KR101425418B1 - 저밀도 파장분할 다중화 방식의 양방향 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저밀도 파장분할 다중화 방식의 양방향 모듈에 관한 것이다. 이러한 저밀도 파장분할 다중화 방식의 양방향 모듈은 외부로부터 광 신호를 수신하고, 입력된 상기 광 신호를 출력하는 출력 다이오드, 상기 출력 다이오드가 출력하는 상기 광 신호를 전송하는 광 경로인 광 섬유, 상기 광 섬유가 전송하는 상기 광 신호를 모아주는 양방향 시준기, 상기 양방향 시준기에 유입된 상기 광 신호를 수신하는 입력 다이오드, 그리고 상기 양방향 시준기 및 상기 입력 다이오드 사이에 위치하고, 상기 양방향 시준기에 유입된 상기 광 신호의 파장을 필터링 하는 필터를 포함하고 상기 필터는 중심 파장으로부터 오차범위 2nm로 파장을 분할한다. 이로 인해, 1270nm 내지 1610nm 대역의 파장을 54개 채널로 분할 하여 대용량 및 고속의 데이터를 송수신 할 수 있다는 효과가 있다.

Description

저밀도 파장분할 다중화 방식의 양방향 모듈{BI-DIRECTIONAL MODULE OF COARSE WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXING}
본 발명은 저밀도 파장분할 다중화 방식의 양방향 모듈에 관한 것이다.
고밀도 파장 분할 다중화(DWDM, dense wavelength division multiplexing)은 하나의 광케이블 상에서 여러 개의 빛 파장을 동시에 전송하는 광 전송 방식이고, 저밀도 파장 분할 다중화(CWDM, coarse wavelength division multiplexing 이하 CDWM라 함)는 이더넷 스위치에서 분할된 파장별 기가비트 인터페이스를 집적/분기하는 방식이다.
CWDM은 광 케이블이 제공하는 범위 내에서 대역폭을 증가해 사용하고, 따라서 광 송신부에 사용되는 레이저 다이오드(LD, laser diode) 및 파장 분할 다중화에 사용되는 필터의 가격을 낮출 수 있음으로, 고밀도 파장 분할 다중화 방식의 경제적 효율성을 개선할 수 있다.
이러한 CWDM은 1270nm, 1290nm, 1310nm,…, 1610nm로 각 20nm의 간격, 총 18개의 채널을 구성한다. 이 때, 양 끝단 채널은 사용하지 않으므로 16개의 채널을 사용하게 된다.
그러나, 앞으로 광 선로의 사용 증가에 따라 16개의 채널(8쌍)보다 많은 광 선로를 필요로 하게 되면 기존의 CWDM의 회선이 부족해진다는 단점이 있었다.
CWDM회선 부족을 극복하기 위하여, 출력파장과 입력 파장을 동일 파장으로 사용하는 방법이 제안되었지만 전송 데이터의 양이 커질 경우 데이터가 깨지는 현상이 발생할 수 있어, CWDM은 대용량 및 고속화에 적합하지 않을 것이라는 단점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 CWDM에서의 채널 수를 증가시키기 위한 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 저밀도 파장분할 다중화 방식의 양방향 모듈은 외부로부터 광 신호를 수신하고, 입력된 상기 광 신호를 출력하는 출력 다이오드, 상기 출력 다이오드가 출력하는 상기 광 신호를 전송하는 광 경로인 광 섬유, 상기 광 섬유가 전송하는 상기 광 신호를 모아주는 양방향 시준기, 상기 양방향 시준기에 유입된 상기 광 신호를 수신하는 입력 다이오드, 그리고 상기 양방향 시준기 및 상기 입력 다이오드 사이에 위치하고, 상기 양방향 시준기에 유입된 상기 광 신호의 파장을 필터링 하는 필터를 포함하고 상기 필터는 중심 파장으로부터 오차범위 2nm로 파장을 분할한다.
상기 광 섬유를 감싸는 광 페룰을 더 포함하는 것이 좋다.
상기 필터는 외부로부터 수신하는 1270nm 내지 1610nm의 파장 대역을 갖는 광 신호를 54개의 채널로 분할하는 것이 좋다.
상기 입력 다이오드 및 상기 양방향 시준기를 연결하는 제1 연결부, 상기 양방향 시준기 및 상기 광 페룰을 연결하는 제2 연결부, 그리고 상기 광 페룰 및 상기 출력 다이오드를 연결하는 제3 연결부를 더 포함하고 상기 제1 연결부, 상기 제2 연결부, 및 상기 제3 연결부로 인해 양방향 모듈을 소형화 제작하는 것이 좋다.
이러한 특징에 따르면, 필터에 의해 기존의 CWDM에서 사용하던 채널을 3배로 분할하여 사용 가능하게 되므로 가용 채널의 수가 증가한다. 이로 인해, 고밀도 파장 다중화 방식보다는 경제적이되 대용량 및 고속화에 적합한 저밀도 파장 분할 다중화를 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 저밀도 파장분할 다중화 방식의 양방향 모듈의 개략적인 구조를 나타낸 구조도이다.
도 2는 종래의 저밀도 파장분할 다중화 방식의 양방향 모듈이 사용하는 파장 대역을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 저밀도 파장분할 다중화 방식의 양방향 모듈이 사용하는 파장 대역을 나타낸 그래프이다.
도 4는 도 1에 도시한 저밀도 파장분할 다중화 방식의 양방향 모듈의 구조를 나타낸 측면도이다.
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 저밀도 파장분할 다중화 방식의 양방향 모듈에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1을 참고로 하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 저밀도 파장분할 다중화 방식의 양방향 모듈에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1을 참고로 하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 저밀도 파장분할 다중화 방식의 양방향 모듈은 외부로부터 광 신호를 입력 받는 입력 다이오드(10), 광 신호를 출력하는 출력 다이오드(40), 출력 다이오드(40)로부터 출력되는 광 신호를 모아 직진하게 하는 양방향 시준기(20), 광 섬유를 삽입하기 위한 광 페룰(30), 광 페룰(30) 내부에 위치하고 출력 다이오드(40)로부터 광 신호를 수신하는 광 섬유(50), 그리고 입력 다이오드(10)와 양방향 시준기(20) 사이에 위치하여 파장 대역을 필터링 하는 필터(100)를 구비한다.
입력 다이오드(10)는 출력 다이오드(40) 또는 외부로부터 광 신호를 입력 받는 포토 다이오드(PD: photo diode)로, 입력 받은 광 신호를 전기 신호로 변환한다.
출력 다이오드(40)는 외부로부터 수신된 전기 신호를 광신호로 변환하여 다른 곳으로 전송하는 레이저 다이오드(LD: laser diode)이다. 출력 다이오드(40)에 인입 되는 외부의 전기신호는 네트워크 제공자, 즉 기지국이 송출하는 신호일 수 있다.
광 페룰(Optical Ferrule)(30)은 광 섬유(50)를 고정하기 위한 구성이다. 광 섬유(50)의 일부는 광 페룰(30) 내부에 고정되어 위치하고, 외부로부터 출력 다이오드(40)에 수신 되는 신호가 광 섬유(50)에 전달된다.
광 섬유(50)는 광 페룰(50)으로부터 양방향 시준기(20)까지 위치하므로, 광 섬유(50)는 출력 다이오드(40)에서 출력되는 광신호를 양방향 시준기(20)에 전송한다.양방향 시준기(20)는 입력 다이오드(10) 및 출력 다이오드(40) 사이에서 양 방향으로 송수신 되는 광 신호를 모아주는 양방향 광 시준기(dual fiber collimator)이다.
필터(100)는 입력 다이오드(10)와 양방향 시준기(20) 사이에 위치하고 있고, 특정 대역의 파장을 필터링(filtering) 한다.
필터(100)는 박막 필터(Thin Film Filter)로, 서로 다른 굴절률을 갖는 두 개의 유전체 물질로 이루어진 얇은 층이 연속적으로 쌓여서 이루어진다. 박막 필터는 유전체 층의 두께, 유전체의 굴절률, 광 신호의 파장, 광 신호와 유전체 층 사이의 입사각에 따라 간섭 효과가 발생 한다. 이러한 박막 필터는 특정 파장의 광 신호를 반사하고 다른 파장 신호를 투과한다.
박막 필터는 유리 기판 위에 1/4 파장 두께의 높은 굴절률을 갖는 층과 낮은 굴절률을 갖는 층을 증착하여 만들어진다. 그리고, 박막 필터는 여러 개의 공진 캐비티(cavity) 층을 쌓아 올려서 평탄한 통과 대역 필터 특성을 얻을 수 있도록 결합한다.
바람직하게는, 필터(100)는 위에 설명한 것과 같이 박막 필터로 이루어지고, 필터의 통과 대역은 중심 파장의 ±2nm로 종래의 박막 필터의 통과 대역이 중심 파장의 ±7.5nm인 것에 대비하여 훨씬 작은 통과 대역을 갖는다.
이러한 내용을 이하에서 도 2 및 도 3을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 2 및 도 3을 참고로 하여 필터(100)의 통과 대역 특성을 설명하면, 먼저 도 2의 그래프는 중심 파장의 ±7.5nm의 파장을 통과시키는 필터의 특성을 나타낸다.
도 2를 참고로 하면, 1550nm의 파장을 갖는 A 지점과 1570nm의 파장을 갖는 B 지점은 서로 20nm 간격으로 떨어져 있다. 따라서, CWDM(저밀도 파장분할 다중화 방식)은 1270nm부터 1610nm의 파장을 각 20nm의 간격으로 총 18 채널을 구성하게 된다.
그리고, 1550nm 파장을 중심으로 오차 범위 ±7.5nm의 파장 대역을 갖고, 따라서, 1550nm 중심 파장은 1542.5nm(a1지점)에서 1557.5nm(a2지점)에 이르는 파장 대역을 갖는다.
그리고, 1570nm 파장을 중심으로 오차 범위 ±7.5nm의 파장 대역을 갖고, 1570nm 중심 파장은 1562.5nm(b1지점)에서 1577.5nm(b2지점)에 이르는 파장 대역을 갖는다.
그러나, 도 2와 같이 중심 파장으로부터 오차범위 ±7.5nm의 파장 대역을 갖게 되면 340nm의 파장에서 18개의 채널(양 끝단 채널은 사용할 수 없으므로 16개의 채널)밖에 사용할 수 없게 되어 이미 설명한 것과 같이, 대용량 및 고속의 광 신호를 송수신하기 어렵다는 단점이 있다.
이에 대비하여 도 3의 본 발명의 필터(100)의 특성을 나타낸 그래프를 참고로 하면, 본원 발명의 필터(100)를 구비할 때의 파장은 1550nm의 파장을 중심으로 오차 범위 ±2nm로 파장 대역을 갖는다.
즉, 1543nm(a1' 지점에서 1557nm(a2'지점) 파장 대역 내에서 세 개의 대역을 갖게 되고, 1563nm(b1'지점에서 1577nm(b2' 지점) 파장 대역 내에서 세 개의 대역을 갖게 된다.
따라서, a1~a2지점에서 종래의 오차범위 ±7.5nm의 필터(도2)를 사용하여 하나의 대역을 갖는 것보다 도 3의 a1'~ a2'지점에서는 대역을 갖게 되므로, 파장 대역을 3배만큼 더 많이 활용할 수 있게 된다.
결과적으로, 도 3의 파장 대역은 도 2의 파장 대역보다 세 배 많은 파장 대역을 가지게 되므로, 각 파장 대역을 각 가입자에게 제공할 수 있게 된다.
이와 같이, 필터(100)를 구비하여 도 3과 같이 파장 대역을 분할 함으로써, 도 2보다 세 배 많은 파장 대역을 갖게 되므로 1270nm 내지 1610nm의 CWDM 파장 범위 내에서 54개의 채널(양 끝단을 제외하면 52개)을 운용할 수 있게 된다.
도 1과 같이 구성되고, 도 3과 같은 파장 대역을 갖는 본원 발명의 저밀도 파장분할 다중화 방식의 양방향 모듈은 도 4와 같이 소형화 하여 구성할 수 있다.
도 4를 참고로 하면, 저밀도 파장분할 다중화 방식의 양방향 모듈은 외부로부터 광 신호를 입력 받는 입력 다이오드(10a), 광 신호를 출력하는 출력 다이오드(40a), 출력 다이오드(40a)로부터 출력되는 광 신호를 모아 직진하게 하는 양방향 시준기(20a), 광 섬유를 삽입하기 위한 광 페룰(30a), 광 페룰(30a) 내부에 위치하고 출력 다이오드(40a)로부터 광 신호를 수신하는 광 섬유(50a), 입력 다이오드(10a)와 양방향 시준기(20a) 사이에 위치하여 파장 대역을 필터링 하는 필터(100a), 그리고 모듈을 구성하기 위한 제1 연결부(60), 제2 연결부(70), 및 제3 연결부(80)를 구비한다.
입력 다이오드(10a), 출력 다이오드(40a), 양방향 시준기(20a), 광 페룰(30a), 광 섬유(50a), 필터(100a)는 도 1에서 설명한 것과 같은 구조로서, 도 1의 해당 구성과 같은 역할을 수행하므로 여기서는 설명하지 않는다.
그러나, 도 4의 양방향 모듈은 도 1의 양방향 모듈의 구성에서 양방향 시준기(20)와 광 페룰(30)이 이격 되어 있는 것을 근접하게 위치하도록 하고, 도 1의 양방향 모듈을 일체형으로 제작하기 위하여 제1 내지 제3 연결부(60, 70, 80)을 구비한다.
제1 연결부(60)는 입력 다이오드(10a)와 양방향 시준기(20a)를 연결하고, 제2 연결부(70)는 양방향 시준기(20a)와 광 페룰(30a)을 연결한다. 그리고, 제3 연결부(80)는 광 페룰(30a)과 출력 다이오드(40a)를 연결한다.
이 때, 제1 연결부(60), 제2 연결부(70), 그리고 제3 연결부(80)를 통해 양방향 모듈이 일체형 구조를 가지게 되고, 입력 다이오드(10a) 또는 출력 다이오드(40a)를 이용하여 일체형 양방향 모듈을 광 트랜시버에 삽입할 수 있다.
다음으로, 도 1과 도 3, 그리고 도 4를 참고로 하여 본 발명의 저밀도 파장분할 다중화 방식의 양방향 모듈의 동작에 대해 설명한다.
먼저, 도 1 및 도 4를 참고로 하면, 출력 다이오드(40, 40a)로 전기 신호가 입력된다. 출력 다이오드(40, 40a)는 입력 받은 전기 신호를 광신호로 변환하고, 출력 다이오드(40, 40a)에서 변환된 광신호는 광 페룰(30, 30a) 내부의 광 섬유(50, 50a)로 인입된다.
따라서, 출력 다이오드(40, 40a)에서 출력되는 광신호는 광 섬유(50, 50a)를 통해 입력 다이오드(10, 10a) 방향으로 전송된다.
이 때, 광 섬유(50, 50a)를 통해 전송되는 광 신호는 도 1에서는 화살표 1이고, 도 4에서는 화살표 4이다.
화살표 1 및 화살표 4를 통해 출력 다이오드(40, 40a)로부터 입력 다이오드(10, 10a) 방향으로 전송되는 광 신호는 필터(100, 100a)의 특성에 따라 반사된다. 반사되는 광 신호는 화살표(도 1의 (2) 또는 도 4의 (5)) 방향을 따라 외부(가입자 구내/광통신망 유니트(ONU; optical network unit) 혹은 가입자 댁내/옥내 광종단장치(ONT; optical network terminal)로 송신된다.
그리고, 출력 다이오드(40, 40a)로부터 수신되어 필터(100, 100a)에서 반사하는 광 신호 이외에, 입력 다이오드(10, 10a)는 외부로부터 화살표 방향(도 1의 (3) 또는 도 2의 (6))을 통해 광 신호를 입력 받는다.
화살표(3 또는 6) 방향으로 전송되는 광 신호는 필터(100, 100a)를 통과한다. 이 때, 필터(100, 100a)는 특정 대역의 파장을 필터링(filtering)한다. 상세하게는, 도 3에 도시한 것과 같이, 필터(100, 100a)에 의해 중심 파장으로부터 오차 범위 ±2nm의 파장 대역을 갖는다.
따라서, 1270nm 내지 1610nm 대역을 갖는 파장은 저밀도 파장분할 다중화 방식의 양방향 모듈의 필터(100, 100a)에 의해 4nm의 파장 대역을 갖는 54개의 파장으로 분할된다. 이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터(100, 100a)를 구비하는 저밀도 파장분할 다중화 방식의 양방향 모듈은 중심 파장으로부터 오차범위 ±7.5nm 대역의 파장을 갖는 종래의 양방향 모듈보다 더 많은 채널을 구비할 수 있게 되어, 고용량 및 고속의 데이터를 전송할 수 있게 된다.
이와 같이, 외부에서 화살표(3 또는 6)를 따라 입력되는 광 신호는 입력 다이오드(10, 10a)로 전송된다. 입력 다이오드(10, 10a)는 수신한 광 신호를 전기신호로 변환하여 가입자측(댁내)으로부터 수신한 신호(업로드 신호)를 해석한다.
이러한 본 발명의 저밀도 파장분할 다중화 방식의 양방향 모듈은 제1, 제2 및 제3 케이스(60, 70, 80)을 통해 서로 연결되어 일체형 모듈 구조를 가지므로 광 트랜시버(SFP; small form-factor pluggable)에 삽입하여 외부(광 신호 제공자측)로부터 광 신호를 수신하여 최종 단말(네트워크 가입자측)으로 전송한다.
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.
10: 입력 다이오드 20 : 양방향 시준기
30 : 광 페룰 40 : 출력 다이오드
50 : 광 섬유 60 : 제1 연결부
70 : 제2 연결부 80 : 제3 연결부
100 : 필터

Claims (4)

  1. 외부로부터 광 신호를 수신하고, 입력된 상기 광 신호를 출력하는 출력 다이오드,
    상기 출력 다이오드가 출력하는 상기 광 신호를 전송하는 광 경로인 광 섬유,
    상기 광 섬유가 전송하는 상기 광 신호를 모아주는 양방향 시준기,
    상기 양방향 시준기에 유입된 상기 광 신호를 수신하는 입력 다이오드, 그리고
    상기 양방향 시준기 및 상기 입력 다이오드 사이에 위치하고, 상기 양방향 시준기에 유입된 상기 광 신호의 파장을 필터링 하는 필터
    를 포함하고
    상기 필터는 중심 파장으로부터 오차범위 2nm로 파장을 분할하는 저밀도 파장분할 다중화(CWDM) 방식의 양방향 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 광 섬유를 감싸는 광 페룰
    을 더 포함하는 저밀도 파장분할 다중화(CWDM) 방식의 양방향 모듈.
  3. 제1항에서,
    상기 필터는 외부로부터 수신하는 1270nm 내지 1610nm의 파장 대역을 갖는 광 신호를 54개의 채널로 분할하는
    저밀도 파장분할 다중화(CWDM) 방식의 양방향 모듈.
  4. 제2항에서,
    상기 입력 다이오드 및 상기 양방향 시준기를 연결하는 제1 연결부,
    상기 양방향 시준기 및 상기 광 페룰을 연결하는 제2 연결부, 그리고
    상기 광 페룰 및 상기 출력 다이오드를 연결하는 제3 연결부
    를 더 포함하고
    상기 제1 연결부, 상기 제2 연결부, 및 상기 제3 연결부로 인해 양방향 모듈을 소형화 제작하는
    저밀도 파장분할 다중화(CWDM) 방식의 양방향 모듈.
KR1020120121606A 2012-10-30 2012-10-30 저밀도 파장분할 다중화 방식의 양방향 모듈 KR101425418B1 (ko)

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