KR20000049869A

KR20000049869A - 배열도파로격자의 온도변화특성을 이용한 다채널 광파장감시 방법

Info

Publication number: KR20000049869A
Application number: KR1020000023818A
Authority: KR
Inventors: 이재승
Original assignee: 이재승; 이진섭; 인오시스템 주식회사
Priority date: 2000-05-03
Filing date: 2000-05-03
Publication date: 2000-08-05

Abstract

본 발명의 목적은 파장분할다중화 (WDM : Wavelength Division Multiplexing)방식의 광통신 시스템에서 여러 광 채널의 다중화 및 역다중화기로 사용되는 배열도파로격자(AWG : Arrayed Waveguide Grating) 를 이용하여 각각의 개별 광채널들의 파장 안정화를 구현하는 것이다. 일정한 온도에서 배열도파로격자의 인접한 두 출력단자의 파장교차특성을 이용한 기존의 방식에 비하여, 본 발명품은 배열도파로격자에 온도변화를 주는 기술을 사용하여, 감시 가능한 광채널의 수를 두 배로 높일 수 있을 뿐만 아니라 광 신호대잡음비가 낮은 통신 환경에서도 광채널의 파장을 감시 할 수 있다.

Description

배열도파로격자의 온도변화특성을 이용한 다채널 광파장 감시 방법{Optical wavelength-division multiplexed channel monitoring method using the temperature dependence of an arrayed waveguide grating}

본 발명은 배열도파로격자의 온도를 주기적으로 변화하도록 하여 파장분할 다중화된 광채널들의 광파장을 감시하는 방법으로서, 단순하고 경제적이며 또한 광 신호대잡음비가 낮은 통신환경에서도 적은 오차로서 동작하도록 함이 발명의 목적이다.

파장이 다른 여러 개의 광원을 다중화하여 전송하는 파장분할다중화 광통신 방식에서는 각 광원의 파장을 안정화시킬 수 있는 기술이 요구된다. 기존의 파장 안정화 기술로는 페브리-페로(Fabry-Perot) 간섭계, 마흐-젠더(Mach-Zehnder) 간섭계, 그리고 홀로그래픽 필터의 방법들이 제안되었다. 그러나 이러한 방식은 많은 광학부품과 복잡한 전자회로를 요구하며 특히 파장분할 다중화된 광통신 채널들을 동시에 감시하기에는 어려운 점이 있다. 한편 다중화된 광채널들에 대하여 파장 분할특성을 갖는 배열도파로격자의 투과특성에서 교차점 (cross over point)을 이용한 파장 감시 기술이 제안되었는데 [1], 이 기술은 배열도파로격자의 인접한 두 출력단자 당 하나의 광채널을 측정할 수 있다. 이때 두 출력단자의 출력비를 측정하여 파장분할다중화 광통신채널의 파장을 측정하는데, 출력비가 1이 되는 파장영역의 교차점에서부터 파장분할다중화 광통신채널의 파장이 얼마나 벗어나 있는지를 두 출력도파로의 출력비로부터 쉽게 알 수 있도록 해준다. 그러나 이는 한 개의 채널을 감시하기 위해 두 개의 출력단이 필요하므로 비효율적이다. 또한 통상 배열도파로격자는 교차점 부근의 광파장에서 출력 광세기가 낮기 때문에 광 신호대잡음비가 낮은 환경에서는 정확성을 기대하기가 어렵다.

참고문헌

[1] M. Teshima, M. Koga, and K. I. Sato, Performance of multiwavelength simultaneous monitoring circuit emp1oying arrayed-waveguide grating, J. Lightwave Tech., vol. 14, pp. 2277-2285, no. 10, 1996.

기존의 배열도파로격자를 이용한 감시방법에 비하여, 본 발명은 배열도파로격자의 온도를 변화시켜 변화전과 변화후의 투과특성 사이의 관계를 미리 알고있는 상태에서, 감시할 광채널이 입력된 배열도파로격자에 온도 변화를 인가하여 그로 인한 투과특성 변화로부터 광채널의 파장을 측정 감시하는 방법이다.

도 1 은 다채널 광파장 감시를 위한 장치 구성도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 배열도파로격자의 입력단 2 : 배열도파로격자의 출력단

3 : 배열도파로격자 4 : 수광소자

5 : 열전냉각소자 (TEC : thermo-electric cooler)와 서미스터(thermistor)

6 : 온도제어 회로

7 : A/D 변환기가 내장된 컴퓨터 혹은 micro processor

실선은 광선로이고 점선은 전기선로를 나타낸다.

도 2 는 온도변화를 인가할 경우 각각 8 개의 입출력단자를 갖는

8 x 8 배열도파로격자의 투과특성 변화를 나타낸 것이다.

a : 온도 변화전의 투과특성(실선) b : 온도 변화 후의 투과특성(점선)

도 3 은 온도변화 전후에 배열도파로격자의 5 번 출력단자에서 광세기 변화의 비율을 나타낸 것이다.

도 1 은 다채널 광파장 감시를 위한 장치의 일례를 나타낸 구성도이다. 파장분할 다중화된 여러 광채널들을 배열도파로격자(3)의 입력단(1)으로 넣어주면 각각의 출력단(2)에서 하나의 채널이 파장별로 분할되어 나오게 되고, 이는 수광소자(4)를 통하여 전기 신호로 변환되어 아날로그/디지털 변환기가 내장된 컴퓨터 혹은 마이크로 프로세서(7)로 입력된다. 배열도파로격자(3) 내부에 장치된 열전냉각소자(TEC: thermo-electric cooler)와 서미스터(thermistor)(5)는 컴퓨터 혹은 마이크로 프로세서(7)와 연결되어 있는 온도 제어회로(6)와 연결되어 배열도파로격자(3)의 온도를 각각 제어하고 감지한다.

일반적으로 배열도파로격자의 투과특성은 온도의 함수가 된다. 예를 들어, 온도 제어회로(6)에서 열전냉각소자(5)를 사용하여 배열도파로격자(3)의 온도를 높이면, 배열도파로격자(3) 내부 광도파 특성의 변화로 인하여 출력단(2)의 투과특성 곡선이 도 2와 같이 곡선 a에서 장파장 쪽 곡선 b로 이동한다. 이를 이용하여, 임의의 두 온도에서 배열도파로격자(3)가 안정되게 유지되도록 하여 얻은 두 투과특성 곡선의 비를 각각의 배열도파로격자(3)의 출력단(2)에 대해 파장의 함수로 얻어 컴퓨터 혹은 마이크로 프로세서(7)의 기억장소에 저장한다. 그런 다음 측정하고자 하는 채널의 파장이 배열도파로격자(3)에 입력되었을 때 그 파장의 빛이 나오는 해당 출력단자에서 상기 두 온도에 대한 투과출력의 비를 얻은 후 상기 기억장소에 저장치와 비교하여 입력 광채널의 파장을 구할 수 있다. 따라서 이러한 방법은 여러 개의 파장분할 다중화 광채널이 입력될 경우, 배열도파로격자의 출력단자 수와 같은 파장분할 다중화된 광 채널을 모니터링(monitoring) 하거나 파장이 원하는 위치에 놓이도록 제어할 수 있게 해준다. 이는 컴퓨터 혹은 마이크로 프로세서(7)에서 신호 광원의 온도나 전류를 제어하는 제어 신호를 발생하여 제어하거나 아니면 도 1에는 없으나 단순한 아날로그 전자회로를 사용하여 직접 제어할 수도 있다. 온도변화는 세부적인 변화과정은 중요치 않으나 두 기준온도에서 배열도파로격자(3)의 전체온도가 안정되게 유지됨이 중요하다. 도 3 에서는 광원의 파장변화에 따른 출력단(2)에서의 광세기 출력비를 나타내었다. 도 2 및 도 3은 실제 실험에서 얻은 결과로서, 사용된 배일도파로격자는 200 GHz 간격의 8 개의 입출력 단자를 가지며 온도는 20 。C 에서 40 ℃ 까지 변화 시켰다. 이 때 도 2는 모든 출력단자에서의 투과특성변화를 합하여 나타낸 것이고 도 3은 5번째 출력단자에서의 광세기 출력비를 나타낸 것이다.

이러한 방식은 교차점에서의 투과손실이 기존의 참고문헌 1의 방식보다 적으므로 입력 광채널의 파장이 교차점부근에 위치할 경우 광 신호대잡음비가 낮은 전송 환경에서도 적은 오차 내에서 파장 감시가 가능하다. 입력 광채널의 파장이 교차점에서 멀리 위치할 경우 온도변화에 의한 해당 출력단(2)에서의 광세기 출력비가 커진다. 따라서 전기회로의 잡음이나 광 잡음 등에 의해 측정 오차가 증가하게 되므로 파장분할 다중화된 광통신 시스템 채널 파장의 위치가 각 출력단자의 교차점 부근에 오도록 배열도파로격자를 설계할 필요가 있다.

이러한 측정방법은 배열도파로격자(3) 대신 다른 광 파장분할 역다중화기를 그 자리에 사용하여도 그 투과특성이 온도 변화에 의해 변한다면 가능하다. 실제로 광섬유격자구조 등을 이용한 광 파장분할 역다중화기의 특성도 온도에 대한 함수이므로 이러한 측정에 활용 가능하다.

온도변화 장치를 내장한 배열도파로격자를 이용하여 파장분할 다중화 광통신 시스템의 광채널 감시를 수행하면 하나의 출력단자로 하나의 광채널 파장을 알아낼 수 있으므로 두 개의 출력단자를 사용하는 기존방식 보다 감시할 수 있는 광채널의 수를 늘릴 수 있다. 그리고 낮은 광 신호대잡음비를 갖는 경우에도 비교적 적은 오차로 채널의 파장을 측정, 감시 할 수 있다.

Claims

광 파장분할 역다중화기의 온도를 변화시켜 광 파장분할 역다중화기의 광파장에 대한 투과특성을 변하게 하고, 그 변한 정도를 기억소자에 기억시키고, 파장분할 다중화 광통신 시스템의 여러 광채널 파장값을 동시에 모니터링(monitoring)하는 방법.
광 파장분할 역다중화기의 온도를 변화시켜 광 파장분할 역다중화기의 광파장에 대한 투과특성을 변하게 하고, 그 변한 정도로부터 파장분할 다중화 광통신 시스템의 여러 광채널 파장을 동시에 일정 값들에 고정시키는 방법.
청구항 1 및 청구항 2 에서 광 파장분할 역다중화기로서 배열도파로격자(3)를 사용하는 방법.
청구항 1 및 청구항 2 에서 광 파장분할 역다중화기로서 광섬유격자구조의 광 파장분할 역다중화기를 사용하는 방법.