존성의 문제를 피하기 어려워, 실질적인 시스템 적용에 있어서 중대한 걸림돌이 되고 있다.
편광 모드 분산 보상과 관련하여서는 편광 조절기(polarization controller)와 가변 광 지연선(variable optical delay line)을 적용한 기술들이 다양하게 소개되고 있다.
그러나 편광 모드 분산 보상이 필요한 장거리의 고속 광전송 시스템에서는 일반적으로 가변 색 분산 보상도 동시에 수행되어야 하므로, 하나의 장치를 통해 가변 색 분산 보상과 편광 모드 분산 보상을 동시에 수행하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에서 제안하는 기술과 일부 유사성을 갖는 기술이 첩 광섬유 브래그 격자에 기반하여 기존에 소개된 바 있으나 이를 통해 색 분산 보상과 편광 모드 분산 보상을 동시에 수행하는 결과를 보여주지는 못하였다.
이러한 효과를 얻기 위해서는 오히려 편광 의존성을 갖더라도 평면 광파 회로 기술에 기반하여 분산 보상에 비교적 많은 자유도를 확보할 수 있는 가변 색 분산 보상 기술이 더욱 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 전망된다.
이에 본 발명에서는 편광 의존성을 갖는 색 분산 조절 수단을 이용하여 고속 광전송 시스템의 광섬유 전송로에서 발생되는 색 분산 및 편광 모드 분산을 별도로 또는 동시에 가변적으로 조절 또는 보상할 수 있는 광신호 분산 조절 장치를 제공하고자 한다.
또한 본 발명의 광신호 분산 조절 장치를 고속 광전송 시스템의 광전송 수신부 또는 전송로 내에 적용시키는 방법과 파장 분할 다중화(wavelength-division multiplexing)에 기반한 광통신 시스템에 용이하게 적용시키는 방법을 함께 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면은 상기의 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 두 편광 모드의 광신호에 대해 서로 다른 색 분산 조절 특성을 나타내는 색 분산 조절부; 및 외부로부터 입력되는 상기 광신호를 수신하고, 상기 광신호의 편광 상태를 상기 색 분산 조절부의 편광 모드 중 하나에 해당하는 편광 상태로 변환한 후 상기 색 분산 조절부로 전달하는 편광 변환부를 포함하는 광신호 분산 조절 장치를 제공한다.
이때, 상기 편광 변환부는 상기 광신호로부터 상기 색 분산 조절부의 한 편광 모드에 해당하는 편광 성분만을 추출하여 전달하는 편광 성분 선택기 또는 상기 광신호의 편광 상태를 조절하여 상기 색 분산 조절부의 한 편광 모드에 해당하 는 편광 상태로 맞춰주는 편광 조절기로 바람직하게 구현될 수 있다.
그리고 상기 색 분산 조절부는 상기 편광 변환부를 거쳐 전달되는 광신호의 누적 색 분산을 조절한 후 분산 조절된 광신호를 순방향의 전송로로 전달하는 통과형 색 분산 조절기 또는 상기 분산 조절된 광신호를 상기 광신호가 입력된 방향으로 반사시키는 반사형 색 분산 조절기로 바람직하게 구현될 수 있다.
상기 광신호 분산 조절 장치가 반사형 색 분산 조절기에 기반하여 구현된 경우, 필요에 따라서 상기 편광 변환부의 앞단 또는 상기 색 분산 조절부의 앞단에 위치되어, 상기 광신호가 입력되는 경로와 상기 분산 조절된 광신호가 출력되는 경로를 분리시켜 주는 광 순환기를 더 포함할 수 도 있다.
한편, 상기 광신호 분산 조절 장치는 상기 광신호의 분산을 효과적으로 조절하기 위해 별도의 제어부를 더 포함할 수 있다. 이때 상기의 제어부는 상기 색 분산 조절부에 의해 분산 조절된 광신호의 잔여 분산량이 설정 범위 이내가 되도록 적절한 색 분산 제어 신호를 생성하여 상기 색 분산 조절부에 인가하는 색 분산 제어기를 포함하며, 필요에 따라 상기 색 분산 조절부에 전달되는 광신호의 편광 상태를 최적화하기 위한 편광 제어 신호를 생성하여 상기 편광 변환부에 인가하는 편광 제어기를 더 포함할 수 있다.
상기 색 분산 조절부에 의해 분산 조절된 광신호를 전기 신호로 전환하여 상기 색 분산 제어기 및 상기 편광 제어기에 제공하는 광 검출기를 포함할 수 있으며, 경우에 따라서는 제어기 외부의 광 검출기 등에서 얻어진 전기 신호를 제어부의 입력 신호로 제공받을 수도 있다.
본 발명의 다른 측면은 상기의 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 외부로부터 입력되는 광신호를 서로 수직을 이루는 제1 및 제2 편광 성분으로 분리하여 병렬 전송하는 편광 분리부; 상기 편광 성분별로 분리된 광신호들 각각에 대해서 별도로 누적 색 분산을 조절하는 편광 성분별 색 분산 조절부; 및 편광 성분별로 분산 조절된 광신호들을 다시 하나의 분산 조절된 광신호로 결합하는 광 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 분산 조절 장치를 제공한다.
경우에 따라 상기 편광 분리부는 상기 광신호의 편광 상태를 원하는 편광 상태로 먼저 조절한 후, 이를 상기 제1 및 제2 편광 성분으로 분리하는 기능을 수행할 수 도 있다. 이 경우 상기 광신호 분산 조절 장치는 색 분산 조절 기능과 함께 상기 광신호의 전송로에서 형성된 편광 모드 분산에 대한 조절 또는 보상 기능을 동시에 수행할 수 있으며, 필요에 따라서는 편광 모드 분산에 대한 조절 또는 보상 기능만을 별도로 수행할 수도 있다.
한편, 상기 편광 성분별 색 분산 조절부는 상기 편광 성분별 광신호들 각각에 대해 누적 색 분산을 조절한 후 분산 조절된 각각의 광신호들을 순방향의 전송로로 전달하는 제1 및 제2 통과형 색 분산 조절기를 포함하여 구현되거나, 또는 상기 분산 조절된 각각의 광신호들을 상기 편광 성분별 광신호가 입력된 방향으로 반사시키는 제1 및 제2 반사형 색 분산 조절기를 포함하여 구현될 수 있다.
상기 광 결합부는 편광 성분별 색 분산 조절부의 특성에 따라 그 구성이 달라질 수 있는데, 상기 제1 및 제2 통과형 색 분산 조절기를 적용하는 경우에는 상기 편광 성분별로 분산 조절된 광신호들을 하나의 분산 조절된 광신호로 결합하 여 전달하기 위하여 광 세기 결합기 또는 편광 성분 결합기를 적용하는 것이 바람직하다. 반면 상기 제1 및 제2 반사형 색 분산 조절기를 적용하는 경우에는, 상기 편광 분리부가 편광 분리의 역과정을 통해 상기 편광 성분별로 분산 조절된 광신호들을 하나의 분산 조절된 광신호로 결합하여 상기 광신호가 외부로부터 입력된 방향으로 전달하는 광 결합부의 기능도 함께 수행할 수 있으며, 필요에 따라 상기 편광 분리부의 앞단 또는 상기 제1 및 제2 반사형 색 분산 조절기의 앞단에 상기 광신호가 입력되는 경로와 상기 분산 조절된 광신호가 출력되는 경로를 분리시켜 주는 광 순환기를 더 포함할 수도 있다.
한편, 상기 광신호 분산 조절 장치는 상기 광신호의 분산을 효과적으로 조절하기 위해 별도의 제어부를 더 포함할 수 있는데, 본 발명의 첫 번째 측면의 관련 내용들을 마찬가지로 준용하여 적용시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은 상기의 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 외부로부터 입력되는 파중 분할 다중화된 광신호를 역다중화하여, 파장별로 분리된 광신호들을 적어도 두 개 이상의 전송로들로 분기시키는 파장 분할 역다중화부; 및 상기 분기된 전송로들 중 적어도 하나의 전송로 상에 상기의 다양한 구성을 갖는 광신호 분산 조절 장치들 중 적어도 한 가지를 포함하는 파장 다중 광신호 분산 조절 장치를 제공한다.
본 발명의 광신호 분산 조절 장치를 통해 편광 의존성을 갖는 색 분산 조절 수단을 이용하여 고속 광전송 시스템의 광섬유 전송로에서 누적되어 발생되는 색 분산 및 편광 모드 분산의 효과를 각각 또는 동시에 효과적으로 조절 또는 보상할 수 있다. 물론, 편광 의존성이 없는 색 분산 조절 수단을 이용하는 경우에도 마찬가지의 구성을 통해 동등한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 광신호 분산 조절 장치는 고속 광전송 시스템의 광전송 수신부 또는 전송로 내에서 누적 색 분산 및 잔여 색 분산을 비롯하여 편광 모드 분산을 조절 또는 보상하는 데에 이용될 수 있으며, 파장 분할 다중화에 기반한 광통신 시스템에도 쉽게 적용될 수 있도록 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광신호 분산 조절 장치의 블록도를 도시한 도면이다.
도1을 참조하면, 광신호 분산 조절 장치는 편광 변환부(100), 색 분산 부(200) 및 제어부(300)를 구비한다.
편광 변환부(100)는 제어부(300)로부터 인가되는 편광 제어 신호에 따라 외부로부터 입력되는 광신호의 편광 상태를 색 분산 조절부(200)의 편광 모드 중 하나에 해당하는 편광 상태로 변환한 후, 색 분산 조절부(200)로 전달한다.
색 분산 조절부(200)는 제어부(300)로부터 인가되는 색 분산 제어 신호에 따라 편광 변환부(100)로부터 입력된 광신호의 누적 색 분산을 조절하여 분산 조절된 광신호를 출력한다.
제어부(300)는 색 분산 조절부(200)를 통해 출력되는 광신호의 특성을 분석하여 광신호의 잔여 색 분산량을 설정된 범위 이내로 조절하기 위한 색 분산 제어 신호를 발생하고 상기 색 분산 조절부(200)에 제공한다.
또한, 색 분산 조절부(200)에 전달되는 광신호의 편광 상태를 파악하고, 이를 색 분산 조절부(200)의 한 편광 모드로 맞춰주기 위한 편광 제어 신호를 생성하여 상기 편광 변환부(100)에 제공한다.
이하 도2를 참조하여 도1의 광신호 분산 조절 장치의 동작 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 편광 변환부(100)는 외부로부터 광신호가 입력되면, 광신호가 가지고 있는 편광 상태를 제어부(300)로부터 인가되는 편광 제어 신호에 따라 변환한다(S11).
색 분산 조절부(200)는 편광 변환부(100)를 거쳐 전달되는 광신호를 수신하고, 제어부(300)로부터 인가되는 색 분산 제어 신호에 따라 광신호의 누적 색 분산을 조절한 후 외부로 출력한다(S12).
제어부(300)는 색 분산 조절부(200)를 통해 분산 조절된 광신호의 특성을 분석한 후(S13), 분석 결과에 따라 색 분산 제어 신호와 편광 제어 신호의 신규값을 결정하여 색 분산 조절부(200)와 편광 변환부(100)에 각각 인가하고(S14), 단계 S11로 재진입한다.
그러면 편광 변환부(100)는 단계 S14의 결과로 새롭게 인가되는 편광 제어 신호에 따라 광신호의 편광 상태를 변환하고(S11), 색 분산 조절부(200)도 새롭게 인가되는 색 분산 제어 신호에 따라 광신호의 누적 색 분산을 조절한다(S12).
상기와 같은 피드백 과정을 통해서, 본 발명은 전송 조건과 환경 등의 요인에 따라 지속적으로 요동하는 누적 색 분산을 일정한 범위 이내로 유지하고, 전송된 광신호의 검출에서 발생되는 오류를 최소화시킬 수 있다.
상기와 같이 구성 및 동작하는 도1의 광신호 분산 조절 장치는 이하 도3 내지 도6에 도시된 바와 같이 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도3은 도1의 광신호 분산 조절 장치의 제1 구현예를 도시한 도면으로, 도3에서는 편광 변환부(100)와 색 분산 조절부(200)를 각각 편광 성분 선택기(110)와 통과형 색 분산 조절기(210)로 구현하고, 제어부(300)는 광 검출기(311), 색 분산 제어기(312) 및 편광 제어기(313)를 포함하여 구현한다.
편광 성분 선택기(110)는 외부로부터 입력되는 광신호로부터 통과형 색 분산 조절기(210)의 한 편광 모드에 해당하는 편광 성분만을 추출하여, 통과형 색 분산 조절기(210)로 전달한다.
통과형 색 분산 조절기(210)는 제어부(300)로부터 인가되는 색 분산 제어 신호에 따라 편광 성분 선택기(110)를 거쳐 전달되는 광신호의 누적 색 분산을 조 절한 후 순방향의 전송로로 전송한다.
광 검출기(311)는 출력 광신호가 전송되는 전송로상에 위치하여 편광 성분 선택기(110) 및 통과형 색 분산 조절기(210)를 통해 분산 조절된 광신호를 전기 신호로 전환하여, 색 분산 제어기(312) 및 편광 제어기(313) 각각에 제공한다.
색 분산 제어기(312)는 전기 신호를 분석하고 신호 처리하여 광신호의 잔여 색 분산을 설정된 범위 이내로 조절하기 위한 색 분산 제어 신호를 발생하여 통과형 색 분산 조절기(210)에 제공한다.
편광 제어기(313)는 전기 신호를 분석하고 신호 처리하여 색 분산 조절부(200)에 전달되는 광신호의 편광 상태를 최적화하기 위한 편광 제어 신호를 생성하여 상기 편광 성분 선택기(110)에 제공한다.
한편, 본 발명의 제어부(300)는 필요한 경우 편광 제어기(313) 없이 색 분산 제어기(312)만으로도 목적에 부합하는 기능을 얻는 것이 가능하다. 또한, 장치의 설계에 따라서는 색 분산 제어 신호와 편광 제어 신호를 별도의 수단으로 명확히 구분되지 않는 하나의 분산 및 편광 제어 수단으로부터 얻는 것도 가능하다.
필요에 따라서는, 광신호의 신호 특성을 보다 효과적으로 추출하기 위해 광 검출기(311)의 앞단에 대역 통과 필터와 같이 광신호의 특성을 변화시키는 수단을 추가로 설치하거나, 광신호 분산 조절 장치의 내부 또는 외부에 광 증폭기를 추가하여 색 분산 조절 과정에서 발생하는 광 출력의 손실을 보상하도록 할 수도 있다.
또한 상기의 설명에서와 달리, 본 발명의 제어부(300)는 자체적으로 광 검출 기(311)를 포함하지 않고, 분산 조절된 광신호에서 추출된 전기 신호를 광통신 시스템의 수신부와 같은 광신호 분산 조절 장치의 외부로부터 제공받아 필요한 제어 신호를 생성하는 것도 가능하다.
나아가 기술적 구현 방식에 따라서, 상기의 색 분산 제어기(312)와 편광 제어기(313)가 광학적 신호 처리에 기반하여 출력 광신호의 신호 특성을 분석할 수도 있으며, 이러한 경우에는 분산 조절된 광신호를 전기 신호로 바꾸어 주는 광 검출기(311)를 별도로 구비하지 않아도 된다.
도4는 도1의 광신호 분산 조절 장치의 제2 구현예를 도시한 도면으로, 도4에서는 도3에서와 같이 색 분산 조절부(200)는 통과형 색 분산 조절기(210)로 구현하고, 제어부(300)는 광 검출기(311), 색 분산 제어기(312) 및 편광 제어기(313)를 포함하여 구현하되, 편광 변환부(100)는 편광 성분 조절기(120)로 구현한다.
도4에서 도3에서와 동일하게 구성 및 동작하는 구성 요소에 대해서는 도3에서와 동일한 식별 번호를 부여하고, 이에 대한 상세 설명은 생략하기로 한다.
편광 성분 조절기(120)는 외부에서 입력된 광신호의 편광 상태를 조절하여 통과형 색 분산 조절기(210)의 한 편광 모드에 해당하는 편광 상태로 맞춰준다.
그러면 통과형 색 분산 조절기(210)는 도2에서와 같이 광신호를 수신하고, 광신호의 편광 상태에 대한 누적 색 분산을 조절한 후, 순방향의 전송로로 진행시킨다.
도4에서와 같이 편광 성분 선택기(110) 대신에 편광 성분 조절기(120)로 편광 변환부(100)를 구현하는 경우, 편광 성분 선택기(110)가 하나의 편광 성분만 을 선택함으로써 발생할 수 있는 광 출력의 손실을 최소화할 수 있다.
도5는 도1의 광신호 분산 조절 장치의 제3 구현예를 도시한 도면으로, 도5에서는 도3에서와 같이 편광 변환부(100)와 제어부(300)를 구현하되, 색 분산 조절부(200)를 반사형 색 분산 조절기(220)로 구현하고 제어부(300)의 광 검출기(311)는 편광 성분 선택기(110)의 앞단에 위치시킨다.
도5에서도 도3에서와 동일하게 구성 및 동작하는 구성 요소에 대해서는 도3에서와 동일한 식별 번호를 부여하고, 이에 대한 상세 설명은 생략하기로 한다.
이때의 반사형 색 분산 조절기(220)는 편광 성분 선택기(110)를 거쳐 전달되는 광신호의 누적 색 분산을 조절한 후, 분산 조절된 광신호를 상기의 광신호가 입력된 전송로로 되돌려 보낸다.
이와 같은 도5의 광신호 분산 조절 장치는 도6에 도시된 바와 같이 편광 성분 선택기(110) 또는 반사형 색 분산 조절기(220)의 앞단에 광 순환기(400)를 추가로 구비하고, 이를 통해 광신호의 입력 경로와 출력 경로를 서로 분리시켜 줄 수도 있다.
도7은 도1의 광신호 분산 조절 장치의 제5 구현예를 도시한 도면으로, 도7에서는 도3에서와 같이 편광 변환부(100)와 색 분산 조절부(200)를 구현하되, 제어부(300)가 광 검출기(311), 색 분산 제어기(312) 및 편광 제어기(313) 이외에 광학탭(314)을 더 포함하도록 구현한다.
이때의 광학탭(314)은 출력 광신호의 전송로에 위치하여, 분산 조절된 광신호의 일부를 분리해 내어 상기 전송로와는 별도의 광경로, 즉 광 검출기(311)로 전달해 주는 역할을 수행한다.
그러면 광 검출기(311)는 앞서 설명한 바와 같이 광학탭(314)로부터 전달되는 광신호를 전기 신호로 변환하여, 색 분산 제어기(312) 및 편광 제어기(313) 각각으로 제공하여 준다.
이는 본 발명의 광신호 분산 조절 장치가 광 통신 시스템의 수신단이 아닌 광 통신 시스템의 전송로내 임의의 위치에 적용되는 경우에 적합한 구현 예이다.
도8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광신호 분산 조절 장치의 블록도를 도시한 도면이다.
도8을 참조하면, 광신호 분산 조절 장치는 편광 분리부(500), 편광 성분별 색 분산 조절부(600), 광 결합부(700) 및 제어부(300)를 구비한다.
편광 분리부(500)는 외부로부터 입력되는 광신호에서 서로 수직을 이루는 제1 및 제2 편광 성분을 분리하여 편광 성분별 색 분산 조절부(600)로 병렬 전달한다.
편광 성분별 색 분산 조절부(600)는 제1 및 제2 편광 성분을 가지는 광신호를 편광 분리부(500)로부터 병렬 수신하고, 이들 각각의 색 분산 또는 두 광신호 간의 편광 모드 분산을 조절한 후 광 결합부(700)로 전달한다.
광 결합부(700)는 편광 성분별로 분산 조절된 광신호들을 다시 하나의 분산 조절된 광신호로 결합하여 외부로 전달한다.
제어부(300)는 앞서 설명한 바와 같이 구성되어 광 결합부(700)를 통해 출력되는 광신호(또는 편광 성분별 색 분산 조절부(600)를 통해 출력되는 광신호)를 분석하여 편광 성분별 잔여 색 분산량을 설정된 범위 이내로 조절하기 위한 색 분산 제어 신호를 발생하여 편광 성분별 색 분산 조절부(600))에 제공한다.
또한, 편광 성분별 색 분산 조절부(600)에 전달되는 광신호의 편광 상태를 파악하고, 편광 성분별 색 분산 조절부(600)의 작동 조건이 최적화 될 수 있도록 광신호의 편광 상태를 조절한 후 제1 및 제2 편광 성분으로 분리하기 위한 편광 제어 신호를 생성하여 상기 편광 분리부(500)에 제공한다.
이하 도9를 참조하여 도8의 광신호 분산 조절 장치의 동작 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 편광 분리부(500)는 외부로부터 광신호가 입력되면, 광신호가 가지고 있는 편광 상태를 제어부(300)로부터 인가되는 편광 제어 신호에 따라 조절한 후 서로 수직을 이루는 제1 및 제2 편광 성분으로 분리한다(S21).
편광 성분별 색 분산 조절부(600)는 편광 분리부(500)를 거쳐 전송되는 제1 및 제2 편광 성분를 가지는 광신호를 병렬 수신하여, 제어부(300)로부터 인가되는 색 분산 제어 신호에 따라 편광 성분별 색 분산 또는 두 광신호 간의 편광 모드 분산을 조절한다(S22).
광 결합부(700)는 편광 성분별 색 분산 조절부(600)를 통해 분산 조절된 각각의 광신호들을 다시 하나의 광신호로 결합한다(S23).
제어부(300)는 광 결합부(700)를 통해 결합된 광신호의 특성을 분석한 후(S24), 분석 결과에 따라 색 분산 제어 신호와 편광 제어 신호의 신규값을 결정하여 편광 성분별 색 분산 조절부(600)와 편광 분리부(500)에 각각 인가하고(S25), 단계 S21로 재진입한다.
그러면 편광 분리부(500)는 단계 S25를 통해 새롭게 인가되는 편광 제어 신호에 따라 광신호의 편광 상태를 조절하여 서로 수직을 이루는 제1 및 제2 편광 성분으로 분리하고(S21), 편광 성분별 색 분산 조절부(600)는 새롭게 인가되는 색 분산 제어 신호에 따라 편광 성분별 색 분산 또는 두 광신호 간의 편광 모드 분산을 조절한다(S22).
상기와 같은 피드백 과정을 통해서, 본 발명은 전송 조건과 환경 등의 요인에 따라 지속적으로 요동하는 누적 색 분산 및 편광 모드 분산을 일정한 범위 이내로 유지하고, 전송된 광신호의 검출에서 발생되는 오류를 최소화시킬 수 있다.
이와 같은 광신호 분산 조절 장치는 이하 도10 내지 도12에 도시된 바와 같이 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도10은 도8의 광신호 분산 조절 장치의 제1 구현예를 도시한 도면으로, 도10에서는 편광 분리부(500)를 편광 성분 분리기(510)로 구현하고, 편광 성분별 색 분산 조절부(600)를 제1 및 제2 통과형 색 분산 조절기(611,612)로, 그리고 광 결합부(700)를 광 세기 결합기(710)로 구현한다.
도10에서도 도3에서와 동일하게 구성 및 동작하는 구성 요소에 대해서는 도3에서와 동일한 식별 번호를 부여하고, 이에 대한 상세 설명은 생략하기로 한다.
편광 성분 분리기(510)는 외부로부터 입력되는 광신호를 서로 수직을 이루는 제1 및 제2 편광 성분으로 분리하여 제1 및 제2 통과형 색 분산 조절기(611,612)로 병렬 전달한다.
제1 및 제2 통과형 색 분산 조절기(611,612)는 제1 및 제2 편광 성분을 가지는 광신호를 각각 수신하고 편광 성분별 색 분산 또는 두 광신호 간의 편광 모드 분산을 조절한 후, 분산 조절된 제1 및 제2 편광 성분을 순방향으로 진행시킨다.
광 세기 결합기(710)는 제1 및 제2 통과형 색 분산 조절기(611,612)를 거쳐 전달되는 광신호들을 각각 수신하고, 이들을 하나의 광신호로 결합하여 전달한다. 즉, 하나로 재결합된 광신호를 하나의 전송로로 전달한다.
도11은 도8의 광신호 분산 조절 장치의 제2 구현예를 도시한 도면으로, 도11에서는 편광 성분별 색 분산 조절부(600)를 제1 및 제2 통과형 색 분산 조절기(611,612)로 구현하고, 편광 분리부(500)는 편광 성분 분리기(510) 및 편광 성분 조절기(520)로, 광 결합부(700)는 편광 성분 결합기(720)로 구현한다.
도11에서 도10에서와 동일하게 구성 및 동작하는 구성 요소에 대해서는 도10에서와 동일한 식별 번호를 부여하고, 이에 대한 상세 설명은 생략하기로 한다.
도11의 광신호 분산 조절 장치는 편광 성분 분리기(510) 앞단에 편광 성분 조절기(520)를 추가하고, 이를 통해 편광 성분 분리기(510)에서 분리되는 제1 및 제2의 편광 성분의 광 출력의 비를 변화시키거나, 외부에서 입력된 광신호가 거쳐 온 전송로에서 형성된 제1 및 제2의 주 편광 상태(principal state of polarization) 각각을 편광 성분 분리기(510)에서 분리되는 제1 및 제2의 편광 성분에 대응하도록 변환시켜준다.
이에 광신호가 광 전송로를 거쳐 전송되면서 편광 상태가 외부의 환경에 의해 변화되더라도, 편광 성분 분리기(510)는 편광 성분 조절기(520)에 의해 항상 원하는 편광 상태를 가지는 광신호를 제공받아 신뢰성있는 동작을 수행할 수 있게 된다.
도12는 도8의 광신호 분산 조절 장치의 제3 구현예를 도시한 도면으로, 도12에서는 편광 분리부(500)를 편광 성분 분리기(520)로 구현하고, 편광 성분별 색 분산 조절부(600)는 제1 및 제2 반사형 색 분산 조절기(621,622)로 구현한다. 이 경우 편광 성분 분리기(520)가 광 결합부(700)의 기능을 동시에 수행한다.
도12에서 도10에서와 동일하게 구성 및 동작하는 구성 요소에 대해서는 도10에서와 동일한 식별 번호를 부여하고, 이에 대한 상세 설명은 생략하기로 한다.
제1 및 제2 반사형 색 분산 조절기(621,622)는 제1 및 제2 편광 성분을 갖는 광신호를 각각 수신하고 편광 성분별 색 분산 또는 두 광신호 간의 편광 모드 분산을 조절한 후, 분산 조절된 제1 및 제2 편광 성분을 광신호가 입력된 방향으로 되돌려 보낸다.
이 경우 편광 성분 분리기(520)는 편광 성분 분리의 역과정을 통해 제1 및 제2 반사형 색 분산 조절기(611,612)로부터 반사되어 전송되는 제1 및 제2 편광 성분의 광신호를 하나의 광신호로 결합하여 광신호가 입력된 전송로로 전달한다.
물론, 이때의 광신호 분산 조절 장치도 앞서 설명한 바와 같이 편광 분리부(500)의 앞단에 광 순환기를 추가하여, 광신호의 입력 경로와 출력 경로를 서로 분리시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 광신호 분산 조절 장치는 편광 분리부(500), 편광 성분 별 색 분산 조절부(600) 및 광 결합부(700)를 이용하여 색 분산과 편광 모드 분산에 대한 동시 조절 또는 보상 효과를 얻을 수가 있다. 또한 필요에 따라서는 색 분산 또는 편광 모드 분산 중 어느 하나에 대해서만 충분한 보상 효과를 얻고 나머지 하나에 대해서는 분산을 추가로 조절하는 효과를 얻을 수 있다.
도13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 파장 다중 광신호 분산 조절 장치의 블록도를 도시한 도면이다.
도13을 참조하면, 파장 다중 광신호 분산 조절 장치는 파장 분할 역다중화기(810) 및 다수개의 광신호 분산 조절기(820-1~820-n)를 포함한다.
파장 분할 역다중화기(810)는 파중 분할 다중화된 광신호가 외부로부터 입력되면, 이를 역다중화하여 파장별로 분기시켜 다수개의 광신호 분산 조절기(820-1~820-n) 각각으로 전달한다.
다수개의 광신호 분산 조절기(820-1~820-n) 각각은 앞서 설명된 광신호 분산 조절 장치의 다양한 예들 중 한 가지 또는 그 이상의 종류들로 구현되어, 파장별로 색 분산 및 편광 모드 분산에 대한 조절 및 보상 동작을 수행한다.
예를 들어, 통과형 색 분산 조절기를 적용하여 분산 조절된 광신호 채널들을 순방향으로 진행시키거나, 반사형 색 분산 조절기를 적용하여 분산 조절된 광신호 채널들이 다시 파장 분할 역다중화 수단을 거쳐 외부에서 입력된 광신호와 동일한 전송로로 되돌아가도록 할 수 있다. 또한 필요에 따라서는 통과형 색 분산 조절기와 반사형 색 분산 조절기를 섞어서 적용하는 방법도 고려할 수 있다.
본 실시예에 따른 광신호 분산 조절 장치는 광통신 시스템의 수신단이나 전송로 내의 임의의 위치에 적용될 수 있고, 광신호 분산 조절기에서 반사된 분산 조절 또는 보상된 광신호 채널들 중 일부 또는 전부를 별도의 전송로로 진행하도록 하기 위해 적어도 하나의 광 순환기를 추가로 포함하는 것도 가능하다.
또한 통과형 색 분산 조절기를 통과한 분산 조절 또는 보상된 광신호들, 또는 광 순환기 등에 의해 별도의 전송로로 진행하는 분산 조절 또는 보상된 광신호들의 경우에는, 하나의 전송로로 결합시키기 위해 파장 분할 다중화 수단을 추가로 적용할 수 도 있다.
나아가, 이상의 방법들을 복합적으로 활용할 경우 색 분산 또는 편광 모드 분산에 대한 조절 또는 보상 기능을 포함하는 광 결합-분기 다중화 장치의 구현도 가능한데, 이 또한 본 실시예의 따른 장치의 범위에서 배제되지 않는다.
그리고 상기의 설명에서는 모든 전송로에 광신호 분산 조절기를 설치하는 것을 다루었으나, 장치의 사용 목적에 따라서 다수개의 전송로 중 일부에 대해서만 광신호 분산 조절기를 설치할 수도 있음도 물론 당연하다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에게 있어 명백할 것이다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광신호 분산 조절 장치의 블록도,
도2는 도1의 광신호 분산 조절 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도,
도3은 도1의 광신호 분산 조절 장치의 제1 구현예를 도시한 도면,
도4는 도1의 광신호 분산 조절 장치의 제2 구현예를 도시한 도면,
도5는 도1의 광신호 분산 조절 장치의 제3 구현예를 도시한 도면,
도6은 도1의 광신호 분산 조절 장치의 제4 구현예를 도시한 도면,
도7은 도1의 광신호 분산 조절 장치의 제5 구현예를 도시한 도면,
도8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광신호 분산 조절 장치의 블록도,
도9는 도8의 광신호 분산 조절 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도,
도10은 도8의 광신호 분산 조절 장치의 제1 구현예를 도시한 도면,
도11은 도8의 광신호 분산 조절 장치의 제2 구현예를 도시한 도면,
도12는 도8의 광신호 분산 조절 장치의 제3 구현예를 도시한 도면, 그리고
도13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 파장 다중 광신호 분산 조절 장치의 블록도를 도시한 도면이다.

Claims (24)

  1. 두 편광 모드의 광신호에 대해 서로 다른 색 분산 조절 특성을 나타내는 색 분산 조절부;
    외부로부터 입력되는 상기 광신호를 수신하고, 상기 광신호의 편광 상태를 상기 색 분산 조절부의 편광 모드 중 하나에 해당하는 편광 상태로 변환한 후 상기 색 분산 조절부로 전달하는 편광 변환부; 및
    상기 색 분산 조절부에 의해 분산 조절된 광 신호를 분석하여 상기 색 분산 조절부의 색 분산 조절 특성을 제어하는 색 분산 제어 신호와 상기 편광 변환부의 편광 상태 변환 특성을 제어하는 편광 제어 신호를 생성하고, 상기 색 분산 조절부와 상기 편광 변환부에 각각 인가하는 제어부를 포함하는 광신호 분산 조절 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 편광 변환부는
    상기 광신호로부터 상기 색 분산 조절부의 한 편광 모드에 해당하는 편광 성분만을 추출하여 전달하는 편광 성분 선택기로 구현되는 것을 특징으로 하는 광신호 분산 조절 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 편광 변환부는
    상기 광신호의 편광 상태를 조절하여 상기 색 분산 조절부의 한 편광 모드에 해당하는 편광 상태로 맞춰주는 편광 조절기로 구현되는 것을 특징으로 하는 광신호 분산 조절 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 색 분산 조절부는
    상기 편광 변환부를 거쳐 전달되는 광신호의 누적 색 분산을 조절한 후 분 산 조절된 광신호를 순방향의 전송로로 전달하는 통과형 색 분산 조절기로 구현되는 것을 특징으로 하는 광신호 분산 조절 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 색 분산 조절부는
    상기 편광 변환부를 거쳐 전달되는 광신호의 누적 색 분산을 조절한 후 분산 조절된 광신호를 상기 광신호가 입력된 방향으로 반사시키는 반사형 색 분산 조절기로 구현되는 것을 특징으로 하는 광신호 분산 조절 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 편광 변환부의 앞단 또는 상기 색 분산 조절부의 앞단에 상기 광신호가 입력되는 경로와 상기 분산 조절된 광신호가 출력되는 경로를 분리시켜 주는 광 순환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 분산 조절 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 색 분산 조절부에 의해 분산 조절된 광신호의 잔여 분산량이 설정 범위 이내가 되도록 하는 상기 색 분산 제어 신호를 생성하여 상기 색 분산 조절부에 인가하는 색 분산 제어기; 및
    상기 색 분산 조절부에 전달되는 광신호의 편광 상태를 변환시키기 위한 상기 편광 제어 신호를 생성하여 상기 편광 변환부에 인가하는 편광 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 분산 조절 장치.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 색 분산 조절부에 의해 분산 조절된 광신호의 일부를 분기하여 상기 분산 조절된 광신호의 전송로와는 별도의 광경로로 전달하는 광학 탭; 및
    상기 별도의 광경로로 분기된 광신호로부터 전기 신호를 생성하여 상기 색 분산 제어기와 상기 편광 제어기에 제공하는 광 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 분산 조절 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제어부는
    분산 조절된 광신호로부터 생성된 전기 신호를 상기 광신호 분산 조절 장치의 외부로부터 제공받아 상기 색 분산 제어 신호와 상기 편광 제어 신호를 생성하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 분산 조절 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 분산 조절된 광신호로부터 상기 제어 신호의 생성에 필요한 정보를 효과적으로 추출하기 위해 상기 광 검출기 앞단에 광신호 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 분산 조절 장치.
  12. 외부로부터 입력되는 광신호를 서로 수직을 이루는 제1 및 제2 편광 성분으로 분리하여 병렬 전송하는 편광 분리부;
    상기 편광 성분별로 분리된 광신호들 각각에 대해서 별도로 누적 색 분산 을 조절하는 편광 성분별 색 분산 조절부; 및
    편광 성분별로 분산 조절된 광신호들을 다시 하나의 분산 조절된 광신호로 결합하는 광 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 분산 조절 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 편광 분리부는
    상기 광신호의 편광 상태를 원하는 편광 상태로 먼저 조절한 후, 상기 제1 및 제2 편광 성분으로 분리하여 병렬 전송하는 것을 특징으로 하는 광신호 분산 조절 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 편광 성분별 색 분산 조절부는 상기 편광 성분별 광신호들 각각에 대해 누적 색 분산을 조절한 후 분산 조절된 각각의 광신호들을 순방향의 전송로로 전달하는 제1 및 제2 통과형 색 분산 조절기로 구현되며,
    상기 광 결합부는 상기 편광 성분별로 분산 조절된 광신호들을 하나의 분산 조절된 광신호로 결합하여 전달하는 광 세기 결합기 또는 편광 성분 결합기로 구현되는 것을 특징으로 하는 광신호 분산 조절 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 편광 성분별 색 분산 조절부는 상기 편광 성분별 광신호들 각각에 대 해 누적 색 분산을 조절한 후 분산 조절된 각각의 광신호들을 상기 편광 성분별 광신호가 입력된 방향으로 반사시키는 제1 및 제2 반사형 색 분산 조절기로 구현되며,
    상기 편광 분리부가 상기 편광 성분별로 분산 조절된 광신호들을 하나의 분산 조절된 광신호로 결합하여 상기 광신호가 외부로부터 입력된 방향으로 전달하는 광 결합부의 기능을 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 광신호 분산 조절 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 편광 분리부의 앞단 또는 상기 제1 및 제2 반사형 색 분산 조절기 중 적어도 하나의 앞단에 설치되어, 상기 광신호가 입력되는 경로와 상기 결합된 분산 조절 광신호 또는 상기 편광 성분별로 분산 조절된 광신호들이 출력되는 경로를 분리시켜 주는 광 순환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 분산 조절 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 편광 성분별 색 분산 조절부와 상기 편광 분리부를 제어하는 제어부를 더 포함하며,
    상기 제어부는
    상기 편광 성분별 색 분산 조절부에 의해 분산 조절된 광신호의 잔여 분산량이 설정 범위 이내가 되도록 하는 색 분산 제어 신호를 생성하여 상기 편광 성분별 색 분산 조절부에 인가하는 색 분산 제어기; 및
    상기 편광 성분별 색 분산 조절부에 전달되는 광신호의 편광 상태를 변환시키기 위한 편광 제어 신호를 생성하여 상기 편광 분리부에 인가하는 편광 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 분산 조절 장치.
  18. 삭제
  19. 제17항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 광 결합부에 의해 결합된 광신호의 일부를 분기하여 상기 결합된 광신호의 전송로와는 별도의 광경로로 전달하는 광학 탭; 및
    상기 별도의 광경로로 분기된 광신호로부터 전기 신호를 생성하여 상기 색 분산 제어기와 상기 편광 제어기에 제공하는 광 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 분산 조절 장치.
  20. 제17항에 있어서, 상기 제어부는
    분산 조절된 광신호로부터 생성된 전기 신호를 상기 광신호 분산 조절 장치의 외부로부터 제공받아 상기 색 분산 제어 신호와 상기 편광 제어 신호를 생성하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 분산 조절 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 결합된 광신호로부터 상기 제어 신호의 생성에 필요한 정보를 효과적으로 추출하기 위해 상기 광 검출기 앞단에 광신호 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 분산 조절 장치.
  22. 외부로부터 입력되는 파중 분할 다중화된 광신호를 역다중화하여, 파장별로 분리된 광신호들을 적어도 두 개 이상의 전송로들로 분기시키는 파장 분할 역다중화부; 및
    상기 분기된 전송로들 중 적어도 하나의 전송로상에 제1항 또는 제12항에 따른 광신호 분산 조절 장치를 포함하는 파장 다중 광신호 분산 조절 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 파장 다중 광신호 분산 조절 장치는
    상기 분기된 전송로들에서 각각 분산 조절된 광신호들을 다시 하나의 전송로로 결합시켜 전달하는 파장 분할 다중화부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 다중 광신호 분산 조절 장치.
  24. 제22항에 있어서, 상기 파장 다중 광신호 분산 조절 장치는
    상기 파장 분할 역다중화부의 앞단 또는 상기 광신호 분산 조절 장치의 앞단에 상기 파장 분할 다중화된 광신호가 입력되는 경로와 상기 광신호 분산 조절 장치를 통해 분산 조절된 광신호들이 출력되는 경로를 분리시켜 주는 광 순환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 다중 광신호 분산 조절 장치.
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