KR19990065247A - 광 통신의 데이터 송수신 장치 - Google Patents

Abstract

광 통신의 데이터 송수신 장치에 관한 것으로, 데이터를 송신하는 송신부와, 데이터를 수신하는 수신부와, 송신부 및 수신부에 연결되고 하나의 전송로에 연결되어 양방향으로 데이터가 송/수신 되도록 다중 모드에서 단일 모드로 변환하는 테이퍼(taper) 구조를 갖는 광결합/분리부로 구성함으로써, 1개의 광섬유를 송신 및 수신 양방향으로 사용할 수 있으므로 기존에 비해 2배로 전송 용량을 증가시킨다.

Description

광 통신의 데이터 송수신 장치

본 발명은 광 통신에 관한 것으로, 특히 광 통신의 데이터 송수신 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 광 통신이란 빛을 매체로 하여 통신을 하는 방법을 말하는데, 기존의 전기 통신에 비해 변조 주파수를 훨씬 높게 사용하고 중계기 없이 보다 멀리 보낼 수 있으며 간섭에 의한 방해를 받지 않아 활발히 연구되고 있고 장거리 기간망을 중심으로 널리 보급되고 있다.

또한, 전파를 이용하는 무선 통신에 비하면 지향성을 날카롭게 할 수 있으므로 방해 받는 일이 적고 비밀 유지에도 유효하며 또한 많은 통화로를 가질 수 있는 잇점이 있다.

그러나, 급속한 통신 용량의 급증에 힘입어 기존에 포설된 광섬유로는 통신 용량을 감당하기 어려워 이를 극복하기 위한 연구가 진행되고 있다.

이러한 신기술은 대부분 단일 모드 광섬유를 기반으로 하는 초고속 장거리 광통신에 대한 것들이다.

예를 들면, 용량을 증대시키기 위해 변조 주파수를 높이거나 파장분할다중화를 이용하는 것들이 주요 기술이다.

이에 반해 초기에 널리 포설된 광섬유의 대부분은 다중모드 광섬유여서 위에 열거한 신기술을 적용할 수 없다.

그래서 대규모의 용량 증대를 필요로 하는 구간에 대해서는 필연적으로 광섬유를 교체해야 한다.

그런데 용량의 증대가 그리 많이 필요하지는 않으나 용량 증대가 필요한 경우 광섬유를 추가로 증설하는 것은 상당히 많은 비용의 증가를 초래한다.

종래의 광섬유 통신망을 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 따른 광 통신의 데이터 송수신 장치를 보여주는 도면으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 기존의 광섬유 통신은 데이터 송신과 데이터 수신에 대해 각각 다른 광섬유를 사용하여 2개의 광섬유를 쌍으로 사용하였다.

즉, 기존의 송신기와 수신기는 각각 광섬유가 연결되어 단방향으로만 통신이 가능하다.

종래 기술에 따른 광 통신의 데이터 송수신 장치에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

송신기와 수신기에 각각 광섬유가 연결되어 2개의 광섬유를 쌍으로 사용하므로 용량 증대가 필요한 경우 광섬유 추가 증설에 많은 비용이 든다.

본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 기존의 광섬유의 용량을 증설하지 않고도 입출력단에 간단한 장치를 추가하여 용량을 2배로 증가시킬 수 있는 광 통신의 데이터 송수신 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 광 통신의 데이터 송수신 장치를 보여주는 도면

도 2는 본 발명에 따른 광 통신의 데이터 송수신 장치를 보여주는 도면

도 3은 본 발명에 따른 광결합/분리기를 보여주는 도면

본 발명에 따른 광 통신의 데이터 송수신 장치의 특징은 데이터를 송신하는 송신부와, 데이터를 수신하는 수신부와, 송신부 및 수신부에 연결되고 하나의 전송로에 연결되어 양방향으로 데이터가 송/수신 되도록 다중 모드에서 단일 모드로 변환하는 테이퍼(taper) 구조를 갖는 광결합/분리부로 구성되는데 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 광 통신의 데이터 송수신 장치을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 광 통신의 데이터 송수신 장치를 보여주는 도면으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 광섬유를 이용하여 양방향으로 송/수신이 가능하도록 기존의 구조를 변경하여 전송 용량을 2배로 증가시킨 것이다.

즉, 데이터 송신과 수신에 대해 각각 다른 광섬유를 사용하여 2개의 광섬유를 쌍으로 사용한 기존의 단방향 전송을 본 발명에서는 1개의 광섬유를 송/수신 양방향으로 사용하는 양방향 전송으로 변환하여 전송 용량을 늘리는 것이다.

이를 위해 본 발명에서는 광결합/분리기를 사용하였다.

이 광결합/분리기(optical combiner/spitter)의 형태는 여러 가지로 생각할 수 있으나 본 발명에서는 크기도 작고 집적화시키기에 유리한 광도파로(optical waveguide) 형태의 방향성 결합기(directional coupler) 구조를 사용하였다.

도 3은 본 발명에 따른 광결합/분리기를 보여주는 도면으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 다중모드(multimode) 광섬유를 송신단과 수신단 2곳에 연결시키고, 또한 전송단 1곳과 연결시킨다.

이 광결합/분리기는 방향성 결합기와 열광학 전극으로 구성되는데, 방향성 결합기는 단일모드(single mode)로 동작하므로 광도파로 연결부위는 다중모드에서 단일모드로 변환하는 테이퍼(taper) 구조를 가지도록 제작한다.

또한, 방향성 결합기는 단일모드에서도 TE(Transverse Electric) 모드와 TM(Transverse Magnetic) 모드에 대해 서로 다른 특성을 가지므로 TE나 TM 모드중 어느 하나의 형태로 변환되도록 테이퍼 구조를 만들어야 한다.

이러한 구조를 갖는 광결합/분리기의 동작원리는 다음과 같다.

먼저, 광결합/분리기 제작시, 서로 다른 파장의 빔을 방향성 결합시키면 결합길이가 달라 하나의 파장에 대해서는 직선으로 전송하고, 다른 파장에 대해서는 X자 형태의 결합(cross-over)이 이루어지도록 설계한다.

따라서, 송신 및 수신이 필요한 광원의 파장은 서로 다르게 짝(pair)을 이루어야 한다.

그리고, 사용 파장의 변화나 소자의 제작 오차(tolerance)에 의한 송신 및 수신의 성능 저하를 막기 위해 이를 조절할 수 있는 수단을 가져야 한다.

이러한 구조와 동작을 구현하기 위해서는 광도파로를 고분자(polymer) 재료를 이용하여 제작하고 방향성 결합기의 튜닝을 위한 수단으로 열광학(thermal optic) 효과를 이용한다.

즉, 방향성 결합기 위에 발열체(heater) 역할을 하는 저항성 전극을 설치하여 전류를 흘리게 되면 전극이 발열되어 전극 아래에 있는 고분자 재료의 온도가 올라간다.

열광학 효과는 온도가 올라가면 고분자 재료의 굴절률을 감소시키는 특성을 가지므로 방향성 결합기는 특성이 바뀌면서 방향성 결합기의 파장에 따른 분산(dispersion) 특성을 이용하여 미세하게 방향성 결합 특성을 튜닝할 수 있는 것이다.

이와 같이, 본 발명에서는 기존의 광섬유의 용량을 증설하지 않고도 상기와 같은 광결합/분리기를 설치하여 전송 용량을 2배로 증가시킬 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 광 통신의 데이터 송수신 장치에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

1개의 광섬유를 송신 및 수신 양방향으로 사용할 수 있으므로 기존에 비해 2배의 전송 용량을 증가시킨다.

Claims (2)

1. 데이터를 송신하는 송신부;

   데이터를 수신하는 수신부;

   상기 송신부 및 수신부에 연결되고 하나의 전송로에 연결되어 양방향으로 데이터가 송/수신 되도록 다중 모드에서 단일 모드로 변환하는 테이퍼(taper) 구조를 갖는 광결합/분리부로 구성됨을 특징으로 하는 광 통신의 데이터 송수신 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 광결합/분리부는

   하나의 파장에 대해서는 직선으로 전송하고 다른 파장에 대해서는 X자 형태로 결합하여 전송하도록 방향성 결합 특성을 튜닝하는 방향성 결합기;

   상기 방향성 결합기의 방향성 결합 특성이 튜닝되도록 열을 가하는 열광학 전극으로 구성됨을 특징으로 하는 광 통신의 데이터 송수신 장치.