KR20010032529A - 공간 가변 필터 레이저 파장 모니터링/제어 - Google Patents

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KR20010032529A
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프란시스 엘. 레어드
스코트 버라우프스
아이리아 미어만
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레이저트론, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 입력 신호를 부호화한 광신호를 발생시키기 위해 상기 입력 신호에 응답하여 변조되는 레이저 다이오드를 가지는 피드백 제어 레이저 다이오드 통신 장치에 관한 것이다. 공간 가변 통과 대역 필터는 바람직하게는 레이저 다이오드 후면에서 발생되는 광신호의 적어도 일부를 수신하기 위해 배열되며, 필터링된 광신호를 검출하기 위해 적어도 하나의 검출기가 사용된다. 제어 회로는 피드백 제어를 제공하기 위해 검출기들의 적어도 하나의 응답에 기초한 레이저 다이오드의 파장을 제어한다. 이와같이, 상기 장치는 파장 분할 다중 시스템에서 볼 수 있는 조밀 채널 공간을 유지하기 위해 특히 적용 가능하다.

Description

공간 가변 필터 레이저 파장 모니터링/제어 {SPATIALLY VARIABLE FILTER LASER WAVELENGTH MONITORING/CONTROL}
새로운 광섬유 링크를 설치하지 않고 데이터 스루픗을 증가시키기 위해, 파장 분할 다중(WDM) 시스템이 제공된다. 이 시스템은 광섬유가 전달하는 스펙트럼의 넓은 부분을 액세스 하기 위해 반도체 레이저의 조정에 의존한다. 이것은 크기 정도에 의해 데이터 속도의 증가를 초래할 수 있다.
이 WDM시스템에서 채널 공간에 대한 표준은 공지되었다. 주파수 공간은 광 주파수에 대해 조밀하다. 대략 1.5마이크로미터(μm)에서 동작하는 레이저 다이오드에 대해서는 전형적으로 100 기가헤르쯔(GHz)이다; 이것은 대략 0.8나노미터(nm) 최소 파장 채널 공간으로 변형된다. 어떤 경우에 보다 조밀한 채널 슬롯을 가지는 새로운 표준이 생겨났다.
레이저 다이오드가 WDM 시스템의 다양한 채널에서 작동하기 위해 어떻게 조정되는지는 사용된 레이저 다이오드의 특정 타입에 의존한다. 분산된 피드백(DFB) 레이저 다이오드의 파장은 다이오드의 온도를 변화함으로써 조정된다. 온도 제어는 전형적으로 열-전기 냉각기를 가진 레이저 통신 모듈의 환경에서 수행된다. 이 장치는 어떤 의미로는 전기적으로 변조될 수 있는 방식으로 펠티어 효과를 사용해서 열을 추출한다. 파브리-페로(Fabry-Perot) 레이저는 그것의 온도를 제어함으로써 유사하게 조정된다. 분산된 브래그(DBR)레이저는 온도와 주입 전류에 의해 조정된다. 더 넓은 영역에서의 조정은 격자 주파수를 변화시키는 것과 같이 레이저 다이오드의 구조를 다양화함으로써 성취된다.
WDM시스템에서 적당한 채널 공간을 유지하기 위한 해결 방안이 제안되었다. 방안은 예를 들어 전형적으로 분산된 피드백 레이저에서 고유의 제조 가변성에 기인하여 정밀하게 공장 설비를 교정하고, 설치후 에이징과 환경 요인들로부터 파장의 이동을 위한 검출 및 조절하기 위해 WDM 모듈 파장의 수동 미세 조정해야 한다는 문제점이 있다.
본 발명은 레이저 다이오드 시스템에 대한 파장 피드백 제어 및 모니터링에 관한 것이다.
도 1은 발명에 대한 레이저 다이오드 통신 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 통신 장치에서 필터와 검출기 장치의 개략적 사시도이다.
도 3은 공간 가변 필터에 대한 공간 필터 위치의 함수로서 중심파장 통과대역의 그래프이다.
도 4는 임의의 위치 X0에서 공간 가변 필터에 대한 파장의 함수로서 전송된 광 파워의 그래프이다.
도 5는 레이저 다이오드로 부터의 광 신호의 함수로서 검출기의 응답 그래프이다.
도 6은 파장 분할 다중 레이저 다이오드 통신 장치에서 채널 서브 시스템으로서 레이저 다이오드 통신 장치의 실시를 설명하는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이저 다이오드 통신장치의 블록도이다.
도 8은 통신장치의 제 2 실시예에서 검출기와 공간 가변 필터 사이의 배열을 나타내는 평면도이다.
도 9는 반사형 공간 가변 필터를 사용하는 다른 실시를 도시한 개략적인 블록도이다.
도 10은 특정 파장 로킹 동작을 위한 선형적으로 변동하는 필터인 노치를 가진 반도체 증폭기를 사용하는 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 11은 공간 가변 필터가 모듈내의 엑추에이터를 사용해서 조정 가능한 개략적인 사시도이다.
본 발명은 레이저 다이오드 시스템에 대한 파장 피드백 제어 및 모니터링에 관한 것이다. 이와같이 본 발명은 WDM 시스템에 기초한 조밀한 채널 공간을 유지하는데 특히 적용 가능하다. 본 발명은 레이저 다이오드의 파장을 결정 또는 모니터링하기 위해 공간 가변 필터에 의존한다는 점에서 특징이 있다. 이런 종류의 광섬유는 소형이고 조정가능한 성질에 기초한 특정한 장점을 제공하며, 그리고 소형의 잘 조절된 모듈의 WDM 장치들의 실행을 용이하게 한다.
일반적으로 일 특징에 따르면 본 발명은 피드백 제어되는 레이저 통신장치를 제공한다. 보통, 이 장치는 광신호를 발생시키기 위하여 입력신호에 응답하여 변조되는 레이저 다이오드 또는 레이저 증폭기를 포함하며, 입력신호를 부호 화한다. 하지만 공간 가변 필터는 적어도 레이저 장치에의해 발생하는 광신호의 적어도 일부를 수신하기 위해 배열되며, 이러한 필터링된 광신호를 검출하기 위하여 검출기가 사용될 수 있다. 모니터링 및 제어회로는 파장을 결정하고 잠재적으로 피드백 제어를 제공하기 위해 검출기의 응답을 사용한다.
바람직한 실시예에서, 공간 가변 필터는 공간적으로 변화하는 통과 대역을 가진다. 택일적으로 전송 또는 반사 필터와 마찬가지로 공간 가변 저역통과, 고역통과, 또는 좁은 대역 노치 필터는 대체될 수 있다.
더욱이 검출기는 엄밀하게는 필요하지 않다. 가변 필터부재는 조정 가능한 좁은 주파수 동작을 위해 증폭기내에 좁은 주파수 피드백을 제공하는데 사용될 수 있다.
또한 바람직한 실시예에서, 공간 가변 필터와 적어도 하나의 검출기는 레이저 다이오드 또는 증폭기의 후면에서 나오는 광을 필터링하고 검출하기 위해 배열된다. 이런한 방법으로, 장치의 총 사용 가능한 파워 출력은 다이오드의 경우 자유 후면 광에 의존하여 감소되지 않는다. 그러나 다른 실시예에서는, 전면에서 나오는 광은 부분적으로 또는 주기적으로 또는 공장 설비 교정동안 샘플링 될 수 있다.
제 1 실시예에서, 적어도 두 개의 검출기가 실제로 사용된다. 이 구성은 장치에 대한 할당된 중심 파장의 상하의 광의 검출을 각각 가능하게 한다. 제어회로는 검출기의 응답의 크기들 사이에 소정의 관계를 유지하기 위해 레이저 다이오드의 파장을 조정한다. 게다가 레이저 다이오드의 파워 출력은 검출기의 결합된 응답에 따라 변조되거나 제어될 수 있다.
이 실시예는 장치를 제조하는데 있어 어떤 편리함과 융통성을 제공한다. 두 검출기의 배치는 필터 출력에서 응답 크로스오버 포인트를 결정 할 것이다. 크로스오버 파장의 위치는 응답은 증가하고 크로스오버 파장은 변하도록 어느 하나의 검출기를 다른 검출기에 대하여 이동시키거나 또는 응답은 증가하지만 크로스오버 파장은 일정하도록 두 검출기를 중앙점에 대해 동일하게 이동시킴으로써 조절된다.
그러나, 두 검출기는 필수적인 것은 아니다. 제 2 실시예에서는, 하나의 검출기가 공간 가변 필터에 대하여 배열되어있다. 따라서 그것의 활성 영역은 필터에 대해 공간적으로 변화한다. 파장은 검출기로부터 소정의 응답을 유지하기 위해 제어된다.
다른 단일 검출기 실시예에서, 선형 전하 결합장치가 사용된다. 각 엘리먼트는 단일 파장 저장소를 나타낸다.
다른 특징에 따르면, 본 발명은 복수의 채널 시스템을 포함하는 파장 분할 다중 레이저 통신 장치를 특징으로 한다. 각 서브 시스템은 파장 피드백 제어 구성에서 공간 가변 필터를 사용한다.
시스템의 다른 실시예에서는, 공간 가변 필터가 서브 시스템 사이에 공유되어서 하나의 공간 가변 필터가 복수의 서브 시스템에 사용되어 진다. 게다가, 전하 결합 장치와 같은 검출기 어레이는 복수의 서브 시스템의 제어 구성에 사용될 수 있다.
일반적으로, 다른 특징에 따르면, 본 발명은 공간 가변 필터를 사용하는 레이저 다이오드 통신 장치를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 부가적으로, 이 필터는 파장 분할 다중된 광통신 시스템을 교정하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 상기 및 다른 특징들은 첨부 도면을 참조로 상세히 설명되고 청구 범위 항에서 강조될 것이다. 본 발명을 구현하는 특정 방법 및 장치는 제한되지 않고 설명을 통해 도시될 것이다. 본 발명의 원리와 특징은 다양하고 많은 실시예에서 발명의 범위에서 벗어나지 않고 사용될 것이다.
도 1은 레이저 다이오드 통신 장치(100)의 블록도로 발명의 원리에 따라 구성되었다. 이 장치에서 레이저 다이오드(110)는 정면, 부분적으로 또는 반사하지 않는 면(114)에서 광신호(112)를 발생한다. 일 실시예에서, 레이저 다이오드는 1.5 마이크로미터(μm)근처의 범위에서 조정 가능한 분산피드백 레이저이다.
정보는 정보신호(118)에 응답하여 레이저 다이오드의 주입전류를 변조함으로써 광신호(112)로 부호화된다. 특히, 전형적으로 통신장치(100)의 외부에 있는 주입전류 제어기(116)는 장치(100)로부터 정보신호(118)및 피드백 파워 에러 신호(120)를 수신한다. 제어기(116)는 레이저 다이오드(110)의 주입 전류를 변조시킴으로써 정보신호를 부호화하고 공칭의 소정의 출력 광파워를 유지하여 레이저 다이오드의 손상 임계치와 사용자 설계 지정치를 일치시킨다.
그러나, 본 발명은 또한 다른 변조된 레이저 광 시스템에도 적용된다는 것을 주지해야한다. 예를 들면 다른 실시예에서, 레이저는 레이저 다이오드와 이산 변조기로 대체될 수 있다. 전형적으로, 이러한 시스템에서는, 레이저는 변조기에 제공되는 정보신호를 가진 cw 모드에서 공칭적으로 동작한다.
광신호(112)는 전형적으로 통신장치(100) 외부 또는 섬유 접속용 동선(fiber pigtail)으로서 접속되는 광섬유(10)를 통해 전송된다. 조준 렌즈(122)와 결합 렌즈(126)는 전형적인 실시예에서 전송을 위해 광섬유로 광신호(112)를 결합하는데 사용된다. 전형적으로 두 개의 편광자와 삽입된 패러데이 회전자로 구성된 광절연기(124)는 절연을 제공하는 데 사용된다. 그러나, 택일적으로 다른 결합 시스템이 사용될 수 있다. 섬유 접속용 동선 엔드페이스(end face)는 의도된 적용에 따라, 별도의 편광자/회전자/절연기를 가지거나 가지지 않고 사용될 수 있다.
또한 통상적으로 레이저 다이오드(110)의 온도는 열-전기 냉각기(128)에의해 제어된다. 이런 장치들은 광신호(112)에 대해 일정하고 제어된 작동 온도와 안정된 파장을 유지하기 위해 레이저 다이오드로부터 열을 추출하거나 또는 레이저 다이오드에 열을 가하는 데 사용된다. 서미스터(130)는 레이저 다이오드(110)의 온도를 검출하는데 사용된다. 그것은 레이저 다이오드를 가열 또는 냉각시키기 위한 열-전기 냉각기(128)의 작동을 조절하기 위해 파장 에러 신호와 온도신호를 둘 다 사용하는 온도 제어 회로(131)에 의해 수신되는 온도신호를 발생시킨다. 파워-업 간격동안, 레이저 다이오드의 파장은 검출기 구성(140,142)의 포착 영역 안으로 떨어지도록 조정된다. 정상 작동 동안 온도 제어 회로(131)는 목표한 파장을 트랙킹하기 위해 열-전기 냉각기(128)를 제어한다. 그러나, 이 동작 동안, 서미스터는 온도가 최고 및 최저 임계점을 초과하여 레이저 다이오드 또는 다른 회로가 손상 될 수 있는 것을 방지하게 하기 위해 모니터링된다.
본 발명에 따르면 광신호(132)의 적어도 일부는 레이저 다이오드 동작의 순시 파장을 검출하기 위해 모니터링된다. 설명된 예에서, 광신호는 레이저 다이오드(110)의 반사면(132)인 후면에서 여기하는 광을 검출함으로써 쉽게 샘플링된다. 바람직한 실시예에서, 광신호의 샘플링된 부분(132)은 조준 렌즈(136)를 통과하게 된다. 여기서, 샘플링된 광은 공간 가변 필터(138)에 의해 필터링된다. 바람직한 실시예에서, 필터(138)는 필터의 면을 가로질러 x 방향으로 선형적으로 변하는 통과대역을 가지는 선형적으로 변동하는 필터로 구성된다.
이 실시예에서, 두 개의 검출기 즉, 검출기(140)과 검출기(142)는 필터(138)상의 두 개의 다른 위치들을 통해 필터링된 광신호를 검출한다. 각각의 검출기들의 응답 지시는 파장 및 파워 에러 신호 회로(144)에 제공된다. 이 회로는 온도 제어 회로(131)를 거쳐 열-전기 냉각기(128)를 제어하기 위해 전형적으로 검출기A(140)와 검출기B(142)의 응답 차에 기초해서 파장 에러 신호(145)를 발생한다. 회로(144)는 또한 장치의 외부에 있는 사용자에게 이용가능하며 주입 전류 제어기(116)에 의해 사용되는 파워 에러 신호를 발생시킨다. 파워 에러 신호(120)는 바람직하게는 검출기들(140,142)의 조합된 응답에 기초한다.
도 2는 공간 가변 필터(138)와 검출기들(140,142)의 배열을 도시한다. 특히, 레이저 다이오드(110)의 후면에서 나오는 광(132)은 하나의, 단일한 공간 가변 필터(138)상에 특히 타원형의 조명 영역(150)을 형성하기 위해 조준 렌즈를 통과한다. 검출기들(140,142)은 필터(138) 뒤에 나란히 배열된다. 바람직한 실시예에서, 필터는 길이가 대략 500 마이크로미터이고 그것의 면을 가로지르는 파장에서 0.8마이크로미터의 이동을 제공한다.
도 3은 공간 가변필터위의 공간 위치 X 의 함수로서 중심 주파수 통과 대역의 그래프이다. 필터에 대한 중심 주파수 통과 대역은 필터상의 공간 위치에 의존한다. 설명된 예에서, 통과대역은 필터를 가로지르는 공간위치에서의 증가에 대해 파장을 증가시킨다.
도 4는 파장의 함수로서 전송된 광 파워를 도시하는 전형적인 통과대역을 설명한다. 필터 위의 주어진 위치 X0에서 필터의 통과대역 λ(X0)에 대한 특정 중심 주파수가 있다. 필터는 또한 비교적 일정한 한정된 통과대역 폭(B)을 가진다. 이 통과대역은 필터의 소정의 위치에서 전송된 광의 파장들을 한정한다. 특히 실질적으로 λ(X0)-0.5B 와 λ(X0)+0.5B 사이의 광이 공간 위치 X0에서 전송된다.
도 5는 검출기A(140)와 검출기B(142)가 필터(138)에 대한 배치에 기인하여 반응하는 스펙트럼을 도시한다. 특히 검출기A(140)는 공간 가변 필터(138)의 앞에 위치되어, 파장 λA주위에 중심을 둔 통과대역을 갖는다. 검출기B(142)는 필터(138)의 다른 부분 앞에 위치되어 파장 λB주위에 중심한 통과대역에 응답한다. 바람직한 실시예의 제어 구성에서, 통신장치(100)의 할당된 파장은 λn 이고 특정 실시에서는 λB와 λA의 중간이다. 그 결과, 파장과 파워 에러 회로(144)는 다이오드 파장을 제어하기 위해 파장 에러 신호를 발생시키며, 이것은 설명한 실시예에서 열-전기 냉각기(128)를 통해 달성된다. 검출기들(140,142)의 응답은 균형을 이루고 그로 인해 λn에서 레이저 다이오드의 파장을 유지하기 위해 피드백 제어를 제공한다.
이 실시예에서의 구성은 제조에 특별한 용이함과 융통성을 준다. 두 검출기의 배치는 필터 출력에서 응답 크로스오버 포인트를 결정할 것이다. 크로스오버 포인트에서 강도 m 인 응답과 교차 파장 λn의 위치 둘 다 검출기중 하나는 또다른 하나에 대하여 이동시킴으로써 조절될 수 있다. 이것은 응답 강도와 λn을 변화시킨다.
택일적으로, 두 검출기의 위치는 중앙점에 대하여 동일하게 이동될 수 있다. 응답은 검출기들이 각각 서로를 향하여 또는 서로에 대하여 멀리 이동되는지에 따라서 증가하거나 감소한다. 그러나 λn은 일정하다.
관련된 맥락에서, 검출기 쌍에 대하여 필터(138)가 움직이면, λA,λn, λB는 최초 검출기 셋업에 의해 제공되는 감도관계를 절충함이 없이 서로 다른 할당된 파장들을 수용하기 위해 변화된다. 이런 특징은 45-90, 또는 그 이상의 많은 채널을 가지는 WDM 시스템에 대한 레이저 유닛을 공급하는데 필요한 물품들에 대하여 특히 중요성을 갖는다. 일반적 모듈은 잠재 채널의 범위에 걸쳐 작동하도록 생산되어질 수 있다. 일반적으로 특수한 DFB 레이저는 예를 들어 12채널 이상으로 잠재적으로 조정될 수 있도록 생산되어질 수 있다. 이런 일반적 모듈은 비축된다. 특정 채널에 대한 모듈이 요구될 때, 그 채널을 커버하는 일반적 모듈이 선택되어지고 가변 필터는 모듈이 원하는 주파수에서 동작하도록 설치되고 조절되어 세팅된다.
도 6은 파장 분할 다중 모듈(200)에서 채널 서브 시스템으로서의 통신 장치(100)의 실시를 도시한다. 이러한 시스템에서 각 서브 시스템의 레이저 다이오드는 레이저 다이오드 기술의 조정 범위 내인 여러 가지 파장 λ1-λk에서 작동 할 수 있도록 제어된다. 예를들어 어떤 제안된 시스템에서, 레이저 다이오드의 공칭 중심 주파수는 100 기가헤르쯔의 최저 채널 간격으로 195.9 에서 191.7 테라헤르쯔(THz)까지의 범위에 있다. 상응하는 파장 중심은 대략 0.8나노미터 간격으로 1530.33에서 1563.86 나노미터(nm)에 걸쳐있다. 그런 시스템에서는, 다수의 별도의 채널들은 동일한 단일 모드 광섬유(10)에서 운반되어지고, 이는 다중화되지 않은 시스템에 비해 섬유의 총 데이터 전송 비율에 광대한 증가를 가져온다.
장치들이 모듈(200)에서 함께 실시될 때, 어떤 구성부분은 서브 시스템(100)들 사이에 공유될 수도 있다. 예를 들어 각 서브 시스템에서 별도의 검출기들(140,142)은 어떤 실시에서는 모듈의 비용을 줄이기 위해 검출기 어레이 또는 전하 결합 장치(CCD)어레이로 대체된다. 게다가, 필터재료의 단일 스트립은 전체 모듈에 대체 사용된다. 각각의 특정 서브 시스템들은 스트립의 일부만을 액세스한다. 부가적으로, 파장 에러 신호 회로는 독립적으로 기능하는 회로로서 서브 시스템들 사이에 분배될 수 있으며, 또는 모든 서브 시스템들의 통합된 제어에 공유된 아날로그/디지털 제어기 회로가 공급될 수 있다.
도 7은 레이저 다이오드 통신 장치의 제 2 실시예의 블록도이다. 이 실시예는 하나의 검출기(143)를 사용한다는 점에서 다르다. 이 검출기(143)는 가변 필터(138)에 대하여 배열된다. 따라서 응답의 크기는 샘플링된 광신호(132)로부터의 파장이 변함에 따라 변한다.
도 8은 검출기(143)와 공간 가변 필터(138)의 블록도이다. 검출기(143) 그 자체, 또는 검출기에 대한 별도의 정지는 파장에 의한 작동을 제공하기 위해 필터의 공간적 가변 방향으로 형성된다. 예를 들어 레이저 다이오드(110)의 파장이 증가하면 필터(138)의 전송되는 부분은 양의 x 방향으로 이동한다. 양의 x 방향에서 필터(143)의 활성 영역은 주어진 파장에 보다 응답하기 쉽도록 증가한다. 그 결과 파장 에러 신호 회로(145)는 검출기의 응답이 소정의 레벨에서 유지되도록 열-전기 냉각기(128)를 변조시킨다. 설명한 예에서, 회로(145)는 파장 λn 을 트랙하기 위해 다이오드 온도를 변조시킨다.
도 7로 돌아가서, 검출기(143)가 쉽게 파워 제어에 사용될 수 없기 때문에, 파워 에러 신호(120)를 발생시키기 위해 별도의 파워 검출기(152)가 필요하다.
다른 실시예에서는, CCD 타입 검출기들이 사용된다. 특히 선형 타입인 CCD 엘리먼트들은 공간 가변 필터에서 가변성의 방향으로 연장되도록 배열된다. CCD의 각 엘리먼트는 별도의 파장 저장소를 나타낸다. 레이저 다이오드의 파장은 그때 각 저장소에서 검출된 강도 신호에서 소정의 관계를 유지하기 위해 제어된다.
비록 본 발명이 분산한 피드백 레이저들과 결합하여 사용하기 위해 설명되었지만, 다른 타입의 레이저 다이오드 장치 또는 다른 가변 파장 레이저에 넓게 적용할 수 있다. 예를 들어 파브리-페로(Fabry-Perot)레이저와 분산형 브래그 반사 레이저와 같은 온도 제어된 레이저 다이오드가 또한 사용될 수 도있다. 게다가, 공동 내 격자를 조절하므로써 조정되는 파장인 외부 공동 레이저는 다른 대안이다. 그러한 실시에서, 파장 에러 신호는 파장을 조정하기 위해 격자를 물리적으로 회전시키는, 특히 압전소자 같은 엑추에이팅 소자를 제어하는데 사용된다.
제 9도는 반사형 공간 가변필터를 사용하는 발명의 다른 실시예를 보여준다. 가변성의 중요성은 필터를 통해 전송되는 광 보다 반사되는 광에 있다. 특히 레이저 다이오드의 후면에서 발산하는 광(132)은 렌즈(136)에 의해 조준된다. 이어 공간 가변 필터(138-1)에 의해 폴드 미러로서 재 지향된다. 어떤 배열에서는, 검출기A(140)와 검출기B(142)는 앞서 설명한 대로 파워 및 에러 신호를 공급하기 위해 광을 수신한다. 실시에 따라, 공간 가변 필터 재료(138-1)는 노치 선형 가변 필터이거나, 또는 선택적으로 저역 혹은 고역 또는 대역필터이다.
도 10은 조정 가능한 레이저 장치 구성에서 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 레이저 증폭기(110-2)는 레이저 다이오드를 대체한다. 증폭기(110-2)에서 발생하는 광(112)은 변조기(111)로 전송된다. 바람직한 실시예에서, 변조기는 코팅된, 부분적으로 반사하는 면을 가지며 그것은 공진기의 출력면을 정의한다. 증폭기(110-2)의 다른 단부로부터 여기되는 광(132)은 렌즈(136-2)에 의해 공간 가변필터(138-2)상에 포커싱된다. 특히 공간 가변필터(138-2)는 노치의 선형 가변 필터(NLVH)이다. 이것은 필터를 따라서 각 위치에서 좁은 주파수 대역에서만 반사적이다. 이런 반사 주파수는 필터의 전체 길이에 걸쳐 특히 선형적으로 공간 가변 된다. 실시예에서 증폭기(110-2)의 후면(134)에서 여기되는 광은 NLVF(138-2)상에 포커싱되거나 조준된다. 이것은 본질적으로 단일 주파수 레이저를 발생시키기 위해 증폭기(110-2)내에 좁은 대역폭 피드백을 발생시킨다. 그 결과, 레이저 증폭기는 이 반사한 파장 범위에서 로킹될 것이다.
이 설계의 한 이점은 파장의 모니터링과 제어가 용이하게 실행된다는 것이다. NLVF(138-2)뒤의 공간적으로 분리된 두 검출기(140,142)는 그들의 위치에 기인해서 다르게 작용할 것이기 때문에 제어 설계는 검출기A(140)와 검출기B(142)의 응답의 차 또는 차이에 기초한다. 이 시스템의 한 이점은 위상 보상기가 필요하지 않다는 것이며 파브리-패로 스타일 레이저에서는 일반적이다.
최종적으로 도 11은 전술한 실시예에 대한 변형예를 보여준다. 어떤 경우, 그것은 장치의 작동 주파수를 셋팅하기 위해 제조시에 공간 가변필터를 고정하는 것이 바람직하다. 이것은 설정-소거 방식과 유사하다. 택일적으로, 이 발명은 사용자에 의해 제조 후 조정 할 수있다. 특히 필터 엑추에이터(164)는 x축상을 따라 선형적으로 변동하는 필터(138)의 움직임 특히, 슬라이딩 이동을 허용하는 암(162)을 통해 공간 가변 필터재료(138)와 연결된다. 어떤 실시예에서, 엑추에이터(164)는 단순한 셋 스크류이고 그것의 상단부는 특히 모듈의 외부에 접근 가능하다. 택일적으로, 마이크로 일렉트릭컬 메카니컬 시스템 타입 엑추에이터(MEMS)는 개방 또는 폐쇄 루프 제어 구성에서 능동적이고 전자적으로 제어된 조정을 제공하기 위해, 스마트 필름, 메모리 메탈, 그리고 피에조-크리스탈(Piezo-crystal) 기반 시스템과 같이 다른 방법으로도 가능하다.
본 발명이 특히 바람직한 실시예를 참조하여 도시되고 설명되었지만, 첨부된 청구 범위에 의해 한정되는 바와 같이 발명의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 변화가 행해질 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해된 것이다. 이 당업자는 여기서 특별히 기술된 발명의 특정한 실시예에 대해 단지 틀에 박힌 실시보다는, 많은 등가의 실시를 사용하는 것을 인식하거나 확인할 수 있을 것이다. 그러한 등가의 실시는 청구항의 범위에서 포함되도록 의도되었다.

Claims (26)

  1. 피드백 제어 레이저 통신 장치에 있어서,
    광신호를 발생시키는 레이저 수단;
    상기 레이저 수단에 의해 발생되는 광신호의 적어도 일부를 수신하기 위해 배열된 공간 가변 필터 수단;
    상기 공간 가변 필터 수단에 의해 수신되고 필터링된 광신호의 일부를 검출하는 적어도 하나의 검출기; 및
    상기 레이저 수단의 파장을 제어하기 위해 상기 적어도 하나의 검출기의 응답을 이용하는 제어회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 필터는 공간적으로 변화하는 통과 대역을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 필터 및 상기 적어도 하나의 검출기는 상기 레이저 수단의 후면으로부터의 광을 필터링하고 검출하기 위해 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1 항 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 장치에 대해 각각 할당된 중심 파장의 위 아래의 광을 검출하기 위해 상기 공간 가변 필터 수단에 대해 배열된 적어도 두 개의 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제어 회로는 검출기들로 부터의 응답의 크기들 사이에 소정의 관계를 유지하기 위해 상기 레이저 수단의 파장을 조정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 4 항 또는 5 항에 있어서, 상기 레이저 수단의 파워 출력은 검출기들의 결합된 응답에 따라 변조되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 검출기는 그 활성 영역이 상기 필터와 함께 공간적으로 변동하도록 상기 공간 가변 필터에 대해 배열 되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 1 항 내지 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 모듈의 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 1 항 내지 8 항 중 어느 한 항 있어서, 상기 레이저 장치의 파장은 상기 레이저 장치의 온도를 제어함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 1 항 내지 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저 장치의 파장은 상기 레이저 장치의 공동 내 격자를 제어함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 1 항 내지 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출기는 선형 전하 결합 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 1 항 내지 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저 장치는 레이저 다이오드이며 정보 신호에 의해 변조되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 1 항 내지 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저 장치는 증폭기인 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 증폭기로부터의 출력을 진폭 변조시키는 변조기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 1 항 내지 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공간 가변 필터는 공간적으로 변화하는 전송 통과 대역을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터는 공간적으로 변화하는 반사 통과 대역을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 레이저 파장 모니터링 시스템에 있어서,
    광을 발생시키는 레이저 다이오드;
    상기 레이저 다이오드에 의해 발생되는 광의 적어도 일부를 수신하기 위해 배열된 공간 가변 필터;
    상기 공간 가변 필터에 의해 수신되고 필터링되는 광의 일부를 검출하는 검출기; 및
    상기 레이저 다이오드의 파장을 모니터링하기 위해 상기 검출기의 응답을 이용하는 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  18. 파장 분할 다중 레이저 통신 시스템에 있어서,
    복수의 채널 서브 시스템을 포함하는데, 상기 각각의 서브 시스템은,
    광신호를 발생시키기 위해 입력 신호에 응답하여 변조되는 레 이저 다이오드,
    상기 레이저 다이오드에 의해 발생되는 광신호의 적어도 일부 를 수신하기 위해서 배열된 공간 가변 필터, 및
    상기 공간 가변 필터에 의해 수신되거나 전송되는 광신호의 일부를 검출하는 적어도 하나의 검출기를 포함하며; 및
    상기 레이저 다이오드의 광신호의 파장을 제어하기 위해 상기 서브 시스템에서 상기 검출기의 응답을 이용하는 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 서브 시스템으로부터의 광신호는 단일 광섬유내에 결합되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 공간 가변 필터는 서브 시스템간에 공유되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  21. 제 18 항에 있어서, 상기 제어회로는 상기 각각의 다이오드에 대한 검출기로부터의 응답의 크기 사이의 소정의 관계를 유지하기 위해 상기 레이저 다이오드의 파장을 조정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  22. 레이저 통신 시스템을 제어하기 위한 방법에 있어서,
    광신호를 발생시키기 위해 입력신호에 응답하여 레이저 장치를 변조시키는 단계;
    공간 가변 필터를 가진 상기 레이저 장치에 의해 발생되는 광신호의 적어도 일부를 필터링하는 단계;
    상기 필터링된 광신호를 검출하는 단계; 및
    상기 필터링된 광신호에 응답하여 상기 레이저 장치의 파장을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 레이저 장치의 후면으로부터의 상기 광신호를 필터링하기 위한 공간 가변 필터를 배열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 레이저 시스템의 파장을 모니터링하기 위한 방법에 있어서,
    레이저를 변조함으로써 광을 발생시키는 단계;
    공간 가변 필터를 가진 상기 레이저에 의해 발생된 광의 적어도 일부를 필터링하는 단계;
    상기 필터링된 광을 검출하는 단계; 및
    상기 필터링된 광에 응답하여 레이저의 파장을 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 파장 분할 다중 광통신 시스템을 교정하기 위한 방법에 있어서,
    다른 파장들에서 변조된 광신호를 생성하는 채널 서브 시스템에 대한 모듈로 복수의 채널 서브 시스템을 설치하는 단계;
    공간 가변 필터를 가진 상기 채널 서브 시스템에 의해 발생되는 광신호의 적어도 일부를 필터링하는 단계; 및
    상기 필터링된 광신호에 응답하여 상기 채널 서브 시스템의 각각의 파장을 교정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 레이저 통신 장치에 있어서,
    증폭된 광을 발생시키는 레이저 증폭기;
    정보신호에 응답하여 광을 변조시키는 변조기; 및
    좁은 주파수 작동을 행하기 위해 상기 레이저 증폭기로 광을 피드백 하도록 배열된 노치 가변 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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