KR101089182B1 - 광파장 파워 측정기 - Google Patents

광파장 파워 측정기 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 광파장 파워 측정기는, 다중파장의 광신호를 입력받아 평행광으로 분할하여 각 채널별로 광신호를 출력하는 광파장 분배기와; 상하로 이동되는 광섬유 블록을 갖추고, 상기 광파장 분배기로부터 출력되는 각 채널의 광신호를 상기 광섬유 블록을 상하로 이동시켜 수광하고, 수광된 각 채널의 광신호에 대한 광파장 및 광파워를 검출하는 검출기와; 상기 검출기에서 검출된 광파장 및 광파워를 출력하는 출력부를 포함한다.
본 발명에 따르면 광파장 파워 측정기는 광파장 분배기에서 출력되는 각 채널의 광신호를 광섬유 블록을 움직이도록 하여 파장을 검출할 수 있다.

Description

광파장 파워 측정기{OPTICAL WAVELENGTH POWER METER}
본 발명은 광파장 파워 측정기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광파장 분배기를 적용하여 광파장 및 파워를 동시에 측정하도록 하는 광파장 파워 측정기에 있어서 광파장 분배기에서 출력되는 각 채널의 광신호를 광섬유 블록을 움직이도록 하여 파장을 검출하는 광파장 파워 측정기에 관한 것이다.
최근에 정보통신용량이 폭발적으로 증가함에 따라 국가기간망을 비롯하여 일반가입자망에 이르기까지 유선통신의 핵심인 광통신기술이 널리 보급되고 있다.
통신용량이 대용량화되고 고품질화 되어감에 따라 광통신기술도 고밀도의 다채널 파장분할 다중화 전송기술로 변화되어 가고 있다.
현재 파장다중화도가 수십 채널에서 수백 채널정도로 고밀도화되어 가고 있다. 앞으로는 범국가적으로 추진하게 될 광가입자망(FTTH : Fiber To The Home)을 구축하게 되고 유비쿼터스 네트워크 기술이 본격화될 무렵에는 1.2㎛에서 1.7㎛ 파장대역까지 광통신 전송대역을 확장될 것으로 예측하고 있다.
이와 같이, 광파장대역의 확장이나 파장다중화의 고밀도화에 따라 점점 중요성을 더해가고 있는 분야는 광통신과 관련된 측정표준 확립과 측정기술분야이다.
광원의 세기, 즉 광파워를 측정하기 위한 장비로는 광파워 미터(Optical Power Meter)가 있는데, 이 광파워 미터는 광 파워 레벨과 손실 값을 측정하며, 광케이블 작업 시 선로의 이상 유무 및 출력을 간단히 측정하는 데에 사용되고 있다.
광파워 미터의 측정원리는 주로 Ge, InGaAs, GaAs 등의 포토다이오드를 사용하여 광의 세기를 전기신호로 바꾸어 측정하게 된다.
이러한 광파워 미터는 광의 파워만 정확히 측정할 수 있으나, 앞으로 전개되는 광가입자망의 설치 및 유지보수시에는 단순하게 광파워만을 측정하여서는 여러가지 어려움이 있다.
특히, E/G-PON 기술이나 WDM-PON 기술, CWDM-PON 기술 등에서와 같이 다파장이 들어올 경우와 각 가입자에게 입력되는 파장이 서로 다른 경우, 가입자단에 입력되는 파장을 알아야 하므로 기존의 광파워 미터로는 정확한 광파워를 측정할 수가 없으며 어떠한 파장이 입력되는지에 대한 정보도 알 수 없다.
따라서, 반드시 사용하는 파장을 정확히 알아야 하며, 그 파장의 파워도 정확히 알아야 할 필요성이 있다. 이와 같이, 광파워 미터는 광통신대역에서 매우 중요한 광파장을 측정할 수 없으므로, 광파장을 측정하기 위한 별도의 장비나 광파워와 파장을 측정할 수 있는 장비를 사용하여야 한다.
광파워와 파장을 동시에 측정할 수 있는 장비로는 광 파장분석기(Optical Spectrum Analyzer)가 있다. 광 파장 분석기는 파장다중화(WDM: Wavelength Division Multiplexing) 시스템에서 다중화된 광신호의 광파워와 파장을 분석하는데 이용된다. 광 파장 분석기의 측정원리는 격자 주기를 통과한 스펙트럼을 분석하여 광파장을 확인하게 된다. 이러한 광파장을 측정하는 장비는 광파워를 측정하는 장비에 비해 매우 정교한 광학적 기술과 복잡한 과정을 필요로 하므로 구조가 복잡하고 부피가 크고 무게가 많이 나가며, 전력소모가 많고 충격에 약하여 실험실에서 사용할 수 있는 정도에 불과하다. 따라서, 실외 주로 옥상에 설치된 이동통신용 광 중계기의 파장을 측정하기에는 매우 불편한 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 개선하기 위한 것으로 한국등록실용신안공보 제20-0385979호(CWDM 파장측정을 위한 핸드헬드형 광파장측정기)가 개시된 바 있으며, 이를 도 1에 도시하였다.
도 1은 종래 기술에 따른 광파장 파워 측정기의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 광파장 파워 측정기는 광통신시스템의 광파장 측정과 광파워를 측정한다. 도 1의 광파장 파워 측정기는 입력 광신호의 파장성분을 분할하는 CWDM 광필터(101), 다채널의 입력정보를 스위칭하여 전송하는 Mux 소자(102), 신호를 증폭하고 A/D변환하여 신호처리후 출력하는 광파워 측정 메카니즘을 포함한다. 여기서, CWDM 광필터(101)는 16분기 또는 18분기의 저밀도파장분할필터(Coarse Wavelength Division Multiplexer)이다. 필요에 따라 CWDM 광필터(101)는 다채널 고밀도파장분할필터(Dense-WDM) 등의 상용화된 여러 가지 다른 필터로 교체될 수도 있다.
도 2는 도 1의 광파장 파워 측정기의 개략적인 구조를 나타낸 도면이고, 도 3은 도 1의 Mux 소자(102)의 회로도를 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 입력된 다중파장광신호를 각각의 파장대별로 스위칭소자에 의해 스위칭되고 필터에 의해 각각의 파장대별로 필터링된 광신호를 각각의 커플러(203)를 통하여 각각의 포토다이오드 광센서(204)로 출력하게 된다.
상기 Mux 소자(102)는 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 파장대별로 분할된 광신호를 출력하기 위한 다수의 커플러(203)와 다수의 포토다이오드 광센서(204)가 필요하게 된다. 따라서, 커플러(203)와 광센서(204) 등의 광학부품이 다수 구비되므로 소자의 단가가 상승되게 되는 문제점이 있었다. 또한, 이러한 광학부품들은 온도에 따라 손실 편차를 가져오게 되는데, 특히 여름과 겨울처럼 온도편차가 클 때 광특성값이 달라질 수 있어 신뢰성 및 광특성이 저하되게 되는 문제점이 있었다. 온도편차에 따른 광특성값이 달라지는 가장 큰 이유는 채널이 많아져 광학부품이 많이 소요됨에 따라 광학 패키지시 이들 광학부품들의 복잡한 구조에 의해 손실편차가 생기기 때문이다. 이와 같이 광학부품들이 다수 구비되므로 회로가 복잡하고 채널이 많아질수록 광학부품들이 많이 소요되고 소자의 크기가 커지게 되므로 단가의 상승 및 소형화가 어려운 문제점이 있었다. 또한, 소자의 크기에 제한이 있는 경우에는 채널 확장성이 용이하지 않는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 광파장 분배기를 적용하여 광파장 및 파워를 동시에 측정하도록 하는 광파장 파워 측정기에 있어서, 광파장 분배기에서 출력되는 각 채널의 광신호를 광섬유 블록을 움직이도록 하여 파장을 검출하는 광파장 파워 측정기를 제공하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 광파장 파워 측정기는, 각 채널별로 광신호를 출력하는 광파장 분배기의 출력단에 접촉가능하게 이동하는 광섬유 블록을 갖추고, 광파장 분배기로부터 출력되는 각 채널의 광신호를 광섬유 블록을 이동시켜 수광하고, 수광된 각 채널의 광신호에 대한 광파장 및 광파워를 검출하는 검출기; 및 검출기에서 검출된 광파장 및 광파워를 출력하는 출력부;를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 광섬유 블록은 멀티모드 광섬유를 이용하여 수신정렬 오차를 감소한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 출력부는 검출된 광파장 및 광파워를 수치화하여 표시하는 디스플레이부를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 디스플레이부에 표시되는 광파장 및 광파워의 수치중 하나 이상을 표시되게 하는 선택 스위치부를 추가로 포함한다.
검출기는 광섬유 블록과; 광섬유 블록의 일단에 연결되어 입력된 광신호를 수광하는 수광부와; 광파장 분배기에서 출력되는 각 채널의 광신호에 대응되게 광섬유 블록을 상하로 이동시키는 구동 수단을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 수광부는 포토 다이오드를 포함한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시양태에 따른 광파장 파워 측정기는, 다중파장의 광신호를 입력받아 평행광으로 분할하여 각 채널별로 광신호를 출력하되, 출력단이 이동되는 광파장 분배기; 광파장 분배기의 이동되는 출력단과 접촉가능하게 형성된 하나의 광섬유 블록을 갖추고, 광파장 분배기로부터 출력되는 각 채널의 광신호를 광섬유 블록을 통해 수광하고, 수광된 각 채널의 광신호에 대한 광파장 및 광파워를 검출하는 검출기; 및 검출기에서 검출된 광파장 및 광파워를 출력하는 출력부;를 포함한다.
여기서, 광섬유 블록은 멀티모드 광섬유를 이용하여 수신정렬 오차를 감소한다.
출력부는 검출된 광파장 및 광파워를 수치화하여 표시하는 디스플레이부를 포함한다.
바람직하게, 디스플레이부에 표시되는 광파장 및 광파워의 수치중 하나 이상을 표시되게 하는 선택 스위치부를 추가로 포함하여도 된다.
바람직하게, 광파장 분배기의 출력단을 상하로 이동시키는 구동 수단을 추가로 포함한다.
본 발명에 따르면 광파장 파워 측정기는 광파장 분배기에서 출력되는 각 채널의 광신호를 광섬유 블록을 움직이도록 하여 광파장 및 광파워를 검출할 수 있는 광파장 파워 측정기가 제공된다.
하나의 광섬유 블록을 구동 수단에 의해 상하로 움직이게 한 구성을 기존의 구성과 비교하여 보면 상당히 간단한 구조에 의해서도 광신호의 수신이 원활하게 된다.
또한, 기존과 비교하여 간단한 구조이므로 광학부품의 수를 최적화시킬 수 있는 효과를 얻게 되어 제조단가를 떨어뜨리고 소형화를 도모할 수 있는 이점을 갖게 된다.
또한, 광섬유 블록은 멀티모드 광섬유를 이용하여 수신정렬 오차를 감소할 수 있는 광파장 파워 측정기가 제공된다.
한편, 광파장 분배기의 출력단을 상하로 이동되게 하고 검출기의 광섬유 블록이 광파장 분배기의 출력단에 접촉되어 각 채널의 광신호를 수광하여 광파장 및 광파워를 검출하므로, 기존의 구성과 비교하여 상당히 간단한 구조로 구현된다. 이에 의해, 광학부품의 수를 최적화시킬 수 있는 효과를 얻게 되어 제조단가를 떨어뜨리고 소형화를 도모할 수 있는 이점을 갖게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 광파장 파워 측정기의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 도 1의 광파장 파워 측정기의 개략적인 구조를 나타낸 도면,
도 3은 도 1의 Mux 소자의 회로도를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광파장 파워 측정기의 외형을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광파장 파워 측정기의 구성을 개략적으로 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광파장 분배기와 검출기의 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 7은 광파장 분배기를 통해 다채널의 광파장이 출력되는 것을 도시한 도면이고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광파장 파워를 측정하는 방법에 대한 순서도이다.
이하 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광파장 파워 측정기의 외형을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 광파장 파워측정기(400)는 광파장 및 광파워를 수치화하여 출력하는 디스플레이부(410)와, 상기 디스플레이부(410)에 동시 또는 어느 하나를 출력하도록 사용자의 선택을 입력하는 선택 스위치부(420)를 포함한다. 여기서, 상기 선택 스위치부(420)는 전원 버튼, 사용자 메뉴 선택 버튼 및 디스플레이 백라이트 버튼이 마련되어 있다.
그리고, 외부 광원으로부터 광파장을 입력받을 수 있도록 인터페이스(430) 및 사용자 USB 커넥터(440)가 더 구비된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광파장 파워 측정기의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광파장 분배기와 검출기의 구조를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 7은 광파장 분배기를 통해 다채널의 광파장이 출력되는 것을 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광파장 파워 측정기(500)는, 입력단(501)에 다중파장의 광신호를 입력받아 평행광으로 분할하여 각 채널별로 광신호를 출력하는 광파장 분배기(530)와, 상기 광파장 분배기(530)로부터 출력되는 각 채널의 광신호에 대한 광파장 및 광파워를 검출하는 검출기(520)와, 상기 검출기(520)에서 검출된 광파장 및 광파워를 출력하는 출력부(510)를 포함한다.
여기서, 출력부(510)는 검출된 광파장 및 광파워를 수치화하여 표시하는 디스플레이부(예컨대, LED 표시패널, LCD 표시패널 등으로 구성됨)를 포함한다. 도면에는 디스플레이부에 대한 도시를 생략하였지만 동종업계에 종사하는 자라면 충분히 이해가능하다. 한편, 디스플레이부에 표시되는 광파장 및 광파워의 수치를 함께 표시되게 하거나 어느 하나를 선택적으로 표시되게 하는 선택 스위치부(도시 생략)를 추가로 포함하여도 된다. 선택 스위치부는 사용자가 조작하는 것으로 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 광파장 분배기(530)는 입력 도파로(531), 입력측 평판 도파로(532), 배열 도파로(533), 출력측 평판 도파로(534) 및 출력 도파로(535)를 포함한다.
상기 광파장 분배기(530)의 상기 입력 도파로(531) 및 출력 도파로(535)는 각각 입력측 평판 도파로(532) 및 출력측 평판 도파로(534)의 길이방향으로 이루어진다. 입력 도파로(531) 및 출력 도파로(535)는 수직으로 다이싱되고, 배열 도파로(533)는 곡선으로 다이싱되어 반쪽도넛 모양으로 형성된다.
상기 광파장 분배기(530)는 파장을 1㎚의 채널 간격을 가지는 40개의 채널로 분할하여 통과하게 된다. 즉, DWDM용 평탄한 스펙트럼을 가지는 파장다중화의 고밀도화가 가능하다. (도 7참조)
상기 검출기(520)는 각 채널의 광신호를 입력받는 광섬유 블록(521)과, 상기 광섬유 블록(521)의 일단에 연결되어 입력된 광신호를 광센서에 의해 수광하는 수광부(523)와, 상기 수광부(523)가 연결된 광섬유 블록(521)을 상기 광파장 분배기(530)에서 출력되는 각 채널의 광신호에 대응하여 구동시키는 구동 수단(522)을 포함한다.
상기 광섬유 블록(521)은 고밀도의 다채널을 수광하기 위해서 하나의 멀티모드 광섬유를 이용하여 수신정렬 오차를 감소하게 된다.
상기 수광부(523)는 광센서로 사용되는 포토 다이오드이나, 다른 광센서를 사용하여도 무방하다. 포토 다이오드는 광 신호를 전기 신호로 변환하기 위한 반도체 다이오드로서 P-N 접합에 역방향 전류가 빛의 조사에 의한 광기전력효과로 증가하는 것을 이용한 광전변환장치이다. 이에 따라 포토 다이오드에 의해 수광된 광신호는 A/D변환기(미도시)에 의해 수치화하여 광파장 및 광파워를 출력하게 된다.
상기 구동 수단(522)은 광섬유 블록(521)과 연결되어 출력되는 다채널의 파에 대응하여 움직이게 된다. 여기서, 상기 구동 수단(522)은 도시하지 않았지만 DC 서브모터, 스텝모터 또는 볼스크류를 포함할 수 있다.
이와 같이 광섬유 블록(521)은 구동 수단(522)에 의해 상하로 이동하게 된다. 즉, 광섬유 블록(521)은 출력 도파로(535)를 통해 출력되는 각 채널의 광신호를 입력받기 위해 구동 수단(522)에 의해 상하로 이동하여 해당하는 채널에게로 이동한다. 그리하면, 출력 도파로(535)를 통해 출력되는 각 채널의 광신호를 간단하게 입력받을 수 있게 된다. 다시 말해서, 하나의 광섬유 블록(521)을 구동 수단(522)에 의해 상하로 움직이게 한 구성을 기존의 구성(도 2 참조)과 비교하여 보면 상당히 간단한 구조에 의해서도 광신호의 수신이 원활하게 됨을 알 수 있다. 또한, 기존과 비교하여 간단한 구조이므로 광학부품의 수를 최적화시킬 수 있는 효과를 얻게 되어 제조단가를 떨어뜨리고 소형화를 도모할 수 있는 이점을 갖게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 광섬유 블록(521)을 상하로 이동시키는 것으로 설명하였으나, 필요에 따라서는 하나의 광섬유 블록(521)은 고정되고 광파장 분배기(530)의 출력단이 상하로 이동되게 하여도 무방하다. 이 경우, 광파장 분배기(530)의 출력단은 각 채널별 광신호를 출력하되 구동 수단에 의해 상하로 이동되고, 광섬유 블록(521)은 광파장 분배기(530)의 출력단과 접촉가능하게 형성될 것이다. 이와 같이 광파장 분배기(530)의 출력단을 상하로 이동시키는 구성에 대해서는 별도의 도면제시가 없더라도 동종업계에 종사하는 자라면 상술한 설명에 의해 충분히 이해할 수 있다.
상술한 설명에서는 광섬유 블록(521)을 상하로 이동시키거나 광파장 분배기(530)의 출력단을 상하로 이동시키는 것으로 설명하였는데, 필요에 따라서는 수평이동되게 하거나 회전되게 할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광파장 파워를 측정하는 방법에 대한 순서도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 먼저, 광파장 파워 측정기의 전원을 온(ON)하고 디스플레이부에 표시되는 상태를 리셋(RESET)하게 된다(S801).
그리고, 입력단(501)을 통해 다중파장의 광신호를 입력받게 된다(S802).
이어, 광파장 분배기(530)는 입력된 다중파장의 광신호를 다중파장의 각 채널별로 평행광으로 분할하여 출력한다(S803).
그 다음, 검출기(520)는 광파장 분배기(530)로부터의 각 채널별 광신호의 광파장 및 광파워를 검출하게 된다(S804). 여기서, 각 채널별로 출력되는 광신호를 검출하는데 있어서 각 채널에 대응하도록 광섬유 블록(521)을 구동 수단(522)에 의해 움직이면서 수광부(523)에 의해 수광하게 된다. 이때, 광섬유 블록(521)은 고밀도의 다채널을 수광하기 위해서 멀티모드 광섬유를 이용하여 수신정렬 오차를 감소하게 된다.
그리고, 검출된 광파장 및 광파워는 출력부(510)를 통해 출력된다. 특히, 출력부(510)에 갖추어진 디스플레이부(도시 생략)는 검출된 광파장 및 광파워의 수치를 표시하게 된다(S805). 여기서, 상기 검출된 광파장 및 광파워는 사용자의 선택 여부에 따라 동시에 둘 다 표시되거나 선택된 하나의 데이터만 표시될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
410:디스플레이부, 420:선택 스위치부,
520:검출기, 521:광섬유 블록,
522:구동 수단, 523:수광부,
530:광파장 분배기, 531:입력 도파로,
532:입력측 평판 도파로, 533:배열 도파로,
534:출력측 평판 도파로, 535:출력 도파로

Claims (8)

  1. 각 채널별로 광신호를 출력하는 광파장 분배기의 출력단에 접촉가능하게 이동하는 광섬유 블록을 갖추고, 상기 광파장 분배기로부터 출력되는 각 채널의 광신호를 상기 광섬유 블록을 이동시켜 수광하고, 수광된 각 채널의 광신호에 대한 광파장 및 광파워를 검출하는 검출기; 및
    상기 검출기에서 검출된 광파장 및 광파워를 출력하는 출력부;를 포함하고,
    상기 광섬유 블록은 하나의 멀티모드 광섬유를 이용하여 상기 광신호를 수광하는 것을 특징으로 하는 광파장 파워 측정기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 출력부는 상기 검출된 광파장 및 광파워를 수치화하여 표시하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광파장 파워 측정기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 디스플레이부에 표시되는 광파장 및 광파워의 수치중 하나 이상을 표시되게 하는 선택 스위치부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광파장 파워 측정기.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 검출기는,
    상기 광섬유 블록과;
    상기 광섬유 블록의 일단에 연결되어 입력된 광신호를 수광하는 수광부와;
    상기 광파장 분배기에서 출력되는 각 채널의 광신호에 대응되게 상기 광섬유 블록을 이동시키는 구동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광파장 파워 측정기.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 수광부는 포토 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광파장 파워 측정기.
  8. 삭제
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