KR200385979Y1 - Cwdm 파장측정을 위한 핸드헬드형 광파장측정기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광통신시스템의 장비의 제작, 시험, 설치 및 유지보수 시에 필요한 휴대용 광특성을 측정하는 광계측기에 관한 것으로, 특히 파장다중화시스템에서의 광신호의 파장을 측정하는 기능과 광파워를 측정하는 기능을 갖는 휴대용 광계측기에 관한 것이다.

본 발명은 광신호를 입력받고 파장에 따라 분리하여 측정하는 광수광부(301)와 측정된 신호를 처리하는 신호처리부(302), 그리고 외부의 입출력을 표시하는 부분으로(303,304) 나누어져 있다. 본 발명은 여러 가지 파장이 동시에 입력되는 상황에서도 각 파장별로 정확한 광파워를 측정하여 출력할 수 있다. 또한 간단하고 단순한 방식으로 제작 가능하여 휴대용으로 제작하기가 쉽다.

Description

CWDM 파장측정을 위한 핸드헬드형 광파장측정기{The handheld type optical multi-wavelength analyzer for CWDM wavelength measurements}

발명은 광통신시스템의 장비의 제작, 시험, 설치 및 유지보수 시에 필요한 휴대용 광특성을 측정하는 광계측기에 관한 것으로, 특히 파장다중화시스템에서의 광신호의 파장을 측정하는 기능자 광파워를 측정하는 기능을 갖는 휴대용 광계측기에 관한 것이다

광계측기술에는 다음과 같은 측정기술과 계측장비가 있다.

즉, 광원의 세기를 측정하는 기술로 주로 Ge, InGaAs, GaAs 등의 포토다이오드를 사용하여 광의 세기를 전기신호로 바꾸어 측정하는 기술로 계측장비로는 광파워메타가 있다. 포토다이오드의 특성은 파장에 따라 수신감도가 다르기 때문에 기존의 광파워메타에서는 정확한 측정을 위해서 측정하고자 하는 광신호의 파장을 미리 알고 그에 해당하는 수신감도에 따른 광파워를 측정하여야 정확한 값을 얻을 수 있다. 주로 850nm, 980nm, 1310nm, 1480nm, 1550nm,,1610nm등 많이 사용되는 몇가지 파장에 대한 보정값(Calibration)을 사전에 입력시켜두었다가 측정된 광파워값에 곱해서 최종 광파워를 계산하는 방법을 주로 사용해 왔다.

최근의 연구결과를 보면 이러한 방법에서 좀 진보된 방법으로 파장의존형 포토다이오드를 사용하는 방법과 광커플러를 사용하여 광파워와 광파장을 따로 따로 측정하여 해당파장에 대한 광파워값을 표시해주는 방법도 보고 되었다.

또한 광의 스펙트럼을 분석하는 기술로 광의 파장에 따른 스펙트럼을 분석한다. 최근에는 Rotated Grating을 사용하는 방법을 주로 사용하며 진동에 약하기 때문에 고가의 장비로 제작되고 있다. 장비는 광스펙트럼분석기(Optical spectrum analysis(OSA))가 가장 많이 사용되고 있으며 또한, 광의 파장만 정확히 측정하는 장비로 광파장미터가(Wavelength meter) 사용되고 있다. 이러한 광파장을 측정하는 장비는 정교한 광학적기술과 복잡한 과정이 필요하여 장비의 부피가 크고 전력소모가 많으며 충격에 약한 단점이 있다.

광가입자망의 신뢰성 있는 운영을 위해 aging 이나 온도변화에 의존하는 광원의 파장 및 파워, 주변온도에 의해 영향을 받는 MUX 와 DMUX 의 통과대역과 광원과의 파장정렬, 전송선로의 광섬유 절단상황에 대한 감시 등이 이루어져야 한다.

앞으로 전개되는 광가입자망의 설치 및 유지보수시에는 단순하게 광파워만을 측정하여서는 여러가지 어려움이 있다. 즉, E/G-PON 기술이나 WDM-PON 기술, CWDM-PON 기술등에서는 반드시 사용하는 파장을 정확히 알아야 하며, 그 파장의 파워도 정확히 알아야 할 필요성이 있다. 현재 이러한 광파장을 측정 할 수 있는 장비는 광스펙트럼분석기(OSA: Optical Spectrum Analysis)가 사용되고 있으나 실험실에서 사용할 수 있으며, 이동성이 있는 작은 크기가 나와 있지만 핸드헬드형으로 현재 아무 장비도 없는 실정이다. 무엇보다 OSA 의 가격은 1000 만원에서 5000만원사이의 아주 고가의 장비이므로 망구성시 외부환경에서 사용할 수가 없다.

도 1 은 종래의 광파워메타의 개념도이다. 일반적으로, 광파위메타는 광통신 시스템의 설치 및 시험 측정에 필수적인 장비로서, 송신하는 광신호의 파워와 수신하는 광신호의 파워가 적당한 광신호의 세기(광파워)로 송수신되는 지의 여부를 확인하기 위해서 사용한다.

도1의 광수신부(101)는 광커넥터에서 입력되는 광을 수신하는 역할을 담당하며 수신광이 포토다이오드(102)에 정확히 수광되도록 제작하여야 한다. 입력된 광신호는 광세기에 따라서 전기신호로 광전변환되어 전기적인 신호처리에 의해서 광파워값을 측정하도록 되어 있다. 로그앰프(203)에서 증폭된 신호는 A/D converter(204)에 의해 디지털신호로 변환되고 메인프로세서(205)에서 해당 신호에 대한 값을 LCD를(103) 통해 출력하게 된다.

이때 수신되는 광파장의 종류와 표시방법, 단위, 파워레벨등의 설정은 Key pad(206)에 의해서 외부입력을 통해 설정하도록 한다.

종래의 광파워메타는 작고 가벼운 계측기로서, 유용하게 사용되어 왔다. 지금까지는 통신용으로는 주로 1310nm의 파장과 1550nm의 파장을 가장 많이 사용하였다. 특히, 가입자망에서는 1310nm가 주류를 이루고 있다.

하지만, 앞으로 다파장을 사용하는 광가입자망 장비의 사용이 급격하게 증가될 전망이다. 즉, 광가입자망 장비인 WDM-PON, E-PON, CWDM-PON시스템이 상용화되고 있으므로 이에 대한 계측장비 또한 반드시 필요한 상황이 되었다.

종래의 광파워메타에서는, 측정하고자하는 광의 파장을 알아야 정확한 측정을 할 수 있다. 즉, 포토다이오드의 파장에 따른 광파워의 보정값(Calibration)을 적용해야 한다.

하지만 WDM-PON과 같이 다파장이 들어올 경우와 각가입자에게 입력되는 파장이 서로 다른 경우, 가입자단에 입력되는 파장을 알아야 하는 경우는 기존의 광파워메타로는 정확한 광파워를 측정할 수가 없으며 어떠한 파장이 입력되는지에 대한 정보도 알 수 없다.

이러한 상황에서 필요한 장비가 바로 광스펙트럼분석기나 광파장미터가 사용되어야 하는데 이 장비들은 너무 고가의 장비이며, 외부환경에 적합하지 않는 등 여러가지 문제점이 있다.

본 발명은 종래의 광파워메타의 기능만으로는 시장요구에 부응하지 못하는 문제점들을 해결하기 위한 것으로,

봄 발명이 이루고자하는 기술적 과제는

첫째, 파장을 알 수 없는 신호광이 입력되었을 경우에 해당신호의 광파장과 광파워에 대한 정보를 측정할 수 있는 계측기를 구현하고자 한다.

둘째, 입력된 신호광에서 다파장이 입력되었을 경우에 각각의 광파장에 대한 파장정보와 각각의 광파장에 대한 광파워에 대한 정보를 각각 측정할 수 있는 기능을 구현하고자 한다.

또한, 본 발명에서 사용자의 편의에 따라 외부입력에 의한 다양한 기능을 구현할 수 있도록 하며, 외부출력방식에 있어서 다양한 출력형태를 지원할 수 있는 기능을 포함하여 구현하여 앞으로의 광계측분야에 반드시 필요한 광계측기를 제공하는데 있다.

본 발명은 광통신 시스템의 제작, 설치 및 시험 측정에 필수적인 장비로서, 측정하고자 하는 광신호의 파장과 광파워를 측정하는 용도로 사용하는 휴대용 광계측기를 구현하고자하는 목적을 가지고 있다.

상기 도1에서 설명한 종래의 광파워메타의 문제점과 상기에서 설명한 광스펙트럼분석기등의 문제점을 해결하는 새로운 개념의 광계측기의 구성과 작용에 대해서 설명하고자 한다.

이하, 본 발명에 따른 휴대용 광계측기의 구성 및 작용을 첨부도면을 참조하여 자세한 설명을 한다.

도 2 는 본 발명의 개념을 설명한 상세도이다.

발명의 구성은 도 2 를 참조하면 크게 광수광부와 전기신호처리부, 그리고 외부입출력부로 나누어 볼 수 있다. 이러한 개념은 도 1 을 통해서 설명하였다.

본 발명에 따른 휴대용 광계측기는 광신호의 계측을 위해서 입력된 광신호를 파장에 따라 분리하는 광파장분리기(201)와 광파워를 측정하여 전기신호로 광전변환하는 포토다이오드(102)로 구성된 광수광부;

다채널의 전기신호에 대한 정보를 입력 받은 병렬신호를 직렬신호로 변화해 주는 Mux(202);

입력받은 전기신호를 증폭하여 처리 가능한 신호로 증폭하여 주는 로그앰프(203);

로그앰프의 출력신호를 아나로그에서 디지털신호로 변환하는 A/D converter(204);

A/D converter로부터의 신호를 입력받아 파장에 대한 정보와 광파워에 대한 정보를 분석하고 처리하며 출력과 다른 부분을 제어하는 Main processor(205);

처리된 신호를 출력하는 LCD display(208);

다른 형태로 출력을 하는 Remote communication(207);

사용자의 편의와 출력을 조절할 수 있는 입력을 받는 user lnterface(206)으로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 발명의 작용을 설명한다.

입력된 광신호는 도 2의 광파장분리기(201)에서 각각의 파장으로 분리된다. 분리된 각각의 파장은 포토다이오드(102)에 의해서 광파워가 전기신호로 바뀌어 신호처리부로 전달된다.

즉, 본 발명은 여러 개의 광파워미터를 하나의 계측기로 만든 것과 같은 개념이다.

변환된 전기신호는 전기적인 신호처리에 의해서 광파워값을 측정하도록 되어 있다. 즉, 여러 개의 신호는 analog MUX에서 한 포트로 출력된다. 출력된 신호는 로그앰프(203)로 증폭되며 증폭된 신호는 A/D converter(204)에 의해 디지털신호로 변환되고 메인프로세서(205)에서 해당 신호에 대한 값을 LCD display를(103) 통해 출력하게 된다.

이때 수신되는 광파장의 종류와 표시방법, 단위, 전원, 파워레벨등의 설정은 user interface(206)에 의해서 외부입력을 통해 설정한 되로 동작한다.

본 발명을 통해서 제안 휴대용 광계측기는 다파장의 미지의 입력 광신호를 쉽고 간단한 방법으로 측정하여 광파장과 광파워를 표시하는 광계측기이다.

단순한 방법이므로 작고 가벼워서 휴대용을 제작이 가능해 다양한 분야에 많은 활용도로 사용되어질 것으로 판단된다.

본 발명을 통한 제품의 개발은, 광통신시스템에의 제작, 시험, 설치 및 유지보수시에 필요한 기능을 제공하므로 관련 산업에 다양한 형태로 활용할 수 있다.

본 발명은 광통신시스템에서 다중파장을 사용하는 경우에 광신호의 파장과 광신호의 파워를 동시에 측정하여 표시함으로 광계측에 필요한 작업시간을 크게 줄일수 있으며 간단하게 측정함으로 작업의 효율성을 높이게 된다. 또한 휴대가 가능한 기기로 제작하여 기존의 무거운 장비를 통해서 측정하는 것을 대체함으로 쉽게 광파장과 파워를 동시에 측정할 수 있는 효과를 가져온다.

도 1 은 광특성측정을 위한 장치의 기본 구성도

도 2 는 종래의 광파워 특성 측정을 위한 개념도

도 3 은 본 발명의 광파장역다중화기를 이용한 광특성측정을 위한 블럭다이어그램

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

101: 단채널광수광부 102: 포토다이오드 103: LCD display

201: 다채널광수광부 202: Analog MUX 203: Log amplifier 204: A/D coverter

205: 중앙처리장치 206: 외부입력부(user interface) 207: 외부출력부(Remote communications)

208: Display 209: 광역다중화기(optical demultiplexer)

301: 광수광부 302: 신호처리부 303: 출력단 304: 입력단

Claims (3)

1. 광통신시스템의 광파장측정과 광파워를 측정하는 광계측기기에 있어서,

   입력광신호의 파장성분을 분할하는 CWDM 광필터(201), 다채널의 입력정보를 스위칭하여 전송하는 Mux 소자(202), 신호를 증폭하고 A/D변환하여 신호처리후 출력하는 광파워를 측정메카니즘을 포함하는 광파장과 광파워를 동시에 측정하여 표시하는 광파장파워측정기.
2. 제1항에 있어서, 상기 입력광신호의 파장성분을 분할하는 광필터는 16분기, 또는 18분기의 저밀도파장분할필터(Coarse Wavelength Division Multiplexer), 다채널 고밀도파장분할필터(Dense-WDM) 등 상용화된 여러 가지 필터를 사용하여 제작하는 광모듈을(201) 포함하여 제공하는 광파장파워측정기
3. 제1항에 있어서, 본 발명을 통해서 제작한 제품은 소형의 휴대용이 가능한 사이즈의 제품을 특징으로 하는 광파장파워측정기