KR101882966B1 - 파장가변필터를 이용한 광수신기 및 광수신방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래 열전소자를 이용하여 파장 가변을 시키는 경우, 파장가변속도의 제약을 해결하기 위해서 창안된 발명으로,
선택적으로 가변이 가능한 소정의 파장을 가지는 광을 투과 또는 반사시키는 파장가변필터부, 상기 파장가변필터부의 적어도 하나의 면에 접촉되어 있는 발열부, 상기 파장가변필터부의 적어도 일부분에 접촉되어 있고, 상기 파장가변필터부를 지지하여 고정하며, 소정의 열전달률을 가지는 분리부, 상기 분리부와 접촉되어 있고, 상기 파장가변필터부와 분리되어 있는 몸체부를 포함하며, 상기 발열부의 온도에 의해서 상기 파장가변필터부의 파장이 결정되어 지는 것을 특징으로 하는 파장가변필터부를 포함하는 장치에 관한 발명이다.
상기 방법을 이용하면, 열적으로 파장가변필터부가 분리가 되어, 온도가 변화하는 부피가 줄어들게 되고, 이로 인해서 빠른 속도의 발열/방열을 할 수 있어서 파장가변속도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

파장가변필터를 이용한 광수신기 및 광수신방법{OPTICAL RECEIVER AND RECEIVING METHOD USING WAVELENGTH TUNABLE FILTER}

본 발명의 기술분야는 복수의 파장을 가지는 채널에서, 소정의 파장을 가지는 채널을 파장가변필터를 이용하여 수신하는 장치 및 파장가변방법, 특히 빛을 소정의 파장에 의해서 채널이 나뉘고, 채널별 파장은 등간격이며, 복수의 채널을 동시에 전송하기 위한 파장분할 다중화방식 시스템에서 파장가변필터를 이용하여 특정 파장을 가지는 채널을 분리하는 수신하기 위한 광수신장치 및 광수신방법에 관한 것이다.

근래에 들어 스마트폰 등의 동영상 서비스를 비롯하여 통신 용량이 매우 큰 통신 서비스들이 출시되고 있다. 이에 따라 종래의 통신 용량을 대폭적으로 증가시킬 필요가 대두 되고 있는데, 이러한 통신 용량 증가 방법의 하나로 이미 종래에 포설되어 있는 광섬유를 이용하는 파장분할 다중화방식(Wavelength Division Multiplexing, WDM) 방식의 통신 방식이 채택되고 있다. 상기 WDM은 파장이 서로 다른 레이저 빛들이 서로 간섭하지 않아 하나의 광섬유를 통하여 동시에 여러 가지 파장의 빛 신호를 전송하여도 신호 간에 간섭이 없는 현상을 이용한 것으로, 하나의 광섬유로 여러 파장의 빛을 동시에 전송하는 방식을 말한다.

현재 세계적으로 NG-PON2(Next Generation - Passive Optical Network version 2)라는 규격이 합의되고 있으며, 이러한 NG-PON2 규격에는 전화국에서 가입자로의 하향 광신호로 4채널 또는 8채널의 파장을 설정하고 있다. 이러한 채널의 파장 간격은 50GHz, 100GHz, 또는 200GHz으로 등간격으로 파장 간격을 설정하고 있다.

이러한 NG-PON2 규격에서 하나의 가입자는 하나의 파장을 선택하여 광수신을 하여야 하며, 이러한 파장의 분리는 파장을 분리하는 고정 장치로 특정한 파장의 채널 광신호를 광 수신기에 입력시킴으로써 하향 광신호를 수신하는 방법이 가능하다. 그러나 이러한 고정된 파장을 특정한 광섬유로 분리하고, 특정 광섬유에 결합된 파장의 종류에 관계없이 광수신을 하는 형태의 광 수신기는 광선로 할당이 동적으로 이루어지지 않아 광선로의 관리에 어려움이 있어 왔다.

최근, 초고화질의 대용량 동영상 통신이 주된 통신 내용으로 변화하고 있고, 미국 등에서는 차세대 광통신망을 선점하기 위한 경쟁이 벌어지고 있으며, 이러한 경쟁에는 Comcast등의 cable 업체와, Google등의 인터넷 업체, Verizon등의 통신 업체가 모두 광통신을 기반으로 경쟁하기 시작하였고, 미국의 Comcast는 동영상을 위주로한 서비스를 하기 위해 고속 광가입자망을 미국 전역에서 증설하기 시작하였으며, Google은 무료 서비스로 시범 서비스를 하던 Google fiber를 유료로 전환하여 본격적인 광통신망 확충에 나서고 있으며, 미국의 Verizon은 이러한 cable 업체와 인터넷 업체의 공세에 맞서 세계에서 가장 빠른 네트웍인 하향 40Gbps/ 상향 10Gbps급의 TWDM-PON(Time-wavelength division multiplexing)기술을 상용화하고 있다.

일본의 NTT는 일본의 Oki와 더불어 2018년에 하향 40Gbps/ 상향 40Gbps급의 TWDM-PON 기술을 도입을 하려 하고 있으며, 중국 또한 하향 40Gbps/ 상향 40Gbps급의 TWDM-PON을 도입을 진행하고 있다.

이와같이 전세계의 가입자망은 고도의 AR(Augmented Reality) VR(Virtual Reality)등 폭주하는 데이터 트래픽을 기존에 포설된 광섬유로 서비스하기 위해 대폭적인 data traffic이 요구되며, 이를 위하여 광섬유의 효율화를 극대화할수 있는 TWDM-PON(시간-파장 다중화) 기술의 채택 가능성이 매우 높다.

TWDM-PON 방식에서는 하나의 4개의 국사쪽 광모듈과 이에 대응하는 수많은 가입자의 광모듈(1:32 또는 1:64)이 연동된다. 가입자의 광수신모듈은 0.8nm(100GHz@1550nm)의 파장간격을 가지는 채널중에서 지정된 파장에 대해 자신이 통신할 파장을 가변하여 선정하여야 하며, 이러한 파장 가변의 속도는 시스템의 적용에 매우 큰 영향을 미친다. 현재 일반 가입자의 경우 광송수신이 간헐적으로 이루어지기 때문에 1sec의 파장 가변 시간이면 충분한 파장 가변 시간이 되나, mobile backhaul용등 네트웍에서는 채널간 전환속도를 50msec로 규정하고 있다.

종래 본 출원인이 출원한 특허에서는 열전소자를 이용하여 파장 가변을 시키는 경우에는 채널간 파장 변화 시간을 100msec 이내로 줄이기 어려운 측면이 있다. 즉, 4채널을 사용하는 경우에는 최소 300ms가 필요하다.

즉, 종래 열전소자만을 사용하는 경우에는 앞서 언급한 50ms 내에 채널변경을 해야 하는 규격을 만족할 수 없는 문제점이 있다.

다른 한면, TWDM-PON과 같은 가입자망에 사용하는 경우에는 광송수신기들이 규격화된 TO-CAN 타입 형을 사용한다. TO-CAN 타입은 크기가 매우 작아서, 시스템 내에서 차지하는 부피가 적은 장점이 있지만, 내부에 광부품들을 패키징 하거나 어셈블리하는 것에는 굉장히 제약 사항이 많다.

미국특허 US 6,985,281호 (2006.01.10.) 대한민국 10-2015-0060240 (2015.04.29.)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 문제점, 즉 빠른 속도로 파장을 가변하여 채널을 변경할 수 있는 장치, 특히 수신기 및 수신방법을 제공하는 것이다.

또한, 특정한 채널 정보를 광수신기가 파장가변필터부의 온도가 아닌 발열부의 소모전력량을 이용하여 알 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로 투과 또는 반사되는 광의 파장이 가변되는 파장가변필터부를 포함하는 TO-CAN형 광수신기는 선택적으로 가변이 가능한 소정의 파장을 가지는 광을 투과 또는 반사시키는 파장가변필터부; 상기 파장가변필터부를 투과한 광을 집광시키는 렌즈부; 상기 렌즈부에 의해서 집광된 빛을 수광하는 포토다이오드; 상기 파장가변필터부의 적어도 하나의 면에 접촉되어 있는 발열부; 상기 파장가변필터부의 일부분에만 접촉되어 있고, 상기 파장가변필터부를 지지하여 고정하며, 소정의 열전달률을 가지는 분리부; 상기 분리부와 접촉되어 있고, 상기 파장가변필터부와 분리되어 있는 몸체부를 포함하며; 상기 분리부의 상면은 상기 파장가변필터부에 결합되어 있고, 상기 분리부의 하면은 상기 몸체부에 결합되어 있어서, 상기 파장가변필터부의 상기 일부분이 상기 분리부에 의해 지지되어, 상기 몸체부에 외팔보형상으로 결합되고, 상기 발열부의 온도에 의해서 상기 파장가변필터부의 파장이 결정되어 지고, 상기 파장가변필터부의 상기 일부분을 제외한 부분에서 상기 광이 투과 또는 반사되며, 상기 분리부에 의해서 상기 파장가변필터부의 온도와 상기 몸체부의 온도가 소정의 온도차를 갖는 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로, 상기 파장가변필터부는 실리콘 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로, 상기 분리부는 열전달률이 20W/cm·℃보다 낮은 것을 특징으로 하며, 상기 분리부는 유리, 쿼츠(Quartz) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다..

다른 실시예로, 상기 몸체부는 금속, 실리콘, 질화알루미늄 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로 상기 몸체부는 열전소자인 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로 투과 또는 반사되는 광의 파장이 가변되는 파장가변필터부, 상기 파장가변필터부의 적어도 하나의 면에 접촉되어 있는 발열부 및 상기 파장가변필터부의 적어도 일부분에 접촉되어 있고, 상기 파장가변필터부를 지지하여 고정하며, 소정의 열전달률을 가지는 분리부, 상기 분리부와 접촉되어 있고, 상기 파장가변필터부와 분리되어 있는 몸체부를 포함를 장치의 파장을 가변하는 방법은 상기 파장가변필터부의 중심파장을 장파장으로 옮길 때에는, 발열부에 소정의 전력을 제공하는 단계, 발열부의 열에 의해서 파장가변필터부의 온도를 상승시키는 단계, 소정의 시간 후 옮겨지는 파장에 대응되는 제1 전력으로 발열부에 제공되는 전력량을 유지하는 단계를 포함하고; 상기 파장가변필터부의 중심파장을 단파장으로 옮길 때에는, 발열부에 제공되는 전력을 멈추는 단계, 파장가변필터부의 온도를 낮추는 단계; 소정의 시간 후에 옮겨질 파장에 대응되는 제2 전력으로 발열부에 제공되는 전력량을 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로, 상기 소정의 전력은 상기 제1전력과 동일하거나 더 큰 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로, 상기 몸체부는 열전소자이며, 상기 열전소자의 온도를 제3온도로 고정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로, 상기 파장가변필터부의 온도를 낮추는 단계는 상기 열전소자의 온도를 낮추는 단계, 소정의 시간 후에 상기 제3온도로 열전소자의 온도로 다시 높이는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로, 장파장 또는 단파장으로 옮길 때, 옮겨질 파장에 대응되는 상기 제1전력 또는 제2전력으로 발열부에 제공되는 전력량을 유지하는 단계는 상기 제1전력 또는 제2전력을 미세하게 변화하여, 투과 또는 반사되는 빛의 파워가 가장 높은 전력을 찾고, 찾아진 전력을 유지하는 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로 소정의 파장으로 채널이 나뉘고, 채널별 파장은 등간격이며, 복수의 채널을 동시에 전송하기 위한 파장분할 다중화방식 시스템에 사용되는 장치는 상기 채널을 선택하기 위해 가변이 가능한 소정의 파장을 가지는 광을 투과 또는 반사시키는 파장가변필터부를 포함하고, 상기 파장가변필터부는 소정의 자유분광너비를 가지며, 상기 자유분광너비는 상기 복수의 채널의 전체 대역폭보다 큰 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로, 상기 장치는 소정의 전력을 제공하여 발열되는 발열부를 더 포함하고, 상기 파장가변필터부는 발열부에 의해서 파장이 가변되어 소정의 채널을 선택하고, 상기 채널을 선택함에 소비된 전력량 증감폭이 등간격이 아닌 지점이 하나 있는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로 복수의 채널의 전체 대역폭보다 큰 소정의 자유분광너비를 가지는 파장가변필터부를 가변하여 소정의 채널을 수신하는 방법은 소정의 전력량을 이용하여 상기 파장가변필터부에 열을 공급하는 단계; 상기 파장가변필터부의 중심파장을 변경하는 단계; 변경된 중심파장에 의해서 소정의 채널을 수신하는 단계; 상기 소정의 전력량이 채널을 하나 변경할 때 필요한 전력량보다 일정 값 이상으로 클 경우, 수신되는 채널을 특정 채널로 인식하는 단계를 포함하는 소정의 채널을 수신하는 방법.

본 발명의 제1 효과는 분리부를 사용함으로써 파장가변필터부가 열적으로 분리되어 있어서, 발열부에 의해서 발열 또는 방열되는 부피가 줄어들어서 빠른 속도로 파장가변필터부의 파장을 가변할 수 있다.

본 발명의 제2 효과는 몸체부를 열전소자로 사용함으로써 외부온도의 변화에도 영향없이 빠른 속도로 파장가변필터부의 파장을 가변할 수 있다.

본 발명의 제3 효과는 파장을 가변하기 위한 발열부의 구조에 의해서 온도의 균일성을 높일 수 있다.

본 발명의 제4 효과는 빠른 방열 구조를 제안함으로써, 빠르게 방열하여 파장을 빠르게 가변할 수 있다.

본 발명의 제5 효과는 TO-CAN 타입에 패키징이 가능한 구조를 제안함으로써, 소자를 소형화할 수 있다.

본 발명의 제6 효과는 채널을 발열부의 전력량으로만 알 수 있어서, 별도의 채널을 확인하기 위한 물리적 구성요소가 필요하지 않다.

도 1 본 발명의 제1실시예
도 2 본 발명의 파장가변필터부의 일 실시예
도 3 본 발명의 제2실시예
도 4 종래 파장가변필터부의 주파수 특성
도 5 본 발명에서 제안하는 파장가변필터부의 주파수 특성
도 6 본 발명에저 제안하는 파장가변필터부를 이용할 경우 채널을 확인 하는 알고리즘
도 7 본 발명의 제3 실시예
도 8 본 발명의 제3 실시예의 파장가변필터부의 주파수 특성
도 9 본 발명의 제3 실시예의 파장가변필터부의 일 실시예
도 10 열전소자 또는 발열부의 방열 시 온도와 시간 간의 관계

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 파장가변필터를 이용한 광수신기 및 광수신방법에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 광수신기의 제1 실시예에 대한 도면이다.

광수신기(100)는 스템베이스(110), 파장가변필터부(120), 분리부(130), 몸체부(140), 렌즈부(150), 포토다이오드(160), 발열부(170)를 포함한다. 언급한 소자(110~160) 외에도 광수신기(100)를 구성하기 위한 다양한 구성요소 및 결합특징은 통상의 기술자에게 주지/관용 구성 및 특징으로 본 설명 및 내용에서는 제외하도록 한다.

빛은 파장가변필터부(120)로 입력되고, 파장가변필터부(120)는 통과할 수 있는 파장의 빛만 투과시킨다. 본 실시예에서는 투과시키는 경우에 대해서만 언급하지만, 광수신기와 파장가변필터부(120)의 구조 상 반사되는 구조의 경우에도 본 실시예의 본 기술적 특징을 적용할 수 있다.

상기 투과된 빛은 렌즈부(150)에 의해서 포토다이오드(160)에 수광되어 진다. 렌즈부(150)는 포토다이오드(160)과 파장가변필터부(120)의 사이에 위치하며, 이 같은 구조는 TO-CAN 타입 구조에서 공간 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

상기 발열부(170)는 파장가변필터부(120)의 일부분의 일면에 접촉된다. 상기 발열부(170)는 저항성분을 가지는 구성요소를 포함하고, 특히 칩저항 또는 크롬저항을 포함할 수 있다. 상기 발열부(170)는 파장가변필터부(120)의 상면 및/또는 후면에 열이 전달되도록 결합된다. 결합하는 방법은 저항성부의 구성요소를 상기 파장가변필터부에 올려놓는 방법이 있을 수 있고, 금속증착방법으로 파장가변필터부의 상면 또는 하면 또는 상면과 하면에 코팅하여 구성할 수도 있다. 또한, 파장가변필터부(120)를 제작할 때, 필터 내부에 발열부(170)를 공정을 통해서 위치시킬 수도 있다.

도 2는 파장가변필터부(120)에 발열부(170)를 접촉시키는 일 실시예에 대한 도면이다. 파장가변필터부(120) 상면에 크롬으로 된 저항체를 둘레방향으로 구성하고, 상기 발열부(170)의 일부분에 전원을 연결할 수 있는 패드를 형성하도록 한다. 이러한 구조로 발열부(170)를 형성하면 파장가변필터부(120)의 전면에 열을 골고루 빠르게 전달하기 위함이다.

도면에는 도시되어 있지 않지만, 발열부(170)를 상면에 구성하지 않고, 하면에 구성할 수도 있다. 하면에 발열부(170)를 형성하면 필터의 두께 방향으로 온도가 더 균일한 효과를 가지게 된다.

도 1의 파장가변필터부(120)는 박막형태의 실리콘 필터를 포함할 수 있다. 통상 실리콘의 온도특성은 0.08nm/℃ 이다. 즉 1℃ 를 높이면, 파장가변필터부(120)의 필터 중심파장이 장파장으로 0.08nm(10GHz@1550nm) 이동하게 된다. 즉 발열부(170)를 이용하여 필터의 온도를 소정의 온도로 맞춰주면, 파장가변필터부(120)의 중심파장을 원하는 파장으로 세팅할 수 있다.

상기 파장가변필터부(120)는 분리부(130)를 통해서, 몸체부(140)에 외팔보형상으로 결합되고, 지지되어 진다. 상기 분리부(130)는 파장가변필터부(120)의 일부분에 접촉되어 결합되고, 상기 분리부(130)의 접촉되어 있는 부분이 아닌 다른 부분이 몸체부(140)에 접촉되어 결합되어 진다. 예를 들어, 도 1처럼 분리부(130)의 상면은 파장가변필터부(120)의 일면에 결합되어 있고, 분리부(130)의 하면은 몸체부(140)에 결합되어 있게 된다. 분리부(130)이 결합되어지는 부분은 하나의 면일 수도 있고, 복수의 면일 수도 있다. 다만, 결합되는 파장가변필터부(120)쪽 면과 몸체부(140)쪽 면이 서로 달라야 한다.

상기 몸체부(140)는 금속, 실리콘, 질화알루미늄 중 적어도 하나를 포함하여 구성되어 진다. 단, 상기 몸체부(140)을 구성하는 것은 분리부(130)보다 열전도율이 높은 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 분리부(130)는 열저항이 커서 낮은 열전달률을 가져야 한다. 분리부(130)의 열전달률이 20W/cm·℃이하이면 된다. 바람직하게는 5W/cm·℃이하인 것이 좋다. 상기 분리부(130)을 구성할 수 있는 물질로는 Al2O3, 글라스, 쿼츠(Quartz)가 대표적이고, 셋 중에서는 글라스를 사용하는 것이 가장 좋다. 상기 분리부는 언급된 물질 들 중 적어도 어느 하나를 포함하면 된다.

상기 분리부(130)를 사용하는 목적은 파장가변필터부(120)와 다른 구성요소들과 열적으로 분리하기 위함이다. 열적으로 분리를 하게 되면, 발열 및 방열을 하는 부분의 부피(본 발명에서는 파장가변필터부만이 이 부피에 해당 됨)가 줄어들어서, 빠른 응답속도를 가질 수 있다.

상기 분리부(130)가 존재하는 경우에는 발열부(170)에 의해서 온도가 변화하는 것은 파장가변필터부(120)가 대부분이 된다. 하지만, 분리부(130)가 없는 경우에는 발열부(170)에 의해서 온도가 변화하는 부분은 파장가변필터부(120)가 열적으로 연결되어 있는 모든 부분이 된다. 즉, 분리부(130)가 없으면, 발열부(170)에서 발생한 열은 파장가변필터부(170)에 의해서 몸체부(140), 스템베이스(110), 외부 패키징으로 전달이 되기 때문에, 파장가변필터부(120)에 정확한 온도를 제공할 수 없다.

또한, 외부 온도변화 때문에 분리부(130)없이 발열부만으로는 정확한 파장가변필터부(120)의 온도를 제어는 굉장히 어렵다.

상기 분리부(130)로 열적으로 분리된 파장가변필터부(120)의 온도 제어는 장파장 쪽의 채널로 필터의 파장을 옮기고 싶을 때는 발열부(170)에 전력을 공급하여 열을 발생시켜 파장가변필터부(120)의 온도를 상승시킨다. 반대로 단파장 쪽으로 채널로 필터의 파장을 옮기고 싶을 때는 발열부(170)의 전력의 공급을 멈춘다. 통상 TEC와 같은 열전소자를 이용하는 경우보다 발열소자를 사용하는 경우에는 온도를 낮추는 속도가 낮을 것이라 생각할 수도 있지만, 상기 분리부(130)에 의해서 파장가변필터부(120)만 온도가 올라가 있는 상태이고, 파장가변필터부(120)의 부피는 굉장히 적기 때문에, 자연적 방열이 매우 빠른 속도로 이루어진다. 즉 종래 TEC를 사용하여 하는 경우보다 빠른 속도로 온도를 낮출 수 있다.

통상 발열부(170)에서 발생되는 열은 공급되는 전력량에 비례한다. 따라서, 파장가변필터부(120)의 온도를 직접적으로 측정하지 않아도, 발열부(170)에서 발생되는 열과 파장가변필터부(120)의 투과되는 파장의 정보를 이용하여 파장가변필터부(120)의 온도를 알 수 있고 이를 DB화하여 파장가변필터부(120)를 제어할 수 있다.

제1실시예로 파장가변필터부(120)의 온도를 제어하는 방법은 다음과 같다.

몸체부(140)의 온도(T1)와 발열부(170)에 의한 파장가변필터부(120)의 온도(T2)는 분리부(130)에 의해서 온도차이(Td)가 생긴다. 파장가변필터부(120)의 중심파장은 발열부(170)의 온도에 의해서 결정되어 지고, Td는 채널에 따라서 변화하게 된다.

앞서 설명한 바와 같이 채널을 장파장 쪽으로 선택하기 위해서는 온도를 높이면 되므로, 발열부(170)의 온도를 올려서 파장가변필터부(120)의 온도를 상승시키고, 채널을 단파장쪽으로 선택하기 위해서는 발열부(170)를 끄고, 파장가변필터부(120)의 온도를 낮춘다. T1의 온도가 변하게 되면, T2의 온도변화도 미세하게 있다. 이럴 때는 파장고정방식(후술)을 이용하여 제어하도록 하는 것이 바람직하다.

T2의 온도를 낮출 때는 자연적으로 낮추는 방식이지만, 분리부(130)에 의해서 열적으로 거의 분리되어 발열된 부분과 방열된 부분의 부피가 굉장히 적허서 빠른속도로 온도가 떨어지게 된다. 또한, 현재 실험적으로 빠른 냉각속도를 위해서 상기 Td는 최소 60~70도 이상이 되는 것이 바람직하다. 하지만 상기 바람직한 온도는 구성요소들의 온도 특성 및 외부환경 등을 고려해서 변경되어 질 수 있다.

제1실시예를 통해서도, 빠른 속도의 파장 가변이 가능한 파장가변필터부(120)를 포함하는 광수신기 및 광수신방법을 구현할 수 있다. 하지만, 제1 실시예는 분리부(130)가 열을 분리시켰더라도, 완전히 분리가 되지 않고 있기 때문에, 발열부(170)를 계속 제어해야 하고, 외부 온도 등의 영향에 대해 정확한 파장을 유지하기 위해서 정밀한 제어가 필요하다.

도 3은 제2 실시예이다.

광수신기(200)는 스템베이스(210), 파장가변필터부(220), 분리부(230), 몸체부(240), 렌즈부(250), 포토다이오드(260), 발열부(270)를 포함한다. 언급한 소자(210~260) 외에도 광수신기(200)를 구성하기 위한 다양한 구성요소 및 결합특징은 통상의 기술자에게 주지/관용 구성 및 특징으로 본 설명 및 내용에서는 제외하도록 한다.

제1실시예와 동일하게 빛은 파장가변필터부(220)로 입력되고, 파장가변필터부(220)는 통과할 수 있는 파장의 빛만 통과/투과시킨다. 본 실시예 또한 투과시키는 경우에 대해서만 언급하지만, 광수신기와 파장가변필터부(220)의 구조 상 반사되는 구조도 본 기술적 특징을 적용할 수 있다.

상기 투과된 빛은 렌즈부(250)에 의해서 포토다이오드(260)에 수광되어 진다. 렌즈부(250)는 포토다이오드(260)과 파장가변필터부(220)의 사이에 위치하며, 이 같은 구조는 TO-CAN 타입 구조에서 공간 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

상기 발열부(270)는 제1실시예와 동일하게 파장가변필터부(220)의 일부분의 일면에 접촉된다. 상기 발열부(270)는 칩저항 또는 크롭저항으로 구성할 수 있다. 상기 발열부(270)는 파장가변필터부(220)의 상면 및/또는 후면에 열이 전달되도록 구성한다. 구성은 저항을 올려높는 방법이 있을 수 있고, 금속증착방으로 코팅하여 구성할 수도 있다. 또한, 파장가변필터부(220)를 제작할 때, 필터 내부에 발열부(270)를 공정을 통해서 위치시킬 수도 있다. 발열부(270)이 형성되는 특징은 제1실시예에서 언급한 도2와 동일하게 구성되어 진다.

파장가변필터부(220)는 제1실시예와 마찬가지로 실리콘 필터를 이용하여 구성할 수 있다. 통상 실리콘의 온도특성은 0.08nm/℃ 이다. 즉 1℃ 를 높이면, 파장가변필터부(220)의 필터 중심파장이 장파장으로 0.08nm(10GHz@1550nm) 이동하게 된다. 발열부(270)를 이용하여 필터의 소정의 온도를 맞춰주면, 파장가변필터부(220)의 중심파장을 원하는 파장으로 세팅할 수 있다.

상기 파장가변필터부(220)는 분리부(230)를 통해서, 몸체부(240)에 결합되고, 지지되어 진다. 상기 분리부(230)는 파장가변필터부(220)의 일부분에 접촉되어 결합되고, 상기 분리부(230)의 접촉되어 있는 부분이 아닌 다른 부분이 몸체부(240)에 접촉되어 결합되어 진다. 예를 들어, 도 3처럼 분리부(230)의 상면은 파장가변필터부(220)의 일면에 결합되어 있고, 분리부(230)의 하면은 몸체부(240)에 결합되어 있게 된다. 분리부(230)이 결합되어지는 부분은 하나의 면일 수도 있고, 복수의 면일 수도 있다. 다만, 결합되는 파장가변필터부(220)쪽 면과 몸체부(240)쪽 면이 서로 달라야 한다.

상기 분리부(230)는 열저항이 커서 낮은 열전달률을 가져야 한다. 분리부(230)의 열전달률이 20W/cm·℃이하, 바람직하게는 5W/cm·℃이하인 것이 좋다. 상기 분리부(230)을 구성할 수 있는 물질로는 Al2O3, 글라스, 쿼츠(Quartz)가 대표적이고, 셋 중에서는 글라스를 사용하는 것이 가장 좋다. 분리부는 상기 물질 중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 몸체부(240)는 제1실시예와 다르게, 적어도 일부분이 TEC와 같은 열전소자를 이용하여 구성한다. 앞서 설명한 바와 같이 제1실시예의 구조는 외부온도 영향 등에 의해서 일부 영향을 받기 때문에, 안정적인 온도를 파장가변필터부에 제공을 하기 위해서는 정밀한 제어가 필요하다.

열전소자로 구성된 상기 몸체부(240)는 스템베이스(210)와 외부의 온도에 영향에 대해서 설정된 온도가 유지하게 된다. 상기 몸체부(240)의 온도는 써미스터(미도시)가 몸체부(240)의 일부 결합되어 측정하고, 측정된 온도를 이용하여 몸체부(240)의 온도를 일정하게 유지하도록 한다. 일정하게 유지하는 제어는 광수신기 내에 있는 프로세서 또는 외부에 있는 프로세서 등을 통해서 이루어 진다. 즉, 상기 몸체부(240)을 열전소자로 구성을 하면 발열부(270)는 파장가변필터부(220)의 온도만을 제어하고, 몸체부(240)를 포함하는 그 외의 부분의 온도는 상기 열전소자에 의해서 제어를 한다. 비록 분리부(230)가 아주 낮은 소정의 열전도률을 가지기 때문에 아주 미약하지만 파장가변필터부(220)와 몸체부(240) 사이에 열전달이 이루어지지만 이는 굉장히 낮은 수준이고, 충분히 제어가 가능하다.

상기 열전소자로 구성된 몸체부(240)의 온도변화의 속도 변화는 상기 발열부에 의해서 온도가 변화하는 파장가변필터부(220)보다 느리다. 그 이유는 열전소자에 의해서 온도가 변화하는 부피가 파장가변필터부(220)의 부피보다 월등히 크기 때문이다. 따라서 파장가변필터부(220)의 파장 가변은 발열부(270)의 열을 이용해서 하는 것이 바람직하다.

다음은 제2실시예에서 파장을 가변하기 위한 온도제어방법에 대한 내용을 설명한다.

제2실시예의 구조에서 온도제어방법은 다양한 방법이 존재하겠지만, 본 명세서에는 최적의 실시를 위한 제어방법만을 설명한다.

앞서 언급한 바와 같이, 실리콘으로 되어 있는 파장가변필터부(220)의 중심파장을 장파장으로 옮기기 위해서는 파장가변필터부(220)의 온도를 상승시키고, 반대로 단파장으로 옮기기 위해서는 온도를 하강시켜야 한다. 예를 들어, 채널이 100GHz 간격으로 4개 있을 경우, 단파장 쪽 채널을 채널1, 최장파장쪽 채널을 채널4라 할 때, 파장가변필터부(220)의 중심파장의 온도는 채널1에서 채널4 쪽으로 채널을 변경하는 경우에는 온도를 발열부(270)에 의해서 온도를 올리면 된다. 온도를 올리는 것은 파장가변필터부(220)의 부피가 매우 적기 때문에, 빠른 속도로 올라간다. 또한, 발열량은 전력량에 비례하기 때문에 예측도 가능하다. 하지만, 채널4에서 채널1을 선택하기 위해서는 온도를 더 올려서 파장가변필터부(220)의 다음 자유분광너비(free spectral range)의 통과대역을 이용하면 되지만, 채널이 계속 변하면, 열을 계속 공급만 하는 형태가 되기 때문에 소자들에 문제가 생겨서 안된다. 따라서, 채널4에서 채널1로 변경하기 위해서는 파장가변필터부(220)이 온도를 낮춰야 한다. 이 때는 발열부(270)의 전력공급을 안하는 형태로 구현할 수 있고, 앞서 설명한 바와 같이 분리부(230)에 의해서 열적으로 분리되어 있어서 빠른 속도로 방열을 할 수 있다. 결론적으로 배경기술에서 언급한 바와 같이 채널변경속도를 50ms이내의 빠른 속도를 위해서는 방열을 빨리하는 것이 핵심이다. 또한, 안정적인 파장을 선택하고 제어하기 위해서는 외부온도의 영향을 최소화해야 한다.

상기 열전소자에 의해서 구성된 몸체부(240)의 온도(T1)와 발열부(270)에 의한 파장가변필터부(220)의 온도(T2)는 분리부(230)에 의해서 온도차이(Td)가 생긴다. 파장가변필터부(220)의 중심파장은 발열부(270)의 온도에 의해서 결정되어 지고, Td는 채널에 따라서 변화하게 된다.

여기서 Td를 어떻게 제어하느냐에 따라서 온도제어방법이 나뉘게 된다.

제1온도제어방법은 채널을 장파장 쪽으로 선택하기 위해서는 온도를 높이면 되므로, 발열부(270)의 온도를 올려서 파장가변필터부(220)의 온도를 상승시키고, 몸체부(240)의 온도를 고정시킨다. 다만, T1은 외부온도 영향 등에 영향을 받더라도 열전소자에 의해서 소정의 세팅된 온도가 유지시킨다. 다른 한편, 패널을 단파장 쪽으로 선택하기 위해서는 온도를 낮추면 되므로, 이 때는 T1은 고정시키고, T2만을 낮추도록 한다.

제2온도제어방법은 채널을 장파장 쪽으로 선택하는 방법은 제1온도제어방법과 동일하다. T2를 고정시키고, T1을 상승시킨다. 하지만, 채널을 단파장 쪽으로 선택하는 방법은 급속하게 온도를 낮출 필요가 있으므로, T1과 T2를 동시에 낮추고, 소정의 시간 후에는 T1을 선택한 소정의 온도로 다시 올리면서, T2를 미세조정하여 정확한 채널을 선택되도록 T2를 조정한다. 여기서 미세조정하는 방법은 앞서 사용되는 실시예에 모두 적용될 수 있는 방법으로 파장고정방식이다. 파장고정방식의 원리는 필터의 정중앙을 통과하는 경우가 수신되는 파워가 가장 높다. 즉 포토다이오드의 전류가 최대가 된다. 따라서 파장가변필터부(220)의 온도를 미세하게 흔들어서, 상기 전류가 최대치가 되도록 세팅을 하는 것이다. 통상 +/- 0.2 범위 내에서 흔들어 세팅을 한다. 이 같이 T2로 미세조정을 하는 이유는 파장가변필터부(220)의 온도응답특성이 몸체부(240)보다 빠르기 때문이다.

상기 제2온도제어방법은 제1온도제어방법보다 온도를 낮출 수 있는 속도라 빠르다는 장점이 있다. 또한, 빠른 냉각속도를 위해서 상기 Td는 최소 60~70도 이상이 되는 것이 바람직하고, T1의 외부온도를 고려해서 60~90도정도가 바람직하다. 하지만 상기 바람직한 온도는 구성요소들의 온도 특성 및 외부환경 등을 고려해서 변경되어 질 수 있다.

다음은 가변된 파장에 의해서 수신되는 채널이 몇 번째 채널인지를 파악하기 위한 파장가변필터부의 구조 및 채널확인 방법에 대한 내용이다.

파장가변필터부는 통상 페브리-페롯 구조의 박막형 실리콘 필터를 사용한다. 그 이유는 제작의 용이성, 필터의 대역폭 특성때문이다. 페브리-페롯 구조의 박막형 실리콘 필터는 자유분광너비(free spectral range, FSR) 특성을 가지게 된다. 필터의 통과대역이 일정한 파장주기를 가지면서 나오게 되고, 이 주기를 FSR이라고 한다.

일반적인 WDM시스템의 파장가변필터의 경우에는 FSR을 전체 채널 대역폭과 같은 것을 사용한다. 그 이유는 필터를 가변하는 범위를 다양한게 선택할 수 있기 때문이다. 예를 들어 채널1~채널4로 채널간격이 100GHz 간격의 경우, 즉 전체채널대역폭이이 400GHz(채널간의 폭은 300GHz)인 경우에 FSR이 400GHz인 필터를 사용하는 것이 통상적인 방법이다.

이 경우, 채널1을 선택하도록 제1FSR의 필터가 세팅되어 있는 경우에, 채널1에서 채널4로 변경을 하고 싶은 경우에는 온도를 높여서 채널1을 채널4로 변경하는 것보다, 제2FSR을 사용하는 것이 더 빠르기 때문이다. 반면에 채널4에서 채널3을 선택하는 경우에는 제2FSR을 사용할 수 있고, 제1FSR의 온도를 높여서 사용할 수 도 있다. 다양한 조건이 성립되기 때문이다.

이처럼 사용할 수 있었던 이유는 파장가변필터의 온도제어를 써미스터와 같은 피드백을 주는 요소를 포함하는 열전소자를 이용하기 때문이다. 온도를 알 수 있는 열전소자를 이용하면 파장가변필터의 중심파장의 위치및 수신하는 신호가 몇번 채널인지 정확히 알 수 있다.

하지만, 본 실시예와 같이 파장가변필터부에 직접적으로 발열소자를 이용하는 경우에는 온도의 정확한 파장가변필터부 자체의 온도측정이 쉽지 않고, 파장가변필터부의 상면에 써미스터를 위치시키더라도, 위치시켜 결합시키는 것의 어려움 및 소자의 규격문제로 인해서 어렵다.

발열소자 만을 사용하는 경우라도, 파장가변필터부를 페브리-페롯 구조의 박막형 실리콘 필터의 경우에는 자유분광너비(free spectral range, FSR)를 가지기 때문에, 제1FSR 내에서 필터를 이동시켜서, 채널을 선택하는 경우에는 문제가 되지 않지만, 현실적으로 정확한 필터의 온도를 측정할 수 없는 구조에서는 현재 채널이 몇번째 채널인지 수신기가 알기가 어렵다.

따라서, 본 발명에서 제안하는 파장가변필터부의 필터는 FSR을 전체채널간격과 다르도록 구성을 하는 것이다. 예를들어 100GHz 간격의 4개의 신호 채널로 구성되는 경우, 첫 채널과 마지막 채널의 폭은 300GHz가 되지만, 파장가변필터부의 FSR 이내에 단 하나의 채널이 들어감과 동시에 인접 채널과의 크로스토크를 최소화하기 위해서는 FSR이 최소 400GHz가 되는 것이 바람직하다. 이러한 100GHz 4채널의 경우 FSR이 450GHz, 500GHz 처럼 되도록한다.

파장가변필터부의 FSR을 400GHz 이내로 할 수 있지만, 이럴 경우에는 파장을 가변하는 과정에서 다른 채널의 파워가 들어올 수 있고, 또한 채널간의 크로스토크때문에 성능의 열화를 가져온다.

발열부의 온도를 상승시키면, 앞서 설명한 바와 같이 발열부의 온도는 전력량에 비례한다. 따라서, 전력량을 알면, 발열부의 온도를 알 수 있다. 또한, 파장가변필터부의 중심파장도 온도에 따라 파장변화량이 100GHz/10도(실리콘 필터의 경우) 일정하다.

예를들어 100GHz 간격의 채널이 4개, 필터의 FSR이 400GHz의 경우, 제1FSR이 채널1을 투과시키도록 온도가 40도에서 세팅되어 있으면, 필터의 온도를 80도까지 올려주면, 다시 제3FSR(제1FSR의 단파장 쪽 FSR)의 채널1을 투과시키게 된다. 즉, 온도변화에 따라 채널이 등간격으로 나온다. 또한, 온도변화는 발열부의 전력량과 거의 비례하기 때문에, 발열부의 전력량도 채널을 변경함에 있어서 등간격이 된다. 하지만 온도를 정확히 알 수 없는 경우에는 현재 위치하고 있는 채널이 몇 번째 채널인지를 정확히 알 수 없다.

하지만, 본 발명에서 제안하는 FSR과 대역폭이 다른 경우에는, 발열부에 온도를 높이는 전력량이 등간격이 아닌 부분이 생기게 된다. 즉, 온도를 높여서 채널을 변경할 때, 채널3에서 채널4로 옮기는 소모전력량과 채널4에서 채널1(그 다음 FSR을 이용하여 옮기는 경우임)로 옮기는 전력량은 상이하게 된다. 따라서 채널을 변경할 때 발생되는 소모 전력량이 소정의 전력량과 다르면, 그 채널은 채널1임을 알 수 있다. 따라서 현재 위치가 몇 번째 채널인지를 정확하게 알 수 있게 된다.

결과적으로 채널1 -> 2, 2 -> 3, 3 -> 4로 옮길 때는 소모전력이 일정한 오차범위 내에서 동일(거의 동일)하다. 하지만 4 -> 1로 옮길 때에는 소모전력의 차이가 일정한 오차범위를 초과하여 다르게 된다. 소모전력을 측정하여, 현재 옮겨지는 채널이 어떠한 채널인지를 알 수 있게 된다. (도 6)

이러한 채널변경에 따른 소모전력 측정은 V, I를 측정함으로써 알 수 있고, 전력량을 측정하여 알 수도 있다. 측정된 결과들은 MCU와 같은 프로세서에 의해서 연산 제어된다.

다음은 필터의 가변되는 폭을 최소화하기 위한 파장가변필터부의 구조 및 파장가변방법에 대한 내용이다.

앞서 설명한 바와 같이, 온도를 높이면 파장가변필터부(320)의 중심파장은 장파장으로 이동하고, 온도를 낮추면 중심파장은 단파장으로 이동하게 된다. 또한, 사용되는 파장가변필터부(320)은 페브릿-페롯 구조의 박막형 실리콘 필터를 사용한다. 앞서 설명한 바와 같이 이러한 구조는 FSR을 가지게 되고, 통산 전체 채널 대역폭과 FSR을 동일하게 설정해서 사용을 한다. 통상 이런 경우에는 하나의 FSR 내에서 파장을 가변시켜 사용을 하는 것이 파장가변필터부의 운용방법에서 가장 손쉬운 방법이고, 제어알고리즘도 간단하다. 하지만, 하나의 FSR만을 사용하게 되면 온도 가변폭이 크게 된다. 예를 들어 100GHz 간격의 4개의 채널을 이용하는 경우에는 채널1에서 채널 4까지 이동하는 경우에는 30도를 상승시켜야 한다. 반대로 온도를 채널4에서 채널1로 이동을 할 때에는 30도를 낮춰야 한다.

하지만 TO-CAN 타입에 넣을 수 있는 열전소자는 약 13도/100ms 의 시간이 소요되기 때문에, 채널을 변경하는 시간이 오래 소유된다.

따라서 본 발명에서는 파장가변필터부(320)의 FSR을 다음과 같은 수식을 만족시키도록 구성한다.

FSR=(0.5*N*S)+(0.5*S) (GHz)

N은 총 채널 개수

S는 채널간격 (GHz)

예를 들어, 4개의 채널을 사용하고, 채널간격이 100GHz인 경우에는 FSR을 250GHz로 구성하며, 아래와 같은 방법으로 채널을 변경하면 파장을 가변하는 폭을 최소화 할 수 있다.

CH1 -> CH2	+100GHz
CH1 -> CH3	-50GHz
CH1 -> CH4	+50GHz
CH2 -> CH3	-150GHz

채널을 변경하는 방향이 반대의 경우에는 채널이동폭의 부호가 반대가 된다.

이런 경우에는 채널 옮길 때 필요한 최대 파장가변폭이 절반으로 줄어드는 효과가 있다.

상기 FSR 수식에서 우변에 더해지는 부분이 채널간격의 절반인 이유는 필터의 대역폭 특성때문이다.

100GHz 채널 간격을 가지는 WDM에 사용되는 페브릿-페롯 에탈론 실리콘 필터는 필터의 구조 상 중심파장의 투과률을 0dB로 하였을 경우, -3dB인 지점의 대역폭이 20~30GHz, -20dB인 지점의 대역폭이 약 130GHz이 된다. 따라서, 채널 대역폭의 절반이 되지 않도록 구성을 하면 제2FSR에 의해서 다른 채널이 일부 들어오게 되는 문제가 생기게 되므로, 채널간격의 절반이 가장 최적의 지점이다.

비록 제2FSR의 투과대역과 채널간의 간의 차이를 약 20dB로 하였지만, 시스템 성능을 향상시키기 위해서는 페브릿-페롯 에탈론 실리콘 필터의 구조를 일부 변경해야 한다.

통상적으로 페브릿-페롯 에탈론 실리콘 필터는 싱글 에탈론을 사용하여 제작이 된다. 페브릿-페롯 에탈론 실리콘 필터를 제작할 때 듀얼 에탈론을 사용하게 되면, -20dB 대역폭을 약 90GHz까지 낮출 수 있다. 즉 다른 채널에 의해서 유입되는 신호가 종래 싱글 에탈론 구조보다 더 적게 되는 것이다.

물론 싱글 에탈론 구조로 해도 -20dB의 대역폭을 줄일 수 있지만, 이런 경우에는 -3dB대역폭도 같이 줄어들게 된다. 통상 WDM의 송신기에서 빛의 파장이 완전히 고정되어 있지 않다. 외부영향, 변조특성 등에 의해서 일부 흔들리는데, 그 흔들리는 정도가 약 20GHz(100GHz 채널간격을 가지는 조건)이기 때문에 -3dB의 대역폭은 최소 20GHz는 만족을 시켜줘야 한다.

다음은 열에 의해서 가변되는 필터의 가변되는 속도 최대로 하기 위한 파장가변방법에 대한 내용이다.

도 10는 소정의 외부온도에서 열전소자 또는 발열부의 시간에 따른 방열에 의한 온도변화를 나타낸 그래프이다.

그래프에서 볼 수 있듯이 방열되는 온도변화는 시간에 따라 반비례한다. 즉, 높은 온도에서 10도를 낮추는 시간은 낮은 온도에서 10도를 낮추는 시간보다 짧다. 파장가변필터부를 제어하는 온도를 높게 설정하면, 빠른 속도로 파장을 제어할 수 있다.

각각의 실시예들을 서로 조합해서 다양한 다른 실시예를 구성할 수 있다. 예를 들어 도5에서 제안된 파장가변필터부를 도3의 실시예에 적용할 수 있다.

본 발명에서는 광수신기 및 광수신방법을 기준으로 본 발명의 실시예 등을 설명하지만, 본 발명은 광수신기가 단일제품이 아닌, 광을 수신하는 특징을 일부 구성요소로 포함하는 광송수신기, WDM을 이용하는 유무선통신시스템, 광통신시스템, 모니터링 시스템 등, 모두 적용이 된다.

또한 모든 구성요소의 균등범위 내 및 통상의 기술자가 본 발명을 응용할 수 있는 범위까지 본 발명이 적용이 된다.

100 200 300 광수신기
110 210 310 스템베이스
120 220 320 파장가변필터부
130 230 330 분리부
140 240 340 몸체부
150 250 350 렌즈부
160 260 360 포토다이오드
170 270 발열부

Claims (17)

1. 투과 또는 반사되는 광의 파장이 가변되는 파장가변필터부를 포함하는 TO-CAN형 광수신기에 있어서,
   선택적으로 가변이 가능한 소정의 파장을 가지는 광을 투과 또는 반사시키는 파장가변필터부;
   상기 파장가변필터부를 투과한 광을 집광시키는 렌즈부;
   상기 렌즈부에 의해서 집광된 빛을 수광하는 포토다이오드;
   상기 파장가변필터부의 적어도 하나의 면에 접촉되어 있는 발열부;
   상기 파장가변필터부의 일부분에만 접촉되어 있고, 상기 파장가변필터부를 지지하여 고정하며, 소정의 열전달률을 가지는 분리부;
   상기 분리부와 접촉되어 있고, 상기 파장가변필터부와 분리되어 있는 몸체부를 포함하며;
   상기 분리부의 상면은 상기 파장가변필터부에 결합되어 있고, 상기 분리부의 하면은 상기 몸체부에 결합되어 있어서,
   상기 파장가변필터부의 상기 일부분이 상기 분리부에 의해 지지되어, 상기 몸체부에 외팔보형상으로 결합되고,
   상기 발열부의 온도에 의해서 상기 파장가변필터부의 파장이 결정되어 지고,
   상기 파장가변필터부의 상기 일부분을 제외한 부분에서 상기 광이 투과 또는 반사되며,
   상기 분리부에 의해서 상기 파장가변필터부의 온도와 상기 몸체부의 온도가 소정의 온도차를 갖는 것을 특징으로 하는 파장가변필터부를 포함하는 광수신기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 파장가변필터부는 실리콘 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장가변필터부를 포함하는 광수신기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 분리부는 열전달률이 20W/cm·℃보다 낮은 것을 특징으로 하는 파장가변필터부를 포함하는 광수신기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 분리부는 유리, 쿼츠(Quartz) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장가변필터부를 포함하는 광수신기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 몸체부는 금속, 실리콘, 질화알루미늄 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장가변필터부를 포함하는 광수신기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 몸체부는 열전소자인 것을 특징으로 하는 파장가변필터부를 포함하는 광수신기.
7. 청구항 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 광수신기를 포함하는 파장분할 다중화방식 광통신 시스템.
8. 제1항의 광수신기의 파장을 가변하는 방법에 있어서,
   상기 파장가변필터부의 중심파장을 장파장으로 옮길 때에는, 발열부에 소정의 전력을 제공하는 단계, 발열부의 열에 의해서 파장가변필터부의 온도를 상승시키는 단계, 소정의 시간 후 옮겨지는 파장에 대응되는 제1 전력으로 발열부에 제공되는 전력량을 유지하는 단계를 포함하고;
   상기 파장가변필터부의 중심파장을 단파장으로 옮길 때에는, 발열부에 제공되는 전력을 멈추는 단계, 파장가변필터부의 온도를 낮추는 단계; 소정의 시간 후에 옮겨질 파장에 대응되는 제2 전력으로 발열부에 제공되는 전력량을 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장을 가변하는 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 소정의 전력은 상기 제1전력과 동일하거나 더 큰 것을 특징으로 하는 파장을 가변하는 방법.
10. 제8항에 있어서,
    상기 몸체부는 열전소자이며,
    상기 열전소자의 온도를 제3온도로 고정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장을 가변하는 방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 파장가변필터부의 온도를 낮추는 단계는 상기 열전소자의 온도를 낮추는 단계, 소정의 시간 후에 상기 제3온도로 열전소자의 온도로 다시 높이는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장을 가변하는 방법.
12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    장파장 또는 단파장으로 옮길 때, 옮겨질 파장에 대응되는 상기 제1전력 또는 제2전력으로 발열부에 제공되는 전력량을 유지하는 단계는 상기 제1전력 또는 제2전력을 미세하게 변화하여, 투과 또는 반사되는 빛의 파워가 가장 높은 전력을 찾고, 찾아진 전력을 유지하는 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장을 가변하는 방법.
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