KR102580807B1 - Wdm 채널 광파워 측정 장치 - Google Patents

Wdm 채널 광파워 측정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 WDM 채널 광파워 측정 장치는, 복수의 3채널센싱부(10)가 데이지체인으로 연결된 3채널센싱어레이(100);를 포함하여 구성되며, 상기 3채널센싱어레이(100)의 각 3채널센싱부(10)는, 중앙채널에 인접한 이전채널과 상기 중앙채널의 광신호 전체를 투과시키고 상기 중앙채널과 인접한 다음채널의 광신호 일부를 투과시키며, 나머지 광신호는 반사하고, 투과된 광신호를 센싱하며, 상기 데이지체인으로 연결되고 인접한 두개의 3채널센싱부(10)의 각각에 있어서, 앞쪽의 3채널센싱부에서 반사된 광신호는 뒤쪽의 3채널센싱부로 입력되며, 상기 데이지체인으로 연결되고 인접한 두개의 3채널센싱부(10)의 각각에 있어서, 두 중앙채널은 2채널 간격으로 이격되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

WDM 채널 광파워 측정 장치{Appratus of Measuring Optical Power of WDM Channel}
본 발명은 WDM 채널 광신호의 광파워를 측정하기 위한 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 박막필터(Thin Film Bandpass Filter)의 어레이(Array)와 포토다이오드(Photo Diode)의 어레이를 이용하여 WDM 채널 광신호의 광파워를 측정할 때, 각 채널별로 박막필터 및 포토다이오드를 1개씩 할당하지 않고도 채널 구분과 광파워 측정이 가능한 장치에 관한 것이다.
광통신망에서는 보통 파장분할다중화(WDM: Wavelength Division Multiplexing) 방식으로 데이터를 송수신하고 있는데, 하나의 광섬유에 각 채널별로 할당된 서로 다른 파장의 광신호를 동시에 전송함으로써 전송효율을 향상시키기 위함이다.
그런데, 광통신망을 운용·관리하는 측면에서 보면, 특정 채널에 장애가 발생했을 경우 일반적인 광파워미터로는 장애가 발생한 채널을 구별할 수가 없는 문제가 있다. 광파워미터는 광신호의 파장과 무관하게 단순히 광파워만 측정가능하기 때문에, 특정 채널에 장애가 발생할 경우 이를 감지하기 위해서는 채널을 구분하여 광파워를 측정할 수 있어야 한다.
WDM 방식 중 채널간격이 비교적 넓은 CWDM(Coarse WDM) 광통신망에서는 WDM 필터와 포토다이오드 어레이를 활용하거나, 스텝모터와 WDM 필터를 이용한 순차스캔방식으로 각 채널별 광파워를 측정하고 있다. 그러나, 채널간격이 매우 좁은 DWDM(Dense WDM)의 경우에는 위와 같은 방식들로는 측정이 용이하지 않으므로, 주로 AWG(Arrayed Waveguide Grating)와 포토다이오드 어레이를 사용하여 각 채널별 광파워를 측정하고 있다.
AWG 필터는 좁은 파장간격의 광신호를 분리하는 것은 가능하나 채널간격이 좁을수록, 그리고 채널수가 증가할수록 설계나 제작이 어렵고, 제작단가가 상승하게 되는 문제가 있다. 그리고, 스텝모터를 활용하여 CWDM 필터를 순차스캔하는 광계측기는 채널수만큼 별도의 필터가 필요하므로 크기 및 제작단가가 상승하며, 기계적인 이송에 의한 스캔이므로, 채널수가 증가할수록 측정 신뢰성에 문제가 있다.
한편, 본 발명자의 비공개 선출원발명에 따르면, WDM 채널 광신호의 각 채널별 광파워를 측정하기 위하여, 듀얼 광섬유 콜리메이터와 박막필터를 이용하여 서로 다른 파장을 가진 WDM 채널 광신호를 채널 별로 분리한 후, 포토다이오드로 파장 분리된 광신호의 광파워를 측정할 수 있도록 하고 있다. 그런데, 상기 비공개 선출원발명에 따르면 채널별로 듀얼 광섬유 콜리메이터 및 박막 필터등이 필요하므로, 부품수가 많아지고 장치의 사이즈가 클 수밖에 없으며 휴대 장치에 적용하기에는 부담이 되는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 보다 낮은 제조비용으로 측정 신뢰성이 높은 WDM 채널 광파워 측정 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 콜리메이터 및 박막필터와 같은 부품을 채널별로 구비하지 않아도 되는 WDM 채널 광파워 측정 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 양상에 따른 WDM 채널 광파워 측정 장치는, 복수의 3채널센싱부(10)가 데이지체인으로 연결된 3채널센싱어레이(100);를 포함하여 구성되며, 상기 3채널센싱어레이(100)의 각 3채널센싱부(10)는, 중앙채널에 인접한 이전채널과 상기 중앙채널의 광신호 전체를 투과시키고 상기 중앙채널과 인접한 다음채널의 광신호 일부를 투과시키며, 나머지 광신호는 반사하고, 투과된 광신호를 센싱하며, 상기 데이지체인으로 연결되고 인접한 두개의 3채널센싱부(10)의 각각에 있어서, 앞쪽의 3채널센싱부에서 반사된 광신호는 뒤쪽의 3채널센싱부로 입력되며, 상기 데이지체인으로 연결되고 인접한 두개의 3채널센싱부(10)의 각각에 있어서, 두 중앙채널은 2채널 간격으로 이격되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기한 WDM 채널 광파워 측정 장치에 있어서, 상기 3채널센싱어레이(100)의 각 3채널센싱부(10)는, 입력 광섬유와 출력 광섬유가 분리하여 구성되는 듀얼 광섬유 콜리메이터(11); 상기 듀얼 광섬유 콜리메이터(10)의 종단에 부착되며 상기 중앙채널에 인접한 이전채널과 상기 중앙채널의 광신호 전체를 투과시키고 상기 중앙채널과 인접한 다음채널의 광신호 일부를 투과시키며, 나머지 광신호는 반사하는 박막필터(12); 상기 박막필터(12)를 투과한 광신호를 센싱하는 포토다이오드(13)를 포함하여 구성된다.
상기한 WDM 채널 광파워 측정 장치에 있어서, 상기 박막필터(12)는, 대역통과 특성을 가진 비대칭 필터로서, 상기 중앙채널과 인접한 다음채널이 속하는 대역에서 투과도가 점진적으로 감소하는 필터특성을 가진 것을 특징으로 한다.
상기한 WDM 채널 광파워 측정 장치에 있어서, 상기 3채널센싱어레이(100)의 각 3채널센싱부(10)별로 센싱한 광신호를 이용하여 채널 광파워를 연산하는 신호처리·제어부(200);를 더 포함한다.
상기한 WDM 채널 광파워 측정 장치에 있어서, 상기 신호처리·제어부(200)는, 상기 3채널센싱어레이(100)에 구성된 복수의 3채널센싱부(10)중에서 하나의 3채널센싱부(10)에서만 광파워가 나타나면, 해당 3채널센싱부(10)의 중앙채널에서의 광파워로 판단하며, 상기 3채널센싱어레이(100)에 구성된 복수의 3채널센싱부(10)중에서 인접하는 2개의 3채널센싱부(10)에서 광파워가 나타나면, 상기 인접하는 2개의 3채널센싱부(10)의 중앙채널 사이에 있는 채널에서 두 광파워를 합산한 광파워가 있는 것으로 판단한다.
상기한 WDM 채널 광파워 측정 장치에 있어서, 상기 3채널센싱어레이(100)의 첫번째 3채널센싱부(10)의 전단에 데이지체인으로 연결되며, 첫번째 채널의 광신호 전체를 투과시키고 두번째 채널의 광신호 일부를 투과시키며, 나머지 광신호는 반사하고, 투과된 광신호를 센싱하는 스타트 2채널센싱부(30); 상기 3채널센싱어레이(100)의 마지막 3채널센싱부(10)의 후단에 데이지체인으로 연결되며, 마지막 채널과 인접한 이전채널과 상기 마지막 채널의 광신호 전체를 투과시키며, 투과된 광신호를 센싱하는 터미네이션 2채널센싱부(40);를 더 포함한다.
상기한 WDM 채널 광파워 측정 장치에 있어서, 상기 3채널센싱어레이(100)의 첫번째 3채널센싱부(10)의 전단에 데이지체인으로 연결되며, 제 1 가상중앙채널에 인접한 이전채널과 상기 제 1 가상중앙채널의 광신호 전체를 투과시키고 상기 제 1 가상중앙채널과 인접한 다음채널인 첫번째 채널의 광신호 일부를 투과시키며, 나머지 광신호는 반사하고, 투과된 광신호를 센싱하는 스타트 3채널센싱부(35); 상기 3채널센싱어레이(100)의 마지막 3채널센싱부(10)의 후단에 데이지체인으로 연결되며, 제 2 가상중앙채널에 인접한 이전채널인 마지막 채널과 상기 제 2 가상중앙채널의 광신호 전체를 투과시키고 상기 제 2 가상중앙채널과 인접한 다음채널의 광신호 일부를 투과시키며, 나머지 광신호는 반사하고, 투과된 광신호를 센싱하는 터미네이션 3채널센싱부(45);를 더 포함하며, 상기 제 1 가상중앙채널은 상기 첫번째 채널보다 하나의 채널간격만큼 작은 채널로 하며, 상기 제 2 가상중앙채널은 상기 마지막 채널보다 하나의 채널간격만큼 큰 채널로 한다.
본 발명의 상기한 WDM 채널 광파워 측정 장치는, 보다 낮은 제조비용과 높은 측정 신뢰성을 구현하며, 콜리메이터 및 박막필터와 같은 부품을 채널별로 모두 구비하지 않아도 되는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 상기한 WDM 채널 광파워 측정 장치는, 채널간격이 매우 좁은 DWDM(Dense WDM)에서 설계 및 제작이 보다 용이하고 제조 비용을 낮출 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 상기한 WDM 채널 광파워 측정 장치는, 특정 채널의 측정에 오류가 발생할 경우 오류가 발생한 특정 채널에 대해서만 수리하는 것으로 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 WDM 채널 광파워 측정 장치의 구성을 도시한 블럭도이며, 도 2는 듀얼 광섬유 콜리메이터 및 박막필터로 구성되는 기본 구조를 도시한 도면이고, 도 3은 듀얼 광섬유 콜리메이터 및 박막필터로 구성되는 기본 구조의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 WDM 채널 광파워 측정 장치에 포함되는 각 박막필터의 투과특성을 도시한 그래프이며, 도 5는 제 1 실시예에 따른 WDM 채널 광파워 측정 장치에서 광파워 측정 원리를 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 WDM 채널 광파워 측정 장치에 따라 소요되는 필터등의 갯수를 계산하는 계산식을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 WDM 채널 광파워 측정 장치의 구성을 도시한 블럭도이며, 도 8는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 WDM 채널 광파워 측정 장치에 포함되는 각 박막필터의 투과특성을 도시한 그래프이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 WDM 채널 광파워 측정 장치의 구성을 도시한 블럭도이며, 도 2는 듀얼 광섬유 콜리메이터 및 박막필터로 구성되는 기본 구조를 도시한 도면이고, 도 3은 듀얼 광섬유 콜리메이터 및 박막필터로 구성되는 기본 구조의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 WDM 채널 광파워 측정 장치는 채널을 구분하여 채널의 광파워를 측정할 수 있는 장치로서, 특히 DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing) 광신호에 대하여 채널을 구분하여 광파워를 측정할 수 있는 장치이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 WDM 채널 광파워 측정 장치는 복수의 3채널센싱부(10)가 어레이로 구성된 3채널센싱어레이(100)와, 스타트 2채널센싱부(30) 및 터미네이션 2채널센싱부(40)를 포함하여 구성된다. 우선, 도 2 및 도 3을 참조하여, 3채널센싱부(10), 스타트 2채널센싱부(30) 및 터미네이션 2채널센싱부(40)에 각각 포함된 듀얼 광섬유 콜리메이터(11; 도 1에서 Collimator 1 ~ Collimator 17) 및 박막필터(12; 도 1에서 F1 ~ F17 )에 대하여 설명한다. 도시에서는 17개의 채널(Ch1 ~ Ch17) 및 파장(λ1 ~ λ17)에 대한 측정이 가능한 WDM 채널 광파워 측정 장치를 예시한다.
광섬유 콜리메이터는 광섬유에서 자유공간 상으로 출사될 때 평행광 형태로 출사되도록 만들어 주는 광소자로서, 입·출력 광섬유가 동일한 싱글 광섬유 콜리메이터와, 입력 및 출력 광섬유가 분리 구성되는 듀얼 광섬유 콜리메이터가 있는데, 본 발명에서는 듀얼 광섬유 콜리메이터를 사용한다.
듀얼 광섬유 콜리메이터(11)('듀얼 콜리메이터'라고도 한다)는 입력 광섬유(Input Fiber)를 통하여 입력되는 광신호를 출사시킬 때 평행광 형태로 만들어서 종단으로 출사시키며 외부에 구성되는 구성요소의 반사등에 의해서 다시 종단으로 입사되는 평행광 형태의 광신호를 집속시킨 후 출력 광섬유(Output Fiber)로 출력시킨다. 듀얼 광섬유 콜리메이터에서는 입력 광섬유로 입력되는 광신호가 종단에서 출사될 때 평행광 형태로 출사되어 박박 필터(12)를 향하며, 박막 필터(12)로부터 반사된 광신호는 출력 광섬유를 향하여 집속된다. 이러한 기능의 수행을 위해 듀얼 광섬유 콜리메이터는 내부에 GRIN(Gradient-Index) 렌즈 또는 C 렌즈 등을 구비할 수 있다.
원래 광섬유 콜리메이터는 파장을 분리하기 위한 소자가 아니지만, 듀얼 광섬유 콜리메이터 종단에 도면과 같이 특정한 파장만 통과시키고 그 외 나머지 파장은 모두 반사시키는 대역통과 필터를 부착하게 되면 특정 파장을 분리할 수 있다.
박막 필터(12)는 대역통과의 특성을 가지는 대역통과 필터로서 특정 파장 대역만 통과시키는 소자이다. 박막 필터는 적절한 설계를 통하여 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이 특정 파장(예를 들면 λ1)('투과 파장') 또는 특정 파장 대역은 통과시키고 그 외 나머지 파장(λ2, λ3, ...λn) 또는 파장 대역은 반사시키는 특성을 가지도록 제작할 수 있다. 듀얼 광섬유 콜리메이터(11)의 종단에 부착되는 박막 필터(12)는 미리 정해진 투과 파장 또는 투과 파장대역은 통과시키고 나머지 파장 또는 파장대역은 반사시킨다. 아울러 대역통과 특성을 가지는 박막 필터(12)에서 상승에지 및 하강에지의 슬로프를 컨트롤하여 제조할 수 있고 상승에지 슬로프 및 하강에지 슬로프의 기울기가 서로 다른 비대칭 대역통과 필터를 제조하는 것이 가능하며, 이러한 비대칭 대역통과 필터가 본 발명에서 이용되는데, 구체적인 사항에 대해서는 후술한다.
스타트 2채널센싱부(30)와, 3채널센싱어레이(100)를 구성하는 각 3채널센싱부(10)와, 터미네이션 2채널센싱부(40)(이하, 위 3가지를 통칭하여 간단히 '채널센싱부'라고도 한다)는 데이지체인으로 연결되어 있다.
구체적으로 보면, 스타트 2채널센싱부(30)(의 듀얼 광섬유 콜리메이터(Collimator 1))는 입력 광섬유를 통하여 측정하려는 광섬유로부터의 입력 광신호, 즉 WDM 채널 광파워 측정 장치로의 입력 광신호를 수신하며, 스타트 2채널센싱부(30)(의 듀얼 광섬유 콜리메이터(Collimator 1))는 출력 광섬유를 통하여 박막필터(F1)에 의해 반사된 광신호를 출력하여, 3채널센싱어레이(100)의 첫번째 3채널센싱부(10)로 입력시킨다.
3채널센싱어레이(100)의 첫번째 3채널센싱부(10)(의 듀얼 광섬유 콜리메이터(Collimator 3))는 입력 광섬유를 통하여 스타트 2채널센싱부(30)로부터의 광신호를 수신하며, 첫번째 3채널센싱부(10)(의 듀얼 광섬유 콜리메이터(Collimator 3))는 출력 광섬유를 통하여 박막필터(F3)에 의해 반사된 광신호를 출력하여, 3채널센싱어레이(100)의 두번째 3채널센싱부(10)(의 듀얼 광섬유 콜리메이터(Collimator 5))로 입력시킨다.
이와 같은 방식으로 3채널센싱어레이(100)의 각 3채널센싱부(10)도 데이지체인으로 연결되고 인접한 두개의 3채널센싱부(10)의 각각에 있어서, 앞쪽의 3채널센싱부에서 반사된 광신호는 뒤쪽의 3채널센싱부로 입력된다.
그리고, 터미네이션 2채널센싱부(40)(의 듀얼 광섬유 콜리메이터(Collimator 17))는 입력 광섬유를 통하여 마지막 3채널센싱부(10)로부터의 광신호를 수신하며, 터미네이션 2채널센싱부(40)(의 듀얼 광섬유 콜리메이터(Collimator 17))는 출력 광섬유를 통하여 박막필터(F17)에 의해 반사된 광신호를 출력하고 이 광신호는 터미네이션된다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하면서, 각 센싱부(10,30,40)에 포함된 박막필터(F1~F17)의 대역통과(투과) 특성에 대해서 살펴본다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 WDM 채널 광파워 측정 장치에 포함되는 각 박막필터의 투과특성을 도시한 그래프이며, 도 5는 제 1 실시예에 따른 WDM 채널 광파워 측정 장치에서 광파워 측정 원리를 설명하기 위한 그래프이다.
3채널센싱어레이(100)의 각 3채널센싱부(10)(의 박막필터(F3, F5, .. F15))는 각각 연속된 3개 채널에 대한 대역통과(투과) 특성을 가지는데, 구체적으로 보면, 듀얼 광섬유 콜리메이터(10)의 종단에 부착되는 박막필터(12; F3, F5, .. F15)는 3개의 채널중 그 중앙에 있는 중앙채널과, 상기 중앙채널에 인접한 이전채널의 광신호 전체를 투과시키고 상기 중앙채널과 인접한 다음채널의 광신호 일부를 투과시키며 나머지 광신호는 반사한다. 예를 들어 박막필터(F3)의 경우, 중앙채널(Ch3)과 인접한 이전채널(Ch2)의 광신호 전체를 투과시키고(이하, '전체 투과'란 실질에 있어서 피할 수 없는 약간의 감쇄, 산란 또는 반사 등이 있는 경우까지를 포함하는 것이다), 인접한 다음채널(Ch4)의 광신호 일부를 투과시킨다. 3채널센싱어레이(100)의 각 3채널센싱부(10)는 중앙채널에 인접한 이전채널과 중앙채널의 광신호 전체를 투과시키고 중앙채널과 인접한 다음채널의 광신호 일부를 투과시키며, 나머지 광신호는 반사하고, 투과된 광신호를 센싱한다.
각 3채널센싱부(10)에 포함된 박막필터(12; F3, F5, .. F15)는, 대역통과 특성을 가진 비대칭 필터로서, 이전채널 및 중앙채널의 광신호의 전부 또는 대부분을 투과하는 필터특성을 가지며, 중앙채널과 인접한 다음채널이 속하는 대역에서는 투과도가 점진적으로 감소하는 필터특성을 가지도록 설계된다. 각 3채널센싱부(10)에 포함된 박막필터(12; F3, F5, .. F15)는, 이전채널을 통한 광신호와 중앙채널을 통한 광신호의 파장을 투과하는 필터특성을 가지며, 다음채널을 통한 광신호의 파장은 일부를 통과시킨다.
각 3채널센싱부(10)에 포함된 박막필터(12; F3, F5, .. F15)는, 그 특성그래프에서 상승에지의 슬로프는 수직 또는 매우 가파른 경사를 가지며, 하강에지의 슬로프는 완만한 경사를 가진다.
그리고, 데이지체인으로 연결되고 인접한 두개의 3채널센싱부(10)의 각각에 있어서, 두 중앙채널은 2채널 간격으로 이격되어 있는데, 예를 들면, 중앙채널이 Ch3인 3채널센싱부와 중앙채널이 Ch5인 3채널센싱부가 서로 인접하여 구성되며, 중앙채널이 Ch4인 3채널센싱부는 구성되지 않는다. 3채널센싱어레이(100)의 각 3채널센싱부(10)에서는 채널이 하나씩 건너뛰면서 구성되며, 이와 같이 구성되어도 채널을 구분하여 광파워 측정이 가능하도록 한다.
그리고, 3채널센싱어레이(100)의 첫번째 3채널센싱부(10)의 전단에 데이지체인으로 연결되는 스타트 2채널센싱부(30)(의 박막필터(F1))는 2개 채널의 대역에 대하여 대역통과(투과) 특성을 가지는데, 첫번째 채널(Ch1)의 광신호 전체를 투과시키고 두번째 채널(Ch2)의 광신호 일부를 투과시키며, 나머지 광신호는 반사하며, 연결된 포토다이오드(PD1)가 투과된 광신호를 센싱할 수 있도록 한다.
3채널센싱어레이(100)의 마지막 3채널센싱부(10)의 후단에 데이지체인으로 연결되는 터미네이션 2채널센싱부(40)(의 박막필터(F17)는 마지막 채널과 인접한 이전채널(Ch16)과 마지막 채널(Ch17)의 광신호 전체를 투과시키며, 연결된 포토다이오드(PD17)가 투과된 광신호를 센싱할 수 있도록 한다.
대역통과필터(F1)는 첫번째 채널(Ch1)의 광신호 전체와 두번째 채널(Ch2)의 광신호 일부를 투과시키며, 대역통과필터(F3)의 경우 두번째 채널(Ch2)과 세번째 채널(Ch3)의 광신호 전체와 네번째 채널(Ch4)의 광신호 일부가 투과되는데, 3채널센싱어레이의 각 대역통과 필터는 해당 채널 및 이전 채널의 광신호 전체 및 다음 채널의 광신호 일부가 투과되는 구조이다.
3채널센싱어레이(100)의 각 3채널센싱부(10)에 포함된 각 포토다이오드(PD3 ~ PD15)와, 스타트 2채널센싱부(30)에 포함된 포토다이오드(PD1) 및 터미네이션 2채널센싱부(40)에 포함된 포토다이오드(PD17)는 대응하는 박막필터(F3 ~ F15, F1, F17)를 투과한 광신호를 센싱하며, 센싱의 결과에 따른 전기신호를 신호처리·제어부(200)로 입력시킨다.
신호처리·제어부(200)는 채널센싱부의 포토다이오드(PD1 ~ PD17)와 연결되어 포토다이오드로부터의 전기신호를 처리하고 아날로그-디지털 변환하며, 디지털 영역에서 광파워를 연산하여 도출하고, 광파워가 있는 채널을 구분한다. 신호처리·제어부(200)는 스타트 2채널센싱부(30)와, 터미네이션 2채널센싱부(40)와, 3채널센싱어레이(100)의 각 3채널센싱부(10)별로 각각 센싱한 광신호를 이용하여 채널 광파워를 연산한다.
신호처리·제어부(200)의 신호처리회로(도시 안됨)는 포토다이오드를 구동하며 포토다이오드로부터의 전기 신호를 처리하고 아날로그-디지털 변환을 수행하여 프로세서로 제공하며, 프로세서는 각 포토다이오드로부터의 신호에 기반하여 채널을 구분한 광파워를 계산해낸다. 선택적으로, 광파워의 계산에 있어서, 채널센싱부에 이르는 경로상의 손실을 감안하여 보정하되, 각각 서로 다른 손실 보상계수를 적용하여 보정할 수 있는데, 각 채널센싱부에 있어서의 손실 보정은 생략될 수도 있으며, 각 포토다이오드에 이르는 경로상에 있는 박막필터의 갯수가 상이하므로 손실 보상계수는 서로 상이하게 설정될 수도 있다. 이러한 손실 보상계수는 신호처리·제어부(200)의 메모리에 저장되어 있을 수 있다. 손실 보상계수는 제품의 설계시 설정되거나 제품의 생산 단계에서 캘리브레이션의 일환으로서 설정될 수 있다. 이때 광파워를 알고 있는 WDM 광소스를 이용하거나, 복수의 단일 파장 광소스를 순차 입력시키는 방식으로 시험광을 제공하면서 측정한 다음 손실 보상계수를 설정할 수도 있다. 추가적으로 신호처리·제어부(200)가 제공하는 각종 정보를 제공하는 디스플레이(도시 안됨)와, 원격의 장치 또는 서버와 신호처리·제어부(200)의 사이에서 각종 정보 및 명령을 전송하는 기능을 수행하는 통신모듈이 더 구성될 수 있다.
신호처리·제어부(200)는 3채널센싱어레이(100)에 구성된 복수의 3채널센싱부(10)중에서 하나의 3채널센싱부(10)에서만 광파워가 나타나면, 해당 3채널센싱부(10)의 중앙채널에서의 광파워로 판단하며, 3채널센싱어레이(100)에 구성된 복수의 3채널센싱부(10)중에서 인접하는 2개의 3채널센싱부(10)에서 광파워가 나타나면, 인접하는 2개의 3채널센싱부(10)의 중앙채널 사이에 있는 채널(박막필터의 투과대역이 겹치는 채널)에서 두 광파워를 합산한 광파워가 있는 것으로 판단한다.
또한, 스타트 2채널센싱부(30)에서만 광파워가 나타나면 해당 광파워는 첫번째 채널(Ch1)에서의 광파워로 판단하며, 터미네이션 2채널센싱부(40)에서만 광파워가 나타나면 해당 광파워는 마지막 채널(Ch17)에서의 광파워로 판단한다.
예를 들어, 첫번째 채널(Ch1)의 광신호가 WDM 채널 광파워 측정 장치로 입력되면 광신호가 모두 박막필터(F1)를 통과하여 포토다이오드(PD1)으로만 전달되므로 포토다이오드(PD1)의 출력값으로 광파워를 측정할 수 있고 해당 채널에 있어서 광신호가 있는 것으로 판단한다. 그리고, 세번째 채널이후의 홀수번째 채널들(Ch3, Ch5,.., Ch17)의 광신호가 입력될 경우에도 동일한 방식으로 해당하는 박막필터 및 포토다이오드를 통해서만 전달되므로, 해당 포토다이오드의 출력값으로 광파워를 측정하고 해당 채널에 있어서 신호가 있는 것으로 판단한다. 배치된 채널센싱부(의 포토다이오드)들 중에서 한 곳에서만 광신호가 출력되면 그 채널센싱부(의 포토다이오드)에 해당하는 채널에서 광신호가 있는 것으로 판단하고, 광파워는 해당 포토다이오드의 출력 값으로 하면 된다.
예를 들면, 포토다이오드(PD1)에서만 광파워가 측정되면 첫번째 채널에 광신호가 있는 것으로 판단하고 측정된 값(PPD1)을 첫번째 채널을 통한 광신호의 광파워(PCh1)로 한다. 또한, 포토다이오드(PD3)에서만 광파워가 측정되면 세번째 채널에 광신호가 있는 것으로 판단하고 측정된 값(PPD3)을 세번째 채널을 통한 광신호의 광파워(PCh3)로 한다.
그리고, 3채널센싱어레이(100)에 구성된 복수의 3채널센싱부(10)중에서 인접하는 2개의 3채널센싱부(10)에서 광파워가 나타나거나, 스타트 2채널센싱부(30)와 첫번째 3채널센싱부에서 광파워가 나타나거나, 마지막 3채널센싱부와 터미네이션 2채널센싱부(40)에서 광파워가 나타나는 등 연속하는 2개의 채널센싱부에서 광파워가 나타나면, 인접하는 2개의 채널센싱부의 중앙채널 사이에 있는 채널(박막필터의 투과대역이 겹치는 채널)에 광신호가 있고 두 광파워를 합산한 광파워가 있는 것으로 판단한다(휴대형 측정장치로 광파워를 측정하는 환경에서는, 대부분 단일파장의 광신호가 전송되고 있는 광섬유를 대상으로 측정하므로 이러한 점을 이용한다).
예를 들어, 두번째 채널(Ch2)의 광신호가 입력될 경우, 일부는 박막 필터(F1)를 통과하여 포토다이오드(PD1)으로 수신되며, 나머지는 반사된 후 박막필터(F3)를 모두 통과하여 포토다이오드(PD3)로 수신된다. 이 때, 두번째 채널(Ch2)을 통한 광신호의 광파워(PCh2)는 포토다이오드(PD1)의 출력 값(PPD1)과 포토다이오드(PD3)의 출력 값(PPD3)의 합(PPD1+PPD3)으로 구할 수 있다. 포토다이오드 두 곳에서 동시에 광신호가 출력되면 두 포토다이오드에 관한 중앙채널 사이에 있는 채널에서 광신호가 있는 것이며, 해당 광신호의 광파워는 두 포토다이오드의 출력 값의 합이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 WDM 채널 광파워 측정 장치에 따라 소요되는 필터등의 갯수를 계산하는 계산식을 도시한 것이다.
채널개수가 홀수개일 경우 필요한 필터개수는 수식1과 같이 (채널개수/2 + 0.5)로 계산될 수 있으며, 채널개수가 짝수개일 경우 수식2와 같이 (채널개수/2 + 1)로 계산될 수 있다. 필터개수는 많아도 채널개수의 1/2에서 하나 더 필요한 정도이다. 아울러 필터개수뿐만 아니라, 각 채널센싱부를 구성하는 듀얼 광섬유 콜리메이터 및 포토다이오드 등에 있어서도 마찬가지이다.
본 발명은 WDM 광통신망의 각 채널별 이상 유무를 감시하기 위해 채널의 광파워를 측정하는 데에 있어서 기존방식에 비해 적은 수의 소자(부품)들을 사용하여 채널을 구분하여 광파워를 측정할 수 있는 장치를 구현할 수 있는 효과가 있다. 본 발명에서는 대역통과필터의 투과특성을 적절히 설계함으로써 기존 방식에 비해 광학부품을 절반 정도로 사용하면서 WDM 채널의 광파워를 측정할 수 있는 장치를 제공할 수 있다. WDM 채널 광파워 측정 장치는 주로 휴대형으로 제작되므로, 사용되는 광학부품의 수가 줄어들면 제조단가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라 소형화가 가능한 장점이 있다. 보통 WDM 시스템에서는 16 ~ 18 개의 채널을 가지는 경우가 많고, 기존 방식(본 발명자에 선출원 방식)에 따르면 휴대형 장치에 16 ~ 18 개의 채널센싱부를 구성하기에는 부담이 컸으나, 본 발명에 따르면 9 ~ 10 개의 채널센싱부를 구성하면 되므로, 구성 부담이 대폭 완화되는 장점이 있다.
또한, 장치의 운용 중 장치의 오동작에 의해 특정 채널 측정에 오류가 발생할 경우, 기존의 AWG 필터나 grating을 활용한 측정 장치는 AWG필터나 grating 전체를 교체 또는 수리를 해야 하지만 본 발명에서 제안한 측정 장치는 오류가 발생한 특정 채널에 대해서만 수리하는 것으로 문제를 해결할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 WDM 채널 광파워 측정 장치의 구성을 도시한 블럭도이며, 도 8는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 WDM 채널 광파워 측정 장치에 포함되는 각 박막필터의 투과특성을 도시한 그래프이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 WDM 채널 광파워 측정 장치는 전술한 제 1 실시예에 따른 WDM 채널 광파워 측정 장치와 비교하여, 첫번째 채널센싱부(제 1 실시예에서는 스타트 2채널센싱부)와 마지막 채널센싱부(제 1 실시예에서는 터미네이션 2채널센싱부)에 구성되는 박막필터의 특성에 있어서 서로 상이하고 나머지 구성은 유사하거나 동일하므로 유사·동일 부분의 설명은 대폭 생략될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 WDM 채널 광파워 측정 장치는 복수의 3채널센싱부(10)가 어레이로 구성된 3채널센싱어레이(100)와, 스타트 3채널센싱부(35) 및 터미네이션 3채널센싱부(45)를 포함하여 구성된다.
스타트 3채널센싱부(35)와, 3채널센싱어레이(100)를 구성하는 각 3채널센싱부(10)와, 터미네이션 3채널센싱부(45)는 데이지체인으로 연결되어 있는데, 모두 3채널을 센싱하며, 파장대역만 서로 상이할 뿐 필터특성이 서로 동일하다. 제 1 실시예의 경우 전체 채널센싱부 중에서 첫번째 채널센싱부(스타트 2채널센싱부(30)) 및 마지막 채널센싱부(터미네이션 2채널센싱부(40))는 2채널을 센싱하는(2채널에 대한 투과특성을 가진) 것이었으나, 제 2 실시예에서는 첫번째 채널센싱부(스타트 3채널센싱부(35)) 및 마지막 채널센싱부(터미네이션 3채널센싱부(45))도 3채널센싱어레이(100)의 3채널센싱부와 마찬가지로 3채널을 센싱하도록 하고 파장대역만 서로 상이하고 필터특성이 동일하게 되도록 한다.
스타트 3채널센싱부(35)(의 듀얼 광섬유 콜리메이터(Collimator 0))는 입력 광섬유를 통하여 측정하려는 광섬유로부터의 입력 광신호, 즉 WDM 채널 광파워 측정 장치로의 입력 광신호를 수신하며, 스타트 3채널센싱부(35)(의 듀얼 광섬유 콜리메이터(Collimator 0))는 출력 광섬유를 통하여 박막필터(F0)에 의해 반사된 광신호를 출력하여, 3채널센싱어레이(100)의 첫번째 3채널센싱부(10)로 입력시킨다.
3채널센싱어레이(100)의 첫번째 3채널센싱부(10)(의 듀얼 광섬유 콜리메이터(Collimator 2))는 입력 광섬유를 통하여 스타트 3채널센싱부(35)로부터의 광신호를 수신하며, 첫번째 3채널센싱부(10)(의 듀얼 광섬유 콜리메이터(Collimator 2))는 출력 광섬유를 통하여 박막필터(F2)에 의해 반사된 광신호를 출력하여, 3채널센싱어레이(100)의 두번째 3채널센싱부(10)(의 듀얼 광섬유 콜리메이터(Collimator 4))로 입력시킨다.
그리고, 터미네이션 3채널센싱부(45)(의 듀얼 광섬유 콜리메이터(Collimator 18))는 입력 광섬유를 통하여 마지막 3채널센싱부(10)로부터의 광신호를 수신하며, 터미네이션 3채널센싱부(45)(의 듀얼 광섬유 콜리메이터(Collimator 18))는 출력 광섬유를 통하여 박막필터(F18)에 의해 반사된 광신호를 출력하고 이 광신호는 터미네이션된다.
스타트 3채널센싱부(35)는 3채널센싱어레이(100)의 첫번째 3채널센싱부(10)의 전단에 데이지체인으로 연결되며, 터미테이션 3채널센싱부(45)는 3채널센싱어레이(100)의 마지막 3채널센싱부(10)의 후단에 데이지체인으로 연결된다.
스타트 3채널센싱부(35)는 듀얼 광섬유 콜리메이터(Collimator0) 및 박막필터(F0)를 이용하여, 제 1 가상중앙채널(Ch0)에 인접한 이전채널과 제 1 가상중앙채널(Ch0)의 광신호 전체를 투과시키고 제 1 가상중앙채널(Ch0)과 인접한 다음채널인 첫번째 채널(Ch1)의 광신호 일부를 투과시키며, 나머지 광신호는 반사하며, 포토다이오드(PD0)를 이용하여, 투과된 광신호를 센싱한다. 제 1 가상중앙채널(Ch0)은 측정하려는 첫번째 채널보다 하나의 채널간격만큼 작은 채널로 하며 제 1 가상중앙채널(Ch0)과 이에 인접한 이전채널은 모두 가상의 채널이다.
터미테이션 3채널센싱부(45)는 듀얼 광섬유 콜리메이터(Collimator18) 및 박막필터(F18)를 이용하여, 제 2 가상중앙채널(Ch18)에 인접한 이전채널인 마지막 채널(Ch17)과 상기 제 2 가상중앙채널(Ch18)의 광신호 전체를 투과시키고 상기 제 2 가상중앙채널(Ch18)과 인접한 다음채널의 광신호 일부를 투과시키며, 나머지 광신호는 반사하고, 포토다이오드(PD18)를 이용하여, 투과된 광신호를 센싱한다. 제 2 가상중앙채널(Ch18)은 측정하려는 마지막 채널보다 하나의 채널간격만큼 큰 채널로 하며, 제 2 가상중앙채널(Ch18)과 이에 인접한 다음채널은 모두 가상의 채널이다.
스타트 3채널센싱부(35)의 박막필터(F0)와 터미네이션 3채널센싱부(45)의 박막필터(45)의 박막필터(F18)는 연속된 3개 채널에 대한 대역통과(투과) 특성을 가지는데, 구체적으로 보면, 듀얼 광섬유 콜리메이터의 종단에 부착되는 박막필터(F0,F18)는 3개의 채널중 그 중앙에 있는 제 1,2 가상중앙채널과, 제 1,2 가상중앙채널에 인접한 이전채널의 광신호 전체를 투과시키고 제 1,2 중앙채널과 인접한 다음채널의 광신호 일부를 투과시키며 나머지 광신호는 반사한다. 박막필터(F0, F18)는, 대역통과 특성을 가진 비대칭 필터로서, 이전채널 및 가상중앙채널의 광신호의 전부 또는 대부분을 투과하는 필터특성을 가지며, 중앙채널과 인접한 다음채널이 속하는 대역에서는 투과도가 점진적으로 감소하는 필터특성을 가지도록 설계된다. 박막필터(F0, F18)는, 그 특성그래프에 있어서 상승에지의 슬로프는 수직 또는 매우 가파른 경사를 가지며, 하강에지의 슬로프는 완만한 경사를 가진다.
신호처리·제어부(200)는 전체 채널센싱부(스타트 3채널센싱부 및 터미네이션 3채널센싱부를 포함해서 모두 3채널센싱부이다) 중에서 하나의 3채널센싱부에서만 광파워가 나타나면, 해당 3채널센싱부의 중앙채널에서의 광파워로 판단하며, 인접하는 2개의 3채널센싱부에서 광파워가 나타나면, 인접하는 2개의 3채널센싱부의 중앙채널 사이에 있는 채널(박막필터의 투과대역이 겹치는 채널)에서 두 광파워를 합산한 광파워가 있는 것으로 판단한다.
예를 들어, 첫번째 채널(Ch1)에서 광신호가 있는 경우에는 스타트 3채널센싱부(35)와 3채널센싱어레이(100)의 첫번째 3채널센싱부(10)의 양쪽에서 광파워가 나타날 것이며, 이때에는 첫번째 채널을 통한 광신호의 광파워는 두 광파워를 합산한 것으로 계산한다.
또한, 마지막 채널(Ch17)에서 광신호가 있는 경우에는 터미네이션 3채널센싱부(55)와 3채널센싱어레이(100)의 마지막 3채널센싱부(10)의 양쪽에서 광파워가 나타날 것이며, 이때에는 마지막 채널을 통한 광신호의 광파워는 두 광파워를 합산한 것으로 계산한다.
제 2 실시예에 따른 WDM 채널 광파워 측정 장치에 따르면, 소요되는 필터와 듀얼 광섬유 콜리메이터 및 포토다이오드의 개수는 제 1 실시예보다 1개 더 많을 수 있지만(채널이 홀수개인 경우에 그러하며, 짝수개인 경우에는 동일함), 전체 박막필터의 특성을 파장대역만 달리하여 동일하게 설계할 수 있다.
10 : 3채널센싱부 11 : 듀얼 광섬유 콜리메이터
12 : 박막필터 13 : 포토다이오드
30 : 스타트 2채널센싱부 35 : 스타트 3채널센싱부
40 : 터미네이션 2채널센싱부 45 : 터미네이션 3채널센싱부
100 : 3채널센싱어레이 200 : 신호처리·제어부

Claims (8)

  1. 복수의 3채널센싱부(10)가 데이지체인으로 연결된 3채널센싱어레이(100);를 포함하여 구성되며,
    상기 3채널센싱어레이(100)의 각 3채널센싱부(10)는,
    중앙채널에 인접한 이전채널과 상기 중앙채널의 광신호 전체를 투과시키고 상기 중앙채널과 인접한 다음채널의 광신호 일부를 투과시키며, 나머지 광신호는 반사하고, 투과된 광신호를 센싱하며,
    상기 데이지체인으로 연결되고 인접한 두개의 3채널센싱부(10)의 각각에 있어서, 앞쪽의 3채널센싱부에서 반사된 광신호는 뒤쪽의 3채널센싱부로 입력되며,
    상기 데이지체인으로 연결되고 인접한 두개의 3채널센싱부(10)의 각각에 있어서, 두 중앙채널은 2채널 간격으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는,
    WDM 채널 광파워 측정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 3채널센싱어레이(100)의 각 3채널센싱부(10)는,
    입력 광섬유와 출력 광섬유가 분리하여 구성되는 듀얼 광섬유 콜리메이터(11);
    상기 듀얼 광섬유 콜리메이터(10)의 종단에 부착되며 상기 중앙채널에 인접한 이전채널과 상기 중앙채널의 광신호 전체를 투과시키고 상기 중앙채널과 인접한 다음채널의 광신호 일부를 투과시키며, 나머지 광신호는 반사하는 박막필터(12);
    상기 박막필터(12)를 투과한 광신호를 센싱하는 포토다이오드(13)를 포함하여 구성되는,
    WDM 채널 광파워 측정 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 박막필터(12)는,
    대역통과 특성을 가진 비대칭 필터로서, 상기 중앙채널과 인접한 다음채널이 속하는 대역에서 투과도가 점진적으로 감소하는 필터특성을 가진 것을 특징으로 하는,
    WDM 채널 광파워 측정 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 3채널센싱어레이(100)의 각 3채널센싱부(10)별로 센싱한 광신호를 이용하여 채널 광파워를 연산하는 신호처리·제어부(200);를 더 포함하는,
    WDM 채널 광파워 측정 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 신호처리·제어부(200)는,
    상기 3채널센싱어레이(100)에 구성된 복수의 3채널센싱부(10)중에서 하나의 3채널센싱부(10)에서만 광파워가 나타나면, 해당 3채널센싱부(10)의 중앙채널에서의 광파워로 판단하며,
    상기 3채널센싱어레이(100)에 구성된 복수의 3채널센싱부(10)중에서 인접하는 2개의 3채널센싱부(10)에서 광파워가 나타나면, 상기 인접하는 2개의 3채널센싱부(10)의 중앙채널 사이에 있는 채널에서 두 광파워를 합산한 광파워가 있는 것으로 판단하는,
    WDM 채널 광파워 측정 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 3채널센싱어레이(100)의 첫번째 3채널센싱부(10)의 전단에 데이지체인으로 연결되며, 첫번째 채널의 광신호 전체를 투과시키고 두번째 채널의 광신호 일부를 투과시키며, 나머지 광신호는 반사하고, 투과된 광신호를 센싱하는 스타트 2채널센싱부(30);
    상기 3채널센싱어레이(100)의 마지막 3채널센싱부(10)의 후단에 데이지체인으로 연결되며, 마지막 채널과 인접한 이전채널과 상기 마지막 채널의 광신호 전체를 투과시키며, 투과된 광신호를 센싱하는 터미네이션 2채널센싱부(40);를 더 포함하되,
    WDM 채널 광파워 측정 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 3채널센싱어레이(100)의 첫번째 3채널센싱부(10)의 전단에 데이지체인으로 연결되는 스타트 3채널센싱부(35);
    상기 3채널센싱어레이(100)의 마지막 3채널센싱부(10)의 후단에 데이지체인으로 연결되는 터미테이션 3채널센싱부(45);를 더 포함하는,
    WDM 채널 광파워 측정 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 스타트 3채널센싱부(35)는,
    제 1 가상중앙채널에 인접한 이전채널과 상기 제 1 가상중앙채널의 광신호 전체를 투과시키고 상기 제 1 가상중앙채널과 인접한 다음채널인 첫번째 채널의 광신호 일부를 투과시키며, 나머지 광신호는 반사하고, 투과된 광신호를 센싱하며,
    상기 터미테이션 3채널센싱부(45)는,
    제 2 가상중앙채널에 인접한 이전채널인 마지막 채널과 상기 제 2 가상중앙채널의 광신호 전체를 투과시키고 상기 제 2 가상중앙채널과 인접한 다음채널의 광신호 일부를 투과시키며, 나머지 광신호는 반사하고, 투과된 광신호를 센싱하며,
    상기 제 1 가상중앙채널은 상기 첫번째 채널보다 하나의 채널간격만큼 작은 채널로 하며, 상기 제 2 가상중앙채널은 상기 마지막 채널보다 하나의 채널간격만큼 큰 채널로 하는,
    WDM 채널 광파워 측정 장치.
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