KR101132784B1 - 광신호 특성 측정 장치 및 그 측정 방법 - Google Patents

Abstract

광분기부의 입력단을 통하여 입력되는 입력광을 높은 파워의 출력광과 낮은 파워의 출력광으로 분할하여 출력하고, 이들 각각의 광파워를 전하 적분 회로를 이용하여 측정함으로써 측정 가능한 광파워 범위를 확장하고, 광분기부의 파장 의존 특성을 이용하여 측정 대상 광의 파장을 확인할 수 있다.

Description

광신호 특성 측정 장치 및 그 측정 방법 {OPTICAL SIGNAL CHARACTORISTICS MEASURING DEVICE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 광신호 특성 측정 장치 및 그 측정 방법에 관한 것이다.

시스템이나 계측기에서 광파워의 측정을 위해 적용되는 일반적인방식으로는 측정을 위해 적용되는 광파워 수신 모듈에 따라 두 가지 방식으로 구분될 수 있다. 하나는 일반 PIN-PD(Photo Diode) 형태의 광수신 모듈을 적용하는방식이며, 다른 방식은 APD(Avalanche Photo Diode)형태의 광수신 모듈을 적용하는 방식이다. 이 때 PIN-PD 모듈을 적용할 경우에는, 구성이 간편하며 저가로 구성할 수 있는 장점이 있으나, 광파워의 정밀한 측정에 있어서는 한계가 있다. 반면, APD 모듈을 적용할 경우에는, PIN-PD 모듈을 적용할 경우와 반대로 정밀한 광파워의 측정이 가능하나, 구성이 복잡하고, 고가인 단점이 있다.

한편, 광가입자망 등에 적용되는 광신호의 넓은 대역의 광파장 신호들을 측정하기 위해서는 별도의 파장분석장치가 필요하다.

본 발명이 해결하려는 과제는 고민감도의 광신호 특성 측정 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는 광파워 측정 범위를 확장하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는 광신호의 파장을 측정할 수 있는 측정 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에서는 하나의 입력단과 적어도 2개의 출력단을 가지며, 상기 입력단을 통하여 입력되는 입력광을 서로 다른 파워를 가지는 출력광으로 분할하여 상기 출력단으로 출력하는 제1 광분기부, 상기 제1 광분기부의 각 출력단을 통해 출력되는 출력광의 파워를 각각 측정하는 제1 광파워 측정부를 포함하는 광신호 특성 측정 장치를 마련한다.

상기 광신호 특성 측정 장치는 제1 광파워 측정부를 제어하고, 상기 제1 광파워 측정부가 제공하는 광파워 데이터를 가공하는 중앙 처리부, 상기 중앙 처리부가 가공한 데이터를 표시하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.

상기 광신호 특성 측정 장치는 광원, 상기 광원이 제공하는 광을 분할하여 적어도 2개의 출력광으로 출력하는 제2 광분기부, 상기 제2 광분기부의 출력광 중 적어도 하나의 파워를 측정하여 그 측정 데이터를 상기 중앙 처리부에 제공하는 제2 광파워 측정부, 상기 제2 광분기부의 출력광 중 적어도 하나를 측정 대상 광 시스템에 제공하고, 상기 측정 대상 광 시스템으로부터 반사되는 반사광을 상기 제1 광분기부의 입력광으로 제공하는 광입출력부를 더 포함하고, 상기 중앙 처리부는 상기 제1 광파워 측정부가 제공하는 광파워 데이터와 상기 제2 광파워 측정부가 제공하는 광파워 데이터를 비교 분석하여 상기 측정 대상 광 시스템의 반사 손실을 산출할 수 있다.

상기 중앙 처리부는 상기 제1 광파워 측정부가 제공하는 상기 제1 광분기부의 각 출력단의 광파워 데이터를 비교하여 측정 광의 파장을 할 수 있다.

상기 제1 광분기부와 제2 광분기부는 퓨즈드(Fused) 형태의 광커플러이고, 상기 제1 광파워 측정부는 상기 제1 광분기부의 출력단에 각각 연결되는 복수의 포토 다이오드, 상기 복수의 포토 다이오드의 출력을 측정하는 전하 적분 회로, 상기 전하 적분 회로가 출력하는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터, 상기 전하 적분 회로의 전하 적분 시간을 제어하고 상기 AD 컨버터가 변환한 디지털 신호를 상기 중앙 처리부에 제공하는 CPLD를 포함할 수 있다.

상기 광원은 레이저 다이오드와 상기 중앙 처리부의제어를 받아 상기 레이저 다이오드를 제어하는 레이저 다이오드제어기를 포함하고, 상기 제2 광파워 측정부는 상기 제2 광분기부의 출력단 중 하나에 연결되어 있는 포토 다이오드와 상기 포토 다이오드의 출력을 측정하여 상기 중앙 처리부에 제공하는 출력 신호 파워 검출기를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 측정광을 제1 출력광과 제2 출력광으로 분할하는 단계, 상기 제1 출력광의 광파워가 측정 가능한 범위내인지 확인하는 단계, 상기 제1 출력광의 광파워가 측정 가능한 범위내이면 상기 제1 출력광의 광파워를 측정하고, 측정 가능한 범위를 벗어난 경우에는 상기 제2 출력광의 파워를 측정하는 단계를 포함하는 방법을 통하여 광신호 특성을 측정한다.

상기 광신호 특성 측정 방법은 제1 출력광의 광파워가 측정 가능한 범위내인 경우 상기 제2 출력광의 파워를 추가로 측정하는 단계 및 상기 제1 출력광의 광파워와 상기 제2 출력광의 광파워를 비교하여 상기 측정광의 파장을 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 측정광을 제1 출력광과 제2 출력광으로 분할하는 단계는 측정광을 광거플러를 통과시킴으로써 이루어지고, 상기 측정광의 파장을 산출하는 단계는 상기 제1 출력광의 광파워와 상기 제2 출력광의 광파워의 비율을 상기 광커플러의 파장에 따른 분기비 변화와 비교하여 이루어질 수 있다.

상기 광신호 특성 측정 방법은 시험광을 제1 시험광과 제2 시험광으로 분할하는 단계, 상기 제1 시험광을 측정 대상 광 시스템에 입력하는 단계, 상기 제2 시험광의 광파워를 측정하는 단계, 상기 제1 시험광이 입력되어 상기 측정 대상 광 시스템에서 반사되는 광을 상기 측정광으로 제공하는 단계, 상기 제1 출력광 또는 제2 출력광의 광파워와 상기 제2 시험광의 광파워를 비교 분석하여 상기 측정 대상 광 시스템의 반사 손실을 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 출력광의 광파워가 측정 가능한 범위내인지 확인하는 단계는 전하 적분형 광파워 측정기의 수신 축전기가포화되었는지를 확인하여 포화되었으면 측정 가능한 범위를 벗어난 것으로 판단하고 포화되지 않았으면 측정 가능 범위내인 것으로 판단하는 단계일 수 있다.

수십 팸토암페어 단위의 전류를 측정할 수 있는 고 민감도 전하 적분회로를 적용하여, -75dBm이하의 고 민감도 광신호 특성 측정 장치를 구현할 수 있다.

일정한 분기비의 광커플러와 2개의 포토다이오드의 조합을 통해 전하 적분 회로가 가지는 동작 범위(Dynamic Range)의 한계를 개선하여, 넓은 광파워 측정 범위를 가지는 광신호 특성 측정 장치를 구현할 수 있다.

광커플러와 2개의 포토다이오드의 조합을 통해 입력되는 임의의 광신호의 파장을 쉽게 측정할 수 있다.

APD 등의 고가의 광부품과 APD를 구동하기 위한 고전압 회로 등의 복잡한 회로를 대신하여 광커플러와 PIN-PD 형태의 포토다이오드를 적용함으로써, 원가 절감을 이룰 수 있다.

수십 팸토암페어 측정 성능의 고 민감도 전하 적분 회로를 적용하여, -75dBm 이하의 고 민감도 광신호 특성 측정 장치를 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 특성 측정 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 광신호 특성 측정 장치의 광파워 측정부를 확대한 구성도이다.
도 3은 도 2의 탭 커플러를 확대한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 특성 측정 장치에 사용되는 전하 적분 회로의 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 특성 측정 장치에서 전하 적분 회로의 구동 방법을 도시한 개념도이다.
도 6은 전하 적분 회로의 입력 전류와 충전 시간 및 출력 전압의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 특성 측정 장치에 의하여 측정 가능한 광파워 범위가 증가하는 것을 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 특성 측정 장치가 광파워를 측정하는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 특성 측정 장치에 사용되는 탭 커플러의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 특성 측정 장치에 사용되는 탭 커플러의 광파장에 따른 광분할 특성 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 특성 측정 장치가 광의 파장을 검출하는 과정을 나타내는 순서도이다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 한편, 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 한편, 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

그러면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 특성 측정 장치에 대하여 도 1 내지 도 7을 참고하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 특성 측정 장치는 크게 광원을 제공하고 광원의 파워를 검사하는 광원 모듈, 측정 대상 광 시스템으로부터 반사되는 광을 수신하여 파워를 측정하는 광파워 측정 모듈, 광원 모듈 및 광파워 측정 모듈을 제어하고 측정된 광파워 데이터를 비교 분석하여 광신호 반사 손실률과 광의 파장 등을 산출하는 중앙 처리 장치(20), 그리고 중앙 처리 장치(20)가 산출한 데이터를 표시하는 디스플레이(10)를 포함한다.

광파워 측정 모듈은 입력되는 광을 서로 다른 파워의 두 출력광으로 분할하는 제1 광분기부(51), 제1 광분기부(51)의 두 출력광을 각각 전기 신호로 변환하는 제1 및 제2 포토다이오드(61, 62), 제1 및 제2 포토다이오드(61, 62)가 변환한 전기 신호를 수신하여 광파워를 측정하는 전하 적분 회로와 AD 컨버터를 결합해 놓은 광파워 측정기(40), 전하 적분 회로를 제어하고 AD 컨버터가 생성하는 디지털 파워 데이터 신호를 수신하여 중앙 처리부(20)에 전달하는 CPLD(Complex Programmable Logic Device, 30)를 포함한다.

제1 광분기부(51)는 퓨즈드(fused) 형태의 광커플러일 수 있고, 두 출력광의 파워비가 1:99 등으로 큰 차이를 보이도록 설정할 수 있다. 분기비 조절은 퓨즈드 형태의 광커플러의 경우 일반적으로 두 광섬유의 퓨즈드 길이를 달리함으로써 조절할 수 있다. 광분기부(51)의 2개의 포트에 각각 연결되어 있는 제1 및 제2 포토다이오드(61, 62)는 각각으로 입력된 광신호의 파워에 비례하여 전류를 출력한다.

광파워 측정기(40)에서 전하 적분 회로는 제1 및 제2 포토다이오드(61, 62)로부터 입력되는 전류를 전하 적분(Charge Integration) 방식으로 전압(Voltage)으로 변환하여 출력하며, AD 컨버터는 전하 적분 회로에서 출력된 아날로그(Analog) 값의 전압 데이터를 디지털 값으로 변환한다.

CPLD(30)는 전하 적분 회로의 전하 적분 시간에 해당하는 적정한 시간폭을 가지는 펄스를 출력하고, AD 컨버터로부터 디지털 전압 데이터를 수신한다.

광원 모듈은 레이저 다이오드 제어기(71), 레이저 다이오드(81), 제2 광분기부(52), 광원 파워 검사용 포토다이오드(63), 광원 파워 검사기(72) 및 광입출력부(53)를 포함한다.

레이저 다이오드(81)는 레이저 다이오드 제어기(71)의 제어를 받아 측정 대상 광 시스템에 제공할 레이저 광을 생성하고 이를 제2 광분기부(52)에 제공한다. 제2 광분기부(52)는 레이저 다이오드(81)가 제공하는 레이저 광을 둘로 분기하여 하나는 광입출력부(53)에 제공하고, 다른 하나는 광원 파워 검사용 포토다이오드(63)에 제공한다. 제2 광분기부(52)는 퓨즈드(fused) 형태의 광커플러일 수 있고, 두 출력광의 파워비가 1:99 등으로 큰 차이를 보이도록 설정할 수 있다.

광입출력부(53)은 제2 광분기부(52)로부터 제공되는 레이저 광을 측정 대상 광 시스템에 제공하고, 측정 대상 광 시스템으로부터 반사되는 광을 광파워 측정 모듈에 제공한다. 측정 대상 광 시스템으로부터 반사되는 광은 광원 모듈 쪽으로도 전달될 수 있으나 본 발명의 실시예에 따른 광신호 특성 측정 장치는 이를 감안하여 광 특성을 측정한다.

광원 파워 검사용 포토다이오드(63)는 제2 광분기부(52)가 제공하는 광을 전류로 변환하여 광원 파워 검사기(72)에 제공하고, 광원 파워 검사기(72)는 이를 중앙 처리 장치(20)에 제공한다.

중앙 처리 장치(20)는 광원 모듈의 광원 파워 검사기(72)가 제공하는 광원 파워 데이터와 광파워 측정 모듈의 CPLD(30)가 제공하는 반사광의 광파워 데이터를 비교하여 측정 대상 광 시스템의 광 반사 손실률을 산출하며, 제1 및 제2 포토다이오드(61, 62)의 측정 광파워 데이터를 이용하여 입력되는 광의 파장을 검출할 수 있다.

그러면, 본 발명의 실시예에 따른 광신호 특성 측정 장치의 동작에 대하여 살펴 본다.

도 3을 참고하면, 제1 광분기부(51)로 입력된 광신호는 1ㅧ2 광커플러 구조를 통해 높은 분기비(예, 99%)와 낮은 분기비(예, 1%)의 2개의 포트로 광신호 파워가 분할되어 각각 출력된다.

제1 광분기부(51)의 각 포트에 연결된 제1 포토다이오드(61)와 제2 포토다이오드(62)는 입력된 광신호의 파워에 비례하여 전류를 출력하므로 높은 분기비 포트에 연결된 제1 포토다이오드(61)가 상대적으로 큰 전류를 출력하게 된다.

광신호 반사 손실 측정 구조는, 도 1에서와 같이, 광원 모듈과 광파워 측정 모듈의 결합으로 구성된다. 광신호 반사 손실은 전송되는 광신호가 전송 선로 및 광부품 등의 불연속 및 불균일성 등으로 인해, 진행 방향과 반대 방향으로 진행하는 광량을 상대적으로 나타내는 것으로 광신호 품질 또는 광부품 및 시스템의 성능 저하와 밀접한 관계가 있다.

광원 모듈은 광신호 반사 손실의 측정을 위한 안정된 광원을 구동하고 출력하는 부분이다.

광원 모듈에서 출력된 광신호는 제2 광분기부(52)와 광입출력부(53)의 출력 포트를 거쳐, 측정 대상인 광섬유나 광부품으로 출력된 다음, 그 일부분이 반사되어 광신호특성 측정 장치의 광입출력부(53)로 재입력된다.

재입력된 광신호는 제1 광분기부(51)를 통해 광파워 측정 모듈로 입력된다. 입력된 광신호의 파워가 전하 적분 방식으로 측정되고, 측정된 광신호의 파워와 출력된 광신호의 파워를 비교하여, 광신호 반사 손실을 계산하게 된다. 광신호의 반사 손실을 아래의 수식에 의해 산출된다.

광신호 반사 손실 = 측정기 출력 광신호 파워 - 측정기 입력 광신호(반사) 파워

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 특성 측정 장치에 적용된 전하 적분 회로이다.

전하 적분 회로는 OP 앰프와 축전기(CF) 및 스위치들(SINT, SRESET, SREF1, SREF2, SA/D)로 이루어진다.

임의의 전하가 전하 적분 회로에 입력되면, 입력되는 전하는 일정 시간동안 축전기(Capacitor)에 충전된다. 이렇게 충전된 전하량을 측정하고, 충전 시간 대비 충전 전하량을 계산하여, 단위 시간당 전하량, 즉, 전류를 추산할 수 있다. 이와 같이, 전하 적분 방식은 미세한 전류의 세기를 위의 방식대로 누적 충전하여, 단위 시간당 충전 전하량으로 추산함으로써, 정확한 값을 측정할 수 있는 방식을 일컫는다. 따라서 전하 적분 방식은 전류를 직접적으로 측정할 수 없는 미세한 전류를 비교적 정확하게 측정할 수 있는 측정 방식이다.

도 5를 참고하면전하 적분 회로는 CPLD(30)를 통해 입력되는 펄스의 시간동안 입력 전하를 충전하며, 충전 완료 후에 그 충전된 전하에 해당하는 전압값을 AD 변환을 통해 디지털화하여 CPLD(30)로 입력한다.

추후 중앙 처리 장치(20)에서 충전 시간 구동 펄스의 시간과 측정된 전압값을 이용한 계산을 통해 입력 전류값을 추산한다.

도 6은 입력 전류와 충전 시간에 대한 전하 적분 회로의 출력 전압의 상관 관계를 도식적으로 나타낸 것이다.

도 6에서'High Current'와 'Low Current'의 비교에서 나타난 바와 같이, 동일한 충전 시간(충전 펄스의 길이)에 대하여 입력 전류의 크기가 증가할 경우 전하 적분 회로의 출력 전압은 커진다.

전하 적분 회로의 일반적인 충전 시간 조절 방법은, 축전기를 포화시키지 않는 범위 내에서, 입력 전류의 세기가 작은 경우는 충전 시간을 길게 하며, 입력 전류의 세기가 큰 경우에는 충전 시간을 짧게 한다. 입력전류의 세기가 작은 경우 충전시간을 길게 하는 이유는 잡음 수준 이상으로 신호의 크기를 축적하기 위한 것이며, 입력 전류의 세기가 큰 경우 충전 시간을 짧게 하는 이유는 전하를 축적하는 축전기의 용량의 한계 때문이다. 입력 전류의 세기가 큰 경우, 축전기의 용량이 커질수록 수용할 수 있는 전류의 세기도 증가시킬 수 있으나, 축전기가 기준 이상으로 커지면 적분 회로의 정확도가 떨어지기 때문에 축전기의 용량을 무한히 크게 할 수는 없다. 또한, 일정한 축전기 용량을 가진 전하 적분 회로에서 상당히 큰 전류가 입력될 경우 축전기가 포화되지 않도록 무한히 충전 시간을 짧게 조정할 수도 없는데, 그 이유는 전하 적분 회로의 대역폭(Bandwidth)의 한계와 노이즈의 증가 문제가 발생하기 때문이다. 따라서 일반적으로 전하 적분 회로는 입력 전류에 대한 동작 범위(Dynamic Range)가 존재하며, 최소 측정 전류의 약 100만배까지 측정할 수 있는 대략 6 데케이드(Decade) 정도의 한계를 가진다.

전하 적분 회로를 적용한 광신호 파워 측정 방법은 장점과 한계를 동시에 가지고 있다. 장점으로는 미세한 입력광을 다른 측정 방식과는 상대적으로 용이하게 측정할 수 있다는 것이며, 단점으로는 전하 적분 회로가 가지는 동작 범위에 한계가 있다는 것이다. 즉, 큰 파워의 입력 광신호를 측정하는데 한계가 있다는 것이다. 이것은 광신호를 수신하는 모듈인 포토다이오드가 입력되는 광신호의 파워에 비례하는 세기의 전류를 출력하는 데서 기인한다.

따라서 본 발명의 실시예에서는 도 1 또는 도 2에 제시된 바와 같이, 높은 분기비와 낮은 분기비의 2개의 포트로 광신호 파워를 분할하여 출력하도록 하는 제1 광분기부(51)를 전하 적분 회로와 조합하여, 전하 적분 회로에서 기인하는 동작 범위의 한계를 극복하고, 전하 적분 회로의 장점인 수신 감도 향상을 도모한다.

도 1을 참고하면, 제1 광분기부(51)의 각 포트에 연결된 포토다이오드(61, 62)는 입력된 광신호의 파워에 비례하여 전류를 출력하므로 높은 분기비 포트에 연결된 제1 포토다이오드(61)가 상대적으로 높은 전류를 출력하게 된다. 따라서 큰 광신호가 입력될 경우, 높은 분기비에 연결된 전하적분 회로는 포화되나, 낮은 분기비에 연결된 전하 적분 회로는 포화되지 않고, 광파워를 측정할 수 있기 때문에, 측정 범위를 상대적으로 높은 광파워 부분까지 확장할 수 있게 된다.

도 7은 높은 광파워의 입력광은 낮은 분기비에 연결된 전하 적분 회로로 측정하고, 낮은 광파워의 입력광은 높은 분기비에 연결된 전하 적분 회로로 측정하게 될 경우, 수신하고 측정할 수 있는 광파워의 범위를 확장할 수 있다는 개념을 도식화 한 것이다.

도 7을 참고하면, 높은 광파워 입력광의 경우 광분기부의 낮은 분기비 포트를 지나면서 광파워의 감쇠가 일차적으로 발생하도록 하며, 이후 포토다이오드에서 출력된 전류를 가능한 한 전하 적분 시간(Charge Integration Time, Pulse Duration)을 짧게 하여 측정함으로써, 제한된 축전기의 용량을 초과하지 않도록 조절함으로써 높은 광파워를 측정할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 특성 측정 장치가 광파워를 측정하는 순서도이다.

먼저, 제1 광분기부(51)의 고출력 포트에 연결된 전하 적분 회로를 구동하여 축전기가 포화되었는지 검사한다. 만약 포화되지 않았다면 광파워를 측정하고, 포화되었다면 저출력 포트에 연결된 전하 적분 회로를 구동하여 측정을 진행한다.

본 발명의 실시예에 따른 광신호 특성 측정 장치는 넓은 측정 범위와 고민감도 특성을 가지는 광파워 측정이 가능한 점 이외에 광파장 자동 검출 기능을 가진다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 특성 측정 장치에 사용되는 탭 커플러의 사시도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 특성 측정 장치에 사용되는 탭 커플러의 광파장에 따른 광분할 특성 그래프이며, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 특성 측정 장치가 광의 파장을 검출하는 과정을 나타내는 순서도이다.

본 발명의 실시예에서 제1 광분기부(51)로서 사용되는 광커플러는 다른 광부품들과 마찬가지로 광신호의 파장에 대한 의존성을 가지며, 도 10에 도시된 퓨즈드(Fused) 형태의 광커플러는 저가의 부품으로 광커플러 시장의 대부분을 차지하는데, 이 역시 광신호의 파장에 대한 의존성을 가진다. 이러한 퓨즈드 형태의 광커플러의 파장 의존 특성은 도 10에 잘 나타나 있다. 도 10의 퓨즈드 형태의 광커플러를 본 발명의 실시예에 다른 광신호 특성 측정 장치에 적용할 경우에는 입력측 포트(Pi, Px) 중 하나를 잘라내고 사용한다.

광커플러의 일반적인 파장 의존 특성으로는 파장에 따라 두 개의 포트의 광파워 분기 비율이 달라진다는 것이다. 도 10에서는 포트1(P1)의 분기비가 1550nm의 파장에서 제일 높으며, 1490nm와 1310nm로 갈수록 낮아진다는 것을 알 수 있다. 파장에 따른 분기비의 변화는 각 퓨즈드 형태의 광커플러의 크기와 구조에 따라 차이가 있으나, 같은종류의 광커플러의 경우 거의 동일한 특성을 유지한다. 따라서, 적용하는 광커플러의 파장에 따른 분기비 변화 특성을 파악하게 된다면, 임의의 광신호를 수신 할 때, 광커플러의 양 포트로 분기되어 출력되는 광파워의 비율을 통해 입력 광신호의 파장을 확인할 수 있다. 따라서, 적용하는 광커플러의 파장에 따른 분기비 변화 특성을 파악하게 된다면, 임의의 광신호를 수신할 때, 광커플러의 양 포트로 분기되어 출력되는 광파워의 비율 측정을 통해 입력 광신호의 파장을 인식할 수 있게 된다.

도 10에서 예로서 나타낸 파장이1310nm, 1490nm, 1550nm인 것은 본 발명의 주요 응용 부분이 광가입자망이며, 광가입자망의 주요 광신호 파장이 1310nm, 1490nm, 1550nm이기 때문이다. 보다 세밀한 파장 분할을 적용하는 WDM-PON(Wavelength Division Multiplex- Passive Optical Network) 형태의 광가입자망의 경우에도 전하 적분 방식의 높은 광파워 측정 분해능을 바탕으로 적절한 파장 대비 분기비 특성의 광커플러를 조합할 경우, 0.8nm 간격의 파장도 확인 가능할 수 있다.

앞서의 도 7에서 '중첩 측정 범위(Overlapped Measuring Range)'를 벗어나는 입력 광파워 영역에서는 광커플러의 한 쪽 포트의 광파워를 측정할 수 없기 때문에, 광파워 분기비 측정을 기반으로 하는 파장 자동 확인 기능을 구현할 수 없을 수 있으나, 일반적인 광가입자망에서 운용하는 광신호의 파워가 중첩 측정 범위를 벗어나지 않으므로 대부분의 경우에 있어서는 파장 자동 확인이 가능하다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 특성 측정 장치가 광의 파장을 자동 확인하는 과정을 나타내는 순서도이다.

먼저 고출력 포트와 저출력포트의 광파워를 검사하여 측정 가능성을 확인한다.

그 다음 각각의 포트의 광파워를 측정하여, 적용된광플러의 특성에 기반하여 미리 작성된 룩업테이블(Look-up Table)을 참조하여, 입력된 광신호의 파장을 파악한다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

10 디스플레이 20 중앙 처리 장치
30 CPLD 40 광파워 측정기
61, 62, 63 포토다이오드 51, 52 광분기부
53 광입출력부 71 레이저다이오드
72 광원 파워 검사기

Claims (10)

1. 광원,
   하나의 입력단과 적어도 2개의 출력단을 가지며, 상기 입력단을 통하여 입력되는 입력광을 서로 다른 파워를 가지는 출력광으로 분할하여 상기 출력단으로 출력하는 제1 광분기부,
   상기 제1 광분기부의 각 출력단을 통해 출력되는 출력광의 파워를 각각 측정하는 제1 광파워 측정부,
   상기 제1 광파워 측정부를 제어하고, 상기 제1 광파워 측정부가 제공하는 광파워 데이터를 가공하는 중앙 처리부,
   상기 중앙 처리부가 가공한 데이터를 표시하는 디스플레이부,
   상기 광원이 제공하는 광을 분할하여 적어도 2개의 출력광으로 출력하는 제2 광분기부,
   상기 제2 광분기부의 출력광 중 적어도 하나의 파워를 측정하여 그 측정 데이터를 상기 중앙 처리부에 제공하는 제2 광파워 측정부,
   상기 제2 광분기부의 출력광 중 적어도 하나를 측정 대상 광 시스템에 제공하고, 상기 측정 대상 광 시스템으로부터 반사되는 반사광을 상기 제1 광분기부의 입력광으로 제공하는 광입력출부
   를 포함하고, 상기 중앙 처리부는 상기 제1 광파워 측정부가 제공하는 광파워 데이터와 상기 제2 광파워 측정부가 제공하는 광파워 데이터를 비교 분석하여 상기 측정 대상 광 시스템의 반사 손실을 산출하는 광신호 특성 측정 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에서,
   상기 중앙 처리부는 상기 제1 광파워 측정부가 제공하는 상기 제1 광분기부의 각 출력단의 광파워 데이터를 비교하여 측정 광의 파장을 산출하는 광신호 특성 측정 장치.
5. 제1항에서,
   상기 제1 광파워 측정부는 상기 제1 광분기부의 출력단에 각각 연결되는 복수의 포토 다이오드, 상기 복수의 포토 다이오드의 출력을 측정하는 전하 적분 회로, 상기 전하 적분 회로가 출력하는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는AD 컨버터, 상기 전하 적분 회로의 전하 적분 시간을 제어하고 상기 AD 컨버터가 변환한 디지털 신호를 상기 중앙 처리부에 제공하는 CPLD를 포함하는 광신호 특성 측정 장치.
6. 측정광을 제1 출력광과 제2 출력광으로 분할하는 단계,
   상기 제1 출력광의 광파워가 측정 가능한 범위내인지 확인하는 단계,
   상기 제1 출력광의 광파워가 측정 가능한 범위내이면 상기 제1 출력광의 광파워를 측정하고, 측정 가능한 범위를 벗어난 경우에는 상기 제2 출력광의 파워를 측정하는 단계
   를 포함하는 광신호 특성 측정 방법.
7. 제6항에서,
   상기 제1 출력광의 광파워가 측정 가능한 범위내인 경우 상기 제2 출력광의 파워를 추가로 측정하는 단계 및
   상기 제1 출력광의 광파워와 상기 제2 출력광의 광파워를 비교하여 상기 측정광의 파장을 산출하는 단계
   를 더 포함하는 광신호 특성 측정 방법.
8. 제7항에서,
   상기 측정광을 제1 출력광과 제2 출력광으로 분할하는 단계는 측정광을 광커플러를 통과시킴으로써 이루어지고, 상기 측정광의 파장을 산출하는 단계는 상기 제1 출력광의 광파워와 상기 제2 출력광의 광파워의 비율을 상기 광커플러의 파장에 따른 분기비 변화와 비교하여 이루어지는 광신호 특성 측정 방법.
9. 제6항에서,
   시험광을 제1 시험광과 제2 시험광으로 분할하는 단계,
   상기 제1 시험광을 측정 대상 광 시스템에 입력하는 단계,
   상기 제2 시험광의 광파워를 측정하는 단계,
   상기 제1 시험광이 입력되어 상기 측정 대상 광 시스템에서 반사되는 광을 상기 측정광으로 제공하는 단계,
   상기 제1 출력광 또는 제2 출력광의 광파워와 상기 제2 시험광의 광파워를 비교 분석하여 상기 측정 대상 광 시스템의 반사 손실을 산출하는 단계
   를 더 포함하는 광신호 특성 측정 방법.
10. 제6항 내지 제9항 중의 어느 한 항에서,
    상기 제1 출력광의 광파워가 측정 가능한 범위내인지 확인하는 단계는 전하 적분형 광파워 측정기의 수신 축전기가 포화되었는지를 확인하여 포화되었으면 측정 가능한 범위를 벗어난 것으로 판단하고 포화되지 않았으면 측정 가능 범위내인 것으로 판단하는 단계인 광신호 특성 측정 방법.

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