KR20040045785A - 파장 안정화된 발광장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 파장 안정화된 발광장치는 구동전류에 따라 광원을 구동시켜 일정 파장을 갖는 신호광을 출력하는 발광부 및 발광부에서 출력된 신호광을 광섬유격자에 반사시키고 반사된 광의 중심파장과 기 설정된 기준 파장을 비교하여 구동전류를 조절함으로써 광원의 발광 파장을 기준 파장으로 조절시키는 파장 안정화부를 구비하여 광원의 파장이 일정하게 안정화 시켜주며, 더욱이 이러한 파장 안정화를 위한 구성소자들을 전원을 사용하지 않아도 되는 수동 소자들로 구현함으로써 전원에 따른 열발생에 의한 변화가 없고 전원에 의한 경년 변화가 발생되지 않도록 한다.

Description

파장 안정화된 발광장치{Wavelength stabilized light emitting apparatus}

본 발명은 파장분할 다중화 전송시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 파장분할다중화 전송시스템의 광원인 레이져 다이오드(Laser Diode)의 파장을 주변 환경의 변화나 열화에 상관없이 일정하게 유지시켜주는 파장 안정화된 발광장치에 관한 것이다.

일반적으로, 파장분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing : WDM) 시스템은 여러개의 다른 파장을 묶어 하나의 광섬유를 통해 전송하기 때문에 전송 용량을 쉽게 증대할 수 있는 매우 경제적인 광전송 방식이며, 또한 다양한 형태의 종속 신호를 받아들일 수 있기 때문에 차세대 멀티미디어 서비스를 제공하는 광전달망으로서 매우 효과적이다.

이러한 파장분할 다중화 시스템을 실용화하기 위한 중요한 것중 하나는 전송용 레이저 다이오드의 광세기 및 파장을 주변 환경의 변화나 열화에 상관없이 일정하게 유지해야 하는 것이다.

통상적으로, 광통신에 주로 사용되는 레이져 다이오드는 레이저 다이오드의 불균일성, 전원 변화에 따른 경년 변화, 자연적인 경년 변화 등 여러가지 요인에 의하여 중심파장이 약간씩 움직이는 특성이 있다.

이러한 파장 변화는 단일 채널 전송의 경우에 있어서는 크게 문제가 되지 않을 수 있으나, 일정한 파장간격을 두고 각 채널을 배치하는 파장분할 다중화 전송방식에서는 전송 용량을 증가시키기 위해 채널 수를 증가시키기 때문에 채널간의 파장 간격이 좁아져 신호광의 파장 변화는 전송에 심각한 오류를 일으킬 수 있다.

즉, 수신단에서 각 채널을 역다중화(de-multiplexing)하는 과정에서 자기 채널의 세기를 약화시킬 뿐만 아니라 인접 채널에 섞여 들어가게 되므로 채널간의 혼선(cross-talk)에 의한 오류가 발생될 수 있다.

그래서, 일정 기간동안 동일한 파장이 요구되는 파장분할다중화 전송시스템의 광원으로 사용하기 위해 복잡한 주변 장치들을 부가하여 사용하고 있으나 이로 인해 통신용 광원으로는 부적합하게 부피가 증대되는 또 다른 문제를 야기하고 있다.

따라서, 상술된 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 수동 소자를 이용하여 구성이 간단하며 광원의 신호광이 외부의 환경변화에 따라 파장이 변화되지 않고 항상 일정하게 안정적으로 출력될 수 있도록 하는데 있다.

도 1은 본 발명의 파장 안정화된 발광장치의 구성을 나타내는 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 파장 안정화 과정을 설명하기 위한 순서도.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 파장 안정화된 발광장치는 구동전류에 따라 광원을 구동시켜 일정 파장을 갖는 신호광을 출력하는 발광부 및 발광부에서 출력된 신호광을 광섬유격자에 반사시키고 반사된 광의 중심파장과 기 설정된 기준 파장을 비교하여 구동전류를 조절함으로써 광원의 발광 파장을 기준 파장으로 조절시키는 파장 안정화부를 구비한다.

본 발명에 따른 파장 안정화 방법은 광원의 신호광을 광섬유격자에 반사시키는 제 1단계, 반사된 신호광의 중심파장을 기 설정된 기준 파장과 비교하여 편차를 구하는 제 2단계, 구해진 편차에 따라 광원을 구동시키기 위한 구동전류를 조절하는 제 3단계 및 조절된 구동전류에 따라 광원을 구동시키는 제 4단계를 포함한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 파장 안정화된 발광장치의 구성을 나타내는 구성도이다.

본 발명에 따른 파장 안정화된 발광장치는 현재 광원에서 출력되는 광의 파장과 해당 광원에 대해 절대적으로 설정된 파장인 기준 파장을 비교하고 그 편차를 피드백시켜 광원을 구동시키기 위한 구동전류를 조절함으로써 시간 또는 환경여건에 따라 변화하지 않고 항상 일정한 대역의 안정된 파장의 광이 출력될 수 있도록 해준다. 특히 이러한 파장 안정화를 위한 구성소자들을 전원을 사용하지 않아도 되는 수동 소자들로 구현함으로써 전원 사용에 따른 열발생으로 인한 변화 및 전원에 의한 경년 변화가 발생되지 않도록 할 수 있다.

본 발명의 파장 안정화 발광장치는 광원을 구동시켜 일정 파장의 신호광을출력하는 발광부(10) 및 발광부(10)에서 출력된 신호광을 반사시키고 반사된 신호광의 중심 파장을 기 설정된 기준 파장과 비교하여 발광부(10)의 발광 파장을 일정한 범위내로 안정화시키는 파장 안정화부(20)를 구비한다.

발광부(10)는 외부의 구동신호에 따라 구동되어 일정 파장의 광을 출력하는 레이저 다이오드와 같은 발광소자로 이루어진 광원(11), 광원(11)으로부터 입력되는 신호광은 감쇠 없이 전송하고 그 역방향 즉 광원(11)쪽으로 향하는 신호광에 대해서는 차단하여 광원(11)에서 출력된 신호광이 파장 안정화부(20)에 의해 다시 광원(11)으로 유입되는 것을 방지하기 위한 아이솔레이터(12) 및 외부로부터 인가되는 구동전류에 따라 광원(11)이 일정 파장의 신호광을 출력할 수 있도록 하기위한 구동신호를 출력하는 구동부(13)를 구비한다.

파장 안정화부(20)는 현재 광원(11)에서 출력되는 신호광을 특정대역의 파장만을 반사시키는 광섬유격자(FBG:Fiber Bragg Grating)에 반사시켜 반사된 광의 파장과 광원(11)의 원래 파장 즉 기준 파장을 비교하여 편차만큼 구동부(13)의 전류를 조절한다.

이러한 파장 안정화부(20)는 각 단자가 정합 조건을 만족할 때 어느 한 단자로 입력된 신호광을 특정 방향으로 순환시켜 해당 방향에서 바로 이웃하는 단자로만 전송하는 특성을 가지는 다단자쌍망인 서큘레이터(21), 광섬유 코어부의 굴절율을 일정한 주기로 변화시켜 특정 파장대역의 광을 반사시키는 광섬유격자(22), 서큘레이터(21)로부터 입사되는 신호광은 광섬유격자(22)로 전투과시키고 광섬유격자(22)에서 반사된 신호광은 복수의 출사빔으로 분리하여 각각 서로 다른경로로 출력하는 서큘레이터(22)와 비교부(24)로 출력하는 빔스플리터(23) 및 빔스플리터(23)를 통해 입사된 반사광의 파장을 광원(11)의 기준 파장과 비교하여 해당 편차만큼 구동부(13)에 인가되는 전류를 조절하여 구동부(13)로 출력하는 비교부(24)를 구비한다.

증폭부(30)는 파장 안정화부(20)에 의해 안정화된 출력광을 증폭하여 광선로로 출력한다.

도 2는 본 발명에 따른 파장 안정화 과정을 설명하기 위한 순서도이다. 도 2를 이용하여 상술된 구성요소들을 갖는 본 발명의 파장 안정화 발광장치의 동작을 간략하게 설명한다.

광원(11)에서 1550 nm 파장 대역으로 출력된 신호광은 아이솔레이터(12)를 감쇠 없이 통과하여 서큘레이터(21)의 제 1 단자로 인가된다. 서큘레이터(21)는 제 1 단자로 입사된 신호광을 반시계방향(CCW)으로 회전시켜 제 2 단자로 전송하여 빔스플리터(23)로 인가되도록 한다.

빔스플리터(23)는 서큘레이터(21)로부터 인가되는 신호광을 전투과시켜 광섬유격자(22)로 출력하여 신호광이 광섬유격자(22)의 반사 대역을 갖는 범위내에서 반사되도록 한다(단계 201).

광섬유격자(22)의 고유 파장에 반사되어 빔스플리터(23)로 되돌아온 신호광은 빔스플리터(23)에서 일정 비율로 분리되어 일부는 비교부(24)로 인가되고 나머지는 대부분의 신호광은 서큘레이터(21)로 인가된다(단계 202).

비교부(24)는 빔스플리터(23)를 통해 인가된 일부 반사광의 중심파장과 기설정된 광원(11)의 기준 파장을 비교한다(단계 203).

비교결과 두 파장간에 차이가 발생되는 경우 그 편차만큼 광원(11)인 레이저 다이오드의 파장을 조절하기 위해 구동전류를 조절하여 구동부(13)로 출력한다(단계 204).

구동부(13)는 비교부(24)로부터의 조절된 구동전류에 따라 광원(11)을 구동시킴으로써 광원(11)에서 일정한 파장의 광이 출력되도록 한다(단계 205).

광섬유격자(22)는 섭씨 1도의 변화에 대해 약 0.015 nm 정도의 파장이 변화하기 때문에 파장 변화가 거의 없는 일정한 안정된 파장을 얻을 수 있다.

빔스플리터(23)에서 분리되어 서큘레이터(21)로 인가된 반사광은 서큘레이터(21)의 제 3 단자로 출력된 후 증폭부(30)에서 증폭된다.

증폭부(30)에서는 광섬유격자(22)에서 반사된 광이 출력되나 파장 안정화부(20)에 의해 광원(11)에서 발광되는 광의 파장이 일정하게 안정화되어 결국 파장이 안정화된 신호광이 출력된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 파장 안정화된 발광장치는 광원에서 출력되는 신호광의 파장 변화 정도를 피드백시켜 광원의 구동 정도를 조절함으로써 항상 일정된 파장의 광이 안정되게 출력될 수 있도록 해준다.

특히, 이러한 파장 안정화를 위한 구성소자들을 전원을 사용하지 않아도 되는 수동 소자들로 구현함으로써 전원에 따른 열발생에 의한 변화가 없고 전원에 의한 경년 변화가 발생되지 않도록 한다.

Claims (5)

1. 구동전류에 따라 광원을 구동시켜 일정 파장을 갖는 신호광을 출력하는 발광부; 및

   상기 발광부에서 출력된 신호광을 광섬유격자에 반사시키고 반사된 광의 중심파장과 기 설정된 기준 파장을 비교하여 상기 구동전류를 조절함으로써 상기 광원의 발광 파장을 상기 기준 파장으로 조절시키는 파장 안정화부를 구비하는 파장 안정화된 발광장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 발광부는

   상기 구동전류에 따라 신호광을 출력하는 광원;

   상기 구동전류에 따라 상기 광원이 일정한 파장의 광을 출력할 수 있도록 구동시키는 구동부; 및

   상기 광원으로부터의 신호광은 감쇠 없이 전송하고 상기 광원으로의 신호광은 차단하는 아이솔레이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 파장 안정화된 발광장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 파장 안정화부는

   상기 발광부에서 출력된 신호광을 특정 방향으로 순환시켜 출력하는 서큘레이터;

   상기 신호광을 특정 파장대역에서 반사시키는 광섬유격자;

   상기 서큘레이터로부터의 신호광은 상기 광섬유격자로 전투과시키고, 상기 광섬유격자에서 반사된 신호광은 복수의 출력빔으로 분리하여 각각 다른 경로로 출력하는 빔스플리터; 및

   상기 빔스플리터를 통해 입사된 반사광의 중심 파장을 상기 기준 파장과 비교하여 해당 편차만큼 상기 구동전류를 조절하여 출력하는 비교부를 구비하는 것을 특징으로 하는 파장 안정화된 발광장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 파장 안정화부에서 출력되는 신호광을 증폭하여 출력하는 증폭부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 파장 안정화된 발광장치.
5. 광원의 신호광을 광섬유격자에 반사시키는 제 1단계;

   반사된 신호광의 중심파장을 기 설정된 상기 광원에 대한 기준 파장과 비교하여 편차를 구하는 제 2단계;

   상기 제 2단계에서 구해진 편차에 따라 상기 광원을 구동시키기 위한 구동전류를 조절하는 제 3단계; 및

   상기 조절된 구동전류에 따라 상기 광원을 구동시키는 제 4단계를 포함하는 파장 안정화 방법.