KR101880070B1 - 광 도파관을 통한 동시의 데이터 및 전력 전송을 위한 장치 - Google Patents

광 도파관을 통한 동시의 데이터 및 전력 전송을 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단일 광 도파관을 통한 동시의 전이중 데이터 및 전력 전송을 위한 장치 및 방법을 개시한다. 본 장치에서, 광 도파관은 기지국과 원격국을 연결한다. 기지국에서, 고전력 레이저 소스는 전력을 운반하기 위한 제1 레이저 빔을 방출하고, 기지국 저전력 레이저 소스는 기지국에서 광 도파관을 통해 원격국으로 데이터를 운반하기 위한 제2 레이저 빔을 방출한다. 광학 인터페이스는 전송을 위해 레이저 빔들을 광 도파관에 결합한다. 제1 및 제2 레이저 빔들은 대응하는 제1 및 제2 원격국 광학 수신기들에서 수신된다. 유사하게, 원격국에서, 제3 레이저 빔은 원격국에서 기지국으로 데이터를 운반하기 위한 원격국 저전력 레이저 소스에 의해 방출되고, 이 빔은 기지국 광학 수신기에서 수신된다. 제1, 제2 및 제3 레이저 빔들의 파장들은 별개이다.

Description

광 도파관을 통한 동시의 데이터 및 전력 전송을 위한 장치{A DEVICE FOR SIMULTANEOUS DATA AND POWER TRANSMISSION OVER AN OPTICAL WAVEGUIDE}
본 발명은 광섬유 통신 및 전력 전송에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기지국과 원격국 사이에서의 광 도파관을 통한 동시의 전이중 데이터 전송 및 전력 전송을 위한 장치에 관한 것이다.
광섬유 케이블들을 통한 데이터 통신은 매우 잘 알려졌고, 오랫동안 실시되고 있다. 광섬유를 통한 광 전력 전송은 고전압 직류(HVDC)(High Voltage Direct Current) 기술에서 수년 동안 알려졌고, 이것이 제공하는 다수의 장점 때문에 점점 더 많은 대중성을 얻었다. 섬유-제공 전력은 전기적 잡음으로부터 완전한 내성을 제공하는 장점을 갖고, 소스와 시스템의 완전한 분리를 제공한다.
광섬유 케이블들을 통한 동시의 데이터 및 전력 통신은 상당한 양의 케이블들, 즉 데이터를 전송하기 위한 케이블, 데이터를 수신하기 위한 케이블 및 전력을 전송하기 위한 별도의 케이블을 요구한다. 이러한 시스템들에서는, 단일 광 도파관을 통한 양방향 데이터 통신을 위해, 이중 모듈들이 이용된다. 이러한 모듈들은 송신 다이오드와 수신 포토다이오드를 포함하고, 이들 각각은 통상 상이한 파장에서 동작한다. 전력은 추가 광 도파관을 통해 전자 모듈들에 공급된다. 이를 위해, 광은 고전력 레이저에 의해 광 도파관에 결합된다. 광은 이후 광기전성 변환기의 도움으로, 전자 모듈에서 전기 에너지로 다시 변환한다. 이런 모듈들은, 예를 들어 고전압 전위에서 전류 및 전압을 측정하기 위해 이용된다. 동일한 방식으로, 측정 모듈들 외에, 고전압 전위에서의 갭 트리거 모듈들이 또한 이용되고, 이것은 점화 아크 경로들 또는 갭들에 요구된다.
게다가, 이중 모듈들은 또한, 상이한 전력 또는 파장의 2개의 레이저를 구비하고 또한 단일 광 도파관에 결합되는 의료 기술 애플리케이션들에 이용 가능하다.
광섬유 케이블들을 이용하는 장점들은 널리 알려졌다. 전송을 위해 광섬유 케이블들을 사용하면, 낮은 전송 손실과 크로스토크가 없게 되고, 이용 가능한 대역폭이 더 넓어지게 된다. 이들은 신호 보안, 전기적 분리를 제공하고, 간섭에 대한 내성을 제공한다. 더욱이, 광섬유 케이블들은 크기 및 중량이 작고, 원재료들이 풍부하게 이용 가능하다. 이것들은 데이터 및 전력 전송을 위해 광섬유 케이블들을 이용하는 장점들 중 일부분에 불과하다.
그러나 데이터 전송을 위해 앞서 언급된 바와 같이 이중 모듈들을 이용할 때, 개별 광 도파관은 데이터와 함께 전력의 전송에 사용되고 있다. 이것은 추가 원재료가 전력 전송을 위해 추가 케이블을 요구하기 때문에 전송의 비용을 증가시킨다. 또한 설치 비용도 증가한다.
미국 특허 US 7844154는 데이터 및 전력 전송이 단일 광 도파관을 통해 발생할 수 있는 특별한 케이블을 개시한다. 이 케이블은 데이터 전송을 위한 시스템에서 전력을 전송하기 위해 별도의 케이블을 이용할 필요를 제거한다. 이 특허는 전기적 장치에 전력을 공급하기 위해 광 전력을 운반하도록 적응되고, 또한 선택적으로 신호 처리를 위해 광학 데이터를 운반하도록 적응되는 광섬유를 개시한다. 광학 데이터 및 광 전력의 양자를 운반할 수 있는 광섬유는 데이터 광을 운반하는 중심 데이터 도파관 영역과, 데이터 도파관 영역을 동심원으로 둘러싸는 환형 전력 도파관 영역을 포함하고, 비교적 다량의 광 전력을 운반하도록 적응된다.
그러나 상기 개시된 발명은 동일한 케이블을 통해 전력 및 데이터를 분리해서 전송하기 위해 상이한 동축 채널들을 만드는 것을 포함하는, 통상의 광섬유 케이블에 대해 이루어지는 특별한 구조 변경을 요구한다.
그러므로 기존 광 도파관에 대해 어떠한 구조적 변경을 할 필요 없이 단일 광 도파관을 통해 동시에 전력 및 데이터를 전송하는 장치에 대한 요구가 존재한다.
본 발명의 일 목적은 기존 광 도파관의 구조를 변경하지 않고 단일 광 도파관을 통해 데이터 및 전력을 동시에 전송하기 위한 비용 효율적인 장치를 제공하는 것이다.
동일한 광 도파관을 통해 전이중 데이터 전송을 동시의 전력 전송에 통합하는 목적은, 삼중 모듈들을 이용하여 하나의 파장에서 데이터를 전송하고, 다른 파장에서 데이터를 수신하고, 제3의 상이한 파장을 통해 전력을 전송함으로써 달성된다.
제안된 해결책은 전력 전송을 위해 추가 섬유 케이블들을 배치하거나 전력을 전송하기 위해 통상적인 광 도파관들에 대해 구조 변경을 해야 하는 필요를 극복한다. 레이저 광에 의한 전자 모듈로의 데이터 전송 및 전력 공급은 삼중 모듈들을 사용하여 하나의 광 도파관을 통해 발생하기 때문에, 이는 광 도파관을 구성하는 원재료를 절감하게 하고, 또한 단일 도파관만으로 원하는 결과를 제공할 수 있기 때문에 광 도파관들을 배치하는 주문 비용을 절약하게 한다.
레이저 채널을 통한 데이터 전송, 특히 기지국에서 원격국으로의 업링크 전송을 위한 기존 방법은, 데이터 전송이 또한 모듈의 전력 공급을 동시에 구현해야 하기 때문에, 즉, 모듈의 전력 공급이 데이터 전송을 통해 달성되기 때문에, 에러가 일어나기 쉽다. 본 발명에 개시된 바와 같이 삼중 모듈들의 시스템이 이용되는 경우에, 레이저광을 통한 데이터 전송 및 전력 공급은 전체적으로 서로 독립해서 일어난다. 그 결과, 전송 및 설치의 더 큰 신뢰성이 예상될 수 있다.
본 발명은 삼중 모듈들을 이용하여 단일 광 도파관을 통한 동시의 전이중 데이터 및 전력 전송을 위한 장치 및 방법을 개시한다. 이 장치에서, 광 도파관은 기지국과 원격국을 연결한다. 기지국에서 고전력 레이저 소스 또는 고전력 레이저 소스는 전력을 운반하기 위한 제1 레이저 빔을 방출하고, 저전력 레이저 소스, 예를 들어, 저전력 레이저 다이오드는 기지국에서 광 도파관을 통해 원격국으로 데이터를 운반하기 위한 제2 레이저 빔을 방출한다. 광학 인터페이스는 전송을 위해 레이저 빔들을 광 도파관에 결합한다. 제1 및 제2 레이저 빔들은 대응하는 제1 및 제2 원격국 광학 수신기들에서 수신된다. 유사하게, 원격국에서, 제3 레이저 빔은 원격국에서 기지국으로 데이터를 운반하기 위한 저전력 레이저 소스, 예를 들어, 저전력 레이저 다이오드에 의해 방출되고, 이 빔은 기지국 광학 수신기에서 수신된다. 제1, 제2 및 제3 레이저 빔들의 파장들은 별개이다.
본 발명은 기지국과 원격국 사이에서의 광 도파관을 통한 동시의 데이터 및 전력 전송을 위한 장치를 개시한다. 데이터 전송은 전이중 양방향 전송이다. 장치는 기지국, 원격국, 및 기지국을 원격국에 연결하는 광 도파관으로 구성된다. 기지국은 광 도파관을 통해 데이터를 송수신하고 전력을 전송하기 위한 것이다. 기지국은 제1 파장에서 제1 레이저 빔을 방출하기 위한 고전력 레이저 소스, 제2 파장에서 제2 레이저 빔을 방출하기 위한, 저전력 레이저 다이오드와 같은 저전력 레이저 소스, 및 제3 파장에서의 제3 레이저 빔을 원격국으로부터 수신하기 위한 기지국 광학 수신기를 포함한다. 제1 레이저 빔은 기지국에서 원격국으로 전력 전송을 위해 사용되고, 제2 레이저 빔은 기지국에서 원격국으로 데이터 전송을 위해 사용되고, 제3 레이저 빔은 원격국에서 기지국으로 데이터 전송을 위해 사용된다. 장치는 제1 및 제2 레이저 빔들을 광 도파관에 동시에 결합하고 제3 레이저 빔이 광 도파관에서 기지국 광학 수신기로 향하게 하기 위한 기지국 광학 인터페이스를 더 포함한다.
원격국은 광 도파관을 통해 데이터를 송수신하고 기지국으로부터 전력을 수신하기 위한 것이다. 원격국은 또한, 원격국에서 기지국으로 데이터 전송을 위해 적어도 제3 레이저 빔을 생성하기 위한, 저전력 레이저 다이오드와 같은 저전력 레이저 소스, 기지국으로부터 제1 레이저 빔을 수신하기 위한 제1 원격국 광학 수신기, 기지국으로부터 제2 레이저 빔을 수신하기 위한 제2 원격국 광학 수신기를 포함한다. 장치는, 제1 레이저 빔을 제1 원격국 광학 수신기로 향하게 하는 동시에, 제2 레이저 빔을 제2 원격국 광학 수신기로 향하게 하며, 제3 레이저 빔을 광 도파관에 결합하기 위한 원격국 광학 인터페이스를 더 포함한다.
장치에서, 제1, 제2 및 제3 레이저 빔들의 제1, 제2 및 제3 파장들은 각각 서로 별개이다. 기지국에서 원격국으로 전력 전송을 위한 장치들, 즉, 전력 전송기 및 제1 원격국 광학 수신기의 역할을 하는 고전력 레이저 소스는 제1 파장에서 동작한다. 기지국에서 원격국으로 데이터 전송을 위한 장치들, 즉, 업링크 데이터 전송기 및 제2 원격국 광학 수신기의 역할을 하는 기지국에서의 저전력 레이저 다이오드는 제2 파장에서 동작한다. 원격국에서 기지국으로 다운링크 데이터 전송을 위한 장치들, 즉, 다운링크 데이터 전송기와 기지국 광학 수신기의 역할을 하는 원격국에서의 저전력 레이저 다이오드는 제3 파장에서 동작한다.
좁은 스펙트럼 폭, 고강도, 고도의 지향성 및 코히어런스(coherence)와 같은 레이저 빔들의 특성들은 이러한 애플리케이션들을 위한 최상의 선택이다.
장치에 사용되는 광 도파관의 예는 다중 모드 62.5/125 또는 105/125μm 섬유 케이블들이다.
다른 실시예에서, 제1 원격국 광학 수신기는 제1 레이저 빔으로부터 수신된 전력을 전기 에너지로 변환하기 위한 광기전성 전력 변환기(PPC)(Photovoltaic Power Converter)를 포함한다. 전력은 광 도파관을 통해 제1 레이저 빔을 경유하여 광으로서 전송되고, 전력은 원격국에서 수신된다. PPC는 레이저 빔으로부터 전력을 수신하고, 광 에너지를 전기 에너지로 변환한다. PPC의 예는 PPC-6E이며, 이것은 790-850 nm 조명의 범위에서 최대 효율을 위해 최적화된 광기전성 전력 변환기이다. 이것은 790-850nm 광을 6V까지의 전력으로 변환하고 출력 전력이 수 mW와 0.5 W 사이가 되도록 설계된다. PPC-6E는 ST 또는 FC 커넥터들에 의해 이용 가능하다. 이것은 완전한 전기적 분리를 제공한다. PPC-6E는 810nm 광원에 대해 최적화된다.
광 도파관을 통해 전송된 전력은 원격국에서 고전압으로 전자 모듈에 공급된다. 전자 모듈들의 예들은 측정 모듈들, 갭 트리거 모듈들 등이다. 그러한 모듈들은, 예를 들어 고전압 전위에서 전류 및 전압을 측정하기 위해 사용된다. 동일한 방식으로, 측정 모듈들 외에, 고전압 전위에서의 갭 트리거 모듈들이 이용되고, 이것은 점화 아크 경로들 또는 갭들에 요구된다.
따라서, 추가 고전력 레이저 다이오드 또는 광기전성 요소 각각에서, 전력은 단일 광 도파관, 또는 달리 말하자면 광 도파관, 광섬유 등을 갖는, 고전압에서의 전자 모듈들, 어셈블리들, 보드들 등에 공급된다.
장치의 다른 실시예에서, 기지국 광학 수신기, 제1 원격국 광학 수신기, 및 제2 원격국 광학 수신기는 포토다이오드들이다. 포토다이오드들은 제1, 제2 및 제3 레이저 빔들로부터 오는 광을 전류 또는 전압으로 변환할 수 있는 반도체 기반 광-검출기들이다. 이러한 포토다이오드들은 이에 가해진 레이저 빔들의 발광 전력을 감지하고, 이 광 전력을 대응하는 전류로 변환할 수 있다. 이러한 포토다이오드들은, 그들의 작은 크기, 적절한 재료, 높은 감도 및 빠른 응답 시간 때문에 독점적으로 이용된다.
추가 실시예에서, 저전력 레이저 소스들, 즉, 기지국에서의 저전력 레이저 소스 및/또는 원격국에서의 저전력 레이저 소스는 레이저 다이오드들이다. 추가 실시예에서, 이러한 레이저 다이오드들은 수직-캐비티 표면-방출 레이저(VCSEL)(Vetical-Cavity Surface-Emitting Laser)의 유형이다. VCSEL은 레이저 빔 방출이 종래의 에지-방출 반도체 레이저와 상반되게 상부 면과 수직하는 반도체 레이저 다이오드이다. VCSEL의 사용은 원하는 특정한 방향에 레이저 빔을 제공함으로써 장치의 구성을 더 단순하게 할 것이다.
또 다른 실시예에서, 고전력 레이저 소스는 고전력 레이저 소스로부터의 열을 방출하기 위해 이에 연결된 히트 싱크를 갖는다. 고전력 레이저 소스는 이것이 대략 1.5 W 이상의 전력을 발생하기 때문에 거대한 양의 열을 방출한다. 이런 과도한 열을 방출하기 위해, 히트 싱크가 요구된다. 히트 싱크는 기지국의 온도를 낮게 유지한다. 저전력 레이저 소스들은 그만큼의 열을 방출하지 않고, 그래서 반드시 임의의 히트 싱크들을 요구하지 않는다.
그러나 전력 소산(power dissipation)이 원하는 레이저 전력과 듀티 사이클에 의존하기 때문에 히트 싱크를 이용하는 것이 강제는 아니다. 냉각이 요구되는 경우, 예를 들어, 고전력 또는 높은 듀티 사이클의 경우에, 임의의 종류의 냉각, 즉, 예를 들어 히트 싱크를 이용하는 수동 냉각, 예를 들어 냉각 팬들을 이용하는 능동 냉각이 사용될 수 있다.
추가 실시예에서, 기지국 저전력 레이저 소스, 기지국 광학 수신기, 기지국 광학 인터페이스 및 고전력 레이저 소스는 기지국 하우징 내부에 배열된다. 이 하우징은 기지국 삼중 모듈을 함께 형성한다. 장치의 이런 '일체화된 버전'은 장치에게 콤팩트 구조를 제공하고, 이를 더 포터블하게 만든다.
또 다른 실시예에서, 기지국 저전력 레이저 소스, 기지국 광학 인터페이스 및 기지국 광학 수신기는 기지국 하우징 내부에 배열되는 기지국 삼중 모듈을 함께 형성한다. 고전력 레이저 소스는 제1 레이저 빔을 기지국 삼중 모듈에 공급하기 위한 도파관을 가진 제1 영구적 링크(permanent link)를 통해 기지국 삼중 모듈에 연결된다. 도파관을 가진 이런 영구적 링크는 파이버 피그테일(fibre pigtail)로 이루어질 수 있다. 외부 부속장치로서 고전력 레이저 소스를 기지국 삼중 모듈에 연결하는 구성의 이런 '피그테일 버전'은 장점을 갖는다. 고전력 레이저 소스는 이것이 대략 1.5 W 이상의 전력을 생성하기 때문에 많은 열을 방출한다. 이런 열을 방출하기 위해, 히트 싱크가 설치되어야 한다. 히트 싱크는 상당한 공간을 차지할 것이다. 분리된 모듈로서 고전력 레이저 소스를 도파관을 가진 영구적 링크를 통해 기지국 삼중 모듈에 연결하면, 히트 싱크와 함께 고전력 레이저 모듈이 삼중 모듈 외부에 있고 분리된 외부 유닛을 형성하기 때문에, 기지국 삼중 모듈의 크기가 줄어들 것이다. 이것은 장치를 더 플렉시블하게 하여 더 큰 시스템에 쉽게 수용될 수 있게 할 것이다.
또 다른 실시예에서, 원격국 저전력 레이저 소스, 원격국 광학 인터페이스, 제1 원격국 광학 수신기, 및 제2 원격국 광학 수신기는 원격국 하우징 내부에 배열된다. 이 하우징은 원격국 삼중 모듈을 함께 형성한다. 이런 일체화된 버전은 장치에게 콤팩트 구조를 제공하고, 이를 더 포터블하게 만든다.
또 다른 실시예에서, 원격국 저전력 레이저 소스, 원격국 광학 인터페이스 및 제2 원격국 광학 수신기는 원격국 하우징 내부에 배열되는 원격국 삼중 모듈을 함께 형성한다. 제1 원격국 광학 수신기는 원격국 삼중 모듈로부터 제3 레이저 빔을 수신하기 위한 도파관을 가진 제2 영구적 링크를 통해 원격국 삼중 모듈에 연결된다. 원격국 삼중 모듈의 외부에서 원격국 광학 수신기를 갖는 장점은, 이것이 그 장치에 대한 유연성을 제공하고, 도파관을 갖는 제2 영구적 링크가 그 기능을 손상함이 없이 원격국 삼중 모듈과의 접속성을 보장한다는 것이다.
본 발명의 실시예에서, 제1 파장은 808nm 또는 940nm이고, 제2 파장은 1310nm이고, 제3 파장은 850nm이다.
또 다른 실시예에서, 기지국 광학 인터페이스는 장치들의 기지국 광학 배열을 포함하고, 원격국 광학 인터페이스는 장치들의 원격국 광학 배열을 포함한다. 이러한 장치들 각각은 선택적인 파장이 투과할 수 있다. 다시 말하면, 각각의 장치는 광의 소정 파장 또는 대역폭만이 통과하게 할 것이고, 나머지 광의 파장들을 반사 또는 굴절시킬 것이다. 따라서 이들 장치에 입사되는, 상이한 파장을 갖는 레이저 빔들은 장치의 투과성 특성에 기초하여 장치에 의해 다르게 처리된다.
장치들의 기지국 광학 배열은 제1 레이저 빔이 투과할 수 있고 제3 레이저 빔을 반사하는 제1 장치를 포함한다. 제1 장치는 제1 레이저 빔이 광 도파관에 결합되고 광 도파관으로부터의 제3 레이저 빔이 기지국 광학 수신기를 향해 반사되도록 배열된다. 장치들의 기지국 광학 배열은 제1 및 제3 레이저 빔이 투과할 수 있고 제2 레이저 빔을 반사하는 제2 장치를 더 포함하며, 제2 장치는 제1 레이저 빔이 광 도파관에 결합되고, 제3 레이저 빔이 제2 장치를 통과해서 제1 장치를 향하고, 제2 레이저 빔이 반사되어 광 도파관에 결합되도록 배열된다.
장치들의 원격국 광학 배열은 제1 및 제3 레이저 빔이 투과할 수 있고 제2 레이저 빔을 반사하는 제3 장치를 포함한다. 제3 장치는, 제3 장치를 통과한 후 제1 레이저 빔이 제4 장치로 향하고, 제3 레이저 빔이 광 도파관에 결합되고, 광 도파관으로부터의 제2 레이저 빔이 제2 원격국 광학 수신기를 향해 반사되도록 배열된다. 제4 장치는 제1 레이저 빔이 투과할 수 있고, 제3 레이저 빔을 반사한다. 제4 장치는 제1 레이저 빔이 제1 원격국 광학 수신기로 향하고, 제3 레이저 빔이 제3 장치를 향해 반사되도록 배열된다.
장치들의 이런 배열은, 전력이 동일한 광 도파관을 통해 다른 파장에 발생하는 데이터 전송에 간섭함이 없이 상이한 파장에서 광 도파관을 통해 전송되는 것을 보장한다. 또한, 기지국에서 원격국으로 데이터 전송, 즉, 업링크 전송, 및 원격국에서 기지국으로 데이터 전송, 즉, 다운링크 전송이 2개의 개별 파장에서 발생함에 유의한다.
또 다른 실시예에서, 기지국으로부터 또한 장치들의 원격국 광학 배열에서, 장치들 각각은 미러, 필터 또는 렌즈이다. 이들 미러 또는 렌즈는 특정한 파장들을 위한 필터들의 역할을 한다. 이들은 광의 선택적인 파장들만이 통과하고 광의 다른 파장들이 차단되도록 특별히 설계된다. 이것은 레이저 빔들이 광 도파관의 내부 및 외부로 안내되고, 기지국 및 원격국에서 대응하는 수신기들에 정확하게 떨어지는 것을 보장한다.
실시예에서, 일종의 볼 렌즈들은, 예를 들어 섬유 커넥터들을 통해 빔들을 수신기에 포커싱하기 위한, 사용된 파장에 대응하는 필터들과 결합하여 사용된다. 렌즈, 미러, 또는 필터의 선택은 삼중 모듈들을 위한 하우징 내부의 이용 가능한 공간에 의존할 수 있다.
본 발명은 또한 기지국과 원격국을 연결하는 광 도파관을 통한 동시의 데이터 및 전력 전송을 위한 방법의 실시예를 개시한다. 방법은, 기지국에서 고전력 레이저 소스로부터 제1 파장을 갖는 제1 레이저 빔을 생성하는 단계, 기지국에서 저전력 레이저 소스로부터 제2 파장을 갖는 제2 레이저 빔을 생성하는 단계, 제1 및 제2 레이저 빔들을 광 도파관에 결합하는 단계를 포함한다. 그 후, 방법은 기지국에서 광 도파관을 통해 원격국으로 제1 레이저 빔 상에서 전력을 전송하는 단계, 및 기지국에서 광 도파관을 통해 원격국으로 제2 레이저 빔 상에서 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.
전력을 운반하는 제1 레이저 빔은 이후 제1 원격국 광학 수신기로 향하고, 데이터를 운반하는 제2 레이저 빔은 제2 원격국 광학 수신기로 향한다. 제1 레이저 빔에 의해 운반되는 전송된 전력은 제1 원격국 광학 수신기에서 기지국으로부터 수신되고, 제2 레이저 빔에 의해 운반되는 전송된 데이터는 제2 원격국 광학 수신기에서 기지국으로부터 수신된다.
방법은 원격국에서 저전력 레이저 소스로부터 제3 파장을 갖는 제3 레이저 빔을 생성하는 단계, 제3 레이저 빔을 광 도파관에 결합하는 단계, 및 원격국에서 광 도파관을 통해 기지국으로 제3 레이저 빔 상에서 데이터를 전송하는 단계를 더 포함한다. 이후 제3 레이저 빔은 광 도파관에서 기지국 광학 수신기로 향하고, 여기서 원격국으로부터의 데이터는 기지국 광학 수신기에서 수신된다.
이 방법에서, 제1, 제2 및 제3 파장들은 서로 별개이다. 이것은 데이터 전송과 전력 전송 사이의 크로스토크 또는 간섭을 방지한다.
방법의 실시예에서, 기지국에서 광 도파관을 통해 원격국으로 제1 레이저 빔 상에서 전력을 전송하는 단계, 기지국에서 광 도파관을 통해 원격국으로 제2 레이저 빔 상에서 데이터를 전송하는 단계, 및 원격국에서 광 도파관을 통해 기지국으로 제3 레이저 빔 상에서 데이터를 전송하는 단계는 동시에 발생한다. 이것은 전력 전송과 동시에 전이중 데이터 통신이 일어나게 하며, 이들 양자는 어떤 간섭없이 서로 독립적으로 일어난다.
또한, 광 도파관을 통한 동시의 데이터 및 전력 전송을 위한 장치는 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예들에 대해 위에 언급된 특징들 중 일부 또는 모두를 포함할 수 있다.
본 발명의 전술한 특징들 및 다른 특징들은 이하에서 본 발명의 첨부 도면과 관련하여 다룰 것이다. 예시된 실시예들은 본 발명을 제한하는 것이 아니라 예시적인 것으로 의도된다. 도면은 하기 도면들을 포함하며, 유사한 번호들이 설명과 도면 전체에 걸쳐, 유사한 부분들을 지칭한다.
도 1은 기지국과 원격국 사이에서 광 도파관을 통한 동시의 데이터 및 전력 전송을 위한 장치의 개략도이다.
도 2는 고전력 레이저 소스와 제1 원격국 광학 수신기가 도파관을 갖는 영구적 링크를 통해 기지국과 원격국에 각각 연결되는 장치의 다른 실시예의 개략도이다.
도 3은 기지국과 원격국을 연결하는 광 도파관을 통한 동시의 데이터 및 전력 전송을 위한 방법을 표현하는 흐름도이다.
다양한 실시예들은 도면들을 참고하여 설명되고, 도면들 전체에 걸쳐 유사한 참조 번호들이 유사한 요소들을 가리키는 데 사용된다. 다음의 설명에서는, 설명의 목적으로 다수의 특정 상세 내용이 하나 이상의 실시예의 철저한 이해를 제공하기 위해 개시된다. 이런 실시예들이 이러한 구체적인 상세 내용 없이도 실시될 수 있다는 점은 명백할 것이다.
도 1은 기지국(3)과 원격국(4) 사이에서의 광 도파관(2)을 통한 동시의 데이터 및 전력 전송을 위한 장치(1)의 개략도이다. 기지국(3)은 고전력 레이저 소스(5), 기지국 저전력 레이저 소스(7), 제1 장치(26)와 제2 장치(27)를 포함하는 장치들(24)의 기지국 광학 배열, 및 기지국 광학 수신기(9)를 기본적으로 포함한다. 원격국(4)은 원격국 저전력 레이저 소스(12), 제3 장치(28)와 제4 장치(29)를 포함하는 장치들(25)의 원격국 광학 배열, 제1 원격국 광학 수신기(13), 및 제2 원격국 광학 수신기(14)를 기본적으로 포함한다.
기지국(3)에서의 고전력 레이저 소스(5)는 소정 파장을 갖는 제1 레이저 빔(6)을 생성한다. 이런 제1 레이저 빔(6)은 제1 장치(26)와 제2 장치(27)를 통과하고, 이후 기지국 광학 인터페이스(11)에 의해 광 도파관(2)에 결합된다. 이런 제1 레이저 빔(6)은 이후 광 도파관(2)을 통해 전송되고, 제3 장치(28) 및 제4 장치(29)를 통과한 후, 원격국 광학 인터페이스(15)에 의해 제1 원격국 광학 수신기(13)를 향한다. 제3 장치(28) 및 제4 장치(29)는 장치들(25)의 원격국 광학 배열의 일부이다.
원격국 광학 수신기(13)의 예는, 광기전성 전력 변환기(PPC)인 PPC-6E이다. 이것은 파장들 808nm 또는 940nm에서 동작한다. PPC는 제1 레이저 빔(6)으로부터 수신된 에너지를 전기 에너지로 변환한다. PPC-6E를 사용하면, 대략 6V와 최고 500mW 에너지가 생성될 수 있다. 이런 전기 에너지는 앞서 언급된 바와 같이 다양한 애플리케이션에 사용될 수 있다.
기지국(3)에서의 기지국 저전력 레이저 소스(7)는 제2 파장에서 제2 레이저 빔(8)을 생성한다. 이런 제2 레이저 빔(8)은 제2 장치(27)로부터 반사되고, 이후 기지국 광학 인터페이스(11)에 의해 광 도파관(2)에 결합된다. 이런 제2 레이저 빔(8)은 이후 광 도파관(2)을 통해 전송되고, 제3 장치(28)로부터 반사한 후, 원격국 광학 인터페이스(15)에 의해 제2 원격국 광학 수신기(14)를 향한다. 기지국 저전력 레이저 소스(7)의 예시적 동작 파장은 1310nm이다.
샘플 기지국 저전력 레이저 소스(7)의 일부 특징들은, 이것이 다중 양자 우물(MQW)(Multi-Quantum-Well) 구조를 가진 비냉각 레이저 다이오드이고, 5mW CW에서 -40℃와 +85℃ 사이의 온도에서 동작하고, 그래서, 능동 냉각 없이 고온에서 동작할 수 있고, 기밀하게 밀봉된 능동 컴포넌트(hermetically sealed active component)이고, 내장된 InGaAs 모니터 포토다이오드를 갖고, 플랫 윈도 캡(flat window cap) 또는 볼 렌즈 캡(ball lens cap)으로 패키징하는 텔코디아(벨코어)(Telcordia(Bellcore)) GR-468-CORE 및 TO-18에 따르는 것에 있다. 제2 원격국 광학 수신기(14)의 예는 1310nm의 파장에 동작하는 고속 InGaAs 검출기이다. 이런 검출기는 높은 반응성, 높은 전기적 대역폭, 빠른 응답 시간, 높은 신뢰성/밀봉 패키지를 가지며, 300μm 직경 활성 영역을 갖는다.
원격국(4)에서의 원격국 저전력 레이저 소스(12)는 제3 파장을 갖는 제3 레이저 빔(10)을 생성한다. 이런 제3 레이저 빔(10)은 제4 장치(29)로부터 반사되고, 이것은 제3 장치(28)를 통과하고, 이후 원격국 광학 인터페이스(15)에 의해 광 도파관(2)에 결합된다. 이런 제3 레이저 빔(10)은 이후 광 도파관(2)을 통해 전송되고, 제2 장치(27)를 통과하고 제1 장치(26)로부터 반사된 후, 기지국 광학 인터페이스(11)에 의해 기지국 광학 수신기(9)를 향한다. 원격국 저전력 레이저 소스(12)의 예시적 동작 파장은 850nm이다.
제2 원격국 광학 수신기(14)의 예는 850nm에 동작하는 포토다이오드이고, 이는 저잡음 트랜스-임피던스 증폭기(low noise trans-impedance amplifier)를 가진 GaAs 광검출기와 유사하다. 이런 포토다이오드는 250μm의 큰 활성 영역, 높은 대역폭 또는 넓은 동적 범위를 가지고, TO-46 Can에 기밀하게 밀봉되고, 단일 3.3 V 내지 5V 전원과 함께 동작하고, 차동 출력을 제공한다.
850nm에서 동작하는 원격국(4)에서의 원격국 저전력 레이저 소스(12)의 예는 단일 모드 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 이미터이다. VCSEL 이미터의 일부 특징은, 이것이 단일-모드 & 단일-분극에서 동작하고, 이상적 원형 가우시안 빔을 제공하고, 안정적 분극을 갖고, TO-46 플랫 윈도 캡을 갖고, 내장된 정전 방전(ESD)(Electro-Static Discharge) 보호 구조를 갖는 것에 있다.
광학 수신기들(9, 14), 및 데이터 전송을 위한 전송기들(7, 12)은 상이한 파장들에서 동작한다. 기본적으로, 이용 가능한 광학 컴포넌트들의 전체 범위 내에서 여러 조합이 가능하다. 일반적으로, 모든 파장들, 예를 들어 650nm에서 시작하여 1550nm까지가 가능하다. 이것은 또한, 상이한 파장들에 이용 가능한 고전력 레이저 소스(5)와 제1 원격국 광학 수신기(13)에 적용된다.
도 1은 장치의 일체화된 버전을 예시한다. 일체화된 버전은 기지국 저전력 레이저 소스(7), 기지국 광학 수신기(9), 기지국 광학 인터페이스(11), 및 고전력 레이저 소스(5)를 포함하는 기지국 하우징(17)을 갖는다. 이런 기지국 하우징(17)은 또한, 기지국 삼중 모듈(18)을 형성할 수 있다. 고전력 레이저 소스(5)로부터 열을 방출하기 위한, 고전력 레이저 소스(5)에 연결된 히트 싱크(16)가 있다. 히트 싱크(16)는 기지국 삼중 모듈(18) 또는 기지국 하우징(17) 내부에 수용된다.
기지국 삼중 모듈(18)의 이런 버전에서, 대응하는 원격국(4)은 또한 일체형 구조를 가지며, 여기서 원격국 저전력 레이저 소스(12), 원격국 광학 인터페이스(15), 제1 원격국 광학 수신기(13), 및 제2 원격국 광학 수신기(14)는 원격국 하우징(20) 내부에 배열된다. 이런 원격국 하우징(20)은 또한 원격국 삼중 모듈(21)을 형성할 수 있다.
그러므로, 도 1은 기본적으로, 고전력 레이저 소스(5)와 주로 제1 원격국 광학 수신기(13) 또는 광기전성 전력 변환기(PPC)가 각각 기지국(18)과 원격국 삼중 모듈(21)의 일부를 형성하는 실시예를 예시한다.
최신 이중 모듈들과 비교하여, 기지국 삼중 모듈(18) 설계의 이런 일체화된 버전은, 고전력 레이저 소스(5)의 전력 소산이 기지국 삼중 모듈(18)을 가열할 것이기 때문에, 적절한 히트 싱크(16) 설계가 고려되어야만 하도록 기지국 하우징(17)을 위한 더 큰 하우징을 요구할 것이다.
기지국 삼중 모듈(18)과 달리, 원격국 삼중 모듈(21)은 제1 원격국 광학 수신기(13) 또는 PPC가 아주 적은 에너지, 예를 들어 약 100mW를 제공하고 있기 때문에, 낮은 전력 소산만을 갖는다. 이것은 원격국 삼중 모듈(21)과 그 하우징(20)이 최신 이중 모듈과 비교해서, 추가적인 제1 원격국 광학 수신기(13) 또는 PPC를 유지할 만큼 확대되어야만 하도록 어떤 히트 싱크도 요구하지 않는다.
도 2를 지금 참조하면, 이것은 기지국(3)과 원격국(4) 사이에서의 광 도파관(2)를 통한 동시의 데이터 및 전력 전송을 위한 장치의 다른 실시예를 예시하고, 여기서 고전력 레이저 소스(5)와 제1 원격국 광학 수신기(13)는 도파관들(19, 23)을 갖는 영구적 링크들을 통해 기지국과 원격국에 각각 연결된다. 고전력 레이저 소스(5)와 제1 원격국 광학 수신기(13)는 분리된 유닛들로서 제조된다.
기지국(3)에서, 기지국 저전력 레이저 소스(7), 기지국 광학 인터페이스(11) 및 기지국 광학 수신기(9)는 기지국 하우징(17) 내부에 배열되는 기지국 삼중 모듈(18)을 함께 형성한다. 이런 기지국 삼중 모듈(18)은 도파관(19)을 가진 제1 영구적 링크를 통해 고전력 레이저 소스(5)에 연결된다. 이 도파관(19)은 파이버 피그테일, 단일의 짧은 광섬유일 수 있다. 이 도파관(19) 또는 파이버 피그테일은 고전력 레이저 소스(5)에서 기지국 삼중 모듈(18)로 제1 레이저 빔(6)을 공급한다.
원격국에서도 유사하게, 원격국 저전력 레이저 소스(12), 원격국 광학 인터페이스(15) 및 제2 원격국 광학 수신기(14)는 원격국 하우징(20) 내부에 배열되는 원격국 삼중 모듈(21)을 함께 형성한다. 이런 원격국 삼중 모듈(21)은 도파관(23)을 가진 제2 영구적 링크를 통해 제1 원격국 광학 수신기(13)에 연결된다. 이런 도파관(23)은 파이버 피그테일, 단일의 짧은 광섬유일 수 있다. 이런 도파관(23) 또는 파이버 피그테일은 원격국 삼중 모듈(21)에서 제1 원격국 광학 수신기(13)로 제1 레이저 빔(6)을 공급한다.
분리된 유닛들로서 고전력 레이저 소스(5)와 제1 원격국 광학 수신기(13)를 제조하고 피그테일 파이버들을 통해 기지국 삼중 모듈(18)과 원격국 삼중 모듈(21)을 각각 연결하는 이런 기계적 설계는 도 1에 예시된 것과 같은 일체화된 버전보다 구현하기가 더 쉽다. 기지국 하우징(17)과 원격국 하우징(20)은, 일체화된 버전의 기지국 삼중 모듈(18)이 고전력 레이저 소스(5)에 연결된 히트 싱크(16)의 크기에 의해 더 커지게 되기 때문에, 도 1의 일체화된 버전과 비교하여 더 콤팩트 할 것이다.
혼합 설계를 이용하는 것도 생각할 수 있다. 예를 들어, 기지국(3)을 위해 도 2의 '피그테일 버전'과, 원격국(4)을 위해 도 1의 '일체화된-버전', 또는 그 반대가 생각될 수 있다.
도 3을 지금 참조하면, 기지국(3)과 원격국(4)을 연결하는 광 도파관(2)을 통한 동시의 데이터 및 전력 전송을 위한 방법(100)을 나타내는 흐름도가 설명된다. 흐름도는, 기지국(3)에서 고전력 레이저 소스(5)로부터 제1 파장을 갖는 제1 레이저 빔(6)을 생성하는 단계(101), 기지국(3)에서 기지국 저전력 레이저 소스(7)로부터 제2 파장을 갖는 제2 레이저 빔(8)을 생성하는 단계(102), 제1 레이저 빔(6) 및 제2 레이저 빔(8)을 광 도파관(2)에 결합하는 단계(103), 기지국(3)으로부터 광 도파관(2)을 통해 원격국(4)으로 제1 레이저 빔(6) 상에서 전력을 전송하는 단계(104), 기지국(3)으로부터 광 도파관(2)을 통해 원격국(4)으로 제2 레이저 빔(8) 상에서 데이터를 전송하는 단계(105), 제1 레이저 빔(6)을 제1 원격국 광학 수신기(13)로 향하게 하고 제2 레이저 빔(8)을 제2 원격국 광학 수신기(14)로 향하게 하는 단계(106), 제1 원격국 광학 수신기(13)에서 기지국(3)으로부터 전력을 수신하는 단계(107), 제2 원격국 광학 수신기(14)에서 기지국(3)으로부터 데이터를 수신하는 단계(108), 원격국(4)에서 원격국 저전력 레이저 소스(12)로부터 제3 파장을 갖는 제3 레이저 빔(10)을 생성하는 단계(109), 제3 레이저 빔(10)을 광 도파관(2)에 결합하는 단계(110), 원격국(4)으로부터 광 도파관(2)을 통해 기지국(3)으로 제3 레이저 빔(10) 상에서 데이터를 전송하는 단계(111), 제3 레이저 빔(10)을 광 도파관(2)에서 기지국 광학 수신기(9)로 향하게 하는 단계(112), 및 기지국 광학 수신기(9)에서 원격국(4)으로부터 데이터를 수신하는 단계(113)를 나타내며, 제1, 제2 및 제3 파장들은 서로 별개이다.
본 발명이 구체적인 실시예들을 참조하여 설명되었으나, 본 설명은 제한적인 의미로 해석되도록 의도되지 않는다. 본 발명의 대안적인 실시예들뿐만 아니라, 개시된 실시예들의 다양한 변형들이 본 발명의 설명을 참조할 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백해질 것이다. 그러므로, 그런 변형들이 정의된 본 발명의 실시예들로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다는 것이 예상된다.
1 시스템
2 광 도파관
3 기지국
4 원격국
5 고전력 레이저 소스
6 제1 레이저 빔
7 기지국 저전력 레이저 소스
8 제2 레이저 빔
9 기지국 광학 수신기
10 제3 레이저 빔
11 기지국 광학 인터페이스
12 원격국 저전력 레이저 소스
13 제1 원격국 광학 수신기
14 제2 원격국 광학 수신기
15 원격국 광학 인터페이스
16 히트 싱크
17 기지국 하우징
18 기지국 삼중 모듈
19 도파관을 가진 제1 영구적 링크
20 원격국 하우징
21 원격국 삼중 모듈
23 도파관을 가진 제2 영구적 링크
24 장치들의 기지국 광학 배열
25 장치들의 원격국 광학 배열
26 제1 장치
27 제2 장치
28 제3 장치
29 제4 장치

Claims (14)

  1. 기지국(3)과 원격국(4) 사이에서의 광 도파관(2)을 통한 동시의 데이터 및 전력 전송을 위한 장치(1)로서,
    - 상기 기지국(3)과 상기 원격국(4)을 연결하기 위한 상기 광 도파관(2);
    - 상기 광 도파관(2)을 통해 데이터를 송수신하고 전력을 전송하기 위한 상기 기지국(3)으로서, 상기 기지국(3)은,
    ｏ 제1 파장에서 제1 레이저 빔(6)을 방출하기 위한 고전력 레이저 소스(5)로서, 상기 제1 레이저 빔(6)이 상기 기지국(3)에서 상기 원격국(4)으로의 전력 전송을 위해 사용되는, 고전력 레이저 소스(5),
    ｏ 제2 파장에서 제2 레이저 빔(8)을 방출하기 위한 기지국 저전력 레이저 소스(7)로서, 상기 제2 레이저 빔(8)이 상기 기지국(3)에서 상기 원격국(4)으로의 데이터 전송을 위해 사용되는, 기지국 저전력 레이저 소스(7),
    ｏ 제3 파장에서의 제3 레이저 빔(10)을 상기 원격국(4)으로부터 수신하기 위한 기지국 광학 수신기(9)로서, 상기 제3 레이저 빔(10)이 상기 원격국(4)에서 상기 기지국(3)으로의 데이터 전송을 위해 사용되는, 기지국 광학 수신기(9),
    ｏ 상기 제1 레이저 빔(6)과 상기 제2 레이저 빔(8)을 상기 광 도파관(2)에 동시에 결합하고, 상기 제3 레이저 빔(10)을 상기 광 도파관(2)에서 상기 기지국 광학 수신기(9)로 향하게 하기 위한 기지국 광학 인터페이스(11) - 상기 광 도파관(2)은 단일 광 도파관임 -
    를 포함하는 상기 기지국(3); 및
    - 상기 기지국(3)으로부터 상기 광 도파관(2)을 통해 데이터를 송수신하고 상기 전력을 수신하기 위한 상기 원격국(4)으로서, 상기 원격국(4)은
    ｏ 상기 원격국(4)에서 상기 기지국(3)으로 데이터 전송을 위해 적어도 상기 제3 레이저 빔(10)을 생성하기 위한 원격국 저전력 레이저 소스(12),
    ｏ 상기 기지국(3)으로부터 상기 제1 레이저 빔(6)을 수신하기 위한 제1 원격국 광학 수신기(13),
    ｏ 상기 기지국(3)으로부터 상기 제2 레이저 빔(8)을 수신하기 위한 제2 원격국 광학 수신기(14),
    ｏ 상기 제1 레이저 빔(6)을 상기 제1 원격국 광학 수신기(13)로 향하게 하는 동시에 상기 제2 레이저 빔(8)을 상기 제2 원격국 광학 수신기(14)로 향하게 하며, 상기 제3 레이저 빔(10)을 상기 광 도파관(2)에 결합하기 위한 원격국 광학 인터페이스(15)
    를 포함하는 상기 원격국(4)
    을 포함하고,
    상기 기지국 광학 인터페이스(11)는 장치들(24)의 기지국 광학 배열을 포함하고, 상기 원격국 광학 인터페이스(15)는 장치들(25)의 원격국 광학 배열을 포함하고, 각각의 장치(26, 27, 28, 29)는 선택적인 파장이 투과할 수 있고,
    - 장치들(24)의 상기 기지국 광학 배열은,
    ｏ 상기 제1 레이저 빔(6)이 투과할 수 있고 상기 제3 레이저 빔(10)을 반사하는 제1 장치(26)로서, 상기 제1 레이저 빔(6)이 상기 광 도파관(2)에 결합되고, 상기 광 도파관(2)으로부터의 상기 제3 레이저 빔(10)이 상기 기지국 광학 수신기(9)를 향해 반사되도록 배열되는, 제1 장치(26);
    ｏ 상기 제1 레이저 빔(6) 및 상기 제3 레이저 빔(10)이 투과할 수 있고 상기 제2 레이저 빔(8)을 반사하는 제2 장치(27)로서, 상기 제1 레이저 빔(6)이 상기 광 도파관(2)에 결합되고, 상기 제3 레이저 빔(10)이 상기 제2 장치(27)를 통과해서 상기 제1 장치(26)를 향하고, 상기 제2 레이저 빔(8)이 반사되어 상기 광 도파관(2)에 결합되도록 배열되는, 제2 장치(27)
    를 포함하고,
    - 장치들(25)의 상기 원격국 광학 배열은,
    ｏ 상기 제1 레이저 빔(6) 및 상기 제3 레이저 빔(10)이 투과할 수 있고 상기 제2 레이저 빔(8)을 반사하는 제3 장치(28)로서, 상기 제1 레이저 빔(6)이 상기 제3 장치(28)를 통과한 후 제4 장치(29)로 향하고, 상기 제3 레이저 빔(10)이 상기 광 도파관(2)에 결합되고, 상기 광 도파관(2)으로부터의 상기 제2 레이저 빔(8)이 상기 제2 원격국 광학 수신기(14)를 향해 반사되도록 배열되는, 제3 장치(28);
    ｏ 상기 제1 레이저 빔(6)이 투과할 수 있고 상기 제3 레이저 빔(10)을 반사하는 상기 제4 장치(29)로서, 상기 제1 레이저 빔(6)이 상기 제1 원격국 광학 수신기(13)로 향하고, 상기 제3 레이저 빔(10)이 상기 제3 장치(28)를 향해 반사되도록 배열되는, 상기 제4 장치(29)
    를 포함하고,
    상기 제1, 제2 및 제3 파장들은 서로 별개인, 장치(1).
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 원격국 광학 수신기(13)는 상기 제1 레이저 빔(6)으로부터 수신된 상기 전력을 전기 에너지로 변환하기 위한 광기전성 전력 변환기를 포함하는, 장치(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기지국 광학 수신기(9), 상기 제1 원격국 광학 수신기(13) 및 상기 제2 원격국 광학 수신기(14)는 포토다이오드들인, 장치(1).
  4. 제1항에 있어서, 적어도 상기 제3 레이저 빔(10)을 생성하기 위한 상기 기지국 저전력 레이저 소스(7) 및/또는 상기 원격국 저전력 레이저 소스(12)는 수직-캐비티 표면-방출 레이저(vertical-cavity surface-emitting laser)인, 장치(1).
  5. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고전력 레이저 소스(5)는 상기 고전력 레이저 소스(5)로부터 열을 방출하기 위해 연결되는 히트 싱크(16)를 갖는, 장치(1).
  6. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기지국 저전력 레이저 소스(7), 상기 기지국 광학 수신기(9), 상기 기지국 광학 인터페이스(11) 및 상기 고전력 레이저 소스(5)는 기지국 하우징(17) 내부에 배열되는, 장치(1).
  7. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기지국 저전력 레이저 소스(7), 상기 기지국 광학 인터페이스(11) 및 상기 기지국 광학 수신기(9)는 기지국 하우징(17) 내부에 배열되는 기지국 삼중 모듈(18)을 함께 형성하고, 상기 고전력 레이저 소스(5)는 상기 제1 레이저 빔(6)을 상기 기지국 삼중 모듈(18)에 공급하기 위한 도파관(19)을 갖는 제1 영구적 링크를 통해 상기 기지국 삼중 모듈(18)에 연결되는, 장치(1).
  8. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원격국 저전력 레이저 소스(12), 상기 원격국 광학 인터페이스(15), 상기 제1 원격국 광학 수신기(13) 및 상기 제2 원격국 광학 수신기(14)는 원격국 하우징(20) 내부에 배열되는, 장치(1).
  9. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원격국 저전력 레이저 소스(12), 상기 원격국 광학 인터페이스(15) 및 상기 제2 원격국 광학 수신기(14)는 원격국 하우징(20) 내부에 배열되는 원격국 삼중 모듈(21)을 함께 형성하고, 상기 제1 원격국 광학 수신기(13)는 상기 제1 레이저 빔(6)을 상기 원격국 삼중 모듈(21)에 공급하기 위한 도파관(23)을 갖는 제2 영구적 링크를 통해 상기 원격국 삼중 모듈(21)에 연결되는, 장치(1).
  10. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 파장은 808nm 또는 940nm이고, 상기 제2 파장은 1310nm이고, 상기 제3 파장은 850nm인, 장치(1).
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서, 상기 장치들(26, 27, 28, 29) 각각은 미러, 필터 또는 렌즈인, 장치(1).
  13. 기지국(3)과 원격국(4)을 연결하는 광 도파관(2)을 통한 동시의 데이터 및 전력 전송을 위한 방법(100)으로서,
    장치들(24)의 기지국 광학 배열을 포함하는 기지국 광학 인터페이스(11)를 갖는 상기 기지국(3)을 제공하고, 장치들(25)의 원격국 광학 배열을 포함하는 원격국 광학 인터페이스(15)를 갖는 상기 원격국(4)을 제공하는 단계 - 각각의 장치(26, 27, 28, 29)는 선택적인 파장이 투과 가능함 -;
    - 상기 기지국(3)에서 고전력 레이저 소스(5)로부터 제1 파장을 갖는 제1 레이저 빔(6)을 생성하는 단계(101);
    - 상기 기지국(3)에서 기지국 저전력 레이저 소스(7)로부터 제2 파장을 갖는 제2 레이저 빔(8)을 생성하는 단계(102);
    - 상기 제1 레이저 빔(6) 및 상기 제2 레이저 빔(8)을 상기 광 도파관(2)에 결합하는 단계(103) - 상기 광 도파관(2)은 단일 광 도파관임 -;
    - 상기 기지국(3)으로부터 상기 광 도파관(2)을 통해 상기 원격국(4)으로 상기 제1 레이저 빔(6) 상에서 전력을 전송하는 단계(104);
    - 상기 기지국(3)으로부터 상기 광 도파관(2)을 통해 상기 원격국(4)으로 상기 제2 레이저 빔(8) 상에서 데이터를 전송하는 단계(105);
    - 상기 제1 레이저 빔(6)을 제1 원격국 광학 수신기(13)로 향하게 하고 상기 제2 레이저 빔(8)을 제2 원격국 광학 수신기(14)로 향하게 하는 단계(106);
    - 상기 제1 원격국 광학 수신기(13)에서 상기 기지국(3)으로부터 상기 전력을 수신하는 단계(107);
    - 상기 제2 원격국 광학 수신기(14)에서 상기 기지국(3)으로부터 상기 데이터를 수신하는 단계(108);
    - 상기 원격국(4)에서 원격국 저전력 레이저 소스(12)로부터 제3 파장을 갖는 제3 레이저 빔(10)을 생성하는 단계(109);
    - 상기 제3 레이저 빔(10)을 상기 광 도파관(2)에 결합하는 단계(110);
    - 상기 원격국(4)으로부터 상기 광 도파관(2)을 통해 상기 기지국(3)으로 상기 제3 레이저 빔(10) 상에서 데이터를 전송하는 단계(111);
    - 상기 제3 레이저 빔(10)을 상기 광 도파관(2)에서 기지국 광학 수신기(9)로 향하게 하는 단계(112); 및
    - 상기 기지국 광학 수신기(9)에서 상기 원격국(4)으로부터 상기 데이터를 수신하는 단계(113)
    를 포함하고,
    상기 제1, 제2 및 제3 파장들은 서로 별개이고,
    - 장치들(24)의 상기 기지국 광학 배열은,
    ｏ 상기 제1 레이저 빔(6)이 투과할 수 있고 상기 제3 레이저 빔(10)을 반사하는 제1 장치(26)로서, 상기 제1 레이저 빔(6)이 상기 광 도파관(2)에 결합되고, 상기 광 도파관(2)으로부터의 상기 제3 레이저 빔(10)이 상기 기지국 광학 수신기(9)를 향해 반사되도록 배열되는, 제1 장치(26);
    ｏ 상기 제1 레이저 빔(6) 및 상기 제3 레이저 빔(10)이 투과할 수 있고 상기 제2 레이저 빔(8)을 반사하는 제2 장치(27)로서, 상기 제1 레이저 빔(6)이 상기 광 도파관(2)에 결합되고, 상기 제3 레이저 빔(10)이 상기 제2 장치(27)를 통과해서 상기 제1 장치(26)를 향하고, 상기 제2 레이저 빔(8)이 반사되어 상기 광 도파관(2)에 결합되도록 배열되는, 제2 장치(27)
    를 포함하고,
    - 장치들(25)의 상기 원격국 광학 배열은,
    ｏ 상기 제1 레이저 빔(6) 및 상기 제3 레이저 빔(10)이 투과할 수 있고 상기 제2 레이저 빔(8)을 반사하는 제3 장치(28)로서, 상기 제1 레이저 빔(6)이 상기 제3 장치(28)를 통과한 후 제4 장치(29)로 향하고, 상기 제3 레이저 빔(10)이 상기 광 도파관(2)에 결합되고, 상기 광 도파관(2)으로부터의 상기 제2 레이저 빔(8)이 상기 제2 원격국 광학 수신기(14)를 향해 반사되도록 배열되는, 제3 장치(28);
    ｏ 상기 제1 레이저 빔(6)이 투과할 수 있고 상기 제3 레이저 빔(10)을 반사하는 상기 제4 장치(29)로서, 상기 제1 레이저 빔(6)이 상기 제1 원격국 광학 수신기(13)로 향하고, 상기 제3 레이저 빔(10)이 상기 제3 장치(28)를 향해 반사되도록 배열되는, 상기 제4 장치(29)
    를 포함하는, 방법(100).
  14. 제13항에 있어서, 상기 기지국(3)으로부터 상기 광 도파관(2)을 통해 상기 원격국(4)으로 상기 제1 레이저 빔(6) 상에서 전력을 전송하는 단계(104), 상기 기지국(3)으로부터 상기 광 도파관(2)을 통해 상기 원격국(4)으로 상기 제2 레이저 빔(8) 상에서 데이터를 전송하는 단계(105), 및 상기 원격국(4)으로부터 상기 광 도파관(2)을 통해 상기 기지국(3)으로 상기 제3 레이저 빔(10) 상에서 데이터를 전송하는 단계(111)는 동시에 발생하는, 방법(100).
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