KR20010024834A - 부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치 - Google Patents

부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치 Download PDF

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KR20010024834A
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optical filter
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그라시스마이클이.
스코비마이클에이.
스포크데렉이.
라프레니어로버트더블유.
Original Assignee
알프레드 엘. 미첼슨
코닝 인코포레이티드
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Abstract

광학 장치는 광경로, 바람직하게는 공용포트(36)로부터 적어도 제 1 채널포트(38)와 제 2 채널포트(40)를 거친 다음 통과포트(32)까지 지그재그형태로 연장된 다중 되튐 빔 광경로를 형성하는 필터 조립체를 갖는다. 상기 제 1 채널포트(38)는 공용포트(36)와 통과포트(32)가 통과시키는 파장 범위내의 파장 소범위는 투과시키고 상기 파장 범위내의 다른 파장은 반사시키는 제 1 광학 필터 엘리먼트(48)를 갖는다. 상기 제 2 채널포트(40)는 제 1 광학 필터 엘리먼트(48)와 대체로 동일한 광 투과율 및 반사율을 가진 제 2 광학 필터 엘리먼트(60)를 포함한다. 상기 광학 멀티플렉싱 장치는 멀티플렉스된 빛으로부터 선택된 파장 소범위, 일반적으로는 단일 채널 신호를 추출 또는 하락시킨 다음, 신규한 신호를 상기 멀티플렉스된 빛의 동일한 파장 소범위에 주입하기 위해 사용될 수 있다.

Description

부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치{ADD/DROP OPTICAL MULTIPLEXING DEVICE}
광학 신호의 파장 분할 멀티플렉싱은, 특히 데이터 전송 및 기타 원거리통신을 포함하여 다양한 분야에서 널리 사용된다. 섬유 광학 시스템에서 파장 분할 멀티플렉싱의 사용은 섬유 광학 라인(fiber-optic line) 및/또는 기타 도파관의 데이터 전송출력을 증가시킬 수 있는 방법으로서 잇점이 있다. 특히, 파장 분할 멀티플렉싱은 신규한 광학 라인을 추가로 설치하는 것 보다 저렴한 비용으로 섬유 광학 간선(trunk line)의 출력을 증대시킬 수 있다. 파장 분할 멀티플렉싱은 상이한 파장의 다중 신호가 섬유 광학 라인 또는 기타 도파관에 의해 동시에 반송될 수 있도록 한다.
섬유 광학 라인의 반송용량 증가는 멀티플렉스된 채널의 수에 거의 선형적으로 비례할 수 있다. 즉, 예를 들어, 16 채널 파장 분할 멀티플렉싱을 채용한 섬유 광학 시스템은 파장 분할 멀티플렉싱을 채용하지 않은 동일 시스템에 비해 주어진 비트 전송률에서 거의 16배의 반송용량 또는 시스템효율을 갖는다. 섬유 광학 전송 매체에 대해 현재 바람직한 파장 대역은 1.3m 및 1.55m에 집중된 것들이다. 후자는 그 최소 흡수율과 에르븀 도프 섬유 증폭기의 상용성 때문에 특히 바람직하다. 유용한 대역폭은 응용분야에 따라 약 10 내지 40㎚이다. 파장 분할 멀티플렉싱은 이 대역폭을 다중 채널로 분할할 수 있다. 이상적으로, 예를 들어, 1.55m 파장 대역은, 기존의 섬유 광학 전송 라인상에서의 장거리 통신 출력과 같은 파장 신호 반송용량을 증가시키는 저렴한 방법으로서, 조밀 채널 파장 분할 멀티플렉싱으로 불리우는 기술에 의해 4, 8, 16 또는 심지어 32 또는 그 이상의 채널과 같은 다중 불연속 채널로 분할된다. 국제 전화통신 협회(ITU) 네트워크는 100㎓ 간격(약 0.8㎚)으로 1.55m 파장 대역내의 채널에 표준 중심 파장을 제공한다. 파장 분할 멀티플렉싱은 전화통신과 데이터 전송에 사용될 수 있으며, 장래에는 비디오 요구불 서비스 및 기타 기존의 또는 계획된 다중매체 대화식 서비스와 같은 서비스에 사용될 수 있다. 그러나, 상이한 불연속 반송 파장을 멀티플렉싱하기 위한 기술과 장치가 필요하다. 즉, 각각의 광학 신호는 공용 섬유 광학 도파관으로 통합된 후, 상기 섬유 광학 케이블의 대향 단부에서 각각의 신호 또는 채널로 재분할되어야만 한다. 따라서, 섬유 광학 간선 또는 다른 광학 신호원에서 각각의 채널(또는 파장 대역)을 효과적으로 통합한 다음 분할할 수 있는 능력이 섬유 광학 원거리통신 및 기타 다른 분야에서 중요해지고 있다.
이와 같은 목적을 위해, 예를 들어 회절 격자, 프리즘 및 다양한 형태의 고정식 또는 가변식 필터 등의 공지의 장치가 사용되었다. 일반적으로, 격자와 프리즘은 복잡하고 큰 정렬 시스템을 필요로 하며, 주변 조건이 변할 경우 효율과 안정성이 떨어지는 것으로 밝혀졌다. 간섭 피막과 같은 고정식 파장 필터는 더 안정성있게 제조될 수 있다. 이에 대하여, 니오비아 및 실리카와 같은 양질의 금속 산화물 간섭 피막은, 예를 들어, 스코비 등의 미국 특허번호 제4,851,095호와 스코비의 미국 특허번호 제5,525,199호에 개시된 이온 보조 전자 빔 증착법, 이온 빔 스퍼터링 및 반응 자전관 스퍼터링과 같이 상업적으로 공지된 플라즈마 적층술로 제조될 수 있다. 이러한 피복법은 조밀하고 안정적인 적층 절연 광학 피막으로 이루어진 간섭 공동 필터를 제조할 수 있으며, 상기 필터는 필름 산란 및 흡수율이 낮을 뿐만 아니라 온도 변화와 주변 습도에 둔감하다.
간선의 일단에서 다중 채널 신호를 통합하고 상기 간선의 타단에서 각각의 채널을 분할하기 위한 광학 멀티플렉싱 장치가 알려져 있다. 즉, 멀티플렉싱은 채널 부가, 채널 제거 또는 이들 모두를 나타낸다. 당업자라면 상호 관계가 있는 멀티플렉싱 기능을 용이하게 이해할 수 있기 때문에, 명료한 설명을 위하여, 여기에서는 디멀티플렉싱만 상세하게 기술하였다. 즉, 당업자는 동일한 장치가 어떻게 반대로 사용될 수 있는지 이해할 수 있을 것이다. 여기에 사용된 용어 "멀티플렉싱"은 채널의 통합 및 분할을 모두 의미한다. 여기에 사용된 용어 "간선"은 다중 채널 광학 신호, 즉 당해 간선에서 함께 멀티플렉싱되는 다중 파장 소범위를 포함하는 신호를 반송하는 임의의 섬유 광학 또는 기타 다른 도파관을 의미한다. 다중 채널을 반송하는 간선을 파장 분할 멀티플렉서("WDM"-여기에 사용된 이 용어는 신호를 통합하거나, 분할하거나 또는 통합과 분할을 모두 실시하는 장치를 의미한다)의 공용포트에 광학적으로 연결하는 것이 알려져 있다. 또한, 이러한 WDM 공용포트는 WDM내에서 다중 채널포트에 광학적으로 연결된다. 각각의 채널포트는 특정채널의 파장 대역을 투과시키는 간섭필터 또는 그 동등물과 연결된다. 따라서, 특정 채널에 할당된 파장을 가진 신호는 WDM에 의해 각각의 채널 포트를 통과하여 해당 채널의 개별 도파관으로부터 및/또는 개별 도파관으로 전송된다.
다양한 멀티플렉싱에 적용가능한 패브리 패로형(Fabry Perot type) 간섭필터는 일반적으로 단일 파장 또는 파장 범위만을 투과시킨다. 다중 필터 유닛이 WDM 내부, 예를 들어 일반적인 평행사변형 프리즘 또는 기타 다른 광학블록상에서 함께 사용될 수 있다. 공용 광학 도파관을 통과한 서로 다른 파장으로 이루어진 빛을 분할하기 위해, 예를 들어 영국 특허 출원번호 제GB 2,014,752A호의 멀티플렉싱 장치내에서 다중 광학 필터는 서로 연결된다. 각각 소정 파장의 빛은 투과시키고 다른 파장의 빛은 반사시키는 적어도 2개의 투과필터가 서로 근접하게 투명 기판에 부착된다. 상기 광학필터는 광학 빔이 각각의 광학필터에 의해 부분적으로는 투과되고 부분적으로는 반사되도록 교대로 배치됨으로써, 지그재그형태의 광경로를 형성하게 된다. 특정 파장의 빛이 각각의 필터에서 하락 또는 부가된다. 이와 유사하게, 오키 일렉트릭 인더스트리 컴파니 리미티드의 유럽 특허 출원번호 제85102054.5호의 멀티플렉싱 장치에는 소위 혼합 광학 파장 분할 멀티플렉서-디멀티플렉서가 제안되었는데, 여기에서는 서로 다른 투과율을 가진 다중의 분할된 간섭필터가 글라스 블록의 측면에 설치된다. 다소 관련이 있는 방법이 쿠니카니 등의 미국 특허번호 제5,005,935호에 개시되어 있는데, 여기에서 중앙 전화 교환국과 원격 가입자간의 양방향 광섬유 통신에 사용되는 파장 분할 멀티플렉싱 광학 전송 시스템은 분리되어 위치된 다중 멀티플렉서를 채용하되, 각각의 멀티플렉서는 평행사변형 프리즘의 여러 면에 설치된 분리 필터 엘리먼트를 갖는다.
파장 분할 멀티플렉싱을 채용한 시스템은 간선의 대향 단부에서 신호를 멀티플렉싱함과 아울러, 예를 들어 간선의 소정 위치에서 신호 채널을 제거 및/또는 주입하기 위해 부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치를 채용한 더 복잡한 구조로 발전되었다. 단일 파장 소범위를 멀티플렉싱하기 위한 장치와, 다중 파장 소범위를 순차적으로 멀티플렉싱하기 위해 직렬로 배치된 상기 장치를 사용하는 것이, 예를 들어 힉스 주니어의 미국 특허번호 제4,768,849호에 개시되어 있다. 상기 특허에서, 다중 채널 간선으로부터 하나의 채널을 제거(또는 부가)하는 절연 필터 미러(mirrors) 또는 렌즈를 각각 채용한 다중 필터 탭(taps)이 일련의 채널을 제거하기 위해 어레이 및 단독으로 사용됨을 볼 수 있다. 부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치로서 단일 협대역 공동 필터를 사용하는 것이 제안되었다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이미 공지된 부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치는 적당한 광학 기판(12)상에 설치된 협대역 공동필터(11)를 포함하는 필터 엘리먼트(10)를 채용한다. 신호는 멀티플렉스된 채널(1~n)을 반송하는 간선(14)으로부터 시준기(collimator)(16)를 거쳐 필터 엘리먼트(10)까지 전송된다. 채널(m)에 해당하는 신호는 협대역 공동필터(11)의 대역내에 존재하기 때문에, 필터 엘리먼트(10)를 통과하여 시준기(18)까지 전송된다. 따라서, 상기 장치는 멀티플렉스된 신호로부터 채널(m)을 하락시키는 역할을 한다. 시준기(18)는 섬유 광학 또는 기타 다른 도파관을 포함하는 지선(branch line)(20)에 광학적으로 연결된다. 선택적으로, 채널(m)은 필터 엘리먼트(10)로부터 광학 검출기 또는 기타 다른 수신지까지 전송될 수 있다. 채널(1~n)중 나머지는 공동필터(11)의 대역내에 존재하지 않기 때문에, 간선(14)의 하류 부분(15)에 광학적으로 연결된 공용 통과 시준기(22)로 공동필터(11)에 의해 반사된다. 시준기(26) 또는 기타 다른 광학 신호원에 광학적으로 연결된 공급 지선(24)은 멀티플렉스된 신호에 채널(m')을 부가하는 역할을 한다. 이는 채널(m')의 광학 신호(28)를 필터 엘리먼트(10)까지 전송한다. 채널(m')은 채널(m)과 동일한 파장 소범위를 채용하지만, 상이한 "페이로드(payload)" 또는 정보를 갖는다. 따라서, 상기 간선(14)의 하류 부분(15)은 채널(1~n)을 포함하여 멀티플렉스된 신호를 반송하되, 하락된 채널(m)에 의해 이용가능해진 파장 소범위내의 신호(m')를 포함한다.
도 1에 도시된 형태로 이루어진 공지의 장치를 사용함에 있어서, 채널(m) 신호의 잔여 부분이 필터(11)로부터 반사되어 시준기(22)로 리이미지(reimaged)되는 문제점이 있다. 이때, 이 빛은 채널(m')에 누화(crosstalk)를 유도하고, 당연히 이는 상기 잔류 반사와 동일한 파장이다. 도 2의 그래프에 도시된 바와 같이, 통상의 필터는 빛의 2.5% 내지 10%(-16 내지 -10㏈)를 반사시킨다. 도시된 바와 같이, (최저 성능점, 즉 대역내 범위에서 반사율이 최고인 지점에서 측정한) 간섭필터의 노치 함수의 깊이는 대역내 구간에서 일반적으로 -16㏈로 제한된다.
이와는 대조적으로, 통상의 섬유 광학 원거리통신 시스템을 위한 현재의 특허들은 적어도 -30㏈ 내지 -40㏈의 채널 하락 효율(0.1% 내지 0.01% 정도의 잔류반사에 해당함)을 필요로 한다. 섬유 광학 원거리통신 시스템용으로 현재 제안되는 200㎓ 또는 심지어 100㎓와 같은 조밀한 채널 간격 때문에, 현재 이용가능한 물질과 협대역 공동필터 제조기술을 사용하여, 전술한 장치에서와 같은 단일 필터를 채용한 -30㏈ 또는 -40㏈ 필터 엘리먼트를 제조하는 것은 상업적으로 실용적이지 못하다. 전송에 사용되는 필터에 있어서, 더 많은 공동이 구비된 필터를 사용함으로써 더 양호하게 분리(isolation)시킬 수 있다. 그러나, 공동의 수가 증가하고 피막의 복잡성이 증가할 경우, 일반적으로 노치 깊이(도 2 참조)는 증가된 잔류반사 때문에 작아지게 된다(즉, 더 큰 대역내 반사율이 존재함). 즉, 공동의 수가 커지면 커질수록, 기울기는 커지고 전송의 성능지수는 높아지지만, 통상적으로 대역내 구간의 잔류반사는 증가함으로써 부가/하락 멀티플렉싱 장치의 분리는 감소시키게 된다. 여기에 사용된 성능지수("FOM")는, 특별한 언급이 없는 한, -1㏈("FOM 30/1"), 또는 -0.5㏈("FOM 30/0.5"), 또는 -0.25㏈("FOM 30/0.25")에서 대역내 반사곡선의 폭에 대한 -30㏈에서 대역내 반사곡선의 폭의 비를 의미한다. 높은 FOM이 유리한데, 높은 FOM은 부가/하락 멀티플렉싱 장치의 하락 채널포트에서 추출된 신호의 통과포트에 대해 낮은 반사율에 해당하기 때문이다.
본 발명의 목적은 현재 상업적으로 이용가능한 제조물질과 기술을 사용하여 제조할 수 있는 필터 엘리먼트를 채용하여 신호를 우수하게 분리하는 부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치를 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 적어도 소정의 바람직한 실시예는 상기 부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치를 하나 또는 그 이상 채용한 섬유 광학 원거리통신 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 추가적인 목적 및 장점은 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명을 포함하여 하기된 내용으로부터 잘 알 수 있을 것이다.
본 발명은 광학 멀티플렉싱 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 파장 분할 멀티플렉싱을 채용한 시스템의 멀티플렉스된 신호로부터 단일 채널 또는 다른 선택된 파장 소범위를 제거하고, 동일 채널 또는 동일 파장 소범위내에 신규한 신호를 재주입하는데 적당한 광학 멀티플렉싱 장치에 관한 것이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 소정의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 본 발명을 기술하고자 한다.
도 1은 전술한 배경기술 항목에 개시된 종래에 공지된 부가/하락 필터 장치를 도시한 도면이고,
도 2는 표시된 노치 깊이와 함께 6°의 투사각을 이용하여, 공기중에서 글라스 기판상의 전형적인 3 공동 간섭 필터의 반사율과 투과율을 나타낸 그래프이며,
도 3a는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치를 도시한 도면이고,
도 3b는 도 3a와 유사한 다른 바람직한 실시예에 따른 부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치를 도시한 도면이며,
도 4는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치를 도시한 도면이고,
도 5a는 1회, 2회 및 3회 되튐 부가/하락 원거리통신 멀티플렉싱 장치에 대해 최적화된(계산된) 반사곡선을 나타낸 도면이며,
도 5b는 부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치에 채용된 협대역 공동필터의 유효 성능지수(FOM)의 향상을 나타내는 그래프이고,
도 6은 도 4의 실시예에 따른 다중 부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치를 채용한 본 발명에 따른 섬유 광학 원거리통신 시스템내의 광학 멀티플렉싱 장치를 나타낸 도면이다.
상기 도면은 개략적인 것으로 다양한 크기 또는 각도면에서 척도에 따르지는 않았음을 알 수 있다. 예를 들어, 분광분석 또는 기타 다른 분석에 사용하기 위한 대역 노칭 응용(band notching applications) 등 하기된 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명과 전술한 설명을 고려하여, 당업자는 상기 장치에 대해 적당한 크기와 각도 관계를 선택할 수 있다.
본 발명의 제 1 특징에 따르면, 부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치는 공용포트로부터 제 1 채널포트, 제 2 채널포트 및 통과포트까지의 광경로를 형성하는 필터 조립체를 포함한다. 상기 공용포트와 통과포트는 각각 적어도 소정 파장범위, 예를 들어 상기 장치에 광학적으로 연결된 섬유 광학 시스템 간선에 의해 반송되는 전체 파장범위를 대체로 투과시킨다. 선택적으로, 이들은 각각 파장 비선택성이 되도록 필터가 설치되지 않는다. 섬유 광학 라인 및/또는 기타 다른 도파관상에서 다중 채널 신호를 반송하는 섬유 광학 원거리통신 시스템과 관련된 바람직한 실시예에 따르면, 바람직하게, 상기 공용포트와 통과포트는 상기 시스템에 의해 반송되는 각각의 채널에 할당된 상이한 파장 소범위를 포함하는 파장범위를 투과시킨다. 일반적으로, 섬유 광학 간선은 연장된 빔을 공용포트를 통해 광학블록속으로 전송시키기 위한 시준기 또는 그 동등물에 광학적으로 연결된다. 멀티플렉스된 빛은 통과포트까지 광경로, 즉 일반적으로 제 1 및 제 2 채널포트에 되튐 포인트가 구비된 장치내의 다중 되튐 광경로를 따라간다. 상기 제 1 채널포트는 공용포트의 파장범위내의 파장 소범위는 대체로 투과시키고, 상기 파장범위내의 다른 파장은 대체로 반사시키는 제 2 광학 필터 엘리먼트를 포함한다. 다중 채널 섬유 광학 원거리통신 시스템과 관련된 소정의 바람직한 실시예에서, 상기 제 1 채널포트는 시스템의 단일 채널에 할당된 파장 소범위를 통과시킨다. 소정의 바람직한 실시예에서, 부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치의 채널포트는, 상기 필터 엘리먼트 및 선택적 포스트 필터(post filter) 엘리먼트와 함께, (빛 탐지기 어래이의 일부일 수 있는) 빛 탐지기, 상기 포트와 일직선상에 놓인 시준기 및/또는 상기 포트의 필터 엘리먼트가 통과시킨 빛을 수용하고/또는 상기 포트의 필터 엘리먼트로 빛을 전송하기 위한 기타 다른 장치를 포함한다. 바람직하게, 상기 제 1 광학 필터 엘리먼트는 하기된 바와 같이 혀배역 공동필터를 포함한다. 또한, 상기 부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치의 제 2 채널포트는 제 1 광학 필터 엘리먼트와 대체로 동일한 빛 투과율과 반사율을 가진 광학 필터 엘리먼트를 포함한다. 특정 채널에 할당된 파장 소범위라는 것은, 섬유 광학 원거리통신 시스템 또는 상기 장치를 채용한 기타 다른 시스템용으로 특정된 채널 폭과 중심 파장을 가진 파장 소범위를 의미한다는 것을 당업자는 알 수 있을 것이다. 또한, 상기 협대역 필터 엘리먼트, 즉 고품질 다중 공동 필터 엘리먼트는 해당 소범위 바깥측의 파장에 대해 낮지만 제로는 아닌 투과율을 갖는다. 이와 유사하게, 그러한 필터는 해당 소범위내의 파장에 대해 낮지만 제로는 아닌 반사율을 갖는다. 특히, 상기 제 2 채널포트의 광학 필터 엘리먼트는 제 1 광학 필터 엘리먼트와 대체로 동일한 빛 투과율과 반사율을 갖는다.
본 명세서에 개시된 광학 멀티플렉싱 장치의 필터 조립체는 필터를 가지며, 선택적으로, 단일 광학블록에 설치되거나 상기 필터와 함께 고정된 반사 엘리먼트를 바람직하게는 공용 하우징내에 가질 수 있다. 선택적으로, 상기 필터 조립체는 하니의 필터 엘리먼트를 다음의 엘리먼트에 광학적으로 연결하는 섬유 광학 라인 등의 적당한 수단을 가진 다중 유닛을 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치에 의해 중요한 잇점을 얻을 수 있다. 파장 분할 멀티플렉싱을 채용한 다중 채널 시스템의 선택된 채널상에서 반송되는 정보는 부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치에 의해 추출될 수 있다. 이때, 동일한 파장 소범위의 신규한 신호가 동일한 장치에 의해 멀티플렉스된 다중 채널 신호에 주입될 수 있다. 또한, 우수한 신호 분리를 구현할 수 있다. 통상의 상용 -10㏈ 필터를 채용할 경우, 예를 들어 제 1 채널포트에서 추출된 상기 채널상의 초기 신호의 약 10%가 상기 필터에 의해 반사된다. 그러나, 상기 10% 이외로서 상기 멀티플렉스된 신호에 남아있는 초기 페이로드는 장치의 제 2 채널포트에서 줄어든다. 특히, 제 2 채널포트의 필터도 -10㏈ 필터라면, 초기 페이로드는 제 2 채널포트에서 더 줄어들어, 결국 -20㏈ 필터 엘리먼트와 동일해진다. 따라서, 제 1 및 제 2 채널포트에 -15㏈ 필터 엘리먼트를 채용하면 -30㏈ 장치를 제조하는 것이 된다. 따라서, 높은 신호 분리는 하나의 채널 신호를 동일한 파장 소범위의 신규한 채널 신호로 대체할 수 있는 장치내에서 구현된다. 각각 낮은 FOM을 제공하는 대체로 동일한 다중 필터를 사용하여 높은 "유효 FOM"이 구현된다. 특정 대역내 투과를 위한 단일 필터 엘리먼트를 채용한 종래의 장치로는 비교가능한 성능을 구현할 수 없다. 단일 -20㏈ 필터는 2개의 -10㏈ 필터보다 더 고가이며, 현재 상용화된 필터는 -30㏈ 신호 분리의 품질에 미치지 못한다. 또한, 총신호손실은 매우 낮으며; 상기 다중 채널 신호는 패스당 단지 한번 시준기로 이미지된다. 이는 매우 중요한데, 그 이유는 현재 -30㏈ 신호 분리가 고급 섬유 광학 원거리통신 시스템용으로 특정되었으나, 상용화된 단일 필터에 의해 구현될 수 없기 때문이다.
본 발명의 다른 특징과 장점은 하기된 소정의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로부터 더욱 명료하게 이해할 수 있을 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치는 서로다른 다양한 실시에에 따라 다양하게 응용된다. 선택적이거나 바람직한 특징을 예시하기 위해, 하기된 설명은 부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치가 파장 분할 멀티플렉싱을 채용한 섬유 광학 원거리통신 시스템내에 채용된 것으로 가정한다. 그러나, 분광분석 또는 기타 다른 분석에 사용하기 위한 대역 노칭 응용 등 하기된 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명과 전술한 설명의 장점을 고려하여, 당업자는 적당한 실시에를 선택적인 응용에 적용할 수 있을 것이다.
부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치의 바람직한 제 1 실시예가 도 3a에 도시되어 있다. 특히, 상기 광학 멀티플렉싱 장치(30)는 공용포트(36)로부터 제 1 채널포트(38), 제 2 채널포트(40) 및 통과포트(42)까지 지그재그형태로 연장된 다중 되튐 빔 광경로(34)를 형성하는 광학블록(32)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 상기 공용포트(36)는 파장 분할 멀티플렉싱을 채용한 섬유 광학 원거리통신 시스템의 간선(46)에 광학적으로 연결된 시준기(44)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 따라서, 시준기(44)는 멀티플렉스된 다중 채널 신호를 공용포트(36)를 통해 광경로(34)를 따라 전송하게 된다. 빛은 제 1 채널포트(38)에서 필터 엘리먼트(48)와 만나게 된다. 필터 엘리먼트(48)는 적당한 광학 기판상의 바람직하게는 다중 공동, 가장 바람직하게는 3 내지 5 공동 협대역 간섭필터이다. 공용포트(36)와 제 2 채널포트(40)는 광학블록(32)의 제 1 표면(50)에 존재하고, 제 1 채널포트(38)와 통과포트(42)는 광학블록(32)의 대향면(52)에 존재함을 알 수 있다. 도 3a에 도시된 바람직한 실시예에서, 제 1 채널포트(38)는 기본 필터 엘리먼트(48)와 대체로 동일한 광학 투과율과 반사율을 가진 포스트 필터(54)를 더 포함한다. 제 1 채널포트(38)를 통과한 신호는 섬유 광학 라인 또는 기타 다른 적당한 도파관으로 이루어진 지선(58)에 광학적으로 연결된 시준기(56)에 의해 수신된다. 따라서, 채널 포트(38)에서 필터 엘리먼트(48)(54)의 대역내에 존재하는 단일 채널은 다중 채널 연장 빔으로부터 추출되어 개별적으로 지선(58)에 전송된다.
나머지 채널, 즉 제 1 채널포트(38)의 대역내에 존재하지 않는 파장은 제 1 엘리먼트(48)에 의해 반사되어 지그재그형태의 다중 되튐 광경로(34)를 따라 제 2 채널포트(40)로 전송된다. 제 2 채널포트(40)의 필터 엘리먼트(60)는 제 1 채널포트(38)의 필터 엘리먼트(48)와 대체로 동일한 투과율과 반사율을 갖는다. 따라서, 제 1 채널포트(38)로부터 상기 대역내 파장 소범위의 잔류반사는 필터 엘리먼트(60)에 의해 전송되며 일반적으로 모이지 않는다. 이러한 방식으로, 신호 분리는 크게 향상된다. 특히, 필터 엘리먼트(48)와 필터 엘리먼트(60)가 각각 -10㏈의 노치 깊이를 갖는 경우, 도 3a의 부가/하락 장치는 -20㏈의 노치 깊이를 갖는다. 즉, -20㏈ 신호 분리를 제공한다. 각각의 필터가 현재 상용되는 -15㏈의 노치 깊이를 갖는 경우, 상기 장치는 고품질 섬유 광학 원거리통신 시스템의 엄격한 신호 분리 조건을 충족시키는 -30㏈의 노치 깊이를 갖는다.
제 2 채널포트(40)는 제 1 채널포트(38)에서 추출된 것과 동일한 채널상의 신호를 반송하는 지선(64)에 광학적으로 연결된 시준기(62)를 더 포함한다. 상기 신호는 필터 엘리먼트(60)의 대역내에 존재하기 때문에 채널포트(40)에 의해 시준기(62)로부터 전송된다. 상기 시준기(62)는 지그재그형 다중 되튐 광경로(34)로 신호를 전송하도록 정렬된다. 따라서, 상기 두개의 채널포트의 대역내에 존재하지 않으며 간선(46)에 의해 반송되는 채널은, 상기 부가/하락 채널의 대체 신호와 함께, 간선(46)의 하류 부분(68)에 광학적으로 연결된 시준기(66)로 통과포트(42)를 통해 전송된다.
도 3a의 실시예에 따른 부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치는 상기 부가 및 하락 채널포트를 반대로하여 반대방향으로 채택될 수 있음을 당업자는 알 수 있을 것이다. 바람직하게, 포스트 필터는 하락 채널에 사용된다. 또한, 공용포트와 통과포트는 파장 비선택성이 되도록 필터가 설치되지 않는다.
섬유 광학 원거리통신 시스템에 사용하기 적당한 도 3a에 따른 부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치의 조건이 하기된 표 1에 개시되어 있다. 이 조건은 커넥터가 없는 장치에 관한 것이다. 도 3a의 제 1 채널포트(38)는 표 1에서 "하락 채널포트"로 표시하였다. 도 3a의 제 2 채널포트(40)는 "부가 채널포트"로 표시하였다.
일반 조건
피그테일 1m
파장 간격 100㎓ ITU 격자
중심파장 오프셋(하락 채널) ＜±0.04㎚
온도 민감도(4℃ 내지 50℃) ＜0.03㎚ 총 변위
편광 민감도 ＜0.04㎚
공용포트에서 하락 채널포트까지의 삽입손실 ＜1.5㏈
부가 채널포트에서 통과포트까지의 삽입손실 ＜1.5㏈
공용포트에서 통과포트까지의 삽입손실 ＜0.7㏈,선택된 채널 제외
대역폭 ±0.16㎚
대역폭
공용포트에서 통과포트까지(0.5㏈ 노치) ＜1.2㎚
하락 채널 1㏈ 대역폭 ＞0.35㎚
하락 채널 30㏈ 대역폭 ＜1.28㎚
누화
최인근 거부(rejection)(공용포트에서 하락 채널포트까지) ＞27㏈ 약 ±25㎓ ITU파장
다음 채널 거부 (공용포트에서 하락 채널포트까지) ＞40㏈
대역내 거부 (공용포트에서 통과포트까지) ＞30㏈
리플
공용포트에서 통과포트까지 ＜0.5㏈ 최인근
공용포트에서 통과포트까지 ＜0.1㏈ 이외의 모두
공용포트에서 하락 채널포트까지 ＜0.5㏈ 대역내 리플
부가 채널포트에서 통과포트까지 ＜0.5㏈ 대역내 리플
소정의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치는 대체로 직선인 광학블록을 채용하되, 상기 광학블록은 당해 광학블록의 제 1 표면(예를 들어, 도 3a에서 광학블록(32)의 표면(50)에 해당함)과 상기 제 1 표면에 평행하게 이격된 대향면 사이에 가스 충진 광학 슬롯을 형성한다. 이와 같은 실시예에서, 상기 공용포트는 제 1 표면에 존재하며, 상기 채널포트중 적어도 하나는 대향면에 존재한다. 바람직하게, 공용포트와 제 2 채널포트는 제 1 표면에서 이격된 위치에 존재하는 반면, 제 1 채널포트와 통과포트는 제 2 표면에서 이격된 위치에 존재한다. 지그재그형 다중 되튐 연장 빔 광경로가 상기 광학블록내부의 진공, 공기 또는 기타 다른 가스를 통과하도록, 선택적 투과율을 갖는 상기 2개의 채널포트의 필터 엘리먼트(및 선택적으로, 고반사 미러 엘리먼트)가 상기 광학블록에 설치될 수 있다. 특히, 상기 연장 빔이 광학블록내부의 지그재그형 다중 되튐 광경로를 따라 진공, 공기 또는 기타 다른 가스만을 통과하도록, 적당한 필터 엘리먼트가 상기 광학 슬롯에 걸치거나 광학블록 기판에 켄틸레버식으로 설치될 수 있다. 이는 "경로상의 에폭시"와 관련한 문제점을 해소하는 것으로, 특히 고형 광학블록의 이웃면과 필터 엘리먼트 사이의 에폭시 필름 또는 기타 다른 접착성 계면으로 신호를 통과시킬 때 발생할 수 있는 신호 감손의 문제점을 해소한 것이다. 전술한 바와 같은 가스 충진 광학 슬롯이 형성된 광학블록에 대한 보충 설명은 스코비의 미국 특허 출원번호 제08/800,963호에 개시되어 있다.
부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치의 선택적인 바람직한 실시예가 도 3b에 도시되어 있다. 도 3b의 광학 멀티플렉싱 장치는 전술한 도 3a와 유사하며, 도 3a 및 도 3b에서 동일한 구성요소에는 동일한 부호와 번호를 사용하였다. 도 3b의 광학 멀티플렉싱 장치(130)는 제 1 광학블록(132)과 제 1 광학블록(132)에 광학적으로 연결된 제 2 광학블록(232)을 포함하는 것을 알 수 있다. 지그재그형 다중 되튐 연장 빔 광경로(34')는 공용포트(36)로부터 제 1 채널포트(38)를 거쳐 출력포트(140)까지 연장된다. 상기 출력포트(140)에서, 빔은 시준기(234)에 의해 섬유 광학 도파관(134)으로 집중된다. 섬유 광학 라인(134)의 제 2 단부의 시준기(334)는 광학블록(232)의 출력포트(240)에 광학적으로 연결된다. 시준기(334)로부터 광학블록(232)로 전송된 다중 채널 빛은 (연장 빔 광경로(34')의 연장과 같이) 연장 빔 광경로(434)를 따라 제 2 채널포트(40)를 거쳐 통과포트(42)로 전송된다. 도 3a의 실시예와 관련하여 전술한 작동원리와 유사하게, 광경로(34')를 따라가는 멀티플렉스된 빛 신호의 하나 또는 그 이상의 채널이 제 1 채널포트(38)에서 추출된다. 특히, 채널포트(38)은 필터 엘리먼트(48)와 포스트 필터 엘리먼트(54)를 통과한 빛을 지선(58)에 집중시키는 시준기(56)를 포함하는 것을 알 수 있다. 나머지 채널, 즉 제 1 채널포트(38)의 대역내에 존재하지 않는 파장은 필터 엘리먼트(48)에 의해 광경로(34')를 따라 출력포트(140)로 반사되어지되, 선택적으로, 상기 출력포트는 파장 비선택성이 되도록 필터가 설치되지 않는다. 멀티플렉싱 장치(130)의 제 2 광학블록(232)내에서 광경로(434)를 따라 계속 전송된 빛은 채널포트(40)에서 통과포트(42)로 반사된다. 도 3a의 실시예와 관련하여 전술한 바와 같이, 제 1 채널포트(38)로부터 대역내 파장의 잔류반사는 제 2 채널포트(40)의 필터 엘리먼트(60)에 의해 전송됨으로써, 신호 분리를 향상시키게 된다. 제 2 채널포트(40)의 시준기(62)는 도 3a의 실시예와 관련하여 전술한 방식에 따라 대체 채널 신호를 지선(64)으로부터 멀티플렉스된 빛으로 전송하는데 사용될 수 있다.
선택적인 바람직한 실시예가 도 4에 도시되어 있으며, 이는 섬유 광학 원거리통신 시스템 간선의 다중 채널 다중 파장 분할 멀티플렉스 신호로부터 단일 채널을 제거하고, 이 채널을 상이한 페이로드 또는 정보와 함께 재주입하는 4포트 부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치를 포함한다. 특히, 도 4의 부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치(70)는 섬유 광학 원거리통신 시스템의 간선(76)에 광학적으로 연결된 시준기(74)로부터 다중 채널 신호를 수신하는 공용포트(72)를 포함함을 알 수 있다. 일반적으로, 간선(76)은 섬유 광학 라인 또는 기타 다른 도파관을 포함하며, 가장 바람직하게, 섬유 광학 라인은 단일 모드 섬유("SMF")로 이루어진다. 도 4의 실시예에서, 상기 시준기(74)는 공용포트로부터 광학 필터 엘리먼트(82)의 제 1 위치의 제 1 채널포트(80)까지 연장된 광경로(78)를 따라 빔을 전송하기 위해 정렬된다는 점이 중요한 특징이다. 필터 엘리먼트(82)의 대역내에 존재하지 않는 파장은 광경로(78)를 따라 제 2 필터 엘리먼트(86)의 제 1 위치의 제 2 채널포트(89)로 반사된다. 특히, 상기 광경로(78)는 제 2 채널포트(89)로부터 제 1 필터 엘리먼트(82)의 제 2 위치(88)로 다시 전송되어, 이 위치로부터 제 2 필터 엘리먼트(86)의 제 2 위치(90)로 전송된다. 상기 광경로(78)는 필터가 장착되지 않은 나머지 포트(92)를 통과하여, 간선(76)의 하류 부분(96)에 광학적으로 연결된 시준기(94)에 의해 수신된다.
도 3a의 실시예와 관련하여 전술한 바와 같이, 지선(98)은 포스트 필터(100)를 포함하는 채널포트(80)를 통과한 하락 채널을 반송한다. 공급 지선(102)은 하락 채널과 동일한 파장 소범위의 신규한 신호를 반송한다. 상기 신규한 신호는 제 1 채널포트(80)에서 추출되지 않은 다중 채널 신호중 나머지와 멀티플렉스되도록 채널포트(90)로 재주입된다. 바람직하게, 필터 엘리먼트(82)(86)(100)는 도 3a의 실시예와 대체로 동일한 광학 투과율 및 반사율을 갖는다. 그러나, 빛의 각도는 도 4의 실시예에서 더 작은데, 그 이유는 연장 빔이 필터 엘리먼트에서 4개의 되튐 포인트를 갖기 때문이다. 이와 같이 작은 각도는 광학블록의 크기와 시준기의 배치에 의해 구현된다. 본 발명의 큰 장점은 필터 엘리먼트의 추가적 반사 되튐에 의해 구현됨을 전술한 설명으로부터 알 수 있을 것이다. 특히, 광학블록의 광경로를 따라 추가적 반사 포인트에 의해 향상된 신호 분리가 이루어진다. 특히, 추가적 되튐은 하락 필터에 향상된 유효 FOM을 제공한다. 따라서, 상기 필터의 반사도가 낮을지라도, 4회 되튐 장치이기 때문에, 전술한 바와 같이, 도 4의 실시예에서 -7.5㏈ 필터를 이용하여 -30㏈ 장치(이는 -30㏈ 노치 깊이를 가진 장치, 즉 -30㏈ 신호 분리를 가진 장치를 의미함)를 만들게 된다. -10㏈ 필터를 이용하면 -40㏈ 장치를 만들게 된다. 따라서, 평행한 대향면 사이에 가스 충진 광학 슬롯을 형성한 광학블록을 채용한 전술한 실시예의 장점은 본 발명의 증가된 유효 FOM이 작은 크기의 부가/하락 멀티플렉싱 장치에서 구현될 수 있다는 점이다. 하락된 채널의 나머지 신호는 광학 슬롯내에 형성된 지그재그형 다중 되튐 연장 빔 광경로의 수회 되튐에 의해 줄어든다.
필터 엘리먼트(82)는 제 1 및 제 2 위치에 별도의 필터부재를 포함할 수 있고, 또한, 필터 엘리먼트(86)는 제 1 및 제 2 위치에 별도의 필터 부재를 포함할 수 있음을 당업자는 알 수 있다. 그러나, 제 1 필터 엘리먼트의 제 1 및 제 2 위치는 광학블록에 설치된 제 1 단일 필터부재상에 이격되어 위치됨이 더욱 바람직하다. 이와 유사하게, 바람직하게, 제 2 필터 엘리먼트의 제 1 및 제 2 위치는 광학블록의 대향면에 설치된 단일 필터부재상에 이격되어 위치됨이 바람직하다. 이와 같은 단일 필터부재는 장치의 조립에 따른 비용과 복잡성을 줄이기 때문에 유리하다. 특히, 4개의 필터부재를 광학블록상에서 각각의 면에 2개씩 선택하고 정렬시키는 것보다 2개의 필터부재를 광학블록상에서 각각의 면에 1개씩 선택하고 정렬시키는 것이 쉽다. 필터 엘리먼트의 선택은 필터부재의 "조립(kitting)"을 포함한다. 필터부재의 조립은 부가/하락될 채널의 특정 중심파장으로부터 거의 동일한 양만큼 각각 변하는 필터부재 세트를 주어진 장치에 대해 선정하는 것을 포함한다. 이러한 편심을 보상하기 위한 장치 조절용 수단은 각각의 필터부재보다는 전체적으로 장치에 더 용이하게 설치된다. 그러나, 전체적으로 장치를 보상하는데 있어서, 각각의 필터부재는 동일한 방향 및 거의 동일한 양으로 조절된다. 따라서, 균일한 보정이 모든 필터부재에 유용하게 적용될 수 있도록 조립이 필요하다.
도 3a의 실시예와 관하여, 바람직하게, 도 4의 부가/하락 광학 필터 엘리먼트는 정사각 대역내 파장 소범위를 가진 협대역 공동 필터를 채용한다. 적당한 필터가 상용될 수 있다. 바람직하게, 상기 필터는 공동 필터로 약칭되는 패브리 패로 공동 필터로 당업계에 널리 알려진 형태인 절연성 다중 공동, 가장 바람직하게는 3개의 공동을 가진 필름 적층 피막이다. 문제의 광학 파장에 대한 반사체를 형성하는 2개의 절연성 박막 적층은 더 두꺼운 공동층에 의해 분할된다. 이 구조는 1회 또는 그 이상 반복됨으로써, 차단성과 대역내 투과 평활도가 향상 및 증가된 필터를 제조하게 된다. 이에 따른 실효과는 대역내 빛은 투과되고 대역외 빛은 반사되는 협대역 투과 필터를 제조하는 것이다. 또한, 이색 필터(dichroic filter)가 사용될 수 있다. 이와 같이 향상된 필터 성능은 광학 멀티플렉싱 장치를 채용한 섬유 광학 원거리통신에 상업적으로 수용가능한 조밀 채널 파장 분할 멀티플렉싱을 제공한다. 다중 공동 간섭 필터는 전술한 적층술을 사용하여 조밀하고 안정적인 금속 산화물 필름 적층으로 제조될 수 있다. 바람직한 실시예에서 이와 같은 필터는 1550㎚에서 우수한 열적 안정성과, 2㎚ 또는 심지어 1㎚로 작게 분할된 최협 대역폭을 갖는다. 안정적인 최협대역 필터가 1994년 7월자 SPIE 회보에 개시되어 있다. 예를 들어, 니오비아 및 실리카와 같은 금속 산화물의 적층으로 이루어진 고품질 간섭 필터가, 예를 들어 (미국, 뉴욕, 코닝에 소재한) 코닝 인코포레이티드사의 적당한 Pyrex(r) 광학 글라스 및 (독일, 마인쯔에 소재한) 스코트 글라스베르케사의 (BK1, BK3 및 BK7과 같은)BK 시리즈, SSK1, WG320 및 RG1000과 같은 광학 글라스, 용융 실리카 등 적당한 광학 기판상에 제조될 수 있다. 상기 필터는 예를 들어, 스코비 등의 미국 특허번호 제4,851,095호와 스코비의 미국 특허번호 제5,525,199호에 개시된 이온 보조 전자 빔 증착법, 이온 빔 스퍼터링 및 반응 자전관 스퍼터링과 같이 상업적으로 공지된 플라즈마 적층술로 제조될 수 있다. 이러한 피복법은 조밀하고 안정적인 적층 절연 광학 피막으로 이루어진 간섭 공동 필터를 제조할 수 있으며, 상기 필터는 필름 산란 및 흡수율이 낮을 뿐만 아니라 온도 변화와 주변 습도에 둔감하다. 또한, 적당한 필터가 펠리코리 등의 미국 특허 제4,957,371호에 개시되어 있다. 당업자는 본 명세서를 참고하면 적당한 선택적 필터 엘리먼트와 그 동등물을 알 수 있을 것이다.
도 4의 실시예에 따른 다중 반사 되튐의 장점이 도 5a 및 도 5b에 도시된 그래프에 나타나 있다. 도 5a는 원거리통신 시스템용 부가/하락 멀티플렉싱 장치의 일부분에 적당한 통상의 대역 통과 간섭 필터에 대한 다중 되튐의 반사 스펙트럼 응답을 나타낸다. 곡선(A)은 상기 대역 통과 필터에서 광학 신호의 1회 "되튐"에 대한 반사율에 해당한다. 대역내 신호에 대한 필터기능은 -30㏈에 도달하지 못함을 알 수 있다. 따라서, FOM 30/1 또는 FOM 30/0.5 값을 논할 수 없다. 곡선(B)은 상기 필터 엘리먼트에서 광학 신호의 2회 "되튐"에 해당한다. 수평 쇄선은 -30㏈을 나타낸다. 곡선(C)은 3회 되튐 시스템 또는 구성에 대한 더 향상된 결과를 나타낸다. -30㏈ 폭은 2회 되튐 곡선(B)보다 3회 되튐 곡선(C)이 더 큰 것을 볼 수 있다. -0.5㏈ 및 -1.0㏈ 곡선 폭도 표시되어 있다. 그래프 결과는 멀티플렉스 신호가 간선 또는 그 동등물로 복귀되기 전에 다중 필터 되튐을 채용한 본 명세서에 개시된 부가/하락 멀티플렉싱 장치에 의해 향상된, 즉 높은 유효 FOM이 구현됨을 나타낸다. 도 5b는 다중 되튐으로 구현된 향상된 유효 FOM을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 유효 FOM은 되튐의 수가 증가할수록 FOM 30/1, FOM 30/0.5 및 FOM 30/0.025이 모두 단순하게 증가하는 것으로 측정되었다.
각각 도 4의 실시예에 따른 부가/하락 광학 멀티플렉싱 장치를 포함하는 광학 멀티플렉싱 장치가 도 6에 도시되어 있다. 특히, 2개의 부가/하락 장치(110)(112)는 각각 하우징(116)으로 한정된 폐쇄공간(114)내부에 장착됨을 볼 수 있다. 선택적으로, 상기 하우징(116)은 폐쇄공간(114)을 용접밀봉한다. 다중 채널 파장 분할 멀티플렉스된 신호를 반송하는 섬유 광학 원거리통신 시스템의 간선(118)은 제 1 부가/하락 장치(110)의 공용포트와 연결된 시준기(122)까지 접근포트(120)를 통해 연장된다. 부가/하락 장치(110)에 의해 제 1 채널이 추출되어 접근포트(126)에서 하우징(116) 외부로 연장된 지선(124)으로 전송된다. 접근포트(129)를 통해 하우징(116)에 인입된 공급선(128)에 의해 반송되며 상기 추출된 신호와 파장 소범위가 동일한 대체 신호가 부가/하락 장치(110)의 제 2 채널포트에 주입된다. 공급선(128)으로부터 전송된 대체 신호를 포함하는 멀티플렉스된 신호는 섬유 광학 라인(130) 또는 기타 다른 도파관에 의해 부가/하락 장치(112)의 공용포트로 반송된다. 제 2 개별 채널이 부가/하락 장치(112)에 의해 추출되어 접근포트(136)를 통해 하우징(116) 외부로 연장된 지선(134)으로 전송된다. 접근포트(139)를 통해 하우징(116)에 인입된 공급선(138)에 의해 대체 신호가 반송되며, 상기 공급선은 대체 신호를 부가/하락 장치(112)의 제 2 채널포트에 주입하게 된다. 2개의 채널상에 하나의 대체 신호를 포함하는 멀티플렉스된 신호가 간선(118)의 하류 부분(140)에 의해 반송된다. 상기 선(140)은 접근포트(142)를 통해 하우징(116)을 통과한다. 다중 채널 멀티플렉스된 신호로부터 임의 갯수의 신호를 추출하고 추출된 각각의 채널에 대한 대체 신호를 주입하기 위하여, 추가적인 부가/하락 장치가 순차적으로, 선택적으로는 도 6의 실시예에 따른 하우징 내부에 채용될 수 있음을 당업자는 알 수 있을 것이다.
전술한 바람직한 실시예는 한정적이라기 보다는 예시적인 것이다. 본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않고 바람직한 실시예에 대한 다양한 변경과 변형이 이루어질 수 있음을 당업자는 알 수 있을 것이다. 하기된 청구항은 본 발명의 사상과 범위를 보호하기 위한 것이다.

Claims (27)

  1. 공용포트로부터 적어도 제 1 채널포트, 제 2 채널포트 및 통과포트까지 순차적인 광경로를 형성하는 필터 조립체를 포함하되, 상기 공용포트와 통과포트는 각각 적어도 소정 파장 범위를 투과시키고, 상기 제 1 채널포트는 공용포트의 파장범위내의 파장 소범위는 투과시키며 상기 파장범위내의 다른 파장은 반사시키는 제 1 광학 필터 엘리먼트를 포함하고, 상기 제 2 채널포트는 제 1 광학 필터 엘리먼트와 동일한 빛 투과성과 반사성을 가진 제 2 광학 필터 엘리먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉싱 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 공용포트로부터 적어도 제 1 채널포트, 제 2 채널포트 및 통과포트까지 순차적인 상기 광경로는 제 1 광학 필터 엘리먼트와 제 2 광학 필터 엘리먼트가 각각 장착되는 단일 광학블록내에 전체가 존재하는 지그재그형 다중 되튐 연장 빔 광경로인 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉싱 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 공용포트로부터 적어도 제 1 채널포트, 제 2 채널포트 및 통과포트까지 순차적인 상기 광경로는 (ⅰ) 제 1 채널포트를 가진 제 1 광학블록 내부의 제 1 연장 빔 광경로 세그먼트와, (ⅱ) 제 2 채널포트를 가진 제 2 광학블록 내부의 제 2 연장 빔 광경로 세그먼트, 및 (ⅲ) 상기 제 1 연장 빔 광경로 세그먼트를 제 2 연장 빔 광경로 세그먼트에 광학적으로 연결하는 도파관을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉싱 장치.
  4. 공용포트로부터 적어도 제 1 채널포트, 제 2 채널포트 및 통과포트까지 순차적인 지그재그형 다중 되튐 연장 빔 광경로를 형성하는 광학블록을 포함하되, 상기 공용포트와 통과포트는 각각 적어도 소정 파장 범위를 투과시키고, 상기 제 1 채널포트는 공용포트의 파장범위내의 파장 소범위는 투과시키며 상기 파장범위내의 다른 파장은 반사시키는 제 1 광학 필터 엘리먼트를 포함하고, 상기 제 2 채널포트는 제 1 광학 필터 엘리먼트와 동일한 빛 투과성과 반사성을 가진 제 2 광학 필터 엘리먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉싱 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 광학 필터 엘리먼트와 제 2 광학 필터 엘리먼트는 각각 다중 공동 간섭필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉싱 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 다중 공동 간섭필터는 각각 3 내지 5 공동필터인 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉싱 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 각각의 다중 공동 간섭필터는 -7.5㏈ 내지 -15㏈의 파장 소범위의 반사율을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉싱 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 광학블록은 파장 소범위에 적어도 -30 총분리를 제공하는 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉싱 장치.
  9. 제 4 항에 있어서, 상기 광학블록은 대체로 직선형이며, 당해 광학블록의 제 1 표면과 상기 제 1 표면에 평행하게 이격된 대향면 사이에 가스 충진 광학 슬롯을 형성하고, 상기 공용포트는 제 1 표면에 존재하며 채널포트중 적어도 하나는 대향면에 존재하는 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉싱 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 공용포트는 연장 빔을 공용포트를 통하여 제 1 채널포트까지 광학블록내부로 전송하기 위해 정렬된 제 1 시준기를 포함하고, 상기 제 1 채널포트는 제 1 필터 엘리먼트가 통과시킨 연장 빔을 수신하기 위해 정렬된 제 2 시준기를 더 포함하며, 상기 제 3 채널포트는 연장 빔을 제 2 채널포트까지 전송하기 위해 정렬된 제 3 시준기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉싱 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 통과포트는 나머지 포트가 통과시킨 연장 빔을 수신하기 위해 정렬된 제 4 시준기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉싱 장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 채널포트는 제 1 필터 엘리먼트와 제 2 시준기사이에 위치된 포스트 필터를 더 포함하되, 상기 포스트 필터는 제 1 필터 엘리먼트와 대체로 동일한 투과성을 가진 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉싱 장치.
  13. 제 4 항에 있어서, 상기 광학블록은 제 1 표면과 상기 제 1 표면에 평행하게 이격된 대향면을 갖되, 상기 공용포트는 제 1 표면에 존재하고, 제 1 채널포트는 대향면에 존재하며, 제 2 채널포트는 제 1 표면에 존재하고, 통과포트는 제 2 표면에 존재하며, 제 1 시준기는 통과포트 이전에 제 1 광학 필터 엘리먼트의 적어도 소정 제 1 위치, 제 2 광학 필터 엘리먼트의 제 1 위치, 제 1 광학 필터 엘리먼트의 제 2 위치 및 제 2 광학 필터 엘리먼트의 제 2 위치까지 순차적으로 공용포트를 통해 연장 빔을 전송하기 위해 정렬되고, 상기 제 2 위치는 제 1 위치와 대체로 동일한 빛 투과성 및 반사성을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉싱 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 광학 필터 엘리먼트의 제 1 및 제 2 위치는 광학블록의 제 2 표면에 설치된 제 1 단일 필터부재상에서 이격된 위치인 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉싱 장치.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 제 2 광학 필터 엘리먼트의 제 1 및 제 2 위치는 광학블록의 제 1 표면에 설치된 제 2 단일 필터부재상에서 이격된 위치인 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉싱 장치.
  16. 제 4 항에 있어서, 폐쇄 공간을 형성하는 하우징을 더 포함하고, 상기 하우징은 폐쇄 공간의 내부로부터 하우징의 외부로 다중 광학 도파관의 통로를 구비하며, 상기 광학블록은 상기 폐쇄 공간내부에 장착되는 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉싱 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 하우징은 폐쇄 공간을 용접밀봉하는 것을 특징으로 하는 광학 멀티플렉싱 장치.
  18. 공용포트로부터 적어도 제 1 채널포트, 제 2 채널포트 및 통과포트까지 순차적인 광경로를 형성하는 필터 조립체를 포함하되, 상기 공용포트와 통과포트는 각각 적어도 소정 파장 범위를 투과시키고, 상기 제 1 채널포트는 공용포트의 파장범위내의 파장 소범위는 투과시키며 상기 파장범위내의 다른 파장은 반사시키는 제 1 광학 필터 엘리먼트를 포함하고, 상기 제 2 채널포트는 제 1 광학 필터 엘리먼트와 동일한 빛 투과성과 반사성을 가진 제 2 광학 필터 엘리먼트를 포함하는 광학 멀티플렉싱 장치와;
    상기 공용포트에 광학적으로 연결되어 다중 채널 신홀르 반송하는 간선 도파관과;
    상기 제 1 채널포트에 광학적으로 연결된 수신선 도파관과;
    상기 제 2 채널포트에 광학적으로 연결된 추가 라인 도파관; 및
    상기 통과포트에 광학적으로 연결된 통과 간선 도파관을 조합적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 광학 원거리통신 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 간선 도파관, 수신선 도파관, 추가 라인 도파관 및 통과 간선 도파관은 각각 섬유 광학 라인이고, 상기 공용포트, 제 1 채널포트, 제 2 채널포트 및 통과포트는 각각 당해 포트를 통과한 빛을 집중시키기 위해 각 포트와 정렬된 시준기를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 광학 원거리통신 시스템.
  20. 파장 분할 멀티플렉싱을 채용하고,
    다중 채널 신호를 반송하는 섬유 광학 간선; 및
    공용포트로부터 제 1 채널포트, 제 2 채널포트 및 적어도 통과포트까지 지그재그형 다중 되튐 연장 빔 광경로를 형성하는 광학블록을 포함하되, 상기 공용포트와 통과포트는 각각 상기 간선에 의해 반송되는 다중 채널 신호를 투과시키는 광학블록을 포함하는 광학 멀티플렉싱 장치;를 포함하며,
    상기 제 1 채널포트는 공용포트를 통과한 적어도 하나의 채널 신호는 투과시키며 상기 공용포트를 통과한 다중 채널 신호는 반사시키는 제 1 광학 필터 엘리먼트를 포함하고,
    상기 제 2 채널포트는 제 1 광학 필터 엘리먼트와 동일한 빛 투과성을 가진 제 2 광학 필터 엘리먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 광학 원거리통신 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 제 1 채널포트와 제 2 채널포트는 대체로 단일 채널 신호를 투과시키는 것을 특징으로 하는 섬유 광학 원거리통신 시스템.
  22. 제 20 항에 있어서, 공용포트로부터 제 1 채널포트, 제 2 채널포트 및 적어도 통과포트까지 지그재그형 다중 되튐 연장 빔 광경로를 형성하는 광학블록을 각각 포함하되, 상기 공용포트와 통과포트는 각각 상기 간선에 의해 반송되는 다중 채널 신호를 각각 투과시키는 다중 추가 광학 멀티프렉싱 장치를 더 포함하고,
    상기 제 1 채널포트는 공용포트를 통과한 적어도 하나의 채널 신호는 투과시키며 상기 공용포트를 통과한 다중 채널 신호는 반사시키는 제 1 광학 필터 엘리먼트를 포함하고,
    상기 제 2 채널포트는 제 1 광학 필터 엘리먼트와 동일한 빛 투과성을 가진 제 2 광학 필터 엘리먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 광학 원거리통신 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 복수의 상기 광학 멀티플렉싱 장치는 각각 간선을 따라 순차적으로 존재하며, 서로 다른 채널 신호를 멀티플렉싱하는 것을 특징으로 하는 섬유 광학 원거리통신 시스템.
  24. 제 22 항에 있어서, 폐쇄 공간을 형성하는 하우징을 더 포함하고, 상기 광학멀티플렉싱 장치중 적어도 2개는 상기 폐쇄 공간내부에 장착되는 것을 특징으로 하는 섬유 광학 원거리통신 시스템.
  25. 공용포트로부터 적어도 제 1 채널포트, 제 2 채널포트 및 통과포트까지 순차적인 광경로를 형성하는 필터 조립체를 포함하되, 상기 공용포트와 통과포트는 각각 적어도 소정 파장 범위를 투과시키고, 상기 제 1 채널포트는 공용포트의 파장범위내의 파장 소범위는 투과시키며 상기 파장범위내의 다른 파장은 반사시키는 제 1 광학 필터 엘리먼트를 포함하고, 상기 제 2 채널포트는 제 1 광학 필터 엘리먼트와 동일한 빛 투과성과 반사성을 가진 제 2 광학 필터 엘리먼트를 포함하는 광학 멀티플렉싱 장치의 상기 공용포트에 소정 도파관으로부터 광학 다중 채널 신호를 전송하는 단계;
    상기 파장 소범위를 가진 채널 신호가 다중 채널 신호로부터 제 1 채널포트에서 제거되는 단계; 및
    동일한 파장 소범위를 가진 신규한 채널신호가 상기 다중 채널 신호에 제 2 채널포트에서 부가되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 신호 멀티플렉싱 방법.
  26. 공용포트로부터 제 1 채널포트의 제 1 광학 필터 엘리먼트, 제 2 채널포트의 제 2 광학 필터 엘리먼트, 제 1 광학 필터 엘리먼트의 제 2 위치 및 제 2 광학 필터 엘리먼트의 제 2 위치까지 다중 되튐 광경로를 형성하는 필터 조립체의 상기 공용포트에 소정 도파관으로부터 광학 다중 채널 신호를 전송한 다음 통과포트에서 상기 필터 조립체로부터 소정 도파관으로 전송하는 단계;
    선택된 파장 소범위를 가진 채널 신호가 다중 채널 신호로부터 제 1 채널포트에서 제거되는 단계; 및
    동일한 파장 소범위를 가진 신규한 채널 신호가 상기 다중 채널 신호에 제 2 채널포트에서 부가되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 신호 멀티플렉싱 방법.
  27. 제 1 표면과 상기 제 1 표면에 평행하게 이격된 대향면을 가지며, 제 1 표면의 공용포트로부터 대향면의 제 1 채널포트의 제 1 광학 필터 엘리먼트의 제 1 위치, 제 1 광학 필터 엘리먼트의 제 2 위치 및 제 2 광학 필터 엘리먼트의 제 2 위치까지 지그재그형 다중 되튐 연장 빔 광경로를 형성하는 광학블록의 상기 공용포트에 소정 도파관으로부터 시준기를 통해 연장 빔인 광학 다중 채널 신호를 전송한 다음 통과포트에서 상기 광학블록으로부터 소정 도파관으로 전송하는 단계;
    선택된 파장 소범위를 가진 채널 신호가 다중 채널 신호로부터 제 1 채널포트에서 제거되는 단계; 및
    동일한 파장 소범위를 가진 신규한 채널 신호가 상기 다중 채널 신호에 제 2 채널포트에서 부가되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 신호 멀티플렉싱 방법.
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