KR102133501B1 - Optical transciever for optical wireless communication system - Google Patents

Optical transciever for optical wireless communication system Download PDF

Info

Publication number
KR102133501B1
KR102133501B1 KR1020190079683A KR20190079683A KR102133501B1 KR 102133501 B1 KR102133501 B1 KR 102133501B1 KR 1020190079683 A KR1020190079683 A KR 1020190079683A KR 20190079683 A KR20190079683 A KR 20190079683A KR 102133501 B1 KR102133501 B1 KR 102133501B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical
reception signal
signal
optical fiber
incident
Prior art date
Application number
KR1020190079683A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박재돈
마이베트왕
김훈
Original Assignee
국방과학연구소
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 국방과학연구소, 한국과학기술원 filed Critical 국방과학연구소
Priority to KR1020190079683A priority Critical patent/KR102133501B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102133501B1 publication Critical patent/KR102133501B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/40—Transceivers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02042—Multicore optical fibres
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
    • H04B10/2513—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion
    • H04B10/2525—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion using dispersion-compensating fibres
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2575—Radio-over-fibre, e.g. radio frequency signal modulated onto an optical carrier
    • H04B10/25752—Optical arrangements for wireless networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/501—Structural aspects
    • H04B10/503—Laser transmitters

Abstract

The present invention provides an optical transmission and reception device for a wireless optical communication system. According to the present invention, the optical transmission and reception device comprises: an optical lens which outputs an optical transmission signal to a free space and focuses an optical reception signal input from the free space; a light source for generating the optical transmission signal; an optical reception signal detector for detecting the optical reception signal; a first optical fiber for transmitting the optical reception signal incident at the first angle of arrival on a detector plane where the optical reception signal focused by the optical lens is incident to the optical reception signal detector, and the optical transmission signal generated by the light source is transmitted to the optical lens; and a plurality of second optical fibers for transmitting the optical reception signal incident on the detector plane at the second angle of arrival to the optical reception signal detector.

Description

무선 광통신 시스템을 위한 광 송수신장치{OPTICAL TRANSCIEVER FOR OPTICAL WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}Optical transmission/reception device for wireless optical communication system {OPTICAL TRANSCIEVER FOR OPTICAL WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 개시는 무선 광통신 시스템을 위한 광 송수신장치를 제공한다.The present disclosure provides an optical transceiver for a wireless optical communication system.

자유공간 광통신 기술(Free-space Optical Communications, FSOCs)로도 지칭되는 무선 광통신 기술은 수 밀리미터에서 수천 킬로미터에 이르는 거리만큼 떨어진 두 단말 간의 초고속 데이터 전송을 가능하게 한다는 점에서 최근 각광을 받고 있다. 무선 광통신 기술은 칩-대-칩, 건물-대-건물, 높은 고도의 공중, 인공위성 및 심우주 통신(Deep-space Communication) 등 다양한 분야에 적용될 수 있다.Wireless optical communication technology, also referred to as free-space optical communication (FSOCs), has recently been spotlighted in that it enables high-speed data transmission between two terminals separated by a distance of several millimeters to thousands of kilometers. Wireless optical communication technology can be applied to various fields such as chip-to-chip, building-to-building, high-altitude aerial, satellite, and deep-space communication.

그러나, 무선 광통신 시스템에는 도래각(Angle-of-Arrival, AoA)의 변동에 의해 시스템 성능이 저하되는 문제가 존재한다. 도래각의 변동은 수신기에서 발생한 진동이나, 난류 채널(turbulent channel)을 통과한 광신호의 파면 틸트(wave front tilt)에 의해 유발될 수 있다. 이러한 도래각의 변동은 수신기의 초점 평면(즉, 렌즈의 축에 수직하게 배치되며, 수신된 광이 집속되는 초점에 위치하는 평면) 상의 스팟 모션(spot motion) 또는 이미지 댄싱(image dancing)으로 나타나게 된다. 렌즈에 의해 집속된 광은 광섬유 또는 소형의 광검출기(photo detector)와 결합되는데, 도래각이 변동하면 광섬유 또는 광검출기와 결합된 광의 파워가 변하게 되어, 시스템 성능이 저하되는 결과를 초래하게 된다.However, in the wireless optical communication system, there is a problem in that system performance is deteriorated due to variation in the angle of arrival (Angle-of-Arrival). Variations in the angle of arrival may be caused by vibrations generated at the receiver or by wave front tilt of the optical signal passing through the turbulent channel. This variation in the angle of arrival may result in spot motion or image dancing on the receiver's focal plane (i.e., a plane positioned perpendicular to the lens axis and positioned at the focal point where the received light is focused). do. The light focused by the lens is combined with an optical fiber or a small-sized photo detector. When the angle of arrival changes, the power of the light combined with the optical fiber or optical detector changes, resulting in deterioration of system performance.

이에 따라, 도래각이 변동되더라도 무선 광통신 시스템의 성능 저하를 방지할 수 있는 기술이 필요하다.Accordingly, there is a need for a technology capable of preventing performance degradation of the wireless optical communication system even when the angle of arrival varies.

대한민국 공개특허공보 제10-2018-0110222호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2018-0110222

본 개시는 무선 광통신 시스템에서 도래각 변동에 의한 성능 저하를 방지할 수 있는 광 송수신장치를 제공하고자 한다. 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.The present disclosure intends to provide an optical transmission/reception device capable of preventing performance degradation due to an arrival angle variation in a wireless optical communication system. The technical problems to be achieved by the present embodiment are not limited to the technical problems as described above, and other technical problems may be inferred from the following embodiments.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 일 측면에 따른 광 송수신장치는, 광 송신신호를 자유공간으로 출력하고, 상기 자유공간으로부터 입력된 광 수신신호를 집속하는 광학 렌즈; 상기 광 송신신호를 생성하는 광원; 상기 광 수신신호를 검출하는 광 수신신호 검출기; 상기 광학 렌즈에 의해 집속된 광 수신신호가 입사되는 검출면(detector plane)에 제1 도래각으로 입사된 광 수신신호를 상기 광 수신신호 검출기로 전송하고, 상기 광원에 의해 생성된 상기 광 송신신호를 상기 광학 렌즈로 전송하는 제1 광섬유; 및 상기 검출면에 제2 도래각으로 입사된 광 수신신호를 상기 광 수신신호 검출기로 전송하는 복수의 제2 광섬유들을 포함할 수 있다.As a technical means for achieving the above technical problem, an optical transmitting and receiving device according to an aspect of the present disclosure, an optical lens for outputting an optical transmission signal to a free space, and focusing the optical received signal input from the free space; A light source generating the optical transmission signal; An optical reception signal detector for detecting the optical reception signal; The optical reception signal incident at a first arrival angle to a detector plane on which a light reception signal focused by the optical lens is incident is transmitted to the optical reception signal detector, and the optical transmission signal generated by the light source A first optical fiber transmitting the optical lens to the optical lens; And a plurality of second optical fibers that transmit the light reception signal incident at the second arrival angle to the detection surface to the light reception signal detector.

또한, 상기 복수의 제2 광섬유들은 상기 제1 광섬유로부터 이격되어 상기 제1 광섬유를 둘러싸도록 배치될 수 있다.In addition, the plurality of second optical fibers may be disposed to be spaced apart from the first optical fiber to surround the first optical fiber.

또한, 상기 제1 광섬유 및 상기 복수의 제2 광섬유들 각각 사이의 간격은, 상기 제1 광섬유 및 상기 복수의 제2 광섬유들을 통해 입사되는 상기 광 수신신호의 도래각의 변동에 의해 발생하는 링크 손실과 관련된 링크 가용성 함수를 최대화하는 값으로 설정될 수 있다.In addition, the distance between each of the first optical fiber and the plurality of second optical fibers is a link loss caused by a change in the arrival angle of the optical received signal incident through the first optical fiber and the plurality of second optical fibers. It can be set to a value that maximizes the link availability function associated with.

또한, 상기 링크 가용성 함수는, 상기 링크 손실이 임계치보다 낮을 확률로 정의될 수 있다.In addition, the link availability function may be defined as a probability that the link loss is lower than a threshold.

또한, 상기 링크 손실은, 상기 자유공간으로부터 상기 광학 렌즈의 개구면(aperture plane)에 입사되는 상기 광 수신신호의 파워에 대한, 상기 제1 광섬유 및 상기 복수의 제2 광섬유들을 통해 입사되는 상기 광 수신신호의 파워의 비율로 정의될 수 있다.In addition, the link loss is the light incident through the first optical fiber and the plurality of second optical fibers, with respect to the power of the optical reception signal incident on the aperture plane of the optical lens from the free space. It can be defined as the ratio of the power of the received signal.

또한, 상기 제1 광섬유 및 상기 복수의 제2 광섬유들 각각 사이의 간격은, 상기 제1 광섬유 및 상기 복수의 제2 광섬유들을 통해 입사되는 상기 광 수신신호의 도래각의 분산값에 비례할 수 있다.In addition, an interval between each of the first optical fiber and the plurality of second optical fibers may be proportional to a dispersion value of the arrival angle of the optical reception signal incident through the first optical fiber and the plurality of second optical fibers. .

또한, 상기 광 수신신호 검출기는, 상기 제1 광섬유로부터 전송된 상기 제1 도래각을 갖는 광 수신신호 및 상기 복수의 제2 광섬유들 각각으로부터 전송된 상기 제2 도래각을 갖는 광 수신신호를 결합하는 광신호 결합기; 및 상기 광신호 결합기에 의해 결합된 광 수신신호를 전기신호로 변환하는 광검출기를 포함할 수 있다.In addition, the optical reception signal detector combines the optical reception signal having the first arrival angle transmitted from the first optical fiber and the optical reception signal having the second arrival angle transmitted from each of the plurality of second optical fibers. Optical signal coupler; And an optical detector converting the optical received signal combined by the optical signal combiner into an electrical signal.

또한, 상기 광 수신신호 검출기는, 상기 제1 광섬유 및 상기 복수의 제2 광섬유들과 각각 연결 되고, 상기 제1 광섬유로부터 전송된 상기 제1 도래각을 갖는 광 수신신호 및 상기 복수의 제2 광섬유들 각각으로부터 전송된 상기 제2 도래각을 갖는 광 수신신호를 전기신호로 변환하는 복수의 광검출기들; 및 상기 복수의 광검출기들 각각에 의해 변환된 상기 전기신호들을 하나로 결합하는 전기신호 결합기를 포함할 수 있다.In addition, the optical reception signal detector is connected to the first optical fiber and the plurality of second optical fibers, and the optical reception signal having the first arrival angle transmitted from the first optical fiber and the plurality of second optical fibers A plurality of photodetectors for converting the light reception signal having the second arrival angle transmitted from each of them into an electrical signal; And an electrical signal combiner that combines the electrical signals converted by each of the plurality of photodetectors into one.

또한, 상기 광 송수신장치는, 상기 제1 광섬유로부터 입력된 상기 광 수신신호를 상기 광 수신신호 검출기로 출력하고, 상기 광원으로부터 입력된 상기 광 송신신호를 상기 제1 광섬유로 출력하는 광순환기를 더 포함할 수 있다.In addition, the optical transmission/reception apparatus further comprises an optical circulator that outputs the optical reception signal input from the first optical fiber to the optical reception signal detector and outputs the optical transmission signal input from the light source to the first optical fiber. It can contain.

또한, 상기 제1 도래각의 크기는 상기 제2 도래각의 크기보다 작을 수 있다.Also, the size of the first angle of arrival may be smaller than that of the second angle of arrival.

또한, 상기 제1 광섬유 및 상기 복수의 제2 광섬유들은 광섬유 다발, 다중코어 광섬유 및 다중코어 광섬유 다발 중 어느 하나로 구현될 수 있다.In addition, the first optical fiber and the plurality of second optical fibers may be implemented as any one of an optical fiber bundle, a multicore optical fiber, and a multicore optical fiber bundle.

본 개시의 다른 측면에 따른 광 송수신장치는, 광 송신신호를 자유공간으로 출력하고, 상기 자유공간으로부터 입력된 광 수신신호를 집속하는 광학 렌즈; 상기 광 송신신호를 생성하는 광원; 상기 광학 렌즈에 의해 집속된 광 수신신호가 입사되는 검출면(detector plane)에 제1 도래각으로 입사된 광 수신신호를 수신하고, 상기 광원에 의해 생성된 상기 광 송신신호를 상기 광학 렌즈로 전송하는 제1 광섬유; 상기 검출면에 제2 도래각으로 입사된 광 수신신호를 수신하는 복수의 제2 광섬유들; 상기 제1 광섬유에 의해 수신된 상기 제1 도래각을 갖는 광 수신신호 및 상기 복수의 제2 광섬유들 각각에 의해 수신된 상기 제2 도래각을 갖는 광 수신신호를 결합하는 광신호 결합기; 및 상기 광신호 결합기에 의해 결합된 광 수신신호를 전기신호로 변환하는 광검출기를 포함할 수 있다.An optical transmitting and receiving device according to another aspect of the present disclosure, an optical lens for outputting an optical transmission signal to a free space, and focusing the optical received signal input from the free space; A light source generating the optical transmission signal; A light receiving signal incident at a first arrival angle is received at a detector plane into which a light receiving signal focused by the optical lens is incident, and the light transmitting signal generated by the light source is transmitted to the optical lens A first optical fiber; A plurality of second optical fibers receiving an optical reception signal incident at a second arrival angle on the detection surface; An optical signal combiner combining the optical reception signal having the first arrival angle received by the first optical fiber and the optical reception signal having the second arrival angle received by each of the plurality of second optical fibers; And an optical detector converting the optical received signal combined by the optical signal combiner into an electrical signal.

본 개시의 또 다른 측면에 따른 광 송수신장치는, 광 송신신호를 자유공간으로 출력하고, 상기 자유공간으로부터 입력된 광 수신신호를 집속하는 광학 렌즈; 상기 광 송신신호를 생성하는 광원; 상기 광학 렌즈에 의해 집속된 광 수신신호가 입사되는 검출면(detector plane)에 제1 도래각으로 입사된 광 수신신호를 수신하고, 상기 광원에 의해 생성된 상기 광 송신신호를 상기 광학 렌즈로 전송하는 제1 광섬유; 상기 검출면에 제2 도래각으로 입사된 광 수신신호를 수신하는 복수의 제2 광섬유들; 상기 제1 광섬유 및 상기 복수의 제2 광섬유들과 각각 연결되고, 상기 제1 광섬유에 의해 수신된 상기 제1 도래각을 갖는 광 수신신호 및 상기 복수의 제2 광섬유들 각각에 의해 수신된 상기 제2 도래각을 갖는 광 수신신호를 전기신호로 변환하는 복수의 광검출기들; 상기 복수의 광검출기들 각각에 의해 변환된 상기 전기신호들을 하나로 결합하는 전기신호 결합기를 포함할 수 있다.An optical transmitting and receiving device according to another aspect of the present disclosure, an optical lens for outputting an optical transmission signal to a free space, and focusing the received optical signal from the free space; A light source generating the optical transmission signal; A light receiving signal incident at a first arrival angle is received at a detector plane into which a light receiving signal focused by the optical lens is incident, and the light transmitting signal generated by the light source is transmitted to the optical lens A first optical fiber; A plurality of second optical fibers receiving an optical reception signal incident at a second arrival angle on the detection surface; The first optical fiber and the plurality of second optical fibers are respectively connected to each other, and the optical reception signal having the first arrival angle received by the first optical fiber and the second optical fibers received by each of the first A plurality of photodetectors for converting an optical reception signal having an angle of arrival into an electrical signal; And an electrical signal combiner that combines the electrical signals converted by each of the plurality of photodetectors into one.

본 개시의 실시예들에 따르면, 도래각 변동으로 인한 성능 저하를 완화하기 위해 능동적인 기계적 위치결정 시스템(예: Fast-Steering Mirror(FSM), 광섬유 포지셔너(fiber positioner), 압전 변환기)을 이용하는 종래의 광 송수신장치에 비하여 크기, 무게 및 소비 전력이 현저히 감소된 광 송수신장치를 제공할 수 있다.According to embodiments of the present disclosure, a conventional mechanical positioning system (e.g., Fast-Steering Mirror (FSM), fiber positioner, piezoelectric transducer) is used to mitigate performance degradation due to the change in the angle of arrival. It can provide an optical transceiver having a significantly reduced size, weight and power consumption compared to the optical transceiver.

또한, 본 개시의 실시예들에 따르면, 능동적인 기계적 위치결정 시스템을 사용하지 않음으로써, 도래각 변동에 대해 보다 강건한(robust) 광 송수신장치를 제공할 수 있다.In addition, according to embodiments of the present disclosure, by not using an active mechanical positioning system, it is possible to provide a more robust optical transmission/reception device for arrival angle fluctuations.

또한, 본 개시의 실시예들에 따르면, 광섬유 다발을 이용함으로써 광시야각(wide field-of-view)을 갖는 광 송수신장치를 제공할 수 있다.In addition, according to embodiments of the present disclosure, by using an optical fiber bundle, it is possible to provide an optical transceiver having a wide field-of-view.

도 1은 일 실시예에 따른 광 송수신장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 광 수신신호 검출기의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 광 수신신호 검출기의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4a 및 도 4b는 일 실시예에 따른 광섬유들의 배치 구조 및 광섬유들의 설계를 위한 파라미터들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 일 실시예에 따른 광섬유들 간의 간격을 최적화하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 다양한 도래각 분산값들에 대한 광섬유 간격에 따른 링크 가용성 변화를 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of an optical transceiver according to an embodiment.
2 is a block diagram illustrating the configuration of an optical received signal detector according to an embodiment.
3 is a block diagram illustrating a configuration of an optical reception signal detector according to another embodiment.
4A and 4B are diagrams for explaining arrangement structures of optical fibers and parameters for designing optical fibers according to an embodiment.
5 is a view for explaining a method for optimizing the spacing between optical fibers according to an embodiment.
6 is a view for explaining a change in link availability according to the optical fiber spacing for various arrival angle dispersion values.

본 명세서에서 다양한 곳에 등장하는 "일부 실시예에서" 또는 "일 실시예에서" 등의 어구는 반드시 모두 동일한 실시예를 가리키는 것은 아니다.The phrases “in some embodiments” or “in one embodiment” appearing in various places in this specification are not necessarily all referring to the same embodiment.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terminology used in the present invention has been selected, while considering the functions in the present invention, general terms that are currently widely used are selected, but this may vary according to the intention or precedent of a person skilled in the art or the appearance of new technologies. In addition, in certain cases, some terms are arbitrarily selected by the applicant, and in this case, their meanings will be described in detail in the description of the applicable invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the contents of the present invention, rather than a simple term name.

명세서 전체에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소와 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우 뿐만 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 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", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a component is said to be connected to another component, this includes not only the case of being directly connected, but also the case of being connected indirectly with another component in between. In addition, when a part includes a certain component, this means that other components may be further included instead of excluding other components unless otherwise specified. In addition, terms such as “... unit” and “module” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software, or a combination of hardware and software. .

또한, 도면에 도시된 구성요소들 간의 연결 선 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것일 뿐이다. 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가된 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들에 의해 구성 요소들 간의 연결이 나타내어질 수 있다.In addition, the connecting lines or connecting members between the components shown in the drawings are merely illustrative of functional connections and/or physical or circuit connections. In an actual device, connections between components may be represented by various functional connections, physical connections, or circuit connections that are replaceable or added.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 일 실시예에 따른 광 송수신장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of an optical transceiver according to an embodiment.

광 송수신장치(100)는 무선 광통신 시스템(또는 자유공간 광통신 시스템)을 구성하는 다른 광 송수신장치와 광학적으로 연결(link)될 수 있다. 즉, 광 송수신장치(100)는 다른 광 송수신장치와 광 통신 링크를 형성할 수 있다. 광 송수신장치(100)는 이러한 광 통신 링크를 통해 다른 광 송수신장치와 서로 통신할 수 있다. 예를 들어, 광 송수신장치(100)는 데이터 변조된 광 신호를 광 빔(optical beam, 예컨대, 레이저 빔) 형태로 자유공간으로 출력하고, 자유공간으로부터 입력된 레이저 빔을 통해 데이터 변조된 광신호를 수신할 수 있다.The optical transceiver 100 may be optically linked to other optical transceivers constituting a wireless optical communication system (or free space optical communication system). That is, the optical transceiver 100 may form an optical communication link with other optical transceivers. The optical transceiver 100 may communicate with other optical transceivers through this optical communication link. For example, the optical transceiver 100 outputs a data modulated optical signal to a free space in the form of an optical beam (eg, a laser beam), and an optical signal data modulated through a laser beam input from the free space Can receive.

도 1을 참조하면, 광 송수신장치(100)는 광학 렌즈(110), 제1 광섬유(120), 제2 광섬유(130), 광원(150) 및 광 수신신호 검출기(160)를 포함한다. 실시예에 따라, 광 송수신장치(100)는 광순환기(140)를 더 포함할 수 있다. 또한, 도 1에는 제2 광섬유(130)가 단일 광섬유로 도시되어 있으나, 제2 광섬유(130)는 복수의 광섬유들을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the optical transmitting and receiving device 100 includes an optical lens 110, a first optical fiber 120, a second optical fiber 130, a light source 150, and an optical received signal detector 160. According to an embodiment, the optical transceiver 100 may further include an optical circulator 140. In addition, although the second optical fiber 130 is illustrated as a single optical fiber in FIG. 1, the second optical fiber 130 may include a plurality of optical fibers.

광학 렌즈(110)는 자유공간 상으로 광 빔을 출력하고, 동시에 자유공간으로부터 광 빔을 입력 받는다. 광학 렌즈(110)는 광원(150)에 의해 생성된 광 빔을 시준(collimate)하고, 시준된 광 빔을 자유공간으로 출력할 수 있다. 또한, 광학 렌즈(110)는 자유공간으로부터 입력된 광 빔을 집속한다.The optical lens 110 outputs a light beam onto a free space, and simultaneously receives a light beam from the free space. The optical lens 110 collimates the light beam generated by the light source 150 and outputs the collimated light beam to free space. Further, the optical lens 110 focuses the light beam input from the free space.

즉, 광학 렌즈(110)는 광 송신신호를 자유공간으로 출력하고, 자유공간으로부터 입력된 광 수신신호를 집속한다. 광학 렌즈(110)에 의해 집속된 광 수신신호는 광섬유들(120, 130)과 광학적으로 결합(coupled)된다.That is, the optical lens 110 outputs the optical transmission signal to the free space, and focuses the optical reception signal input from the free space. The optical received signal focused by the optical lens 110 is optically coupled to the optical fibers 120 and 130.

예를 들어, 광학 렌즈(110)는 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있으며, 볼록 렌즈, 오목 렌즈 및 비구면 렌즈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.For example, the optical lens 110 may include one or more lenses, and may include at least one of a convex lens, a concave lens, and an aspherical lens.

제1 광섬유(120)는 광학 렌즈(110)에 의해 집속된 광 수신신호를 수신하고, 광원(150)에 의해 생성된 광 송신신호를 광학 렌즈(110)로 전송한다. 제1 광섬유(120)는 광학 렌즈(110)에 의해 집속된 광 수신신호가 입사되는 검출면(detector plane)에 제1 도래각으로 입사된 광 수신신호를 수신한다. 제1 광섬유(120)에 의해 수신된 광 수신신호는 광 수신신호 검출기(160)로 전송된다.The first optical fiber 120 receives the optical reception signal focused by the optical lens 110 and transmits the optical transmission signal generated by the light source 150 to the optical lens 110. The first optical fiber 120 receives an optical reception signal incident at a first angle of arrival at a detector plane into which an optical reception signal focused by the optical lens 110 is incident. The optical reception signal received by the first optical fiber 120 is transmitted to the optical reception signal detector 160.

일 실시예에서, 검출면은 광학 렌즈(110)의 축에 수직하게 배치되는 평면으로서, 수신된 광 빔이 집속되는 광학 렌즈(110)의 초점 거리에 위치하는 평면일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 검출면은 광학 렌즈(110)의 초점 거리가 아닌, 광 빔이 광섬유들(120, 130)과 광학적으로 결합되기에 적절한 위치에 배치되는 평면일 수도 있다.In one embodiment, the detection surface is a plane disposed perpendicular to the axis of the optical lens 110, and may be a plane positioned at a focal length of the optical lens 110 where the received light beam is focused, but is not limited thereto. . For example, the detection surface may not be the focal length of the optical lens 110, but may be a plane disposed at a position suitable for optically coupling the light beam with the optical fibers 120 and 130.

제2 광섬유(130)는 광학 렌즈(110)에 의해 집속된 광 수신신호를 수신한다. 제2 광섬유(130)는 검출면에 제2 도래각으로 입사된 광 수신신호를 수신한다. 제2 도래각은 상기 제1 도래각과 상이한 크기의 각도로서, 제1 도래각의 크기보다 큰 임의의 각도일 수 있다. 예를 들어, 제1 도래각은 0도이고, 제2 도래각은 0도가 아닌 복수의 각도를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The second optical fiber 130 receives an optical reception signal focused by the optical lens 110. The second optical fiber 130 receives a light reception signal incident on the detection surface at a second arrival angle. The second angle of arrival is an angle of a different size from the first angle of arrival, and may be any angle greater than the size of the first angle of arrival. For example, the first arrival angle is 0 degrees, and the second arrival angle may include a plurality of angles other than 0 degrees, but is not limited thereto.

광순환기(140)는 제1 광섬유(120)와 연결되어, 제1 광섬유(120)를 향하는 광 송신신호와 제1 광섬유(120)로부터 입력되는 광 수신신호를 분리시킨다. 구체적으로, 광순환기(140)는 제1 광섬유(120)로부터 입력된 광 수신신호를 광 수신신호 검출기(160)로 출력하고, 광원(150)으로부터 입력된 광 송신신호를 제1 광섬유(120)로 출력할 수 있다.The optical circulator 140 is connected to the first optical fiber 120 to separate the optical transmission signal directed to the first optical fiber 120 and the optical reception signal input from the first optical fiber 120. Specifically, the optical circulator 140 outputs the optical reception signal input from the first optical fiber 120 to the optical reception signal detector 160 and the optical transmission signal input from the light source 150. Can be output as

광 수신신호와 광 송신신호에는 서로 다른 광 파장이 사용될 수 있다. 이 경우, 광 수신신호를 광 수신신호 검출기(160)로 출력하는 광순환기(140)의 일 포트에는 어느 하나의 파장의 광 신호만을 선택적으로 투과시킬 수 있는 필터가 배치될 수 있다. 예를 들어, 필터는 밴드 패스 필터(band pass filter), 파장 선택 필터(wavelength selective filter), 또는 광학 필터(optical filter)가 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Different optical wavelengths may be used for the optical reception signal and the optical transmission signal. In this case, a filter capable of selectively transmitting only an optical signal of any one wavelength may be disposed at one port of the optical circulator 140 that outputs the optical reception signal to the optical reception signal detector 160. For example, the filter may include a band pass filter, a wavelength selective filter, or an optical filter, but is not limited thereto.

광원(150)은 광 송신신호를 생성한다. 광원(150)은 데이터를 인코딩하기 위해 광 빔을 변조시켜 데이터 변조된 광 송신신호를 생성하고, 생성된 데이터 변조된 광 송신신호를 광순환기(140)에 전송한다. 데이터 변조된 광 송신신호는 광순환기(140)에 의해 제1 광섬유(120)로 전달되고, 광학 렌즈(110)를 통해 제1 광섬유(130)로부터 자유공간으로 출력된다.The light source 150 generates an optical transmission signal. The light source 150 modulates an optical beam to encode data to generate a data modulated optical transmission signal, and transmits the generated data modulated optical transmission signal to the optical circulator 140. The data modulated optical transmission signal is transmitted to the first optical fiber 120 by the optical circulator 140 and is output to the free space from the first optical fiber 130 through the optical lens 110.

예를 들어, 광원(150)은 광 빔을 출력하는 레이저 다이오드(Laser Diode, LD), 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED), LD/LED 어레이 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.For example, the light source 150 may be a laser diode (LD), a light emitting diode (LED), or an LD/LED array that outputs a light beam, but is not limited thereto.

광 수신신호 검출기(160)는 제1 광섬유(120) 및 적어도 하나의 제2 광섬유(130)를 통해 전달된 광 수신신호를 검출한다. 즉, 광 수신신호 검출기(160)는 제1 광섬유(120) 및 제2 광섬유(130)를 통해 수신된 광 빔으로부터 데이터 변조된 광 수신신호를 검출한다. 또한, 광 수신신호 검출기(160)는 검출된 광 수신신호를 전기신호로 변환한다.The optical reception signal detector 160 detects an optical reception signal transmitted through the first optical fiber 120 and at least one second optical fiber 130. That is, the light reception signal detector 160 detects a data reception signal modulated from the light beam received through the first optical fiber 120 and the second optical fiber 130. In addition, the optical reception signal detector 160 converts the detected optical reception signal into an electrical signal.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 제1 광섬유(120) 및 제2 광섬유(130)를 통해 전달된 광 수신신호가 결합되어 광전 변환되는 방법에 대하여 설명한다. 도 2 및 도 3은 제2 광섬유(130)가 복수 개인 실시예들을 도시한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 2 and 3, a description will be given of a method of photoelectric conversion by combining an optical received signal transmitted through the first optical fiber 120 and the second optical fiber 130. 2 and 3 show embodiments in which the second optical fiber 130 is plural.

도 2는 일 실시예에 따른 광 수신신호 검출기의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating the configuration of an optical received signal detector according to an embodiment.

상술한 바와 같이, 광학 렌즈(110)에 의해 집속된 광 수신신호는 제1 광섬유(120) 및 복수의 제2 광섬유들(130)을 통해 광 수신신호 검출기(160)로 전송된다. 제1 광섬유(120)를 통해 수신된 광 수신신호는 광순환기(140)를 통해 광 수신신호 검출기(160)로 전송될 수 있다. 각각의 제2 광섬유(130a, 130b, 130c)를 통해 수신된 광 수신신호는 광 수신신호 검출기(160)로 직접 전송될 수 있다.As described above, the optical reception signal focused by the optical lens 110 is transmitted to the optical reception signal detector 160 through the first optical fiber 120 and the plurality of second optical fibers 130. The optical reception signal received through the first optical fiber 120 may be transmitted to the optical reception signal detector 160 through the optical circulator 140. The optical reception signals received through each of the second optical fibers 130a, 130b, and 130c may be directly transmitted to the optical reception signal detector 160.

도 2를 참조하면, 광 수신신호 검출기(160)는 광신호 결합기(optical combiner, 210) 및 광검출기(220)를 포함할 수 있다. 광신호 결합기(210)는 제1 광섬유(120)로부터 전송된 제1 도래각을 갖는 광 수신신호와, 복수의 제2 광섬유들 각각(130a, 130b, 130c)으로부터 전송된 제2 도래각을 갖는 광 수신신호를 결합한다. 예를 들어, 광신호 결합기(210)는 광학 렌즈, 광학 렌즈 어레이, 회절 격자(diffraction grating), 광섬유 커플러(fiber optic coupler) 등으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Referring to FIG. 2, the optical received signal detector 160 may include an optical combiner 210 and an optical detector 220. The optical signal combiner 210 has an optical reception signal having a first arrival angle transmitted from the first optical fiber 120 and a second arrival angle transmitted from each of the plurality of second optical fibers 130a, 130b, and 130c. Combine the optical received signal. For example, the optical signal coupler 210 may be implemented as an optical lens, an optical lens array, a diffraction grating, or a fiber optic coupler, but is not limited thereto.

광검출기(220)는 광신호 결합기(210)에 의해 결합된 광 수신신호를 전기신호로 변환한다. 변환된 전기신호는 데이터 복원을 위해 복조기(미도시)에 의해 복조될 수 있다. 예를 들어, 광검출기(220)는 포토다이오드(photodiode), 포토트랜지스터(phototransistor) 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The photodetector 220 converts the optical received signal combined by the optical signal combiner 210 into an electrical signal. The converted electrical signal can be demodulated by a demodulator (not shown) for data restoration. For example, the photo detector 220 may be a photodiode, a phototransistor, or the like, but is not limited thereto.

도 2에 도시된 실시예에 따르면, 우선 광섬유들(120, 130)을 통해 수신된 광 수신신호가 광학 영역(optical domain)에서 결합된 후, 결합된 광 수신신호가 전기신호로 변환된다.According to the embodiment shown in FIG. 2, first, after the optical reception signals received through the optical fibers 120 and 130 are combined in the optical domain, the combined optical reception signals are converted into electrical signals.

도 3은 다른 실시예에 따른 광 수신신호 검출기의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a configuration of an optical reception signal detector according to another embodiment.

도 3을 참조하면, 광 수신신호 검출기(160)는 복수의 광검출기들(310) 및 전기신호 결합기(electrical combiner, 320)를 포함할 수 있다. 각각의 광검출기(310a, 310b, 310c, 310d)는 각각의 광섬유(120, 130a, 130b, 130c)와 대응하여 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 광섬유(120)는 광검출기(310a)와 연결되고, 제2 광섬유(130a)는 광검출기(310b)와 연결되고, 제2 광섬유(130b)는 광검출기(310c)와 연결되고, 제2 광섬유(130c)는 광검출기(310d)와 연결된다.Referring to FIG. 3, the light reception signal detector 160 may include a plurality of photodetectors 310 and an electrical combiner 320. Each photodetector 310a, 310b, 310c, 310d may be connected to each optical fiber 120, 130a, 130b, 130c. For example, the first optical fiber 120 is connected to the photodetector 310a, the second optical fiber 130a is connected to the photodetector 310b, and the second optical fiber 130b is connected to the photodetector 310c. The second optical fiber 130c is connected to the photodetector 310d.

복수의 광검출기들(310)은 제1 광섬유(120)로부터 전송된 제1 도래각을 갖는 광 수신신호 및 복수의 제2 광섬유들(130)로부터 전송된 제2 도래각을 갖는 광 수신신호를 각각 전기신호로 변환한다. 예를 들어, 광검출기(310a)는 제1 광섬유(120)로부터 전송된 제1 도래각을 갖는 광 수신신호를 전기신호로 변환하고, 광검출기(310b)는 제2 광섬유(130a)로부터 전송된 제2 도래각을 갖는 광 수신신호를 전기신호로 변환하고, 광검출기(310c)는 제2 광섬유(130b)로부터 전송된 제2 도래각을 갖는 광 수신신호를 전기신호로 변환하고, 광검출기(310d)는 제2 광섬유(130c)로부터 전송된 제2 도래각을 갖는 광 수신신호를 전기신호로 변환한다. 여기서, 제2 도래각은 제1 도래각과 상이한 각도로서, 복수의 상이한 각도들을 포함할 수 있다.The plurality of photodetectors 310 may receive an optical reception signal having a first arrival angle transmitted from the first optical fiber 120 and an optical reception signal having a second arrival angle transmitted from the plurality of second optical fibers 130. Each converts to an electrical signal. For example, the photodetector 310a converts an optical received signal having a first arrival angle transmitted from the first optical fiber 120 into an electrical signal, and the photodetector 310b transmits the optical received signal from the second optical fiber 130a. The optical reception signal having the second arrival angle is converted into an electrical signal, and the photodetector 310c converts the optical reception signal having the second arrival angle transmitted from the second optical fiber 130b into an electrical signal, and the optical detector ( 310d) converts the light reception signal having the second arrival angle transmitted from the second optical fiber 130c into an electrical signal. Here, the second angle of arrival is different from the first angle of arrival, and may include a plurality of different angles.

예를 들어, 복수의 광검출기들(310)은 포토다이오드(photodiode), 포토트랜지스터(phototransistor) 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.For example, the plurality of photodetectors 310 may be a photodiode, a phototransistor, or the like, but is not limited thereto.

전기신호 결합기(320)는 복수의 광검출기들(310) 각각에 의해 변환된 전기신호들을 하나의 전기신호로 결합한다. 예를 들어, 전기신호 결합기(320)는 선택 결합 방법(selection combining), 최대 비율 결합 방법(maximal ratio combining), 동일 이득 결합 방법(equal gain combining), 하이브리드 결합 방법(hybrid combining) 등의 결합 방법을 이용하여 전기신호들을 결합할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 결합된 전기신호는 데이터 복원을 위해 복조기(미도시)에 의해 복조될 수 있다.The electrical signal combiner 320 combines the electrical signals converted by each of the plurality of photodetectors 310 into one electrical signal. For example, the electrical signal combiner 320 may be combined using a selection combining method, a maximum ratio combining method, an equal gain combining method, or a hybrid combining method. It is possible to combine the electrical signals using, but is not limited thereto. The combined electrical signal can be demodulated by a demodulator (not shown) for data recovery.

도 3에 도시된 실시예에 따르면, 우선 광섬유들(120, 130)을 통해 수신된 광 수신신호가 전기신호로 변환된 후, 전기 영역(electrical domain)에서 결합된다.According to the embodiment shown in FIG. 3, first, the light reception signal received through the optical fibers 120 and 130 is converted into an electrical signal, and then combined in an electrical domain.

이하, 일 실시예에 따른 광섬유들의 배치 구조에 대하여 설명한다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 상술한 광섬유들은 광섬유 다발, 다중코어 광섬유, 다중코어 광섬유 다발로 구현될 수 있다. 다만, 설명의 편의상, 광섬유 다발로 구현된 경우를 중심으로 광섬유들의 배치 구조에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, an arrangement structure of optical fibers according to an embodiment will be described. The optical fibers described above with reference to FIGS. 1 to 3 may be implemented as an optical fiber bundle, a multicore optical fiber, or a multicore optical fiber bundle. However, for convenience of description, the arrangement structure of the optical fibers will be described mainly in the case where the optical fiber bundle is implemented.

도 4a 및 도 4b는 일 실시예에 따른 광섬유들의 배치 구조 및 광섬유들의 설계를 위한 파라미터들을 설명하기 위한 도면들이다.4A and 4B are diagrams for explaining arrangement structures of optical fibers and parameters for designing optical fibers according to an embodiment.

도 4a를 참조하면, 제1 광섬유(410) 및 복수의 제2 광섬유들(420a, 420b, 420c, 420d, 420e, 420f)은 광섬유 다발(400)로 구현될 수 있다. 복수의 제2 광섬유들(420a, 420b, 420c, 420d, 420e, 420f)은 7개의 광섬유들로 도시되었으나, 이에 한정되지 않고 실시예에 따라 다른 개수의 광섬유들로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 광섬유 다발이 N개의 광섬유들로 이루어지는 경우, i번째 광섬유의 각 위치(angular position)는 수직성분(vi) 및 수평성분(hi)에 의해 결정된다.Referring to FIG. 4A, the first optical fiber 410 and the plurality of second optical fibers 420a, 420b, 420c, 420d, 420e, and 420f may be implemented as an optical fiber bundle 400. The plurality of second optical fibers 420a, 420b, 420c, 420d, 420e, and 420f are illustrated as seven optical fibers, but are not limited thereto and may be implemented with a different number of optical fibers according to an embodiment. For example, when the bundle of optical fibers is composed of N optical fibers, the angular position of the i-th optical fiber is determined by the vertical component v i and the horizontal component h i .

복수의 제2 광섬유들(420a, 420b, 420c, 420d, 420e, 420f)은 제1 광섬유(410)로부터 이격되어 제1 광섬유(410)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 광섬유(410)는 광섬유 다발(400)의 중심에 배치되고, 제2 광섬유들(420a, 420b, 420c, 420d, 420e, 420f)은 제1 광섬유(410)를 기준으로 대칭적으로 배치될 수 있다.The plurality of second optical fibers 420a, 420b, 420c, 420d, 420e, and 420f may be spaced apart from the first optical fiber 410 to surround the first optical fiber 410. For example, the first optical fiber 410 is disposed at the center of the optical fiber bundle 400, and the second optical fibers 420a, 420b, 420c, 420d, 420e, and 420f are symmetrical with respect to the first optical fiber 410 Can be deployed.

제1 광섬유(410) 및 제2 광섬유들(420a, 420b, 420c, 420d, 420e, 420f) 각각 사이의 간격(즉, fiber pitch)이 좁은 경우, 도래각 변동이 크지 않으면 입사 광 빔이 광섬유 다발(400)에 효율적으로 결합(couple)될 수 있다. 한편, 제1 광섬유(410) 및 제2 광섬유들(420a, 420b, 420c, 420d, 420e, 420f) 각각 사이의 간격이 넓은 경우, 도래각의 큰 변동에 의한 영향이 완화될 수 있다. 다만, 이 경우 도래각 변동이 크지 않으면 광섬유 다발(400)과의 결합 효율이 상대적으로 낮은 단점이 있다.When the distance between each of the first optical fiber 410 and the second optical fibers 420a, 420b, 420c, 420d, 420e, and 420f is narrow (that is, the fiber pitch), if the angle of arrival fluctuation is not large, the incident light beam is a bundle of optical fibers It can be efficiently coupled to (400). On the other hand, when the distance between each of the first optical fiber 410 and the second optical fibers 420a, 420b, 420c, 420d, 420e, and 420f is large, the effect of a large variation in the angle of arrival may be alleviated. However, in this case, if the arrival angle fluctuation is not large, the coupling efficiency with the fiber bundle 400 is relatively low.

도래각은 시간에 따라 변화하므로, 광섬유 다발(400)과의 결합 효율 및 도래각 변동에 대한 강건성(robustness)을 고려하여, 변동하는 도래각에 대해 적절한 광섬유들 간의 간격(이하, 광섬유 간격)을 설정하는 것이 필요하다. 입사 광 빔의 광섬유 다발(400)과의 결합 효율 및 도래각 변동에 대한 강건성은 링크 가용성(link availability)과 관련되므로, 본 개시의 실시예에 따른 광섬유 간격은 링크 가용성을 최대화하는 값으로 설정될 수 있다.Since the angle of arrival changes with time, considering the coupling efficiency with the fiber bundle 400 and the robustness of the angle of arrival, the distance between the optical fibers suitable for the angle of variation (hereinafter referred to as the optical fiber spacing) is determined. It is necessary to set. Since the coupling efficiency of the incident light beam with the fiber bundle 400 and the robustness to the arrival angle fluctuation are related to link availability, the fiber spacing according to an embodiment of the present disclosure may be set to a value that maximizes link availability. Can.

일 실시예에서, 제1 광섬유(410) 및 제2 광섬유들(420a, 420b, 420c, 420d, 420e, 420f) 각각 사이의 간격은, 링크 가용성 함수를 최대화하는 값으로 설정될 수 있다. 여기서, 링크 가용성 함수는 제1 광섬유(410) 및 2 광섬유들(420a, 420b, 420c, 420d, 420e, 420f)을 통해 입사되는 광 수신신호의 도래각의 변동에 의해 발생하는 링크 손실과 관련된 함수로서, 링크 손실이 임계치보다 낮을 확률로 정의될 수 있다. 또한, 링크 손실은, 자유공간으로부터 광학 렌즈의 개구면(aperture)에 입사되는 광 수신신호의 파워에 대한, 제1 광섬유(410) 및 제2 광섬유들(420a, 420b, 420c, 420d, 420e, 420f)을 통해 입사되는 광 수신신호의 파워의 비율로 정의될 수 있다.In one embodiment, the interval between each of the first optical fiber 410 and the second optical fibers 420a, 420b, 420c, 420d, 420e, and 420f may be set to a value that maximizes the link availability function. Here, the link availability function is a function related to link loss caused by a change in the arrival angle of an optical received signal incident through the first optical fiber 410 and the second optical fibers 420a, 420b, 420c, 420d, 420e, and 420f. As, it can be defined as a probability that the link loss is lower than the threshold. In addition, the link loss is the first optical fiber 410 and the second optical fibers 420a, 420b, 420c, 420d, 420e, with respect to the power of the light reception signal incident from the free space to the aperture of the optical lens. 420f) may be defined as a ratio of power of the light received signal incident.

이와 관련하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 우선, 광섬유들의 설계를 위한 파라미터들에 대하여 설명하기로 한다.In this regard, it will be described in more detail as follows. First, parameters for the design of optical fibers will be described.

도 4b를 참조하면, 파라미터들에는 광학 렌즈(430)에 의해 집속된 입사 광 빔(440)의 크기(2a), 광학 렌즈(430)와 광섬유 다발(400) 사이의 거리(l), 광섬유 간격(2d), 코어 크기(2r) 및 광섬유들의 개수(N)가 포함된다.Referring to FIG. 4B, the parameters include the size 2a of the incident light beam 440 focused by the optical lens 430, the distance l between the optical lens 430 and the optical fiber bundle 400, and the optical fiber spacing (2d), the core size 2r and the number N of optical fibers are included.

광학 렌즈(430)와 광섬유 다발(400) 사이의 거리(l)는 개구면(aperture plane)과 검출면(detector plane) 사이의 거리로 정의될 수 있다. 개구면은 렌즈에 포함된 개구가 위치하는 평면으로서, 자유공간으로 입사 광 빔이 입사되는 평면일 수 있다. 검출면은 개구면(또는 광학 렌즈(430)의 축)에 수직하게 배치되며, 광학 렌즈(430)에 입사 광 빔이 집속되는 지점(예를 들어, 광학 렌즈(430)의 초점)에 위치하는 평면일 수 있다.The distance l between the optical lens 430 and the optical fiber bundle 400 may be defined as a distance between an aperture plane and a detector plane. The opening surface is a plane in which an opening included in the lens is located, and may be a plane in which an incident light beam enters a free space. The detection surface is disposed perpendicular to the opening surface (or the axis of the optical lens 430), and is located at a point (for example, the focus of the optical lens 430) where the light beam incident on the optical lens 430 is focused. It can be flat.

도래각(ε)은 개구면의 중심을 기준으로, 광학 렌즈(430)에 의해 집속된 입사 광 빔(440, 또는, 광 수신신호)이 검출면에 입사되는 각도로 정의될 수 있다. 도래각(ε)은 수직방향 성분(εv)과 수평방향 성분(εh)을 가지며, 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.The angle of arrival ε may be defined as an angle at which an incident light beam 440 focused by the optical lens 430 is incident on the detection surface, based on the center of the opening surface. The angle of arrival (ε) has a vertical component (ε v ) and a horizontal component (ε h ), and can be expressed as in Equation 1.

Figure 112019067969113-pat00001
Figure 112019067969113-pat00001

도래각(ε)의 수직방향 성분(εv)과 수평방향 성분(εh)은 분산 σε을 갖는 독립 항등 분포(Independent and Identically Distributed, IID)의 제로-평균 가우시안 확률 변수(zero-mean Gaussian random variables)인 것으로 가정한다. 이러한 가정에 따라, 도래각(ε)의 수직방향 성분(εv)과 수평방향 성분(εh) 각각의 확률 밀도 함수(PDF)를 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.The vertical component (ε v ) and horizontal component (ε h ) of the angle of arrival (ε) are the zero-mean Gaussian of the independent and identically distributed (IID) variance σ ε . random variables). According to this assumption, the probability density function PDF of each of the vertical component ε v and the horizontal component ε h of the arrival angle ε may be expressed as Equation 2.

Figure 112019067969113-pat00002
Figure 112019067969113-pat00002

여기서, σε는 도래각(ε)의 표준편차이다. 광학 렌즈(430)가 원형 개구를 갖는 얇은 렌즈인 경우, 집속된 입사 광 빔(440)은 회절된 빔 패턴을 나타낼 수 있다. 검출면에서 i번째 광섬유에 의해 수신되는 회절된 빔 패턴의 세기(Ii)는 에어리 패턴(Airy pattern)을 이용하여 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.Here, σ ε is the standard deviation of the angle of arrival (ε). When the optical lens 430 is a thin lens having a circular aperture, the focused incident light beam 440 may exhibit a diffracted beam pattern. The intensity I i of the diffracted beam pattern received by the i-th optical fiber on the detection surface may be expressed as Equation 3 using an Airy pattern.

Figure 112019067969113-pat00003
Figure 112019067969113-pat00003

여기서, P0는 개구면에 입사되는 입사 광 빔(또는 광 수신신호)의 전체 파워이고, λ는 광파장이고, n은 f수(f-number)이고, a는 검출면 상의 에어리 패턴의 반경(즉, 첫번째 어두운 고리의 반경)이고, l은 개구면과 검출면 사이의 거리이고, J1은 1차의 제1종 베셀 함수(Bessel Function of the first kind of order one)이고, (x, y)는 검출면에서의 벡터 위치를 나타낸다.Here, P 0 is the total power of the incident light beam (or the light reception signal) incident on the opening surface, λ is the optical wavelength, n is the f number (f-number), and a is the radius of the airy pattern on the detection surface ( That is, the radius of the first dark ring), l is the distance between the opening surface and the detection surface, J 1 is the first Bessel Function of the first kind of order one, (x, y ) Indicates the vector position on the detection surface.

도래각 변동에 의해 유발된 i번째 광섬유에서의 링크 손실(Hi)은, 전체 파워(즉, P0)에 대한 해당 광섬유(2r의 직경을 갖는 광섬유)에 의해 수집된 파워의 비율로 계산될 수 있으며, 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.The link loss (H i ) in the i-th optical fiber caused by the arrival angle variation is calculated as the ratio of the power collected by the corresponding optical fiber (optical fiber having a diameter of 2r) to the total power (ie P 0 ). It can be expressed as Equation (4).

Figure 112019067969113-pat00004
Figure 112019067969113-pat00004

링크 가용성은 소정의 시간에 대한, 도래각 변동에 의해 유발된 전체 링크 손실이 임계치보다 낮은 시간의 비율로 정의될 수 있다. 즉, 링크 가용성은 도래각 변동에 의해 유발된 전체 링크 손실이 임계치보다 낮을 확률로 정의될 수 있다. 여기서, 전체 링크 손실은 광섬유 다발(400, 즉, 광섬유들 전체)에 대한 링크 손실로서, 광섬유 다발(400)에 포함된 각각의 광섬유에서 발생하는 링크 손실의 총 합일 수 있다. 예를 들어, 전체 링크 손실은 광섬유 다발(400)에 포함된 광섬유들을 통해 입사된 광 수신신호들이 결합된 이후 추정된 링크 손실일 수 있다. 링크 가용성에 대한 함수는 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.Link availability can be defined as the ratio of the total link loss caused by the arrival angle variation to a predetermined time, which is lower than the threshold. That is, link availability can be defined as the probability that the total link loss caused by the arrival angle variation is lower than the threshold. Here, the total link loss is the link loss for the optical fiber bundle 400 (that is, the entire optical fibers), and may be a total sum of link loss occurring in each optical fiber included in the optical fiber bundle 400. For example, the total link loss may be the estimated link loss after optical received signals incident through the optical fibers included in the optical fiber bundle 400 are combined. The function for link availability can be expressed as Equation (5).

Figure 112019067969113-pat00005
Figure 112019067969113-pat00005

여기서, Pava는 링크 가용성 함수이고, Lthr은 링크 손실의 임계치이고, N은 광섬유들의 개수이다.Here, P ava is a link availability function, L thr is a threshold of link loss, and N is the number of optical fibers.

도 5는 일 실시예에 따른 광섬유들 간의 간격을 최적화하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining a method for optimizing the spacing between optical fibers according to an embodiment.

광섬유 다발(400)에 있어서 광섬유 간격(2d)은 링크 가용성 함수가 최대화되었는지 여부를 판단하는 것에 의해 최적화될 수 있다. 링크 가용성 함수가 최대화되지 않은 것으로 판단된 경우, 광섬유들의 배치가 변경될 수 있다. 예를 들어, 링크 가용성은 광섬유 다발(400)과 관련된 파라미터들과 광학 렌즈(430)와 관련된 파라미터들을 입력 파라미터로서 이용하여, 몬테-카를로 컴퓨터 시뮬레이션(Monte-Carlo Computer Simulation)에 의해 수치적으로 추정될 수 있다.In the fiber bundle 400, the fiber spacing 2d can be optimized by determining whether the link availability function is maximized. If it is determined that the link availability function is not maximized, the arrangement of the optical fibers can be changed. For example, link availability is numerically estimated by Monte-Carlo Computer Simulation using parameters related to the optical fiber bundle 400 and parameters related to the optical lens 430 as input parameters. Can be.

링크 가용성을 추정하기에 앞서, 우선 도래각 변동 모델이 생성될 수 있다. 도래각 변동 모델을 생성하기 위해, 상술한 수학식 2와 같은 확률 밀도 함수를 갖는 정규 분포가 이용될 수 있다. 이후, 생성된 도래각 변동 모델에 의해 주어진 각각의 도래각에 대하여, i번째 광섬유에서의 링크 손실이 추정될 수 있다. i번째 광섬유에서의 링크 손실은 상술한 수학식 3 및 수학식 4와 같이 에어리 패턴을 이용하여 추정될 수 있다. 각각의 광섬유에 대해 추정된 링크 손실을 이용하여 전체 링크 손실이 추정될 수 있고, 상술한 수학식 5와 같이 전체 링크 손실을 이용하여 링크 가용성이 최종적으로 추정될 수 있다.Prior to estimating link availability, a first arrival angle variation model can be generated. In order to generate the arrival angle variation model, a normal distribution having a probability density function as in Equation 2 described above may be used. Then, for each arrival angle given by the generated arrival angle variation model, link loss in the i-th optical fiber can be estimated. The link loss in the i-th optical fiber may be estimated using the Airy pattern as in Equation 3 and Equation 4 described above. The total link loss may be estimated using the estimated link loss for each optical fiber, and the link availability may be finally estimated using the total link loss as shown in Equation 5 above.

광섬유 간격은 추정된 링크 가용성의 값이 최대가 되도록 하는 값으로 설정될 수 있다.The optical fiber spacing may be set to a value such that the estimated value of link availability is maximum.

이상의 설명은 제1 광섬유(410) 및 복수의 제2 광섬유들(420a, 420b, 420c, 420d, 420e, 420f)이 다중코어 광섬유 또는 다중코어 광섬유 다발로 구현되는 경우에도 유사하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 다중코어 광섬유로 구현되는 경우, 상술한 각각의 광섬유는 다중코어 광섬유에 수용되는 각각의 코어로 대체되며, 상술한 광섬유 간격은 코어 간격으로 대체되어, 상술한 설명이 유사하게 적용될 수 있다.The above description can be similarly applied when the first optical fiber 410 and the plurality of second optical fibers 420a, 420b, 420c, 420d, 420e, and 420f are implemented as a multicore optical fiber or a multicore optical fiber bundle. For example, when implemented as a multicore optical fiber, each of the optical fibers described above is replaced with each core accommodated in the multicore optical fiber, and the aforementioned optical fiber spacing is replaced by a core spacing, so that the above description can be similarly applied. have.

도 6은 다양한 도래각 분산값들에 대한 광섬유 간격에 따른 링크 가용성 변화를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining a change in link availability according to the optical fiber spacing for various arrival angle dispersion values.

도 6은 도 4b에 도시된 파라미터들에 있어서, 광학 렌즈(430)에 의해 집속된 입사 광 빔(440)의 크기(2a)가 50 μm, 광학 렌즈(430)와 광섬유 다발(400) 사이의 거리(l)가 3 cm, 코어 크기(2r)가 9 μm , 광섬유들의 개수(N)가 7개, 그리고 링크 손실의 임계치(Lthr)가 10 dB로 설정된 경우에 추정된 링크 가용성을 도시한다.FIG. 6 shows, in the parameters shown in FIG. 4B, the size 2a of the incident light beam 440 focused by the optical lens 430 is 50 μm, between the optical lens 430 and the optical fiber bundle 400. It shows the estimated link availability when the distance (l) is set to 3 cm, the core size (2r) is 9 μm, the number of optical fibers (N) is 7, and the threshold of link loss (L thr ) is set to 10 dB. .

도 6을 참조하면, 링크 가용성은 광섬유 간격(fiber pitch)의 함수임을 확인할 수 있다. 도래각 분산(σε)이 각각 250 μrad, 300 μrad, 350 μrad 및 400 μrad으로 주어질 때, 각각의 도래각 분산(σε)에 대한 최적의 광섬유 간격은 각각 18 μm, 18.9 μm, 19.8 μm 및 20.7 μm로 설정될 수 있다. 즉, 최적의 광섬유 간격은 광섬유들을 통해 입사되는 광 빔(또는 광 수신신호)의 도래각의 분산값에 비례한다.Referring to FIG. 6, it can be seen that link availability is a function of fiber pitch. When the angle of arrival dispersion (σ ε ) is given as 250 μrad, 300 μrad, 350 μrad and 400 μrad, respectively, the optimal optical fiber spacing for each angle of arrival dispersion (σ ε ) is 18 μm, 18.9 μm, 19.8 μm and It can be set to 20.7 μm. That is, the optimal optical fiber spacing is proportional to the dispersion value of the arrival angle of the light beam (or the optical reception signal) incident through the optical fibers.

전술한 본 명세서의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 명세서의 내용이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present specification is for illustration only, and those skilled in the art to which the contents of this specification belong may understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Will be able to. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 실시예의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present embodiment is indicated by the claims, which will be described later, rather than by the detailed description, and should be interpreted to include all modified or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts.

Claims (13)

무선 광통신 시스템을 위한 광 송수신장치에 있어서,
광 송신신호를 자유공간으로 출력하고, 상기 자유공간으로부터 입력된 광 수신신호를 집속하는 광학 렌즈;
상기 광 송신신호를 생성하는 광원;
상기 광 수신신호를 검출하는 광 수신신호 검출기;
상기 광학 렌즈에 의해 집속된 광 수신신호가 입사되는 검출면(detector plane)에 제1 도래각으로 입사된 광 수신신호를 상기 광 수신신호 검출기로 전송하고, 상기 광원에 의해 생성된 상기 광 송신신호를 상기 광학 렌즈로 전송하는 제1 광섬유; 및
상기 검출면에 제2 도래각으로 입사된 광 수신신호를 상기 광 수신신호 검출기로 전송하는 복수의 제2 광섬유들을 포함하고,
상기 복수의 제2 광섬유들은 상기 제1 광섬유로부터 이격되어 상기 제1 광섬유를 둘러싸도록 배치되고,
상기 제1 광섬유 및 상기 복수의 제2 광섬유들 각각 사이의 간격은,
상기 제1 광섬유 및 상기 복수의 제2 광섬유들을 통해 입사되는 상기 광 수신신호의 도래각의 변동에 의해 발생하는 링크 손실과 관련된 링크 가용성 함수를 최대화하는 값으로 설정되는, 광 송수신장치.In the optical transceiver for a wireless optical communication system,
An optical lens that outputs an optical transmission signal to a free space and focuses an optical reception signal input from the free space;
A light source generating the optical transmission signal;
An optical reception signal detector for detecting the optical reception signal;
The optical reception signal incident at a first arrival angle to a detector plane on which a light reception signal focused by the optical lens is incident is transmitted to the optical reception signal detector, and the optical transmission signal generated by the light source A first optical fiber transmitting the optical lens to the optical lens; And
And a plurality of second optical fibers that transmit the light reception signal incident at the second arrival angle to the detection surface to the light reception signal detector,
The plurality of second optical fibers are spaced apart from the first optical fiber and arranged to surround the first optical fiber,
The distance between each of the first optical fiber and the plurality of second optical fibers,
And set to a value that maximizes a link availability function related to link loss caused by a change in the arrival angle of the optical reception signal incident through the first optical fiber and the plurality of second optical fibers. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 링크 가용성 함수는,
상기 링크 손실이 임계치보다 낮을 확률로 정의되는, 광 송수신장치.According to claim 1,
The link availability function,
An optical transceiver, defined as a probability that the link loss is lower than a threshold. 제1항에 있어서,
상기 링크 손실은,
상기 자유공간으로부터 상기 광학 렌즈의 개구면(aperture plane)에 입사되는 상기 광 수신신호의 파워에 대한, 상기 제1 광섬유 및 상기 복수의 제2 광섬유들을 통해 입사되는 상기 광 수신신호의 파워의 비율로 정의되는, 광 송수신장치.According to claim 1,
The link loss is,
As a ratio of the power of the light receiving signal incident through the first optical fiber and the plurality of second optical fibers to the power of the light receiving signal incident on the aperture plane of the optical lens from the free space Defined, optical transceiver. 무선 광통신 시스템을 위한 광 송수신장치에 있어서,
광 송신신호를 자유공간으로 출력하고, 상기 자유공간으로부터 입력된 광 수신신호를 집속하는 광학 렌즈;
상기 광 송신신호를 생성하는 광원;
상기 광 수신신호를 검출하는 광 수신신호 검출기;
상기 광학 렌즈에 의해 집속된 광 수신신호가 입사되는 검출면(detector plane)에 제1 도래각으로 입사된 광 수신신호를 상기 광 수신신호 검출기로 전송하고, 상기 광원에 의해 생성된 상기 광 송신신호를 상기 광학 렌즈로 전송하는 제1 광섬유; 및
상기 검출면에 제2 도래각으로 입사된 광 수신신호를 상기 광 수신신호 검출기로 전송하는 복수의 제2 광섬유들을 포함하고,
상기 복수의 제2 광섬유들은 상기 제1 광섬유로부터 이격되어 상기 제1 광섬유를 둘러싸도록 배치되고,
상기 제1 광섬유 및 상기 복수의 제2 광섬유들 각각 사이의 간격은,
상기 제1 광섬유 및 상기 복수의 제2 광섬유들을 통해 입사되는 상기 광 수신신호의 도래각의 분산값에 비례하는, 광 송수신장치.In the optical transceiver for a wireless optical communication system,
An optical lens that outputs an optical transmission signal to a free space and focuses an optical reception signal input from the free space;
A light source generating the optical transmission signal;
An optical reception signal detector for detecting the optical reception signal;
The optical reception signal incident at a first arrival angle to a detector plane on which a light reception signal focused by the optical lens is incident is transmitted to the optical reception signal detector, and the optical transmission signal generated by the light source A first optical fiber transmitting the optical lens to the optical lens; And
And a plurality of second optical fibers that transmit the light reception signal incident at the second arrival angle to the detection surface to the light reception signal detector,
The plurality of second optical fibers are spaced apart from the first optical fiber and arranged to surround the first optical fiber,
The distance between each of the first optical fiber and the plurality of second optical fibers,
Optical transmission/reception device proportional to the dispersion value of the arrival angle of the optical reception signal incident through the first optical fiber and the plurality of second optical fibers. 무선 광통신 시스템을 위한 광 송수신장치에 있어서,
광 송신신호를 자유공간으로 출력하고, 상기 자유공간으로부터 입력된 광 수신신호를 집속하는 광학 렌즈;
상기 광 송신신호를 생성하는 광원;
상기 광 수신신호를 검출하는 광 수신신호 검출기;
상기 광학 렌즈에 의해 집속된 광 수신신호가 입사되는 검출면(detector plane)에 제1 도래각으로 입사된 광 수신신호를 상기 광 수신신호 검출기로 전송하고, 상기 광원에 의해 생성된 상기 광 송신신호를 상기 광학 렌즈로 전송하는 제1 광섬유; 및
상기 검출면에 제2 도래각으로 입사된 광 수신신호를 상기 광 수신신호 검출기로 전송하는 복수의 제2 광섬유들을 포함하고,
상기 광 수신신호 검출기는,
상기 제1 광섬유로부터 전송된 상기 제1 도래각을 갖는 광 수신신호 및 상기 복수의 제2 광섬유들 각각으로부터 전송된 상기 제2 도래각을 갖는 광 수신신호를 결합하는 광신호 결합기; 및
상기 광신호 결합기에 의해 결합된 광 수신신호를 전기신호로 변환하는 광검출기를 포함하는, 광 송수신장치.In the optical transceiver for a wireless optical communication system,
An optical lens that outputs an optical transmission signal to a free space and focuses an optical reception signal input from the free space;
A light source generating the optical transmission signal;
An optical reception signal detector for detecting the optical reception signal;
The optical reception signal incident at a first arrival angle to a detector plane on which a light reception signal focused by the optical lens is incident is transmitted to the optical reception signal detector, and the optical transmission signal generated by the light source A first optical fiber transmitting the optical lens to the optical lens; And
And a plurality of second optical fibers that transmit the light reception signal incident at the second arrival angle to the detection surface to the light reception signal detector,
The light receiving signal detector,
An optical signal combiner for combining the optical reception signal having the first arrival angle transmitted from the first optical fiber and the optical reception signal having the second arrival angle transmitted from each of the plurality of second optical fibers; And
And an optical detector for converting the optical received signal combined by the optical signal combiner into an electrical signal. 제1항에 있어서,
상기 광 수신신호 검출기는,
상기 제1 광섬유 및 상기 복수의 제2 광섬유들과 각각 연결 되고, 상기 제1 광섬유로부터 전송된 상기 제1 도래각을 갖는 광 수신신호 및 상기 복수의 제2 광섬유들 각각으로부터 전송된 상기 제2 도래각을 갖는 광 수신신호를 전기신호로 변환하는 복수의 광검출기들; 및
상기 복수의 광검출기들 각각에 의해 변환된 상기 전기신호들을 하나로 결합하는 전기신호 결합기를 포함하는, 광 송수신장치.According to claim 1,
The light receiving signal detector,
The second optical fiber is connected to the first optical fiber and the plurality of second optical fibers, and the optical reception signal having the first arrival angle transmitted from the first optical fiber and the second optical fiber transmitted from each of the plurality of second optical fibers A plurality of photodetectors for converting an angled light reception signal into an electrical signal; And
And an electrical signal combiner that combines the electrical signals converted by each of the plurality of photodetectors into one. 제1항에 있어서,
상기 제1 광섬유로부터 입력된 상기 광 수신신호를 상기 광 수신신호 검출기로 출력하고, 상기 광원으로부터 입력된 상기 광 송신신호를 상기 제1 광섬유로 출력하는 광순환기를 더 포함하는, 광 송수신장치.According to claim 1,
And an optical circulator for outputting the optical reception signal input from the first optical fiber to the optical reception signal detector and outputting the optical transmission signal input from the light source to the first optical fiber. 제1항에 있어서,
상기 제1 도래각의 크기는 상기 제2 도래각의 크기보다 작은, 광 송수신장치.According to claim 1,
The size of the first angle of arrival is smaller than the size of the second angle of arrival, the optical transceiver. 제1항에 있어서,
상기 제1 광섬유 및 상기 복수의 제2 광섬유들은 광섬유 다발, 다중코어 광섬유 및 다중코어 광섬유 다발 중 어느 하나로 구현되는, 광 송수신장치.According to claim 1,
The first optical fiber and the plurality of second optical fibers are implemented as any one of an optical fiber bundle, a multicore optical fiber, and a multicore optical fiber bundle. 무선 광통신 시스템을 위한 광 송수신장치에 있어서,
광 송신신호를 자유공간으로 출력하고, 상기 자유공간으로부터 입력된 광 수신신호를 집속하는 광학 렌즈;
상기 광 송신신호를 생성하는 광원;
상기 광학 렌즈에 의해 집속된 광 수신신호가 입사되는 검출면(detector plane)에 제1 도래각으로 입사된 광 수신신호를 수신하고, 상기 광원에 의해 생성된 상기 광 송신신호를 상기 광학 렌즈로 전송하는 제1 광섬유;
상기 검출면에 제2 도래각으로 입사된 광 수신신호를 수신하는 복수의 제2 광섬유들;
상기 제1 광섬유에 의해 수신된 상기 제1 도래각을 갖는 광 수신신호 및 상기 복수의 제2 광섬유들 각각에 의해 수신된 상기 제2 도래각을 갖는 광 수신신호를 결합하는 광신호 결합기; 및
상기 광신호 결합기에 의해 결합된 광 수신신호를 전기신호로 변환하는 광검출기
를 포함하는, 광 송수신장치.In the optical transceiver for a wireless optical communication system,
An optical lens that outputs an optical transmission signal to a free space and focuses an optical reception signal input from the free space;
A light source generating the optical transmission signal;
A light receiving signal incident at a first arrival angle is received at a detector plane into which a light receiving signal focused by the optical lens is incident, and the light transmitting signal generated by the light source is transmitted to the optical lens A first optical fiber;
A plurality of second optical fibers receiving an optical reception signal incident at a second arrival angle on the detection surface;
An optical signal combiner combining the optical reception signal having the first arrival angle received by the first optical fiber and the optical reception signal having the second arrival angle received by each of the plurality of second optical fibers; And
Optical detector for converting the optical received signal combined by the optical signal combiner into an electrical signal
Including, optical transceiver. 무선 광통신 시스템을 위한 광 송수신장치에 있어서,
광 송신신호를 자유공간으로 출력하고, 상기 자유공간으로부터 입력된 광 수신신호를 집속하는 광학 렌즈;
상기 광 송신신호를 생성하는 광원;
상기 광학 렌즈에 의해 집속된 광 수신신호가 입사되는 검출면(detector plane)에 제1 도래각으로 입사된 광 수신신호를 수신하고, 상기 광원에 의해 생성된 상기 광 송신신호를 상기 광학 렌즈로 전송하는 제1 광섬유;
상기 검출면에 제2 도래각으로 입사된 광 수신신호를 수신하는 복수의 제2 광섬유들;
상기 제1 광섬유 및 상기 복수의 제2 광섬유들과 각각 연결되고, 상기 제1 광섬유에 의해 수신된 상기 제1 도래각을 갖는 광 수신신호 및 상기 복수의 제2 광섬유들 각각에 의해 수신된 상기 제2 도래각을 갖는 광 수신신호를 전기신호로 변환하는 복수의 광검출기들; 및
상기 복수의 광검출기들 각각에 의해 변환된 상기 전기신호들을 하나로 결합하는 전기신호 결합기를 포함하고,
상기 복수의 제2 광섬유들은 상기 제1 광섬유로부터 이격되어 상기 제1 광섬유를 둘러싸도록 배치되고,
상기 제1 광섬유 및 상기 복수의 제2 광섬유들 각각 사이의 간격은,
상기 제1 광섬유 및 상기 복수의 제2 광섬유들을 통해 입사되는 상기 광 수신신호의 도래각의 변동에 의해 발생하는 링크 손실과 관련된 링크 가용성 함수를 최대화하는 값으로 설정되는, 광 송수신장치.In the optical transceiver for a wireless optical communication system,
An optical lens that outputs an optical transmission signal to a free space and focuses an optical reception signal input from the free space;
A light source generating the optical transmission signal;
A light receiving signal incident at a first arrival angle is received at a detector plane into which a light receiving signal focused by the optical lens is incident, and the light transmitting signal generated by the light source is transmitted to the optical lens A first optical fiber;
A plurality of second optical fibers receiving an optical reception signal incident at a second arrival angle on the detection surface;
The first optical fiber and the plurality of second optical fibers are respectively connected to each other, and the optical reception signal having the first arrival angle received by the first optical fiber and the second optical fibers received by each of the first A plurality of photodetectors for converting an optical reception signal having an angle of arrival into an electrical signal; And
And an electrical signal combiner that combines the electrical signals converted by each of the plurality of photodetectors into one,
The plurality of second optical fibers are spaced apart from the first optical fiber and arranged to surround the first optical fiber,
The distance between each of the first optical fiber and the plurality of second optical fibers,
And set to a value that maximizes a link availability function related to link loss caused by a change in the arrival angle of the optical reception signal incident through the first optical fiber and the plurality of second optical fibers.
KR1020190079683A 2019-07-02 2019-07-02 Optical transciever for optical wireless communication system KR102133501B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190079683A KR102133501B1 (en) 2019-07-02 2019-07-02 Optical transciever for optical wireless communication system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190079683A KR102133501B1 (en) 2019-07-02 2019-07-02 Optical transciever for optical wireless communication system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102133501B1 true KR102133501B1 (en) 2020-07-13

Family

ID=71571014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190079683A KR102133501B1 (en) 2019-07-02 2019-07-02 Optical transciever for optical wireless communication system

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102133501B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090202254A1 (en) * 2008-02-12 2009-08-13 Arun Kumar Majumdar Wide field-of-view amplified fiber-retro for secure high data rate communications and remote data transfer
KR20180110222A (en) 2014-02-25 2018-10-08 엑스 디벨롭먼트 엘엘씨 Optical communication terminal

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090202254A1 (en) * 2008-02-12 2009-08-13 Arun Kumar Majumdar Wide field-of-view amplified fiber-retro for secure high data rate communications and remote data transfer
KR20180110222A (en) 2014-02-25 2018-10-08 엑스 디벨롭먼트 엘엘씨 Optical communication terminal

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2871702B2 (en) Integrated fiber optical transceiver
US9709759B2 (en) NxN parallel optical transceiver
US7013056B2 (en) Bi-directional transceiver module based on silicon optic bench
TWI584011B (en) Optically coupled device and optical transmission system
US20230418018A1 (en) Imaging-Based Transmitter for Free-Space Optical Communications
US9813158B2 (en) Multimode elliptical core optical data transmission
KR100810312B1 (en) Bidirectional optical transceiver by multi channel
KR102133501B1 (en) Optical transciever for optical wireless communication system
US7480428B2 (en) Mechanism to spectrally combine and divide optical I/O
CN108983371B (en) Light guide device, mobile communication equipment, protective sleeve, communication system and communication method
CN101577582A (en) Diffraction-free laser communication device for transmission among serial ports of computers
US9140852B2 (en) High-density fiber coupling and emission/detection system
JP7333206B2 (en) Optical element and optical transmission system
US7995883B2 (en) Optical waveguide and bi-directional optical transceiver
KR101392339B1 (en) Imaging laser radar optics receiving separated multi signal by single detector
US20230314731A1 (en) Fused fiber-optic tapers in optical wireless receivers and method
KR101974001B1 (en) Method for detection of optical signal by using beam shaping of microlenslet and Optical detection system
RU2264691C2 (en) Open optical communication system
KR101162289B1 (en) Apparatus for bi-directional communication using single optical system and communication module for fso transmitting and receiving
US20140056557A1 (en) Optical module for transmitting optical signal
Wilfert et al. Fully photonic wireless link for transmission of synchronization signals
TW201801486A (en) Optical fiber laser transmission system with laser splitter achieving the aim of extending a laser transmission distance
Song Optical Communication Systems for Smart Dust
Mishra A Study on Surface-Emitting Lasers and Fiber Link Coupling Efficiency
EP4324120A1 (en) An optical detector

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
GRNT Written decision to grant