KR20040085399A - High isolation WDM device using by mirror - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 파장 가감 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반사체를 이용하여 높은 파장 분리비를 갖게 한 파장 가감 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a wavelength regulating element, and more particularly, to a wavelength regulating element having a high wavelength separation ratio by using a reflector.
더욱이, 본 발명은 그 구조가 단순하여 원자재의 절감은 물론 제조 공정을 단순화하여 원가를 절감할 수 있고 양산 체제 구축을 가능하게 하며, 제품의 경량화 및 소형화를 이룸으로서 광시스템을 소형화시킬 수 있는 파장 가감 소자에 관한 것이다.Furthermore, the present invention has a simple structure, which not only saves raw materials but also simplifies the manufacturing process, thereby reducing costs, enables mass production, and enables a lighter and smaller product. It relates to an acceleration element.
많은 유, 무선 통신 수단의 개발과 사용에 따라 통신 용량이 급격히 증가하고 있으며, 이와 같이 증가하는 통신 용량을 수용하기 위해서 많은 종류의 통신 매체가 개발되고 있다.With the development and use of many wired and wireless communication means, communication capacities are rapidly increasing, and many kinds of communication media have been developed to accommodate such increasing communication capacities.
이러한 통신 매체의 하나로 최근 그 사용이 증가되고 있는 것이 광통신 수단으로 이러한 광통신에 사용되는 광섬유의 개발은 물론 광섬유로 전송되는 신호를 다중화시키기 위한 수단이 개발되고 있다.One such communication medium has recently been increased in its use as optical communication means. As well as the development of optical fibers used for such optical communication, a means for multiplexing signals transmitted to optical fibers has been developed.
통상적으로 통신 선로는 선로의 사용 용량을 확대하기 위해 단일 선로에 여러 개의 주파수 신호를 전송하는 다중화 방식이 사용되고 있다.In general, a multiplexing scheme in which a plurality of frequency signals are transmitted on a single line is used to increase the capacity of a communication line.
이러한 전송 방식은 구리선을 이용한 통신 선로뿐만 아니라 광섬유로 이루어진 통신선로에서도 사용되고 있다.This transmission method is used in communication lines made of optical fibers as well as communication lines using copper wires.
이러한 광섬유를 이용한 다중화 전송 방식의 일예를 설명하면 다음과 같다.An example of the multiplexing transmission method using such an optical fiber is as follows.
4개의 2.5Gbps용량의 전송시스템을 각각 서로 다른 4개의 파장의 광신호를 발생시키고, 이를 파장가감소자(WDM : Wavelength Division Multiplexer)를 이용하여 하나의 광섬유에 입사시켜 전송한 후 다시 파장분리소자로 4개의 광섬유로 분리하여 각각의 시스템에서 수신하면 하나의 광섬유 선로를 통해 전송되는 전체 통신량은 2.5×4=10Gbps로 별도의 통신 선로를 설치하지 않고 많은 양의 정보를 전송할 수 있으며, 이러한 방식으로 전송 가능한 정보의 양은 1Tbps까지 상용화되어 사용되고 있다.Four 2.5 Gbps transmission systems generate optical signals with four different wavelengths, which are then transmitted to a single optical fiber using a wavelength division multiplexer (WDM), and then transmitted to a wavelength separation device. When divided into four optical fibers and received by each system, the total communication amount transmitted through one optical fiber line is 2.5 × 4 = 10Gbps, which can transmit a large amount of information without installing a separate communication line. The amount of information available is commercially available up to 1 Tbps.
상기와 같은 단일 광선로에 다중화된 신호를 전송하는 방식에서 핵심이 되는 소자는 파장가감소자로서 이 소자는 1개의 광섬유에 2개 이상의 서로 다른 파장의 신호를 입사시키거나 하나의 선로로 전송된 서로 다른 파장의 신호를 분리하여 다른 2개의 광섬유로 전송하는 소자이다.The key element in the method of transmitting the multiplexed signal in such a single optical path is a wavelength reducing element, which injects two or more signals of different wavelengths into one optical fiber or transmits different signals transmitted on one line. It is a device that separates the signal of wavelength and transmits it to two different optical fibers.
이 파장가감소자는 도 1에 도시한 바와 같이 구성되어 있다.This wavelength reducing element is configured as shown in FIG.
즉, 기존의 파장가감소자는 듀얼 콜리메이터(dual collimator)(10)와 싱글 콜리메이터(single collimator)(20) 및 필터(filter)(30)로 구성된다.That is, the existing wavelength reducing element is composed of a dual collimator (10), a single collimator (20) and a filter (filter) 30.
상기 듀얼 콜리메이터(10)는 신호가 입력되는 광섬유(1)와 반사된 신호를 수신하는 광섬유(2)를 고정시키는 두 개의 홀을 갖는 캐필러리(3), 광섬유에서 출사된 빛이 대기중으로 퍼지지 않고 직진하게 모아주는 렌즈(4)로 구성되고, 싱글 콜리메이터(20)는 투과된 광신호를 광섬유(3)에 입사되게 빛을 모아주는 렌즈(6)와 광섬유(3)를 고정시키는 캐필러리(5)로 구성되며, 듀얼 콜리메이터(10)와 싱글 콜리메이터(20) 사이에는 필터(30)를 설치하여 광섬유(1)로 입사된 빛은 필터(30)에의해 걸러져 특정 파장만이 투과되고 그 외의 빛은 모두 반사되어 광섬유(2)로 입사되어 여러개의 파장을 갖는 빛 중 특정 파장의 빛만을 분리하여 광섬유(3)로 조사된다.The dual collimator 10 is a capillary (3) having two holes for fixing the optical fiber (1) to which the signal is input and the optical fiber (2) receiving the reflected signal, the light emitted from the optical fiber is not spread to the atmosphere It consists of a lens (4) to collect straight without the, the single collimator (20) is a capillary for fixing the optical fiber (3) and the lens (6) for collecting light incident to the optical fiber (3) transmitted light signal (5), the filter 30 is installed between the dual collimator 10 and the single collimator 20, and the light incident on the optical fiber 1 is filtered by the filter 30 so that only a specific wavelength is transmitted. All of the outside light is reflected and incident on the optical fiber 2 to separate only the light of a specific wavelength from the light having a plurality of wavelengths and is irradiated to the optical fiber 3.
이와 같은 파장 분리비를 갖는 파장가감소자에 의해 분리된 빛의 파장 범위는 도 2에 도시한 바와 같다.The wavelength range of light separated by the wavelength reducing element having such a wavelength separation ratio is shown in FIG. 2.
즉, 여기서 인접한 필터2의 파장 범위와 중첩되는 지점의 빛의 세기를 파장의 분리비(isolation)라하며, 파장가감소자에서 가장 중요한 특성은 바로 이 분리비라 할 수 있고 통상적으로 25dB이상이어야 한다.In other words, the intensity of light at the point overlapping with the wavelength range of adjacent filter 2 is called the isolation ratio of the wavelength, and the most important characteristic of the wavelength decrement element is this separation ratio and should generally be 25 dB or more.
이와 같은 파장 분리비는 필터 제조 기술의 한계와 제조비용에 근거하여 설정된 값으로서 디지털 신호의 전송에서 최적의 값이다.This wavelength separation ratio is a value set based on the limitations of the filter manufacturing technology and the manufacturing cost, and is an optimal value for transmission of a digital signal.
그러나 무선통신이나 케이블TV 등과 같은 아날로그 신호를 광으로 송수신하는 시스템에서는 35dB 이상의 큰 분리비가 요구되고 있으며, 이러한 요구에 따라 그림 3에 도시한 바와 같이 동일한 2개의 파장가감소자를 직렬로 연결하여 동일한 특성을 갖는 필터를 2회 통과시킴으로서 도 4에 도시한 바와 같이 분리비를 35dB 이상으로 높이고 있다.However, a large separation ratio of 35dB or more is required in a system for transmitting / receiving an analog signal such as wireless communication or cable TV. As shown in Fig. 3, two identical wavelength reducing elements are connected in series to provide the same characteristics. By passing the filter having two passes, the separation ratio is increased to 35 dB or more as shown in FIG.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 서로 다른 특성을 갖는 필터들로 각각의 파장가감소자를 구성하고 이를 병렬로 접속하여 하나의 광섬유로부터 전송된 서로 다른 파장의 신호를 각각의 개별 광섬유로 전송하여 파장을 분리할 수 있는 파장분리소자가 있으며, 이를 역으로 사용하여 각각의 광섬유로부터 전송된 신호를 합쳐 하나의 광섬유로 전송하는 소자가 개발되어 사용되고 있다.In addition, as shown in FIG. 5, each wavelength reducing element is composed of filters having different characteristics and connected in parallel to transmit signals of different wavelengths transmitted from one optical fiber to each individual optical fiber. There is a wavelength separation device that can separate the, and using the reverse to combine the signals transmitted from each optical fiber and to transmit to one optical fiber has been developed and used.
그러나 현재 사용되고 있는 상기와 같은 구조를 갖는 파장가감소자는 두 개의 렌즈(4, 6)와 두 개의 캐필러리(1, 5) 및 필터(30)로 구성되므로 많은 자재가 소요될 뿐만 아니라, 각각의 렌즈와 광섬유의 초점를 정렬하고 필터의 투과, 반사 각도를 정렬하여야 함으로 여러 번의 광학적 정렬이 요구되어 제조 공정이 복잡하고 많은 시간이 소요되어 제작비용이 많이 소요되는 문제가 있었다.However, the wavelength reducing element having the above structure, which is currently used, is composed of two lenses 4 and 6, two capillaries 1 and 5 and a filter 30. Since the optical fiber is required to align the focal point of the optical fiber and the transmission and reflection angles of the optical fiber, a number of optical alignments are required.
또한 아날로그 신호의 전송시에는 2개를 조합하여 사용해야 하는 불편이 있을 뿐만 아니라, 그 외형이 지나치게 큼으로서 소형화되어 가는 전기, 전자 제품에 부적절한 문제가 있었다.In addition, the transmission of the analog signal is not only inconvenient to use the combination of the two, but also the appearance is too large, there was an inappropriate problem in the electrical and electronic products that are miniaturized.
본 발명은 이와 같은 종래의 여러 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서 그 구조를 단순화함으로서 구성부품이 절감될 뿐만 아니라 제조 공정을 단순화하여 생산비를 절감할 수 있는 반사체를 이용한 높은 파장 분리비를 갖는 파장가감소자를 제공하는 데 목적이 있다.The present invention has been made to improve the above-mentioned various problems, and the wavelength reduction device having a high wavelength separation ratio using a reflector that can reduce the component parts as well as simplify the manufacturing process and reduce the production cost by simplifying the structure. The purpose is to provide.
또한 본 발명은 구조를 단순화함에 따라 소형화 및 경량화 되어 광시스템의 소형화를 이룰 수 있으며, 아날로그 신호의 전송에도 유용한 반사체를 이용한 높은 파장 분리비를 갖는 파장가감소자를 제공하는 데 목적이 있다.In addition, the present invention can be miniaturized and lightened by simplifying the structure to achieve a miniaturization of the optical system, and an object of the present invention is to provide a wavelength reducing element having a high wavelength separation ratio using a reflector useful for transmitting analog signals.
도 1은 종래의 파장가감소자의 일예를 도시한 구성도이고,1 is a configuration diagram showing an example of a conventional wavelength reducing element;
도 2는 도 1의 파장가감소자에 의해 분리된 파장을 도시한 파장 특성도이고,2 is a wavelength characteristic diagram showing wavelengths separated by the wavelength reducing element of FIG.
도 3은 종래의 파장가감소자를 직렬 연결한 상태의 일예를 도시한 구성도이고,3 is a configuration diagram showing an example of a state in which a conventional wavelength reducing element is connected in series;
도 4는 도 2의 파장가감소자에 의해 분리된 파장을 도시한 파장 특성도이고,4 is a wavelength characteristic diagram showing wavelengths separated by the wavelength reducing element of FIG.
도 5는 종래의 파장가감소자를 병렬 연결한 상태의 일예를 도시한 구성도이고,5 is a configuration diagram showing an example of a state in which a conventional wavelength reducing element is connected in parallel;
도 6은 본 발명에 따른 파장가감소자의 일예를 도시한 구성도이고,6 is a block diagram showing an example of a wavelength reducing element according to the present invention,
도 7은 도 6의 파장가감소자에 의해 분리된 파장을 도시한 파장 특성도이며,FIG. 7 is a wavelength characteristic diagram showing wavelengths separated by the wavelength reducing element of FIG. 6;
도 8은 본 발명에 따른 파장가감소자의 다른 일예를 도시한 구성도이다.8 is a configuration diagram showing another example of the wavelength reducing element according to the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
111~115 : 광섬유 120 : 캐필러리111 ~ 115 Fiber Optic 120 Capillary
130 : 렌즈 140 : 필터130: Lens 140: Filter
140' : 필터어레이 150 : 반사체140 ': filter array 150: reflector
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 파장가감소자에 있어서,In the present invention for achieving the above object, in the wavelength reducing element,
광섬유를 고정시키는 다수의 미세공이 형성된 캐필러리와 ; 광섬유로부터 입사되는 빛을 모아 직진성을 갖게 하는 렌즈와 ; 상기 렌즈를 통과한 신호 중 특정 파장만을 투과시키고 나머지 파장의 신호는 반사시켜 어느 하나의 광섬유로 되돌려 보내는 필터 및 ; 상기 필터를 통과한 신호를 반사시켜 다시 필터를 통과하게 하여 파장 분리비를 높이는 반사체로 이루어짐을 특징으로 하는 반사체를 이용한 높은 파장 분리비를 갖는 파장 가감 소자에 의해 이루어진다.A capillary having a plurality of micropores for fixing the optical fiber; A lens which collects light incident from the optical fiber and makes it straight; A filter that transmits only a specific wavelength of the signal passing through the lens and reflects a signal of the remaining wavelength to return to any one optical fiber; It is made by a wavelength adjusting element having a high wavelength separation ratio using a reflector, characterized in that the reflector to reflect the signal passing through the filter to pass again through the filter to increase the wavelength separation ratio.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 6은 본 발명에 따른 파장가감소자의 일예를 도시한 구성도이고, 도 7은 도 6의 파장가감소자에 의해 분리된 파장을 도시한 파장 특성도이며, 도 8은 본 발명에 따른 파장가감소자의 다른 일예를 도시한 구성도이다.6 is a block diagram showing an example of a wavelength reducing element according to the present invention, Figure 7 is a wavelength characteristic diagram showing the wavelength separated by the wavelength reducing element of Figure 6, Figure 8 is a wavelength reducing element of the present invention It is a block diagram which shows another example.
도시한 바와 같이 본 발명에 따른 파장가감소자는 반사체(150)를 구비하고 있다.As shown, the wavelength reducing element according to the present invention includes a reflector 150.
본 발명에 따른 반사체를 이용한 높은 파장 분리비를 갖는 파장가감소자는 다수의 광섬유(111~115)가 고정되는 다수의 미세한 구멍이 형성된 캐필러리(120)와, 광섬유로부터 입사된 빛이 대기중으로 퍼지는 것을 방지하는 렌즈(130)와, 상기 렌즈(130)를 통과한 빛 중 특정 파장(λ3)만을 통과시키고 나머지 다른 파장의 빛은 반사시키는 필터(140) 및, 상기 필터(140)를 통과한 특정 파장(λ3)의 빛을 반사시키는 반사체(150)를 포함하고 있다.The wavelength derating device having a high wavelength separation ratio using the reflector according to the present invention is characterized in that the capillary 120 having a plurality of minute holes in which a plurality of optical fibers 111 to 115 is formed, and light incident from the optical fiber is spread into the atmosphere. The lens 130 to prevent, the filter 140 to pass only a specific wavelength (λ3) of the light passing through the lens 130 and to reflect the light of the other wavelengths, and the specific wavelength passed through the filter 140 The reflector 150 which reflects the light of (λ3) is included.
도 6에는 단일 파장만을 전송하는 파장가감소자를 도시하였다.6 shows a wavelength reducing element transmitting only a single wavelength.
이와 같은 단일 파장만을 전송하는 파장가감소자에 있어서 캐필러리(120)에는 세 개의 광섬유(111, 112, 113)가 고정되어 있고, 광섬유(111)는 서로 다른 파장의 빛이 입사되는 광섬유이고, 광섬유(112)는 상기 필터(140)로부터 걸러져 반사된 파장의 빛이 전송되는 광섬유이며, 광섬유(113)는 상기 필터(140)를 통과하여 반사체(150)에 의해 반사된 특정 파장(λ3)의 빛이 전송되는 광섬유이다.In the wavelength reducing element transmitting only such a single wavelength, three optical fibers 111, 112, and 113 are fixed to the capillary 120, and the optical fiber 111 is an optical fiber to which light of different wavelengths is incident. The optical fiber 112 is an optical fiber through which light of a wavelength filtered and reflected from the filter 140 is transmitted, and the optical fiber 113 passes through the filter 140 and has a specific wavelength λ 3 reflected by the reflector 150. It is an optical fiber through which light is transmitted.
상기 렌즈(130)와 필터(140)는 기존의 파장가감소자에 사용되는 것과 동일 또는 유사한 기능 및 특성을 갖는 것이나 이를 부연 설명하면, 상기 렌즈(130)는 광섬유로부터 대기중으로 광이 출사될 때 평행하게 출사시킴과 동시에 평행하게 입사되는 광을 집광하여 광섬유 내에 입사시키는 역할을 하는 것으로 광섬유(111)에서 출사되는 빛이 필터(140)로 직진하도록 직진성을 갖게 하며, 상기 필터(140)는 특정 파장 대역의 신호만을 투과시키고 나머지 대역의 파장은 반사하는 박막 간섭필터이다.The lens 130 and the filter 140 have the same or similar functions and characteristics as those used in the conventional wavelength reducing element, but in detail, the lens 130 is parallel when light is emitted from the optical fiber into the atmosphere. At the same time, the light emitted from the optical fiber 111 is directed to the filter 140 and the light emitted from the optical fiber 111 is directed to the filter 140. The filter 140 has a specific wavelength. It is a thin film interference filter that transmits only the signal of the band and reflects the wavelength of the remaining band.
상기 반사체(150)는 반사율이 99%이상인 반사체로서 상기한 바와 같이, 필터(140)를 통과한 특정 파장(λ3)의 빛을 다시 반사시켜 필터(140)를 통과하게 하여 파장 분리비를 높이기 위한 수단으로 도 7에 도시한 바와 같이, 파장 분리비가 50dB 이상이 되게 한다.The reflector 150 is a reflector having a reflectance of 99% or more. As described above, the reflector 150 reflects light of a specific wavelength λ3 passing through the filter 140 to pass through the filter 140 to increase the wavelength separation ratio. As shown in FIG. 7, the wavelength separation ratio is 50 dB or more.
즉, 하나의 필터(140)를 2번 통과시킴으로서 파장 분리비를 2배로 높여 50dB 이상이 되게 함으로서 무선통신이나 케이블TV와 같은 아날로그 신호의 전송에도 유용하게 사용될 수 있게 된다.In other words, by passing through one filter 140 twice, the wavelength separation ratio is doubled to 50 dB or more, which can be usefully used for transmission of analog signals such as wireless communication or cable TV.
도 8은 본 발명에 따른 반사체를 이용한 높은 파장 분리비를 갖는 파장 가감 소자의 다른 일예로서 다수의 광섬유(111~115)를 캐필러리(120)로 고정시키고, 필터어레이(140')를 설치하여 구성된다.8 is another example of a wavelength regulating element having a high wavelength separation ratio using a reflector according to the present invention. A plurality of optical fibers 111 to 115 are fixed with a capillary 120 and a filter array 140 'is installed. It is composed.
이와 같이 구성함으로서 어느 하나의 광섬유(111)로부터 입사된 신호를 설 다른 다수의 광섬유들(113, 114, 115)로 보낼 수 있다.By configuring as described above, a signal incident from one of the optical fibers 111 may be sent to a plurality of optical fibers 113, 114, and 115.
상기 필터어레이(140')는 박막간섭필터를 사용하되 서로 다른 굴절률을 갖는 박막간섭필터를 다수 배열하여 하나의 광섬유(111)로부터 전송된 서로 다른 파장(λ1내지 λn)을 갖는 빛을 각각 서로 다른 광섬유(113, 114, 115)로 각각 전송할 수 있다.The filter array 140 ′ uses a thin film interference filter, but arranges a plurality of thin film interference filters having different refractive indices, and thus emits light having different wavelengths (λ 1 to λ n) transmitted from one optical fiber 111. It may transmit to the optical fibers 113, 114, 115, respectively.
또한, 각각 다른 파장의 빛이 전송되는 광섬유(113, 114, 115)로부터 전송된 빛을 하나의 광섬유(111)로 전송할 수 있게 된다.In addition, the light transmitted from the optical fibers 113, 114 and 115 through which light of different wavelengths are transmitted may be transmitted to one optical fiber 111.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 반사체를 이용한 높은 파장 분리비를 갖는 파장 가감 소자는 그 구성품이 1개의 캐필러리, 렌즈, 필터 및 반사체로만 구성됨으로서 2개의 캐필러리와 렌즈 및 필터로 구성된 기존의 파장 가감 소자보다 단순하여 원자재를 절감할 수 있으며,The wavelength regulating element having a high wavelength separation ratio using the reflector according to the present invention configured as described above is composed of only one capillary, lens, filter, and reflector, and thus, the existing capacitive, composed of two capillaries, lens, and filter. It is simpler than the wavelength modulator, which saves raw materials.
기존의 파장 가감 소자는 캐필러리의 광섬유와 렌즈 정렬 - 필터와 캐필러리의 광섬유 정렬하고 이와 같이 광학적 정렬이 이루어진 일측의 콜리메이트와 타측 콜리메이트의 렌즈 정렬 - 렌즈와 캐필러리의 광섬유 정렬의 과정으로 광학적 정렬이 이루어지므로 제조 공정에서 많은 정렬 과정이 소요되는 데 반하여Conventional wavelength-adjusting element is a process of alignment of optical fiber and lens of capillary-Optical fiber alignment of filter and capillary, and optical alignment of collimator on one side and collimator on which optical alignment is made. Optical alignment results in a lot of alignment in the manufacturing process
본 발명의 파장 가감 소자는 캐필러리의 광섬유와 렌즈 정렬 - 필터와 캐필러리의 광섬유 정렬 - 반사체와 캐필러리의 광섬유 정렬의 광학적 정렬 과정을 수행하여 전체적인 광학적 정렬이 이루어져 광학적 정렬 과정이 단순화되어 생산성을 높일 수 있으며,The wavelength modulator according to the present invention performs optical alignment of optical fiber and lens alignment of the capillary-optical fiber alignment of the filter and capillary-optical alignment of the optical fiber of the reflector and capillary, and thus the optical alignment process is simplified, thereby simplifying the optical alignment process. Can be increased,
기존 제품은 필터를 한번만 통과시킴으로서 분리비가 25dB로서 아날로그 신호를 전송하기 위해서는 2개의 소자를 직렬로 연결하여 사용하여야 하는데 반하여 본 발명의 제품은 필터를 2번 통과시킴으로서 50dB 이상의 파장 분리비를 갖게 할 수 있어 하나의 소자로 30dB 이상의 파장 분리비를 요구하는 아날로그 신호의 전송에도 유용하게 사용될 수 있게 한다.Existing products pass the filter only once, and the separation ratio is 25dB. In order to transmit analog signals, two devices must be connected in series, whereas the product of the present invention can have a wavelength separation ratio of 50dB or more by passing the filter twice. One device is also useful for the transmission of analog signals that require more than 30dB wavelength separation.
본 발명은 상기에서 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.While the invention has been shown and described with respect to specific embodiments above, it will be appreciated that the invention can be modified and modified in various ways without departing from the spirit or scope of the invention as set forth in the following claims. It will be apparent to those skilled in the art that the art can be easily understood.
Claims (3)
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