KR20020054333A - 광학적 파장 멀티플렉싱 디바이스와 ｗｄｍ 광통신 시스템 - Google Patents

Abstract

복수 M(M≥8)의 광 채널들(16)을 파장 멀티플렉싱하기 위하여, N(N≥M)개의 입력포트(208, 208')와 1개의 출력 포트 (223;254)를 가지고, 소정의 고유 손실을 가지고 트리 토폴로지에 따라 결합되는 적어도 3개의 광 커플러(202, 202', 205, 205', 207, 207', 206, 206', 213, 213', 217, 217', 225, 225', 231)을 포함하고, 상기 트리 토폴로지는 N개의 입력과 상기 입력포트(208, 208')에 해당하는 1개의 출력과 하나의 출력 포트(233;254)를 가지는 광 멀티플렉싱 디바이스(44;45)에 있어서,

(a) 상기 적어도 3개의 광 커플러(202, 202', 205, 205', 207, 207', 206, 206', 213, 213', 217, 217', 225, 225', 231) 각각의 고유 손실이 미리 결정되고,

(b) 상기 트리 토폴로지에서 상기 적어도 3개의 광 커플러(202, 202', 205, 205', 207, 207', 206, 206', 213, 213', 217, 217', 225, 225', 231)는 상기 트리 토폴로지에서 구성되어,

적어도 상기 복수 M의 광 채널들(16)은 상기 멀티플렉싱 디바이스(44;45)를 지나면서 서로 다르게 감쇠되도록 하는 것을 특징으로 하는 광 커플러 멀티플렉싱 디바이스(44;45).

인 라인(in-line) 섬유를 사용하는 시스템과 같은 WDM 시스템에 포함되면, 전송라인의 다른 채널 감쇠는 이퀄라이즈된다.

Description

광학적 파장 멀티플렉싱 디바이스와 ＷＤＭ 광통신 시스템{optical wavelength multiplexing device and WDM optical telecommunication system}

본 명세서와 청구의 범위에서의 표현에 있어서,

- '커플러의 고유 손실(intrinsic loss of a coupler)'은 광 커플러가 광 커플러를 통과하는 광 채널들 상에서 발생시키는 감쇠를 나타낸다.

- '평형 광 커플러'는 커플러를 통과하는 광 채널들 상에서 실질적으로 동일한 감쇠를 발생시키는 광 커플러를 나타낸다. 즉, 커플러를 통과하는 모든 채널에 대해 동일한 고유 손실을 가지는 광 커플러를 말한다.

- '비평형 광 커플러'는, 채널들이 커플러에 들어가는 입력포트에 따라서, 커플러를 통과하는 광 채널들에 대해 각각 다르게 감쇠하는 광 커플러를 나타낸다. 즉, 커플러를 통과하는 채널들에 대해 다른 고유 손실을 광 커플러를 말한다.

- 'Nx1 광 커플러'는 N개의 입력 포트 (N≥2)와 한 개의 출력 포트(또는 M(M≥2) 출력포트 중 단 1개만이 사용되는 경우)를 가지는 커플러를 나타낸다.

WDM 광통신 시스템에서, 채널마다 각기 다른 소정의 파장을 가지는 복수의광 신호는 파장 멀티플렉싱 디바이스에 의해 동일한 광 라인을 통해 전달된다. 전송되는 채널들은 디지털이거나 아날로그일 수 있다.

요즈음, 광통신 시스템에 있어서 N 채널을 파장 멀티플렉싱하기 위해 가장 흔히 쓰이는 파장 멀티플렉싱 디바이스는 Nx1 수동 평형 광 커플러( 예를 들면, 종래의 평면 광 커플러(planar optical coupler) 또는 혼합 광섬유 커플러(a fused optical fiber coupler))이다.

이 광 커플러는 광 채널들의 광 파워를 분배하여, 출력포트에는(또는 각 출력포트에는) 각 입력 채널의 전력의 N분의 1이 있다(즉, 이것은 비 파장 선택 광 커플러(non wavelength selective optical coupler)이다). 이것은 광 커플러를 들어가는 입력 채널의 수가 입력포트의 수보다 작을 때에도 사실이다.

따라서, 상기 Nx1 수동 평형 광 커플러에 의해 만들어진 멀티플렉싱 디바이스의 출력에서 각 채널의 전력은 인자 N에 의해 감쇠된다.

전송되는 채널들의 수가 점차 증가하고 있는(예를 들면 128 채널들까지) 현재 WDM 통신 시스템에 있어서, 이 멀티플렉싱 디바이스는 각 채널의 전송되는 전력이 매우 감쇠되어서 수신 터미널에서의 광신호 대 잡음 비(SNR)가 나빠지는 단점이 있다.

게다가, 전송되는 채널들의 비트율(bit rate)이 증가함에 따라 상기 광 SNR은 매우 중요시되고 있다. 실제로, 수신터미널에서의 필요한 광 SNR 레벨은 비트율과 함께 증가한다.

광 채널들에 의한 전력손실을 줄이기 위해, 위에서 언급된 수동 광 커플러이외의 광 파장 멀티플렉싱 디바이스가 연구되어 왔는데, 수동 어레이 도파관 그레이팅(passive arrayed waveguide grating) (AWG) 또는 US 5 867 291에서 설명된 마흐 젠더 디바이스(Mach Zehnder device)가 그 예이다.

더욱이, EP 0 887 963은 다중 채널 파장 멀티플렉스된 빛을 운반하는 공통 트렁크 라인에 광학적으로 결합된 다중 WDMs를 포함하는 광 멀티플렉싱 디바이스를 소개한다. 다중 WDMs는 트렁크 라인에서 병렬 ,직렬 또는 직병렬로 연결되어 다른 채널들 또는 파장 서브 레인지를 멀티플렉스한다. 이 명세서에서 소개된 WDM은 파장 선택 커플러이고, 다중반사(multi-bounce) 즉 광 블록을 통과하는 지그재그로 뻗어 가는 광선 경로를 규정하기 위하여 광 블록을 가지는 패브리-페롯(Fabry-Perot) 간섭 필터와 다른 반사형 구성요소를 포함한다.

그러나 위에서 언급된 디바이스들이 Nx1 수동 평형 광 커플러에 비해 전형적으로 손실이 적더라도, 이것들은 Nx1 수동 평형 광 커플러와 비교할 때 매우 비싸고 생산하기 복잡하다.

부가하여, 출원인은 WDM 통신 시스템에 있어서 채널 멀티플렉싱 이외에 수신 터미널에서 다른 광 채널간의 SNR과 광 전력의 이퀄라이즈도 매우 중요한 이슈라고 언급한다.

사실, 다른 광 채널들이 광 섬유 통신 링크를 따라 전파해 감에 따라, 여러 광 컴포넌트들(광 섬유를 포함하여)이 일정하지 않은 파장 종속(wavelength-dependent) 손실을 가진다는 사실 때문에 다른 광 채널들은 광 전력과 SNR면에서의 비평형이 축적된다.

더욱이, 광학적으로 증폭된 WDM 통신 시스템에 있어서, 수신된 전력과 광 SNR 에 있어서의 다른 채널간의 비평형은 또한 광 증폭기 때문이다. 사실, 에르븀이 도핑된(erbium-doped) 섬유 증폭기와 같은 광 증폭기는 일정하지 않은 파장 종속 이득을 가져서 각 채널은 다른 광 이득을 가진다.

축적된 전력과 광 SNR의 비평형은 3가지 방법으로 시스템의 성능을 심각히 제한할 수 있다. 첫째, 수신된 전력 비평형은 결국 수신기 다이내믹 레인지에 의해 허용되는 것을 초과할 수 있다. 둘째, 축적된 SNR 비평형은 필요한 레벨 밑으로 떨어지면서 임의의 파장에서 비트 오류율(BER)을 발생시킬 수 있다. 셋째, 수신된 신호의 최소 전력은 수신기 감도에 의해 요구되는 것(주어진 비트 전송 속도에서) 이하로 떨어질 수 있다. [Ozan K. Tonguz et al. , "Gain Equalization of EDFA Cascades", Journal of Lightwave Technology, vol. 15, No. 10, Ocrober 1997, pages 1832-1841].

일정하지 않은 파장 종속 이득의 문제를 해결하기 위하여, 프리엠퍼시스(pre-emphasis) 기술이 소개되었다(US 5 790 289, EP 0 918 405, US 5 225 922). 이 기술은 전송 터미널에서 채널의 상호 전력을 조정하여 수신 터미널에서 광 증폭기의 일정하지 않은 이득 스펙트럼 또는 광 채널들의 광 전력이나 SNR을 이퀄라이즈(equalize)하는 것이다.

더욱이, N. S. 베르가노 등(N. S. Bergano et al.) ("100Gb/s WDM Transmission of twenty 5Gb/s NRZ data channels over transoceanic distances using a gain flattened amplifier chain", ECOC '95, vol. 3, pages 967-970)은순환루프에서 20 파장 전송기와 1260 Km 이득 평탄 증폭기 체인을 사용하여 실시한 실험을 개시한다. 이 실험에서, 홀수와 짝수 파장들은 4x1, 6x1, 2x1 지향성(directional) 커플러들의 시리즈에서 따로 멀티플렉스되었다. 더욱이, 수신한 광 SNR을 이퀄라이즈하기 위해 전송기에서 광 프리엠퍼시스의 7dB가 필요했다.

그러나, 전형적으로 프리엠퍼시스는 전송터미널에서 채널들의 전력을 적당하게 감쇠시키기 위해 조정된 광 감쇠기에 의해 이루어진다.

그래서, 이런 프리엠퍼시스 기술을 사용하는 WDM 광통신 시스템에 있어서, 멀티플렉스 디바이스에 의해 감쇠되는 것을 제외하고는, 채널들의 광 전송 전력은 그것들의 상호 전력의 상기 조정 때문에 더욱 감쇠된다. 전송 터미널에서의 부가적 손실은 수신 터미널에서의 광 SNR을 나쁘게 한다.

따라서, 출원인은 많은 채널들을 가지는 WDM 광통신 시스템 의 전송 터미널에서 전력 손실을 줄일 수 있는 광 디바이스와 전송 터미널에서 손실이 줄어든 WDM 광통신 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 복수의 광 신호를 파장 멀티플렉싱하기 위한 광 디바이스와 이를 포함하는 WDM(파장 분할 멀티플렉싱) 광통신 시스템에 관한 것이다.

명세서에 첨부되어 명세서의 일부를 구성하는 도면은 본 발명을 기술하고, 기술과 함께 본 발명의 장점과 원리를 설명한다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 WDM 광통신 시스템의 체계적 다이어그램이다.

도2는 도1의 시스템의 1번째 터미널 사이트의 체계적 다이어그램이다.

도3은 도2의 1번째 터미널 사이트의 전송기 전력 증폭기 섹션의 체계적 다이어그램이다.

도4는 도1의 시스템의 광 라인 사이트의 체계적 다이어그램이다.

도5는 도1의 시스템의 2번째 터미널 사이트의 체계적 다이어그램이다.

도6은 도5의 2번째 터미널 사이트의 디멀티플렉싱 섹션의 체계적 다이어그램이다.

도7은 도1의 광통신 시스템 (1)에서 연결된 광 증폭기의 체인의, 도 5의 2번째 터미널사이트에서의 수신기 전치 증폭섹션의 출력에서 일정하지 않은 이득 스펙트럼의 체계적 다이어그램이다.

도8은 본 발명에 따른, 도 2의 1번째 터미널 사이트의 1번째 멀티플렉싱 디바이스의 실시예의 체계적 다이어그램이다.

도9는 도1의 시스템에서 얻어진 계단 프리엠퍼시스 커브와 부드러운 프리엠퍼시스 커브의 체계적 다이어그램이다.

도10은 본 발명에 따른, 도2의 1번째 터미널 사이트의 2번째 멀티플렉싱 디바이스의 1번째 실시예의 체계적 다이어그램이다.

도 11은 본 발명에 따른, 도2의 1번째 터미널 사이트의 2번째 멀티플렉싱 디바이스의 2번째 실시예의 체계적 다이어그램이다.

이것은, 복수 M(M≥8)의 광 채널들(16)을 파장 멀티플렉싱하기 위하여, N(N≥M)개의 입력포트(208,208′)와 1개의 출력 포트를 가지고, 소정의 고유 손실을 가지고 트리 토폴로지에 따라 결합되는 적어도 3개의 광 커플러를 포함하고, 상기 트리 토폴로지는 N개의 입력과 상기 입력포트에 해당하는 1개의 출력과 하나의 출력 포트를 가지는 광 멀티플렉싱 디바이스에 있어서,

(a) 상기 적어도 3개의 광 커플러 각각의 고유 손실은 미리 결정되고,

(b) 상기 적어도 3개의 광 커플러는 상기 트리 토폴로지에서 구성되어,

상기 복수 M의 광 채널들(16)이 멀티플렉스되는 동안에 소정의 프리엠퍼시스를 달성하기 위해 적어도 상기 복수 M의 광 채널들 중 적어도 2개는 상기 멀티플렉싱 디바이스를 지나면서 서로 다르게 감쇠되도록 하는 것을 특징으로 하는 광 커플러 멀티플렉싱 디바이스를 제공하기 위한 본 발명의 1번째 태양이다.

본 발명의 멀티플렉싱 디바이스는 상기 복수 M의 광 채널들 중 적어도 2개를 각각 다르게 감쇠시키기 위하여 디바이스가 그것들을 멀티플렉스시키는 동안에 광 커플러의 고유 손실을 적절하게 이용한다.

그래서, WDM 광통신 시스템에서, 채널 멀티플렉싱에 기인하는 그것들 외의 채널 상에서의 중요한 부가적 손실을 발생시키지 않고 채널 전력의 소정의 상호 감쇠(예를 들면 수신 터미널에서 광 전력 또는 채널들의 SNR을 이퀄라이징하기 위한)를 달성할 수 있게 한다.

실제로, 예를 들면, 본 발명의 디바이스는 WDM 통신 시스템의 전송터미널에서의 전술한 광 감쇠기의 사용의 필요성을 줄인다.

본 명세서와 청구의 범위에서의 표현에 있어서,

- "서로 다르게 감쇠된 채널들"은 채널들 사이에 감쇠의 차이는 적어도 1dB인 것을 나타내기 위해 사용된다. 상기 두 채널 사이의 감쇠 차이는 양호하게는 적어도 2dB, 더 양호하게는 적어도 3dB, 더더욱 양호하게는 적어도 3.5dB, 보다 더더욱 양호하게는 적어도 4dB, 그것보다 더더욱 양호하게는 적어도4 .5dB이다.

- "서로 다른 고유 손실을 가지는 커플러"는 커플러들 사이에 고유 감쇠 차이는 적어도 1dB인 것을 나타낸다. 커플러들에서의 고유 손실의 차이는 양호하게는 적어도 2dB, 더 양호하게는 적어도 3dB, 더더욱 양호하게는 적어도 3.5dB, 보다 더더욱 양호하게는 적어도 4dB, 그것보다 더더욱 양호하게는 적어도 4.5dB이다.

실시예에서, 상기 트리 토폴로지는 적어도 서로 3dB 차이나는 고유 손실을 가지는 광 커플러를 적어도 2개 가지는 1개의 입력 레벨을 가진다. 유익하게는 상기 최소 2개의 광 커플러의 고유 손실 차이는 적어도 3.5dB인 것이 좋다.

실시예에서, 상기 적어도 3개의 커플러 중에서 적어도 1개는 비 파장 선택 비평형 광 커플러(non wavelength selective unbalanced optical coupler)이다. 이 실시예에서, 상기 트리 토폴로지는 전형적으로 하나의 입력 레벨과 하나의 출력 레벨을 가진다. 양호하게는 상기 비 파장 선택 비평형 광 커플러는 상기 트리 토폴로지의 상기 출력 레벨에 위치한다.

실시예에서, 상기 적어도 3개의 광 커플러 중에서 적어도 1개는 비 파장 선택 광 커플러(non wavelength selective optical coupler)이고, 상기 적어도 3개의 광 커플러 중에서 적어도 하나는 파장 선택 광 커플러이다.

유익하게는 상기 트리 토폴로지는 하나의 입력레벨과 하나의 출력레벨을 가진다.

유익하게는 상기 입력 레벨에는 적어도 2개의 광 커플러가 있다. 전형적으로 상기 적어도 2개의 광 커플러는 2x1과 4x1 광 커플러들로 구성되는 그룹에서 선택된다. 양호하게는, 상기 적어도 2개의 커플러는 서로 다른 고유 손실을 가진다. 유익하게는, 상기 트리 토폴로지의 입력의 상기 적어도 2개의 커플러는 평형이다. 한변형에 의하면, 상기 적어도 2개의 광 커플러 중 적어도 하나는 비평형이다.

전형적으로 상기 트리 토폴로지의 상기 출력 레벨에는 하나의 광 커플러가 있다. 양호하게는 상기 하나의 출력 광 커플러는 2x1 광 커플러이다. 유익하게는, 이것은 비평형 광 커플러이다. 한 변형에 의하면 이것은 평형 광 커플러이다.

양호하게는, 상기 적어도 세 개의 광 커플러는 종래의 평면 광 커플러(planar optical coupler)와 혼합 광섬유 커플러(fused optical fiber coupler)로 구성되는 그룹에서 선택된다. 이것은 본 발명의 멀티플렉싱 디바이스가 매우 단순하고 저렴하게 생산되도록 한다.

적어도 두개의 채널(또는 채널들의 2 그룹)사이의 파장 차이가 4nm보다 클 때에는, 유익하게는 상기 적어도 3개의 광 커플러 중에서 적어도 하나는 상기 적어도 2개의 채널(또는 채널들의 2 그룹)을 결합하기 위한 파장 선택 광 커플러이다. 상기 파장 차이는 양호하게는 적어도 8nm, 더욱 양호하게는 적어도 10nm보다 커야 한다. 예를 들면 상기 파장 선택 광 커플러는 종래의 간섭 필터(interferential filter)이다.

파장 선택 커플러는 전형적으로 종래의 평면 광 커플러 또는 혼합 광섬유 커플러보다 손실이 작기 때문에 이것은 멀티플렉싱 디바이스의 손실을 줄이게 한다.

물론, "평면 광 커플러"와 "혼합 광 커플러"는 따로 명시되지 않으면 비 파장 선택 광 커플러(non wavelength selective optical coupler)를 나타낸다.

유익하게는, 상기 멀티플렉싱 디바이스는 소정의 손실을 가지는 감쇠기를 적어도 하나 더욱 포함한다. 전형적으로는, 상기 적어도 하나의 감쇠기는 상기 멀티플렉싱 디바이스의 상기 적어도 N개의 입력 포트 중 하나에 위치한다. 예를 들면, 상기 감쇠기는 감쇠 스플라이스(splice)일 수 있다.

N은 양호하게는 적어도 16, 더 양호하게는 적어도 32, 더더욱 양호하게는 적어도 48, 보다 더더욱 양호하게는 적어도 64, 그것보다 더더욱 양호하게는 적어도 128이 된다.

유익하게는 N은 2의 거듭제곱이다.

본 발명의 멀티플렉싱 디바이스는 전형적으로는 적어도 5개, 더 양호하게는 적어도 7개, 더더욱 양호하게는 적어도 11개, 보다 더더욱 양호하게는 적어도 15개, 그것보다 더더욱 양호하게는 19개의 커플러를 가진다.

유익하게는 상기 트리 토폴로지는 하나의 입력레벨, 하나의 출력 레벨과 적어도 하나의 중간 레벨을 가진다.

유익하게는, 상기 입력 레벨에는 적어도 3개의 광 커플러가 있다. 양호하게는, 상기 적어도 3개의 광 커플러 중 2개는 서로 다른 고유 손실을 가진다. 더 양호하게는, 상기 적어도 3개의 커플러 중 2개는 상기 적어도 3개의 광 커플러 중 3번째 것과 서로 다른 고유 손실을 가진다. 더더욱 양호하게는, 상기 2개의 광 커플러는 상기 3번째 광 커플러의 고유 손실보다 낮은 고유 손실을 갖는다. 전형적으로는, 상기 적어도 3개의 광 커플러는 2x1, 4x1, 8x1 그리고 16x1 광 커플러로 구성되는 그룹에서 선택된다. 유익하게는, 상기 적어도 3개의 광 커플러는 평형이다.

전형적으로는, 상기 적어도 1개의 중간 레벨에는 적어도 1개의 광 커플러가 있다. 전형적으로는 상기 적어도 1개의 커플러는 2x1 커플러이다. 양호하게는, 상기 적어도 1개의 광 커플러는 비평형이다. 채널들의 적어도 2개의 그룹사이의 파장 차이가 4nm보다 클 때에는, 유익하게는 상기 적어도 1개의 광 커플러는 상기 채널들의 적어도 2개의 그룹을 결합하기 위한 파장 선택 광 커플러이다. 상기 파장 차이는 양호하게는 적어도 8nm, 더 양호하게는 적어도 10nm보다는 크다. 예를 들면, 상기 파장 선택 광 커플러는 종래의 간섭 필터이다.

전형적으로는, 상기 트리 토폴로지의 상기 출력 레벨에는 1개의 광 커플러가 있다. 양호하게는, 상기 1개의 출력 광 커플러는 2x1 광 커플러이다. 유익하게는, 이것은 평형 광 커플러이다.

전형적으로는 상기 광 채널들의 적어도 2개의 그룹은 서로 다르게 감쇠된다.

유익하게는, 상기 광 채널들의 2개의 그룹은 나머지 광 채널과는 다르게 감쇠된다.

변형에 따르면, 상기 광 채널들은 모두 서로 각기 다르게 감쇠된다.

이것은, 복수 M(M≥8)의 광 채널들을 공급하기 위하여, 상기 복수 M의 광 채널들을 멀티플렉싱하기 위한 멀티플렉싱 유닛을 포함하고, 상기 멀티플렉싱 유닛은 N(N≥M)개의 입력포트와 1개의 출력포트를 가지고 소정의 고유 손실을 가지고 트리 토폴로지에 의해 결합된 적어도 3개의 광 커플러를 포함하는 멀티플렉싱 디바이스를 포함하고, 상기 트리 토폴로지는 N개의 입력과 상기 N개의 입력포트에 해당하는 1개의 출력포트와 1개의 출력포트를 가지는 전송 터미널과,

상기 멀티플렉싱 디바이스에 의해 멀티플렉스되는 상기 복수 M의 광 채널을 전송하기 위하여 상기 전송 장치에 결합되는 광통신 라인과,

복수 M의 광 채널의 적어도 한 부분을 수신하기 위하여 상기 광통신 라인에 결합되는 수신터미널을 포함하는 WDM 광통신 시스템에 있어서,

(a) 상기 적어도 3개의 광 커플러 각각의 고유 손실은 미리 결정되고,

(b) 상기 적어도 3개의 광 커플러는 상기 트리 토폴로지에서 구성되어,

상기 수신 터미널에서, 복수 M의 광 채널들의 상기 적어도 1개의 부분을 위한 소정의 값의 광 전력을 달성하기 위하여, 상기 복수 M의 광 채널들 중 적어도 2개는 상기 멀티플렉싱 디바이스를 지나면서 서로 다르게 감쇠되고, 상기 적어도 2개의 광 채널들 간의 감쇠 차이가 선택되는 것을 특징으로 하는 WDM 광통신 시스템을 제공하기 위한 본 발명의 2번째 태양이다.

멀티플렉싱 디바이스의 구조적 기능적 특징에 대하여 우리는 본 발명의 멀티플렉싱 디바이스에 관한 한 위에서 언급한 것을 참조한다.

양호하게는, 상기 수신 터미널에서 복수 M의 광 채널들 중 상기 적어도 1개의 부분의 광 전력을 이퀄라이즈하기 위하여 상기 적어도 2개의 채널사이의 감쇠 차이는 선택된다.

유익하게는, 복수 M의 광 채널들 중 상기 적어도 1개의 부분을 위한 광 SNR의 소정의 값을 상기 수신 터미널에서 달성하기 위해 상기 적어도 2개의 채널사이의 감쇠 차이가 선택된다. 양호하게는, 상기 수신 터미널에서 복수 M의 광 채널들 중 상기 적어도 1개 부분의 광 SNR을 이퀄라이즈하기 위해 선택된다.

전형적으로는, 상기 광통신 라인은 소정의 파장 밴드에서 소정의 일정하지 않은 파장 종속 이득 스펙트럼(predetermined nonuniform wavelength dependentgain spectrum)을 가지는 광 증폭 유닛을 적어도 1개를 포함한다.

이 경우에는, 상기 적어도 2개 채널사이의 감쇠 차이는 전형적으로 상기 이득 스펙트럼에 따라서 선택된다. 실시예에 따르면, 상기 적어도 두 채널사이의 감쇠 차이는 상기 적어도 1개의 광 증폭 유닛의 일정하지 않은 이득 스펙트럼을 이퀄라이즈하기 위하여 선택된다.

유익하게는, 상기 복수 M의 광 채널들은 이득 스펙트럼의 상기 소정의 파장 밴드사이에서 선택된 파장을 가진다.

실시예에서 상기 적어도 1개의 광 증폭 유닛에서 일정하지 않은 이득 스펙트럼은 중심의 실질적으로 평평한 구역과 2개의 반대로 경사진 사이드 구역을 가진다.

이 경우, 상기 2개의 반대로 경사진 사이드 구역내의 파장을 가지는 상기 복수 M의 광 채널들의 2그룹은 양호하게는 2개의 해당 광 커플러에 의해 결합되고, 상기 중심의 실질적으로 평평한 구역내의 파장을 가지는 상기 광 채널들의 3번째 그룹은 적어도 1개의 커플러에 의해 결합되는 입력레벨을 멀티플렉싱 디바이스의 상기 3개의 토폴로지는 가진다. 더 양호하게는 상기 2개의 광 커플러는 상기 적어도 1개의 광 커플러의 고유손실보다 낮은 고유손실을 가진다.

전형적으로는, 2개의 반대로 경사진 사이드 구역에서의 채널의 수는 중심의 실질적으로 평평한 구역에의 채널의 수보다 적다.

양호하게는, 멀티플렉싱 디바이스의 상기 트리 토폴로지는 상기 이득 스펙트럼의 상기 2개의 반대로 경사진 사이드 구역내의 파장을 가지는 광 채널의 상기 2개의 그룹을 결합하기 위한 파장 선택 광 커플러를 포함하는 중간 레벨을 가진다.

유익하게는, 상기 증폭 유닛은 적어도 1개의 에르븀이 도핑된 섬유 증폭기를 포함한다.

실시예에 따르면, 증폭 유닛이 상기 소정의 일정하지 않은 파장 종속 이득 스펙트럼을 가지는 상기 소정의 파장 밴드는 2개의 서브 밴드로 구성된다.

전형적으로는, 상기 일정하지 않은 이득 스펙트럼은 각 서브 밴드 안에 중심의 실질적으로 평평한 구역과 2개의 반대로 경사진 사이드 구역을 가진다.

유익하게는, 복수 M의 광 채널들의 첫째 그룹은 상기 2개의 서브 밴드의 첫 번째 내에서 선택된 파장들을 가지고, 복수 M의 광 채널들의 두 번째 그룹은 상기 2개의 서브 밴드의 두 번째 내에서 선택된 파장들을 가진다.

양호하게는, 멀티플렉싱 유닛은 2번째 멀티플렉싱 디바이스를 더욱 포함하는데, 1번째와 2번째 멀티플렉싱 디바이스는 각각 광 채널의 1번째와 2번째 그룹을 멀티플렉스한다.

상기 2번째 멀티플렉싱 디바이스의 구조적 기능적 특징에 대해서는 이미 멀티플렉싱 유닛의 첫 번째 멀티플렉싱 디바이스에 대해 언급된 것을 참조한다.

유익하게는, 상기 증폭 유닛은 병렬로 연결된 적어도 2개의 에르븀이 도핑된 섬유 증폭기를 가진다.

간단히 하기 위해서, 지금 이후 도1에 관련되어 설명되는 광통신 시스템 (1)은 신호가 터미널 사이트에서 다른 한쪽으로(여기서는 1번째 터미널 사이트에서 2번째 터미널 사이트로) 진행하는 단방향성이다. 그러나, 이것은 신호가 양방향으로 진행하는 양방향성 시스템에서도 유효하다.

게다가, 비록 광통신 시스템 (1)은 128 채널까지 전송되도록 구성되었지만, 이 이후로는 채널의 수는 본 발명의 범위와 본질의 특징을 제한하는 것이 아니고, 특정 광통신 시스템의 요구와 필요에 따라서 128 채널 이상이 사용될 수 있다.

도 2와 관련되어 나중에 설명되는 1번째 터미널 사이트 (10)은 전송 터미널이고, 양호하게는 멀티플렉싱 섹션 (MUX) (11), 전송기 전력 증폭기 섹션 (TPA) (12)와 복수의 입력 채널 (16)을 포함한다. 2번째 터미널 사이트 (20)은 송신 터미널이고, 양호하게는 수신기 전치 증폭기 (RPA) 섹션 (14), 디멀티플렉싱 섹션 (DMUX) (15)와 복수의 출력 채널 (17)을 포함한다.

멀티플렉싱 섹션(11)은 각 입력 채널 (16)을 수신한다. 나중에 설명될 멀티플렉싱 세션 (11)은 양호하게 입력 채널 (16)을 블루 밴드 BB, 1번째 레드 밴드 RB1, 2번째 레드 밴드 RB2로 호칭되는 3개의 서브 밴드로 멀티플렉스시킨다(또는 그룹화시킨다). 그러나, 멀티플렉싱 섹션 (11)은 호환적으로 입력 채널 (16)을 3보다 크거나 작은 복수의 서브 밴드로 그룹화할 수 있다.

TPA 섹션 (12), 적어도 1개의 라인 사이트 (40)과 2번째 터미널 사이트 (20)은 계속하여 세 개의 서브 밴드 BB, RB1, RB2를 수신한다. 광 섬유 라인 (30)은 적어도 하나의 사이트 (40)을 TPA 섹션 (12), RPA 섹션 (14), 그리고 있을 수 있는 다른 라인 사이트 (40) (도시되지 않음)을 연결시킨다. 도 3과 관련되어 나중에 설명되는 TPA 섹션 (12)는 멀티플렉싱 섹션 (11)로부터 각각의 서브 밴드 BB, RB1, RB2를 수신하고 증폭하고 최적화하여, 광 섬유 라인 (30)의 1번째 섹션 상의 전송을 위하여 그것들을 싱글 와이드 밴드 SWB로 결합시킨다. 도4와 관련되어 나중에 설명되어지는 라인 사이트 (40)은 싱글 와이드 밴드 SWB를 수신하여 다시 3개의 서브 밴드 BB, RB1, RB2로 분리하여, 각 서브밴드 BB, RB1, RB2 안의 신호를 가감(add/drop)하고 각 서브밴드 BB, RB1, RB2를 증폭하고 최적화하여, 다시 이것들을 1개의 싱글 와이드 밴드 SWB로 결합한다. 가감(add/drop) 작용을 위하여, 라인 사이트 (40)에는 공지된 타입의 광 가감 멀티플렉서 (optical add/drop multiplexer , OADM)가 제공된다.

광 섬유 라인(30)의 2번째 섹션은 라인 사이트 (40)의 출력을 다른 라인 사이트 (40)(도시되지 않음) 또는 2번째 터미널 사이트 (20)의 RPA 섹션 (14)로 결합시킨다. 도5에 관련되어 나중에 설명되는 RPA섹션 (14)는 싱글 와이드 밴드 SWB를 증폭하고 최적화하여, 싱글 와이드 밴드 SWB를 세 개의 서브 밴드 BB, RB1, RB2로 분리하여 출력한다.

도 6과 관련되어 나중에 설명되는 디멀티플렉싱 섹션 (15)은 3개의 서브밴드 BB, RB1, RB2를 RPA 섹션 (14)으로부터 수신하여, 3개의 서브 밴드 BB, RB1, RB2를 출력 채널 (17)의 개별 파장들로 분리한다. 일부 채널들은 라인 사이트(들)(40)에서 가감될 수 있기 때문에 입력채널 (16)과 출력채널 (17)의 수는 일치하지 않을수 있다.

이제부터 도1에 도시된 본 발명의 광통신 시스템의 다양한 모듈이 자세히 설명된다.

도2는 멀티플렉싱 섹션 (11)과 TPA 섹션 (12)에 부가하여 광 라인 터미널 장치 (OLTE) (41)와 파장 컨버터 섹션 (WCS)(42)을 포함하는 1번째 터미널 사이트 (10)의 자세한 다이어그램을 도시한다.

종래의 SONET, ATM, IP 또는 SDH 시스템에서의 사용을 위한 표준 라인 터미널 장치에 해당하는 OLTE (41)는 1번째 터미널 사이트 (10)에서의 채널 수와 동일한 수의 전송/수신(TX/RX)유닛을 가진다(도시되지 않음). 당업자에게 당연한 것처럼, OLTE (41)은 작은 분리된 OLTE들(예를 들면 3개)의 집합으로 구성된다.

양호한 실시예에서, OLTE (41)은 128개의 신호를 공급하기 위하여 128개의 전송/수신 유닛을 가진다. 전형적으로, 상기 신호들은 일반적 파장에 있다.

도 2에서 도시된 바와 같이 양호한 실시예에서는 OLTE (41)은 16채널의 1번째 그룹, 48채널의 2번째 그룹, 64 채널의 3번째 그룹을 출력한다.

따라서, WCS (42)는 128 파장 컨버터 모듈 WCM1-WCM128을 포함한다.

유닛 WCM1-WCM16 각각은 OLTE (41)에서 내보내진 신호들의 1번째 그룹 중 하나를 각각 수신하여 그것을 일반파장에서 블루밴드 BB에 포함된 선택된 파장으로 변환시킨다. 유닛 WCM17-WCM64 각각은 OLTE (41)에서 내보내진 신호들의 2번째 그룹 중 하나를 수신하여 그것을 일반파장에서 1번째 레드밴드 RB1에 포함된 선택된 파장으로 변환시킨다. 유닛 WCM65-WCM128 각각은 OLTE (41)에서 내보내진 신호들의3번째 그룹 중 하나를 각각 수신하여 그것을 일반파장에서 2번째 레드밴드 RB2에 포함된 선택된 파장으로 변환시킨다.

US 5267073에서 설명된 것처럼, 각 WCM1-128은 양호하게는 광신호를 OLTE (41)로부터 수신하여 전기적 신호로 변환시키기 위한 포토다이오드(도시되지 않음), 선택된 케리어 파장을 발생시키기 위한 레이저 또는 광 전원(source)(도시되지 않음)과 마지막으로 고정된 케리어 파장에 전기적 신호를 변조하기 위한 마흐-젠더(Mach- Zehnder) 변조기와 같은 전-광(electro-optic) 변조기를 가지는 모듈을 포함한다. 호환적으로, 각 WCM1-128은 레이저 다이오드(도시되지 않음)와 함께 포토다이오드를 포함할 수 있는데, 이것은 수신된 일반 파장을 레이저 다이오드의 선택된 케리어 파장으로 변환하기 위한 전기 신호와 함께 바로 변조된다.

비록 도2는 신호들은 OLTE (41)과 WCM1-WCM128의 조합에 의해 제공되고 발생되는 것을 도시하지만, 각 신호는 또한 선택된 파장을 신호에게 공급하기 적당한 광 전원에 의해 바로 제공되고 발생될 수 있다.

멀티플레싱 섹션 (11)은 3개의 파장 멀티플렉싱 디바이스 (WM) (43, 44, 45)를 포함한다. 양호한 128 채널 시스템을 위해서, WCM1-WCM16에서 출력된 각 선택된 파장 신호는 WM (43)에 의해 수신되고, WCM17-WCM64에서 출력된 각 선택된 파장 신호는 WM (44)에 의해 수신되고, WCM65-WCM128에서 출력된 각 선택된 파장 신호는 WM (45)에 의해 수신된다. WM(43), WM(44), WM(45)는 3개의 밴드 BB, RB1, RB2의 수신된 신호들을 3개의 별개의 파장 분할 멀티플렉스된 신호들(wavelength division multiplexed signals)로 결합한다. 도2에 도시된 바와 같이 WM (43)은16x1 파장 멀티플렉싱 디바이스이고, WM (44)은 48x1 파장 멀티플렉싱 디바이스이고, WM (45)은 64x1 파장 멀티플렉싱 디바이스이다. WM (43,44,45)는 뒤에서 상술된다.

도 3에 대하여, 멀티플렉싱 섹션 (11)로부터 출력된 BB, RB1, RB2 멀티플렉스된 신호들은 TPA 섹션 (12)에 의해 수신된다.

TPA 섹션 (12)는 각기 BB, RB1, RB2를 위한 3개의 증폭기 섹션 (51, 52, 53)과 커플링 필터 (54)를 포함한다. 증폭기 섹션 (51, 52, 53)은 양호하게는 에르븀이 도핑된 2단계 섬유 증폭기이다(그러나 희귀 성분이 도핑된 섬유 증폭기 또는 반도체 증폭기가 사용될 수 있다).

증폭기 (51, 52, 53) 각각은 1개 또는 2개의 레이저 다이오드에 의해 펌프(pump)되어 증폭되는 신호에 광 이득을 제공한다. 길이와 펌프 파장을 포함한 각 증폭기의 특성은 증폭되는 특정 서브 밴드를 위한 증폭기의 성능을 최적화하기 위하여 선택된다. 예를 들면, 증폭기 섹션 (51, 52)는 선형 또는 포화 영역에서 각각 BB, RB1 밴드를 증폭하기 위하여 980 nm(또는 1480nm)에서 동작하는 레이저 다이오드로써 펌프된다. 적절한 레이저 다이오드는 출원인에게서 이용가능하다. 레이저 다이오드는 E-TEK DYNAMICS사(1885 LUNDY AVE. , SAN JOSE, CA, USA)의 모델명 SWDM0915SPR과 같이 시중에 유통되는 980/1550 (또는 1480/1550) 파장 선택 커플러(도시되지 않음)를 이용하여 전치 증폭기의 광 경로에 결합될 수 있다. 980 nm 펌프는 다른 이용가능한 펌프파장에 비해 증폭기에 낮은 노이즈 특성을 제공한다. 증폭기 섹션 (53)의 1번째 단계는 양호하게는 에르븀 도핑되고, 1480/1550 (또는 980/1550) 파장 선택 커플러(도시되지 않음)를 이용하여 RB2 밴드의 광 경로에 결합된 1480nm (또는 980 nm) 펌프(도시되지 않음)로 RB2 밴드를 증폭한다.

각 증폭기 섹션 (51-53)의 2번째 단계는 포화조건에서 동작한다. 증폭기 섹션(51)의 2번째 단계는 양호하게는 에르븀 도핑되고, 위에서 설명된 980/1550 (또는 1480/1550) 파장 선택 커플러(도시되지 않음)을 사용하여 BB밴드의 광 경로에 결합된 다른 980nm (또는 1480nm)펌프(도시되지 않음)로 BB 밴드를 증폭한다. 980 nm 펌프는 1529-35nm를 커버하는 로우 밴드 영역에서 더 좋은 이득 동작과 노이즈 특성을 신호들에게 제공한다. 증폭기 섹션 (52)의 2번째 단계는 양호하게는 에르븀 도핑되고, 1480nm에서 동작하는 레이저 다이오드 펌프 전원(source)로 RB1밴드를 증폭한다. JDS FITEL, INC.,(570 HESTON DRIVE, NEPEAN, ONTARIO, CA)이 공급하는 모델명 FOL1402PAX-1처럼, 그런 광 다이오드는 시중에 유통된다. 1480 nm 펌프는 더 좋은 포화된 변환 효율 동작(saturated conversion efficiency behavior)을 제공하는데, 이것은 1542-1561 nm를 커버하는 영역에서 더 많은 채널 수를 위한 RB1밴드에서 필요하다. 호환적으로, 더 높은 전력 980 nm 펌프 레이저 또는 멀티플렉스된 980 nm 펌프 전원이 사용될 수 있다. 증폭기 섹션 (53)의 2번째 단계는 양호하게는 에르븀 도핑되고, WDM 커플러(도시되지 않음)를 사용하여 RB2 광 경로에 결합된 다른 1480 nm 펌프(도시되지 않음)로 RB2 밴드를 증폭한다.

TPA (12)의 증폭기들을 통과한 후에, 증폭기 섹션 (51, 52, 53)에서 각각 출력된 증폭된 BB, RB1, RB2 밴드는 필터 (54)에 의해 수신된다. 필터 (54)는 종래의 밴드를 결합하는 필터이고, 예를 들면 3개의 포트(도시되지 않음)를 가진 2개의 연결된 간섭 필터를 포함하여, 1번째로 BB밴드를 RB1 밴드와 결합하고, 2번째로 1번째 필터에서 제공되는 BB/RB1 밴드를 RB2밴드와 결합할 수 있다.

TPA 섹션 (12)의 필터 (54)로부터 출력된 싱글 와이드 밴드 SWB는 100Km정도의 광 섬유 라인(30)의 전송 섬유(도시되지 않음)를 따라서 지나가는데, 이것은 싱글 와이드 밴드 SWB내에 포함된 채널들을 감쇠시킨다. 따라서, 라인 사이트 (40)은 싱글 와이드 밴드 SWB내의 채널들을 수신하고 증폭한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 라인 사이트 (40)은 여러개의 광 증폭기 (AMP) (64-69), 3개의 광 필터 (70-72), 광 이퀄라이징 필터 (EQ) (74), 3개의 OADM 디바이스 (75-77)을 포함한다.

필터 (70)은 싱글 와이드 밴드 SWB를 받아서 BB와 RB1 밴드에서 RB2를 분리시킨다. 증폭기 (64)는 BB와 RB1 밴드를 수신하여 증폭하고, 필터 (71)은 증폭기 (64)에서의 출력을 수신하여 BB밴드와 RB1밴드를 분리한다. 먼저 BB밴드의 이득 스펙트럼은 종래의 이퀄라이징 필터 (74)를 이용함으로써 종래의 방식으로 이퀄라이즈되고, 그 후 BB밴드는 소정의 신호가 가감되는 1번째 OADM (75)에 의해 수신되고 증폭기 (65)에 의해 더 증폭된다. RB1 밴드는 증폭기 (66)에 의해 먼저 증폭된 후 소정의 신호가 가감되는 2번째 OADM (76)에 의해 수신되고, 증폭기 (67)에 의해 더욱 증폭된다. RB2 밴드는 증폭기 (68)에 의해 먼저 증폭된 후 소정의 신호가 가감되는 2번째 OADM (77)에 의해 수신되고, 증폭기 (69)에 의해 더욱 증폭된다. 그 후, 증폭된 BB, RB1, RB2 밴드는 필터 (72)에 의해 싱글 와이드 밴드로 재결합된다.

BB와 RB1밴드를 수신하는 증폭기 (64)는 양호하게는 선형 구역에서 동작되는광섬유 증폭기이다. 즉 증폭기 (64)는 그 출력 전력이 그 입력 전력에 종속되는 조건에서 작동된다. 실제 구현에 따라서는 증폭기 (64)는 호환적으로 1개의 단계 또는 다중단계의 증폭기가 될 수 있다. 선형 조건에서 동작함으로써, 증폭기 (64)는 BB와 RB1 채널사이의 상대적 전력 독립(relative power independence)을 확실케 한다. 환언하면, 증폭기 (64)가 선형 조건에서 동작하면, 다른 서브밴드 BB, RB1의 채널들이 더해지거나 제거되더라도 2개의 서브밴드 BB, RB1 중 하나의 개별 채널들의 출력 전력(과 SNR)은 심하게 변하지 않는다. 조밀한 WDM 시스템에서 일부 또는 전부의 채널의 존재에 대한 견고성(robustness)를 확보하기 위해, 별도의 이퀄라이즈와 증폭을 위해 채널의 일부를 추출하기 전에 (증폭기 (64)와 같은)1번째 단계 증폭기는 라인 사이트 (40)에서 비포화 영역에서 동작되어야 한다. 양호한 실시예에서, 증폭기 (64)는 에르븀 도핑된 섬유 증폭기인데, 각 밴드에서 양호하게는 5.5dB보다 작은 노이즈 특성을 얻기 위해 980nm 펌프에서 동작하는 레이저 다이오드(도시되지 않음)로 동일한 전파 방향으로 펌프된다.

예를 들면, 필터 (71)은 3-포트 디바이스, 양호하게는 BB밴드를 이퀄라이징 필터 (74)로 피드(feed)하는 드롭(drop) 포트를 가지는 종래의 간섭 필터, RB1 밴드를 증폭기 (66)으로 피드하는 리플렉션(reflection) 포트를 포함할 수 있다.

증폭기(66)는 양호하게는 포화상태에서 동작하는 에르븀 도핑된 섬유 증폭기이어서, 그 출력 전력은 실질적으로 그 입력 전력과 독립적이다. 이 방식에서, 증폭기 (66)은 BB 밴드의 채널과 비교할 때 전력 부스터를 RB1 밴드의 채널에 더하는 역할을 한다. 양호한 실시예에서 BB 밴드와 비교해서 RB1 밴드에는 매우 많은 채널이 있어서, 즉 48채널이 16에 대비되기 때문에, RB1 밴드 채널은 증폭기 (64)를 통과할 때 전형적으로 매우 낮은 이득을 갖는다. 따라서, 증폭기 (66)은 BB 밴드와 비교하여 RB1 밴드의 채널들을 위해 전력을 평형화시킨다. 물론 BB와 RB1 밴드 사이의 채널들의 또 다른 구성을 위하여, 증폭기 (66)은 필요없거나 라인 사이트 (40)의 BB 밴드 상에 호환적으로 필요할 수 있다.

채널의 RB1 밴드에 대하여, 증폭기 (64)와 (66)은 1번째 단계는 선형 모드에서 2번째 단계는 포화상태에서 동작되는 2단계 증폭기로 볼 수 있다. RB1 밴드의 채널간의 출력 전력을 안정하게 하기 위해서 증폭기 (64)와 (66)은 양호하게는 동일한 레이저 다이오드 펌프 전원으로 펌프된다. 이 방식에서, EP 695049에서 개시된 것처럼, 증폭기 (64)로부터의 나머지 펌프 전력은 증폭기 (66)으로 제공된다. 더 특별하게는, 라인 사이트 (40)는 증폭기 (64)와 필터 (71)사이에 위치하여 증폭기 (64)의 출력에 남아 있는 980 nm 펌프 광을 뽑아내는 파장 선택 커플러를 포함한다. 예를 들면, 이 파장 선택 커플러는 E-TEK DYNAMICS사(1885 LUNDY AVE. , SAN JOSE, CA, USA)에 의해 공급되는 모델 번호 SWDMCPR3PS110이 될 수 있다. 이 파장 선택 커플러의 출력은 동일 타입이고 증폭기 (66) 뒤의 광 경로에 있는 2번째 파장 선택 커플러(도시되지 않음)로 피드된다. 2개의 커플러는 비교적 낮은 손실로 나머지 980 nm 펌프 신호를 전송하는 광섬유 (78)에 의해 연결된다. 2번째 파장 선택 커플러는 나머지 980 nm 펌프 전원을 증폭기 (66)로 반진행 방향으로 보낸다.

증폭기 (66)에서, RB1 밴드 신호들은 OADM (76) ,예를 들면 공지된 타입의 OADM,으로 전달된다. OADM (76)에서, RB1 신호들은 증폭기 (67)로 피드된다. 바람직한 에르븀이 도핑된 섬유 증폭기를 위하여, 증폭기 (67)는 증폭기 (64, 66)을 구동하는 레이저(도시되지 않음)보다 과도한 펌프 전력을 가지는 레이저 다이오드 전원(도시되지 않음)으로부터 예를 들면 1480 nm의 펌프 파장을 가진다. 1480nm 파장은 에르븀이 도핑된 섬유를 위한 다른 펌프 파장들과 비교할 때 높은 출력 전력을 위해 좋은 변환 효율을 제공한다. 호환적으로, 높은 전력 980 nm 펌프 전원 또는 둘 다 980nm 펌프 전원이거나 하나는 975nm이고 다른 하나는 986nm 전원인 멀티플렉스된 펌프 전원의 그룹은 증폭기 (67)를 구동하기 위해 사용될 수 있다. 증폭기 (67)는 바람직하게는 RB1밴드 내의 채널들에게 전력 부스트를 제공하기 위하여 포화상태에서 작동하고, 다단계 증폭기를 포함할 수 있다.

증폭기 (64)와 필터 (71)를 통과한 후에 BB 밴드는 이퀄라이징 필터 (74)로 들어간다. 에르븀이 도핑된 섬유 스펙트럼 방출 범위를 위한 이득 특성은 BB 밴드 구역에서 피크를 가지지만 RB1 밴드 영역에서는 평평하다. 이것은 채널들을 위한 이득 특성의 적당한 평평함을 제공하기 위하여, 양호하게는 채널들의 스펙트럼은 BB 밴드와 RB1 밴드로 나누어지고 이들 밴드는 따로 프로세스되기 때문이다.

양호한 실시예에서, 이퀄라이징 필터 (74)는 다른 파장에서 선택된 감쇠를 주는 종래의 롱 피리어드 처프드 브래그 그레이팅 기술(long period chirped Bragg grating technology)을 기반한 2-포트 디바이스를 포함한다. 예를 들면, BB 밴드를 위한 이퀄라이징 필터 (74)는 BB 밴드 구역의 이득 스펙트럼의 역(inverse)과 실질적으로 동일한 전달 함수와 1530.3nm 와 1530.7 nm 사이에 있는 골의 바닥에 있는 파장과 함께 1529nm에서 1536nm의 동작 파장 범위를 갖는다. 이퀄라이징 필터 (74)는 홀로 사용될 필요없고, WDM 시스템(1)에서 사용되는 특정 증폭기에 최적의 필터모양과 이득 이퀄라이즈를 제공하기 위하여 다른 필터들과 연결되어 결합될 수 있다. 이퀄라이징 필터 (74)는 이 분야의 당업자에 의해 제조될 수 있고, 또는 이분야의 많은 공급자로부터 구할 수 있다. 이퀄라이징 필터 (74)를 위해 사용된 특정 구조(structure)는 숙련된 당업자의 범위 내에 있으며, 특별한 브래그 그레이팅 라이크 어 롱 피리어드 그레이팅(Bragg grating like a long period grating), 간섭 필터 또는 마흐-젠더(Mach-Zehnder) 타입 광 필터를 포함할 수 있다.

이퀄라이징 필터 (74)에서, BB 밴드 신호들은 예를 들면 OADM (76)과 같은 타입인 OADM (75)로 전달되고, 그 후 증폭기 (65)로 전달된다. 바람직한 에르븀이 도핑된 섬유 증폭기와 함께, 증폭기 (65)는 980 nm의 펌프 파장을 가지고, 레이저 다이오드 전원(도시되지 않음)에 의해 제공되고 파장 선택 커플러(도시되지 않음)를 통하여 반진행 방향으로 증폭기 (65)를 펌프하기 위한 광 경로로 커플된다. BB 밴드의 채널들은 증폭기 (64)와 증폭기 (65)를 통해서 지나가기 때문에 이퀄라이징 필터 (74)는 양 증폭기에 기인하는 이득 불일치를 보상할 수 있다. 그래서, BB밴드를 위한 라인 전력 필요조건과 전체 증폭에 의하여 필터 (74)를 이퀄라이징하기 위한 데시벨 드롭(drop)이 결정되어야 한다. BB밴드의 신호들에 전력 부스터를 제공하기 위해 증폭기 (65)는 양호하게는 포화상태에서 동작하고, 바람직하게는 다단계 증폭기일 수 있다.

시스템의 필요조건에 따라서, 양호하게는 980nm 또는 1480 nm 펌프 광으로 펌프되는 에르븀이 도핑된 섬유 증폭기인 섬유증폭기 (68)은 RB2 밴드를 수신한다.RB2 밴드채널들은 증폭기 (68)에서 OADM (75, 76)과 같은 타입인 OADM (77)로 전달되어 증폭기 (69)로 피드된다. 예를 들면, 증폭기 (69)는 1개 이상의 1480 펌프 레이저의 조합에 의해 RB2 밴드를 증폭하도록 구성된 에르븀이 도핑된 증폭기이다.

증폭기 (65, 67, 69)를 통해 지나간 후에 증폭된 BB, RB1, RB2 밴드는 다시 필터 (72)에 의해 싱글 와이드 밴드 SWB로 재결합된다. 도3의 필터 (54)처럼, 예를 들면, 필터 (72)는 2개로 연결된 3-포트 필터(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 1번째 필터는 BB밴드와 RB1밴드를 결합시키고, 2번째 필터는 첫 번째 필터가 제공하는 BB와 RB1밴드를 RB2밴드에 결합한다.

증폭기 (64-69), 필터 (70-72)와 (74), OADM (75-77) 외에, 라인 사이트 (40)은 원거리 통신 링트를 따라 신호들이 전송되면서 발생할 수 있는 색 분산을 보상하기 위하여 분산 보상 모듈(dispersion compensating module, DCM)(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. DCM(도시되지 않음)은 BB, RB1, RB2밴드의 채널들의 분산을 보상하기 위하여 하나 이상의 증폭기 (65, 67, 69)를 역으로 결합된 서브 유닛으로 구성되고, 또한 여러 가지 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, DCM은 BB, RB1, RB2 3개의 밴드중 1개 이상의 밴드에서의 채널들을 수신하기 위하여 연결된 1번째 포트를 가진 광 서큘레이터(circulator)를 가질 수 있다. 처프드 브래그 그레이팅(chirped Bragg grating)는 서큘레이터의 2번째 포트에 부착될 수 있다. 채널들은 2번째 포트를 빠져나가서, 색 분산을 보상하기 위하여 처프드 브래그 그레이팅(chirped Bragg grating)에 반사될 것이다. 분산이 보상된 신호는 WDM 통신 시스템(1)에서 계속 전송되기 위해 서큘레이터의 다음 포트를 빠져나간다. 처프드브래그 그레이팅(chirped Bragg grating) 외의 분산 보상 섬유의 길이(a length of dispersion compensating fiber)와 같은 다른 디바이스들도 색 분산을 보상하기 위하여 사용될 수 있다. DCM 섹션의 디자인과 사용은 본 발명을 제한하지 않고, DCM섹션은 시스템 구현의 전체 필요에 따라 WDM 시스템(1)에 채택되거나 빠질 수 있다.

라인 사이트 (40) 이후, 결합된 싱글 와이드 밴드 SWB는 광섬유 라인 (30)의 원거리 광 전송 섬유의 길이를 따라 지나간다. 만약 1번째와 2번째의 터미널 사이트 (10, 20)사이가 100Km 이상 충분히 멀어서 광신호의 감쇠가 발생한다면, 증폭을 제공하는 1개 이상의 부가적 라인 사이트 (40)가 사용될 수 있다. 실제의 구성에 있어서, 원거리 전송 섬유의 5개의 스팬(span)(각 스팬이 0.22 dB/km의 전력손실과 약 25dB의 전체 스팬 손실의 길이를 가진다)이 4개의 증폭 라인 사이트 (40)에 의해 분리되어 사용된다.

전송섬유의 마지막 스팬을 따라서, RPA섹션(14)은 마지막 라인 사이트 (40)에서 싱글 와이드 밴드 SWB를 수신하고, 통신 링크의 종단에서 수신하고 검출하기 위한 싱글 와이드 밴드 SWB의 신호들을 준비한다. 도 5에서 도시된 바와 같이 RPA 섹션 (14)는 증폭기(AMP) (81-85), 필터 (86,87), 이퀄라이징 필터 (88)과 필요시 3개의 라우터(router)모듈 (91-93)을 포함할 수 있다.

필터 (86)은 싱글 와이드 밴드 SWB를 수신하여, RB1와 BB밴드에서 RB2밴드를 분리한다. 증폭기 81은 양호하게는 에르븀으로 도핑되고, BB와 RB1밴드의 채널들을 위한 SNR을 향상시키기 위하여 BB와 RB1밴드를 증폭한다. 예를 들면, 낮은 노이즈특성을 증폭기에 제공하기 위하여 증폭기 (81)은 980 nm 또는 다른 파장의 펌프로 펌프된다. BB와 RB1밴드는 차례로 필터 (87)에 의해 분리된다.

TPA 섹션(12)과 라인 사이트 (40)처럼, 증폭기 (82)와 증폭기 (83)은 980nm 펌핑으로 각각 BB밴드와 RB1밴드를 증폭한다. RB1밴드의 채널들 사이에 출력 전력을 일정하게 하기 위하여, 증폭기 (81)과 (83)은 바람직하게는, 상대적으로 낮은 손실의 여분의 980nm 펌프 신호를 전송하는 결합 광섬유 (89)를 사용함으로써, 동일한 980nm 레이저 다이오드 펌프 전원으로 펌프된다. 특별하게는, 증폭기 (81)은 증폭기 (81)과 필터 (87)사이에 위치하여 증폭기 (81)의 출력에 남아있는 980 nm 펌프 광을 추출하는 파장 선택 커플러와 결합된다. 예를 들면, 이 파장 선택커플러는 E-TEK DYNAMICS사(1885 LUNDY AVE. , SAN JOSE, CA, USA)에 의해 공급되는 모델번호 SWDMCPR3PS110일 수 있다. 이 파장 선택 커플러의 출력은 같은 타입의 2번째 파장 선택 커플러로 피드되고, 증폭기 (83) 뒤의 광경로에 위치한다. 2개의 커플러는 상대적으로 낮은 손실을 가지는 여분의 980nm 펌프 신호를 전송하는 광 섬유 (89)에 의해 결합된다. 2번째 파장 선택 커플러는 여분의 980nm펌프 전원을 반 전파 방향으로 증폭기 (83)으로 전달한다. 그래서, 증폭기 (81-83), 필터 (87), 이퀄라이징 필터 (88)은 각각 라인 사이트 (40)의 증폭기 (64-66), 필터 (71), 이퀄라이징 필터 (74)와 동일한 역할을 수행하고, 전체 시스템의 필요에 따라 동일 또는 동등한 부분을 포함할 수 있다.

원거리 통신 링크를 따라 신호들이 전송하는 동안에 발생할 수 있는 색 분산을 보상하기 위하여, RPA 섹션 (14)는 또한 분산 보상 모듈(DCM)(도시되지 않음)을포함할 수 있다. DCM(도시되지 않음)은 BB, RB1, RB2밴드의 채널들의 분산을 보상하기 위하여 하나 이상의 증폭기 (82, 83, 85)를 역으로 연결한 서브 유닛으로 구성되고, TPA 섹션에 대하여 설명된 형태들을 가질 수 있다.

증폭기 (84)는 필터 (86)에 연결되어, RB2밴드를 수신하고 증폭한다. 예를 들면, 증폭기 (84)는 도4의 증폭기 (68)와 동일하게 에르븀이 도핑된 증폭기이다. 그 후, 예를 들어 에르븀이 도핑된 공지된 타입의 증폭기는 RB2밴드 채널들을 수신한다.

RPA 섹션 14는 라우팅 단계 (90)을 더욱 포함하는데, 이 단계는 BB, RB1, RB2밴드내의 채널 스페이싱(spacing)이 디멀티플렉싱 섹션 (15)의 채널 분리 능력에 맞도록 한다. 특히, WDM 시스템(1)의 채널들이 조밀하게(예를 들면 50GHz) 분포되어 있는 반면에 디멀티플렉싱 섹션 (15)의 채널 분리 능력이 상대적으로 넓은 채널 스페이싱(예를 들면 100GHz 간격)을 위한 것이라면, RPA 섹션 (14)은 도 5에 도시된 라우팅 단계 (90)를 포함할 수 있다.

라우팅 단계 (90)은 3개의 라우터 모듈 (91-93)을 포함한다. 각 라우터 모듈 (91-93)은 각 밴드를 2개의 서브 밴드로 분리하는데, 각 서브밴드는 해당 밴드의 채널들의 반을 포함한다. 예를 들면, BB 밴드가 각 50 GHz로 분리된 16개의 채널들 λ₁-λ₁₆을 포함한다면, 라우터 모듈 (91)은 BB밴드를 100GHz로 분리된 λ₁, λ₃, ... , λ₁₅의 채널들을 가지는 1번째 서브밴드 BB′와 100GHz로 분리되고 서브밴드 BB'의 사이에 끼는 λ₂, λ₄, ... , λ₁₆의 채널을 가지는 2번째 서브밴드 BB″로나눈다. 같은 방식으로, 라우터 모듈 (92)와 (93)은 RB1밴드와 RB2밴드를 각각 1번째 서브밴드 RB′,RB2′와 2번째 서브밴드 RB″, RB2″로 나눈다.

예를 들면, 각 라우터 모듈 (91-93)은 1번째 포트에 부착된 브래그 그레이팅들(Bragg gratings)의 1번째 시리즈와 2번째 포트에 부착된 그래팅들(gratings)의 2번째 시리즈를 가지는 광 커플러(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 1번째 포트에 부착되는 브래그 그레이팅들(Bragg gratings)는 하나 걸러서의 채널들(예를 들면, 짝수 채널)에 해당하는 반사 파장들을 가지고, 반면에 2번째 포트에 부착되는 브래그 그레이팅들(Bragg gratings)는 나머지 채널들(예를 들면, 홀수 채널)에 해당하는 반사 파장들을 가진다. 그레이팅들(gratings)의 이런 구성은 하나의 입력 경로를 2배의 채널 대 채널 스페이싱을 가지는 2개의 출력 경로로 나누는 역할을 한다.

호환적으로는, 각 라우터 모듈 (91-93)은 각 밴드를 2개 이상의 시리얼 서브밴드로 분리한다. 예를 들면, BB밴드가 각 50 GHz로 나뉘어지는 λ₁-λ₁₆의 16개 채널들을 포함한다면, 라우터 모듈 (91)은 BB밴드를 λ₁, λ₂,..., λ₈의 채널을 가지는 1번째 서브밴드 BB′와 λ₉, λ₁₀,..., λ₁₆의 채널을 가지는 2번째 서브밴드 BB″로 나눈다. 2이상의 서브밴드에서 각 밴드를 분리하기 위하여, 라우터 (91-93)는 간섭필터를 포함할 수 있다.

RPA 섹션(14)를 통과한 후, 디멀티플렉싱 섹션 (15)는 BB′,BB″,RB1′,RB1″,RB2′,RB2″의 서브밴드들을 수신한다. 도 6에 도시된 실시예에서, 디멀티플렉싱 섹션 (15)는 각 서브밴드 BB′,BB″,RB1′,RB1″,RB2′,RB2″를 수신하고 출력채널들 (17)을 제공하는 6개의 종래의 파장 디멀티플렉서들(WDs) (95′,95″,96′,96″,97′,97″)를 포함한다. 디멀티플렉싱 섹션 (15)는 출력 채널 (17)을 수신하기 위하여 수신 유닛 Rx1-Rx128을 더욱 포함한다.

파장 디멀티플렉서들은 양호하게는 어래이 도파관 그레이팅(arrayed waveguide granting (AWG))디바이스들을 포함한다. 그러나, 동일 또는 비슷한 파장 분리를 달성하기 위한 호환적 구조들이 연구된다. 예를 들면, 서브밴드 BB′,BB″,RB1′,RB1″,RB2′,RB2″내의 채널들을 디멀티플렉스하기 위해 간섭 필터, 패브리-페롯 필터, 마흐 젠더 디바이스 또는 종래 방식의 섬유안의(in-fiber) 브래그 그레이팅들이 사용될 수 있다.

바람직한 구성에서, 디멀티플렉서 섹션 (15)는 간섭필터와 AWG 필터 기술을 결합한다. 호환적으로, 패브리-페롯 필터와 섬유안의(in-fiber) 브래그 그레이팅들이 사용될 수 있다. 바람직하게는 간섭필터를 가진 8채널 디멀티플렉서인 WDs (95′95″)는 각각 1번째 서브밴드 BB′과 2번째 서브밴드 BB″를 수신하여 디멀티플렉스한다. 특별하게는, WD (95′)는 채널 λ₁, λ₃,..., λ₁₅를 디멀티플렉스하고, WD (95″)는 채널 λ₂, λ₄,..., λ₁₆을 디멀티플레스한다. 그러나, 양 WD (95′)와 WD (95″)는 1x8 타입 AWG 100GHz 디멀티플렉서일 수 있다. 비슷하게, WDs (96′)와 (96″)는 각각 1번째 서브밴드 RB1′와 2번째 서브밴드 RB1″를 수신하고 디멀티플렉스하여, λ₁₇-λ₆₄의 채널들을 생산한다. WDs(97′)과 (97″)는 각각 1번째 서브밴드 RB2′와 2번째 서브밴드 RB2″를 수신하고 디멀티플렉스하여 λ₆₅-λ₁₂₈의 채널들을 생산한다. 양 WD (96′)와 WD (96″)는 사용가능한 디멀티플렉서포트의 24개만 사용하도록 갖추어진 1x32 타입 AWG 100 GHz 디멀티플렉서일 수 있다. WD (97′)와 WD (97″)은 사용가능한 멀티플렉서 포트 모두를 사용하는 1x32 타입 AWG 100 GHz 디멀티플렉서일 수 있다. 출력 채널 (17)은 WDs (95′,95″,96′,96″,97′,97″)에 의해 멀티플렉스되는 개별 채널들로 구성되어 있고, 수신 유닛 Rx1-Rx128 중 하나는 각 출력 채널들(17)을 수신한다.

도 7은 4개의 증폭 라인 사이트 (40)에 의해 나누어지는 5개의 스팬의 원거리 전송 섬유(각 스팬은 약 25dB의 전체 스팬 손실을 제공하는 정도의 길이를 가진다)를 가지는 광통신 시스템 (1)을 따라 연결된 광 증폭기들의 체인 끝에서의(예를 들면, RPA 섹션 (14)의 출력에서의) 일정하지 않은 이득 스펙트럼의 정성적 그래프이다. 이 그래프는 광 증폭기들의 체인에서 알려진 포화 현상에 기인하는 틸트(tilt)를 도시하지 않는다. 그리고, 이 그래프는 대략적으로는 통신 시스템을 통하여 전달되는 채널들의 다른 이득과 3개의 서브 밴드 BB, RB1, RB2의 다른 할당(allocation)에 해당한다.

특히, 1번째 서브 밴드 BB는 양호하게는 에르븀이 도핑된 섬유 증폭기의 1번째 증폭 파장 범위에 해당하는 1529 nm와 1535nm사이의 범위를 커버하고, 16개의 채널까지를 할당한다. 2번째 서브 밴드 RB1은 에르븀이 도핑된 섬유 증폭기의 2번째 증폭 파장 범위에 해당하는 1541 nm와 1561nm사이에 놓여지고, 48개의 채널까지를 할당한다. 3번째 서브 밴드 RB2는 에르븀이 도핑된 섬유 증폭기의 증폭 파장 범위에 해당하는 1575 nm와 1602nm 사이의 범위를 커버하고, 64개의 채널까지를 할당한다. 에르븀이 도핑된 섬유 증폭기의 이득 스펙트럼 그래프에 있어서, 비록 1575-1602 nm 범위는 증폭에 의하여 최고의 성능을 제공하지만, 채널들은 유익하게는 1565 nm 이하에서 1620 nm 이상까지 할당될 수 있다.

다음은 본 발명에 따라서 멀티플렉싱 섹션 11의 파장 멀티플렉싱 디바이스 WM (44)와 WM (45)의 자세한 설명을 제공한다.

도 8은, 본 발명에 따라서, 광통신 시스템 (1)에서 사용되기 적절한 RB2 밴드에서 동작하는 64x1 멀티플렉싱 디바이스 WM (45)의 실시예이다.

WM (45)는 64개의 입력 포트와 1개의 출력 포트를 가지는 트리 토폴로지에 배열된 15개의 광 커플러를 포함한다.

상기 트리 토폴로지는 1개의 입력 레벨, 1개의 출력 레벨, 3개의 중간 레벨들을 가진다.

입력 레벨은 2개의 16x1 커플러 (202,202′), 2개의 8x1 커플러 (206,206′),4개의 4x1 커플러 (205,205′,207,207′), 총 8개의 평형 광 커플러를 포함한다.

1번째 중간 레벨은 2개의 2x1 파장 선택 광 커플러 (213,213′)을 포함한다.

2번째 중간 레벨은 2개의 2x1 비평형 커플러 (217,217′)을 포함한다.

3번째 중간 레벨은 2개의 2x1 평형 커플러 (225, 225′)을 포함한다.

출력 레벨은 1개의 2x1 평형 커플러 (231)을 포함한다.

물론 "평형 커플러"와 "비평형 커플러"의 표현은 다른 표시가 없으면 비 파장 선택 광 커플러(non wavelength selective optical coupler)를 표시하려는 것이다.

차례대로, 상기 16x1 광 커플러 (202,202′)는 해당 멀티플렉싱 유닛 (240,240′)에 위치하고, 상기 커플러 (205,206,207,213,217,205′,206′,207′,213′,217′)는 각각 멀티플렉싱 유닛 (204,204′)에 위치하고, 커플러 (225,225′,231)는 멀티플렉싱 유닛 (224)에 위치한다.

2개의 16x1 광 커플러 (202,202′)는 16개의 입력 섬유 (208,208′)를 각각 가지고, 들어가는 16개의 광 채널들을 1개의 해당 출력 포트 (203,203′)로 각기 결합할 수 있다.

광 커플러 (205,205′,206,206′,207,207′)은 입력 광 섬유 (208,208′)과 광 출력 섬유 (209,209′,210,210′,211,211′)을 각각 가진다.

트리 토폴로지의 좌측은 우측과 대칭되기 때문에, 같은 콤포넌트라는 것을 표시하기 위해 "′"가 붙은 숫자 표시가 사용된다. 게다가, 트리 토폴로지의 우측의 설명은 해당 좌측에도 그대로 적용된다.

광 커플러 (205)의 출력 섬유 (209)는 파장 선택 광 커플러 (213)의 1번째 입력 (212)에 연결되고, 광 커플러 (207)의 출력 섬유 (211)은 상기 커플러 (213)의 2번째 입력 (214)에 연결된다.

커플러 (213)의 출력 섬유 (215)는 비평형 광 커플러 (217)의 입력 포트 (216)에 연결된다.

파장 선택 광 커플러 (213)은 포트 (212)와 (214)로 들어가는 채널들을 하나의 포트 (215)로 결합할 수 있다.

광 커플러 (206)의 출력 섬유 (210)은 비평형 광 커플러 (217)의 입력 포트 (218)로 연결된다.

비평형 광 커플러 (217)은 입력 포트 (218)과 (216)로 들어가는 광 채널들을 출력 섬유 (219)로 결합할 수 있다.

도 8에 도시된 발명의 실시예에서, 비평형 광 커플러 (217)은 40:60 타입이다. 즉, 입력 포트 (218)에서의 광 전력의 40%가 출력 섬유 (219)로 보내지고, 입력 포트 (216)에서의 광 전력의 60%가 출력 섬유 (219)로 보내진다.

광 섬유 (219,219′)는 멀티플렉싱 유닛 (204,204′)의 출력 포트 (221,221′)에 각각 연결된다.

멀티플렉싱 유닛 (204)의 출력 포트 (221)과 멀티플렉싱 유닛 (240)의 출력포트 (203)은 각각 멀티플렉싱 유닛 (224)의 입력 포트 (222)와 (223)에 광학적으로 연결된다.

그리고, 멀티플렉싱 유닛 (204′)의 출력 포트 (221′)과 멀티플렉싱 유닛 (240′)의 출력포트 (203′)은 각각 멀티플렉싱 유닛 (224)의 입력 포트 (222′)와 (223′)에 광학적으로 연결된다.

멀티플렉싱 유닛 (224)의 2개의 광 커플러 (225)와(225′)는 입력 포트 (222,223)과(222′,223′)에 각각 광학적으로 연결된 입력포트 (226,227)과(226′,227′)을 각각 가진다.

광 커플러 (225,225′)은 입력섬유로 들어가는 광 채널들을 출력 섬유(228,228′)로 결합할 수 있다.

광 섬유 (228)과 (228′)는 들어가는 광 채널들을 1개의 출력 섬유 (232)로 결합할 수 있는 2x1광 커플러 (231)의 포트 (229)와 (230)에 연결된다. 이 광 섬유 (232)는 WM45의 출력 포트 (233)에 연결된다.

따라서, 멀티플렉싱 디바이스 WM (45)는 섬유들 (208)과 (208′)에서 들어가는 64개의 채널들을 하나의 출력 포트 (233)으로 결합한다.

전형적으로 WM (45)의 광 커플러들은 종래의 평면 광 커플러이거나 혼합 섬유 광 커플러(fused fiber optical coupler)이다. 이것은 파장 멀티플렉싱 디바이스 WM (45)가 간단하고 저렴하게 생산되게 한다.

게다가, 필요하다면, 그런 종래의 커플러들은 유익하게는 저렴하고 구현하기 쉬운 종래의 기술에 의해 유지되는 편광 타입으로 만들어질 수 있다.

E- TEK는 위에서 설명된 WD (45)에 사용되기에 적합한 섬유 혼합 그리고 평면 광 커플러를 만든다. 예를 들면, 2x2광 커플러 (217)은 E-TEK 커플러가 될 수 있고, 모델 SWBC2PS0PRL19와 16x1 광 커플러 (202)는 E-TEK커플러일 수 있고, 모델 SWTCYE30RPRL10은 1574-1603 nm 작동 밴드를 가진다.

도시된 실시예에서, 광 커플러 (213,213′)는 파장 선택 광 커플러들이다. 특히, 그들은 종래의 밴드를 결합하는 간섭필터들이다. 그러나, 그들은 또한 평면 광 커플러들이거나 혼합 섬유 광 커플러들일 수 있다.

간섭 필터는 평면 또는 혼합 섬유 광 커플러보다 작은 고유 손실을 가지므로 선호된다. 본 발명의 WM 45에서 사용되기 위해 적합한 밴드를 결합하는 간섭 필터들을 E-TEK에 의해 제조된다.

바람직하게는, 뒤에서 설명되는 것과 같이, 각 입력 섬유 (208,208′)는 소정의 손실 값을 갖기 위하여 선택된 감쇠 스플라이스(splice)들 (100,100′)이 제공된다. 전형적으로, 이들 감쇠 스플라이스 (100,100′)는 종래의 타입으로, 미리 설정된 감쇠는 그 안에 연결되는 섬유들의 광 축을 적당히 어긋나게 함으로써 달성된다.

WM (45)에는 채널들의 8개의 다른 그룹들을 위한 8개의 다른 광 경로들이 있다.

도 8에서 도시된 것처럼, 이들 8개의 광 경로들은 다음과 같다.

- 경로 a (a′)는 광 커플러 (206,217,225,231 (206′,217′,225′,231))을 포함한다.

- 경로 b (b′)는 광 커플러 (202,225,231 (202′,225′,231))을 포함한다.

- 경로 c₁(c₁′)는 광 커플러 (205,213,217,225,231) (광 커플러 (205′,213′,217′,225′,231))을 포함한다.

- 경로 c₂(c₂′)는 광 커플러 (207,213,217,225,231) (광 커플러 (207′,213′,217′,225′,231))을 포함한다.

각 광 경로는 그 안에 포함된 광 커플러의 고유손실에 따르는 손실을 가진다.

사실, 종래의 Nx1 광 커플러는 평면 도파관 또는 광 섬유같은 광학적으로 연결된 N개의 광 도파관을 포함하고, 인접하는 도파관 간의 연결은 손실을 유도한다. 이미 위에서 설명된 것처럼, 손실은 유효하게 사용되는 입력 포트의 수와는 독립적으로, 광학적으로 연결된 광 도파관의 수에 연관이 있다.

예를 들면, N=2ⁿ입력포트를 가지는 이상적인 Nx1 평형 광 커플러는 그것을 통과하여 지나가는 채널 상에 n*3dB에 해당하는 이상적 고유 손실을 유도한다. 게다가, 생산 프로세스에서 기인하는 부가적 손실,"과도 손실" 또한 고려되어야 한다. 전형적으로, 커플러의 입력 포트의 수가 증가할수록 과도 손실은 증가한다.

그래서, 커플러의 실제 고유 손실은 일반적으로 이상적 고유손실과 과도 손실의 합이다.

본 발명의 실시예의 광 커플러는 실질적으로 다음의 실제 고유 손실(IL)을 가진다.

- 광 커플러 (206, (206′)) : IL = 10.2 dB;

- 광 커플러 (202, (202′)) : IL = 14.3 dB;

- 광 커플러 (205 (205′), 207 (207′)) : IL = 7 dB;

- 비평형 광 커플러 (217, (217′)) : 포트 (218 (218′))로 들어가서 포트 (219 (219′))에서 나오는 채널들에 대해서는 IL = 4.4 dB; 포트 (216 (216′))로 들어가서 포트 (219 (219′))에서 나오는 채널들에 대해서는 IL = 2.5 dB;

- 광 커플러 (225, (225′), 231) : IL = 3.4 dB;

- 파장 선택 광 커플러 (213)과 (213′): IL = 1 dB;

여기에서 표시된 광 커플러의 실제 손실은 예시적인 것이고, 제한적인 것은 아니다.

이제 본 발명의 파장 멀티플렉싱 디바이스 WM (45)의 작동에 대해 설명하겠다.

RB2밴드에 속하는 64채널들은 λ₁,λ₁′,λ₂,λ₂′,λ₃,λ₃′,...,λ₃₂,λ₃₂′의 파장을 가진다.

1번째 서브 밴드 RB2′는 λ₁-λ₃₂파장을 가지는 32개의 채널들을 포함하고, 2번째 서브밴드 RB2″는 λ₁′-λ₃₂′파장을 가지는 채널들을 포함한다.

1번째 서브밴드의 채널 λ_n과 2번째 서브밴드의 채널 λ_n′의 거리는 50 GHz에 반해, 각 서브밴드에서 채널들은 100GHz의 스페이싱을 갖는다.

도 7에 대하여, 4개의 파장 λ₁, λ₂, λ₃, λ₄과 4개의 파장 λ₁′,λ₂′,λ₃′,λ₄′은 RB2 밴드의 이득 스펙트럼의 경사진 사이드 영역 C₁에 놓여진다.

4개의 파장 λ₂₉, λ₃₀, λ₃₁, λ₃₂과 4개의 파장 λ₂₉′,λ₃₀′,λ₃₁′,λ₃₂′은 RB2 밴드의 이득 스펙트럼의 경사진 사이드 영역 C₂에 놓여진다.

24개의 파장 λ₅,λ₆,...,λ₂₇,λ₂₈과 파장 λ₅′,λ₆′,...,λ₂₇′,λ₂₈′은 RB2 밴드의 이득 스펙트럼의 실질적으로 평평한 중심 영역에 놓여진다.

더욱 자세하게는, 8개의 파장 λ₅,...,λ₁₂(λ₅′,...,λ₁₂′)은 구역 A에 해당되고, 16개의 파장 λ₁₃,...,λ₂₈(λ₁₃′,...,λ₂₈′)은 RB2 밴드의 이득 스펙트럼의 영역 B에 해당한다.

이득 스펙트럼의 모양 때문에 파장 λ₁, λ₂, λ₃, λ₄,λ₁′,λ₂′,λ₃′,λ₄′(구역 C₁)을 가지는 채널들과 파장 λ₂₉, λ₃₀, λ₃₁, λ₃₂, λ₂₉′,λ₃₀′,λ₃₁′,λ₃₂′(구역 C₂)를 가지는 채널들은 파장 λ₅,λ₆,...,λ₂₇,λ₂₈, λ₅′,λ₆′,...,λ₂₇′,λ₂₈′(구역 A,B)를 가지는 채널들보다 작게 증폭된다. 특히, 사이드 영역C₁,C₂와 중심 영역 A,B 간의 최대 이득 차이 λ는 4dB이다.

실시예에서, 구역 A,B에 있는 파장을 가지는 채널들을 약 λ(4dB)의 구역 C₁,C₂에 있는 파장을 가지는 채널들보다 더 감쇠시키기 위하여, 멀티플레스 디바이스 WD (45)와 트리 토폴로지에서의 이들 구성의 커플러들의 실제 고유 손실이 선택된다. 이런 방식으로, 5개의 스팬의 원거리 전송 섬유(각 스팬은 약 25dB의 전체 스팬 손실을 제공하고 4개의 증폭 라인 사이트 (40)에 의해 나누어진다)를 가지는 광통신 시스템(1)의 수신 라인 사이트 (20)에서, RB2밴드에서의 광 채널(17)을 위한 적당한 광 SNR이 달성될 수 있다.

때때로, 2번째 터미널 사이트 (20)에서 광 채널들 (17)의 광 전력 또는 SNR의 이퀄라이즈같은 소정의 시스템 필요요소를 충족시키기 위해, A B 구역의 파장을 가지는 채널들과 C₁C₂구역의 파장을 가지는 채널들 사이의 감쇠 차이가 선택될 수 있다.

파장 λ₅,...,λ₁₂(증폭기 이득 스펙트럼의 구역 A에 해당)를 가지는 채널들은 위에서 규정된 광 경로 a를 통과하고, 실질적으로 다음의 손실을 갖는다.

- 광 커플러 (206)에 의한 IL=10.2 dB

- 광 커플러 (217)에 의한 IL=4.4 dB

- 출력 포트 (221)과 입력포트 (222)사이의 광 연결에 의한 Il_C= 1 dB

- 광 커플러 (225)에 의한 IL=3.4 dB

- 광 커플러 (231)에 의한 IL=3.4 dB

그래서, 경로 a를 통과하는 λ₅,...,λ₁₂채널들을 위한 총 손실 IL_aT는 약 22.4 dB이다. 여기서 표시 "T"는 총 손실을 의미한다.

포트 233에서의 연결에 기인하는 손실도 고려하면, 총 손실 IL_aT는 약 23dB이다.

λ₅′,...,λ₁₂′ 파장을 가지는 채널들은 위에서 언급한 경로 a와 동일한 경로 a′를 통과하고,약 22.4dB(포트 233에서의 연결도 고려하면 약 23 dB)인 총 손실 IL_a′T(=IL_aT)를 가진다.

증폭기 이득 스펙트럼의 영역 B에 해당하는 파장 λ₁₃,...,λ₂₈(λ₁₃′,...,λ₂₈′)를 가지는 채널들은 경로 b (b′)를 따라 전파되고, 실질적으로 다음의 손실을 갖는다.

- 광 커플러 (202 (202′))에 의한 IL=14.3 dB

- 출력 포트 (203)과 입력포트 (223)사이의 광 연결에 의한 IL_C= 1 dB

- 광 커플러 (225 (225′))에 의한 IL=3.4 dB

- 광 커플러 (231)에 의한 IL=3.4 dB

총 손실 IL_bT=IL_b′T는 약 22.1dB이다. 포트 233에서의 연결을 고려하면 총 손실 IL_bT=IL_b′T는 약 22.6dB이다.

증폭기 이득 스펙트럼의 영역 C1과 C2에 해당하는 파장 λ₁, λ₂, λ₃, λ₄,( λ₁′,λ₂′,λ₃′, λ₄′)과 λ₂₉, λ₃₀, λ₃₁, λ₃₂, (λ₂₉′,λ₃₀′,λ₃₁′,λ₃₂′)을 가지는 채널들은 각각 경로 C₁(C₁′)와 C₁(C₂′)를 따라 전파되고, 실질적으로 다음의 손실을 갖는다.

- 광 커플러 (205) 또는 (207)((205′) 또는 (207′))에 의한 IL=7 dB

- 커플러 (213 (213′))에 의한 IL=1 dB

- 비평형 광 커플러 (217 (217′))에 의한 IL=2.5 dB

- 출력 포트 (221)과 입력포트 (222)사이의 광 연결에 의한 IL_C= 1 dB

- 광 커플러 (225(225′))에 의한 IL=3.4 dB

- 광 커플러 (231)에 의한 IL=3.4 dB

총 손실 IL_C1,2T=IL_C1,2′T는 약 18.3dB이다. 포트 233에서의 연결을 고려하면총 손실 IL_C1,2T=IL_C1,2′T는 약 18.8dB이다.

그래서, 이득 스펙트럼의 영역 A,B에 해당하는 파장을 가지는 채널들은 영역 C₁,C₂에 해당하는 파장을 가지는 채널들이 가지는 총 손실보다 4dB 더 큰 총 손실을 가진다.

도 9a, RB2밴드는 채널들이 위에서 언급한 광 경로들을 통과함으로써 갖게되는 프리엠퍼시스 "단계"의 체계적 그래프를 보여준다.

감쇠 스플라이스 (100)에 의해 유도되는 손실을 적당하게 조정함으로써 도 9b에서 체계적으로 도시된 바와 같이 도 9a의 커브를 부드럽게 할 수 있다.

종래의 광 WDM 통신 시스템에 비교해볼 때, 본 발명의 시스템 (1)은 줄어든 손실과 함께 전송 터미널 사이트 (10)에서 프리엠퍼시스와 멀티플렉싱 작동을 수행한다.

사실, 위에서 언급한 바와 같이, 본 발명의 시스템(1)에서 이들 동작들은 약 22.6 dB의 최대 총 손실을 가지는 본 발명의 멀티플렉싱 디바이스 (45)에 의해 둘 다 수행된다.

반대로, 종래의 시스템에서, 프리엠퍼시스와 멀티플렉싱 작동은 광 감쇠기(4dB의 프리엠퍼시스 값을 갖기 위해 조정됨)와 종래의 64x1 광 수동 평형 커플러에 의해 각각 수행된다. 그리하여, 종래의 시스템의 전송 터미널에서 최대 총 손실은 약 27dB이다(프리엠퍼시스의 4dB, 종래의 64x1 광 커플러의 이상적 고유 손실의 18dB, 과도손실의 약 4dB, 커플러의 출력 포트에서의 연결을 위한 1dB).

본 발명의 시스템(1)에서의 실시예와 함께, 약 4.4dB의 총 손실 향상이 이루어진다.

부가적으로, 매우 많은 채널들(예를 들면, 128 채널)을 가지는 WDM 통신시스템의 전송 터미널 사이트에서, 각기 1개의 OLTE와 1개의 파장 변환 모듈 WDM 같은 것을 포함하는 해당하는 많은 전송 유닛과 멀티플렉싱 디바이스의 입력 포트의 연결은 매우 복잡하고 큰 공간을 차지한다.

부가적으로, 광통신 시스템의 터미널 또는 라인 사이트에 포함되는 디바이스들의 구성은 American National Standard Institute(ANSI) 또는 European Standard Telecommunication Institute(ETSI)에 의해 정해진 것들과 같은 표준 규정에 의해 규율된다.

전송 유닛에 대하여, ANSI 표준은 서브 랙(sub-rack)은 적당한 슬롯에 8개 또는 8개의 복수의 전송유닛을 장착할 수 있다는 것을 제정한다.

반대로, ETSI 표준은 하나의 서브 랙(sub-rack)은 6개 또는 6개의 복수의 전송유닛을 장착할 수 있다는 것을 제정한다.

전형적으로, ANSI표준을 위해서는 각 서브랙에는 8개 또는 16개의 전송 유닛이, ETSI표준을 위해서는 각 서브랙에는 6개 또는 12개의 전송 유닛이 장착된다.

더욱이, 이들 규정에 따르면, 1개의 멀티플렉싱 디바이스는 최대 2개의 서브랙에 연결될 수 있다.

구조적 융통성 덕택에, 본 발명의 멀티플렉싱 디바이스는 외부 디바이스(예를 들면, 전송 유닛)와의 연결이 간단하고, 소정의 멀티플렉싱 유닛 안의 광 커플러를 간단히 그룹핑함으로써 필요한 표준(예를 들면, ANSI 또는 ETSI)을 충족하기 위하여 쉽게 설계될 수 있다.

예를 들면, 16개의 입력을 가지는 4개의 멀티플렉싱 유닛 (240, 240′,204,204′)를 포함하는 도 8의 멀티플렉싱 디바이스 WM(45)는 ANSI 표준에 의한 각 16개의 전송 유닛을 가지는 4개의 서브랙에서 나오는 64개의 채널들을 멀티플렉스하기 위해 사용될 수 있다.

더욱이, 전송 유닛과 멀티플렉싱 디바이스간의 연결을 용이하게 하기 위해, WM (45)의 각 멀티플렉싱 유닛 (240,240′,204,204′)은 분리된 서브랙에 장착될 수 있고 해당 16개의 전송 유닛을 포함하는 서브랙 근처에 위치할 수 있다.

따라서, 본 발명의 멀티플렉싱 디바이스 WM (45)는 ANSI 표준에 따라 설계된 서브랙의 동일한 모듈방식을 갖고 있으므로, OLTE(41)과 WCM(42) 유닛과 멀티플렉싱 유닛(11)간의 연결을 극도로 단순화할 수 있다.

본 발명에 따르면, ETSI 표준에 특히 적합한 멀티플렉싱 디바이스는 본 명세서를 기초로 본 발명의 본질을 벗어남없이 이 기술분야의 당업자에 의해 쉽게 설계될 수 있다.

단지 32 채널만이 RB2 밴드에 채택되면, 전술되고 도8에 도시된 WM(45)는 광 경로 a′,b′,c′를 제거함으로써 수정될 수 있다. 이 경우에 있어서, 파장 멀티플렉싱 디바이스는 광 유닛 (240), 멀티플렉싱 유닛(204), 광 커플러 (225)를 포함하고, 광 커플러 (225)의 출력 섬유 (228)은 그 출력 포트로 사용될 수 있다. 더욱이, 이것은 광 커플러 (231)을 가지지 않고 광 연결의 수가 줄어들어서, 경로a,b,c의 총 손실은 약 IL_aT= 19.5 dB; IL_bT= 19.1 dB; IL_cT= 15.2 dB로 각각 떨어진다.

도 10은 본 발명에 따라서 광통신 시스템(1)에서 사용되기에 적절한 RB1밴드에서 동작하는 48x1멀티플렉싱 디바이스 WM(44)의 실시예이다.

WM(44)는 48개의 입력포트와 1개의 출력포트를 가지는 트리 토폴로지에 구성된 11개의 광 커플러를 포함한다.

상기 트리 토폴로지는 1개의 입력 레벨과 1개의 출력레벨과 2개의 중간 레벨이 있다.

입력 레벨은 2개의 커플러 16x1 (202,202′)와 4개의 4x1 커플러 (205,205′,207,207′), 즉 6개의 평형 광 커플러를 포함한다.

1번째 중간 레벨은 2개의 파장 선택 광 커플러 (213,213′)를 포함한다.

2번째 중간 레벨은 2개의 2x1 비평형 커플러 (217,217′)를 포함한다.

출력 레벨은 1개의 2x1 평형 커플러 (231)을 포함한다.

반대로, 상기 커플러 (202,205,207,213,217)과 (202′,205′,207′,213′,217′)은 각각 멀티플렉싱 유닛 (250)과 (250′)에 위치한다. 그리고, 커플러 (231)은 멀티플렉싱 유닛 (270)에 위치한다.

2개의 멀티플렉싱 유닛 (250,250′)는 입력 섬유 (208,208′)와 출력포트 (251)과 (251′)을 가진다. 포트 (251)과 (251′)는 멀티플렉싱 유닛 (270)의 입력포트 (253)과 (253′)에 광학적으로 연결된다.

멀티플렉싱 유닛 (270)은 출력포트 (254)를 가진다.

광 커플러 (205)와 (207) ((205′)과 (207′))의 출력포트는 광 커플러 (213(213′))의 입력포트에 광학적으로 연결된다.

광 커플러 (202 (202′))와 광 커플러 (213 (213′))의 출력 포트는 비평형 광 커플러 (217 (217′))의 입력 포트에 연결된다.

비평형 광 커플러 (217 (217′))의 출력 섬유 (219 (219′))는 멀티플렉싱 유닛 (250 (250′))의 출력 포트 (251 (251′))에 연결된다.

각 압력 섬유 (208,208′)에는 적당한 손실 값에 조절될 수 있는 감쇠 스플라이스 (100,100′)가 제공된다.

WM (44)에 장착된 디바이스들은 WM (45)에 대해 설명된 것들과 같은 타입이므로, 동일한 표시 숫자로 표시되었다.

특히, 모든 평형 광 커플러, 비평형 광 커플러, 파장 선택 광 커플러는 도 8에 표시되고 이전에 리스트된 해당 디바이스들과 동일한 실제 고유 손실을 가진다.

E-TEK는 RB1 밴드를 위해 WM (44)에 장착될 적절한 디바이스를 제조한다.

이제부터 WM (44)의 동작을 설명하겠다.

RB1 밴드에 속하는 48개의 채널은 파장 λ₁,λ₁′,λ₂,λ₂′,λ₃,λ₃′,...,λ₂₄,λ₂₄′를 가진다. 채널들의 1번째 그룹은 각 파장 λ₁-λ₂₄를 가지는 24개의 채널을 포함하고, 채널들의 2번째 그룹은 파장 λ₁′-λ₂₄′를 가지는 채널을 포함한다.

도 7에 대하여, 파장 λ₁,λ₂,λ₃,λ₄와 파장 λ₁′,λ₂′,λ₃′,λ₄′는 RB1 밴드의 이득 스펙트럼의 경사진 사이드 영역 E₁에 놓여진다.

파장 λ₂₁,λ₂₂,λ₂₃,λ₂₄와 파장 λ₂₁′,λ₂₂′,λ₂₃′,λ₂₄′는 RB1 밴드의 이득 스펙트럼의 경사진 사이드 영역 E₂에 놓여진다.

반대로, 파장 λ₅,λ₆,...,λ₁₉,λ₂₀과 파장 λ₅′,λ₆′,...,λ₁₉′,λ₂₀′은 RB1 밴드의 이득 스펙트럼의 중심의 실질적으로 평평한 구역 D에 놓여진다.

설명된 실시예에서, 사이드 구역 E₁,E₂와 중심 구역 D사이의 최대 이득 차이 λ는 약 4dB이다.

WD (45)와 유사하게, 실시예에서, 중심 구역 D에 있는 파장을 가지는 채널들을 약 λ(4dB)의 구역 E₁, E₂에 있는 파장을 가지는 채널들보다 더 감쇠시키기 위하여, 멀티플레스 디바이스 WD (44)와 트리 토폴로지에서의 이들 구성의 커플러들의 실제 고유 손실이 선택된다. 이런 방식으로, 5개의 스팬의 원거리 전송 섬유(각 스팬은 약 25dB의 전체 스팬 손실을 제공하고 4개의 증폭 라인 사이트 (40)에 의해 나누어진다)를 가지는 광통신 시스템(1)의 수신 라인 사이트 (20)에서, RB1 밴드에서의 광 채널 (17)을 위해 적당한 광 SNR이 달성될 수 있다.

이득 스펙트럼의 구역 D에 해당하는 파장 λ₅,λ₆,...,λ₁₉,λ₂₀(λ₅′,λ₆′,...,λ₁₉′,λ₂₀′)를 가지는 채널들은 광 커플러 (202(202′)), 비평형광 커플러 (217(217′))와 광 커플러 (231)을 포함하는 광 경로 d (d′)를 통하여 전파한다.

증폭기 이득 스펙트럼의 사이드 구역 E₁에 해당하는 파장 λ₁,λ₂,λ₃,λ₄와 파장 (λ₁′,λ₂′,λ₃′,λ₄′)를 가지는 채널들은 광 커플러 (207(207′)), 파장 선택 커플러 (213(213′)), 비평형 광 커플러(217(217′))와 광 커플러 (231)을 포함하는 광 경로 e₁(e₁′)를 통하여 전파한다.

증폭기 이득 스펙트럼의 사이드 구역 E₂에 해당하는 파장 λ₂₁,λ₂₂,λ₂₃,λ₂₄와 파장 (λ₂₁′,λ₂₂′,λ₂₃′,λ₂₄′)를 가지는 채널들은 광 커플러 (205(205′)), 파장 선택 커플러 (213(213′)), 비평형 광 커플러 (217 (217′))와 광 커플러 (231)을 포함하는 광 경로 e₂(e₂′)를 통하여 전파한다.

따라서, 경로 d와 d′를 통과하는 채널들은 실질적으로 다음의 손실을 갖는다.

- 광 커플러 (202 (202′))에 의한 IL=14.3 dB

- 비평형 광 커플러 (217)에 의한 IL=2.5 dB

- 포트 (251)과 포트 (253)사이의 광 연결에 의한 IL_C= 1 dB

- 광 커플러 (231)에 의한 IL=3.4 dB

총 손실 IL_dT=IL_d′T는 약 21.2dB이다. (포트 254에서의 연결을 고려하면 총손실 IL_dT=IL_d′T는 약 22.2dB이다.

경로 e₁,e₂와 e₁′,e₂′를 따라가는 채널들은 실질적으로 다음과 같은 손실을 갖는다.

- 광 커플러 (205) 또는 (207)((205′) 또는 (207′))에 의한 IL=7 dB

- 파장 선택 커플러 (213 (213′))에 의한 IL=1 dB

- 비평형 광 커플러 (217 (217′))에 의한 IL=4.4 dB

- 포트 (251(251′))과 (253(253′))사이의 광 연결에 의한 IL_C= 1 dB

- 광 커플러 (231)에 의한 IL=3.4 dB

총 손실 IL_eT=IL_e′T는 약 16.8dB이다. (포트 254에서의 연결을 고려하면 총 손실 IL_eT=IL_e′T는 약 17.8dB이다.)

따라서, 광 증폭기이득의 구역 D에 해당하는 파장을 가지는 채널들은 E₁,E₂구역에 해당하는 파장을 가지는 채널들이 갖는 총 손실보다 4dB 더 큰 총 손실을 가진다.

도 9a, RB1 밴드는 위에서 언급한 WM (44)의 광 경로를 따라가는 채널들이 갖게되는 프리엠퍼시스 단계의 그래프이다.

WM (45)와 비슷하게, 어떤 채널을 위한 감쇠 스플라이스 (100,100′)의 적당한 조정은 도 9b에서 도시되는 것처럼 도 9a의 커브를 부드럽게 한다.

24개의 채널만을 멀티플렉스하기 위해서는 멀티플렉싱 유닛 (250′)와 광 커플러 (231)은 제거될 수 있고, 멀티플렉싱 유닛 250의 포트 251은 멀티플렉싱 디바이스의 출력 포트로 사용될 수 있다.

WM(45)처럼, WM(44)또한 통신 시스템 (1)의 전송 터미널 사이트 10에서의 손실을 줄이고 전송유닛으로의 연결을 향상시키는 장점을 가진다.

예를 들면, ANSI 표준에 따라서, 도10의 WM(44)는 각기 16개의 전송 유닛을 포함하는 3개의 서브랙으로의 연결에 적당한 모듈 방식을 가진다. 실제로, 광 커플러 (202)의 16개의 입력 포트들과 광 커플러 (202′)의 포트들은 1번째와 2번째 서브랙의 해당 전송 유닛들에 연결될 수 있다. 반면에 광 커플러 (205, 207)의 8개의 입력 포트들과 광 커플러 (205′,207′)의 포트들은 각각 3번째 서브랙의 8개의 전송 유닛의 1번째와 2번째 그룹으로 연결될 수 있다.

본 발명에 따라서 만들어진 RB1밴드에서 동작하는 48 채널 WM (44)의 두 번째 실시예는 도 11에 도시된다.

도 10에 도시된 1번째 실시예와 비교해볼 때, WM(44)의 2번째 실시예의 광 커플러는 다른 모듈 방식 필요조건을 만족하기 위하여 다르게 그룹핑된다.

실제로, 8과 16의 모듈 방식을 가지는 이 실시예는 각기 8개의 전송 유닛을 포함하는 6개의 서브랙 또는 각기 8개의 전송유닛을 포함하는 2개의 서브랙과 각기 16개의 전송 유닛을 포함하는 2개의 서브랙으로의 연결에 적당하다.

도 11의 WM(44)에서, 2개의 16x1광 커플러 (202 202′)는 2개의 멀티플렉싱 유닛 (280, 280′)에 배열되고, 4개의 커플러 (205, 207, 205′, 207′)는 멀티플렉싱 유닛 (260, 260′)에 배열되고, 3개의 커플러 (217, 217′,231)은 멀티플렉싱유닛 (270)에 배열된다.

멀티플렉싱 유닛(280,280′)의 출력 포트 (203, 203′)는 각각 멀티플렉싱 유닛 (270)의 입력 포트 (263, 263′)에 연결된다.

더욱이, 2개의 멀티플렉싱 유닛 (260, 260′)의 출력 포트 (261, 261′)는 각각 멀티플렉싱 유닛 (270)의 입력 포트 (262, 262′)에 연결된다.

도 11의 디바이스에 사용된 모든 콤포넌트는 도 10의 WM(44)에 장착된 것들과 동일한 타입이므로, 동일한 숫자 표시가 사용되었다.

특히, 평형 광 커플러, 비평형 광 커플러와 파장 선택 광 커플러는 전술된 것과 동일한 손실을 가진다.

전술된 것과 동일한 총 손실을 가지는 광 경로 e₁,e₂,d와 e₁′,e₂′,d′는 도시되어 있다.

도 11의 디바이스의 작동이 도 10의 것과 유사하기 때문에, 이미 사용된 것과 동일한 표시가 사용되었다.

본 발명의 통신 시스템 (1)에서 설명된 실시예에서, BB 밴드에서의 이득 이퀄라이징은 위에서 언급된 이퀄라이징 필터 (74)와 (88)에 의해 실행되고, 파장 멀티플렉싱 디바이스 WM (43)은 종래의 수동 광 평형 커플러이다. 예를 들면, 이것은 평면 또는 혼합 섬유 커플러이다.

도 7은 통신 시스템(1)에서 연결된 광 커플러들의 체인의 끝에서 BB밴드의 이득 스펙트럼에 해당하는 커브(실선)와 이퀄라이즈된 해당 이득 커브(점선)를 체계적으로 도시한다.

그러나, BB밴드에서의 이득 이퀄라이즈는 본 명세서를 기반으로 본 발명의 본질을 벗어남없이 당업자에게 당연한 원리에 따라 적절히 설계된 본 발명의 멀티플렉싱 디바이스에 의해 실행될 수 있다.

본 발명은 복수의 광 신호를 파장 멀티플렉싱하기 위한 광 디바이스와 이를 포함하는 WDM(파장분할멀티플렉싱) 광통신 시스템에 관한 것이다.

Claims (15)

1. 복수 M(M≥8)의 광 채널들(16)을 파장 멀티플렉싱하기 위하여, N(N≥M)개의 입력포트(208,208′)와 1개의 출력 포트(233;254)를 가지고, 소정의 고유 손실을 가지고 트리 토폴로지에 따라 결합되는 적어도 3개의 광 커플러(202, 202', 205, 205', 207, 207', 206, 206', 213, 213', 217, 217', 225, 225', 231)를 포함하고, 상기 트리 토폴로지는 N개의 입력과 상기 입력포트(208, 208')에 해당하는 1개의 출력과 하나의 출력 포트(233;254)를 가지는 광 멀티플렉싱 디바이스(44;45)에 있어서,

   (a) 상기 적어도 3개의 광 커플러(202, 202', 205, 205', 207, 207', 206, 206', 213, 213', 217, 217', 225, 225', 231) 각각의 고유 손실은 미리 결정되고,

   (b) 상기 적어도 3개의 광 커플러(202, 202', 205, 205', 207, 207', 206, 206', 213, 213', 217, 217', 225, 225', 231)는 상기 트리 토폴로지에서 구성되어,

   상기 복수 M의 광 채널들(16)이 멀티플렉스되는 동안에 소정의 프리엠퍼시스를 달성하기 위해 적어도 상기 복수 M의 광 채널들(16) 중 적어도 2개는 상기 멀티플렉싱 디바이스를 지나면서 서로 다르게 감쇠되도록 하는 것을 특징으로 하는 광 커플러 멀티플렉싱 디바이스(44;45).
2. 제1항에 있어서, 상기 트리 토폴로지는 각기 적어도 3dB의 차이가 나는 고유손실을 가지는 적어도 2개의 광 커플러(202, 202', 205, 205', 207, 207', 206, 206')를 가지는 1개의 입력 레벨을 가지는 것을 특징으로 하는 광 멀티플렉싱 디바이스(44;45).
3. 제2항에 있어서, 상기 적어도 2개의 광 커플러(202, 202', 205, 205', 207, 207', 206, 206')간의 고유 손실 차이는 적어도 3.5dB인 것을 특징으로 하는 광 멀티플렉싱 디바이스(44;45).
4. 제1항에 있어서, 상기 적어도 3개의 광 커플러(202, 202', 205, 205', 207, 207', 206, 206', 213, 213', 217, 217', 225, 225', 231) 중 적어도 1개는 비 파장 선택 비평형 광 커플러(217, 217')인 것을 특징으로 하는 광 멀티플렉싱 디바이스(44;45).
5. 제4항에 있어서, 상기 트리 토폴로지는 1개의 입력레벨과 1개의 출력레벨을 가지는 것을 특징으로 하는 광 멀티플렉싱 디바이스(44;45).
6. 제5항에 있어서, 상기 비 파장 선택 비평형 광 커플러(217, 217')는 상기 트리 토폴로지의 상기 출력 레벨에 위치하는 것을 특징으로 하는 광 멀티플렉싱 디바이스(44;45)
7. 제1항에 있어서, 상기 적어도 3개의 광 커플러(202, 202', 205, 205', 207, 207', 206, 206', 213, 213', 217, 217', 225, 225', 231) 중 적어도 1개는 비 파장 선택 광 커플러이고, 상기 적어도 3개의 광 커플러(202, 202', 205, 205', 207, 207', 206, 206', 213, 213', 217, 217', 225, 225', 231) 중 적어도 1개는 파장 선택 광 커플러인 것을 특징으로 하는 광 멀티플렉싱 디바이스(44;45).
8. 복수 M(M≥8)의 광 채널들(16)을 공급하기 위하여, 상기 복수 M의 광 채널들(16)을 멀티플렉싱하기 위한 멀티플렉싱 유닛(11)을 포함하고, 상기 멀티플렉싱 유닛(11)은 N(N≥M)개의 입력포트(208, 208'와 1개의 출력포트(233;254)를 가지고 소정의 고유 손실을 가지고 트리 토폴로지에 의해 결합된 적어도 3개의 광 커플러(202, 202', 205, 205', 207, 207', 206, 206', 213, 213', 217, 217', 225, 225', 231)를 포함하는 멀티플렉싱 디바이스를 포함하고, 상기 트리 토폴로지는 N개의 입력과 상기 N개의 입력포트(208, 208')에 해당하는 1개의 출력포트와 1개의 출력포트(208, 208')를 가지는 전송 터미널(10)과,

   상기 멀티플렉싱 디바이스(44;45)에 의해 멀티플렉스되는 상기 복수 M의 광 채널들(16)을 전송하기 위하여 상기 전송 터미널(10)에 결합되는 광통신 라인(30,40)과,

   복수 M의 광 채널들(16)의 적어도 한 부분(17)을 수신하기 위하여 상기 광통신 라인(30,40)에 결합되는 수신터미널(20)을 포함하는 WDM 광통신 시스템(1)에 있어서,

   (a) 상기 적어도 3개의 광 커플러(202, 202', 205, 205', 207, 207', 206, 206', 213, 213', 217, 217', 225, 225', 231) 각각의 고유 손실은 미리 결정되고,

   (b) 상기 적어도 3개의 광 커플러(202, 202', 205, 205', 207, 207', 206, 206', 213, 213', 217, 217', 225, 225', 231)는 상기 트리 토폴로지에서 구성되어,

   상기 수신 터미널(20)에서, 복수 M의 광 채널들(16)의 상기 적어도 1개의 부분(17)을 위한 소정의 값의 광 전력을 달성하기 위하여, 상기 복수 M의 광 채널들(16) 중 적어도 2개는 상기 멀티플렉싱 디바이스를 지나면서 서로 다르게 감쇠되고, 상기 적어도 2개의 광 채널들 간의 감쇠 차이가 선택되는 것을 특징으로 하는 WDM 광통신 시스템(1).
9. 제8항에 있어서, 상기 적어도 2 채널간의 감쇠 차이는 상기 수신터미널(20)에서 복수 M의 광 채널들(16) 중 상기 적어도 한 부분(17)을 위한 소정의 값의 광 SNR을 달성하기 위하여 선택되는 것을 특징으로 하는 WDM 광통신 시스템(1).
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 광통신 라인(30,40)은 소정의 파장 밴드에서 소정의 일정하지 않은 파장 종속 이득 스펙트럼을 가지는 적어도 1개의 광 증폭 유닛(40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM 광통신 시스템(1).
11. 제10항에 있어서, 상기 적어도 2 채널간의 감쇠 차이는 상기 이득 스펙트럼에 따라 선택되는 것을 특징으로 하는 WDM 광통신 시스템(1).
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 적어도 1개의 광 증폭 유닛(40)의 일정하지 않은 이득 스펙트럼은 중심의 실질적으로 평평한 구역(A,B,D)과 2개의 반대로 경사진 사이드 영역(E₁,E₂,C₁,C₂)을 가지는 것을 특징으로 하는 WDM 광통신 시스템(1).
13. 제12항에 있어서, 멀티플렉싱 디바이스(44;45)의 상기 트리 토폴로지는 상기 2개의 반대로 경사진 사이드 영역(E₁,E₂,C₁,C₂)내의 파장을 가지는 상기 복수 M의 광 채널들의 2 그룹은 2개의 해당 광 커플러들(205, 205', 206, 206', 207, 207')에 의해 결합되고 상기 중심의 실질적으로 평평한 영역(A,B,D)내의 파장을 가지는 상기 광 채널들의 3번째 그룹은 적어도 1개의 광 커플러(202, 202')에 의해 결합되는 입력 레벨을 가지는 것을 특징으로 하는 WDM 광통신 시스템(1).
14. 제13항에 있어서, 상기 2개의 광 커플러들(205, 205', 206, 206', 207, 207')은 상기 적어도 1개의 광 커플러(202, 202')의 고유 손실보다 낮은 고유 손실을 갖는 것을 특징으로 하는 WDM 광통신 시스템(1).
15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 멀티플렉싱 디바이스(44;45)의 상기 트리 토폴로지는 상기 2개의 반대로 경사진 사이드 영역(E₁,E₂,C₁,C₂)내의 파장들을 가지고 상기 2개의 광 커플러(205, 205', 206, 206', 207, 207')에서 나오는 광 채널들의 상기 2개의 그룹을 결합하기 위한 파장 선택 광 커플러(213, 213')를 포함하는 중간 레벨을 가지는 것을 특징으로 하는 WDM 광통신 시스템(1).