KR102041714B1 - 파장 분할 다중화기, 파장분할 다중화 송신기, 파장 분할 다중화 방법 및 파장 분할 다중화 송신 방법 - Google Patents

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Abstract

파장 분할 다중화기, 파장분할 다중화 송신기, 파장 분할 다중화 방법 및 파장 분할 다중화 송신 방법을 공개한다. 본 발명의 실시예에 따른 파장 분할 다중화기는 기지정된 제1 파장을 갖는 광을 분할하여 다수의 광을 출력하는 입력 광 분할기, 미리 지정된 파장을 갖는 적어도 하나의 RF 톤을 생성하고, 적어도 하나의 RF 톤을 이용하여, 입력 광 분할기에서 분할된 광 중 하나를 변조하는 DSB 변조부, 및 DSB 변조부에서 출력되는 변조 광을 분할하고, 분할된 변조 광 중 하나를 미리 지정된 기준 파장을 기준으로 위상 천이하고, 분할된 나머지 변조 광과 광 간섭시켜, 제1 파장과 다른 파장을 갖는 적어도 하나의 광을 출력하는 광 간섭계를 포함한다.

Description

파장 분할 다중화기, 파장분할 다중화 송신기, 파장 분할 다중화 방법 및 파장 분할 다중화 송신 방법{WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXER, TRANSMITTER WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXING METHOD AND TRANSMITION METHOD}
본 발명은 파장 분할 다중화기, 파장분할 다중화 송신기, 파장 분할 다중화 방법 및 파장 분할 다중화 송신 방법에 관한 것으로, 특히 하나의 광원으로부터 서로 다른 파장을 갖는 다수의 광을 생성할 수 있는 파장 분할 다중화기, 파장분할 다중화 송신기, 파장 분할 다중화 방법 및 파장 분할 다중화 송신 방법에 관한 것이다.
광 가입자 망(passive optical network: PON)에서 데이터 트래픽이 급증하는 추세고, 이를 따라가기 위해 주어진 자원을 효율적으로 사용하려는 요구가 증대되고 있다. 기존 단일 파장 기반의 전송 시스템에서는 급증하는 트래픽을 수용하는 데 한계가 있어, 서로 다른 파장을 갖는 다수의 채널을 하나의 광 케이블을 통해 전송할 수 있도록 다중화하는 WDM(Wavelength Division Multiplexing) 방식이 각광받고 있으며, 실제로 광 가입자망 표준(second next-generation passive optical network, NG-PON2)에서도 WDM 방식을 여러 분야에 적용하고 있다.
WDM 방식은 서로 다른 파장을 갖는 다수의 광을 생성해야 하며, 이에 광원 어레이를 사용하는 기법, 광 슬라이싱 기법, 배열 도파로 격자(arrayed-waveguide grating: AWG)를 이용하는 기법 등이 이용되고 잇다.
이중 광원 어레이를 사용하는 기법은 각각 서로 다른 파장의 광을 생성하는 다수의 광원을 이용하는 방식으로, 다수의 광원을 설치해야 하는 공간적, 비용적 부담이 존재할 뿐만 아니라, 다수의 광원의 온도 및 진동 민감성을 조절하기 어렵다는 문제가 있다.
그리고 광 슬라이싱 기법은 넓은 스펙트럼 대역을 갖는 광을 생성하고, 생성된 광을 광 필터 등을 이용하여 슬라이싱(slicing)하여 다수의 광으로 분리하는 기법으로, 필터의 샤프니스(sharpness) 한계로 인해 좁은 선폭의 광원을 획득하기 어렵다는 문제가 있다.
한편, AWG를 이용하는 기법은 다수의 광원을 필요로 할 뿐만 아니라, 다수의 광 사이의 파장 간격이 넓게 생성되어, 좁은 파장 간격이 요구되는 초고밀도 파장 분할 다중화(Ultra-Dense Wavelength Division Multiplexing: UDWDM) 방식 등에 적합하지 않을 뿐만 아니라, AWG 포트 낭비가 발생할 수 있다는 문제가 있다.
한국 공개 특허 제10-2017-0069900호 (2017.06.21 공개)
본 발명의 목적은 단일 광원을 이용하여 서로 다른 다수의 파장의 광을 생성할 수 있는 파장 분할 다중화기, 파장분할 다중화 송신기, 파장 분할 다중화 방법 및 파장 분할 다중화 송신 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 좁은 선폭 및 좁은 파장 간격을 갖는 다수의 광을 생성할 수 있는 파장 분할 다중화기, 파장분할 다중화 송신기, 파장 분할 다중화 방법 및 파장 분할 다중화 송신 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 RF 톤 주파수를 조절하여 요구되는 광의 파장을 조절하여 생성할 수 있는 파장 분할 다중화기, 파장분할 다중화 송신기, 파장 분할 다중화 방법 및 파장 분할 다중화 송신 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 파장 분할 다중화기는 기지정된 제1 파장을 갖는 광을 분할하여 다수의 광을 출력하는 입력 광 분할기; 미리 지정된 주파수를 갖는 적어도 하나의 RF 톤을 생성하고, 상기 적어도 하나의 RF 톤을 이용하여, 상기 입력 광 분할기에서 분할된 광 중 하나를 변조하는 DSB 변조부; 및 상기 DSB 변조부에서 출력되는 변조 광을 분할하고, 분할된 변조 광 중 하나를 미리 지정된 기준 파장을 기준으로 위상 천이하고, 분할된 나머지 변조 광과 광 간섭시켜, 상기 제1 파장과 다른 파장을 갖는 적어도 하나의 광을 출력하는 광 간섭계; 를 포함한다.
상기 DSB 변조부는 상기 파장 분할 다중화기가 생성하고자 하는 광의 파장과 상기 제1 파장의 파장 간격에 대응하는 주파수를 갖는 상기 적어도 하나의 RF 톤을 생성하는 RF 톤 생성기; 및 상기 적어도 하나의 RF 톤을 이용하여 상기 입력 광 분할기에서 분할된 광을 양측파대(Double Side Band: 이하 DSB) 변조하되, 상기 제1 파장의 광이 억압되도록 직류 바이어스를 널 포인트에 인가하는 광원 억제된 DSB 변조하여 상기 변조 광을 출력하는 DSB 변조기; 를 포함할 수 있다.
상기 광 간섭계는 상기 DSB 변조부에서 인가되는 상기 변조 광을 분할하는 광 분할기; 상기 광 분할기에서 분할된 변조 광을 인가받아 기지정된 위상만큼 위상 천이하는 위상 변환기; 상기 위상 변환기에서 위상 천이된 광을 인가받아 기설정된 기준 파장을 기준으로 서로 상이하게 위상 천이하는 파장기반 위상 천이기; 및 상기 광 분할기에서 분할된 변조 광과 상기 파장 기반 위상 천이기에서 위상 천이된 광을 가간섭 결합하여, 상기 기준 파장보다 낮은 파장의 성분은 상쇄시키고, 상기 기준 파장 이상의 파장 성분은 가산하여 출력하는 광 결합기; 를 포함할 수 있다.
상기 위상 천이기는 상기 분할된 변조 광을 -90도 위상 천이하여 출력하고, 상기 파장기반 위상 천이기는 상기 제1 파장을 상기 기준 파장으로 하여, 상기 제1 파장 미만의 파장을 갖는 광은 -90도 위상 천이하고, 상기 제1 파장 이상의 파장을 갖는 광은 90도 위상 천이하여 출력할 수 있다.
상기 DSB 변조기는 마흐-젠더 변조기(Mach-zehnder modulator)로 구현될 수 있고, 상기 위상 천이기는 PS-FBG(phase-shifted fiber bragg grating)로 구현될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 파장 분할 다중화 방법은 기지정된 제1 파장을 갖는 광을 분할하여 다수의 광을 출력하는 단계; 미리 지정된 주파수를 갖는 적어도 하나의 RF 톤을 생성하는 단계; 상기 적어도 하나의 RF 톤을 이용하여, 분할된 광 중 하나를 변조하는 단계; 및 변조된 변조 광을 다시 분할하고, 분할된 변조 광 중 하나를 미리 지정된 기준 파장을 기준으로 위상 천이하는 단계; 및 분할된 나머지 변조 광과 위상 천이된 변조 광 간섭시켜, 상기 제1 파장과 다른 파장을 갖는 적어도 하나의 광을 출력하는 단계; 를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파장 분할 다중화 송신기는 기지정된 제1 파장을 갖는 광을 생성하는 광원; 상기 광원에서 생성된 광을 분할하고, 미리 지정된 주파수를 갖는 적어도 하나의 RF 톤을 생성하여 상기 분할된 광 중 하나를 변조하며, 변조된 변조 광을 분할하고, 분할된 변조 광 중 하나를 미리 지정된 기준 파장을 기준으로 위상 천이하고, 분할된 나머지 변조 광과 광 간섭시켜, 상기 제1 파장을 갖는 광과 함께 다른 파장을 갖는 적어도 하나의 광을 출력하는 파장 분할 다중화기; 다수의 신호 변조기를 포함하여, 상기 파장 분할 다중화기에서 출력되는 다수의 광에 각각 전송하고자 하는 서로 다른 신호를 결합하여 변조하는 신호 변조부; 및 신호 변조부에서 변조된 다수의 광을 결합하여 지정된 광 경로로 파장 다중화된 WDM 광을 출력하는 광 결합기; 를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파장 분할 다중화 송신 방법은 기지정된 제1 파장을 갖는 광을 생성하는 단계; 기지정된 제1 파장을 갖는 광을 분할하여 다수의 광을 출력하는 단계; 미리 지정된 주파수를 갖는 적어도 하나의 RF 톤을 생성하는 단계; 상기 적어도 하나의 RF 톤을 이용하여, 분할된 광 중 하나를 변조하는 단계; 및 변조된 변조 광을 다시 분할하고, 분할된 변조 광 중 하나를 미리 지정된 기준 파장을 기준으로 위상 천이하는 단계; 분할된 나머지 변조 광과 위상 천이된 변조 광 간섭시켜, 상기 제1 파장과 다른 파장을 갖는 적어도 하나의 광을 출력하는 단계; 상기 제1 파장을 갖는 광과 상기 제1 파장과 다른 파장을 갖는 적어도 하나의 광을 각각 인가받고, 인가된 다수의 광 각각을 전송하고자 하는 신호와 결합하여 변조하는 단계; 및 변조된 다수의 광을 결합하여 지정된 광 경로로 파장 다중화된 WDM 광을 출력하는 단계; 를 포함한다.
따라서, 본 발명의 파장 분할 다중화기, 파장분할 다중화 송신기, 파장 분할 다중화 방법 및 파장 분할 다중화 송신 방법은 단일 광원을 이용하여 저비용으로 좁은 선폭의 서로 다른 파장을 갖는 다수의 광을 생성할 수 있다. 또한 RF 톤을 조절하여 생성되는 다수의 광의 파장을 용이하게 조절할 수 있다. 그리고 다수의 RF 톤을 생성하거나, 하모닉 성분을 활용하여, 생성되는 파장의 수를 용이하게 확장할 수 있다.
도1 은 본 발명의 일실시예에 따른 파장 분할 다중화기의 개략적 구조를 나타낸다.
도2 는 본 발명의 일실시예에 따른 파장 분할 다중화 송신기의 개략적 구조를 나타낸다.
도3 은 본 발명의 일실시예에 따른 파장 분할 다중화 방법 및 파장 분할 다중화 송신 방법을 나타낸다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
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", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도1 은 본 발명의 일실시예에 따른 파장 분할 다중화기의 개략적 구조를 나타낸다.
도1 을 참조하면, 본 실시예에 따른 파장 분할 다중화기(200)는 기지정된 파장(λ1)을 갖는 광을 생성하는 광원(100)에서 생성된 광을 인가받아 서로 다른 파장을 갖는 다수의 광을 출력한다.
파장 분할 다중화기(200)는 광원(100)에서 생성되어 인가되는 광을 분할하는 입력 광 분할기(OCI) 및 입력 광 분할기(OCI)에서 분할된 광 중 하나를 인가받아 파장을 조절하여 광원(100)에서 생성된 광과 상이한 파장을 갖는 적어도 하나의 광을 생성하는 다중 파장 생성부를 포함한다.
도1 에서 (a) 내지 (f)는 파장 분할 다중화기(200)가 다중 파장을 생성하는 동안 생성되는 광 변화를 설명하기 위해 삽입된 파장 그래프이다.
도1 에서 광원(100)은 (a)에 나타난 바와 같이, 미리 지정된 제1 파장(λ1)을 중심파장으로 갖는 광을 생성한다. 여기서, 광원(100)은 ECL(External Cavity Laser) 또는 DFB-LD(Distributed Feed Back type - Laser Diode) 등과 같은 발광 소자로 구현될 수 있다.
파장 분할 다중화기(200)의 입력 광 분할기(OCI)는 광원(100)에서 생성된 광을 분할하고, 분할된 광 중 하나는 그대로 출력된다. 따라서 (b)에서와 같이 제1 파장(λ1)을 갖는 광이 그대로 출력된다. 입력 광 분할기(OCI)는 광 커플러 또는 광 스플리터 등으로 구현될 수 있다.
한편 다중 파장 생성부는 미리 지정된 주파수를 갖는 RF 톤을 생성하고, 입력 광 분할기(OCI)에서 분할된 광 중 하나를 인가받아 제1 파장(λ1)을 갖는 광을 생성된 RF 톤을 이용하여 변조하여 제1 파장(λ1)과 상이한 파장을 갖는 적어도 하나의 광으로 변환한다. 보다 구체적으로 다중 파장 생성부는 RF 톤을 생성하고, 생성된 RF 톤을 이용하여 제1 파장(λ1)을 갖는 광을 광원 억제된 양측파대(Double Side Band: 이하 DSB) 변조하며, 변조된 광을 광 간섭을 통해 단측파대(single side band: 이하 SSB) 신호로 전환함으로써, 서로 다른 파장을 갖는 적어도 하나의 광으로 변환하여 출력한다.
다중 파장 생성부는 DSB 변조부(210) 및 광 간섭계(220)를 포함한다. 그리고 DSB 변조부(210)는 RF 톤 생성기(211) 및 DSB 변조기(213)를 포함한다.
RF 톤 생성기(211)는 미리 지정된 파장에 대응하는 주파수를 갖는 적어도 하나의 RF 톤을 생성한다. 여기서 RF 톤 생성기(211)는 RF 톤 생성기(211)는 생성하고자 하는 광의 파장(λ2)과 제1 파장(λ1) 사이의 파장 차(Δλ)에 대응하는 파장(Δλ = |λ1 - λ2|)을 갖는 RF 톤을 생성한다.
즉 RF 톤 생성기(211)는 생성하고자 하는 광의 파장(λ2)에 따라 RF 톤의 주파수를 조절하여 생성한다. 일예로, 생성하고자 하는 광의 파장(λ2)이 일반적인 초고밀도 파장 분할 다중화(Ultra-Dense Wavelength Division Multiplexing: UDWDM)의 파장 간격에 따라 제1 파장(λ1)과 12.5GHz의 주파수 차를 가져야 하는 경우, RF 톤 생성기(211)는 12.5GHz의 RF 톤을 생성한다.
다중 파장 생성부가 제1 파장(λ1)과 상이한 파장을 갖는 다수의 광을 생성해야 하는 경우, RF 톤 생성기(211)는 서로 다른 주파수의 다수의 RF 톤을 생성할 수도 있다.
RF 톤 생성기(211)는 일반적인 RF 톤 생성기(RF tone generator)로 구현될 수 있으나, 벡터 신호 생성기(vector signal generator: VSG)로도 구현될 수 있다.
DSB 변조기(213)는 입력 광 분할기(OCI)에서 분할되어 인가되는 제1 파장(λ1)을 갖는 광을 RF 톤 생성기(211)에서 생성된 RF 톤을 이용하여 DSB 변조한다. 이때 DSB 변조기(213)는 직류 바이어스(DC-Bias)를 널 포인트(null-point)에 인가하여, 제1 파장(λ1)의 광을 억제하여 변조한다. 즉 광원(여기서는 제1 파장의 광)이 억제된 DSB 변조된 광을 출력한다. 이에 DSB 변조기(213)는 (c)에 도시된 바와 같이, 제1 파장(λ1)이 억압되고, 제1 파장(λ1)으로부터 RF 톤의 파장(Δλ)만큼 파장 간격을 갖는 다수개의 광((λ1 - Δλ), (λ1 + Δλ))을 출력한다. (c) 내지 (f)에서는 비교를 위해 제1 파장(λ1)을 표시하였으나, 실제 억압 변조된 광에서 제1 파장(λ1)의 성분은 매우 미미하거나 무시할 수 있는 수준이다.
DSB 변조기(213)는 광 외부 변조기(external modulator)로서 일예로 마흐-젠더 변조기(Mach-zehnder modulator) 등으로 구현될 수 있다. 마흐-젠더 변조기는, 광원의 편광에 따른 변조 특성의 변화가 적고, 높은 변환 이득을 가지며, 변조될 수 있는 주파수 대역폭이 넓은 장점이 있다.
광 간섭계(220)는 DSB 변조부(210)에서 광원 억제된 DSB 변조되어 출력된 광에서 단측파대의 광 성분(λ2 = λ1 + Δλ)만을 추출한다. 광 간섭계(220)는 광 분할기(OC1), 광 결합기(OC2), 위상 변환기(221) 및 파장기반 위상 천이기(223)를 포함한다.
먼저 광 분할기(OC1)는 DSB 변조부(210)에서 출력되는 광원 억제된 DSB 변조된 광을 분할하여 출력한다. 그리고 분할된 광 중 하나는 그대로 광 결합기(OC2)로 전달되는 반면, 나머지 하나는 위상 변환기(221)로 전송된다. 광 분할기(OC1)는 입력 광 분할기(OCI)와 마찬가지로 광 커플러 또는 광 스플리터 등으로 구현될 수 있다.
위상 변환기(221)는 광 분할기(OC1)에서 전달되는 광의 위상을 기지정된 위상만큼 조절하여 출력한다. 위상 변환기(221)는 일예로 (d)에 도시된 바와 같이 전체 파장에서 모든 광의 위상을 -90도 위상 천이(phase-shift)하여 출력할 수 있다.
파장기반 위상 천이기(223)는 위상 변환기(221)에서 위상 천이된 광을 인가받고, 미리 지정된 기준 파장을 기준으로 인가된 위상 천이된 광을 서로 다르게 위상 천이하여 출력한다. 여기서 기준 파장은 제1 파장(λ1)으로 설정될 수 있으며, 제1 파장(λ1)보다 짧은 파장(λ1 - Δλ)의 광은 -90도 위상 천이시키는 반면, 제1 파장(λ1)보다 긴 파장(λ2 = λ1 + Δλ)의 광은 90도 위상 천이시켜 출력할 수 있다.
파장기반 위상 천이기(223)는 PS-FBG(phase-shifted fiber bragg grating)로 구현될 수 있다.
위상 변환기(221)가 전체 파장에서 모든 광의 위상을 -90도 위상 천이하였으므로, (e)에 도시된 바와 같이, 파장기반 위상 천이기(223)에서 출력되는 광 중 제1 파장(λ1)보다 짧은 파장(λ1 - Δλ)의 광은 -180(= -90-90)도 위상 천이되어 위상 반전되는 반면, 제1 파장(λ1)보다 긴 파장(λ2 = λ1 + Δλ)의 광은 위상 천이되지 않고(0(= -90+90)도 위상 천이) 출력된다.
한편 광 결합기(OC2)는 광 분할기(OC1)에서 분할된 광원 억제된 DSB 변조된 광과 파장기반 위상 천이기(223)에서 출력된 광을 결합한다. 상기한 바와 같이, 파장기반 위상 천이기(223)에서 출력된 광은 제1 파장(λ1)보다 짧은 파장(λ1 - Δλ)에서 -180도 위상 반전된 반면, 제1 파장(λ1)보다 긴 파장(λ2 = λ1 + Δλ)에서는 위상 천이되지 않았다. 따라서 광 결합기(OC)에서 제1 파장(λ1)보다 짧은 파장(λ1 - Δλ)의 광은 상호 간섭하여 상쇄되는 반면, 제1 파장(λ1)보다 긴 파장(λ2 = λ1 + Δλ)의 광은 가산되어 출력된다.
즉 광원 억제된 DSB 변조된 광을 일측파대 억압 변조된 광의 형태로 변환하여 출력한다. 따라서 다중 파장 생성부는 (f)에 도시된 바와 같이, 제2 파장(λ2)을 갖는 광을 출력할 수 있다.
여기서 광 결합기(OC2)는 광 커플러 또는 광 컴바이너 등으로 구현될 수 있다.
결과적으로, 도1 에 도시된 파장 분할 다중화기(200)는 광원(100)에서 생성된 제1 파장(λ1)의 광을 분할하고, 분할된 제1 파장(λ1)의 광 중 하나로부터 제1 파장(λ1)과 상이한 제2 파장(λ2)의 광을 용이하게 생성하여 출력할 수 있다. 특히 RF 톤의 주파수를 가변함으로써, 제2 파장(λ2)을 용이하게 조절할 수 있다. 즉 임의의 파장을 갖는 광을 자유롭게 생성할 수 있으며, 제1 파장(λ1)과 제2 파장(λ2)의 파장 간격(Δλ)을 좁게 제어할 수 있어, 파장 효율성을 극대화 할 수 있다.
또한 광원(100)에서 생성된 광의 선폭 확장을 최대한 억제하여 다른 파장의 광을 생성하므로, 선폭으로 인한 문제가 발생하지 않도록 할 수 있다.
상기에서는 일예로 다중 파장 생성부가 광원(100)에서 생성된 제1 파장(λ1)의 광과 상이한 제2 파장(λ2)의 단일 광을 생성하여 출력하는 것으로 도시하였으나, 다중 파장 생성부는 서로 다른 파장을 갖는 다수의 광을 생성하여 출력할 수도 있다.
이 경우, 다중 파장 생성부는 RF 톤 생성기(213)가 다수의 서로 다른 주파수의 RF 톤을 생성하도록 하여, 서로 다른 파장의 다수의 광을 생성할 수 있다.
또한 다중 파장 생성부는 서로 다른 파장의 다수의 광을 서로 동일한 파장 간격(Δλ)으로 생성하는 경우, DSB 변조기(211)에서 DSB 변조를 수행하는 동안 발생하는 고조파(harmonics) 성분을 이용하여 다수의 광을 생성할 수도 있다. 일반적으로 DSB 변조기(211)가 변조를 수행하는 경우, 다수의 고조파 성분이 발생되며, 이를 필터링하여 억압하도록 구성된다. 그러나 본 실시예에서는 고조파 성분을 광 간섭계(220)로 전송하여, 광 가간섭 시킴으로써, 다수의 서로 다른 파장을 갖는 광을 생성할 수도 있다.
이 경우, 다중 파장 생성부는 다수의 광 간섭계(220)를 포함하도록 구성되거나, 다수의 파장기반 위상 천이기(223)를 포함하도록 구성될 수 있으며, 추가적인 구성 요소를 포함할 수도 있다.
도2 는 본 발명의 일실시예에 따른 파장 분할 다중화 송신기의 개략적 구조를 나타낸다.
도2 의 파장 분할 다중화 송신기는 광원(100)과 파장 분할 다중화기(200) 및 신호 변조부(300) 및 출력 광 결합기(OCO)를 포함한다.
여기서 광원(100)과 파장 분할 다중화기(200)는 도1 의 광원(100) 및 파장 분할 다중화기(200)과 동일하다. 즉 광원(100)는 기지정된 제1 파장(λ1)을 갖는 광을 생성하고, 파장 분할 다중화기(200)는 광원에서 생성된 제1 파장(λ1)의 광을 분할하여, 제1 파장(λ1)의 광과 제1 파장(λ1)과 함께 상이한 파장을 갖는 적어도 하나의 광을 생성하여 출력한다.
여기서 파장 분할 다중화기(200)는 다양한 파장을 갖는 다수의 광을 생성하여 출력할 수도 있으나, 여기서는 제1 파장(λ1)과 기지정된 파장 간격(Δλ) 만큼 이격된 제2 파장(λ2)을 갖는 광을 생성하여 출력하는 것으로 가정한다.
즉 파장 분할 다중화기(200)가 제1 파장(λ1)을 갖는 단일 광을 인가받아, 제1 파장(λ1) 및 제2 파장(λ2)을 갖는 광이 각각 출력한다.
신호 변조부(300)는 다수의 신호 변조기(SM1, SM2)를 포함한다. 신호 변조부(300)는 파장 분할 다중화기(300)에서 출력되는 다수의 광 각각에 대응하는 개수의 신호 변조기(SM1, SM2)를 포함할 수 있다. 다수의 신호 변조기(SM1, SM2) 각각은 파장 분할 다중화기(300)에서 출력되는 다수의 광 중 대응하는 파장의 광을 인가받고, 전송하고자 하는 신호에 따라 광 변조하여 변조 광을 출력한다. 이때 출력되는 변조 광은 (g) 및 (h)에 도시된 바와 같이, 변조되기 이전과 마찬가지로 대응하는 광의 파장을 중심 파장으로 갖는다.
일예로 제1 신호 변조기(SM1)는 파장 분할 다중화기(300)에서 출력되는 다수의 광 중 제1 파장(λ1)의 광을 인가받고, 전송하고자 하는 신호에 따라 광 변조하여 출력하고, 제2 신호 변조기(SM2)는 파장 분할 다중화기(300)에서 출력되는 다수의 광 중 제2 파장(λ2)의 광을 인가받아 전송하고자 하는 신호에 따라 광 변조하여 출력할 수 있다.
여기서 다수의 신호 변조기(SM1, SM2)는 DSB 변조기(213)과 마찬가지로 마흐-젠더 변조기 등으로 구현되는 광 외부 변조기 일 수 있다.
한편, 출력 광 결합기(OCO)는 신호 변조부(300)에서 출력되는 다수의 변조 광을 인가받아 결합하여 출력한다. 이때 결합되는 변조 광의 파장이 서로 상이하므로 상호 간섭을 발생시키지 않으며, (i)에 도시된 바와 같이, WDM 광으로 출력될 수 있다.
그리고 파장 분할 다중화 송신기는 도2 에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 광 감쇠기(ATT)를 더 포함할 수 있다. 상기한 바와 같이, 파장 분할 다중화(200)는 단일 파장의 광을 인가받아 서로 다른 파장을 갖는 다수의 광을 생성하는 동안 광을 분할, 변조 및 결합하게 된다. 이렇게 광을 분할, 변조 및 결합하는 과정에서 광의 세기가 감쇠될 수 있다. 따라서 파장 분할 다중화기(200)에서 출력되는 제1 파장(λ1)의 광과 제2 파장(λ2)의 광의 세기가 서로 상이할 수 있으며, 각각의 변조 광의 세기 또한 서로 상이해질 수 있다.
광 감쇠기(ATT)는 서로 상이한 광의 세기를 균일화하기 위해 추가될 수 있다. 도2 에서는 일예로, 제1 파장(λ1)의 변조 광에 대해서만 광 감쇠기(ATT)가 감쇠하는 것으로 도시하였으나, 파장 분할 다중화 송신기는 다수의 광 감쇠기(ATT)를 포함하도록 구성될 수 있다.
결과적으로 도2 에 도시된 파장 분할 다중화 송신기는 파장 분할 다중화기(200)를 이용하여 단일 광원(100)에서 생성된 단일 파장(λ1)의 광을 서로 다른 파장의 다수의 광으로 다중화하고, 각 파장별 광을 송신하고자 하는 신호에 따라 개별적으로 변조하여 WDM 광을 출력할 수 있다.
도3 은 본 발명의 일실시예에 따른 파장 분할 다중화 방법 및 파장 분할 다중화 송신 방법을 나타낸다.
도3 을 참조하면, 파장 분할 다중화 송신 방법은 광 생성 단계(S100), 파장 분할 다중화 단계(S200) 및 WDM 송신 단계(S300)를 포함한다. 여기서 파장 분할 다중화 방법은 파장 분할 다중화 단계(S200)에 해당한다.
도1 및 도2 를 참조하면, 우선 하나의 광원(100)이 기설정된 제1 파장(λ1)의 광을 생성하여 출력한다(S100).
그리고 파장 분할 다중화기(200)의 입력 광 분할기(OCI)는 광원(100)에서 생성된 광을 다수의 광으로 분할하여 각각 서로 다른 경로로 출력한다(S210). 입력 광 분할기(OCI)는 분할된 다수의 광 중 하나는 그대로 출력하고, 나머지 광은 다중 파장 생성부로 출력한다.
다중 파장 생성부의 DSB 변조부(210)에서 RF 톤 생성기(211)는 생성하고자 하는 광의 파장과 제1 파장(λ1)사이의 파장 간격(Δλ)에 대응하는 주파수를 갖는 RF 톤을 생성하여 출력한다(S220). 경우에 따라서, RF 톤 생성기(211)는 서로 다른 주파수를 갖는 다수의 RF 톤을 생성하여 출력할 수 있다.
그리고 DSB 변조기(213)는 입력 광 분할기(OCI)에서 분할되어 인가되는 제1 파장(λ1)을 갖는 광을 RF 톤 생성기(211)에서 생성된 RF 톤을 이용하여 DSB 변조하여 출력한다. 여기서 DSB 변조기(213)는 제1 파장(λ1)의 광이 억제되도록 광원 억제된 DSB 변조함으로써, 제1 파장(λ1)으로부터 RF 톤의 파장(Δλ)만큼 파장 간격을 갖는 다수개의 광((λ1 - Δλ), (λ1 + Δλ))을 출력한다(S230).
한편 광 간섭계(220)의 광 분할기(OC1)는 DSB 변조부(210)에서 인가되는 서로 다른 파장의 광을 각각 분할하여 서로 다른 경로로 전송한다(S240).
위상 변환기(221)는 광 분할기(OC1)에서 전달되는 광의 위상을 기지정된 위상(일예로 -90도)만큼 조절하여 출력한다(S250). 그리고 파장기반 위상 천이기(223)는 위상 변환기(221)에서 위상 천이된 광을 미리 지정된 기준 파장(일예로 제1 파장(λ1))을 기준으로 서로 다르게 위상 천이하여 출력한다(S260). 여기서 파장기반 위상 천이기(223)는 기준 파장(λ1)보다 짧은 파장(λ1 - Δλ)의 광은 -90도 위상 천이시키는 반면, 기준 파장(λ1)보다 긴 파장(λ2 = λ1 + Δλ)의 광은 90도 위상 천이시켜 출력할 수 있다.
한편, 광 결합기(OC2)는 광 분할기(OC1)에서 인가된 광과 파장기반 위상 천이기(223)에서 인가된 광을 간섭 결합시킨다(S270). 이에 기준 파장(λ1)보다 짧은 파장(λ1 - Δλ)의 광은 상호 간섭하여 상쇄되는 반면, 기준 파장(λ1)보다 긴 파장(λ2 = λ1 + Δλ)의 광은 가산되어 출력된다.
즉 파장 분할 다중화기(200)는 입력 광 분할기(OCI)에서 출력되는 제1 파장(λ1)을 갖는 광과 함께 제2 파장(λ2)을 갖는 광을 출력한다.
신호 변조부(300)의 다수개의 신호 변조기(SM1, SM2)는 파장 분할 다중화기(200)에서 출력되는 서로 다른 파장을 갖는 다수의 광 중 대응하는 파장의 광을 인가받고, 인가된 광을 전송하고자 하는 신호에 따라 변조한다(S310).
그리고 파장별로 변조된 각각의 광을 출력 광 결합기(OCO)가 결합하여, 파장 다중화된 WDM 광을 지정된 광 경로를 통해 출력한다(S320).
본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행 시키기 위한 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다. 여기서 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스 될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 또한 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함하며, ROM(판독 전용 메모리), RAM(랜덤 액세스 메모리), CD(컴팩트 디스크)-ROM, DVD(디지털 비디오 디스크)-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등을 포함할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 광원 200: 파장 분할 다중화기
210: DSB 변조부 220: 광 간섭계
211: RF 톤 생성기 213: DSB 변조기
221: 위상 변환기 223: 파장기반 위상 천이기
OCI: 입력 광 분할기 OCO: 출력 광 결합기
OC1: 광 분할기 OC2: 광 결합기
300: 신호 변조부

Claims (13)

  1. 기지정된 제1 파장을 갖는 광을 분할하여 다수의 광을 출력하는 입력 광 분할기;
    미리 지정된 주파수를 갖는 적어도 하나의 RF 톤을 생성하고, 상기 적어도 하나의 RF 톤을 이용하여, 상기 입력 광 분할기에서 분할된 광 중 하나를 변조하는 DSB 변조부; 및
    상기 DSB 변조부에서 출력되는 변조 광을 분할하고, 분할된 변조 광 중 하나를 미리 지정된 기준 파장을 기준으로 위상 천이하고, 분할된 나머지 변조 광과 광 간섭시켜, 상기 제1 파장과 다른 파장을 갖는 적어도 하나의 광을 출력하는 광 간섭계; 를 포함하되,
    상기 DSB 변조부는
    상기 파장 분할 다중화기가 생성하고자 하는 광의 파장과 상기 제1 파장의 파장 간격에 대응하는 주파수를 갖는 상기 적어도 하나의 RF 톤을 생성하는 RF 톤 생성기; 및
    상기 적어도 하나의 RF 톤을 이용하여 상기 입력 광 분할기에서 분할된 광을 양측파대(Double Side Band: 이하 DSB) 변조하되, 상기 제1 파장의 광이 억압되도록 직류 바이어스를 널 포인트에 인가하는 광원 억제된 DSB 변조하여 상기 변조 광을 출력하는 DSB 변조기; 를 포함하는 파장 분할 다중화기.

  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서, 상기 DSB 변조기는
    마흐-젠더 변조기(Mach-zehnder modulator)로 구현되는 파장 분할 다중화기.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 광 간섭계는
    상기 DSB 변조부에서 인가되는 상기 변조 광을 분할하는 광 분할기;
    상기 광 분할기에서 분할된 변조 광을 인가받아 기지정된 위상만큼 위상 천이하는 위상 변환기;
    상기 위상 변환기에서 위상 천이된 광을 인가받아 기설정된 기준 파장을 기준으로 서로 상이하게 위상 천이하는 파장기반 위상 천이기; 및
    상기 광 분할기에서 분할된 변조 광과 상기 파장 기반 위상 천이기에서 위상 천이된 광을 가간섭 결합하여, 상기 기준 파장보다 낮은 파장의 성분은 상쇄시키고, 상기 기준 파장 이상의 파장 성분은 가산하여 출력하는 광 결합기; 를 포함하는 파장 분할 다중화기.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 위상 천이기는
    상기 분할된 변조 광을 -90도 위상 천이하여 출력하고,
    상기 파장기반 위상 천이기는 상기 제1 파장을 상기 기준 파장으로 하여, 상기 제1 파장 미만의 파장을 갖는 광은 -90도 위상 천이하고, 상기 제1 파장 이상의 파장을 갖는 광은 90도 위상 천이하여 출력하는 파장 분할 다중화기.
  6. 제4 항에 있어서, 상기 위상 천이기는
    PS-FBG(phase-shifted fiber bragg grating)로 구현되는 파장 분할 다중화기.
  7. 기지정된 제1 파장을 갖는 광을 분할하여 다수의 광을 출력하는 단계;
    미리 지정된 주파수를 갖는 적어도 하나의 RF 톤을 생성하는 단계;
    상기 적어도 하나의 RF 톤을 이용하여, 분할된 광 중 하나를 변조하는 단계; 및
    변조된 변조 광을 다시 분할하고, 분할된 변조 광 중 하나를 미리 지정된 기준 파장을 기준으로 위상 천이하는 단계; 및
    분할된 나머지 변조 광과 위상 천이된 변조 광을 간섭시켜, 상기 제1 파장과 다른 파장을 갖는 적어도 하나의 광을 출력하는 단계; 를 포함하되,
    상기 적어도 하나의 RF 톤을 생성하는 단계는
    상기 파장 분할 다중화기가 생성하고자 하는 광의 파장과 상기 제1 파장의 파장 간격에 대응하는 주파수를 갖는 상기 적어도 하나의 RF 톤을 생성하고,
    상기 변조하는 단계는
    상기 적어도 하나의 RF 톤을 이용하여 상기 분할된 광을 양측파대(Double Side Band: 이하 DSB) 변조하되, 상기 제1 파장의 광이 억압되도록 직류 바이어스를 널 포인트에 인가하는 광원 억제된 DSB 변조하여 상기 변조 광을 출력하는 파장 분할 다중화 방법.

  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제7 항에 있어서, 상기 위상 천이하는 단계는
    상기 변조 광을 분할하는 단계;
    분할된 변조 광을 인가받아 -90도 위상 천이하는 단계; 및
    위상 천이된 변조 광을 인가받아 상기 제1 파장을 기준으로 상기 제1 파장 미만의 파장을 갖는 광은 -90도 위상 천이하고, 상기 제1 파장 이상의 파장을 갖는 광은 90도 위상 천이하는 단계; 플 포함하는 파장 분할 다중화 방법.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광을 출력하는 단계는
    분할된 변조 광과 위상 천이된 광을 가간섭 결합하여, 상기 기준 파장보다 낮은 파장의 성분은 상쇄시키고, 상기 기준 파장 이상의 파장 성분은 가산하여 출력하는 파장 분할 다중화 방법.
  12. 기지정된 제1 파장을 갖는 광을 생성하는 광원;
    상기 광원에서 생성된 광을 분할하고, 미리 지정된 주파수를 갖는 적어도 하나의 RF 톤을 생성하여 상기 분할된 광 중 하나를 변조하며, 변조된 변조 광을 분할하고, 분할된 변조 광 중 하나를 미리 지정된 기준 파장을 기준으로 위상 천이하고, 분할된 나머지 변조 광과 광 간섭시켜, 상기 제1 파장을 갖는 광과 함께 다른 파장을 갖는 적어도 하나의 광을 출력하는 파장 분할 다중화기;
    다수의 신호 변조기를 포함하여, 상기 파장 분할 다중화기에서 출력되는 다수의 광에 각각 전송하고자 하는 서로 다른 신호를 결합하여 변조하는 신호 변조부; 및
    신호 변조부에서 변조된 다수의 광을 결합하여 지정된 광 경로로 파장 다중화된 WDM 광을 출력하는 광 결합기; 를 포함하되,
    상기 미리 지정된 주파수는 상기 파장 분할 다중화기가 생성하고자 하는 광의 파장과 상기 제1 파장의 파장 간격에 대응하는 주파수이고,
    상기 변조는 상기 적어도 하나의 RF 톤을 이용하여 상기 분할된 광을 양측파대(Double Side Band: 이하 DSB) 변조하되, 상기 제1 파장의 광이 억압되도록 직류 바이어스를 널 포인트에 인가하는 광원 억제된 DSB 변조하는 파장 분할 다중화 송신기.
  13. 기지정된 제1 파장을 갖는 광을 생성하는 단계;
    기지정된 제1 파장을 갖는 광을 분할하여 다수의 광을 출력하는 단계;
    미리 지정된 주파수를 갖는 적어도 하나의 RF 톤을 생성하는 단계;
    상기 적어도 하나의 RF 톤을 이용하여, 분할된 광 중 하나를 변조하는 단계; 및
    변조된 변조 광을 다시 분할하고, 분할된 변조 광 중 하나를 미리 지정된 기준 파장을 기준으로 위상 천이하는 단계;
    분할된 나머지 변조 광과 위상 천이된 변조 광 간섭시켜, 상기 제1 파장과 다른 파장을 갖는 적어도 하나의 광을 출력하는 단계;
    상기 제1 파장을 갖는 광과 상기 제1 파장과 다른 파장을 갖는 적어도 하나의 광을 각각 인가받고, 인가된 다수의 광 각각을 전송하고자 하는 신호와 결합하여 변조하는 단계; 및
    변조된 다수의 광을 결합하여 지정된 광 경로로 파장 다중화된 WDM 광을 출력하는 단계; 를 포함하되,
    상기 적어도 하나의 RF 톤을 생성하는 단계는,
    상기 파장 분할 다중화기가 생성하고자 하는 광의 파장과 상기 제1 파장의 파장 간격에 대응하는 주파수를 갖는 상기 적어도 하나의 RF 톤을 생성하고,
    상기 변조하는 단계는
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