KR101389131B1 - 광다중화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광다중화 장치에 관한 것으로서, 서로 상이한 파장을 갖는 광신호를 각각 입력받아 평행하게 출력하는 복수의 렌즈를 구비한 제1 렌즈부, 상기 렌즈부로부터 입사되는 서로 상이한 파장을 갖는 복수의 광신호를 다중화하여 하나의 경로로 출력하는 광다중화기, 상기 광다중화기로터 출력되는 다중화된 상기 복수의 광신호를 입력받아 평행하게 출력하는 제2 렌즈부를 포함한다. 이때, 광다중화기는 제1 면, 상기 제1 면과 마주보고 있는 제2 면, 그리고 상기 제1 면과 상기 제2 면을 관통하는 구멍을 갖는 본체, 상기 제1 면 위에 상기 구멍을 덮게 위치한 제1 유리, 상기 제2 면 위에 상기 구멍을 덮게 위치한 제2 유리, 상기 제1 유리의 외부면에 위치한 제2 반사 반사층, 상기 제2 반사층 위에 서로 이격되게 위치한 복수의 필터, 상기 구멍과 접해 있고 상기 외부면과 마주보고 있는 상기 제1 유리의 내부면에 위치한 제1 반사 방지층, 상기 구멍과 접해 있는 상기 제2 유리의 내부면에 위치한 반사층, 상기 제2 유리의 상기 내부면에 위치한 제3 반사 방지층, 그리고 상기 내부면과 마주보고 있는 상기 제2 유리의 외부면에 위치한 제4 반사 방지층을 포함한다.

Description

광다중화 장치{OPTICAL MULTIPLEXING APPARATUS}
본 발명은 광다중화 장치에 관한 것이다.
인터넷의 대중화로 인하여 대용량의 정보나 데이터의 전송 요구에 의해 10Gbps급 이상의 광송수신 모듈의 수요가 증가하고 있고, 최근에는 40Gbps급이나 100Gbps급의 광송수신 모듈의 사용이 이더넷(Ethernet), 파이버 채널(fiber channel), 또는 액티브 옵티컬 케이블(active optical cable)을 통한 비디오 데이터 전송을 위해 증가하고 있다.
이와 같이, 대용량의 데이터를 전송하기 위해서, 다중화 장치를 이용해 4개의 채널을 다중화하여 하나의 광섬유로 전송하는 방식이 많이 사용되고 있다.
광다중화 장치는 여러 파장을 갖는 광신호를 다중화하는 것으로서, 여러 파장을 갖는 광신호들을 평행하게 바꾸는 콜리메이팅 렌즈(collimating lens)와 평행한 상태의 광신호들이 입사되어 복수 번의 반사 동작을 거쳐 외부의 원하는 곳으로 출력하는 광다중화기를 구비한다.
일반적으로 광다중화기는 전체가 유리로 이루어진 하나의 유리 블록(block)으로 이루어져 있고, 이때의 유리 두께는 대략 6㎜ 내지 10㎜의 두께를 갖고 있다.
이때, 광다중화기에서 빛이 입사되는 면인 입사면과 빛이 출사되는 면은 서로 평행한 상태를 유지하며, 입사면과 출사면에는 반사 방지층, 필터층, 또는 반사층과 같이 적어도 하나의 층이 도포되어 있는 원하는 방향으로 빛을 손실 없이 출력하도록 한다.
하지만, 하나의 유리로 이루어진 광다중화기를 원하는 두께(예, 6㎜ 내지 10㎜)로 가공하는 것이 매우 힘들고, 균일한 특성을 갖는 입사면과 출사면의 형성이 매우 어렵다.
유리 가공 중에 일부분이 손상되거나 원하는 특성을 갖지 못할 경우, 가공된 유리는 하나의 광다중화기로 이용되지 못하고, 입사면와 출사면 중 적어도 하나에 원하는 기능의 층을 형성할 때, 정상적인 형성이 이루어지지 않을 경우 형성된 층뿐만 아니라 이 층을 구비하고 있는 가공된 유리, 즉 광다중화기 역시 사용되지 못한다.
이로 인해, 광다중화 장치의 제조 비용과 불량율이 증가하는 문제가 발생한다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 광다중화 장치의 제조 비용을 절감하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 광다중화 장치의 불량율을 낮추고 신뢰성을 향상시키기 위한 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 광다중화기는 제1 면, 상기 제1 면과 마주보고 있는 제2 면, 그리고 상기 제1 면과 상기 제2 면을 관통하는 구멍을 갖는 본체, 상기 제1 면 위에 상기 구멍을 덮게 위치한 제1 유리, 상기 제2 면 위에 상기 구멍을 덮게 위치한 제2 유리, 상기 구멍과 접해 있는 상기 제1 유리의 내부면에 위치한 제1 반사 방지층, 상기 외부면과 마주보고 있고 있는 상기 제1 유리의 외부면에 위치한 제2 반사 반사층, 상기 제2 반사층 위에 서로 이격되게 위치하고, 정해진 파장을 갖는 광신호를 통과시키는 복수의 필터, 상기 구멍과 접해 있는 상기 제2 유리의 내부면에 위치한 반사층, 상기 제2 유리의 상기 내부면에 위치한 제3 반사 방지층, 그리고 상기 내부면과 마주보고 있는 상기 제2 유리의 외부면에 위치한 제4 반사 방지층을 포함한다.
상기 본체는 세라믹(ceramic) 또는 인바(invar)로 이루어지는 것이 좋다.
상기 제1 및 제2 유리는 각각 0.5㎜ 내지 2㎜의 두께는 가질 수 있다.
상기 반사층과 상기 제3 반사 방지층은 서로 접해있고, 상기 반사층과 상기 제3 반사 방지층의 경계면은 상기 반사층으로 입사되는 광신호의 입사 지점과 상기 제3 반사 방지층으로 입사되는 광신호의 입사 지점 사이의 거리의 중간에 위치하는 것이 좋다.
상기 제1 내지 제4 반사 방지층은 0.5% 이하의 반사율을 가질 수 있다.
상기 반사층은 99% 이상의 반사율을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 광다중화 장치는 서로 상이한 파장을 갖는 광신호를 각각 입력받아 평행하게 출력하는 복수의 렌즈를 구비한 제1 렌즈부, 상기 렌즈부로부터 입사되는 서로 상이한 파장을 갖는 복수의 광신호를 다중화하여 하나의 경로로 출력하는 광다중화기, 상기 광다중화기로터 출력되는 다중화된 상기 복수의 광신호를 입력받아 평행하게 출력하는 제2 렌즈부를 포함하고, 이때, 상기 광다중화기는, 제1 면, 상기 제1 면과 마주보고 있는 제2 면, 그리고 상기 제1 면과 상기 제2 면을 관통하는 구멍을 갖는 본체, 상기 제1 면 위에 상기 구멍을 덮게 위치하고, 입사되는 광신호를 통과시키는 제1 유리, 상기 제2 면 위에 상기 구멍을 덮게 위치하고, 상기 구멍을 통과한 광신호를 통과시키는 제2 유리, 상기 제1 유리의 외부면에 위치하고, 상기 렌즈부로부터 입사되는 광신호를 상기 제1 유리 쪽으로 출력하는 제2 반사 반사층, 상기 제2 반사층 위에 서로 이격되게 위치하고 각 렌즈로부터 출력되는 파장의 광신호와 상기 파장과 다른 파장을 갖는 광신호를 다중화하여 하나의 경로를 통해 상기 제2 반사 반사층으로 출력하는 복수의 필터, 상기 구멍과 접해 있고 상기 외부면과 마주보고 있는 상기 제1 유리의 내부면에 위치하며, 상기 제1 유리를 통과한 상기 광신호를 통과시키는 제1 반사 방지층, 상기 구멍과 접해 있는 상기 제2 유리의 내부면에 위치하고 상기 제1 반사 방지층으로부터 출력된 상기 광신호를 상기 복수의 필터 중 하나로 출력하는 반사층, 상기 제2 유리의 상기 내부면에 위치하고, 상기 복수의 필터 중 하나로 출력되어 상기 제1 유리와 상기 제1 반사 방지층을 통과한 다중화된 상기 광신호를 하나의 경로를 통해 상기 제2 유리로 출력하는 제3 반사 방지층, 그리고 상기 내부면과 마주보고 있는 상기 제2 유리의 외부면에 위치하고 상기 제2유리부터 출력되는 다중화된 다중화된 상기 광신호를 상기 제2 렌즈부쪽으로 출력하는 제4 반사 방지층을 포함한다.
상기 본체는 세라믹(ceramic) 또는 인바(invar)로 이루어지는 것이 좋다.
상기 제1 및 제2 유리는 각각 0.5㎜ 내지 2㎜의 두께는 가질 수 있다.
상기 반사층과 상기 제3 반사 방지층은 서로 접해있고, 상기 반사층과 상기 제3 반사 방지층의 경계면은 상기 반사층으로 입사되는 광신호의 입사 지점과 상기 제3 반사 방지층으로 입사되는 광신호의 입사 지점 사이의 거리의 중간에 위치할 수 있다.
이러한 특징에 따르면, 광다중화기의 본체가 유리가 아니라 유리보다 작은 열팽창계수를 갖는 물질로 이루어져 있으므로 외부 환경에 의해 광다중화기의 광 특성이 변화되는 정도가 감소한다. 이로 인해, 광다중화기의 효율과 신뢰성이 향상된다.
또한, 본체 위에 장착되는 제1 및 제2 유리 위에 위치한 반사 방지층이나 반사층을 형성할 때 불량이 발생하더라고 제1 또는 제2 유리만 불량 처리하면 되므로, 광다중화기의 제조 비용이 크게 감소된다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 광 다중화 장치의 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 광다중화 장치의 광다중화기의 본체에 대한 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시한 광다중화 장치의 렌즈 고정부를 III-III선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 광다중화기의 입사면과 출사면을 도시한에 도면으로서, (a)는 본 발명의 한 실시예에 따른 광다중화기의 입사부에 대한 도면이고 (b)는 본 발명의 한 실시예에 따른 광다중화기의 출사부에 대한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 광다중화 장치에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 광다중화 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1를 참고로 하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 광다중화 장치는 복수의 파장을 갖고 각각 입사되는 광신호를 다중화하여 출력하는 광다중화기(10), 광다중화기(10)의 앞에 위치하고 서로 다른 파장을 갖는 복수의 광신호를 각각의 채널(channel)을 통해 광다중화기(10)쪽으로 출사하는 제1 렌즈부(20), 그리고 광다중화기(10)의 뒤에 위치하고 상기 광다중화기(10)에서 출력되는 광신호를 입력받아 외부로 출사하는 제2 렌즈부(30)로 이루어져 있다.
광다중화기(10)는 도 1과 도 2의 (a) 및 (b)에 도시한 것처럼, 가운데 부분이 비어 있어 구멍(12)을 구비한 본체(11), 본체(11)의 제1 면에 위치한 제1 유리(13), 제1 면과 마주보고 있는 제2 면에 위치한 제2 유리(14), 제1 유리(13)의 내부면에 위치한 제1 반사 방지층(131), 제1 유리(13)의 내부면과 마주보고 있는 제1 유리(13)의 외부면에 위치한 제2 반사 방지층(132), 제2 반사 방지층(132) 위에 위치한 복수의 필터(1331-1334), 제2 유리(14)의 내부면에 위치한 반사층(141), 제2 유리(14)의 내부면에 위치한 제3 반사 방지층(142), 그리고 제2 유리(14)의 내부면과 마주보고 있는 제2 유리(14)의 외부면에 위치한 제4 반사 방지층(143)을 구비한다.
본체(11)는 금속보다 낮은 열팽창계수를 갖는 세라믹(ceramic)이거나 또는 금속 중에서는 열팽창계수가 일반 금속보다 약 1/10 이하인 금속, 예를 들어, 인바(invar)와 같은 금속으로 이루어져 있다.
도 2에 도시한 것처럼, 본체(11)는 가운데 부분에 구멍(12)이 형성되어 있는 정육면체 형상을 갖고 있다.
본 예에서, 구멍(12)이 형성된 본체(11)의 면을 각각 제1 면과 제2 면으로 지칭한다. 따라서, 구멍(12)은 본체(11)의 제1 면과 제2 면을 관통하여 형성되어 있고, 제1 면에 형성된 구멍(12)과 제2 면에 형성된 구멍(12)의 형상 및 크기는 동일하며, 제1 면과 제2 면에 형성된 구멍(12)의 위치 역시 동일하다.
본 예에서, 구멍(12)의 형상은 제1 면과 제2 면의 평면 형상인 직사각형 형상을 갖고 있지만, 이와는 달리 정사각형 또는 원형과 같은 다양한 형상을 가질 수 있다.
본 예에서, 본체(11)의 두께(W), 즉, 제1 면에서 제2 면까지의 거리(W)는 약 4 ㎜ 내지 10㎜일 수 있고 바람직하게 약 5.6㎜일 수 있다.
이때, 본체(11)의 두께(W)가 약 4㎜ 이상일 경우, 제1 및 제2 유리(13, 14)를 좀더 안전하고 용이하게 지지하며, 제조가 용이하고, 본체(11)의 두께(W)가 약 10㎜ 이하일 경우, 본체(11)의 제조 비용이 좀더 절감된다.
제1 유리(13)는 본체(11)의 제1 면에 위치하고 있고, 약 0.5㎜ 내지 2㎜의 두께를 갖고 있다.
제1 유리(13)의 두께가 약 0.5㎜ 이상일 경우, 가공이 좀더 용이하고 제1 유리(13)의 두께가 약 2㎜ 이하일 경우, 제조 시간이나 제조 비용이 좀더 절감된다.
제1 유리(13)는 도 1에 도시한 것처럼, 구멍(12)을 에워싸고 있는 본체(11)의 제1 면에 고정되어 있고, 본체(11)의 제1 면과 제1 면에 형성된 구멍(12) 위에 위치하여, 구멍(12)을 덮고 있다. 이때, 제1 유리(13)는 에폭시(epoxy) 수지와 같은 접착제를 이용하여 본체(11)의 제1 면에 고정된다.
따라서, 제1 유리(13)는 제1 면과 접해 있는 부분과 구멍(12)과 접해 있는 부분을 갖는다.
제2 유리(14)는 제1 유리(13)와 유사하게 본체(11)의 제2 면에 위치하고 있고, 제1 유리(13)와 동일한 두께인 약 0.5㎜ 내지 2㎜의 두께를 갖고 있다.
이미 설명한 것처럼, 제2 유리(14)의 두께가 약 0.5㎜ 이상일 경우, 가공이 좀더 용이하고 제2 유리(14)의 두께가 약 2㎜ 이하일 경우, 제조 시간이나 제조 비용이 좀더 절감된다.
또한 제2 유리(14) 역시 구멍(12)을 에워싸고 있는 본체(11)의 제2 면에, 제1유리(13)와 동일하게, 에폭시 수지 등을 이용하여 고정되며, 본체(11)의 제2 면과 제2 면에 형성된 구멍(12) 위에 위치하여 구멍(12)을 덮고 있다. 따라서, 제2 유리(14) 역시 본체(11)의 제2 면과 접해 있는 부분과 구멍(12)과 접해 있는 부분을 갖는다.
본 예에서, 제1 유리(13)의 내부면은 본체(11)에 형성된 구멍(12) 쪽으로 위치한 면으로서, 이미 설명한 것처럼, 제1 반사 방지층(131)은 제1 유리(13)의 내부면 위에 위치한다.
본 예에서, 제1 반사 방지층(131)은 구멍(12)과 접해 있는 제1 유리(13)의 내부면 전체에 위치한다.
제1 유리(13)의 외부면은 제1 렌즈부(20) 쪽으로 위치한 면으로서, 제1 유리(13)의 외부면에 위치한 제2 반사 방지층(132)은 제1 유리(13)를 사이에 두고 제1 반사 방지층(131)과 서로 대응되는 형성 면적과 형성 위치를 갖는다.
제2 반사 방지층(132) 위에 위치한 복수의 필터(1331-1334)는 모두 CWDM(coarse wavelength division multiplexing) 필터로서, 본 예의 경우 제1 내지 제4 필터(1331-1334)로 이루어져 있다.
복수의 필터(1331-1334)는 서로 정해진 간격만큼 이격되어 있고, 각각 필터(1331-1334)는 광다중화기(10)의 제1 유리(13)와 제2 반사 방지층(132)을 통과한 빛의 경로에 위치한다. 본 예에서, 각 필터(1331-1334)의 길이(L11)는 약 1.5㎜ 내지 2.5㎜ 일 수 있고, 인접한 두 필터(1331-1334) 간의 간격(D31)은 대략 2.5㎜ 내지 4㎜일 수 있다.
제1 유리(13)와 유사하게 제2 유리(14)의 내부면은 본체(11)에 형성된 구멍(12) 쪽으로 위치한 면으로서, 반사층(141)은 제2 유리(14)의 내부면 중 구멍(12)과 접해 있는 부분 중 일부에 위치한다.
제2 유리(14)의 내부면에 위치한 제3 반사 방지층(142)는 구멍(12)과 접해 있는 내부면 중 반사층(141)이 위치하지 않은 나머지 부분에 위치한다.
제2 유리(14)의 외부면은 제2 렌즈부(30) 쪽으로 위치한 면으로서, 제2 유리(14)의 외부면에 위치한 제4 반사 방지층(143)의 형성 면적과 형성 위치는 제2 유리(14)의 내부면 중 구멍(12)과 접해 있는 부분과 동일할 수 있다.
제1 렌즈부(20)는 정해진 복수의 파장을 갖는 광신호를 각각 수신하여 평행하게 출력하는 복수의 콜리메이팅 렌즈(211-214)와 복수의 콜리메이팅 렌즈(211-214)를 고정하는 고정부(22)를 구비한다.
각 콜리메이팅 렌즈(211-214)는 서로 상이한 파장인 제1 내지 제4 파장(λ1- λ4)을 갖는 광신호를 각각 수신하여, 각 입력된 광신호를 평행하게 광다중화기(10)로 출력한다.
따라서, 각 콜리메이팅 렌즈(211-214)는 정해진 파장(λ1- λ4)의 빛을 광다중화기(10)의 입사부쪽으로 출력하는 채널로 기능한다.
본 예에서, 콜리메이팅 렌즈(211-214)의 수는 네 개이지만, 이에 한정되지 않고 필요에 따라 가변된다.
고정부(22)는 복수의 콜리메이팅 렌즈(211-214)를 원하는 위치에 고정하는 것으로, 도 1 및 도 3에 도시한 것처럼, 각 콜리메이팅 렌즈(211-214)를 고정하는 복수의 고정 구멍(221)을 갖고 있다.
복수의 고정 구멍(221)는 고정부(22)를 관통하여 형성되며, 하나의 고정 구멍(221)에 하나의 콜리메이팅 렌즈(211-214)가 삽입된다. 따라서 복수의 고정 구멍(221)의 개수는 콜리메이팅 렌즈(211-214)의 개수와 동일하다.
콜리메이팅 렌즈(211-214)가 삽입되므로, 각 고정 구멍(221)의 외경(D12)은 삽입되는 콜리메이팅 렌즈(211-214)의 외경(D11)보다 크다. 예를 들어, 삽입되는 콜리메이팅 렌즈(211-214)의 외경(D11)보다 약 0.2㎜ 내지 0.6㎜ 클 수 있다.
고정 구멍(221)의 외경(D12)과 콜리메이팅 렌즈(211-214)의 외경 차이로 인해 발생하는 공간에는 에폭시 수지 등으로 이루어진 접착제를 이용하여 고정 구멍(221) 내에 콜리메이팅 렌즈(211-214)를 고정한다.
콜리메이팅 렌즈(211-214)와 고정 구멍(221)간의 외경 차이가 약 0.2㎜ 이상일 때, 고정 구멍(221) 속에 원활하고 용이하게 콜리메이팅 렌즈(211-214)의 삽입 동작이 이루어지고, 콜리메이팅 렌즈(211-214)와 고정 구멍(221)간의 외경 차이가 약 0.6㎜ 이하일 때, 삽입된 콜리메이팅 렌즈(211-214)의 위치 변화량을 최소화하여 원하는 위치에 콜리메이팅 렌즈(211-214)를 좀더 정확하고 용이하게 위치시킨다.
이때, 각 콜리메이팅 렌즈(211-214)에서 평행하게 출사되는 각 파장(λ1-λ4)의 광신호는 광다중화기(10)의 각 필터(1331-1334)로 입사된다. 따라서, 콜리메이팅 렌즈(211-214)의 개수와 필터(1331-1334)의 개수는 동일하다.
따라서, 각 콜리메이팅 렌즈(211-214)의 위치는 각 콜리메이팅 렌즈(211-214)에서 출력되는 광신호에 대응하는 각 필터(1331-1334) 내로, 예를 들어, 각 필터(1331-1334)의 가운데 부분에 입사되도록 정해지고, 그에 맞게 해당 고정 구멍(221)에 고정한다. 이로 인해, 각 콜리메이팅 렌즈(211-214)에서 출사되는 광신호는 손실없이 모두 각 대응되는 필터(1331-1334) 내로 입사되어, 광신호의 손실은 감소된다.
이와 같이, 광신호의 손실을 최소화하기 위해, 각 콜리메이팅 렌즈(211-214)에서 대응되는 각 필터(1331-1334)로 출사되는 광신호의 입사각(a)은 약 10°내지 25°일 수 있다.
입사각(a)이 약 10°내지 25°의 범위를 가질 때, 각 콜리메이팅 렌즈(211-214)에서 출사되는 광신호가 손실없이 대응되는 필터(1331-1334) 내로 입사되어, 광신호의 손실은 최소화된다.
광다중화기(10)의 뒤에 위치한 제2 렌즈부(30)는 광다중화기(10)에 의해 다중화된 복수의 파장(λ1-λ4)을 갖는 복수의 광신호를 하나를 경로를 통해 평행하게 외부 장치, 예를 들어, 광섬유로 출력한다.
따라서 제2 렌즈부(30)는 하나의 콜리메이팅 렌즈로 이루어져 있다.
본 예에 따른 광다중화기(10)에서, 제1 유리(13)가 위치한 제1 면 쪽으로 제1 렌즈부(20)에서 출력되는 광신호가 입사되므로, 제1 유리(13)와 제1 유리(13)에 위치한 제1 및 제2 반사 방지층(131, 132) 그리고 복수의 필터(1331-1334)는 광다중화기(10)의 입사부를 형성하고, 제2 유리(14)가 위치한 제2 면 쪽에서 제2 렌즈부(30)쪽으로 광신호가 출사되므로, 제2 유리(14)와 제2 유리(14)에 위치한 반사층(141)과 제3 및 제4 반사 방지층(142, 143)은 광다중화기(10)의 출사부를 형성한다.
따라서, 제1 렌즈부(20)는 광다중화기(10)의 입사부 쪽에 위치하고, 제2 렌즈부(30)는 광다중화기(10)의 출사부 쪽에 위치한다.
본 예에서, 제1 내지 제4 반사 방지층(131, 132, 142, 143)은 각각 약 0.5% 이하의 반사율을 갖고 있고, 반사층(141)은 약 99% 이상의 반사율을 갖고 있다.
또한, 제1 내지 제4 반사 방지층(131, 132, 142, 143)과 반사층(141)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 질화 산화물(SiOxNy) 및 티타늄 산화물(TiOx) 중 적어도 하나로 이루어져 있고, 단일막 또는 이중막과 같은 다중막으로 이루어질 수 있다.
본 예에서, 각 필터(1331-1334)의 길이(L11)는 입사각(a)의 크기에 따라 정해질 수 있고, 필터(1331-1334)의 길이(L11)에 따라 필터간 간격(D31)이 정해진다.
또한 본체(11)에 복수의 필터(1331-1334)를 모두 장착해야 하므로, 본체(11)의 길이 중 구멍(12)과 접해있는 부분의 길이(L12)는 복수의 필터(1331-1334)를 모두 장착해야 하므로, 각 필터(1331-1334)의 길이(L11)와 간격(D31)에 따라 정해진다.
한 예로서, 입사각(a)이 13.5°일 때, 각 필터(1331-1334)의 길이(L11)는 약 2㎜일 수 있고, 이때의 필터간 간격(D31)은 약 3.1㎜이며, 본체(11)의 길이(L13)는 약 17㎜일 수 있다.
이러한 구조를 갖고 있는 본 실시예에 따른 광다중화 장치의 동작에 대하여 설명한다.
먼저, 제1 렌즈부(20)의 각 렌즈(211-214) 내로 정해진 파장(λ1-λ4)을 각각 갖는 광신호가 입사되면, 각 렌즈(211-214)는 입사된 광신호를 평행하게 대응되는 필터(1331-1334) 쪽으로 출력한다.
따라서, 각 필터(1331-1334)는 각 정해진 파장(λ1 내지 λ4 중 하나)을 갖는 광신호(즉, 빛)는 통과시키고 그 외의 파장을 갖는 광신호는 통과시키지 않는다.
따라서, 제4 파장(λ4)을 갖는 광신호가 해당하는 제4 콜리메이팅 렌즈(214)로 입사된 후 평행하게 대응되는 광다중화기(10)의 제4 필터(1334)로 출력되면, 제4 필터(1334)는 해당 파장인 제4 파장(λ4)의 광신호를 통과시켜 광다중화기(10) 내로 입사시킨다. 따라서, 제4 파장(λ4)을 갖는 광신호는 제2 반사 방지층(132)과 제1 유리(13)을 거쳐 제1 반사 방지층(131)을 통과하여 직진한 후, 제2 유리(14)의 내부면에 위치한 반사층(141) 쪽으로 출력된다.
반사층(141)으로 입사된 제4 파장(λ4)의 광신호는 반사층(141에 의해 반사되어 제3 필터(1333)쪽으로 입사된다. 이때, 제3 필터(1333)에는 제3 콜리메이팅 렌즈(123)를 통과하여 입사되는 제3 파장(λ3)의 광신호도 입사된다.
제3 필터(1333)는 제3 콜리메이팅 렌즈(213)로부터 입사된 제3 파장(λ3)의 광신호를 통과시키고 그 외의 파장(예, λ4)을 갖는 광신호를 통과시키지 않는다.
따라서, 제3 필터(1333)는 렌즈부(20)로부터 입사되는 제3 파장(λ3)의 광신호를 통과시켜 광다중화기(10)의 출사부쪽의 반사층(141)으로 출력하는 반면, 제4 필터(1334)를 통해 반사층(141)으로부터 반사되어 제2 반사 방지층(132)를 통해 입사된 제4 파장(λ4)의 광신호를 제1 렌즈부(20) 쪽으로 출력하지 않고 다시 광다중화기(10)의 출사부쪽으로 반사시킨다.
이로 인해, 제3 필터(1333)를 통해 반사층(141) 쪽으로 출사되는 광신호는 두 개의 파장 즉, 제4 파장(λ4)과 제3 파장(λ3)의 광신호가 다중화되어 서로 다른 파장(λ4, λ3)을 갖는 두 개의 광신호(λ4+λ3)가 하나의 경로를 따라 반사층(141) 쪽으로 이동하게 된다.
제4 및 제3 필터(1334, 1333)의 동작과 유사하게, 제2 필터(1332)는 제2 파장(λ2)을 갖는 광신호를 통과시키지만 그 외의 파장을 갖는 광신호를 반사시키고, 제1 필터(1331)는 제1 파장(λ1)을 갖는 광신호를 통과시키지만 그 외의 파장을 갖는 광신호를 반사시켜, 제2 필터(1332)는 제3 필터(1333)의 동작에 의해 제4 및 제3 파장(λ4, λ3)을 갖는 두 광신호가 다중화된 광신호(λ4+λ3)와 제2 파장(λ2)을 갖는 광신호를 다중화시킨 광신호(λ4+λ3+λ2)를 출사부쪽의 반사층(141) 쪽으로 출력한다.
또한, 제1 필터(1331)는 제2 필터(1332)의 의해 다중화된 광신호(λ4+λ3+ λ2)와 제1 파장(λ2)을 갖는 광신호를 다중화시킨 광신호(λ4+λ3+λ2+λ1)를 출사부쪽의 제3 반사 방지층(142)으로 출사한다.
이로 인해, 제1 내지 제4 파장(λ1-λ4)을 각각 갖는 광신호가 다중화된 광신호(λ4+λ3+λ2+λ1)는 제3 반사 방지층(142), 제2 유리(14) 및 제4 반사 방지층(143)을 차례로 통과해 하나의 경로를 통해 제2 렌즈부(30)로 입사된다.
제2 렌즈부(30)는 입사된 광신호(λ4+λ3+λ2+λ1)를 평행하게 광섬유와 같은 원하는 장치로 전송한다.
따라서, 제3 반사 방지층(142)은 제1 필터(1331)에 의해 반사되는 광신호의 반사 범위에 해당되는 제2 유리(14)의 내부면의 부분에 위치하며, 반사층(141)은 제2 내지 제4 필터(1332-1334)에 의해 반사되는 광신호의 반사 범위에 해당되는 제2 유리(14)의 내부면의 부분에 위치한다. 이를 위해, 반사층(141)과 제3 반사 방지층(142)의 경계선(B1)은 제2 필터(1332)에서 반사된 광신호가 반사층(141)으로 입사되는 입사 지점(P1)과 제2 렌즈부(30)로 빛을 출력하는 필터인 제1 필터(1331)에서 출사된 광신호가 제3 반사 방지층(142)에 입사되는 입사 지점(P2) 사이의 거리의 중간에 위치하는 것이 좋다.
이로 인해, 제4 내지 제2 필터(1334-1332)를 통해 입사되는 광신호는 반사층(141)에 의해 제1 필터(1331)쪽으로 손실없이 모두 반사되며, 제1 필터(1331)를 통해 입사되는 광신호는 제3 반사 방지층(142)과 인접해 있는 반사층(141)에 의해 반사되는 양없이 모두 제3 반사 방지층(142)을 통해 제2 렌즈부(30)로 출력된다.
이때, 본 실시예에 따른 광다중화기(10)는, 6㎜ 내지 10㎜의 두께를 갖는 하나의 유리의 블록으로 이루어진 종래의 광다중화기에 비해, 금속이나 세라믹으로 이루어져 있는 본체(11) 위에 약 0.5㎜ 내지 2㎜의 두께를 갖는 두 개의 유리(13, 14)를 장착하여 형성한다.
종래의 경우, 일반적으로 널리 사용되지 않는 6㎜ 내지 10㎜의 두께를 갖는 유리를 별도의 공정을 통해 가공한 후 광다중화기로 이용해야 하므로, 제조 비용이 많이 들고, 균일한 특성을 갖도록 유리의 표면을 형성하는 것이 어려워 광다중화 장치의 동작 성능에 악영향을 미친다.
하지만, 본 실시예의 경우, 6㎜ 내지 10㎜의 두께를 갖는 하나의 유리 블록을 이용하는 대신, 광다중화기의 입사부쪽과 출사부쪽에만 각각 약 0.5㎜ 내지 2㎜의 두께를 갖는 제1 및 제2 유리(13, 14)를 사용한다.
따라서, 광다중화 동작을 위해 사용되는 제1 및 제2 유리(13, 14)의 두께가 종래의 유리 두께보다 훨씬 작고, 약 0.5㎜ 내지 2㎜의 두께를 갖는 유리는 일반적으로 널리 사용되어 구입이 용이하고 제조 비용 또한 저렴하다.
또한, 종래의 경우 본 실시예의 보다 훨씬 두꺼운 유리를 사용하므로, 동일한 온도를 갖는 열이 인가될 때, 팽창되는 정도가 제1 및 제2 유리(13, 14)에 비해 훨씬 크다.
따라서, 종래의 광다중화 장치에서, 열 등에 의한 유리의 변형으로 인해, 초기 정해진 반사 위치나 광신호의 경로가 변경되는 문제가 발생하여, 광신호의 손실량이 증가하는 문제가 발생한다.
하지만, 본 실시예의 경우, 종래의 유리 블록에 비해 제1 및 제2 유리(13, 14)의 두께가 매우 얇으므로, 제1 및 제2 유리(13, 14)가 종래의 경우와 동일한 열팽창계수를 갖고 있더라고 동일한 온도에서 변형되는 제1 및 제2 유리(13, 14)이 정도가 종래의 유리 블록보다 훨씬 적게 된다. 이로 인해, 제1 및 제2 유리(13, 14)의 변형으로 인한 제1 및 제2 유리(13, 14)의 특성 변화로 인해 발생하는 광신호의 손실량이 크게 감소한다.
또한, 본 실시예의 광다중화기(10)는 본체(11)가 유리보다 훨씬 열팽창계수가 작은 금속, 예를 들어, 인바나 세라믹으로 이루어져 있으므로, 본체(11)의 변형으로 인한 발생하는 광신호의 경로 변경 정도가 크게 줄어든다.
추가로, 광다중화기를 위해 반사 방지층(131, 132, 142, 143)과 반사층(141)을 형성할 때 불량이 발생할 경우, 종래의 경우, 유리 블록 자체를 불량 처리해야 한다. 하지만, 본 실시예는 불량이 발생한 제1 또는 제2 유리만 제거하면 되므로, 광다중화기의 제조 비용이 크게 감소하고, 불량율 역시 크게 줄어든다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (10)

  1. 제1 면, 상기 제1 면과 마주보고 있는 제2 면, 그리고 상기 제1 면과 상기 제2 면을 관통하는 구멍을 갖는 본체,
    상기 제1 면 위에 상기 구멍을 덮게 위치한 제1 유리,
    상기 제2 면 위에 상기 구멍을 덮게 위치한 제2 유리,
    상기 구멍과 접해 있는 상기 제1 유리의 내부면에 위치한 제1 반사 방지층,
    상기 제1 유리의 상기 내부면과 마주보고 있는 상기 제1 유리의 외부면에 위치한 제2 반사 방지층,
    상기 제2 반사 방지층 위에 서로 이격되게 위치하고, 정해진 파장을 갖는 광신호를 통과시키는 복수의 필터,
    상기 구멍과 접해 있는 상기 제2 유리의 내부면에 위치한 반사층,
    상기 제2 유리의 상기 내부면에 위치한 제3 반사 방지층, 그리고
    상기 제2 유리의 상기 내부면과 마주보고 있는 상기 제2 유리의 외부면에 위치한 제4 반사 방지층
    을 포함하고,
    상기 본체는 세라믹(ceramic) 또는 인바(invar)로 이루어진
    광다중화기.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 제1 및 제2 유리는 각각 0.5㎜ 내지 2㎜의 두께를 갖는 광다중화기.
  4. 제1항에서,
    상기 반사층과 상기 제3 반사 방지층은 서로 접해있고, 상기 반사층과 상기 제3 반사 방지층의 경계면은 상기 반사층으로 입사되는 광신호의 입사 지점과 상기 제3 반사 방지층으로 입사되는 광신호의 입사 지점 사이의 거리의 중간에 위치한 광다중화기.
  5. 제1항에서,
    상기 제1 내지 제4 반사 방지층은 0.5% 이하의 반사율을 갖는 광다중화기.
  6. 제1항에서,
    상기 반사층은 99% 이상의 반사율을 갖는 광다중화기.
  7. 서로 상이한 파장을 갖는 광신호를 각각 입력 받아 평행하게 출력하는 복수의 렌즈를 구비한 제1 렌즈부,
    상기 렌즈부로부터 입사되는 서로 상이한 파장을 갖는 복수의 광신호를 다중화하여 하나의 경로로 출력하는 광다중화기, 그리고
    상기 광다중화기로터 출력되는 다중화된 상기 복수의 광신호를 입력받아 평행하게 출력하는 제2 렌즈부
    를 포함하고,
    상기 광다중화기는,
    제1 면, 상기 제1 면과 마주보고 있는 제2 면, 그리고 상기 제1 면과 상기 제2 면을 관통하는 구멍을 갖는 본체,
    상기 제1 면 위에 상기 구멍을 덮게 위치하고, 입사되는 광신호를 통과시키는 제1 유리,
    상기 제2 면 위에 상기 구멍을 덮게 위치하고, 상기 구멍을 통과한 광신호를 통과시키는 제2 유리,
    상기 제1 유리의 외부면에 위치하고, 상기 렌즈부로부터 입사되는 광신호를 상기 제1 유리 쪽으로 출력하는 제2 반사 방지층,
    상기 제2 반사 방지층 위에 서로 이격되게 위치하고 각 렌즈로부터 출력되는 파장의 광신호와 상기 파장과 다른 파장을 갖는 광신호를 다중화하여 하나의 경로를 통해 상기 제2 반사 반사층으로 출력하는 복수의 필터,
    상기 구멍과 접해 있고 상기 제1 유리의 상기 외부면과 마주보고 있는 상기 제1 유리의 내부면에 위치하며, 상기 제1 유리를 통과한 상기 광신호를 통과시키는 제1 반사 방지층,
    상기 구멍과 접해 있는 상기 제2 유리의 내부면에 위치하고 상기 제1 반사 방지층으로부터 출력된 상기 광신호를 상기 복수의 필터 중 하나로 출력하는 반사층,
    상기 제2 유리의 상기 내부면에 위치하고, 상기 복수의 필터 중 하나로 출력되어 상기 제1 유리와 상기 제1 반사 방지층을 통과한 다중화된 상기 광신호를 하나의 경로를 통해 상기 제2 유리로 출력하는 제3 반사 방지층, 그리고
    상기 재2 유리의 상기 내부면과 마주보고 있는 상기 제2 유리의 외부면에 위치하고 상기 제2 유리부터 출력되는 다중화된 상기 광신호를 상기 제2 렌즈부 쪽으로 출력하는 제4 반사 방지층
    을 포함하고,
    상기 본체는 세라믹(ceramic) 또는 인바(invar)로 이루어진
    광다중화 장치.
  8. 삭제
  9. 제7항에서,
    상기 제1 및 제2 유리는 각각 0.5㎜ 내지 2㎜의 두께는 갖는 광다중화 장치.
  10. 제7항에서,
    상기 반사층과 상기 제3 반사 방지층은 서로 접해있고, 상기 반사층과 상기 제3 반사 방지층의 경계면은 상기 반사층으로 입사되는 광신호의 입사 지점과 상기 제3 반사 방지층으로 입사되는 광신호의 입사 지점 사이의 거리의 중간에 위치한 광다중화 장치.
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