KR101014775B1 - 평판 광회로 장치 및 그의 파장 및 파워 모니터링 방법 - Google Patents

평판 광회로 장치 및 그의 파장 및 파워 모니터링 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 평판 광회로 장치 및 그의 파장 검출 방법에 관한 것이다. 평판 광회로 장치는 적어도 하나의 마하젠더 간섭계를 이용하여 두 개의 출력 신호들이 교차되게 출력하도록 한다. 평판 광회로 장치는 두 개의 출력 신호들의 파워 차이값을 이용하여 두 개의 출력 신호들의 병합 출력값을 산출한다. 이 때, 병합 출력값은 파장과 파워에 대한 직선 형태로 산출된다. 평판 광회로 장치는 병합 출력값을 이용하여 두 개의 출력 신호들의 차이값을 비교하여 파장을 검출하고, 검출된 파장에 대한 파워를 측정하여 광신호의 파워 및 파장을 모니터링한다. 또 평판 광회로 장치는 기준 출력 검출부를 더 포함할 수 있다. 기준 출력 검출부는 제 3의 출력 신호를 기준 신호로 하여 파장 및 파워를 측정하고, 병합 출력값과 기준 신호의 파워를 비교하여 보다 정확하게 광신호의 파장 및 파워를 모니터링할 수 있다. 이러한 본 발명의 평판 광회로 장치는 광 커플러, 광 스플리터 및 마하젠더 간섭계 도파로 등으로 이용될 수 있다. 본 발명에 의하면, 두 개의 출력 신호를 교차시키고, 출력 신호들의 차이를 이용하여 광신호의 파장 및 파워를 모니터링함으로써, 전 파장 구간에서 광신호의 파워를 측정할 수 있다.

Description

평판 광회로 장치 및 그의 파장 및 파워 모니터링 방법{PLANAR LIGHTWAVE CIRCUIT APPARATUS AND METHOD FOR MONITORTING WAVELENGTH AND POWER THEREOF}
본 발명은 평판 광회로(Planar Lightwave Circuit : PLC) 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 두 개의 출력 신호를 교차시키고, 출력 신호들의 차이를 이용하여 광신호의 파장 및 파워를 모니터링하기 위한 평판 광회로 장치 및 그의 파장 검출 방법에 관한 것이다.
급속히 발전되고 있는 정보 통신 기술의 향상으로 통신 가입자의 초고속, 대용량 정보 획득의 요구가 증대되고 있다. 이를 위해 저 손실, EMI 및 광대역 특성을 가진 광섬유를 이용한 광통신 기술이 활발히 개발되고 있으며, 최근에는 고속 인터넷 서비스, 대용량 데이터 전송 및 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있는 파장 분할 다중(Wavelength Division Multiplexing : WDM)의 통신 방식에 대한 기대가 증가되고 있는 실정이다.
파장 분할 다중(WDM)은 한 개의 광섬유에 여러 개의 파장을 함께 실어서 전송하는 통신 방식으로, 하나의 파장을 하나의 채널로 형성하고 각 채널에 독립적인 데이터를 전송한다. 이러한 특성으로 인하여 파장 분할 다중(WDM) 방식은 쉽게 전송 용량을 증가시킬 수 있으며, 네트워크의 유연성 등을 제공하는 장점을 가진다. 그러나, 이러한 큰 장점을 가짐에도 불구하고 파장 분할 다중(WDM) 방식은 채널 파장간의 간격에 의한 제한과 네트워크를 구성하기 위한 광소자의 대역폭, 그리고 광원수의 제한으로 인한 채널 수에 한계가 존재한다. 이러한 한계와 제한은 네트워크 내에서 노드(node)와 노드 사이의 신호 파장들끼리의 블로킹(blocking)을 유발하게 된다. 그러므로 파장 분할 다중(WDM) 방식을 도입하기 위해서는 같은 파장을 사용함으로 인해 발생되는 블로킹 문제를 해결해야 한다. 이러한 문제를 해결하는 방법으로 파장을 도중에 분기/삽입하거나, 파장을 변환하여 다른 파장에 신호를 실어서 보내는 등의 기능이 필요하다.
그러므로 파장 분할 다중(WDM) 방식의 광통신 시스템에서 광원의 파장을 정확하게 측정하는 것이 매우 중요하다.
본 발명의 목적은 적어도 하나의 마하젠더 간섭계를 이용하여 출력 신호의 파장 및 파워를 모니터링하기 위한 평판 광회로 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 출력 신호의 파워를 일정하게 하기 위한 평판 광회로 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 1250 내지 1650 nm 전 파장 구간에서의 광신호의 파워 및 파장을 모니터링하기 위한 평판 광회로 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 대량 생산 및 제작이 용이한 평판 광회로 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 두 개의 출력 신호의 파워를 하나의 파장에서 교차되게 제공하고, 출력 신호들의 차이를 이용하여 광신호의 파장 및 파워를 모니터링하는 평판 광회로 장치의 모니터링 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 평판 광회로 장치는 복수 개의 출력 광도파로 상에 적어도 하나의 광 필터를 구비하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같은 평판 광회로 장치는 두 개의 출력 신호들 중에서 하나는 파장에 따라 파워값이 달라지는 커브 형태의 그래프를 만들고, 다른 하나는 기존 와이 분기 도파로에서 그대로 출력되는 형태로 제작함으로써, 각각의 파장에 따른 파워의 차이를 이용하여 입력된 광신호의 파장 및 파워를 모니터링할 수 있다.
이 특징에 따른 본 발명의 평판 광회로 장치는, 광원으로부터 광신호를 받아들이는 적어도 하나의 입력 광도파로와; 상기 입력 광도파로로부터 분기되는 복수 개의 출력 광도파로 및; 적어도 하나가 상기 출력 광도파로 상에 구비되어, 두 개의 상기 출력 도파로들로부터 출력되는 출력 신호들을 교차되게 하는 광 필터를 포함한다.
한 실시예에 있어서, 상기 평판 광회로 장치는; 상기 두 개의 출력 신호들의 파워에 대한 차이값을 이용하여 상기 두 개의 출력 신호들의 파워에 대한 병합 출력값을 산출하고, 상기 병합 출력값을 산출하고, 상기 병합 출력값을 프로그램 상에 입력, 설정하여 입력된 광신호의 파장 및 파워를 모니터링한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 출력 광도파로는 제 1 내지 제 3 출력 광도파로를 구비한다. 여기서 상기 광 필터는 상기 제 1 및 상기 제 2 출력 광도파로 상에 각각 제공된다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 평판 광회로 장치는; 상기 제 3 출력 광도파로로부터 출력되는 기준 광신호의 파워를 측정하는 기준 출력 검출부를 더 구비한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 출력 광도파로는 제 1 및 제 2 출력 광도파로를 구비한다. 여기서 상기 광 필터는 상기 제 1 및 상기 제 2 출력 광도파로 중 적어도 어느 하나에 제공된다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 광 필터는 마하젠더 간섭계로 구비된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 전 파장 구간에서 광신호의 파워 및 파장을 모니터링하기 위한 평판 광회로 장치의 모니터링 방법이 제공된다. 이 방법에 의하면, 두 개의 출력 신호들이 교차되게 출력하고, 출력 신호들의 파워 차이를 이용하여 광신호의 파장 및 파워를 모니터링함으로써, 전 파장 구간에서 광신호의 파워를 측정할 수 있다.
이 특징에 따른 상기 모니터링 방법은, 광원으로부터 광신호를 받아들여서 적어도 두 개의 광신호들로 분기한다. 상기 분기된 광신호들이 하나의 파장에서 교차되게 출력하도록 한다. 출력된 두 개의 광신호들의 파장에 따른 파워 차이값을 이용하여 파장을 검출한다. 이어서 상기 검출된 파장에 대한 파워를 측정하여 입력된 광신호의 파장 및 파워를 모니터링한다.
한 실시예에 있어서, 상기 파장을 검출하는 것은; 상기 두 개의 광신호들의 병합 출력값을 산출하고; 상기 병합 출력값을 이용하여 상기 출력된 광신호들의 파워가 교차되는 교차점의 파장을 검출한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 모니터링하는 것은; 출력된 다른 광신호를 기준 신호로 하여 상기 기준 신호의 파워를 측정하고; 상기 병합 출력값과 상기 기준 신호의 측정된 파장에 대한 파워를 비교하여 파장을 모니터링한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 교차되게 출력하도록 하는 것은; 상기 분기된 광신호들 중 적어도 하나를 마하젠더 간섭계를 이용하여 필터링한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 교차되게 출력하도록 하는 것은; 상기 분기된 광신호들 중 하나는 상기 마하젠더 간섭계를 이용하여 필터링하고, 상기 분기된 광신호들 중 다른 하나는 그대로 출력되도록 한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 교차되게 출력하도록 하는 것은; 상기 분기된 광신호들 중 두 개를 상기 마하젠더 간섭계를 이용하여 각각 필터링한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 평판 광회로 장치는 적어도 하나의 마하젠더 간섭계를 이용하여 출력 신호가 커브 형태를 갖도록 설계하고, 기준 신호와 출력 신호의 파워 차이값을 이용하여 두 출력 신호들의 병합 출력값을 산출함으로써, 전 파장 구간에서 광신호의 파장을 모니터링할 수 있다.
또 본 발명의 평판 광회로 장치는 다른 출력 신호를 기준 신호로 하여 기준 신호의 파워를 측정하고, 측정된 기준 신호와 병합 출력값의 파워를 비교함으로써, 보다 정확하게 광신호의 파장 및 파워를 모니터링할 수 있다.
또한 본 발명의 평판 광회로 장치는 디자인 파라메터를 조절하여 마하젠더 간섭계의 내부 광도파로의 커브를 조절할 수 있으며, 파장에 따른 두 출력 신호들의 교차 위치를 조절할 수 있으므로, 출력 손실을 줄일 수 있다.
뿐 만 아니라, 본 발명의 평판 광회로 장치는 반도체 기판 상에 광도파로 및 적어도 하나의 마하젠더 간섭계(MZI)를 마스크 패턴을 이용하여 집적화된 광소자 모듈로 구현함으로써, 대량 생산이 가능하고, 출력 신호의 파워가 일정하므로 제작이 용이하다.
도 1은 본 발명에 따른 평판 광회로 장치의 구성을 도시한 도면;
도 2는 도 1에 도시된 평판 광회로 장치의 파장 검출을 설명하기 위한 파형도;
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 평판 광회로 장치의 구성을 도시한 도면;
도 4는 도 3에 도시된 평판 광회로 장치의 시뮬레이션 결과를 나타내는 파형도;
도 5는 도 3에 도시된 평판 광회로 장치의 측정값을 나타내는 파형도;
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 평판 광회로 장치의 구성을 도시한 도면;
도 7은 도 6에 도시된 평판 광회로 장치의 시뮬레이션 결과를 나타내는 파형도;
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 평판 광회로 장치의 구성을 도시한 도면;
도 9는 도 8에 도시된 평판 광회로 장치의 시뮬레이션 결과를 나타내는 파형도;
도 10은 도 8에 도시된 평판 광회로 장치의 정확한 모니터링을 위한 구성을 도시한 도면;
도 11 및 도 12는 도 8의 변형예에 따른 평판 광회로 장치의 구성 및 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면들;
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 평판 광회로 장치의 모니터링 수순을 도시한 흐름도; 그리고
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 평판 광회로 장치의 모니터링 수순을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하 첨부된 도 1 내지 도 12을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 평판 광회로 장치의 구성을 도시한 블럭도이고, 도 2는 도 1에 도시된 평판 광회로 장치의 파장 검출 특성을 설명하기 위한 파형도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 평판 광회로(Planer Ligthwave Circuit : PLC) 장치(100)는 광 커플러(optical coupler), 광 스플리터(optical splitter) 등과 같은 도파로형 광소자 모듈로, 광신호의 파워 및 파장을 모니터링한다.
이를 위해 평판 광회로 장치(100)는 적어도 하나의 입력 포트(101)와 복수 개의 출력 포트(103, 105) 및, 입력 포트(101)와 적어도 하나의 출력 포트(103, 105) 사이에 배치되는 마하젠더 간섭계(Mach-Zehnder Interferometers : MZI)(110, 120)를 포함한다. 또 평판 광회로 장치(100)는 입력 포트(101)에 연결되는 하나의 입력 광도파로(102)와, 입력 광도파로(102)로부터 분기되어 각각의 출력 포트(103, 105)에 연결되는 복수 개의 출력 광도파로(104, 106)들을 구비한다.
마하젠더 간섭계(110, 120)는 예컨대, 광신호의 파장에 따라 특정 크기의 출력 손실을 발생시키는 광 필터로서 제공된다. 마하젠더 간섭계(110, 120)는 적어도 하나의 출력 광도파로(104 또는/및 106) 상에 형성된다. 여기서는 두 개의 출력 광도파로(104, 106) 각각에 마하젠더 간섭계(110, 120)가 제공된다. 물론 마하젠더 간섭계(110 또는 120)는 하나의 출력 광도파로(104 또는 106) 상에 구비될 수 있다. 마하젠더 간섭계(110, 120)는 입력 광도파로(102)를 통해 입력된 광신호(INPUT)를 내부에서 서로 다른 경로를 통해 분할하고, 다시 결합하여 각 출력 신호(OUTPUT1, OUTPUT2)를 각각의 출력 포트(103, 105)로 제공한다. 이 때, 마하젠더 간섭계(110, 120)들 각각은 광신호의 파워를 파장에 따라 서로 다른 출력 손실을 발생시킨다. 그러므로 평판 광회로 장치(100)는 적어도 하나의 마하젠더 간섭계(110, 120)에 의해 두 출력 신호(OUTPUT1, OUTPUT2)의 파워를 파장에 따라 교차하게 된다.
구체적으로 도 2를 참조하면, 본 발명의 평판 광회로 장치(100)는 마하젠더 간섭계(110, 120)에 의해 제1 출력 포트(103)로부터 출력되는 제 1 출력 신호(OUTPUT1)와 제2 출력 포트(105)로부터 출력되는 제 2 출력 신호(OUTPUT2)를 교차하게 하고, 교차되는 두 출력 신호(OUTPUT1, OUTPUT2)의 파워 차이값을 2로 나눈 병합 출력값((OUTPUT2-OUTPUT1)/2)을 산출한다. 이 때의 병합 출력값은 도 2의 점선으로 나타낸 바와 같이, 직선 형태로 산출된다. 또한 두 출력 신호(OUTPUT1, OUTPUT2)가 교차되는 지점 즉, 교차점(A)은 하나의 파장(λ1)을 갖게 된다.
그러므로 본 발명의 평판 광회로 장치(100)는 약 1250 ~ 1650 nm의 전 파장 구간에서 두 출력 신호(OUTPUT1, OUTPUT2)의 파워가 교차되게 하고, 두 출력 신호(OUTPUT1, OUTPUT2)의 출력차를 이용하여 교차점(A)의 파장(λ1)을 검출하여, 광신호의 파장 및 파워를 모니터링할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 평판 광회로 장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 평판 광회로 장치의 시뮬레이션 결과를 나타내는 파형도, 그리고 도 5는 도 3에 도시된 평판 광회로 장치의 출력 신호들의 측정값을 나타내는 파형도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 이 실시예의 평판 광회로 장치(200)는 하나의 마하젠더 간섭계(210)를 구비하여, 넓은 간격의 파장을 검출하기 위한 시스템에 적합하다.
구체적으로, 평판 광회로 장치(200)는 하나의 입력 포트(201)와 두 개의 출력 포트(203, 205) 및 하나의 마하젠더 간섭계(210)를 포함한다. 또 평판 광회로 장치(200)는 입력 포트(201)에 연결되는 하나의 입력 광도파로(202)와, 입력 광도파로(202)로부터 분기되어 제 1 및 제 2 출력 포트(203, 205)에 각각 연결되는 제 1 및 제 2 출력 광도파로(204, 206)들을 포함한다.
입력 광도파로(202)는 Y 브랜치(branch) 구조의 분기 광도파로(220)를 이용하여 제 1 및 제 2 출력 광도파로(204, 206)로 분기된다. 또 입력 광도파로(202)와 제 1 또는 제 2 출력 광도파로(204, 206) 사이에는 S 벤드(bend) 구조의 곡선 광도파로(222, 224)가 구비된다. 곡선 광도파로(222, 224)들 각각은 입력 광도파로(202)와 제 1 출력 광도파로(204), 입력 광도파로(202)와 제 2 출력 광도파로(206)를 연결한다.
마하젠더 간섭계(210)는 제 1 출력 광도파로(204) 상에 배치된다. 마하젠더 간섭계(210)의 양단에는 Y 브랜치 구조의 분기/결합 광도파로(212, 218)를 이용하여 서로 다른 경로를 갖는 광도파로(214, 216)들을 분기 및 결합한다. 마하젠더 간섭계(210)는 광파장에 따른 출력 파워의 손실을 발생시킨다. 이러한 마하젠더 간섭계(210)는 디자인 파라메터에 의해 광도파로(214, 216)의 커브 모양을 조절할 수 있으며, 파장에 따른 교차점의 위치를 조절할 수 있다. 뿐 만 아니라, 마하젠더 간섭계(110, 120)는 출력 신호의 편광 손실을 줄일 수 있다.
그러므로 제 1 출력 광도파로로 출력되는 제 1 출력 신호의 파워와 제 2 출력 광도파로로 출력되는 제 2 출력 신호의 파워는 하나의 파장(λ2)에서 교차된다.
이 실시예의 평판 광회로 장치(200)는 하나의 마하젠더 간섭계(210)를 이용함으로써, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 출력 신호(OUTPUT1, OUTPUT2)들의 파워를 하나의 파장(λ2)에서 교차하도록 필터링하고, 두 출력 신호(OUTPUT1, OUTPUT2)의 차이를 산출하여, 출력 신호(OUTPUT1, OUTPUT2)들의 교차점(B)에서의 파장(λ2)을 검출한다. 예를 들어, 평판 광회로 장치(200)는 단파장 구간 예를 들어, 약 1300 ~ 1350 nm 파장 구간에서 교차점(B)이 검출된다. 이 때, 검출된 파장(λ2)의 파워를 측정하여 광신호의 파장 및 파워를 모니터링한다.
예를 들어, 제 2 출력 신호(OUTPUT2)와 제 1 출력 신호(OUTPUT1)의 차이값이 파장 '가', '나', '다' 및 '라'에 따라 일정한 파워값 'a', 'b', 'c' 및 'd'를 갖는다면, 미지의 파장을 갖는 광신호(INPUT)가 입력되었을 때, 파워값 'b'가 검출되면, 이 입력된 광신호(INPUT)의 파장은 '나'임을 알 수 있다. 이 때, 출력되는 광신호는 측정 장치(미도시됨)(예를 들어, 포토 다이오드 등)를 이용하여 파워가 측정된다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 평판 광회로 장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 7은 도 6에 도시된 평판 광회로 장치의 시뮬레이션 결과를 나타내는 파형도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 이 실시예의 평판 광회로 장치(300)는 제 1 실시예의 것보다 출력되는 광신호의 파워 차이를 크게 하여, 두 출력 신호의 교차점을 명확하게 검출할 수 있도록 제공된다. 이를 위해 평판 광회로 장치(300)는 복수 개의 마하젠더 간섭계(310, 320)를 구비한다. 따라서 이 실시예의 평판 광회로 장치는 약 20 nm 간격의 파장을 검출하기 위한 CWDM(Corse Wavelength Division Multiplexing) 광소자에 적합하다.
즉, 평판 광회로 장치(300)는 하나의 입력 포트(301)와, 제 1 및 제 2 출력 포트(303, 305)들 그리고, 제 1 및 제 2 마하젠더 간섭계(310, 320)들을 포함한다. 또 평판 광회로 장치(300)는 입력 포트(301)에 연결되는 하나의 입력 광도파로(302)와, 입력 광도파로(302)로부터 분기되어 제 1 및 제 2 출력 포트(303, 305)에 각각 연결되는 제 1 및 제 2 출력 광도파로(304, 306)들을 포함한다.
입력 광도파로(302)는 분기 광도파로(330)를 이용하여 제 1 및 제 2 출력 광도파로(304, 306)로 분기된다. 또 입력 광도파로(302)와 제 1 또는 제 2 출력 광도파로(304, 306) 사이에는 S 벤드 구조의 제 1 및 제 2 곡선 광도파로(332, 334)가 구비된다. 제 1 및 제 2 곡선 광도파로(332, 334)들 각각은 입력 광도파로(302)와 제 1 출력 광도파로(304), 입력 광도파로(302)와 제 2 출력 광도파로(306)를 연결한다.
제 1 마하젠더 간섭계(310)는 제 1 출력 광도파로(304) 상에 배치되고, 제 2 마하젠더 간섭계(320)는 제 2 출력 광도파로(306) 상에 배치된다. 제 1 및 제 2 마하젠더 간섭계(310, 320) 각각은 제 1 실시예의 마하젠더 간섭계(210)와 동일한 구조 및 기능을 가지므로, 여기서는 구체적인 설명을 생략한다.
제 1 및 제 2 마하젠더 간섭계(310, 320)들 각각은 광신호의 파워를 파장에 따라 서로 다른 출력 손실을 발생시킨다. 그러므로 평판 광회로 장치(300)는 제 1 및 제 2 마하젠더 간섭계(310, 320)에 의해 두 출력 신호(OUTPUT1, OUTPUT2)의 파워를 파장에 따라 교차하게 된다. 즉, 제 1 출력 광도파로(304)로 출력되는 제 1 출력 신호(OUTPUT1)의 파워와 제 2 출력 광도파로(306)로 출력되는 제 2 출력 신호(OUTPUT2)의 파워는 하나의 파장(λ3)에서 교차된다. 예를 들어, 평판 광회로 장치(300)는 약 1400 ~ 1500 nm의 파장 구간에서 교차점(C)이 검출된다. 제 1 및 제 2 출력 신호(OUTPUT1, OUTPUT2)의 파워 차이는 교차점에서 '0' 이므로, 미지의 파장을 갖는 광신호가 입력되면, 제 1 및 제 2 출력 신호(OUTPUT1, OUTPUT2)의 차이가 '0'이 되면, λ3의 파장이 검출됨을 확인할 수 있다.
따라서 이 실시예의 평판 광회로 장치(300)는 도 7에 도시된 바와 같이, 교차되는 출력 신호(OUTPUT1, OUTPUT2)들의 차이를 이용하여 교차점(C)에서의 광신호의 파장(λ3)을 검출할 수 있다. 또한 평판 광회로 장치(300)에 대하여, 파장(λ3)에서의 파워를 먼저 측정하여 프로그램에 입력하게 되면, λ3 파장에서 입력된 광신호의 파워를 측정할 수 있으므로, 통신용 파장 대역(약 1250 ~ 1650 nm)에서 광신호의 파장 및 파워를 동시에 모니터링할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 평판 광회로 장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 9는 도 8에 도시된 평판 광회로 장치의 시뮬레이션 결과를 나타내는 파형도 그리고 도 10은 도 8에 도시된 평판 광회로 장치에서 보다 정확한 모니터링을 위한 구성을 도시한 도면이다.
먼저 도 8 및 도 9를 참조하면, 이 실시예의 평판 광회로 장치(400)는 평판 광회로 장치(400)는 적어도 3 개의 출력 광도파로(404, 406, 408)들을 구비한다. 또 평판 광회로 장치(400)는 2 개의 마하젠더 간섭계(410, 420)들을 구비한다. 이 평판 광회로 장치(400)는 제 2 실시예보다 더 정확하게 광신호의 파워 및 파장을 모니터링할 수 있는 구조이다.
구체적으로 평판 광회로 장치(400)는 하나의 입력 광도파로(402)로부터 Y 브랜치 구조의 제 1 분기 광도파로(430)에 의해 제 1 및 제 2 곡선 광도파로(432, 434)로 분기된다. 제 1 곡선 광도파로(432)는 제 1 마하젠더 간섭계(410)를 통해 제 1 출력 광도파로(404)와 연결된다. 제 2 곡선 광도파로(434)는 Y 브랜치 구조의 제 2 분기 광도파로(436)에 의해 제 3 및 제 4 곡선 광도파로(438, 440)로 분기된다. 제 3 곡선 광도파로(438)는 제 2 마하젠더 간섭계(420)를 통해 제 2 출력 광도파로(406)와 연결된다. 제 4 곡선 광도파로(440)는 제 3 출력 광도파로(408)와 연결된다. 제 1 내지 제 4 곡선 광도파로(432, 434, 438, 440)들은 S 벤드 구조를 갖는다. 그리고 제 1 내지 제 3 출력 광도파로(404, 406, 408)들 각각은 제 1 내지 제 3 출력 포트(403, 405, 407)들 각각에 연결된다.
제 1 마하젠더 간섭계(410)는 제 1 출력 도파로(404) 상에 배치되고, 제 2 마하젠더 간섭계(420)는 제 2 출력 도파로(406) 상에 배치된다. 제 1 및 제 2 마하젠더 간섭계(410, 420) 각각은 제 2 실시예의 마하젠더 간섭계(310)와 동일한 구조 및 기능을 가지므로, 여기서는 구체적인 설명을 생략한다.
제 1 및 제 2 마하젠더 간섭계(410, 420)들 각각은 광신호의 파워를 파장에 따라 서로 다른 출력 손실을 발생시켜서 제 1 및 제 2 출력 신호(OUTPUT1, OUTPUT2)의 파워를 파장에 따라 교차하게 된다. 즉, 제 1 출력 광도파로(404)로 출력되는 제 1 출력 신호(OUTPUT1)의 파워와 제 2 출력 광도파로(406)로 출력되는 제 2 출력 신호(OUTPUT2)의 파워는 도 9에 도시된 바와 같이, 하나의 파장(λ4)에서 교차된다. 예를 들어, 평판 광회로 장치(400)는 약 1400 ~ 1500 nm의 파장 구간에서 교차점(D)이 검출된다.
따라서 이 실시예의 평판 광회로 장치(400)는 제 1 및 제 2 마하젠더 간섭계(410, 420)들에 의해 광신호의 파워를 파장에 따라 서로 다른 출력 손실을 발생시켜서 제 1 및 제 2 출력 신호(OUTPUT1, OUTPUT2)의 파워를 파장에 따라 교차하게 하고, 두 출력 신호(OUTPUT1, OUTPUT2)들의 차이를 이용한 병합 출력값을 산출하여 교차점(D)에서의 광신호의 파장(λ4)을 검출한다. 이어서 평판 광회로 장치(400)는 기준 출력 검출부(도 10의 450)를 이용하여 파장(λ4)에서의 파워를 먼저 측정하여 프로그램에 입력하게 되면, λ4 파장에서 입력된 광신호의 파워를 측정할 수 있으므로, 통신용 파장 대역(약 1250 ~ 1650 nm)에서 광신호의 파장 및 파워를 동시에 모니터링할 수 있다.
그래서 제 3 출력 도파로(408)에는 도 10에 도시된 바와 같이, 제 3 출력 포트(407)를 통해 기준 출력 검출부(Reference)(450)가 더 연결될 수 있다. 기준 출력 검출부(450)는 제 3 출력 신호(OUTPUT3)를 기준 신호로 하여 파워를 측정할 수 있다. 측정된 제 3 출력 신호(OUTPUT3)의 신호 특성은 도 9에 도시된 바와 같이, 파장에 따라 파워의 변화가 없어 거의 직선 형태로 출력되므로, 제 3 출력 신호(OUTPUT3)를 파워에 대한 기준값으로 설정하여 보다 정확하게 광신호의 파장 및 파워를 모니터링할 수 있다.
그러므로 이 실시예의 평판 광회로 장치(400, 400a)는 전 파장 구간에서 광신호의 파워 및 파장을 자동으로 측정, 비교하여 모니터링할 수 있으며, CWDM 광소자 및 DWDM 광소자로 적합하다.
이상에서 제 1 실시예의 평판 광회로 장치는 단파장에서의 파장 및 파워를 검출하여 모니터링하고, 제 2 실시예의 평판 광회로 장치는 제 1 실시예보다 단파장에서 파워의 차이를 크게 하여 전 파장 구간에서의 파장 및 파워를 용이하게 검출하여 모니터링할 수 있다. 그리고 제 3 실시예의 평판 광회로 장치는 제 3 출력 신호를 기준 신호로 하여 파워 및 파장을 측정하고, 측정된 기준 신호와 두 출력 신호의 병합 출력값을 비교함으로써, 제 1 및 제 2 실시예의 것보다 더 정확하게 광신호의 파장 및 파워를 모니터링할 수 있다.
도 8의 평판 광회로 장치(400)의 변형예에 따른 본 발명의 평판 광회로 장치(400b)의 구성 및 시뮬레이션 결과가 도 11 및 도 12에 도시되어 있다.
이러한 평판 광회로 장치(400b)는 도 8의 평판 광회로 장치(400)보다 광도파 특성을 균일하게 하도록 하기 위하여, 대칭성을 유지하여 출력 광도파로(404 ~ 409)들이 분기되는 구조를 갖는다. 여기서 도 8의 평판 광회로 장치(400)와 동일한 기능을 하는 구성에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.
즉, 도 11 및 도 12를 참조하면, 이 평판 광회로 장치(400b)는 하나의 입력 광도파로(402)와, 입력 광도파로(402)로부터 분기되는 4 개의 출력 광도파로(404, 406, 408, 409)들을 구비한다. 4 개의 출력 광도파로(404, 406, 408, 409)들은 상호 대칭되는 구조로 배치된다. 또 평판 광회로 장치(400b)는 2 개의 마하젠더 간섭계(410, 420)들을 구비한다.
입력 광도파로(402)는 입력 포트(INPUT)에 연결된다. 제 1 내지 제 3 출력 광도파로(404, 406, 408, 409)들 각각은 제 1 내지 제 4 출력 포트(REFERENCE, OUTPUT1, OUTPUT2, RESERVE)에 각각 연결된다. 제 4 출력 포트(RESERVE)는 예비용으로 구비된다. 제 2 및 제 3 출력 광도파로(404, 408) 각각에는 마하젠더 간섭계(410, 420)가 구비된다.
제 1 출력 포트(REFERENCE)는 기준 출력 검출부(도 10의 450)와 연결되어 기준 신호의 파장 및 파워를 검출하기 위한 것이고, 제 2 및 제 3 출력 포트(OUTPUT1, OUTPUT2)들은 입력 포트(INPUT)로부터 출력되는 광신호의 파장 및 파워를 모니터링하기 위한 것이다.
이러한 평판 광회로 장치(400b)는 입력 광도파로(402)로부터 분기되는 출력 광도파로(404 ~ 409)들을 대칭성을 유지하도록 구성함으로써, 도 12에 도시된 바와 같이, 도 8의 것에 비해 기준 신호의 파워가 일정하게 유지되므로, 보다 더 정확하게 광신호의 파장 및 파워를 모니터링할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 평판 광회로 장치(100, 200, 300, 400, 400a, 400b)는 광원(미도시됨)으로부터 입력된 광신호(INPUT)를 분기하고, 분기된 광신호를 적어도 하나의 마하젠더 간섭계(MZI)를 이용하여 두 출력 신호들이 하나의 파장에서 교차되게 출력한다. 따라서 본 발명의 평판 광회로 장치(100, 200, 300, 400, 400a, 400b)는 두 출력 신호들의 파워 차이값을 이용하여 두 출력 신호의 병합 출력값을 산출하고, 이를 통해 두 출력 신호들의 교차점에서의 파장을 검출하고, 검출된 파장에 대한 파워를 측정함으로써, 전 파장 구간에서 광신호의 파장 및 파워를 모니터링할 수 있다. 특히 본 발명의 평판 광회로 장치(400, 400a, 400b)는 하나의 출력 포트에 기준 출력 검출부(450)를 제공하여, 기준 신호와 병합 출력값을 비교함으로써, 보다 정확한 광신호의 파워 및 파장을 모니터링할 수 있다.
이러한 본 발명의 평판 광회로 장치(100, 200, 300, 400, 400a, 400b)는 실리카 등과 같은 반도체 기판 상에 입력 광도파로와 출력 광도파로 및 적어도 하나의 마하젠더 간섭계(MZI)들을 마스크 패턴을 이용하여 형성한다. 따라서 본 발명의 평판 광회로 장치(100, 200, 300, 400)는 대량 생산이 가능하고, 출력 신호의 파워가 일정하기 때문에 제작이 용이하다.
계속해서 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 평판 광회로 장치의 모니터링 수순을 도시한 흐름도이다. 이 수순은 제 1 및 제 2 실시예의 평판 광회로 장치에서 처리된다.
도 13을 참조하면, 평판 광회로 장치는 단계 S500에서 입력 포트를 통해 광원으로부터 출력되는 광신호를 받아들인다. 단계 S510에서 광신호를 복수 개로 분기하고, 단계 S520에서 적어도 하나의 마하젠더 간섭계를 이용하여 분기된 광신호들이 하나의 파장에서 교차되게 출력하도록 필터링한다.
단계 S530에서 두 출력 신호들의 파워 차이값을 이용하여 두 출력 신호의 병합 출력값을 산출한다.
단계 S540에서 병합 출력값을 이용하여 두 출력 신호의 파워비를 가지고 미지의 광신호에 대한 파장을 검출한다. 이어서 단계 S550에서 검출된 파장에 대한 파워를 미리 측정해서 프로그램에 입력된 데이터와 비교하여 파워를 모니터링함으로써, 전 파장 구간에서 광신호의 파워 및 파장을 모니터링한다.
그리고 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 평판 광회로 장치에서 광신호의 파워 및 파장을 모니터링 수순을 도시한 흐름도이다. 이 수순은 제 3 실시예의 평판 광회로 장치에서 처리된다.
도 14를 참조하면, 평판 광회로 장치는 단계 S600에서 광원으로부터 출력되는 광신호를 입력 포트를 통해 받아들인다. 단계 S610에서 광신호를 복수 개로 분기하고, 단계 S620에서 분기된 광신호들이 하나의 파장에서 교차되게 출력하도록 필터링한다. 즉, 분기된 광신호들 중 두 개의 마하젠더 간섭계(MZI)를 이용하여 출력되는 두 개의 광신호들이 하나의 파장에서 교차되어 출력되도록 필터링한다.
단계 S630에서 두 출력 신호들의 파워 차이값을 이용하여 두 출력 신호의 병합 출력값을 산출하고, 단계 S640에서 병합 출력값을 이용하여 두 출력 신호의 파워비를 가지는 미지의 광신호에 대해 파장을 검출한다. 단계 S650에서 포토 다이오드 등과 같은 파워 측정 장치(미도시됨)를 이용하여 평판 광회로 장치의 기준 광신호에 대한 파장에 따른 파워를 측정한다. 여기서 평판 광회로 장치의 기준 광신호의 파장 및 파워는 상호 일대일로 대응되게 프로그램 상에 미리 입력, 설정된다. 따라서 단계 S660에서 기준 광신호에 대한 파워와, 출력 신호에 대한 검출된 파장에 대응되는 파워를 비교한다. 그 결과, 출력 신호와 기준 광신호의 두 파워가 일치하는 파장을 산출할 수 있다. 즉, 단계 S670에서 비교 결과에 따라 전 파장 구간에서 광신호의 파워 및 파장을 모니터링한다.
이 실시예는 병합 출력값과 기준 광신호를 비교함으로써, 보다 정확하게 광신호의 파장 및 파워를 모니터링할 수 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 평판 광회로 장치의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
100, 200, 300, 400, 400a, 400b : 평판 광회로 장치
101, 201, 301, 401 : 입력 포트
103, 203, 303, 403 : 제 1 출력 포트
105, 205, 305, 405 : 제 2 출력 포트
407 : 제 3 출력 포트
110, 120, 210, 310, 320, 410, 420 : 마하젠더 간섭계(MZI)
450 : 기준 출력 검출부

Claims (12)

  1. 평판 광회로 장치에 있어서:
    광원으로부터 광신호를 받아들이는 적어도 하나의 입력 광도파로와;
    상기 입력 광도파로로부터 분기되는 복수 개의 출력 광도파로 및;
    적어도 하나가 상기 출력 광도파로 상에 구비되어, 두 개의 상기 출력 도파로들로부터 출력되는 출력 신호들을 교차되게 하는 광 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 광회로 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 평판 광회로 장치는;
    상기 두 개의 출력 신호들의 파워에 대한 차이값을 이용하여 상기 두 개의 출력 신호들의 파워에 대한 병합 출력값을 산출하고, 상기 병합 출력값을 통해 상기 출력 신호들의 교차점에서의 파장을 검출하여 입력된 광신호의 파장 및 파워를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 평판 광회로 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 출력 광도파로는 제 1 내지 제 3 출력 광도파로를 구비하되;
    상기 광 필터는 상기 제 1 및 상기 제 2 출력 광도파로에 각각 제공되는 것을 특징으로 하는 평판 광회로 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 평판 광회로 장치는;
    상기 제 3 출력 광도파로로부터 출력되는 기준 광신호의 파장 및 파워를 측정하는 기준 출력 검출부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 광회로 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 출력 광도파로는 제 1 및 제 2 출력 광도파로를 구비하되;
    상기 광 필터는 상기 제 1 및 상기 제 2 출력 광도파로 중 적어도 어느 하나에 제공되는 것을 특징으로 하는 평판 광회로 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 필터는 마하젠더 간섭계로 구비되는 것을 특징으로 하는 평판 광회로 장치.
  7. 광신호의 파워 및 파장을 모니터링하는 평판 광회로 장치의 파장 및 파워 모니터링 방법에 있어서:
    광원으로부터 광신호를 받아들여서 적어도 두 개의 광신호들로 분기하고;
    상기 분기된 광신호들이 하나의 파장에서 교차되게 출력하도록 하고;
    출력된 두 개의 광신호들의 파장에 따른 파워 차이값을 이용하여 파장을 검출하고; 이어서
    상기 검출된 파장에 대한 파워를 측정하여 입력된 광신호의 파장 및 파워를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 평판 광회로 장치의 파장 및 파워 모니터링 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 파장을 검출하는 것은;
    상기 두 개의 광신호들의 병합 출력값을 산출하고;
    상기 병합 출력값을 이용하여 상기 출력된 광신호들의 파워가 교차되는 교차점의 파장을 검출하는 것을 특징으로 하는 평판 광회로 장치의 파장 및 파워 모니터링 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 모니터링하는 것은;
    출력된 다른 광신호를 기준 신호로 하여 상기 기준 신호의 파워를 측정하고;
    상기 병합 출력값과 상기 기준 신호의 측정된 파장에 대한 파워를 비교하여 파장을 모니터링하는 것을 특징으로 하는 평판 광회로 장치의 파장 및 파워 모니터링 방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 교차되게 출력하도록 하는 것은;
    상기 분기된 광신호들 중 적어도 하나를 마하젠더 간섭계를 이용하여 필터링하는 것을 특징으로 하는 평판 광회로 장치의 파장 및 파워 모니터링 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 교차되게 출력하도록 하는 것은;
    상기 분기된 광신호들 중 하나는 상기 마하젠더 간섭계를 이용하여 필터링하고, 상기 분기된 광신호들 중 다른 하나는 그대로 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 평판 광회로 장치의 파장 및 파워 모니터링 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 교차되게 출력하도록 하는 것은;
    상기 분기된 광신호들 중 두 개를 상기 마하젠더 간섭계를 이용하여 각각 필터링하는 것을 특징으로 하는 평판 광회로 장치의 파장 및 파워 모니터링 방법.
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