KR101399556B1 - 다중-모드 광 도파관을 통하여 송신국과 수신국 사이에서 광학 정보를 전송하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

다중-모드 광 도파관을 통하여 송신국과 수신국 사이에서 광학 정보를 전송하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101399556B1
KR101399556B1 KR1020127001105A KR20127001105A KR101399556B1 KR 101399556 B1 KR101399556 B1 KR 101399556B1 KR 1020127001105 A KR1020127001105 A KR 1020127001105A KR 20127001105 A KR20127001105 A KR 20127001105A KR 101399556 B1 KR101399556 B1 KR 101399556B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mode
signal
wavelength
multiplexer
optical waveguide
Prior art date
Application number
KR1020127001105A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120031066A (ko
Inventor
피터 크룸리치
Original Assignee
테크니쉐 유니버시테이트 도르트문트
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 테크니쉐 유니버시테이트 도르트문트 filed Critical 테크니쉐 유니버시테이트 도르트문트
Publication of KR20120031066A publication Critical patent/KR20120031066A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101399556B1 publication Critical patent/KR101399556B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2581—Multimode transmission
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
    • H04J14/03—WDM arrangements
    • H04J14/0307—Multiplexers; Demultiplexers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/04—Mode multiplex systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

본원 발명은 파장 다중화 방법을 이용하여 다중-모드 광 도파관(3)을 통하여 송신국(7)과 수신국(6) 사이에서 광학 정보를 전송하기 위한 방법에 관한 것이다. 본원 발명에 의하면, 몇몇의 다중 광학 전송기(OS)는 전송되는 파장 각각에 대하여 신호(TX)를 생성하고, 상기 신호(TX)를 모드 멀티플렉서(MM) 및 파장 멀티플렉서(WM)를 통하여 복수 모드의 형태로 다중-모드 광 도파관(3)으로 인가하며, 상기 다중-모드 광 도파관(3)은 전송되는 모드 각각에 대하여 광 도파관(3) 내에서 전파할 수 있는 별도 모드를 가지며, 다중-모드 광 도파관(3)를 통하여 신호의 전송하고 선택적으로 재생성 및/또는 증폭한 후에 상기 전송된 신호느 파장 디멀티플렉서(WD)를 통하여 동일한 파장을 갖는 신호 그룹으로, 모드 디멀티플렉서(MD)를 통하여 동일한 모드를 갖는 신호로 분할되며, 이후에 전송된 역다중화된 신호(RX)로부터 간섭 신호가 추출되고, 상기 간섭 신호는 다중-모드 광 도파관(3)을 통한 전송 도중에 개별의 모드 사이의 오버-커플링으로 인해 형성된다.

Description

다중-모드 광 도파관을 통하여 송신국과 수신국 사이에서 광학 정보를 전송하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR TRANSMITTING OPTICAL INFORMATION BETWEEN AN EMITTER STATION AND RECEIVING STATION VIA A MULTI-MODE OPTICAL WAVE GUIDE }
본원 발명은 특허청구범위 제 1 항의 전제부에 따른, 다중-모드 광 도파관을 통하여 송신국과 수신국 사이에서 광학 정보를 전송하기 위한 방법, 및 제 21 항의 전제부에 따른, 상기 방법을 구현하는데 적합한 장치에 관한 것이다.
매우 다양한 데이터 전송 목적을 위한 기반시설이 최근 몇 년간 계속적으로 개발되고 있다. 이와 관련하여, 데이터 전송에서의 대역폭을 높이는 것과 관련한 요구가 전송 기술의 기술적인 추가적 개발을 주로 결정하여 왔다. 이와 관련하여, 구리 케이블 네트워크에서의 전기적 신호, 및 광 도파관 네트워크에서의 광학 신호에 의한 전송 모두가 크게 발전되었다. 그러나, 이와 관련하여 추가적으로 이용가능하게 된 대역폭의 증가는 그러한 대역폭으로 전송되는 데이터의 양이 많아짐에 따라서 계속적으로 오프셋되고 있다.
현재, 파장 다중화(wavelength multiplex) 방식을 이용하는 광학 전송 시스템은 단일 전송 매체에서 수백 킬로미터의 거리에 걸쳐 초당 몇 테라비트의 총 데이터 전송속도의 데이터 스트림 전송에 대한 접근방식만 제공하고 있다. 오늘날 상업적으로 이용가능한 시스템은 유리 섬유당 3.2 Tbit/s 이하의 용량으로 작동된다. 현재, 용량에 대한 요구는 매년 약 50% 내지 100%로 증가되고 있다.
이러한 접근방식에서, 부가적인 파장 대역 및 대역폭 효율의 증가를 이용하여, 합리적인 노력을 통해서 달성될 수 있는 최대 용량은 여전히 약 20배수만큼 증가될 수 있을 것이다. 만약, 보수적으로 잡아서 매년 약 50%로 추산할 때, 용량 요구가 미래에도 계속적으로 커진다면, 이러한 요구를 충족시키기 위해서는 8년 내에 새로운 해결책이 나와야 할 것이며; 매년 100%로 성장한다면, 이는 5년 내에 발생될 것이다.
그에 따라, 20배수를 넘어서는 전송 용량의 증가 가능성도 생각될 수 있을 것이다.
제 1 광섬유 전송 시스템은 단일 도파관 또는 하나의 광학 캐리어로 작동되고 있고, 34 Mbit/s의 용량을 달성하고 있다. 2-단계 세기 변조 - "1" 비트의 경우에 송신기가 온되고 "0" 비트의 경우에 송신기가 오프된다 - 를 이용하여 데이터 신호가 캐리어에 부여되었다. 세대간의 전송 용량의 증가는 심볼 지속시간의 단축에 의해서 이루어졌으며, 이는 단위 시간 마다 보다 많은 비트의 전송을 허용한다. 이러한 시간 다중화 작동은 비트 레이트 증가에 대한 가능한 접근방식을 제공한다. 오늘날 상업적으로 이용가능한 전송 시스템은 전기적 시간 다중화 작동에 의해서 40 Gbit/s 이하의 채널 데이터 전송속도를 달성한다. 실험실에서, 광학 시간 다중화 작동을 이용하여 1 Tbit/s를 약간 초과하는 채널 데이터 전송속도가 얻어졌다.
섬유당 전송 용량의 추가적인 증가는 소위 파장 다중화 작동(WDM-파장 분할 다중화)에 의해서, 즉 서로 다른 파장으로 섬유에서 다중 채널을 전송하는 것에 의해서 이루어질 수 있을 것이다(도 1 참조). 다중 광학 전송기(OS)는 다양한 파장의 신호(TX)를 생성한다. 이들은 파장 멀티플렉서(WM)를 이용하여 조합된 후에 광학 증폭기(OV1 ... OVn1)에서 함께 증폭될 수 있고 광섬유 세그먼트(
Figure 112012003561439-pct00001
1 ...
Figure 112012003561439-pct00002
n)에서 함께 전송된다. 전송 세그먼트의 단부에서 파장 디멀티플렉서(demultiplexer)(WD)가 전송된 신호(TX)를 다시 한번 분리하고, 그들을 수신 신호(RX)로서 개별의 수신기(OE)로 전달한다. 오늘날 상업적으로 이용가능한 시스템은 WDM 기술을 이용하여 80 채널까지 전송하여, 40 Gbit/s 의 채널 데이터 전송속도에서 3.2 Tbit/s 의 총 용량의 결과를 초래한다. 80-채널 시스템은 50 ㎓의 채널 간격에서 작동한다. 이는 40 Gbit/s의 채널 데이터 전송속도에서 0.8 Bit/s/㎐의 대역폭 효율에 상응한다.
편파 다중화 작동은, 즉 광역 통신망 기술에서 사용되는 단일-모드 섬유의 2개의 직교 편파에서의 2개의 별도 신호의 전송은 대역폭 효율을 증가시키기 위한 추가적인 접근 방식을 제공한다. 이러한 방법을 이용할 때, 동일한 채널 데이터 전송속도 및 파장의 수에서 전송 용량을 더블링할 수 있다.
다단계 변조 방법은 대역폭 효율을 더욱 증가시킬 수 있게 한다. 이들은 단위 시간당 단 하나의 비트 또는 2-단계와 같은 심볼 또는 바이너리 세기 변조뿐만 아니라, 수개를 전송한다. 차동 4위상 변조(Differential quaternary phase modulation ;DQPSK - Differential Quaternary Phase Shift Keying)는, 동일한 심볼 속도에서 심볼당 2 비트의 전송에 의해서 4-단계 방법으로서 바이너리 방법에 비교하여 비트 전송속도의 더블링을 허용한다. 심볼당 전송되는 비트의 추가적인 증가는, 동일한 채널 간격 및 동일한 심볼 속도에서, 보다 더 큰 대역폭 효율을 제공한다. 예를 들어, 8-단계 차동 위상 변조 방법(D8PSK)은 심볼당 3 비트의 전송을 가능하게 한다. 그러나, 보다 높은-단계의 방법에서 심볼 간격이 계속적으로 감소되는 것은, 광학 신호-대-노이즈 비율에 대한 요구를 초래하고, 그러한 요구는 원하는 영역에 대하여 충족시키기 어려울 수 있다. 또한, 보다 높은-단계의 방법은 전송 섬유에서의 비-선형 효과의 영향하에서 큰 불균형(disproportionately) 문제를 가지며, 그에 따라 영역을 추가적으로 제한하게 된다. 편파 다중화 작동과 조합된 4-단계 변조 방법의 이용은 광역통신망 기술에서 절반만 가능한 것으로 보인다. 이러한 방식에서, 오늘날 이용되는 편파 다중화 작동이 없는 2-단계 변조 방법과 비교할 때, 동일한 심볼 속도 및 채널 간격에서, 4 배수만큼, 즉 3.2 bit/s/㎐ 까지, 대역폭 효율을 증가시킬 수 있을 것이다.
부가적인 채널의 전송은 또한 전송 용량의 증가를 허용한다. 이러한 목적을 위해서, 새로운 파장 대역이 작동에 고려되어야 할 것이고, 또는 현재 사용되는 C 대역이 확장되어야 할 것이다. 오늘날 사용되는 대역의 엣지(edge)에서의 스펙트럼 감쇠의 증가로 인해서, 다른 것들이 동일한 전송 방법에서도 범위가 감소된다. 오늘날 이용되는 채널 수의 약 5배까지, 이러한 감쇠 증가는 공지된 방법에 의해서 균등화될 수 있고, 또는 수용(tolerate)될 수 있을 것이다. 대역폭 효율의 증가와 조합하여, 채널 수의 증가는 약 20배 만큼의 섬유당 전송 용량의 증가를 허용한다. 그러나, 이러한 배수는 상당한 기술적 노력을 통해서만 달성될 수 있을 것이다. 자체 섬유를 갖는 제 2 전송 시스템의 설치로 인해서, 케이블당 전송 용량의 더블링이 가능해진다. 그러나, 이러한 공간적인 다중화 접근방식은 비용 때문에 배제되고 있다.
그에 따라, 현재의 관점에서, 광대역통신 기술에서, 비용면에서 효율적이면서 명확하게 20 배수를 초과하는 전송 용량 증가를 가능하게 하는 해결방식은 공지되어 있지 않다.
그에 따라, 본원 발명의 해결과제는 광 도파관 마다 광학 파장 다중화 전송 시스템의 전송 용량을 증가시킬 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본원 발명에 따른 해결과제에 대한 해결책은 관련 전제부의 특징과 연동할 때 청구항 제1항의 특징부로부터 방법과 관련하여 명확하게 이해될 수 있을 것이고, 청구항 제21항의 특징부로부터 장치와 관련하여 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 본원 발명의 추가적인 바람직한 실시예는 종속항들로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본원 발명은 파장 다중화 방법을 이용하여 다중-모드 광 도파관을 통하여 송신국과 수신국 사이에서 광학 정보를 전송하는 방법으로부터 시작된다. 광 도파관은 광학 전송 기술에서 이용될 수 있는 광 파동을 안내할 수 있는 임의 타입의 섬유 또는 스트립을 의미하는 것으로 이해될 수 있을 것이다. 전술한 타입의 그러한 방법은 다음과 측면에서 추가적으로 개선되며, 그러한 개선된 측면은 다중 광학 전송기가 전송되는 파장의 각각에 대하여 각각 신호를 생성하고, 이 신호를 모드 멀티플렉서 및 파장 멀티플렉서를 통하여 복수 모드의 형태로 다중-모드 광 도파관으로 인가되며, 그에 따라 다중-모드 광 도파관은 전송되는 모드 각각에 대하여 광 도파관 내에서 전파할 수 있는 별도 모드를 갖고, 다중-모드 광 도파관을 통하여 신호를 전송하고, 필요하다면 재생성 및/또는 증폭 후에 상기 전송된 신호를 파장 디멀티플렉서를 통하여 동일한 파장을 갖는 신호 그룹으로, 모드 디멀티플렉서를 통하여 동일한 모드를 갖는 신호로 분할하며, 다중-모드 광 도파관을 통한 전송 도중에 개별의 모드 사이의 오버-커플링(over-coupling)으로 인한 간섭 신호가 전송되는 역다중화된 신호로부터 제거된다. 본원 발명에 따른 방법은 도파관 내에서 부가적인 채널을 전송하기 위해서 모드 다중화 작동을 이용한다. 이전의 파장 다중화 시스템은 단일-모드 도파관을 이용하여 작동한다. 이것은 단일 모드만을 반송하지만 서로 직교하는 2개의 편파로 이들 모드를 반송하며, 이는 편파 다중화 작동에 의해서 이용된다. 도파관의 코어 직경의 증가 및/또는 코어/맨틀 경계에서의 인덱스 점프의 증가에 의해서 반송되는 모드의 수가 스텝 도파관에서 증가될 수 있다. 굴절 프로파일의 다른 인덱스의 경우에, 또한 반송되는 모드의 수는 섬유 파라미터(V) 증가와 함께 증가된다. 다중-모드 도파관은 단거리 연결에서 이미 이용되고 있다. 이러한 용도의 경우에, 신호가 전파될 수 있는 모든 모드에서 통합하여(jointly) 전송된다. 대조적으로, 본원 발명에 따른 방법은 모드 다중화 작동을 포함함으로써 별도 신호 또는 채널의 전송을 위한 전파를 가능하게 하는 각각의 모드를 이용할 수 있게 한다. 이러한 연결에서, 다중-모드 광 도파관 각각의 개별의 모드의 목표 여기(excitation)는 각각 별도 신호에 의해서 이루어지고; 신호의 통합 전송은 모드 다중화 기술을 이용하여 이루어지고, 후속하는 신호의 분리가 모드 커플링에 의해서 유발되는 간섭 신호의 트리거링과 함께 이루어진다. 본원 발명의 이점은, 필요한 경우에 다른 공지된 방법과 함께 모드 다중화 작동을 이용하여 시간 다중화 작동, 파장 다중화 작동, 편파 다중화 작동, 또는 다중-스텝 변조 방법의 조합에 의해서만 얻어질 수 있는 용량보다 전송 용량이 명백하게 증가된다는 것을 포함한다.
송신기측의 신호의 다중화 및 수신기측의 수신 신호의 역다중화의 순서와 관련하여 상이한 구성이 이용될 수 있다:
제 1 실시예에서 전송되는 각 파장에 대한 신호는 먼저 다수의 모드 멀티플렉서로 인가되고, 이후에 공통 파장 멀티플렉서로 인가될 수 있다. 이러한 연결에서, 신호는 통상적으로 각각 모드 멀티플렉서에서의 다중화를 위해서 단일-모드 섬유의 기본 모드에서 모드 멀티플렉서로 전달되고, 그에 따라 필드 분포의 변형은, 예를 들어, 모드 멀티플렉서에서 이루어지고, 그 동중에 각각의 유입 신호가 각각 모드 멀티플렉서의 출력측에 배치된 다중-모드 광 도파관의 모드를 여기(excite)시킨다. 이러한 것의 전제조건은 모드 멀티플렉서와 파장 멀티플렉서 사이에서 전송되도록 예정된 신호와 적어도 동일한 수의 모드가 모드 멀티플렉서와 파장 멀티플렉서 사이에서 다중-모드 광 도파관 내에서 전파될 수 있다는 것이다. 이후에, 신호 그룹 모두는 수신국으로의 전송을 위해서 상이한 파장의 단일 다중-모드 광 도파관에서 파장 멀티플렉서에서 조합되고, 장거리 전송을 위한 다중-모드 광 도파관으로 공급되어 통상적으로 신호의 반복된 증폭 및 재생과 함께 먼 거리에 걸쳐 전송된다.
그러나, 다른 실시예에서 다중화 동안에 전송되는 파장의 각각에 대한 신호가 먼저 다수의 파장 멀티플렉서로 인가되고, 이후에 공통 모드 멀티플렉서로 인가된다. 이와 관련하여, 파장 멀티플렉서에서의 다중화 동안에 신호는 각각 단일-모드 광 도파관의 기본 모드에서 파장 멀티플렉서로 전달되고, 각각 파장 멀티플렉서에 의해 생성된 파장 그룹에 의한 다중-모드 광 도파관의 모드의 여기는 파장 멀티플렉서에 후속하는 모드 멀티플렉서에서 이루어진다.
유사하게, 수신기측에서의 역다중화 동안에 전송되는 신호는 먼저 파장 디멀티플렉서로 인가되고, 이후에 다수의 모드 디멀티플렉서로 인가된다. 이와 관련하여, 파장 디멀티플렉서는 개별의 파장에서 채널 그룹을 분리하고, 동일한 파장을 갖는 채널을 그룹을 각각 다중-모드 광 도파관을 통하여 모드 디멀티플렉서로 전달하고, 신호가 개별의 모드로 분리되는 것은 상기 모드 디멀티플렉서에서 이루어진다. 대안으로, 여기에서 다시 모드 및 파장의 역다중화 순서가 역다중화 동안에 변화될 수 있고, 전송된 신호가 먼저 모드 디멀티플렉서로 인가되고, 이후에 다수의 파장 디멀티플렉서로 인가되며, 그에 따라 신호 그룹의 분리는 개별의 모드에서 모드 디멀티플렉서에서 발생되고, 파장 디멀티플렉서는 개별의 파장에서 신호를 분리한다.
다중-모드 광 도파관을 통한 송신국과 수신국 사이의 신호 전송에서 신호의 광학 증폭 및 전송은 다중-모드 기술에서 송신기와 수신기 사이의 다중-모드 광 도파관을 통하여 이루어지고, 그에 따라 공급된 신호에 포함된 모드 및 파장과 관련한 모든 데이터가 완전히 수신되고 수신국으로 전송된다는 것이 보다 중요하다.
이러한 방법에서 스텝 광 도파관이 사용되는 것이 더욱 바람직하며, 그 도파관에서 다중-모드 광 도파관은 코어/맨틀 경계에서의 인덱스 점프 증가 및/또는 코어 직경의 증가에 의해 증가된 수의 반송된 모드를 가진다. 대안으로, 상이한 형상을 갖는 굴절률 프로파일의 경우에 섬유 파라미터(V)의 증가의 결과로서 다중-모드 광 도파관이 증가된 수의 반송된 모드를 가질 수 있을 것이다. 이러한 방식에서, 데이터 전송에 대하여 이용될 수 있는 모드의 수는 필요한 대역폭 또는 전송 요건에 따라서 맞춰질 수 있을 것이다.
본원 발명은 특히 청구항 제1항에 따른 광학 정보 전송 방법을 구현하기 위해서, 파장 다중화 방법을 이용하여 다중-모드 광 도파관을 통하여 송신국과 수신국 사이에서 광학 정보를 전송하기 위한 장치에 관한 것이다. 그러한 장치는 전송되는 파장의 각각에 대하여 각각 신호를 생성하고 상기 신호를 모드 멀티플렉서 및 파장 멀티플렉서를 통하여 다중-모드 광 도파관으로 인가하는 다중 광학 송신기를 갖는 송신국으로서, 상기 다중-모드 광 도파관은 전송되는 모드 각각에 대하여 다중-모드 광 도파관 내에서 전파할 수 있는 별도 모드를 가진다. 또한, 장치는 전송된 신호를 파장 디멀티플렉서를 통하여 동일한 파장을 갖는 신호 그룹으로, 모드 디멀티플렉서를 통하여 동일한 모드를 갖는 신호로 분할하는 다중 광학 수신기를 갖는 수신국을 구비한다.
상술한 방법에 대해서 뿐만 아니라 이러한 장치의 경우에 모드 멀티플렉서 및 파장 멀티플렉서, 또는 모드 디멀티플렉서 및 파장 디멀티플렉서의 상이한 배열이 데이터의 다중화 및 역다중화를 위해서 사용될 수 있을 것이다.
이와 관련하여, 제 1 실시예에서 송신국은 각각 전송된 파장 채널 또는 파장의 각각에 대한 신호를 다중화하는 모드 멀티플렉서, 및 모드 멀티플렉서의 출력 신호를 처리하는 공통 파장 멀티플렉서를 구비할 수 있다. 대안으로, 모드 멀티플렉서 및 파장 멀티플렉서의 순서는 또한 서로 달라질 수 있고, 그에 따라 송신국은 각각 파장 또는 파장 채널 각각에 대하여 신호를 다중화하는 파장 멀티플렉서, 및 파장 멀티플렉서의 출력 신호를 처리하는 공통 모드 멀티플렉서를 구비한다.
이는 또한 수신국에 대하여도 유사하게 적용되며, 여기에서는 모든 송신된 파장 또는 파장 채널에 대한 신호를 역다중화하기 위해서 공통 파장 디멀티플렉서가 이용될 수 있고, 파장 디멀티플렉서의 출력 신호를 처리하는 다수의 모드 디멀티플렉서가 이용될 수 있다. 대안으로, 여기서 또한 모드 디멀티플렉서 및 파장 디멀티플렉서가 상호 교환될 수 있고, 여기서 수신국이 송신된 파장 또는 파장 채널 모두에 대한 신호를 역다중화하는 공통 파장 디멀티플렉서를 구비하고, 모드 디멀티플렉서의 출력 신호를 처리하는 다수의 파장 디멀티플렉서가 이용될 수 있다.
모드 멀티플렉서의 구성과 관련하여, 모드 멀티플렉서는 전송되는 신호 채널의 수에 대응하는 입력측 상의 다수의 그래디언트 렌즈(gradient lense; GLein)를 구비하고, 상기 렌즈는 단일-모드 광 도파관의 기본 모드의 신호의 필드 분포를 평행 빔으로 변환하고, 그래디언트 렌즈(GLein)에 후속하는 모드 변환기(MK)가, 각 신호가 반투명 미러(TS)에서 함께 도입되어 다음의 그래디언트 렌즈(GLaus)를 이용하여 포커싱된 후에 각각 모드 멀티플렉서의 출력측에 배치된 다중-모드 광 도파관의 정확히 하나의 모드를 여기시키는 방식으로, 신호의 필드 분포를 변환한다. 이와 관련하여, 필드 분포의 변환이 이루어지는 모드 변환기(MK)에 홀로그램 또는 적합한 공간적 필터가 존재할 수 있다.
모드 디멀티플렉서의 구성과 관련하여, 모드 디멀티플렉서는 다중-모드 광 도파관의 출력 신호를 평행 빔으로 변환하는 그래디언트 렌즈(GLein)를 입력측에 구비하고, 그래디언트 렌즈(GLein)에 후속하는 반투명 미러(TS)가 평행 빔을 다중화하여 모드 변환기(MK)를 전달하고, 상기 모드 변환기는 각각 원하는 모드의 필드 분포를 다음의 그래디언트 렌즈(GLaus)에서 포커싱한 후에 출력측의 단일-모드 광 도파관의 기본 모드를 여기시키는 필드 분포로 변환한다. 이와 관련하여, 필드 분포의 직교성을 유지하는 방식으로 모드 변환기(MK)가 구성되는 것이 바람직할 것이다. 이러한 방식에서, 모드 디멀티플렉서는 입력측의 다중-모드 광 도파관의 각 모드를 출력측의 정확히 하나의 단일-모드 광 도파관의 각 모드로 각각 커플링하는 결과가 달성될 수 있다. 또한, 모드 디멀티플렉서에는 크로스-모드 간섭 상쇄기(XMIC)가 후속하고, 모드 커플링에 의해 전송 세그먼트를 따라 발생되는 간섭 성분의 분리를 거친다. 이러한 크로스-모드 간섭 상쇄기(XMIC)는 입력마다 신호의 일부를 언커플링하여 신호의 양과 위상에 영향을 미치는 계수를 곱하고, 그것을 다른 출력으로 전달할 수 있다.
대안으로, 전기 모듈이 모드 디멀티플렉서에 후속될 수 있을 것이고, 이는 전기적 평면으로의 변환 후에 역다중화된 신호로부터 간섭 성분을 제거하고, 모드 디멀티플렉서의 출력 신호가 중첩 수신기를 이용하여 코히런트 검출(coherent detection)된 후 디지털 신호로 변환된다. 이와 관련하여, 디지털 신호 처리 수단이 전기 모듈에서 제공될 수 있고, 그러한 수단은 크로스-모드 간섭 상쇄기의 원리에 따라서 간섭 성분의 상쇄를 수행한다.
전술한 바와 같은 역다중화에 대한 수행 방법에 대한 대안으로서, 코히런트 검출를 위한 도파관 배열은 커플링 구역(KZ)을 갖는 다중-모드 광 도파관(MM-LWL)의 출력부 뒤에서 수신국 내에 배치될 수 있고, 상기 배열에서 다수의 단일-모드 광 도파관(SM-LWL)으로의 전이가 이루어진다. 이와 관련하여, 단일-모드 광 도파관(SM-LWL)에서 반송되는 모드마다 적어도 하나의 단일-모드 광 도파관(SM-LWL)이 제공되는 방식으로 다중-모드 광 도파관(MM-LWL)의 수가 선택된다. 이와 관련하여, 이러한 실시예에서, 바람직하게는 크로스-모드 간섭 상쇄기를 이용하여 코히런트 검출 후에 신호의 분리를 수행하는 전기 회로가 제공될 수 있다.
또한, 렌즈, 또는 곡선형 미러 또는 홀로그램과 같은 다른 이미징 요소를 구비하는 프리-빔 배열이 커플링 구역(KZ)에서 제공될 수 있을 것이다.
모드 디멀티플렉서의 구성과 관련하여, 모드 디멀티플렉서는 로컬 오실레이터(LO)의 신호를 상기 검출된 신호와 중첩시키는 것을 추가적으로 수행할 수 있으며, 이를 위해서, 예를 들어, 그래디언트 렌즈(GLein)가 제공되어 로컬 오실레이터(LO)의 출력 신호를 평행 빔으로 변환하여 검출된 신호와 함께 반투명 미러(TS)로 도입한 후, 그래디언트 렌즈(GLein)를 이용하여 두 신호를 단일-모드 광 도파관으로 커플링시킨다.
예를 들어, 이와 관련하여, 위상 다이버시티(diversity) 및/또는 편파 다이버시티를 생성하기 위해서 그래디언트 렌즈(GLein)가 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 로컬 오실레이터(LO)의 신호는 또한 모드 디멀티플렉서에서 다른 신호의 빔 안내부의 평면에 대하여 수직으로 전달될 수 있다. 또한, 로컬 오실레이터(LO)의 신호가 반투명 미러(TS)을 이용하여 분할될 수 있고 다중 그래디언트 렌즈(GL)로 전달될 수 있다.
본원 발명에 따른 장치의 특히 바람직한 실시예가 도면들에 도시되어 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 파장 다중화 전송 시스템의 기본적인 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본원 발명에 따른 장치의 기본적인 구조로서, 모드 다중화 작동을 추가적으로 이용하는 파장 다중화 전송 시스템을 구비하는 장치의 도면이다.
도 3은 모드 멀티플렉서의 실시예를 도시한 도면이다.
도 4는 모드 디멀티플렉서의 실시예를 도시한 도면이다.
도 5는 로컬 오실레이터를 갖는 모드 디멀티플렉서의 실시예를 도시한 도면이다.
도 6은 도파관 실시예에서 모드 디멀티플렉서의 실시예를 도시한 도면이다.
도 2에서 모드 다중화 작동을 추가적으로 이용하는 파장 다중화 전송 시스템을 구비하는 본원 발명에 따른 장치의 기본적인 구조가 도시되어 있다.
이와 관련하여, 다중 광학 전송기(OS) 각각이 신호(TX)를 생성한다. 이들 신호(TX)는 단일-모드 광 도파관(1)의 기본 모드에서 각각 신호(TX)의 다양한 파장 범위를 초래하는 다수의 동일한 모드 멀티플렉서(MM) 사이로부터 관련된 모드 멀티플렉서(MM)로 전달된다. 여기에서, 각각의 유입 신호(TX)가 각각 다음의 파장 멀티플렉서(WM)에 대한 출력측의 다중-모드 광 도파관(2)의 모드를 여기시키는 형태로 필드 분포의 변환이 이루어진다. 적어도 전송되는 신호(TX)의 수와 같이 많은 모드가 다중-모드 광 도파관(2) 내에서 전파될 수 있다. 다중-모드 광 도파관(2)은 신호(TX')를 파장 멀티플렉서(WM)로 전달하고, 상기 신호는 함께 다중화되며 그 캐리어는 모두 동일한 파장을 가진다. 여기에서, 함께 다중화된 신호(TX')가 다른 모드 멀티플렉서(MM)로부터의 다른 파장의 신호 그룹과 함께하게 되고, 그에 따라, 보다 긴 전송 세그먼트에 걸친 전송을 실시하게 되는 단일 다중-모드 광 도파관(3) 내에서 신호(TX'')를 형성한다.
전송 세그먼트(
Figure 112012003561439-pct00003
1,
Figure 112012003561439-pct00004
2, ...
Figure 112012003561439-pct00005
n)에 의한 후속 광학 증폭(OV1, OV2, ... OVn, OVn1)은, 또한 다중-모드 기술에서, 신호(TX'')의 전송 중에 이루어진다. 다중-모드 광 도파관(3)의 전송 세그먼트의 단부에서, 파장 디멀티플렉서(WD)는 먼저 개별의 파장의 채널 그룹을 분리하고, 각각 다중 모드 광 도파관(4) 내에서, 동일한 파장을 갖는 그러한 채널 그룹을 모드 디멀티플렉서(MD)로 통과시킨다. 여기에서, 개별의 모드로의 신호(RX) 분리가 일어난다. 모드 사이의 오버-커플링이 전송 중에 발생되기 때문에, 간섭 성분이 반드시 제거되어야 한다. 그 후에, 개별적인 신호(RX)가, 추가적으로 도시되지 않은, 추가적인 처리에서 이용될 수 있다.
모드 멀티플렉서(MM)의 파장 멀티플렉서(WM)의 또는 모드 디멀티플렉서(MD)의 파장 디멀티플렉서(WD)의 시퀀스(순서)가 상호 변경될 수 있다. 그에 따라, 도시되지 않은, 추가적인 실시예에서, 파장을 함께 결합하는 것은, 단일-모드 기술에서, 송신국(7)에서, 다수의 파장 멀티플렉서(WM)에서, 먼저 발생되고, 그 후에만, 파장 그룹에 의해서 다중-모드 섬유(2)의 모드의 여기는 각각 공통 모드 멀티플렉서(MM) 내에서 발생된다. 수신국(6)에서, 신호 그룹이 먼저 단일 모드 디멀티플렉서(MD)에서 여러 모드로 분리되고, 이후에 다수의 파장 디멀티플렉서(WD)가 개별의 파장의 신호로 분리한다. 대안으로, 모드 멀티플렉서(MM) 및 파장 멀티플렉서(WM)이 또한 공통 유닛으로 조합될 수 있고; 유사하게, 또한 모드 디멀티플렉서(MD) 및 파장 디멀티플렉서(WD)가 공통 유닛으로 조합될 수 있다. 또한, 모드 다중화 작업이 또한 편파 다중화 작업과 조합될 수 있을 것이다.
도 3은 모드 멀티플렉서(MM)의 가능한 실시예 및 기본적인 구조를 도시한다. 신호(TX)의 전달은 단일-모드 광 도파관(1)을 통하여 단일-모드 광 도파관(1)의 기본 모드로 이루어진다. 신호(TX)의 수에 상응하는 다수의 그래디언트 렌즈(GLein)가 단일-모드 광 도파관(1)의 출력에서 필드 분포를 평행 빔으로 변환한다. 대응하는 수로 반송되는, 모드 변환기(MK)에서 각각 반투명 미러(TS)에서 조합되고 그래디언트 렌즈(GLaus)를 이용하여 포커싱한 후에, 각 신호(TX)가 출력측의 다중-모드 광 도파관(2)의 하나의 모드를 정확하게 여기시키는 방식으로, 신호의 필드 분포가 변환된다. 모드 변환기(MK)내의 필드 분포의 변환은, 예를 들어, 홀로그램 또는 적절한 공간 필터를 이용하여 이루어질 수 있다.
모드 디멀티플렉서(MD)의 구조에 대한 예가 도 4에 도시되어 있다. 다중-모드 광 도파관(3)은, 도면의 하부에서, 분리되는 송신국(7)으로부터 모드 그룹을 전달한다. 반투명 미러(TS)에서 다중화되고, 그래디언트 렌즈(GLein)를 이용하여, 다중-모드 광 도파관(3)의 다중-모드의 출력 신호가 평행 빔으로 변환되고, 이후에 모드 변환기(MK)로 통과된다. 여기에서, 출력측에서 관련 그래디언트 렌즈(GLein)에서의 포커싱 후에, 희망 모드의 필드 분포를 단일-모드 광 도파관(4)의 기본 모드를 여기시키는 필드 분포로 변환하는 것이 각각 이루어진다. 모드 변환기(MK)가 필드 분포의 직교성을 유지한다면, 모드 디멀티플렉서(MD)는 입력측의 다중-모드 광 도파관(3)의 모든 모드를 각각 출력측의 하나의 단일-모드 광 도파관(4)으로 정확하게 커플링한다.
이후에, 모드 커플링의 결과로서 전송 세그먼트를 따라서 발생되는 간섭 성분의 분리가 크로스-모드 간섭 상쇄기(XMIC)에서 이루어진다. 이는 입력 마다의(per input) 신호의 일부분을 언커플링시키고, 신호의 양 및 위상에 영향을 미치는 계수를 곱할 수 있고, 그것을 다른 출력으로 전달할 수 있다. 또한 파장에 의존할 수 있는 계수의 적절한 선택에 의해서, 다른 신호의 성분을 제거할 수 있고, 브랜치 별로, 이는 다중-모드 광 도파관(3)의 전송 경로를 따른 모드 커플링의 결과로서 브랜치에 부가된다.
간섭 성분의 제거는 또한 전기적 평면으로의 변환 후에 이루어질 수 있다. 이러한 목적을 위해서, 모드 디멀티플렉서(MD)의 출력 신호가 중첩 수신기을 이용하여 코히런트 검출되고, 이후에, 추가적으로 제시되지 않은 방식으로, 디지털 신호로 변환된다. 또한, 이어서, 간섭 성분의 제거는 크로스-모드 간섭 상쇄기(XMIC)의 원리에 따라서, 그러나 디지털 신호 처리를 이용하여, 이루어질 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 코히런트 검출을 위해서 요구되는, 검출되는 신호 상에서의 로컬 오실레이터 신호의 중첩이 또한 모드 디멀티플렉서(MD)에서 이루어질 수 있다. 이러한 목적을 위해서, 로컬 오실레이터(LO)의 출력 신호가 그래디언트 렌즈(GLLO)내에서 평행 빔으로 변환되고, 반투명 미러(TS') 내에서, 검출되는 신호와 함께하게 전달된다. 이후에, 2개의 신호가, 그래디언트 렌즈(GLaus)를 이용하여, 단일-모드 광 도파관(1)으로 커플링된다. 이와 관련하여, 여기에서 제시되지 않은 위상 다이버시티가 사용되는 것이, 필요한 경우에, 편파 다이버시티가 또한 사용되는 것이, 실용적이다. 또한, 여기에서 도시되지 않은 바와 같이, 하나의 평면에서, 그러나 전술한 것과 반대로, 위에서부터, 다시 말해서 도면의 평면에 대하여 수직으로, 로컬 오실레이터(LO)의 신호의 공급이 이루어질 수 있다. 로컬 오실레이터(LO)의 이용가능한 출력 파워가 충분히 크다면, 로컬 오실레이터(LO)의 신호가 반투명 미러(TS')을 이용하여 분할될 수 있을 것이고, 다중 그래디언트 렌즈(GLLO)로 통과된다. 이러한 방식에서, 검출되는 출력 신호의 수 보다 적은 로컬 오실레이터 신호 공급원이 요구된다.
코히런트 검출 또는 중첩 수신을 이용하여 상기 접근방식에서 전기적 평면 내에서 신호의 분리가 이루어지기 때문에, 도 6에 도시된 구성이 모드 디멀티플렉서(MD)로서 적합하다. 좌측으로부터 우측으로, 커플링 구역(KZ)이 다중-모드 광 도파관(3)의 출력(MM-LWL)을 따른다. 이러한 구역은 최종적으로 영역(SM-LWL) 내의 다수의 단일-모드 광 도파관(5)으로의 전이를 만든다. 이와 관련하여, 적어도 하나의 단일-모드 광 도파관(5)이 다중-모드 광 도파관(3)에서 실행되는 모드 마다 제공되도록 하는 방식으로 나오는 단일-모드 광 도파관(5)의 수가 선택되어야 한다.
이러한 배열에서, 다중-모드 광 도파관(3) 내의 모드에 속하는 필드 분포가 일반적으로 복수의 단일-모드 광 도파관(5)의 기본 모드를 여기시킨다. 유사하게, 신호의 분리는 전기적 평면의 코히런트 검출 후에 발생되어야 한다. 이는, 예를 들어, 크로스-모드 간섭 상쇄기(XMIC)를 이용하여 이루어질 수 있다.
커플링 구역(KZ) 내의 파장 배열의 배치에서 렌즈, 또는 곡선형 미러 또는 홀로그램과 같은 다른 이미징 요소를 구비하는 프리-빔 배열이 또한 이용될 수 있다.
적용이 가능한 경우에, 그러한 배열은 또한 송신기측 상에서 다중-모드 광 도파관(3)에서 모드를 여기시키기 위한 모드 멀티플렉서(MM)로서 적합할 것이다.
모드 다중화 방법은 유리 섬유를 기초로 하는 전송뿐만 아니라, 다중 직교 모드로 전파될 수 있다면, 예를 들어, 평면형 도파관(3)과 같은 다른 도파관 타입에서도 적합할 것이다.
또한, 전송은 순수하게 수동적인 방식으로 이루어질 수 있으며, 다시 말해서, 전송된 모드 다중화 신호의 광학 증폭이 없이도 이루어질 수 있다.

Claims (46)

  1. 파장 다중화 방법을 이용하여 다중-모드 광 도파관(3)을 통하여 송신국(7)과 수신국(6) 사이에서 광학 정보를 전송하는 방법에 있어서,
    다중 광학 송신기(OS)가 전송될 파장 각각에 대하여 각각 신호(TX)를 생성하고, 상기 신호(TX)는 모드 멀티플렉서(MM) 및 파장 멀티플렉서(WM)를 통하여 복수 모드의 형태로 다중-모드 광 도파관(3)으로 인가되며, 상기 다중-모드 광 도파관(3)은 전송될 모드 각각에 대하여 다중-모드 광 도파관(3) 내에서 전파할 수 있는 별도 모드를 갖고;
    다중-모드 광 도파관(3)을 통하여 신호를 전송한 후에 상기 전송된 신호를 파장 디멀티플렉서(WD)를 통하여 동일한 파장을 갖는 신호 그룹으로, 모드 디멀티플렉서(MD)를 통하여 동일한 모드를 갖는 신호로 분할하며;
    다중-모드 광 도파관(3)을 통한 전송 도중의 개별의 모드 사이의 오버-커플링으로 인한 간섭 신호가 전송되는 역다중화된 신호로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    다중화 도중에 전송될 파장 각각에 대한 신호(TX)는 먼저 다수의 모드 멀티플렉서(MM)로 인가되고, 이후에 공통 파장 멀티플렉서(WM)로 인가되는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 신호(TX)는 모드 멀티플렉서(MM) 내에서의 다중화를 위해서 각각 단일-모드 광 도파관(1)의 기본 모드 또는 프리 빔(free beam) 형태에서 모드 멀티플렉서(MM)로 전달되는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    필드 분포의 변형은 모드 멀티플렉서(MM)에서 이루어지고, 그 도중에 각각의 유입 신호(TX)가 각각 모드 멀티플렉서(MM)의 출력측에 배치된 다중-모드 광 도파관(3)의 모드를 여기(excite)시키는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 모드 멀티플렉서(MM)와 상기 파장 멀티플렉서(WM) 사이에서 전송될 신호(TX)의 수와 적어도 동일한 수의 모드가 상기 모드 멀티플렉서(MM)와 상기 파장 멀티플렉서(WM) 사이에서 다중-모드 광 도파관(3) 내에서 전파될 수 있는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 다중-모드 광 도파관(3)은 모드 멀티플렉서(MM)와 파장 멀티플렉서(WM) 사이에서 함께 다중화되었고 모두 동일한 파장을 갖는 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 방법.
  7. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수신국(6)으로의 전송을 위해서 단일의 다중-모드 광 도파관(3)에서 상이한 파장의 신호 그룹 모두가 파장 멀티플렉서(WM)에서 도입되는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    다중화 도중에 전송될 파장 각각에 대한 신호(TX)가 먼저 파장 멀티플렉서(WM)로 인가되고, 이후에 공통 모드 멀티플렉서(MM)로 인가되는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 신호(TX)는 파장 멀티플렉서(WM) 내에서의 다중화를 위해서 각각 단일-모드 광 도파관(1)의 기본 모드 또는 프리 빔의 형태에서 파장 멀티플렉서(WM)로 전달되는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 파장 멀티플렉서(WM)에 의해 생성된 파장 그룹에 의한 다중-모드 광 도파관(3)의 모드의 여기는 각각 파장 멀티플렉서(WM)에 후속하는 모드 멀티플렉서(MM)에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    역다중화 도중에 상기 전송된 신호는 먼저 파장 디멀티플렉서(WD)로 인가되고, 이후에 다수의 모드 디멀티플렉서(MD)로 인가되는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 파장 디멀티플렉서(WD)는 개별의 파장의 채널 그룹으로 분리하고, 다중-모드 광 도파관(4)을 통하여 모드 디멀티플렉서(MD)로 각각 동일한 파장을 갖는 채널의 그룹을 전달하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 신호를 개별의 모드로 분리하는 것은 모드 멀티플렉서(MM)에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    역다중화 도중에 상기 전송되는 신호는 먼저 모드 디멀티플렉서(MD)로 인가되고, 이후에 다수의 파장 디멀티플렉서(WD)로 인가되는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 신호 그룹을 개별의 모드로 분리하는 것은 모드 디멀티플렉서(MD)에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 방법.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 파장 디멀티플렉서(WD)는 개별의 파장에서 신호를 분리하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 8 항 내지 제 12 항, 제 14 항 및 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    신호의 광학 증폭 및 전송은 송신국(7)과 수신국(6) 사이에서 다중-모드 광 도파관(3)을 통하여 다중-모드 기술로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 방법.
  18. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 8 항 내지 제 12 항, 제 14 항 및 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다중-모드 광 도파관(3)은 코어 직경의 증가 및 코어/맨틀 경계에서의 인덱스 점프의 증가 중 적어도 하나의 증가에 의해서 스텝 광 도파관(3)에서 증가된 수의 반송 모드를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 방법.
  19. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 8 항 내지 제 12 항, 제 14 항 및 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다중-모드 광 도파관(3)은 상이한 형상을 갖는 굴절률 프로파일의 경우에 섬유 파라미터(V)의 크기 증가의 결과로서 증가된 수의 반송 모드를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 방법.
  20. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 8 항 내지 제 12 항, 제 14 항 및 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 정보 전송 방법은 분리된 신호(TX) 또는 채널의 전송을 위해서, 송신국(7)과 수신국(6) 사이에서 전파될 수 있는 다중-모드 광 도파관(3)의 모든 모드를 이용하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 방법.
  21. 제 1 항에 따른 광학 정보 전송 방법을 구현하기 위해서, 파장 다중화 방법을 이용하여 다중-모드 광 도파관(3)을 통하여 송신국(7)과 수신국(6) 사이에서 광학 정보를 전송하는 장치에 있어서,
    전송될 파장 각각에 대하여 각각 신호(TX)를 생성하고 상기 신호(TX)를 모드 멀티플렉서(MM) 및 파장 멀티플렉서(WM)를 통하여 다중-모드 광 도파관(3)으로 인가하는 다중 광학 송신기(OS)를 갖는 송신국(7)으로서, 상기 다중-모드 광 도파관(3)은 전송될 모드 각각에 대하여 다중-모드 광 도파관(3) 내에서 전파할 수 있는 별도 모드를 갖는 것인 송신국(7); 및
    전송된 신호(RX)를 파장 디멀티플렉서(WD)를 통하여 동일한 파장을 갖는 신호 그룹으로, 모드 디멀티플렉서(MD)를 통하여 동일한 모드를 갖는 신호로 분할하는 다중 광학 수신기(OE)를 갖는 수신국(6)
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 송신국(7)은 각각 전송될 파장 또는 파장 채널 각각에 대하여 신호(TX)를 다중화하는 모드 멀티플렉서(MM), 및 모드 멀티플렉서(MM)의 출력 신호(TX')를 처리하는 공통 파장 멀티플렉서(WM)를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 장치.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 송신국(7)은 각각 파장 또는 파장 채널 각각에 대하여 신호(TX)를 다중화하는 파장 멀티플렉서(WM), 및 상기 파장 멀티플렉서(WM)의 출력 신호(TX')를 처리하는 공통 모드 멀티플렉서(MM)를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 장치.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 수신국(6)은 전송된 파장 또는 파장 채널 모두에 대하여 신호(RX)를 역다중화하는 공통 파장 디멀티플렉서(WD), 및 파장 디멀티플렉서(WD)의 출력 신호(RX')를 처리하는 다수의 모드 디멀티플렉서(MD)를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 장치.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 수신국(6)은 전송된 파장 또는 파장 채널 모두에 대하여 신호(RX)를 역다중화하는 공통 모드 디멀티플렉서(MD), 및 모드 디멀티플렉서(MD)의 출력 신호(RX')를 처리하는 다수의 파장 디멀티플렉서(WD)를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 장치.
  26. 제 21 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모드 멀티플렉서(MM)는 전송될 신호 채널의 수에 대응하는 입력측 상의 다수의 그래디언트 렌즈(GLein)를 구비하고, 상기 렌즈는 단일-모드 광 도파관(1)의 기본 모드의 신호(TX)의 필드 분포를 평행 빔으로 변환하고, 상기 그래디언트 렌즈(GLein)에 후속하는 모드 변환기(MK)가, 각 신호가 반투명 미러(TS)에서 함께 도입되어 다음의 그래디언트 렌즈(GLaus)를 이용하여 포커싱된 후에 모드 멀티플렉서(MM)의 출력측에 배치된 다중-모드 광 도파관(2)의 정확히 하나의 모드를 여기시키는 방식으로, 신호(TX)의 필드 분포를 변환하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 필드 분포의 변환이 이루어지는 상기 모드 변환기(MK)에 홀로그램 또는 공간적 필터가 존재하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 장치.
  28. 제 21 항, 제 24 항 및 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모드 멀티플렉서(MM)는 다중-모드 도파관(3)의 출력 신호를 평행 빔으로 변환하는 입력측 상의 그래디언트 렌즈(GLein)를 구비하고, 그래디언트 렌즈(GLein)에 후속하는 반투명 미러(TS)가 평행 빔을 다중화하여 모드 변환기(MK)로 전달하고, 상기 모드 변환기는 원하는 모드의 필드 분포를 다음의 그래디언트 렌즈(GLaus)에서 포커싱한 후에 출력측 상의 단일-모드 광 도파관(4)의 기본 모드를 여기시키는 필드 분포로 변환하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 모드 변환기(MK)는 상기 필드 분포의 직교성을 유지하는 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 장치.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 모드 멀티플렉서(MM)는 상기 입력측 상의 다중-모드 도파관(3)의 각 모드를 출력측 상의 정확히 하나의 단일-모드 광 도파관(4)으로 각각 커플링시키는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 장치.
  31. 제 28 항에 있어서,
    상기 모드 멀티플렉서(MM)에는 크로스-모드 간섭 상쇄기(XMIC)가 후속하고, 모드 커플링에 의해 전송 세그먼트(3)를 따라 발생되는 간섭 성분을 분리하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 장치.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 크로스-모드 간섭 상쇄기(XMIC)는 입력마다 신호의 일부를 언커플링하여 신호의 양과 위상에 영향을 미치는 계수와 곱하고, 그것을 다른 출력으로 전달하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 장치.
  33. 제 28 항에 있어서,
    전기 모듈이 모드 디멀티플렉서(MD)에 후속하여 전기적 평면으로 변환한 후에 역다중화된 신호로부터 간섭 성분을 제거하고, 상기 모드 디멀티플렉서(MD)의 출력 신호가 중첩 수신기를 이용하여 코히런트 검출된 후 디지털 신호로 변환되는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 장치.
  34. 제 33 항에 있어서,
    디지털 신호 처리를 위한 수단이 상기 전기 모듈에서 제공되어 크로스-모드 간섭 상쇄기의 원리에 따라 간섭 성분의 상쇄를 수행하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 장치.
  35. 제 21 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    코히런트 검출을 위한 도파관 배열은 커플링 구역(KZ)을 갖는 다중-모드 광 도파관(3)의 출력부(MM-LWL)의 뒤에 배치되고, 이 배열에서 다수의 단일-모드 광 도파관(SM-LWL)으로의 전이가 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 장치.
  36. 제 35 항에 있어서,
    다중-모드 광 도파관(MM-LWL)에서 반송되는 모드마다 적어도 하나의 단일-모드 광 도파관(SM-LWL)이 제공되는 방식으로 나가는 단일-모드 광 도파관(SM-LWL)의 수가 선택되는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 장치.
  37. 제 35 항에 있어서,
    코히런트 검출 후에 신호의 분리를 수행하는 전기 회로가 제공되는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 장치.
  38. 제 35 항에 있어서,
    렌즈, 또는 곡선형 미러 또는 홀로그램를 포함한 다른 이미징 요소를 구비하는 프리-빔 배열이 커플링 구역(KZ)에서 제공되는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 장치.
  39. 제 28 항에 있어서,
    상기 모드 디멀티플렉서(MD)는 검출된 신호와 로컬 오실레이터(LO)의 신호를 중첩시키는 것을 수행하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 장치.
  40. 제 39 항에 있어서,
    그래디언트 렌즈(GLLO)가 제공되어 로컬 오실레이터(LO)의 출력 신호를 평행 빔으로 변환하여 검출된 신호와 함께 반투명 미러(TS)로 도입한 후, 그래디언트 렌즈(GLaus)를 이용하여 두 신호를 단일-모드 광 도파관(4)으로 커플링시키는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 장치.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 장치는 위상 다이버시티 및 편파 다이버시티 중 적어도 하나를 구현하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 장치.
  42. 제 39 항에 있어서,
    상기 로컬 오실레이터(LO)의 신호는 상기 모드 디멀티플렉서(MD)에서 다른 신호의 빔 안내부의 평면에 대하여 수직으로 전달될 수 있는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 장치.
  43. 제 39 항에 있어서,
    상기 로컬 오실레이터(LO)의 신호는 반투명 미러(TS)을 이용하여 분할되어 다중 그래디언트 렌즈(GLLO)로 전달되는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 장치.
  44. 파장 다중화 방법을 이용하여 다중-모드 광 도파관(3)을 통하여 송신국(7)과 수신국(6) 사이에서 광학 정보를 전송하는 방법에 있어서:
    다중 광학 송신기(OS)가 전송될 파장 각각에 대하여 각각 신호(TX)를 생성하고, 상기 신호(TX)는 모드 멀티플렉서(MM) 및 파장 멀티플렉서(WM)를 통하여 복수 모드의 형태로 다중-모드 광 도파관(3)으로 인가되며, 상기 다중-모드 광 도파관(3)은 전송될 모드 각각에 대하여 다중-모드 광 도파관(3) 내에서 전파할 수 있는 별도 모드를 갖고;
    다중-모드 광 도파관(3)을 통하여 신호를 전송하고, 신호의 재생성 및 증폭 중 적어도 하나를 행한 후에 상기 전송된 신호를 파장 디멀티플렉서(WD)를 통하여 동일한 파장을 갖는 신호 그룹으로, 모드 디멀티플렉서(MD)를 통하여 동일한 모드를 갖는 신호로 분할하며;
    다중-모드 광 도파관(3)을 통한 전송 도중의 개별의 모드 사이의 오버-커플링으로 인한 간섭 신호가 전송되는 역다중화된 신호로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 방법.
  45. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 8 항 내지 제 12 항, 제 14 항 및 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 정보 전송 방법은 분리된 신호(TX) 또는 채널의 전송을 위해서, 편파 다중화 작업과 조합하여 송신국(7)과 수신국(6) 사이에서 전파될 수 있는 다중-모드 광 도파관(3)의 모든 모드를 이용하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 방법.
  46. 제 35 항에 있어서,
    크로스-모드 간섭 상쇄기(XMIC)를 이용하여 코히런트 검출 후에 신호의 분리를 수행하는 전기 회로가 제공되는 것을 특징으로 하는 광학 정보 전송 장치.
KR1020127001105A 2009-06-13 2010-06-14 다중-모드 광 도파관을 통하여 송신국과 수신국 사이에서 광학 정보를 전송하기 위한 방법 및 장치 KR101399556B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009025232A DE102009025232A1 (de) 2009-06-13 2009-06-13 Verfahren und Vorrichtung zur Übertragung optischer Informationen zwischen Senderstation und Empfängerstation über einen Mehrmoden-Lichtwellenleiter
DE102009025232.0 2009-06-13
PCT/DE2010/000677 WO2010142285A2 (de) 2009-06-13 2010-06-14 Verfahren und vorrichtung zur übertragung optischer informationen zwischen senderstation und empfängerstation über einen mehrmoden-lichtwellenleiter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120031066A KR20120031066A (ko) 2012-03-29
KR101399556B1 true KR101399556B1 (ko) 2014-06-27

Family

ID=43064000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127001105A KR101399556B1 (ko) 2009-06-13 2010-06-14 다중-모드 광 도파관을 통하여 송신국과 수신국 사이에서 광학 정보를 전송하기 위한 방법 및 장치

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8582932B2 (ko)
EP (1) EP2441183B1 (ko)
JP (1) JP5415614B2 (ko)
KR (1) KR101399556B1 (ko)
CN (1) CN102461020B (ko)
DE (1) DE102009025232A1 (ko)
ES (1) ES2426728T3 (ko)
WO (1) WO2010142285A2 (ko)

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5442650B2 (ja) * 2011-01-28 2014-03-12 日本電信電話株式会社 マルチモード光伝送システム及び方法
JP5553270B2 (ja) * 2011-02-14 2014-07-16 日本電信電話株式会社 光通信システム、光送信機、光受信機、及び光通信方法
US8958703B2 (en) * 2011-03-04 2015-02-17 Alcatel Lucent Multipath channel for optical subcarrier modulation
EP2574076B1 (en) * 2011-09-22 2013-10-02 Alcatel Lucent Optical node for switching signals between optical fibers
JP5702697B2 (ja) * 2011-10-04 2015-04-15 日本電信電話株式会社 モード多重伝送システム及びモード多重伝送方法
EP2597792B1 (en) * 2011-11-28 2016-04-20 Alcatel Lucent Optical MIMO processing
EP2645609B1 (en) * 2012-03-30 2014-10-29 Alcatel Lucent Method of optical data transmission using mode division multiplexing
IN2015DN02246A (ko) 2012-10-09 2015-08-21 Ericsson Telefon Ab L M
JP5988100B2 (ja) * 2012-12-14 2016-09-07 日本電信電話株式会社 モード合分波器
US10043535B2 (en) 2013-01-15 2018-08-07 Staton Techiya, Llc Method and device for spectral expansion for an audio signal
JP5842277B2 (ja) * 2013-02-04 2016-01-13 日本電信電話株式会社 モード合分波器及びその設計方法
US9326067B2 (en) * 2013-04-23 2016-04-26 Personics Holdings, Llc Multiplexing audio system and method
US9647426B1 (en) 2013-06-28 2017-05-09 Aurrion, Inc. Polarization insensitive colorless optical devices
US9411100B2 (en) * 2013-09-20 2016-08-09 Alcatel Lucent Photonic lantern spatial multiplexers with mode selectivity
US10045135B2 (en) 2013-10-24 2018-08-07 Staton Techiya, Llc Method and device for recognition and arbitration of an input connection
US10043534B2 (en) 2013-12-23 2018-08-07 Staton Techiya, Llc Method and device for spectral expansion for an audio signal
JP6339401B2 (ja) * 2014-03-31 2018-06-06 Kddi株式会社 モード多重伝送の光送信装置及び光通信システム
JP6182098B2 (ja) * 2014-03-31 2017-08-16 Kddi株式会社 モード分離装置、モード多重装置、モード分離システム及びモード多重システム
US11245486B2 (en) 2014-10-13 2022-02-08 Nxgen Partners Ip, Llc Application of orbital angular momentum to Fiber, FSO and RF
FR3023436B1 (fr) * 2014-07-01 2016-08-19 Telecom Paris Tech Methode et systeme de transmission sur fibre optique a brassage de modes et/ou de cœurs
CN106464377B (zh) * 2014-12-30 2020-01-10 华为技术有限公司 一种数据传输的方法、装置和系统
CN104868969B (zh) * 2015-04-24 2017-10-24 西南交通大学 一种基于斯托克斯分析的非正交偏振复用信号传输方法
US10726353B2 (en) 2015-08-03 2020-07-28 Nxgen Partners Ip, Llc Quantum mechanical framework for interaction of OAM with matter and applications in solid states, biosciences and quantum computing
CN107615683A (zh) * 2015-08-17 2018-01-19 华为技术有限公司 一种信号传输的方法、装置和系统
WO2017145901A1 (ja) * 2016-02-25 2017-08-31 Kddi株式会社 光通信システム、光送信装置及び光受信装置
JP6725996B2 (ja) * 2016-02-25 2020-07-22 Kddi株式会社 光通信システム及び光受信装置
JP6725995B2 (ja) * 2016-02-25 2020-07-22 Kddi株式会社 光通信システム
US10956393B2 (en) * 2016-10-20 2021-03-23 Hitachi, Ltd. Data storage system and process for providing distributed storage in a scalable cluster system and computer program for such data storage system
US10454607B2 (en) * 2017-02-23 2019-10-22 Corning Incorporated Mode division multiplexing systems and methods using a rectangular-core optical fiber
JP6897373B2 (ja) * 2017-07-06 2021-06-30 住友電気工業株式会社 光ファイバ出射ビームプロファイル測定方法および装置
US10439287B2 (en) 2017-12-21 2019-10-08 Nxgen Partners Ip, Llc Full duplex using OAM
US10693564B2 (en) * 2018-10-04 2020-06-23 Raytheon Company Photonics interference canceler
CN109633608A (zh) * 2019-01-16 2019-04-16 浙江大学 一种光波导相控阵激光雷达
US12007579B2 (en) * 2019-10-30 2024-06-11 Nec Corporation Machine learning based regression of complex coefficients of a linear combination of spatial modes from multimode optical fiber
US11152991B2 (en) 2020-01-23 2021-10-19 Nxgen Partners Ip, Llc Hybrid digital-analog mmwave repeater/relay with full duplex
US11888522B2 (en) * 2020-02-19 2024-01-30 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical transmission system and optical transmission method
EP3886092A1 (en) 2020-03-26 2021-09-29 Microsoft Technology Licensing, LLC Holographic storage
EP3886091A1 (en) 2020-03-26 2021-09-29 Microsoft Technology Licensing, LLC Holographic storage
EP3886093A1 (en) 2020-03-26 2021-09-29 Microsoft Technology Licensing, LLC Optical data transfer

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0265918A2 (de) 1986-10-31 1988-05-04 Alcatel SEL Aktiengesellschaft Optisches Breitband-Nachrichtenübertragungssystem, insbesondere im Teilnehmeranschlussbereich
EP0390002A2 (de) 1989-03-31 1990-10-03 Alcatel SEL Aktiengesellschaft Optisches Nachrichtenübertragungssystem zur Diplex- oder Duplex-Übertragung

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6151144A (en) * 1998-01-20 2000-11-21 Lucent Technologies, Inc. Wavelength division multiplexing for unbundling downstream fiber-to-the-home
US6607311B1 (en) * 2000-03-16 2003-08-19 Optimight Communications, Inc. Method and system transmitting optical signals generated by multi-line sources via WDM optical network
US6332050B1 (en) * 2000-04-05 2001-12-18 Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College Optical slab waveguide for massive, high-speed interconnects
US7609918B2 (en) * 2002-05-28 2009-10-27 Optun (Bvi) Ltd. Method and apparatus for optical mode division multiplexing and demultiplexing
US7132958B2 (en) * 2003-04-28 2006-11-07 Halliburton Energy Services, Inc. Downhole telemetry system using multiple uplink modes as data channels using discrete multi-tone modulation
JP2005210283A (ja) * 2004-01-21 2005-08-04 Fujikura Ltd 波長多重伝送システム
JP2005311856A (ja) * 2004-04-23 2005-11-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 波長多重光伝送システム
US7565084B1 (en) * 2004-09-15 2009-07-21 Wach Michael L Robustly stabilizing laser systems
US7194156B2 (en) * 2005-02-11 2007-03-20 Analog Devices, Inc. High bit rate optical communication over multimode fibers
US7317874B2 (en) * 2006-06-02 2008-01-08 Broadway Networks, Inc. Adaptive optical transceiver for fiber access communications
FR2955003B1 (fr) * 2010-01-07 2012-01-27 Alcatel Lucent Recepteur de signal optique

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0265918A2 (de) 1986-10-31 1988-05-04 Alcatel SEL Aktiengesellschaft Optisches Breitband-Nachrichtenübertragungssystem, insbesondere im Teilnehmeranschlussbereich
EP0390002A2 (de) 1989-03-31 1990-10-03 Alcatel SEL Aktiengesellschaft Optisches Nachrichtenübertragungssystem zur Diplex- oder Duplex-Übertragung

Also Published As

Publication number Publication date
ES2426728T3 (es) 2013-10-24
WO2010142285A2 (de) 2010-12-16
CN102461020A (zh) 2012-05-16
WO2010142285A3 (de) 2011-02-24
EP2441183B1 (de) 2013-06-05
DE102009025232A1 (de) 2010-12-16
JP2012530386A (ja) 2012-11-29
CN102461020B (zh) 2015-04-22
US8582932B2 (en) 2013-11-12
EP2441183A2 (de) 2012-04-18
US20120121220A1 (en) 2012-05-17
JP5415614B2 (ja) 2014-02-12
KR20120031066A (ko) 2012-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101399556B1 (ko) 다중-모드 광 도파관을 통하여 송신국과 수신국 사이에서 광학 정보를 전송하기 위한 방법 및 장치
US6810215B1 (en) Optical repeater converting wavelength and bit rate between networks
KR101047121B1 (ko) 다채널 광 송신장치, 및 수신장치의 능동 정렬방법
US20190173604A1 (en) High-speed optical transceiver based on cwdm and sdm
US11119003B2 (en) Calibration apparatus and method, and wavelength division multiplexing system
EP2725729A1 (en) Optical data transmission method and system
JP5741086B2 (ja) 光信号における光分散を補償する方法及びシステム
US9020356B2 (en) Polarization multiplexed short distance connection
Chen et al. Demonstration of few-mode compatible optical add/drop multiplexer for mode-division multiplexed superchannel
JP5438838B2 (ja) チャネルの導入側分散シフト
Ishikawa et al. Broadcast and select reconfigurable spatial add drop multiplexer for spatial channel ring network
Furukawa et al. Petabit-class Optical Networks Based on Spatial-Division Multiplexing Technologies
US10735126B1 (en) Splitter-based colorless-directionless-contentionless reconfigurable optical add/drop multiplexer
CA2396338C (en) An apparatus and method for multiplexing and/or demultiplexing optical signals having substantially equal dispersion
CN101091343A (zh) 用于在光通信系统中减缓色散斜率的系统和方法
JP2005348270A (ja) 光分岐挿入装置
KR100434454B1 (ko) 데이지 체인 파장 분할 다중화 디바이스와 이를 사용한데이지 체인 파장 분할 다중화 시스템 및 전송 네트워크
EP3656133A1 (en) All-optical networks based on switchable wavelength connects (swcs)
KR20100050024A (ko) 광전송 시스템
JP2001007767A (ja) 光通信システム、光受信器および光通信方法
JP3379683B2 (ja) 光伝送装置
KR100371480B1 (ko) 광 분기/결합 다중화기
JP4668124B2 (ja) リング型波長多重伝送システム、その制御方法および光伝送装置
Jalal Uddin Analysis of crosstalk due to unidirectional and bidirectional optical cross-connects in a WDM network
Alaghband CROSSTALK MITIGATION

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: 20180619

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190521

Year of fee payment: 6