KR19980084012A - 파이버 브래그 그레이팅 필터(Fiber Bragg Grating Filter)를 이용한 파장고정장치 - Google Patents

파이버 브래그 그레이팅 필터(Fiber Bragg Grating Filter)를 이용한 파장고정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파이버 브래그 그레이팅 필터(Fiber Bragg Grating Filter)를 이용하여 레이저 다이오드가 항상 기준 파장에서 동작할 수 있도록 파장을 자동으로 고정시켜 줌으로써 파장의 안정도 및 신뢰도를 향상시키도록 한 파이버 브래그 그레이팅 필터(Fiber Bragg Grating Filter)를 이용한 파장 고정장치에 관한 것이다.
종래의 더불유디엠(WDM) 시스템은 광파장의 절대적인 기준이 없으므로 경년효과, 외부 환경 등에 의해 민감하게 동작될 수 있으므로 설치 및 유지/관리가 어려운 문제점이 있었다.
이것을 해결하기 위해, 본 발명은 레이저의 바이어스전류에 소정 레벨의 발진 신호를 가해주는 발진기와; 발진기에서 출력된 발진 신호를 그에 상응하는 파형 정형하는 제 1 파형정형부와; 레이저다이오드모듈에서 출력된 광파장신호에서 소정치의 레벨을 분리하여 파이버 브래그 그레이팅 필터로 보내는 분리부와; 분리부를 통해 출력된 소정치의 레벨에서 기준파장(λ0)만을 반사시키고 다른 파장 성분을 그대로 통과시키는 파이버 브래그 그레이팅 필터부와; 파이버 브래그 그레이팅 필터부를 통해 반사된 광파장의 세기를 상기 분리부를 이용하여 검출하는 광검출부와; 광검출부에서 검출된 광파장의 세기값을 소정의 레벨로 증폭하여 출력하는 증폭부와; 증폭부를 통해 증폭된 광파장 신호를 그에 상응하게 파형 정형하는 제 2 파형정형부와; 제 1 파형정형부 및 제 2 파형정형부를 통해 각각 파형정형된 신호를 가산하는 가산기와; 가산기에서 가산된 신호를 소정치로 적분하고 그 결과치에 따라 열전 냉각 구동 제어신호를 발생하는 적분기와; 적분기에서 출력된 열전 냉각 구동 제어신호에 따라 구동되어 레이저다이오드의 광파장을 증가 또는 감소시키는 열전냉각기로 이루어진 레이저다이오드모듈로 구성된다.

Description

파이버 브래그 그레이팅 필터(Fiber Bragg Grating Filter)를 이용한 파장 고정장치
본 발명은 더불유디엠(WDM) 전송 시스템에 관한 것으로, 특히 파이버 브래그 그레이팅 필터(Fiber Bragg Grating Filter)를 이용하여 레이저 다이오드가 항상 기준 파장에서 동작할 수 있도록 파장을 자동으로 고정시켜 줌으로써 파장의 안정도 및 신뢰도를 향상시키도록 한 파이버 브래그 그레이팅 필터(Fiber Bragg Grating Filter)를 이용한 파장 고정장치에 관한 것이다.
종래의 더불유디엠(WDM)시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 레이저내부의 온도를 모니터링하는 서미스터(1a)와, 비교기(2)에서 출력된 열전 냉각 구동 제어신호에 따라 구동되어 레이저다이오드(1c)내부의 온도를 일정하게 유지시키는 열전냉각기(1b)로 구성된 레이저다이오드 모듈(1)과, 상기 레이저모듈(1)내의 서미스터(1a)에서 모니터링된 온도값과 레이저다이오드의 온도 유지를 위해 기 설정된 온도 값을 비교하고 그 비교 결과에 따라 열전 냉각 구동 제어신호를 발생하는 비교기(2)로 구성되어져 있다.
이와 같이 구성된 종래 더불유디엠(WDM)시스템의 동작을 첨주한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 현재 까지 더불유디엠(WDM)시스템에서 쓰이는 디에프비(DFB) 레이저는 그 파장 가변 능력이 매우 제한되어 많은 생산품중에서 기준 파장에 가장 근접하게 동작하는 레이저들을 각 채널별로 선택하여 온도를 조정하여 기준 파장에서 동작하도록 하고 있다.
즉, 레이저다이오드(1c)내부의 온도를 레이저다이오드모듈(1)내의 서미스터(1a)를 통해 항상 모니터링하여 비교기(2)에 입력시킨다.
그러면, 비교기(2)는 상기 서미스터(1a)에서 모니터링된 온도값과 레이저다이오드의 온도 유지를 위해 기 설정된 온도값을 비교하고 차이가 있을 경우 열전 냉각 구동 제어신호를 발생하게 된다.
이에 따라, 레이저다이오드모듈(1)내의 열전 냉각기(1b)는 상기 비교기(2)에서 출력된 열전 냉각 구동 제어신호에 따라 구동되어 레이저다이오드(1c)내부의 온도를 일정하게 유지시킨다.
결국, 온도 기준값을 조절하면 원하는 파장에서 동작하도록 레이저다이오드를 가변시킬 수 있는 것이다.
그러나 이러한 종래의 더불유디엠(WDM) 시스템은 광파장의 절대적인 기준이 없으므로 경년효과, 외부 환경 등에 의해 민감하게 동작될 수 있으므로 설치 및 유지/관리가 어려운 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 파이버 브래그 그레이팅 필터(Fiber Bragg Grating Filter)를 이용하여 레이저 다이오드가 항상 기준 파장에서 동작할 수 있도록 파장을 자동으로 고정시켜 줌으로써 파장의 안정도 및 신뢰도를 향상시키도록 한 파이버 브래그 그레이팅 필터(Fiber Bragg Grating Filter)를 이용한 파장 고정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 레이저의 바이어스 전류에 소정 레벨의 발진 신호를 가해주는 발진기와; 상기 발진기에서 출력된 발진 신호를 그에 상응하는 파형 정형하는 제 1 파형정형부와; 레이저다이오드모듈에서 출력된 광파장신호에서 소정치의 레벨을 분리하여 파이버 브래그 그레이팅 필터로 보내는 분리부와; 상기 분리부를 통해 출력된 소정치의 레벨에서 기준파장(λ0)만을 반사시키고 다른 파장 성분을 그대로 통과시키는 파이버 브래그 그레이팅 필터부와; 상기 파이버 브래그 그레이팅 필터부를 통해 반사된 광파장의 세기를 상기 분리부를 이용하여 검출하는 광검출부와; 상기 광검출부에서 검출된 광파장의 세기값을 소정의 레벨로 증폭하여 출력하는 증폭부와; 상기 증폭부를 통해 증폭된 광파장 신호를 그에 상응하게 파형 정형하는 제 2 파형정형부와; 상기 제 1 파형정형부 및 제 2 파형정형부를 통해 각각 파형정형된 신호를 가산하는 가산기와; 상기 가산기에서 가산된 신호를 소정치로 적분하고 그 결과치에 따라 열전 냉각 구동 제어신호를 발생하는 적분기와; 상기 적분기에서 출력된 열전 냉각 구동 제어신호에 따라 구동되어 레이저다이오드의 광파장을 증가 또는 감소시키는 열전냉각기로 이루어진 레이저다이오드모듈로 이루어진 것이다.
도 1은 종래의 더불유디엠(WDM)시스템 블록 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 파이버 브래그 그레이팅 필터(Fiber Bragg Grating Filter)를 이용한 파장 고정장치의 블록 구성도.
제 3도는 도 2에 적용되는 파이퍼 브래그 그레이팅 필터에서 반사된 광신호의 스펙트럼.
도 4 ~ 도 6은 도 2의 각 포인트에 대한 출력 파형도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
101 : 레이저다이오드모듈101a : 열전냉각기
102 : 발진기103 : 제 1 파형정형부
104 : 분리부105 : 파이버브래그그레이팅필터부
106 : 광검출부107 : 증폭기
108 : 제 2 파형정형부109 : 가산기
110 : 적분기
이하, 본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 의한 파이버 브래그 그레이팅 필터(Fiber Bragg Grating Filter)를 이용한 파장 고정장치의 블록 구성도를 나타낸 것으로서, 레이저 바이어스전류에 소정 레벨의 발진 신호를 가해주는 발진기(102)와, 상기 발진부(102)에서 출력된 발진 신호를 그에 상응하는 파형 정형하는 제 1 파형정형부(103)와, 레이저다이오드모듈(101)에서 출력된 광파장신호에서 소정치의 레벨을 분리하여 파이버 브래그 그레이팅 필터부(105)로 보내는 분리부(104)와, 상기 분리부(104)를 통해 출력된 소정치의 레벨에서 기준파장(λ0)만을 반사시키고 다른 파장 성분을 그대로 통과시키는 파이버 브래그 그레이팅 필터부(105)와, 상기 파이버 브래그 그레이팅 필터부(105)를 통해 반사된 광파장의 세기를 상기 분리부(104)를 이용하여 검출하는 광검출부(106)와, 상기 광검출부(106)에서 검출된 광파장의 세기값을 소정의 레벨로 증폭하여 출력하는 증폭부(107)와, 상기 증폭부(107)를 통해 증폭된 광파장 신호를 그에 상응하게 파형 정형하는 제 2 파형정형부(108)와, 상기 제 1 파형정형부(103) 및 제 2 파형정형부(108)를 통해 각각 파형정형된 신호를 가산하는 가산기(109)와, 상기 가산기(109)에서 가산된 신호를 소정치로 적분하고 그 결과치에 따라 열전 냉각 구동 제어신호를 발생하는 적분기(110)와, 상기 적분기(110)에서 출력된 열전 냉각 구동 제어신호에 따라 구동되어 레이저다이오드의 광파장을 증가 또는 감소시키는 열전냉각기(101a)로 이루어진 레이저다이오드모듈(101)로 구성되어져 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과를 첨부한 도면 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 레이저다이오드모듈(101)에서 발진하는 광파장은 미세한 바이어스 전류의 변화에 의해서도 미세하게 변하므로 5KHz의 발진기(102)를 사용하여 레이저의 바이어스전류에 약 ± 3mA의 교류신호를 가해주는 구조를 채택한다.
여기서, 발진기(102)의 출력(지점), 즉 변조신호는 도 4의 (가)에 도시된 바와 같은 정현파가 출력된다.
그러면, 제 1 파형정형부(103)는 상기 발진기(102)에서 출력된 발진신호를 그에 상응하게 파형정형하여 가산기(109)에 출력한다.
한편, 분리부(104)는 레이저다이오드모듈(101)에서 광출력된 파장에서 1%를 분리하여 파이버 브래그 그레이팅 필터부(105)로 보낸다.
그러면, 파이버 브래그 그레이팅 필터부(105)는 상기 분리부(104)에서 분리된 파장에서 기준파장(λ0)만을 반사시키고 다른 파장 성분은 그대로 통과시키게 된다.
즉, 파이버 브래그 그레이팅 필터부(105)에서 반사된 광신호의 스펙트럼은 도 3에 도시된 바와 같이 된다.
이에 따라, 광검출부(106)는 상기 파이버 브래그 그레이팅 필터부(105)에서 반사된 광신호의 세기를 다시 상기 분리부(104)를 이용해서 검출하게 된다.
상기 광검출부(106)에서 검출된 광신호의 발진 과정이 도 3에 도시된 광신호의 스펙트럼의 기준파장(λ0)보다 작을 경우 미세하게 바이어스전류가 증가할 때는 파장이 미세하게 증가할 것이고(i) 이 경우 광 파워는 미세하게 증가할 것이다.
따라서, 레이저다이오드모듈(101)내의 레이저 다이오드의 출력 전류는 미세하게 증가한다.
또한, 전류가 감소할 때에는 마찬가지로 파장과 파워가 미세하게 감소할 것이고(ii) 결국 레이저 다이오드의 출력 전류도 감소한다.
즉, 도 4의 (나)에 도시된 바와 같은 파형이 출력된다.
한편, 광검출부(106)에서 검출된 광신호의 발진 파장이 도 3에 도시된 광신호의 스펙트럼의 기준파장(λ0)보다 클 경우에는 전류가 증가할 때는 광파워가 감소되고 결국 레이저다이오드의 출력 전류가 감소된다((iii)의 경우).
또한, 전류가 감소할 때에는 광파워가 증가하여(iv) 레이저다이오드의 출력 전류가 증가한다.
즉, 도 4의 (다)에 도시된 바와 같은 파형이 출력된다.
그러면, 증폭부(107)는 상기 광검출기(106)에서 검출된 광파장의 세기값을 소정의 레벨로 증폭하여 출력한다.
이에 따라, 제 2 파형정형부(108)는 상기 증폭부(107)를 통해 증폭된 광파장 신호를 그에 상응하는 파형정형하여 가산기(109)에 출력한다.
즉, 도 5에 도시된 각각 ⓓ,ⓔ지점에서의 신호가 가산기(109)에 출력되는 것이다.
그러면, 가산기(109)는 제 1, 제 2 파형정형부(103)(108)에서 각각 파형정형된 신호를 가산하여 적분기(110)에 출력하게 된다.
이에 따라, 적분기(110)는 상기 가산기(109)에서 가산된 신호를 소정치로 적분하고 그 결과치에 따라 레이저다이오드모듈(101)내의 열전 냉각기(101a)를 제어하여 레이저다이오드의 광파장을 증가 또는 감소시켜 안정도 및 신뢰도를 향상시키게 되는 것이다.
일예로서, 파장이 기준파장(λ0)보다 작을 경우에는 레이저다이오드모듈(101)내의 열전냉각기(101a)로 보내는 신호는 도 5의 (다)에 도시된 바와 같게 될 것이다.
이에 따라, 열전냉각기(101a)의 히터를 가동시켜 광파장을 증가시키도록 제어하게 된다.
한편, 파장이 기준파장(λ0)보다 클 경우에는 레이저다이오드모듈(101)내의 열전냉각기(101a)로 보내는 신호는 도 6의 (다)에 도시된 바와 같게 될 것이다.
이에 따라, 열전냉각기(101a)의 쿨러를 가동시켜 파장을 감소시키도록 제어하게 된다.
이와는 달리, 파장이 기준파장(λ0)과 일치할 경우에는 레이저다이오드모듈(101)내의 열전냉각기(101a)에 아무런 신호를 보내지 않으면 되는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 레이저 다이오드가 항상 기준 파장에서 동작할 수 있도록 파장을 자동으로 고정시켜 줌으로서 파장의 안정도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 레이저의 바이어스전류의 소정 레벨의 발진 신호를 가해주는 발진기(102)와;
    상기 발진부(102)에서 출력된 발진 신호를 그에 상응하게 파형 정형하는 제 1 파형정형부(103)와;
    레이저다이오드모듈(101)에서 출력된 광파장신호에서 소정치의 레벨을 분리하여 파이버 브래그 그레이팅 필터부(105)로 보내는 분리부(104)와;
    상기 분리부(104)를 통해 출력된 소정치의 레벨에서 기준파장(λ0)만을 반사시키고 다른 파장 성분을 그대로 통과시키는 파이버 브래그 그레이팅 필터부(105)와;
    상기 파이버 브래그 그레이팅 필터부(105)를 통해 반사된 광파장의 세기를 상기 분리부(104)를 이용하여 검출하는 광검출부(106)와;
    상기 광검출부(106)에서 검출된 광파장의 세기값을 소정의 레벨로 증폭하여 출력하는 증폭부(107)와;
    상기 증폭부(107)를 통해 증폭된 광파장 신호를 그에 상응하게 파형 정형하는 제 2 파형정형부(108)와;
    상기 제 1 파형정형부(103) 및 제 2 파형정형부(108)를 통해 각각 파형정형된 신호를 가산하는 가산기(109)와;
    상기 가산기(109)에서 가산된 신호를 소정치로 적분하고 그 결과치에 따라 열전 냉각 구동 제어신호를 발생하는 적분기(110)와,
    상기 적분기(110)에서 출력된 열전 냉각 구동 제어신호에 따라 구동되어 레이저다이오드의 광파장을 증가 또는 감소시키는 열전냉각기(101a)로 이루어진 레이저다이오드모듈(101)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파이버 브래그 그레이팅 필터부(Fiber Bragg Grating Filter)를 이용한 파장 고정장치.
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