KR20040094258A - 단일 경로상에 연속으로 배열된 박막필터를 갖는 다파장파장가감소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파장 가감 소자에 관한 것으로서 특히, 단일 경로상에 연속으로 배열된 박막필터를 갖는 다파장 파장가감소자에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 다파장 파장가감소자에 있어서, 광섬유를 고정시키는 다수의 미세공이 형성된 다심 캐필러리와 ;

광섬유로부터 입사되는 빛을 모아 직진성을 갖게 하는 렌즈와 ;

서로 인접되게 배열되며, 서로 다른 파장 대역을 갖는 다수의 필터 및 ;

상기 각 필터를 통과한 빛을 수광하는 예비회선으로 구성하여

전체 구성을 단순화함으로서 구성 소자의 수를 줄일 수 있고, 제조 과정을 단순화하여 제작 단가를 낮출 수 있어 저렴한 가격에 제품을 공급할 수 있게 한다.

Description

단일 경로상에 연속으로 배열된 박막필터를 갖는 다파장 파장가감소자 {Multi-channels WDM device on mono optical path using by in-line multiple band pass thin film filters}

본 발명은 파장 가감 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 광섬유가 설치된 다심 캐필러리와 다수의 서로 다른 파장의 필터로 구성되어 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.

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.

특히, 인터넷 등의 보급의 확대에 따른 유선통신망의 증가와 함께 급증하고 있는 통신 매체의 하나로 광통신 수단이 있으며, 이러한 광통신에 사용되는 광섬유의 개발은 물론 광섬유로 전송되는 신호를 다중화시키기 위한 수단이 개발되고 있다.

통상적으로 통신 선로는 선로의 사용 용량을 확대하기 위해 단일 선로에 여러 개의 주파수 신호를 전송하는 다중화 방식이 사용되고 있다.

이러한 전송 방식은 구리선을 이용한 통신 선로뿐만 아니라 광섬유로 이루어진 통신선로에서도 사용되고 있다.

이러한 광섬유를 이용한 다중화 전송 방식의 일예를 설명하면 다음과 같다.

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.

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.

이 파장가감소자는 도 1에 도시한 바와 같이 구성되어 있다.

즉, 기존의 파장가감소자는 듀얼 콜리메이터(dual collimator)(10)와 싱글 콜리메이터(single collimator)(20) 및 필터(filter)(30)로 구성된다.

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)가 설치되어 있다.

이와 같이 구성된 파장가감소자는 도 2에 도시한 바와 같이 광섬유(1)로 입사된 빛 중 필터(30)에 의해 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.

이와 같은 파장 분리비를 갖는 파장가감소자를 하나 이상 병렬로 연결하여 구성된 것이 박막필터형 다파장 파장가감소자이고 이를 도 3에 도시하였다.

이러한 다파장 파장가감소자는 밴드패스 필터(band pass filter)를 사용하고 있으며, 각각의 파장가감소자를 구성하는 각각의 필터는 서로 다른 주파수대의 신호를 투과하도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 다파장 파장가감소자를 구성하는 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 있었으며,

이러한 각각의 파장소자를 병렬로 연결하여 구성된 다파장 파장가감소자는 그 부품의 수에 있어서 고가의 광학자재 특히, 많은 수의 렌즈가 사용됨으로 원자재의 구입에 많은 비용이 소요되고, 각각의 파장가감소자의 주파수를 정렬하는 광학적 정렬 과정을 여러 번 수행함은 물론, 서로 다른 파장가감소자의 광섬유를 접속하는 과정을 통하여 전체적인 구성을 이루게 됨으로서 제조 공정이 복잡하여 생산비가 높아지는 문제가 있었다.

또한, 이와 같이 구성된 다파장 파장가감소자는 다수의 파장가감소자를 병렬로 접속하여 이루어짐으로 전체적으로 외형이 지나치게 커져 소형화되어 가는 전기, 전자 제품에 사용함에 부적절한 문제가 있었다.

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 다중 파장 가감 소자를 제공하는 데 목적이 있다.

또한 본 발명은 구조를 단순화함에 따라 소형화 및 경량화 되어 광시스템의 소형화를 이룰 수 있는 다중 파장 가감 소자를 제공하는 데 목적이 있다.

도 1은 종래의 파장가감소자의 일예를 도시한 구성도이고,

도 2는 도 1의 파장가감소자에 의해 분리된 파장을 도시한 파장 특성도이고,

도 3은 종래의 파장가감소자를 병렬 연결한 상태의 일예를 도시한 구성도이고,

도 4는 도 3의 파장가감소자에 의해 분리된 파장을 도시한 파장 특성도이고,

도 5는 본 발명에 따른 파장가감소자의 일예를 도시한 구성도이고,

도 6은 본 발명에 따른 파장가감소자의 일예를 도시한 구성도이고,

도 7은 본 발명에 따른 파장가감소자의 다른 일예를 도시한 구성도이고,

도 8은 도 6 및 도 7의 파장가감소자에 구성된 각 필터를 통과한 빛의 분리된 파장을 도시한 파장 특성도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

111~11n, 153 : 광섬유 120, 152 : 캐필러리

130, 151 : 렌즈 140~14n : 필터

150 : 예비회선 154 : 반사체

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다파장 파장가감소자에 있어서, 광섬유를 고정시키는 다수의 미세공이 형성된 다심 캐필러리와 ;

광섬유로부터 입사되는 빛을 모아 직진성을 갖게 하는 렌즈와 ;

서로 인접되게 병렬로 배열되며, 서로 다른 주파수 대역을 갖는 다수의 필터 및 ;

상기 각 필터를 통과한 빛을 수광하는 예비회선으로 구성됨을 특징으로 하는 단일 경로상에 연속으로 배열된 박막필터를 갖는 다파장 파장가감소자에 의해 이루어진다.

또한 본 발명의 목적은 상기 예비회선을 하나의 예비 광섬유가 고정된 단심 캐필러리와 ; 수광된 빛이 퍼지지 않고 직진성을 갖게 하는 보조 렌즈로 구성하거나 또는, 상기 다심 캐필러리에 고정된 예비 광섬유와 ; 각각의 필터를 통과한 빛을 반사시켜 다시 필터를 통과한 후 상기 예비 광섬유로 입사되게 하는 반사체로 구성함에 의해 이루어진다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 파장가감소자의 일예를 도시한 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 파장가감소자의 일예를 도시한 구성도이고, 도 7은 본 발명에 따른 파장가감소자의 다른 일예를 도시한 구성도이고, 도 8은 도 6 및 도 7의 파장가감소자에 구성된 각 필터를 통과한 빛의 분리된 파장을 도시한 파장 특성도이다.

본 발명에 따른 다파장 파장가감소자는 다수의 광섬유(111~11n)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 파장만을 통과시키고 나머지 다른 파장의 빛은 반사시키는 다수의 필터(140, 141, 142, 14n)들 및, 상기 각 필터(140, 141, 142, 14n)들을 통과한 빛이 수광되는 예비 회선(150)을 포함하고 있다.

이와 같이 구성된 다파장 파장가감소자에 있어서 캐필러리(120)에는 5 개의광섬유(111, 112, 113, 114, 11n)가 고정되어 있고, 광섬유(111)는 서로 다른 파장대의 빛이 혼합된 빛이 입사되는 광섬유이고, 광섬유(112~11n)는 상기 각각의 필터(140)로부터 걸러져 반사된 파장의 빛이 전송되는 광섬유이다.

상기 렌즈(130)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 한다.

상기 광섬유(111)를 통해 입사되고 렌즈(130)을 통과한 빛을 각각의 광섬유(112~11n)에 조사되게 걸려주는 수단으로 필터들(140~14n)이 구비되어 있다.

상기 필터들(140~14n)은 각각 서로 다른 파장대의 빛을 투과시키는 광학필터로서 서로 인접되게 설치된다.

도 7에 각 필터를 통과한 빛의 분리된 파장대역을 일예로 도시하였다.

도시한 바와 같이 상기 각 필터들은 장파장패스 필터(long pass filter)이다.

상기 장파장패스 필터는 도 9에 도시한 바와 같이, 각 필터에 설정된 소정의 파장대 이상의 빛이 입사되었을 때만 통과시키고 그 이하의 파장대의 빛은 반사시키는 광학필터이다.

상기 각각의 필터들(140~14n)에 의해 필터링된 빛은 각각의 광섬유(112~11n)로 분리되어 조사되고 모든 필터(140~14n)를 통과한 빛은 예비회선(150)으로 조사된다.

상기 예비회선(150)은 도 5에 도시한 바와 같이, 하나의 예비 광섬유(153)가 고정된 단심 캐필러리(152)와, 수광되는 빛이 퍼지지 않고 직진성을 갖게 하는 보조 렌즈(151)로 이루어지거나, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 다심캐필러리(120)의 일측에 고정된 예비 광섬유(153)와, 하나의 반사체(154)로 이루어질 수 있다.

상기 예비 회선(150)으로 입사되는 빛은 이후 또 다른 신호를 전송할 때 활용할 수 있다.

상기와 예비회선(150)들 중 도 6에 도시한 바와 같은 반사체(154)를 이용한 예비회선의 경우 각각의 필터들(140~14n)을 통과한 빛이 다시 각각의 필터들(140~14n)을 통과하여야 함으로 손실이 방생될 수 있으므로 도 5에 도시한 바와 같이 단심캐필러리(152)와 보조 렌즈(151)를 이용하여 에비회선(150)을 구성함이 바람직하나, 예비 회선을 활용할 필요가 없고 전제적인 크기를 축소하여야만 하는 다파장 파장가감소자의 경우에는 반사체(154)를 이용한 예비회선(150)을 사용함이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 다파장 파장가감소자를 이용한 파장 분리 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저 광섬유(111)로부터 입사되는 빛은 렌즈(120)에 의해 모아지고 직진성을 갖게 된다.

렌즈(120)를 통과한 여러 파장(λ1~λn…λe)의 빛은 필터(140)에 접하여 특정 파장(λ1)의 빛은 반사되어 광섬유(112)로 입사되고, 나머지파장(λ2~λn…λe)의 빛은 통과한다.

필터 1(140)을 통과한 나머지 파장(λ2~λn…λe)의 빛은 다시 필터 2(141)에 접하게 되고, 필터 2(141)는 다시 특정 파장(λ2)의 빛은 반사시키고 나머지 파장(λ3~λn…λe)은 통과시킨다.

필터 2(141)에 의해 반사된 특정 파장(λ2)의 빛은 필터 1(140)을 역으로 통과하여 광섬유(113)로 입사된다.

이러한 과정을 반복하여 끝단에 설치된 필터 n(14n)에서는 특정 파장(λn)의 빛을 반사하여 그 앞에 설치된 각각의 필터 1내지 필터 (n-1)을 통과하여 광섬유(11(n+1))로 조사되고, 나머지 파장(…λe)의 빛을 통과시켜 예비회선(150)의 광섬유(153)로 조사한다.

상기의 설명과 도면에는 분리되는 파장의 수를 한정하였으나 이는 하나의 예시에 불과할 뿐 이에 의해 청구범위가 한정되는 것은 아니다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 단일 경로상에 연속으로 배열된 박막필터를 갖는 다파장 파장가감소자는 하나 또는 두 개의 렌즈와 1개의 캐필러리로 다파장 파장가감소자를 구성하여 그 구조를 단순화함으로서 구성 소자가 절감될 뿐만 아니라 제조 공정을 단순화하여 생산비를 절감할 수 있으며,

기존의 파장 가감 소자에 있어서 수행되는 캐필러리의 광섬유와 렌즈 정렬 -필터와 캐필러리의 광섬유 정렬하고, 이와 같이 광학적 정렬이 이루어진 일측의 콜리메이트와 타측 콜리메이트의 렌즈 정렬 - 렌즈와 캐필러리의 광섬유 정렬의 과정으로 제작되는 각각의 파장가감소자를 제조하고 이를 다시 서로 접속시키는 과정을 걸쳐 제작함으로서 5개의 파장으로 분리할 수 있는 다파장 파장가감소자를 제작할 경우 상기와 같은 과정을 최소 5회 이상 반복하여야 함으로 제조 공정에서 많은 정렬 과정과 물리적 접속 과정이 소요되는 데 반하여

본 발명의 파장 가감 소자는 캐필러리의 광섬유와 렌즈 정렬 - 필터와 캐필러리의 광섬유 정렬 - 반사체와 캐필러리의 광섬유 정렬의 광학적 정렬 과정(또는 일측의 콜리메이트와 타측 콜리메이트의 렌즈 정렬 - 렌즈와 캐필러리의 광섬유 정렬의 과정)을 수행하여 전체적인 광학적 정렬이 이루어짐으로 광학적 정렬 과정이 단순화되어 생산성을 높일 수 있다.

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.

Claims (4)

1. 다파장 파장가감소자에 있어서,

   광섬유를 고정시키는 다수의 미세공이 형성된 다심 캐필러리와 ;

   광섬유로부터 입사되는 빛을 모아 직진성을 갖게 하는 렌즈와 ;

   서로 인접되게 병렬로 배열되며, 서로 다른 주파수 대역을 갖는 다수의 필터 및

   상기 각 필터를 통과한 빛을 수광하는 예비회선으로 구성됨을 특징으로 하는 단일 경로상에 연속으로 배열된 박막필터를 갖는 다파장 파장가감소자.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 예비회선은 하나의 예비 광섬유가 고정된 단심 캐필러리와 ;

   수광되는 빛이 퍼지지 않고 직진성을 갖게 하는 보조 렌즈로 이루어짐을 특징으로 하는 단일 경로상에 연속으로 배열된 박막필터를 갖는 다파장 파장가감소자.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 예비회선은 상기 다심 캐필러리에 고정된 예비 광섬유와 ;

   각각의 필터를 통과한 빛을 반사시켜 다시 필터를 통과한 후 상기 예비 광섬유로 입사되게 하는 반사체로 이루어짐을 특징으로 하는 단일 경로상에 연속으로 배열된 박막필터를 갖는 다파장 파장가감소자.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 필터는 설정된 파장 이상의 파장대의 빛은 투과시키고 그 이하의 파장대 빛은 반사시키는 장파장패스 필터(long pass filter)임을 특징으로 하는 단일 경로상에 연속으로 배열된 박막필터를 갖는 다파장 파장가감소자.