KR101062395B1 - 광증폭기 - Google Patents

광증폭기 Download PDF

Info

Publication number
KR101062395B1
KR101062395B1 KR1020080130968A KR20080130968A KR101062395B1 KR 101062395 B1 KR101062395 B1 KR 101062395B1 KR 1020080130968 A KR1020080130968 A KR 1020080130968A KR 20080130968 A KR20080130968 A KR 20080130968A KR 101062395 B1 KR101062395 B1 KR 101062395B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical
mode
waveguide
passive
optical amplifier
Prior art date
Application number
KR1020080130968A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100072536A (ko
Inventor
김동철
김기수
최병석
김현수
권오균
오대곤
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020080130968A priority Critical patent/KR101062395B1/ko
Publication of KR20100072536A publication Critical patent/KR20100072536A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101062395B1 publication Critical patent/KR101062395B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12004—Combinations of two or more optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/1228—Tapered waveguides, e.g. integrated spot-size transformers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29346—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by wave or beam interference
    • G02B6/29361—Interference filters, e.g. multilayer coatings, thin film filters, dichroic splitters or mirrors based on multilayers, WDM filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/39—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves
    • G02F1/395—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves in optical waveguides
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/39—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves
    • G02F1/397—Amplification of light by wave mixing involving an interference pattern, e.g. using photorefractive material
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12083—Constructional arrangements
    • G02B2006/1209—Multimode
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12133—Functions
    • G02B2006/12159—Interferometer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

본 발명은 광증폭기에 관한 것이다. 본 발명의 광증폭기는, 입사된 광신호를 입력받는 수동 도파로 영역, 및 상기 수동 도파로 영역에 접합되고, 상기 입력된 광신호를 변조하는 능동 도파로 영역을 포함하되, 상기 수동 도파로 영역은 다중 모드 간섭계를 갖는 것을 특징으로 한다.
광증폭기, MMI, RSOA

Description

광증폭기{OPTICAL AMPLIFIER}
본 발명은 광증폭기에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 다중 모드 간섭계를 갖는 광증폭기에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 전자통신연구원의 IT성장동력핵심개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호:2008-S-008-01, 과제명 : FTTH 고도화 광부품 기술개발].
최근 초고속 인터넷 및 다양한 멀티미디어 서비스가 등장함에 따라, 대용량의 정보를 제공하기 위해, 전화국에서 집까지 광섬유로 연결하는 FTTH(Fiber To The Home) 기술이 활발히 개발되고 있다. 다양한 방식의 광가입자망이 FTTH 기술의 구현을 위해 연구되고 있지만, 이러한 기술의 상용화를 위해서는 대용량의 정보 전송을 가능하게 하면서 이를 구현하기 위한 비용을 줄이는 것이 요구되고 있다.
일반적으로, 수동형 광가입자망(Passive Optical Network: PON)은 수동 소자에 기반하기 때문에, 망의 관리 및 유지 보수의 측면에서 우수하다. 이에 더하여, 상기 수동형 광가입자망은 다수의 가입자들이 광섬유를 공유하기 때문에 경제적이다. 특히, 파장분할 다중방식 수동형 광가입자망(Wavelength Division Multiplexed-Passive Optical Network: WDM-PON) 방식은 가입자마다 각각 다른 파장이 할당되기 때문에, 보안성과 확장성에서 우수하다.
하지만, WDM-PON 방식에서, 가입자들 각각이 서로 다른 파장을 사용하기 위해서는, 분포궤환형 레이저(Distributed Feedback Laser Diode: DFB LD)와 같은 고가의 광원이 필요하다. 이에 더하여, 신속한 고장 수리 및 효율적인 파장 관리를 위해서는, WDM-PON의 사업자는 가입자들 각각을 위해 할당된 특정 파장의 광원들은 예비적으로 준비해야 한다. 즉, 파장 의존성을 갖는 광원을 사용할 경우, 가격 경쟁력을 갖는 WDM-PON의 구현이 어려울 수 있다.
이에 따라, 반사형 반도체 광증폭기와 같은 저가의 파장 무의존성 광원을 WDM-PON에서의 가입자단(Optical Network Terminal: ONT)의 광원으로 사용하기 위한 연구가 최근 활발하게 진행되고 있다.
본 발명의 목적은 단일 모드 선택성 저하를 극복하는 광증폭기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은 추가적인 공정 없이 종래의 소자 제작 방법으로 다중 모드를 제거할 수 있는 광증폭기를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 광증폭기는, 입사된 광신호를 입력받는 수동 도파로 영역, 및 상기 수동 도파로 영역에 접합되고, 상기 입력된 광신호를 변조하여 반사하는 능동 도파로 영역을 포함하되, 상기 수동 도파로 영역은 다중 모드 간섭계를 갖는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 광증폭기는 반사형 광증폭기인 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 다중 모드 간섭계는 연속적으로 배열된 복수의 간섭계들을 갖는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 복수의 간섭계들 중 이웃한 두 개의 간섭계들은 서로 이격되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 간섭계들 사이의 이격 거리들은 동일한 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 다중 모드 간섭계는 내부에서 반사된 광신호가 출력부 혹은 입력부로 되돌아 가지 않도록 테이퍼된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다른 광증폭기는, 입사된 광신호를 입력받는 입력 도파로 영역; 상기 입력 도파로 영역에 접합되고, 상기 입력된 광신호를 변조하는 능동 도파로 영역; 및 상기 능동 도파로 영역에 접합되고, 광신호를 발생하고, 상기 발생된 광신호에 상기 변조된 광신호를 실어 출력하는 출력 도파로 영역을 포함하되, 상기 입력 도파로 영역은 다중 모드 간섭계를 갖는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 광증폭기는 다중 모드 간섭계를 구비함으로써 다중 모드를 제거하게 된다. 이로써, 본 발명의 광증폭기는 종래의 소자 제작 방법으로 사용하면서 다중 모드를 제거할 수 있게 된다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 광증폭기는 다중 모드 간섭계를 이용한 수동 도파로를 갖는다. 이로써, 입사된 광신호의 다중 모드가 제거된다. 이러한 다중 모드 간섭계는 수동 도파로를 제작하는 기술로 구현됨으로써, 기존의 공정에 추가없이 제작될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 광증폭기를 이용한 통신 시스템을 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 통신 시스템(10)은 중앙기지국(100), 옥외노드(200), 및 복수의 가입자단(ONT1~ONTN)을 포함한다. 본 발명의 가입자단(ONT1~ONTN)은 다중 모드 간섭계(Multi Mode Interference: MMI)를 갖는 광증폭기(예를 들어, SOA, RSOA 등)를 포함한다.
도 1에 도시된 통신 시스템(10)은 광신호를 재활용하는 RSOA(Reflective Semiconductor Optical Amplifier: 이하 '반사형 광증폭기'라고 함)기반 WDM-PON를 보여주고 있다. 그러나 본 발명의 통신 시스템(10)은 반드시 반사형 광증폭기 기반WDM-PON에 국한되지 않는다. 본 발명은 광신호를 수신하는 가입자단을 갖는 어떠한 시스템에도 적용가능하다.
중앙기지국(100)은 하향 신호를 송출하기 위한 광원부(120), 상향 신호를 수 신하는 광수신부(140), 광파장을 다중화 및 역다중화하기 위한 광다중화/역다중화기(160)를 포함한다.
옥외노드(200)는 하나의 AWG(Arrayed Waveguide Grating) 또는 TFF(Thin Film Filter)로 구성된 광다중화/역다중화기(260)를 포함한다. 광다중화/역다중화기(260)에 입력된 다중화된 하향 신호는 파장별로 나누어져서 각 가입자단에게 광섬유를 통하여 전송된다.
가입자단(300)은 광수신기(320), 반사형 광증폭기(340), 및 커플러(360)를 포함한다. 가입자단(300)은 개별 소자로 구성되거나 하나의 기판에 집적화될 것이다. 커플러(360)는 광섬유를 통해 내려온 하향 광파워를 광전력 예산(power budget)과 반사형 광증폭기(340)의 이득포화 입력파워를 고려하여 광수신기(320) 및 반사형 광증폭기(340)로 나누어 분배한다.
광수신기(320)는 하향 신호 Di(i=1~N)를 수신하고, 반사형 광증폭기(340)는 입력된 하향 신호를 상향 신호 Ui(i=1~N)로 재변조하여 중앙기지국(100)으로 전송한다.
반사형 광증폭기(340)에서 Ui(i=1~N)로 변조된 광신호는 광섬유와 옥외노드의 광다중화/역다중화기(200)를 통해 다중화되어 광섬유(11)를 통해 중앙기지국(100)으로 전송된다. 중앙기지국(100)으로 입력된 다중화된 광신호는 역다중화기(160)를 통해 역다중화되어 채널(파장)별로 광수신부(140)로 입력된다. 광수신부(140)는 최종적으로 상향 신호 UN을 수신한다.
본 발명의 반사형 광증폭기(340)는 수신된 하향 신호가 다중 모드를 제거하기 위하여 다중 모드 간섭계를 통과하도록 구현될 것이다.
본 발명의 통신 시스템(10)은 수신된 하향 신호가 각 가입단에 구비된 다중 모드 간섭계를 통과하도록 구현됨으로써, 수신된 하향 신호의 다중 모드가 제거된다.
도 2는 본 발명에 따른 반사형 광증폭기(340)의 제 1 실시 예를 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 반사형 광증폭기(340)는 전류 주입을 통하여 수신된 하향 신호(Di)의 굴절율을 변화시킴으로써 공동 모드를 이동시키는 수동 도파로 영역(341), 및 수동 도파로 영역(341)을 통과한 하향 신호(Di)를 증폭 변조하는 능동 도파로 영역(342)으로 구성된다.
수동 도파로 영역(341)은 능동 도파로 영역(342)에 대하여 약 7도 정도 기울어져 구현될 것이다. 수동 도파로 영역(341)와 능동 도파로 영역(342)의 접합은 단일 집적 혹은 하이브리드 형태로 집적될 것이다. 단일 집적일 경우에는, 버트 결합, 에바네슨트 결합, 혹은 선택적 성장 기법을 등이 이용될 것이다.
반사형 광증폭기(340)는 광섬유(11)와 광학적으로 연결되어 광신호의 반사를 줄일 수 있도록 수동 도파로 영역(341)의 일단에 무반사막(343)이 형성될 수 있다. 또한, 본 발명의 무반사막(343)은 상향 신호(Ui)의 출력면이 될 것이다.
또한, 반사형 광증폭기(340)는 제품 비용의 절감을 위해 하나의 광섬유(11)를 통해 중앙 기지국(100)에 연결될 것이다. 이를 위해, 무반사막(341)에는 대향하는 능동 노도파 영역(342)의 일단에 수신된 하향 신호(Di)를 반사시키는 고반사 막(344)이 형성될 것이다.
반사형 광증폭기(340)는 단일 모드 동작이 가능하여 수신된 하향 신호(Di)의 신호 왜곡 없이 증폭되고, 출력면(343)을 통하여 재전송될 경우 분산, 파워 손실 등의 바람직하지 않은 효과를 줄 일 수 있다.
일반적으로 반사형 증폭기의 속도를 높이는 방법에는 높은 전류를 인가하거나 입사하는 광신호의 세기를 증대하거나, 반사형 증폭기의 활성층의 이득을 증대하거나, 혹은 반사형 증폭기의 활성층의 광 속박인자를 크게 하는 것이 있다. 이 중에서 활성층의 광 속박인자가 큰 경우에는 소자의 제작 시 활성층의 두께를 단순히 증가시킴으로써 얻을 수 있다. 하지만 광 속박인자를 증대시킬 경우에는, 단일모드 선택성이 약해져 소자가 다중 모드의 특성을 보일 수 있다. 이에 소자의 성능이 저하 되거나 응용에 제한이 오게 된다.
본 발명의 반사형 증폭기(340)는 광 속박인자를 증대시키면서 모드 선택성이 증대되도록 구현된다. 이를 위하여, 반사형 증폭기(340)는 다중 모드 간섭계(346)를 포함한다.
수동 도파로 영역(341)은 제 1 수동 도파로(345), 다중 모드 간섭계(346), 및 제 2 수동 도파로(347)을 포함한다. 다중 모드 간섭계(346)는 다중 모드 특성을 갖는 수신된 하향 신호(Di) 중에서 단일 모드의 하향 신호(Di)가 출력되도록 구성된다. 다중 모드 간섭계(346)의 자세한 설명은 도 3에서 하도록 하겠다.
능동 도파로 영역(342)은 수동 도파로 영역(341)을 통과한 하향 신호(Di)의 광 이득을 증대하는 능동 도파로(348)를 포함한다. 한편, 능동 도파로 영역(342)에 서 증대됨으로 변조된 하향 신호(Di)는 고반사막(344)에서 반사되어 상향 신호(Ui)가 된다.
본 발명의 반사형 증폭기(340)는 수신된 하향 신호(Di)의 다중 모드가 제거되도록 다중 모드 간섭계가 이용된다. 이로써, 광 속박인자를 증대시키더라도 반사형 증폭기의 신호 특성을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 반사형 증폭기의 속도도 증대시킬 수 있다.
도 3의 (a)는 도 2에 도시된 다중 모드 간섭계(346)의 제 1 실시 예를 보여주는 도면이고, 도 3의 (b)는 제 1 수동 도파로(345), 다중 모드 간섭계(346), 및 제 2 수동 도파로(347)에서 진행되는 하향 신호(Di)의 모습을 보여주는 도면이다. 도 3의 (a)을 참조하면, 다중 모드 간섭계(346)는 제 1 수동 도파로(345)와 제 2 수동 도파로(347) 사이에 배치되고, 다중 모드를 갖는 도파로 구조로 구현될 것이다. 즉, 다중 모드 간섭계(346)의 재질은 제 1 도파로(345) 및 제 2 도파로(346)과 재질과 동일하다.
도 3에 도시된 바와 같이, 다중 모드 간섭계(346)이 모양이 사각형일 경우에는 다중 모드 간섭계(346)의 폭과 길이가 적절히 조절되면, 제 1 수동 도파로(345)에서의 고유 모드와 제 2 수동 도파로(347)에서의 고유 모드만이 다중 모드 간섭계(346)이 통과된다. 즉, 제 1 수동 도파로(345)에서 다중 모드 특성을 갖는 하향 신호(Di)는 다중 모드 간섭계(346)를 지나서 제 2 수동 도파로(347)를 통과할 때에는 다중 모드 특성이 현저하게 감소된다. 상술된 바와 같이, 다중 모드 간섭계(346)는 수신된 하향 신호(Di)의 단일 모드 선택성을 크게 향상시킨다.
구체적인 실시 예로써, 제 1 및 제 2 수동 도파로들(345,347)의 코어가 1.4Q 이고 두께가 0.6 ㎛ 그리고 폭이 8㎛ 일 경우에는, 다중 모드 간섭계(346)의 길이는 약 161 ㎛ 이다.
도 4는 도 2에 도시된 다중 모드 간섭계의 제 2 실시 예를 보여주는 도면이다. 도 4을 참조하면, 다중 모든 간섭계(3461)는 각 모서리 부분들이 테이퍼되어 있다. 이는 내부에서 반사된 신호들이 제 1 수동 도파로(345) 혹은 제 2 수동 도파로(347)로 되돌아가지 않도록 내부 반사를 줄이기 위함이다.
도 3 및 도 4에 도시된 반사광 광증폭기는 하나의 다중 모드 간섭계를 포함하도록 구현되었다. 그러나 본 발명의 반사광 광증폭기는 반드시 여기에 국한될 필요는 없다. 본 발명의 반사광 광증폭기는 복수의 다중 모드 간섭계들을 포함하도록 구현될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 반사광 광증폭기의 제 2 실시 예를 보여주는 도면이다. 도 5을 참조하면, 반사광 광증폭기(3401)는 복수의 다중 모드 간섭계들을 갖는 다중 모드 간섭계(356)를 포함한다. 하나의 다중 모드 간섭계보다는 복수의 다중 모드 간섭계를 이용하는 것은 고차 모드를 제거하는데 더욱 효과적이다. 또한, 복수의 다중 모드 간섭계들을 연결할 경우에 있어서 각각의 다중 모드 간섭계들 사이의 간격이 적당히 조절되면, 더 좋은 고차 모드가 제거되는 효과를 얻는다.
도 6의 (a)는 도 5에 도시된 다중 모드 간섭계의 제 1 실시 예를 보여주는 도면이고, 도 6의 (b)는 제 1 수동 도파로(355), 다중 모드 간섭계(356), 및 제 2 수동 도파로(357)에서 진행되는 하향 신호(Di)의 모습을 보여주는 도면이다.
도 6의 (a)을 참조하면, 다중 모드 간섭계(356)는 세 개의 다중 모드 간섭계들(3561,3562,3563)이 서로 간격 없이 연속적으로 연결되어 있는 구조이다.
도 7의 (a)는 도 5에 도시된 다중 모드 간섭계의 제 2 실시 예를 보여주는 도면이고, 도 7의 (b)는 제 1 수동 도파로(365), 다중 모드 간섭계(366), 및 제 2 수동 도파로(367)에서 진행되는 하향 신호(Di)의 모습을 보여주는 도면이다.
도 7의 (a)을 참조하면, 다중 모드 간섭계(366)는 세 개의 다중 모드 간섭계들(3561,3562,3563)이 서로 일정한 간격(d)만큼 떨어져 연속적으로 연결되어 있는 구조이다. 구체적인 실시 예로써, 일정한 간격(d)은 10 ㎛이다.
도 1 내지 도 7에 도시된 광증폭기는 반사형 광증폭기이다. 그러나 본 발명에 따른 광증폭기는 반드시 반사형 광증폭기에 국한될 필요는 없다. 본 발명은 단일 모드의 선택성을 향상시키기 위하여 수동 도파로 내에 구현된 다중 모드 간섭계를 구비하는 모든 광증폭기에 적용가능하다.
도 8은 본 발명에 따른 통신 시스템에서 하향 신호 수신방법을 보여주는 흐름도이다. 도 1, 도 2 및 도 8을 참조하면, 데이터 수신 방법은 아래와 같이 진행된다.
광증폭기(340)는 중앙기지국(100)으로부터 하향 신호(Di)를 수신한다(S11). 이때 수신된 하향 신호는 다중 모드 특성을 갖는다. 광증폭기(340)는 수신된 하향 신호(Di)는 도파로 구조의 다중 모드 간섭계(346)을 통과한다(S120). 이때 다중 모드 간섭계(346)를 통과한 하향 신호는 단일 모드 특성을 갖는다. 다중 모드 간섭계(346)를 통과한 하향 신호는 입력되는 전류에 의해 광 이득이 증폭됨으로써 변조 된다(S130). 변조된 하향 신호는 반사되어 광증폭기(340)로부터 중앙기지국(100)으로 출력된다(S140).
도 9은 본 발명에 따른 광증폭기를 이용한 다른 통신 시스템을 보여주는 도면이다. 도 9을 참조하면, 통신 시스템(20)은 파장 주입 광원을 이용하는 파장분할다중방식 수동형 광 가입자망으로써, 단일 모드 광섬유를 통해 중앙 기지국(100a)과 지역 기지국(200a)이 연결되고, 또 단일 모드 광섬유들을 통해 지역 기지국(200a)과 다수의 가입자 광 단말기들(300a)이 연결된다. 여기서, 단일 모드 광섬유(SMF)는 사용 파장에 있어서 전송 가능한 전파모드의 수가 하나뿐인 광섬유를 말하며, 현재 광통신에서 주 전송매체로써 가장 널리 사용되고 있다.
본 발명의 광 단말기들(300a)의 하향 광 수신기(320a)는 단일 모드 선택성을 향상시키기 위하여 다중 모드 간섭계를 구비하는 광증폭기를 포함한다.
이러한, 단일 모드 광섬유는 코어/클래딩/코팅 영역으로 구성되어 있으며, 모드간의 분산이 없기 때문에 다중 모드 광섬유에 비해 넓은 대역을 갖고 있을 뿐만 아니라, 손실 및 분산 특성이 우수하여 광대역 장거리 전송 가능한 장점을 갖고 있다.
중앙 기지국(100a)은 출력되는 광신호의 파장 대역이 서로 다른 2개의 광대역 광원(상향 광대역 광원(150a) 및 하향 광대역 광원(160a))과, 2*2 광 분배기(170a), 하향 파장 주입 광원(110a), 상향 광 수신부(optical receiver: Rx)(120a), 파장이 서로 다른 상/하향 신호를 다중화/역다중화하기 위한 파장분할다중화기(wavelength division multiplexor: WDM)(WD_MUX #1)(130a) 및 다중화된 상향 신호를 역다중화하고 하향 신호들을 다중화하기 위한 1*N 도파로형 회절격자(140a)를 포함한다.
외부 노드(remote node: RN)(200a)는 다중화된 하향 신호를 역다중화하고 상향 신호들을 다중화하기 위한 1*N 도파로형 회절 격자(210a)를 포함한다.
가입자 광 단말기(subscriber)(300a)는 하향 광 수신부(320a), 상향 파장 주입 광원(310a), 및 파장이 서로 다른 상/하향광 신호를 다중화/역다중화하기 위한 파장분할다중화기(WD_MUX#2)(330a)를 포함한다.
하향 전송의 경우에 대한 파장분할다중방식 수동형 광 가입자망의 동작은 다음과 같다.
중앙 기지국(100a)의 하향 광대역 광원(160a)은 하향 광대역 광원을 생성하여 출력하고 그 광대역 광원은 2*2 광 분배기(170a)를 통해 1*N 도파로형 회절격자(140a)에 입력되고 1*N 도파로형 회절격자(140a)에서 스펙트럼 분할된다. 1*N 도파로형 회절격자(140a)에서 스펙트럼 분할된 각 광원들은 다수의 파장분할다중화기(130a)들을 통하여 각각의 하향 파장주입 광원(110a)에 주입된다.
그러면, 하향 파장 주입 광원(110a)은 파장분할다중화기(130a )를 통해 주입된 채널과 동일한 파장을 가지며 전송할 하향 데이터에 따라 직접 변조된 광 신호를 출력하고, 하향 파장 주입 광원(110a)에서 출력된 각각의 하향 신호는 파장분할다중화기(WD_MUX #1)(130a)를 통해 1*N 도파로형 회절격자(140a)에 재 입력되어 다중화 된다. 여기서, 하향 신호의 직접 변조란 파장분할다중화기(130a)를 통해 파장이 분할된 광대역 광원을 입력받으면 그 입력된 광대역 광원에 전송하고자 하는 데 이터의 파장을 증폭하는 것을 말한다. 그리고 다중화된 하향 신호는 2*2 광 분배기(170a)를 통하여 단일 모드 광섬유에 입력되어 지역 기지국(200a)으로 전송된다.
이와 같이 지역 기지국(200a)으로 전송된 다중화된 하향 신호는 지역 기지국(200a)의 1*N 도파로형 회절 격자(210a)에 입력되어 역다중화 된다. 역다중화된 하향 신호는 연결된 단일 모드 광섬유를 통해 가입자 광 단말기(300a)들에게 전송된다. 단일 모드 광섬유를 통해 가입자 광 단말기(300a)들에게 전송된 하향 신호는 파장분할다중화기(WD_MUX#2)(330a)를 통하여 하향 광 수신부(320a)에 입력되어 전기 신호로 검출된다.
한편, 상향 전송의 경우에 대한 파장분할다중방식 수동형 광 가입자망의 동작은 다음과 같다.
중앙 기지국(100a)의 상향 광대역 광원(150a)은 상향 광대역 광원을 생성하여 출력하고 그 광대역 광원은 2*2 광 분배기(170a)를 통해 단일 모드 광섬유에 입력되고, 단일 모드 광섬유를 거쳐 지역 기지국(200a)의 1*N 도파로형회절격자(210)로 전송된다. 그러면 1*N 도파로형 회절격자(210a)는 그 광대역 광원을 스펙트럼 분할한 후 스펙트럼 분할된 각 채널을 단일 모드 광섬유를 통해 가입자 광 단말기(300a)에게 전송한다. 이와 같이 가입자 광 단말기(300a)에 전송된 스펙트럼 분할된 채널은 파장분할다중화기(WD_MUX#2)(330a)를 통하여 상향 파장 주입 광원(310a)에 주입된다.
그러면 상향 파장 주입 광원(310a)은 주입된 스펙트럼 분할된 채널과 동일한 파장을 가지며 전송할 상향 데이터에 따라 직접 변조된 상향 신호를 출력한다. 파 장 주입 광원(310a)에서 출력된 상향 신호는 파장분할다중화기(WD_MUX#2)를 통하여 지역 기지국(200a)으로 전송되며, 지역 기지국(200a)으로 전송된 각각의 상향 신호는 1*N 도파로형 회절 격자(210a)에 재 입력되어 다중화된다.
그리고 다중화된 상향 신호는 단일 모드 광섬유에 통해 중앙 기지국(100a)으로 전송된다. 중앙 기지국(100a)으로 전송된 다중화된 상향 신호는 2*2 광 분배기(170a)를 통하여 1*N 도파로형 회절 격자(140a)에 입력된 후 역다중화 된다. 그리고 1*N 도파로형 회절 격자(140a)에서 역다중화된 각 상향 신호들은 파장 분할다중화기(WD_MUX#1)(130a)를 통하여 상향 광 수신부(120a)에 입력된 후 전기 신호로 검출된다.
이때, 중앙 기지국(100a)에 위치한 1*N 도파로형 회절 격자(140a)는 한 개의 단자로 입력되는 다중화된 상향 신호를 역다중화한 후 그 역다중화된 신호를 N개의 단자로 각각 출력함과 동시에 N개의 단자로 입력되는 각각의 하향 신호를 다중화한 후 그 다중화된 신호를 한 개의 단자로 출력한다.
또한, 지역 기지국(200a)에 위치한 1*N 도파로형 회절 격자(210a)는 한 개의 단자로 입력되는 다중화된 하향 신호를 역다중화한 후 그 역다중화된 신호를 N개의 단자로 각각 출력함과 동시에 N개의 단자로 입력되는 각각의 상향 신호를 다중화한 후 그 다중화된 신호를 한 개의 단자로 출력한다. 이러한 동작은 도파로형 회절 격자의 대역 통과 특성이 자유 스펙트럼 간격에 따라 주기적인 특성을 갖고 있으므로 가능하다. 이 경우 광원과 다중화/역다중화기 사이에 파장 정렬이 필요하지 않으므로 망의 운영 및 유지 보수가 간단해진다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지로 변형할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 광증폭기를 이용한 통신 시스템을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 광증폭기의 제 1 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 다중 모드 간섭계의 제 1 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 다중 모드 간섭계의 제 2 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 광증폭기의 제 2 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 6는 도 5에 도시된 다중 모드 간섭계의 제 1 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 다중 모드 간섭계의 제 2 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 광증폭기를 이용한 다른 시스템을 보여주는 도면이다.
도 9은 본 발명에 따른 광증폭기를 이용한 데이터 수신방법을 보여주는 흐름도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10,20: 통신 시스템
100: 중앙기지국 200: 옥외노드
300: 가입자단 320: 광수신기
340: 반사형 광증폭기 341: 수동 도파로 영역
342: 능동 도파로 영역 343: 무반사막
344: 고반사막 345,347,348: 도파로
346,356,366: 다중 모드 간섭계

Claims (7)

  1. 입사된 광신호를 입력받는 수동 도파로 영역; 및
    상기 수동 도파로 영역에 접합되고, 상기 입력된 광신호를 변조하는 능동 도파로 영역을 포함하되,
    상기 수동 도파로 영역은 제 1 수동 도파로, 제 2 수동 동파로, 및 상기 제 1 수동 도파로와 상기 제 2 수동 도파로 사이에 배치된 적어도 하나의 다중 모드 간섭계를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 다중 모드 간섭계는 상기 제 1 및 제 2 수동 도파로들과 동일한 재질이면서 다중 모드를 갖는 도파로 구조로 구현되는 것을 특징으로 하는 광증폭기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광증폭기는 반사형 광증폭기인 것을 특징으로 하는 광증폭기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중 모드 간섭계는 연속적으로 배열된 복수의 간섭계들을 갖는 것을 특징으로 하는 광증폭기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 간섭계들 중 이웃한 두 개의 간섭계들은 서로 이격되는 것을 특징으로 하는 광증폭기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 간섭계들 사이의 이격 거리들은 동일한 것을 특징으로 하는 광증폭기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중 모드 간섭계는 내부에서 반사된 광신호가 출력부 혹은 입력부로 되돌아 가지 않도록 테이퍼된 것을 특징으로 하는 광증폭기.
  7. 입사된 광신호를 입력받는 입력 도파로 영역;
    상기 입력 도파로 영역에 접합되고, 상기 입력된 광신호를 변조하는 능동 도파로 영역; 및
    상기 능동 도파로 영역에 접합되고, 광신호를 발생하고, 상기 발생된 광신호에 상기 변조된 광신호를 실어 출력하는 출력 도파로 영역을 포함하되,
    상기 입력 도파로 영역은 제 1 수동 도파로, 제 2 수동 동파로, 및 상기 제 1 수동 도파로와 제 2 수동 도파로 사이에 배치된 적어도 하나의 다중 모드 간섭계를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 다중 모드 간섭계는 상기 제 1 및 제 2 수동 도파로들과 동일한 재질이면서 다중 모드를 갖는 도파로 구조로 구현되는 특징으로 하는 광증폭기.
KR1020080130968A 2008-12-22 2008-12-22 광증폭기 KR101062395B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080130968A KR101062395B1 (ko) 2008-12-22 2008-12-22 광증폭기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080130968A KR101062395B1 (ko) 2008-12-22 2008-12-22 광증폭기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100072536A KR20100072536A (ko) 2010-07-01
KR101062395B1 true KR101062395B1 (ko) 2011-09-06

Family

ID=42635701

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080130968A KR101062395B1 (ko) 2008-12-22 2008-12-22 광증폭기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101062395B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6246709B1 (en) 1998-06-01 2001-06-12 Oki Electric Industry Co., Ltd. Integrated optical element and method for manufacturing an integrated optical element
US20030152324A1 (en) 2002-02-12 2003-08-14 Nortel Networks Limited Waveguide mode stripper for integrated optical components
JP2004281656A (ja) 2003-03-14 2004-10-07 Nec Corp 利得クランプ型半導体光増幅器
US20070258681A1 (en) * 2005-01-20 2007-11-08 Fujitsu Limited Optical waveguide device and semiconductor device technical field

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6246709B1 (en) 1998-06-01 2001-06-12 Oki Electric Industry Co., Ltd. Integrated optical element and method for manufacturing an integrated optical element
US20030152324A1 (en) 2002-02-12 2003-08-14 Nortel Networks Limited Waveguide mode stripper for integrated optical components
JP2004281656A (ja) 2003-03-14 2004-10-07 Nec Corp 利得クランプ型半導体光増幅器
US20070258681A1 (en) * 2005-01-20 2007-11-08 Fujitsu Limited Optical waveguide device and semiconductor device technical field

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100072536A (ko) 2010-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kani Enabling technologies for future scalable and flexible WDM-PON and WDM/TDM-PON systems
Talli et al. Hybrid DWDM-TDM long-reach PON for next-generation optical access
Feldman et al. An evaluation of architectures incorporating wavelength division multiplexing for broad-band fiber access
KR100987793B1 (ko) 반사형 반도체 광 증폭기 및 이를 이용하는 광신호 처리방법
US7680416B2 (en) WDM-PON having optical source of self-injection locked fabry-perot laser diode
KR100675834B1 (ko) 루프백 형 파장분할다중방식의 수동형 광 네트워크
US9341774B2 (en) Optically matched laser array coupling assembly for coupling laser array to arrayed waveguide grating
CN101444017A (zh) 基于反射式半导体光放大器的无源光网络
KR101250441B1 (ko) 파장분할다중 방식의 수동형 광통신망 장치
US20150311669A1 (en) External cavity fabry-perot laser
US9768585B2 (en) Tunable laser including parallel lasing cavities with a common output
KR101191237B1 (ko) 수동형 광가입자망 시스템의 상향 광원 발생 장치 및 그것의 광원 발생 방법
EP2656520B1 (en) Method and arrangement for receiving an optical input signal and transmittning an optical output signal
US8233808B2 (en) Optical transmission system using four-wave mixing
El-Nahal et al. Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network (WDM-PON) technologies for future access networks.
JP5662568B2 (ja) 光学ネットワークのための反射型半導体光増幅器
EP2408125B1 (en) Optical transmitter for wdm passive optical network
Berrettini et al. Colorless WDM-PON architecture for Rayleigh backscattering and path-loss degradation mitigation
KR101062395B1 (ko) 광증폭기
US20170195079A1 (en) Optical transceiver assembly including thermal dual arrayed waveguide grating
KR101086777B1 (ko) 광증폭기
Berrettini et al. Colorless WDM-PON performance improvement exploiting a service-ONU for multiwavelength distribution
Berrettini et al. Testbed for experimental analysis on seamless evolution architectures from GPON to high capacity WDM-PON
KR20120070260A (ko) 파장 분할 다중화 기반 수동형 광가입자망용 씨앗 광 모듈 및 그 구동 방법
Wong Optical technologies in passive optical access networks

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140728

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150728

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160726

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170727

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190725

Year of fee payment: 9