KR20000030977A - 레이저 다이오드의 다채널 출력광 파장 조정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다파장 광신호 전송시스템에서 레이저 다이오드, 예컨대 DFB-LD(Distributed Feed Back-Laser Diode)로부터 생성되는 광의 파장을 조정하여 선택적으로 출력할 수 있도록 된 레이저 다이오드의 다채널 출력광 파장 조정장치에 관한 것이다.

소정 조정신호를 근거로 출력광의 파장을 조정하는 레이저 다이오드를 구비하고, 상기 레이저 다이오드로부터 출력되는 출력광을 근거로 상기 조정신호를 생성하도록 된 레이저 다이오드의 광파장 고정장치에 있어서, 상기 레이저 다이오드로부터의 출력광이 결합되는 광선로로부터 소정 량의 광을 분리하는 제1 광분리수단과, 상기 제1 광분리수단과 광선로를 통해 결합되어 상기 제1 광분리수단에 의해 분리된 광을 동일한 양의 제1, 제2 및 제3 광으로 분할하는 제2 광분리수단, 상기 제2 광분리수단으로부터 출력되는 제1, 제2 및 제3 광과 광선로를 통해 결합되어, 입력되는 광의 파장에 따른 소정의 광차단 특성을 갖는 제1, 제2 및 제3 광필터 수단, 상기 제1, 제2 및 제3 광필터 수단으로부터의 출력광에 각각 대응되게 배치되어, 해당 광필터 수단으로부터 출력되는 출력광의 광량에 대응하는 레벨신호를 생성하여 출력하는 제1, 제2 및 제3 광전변환수단, 조작자의 조작동작에 따라 상기 제1, 제2 및 제3 광전변환 수단으로부터의 레벨신호 중에서 2개의 신호를 선택적으로 출력하기 위한 스위칭수단 및, 상기 스위칭수단으로부터 출력되는 양 레벨신호를 비교한 후 그 비교결과를 근거로 상기 레이저 다이오드로 소정의 조정신호를 출력하는 레이저 다이오드 콘트롤수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 의하면, 하나의 레이저 다이오드로부터 출력광의 파장을 조정하여 생성함으로써 여러 채널의 출력광을 이용할 수 있게 된다.

Description

레이저 다이오드의 다채널 출력광 파장 조정장치

본 발명은 광통신의 다파장 광신호 전송시스템에 관한 것으로, 특히 레이저 다이오드로부터 생성되는 광의 파장을 조정하여 선택적으로 출력할 수 있도록 된 레이저 다이오드의 다채널 출력광 파장 조정장치에 관한 것이다.

광섬유를 이용한 광통신기술은 고속으로 대용량의 정보전송이 가능하고 전자기 유도에 의한 신호장애나 누화가 없기 때문에 해저 케이블을 통한 국가간의 정보통신에 주로 이용되고 있다.

최근, 광통신은 다중화기술이나 네트워크 기술이 진보되면서 교환기간의 음성 및 데이터통신과, CATV(Cable TV)나 VOD(Video On Demand) 등을 포함하는 고속 광대역 멀티미디어 통신을 위한 기간통신망으로서 그 사용범위가 점차 확대되고 있다.

광통신은 여러 개의 레이저 다이오드로부터 생성 출력되는 각각 서로 다른 파장을 갖는 광을 변조함과 더불어 멀티플렉서를 이용하여 다파장의 광신호를 멀티플렉싱한 후 이를 소정의 광선로를 통해 목적지로 전송하게 된다. 그리고, 해당 목적지에서는 멀티플렉싱되어 전송되어 온 광신호를 디멀티플렉싱하여 원래의 파장을 갖는 다수의 광신호로 분리해내게 된다.

한편, 광원으로서 사용되는 레이저 다이오드는 주위의 조건이 변화(예컨대, 주위 온도의 변동)하게 됨에 따라 그 출력특성이 변동되게 됨으로써 출력광의 파장이 변화하게 된다. 이렇게 되면 해당 목적지에서 원래의 데이터를 복원하는 것이 용이하게 수행되지 못하게 됨으로써 정상적인 정보전송이 이루어지지 못하게 된다.

따라서, 최근에는 그 출력광의 파장을 보정할 수 있도록 된 레이저 다이오드, 예컨대 DFB-LD(Distributed Feed Back-Laser Diode)가 개발되어 채용되고 있는 바, 이러한 DFB-LD를 채용하고 있는 시스템에서 있어서는 그 DFB-LD 출력광을 근거로 정상파장에의 차이에 따른 소정의 피드백신호를 생성하여 DFB-LD로 공급함으로써 출력광의 파장을 보정하도록 하고 있다.

한편, 본 발명의 발명자는 DFB-LD가 주위의 온도의 변화에 따라 출력광 파장이 변화한다는 점에 유의하여 다수의 DFB-LD를 표본으로하여 각각의 DFB-LD가 0℃∼50℃사이에서의 온도의 변화에 따라 출력광의 파장이 어떻게 변화되는 지를 실험하였다.

도 1에 온도에 따른 DFB-LD의 출력광 파장의 변화도를 나타내었는 바, 도면에서 나타낸 바와 같이 서로 다른 중심파장을 갖는 각각의 DFB-LD가 상온에서 생성되는 출력광 파장, 0℃에서 생성되는 출력광 파장 그리고 50℃에서 생성되는 출력광 파장이 매우 많이 변화하게 됨을 알 수 있다. 즉, 본 발명자는 각각의 DFB-LD에서 생성된 출력광 파장은 0℃에서부터 50℃사이에서 그 변동분이 대략 3nm나 됨을 확인하였다.

상기 실험결과로부터 제조시 특정의 중심파장을 갖는 DFB-LD가 주위 온도의 변화에 따라 실제 생성할 수 있는 출력광의 파장은 중심파장을 중심으로하여 ±1.5nm의 변동범위를 갖는 것을 알 수 있게 된다.

이에, 본 발명은 레이저 다이오드에서 생성되는 출력광 파장이 주위 온도에 따라 변화하게 되는 점을 이용하여 하나의 레이저 다이오드로부터 생성되는 광의 파장을 조정하여 여러 채널의 출력광을 생성할 수 있도록 된 레이저 다이오드의 다채널 출력광 파장 조정장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 레이저 다이오드의 주위 온도변화에 따른 출력광 파장 변화도를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 1실시예에 따른 레이저 다이오드의 다채널 출력광 파장 조정장치의 구성을 나타낸 도면.

도 3은 일반적인 광섬유 브래그 격자 필터의 투과특성을 나타낸 도면.

도 4는 도 2에서의 광섬유 브래그 격자 필터(81∼83)를 이용한 다채널 출력광 파장 조정장치를 설명하기 위한 도면.

도 5는 도 2에서의 스위칭부(60)의 구성예를 나타낸 도면.

도 6은 도 2에서의 광섬유 브래그 격자 필터와 캡처 레인지가 다른 광섬유 브래그 격자 필터를 이용한 다채널 출력광 파장 조정장치를 설명하기 위한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 간단한 설명

10 : DFB-LD 20 : 제1 탭커플러

41, 42, 43 : 포토 다이오드

50 : LD 콘트롤러 60 : 스위칭부

70 : 제2 탭커플러

81, 82, 83 : 광섬유 브래그 격자 필터

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 다채널 출력광 파장 조정장치는 소정 조정신호를 근거로 출력광의 파장을 조정하는 레이저 다이오드를 구비하고, 상기 레이저 다이오드로부터 출력되는 출력광을 근거로 상기 조정신호를 생성하도록 된 레이저 다이오드의 광파장 고정장치에 있어서, 상기 레이저 다이오드로부터의 출력광이 결합되는 광선로로부터 소정 량의 광을 분리하는 제1 광분리수단과, 상기 제1 광분리수단과 광선로를 통해 결합되어 상기 제1 광분리수단에 의해 분리된 광을 동일한 양의 제1, 제2 및 제3 광으로 분할하는 제2 광분리수단, 상기 제2 광분리수단으로부터 출력되는 제1, 제2 및 제3 광과 광선로를 통해 결합되어, 입력되는 광의 파장에 따른 소정의 광차단 특성을 갖는 제1, 제2 및 제3 광필터 수단, 상기 제1, 제2 및 제3 광필터 수단으로부터의 출력광에 각각 대응되게 배치되어, 해당 광필터 수단으로부터 출력되는 출력광의 광량에 대응하는 레벨신호를 생성하여 출력하는 제1, 제2 및 제3 광전변환수단, 조작자의 조작동작에 따라 상기 제1, 제2 및 제3 광전변환 수단으로부터의 레벨신호 중에서 2개의 신호를 선택적으로 출력하기 위한 스위칭수단 및, 상기 스위칭수단으로부터 출력되는 양 레벨신호를 비교한 후 그 비교결과를 근거로 상기 레이저 다이오드로 소정의 조정신호를 출력하는 레이저 다이오드 콘트롤수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 레이저 다이오드가 갖고 있는 자체 파장의 허용범위내에서 출력광의 파장을 조정하여 여러 채널의 출력광을 선택적으로 생성할 수 있게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.

도 2에서 참조번호 10은 입력되는 구동전류를 근거로 소정 파장의 광을 생성하여 출력하는 DFB-LD로서, 이는 특히 이후에 설명할 LD 콘트롤러(50)로부터 입력되는 조정신호를 근거로 출력광의 파장을 조정하여 출력하게 된다. 그리고, 이 DFB-LD(10)로부터의 출력광은 제1 광선로(15)에 결합되게 된다.

그리고, 참조번호 20은 상기 제1 광선로(15)를 통해 전송되는 신호광을 일정 비율, 예컨대 1:99로 분리하여 각각 제2 및 제3 광선로(21, 22)에 결합시키는 탭커플러이다. 여기서, 제3 광선로(22)는 신호광에 대한 전송선로로서 사용되는 것이다.

한편, 상기 제2 광선로(21)는 제2 탭커플러(70)에 결합된다. 이 제2 탭커플러(70)는 입력되는 광을 3등분하여 출력하는 3㏈ 커플러이다. 그리고, 이 제2 탭커플러(70)에서 분리되어 출력되는 광은 각각 제4, 제5 및 제6 광선로(71, 72, 73)를 통해서 제1, 제2 및 제3 광섬유 브래그 격자 필터(Fiber Bragg Grating; 81, 82, 83)의 입력으로 결합된다.

그리고, 상기 제1, 제2 및 제3 광섬유 브래그 격자 필터(81, 82, 83)는 해당 광선로(71, 72, 73)를 통해 전송되는 광신호 중에서 특정한 파장 대역의 광을 차단하게 된다. 도 3은 일반적인 광섬유 브래그 격자 필터의 특성을 나타낸 것으로, 광섬유 브래그 격자 필터는 λa∼λa'의 광파장 대역에서 그 투과율이 급속도로 저하되는 투과특성을 나타내게 된다. 물론, 이 경우 광섬유 브래그 격자 필터의 광파장에 대한 투과특성은 그 제조시에 용이하게 설정할 수 있게 된다.

특히, 도 4는 본 실시예에 따른 광섬유 브래그 격자 필터(81, 82, 83)의 투과특성을 나타낸 도면으로서, 각 광섬유 브래그 격자 필터(81, 82, 83)의 캡처 레인지(Capture Range)는 DFB-LD(10)에서 생성되는 출력광 파장의 변동범위를 고려하여 예컨대, 3.2nm를 유지하도록 설정되게 된다.

또한, 각 광섬유 브래그 격자 필터(81, 82, 83)는 인접한 광파장 대역에서 투과특성이 서로 중복되도록 투과특성곡선(F81, F82, F83)이 형성되게 된다.

여기서, DFB-LD(10)로부터 λo인 중심파장의 광(B)이 출력되게 되면 투과특성곡선(F81, F83)에 나타낸 바와 같이 제1 및 제3 광섬유 브래그 격자 필터(81, 83)를 통해서 출력되는 광량은 서로 동일하게 나타나게 된다. 또한, DFB-LD(10)로부터 λb인 근접파장의 광(A)이 출력되게 되면 투과특성곡선(F81, F82)에 나타낸 바와 같이 제1 및 제2 광섬유 브래그 격자 필터(81, 82)를 통해서 출력되는 광량은 서로 동일하게 나타나게 되고, DFB-LD(10)로부터 λb'인 근접파장의 광(C)이 출력되게 되면 투과특성곡선(F82, F83)에 나타낸 바와 같이 제2 및 제3 광섬유 브래그 격자 필터(82, 83)를 통해서 출력되는 광량은 서로 동일하게 나타나게 된다.

이때, 중심파장의 광(B)과 근접파장의 광(A 또는 C)의 파장간격은 ITU 국제규격인 0.8nm 이상을 유지하면서 출력되게 된다.

이어, 도 2에서 상기 제1, 제2 및 제3 광섬유 브래그 격자 필터(81, 82, 83)의 출력광은 각각 제1, 제2 및 제3 포토 다이오드(41, 42, 43)에 조사되고, 제1, 제2 및 제3 포토 다이오드(41, 42, 43)는 각각 조사되는 광량에 대응하는 레벨의 전기적인 신호를 생성하여 스위칭부(60)에 입력하게 된다.

한편, 도 5는 상기 스위칭부(60)의 구성예를 나타낸 도면으로서, 스위칭부(60)는 도면에서 나타낸 바와 같이 상기 제1, 제2 및 제3 포토 다이오드(41, 42, 43)로부터 출력되는 레벨신호 중에서 1개의 레벨신호를 선택적으로 출력하도록 된 2개의 스위치(61, 62)로 구성되게 된다. 여기서, 상기 스위치(61, 62)는 도시하지는 않았지만 조작자에 의하여 레벨신호의 선택이 용이하도록 외부에 돌출되게 설치된 조작버튼이 구비되게 된다. 즉, 조작자는 조작버튼을 조작함으로써 각 스위치(61, 62)의 가변단자(61a∼61c, 62a∼62c)와 각각 이에 대응하는 고정단자(61d, 62d)간의 온/오프 결합상태를 설정할 수 있게 된다.

예컨대, 조작자에 의하여 제1 스위치(61)의 가변단자(61a)와 고정단자(61d)가 결합되고, 제2 스위치(62)의 가변단자(62b)와 고정단자(62d)가 결합되면 제1 포토 다이오드(41)와 제2 포토 다이오드(42)로부터 입력된 레벨신호가 LD 콘트롤러(50)에 입력되게 된다.

이어, 도 2에서 LD 콘트롤러(50)는 입력되는 양 레벨신호를 비교하여 양 레벨신호가 서로 동일하게 되도록 DFB-LD(10)의 출력광 파장을 조정하게 된다.

이어, 상기한 구성으로 된 장치의 동작을 설명한다.

DFB-LD(10)로부터 소정 파장의 광이 출력되어 제1 광선로(15)에 결합되면, 해당 출력광은 제1 탭커플러(20)에 의하여 예컨대, 1:99로 분리되어 99%의 광은 제3 광선로(22)를 통해 전송되고, 나머지 1%의 광은 제2 광선로(21)를 통해 제2 탭커플러(70)로 입력된다. 그리고, 제2 탭커플러(70)로 입력된 광은 동일한 비율로 3등분되어 제4, 제5 및 제6 광선로(71, 72, 73)를 통해 제1, 제2 및 제3 광섬유 브래그 격자 필터(81, 82, 83)로 입력되게 된다.

한편, 제1, 제2 및 제3 광섬유 브래그 격자 필터(81, 82, 83)는 도 4에서 설명한 바와 같이 각각 그 캡처 레인지가 예컨대, 3.2nm로 동일하게 설정되어 입력되는 광의 파장에 대응하여 소정의 광량을 출력하게 되고, 이 제1, 제2 및 제3 광섬유 브래그 격자 필터(81, 82, 83)로부터의 출력광은 각각 대응되는 제1, 제2 및 제3 포토 다이오드(41, 42, 43)로 조사되게 된다. 이어, 제1, 제2 및 제3 포토 다이오드(41, 42, 43)는 그 조사되는 각각의 광량에 대응하는 레벨신호를 생성하여 스위칭부(60)로 입력되게 된다.

이어, 상기 스위칭부(60)의 스위치(61, 62)는 3개의 레벨신호를 각각 스위칭하여 1개의 레벨신호를 LD 콘트롤러(50)로 출력하게 되는 바, 이때, 상기 스위칭부(60)로부터 출력되는 레벨신호는 조작자가 각 스위치(61, 62)의 조작버튼을 조작함에 따라 선택적으로 LD 콘트롤러(50)로 출력되게 된다.

예컨대, 조작자에 의하여 제1 스위치(61)의 가변단자(61a)와 고정단자(61d)가 결합되고, 제2 스위치(62)의 가변단자(62b)와 고정단자(62d)가 결합되면, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드(41, 42)로부터 각각 입력된 레벨신호가 LD 콘트롤러(50)에 입력되게 된다.

그러면, 상기 LD 콘트롤러(50)는 각 스위치(61, 62)로부터 입력되는 양 레벨신호를 비교하여 소정 조정신호를 DFB-LD(10)로 출력하게 되고, 이 DFB-LD(10)는 출력광의 파장을 조정하여 제1 광선로(15)로 출력하게 된다. 이때, LD 콘트롤러(50)는 스위칭부(60)로부터 입력되는 양 레벨신호가 서로 동일한 레벨을 갖도록 DFB-LD(10)를 제어하여 출력광의 파장을 조정하게 되는 바, 상기예와 같이 스위치가 선택된 경우에 있어서는 결과적으로 DFB-LD(10)의 출력광이 도 4에서 설명한 바와 같이 λb인 근접파장의 광(A)이 조정되어 출력되게 된다.

또한, 마찬가지로 제1 스위치(61)의 가변단자(61a)와 고정단자(61d)가 결합되고, 제2 스위치(62)의 가변단자(62c)와 고정단자(62d)가 결합되는 경우, 또는 제1 스위치(61)의 가변단자(61b)와 고정단자(61d)가 결합되고, 제2 스위치(62)의 가변단자(62c)와 고정단자(62d)가 결합되는 경우에도 LD 콘트롤러(50)는 입력되는 양 레벨신호가 서로 동일한 레벨을 갖도록 DFB-LD(10)를 조정하게 되므로, 결과적으로 DFB-LD(10)로부터 λo인 중심파장의 광(B)이 조정되어 출력되거나 또는 λb'인 근접파장의 광(C)이 조정되어 출력되게 된다.

따라서, 상기한 구성에 있어서는 단일의 DFB-LD를 이용하여 자체 파장의 허용범위 내에서 ITU 국제규격인 0.8nm의 파장간 간격을 유지하면서 3개의 서로 다른 출력광을 생성할 수 있게 됨은 물론 LD 콘트롤러(50)가 피드백되는 신호를 근거로 DFB-LD(10)를 제어하여 출력광의 파장을 지속적으로 고정하게 되므로 DFB-LD(10)로부터 출력되는 출력광의 파장은 항상 일정하게 유지되게 된다.

또한, 중심파장이 1550nm를 갖는 DFB-LD를 사용하던 사용자가 1550.8nm의 파장을 갖는 출력광을 이용하기 위해서 다른 DFB-LD를 구비하지 않고서도 원하는 출력광 파장을 쉽게 생성하여 이용할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.

즉, 상기 실시예에 있어서는 캡처 레인지가 3.2nm인 광섬유 브래그 격자 필터를 사용하여 3개의 서로 다른 파장을 조정하여 선택적으로 출력하도록 하였지만, 2개의 다른 출력광을 필요로 하게 되는 경우 도 6에 나타낸 바와 같이 그 캡처 레인지가 1.6nm인 광섬유 브래그 격자 필터를 사용하여 선택적으로 출력광을 조정할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 단일의 DFB-LD를 이용하여 자체 파장의 허용범위 내에서 다채널의 출력광을 생성할 수 있게 됨은 물론 생성되는 출력광의 파장을 항상 일정하게 고정시킬 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 소정 조정신호를 근거로 출력광의 파장을 조정하는 레이저 다이오드를 구비하고, 상기 레이저 다이오드로부터 출력되는 출력광을 근거로 상기 조정신호를 생성하도록 된 레이저 다이오드의 광파장 고정장치에 있어서,

   상기 레이저 다이오드로부터의 출력광이 결합되는 광선로로부터 소정 량의 광을 분리하는 제1 광분리수단과,

   상기 제1 광분리수단과 광선로를 통해 결합되어 상기 제1 광분리수단에 의해 분리된 광을 동일한 양의 제1, 제2 및 제3 광으로 분할하는 제2 광분리수단,

   상기 제2 광분리수단으로부터 출력되는 제1, 제2 및 제3 광과 광선로를 통해 결합되어, 입력되는 광의 파장에 따른 소정의 광차단 특성을 갖는 제1, 제2 및 제3 광필터 수단,

   상기 제1, 제2 및 제3 광필터 수단으로부터의 출력광에 각각 대응되게 배치되어, 해당 광필터 수단으로부터 출력되는 출력광의 광량에 대응하는 레벨신호를 생성하여 출력하는 제1, 제2 및 제3 광전변환수단,

   조작자의 조작동작에 따라 상기 제1, 제2 및 제3 광전변환 수단으로부터의 레벨신호 중에서 2개의 신호를 선택적으로 출력하는 스위칭수단 및,

   상기 스위칭수단으로부터 출력되는 양 레벨신호를 비교한 후 그 비교결과를 근거로 상기 레이저 다이오드로 소정의 조정신호를 출력하는 레이저 다이오드 콘트롤수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 다채널 출력광 파장 조정장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제1, 제2 및 제3 광필터수단은 광섬유 브래그 격자 필터인 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 다채널 출력광 파장 조정장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 제1, 제2 및 제3 광필터수단의 캡처 레인지는 상기 레이저 다이오드의 중심파장을 근거로 설정되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 다채널 출력광 파장 조정장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 제1, 제2 및 제3 광필터수단의 캡처 레인지는 3.2nm인 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 다채널 출력광 파장 조정장치.