KR20030017862A - 파장가변 광 분기 및 결합 장치 - Google Patents

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KR20030017862A
KR20030017862A KR1020010050931A KR20010050931A KR20030017862A KR 20030017862 A KR20030017862 A KR 20030017862A KR 1020010050931 A KR1020010050931 A KR 1020010050931A KR 20010050931 A KR20010050931 A KR 20010050931A KR 20030017862 A KR20030017862 A KR 20030017862A
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Abstract

본 발명은 파장가변 광 분기 및 결합 장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 서로 길이가 다른 다수의 파장을 발생시키는 다중 파장 광신호 발생부; 상기 발생부로부터 입력된 광신호, 또는 반사되어 입력된 광신호, 또는 새롭게 입력된 광신호의 출력방향을 다수단자에 순환적으로 설정하는 제 1 써큘레이터; 상기 제 1 써큘레이터로부터 광신호를 전송받아 특정의 신호파장은 반사하여 궤환시키고 나머지 신호파장은 투과시키는 브라그 회절격자부; 상기 브라그 회절격자부에서 반사되지 않고 투과되는 나머지 광신호, 또는 새롭게 입력된 광신호의 출력방향을 다수단자에 순환적으로 설정하는 제 2 써큘레이터; 상기 제 2 써큘레이터에 새로운 광신호를 입력할 수 있는 결합부; 상기 제 2 써큘레이터로부터 전송된 광신호를 수신하는 분기부; 상기 브라그 회절격자부로부터 반사되어 궤환되는 광신호, 또는 상기 결합부로부터 새롭게 입력되어 상기 제 2 써큘레이터와 브라그 회절격자부와 제 1 써큘레이터를 순차적으로 거친 광신호를 다음 노드로 전송하는 출력부; 및 광섬유를 포함하여 상기 구성요소간 광신호를 전송시킬 수 있는 평면 광도파로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

파장가변 광 분기 및 결합 장치{Wavelength tunable optical drop and add system}
본 발명은 파장가변 광 분기 및 결합 장치에 관한 것으로서, 특히 파장이 서로 다른 다수의 신호를 동시에 얻을 수 있으며 파장가변이 쉽고 통과 파장폭이 좁아서 고속으로 채널을 선택할 수 있는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 종래의 써큘레이터를 이용한 광 분기 및 결합 장치에서 브라그 회절격자로부터 반사되는 신호는 분기부로 출력되는 파장성분이고, 브라그 회절격자를 통과하는 신호는 다음 노드로 계속 전송을 위해 출력부로 보내지는 파장성분이다. 그런데, 상기 분기부는 브라그 회절격자에 의해 반사된 성분을 이용하여 구성하게 되는데 만약에 분기되지 않고 다른 노드로 직접 통과되어야 할 채널 수보다 분기부의 채널이 다수인 경우에는 다파장을 분기시키기 위해 다수의 브라그 회절격자를 직렬로 연결시켜서 구성해야 한다는 단점이 있다.
또한, 마하젠더 간섭계를 이용하는 경우에도 분기부는 브라그 회절격자에 의해 반사된 성분을 이용하여 구성하게 되므로 분기부의 채널이 다수인 경우에도 상기와 마찬가지로 다파장을 분기시키기 위해 다수의 브라그 회절격자를 마하젠더 간섭계 내부의 양쪽 암에 직렬로 연결시켜서 구성해야 할 뿐만 아니라, 동일한 특성의 브라그 회절격자를 마하젠더 간섭계 내부의 같은 위치에 부착해야 하는 번거로움이 있다.
한편, 상기 결합부는 써큘레이터 및 마하젠더 간섭계를 이용하는 경우에 반드시 다수의 브라그 회절격자를 이용한 반사원리를 이용해서 구성해야 하고, 특히 마하젠더 간섭계를 이용하는 경우에는 외부 환경변화에 따라 결합부로의 궤환잡음이 발생할 수 있으며 또한 브라그 회절격자의 성능에 영향을 많이 받게 된다.
도 1은 종래의 써큘레이터를 이용한 광 분기 및 결합 장치 구성예로서, 다중파장 광신호 발생부(10), 제 1, 2써큘레이터(40,45), 브라그 회절격자부(80), 분기부(Drop:60), 출력부(Output:20), 결합부(Add:50), 및 상기 구성요소간 광신호를 전달시킬 수 있는 광섬유 또는 광도파로(a1~a6)로 구성된다.
먼저, 상기 다중파장 광신호 발생부(10)는 여러 개의 파장(λ1,λ2 ~λm )을 발생시키고, 발생된 다파장의 광신호(s1)는 광섬유 또는 평면 광도파로(a1)를 통해 제 1 써큘레이터(40)에 입력된다. 입력된 광신호(s1)는 광신호의 입력 및 출력방향을 다수 단자에 순환적으로 설정하는 제 1 써큘레이터(40)를 통과하여 브라그 회절격자부(80)로 전달되고,λ1 ~λm 파장들 중에서 분기되어야 할 특정 파장만이 반사된다. 반사되어 진행방향과 반대방향으로 피드백 되는 광신호(s11)는 제 1 써큘레이터(40)에 의해 광섬유 또는 평면 광도파로(a5)를 통해 수광소자를 포함한 분기부(60)로 출력된다.
한편, 상기 브라그 회절격자부(80)에서 반사되지 않고 다음 노드로 계속 진행을 위해 투과되는 나머지 광신호(s2)는 제 2 써큘레이터(45)를 거쳐 출력부(20)로 출력된다. 상기 결합부(50)는 새로운 광신호(s3)를 제 2 써큘레이터(45)에 입력할 수 있는데, 입력된 광신호(s3)는 광섬유 또는 평면 광도파로(a6)를 통해 상기 브라그 회절격자부(80)로 전달되어λ1 ~λm 파장들 중에서 상기 분기부(60)에서 검출된 것과 동일한 파장만이 반사된다. 반사되어 진행방향과 반대방향으로 피드백 되는 광신호(s12)는 제 2 써큘레이터(45)를 통과하여 출력부(20)로 출력된다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 파장이 서로 다른 다수의 신호를 동시에 얻을 수 있으며 파장가변이 쉽고 통과 파장폭이 좁아서 고속으로 채널을 선택할 수 있는 파장가변 광 분기 및 결합 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 파장가변 광 분기 및 결합 장치는 서로 길이가 다른 다수의 파장을 발생시키는 다중 파장 광신호 발생부; 상기 발생부로부터 입력된 광신호, 또는 반사되어 입력된 광신호, 또는 새롭게 입력된 광신호의 출력방향을 다수단자에 순환적으로 설정하는 제 1 써큘레이터; 상기 제 1 써큘레이터로부터 광신호를 전송받아 특정의 신호파장은 반사하여 궤환시키고 나머지 신호파장은 투과시키는 브라그 회절격자부; 상기 브라그 회절격자부에서 반사되지 않고 투과되는 나머지 광신호, 또는 새롭게 입력된 광신호의 출력방향을 다수단자에 순환적으로 설정하는 제 2 써큘레이터; 상기 제 2 써큘레이터에 새로운 광신호를 입력할 수 있는 결합부; 상기 제 2 써큘레이터로부터 전송된 광신호를 수신하는 분기부; 상기 브라그 회절격자부로부터 반사되어 궤환되는 광신호, 또는 상기 결합부로부터 새롭게 입력되어 상기 제 2 써큘레이터와 브라그 회절격자부와 제 1 써큘레이터를 순차적으로 거친 광신호를 다음 노드로 전송하는 출력부; 및 광섬유를 포함하여 상기 구성요소간 광신호를 전송시킬 수 있는 평면 광도파로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 파장가변 광 분기 및 결합 장치는 서로 길이가 다른 다수의 파장을 발생시키는 다중 파장 광신호 발생부; 상기 발생부로부터 입력된 광신호, 또는 반사되어 입력된 광신호, 또는 새롭게 입력된 광신호를 결합하여 분배시키는 제 1 광신호 결합/분배부; 상기 제 1 광신호 결합/분배부로부터 분배된 하나의 광신호를 전송받아 특정의 신호파장은 반사하여 궤환시키고 나머지 신호파장은 투과시키는 제 1 브라그 회절격자부; 상기 제 1 광신호 결합/분배부로부터 분배된 또다른 하나의 광신호를 전송받아 특정의 신호파장은 반사하여 궤환시키고 나머지 신호파장은 투과시키는 상기 제 1 브라그 회절격자부와 동일한 특성의 제 2 브라그 회절격자부; 상기 제 1 브라그 회절격자부, 또는 제 2 브라그 회절격자부에서 투과되어 입력된 광신호, 또는 새롭게 입력된 광신호를 결합하여 분배시키는 제 2 광신호 결합/분배부; 상기 제 2 광신호 결합/분배부에 새로운 광신호를 입력할 수 있는 결합부; 상기 제 2 광신호 결합/분배부로부터 분배된 하나의 광신호를 수신하는 분기부; 상기 제 1 브라그 회절격자부, 또는 제 2 브라그 회절격자부에서 반사되어 궤환되는 광신호, 또는 상기 결합부로부터 새롭게 입력되어 상기 제 2 광신호 결합/분배부에서 결합되어 분배되고 상기 제 1 브라그 회절격자부, 또는 제 2 브라그 회절격자부를 거쳐 상기 제 1 광신호 결합/분배부에서 결합되고 분배된 광신호를 다음 노드로 전송하는 출력부; 및 광섬유를 포함하여 상기 구성요소간 광신호를 전송시킬 수 있는 평면 광도파로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 써큘레이터를 이용한 광 분기 및 결합 장치 구성예,
도 2는 본 발명에 따른 써큘레이터를 이용한 파장가변 광 분기 및 결합 장치 구성예,
도 3은 본 발명에 따른 파장가변 광 분기 및 결합 장치 구성예,
도 4는 본 발명에 따른 파장가변 광 분기 및 결합 장치의 블록다이아그램이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 다중파장 광신호 발생부20 : 출력부
30 : 제 1광신호 결합/분배부33 : 제 2광신호 결합/분배부
40 : 제 1써큘레이터45 : 제 2써큘레이터
50 : 결합부60 : 분기부
80 : 브라그 회절격자부85 : 제 1브라그 회절격자부
90 : 제 2브라그 회절격자부
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 써큘레이터를 이용한 파장가변 광 분기 및 결합 장치 구성예로서, 다중파장 광신호 발생부(10), 제 1, 2써큘레이터(40,45), 브라그 회절격자부(80), 출력부(20), 결합부(50), 분기부(60), 및 상기 구성요소간 광신호를 전달시킬 수 있는 광섬유 또는 광도파로(a1~a6)를 포함하여 구성된다.
도 2를 참조하면, 먼저 상기 다중파장 광신호 발생부(10)는 여러 개의 파장(λ1,λ2 ~λm )을 발생시키고, 발생된 다파장의 광신호(s1)는 광섬유 또는 평면 광도파로(a1)를 통해 제 1 써큘레이터(40)에 입력된다. 입력된 광신호(s1)는 제 1 써큘레이터(40)를 거쳐 브라그 회절격자부(80)로 전달되고,λ1 ~λm 파장들 중에서 다음 노드로 계속 진행되어야 할 특정 파장만이 반사된다. 반사되어 진행방향과 반대방향으로 피드백 되는 광신호(s2)는 상기 제 1 써큘레이터(40)에 의해 광섬유 또는 평면 광도파로(s5)를 통해 다음 노드로의 진행을 위해 출력부(20)로 출력된다.
한편, 상기 브라그 회절격자부(80)에서 반사되지 않고 그 노드에서의 분기를위해 투과되는 나머지 광신호(s11)는 제 2 써큘레이터(45)에 입력되어 수광소자를 포함한 분기부(60)로 출력된다. 상기 결합부(50)는 분기부(60)로 출력되는 파장성분과 동일한 파장을 이용하여 새로운 광신호(s3)를 제 2 써큘레이터(45)에 입력할 수 있는데, 입력된 광신호(s3)는 광섬유 또는 평면 광도파로(a6)를 통해 상기 브라그 회절격자부(80)를 거쳐 제 1 써큘레이터(40)에 입력되어 광섬유 또는 평면 광도파로(a5)를 통해 다음 노드로의 계속적인 진행을 위해 상기 출력부(20)로 출력된다.
다른 한편, 본 구성예에서 상기 브라그 회절격자부(80)에 가변형 반사파장 천이기와 신호 제어기를 추가하면 상기 출력부(20)의 파장을 가변시킬 수 있다. 상기 가변형 반사파장 천이기는 온도, 압력, 전압, 전계, 자계 등에 의해 흔히 스트레인(Strain)이 발생하는 재질로 되어 있는데, 상기 신호제어기에서 제어신호를 인가해 주면 가해진 신호의 크기 또는 크기의 제곱에 비례하는 스트레인이 발생하게 된다. 이렇게 발생된 스트레인은 이 재질이 부착된 브라그 회절격자부(80)에 전달되어 격자 주기 또는 굴절률을 변화시키고, 그에따라 반사되는 파장의 광신호(s2)가 변하게 되어 결국 상기 출력부(20)로 출력되는 광신호(s2)의 파장이 가변된다.
도 3은 본 발명에 따른 파장가변 광 분기 및 결합 장치 구성예로서, 다중파장 광신호 발생부(10), 출력부(20), 제 1 광신호 결합/분배부(30), 제 1 브라그 회절격자부(85), 제 2 브라그 회절격자부(90), 제 2 광신호 결합/분배부(33), 결합부(50), 분기부(60), 및 상기 구성요소간 광신호를 전달시킬 수 있는 광섬유또는 광도파로(a1~a6)를 포함하여 구성된다.
도 3을 참조하면, 먼저 상기 다중파장 광신호 발생부(10)는 여러 개의 파장(λ1,λ2 ~λm )을 발생시키고, 발생된 다파장의 광신호(s1)는 광섬유 또는 평면 광도파로(a1)를 통해 상기 제 1 광신호 결합/분배부(30)에 입력된다. 그러면, 제 1 광신호 결합/분배부(30)는 입력된 광신호(s1)를 광신호 s2 와 s3 로 분배시킨다. 분배된 하나의 광신호(s2)는 광섬유 또는 평면 광도파로(a2)를 통해 상기 제 1 브라그 회절격자부(85)로 전달되고,λ1 ~λm 파장들 중에서 다음 노드로 계속 진행되어야 할 특정 파장만이 반사된다. 반사되어 진행방향과 반대방향으로 피드백 되는 광신호(s11)는 상기 제 1 광신호 결합/분배부(30)에 의해 결합되고 다시 분배된 광신호(s11)는 다음 노드로의 전송을 위해 출력부(20)로 출력된다. 그리고, 상기 제 1 브라그 회절격자부(85)에서 반사되지 않고 그 노드에서의 분기를 위해 투과되는 나머지 광신호(s4)는 상기 제 2 광신호 결합/분배부(33)에 입력된다.
한편, 상기 제 1 광신호 결합/분배부(30)에서 분배된 또다른 광신호(s3)는 광섬유 또는 평면 광도파로(a3)를 통해 상기 제 2 브라그 회절격자(90)로 전달되어λ1 ~λm 파장들 중에서 상기 제 1 브라그 회절격자부(85)에서 반사되는 파장과 동일한 파장만이 반사된다. 반사되어 진행방향과 반대방향으로 피드백되는 광신호(s12)는 상기 제 1 광신호 결합/분배부(30)에 의해 결합되고 다시 분배된 광신호(s12)는 다음 노드로의 전송을 위해 출력부(20)로 출력된다. 한편, 상기 제 2브라그 회절격자부(90)에서 반사되지 않고 투과되는 나머지 광신호(s5)는 제 2 광신호 결합/분배부(33)에 입력된다. 그리고, 제 2 광신호 결합/분배부(33)에서 결합된 광신호(s4, s5)는 다시 분배되어 수광소자를 포함한 분기부(60)로 출력된다.
다른 한편, 상기 결합부(50)는 분기부(60)로 출력되는 파장성분과 같은 파장을 이용하여 새로운 광신호(s7)를 제 2 광신호 결합/분배부(33)에 입력할 수 있는데, 입력된 광신호(s7)는 다시 광신호 s8 과 s9로 분배된다. 그리고 분배된 광신호 s8 은 광섬유 또는 평면 광도파로(a2)를 통해 상기 제 1 브라그 회절격자부(85)를 거쳐 제 1 광신호 결합/분배부(30)에 입력되고, 분배된 또다른 광신호 s9 는 광섬유 또는 평면 광도파로(a3)를 통해 제 2 브라그 회절격자부(90)를 거쳐 제 1 광신호 결합/분배부(30)에 입력된다. 이어 입력된 광신호 s8 과 s9는 결합되어 다시 분배되는데, 분배된 광신호(s10)는 다음 노드로의 전송을 위해 출력부(20)로 출력된다.
본 구성예에서 상기 제 1 브라그 회절격자부(85)와 제 2 브라그 회절격자부(90)에 각각 가변형 반사파장 천이기와 신호 제어기를 추가하면 상기 출력부(20)의 파장을 가변시킬 수 있다. 즉, 반사되는 파장의 광신호(s11, s12)를 가변시켜 출력부(20)로 출력되는 광신호(s11, s12)의 파장을 가변시킬 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 파장가변 광 분기 및 결합 장치의 블록다이아그램을 도시한 것으로서, 여러 개의 파장(λ1,λ2 ~λ6 )이 입력부(Input)로 입사되고 브라그 회절격자부의 반사파장이λ5,λ6 이라면, 출력부(Output)로λ5,λ6 채널이 출력된다. 그리고 분기부(Drop)에서는λ1,λ2,λ3,λ4 채널이 분기된다. 한편, 결합부(Add)에서는 상기 드롭부로부터 추출된 파장에 새로운 신호를 추가하여 다른 노드로 신호를 전달할 수 있다. 따라서 상기 출력부를 거쳐λ1,λ2,λ3,λ4 가 새로 추가된λ1,λ2,λ3,λ4,λ5,λ6 채널이 다음 노드로 전송된다.
이상 설명한 바와 같이 파장가변 광 분기 및 결합 장치는 써큘레이터 및 브라그 회절격자를 이용하여 한 노드에 입력시 바로 분기되지 않고 다른 노드로 직접 통과되어야 할 채널 수보다 더 많은 다수의 채널이 그 노드에서 분기되는 경우에 사용할 수 있다.
특히, 상기 써큘레이터 대신에 마하젠더 간섭계를 이용할 경우에는 전체적인 시스템의 크기를 작게 만들 수 있으며, 파장 가변이 쉽고 통과 파장폭이 좁아서 고속 채널 선택이 가능할 뿐 아니라 파장이 서로 다른 수 많은 신호를 동시에 얻을 수 있는 장점이 있다. 또한 손실을 매우 작게 할 수 있어서 경제적인 잇점도 있다.

Claims (6)

  1. 서로 길이가 다른 다수의 파장을 발생시키는 다중 파장 광신호 발생부;
    상기 발생부로부터 입력된 광신호, 또는 반사되어 입력된 광신호, 또는 새롭게 입력된 광신호의 출력방향을 다수단자에 순환적으로 설정하는 제 1 써큘레이터;
    상기 제 1 써큘레이터로부터 광신호를 전송받아 특정의 신호파장은 반사하여 궤환시키고 나머지 신호파장은 투과시키는 브라그 회절격자부;
    상기 브라그 회절격자부에서 반사되지 않고 투과되는 나머지 광신호, 또는 새롭게 입력된 광신호의 출력방향을 다수단자에 순환적으로 설정하는 제 2 써큘레이터;
    상기 제 2 써큘레이터에 새로운 광신호를 입력할 수 있는 결합부;
    상기 제 2 써큘레이터로부터 전송된 광신호를 수신하는 분기부;
    상기 브라그 회절격자부로부터 반사되어 궤환되는 광신호, 또는 상기 결합부로부터 새롭게 입력되어 상기 제 2 써큘레이터와 브라그 회절격자부와 제 1 써큘레이터를 순차적으로 거친 광신호를 다음 노드로 전송하는 출력부; 및
    광섬유를 포함하여 상기 구성요소간 광신호를 전송시킬 수 있는 평면 광도파로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파장가변 광 분기 및 결합 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 브라그 회절격자부는,
    반사되어 궤환되는 파장을 가변시키기 위해, 인가된 제어신호의 크기 또는크기의 제곱에 비례하는 스트레인(Strain)을 발생시키는 가변형 반사파장 천이기; 및
    상기 반사파장 천이기에 인가하기 위한 제어 신호를 발생시키는 신호 제어기를 추가로 더 포함한 것을 특징으로 하는 파장가변 광 분기 및 결합 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 브라그 회절격자부는,
    다수의 파장을 다음 노드로 전송시킬 수 있도록 반사파장이 서로 다른 다수의 회절격자가 직렬로 연결되어 구성되거나, 다수의 신호파장을 동시에 반사시키고 반사되지 않은 나머지 신호파장은 투과시키는 샘플격자로 구성된 것을 특징으로 하는 파장가변 광 분기 및 결합 장치.
  4. 서로 길이가 다른 다수의 파장을 발생시키는 다중 파장 광신호 발생부;
    상기 발생부로부터 입력된 광신호, 또는 반사되어 입력된 광신호, 또는 새롭게 입력된 광신호를 결합하여 분배시키는 제 1 광신호 결합/분배부;
    상기 제 1 광신호 결합/분배부로부터 분배된 하나의 광신호를 전송받아 특정의 신호파장은 반사하여 궤환시키고 나머지 신호파장은 투과시키는 제 1 브라그 회절격자부;
    상기 제 1 광신호 결합/분배부로부터 분배된 또다른 하나의 광신호를 전송받아 특정의 신호파장은 반사하여 궤환시키고 나머지 신호파장은 투과시키는 상기 제 1 브라그 회절격자부와 동일한 특성의 제 2 브라그 회절격자부;
    상기 제 1 브라그 회절격자부, 또는 제 2 브라그 회절격자부에서 투과되어 입력된 광신호, 또는 새롭게 입력된 광신호를 결합하여 분배시키는 제 2 광신호 결합/분배부;
    상기 제 2 광신호 결합/분배부에 새로운 광신호를 입력할 수 있는 결합부;
    상기 제 2 광신호 결합/분배부로부터 분배된 하나의 광신호를 수신하는 분기부;
    상기 제 1 브라그 회절격자부, 또는 제 2 브라그 회절격자부에서 반사되어 궤환되는 광신호, 또는 상기 결합부로부터 새롭게 입력되어 상기 제 2 광신호 결합/분배부에서 결합되어 분배되고 상기 제 1 브라그 회절격자부, 또는 제 2 브라그 회절격자부를 거쳐 상기 제 1 광신호 결합/분배부에서 결합되고 분배된 광신호를 다음 노드로 전송하는 출력부; 및
    광섬유를 포함하여 상기 구성요소간 광신호를 전송시킬 수 있는 평면 광도파로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파장가변 광 분기 및 결합 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제 1 브라그 회절격자부와 제 2 브라그 회절격자부는,
    반사되어 궤환되는 파장을 가변시키기 위해, 인가된 제어신호의 크기 또는 크기의 제곱에 비례하는 스트레인(Strain)을 발생시키는 가변형 반사파장 천이기; 및
    상기 반사파장 천이기에 인가하기 위한 제어 신호를 발생시키는 신호 제어기를 추가로 더 포함한 것을 특징으로 하는 파장가변 광 분기 및 결합 장치.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 제 1 브라그 회절격자부와 제 2 브라그 회절격자부는,
    다수의 파장을 다음 노드로 전송시킬 수 있도록 반사파장이 서로 다른 다수의 회절격자가 직렬로 연결되어 구성되거나, 다수의 신호파장을 동시에 반사시키고 반사되지 않은 나머지 신호파장은 투과시키는 샘플격자로 구성된 것을 특징으로 하는 파장가변 광 분기 및 결합 장치.
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