KR101923391B1 - Optical module for otdr with half mirror and reflection suppression structure - Google Patents
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Abstract
하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈이 개시된다. 본 발명의 광섬유손실측정기용 광모듈은 광을 출사하는 레이저 다이오드와 상기 레이저 다이오드로부터 출사된 광이 입사되어 측정광신호를 통과시키는 하프미러와, 상기 측정광 신호가 산란되어 역으로 진행하도록 연결되는 광섬유연결단, 및 상기 광섬유연결단의 역으로 진행하는 측정광이 상기 하프미러에서 반사되어 입사되는 산란광 수신용 아발란치포토다이오(Avalanche photo diode)를 포함하여 구성함으로써 각 광결합기를 연결하기 위한 광섬유가 불필요하고 광소자와 그리고 종래의 OTDR용 광모듈은 광소자와 광섬유를 연결하기 위해 융착접속(fusion splicing)이 불필요하기 때문에 낮은 제조원가로 제작할 수 있는 효과가 있다.Disclosed is an optical module for an optical fiber loss measuring instrument employing a half mirror and a reflection suppressing structure. An optical module for an optical fiber loss measuring apparatus according to the present invention includes a laser diode for emitting light, a half mirror through which light emitted from the laser diode is incident and passes a measurement optical signal, And an Avalanche photo diode for receiving scattered light incident on the half mirror and measuring light propagating in a direction opposite to the optical fiber connection end, Since the optical fiber module is unnecessary and the conventional optical module for OTDR does not require fusion splicing in order to connect the optical device with the optical fiber, it can be manufactured at a low manufacturing cost.
Description
본 발명은 광섬유손실측정기용에 적용하는 광모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하프미러와 레이저 다이오드 그리고 애벌런치 포토 다이오드를 광모듈화하여 하프미러는 레이저 다이오드로부터의 빛을 투과해서 광섬유에 입사하게 해 주며, 광섬유로부터 들어온 빛은 반사되어 애벌런치 포토 다이오드로 입사되게 해 주는 하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an optical module for use in an optical fiber loss measuring instrument, and more particularly, to a half mirror, a laser diode, and an avalanche photodiode which are optically modularized so that light from a laser diode is transmitted through the half mirror, And an optical module for an optical fiber loss measuring instrument to which a half mirror and a reflection suppressing structure are applied to reflect light incident from an optical fiber to be incident on an avalanche photodiode.
광선로 상에서 광섬유 꺾임, 광커넥터 체결 이상, 융착 접속점 이상, 광섬유 파손 등은 광신호의 전송 세기를 약화시키는 원인이 되어 원활한 통신을 어렵게 한다. Optical fiber breakage, optical connector failure, fusion splicing point, fiber breakage, etc. on the optical path cause the transmission strength of the optical signal to be weakened, which makes smooth communication difficult.
이 때문에 광선로 상에서 위의 이상들이 발생한 위치를 정확하게 찾아 수리하는 것은 매우 중요한 일이 된다.Therefore, it is very important to accurately locate and repair the position of the above anomalies on the optical path.
OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)이란 펄스광을 입사하여 광섬유내에서 후방산란된 광을 측정하여 거리에 따른 광섬유의 손실을 측정해 낼 수 있는 광 통신용 계측기로 이러한 손실들이 발생한 위치를 찾는데 사용된다. Optical Time Domain Reflectometer (OTDR) is a measuring instrument for optical communication that can detect the loss of optical fiber according to the distance by measuring backward scattered light in the optical fiber by inputting pulsed light.
광섬유를 통해 빛이 전달되는 동안 레일리 산란에 의해 적은 비율의 손실이 발생하며, 일부 광입자는 광원을 향해 산란하기도 하는데 이것을 후방산란(backscatter)이라고 한다. While light is transmitted through the optical fiber, a small amount of loss occurs due to Rayleigh scattering, and some photons scatter toward the light source, which is called backscatter.
후방산란의 세기는 입력세기에 의해 결정되며 먼 거리를 이동한 후 반사되어 오는 광입자의 세기는 점점 약해진다. The backscattering intensity is determined by the input intensity, and the intensity of the reflected light is gradually weakened after traveling a long distance.
OTDR은 계속해서 반사되어 나오는 후방산란의 세기를 측정한다. 이를 이용해 수 초 이내에 전 구간의 손실과 각 부위의 손실을 측정해 내며 전 구간의 길이와 각 접점의 구간 길이를 측정해 낼 수 있다.The OTDR measures the intensity of backscattering that continues to be reflected. Using this, it is possible to measure the length of the whole section and the length of each contact point within a few seconds by measuring the loss of the entire section and the loss of each part.
도 1은 종래의 OTDR의 구조를 나타낸 것으로, OTDR은 타이머, 레이저 다이오드, 지향성 커플러, 증폭과 평균기, 표시부 등으로 구성된다. FIG. 1 shows the structure of a conventional OTDR. The OTDR includes a timer, a laser diode, a directional coupler, an amplifying and averaging unit, and a display unit.
상기 타이머는 전압펄스를 만들고 레이저 다이오드가 동작함과 동시에 타이밍 프로세서를 구동시킨다. 레이저 다이오드는 광섬유로 근적외선을 쏘아주며 후방 산란되어온 빛이 증폭되고 평균화되어 디스플레이에 표시된다. The timer produces a voltage pulse and drives the timing processor at the same time as the laser diode is operating. The laser diode emits near-infrared light with an optical fiber, and the backscattered light is amplified, averaged and displayed on the display.
지향성 커플러는 레이저 다이오드로부터의 빛을 투과해서 광섬유로 입사하게 해 주며, 광섬유로부터 들어온 빛은 반사되어 애벌런치 포토 다이오드로 입사되게 해 준다.The directional coupler allows light from the laser diode to be incident on the optical fiber, and the light from the optical fiber is reflected and incident on the avalanche photodiode.
따라서 상기 OTDR의 구성은 기능적으로 송신부(사용되는 파장은 주로 850nm, 1310nm, 1550nm, 1625nm), 수신부, 방향성결합기, 증폭부, 연산부 등을 포함하고 있음을 알 수 있으며, 이와 같은 구성부들이 광 모듈과 통합될 수 있을 것이다.Therefore, it can be seen that the configuration of the OTDR includes functionally a transmitting unit (mainly used wavelengths: 850 nm, 1310 nm, 1550 nm and 1625 nm), a receiving unit, a directional coupler, an amplifying unit and a calculating unit, .
이러한 종래의 OTDR용 광모듈은 크게 프로브광 출력용 Laser diode, 산란광 수신용 APD(avalanche photo diode), 방향성 광결합기 등 3개의 부품으로 구성된다.Such conventional OTDR optical modules are largely composed of a laser diode for probe light output, an avalanche photo diode (APD) for scattered light, and a directional optical coupler.
따라서, 종래의 OTDR용 광모듈은 광소자(레이저다이오드, APD)와 방향성 광 결합기를 연결하기 위한 광섬유가 필요하고 광섬유는 굴곡반경이 필요하여 전체 크기가 커진다는 문제점이 있다.Therefore, a conventional optical module for OTDR requires an optical fiber for connecting an optical device (laser diode, APD) and a directional optical coupler, and the optical fiber requires a bending radius, which increases the overall size.
또한, 종래의 OTDR용 광모듈은 방향성 광결합기의 구성이 Single mode 인 경우에는 single mode 광섬유만 측정가능하고, Multi mode 인 경우 multimode 광섬유만 측정가능하다는 문제점이 있다.In addition, the conventional OTDR optical module has a problem that only the single mode optical fiber can be measured when the configuration of the directional optical coupler is single mode, and only the multimode optical fiber can be measured when the mode is multi mode.
그리고 종래의 OTDR용 광모듈은 광소자와 광섬유를 연결하기 위해 융착접속(fusion splicing)이 필요하여 제조원가가 높아진다는 문제점이 있다.In the conventional optical module for OTDR, fusion splicing is required in order to connect the optical element and the optical fiber, which increases manufacturing cost.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 광소자(LD, Apd)와 방향성 결합기를 대신할 수 있는 half mirror가 한 패키지에 구성된 하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide an optical module for an optical fiber loss measuring instrument using a half mirror and a reflection restraining structure, each of which has a half mirror capable of replacing an optical element (LD, Apd) .
그리고 본 발명은 크기가 획기적으로 작아지고 싱글모드와 멀티모드를 측정할 수 있으며, 일괄공정으로 제조가 가능한 하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide an optical module for an optical fiber loss measuring instrument using a half mirror and a reflection suppressing structure capable of measuring a single mode and a multimode, the size being drastically reduced, and being manufactured in a batch process.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈은 광을 출사하는 레이저 다이오드와, 측정할 광섬유가 연결되고, 상기 레이저 다이오드에서 출사된 측정광 신호가 상기 광섬유내에서 산란되어 역으로 진행하도록 연결되는 광섬유연결단, 상기 레이저 다이오드로부터 출사된 광이 입사되어 역으로 진행하는 산란광신호를 통과시키는 하프미러, 및 상기 광섬유연결단의 역으로 진행하는 측정광이 상기 하프미러에서 반사되어 입사되는 산란광 수신용 아발란치포토다이오(Avalanche photo diode)를 포함하여 구성함으로써 달성될 수 있다.An optical module for an optical fiber loss measuring instrument using the half mirror and the reflection suppressing structure according to the present invention includes a laser diode for emitting light and an optical fiber to be measured, A half mirror for passing a scattered light signal which is incident on the light emitted from the laser diode and propagates in a reverse direction, and a measuring mirror for passing the measuring light traveling in the reverse direction of the optical fiber connecting end, And an Avalanche photo diode for receiving scattered light reflected by the half mirror.
1입력포트와 2출력포트를 갖는 "T"형의 모듈을 더 포함하고, 상기 1입력포트에는 레이저 다이오드가 결합되고, 상기 레이저 다이오드의 출사광이 향하는 광축상의 타측 방향인 출력포트에 광섬유 연결단이 동일 평면상에 결합되고, 상기 동일 평면상에 경사지게 하프미러가 개재되고, 상기 하프미러의 배면에 광섬유연결단에서 산란되어 진행하는 측정광이 반사되어 향하는 APD 포토다이오드가 다른 출력포트에 결합되게 구성한다.Type module having a first input port and a second output port, wherein a laser diode is coupled to the first input port, and an output port on the other side of the optical axis on which the emitted light of the laser diode is directed, And an APD photodiode, which is reflected and directed by the progressive measuring light scattered at the optical fiber connecting end, is coupled to the other output port, .
상기 하프미러의 레이저광 반사면의 빛이 도달하는 모듈 내부의 면은 표면이 무광처리되고, 광축상에 경사지게 형성되어 반사된 광은 광축에서 벗어나 APD 포토다이오드에 입사되지 않게 구성한다.The surface of the module in which the light of the laser light reflection surface of the half mirror reaches reaches the surface of the APD photodiode so that the surface of the module is not matched and is inclined on the optical axis so that the reflected light is not incident on the APD photodiode.
따라서 본 발명의 하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈에 의하면 광소자(LD, Apd)와 방향성 결합기를 대신할 수 있는 half mirror가 한 패키지에 구성되어 있기 때문에 각각의 광소자를 서로 연결하기 위한 광섬유가 불필요하고 광소자와 그리고 종래의 OTDR용 광모듈은 광소자와 광섬유를 연결하기 위해 융착접속(fusion splicing)이 불필요하기 때문에 낮은 제조원가로 제작할 수 있는 효과가 있다.Therefore, according to the optical module for an optical fiber loss measuring apparatus employing the half mirror and the reflection suppressing structure of the present invention, since the half mirror capable of replacing the optical device (LD, Apd) and the directional coupler is constituted in one package, The optical fiber module and the optical module for OTDR do not require fusion splicing in order to connect the optical device and the optical fiber, so that it is possible to manufacture the optical module with low manufacturing cost.
그리고 본 발명의 하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈에 의하면 크기가 획기적으로 작아지고 싱글모드와 멀티모드를 측정할 수 있으며, 일괄공정으로 제조가 가능하다.According to the optical module for an optical fiber loss measuring instrument to which the half mirror and the reflection suppressing structure of the present invention are applied, the size is drastically reduced and the single mode and the multimode can be measured.
도 1은 종래의 광섬유손실측정기의 주요 구성도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈의 주요 구성도, 및
도 3은 광모듈의 광 흐름도를 설명하기 위한 도면이다.1 is a main configuration diagram of a conventional optical fiber loss measuring instrument,
FIG. 2 is a main configuration diagram of an optical module for an optical fiber loss measuring apparatus to which a half mirror and a reflection suppressing structure according to an embodiment of the present invention are applied, and FIG.
3 is a view for explaining a light flow diagram of the optical module.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.It is to be understood that the words or words used in the present specification and claims are not to be construed in a conventional or dictionary sense and that the inventor can properly define the concept of a term in order to describe its invention in the best possible way And should be construed in light of the meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise. It should be noted that the terms such as " part, "" module, " .
명세서 전체에서 "및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및/또는 제3 항목"의 의미는 제1, 제2 또는 제3 항목뿐만 아니라 제1, 제2 또는 제3 항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.It is to be understood that the term "and / or" throughout the specification includes all possible combinations from one or more related items. For example, the meaning of "first item, second item and / or third item" may be presented from two or more of the first, second or third items as well as the first, second or third item It means a combination of all the items that can be.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈의 주요 구성도이고, 도 3은 광모듈의 광 흐름도를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a main configuration diagram of an optical module for an optical fiber loss measuring apparatus to which a half mirror and a reflection suppressing structure according to an embodiment of the present invention are applied, and FIG. 3 is a view for explaining a light flow diagram of the optical module.
도시된 바와 같이 본 발명의 광섬유손실측정기(OTDR;Optical Time Domain Reflectometer)(10)는 광성유에서 산란되어 하프미러에서 반사되어 산란광을 수신하는 광모듈(100)과, 전압펄스를 생성하는 타이머(210)는 광모듈(100)의 레이저다이오드(120)가 동작함과 동시에 타이밍 프로세서를 구동시킨다.As shown in the figure, the optical time domain reflectometer (OTDR) 10 of the present invention includes an
레이저 다이오드(120)는 광섬유로 근적외선을 쏘아주며 후방 산란되어온 빛이 증폭되고 평균화되어 표시부(220)에 표시된다. 하프미러(110)는 레이저 다이오드(120)로부터의 빛을 투과해서 입사하게 해 주며, 광섬유로부터 들어온 빛은 반사되어 애벌런치 포토 다이오드(130)로 입사되게 해 준다.The
따라서 이러한 OTDR의 구성은 기능적으로 송신부(사용되는 파장은 주로 850nm, 1310nm, 1550nm, 1625nm)로 동작하는 레이저 다이오드(120), 수신부로 동작하는 애벌런치 포토 다이오드(130), 지향성 커플러로 동작하는 하프미러(half mirror)(110), 증폭부9240), 데이터처리부(230) 등을 포함하고 이와 같은 구성부들이 광 모듈(100)과 통합될 수 있을 것이다.Therefore, the configuration of such OTDR functionally includes a
레이저 다이오드(120)에서 발생되는 레이저는 광섬유 통신 링크에 사용되는 것으로 파장은 눈에 보이지 않지만 소량의 광원도 위험하므로 21CFR1급 기준 또는 IEC825 3A급 기준으로 설정하여 사용하도록 한다.Since the laser generated from the
본 발명에서는 설명의 편의를 위하여 OTDR용 광모듈은 크게 프로브광 출력용 레이저 다이오드(120), 산란광 수신용 APD(avalanche photo diode)(130), 그리고 지향성 광결합기인 하프미러(half mirror)(110)의 3개의 부품으로 구성되는 것을 전제로 설명한다.In the present invention, the optical module for OTDR mainly includes a probe light
OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)은 광케이블 안에서 후방산란되는 광 신호의 세기를 OTDR의 포토다이오드를 통해 감지하여 선로상의 이벤트를 체크하는 원리로 동작하고, 광섬유의 특성을 평가하는 장비로 특히 손실, 오류 및 이벤트 사이의 거리를 한눈에 볼 수 있도록 구성한다.OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) is a device that evaluates the characteristics of optical fiber by operating the principle of checking the event on the line by detecting the intensity of optical signal scattered backward in the optical cable through the photodiode of OTDR. The distance between events can be seen at a glance.
또한, OTDR의 손실 측정은 광섬유의 후방 산란 결과에 기반한다.In addition, the loss measurement of the OTDR is based on the backscattering results of the optical fiber.
링크의 손실을 보다 정확하게 측정하기 위해 단일노드 모듈은 CW모드를 제공한다. 전력계를 사용하여 단락 패치코드의 끝부분에서 전력을 측정하고 링크를 패치코드에 연결한 후 가장 끝부분에서 전력을 측정하고 두 결과의 차가 광섬유의 단방향 손실이 되는 것이다.To more accurately measure link loss, a single node module provides CW mode. Using a power meter, measure the power at the end of the shorted patch cord, connect the link to the patch cord, measure the power at the end, and the difference between the two results is the unidirectional loss of the fiber.
본 발명에서 사용되는 광섬유에서의 이벤트는 보편적인 광섬유 재로의 자체의 산란 이외에 손실이나 굴절을 초래하는 상황을 의미하는 것이고, 벤딩, 갈라짐, 브레이크와 같은 모든 종류의 손상이 해당된다.The event in the optical fiber used in the present invention means a situation where loss or refraction occurs in addition to scattering itself into a universal optical fiber material, and all kinds of damage such as bending, cracking, and braking are involved.
브레이크란 광섬유가 차단되거나 끊긴 경우를 의미하는 것으로 비반사이벤트로서 추적 곡선이 잡음 레벨까지 내려가는 것을 의미한다.Breaking means that the optical fiber is blocked or disconnected, which means that the tracking curve goes down to the noise level as a non-reflective event.
광섬유연결단(140)에는 광섬유를 연결하기 위한 커넥터가 구비된다.The optical
광섬유연결단(140)은 측정광 신호가 입력되어 산란된 다음 역으로 진행하도록 연결되고, 이러한 커넥터의 연결로 인한 굴절은 최대한 줄이기 위하여 세라믹, 중금속, 일부 합금 및 합성재료를 사용하고 광섬유 종단의 모양에 따라 원통형, 쌍원추형 및 렘즈커플링 커넥터로 구분되어 사용될 수 있다.The
또한, OTDR 측정을 할 때마다 광섬유연결단(140)에서 강력한 반사가 발생하므로 이 반사 후의 불감대(Deadzone)로 인해 광섬유의 첫번째 부분에 있는 이벤트가 감지되지 않을 수 있으므로 패치코드가 OTDR과 테스트 중인 광섬유 사이에 꽂히게 하여야 한다.Also, since strong reflection occurs at the optical
패치코드는 테스트중인 광섬유와 동일한 유형이어야 한다, 예를 들어 광섬유가 50/125㎛ 광섬유인 경우 OTDR용 50/125㎛ 다중 모드 모듈과 동일한 유형의 패치코드가 필요하다.The patch cord must be of the same type as the fiber under test, for example, if the fiber is 50/125 μm fiber, the same type of patch cord as the 50/125 μm multimode module for OTDR is required.
케이블이나 단말기 기지국에서 많은 광섬유를 측정해야 할 경우 패치코드를 OTDR에 연결한 후 계속 연결 상태로 둘 수 있으며, 링크의 첫번째 커넥터에서 삽입손실을 측정해야 할 경우 300m~1000m패치코드를 사용하고 각 끝부분에 이 패치코드를 사용하여 첫번째 커넥터와 마지막 커넥터를 모두 나타낼 수 있다. If you need to measure many optical fibers in a cable or terminal base station, you can connect the patch cord to the OTDR and keep it connected. If you need to measure insertion loss from the first connector on the link, use a patch cord of 300m to 1000m This patch cord can be used to indicate both the first connector and the last connector.
광섬유나 케이블 생산에서 300m 패치코드와 기계적인 스플라이스는 나섬유 어댑터나 마이크로미터 조정툴의 불감대(Deadzone) 및 삽입손실 문제를 현격히 줄여주는 효과가 있다.In the production of fiber optic cables and cables, the 300-meter patch cords and mechanical splices significantly reduce deadzone and insertion loss problems in fiber adapters and micrometer adjustment tools.
즉, 본 발명의 광모듈(100)은 광을 출사하는 레이저 다이오드(120)와, 레이저 다이오드(120)로부터 출사된 광이 입사되어 측정광신호는 통과시키는 하프미러(110), 측정광 신호가 광섬유내에서 산란되어 역으로 진행하도록 연결되는 광섬유연결단(140), 및 광섬유연결단(140)의 역으로 진행하는 측정광이 상기 하프미러에서 반사되어 입사되는 산란광 수신용 아발란치포토다이오드(APD;Avalanche photo diode)(130)을 3포트를 갖는 "T"형의 모듈에 삽입하여 형상화한 것을 포함한다.That is, the
상기 "T"형의 모듈 중 입력포트(121)에는 레이저 다이오드(120)가 결합되고, 레이저 다이오드(120)의 출사광이 향하는 광축상의 타측 방향인 입출력포트에 광섬유 연결단(140)이 동일 평면상에 결합되고, 상기 동일 평면상에 경사지게 하프미러(110)가 개재되고, 하프미러(110)의 배면에 광섬유연결단(140)에서 산란되어 진행하는 측정광이 반사되어 향하는 APD 포토다이오드(130)가 출력포트(131)에 결합되어 하나의 광모듈을 형성하는 것이다.A
즉 본 발명의 광모듈(100)은 레이저 다이오드(120) 제어용 신호가 결합되는 입력포트(121)와, 레이저펄스(120)의 출사광이 향하는 광축상의 타측 방향인 입출력포트에 광섬유가 결합되는 광섬유 연결단(140)과 상기 광축상에 수직한 방향에 위치한 출력포트(131)에 APD 포토다이오드(130)의 출력신호가 연결되는 구성으로 외관상으로는 대략 "T"형태의 모듈로 구성된다.That is, the
하프미러(110)는 레이저 다이오드(120)에서 전송되는 광펄스 신호들을 광섬유 연결단(140)과 광선로를 형성하여 전송하고, 반사되는 광펄스 신호들은 커플링하여 APD 포토다이오드(130)로 제공한다.The
또한, 하프미러(110)는 표면이 무광처리되고, 광축상에 경사지게 형성되어 반사된 광은 광축에서 벗어나 APD 포토다이오드(130)에 입사되지 않게 구성하여야 한다.In addition, the
또한, 하프미러(110)는 레이저 다이오드(120)에서 출사된 광이 하프미러(110)를 통과하지 못하고 광축에서 벗어나 반사되는 광은 다시 하프미러에 입사되지 않게 반사되는 광이 도달하는 모듈 내부의 면은 무광처리되도록 광모듈(100)을 구성하여야 함은 물론이다. The
이를 위하여 하프미러(110)는 레이저 다이오드(120)에서 발생되는 레이저가 광섬유연결단(140)으로 입사되는 광축상에서 "θ"각도 만큼 기울어져 있다(도 3참조).To this end, the
상기 각도는 110~160°의 각도로 설치되어야 한다.The angle should be set at an angle of 110 to 160 °.
상기 각도가 110°이하인 경우와 각도가 160°이상인 경우에는 하프미러(110)에서 반사되는 광이 전체 광의 1/2이상이 되어 산란광을 측정할 수가 없고, 135°인 경우가 입사되는 광이 전부 파이버내에서 산란되어 APD 포토다이오드(130)로 입사된다.When the angle is less than or equal to 110 ° and the angle is greater than or equal to 160 °, the light reflected by the
바람직하게는 120~150°가 반사광을 줄이면서 산란광을 측정하기가 용이한 각도이다.Preferably 120 to 150 deg., Is an angle at which it is easy to measure the scattered light while reducing the reflected light.
표시부(220)는 광선로를 모니터링하기 위해 수신 광데이터를 처리하여 영상 시각화나 자동감시의 분석을 위한 스케일 도메인 응답을 생성한다. The
데이터처리부(230)는 수신 광데이터를 종합적으로 처리하여 얻은 광선로 검사 결과를 타이머(210)로 전달하고, 표시부(220)를 통해 출력된다. The
상술한 구성의 본 발명의 일실시예에 의한 하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광펄스측정기의 광모듈의 동작을 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the optical module of the optical pulse measuring instrument using the half mirror and the reflection suppressing structure according to the embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 광펄스측정기(10)는 타이머(210), 표시부(220), 증폭과 평균기(240)와 광모듈(100)로 구성되고, 타이머(210)는 전압펄스를 만들고 광모듈(100)의 레이저 다이오드(120)가 동작함과 동시에 타이밍프로세서를 구동시키고, 레이저 다이오드(120)는 하프미러(110)를 통과하여 광섬유연결단(140)에 연결된 광섬유(250)로 투사되고, 광섬유(250)에서 후방 산란되어온 빛이 하프미러(110)에 반사되어 APD 포토다이오드(130)로 입사되면, 해당 산란되어 온 빛은 증폭/평균기(240)에서 증폭되고 평균화되어 표시부(220)에 표시된다. The optical
즉 하프미러(110)는 레이저 다이오드(120)로부터의 빛을 투과해서 입사하게 해 주며, 광섬유로부터 들어온 빛은 반사되어 애벌런치 포토 다이오드(130)로 입사되게 해 준다.That is, the
즉, 광펄스측정기(OTDR)는 광섬유(파이버)에서 일어나는 뒤로 산란해 돌아오는 빛 즉, 파이버에 들어가는 빛의 일부가 뒤로 산란해 들어오는 빛은 파이버의 입구에 도달하는 빛으로 후면산란(Backscattering)은 레일레이 산란(Ryleigh scattering)과 프레스널 반사(Fresnel reflection)의 결과이다. 기억하라 레일레이 산란은 파이버안의 밀도와 구조적 변이에 기인한 굴절 전위(Refractive displacement)에 의하여 발생된 산란이다. In other words, Optical Pulse Scatterer (OTDR) is the backscattering light that occurs in the fiber (fiber), that is, the part of the light that enters the fiber is scattered back. The light that reaches the entrance of the fiber is backscattering It is the result of Ryleigh scattering and Fresnel reflection. Remember Rayleigh scattering is the scattering caused by refractive displacement due to density and structural variations in the fiber.
품질이 좋은 파이버 안에서 산란된 빛은 길이대로 고르게 분배될 것으로 가정할 수 있다. 프레스널 반사는 연결(connection), 접속(splice) 그리고 파이버 끝단에서 굴절율의 차이 때문에 발생한다. 레일레이 산란된 빛의 일부와 프레스널 반사된 빛의 일부는 후면 반사된 빛으로 입력단에 도달한다.It can be assumed that the light scattered in the fiber of good quality is evenly distributed to the length. Pressurized reflection occurs due to connection, splice, and difference in refractive index at the fiber end. Some of the Rayleigh scattered light and some of the reflected light on the press board reach the input with the back reflected light.
표시부(220)는 수평에는 시간을 수직으로는 파워(dB)를 나타낸다. 파이버의 감쇄(attenuation)는 좌측(파이버의 입력단)에서 우측(파이버의 출력단)으로 감소하는 선형으로 나타난다. The
입력과 후면산란된 빛은 모두 거리에 따라 감쇄된다.Both input and backscattered light are attenuated by distance.
따라서 시간에 따라 검출된 신호는 작아지게 된다. 커넥터, 접속(splice), 파이버 끝단 또는 파이버의 비정상 등이 스크린상에서 파워의 증가로 나타난다. Therefore, the signal detected over time becomes smaller. Connectors, splices, fiber ends, or fiber anomalies appear as an increase in power on the screen.
이것은 프레스널 반사로부터의 후면산란이 레일레이 산란으로부터의 산란보다 커지게 되기 때문이다. This is because the backscattering from the pressurized reflection becomes larger than the scattering from the ray-ray scattering.
스플라이스(splice)의 품질이 후면산란의 양으로부터 평가될 수 있다. 더 큰 후면산란은 더 놓은 스플라이스 손실을 의미한다. 커넥터(connector)는 반사로부터의 파워 증가와 손실로부터의 파워 감소 둘 다 보여준다. 손실의 정도가 연결의 품질을 나타낸다. The quality of the splice can be evaluated from the amount of backscattering. Larger backscattering means more splice loss. The connector shows both an increase in power from reflection and a decrease in power from loss. The degree of loss indicates the quality of the connection.
다음 표 1은 OTDR의 전형적인 화면을 보여주고 있다. Table 1 below shows a typical OTDR display.
이것은 표 2의 파워 버젯(power budget)과 유사함을 알 수 있다.This is similar to the power budget of Table 2.
표에서 트랜스미터 파워는 파이버-10dBm(100μW )이고 감쇄(attenuation)는 3dB/Km, 링크 길이는 2Km, 커넥터 손실은 1dB /각 연결 그리고 리시버 감도가 -30dBm( 1μW)라고 한다면 파이버 감쇄로부터의 손실 합계는 2Km 에서 6dB 이다. 트랜스미터와 리시버 사이의 손실합계는 7.5dB 이고 마진은 12.5dB 이다.If the transmitter power in the table is -10dBm (100μW) of fiber, attenuation is 3dB / Km, link length is 2Km, connector loss is 1dB / each connection and receiver sensitivity is -30dBm (1μW), the total loss from fiber attenuation Is 6 dB at 2 Km. The total loss between the transmitter and the receiver is 7.5 dB and the margin is 12.5 dB.
빛은 코어(core)의 굴절율에 따라 약 5ns/m의 속도로 파이버를 통하여 이동한다. 시간은 아래와 같은 수학식 1에서와 같이 거리와 관련이 있다.Light travels through the fiber at a rate of about 5 ns / m depending on the refractive index of the core. The time is related to the distance as shown in Equation (1) below.
여기서 D는 파이버의 길이, c는 빛의 속도, t는 입력 펄스(pulse)의 왕복시간 그리고 n은 코아(core)의 평균 굴절율이다.Where D is the length of the fiber, c is the speed of light, t is the reciprocal time of the input pulse and n is the average refractive index of the core.
대부분의 OTDR은 커서를 이용하여 자취(trace) 위에 수평점을 표시하고 시간과 물리적 길이로 길이를 보여준다. Most OTDRs use cursors to display the scale points on the trace and show the length in terms of time and physical length.
예를 들어 어떤 것은 높은 정확도 일반적으로 1피트이내로 스플라이스(splice)까지의 거리를 결정한다 OTDR은 파이버를 따라 길이를 측정하며 케이블의 길이는 필요하지 않다. For example, some high accuracy usually determines the distance to the splice within one foot. The OTDR measures the length along the fiber, and the length of the cable is not required.
만약에 파이버가 코아 주위로 꼬여있다면 실제 파이버의 길이는 케이블의 길이보다 다소 길 것이다. OTDR이 사용될 수 있는 길이는 두 가지에 의존한다. If the fiber is twisted around the core, the actual fiber length will be somewhat longer than the cable length. The length that an OTDR can be used depends on two things.
첫째는 유닛의(unit)의 동적 범위이며 그것은 검출기(detector)에 최소 최대 파워를 설정한다. 그것 이상으로, 길이는 스플라이스와 커넥터에서 파이버 감쇄 그리고 손실에 의하여 결정된다. The first is the dynamic range of the unit, which sets the minimum maximum power to the detector. Beyond that, the length is determined by the fiber attenuation and losses in the splice and connector.
파이버 시스템 내에서 OTDR 동적 범위와 파워 손실은 후면 산란된 빛이 너무 약해서 감지될 수 없기 전에 길이를 가능하게 설정한다. 전형적으로 낮은 손실의 파이버가 장거리 통신에 사용되기 때문에, OTDR은 20 - 40Km의 길이에서 사용될 수 있다.Within the fiber system, the OTDR dynamic range and power loss enable lengths before the backscattered light is too weak to be detected. Because low loss fibers are typically used for long distance communications, OTDRs can be used in lengths of 20-40 km.
정밀한 OTDR유닛은 기술자에게 많은 정보를 제공한다. 표 2에 나와 있는 화면은 평균 0.415dB/Km인 18.44Km 링크 구간에 7.65dB를 보여 준다. 약 13.5Km에서의 튀어 오름은 스플라이스 또는 커넥터로부터의 반사를 나타낸다. 7Km에서의 작은 튀어 오름은 다른 스플라이스를 나타내며 이것은 최소의 손실이며 아주 작은 반사이다. 화면 하단이 보여주는 설정 조건을 주목하라. 두 조건이 흥미 있다. 첫째는 source module 1310SM이다 이것은 OTDR의 소스가 1310nm에서 싱글모드 파이버로 운영되는 레이저임을 의미한다. 두 번째로, 파이버의 굴절율이 1.4680으로 주어져 있다. OTDR은 이 값을 시간에 근거한 거리를 계산하기 위하여 사용한다. 만약 굴절율 값이 잘못되었다면, 거리는 다소 부정확할 것이다.Precise OTDR units provide a lot of information to technicians. The screen shown in Table 2 shows 7.65 dB in the 18.44 Km link interval with an average of 0.415 dB / Km. The protrusion at about 13.5 Km represents reflection from the splice or connector. A small bounce at 7 Km indicates another splice, which is minimal loss and very small reflection. Note the setting conditions shown at the bottom of the screen. Both conditions are interesting. The first is the source module 1310SM, which means that the OTDR source is a single mode fiber laser at 1310nm. Second, the refractive index of the fiber is given as 1.4680. The OTDR uses this value to calculate the time-based distance. If the refractive index value is wrong, the distance will be somewhat inaccurate.
OTDR은 플러그인 모듈(plug-in module)을 사용하여 850, 1310 그리고 1550nm로 싱글모드와 멀티모드에서 운용을 허용한다. 그것은 100Km길이의 링크에서 운영이 가능하다. 유닛이 내부 프로세서(processor)를 이용하여 측정을 분석하고 표시하기 때문에, 그것은 파장형태를 저장할 수 있다. 그것은 또한 여러분이 전체적인 링크 구간을 길게 보는 것으로부터 특별한 사건(event)을 근접하게 볼 수 있도록 분석방법을 바꿀 수 있도록 한다. 예를 들어 반사손실을 측정하기 위하여 줌인(zoom in)하여 반사의 근접 검사를 할 수 있다.OTDR allows operation in single mode and multimode at 850, 1310 and 1550 nm using a plug-in module. It is capable of operating on 100 km long links. Since the unit uses an internal processor to analyze and display the measurements, it can store the wavelength type. It also allows you to change the analysis method so that you can look closely at specific events from a long view of the entire link section. For example, you can zoom in to measure reflection loss and perform close-up inspection of reflections.
이러한 OTDR은 단위 길이별 손실, 스플라이스와 커넥터 평가, 그리고 장애점 위치에 이용성이 있다.These OTDRs are available for unit length loss, splice and connector evaluation, and fault location.
예를 들면, 단위 길이별 손실 (Loss Per Unit Length)은 파이버 옵틱(fiber optic) 설치에서 손실예산(loss budget)은 어떤 파이버 감쇄를 추측한다. 즉 단위길이별 손실을 추측한다. OTDR 은 설치 전후에 감쇄를 측정할 수 있다. For example, Loss Per Unit Length assumes a fiber budget that is a loss budget in a fiber optic installation. That is, the loss per unit length is estimated. The OTDR can measure attenuation before and after installation.
설치전의 측정은 모든 파이버가 구체화된 한계값을 만족한다고 보증한다. 설치 이후의 측정은 굴곡(bending)이나 예상치 못한 부하(load)와 같은 것으로부터 야기되는 감쇄의 증가를 검사한다.Measurements before installation ensure that all fibers meet specified limits. Measurements after installation check the increase in attenuation resulting from such things as bending or unexpected load.
또한, 스플라이스와 커넥터의 평가(Splice and Connector Evaluation)로는 OTDR이 설치 과정 중에 모든 스플라이스와 커넥터 손실이 허용할 만한 한계값 안에 있는지를 보증한다. 스플라이스 또는 커넥터가 연결된 후에 OTDR 은 손실값을 조사한다. 만약 그 값이 받아들일 수 없는 것이라면, 다른 커넥터 또는 스플라스를 적용한다. Splice and Connector Evaluation also ensures that the OTDR is within acceptable limits for all splices and connector losses during the installation process. After the splice or connector is connected, the OTDR examines the loss value. If the value is unacceptable, apply another connector or splice.
어떤 스플라이스는 조율이 가능하다. 반대편과 관련이 있는 스플라이스의 한쪽 반을 돌림으로서 파이버 또는 스플라이스의 구조적 손실은 최소화될 수 있다.Some splices are tunable. By rotating one half of the splice associated with the opposite side, the structural loss of the fiber or splice can be minimized.
스플라이스가 회전될 때, OTDR 표시장치는 모니터링(monitoring)되고 최소 손실점과 최대 전송점을 결정한다.When the splice is rotated, the OTDR display is monitored and determines the minimum and maximum transmission points.
마지막으로 장애점(Fault Location)은 파이버의 깨짐과 같은 장애는 설치 중이나 후에 발생할 수 있다. 전화선은 그것의 30년 사용연한 동안 2-3 회 깨진다. 만약 케이블이 매설 또는 관로(conduit)에 설치되고 케이블이 깨어지지 않는다면 장애점은 분명하지 않을 수도 있다. Finally, faults such as fiber breaks can occur during or after installation. The telephone line breaks 2-3 times during its 30 year usage period. If the cable is installed in a buried or conduit and the cable is not broken, the point of failure may not be obvious.
OTDR 은 정확하게 장애점을 찾을 수 있는 방법을 제공하며 그것으로 인해 많은 시간과 비용을 절감할 수 있다. 그것은 분명히 수 Km 를 불필요하게 파야하는 수고를 덜어줄 것이다OTDR provides a way to find fault points accurately, which can save a lot of time and money. It will certainly ease the effort of digging a few Km unnecessarily
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art.
10 : 광섬유손실측정기용(OTDR;Optical Time Domain Reflectometer)
100 : 광모듈 110 : 하프미러
120 : 레이저 다이오드 130 : 애벌런치 포토 다이오드
210 : 타이머 220 : 표시부
230 : 데이터처리부 240 : 증폭/평균기10: Optical Time Domain Reflectometer (OTDR)
100: optical module 110: half mirror
120: laser diode 130: avalanche photodiode
210: Timer 220: Display
230: Data processing unit 240: Amplification / averaging unit
Claims (5)
측정할 광섬유가 연결되기 위하여 세라믹, 중금속, 일부 합금 중 어느 하나로 이루어지는 커넥터가 구비되고, 상기 레이저 다이오드에서 출사된 측정광 신호가 상기 광섬유내에서 산란되어 역으로 진행하도록 연결되는 광섬유연결단; 및
상기 레이저 다이오드로부터 출사된 광을 입사하고, 상기 광섬유연결단에서 역으로 진행하는 산란광신호를 반사하는 하프미러; 및
상기 광섬유연결단의 역으로 진행하는 산란광이 상기 하프미러에서 반사되어 입사되는 산란광 수신용 아발란치포토다이오드(APD;Avalanche photo diode);
를 포함하고,
상기 레이저 다이오드 제어용 신호가 결합되는 입력포트와, 상기 레이저 다이오드의 출사광이 향하는 광축상의 타측 방향인 입출력포트, 및 광섬유 연결단과 광축상에 수직한 방향에 위치하는 출력포드로 이루어지는 3포트를 갖는 "T"형의 모듈을 더 포함하고;
상기 입력포트에는 레이저 다이오드가 결합되고, 상기 레이저 다이오드의 출사광이 향하는 광축상의 타측 방향인 입출력포트에 광섬유 연결단이 동일 평면상에 결합되고, 상기 동일 평면상에 경사지게 하프미러가 개재되고, 상기 하프미러의 배면에 광섬유연결단에서 산란되어 진행하는 측정광이 반사되어 향하는 APD 포토다이오드가 출력포트에 결합되며;
상기 하프미러는
레이저 다이오드에서 발생되는 레이저가 광섬유연결단으로 입사되는 광축상에서 110~160°의 각도로 설치되되, 레이저광 반사면의 빛이 도달하는 모듈 내부의 면은 표면이 무광처리되고, 광축상에 경사지게 형성되어 반사된 광은 광축에서 벗어나 APD 포토다이오드에 입사되지 않게 구성하며,
상기 레이저 다이오드에서 출사된 광이 하프미러를 통과하지 못하고 광축에서 벗어나도록 반사되는 광은 다시 하프미러에 입사되지 않게 구성하며,
지향성 커플러인것을 특징으로 하는 하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈.A laser diode for emitting light;
An optical fiber connection terminal having a connector made of any one of ceramics, heavy metals, and some alloys to be connected to the optical fiber to be measured and connected so that the measurement optical signal emitted from the laser diode is scattered in the optical fiber and travels in the reverse direction; And
A half mirror for receiving light emitted from the laser diode and reflecting a scattered light signal traveling in a reverse direction at the optical fiber connection end; And
An avalanche photo diode (APD) for scattered light incident on the half mirror and incident on the half mirror;
Lt; / RTI >
An input port to which the laser diode control signal is coupled, an input / output port on the other side of the optical axis toward which the emitted light of the laser diode is directed, and an output port located in a direction perpendicular to the optical axis, T "type < / RTI >module;
Wherein the input port is coupled to a laser diode, the optical fiber connection end is coupled to an input / output port on the other side of the optical axis of the output light of the laser diode on the same plane, An APD photodiode, which is reflected on the back side of the half mirror and is scattered at the optical fiber connection end and is proceeding with the measurement light, is coupled to the output port;
The half mirror
The laser generated in the laser diode is installed at an angle of 110 to 160 ° on the optical axis incident on the optical fiber connection end, the surface inside the module where the light of the laser light reflection surface reaches is matt surface-treated, The reflected light is configured to be off the optical axis and not to be incident on the APD photodiode,
The light emitted from the laser diode can not pass through the half mirror but is reflected so as to be deviated from the optical axis is not incident on the half mirror again,
Directional coupler, wherein the half mirror and the reflection suppressing structure are applied to the optical module.
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Citations (2)
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| JP2004212325A (en) * | 2003-01-08 | 2004-07-29 | Fujikura Ltd | Otdr measuring device and otdr measuring method |
| KR101462392B1 (en) * | 2013-12-30 | 2014-11-17 | 전자부품연구원 | OTDR having the function of the integrated optical transceiver OSA |
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2017
- 2017-03-28 KR KR1020170039566A patent/KR101923391B1/en active IP Right Grant
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