KR20050038546A

KR20050038546A - 광파장 정렬 기능을 가지는 ｗｄｍ-ｐｏｎ 시스템

Info

Publication number: KR20050038546A
Application number: KR1020040072041A
Authority: KR
Inventors: 김병휘; 박재동; 이형호; 양재우
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2003-10-21
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2005-04-27
Also published as: KR100596406B1

Abstract

본 발명은 광파장 정렬 기능을 갖는 WDM-PON 시스템에 관한 것으로, 광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON 시스템에 있어서, 고정형 기판; 광을 생성하는 능동 도파로 영역(active region)과 상기 능동 도파로 영역에서 생성된 광을 방향성 결합기(directional coupling) 원리를 이용하여 상기 능동 도파로 영역 앞단에 수동 도파로 영역(passive region)이 존재하는 반도체 칩; 상기 고정형 기판상에 형성되어 있고, 상기 반도체 칩을 수동정렬방식에 의하여 표면접합 되도록 일측단에 PLC 플랫폼이 형성되어 있으며, 소정 지점에 WBG(Waveguide Bragg Grating)가 형성되어 있는 PLC 도파로; 상기 수동 도파로 영역과 상기 PLC 도파로를 근접시켜서 광파워를 전달하는 방향성 결합기(directional coupler); 상기 WBG의 온도를 제어하기 위해서 상기 WBG의 상단에 형성되어 있는 히터 전극; 및 상기 PLC 도파로의 타측단의 상기 실리콘 기판상에 형성되어 있는 광섬유로 구성된다. 이에 따라서, 비용 경제적으로 광파장 정렬을 실현할 수 있는 광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON 시스템을 제공할 수 있다.

Description

광파장 정렬 기능을 가지는 ＷＤＭ-ＰＯＮ 시스템{WDM-PON system with optical wavelength alignment function}

본 발명은 WDM-PON 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 온도변화에 따라 광통신로 유지를 위한 광파장 정렬 기능을 갖는 WDM-PON 시스템에 관한 것이다.

가입자망용 수동형 파장분할다중 광통신 네트워크(WDM-PON)에 대해서 필수적으로 고려해야 할 점은 온도변화에 따른 네트워크에 포함된 각 모듈들의 광특성 변화이다.

특히, 가입자망은 가입자측 광장치들이 주변온도의 변화에 노출되어 있고, 장치가 설비된 위치에 따라 주변온도가 상이하므로 이를 고려하지 않으면 원활한 광통신을 할 수 없게 된다는 문제점이 있다. 이에 대하여, WDM-PON 시스템에서 주변온도 변화에도 불구하고 이를 경제적으로 극복할 수 있는 방식이 제안되고 있다.

즉, 종래의 WDM-PON 시스템이 실제 환경에 적용될 경우 주위온도 변화에도 불구하고 안정된 광통신로를 유지하는 WDM-PON 시스템을 제시할 필요가 있게 되고, 이를 위해서 비용 경제적인 광통신로 안정화 구조를 제시할 필요가 있게 된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 주위온도 변화에도 불구하고 안정된 광통신로를 유지하기 위한 광파장 정렬 기능을 갖는 WDM-PON 시스템을 제안하는 것이다.

이에 대한 구체적인 기술적 과제는, OLT 광송신부의 광원들은 가입자 측 WDM MUX/DMX의 주변온도 변화량에 따른 파장변화를 수용할 수 있을 정도로 출력 광파장을 가변할 수 있도록 파장가변 LD를 형성하는 것이다. 그리고, OLT의 광송신부 및 광수신부 각각은 가입자측의 WDM MUX/DMX의 주변 온도변화에 따른 파장변화를 감지하여 적절한 대응을 하기 위한 용도로 파장 가변형 OPM-LD를 형성하는 것이다. 또한, ONT 광송신부의 출력 광파장은 추가적인 광원 없이 주변 온도변화에 따라 변화된 가입자측의 WDM MUX/DMX의 파장에 일치할 수 있도록 하는 것이다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON 시스템은, 데이터 송신용 광파장을 생성하는 OLT-LD 어레이와 광파장 변화에 대한 하향 전송로의 파장을 정렬하는 제 1 파장제어회로로 이루어진 광송신부와 광검출기(PD) 어레이와 광파장 변화에 대한 상향 전송로의 파장을 정렬하는 제 2 파장제어회로로 이루어진 광수신부로 이루어져 상기 광송신부는 상기 OLT-LD 어레이로부터 출력되는 다수개의 광파장을 다중화하는 제 1 파장다중화기(WDM MUX)를 가지고 상기 광수신부는 입력되는 다중화된 광파장을 파장별로 분리하여 수신하기 위한 제 1 파장분배기(WDM DMX)를 가지는 OLT(Optical Line Terminal); 상기 OLT의 광송신부로부터 송신되는 하향 데이터 송신용 광파장을 수신하는 광수신부와 파장가변 도파로 브래그격자(WBG)가 형성되어 있고 상기 OLT로부터 입력되는 상기 하향 데이터 송신용 광파장에 따라 상기 도파로 브래그격자에 가해지는 온도를 제어함으로써 파장가변 광파장을 생성하는 외부공진레이저(ECL)로 구성된 광송신부로 이루어진 다수개의 ONT(Optical Network Terminal); 상기 다수개의 ONT 근처인 MDF(Main Distribution Frame)에 위치하고 상기 OLT의 제 1 파장다중화기로부터 광섬유를 통해 전송되는 다중화된 광파장을 파장별로 나누어서 각각의 광파장을 상기 ONT 중에서 해당하는 ONT로 연결하며 상기 제 1 파장제어회로로부터 전송되는 광파장을 반사하는 제 1 OPM-RM 포트를 가지는 제 2 파장분배기(WDM DMX); 및 상기 다수개의 ONT 근처인 MDF(Main Distribution Frame)에 위치하고 상기 ONT의 광송신부로부터 출력되는 다수개의 광파장을 다중화하여 광섬유를 통해 상기 OLT의 제 1 파장분배기로 전송하며 상기 제 2 파장제어회로로부터 상기 OPM-LD 출력 광파장을 반사하는 제 2 OPM-RM 포트와 상기 ONT의 광송신부로부터 출력되는 광파장이 통과대역에 불일치하는 정도에 따라 광신호를 상기 ONT의 광송신부로 반사하는 WDM-RM 포트를 가지는 제 2 파장다중화기(WDM MUX)를 포함하는 것을 특징으로 가진다.

또한, 상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON 시스템은, 광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON 시스템에 있어서, 고정형 기판; 광을 생성하는 능동 도파로 영역(active region)과 상기 능동 도파로 영역에서 생성된 광을 다른 도파로로 수직으로 커플링하기 위한 방향성 결합기(directional coupling) 원리를 이용하여 상기 능동 도파로 영역 앞단에 수동 도파로 영역(passive region)이 존재하는 반도체 칩; 상기 고정형 기판상에 형성되어 있고, 상기 반도체 칩을 수동정렬방식에 의하여 표면접합 되도록 일측단에 PLC 플랫폼이 형성되어 있으며, 소정 지점에 WBG(Waveguide Bragg Grating)가 형성되어 있는 PLC 도파로; 상기 수동 도파로 영역과 상기 PLC 도파로를 근접시켜서 광파워를 전달하는 방향성 결합기(directional coupler); 상기 WBG의 온도를 제어하기 위해서 상기 WBG의 상단에 형성되어 있는 히터 전극; 및 상기 PLC 도파로의 타측단의 상기 실리콘 기판상에 형성되어 있는 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 가진다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 1a와 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 온도변화에 따라 광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON의 블럭도이다.

도 1a와 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 WDM-PON 구조에서 온도변화에 따라 광파장이 변화하는 구성 모듈들과 이들의 광파장을 일치시키기 위한 루프 A, 루프 B 및 루프 C를 나타낸다.

도 1a에서는 CO(Central Office: 센트럴 오피스)에서 가입자로 향하는 하향 전송로를 나타내고 있다. 도 1a에는 데이터 전송을 위한 OLT-LD(102)와 온도변화에 대한 하향 전송로의 파장 정렬을 위한 용도로 추가된 OPM-LD(104)로 구성된 OLT 광송신 모듈(100), OLT 내에 위치하는 OLT-WMUX(110), 가입자측 근처에 위치한 RN-WDMX(120) 및 가입자 광수신 모듈인 ONT-PD(130)로 구성되어 있는 것을 확인할 수 있다.

하향 전송로에서 온도변화가 발생하여 중심 광파장이 변화하는 부분은 OLT 광송신 모듈(100), OLT-WMUX(110) 및 RN-WDMX(120)의 3개 부분이다. 여기에서 RN-WDMX(120)에서는 PON의 특성상 주변온도의 변화에 가장 심하게 노출되고, 온도제어를 위한 전기적인 장치가 설비되어 있지 않게 된다. 따라서 RN-WDMX(120)의 파장변화가 참고점이 되고, OLT 광송신 모듈(100)과 OLT-WMUX(110)는 각각 자신들의 파장을 RN-WDMX(120)의 파장에 맞추게 된다.

도 1b에서는 가입자에서 CO(Central Office)로 향하는 상향 전송로를 나타내고 있다. 가입자에서 CO로 향하는 상향 전송로는 가입자 광송신 모듈인 ONT-LD(150), 가입자측 근처에 위치하는 RN-WMUX(160), OLT 내에 위치하는 OLT-WDMX (170), 온도변화에 대한 상향 전송로의 파장 정렬을 위한 용도로 추가된 OPM-LD(180)로 구성된다.

상향 전송로에서 온도변화에 따라 파장이 변화하는 부분은 가입자 광송신 모듈인 ONT-LD(150), RN-WMUX(160), OLT-WDMX(170) 및 OPM-LD(180)의 4개 부분이다. 여기에서, 하향 전송로의 경우와 마찬가지로 RN-WMUX (160)는 PON의 특성상 주변온도의 변화에 가장 심하게 노출되고, 온도제어를 위한 전기적인 장치가 설비되어 있지 않게 된다. 따라서 RN-WMUX(160)의 파장변화가 참고점이 되고, ONT-LD(150)는 RN-WMUX(160)의 파장변화를 감지하여 파장을 맞추게 된다. 그리고, OLT-WDMX(170)와 OPM-LD(180)는 ONT-LD(150)와 독립적으로 RN-WMUX(160)의 변화된 파장에 각각 자신들의 파장을 정렬하게 된다.

하향 전송로의 파장정렬은 루프 A에 의해 수행된다. 즉, OPM-LD(104)에서 RN-WDMX(120)으로 파장변화 측정용 광을 송출하여 RN-WDMX(120)에서 반사되어 되돌아오는 광신호의 세기로 RN-WDMX(120)의 중심파장 변화를 감지하고 이에 해당하여 파장을 정렬하게 된다.

반면에, 상향 전송로의 파장정렬은 루프 B와 루프 C에 의해 각각 독립적으로 수행된다. 즉, ONT-LD(150)의 파장정렬은 루프 C에 의해서 수행되는데, ONT-LD(150)로부터 출력된 데이터 전송용 광파장이 RN-WMUX(160)에서 반사되어 되돌아오는 광신호의 세기로부터 RN-WMUX(160)의 변화된 파장(misalignment)을 감지하고, 이에 따라 ONT-LD(150)의 파장을 RN-WMUX(160)의 파장에 정렬하게 된다. 또한, OLT-WDMX(170)와 OPM-LD(180)에서의 파장정렬은 루프 B에 의해서 수행된다. 즉, OPM-LD(180)에서 파장변화 측정용 광을 송출하여 RN-WMUX(160)에서 반사되어 되돌아오는 광신호의 세기로 RN-WMUX(160)의 파장변화를 감지하고 이에 해당하여 파장을 정렬하게 된다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 WDM-PON의 논리적인 구조를 나타낸 블럭도이다.

도 2에서 WDM-PON 시스템의 기본적인 동작을 살펴보면 다음과 같다. Central Office(CO)에 위치한 광종단장치(OLT: Optical Line Terminal)(200)는 다파장 외부공진레이저(ECL: external cavity laser) 어레이 형태의 광송신부(210)와 광검출기(PD:photo detector) 어레이 형태의 광수신부(220)로 구성된다.

가입자 광 종단장치(ONT:Optical Network Terminal)(260)는 광대역 파장가변 도파로 브래그격자(WBG: waveguide Bragg-grating)를 기반으로 한 외부공진레이저(이하, 'ECL'이라 한다)로 이루어진 광송신부(285)와 광수신기(ONT-PD)(270)로 구성된다.

OLT(200)의 광송신부(210)는 ECL 어레이로부터 출력되는 복수의 광파장을 다중화하는 OLT-파장다중화기(WDM MUX:WDM multiplexer)(OLT-WMUX)(204)를 포함하며, OLT(200)의 광수신부(220)는 복수개의 ONT(260) 들로부터 입력되는 다중화된 광파장을 파장별로 분리하여 수신하기 위한 OLT-파장분배기(WDM DMX:WDM Demultiplexer)(OLT-WDMX)(206)를 포함한다.

OLT(200)의 광송신부(210)로부터 출력되는 다중화된 광파장은 광선로를 통해 전송되고 가입자 근처에 위치한 RN-WDMX(240)에 의해서 파장 별로 나누어져서 각각의 광파장은 해당하는 ONT(260)로 연결된다. 상기 ONT(260) 들로부터 출력되는 서로 다른 광파장들은 가입자 근처에 있는 OLT-WMUX(250)에서 다중화 되어 광선로를 통해 OLT(200)의 광수신부(220)로 연결된다.

ONT(260)에서는 OLT(200)와 동일한 방식으로 페브리-페롯 레이저다이오드(FP-LD)와 WBG로 구성된 개별소자 형태의 ECL을 가지게 된다. 이와 같은, ECL의 가장 큰 특징은 WBG 반사대역 중심파장이 히터(heater)에 의해서 넓은 광파장 범위에서 가변되므로 특정 광파장에 무관하게 광파장의 생산이 가능하다는 것이다.

도 2를 참조하면, OLT(200)의 광송신부(210)는 기본적으로 ITU-T가 권고하는 주파수 간격으로 광을 송출하는 OLT-LD 어레이(array)(202)로 구성된다. OLT-LD 어레이(202) 출력단의 다파장 광신호들은 OLT-WMUX(204)에 의해서 파장 다중화되어 하향 광선로로 출력된다. OLT-WMUX(204)는 OLT-LD 어레이(202)로부터 n 개의 데이터 송신용 LD 출력 광파장을 입력받고 OPM-LD(212)로부터 출력 광파장을 입력받아 다중화하므로 (n+1)x1 형태를 가진다. OPM-LD(212)와 OLT-WMUX(204) 사이에는 Optical circulator(214)가 위치한다. Optical circulator(214)는 OPM-LD(212)로부터 출력되어 RN-WDMX(240)의 OPM-RM(reflection mirror)(242)에서 반사되어 돌아오는 OPM 광을 PD2(216)로 전달한다. WCC(Wavelength Control Circuit)(218)는 OPM-LD(212) 내에 존재하는 mPD(monitor PD)와 PD2(216)의 전기적 출력을 입력받고, OLT-WMUX(204)의 파장과 OLT-LD array(202)의 파장과 OPM-LD(212)의 파장을 조절하며, 또한 하향 광선로의 연결상태를 감시한다. 여기에서, 참조부호 211은 파장제어회로이다.

OLT(200)의 광수신부(220)는 n 개로 구성된 PD 어레이(208)와 OLT-WDMX(206)를 포함하고 있다. OLT-WDMX(206)는 n 개의 다중화된 데이터 전송용 광파장들을 분리하고, OPM-LD(222)로부터 출력되는 광을 역으로 가입자 쪽으로 보내기 위해서 (n+1)x1 형태를 가진다. OPM-LD(222)와 OLT-WDMX(206) 사이에는 Optical circulator(224)가 위치한다. 상기 Optical circulator(224)는 OPM-LD(222)로부터 출력되어 RN-WMUX(250)의 OPM-RM(252)에서 반사되어 돌아오는 OPM 광을 PD2(226)로 전달한다. WCC(228)는 OPM-LD(222)내에 존재하는 mPD와 PD2(226)의 전기적 출력을 입력받고, OLT-WDMX(206)의 파장 및 OPM-LD(222)의 파장을 제어하며 또한 상향 광선로의 연결상태를 감시한다. 여기에서, 참조번호 221은 파장제어회로이다.

RN-WDMX(240)는 OLT(200)의 광송신부(210)로부터 입력되는 다중화된 광파장을 입력받아 ONT(260)로 분리 송출하는 n 개의 출력포트와 OLT(200)의 광송신부(210)의 OPM-LD(212)로부터 입력되는 광파장을 반사하는 OPM-RM(242)을 연결하는 포트를 포함하므로 (n+1)x1 형태를 가진다.

가입자 ONT(260)로부터 출력된 상향 데이터를 실은 서로 다른 광파장들은 RN-WMUX(250)에서 다중화되어 상향 광선로를 통해 OLT-WDMX(206)로 향한다. ONT-LD(285)와 RN-WMUX(250) 사이에는 광 순환기(optical circulator)(292)가 연결된다. 광 순환기(292)는 ONT-LD(285)로부터 출력되어 RN-WMUX(250)의 WDM-RM(254)에서 반사되어 돌아오는 광을 PD2(294)로 전달한다. WCC(296)는 ONT-LD(285)에 포함된 mPD와 PD2(294)의 전기적 출력을 입력받아 ONT-LD(285)의 광파장을 제어하게 된다.

RN-WMUX(250)는 n 개의 데이터 송신용 ONT-LD(285) 출력 광파장들을 입력받는 n 개의 입력포트, OLT(200)의 광수신부(220)로부터 내려온 OPM-LD 출력 광파장을 반사하는 OPM-RM(252), 그리고 ONT-LD(285)로부터 출력된 광파장들이 RN-WMUX(250)의 파장과 불일치 되는 정도에 비례하여 광전력을 ONT 송신부 쪽으로 반사시키는 WDM-RM(254)을 포함하므로 (n+1)x2 형태를 가진다.

주변 온도변화에 대응하여 네트워크 전체적으로 광파장이 정렬되는 방식을 설명하면 다음과 같다.

1) PON 형태의 네트워크에서 RN-WMUX(250)는 주변 온도변화에 노출되어 있다고 가정할 수 있다. RN-WMUX(250)의 파장은 주변온도에 따라 변화하므로, 하나의 ONT(260)가 통신을 시도할 때 ONT-LD(285)에서 출력되는 광파장은 일반적으로 RN-WMUX(250)의 중심파장과 불일치 하게되고, RN-WMUX(250)의 WDM-RM(254)에서 불일치정도에 따라서 반사되는 광의 세기가 달라지게 된다. WDM-RM(254)으로부터 반사되어 ONT(260)의 광송신부(280)로 입사하는 반사광은 일반적으로 통신을 시도한 ONT(260)에서 출력된 상향 광파장 신호라고 볼 수 있다. 이와 같이 상향 광파장 신호라고 보는 이유는 복수개의 ONT(260)들이 정확하게 동시에 통신을 개시할 확률은 극히 적고, 통신 상태에 있는 ONT(260)들은 RN-WMUX(250)의 파장에 각각의 ONT-LD(285) 들의 출력 광파장을 이미 정렬한 상태이기 때문이다. 따라서 통신을 막 개시한 ONT(260)의 WCC(296)는 PD2(294)로 입력된 반사된 광전력 세기와 ONT-LD(285)에 포함된 mPD를 통해서 입력된 송출 광전력을 비교하여 ONT-LD(285) 파장을 RN-WMUX(250) 파장에 맞추도록 광파장이 정렬되게 된다.

2) RN-WMUX(250)의 WDM-RM(254)은 n 개의 입력 포트로 입사된 각각의 파장들 모두에 대해서 RN-WMUX(250)의 파장과 불일치 된 정도에 비례하여 광전력을 ONT(260)의 광송신부(280) 쪽으로 반사시킨다. RN-WMUX(250)는 OLT(200)에서 내려온 OPM-LD 광신호가 n 개의 데이터 입력 포트를 통해 ONT(260)의 광송신부(280) 쪽으로 통과하는 것이 최소화 되도록 형성된다.

3) OLT(200)의 광송신부(210)에 있는 OPM-LD(212)는 OPM용 광을 OLT-WMUX(204)를 통해서 하향으로 내려보낸다. 이와 같은 OPM용 광은 RN-WDMX(240)의 ONT(260)쪽에 부착된 OPM-RM(242)에 의해서 반사되어 OLT(200)의 광송신부(210)로 되돌아온다. 이때 주변 온도에 따라 변화된 RN-WDMX(240)의 파장과 OPM-LD(212) 파장과의 불일치 정도에 따라서 OPM-RM(242)에서의 반사량이 정해지고 반사광은 optical circulator(214)를 통해서 PD2(216)로 입사된다. WCC(218)는 OPM-LD(212)내의 mPD 출력신호와 PD2(216)의 출력신호를 비교하여 OLT-WMUX(204)의 파장, OLT-LD 어레이(202)의 파장, 그리고 OPM-LD(212)의 파장이 RN-WDMX(240)의 파장에 정렬되도록 제어한다.

그리고, WCC(218)는 OPM-LD(212)의 mPD 및 PD2(216)로부터 받은 출력신호를 바탕으로 하향 광섬유 상태를 판단하고 관리하게 된다.

4) 유사하게, OLT(200)의 광수신부(220)에 있는 OPM-LD(222)는 OPM용 광을 OLT-WDMX(206)와 상향 광선로를 통해서 RN-WMUX(250)로 보낸다. 이와 같은 OPM용 광은 RN-WMUX(250)의 ONT(260)쪽에 부착된 OPM-RM(252)에 의해서 반사되어 OLT(200)의 광수신부(220)로 되돌아온다. 이때 주변 온도에 따라 변화된 RN-WMUX(250)의 파장과 OPM-LD(222) 파장과의 불일치 정도에 따라서 OPM-RM(252)에서의 반사량이 정해지고 반사광은 광 순환기(224)를 통해서 PD2(226)로 입사된다. WCC(228)는 OPM-LD(222)내의 mPD 출력신호와 PD2(226)의 출력신호를 비교하여 OLT-WDMX(206)의 파장과 OPM-LD(222)의 파장이 RN-WMUX(250)의 파장에 정렬되도록 제어한다.

그리고, WCC(228)는 OPM-LD(222)의 mPD 및 PD2(226)로부터 받은 출력신호를 바탕으로 상향 광섬유 상태를 판단하고 관리하게 된다.

도 3은 도 2의 RN-WDMX(240)의 구조를 상세하게 나타낸 평면도이다. RN-WDMX(240)는 1X(N+1) WDM DMX로 되어 있다.

도 3을 참조하면, OLT(200)의 OPM-LD(212)에서 송출하는 파장은 이라고 가정한다. 그리고, RN-WDMX(340)의 신호를 출력하는 출력포트에는 OPM-RM(370)이 존재하여 파장을 반사하게 된다. OPM-RM(370)은 해당 출력포트 끝단에 dielectric multi-layer coating 또는 metal coating등을 이용하여 mirror를 구성할 수 있다. 또는, Bragg-reflector, bulk mirror등과 같은 개별 소자를 광접속하여 구성할 수도 있다.

그리고, RN-WDMX(340)의 구조는 arrayed-waveguide grating, WDM filter등이 사용되어질 수 있다.

도 4는 도 2의 RN-WMUX(250)의 구조를 상세하게 나타낸 평면도이다. RN-WMUX(250)는 2X(N+1) WDM MUX로 되어 있다.

도 4를 참조하면, OLT(200)의 OPM-LD(212)에서 송출하는 파장은 , ONT(260)에서 송출하는 파장은 , ,...,이라고 가정한다.

RN-WMUX(430)의 신호를 출력하는 해당 포트(42n+1)의 끝에는 OPM-RM(410)이 존재하여 신호를 반사하게 된다. 그리고, 파장결합하여 출력되는 optical fiber 2(452)의 끝에는 WDM-RM(470)이 존재하여, ,..., 광신호들을 모두 반사한다. 파장결합하여 출력되는 광섬유 1(optical fiber 1)(450)은 상향 통신로를 형성하는 광섬유이다. 광손실을 고려하여 RN-WMUX(250)의 설계시 두 광섬유간 회절차수 차이를 적어도 1이상 두어서 광섬유 2(optical fiber 2)(452) 로는 최소한의 광신호만 전달되도록 한다.

여기에서, OPM-RM(410)과 WDM-RM(470)과 같은 reflection mirror 소자는 해당 광섬유 끝단에 dielectric multi-layer coating 또는 metal coating 등을 이용하여 mirror를 구성할 수 있다. 또는, Bragg-reflector, bulk mirror등과 같은 개별 소자를 광접속하여 구성할 수 있다.

그리고, RN-WMUX(430)의 구조는 arrayed-waveguide grating, WDM filter등이 사용되어질 수 있다.

도 5a와 도 5b는 PLC를 기반으로 열에 의해 파장 가변이 발생하는 ECL 구조의 일예에 대한 측면도를 나타낸다.

도 5a를 참조하면, 광을 생성하는 InP chip(본 발명의 일실시예에서는 InP 칩으로 보았으나, 넓게는 반도체 칩으로 형성할 수 있다)(520)의 능동 도파로 영역(active region)(524)과 Waveguide Bragg Grating(이하, 'WBG'라 한다)(555)가 일직선 상에서 결합되는 기존의 butt coupling 방식과는 달리, 능동 도파로 영역(524)과 WBG(555)가 각각 다른 도파로 상에서 존재하고, 이들이 수직방향으로 광결합된(vertically coupled) 구조를 가지고 있다. 도 5a는 WBG(555)의 온도를 변화시켜서 열광학적 효과에 의해서 출력 광파장을 가변할 수 있는 것을 특징으로 하는 ECL 구조로 되어있다.

InP chip(520)은 광을 생성하는 능동 도파로 영역(524)과 생성된 광을 수직으로 다른 도파로에 커플링하기 위해 능동 도파로 영역(524) 앞단에 수동 도파로 영역(passive region)(522)으로 구성된다. InP waveguide(본 발명의 일실시예에서는 InP waveguide로 보았으나, 넓게는 반도체 waveguide로 형성할 수 있다)(526)의 도파로 물질은 반도체(InP 계열), 폴리머, 질화물 및 실리카 등이 사용되어질 수 있고, 도파로 구조는 채널도파로, ridge-loaded 도파로 및 rib-도파로 등이 사용되어 질 수 있다.

이와 같은, 구성을 갖는 InP chip(520)은 InP 기판에 형성되고, 플립-칩 본딩(flip-chip bonding)과 같은 저가형 수동정렬방식을 이용하여 PLC 플랫폼에 표면접합(surface mount)된다.

능동 도파로 영역(524)에서 생성된 광을 효율적으로 PLC waveguide(560)와 광결합시키기 위하여 InP waveguide(526)는 능동 도파로 영역(524)으로부터 멀어질수록 도파로 크기가 줄어드는 구조, 소위 down-tapered InP waveguide(528)구조를 갖는다. 상기 수동 도파로 영역(522)은 또한 능동 도파로 영역(524)로부터 생성된 광이 InP waveguide(526)의 끝 부분에 도달하기 전에 대부분의 광을 하위에 있는 PLC waveguide(560)로 전달하거나 또는 외부로 손실되는 구조로 이루어져 있다. 이것은 능동 도파로 영역(524)에서 송출된 광이 InP waveguide(526) 끝에서 반사되어 다시 능동 도파로 영역(524)으로 재입사 되는 것을 방지하기 위함이다.

PLC waveguide(550)도 역시 전파되는 광의 크기를 키울 수 있는 down-tapered PLC waveguide(562) 구조를 갖는다. 이와 같은 구조는 WBG(Waveguide Bragg Grating, '이하 'WBG'라 한다)(555)에서 반사된 광이 PLC waveguide(560) 반대 끝에서 반사되지 않도록 한다. 이와 같이 down-tapered PLC waveguide(562) 구조를 적절히 사용하면 두 도파로간 phase-matching(위상정합) 조건을 만족시킬 수 있기 때문에 두개 도파로 간의 광결합 효율을 증가시킬 수 있다.

InP waveguide(526)의 굴절율은 실리카 또는 폴리머 물질을 이용하는 PLC waveguide(560)의 굴절율에 비하여 최대 2배정도 크다. 이와 같이 굴절률 차이가 크게 나타나는 경우 waveguide를 근접시켜서 광파워를 전달하는 방향성 결합기(directional coupler)로서는 위상정합(phase-matching)조건을 만족할 수가 없기 때문에 광전달 효과가 적다. 광전달 효과가 적은 문제를 해결하기 위한 방법으로, 도 5a에서 보는 바와 같이 InP waveguide(526)와 PLC waveguide(560) 사이의 접합면에 격자를 세겨서 두개의 도파로간 위상정합 조건을 만족시키는 방법(Leaky-mode grating-assisted directional coupler (LM-GADC))이 제시되었다.

PLC waveguide(560)에 WBG(555)가 형성되고 상기 WBG(555)의 상단에 WBG(555)의 온도를 제어하기 위해서 heater terminal(550)이 장착되어 있다. Heater 전극(550)를 통한 온도 제어에 의하여 파장가변 WBG(555)를 형성하게 된다.

도 5a와 관련된 사항에 대하여는 미국 등록특허 US 6,236,773(발명의 명칭: Single wavelength semiconductor laser with grating-assisted dielectric waveguide coupler, 출원인-Texas Instruments Incorporated)에 기재되어 있다.

도 5b를 참조하면, InP chip(520)의 일부분을 etching(에칭)하고, PLC의 굴절률과 유사한 굴절률을 갖는 dielectric material(유전 매질)(525)을 이용하여 도파로를 성형하는 방법(ESMC : etched surface-mount coupler)이다. 나머지 부분에 대하여는 도 5a에 대한 설명을 참조하기로 한다.

도 6a와 도 6b는 수직 결합형 ECL을 기반으로 열에 의해 파장 가변이 되는 ONT-TOSA의 일예에 대한 각각의 측면도를 나타낸다. 도 6a는 도 5a에서 살펴본 LM-GADC 방식을 이용한 것이고, 도 6b는 도 5b에서 살펴본 ESMC 방식을 이용한 것이다.

도 6a와 도 6b를 참조하면, 광을 생성하는 InP chip(620)의 능동 도파로 영역(624)과 Waveguide Bragg Grating(이하, 'WBG'라 한다)(655)가 일직선 상에서 결합되는 기존의 butt coupling 방식과는 달리, 능동 도파로 영역(624)과 WBG(655)가 각각 다른 도파로 상에서 존재하고, 이들 각각 다른 도파로 사이의 수직방향으로 광결합된(vertically coupled) 구조를 가지고 있다. 이와 같은 수직방향으로 광겹합된 구조를 가짐으로써 제작의 난이도를 낮추고 공정의 간소화를 향상시킬 수 있게 된다.

InP chip(620)에 근접하여서는 능동 도파로 영역(624)에서 생성된 광의 크기를 모니터링(monitoring)하기 위한 mPD(610)가 실장된다. PLC waveguide(660)에 WBG(655)가 형성되고 상기 WBG(655)의 상단에 WBG(655)의 온도를 제어하기 위해서 heater terminal(650)이 장착되어 있다. Heater terminal(650)을 통한 온도 제어에 의하여 파장가변 WBG(655)를 형성하게 된다. Optical fiber(680)와 결합되는 부근의 PLC waveguide(660)는 광섬유와의 광결합 효율을 크게 하기 위해서 PLC waveguide(660) 내의 빔(beam)을 확대하기 위해 spot-size converter(670)로 구성된다. Optical fiber(680)는 PLC 상에 형성된 V-groove(685)를 이용하여 수동 정렬하여 실장하게 되어 정렬공정을 단순화하게 된다.

실리카 물질의 도파로를 이용하여 제작된 WBG(655)는 광파장 가변 범위가 섭씨 200도의 온도변화에 2nm정도의 파장가변이 발생할 수 있다. 그러나, 이것을 WDM 파장 가변 광원으로 사용하기에는 채널 수가 너무 작아서 (예를 들어서, 200GHz 간격으로 할 경우 2 채널을 생성) 경제적 효용성이 떨어진다는 문제점이 있다. 이에 비해서, 폴리머 기반으로 제작된 WBG(655)는 광파장 가변 범위가 섭씨 200도의 온도변화에 최대 약 30nm까지 파장가변이 가능하므로 채널수 면에서 경제적 효용성이 있다(예를 들어서, 200GHz 간격으로 할 경우 18 채널을 생성 가능하다).

도 6a와 도 6b에서 미설명된 부분은 도 5a와 도 5b를 참조하기로 한다.

도 7a와 도 7b는 수직 결합형 ECL을 기반으로 열에 의해 파장 가변이 되는 ONT-TOSA의 다른 일예에 대한 각각의 측면도를 나타낸다.

도 7a를 참조하면, 기본적인 구조는 상기 도 6b에서 설명한 부분과 동일하지만, 상이한 부분은 발진되는 파장의 미세 조정 및 안정적 동작을 위한 위상 조절 영역(727)이 삽입되었다는 것이다. 도 7a에서는 위상 조절 영역(phase control ㄱregion)(727)이 InP chip(720)에 집적된 경우의 측면도를 나타낸다. 여기에서, 위상제어는 위상 조절 영역(727)에 주입되는 전류의 양을 제어함으로써 수행되어진다.

도 7b를 참조하면, 기본적인 구조는 상기 도 6b에서 설명한 부분과 동일하지만, 발진되는 파장의 미세 조정 및 안정적 동작을 위한 위상 조절부(phase control unit)(790)가 PLC waveguide(760)부분에 존재한다는 것이다. 여기에서, 위상제어는 도파로의 전계광학 효과 또는 열광학 효과가 이용된다.

도 7a와 도 7b에서 미설명된 부분은 도 5a, 도 5b 및 도 6b를 참조하기로 한다.

도 8a와 도 8b는 수직 결합형 ECL을 기반으로 열에 의해 파장 가변이 되는 ONT-TOSA의 일예에 대한 각각의 평면도와 측면도를 나타낸다.

도 8a와 도 8b를 참조하면, 빛을 생성하는 FP-LD array(820')는 ITU-T가 권고하는 주파수 간격으로 반사대역을 갖는 WBG array와 1대 1로 ECL을 형성한다. 각각의 ECL은 정해진 주파수 간격의 WDM 광신호가 송출될 수 있도록 해당 WBG의 반사대역 중심파장이 설정된다.

WBG array는 열광학 효과에 의해서 WBG 각각의 파장이 독립적으로 가변되도록 함으로써, Waveguide Bragg Grating의 공정오차에 대한 수율(yield)을 대폭 개선하고, 주변온도 변화에 대한 파장정렬이 가능하도록 한다.

ECL array 출력단의 다파장 광신호들은 PLC 한 칩에 monolithic하게 집적된 WDM MUX(895)에 의해서 파장 다중화되어 최종 출력된다. 이렇게 ECL array와 WDM MUX(895)를 한 PLC 위에 집적화 함으로써 광송신 모듈의 광섬유 피그테일 공정을 한 개로 단순화한다. WDM MUX(895)는 arrayed-waveguide grating(AWG) 또는 WDM filter 등이 집적될 수 있다.

광을 생성하는 반도체 chip, 도 8a 또는 도 8b에서는 FP-LD array(820') 형태로 제작된다. 여기에서, 개별 FP-LD chip을 각각의 ECL마다 사용하는 방법은 flip-chip bonding 방법을 이용한 수동정렬시 공정 시간이 길어지고, 기 bonding된 chip들이 다른 chip bonding시 정렬이 흐트러지는 문제점이 있다. 도 8a 또는 도 8b에서는 FP-LD array(820')를 사용하여 상기 문제들을 해결하고 있다. 모니터 PD (mPD)역시 mPD array(810') 형태로 제작되어 각각의 ECL 모듈의 광출력 파워를 모니터링하게 된다.

도 9a와 도 9b는 수직 결합형 ECL을 기반으로 열에 의해 파장 가변이 되는 ONT-TOSA의 또 다른 일예에 대한 각각의 측면도와 평면도를 나타낸다.

도 9a의 기본 구조는 상기 도 8a의 구조와 동일하지만 파장의 미세 조정 및 안정적 동작을 위한 위상 조절부분이 추가되었다. 도 9a는 위상 조절부분이 InP chip에 집적된 경우를 보여준다. 위상제어는 그 영역에 주입되는 전류의 양을 제어함으로써 수행되어진다. 도 9b는 위상제어 부분이 PLC 도파로에 삽입된 경우를 보여준다. 위상제어는 도파로의 전계광학 또는 열광학효과를 이용하여 수행된다.

도 9a와 도 9b를 참조하면, 기본적인 구조는 상기 도 8a와 도 8b에서 설명한 부분과 동일하지만, 상이한 부분은 발진되는 파장의 미세 조정 및 안정적 동작을 위한 위상 조절부(phase control region)(927)가 삽입되었다는 것이다. 도 9a에서는 위상 조절부(927)가 InP chip(920)에 집적된 경우의 측면도를 나타낸다. 여기에서, 위상제어는 위상 조절부(927)에 주입되는 전류의 양을 제어함으로써 수행되어진다.

도 10은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 WDM-PON의 논리적인 구조를 나타낸 블럭도이다.

도 10을 참조하면, 제안된 WDM-PON을 구성하는 Optical Sub-Assembly(OSA)들을 표시한다. 가입자 ONT를 위한 ONT-TOSA(Transmitter OSA)(1085), OLT 송신부를 위한 OLT-TOSA(1011), OLT 수신부를 위한 OLT-ROSA(Receiver OSA)(1021), 그리고 가입자 주거지 근처에 위치하는 RN-WMUX/WDMX(1030) 등 총 4 종류의 OSA로 구성될 수 있다.

이와 같은 4 종류의 OSA들이 각각 PLC로 제작되는 경우 제안된 WDM-PON 시스템의 광전송은 4개의 PLC 칩으로 구성되므로 부피와 대량생산 측면에서 장점을 갖게된다. 도 2와 상이한 부분은 도 2에서의 OLT-LD 어레이(202)가 도 10에서는 OLT-ECL 어레이(1012)로 이루어진것과, 도 2에서의 ONT-LD(285)가 도 10에서는 ECL(1085)로 이루어진 것이다. 그리고, 도 2에서 OLT의 광송신부와 광수신부에서 정렬용 광파장을 생성하는 OPM-LD이 도 10에서는 OPM-ECL로 이루어진다. 도 10에서 미설명된 부분은 도 2를 참조하기로 한다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명은 온도변화에 대해 광통신로 유지를 위한 광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON에 관한 것으로 다음과 같은 효과가 있다.

WDM-PON 광분배망이 실제 환경에 적용될 경우 주위온도 변화에도 불구하고 안정된 광통신로를 유지하는 기능이 필요한 바, 본 발명에서는 비용 경제적으로 광파장 정렬을 실현할 수 있는 광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON 시스템을 제공할 수 있다.

도 3은 도 2의 RN-WDMX(240)의 구조를 상세하게 나타낸 평면도이다.

도 4는 도 2의 RN-WMUX(250)의 구조를 상세하게 나타낸 평면도이다.

도 6a와 도 6b는 수직 결합형 ECL을 기반으로 열에 의해 파장 가변이 되는 ONT-TOSA의 일예에 대한 측면도를 나타낸다.

도 8a와 도 8b는 수직 결합형 ECL을 기반으로 열에 의해 파장 가변이 되는 OLT-TOSA의 일예에 대한 각각의 평면도와 측면도를 나타낸다.

도 9a와 도 9b는 수직 결합형 ECL을 기반으로 열에 의해 파장 가변이 되는 OLT-TOSA의 또 다른 일예에 대한 각각의 측면도와 평면도를 나타낸다.

Claims

데이터 송신용 광파장을 생성하는 OLT-LD 어레이와 광파장 변화에 대한 하향 전송로의 파장을 정렬하는 제 1 파장제어회로로 이루어진 광송신부와 광검출기(PD) 어레이와 광파장 변화에 대한 상향 전송로의 파장을 정렬하는 제 2 파장제어회로로 이루어진 광수신부로 이루어져 상기 광송신부는 상기 OLT-LD 어레이로부터 출력되는 다수개의 광파장을 다중화하는 제 1 파장다중화기(WDM MUX)를 가지고 상기 광수신부는 입력되는 다중화된 광파장을 파장별로 분리하여 수신하기 위한 제 1 파장분배기(WDM DMX)를 가지는 OLT(Optical Line Terminal);

상기 OLT의 광송신부로부터 송신되는 하향 데이터 송신용 광파장을 수신하는 광수신부와 파장가변 도파로 브래그격자(WBG)가 형성되어 있고 상기 OLT로부터 입력되는 상기 하향 데이터 송신용 광파장에 따라 상기 도파로 브래그격자에 가해지는 온도를 제어함으로써 파장가변 광파장을 생성하는 외부공진레이저(ECL)로 구성된 광송신부로 이루어진 다수개의 ONT(Optical Network Terminal);

상기 다수개의 ONT 근처인 MDF(Main Distribution Frame)에 위치하고 상기 OLT의 제 1 파장다중화기로부터 광섬유를 통해 전송되는 다중화된 광파장을 파장별로 나누어서 각각의 광파장을 상기 ONT 중에서 해당하는 ONT로 연결하며 상기 제 1 파장제어회로로부터 전송되는 광파장을 반사하는 제 1 OPM-RM 포트를 가지는 제 2 파장분배기(WDM DMX); 및

상기 다수개의 ONT 근처인 MDF(Main Distribution Frame)에 위치하고 상기 ONT의 광송신부로부터 출력되는 다수개의 광파장을 다중화하여 광섬유를 통해 상기 OLT의 제 1 파장분배기로 전송하며 상기 제 2 파장제어회로로부터 상기 OPM-LD 출력 광파장을 반사하는 제 2 OPM-RM 포트와 상기 ONT의 광송신부로부터 출력되는 광파장이 통과대역에 불일치하는 정도에 따라 광신호를 상기 ONT의 광송신부로 반사하는 WDM-RM 포트를 가지는 제 2 파장다중화기(WDM MUX)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 OLT의 광송신부는

상기 하향 데이터 송신용 광파장을 생성하는 OLT-LD 어레이부;

상기 OLT로부터 상기 ONT로 전송되는 하향 데이터 송신용 광파장을 정렬하는 정렬용 광파장을 출력하는 제 1 OPM-LD;

상기 하향 데이터 송신용 광파장과 상기 정렬용 광파장을 다중화 하는 제 1 파장다중화기;

상기 제 1 OPM-LD로부터 출력되는 정렬용 광파장을 제 1 파장다중화기로 전달하고, 상기 제 2 파장분배기의 제 1 OPM-RM 포트로부터 반사되는 광파장을 하기의 제 1 PD2로 전달하는 제 1 광 순환기(optical circulator);

상기 반사되어 돌아오는 광을 전기적 신호로 변환하는 제 1 PD2; 및

제 1 모니터링 광검출기(mPD)를 통해서 상기 제 1 OPM-LD의 송출 광전력 정보와 상기 제 1 PD2의 출력 신호을 입력받아 상기 제 1 파장다중화기, 상기 OLT-LD 어레이부 및 상기 제 1 OPM-LD의 파장을 제어하는 제 1 WCC를 포함하는 것을 특징으로 하는 광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 제 2 파장분배기는

상기 제 1 OPM-LD에서 출력되는 정렬용 광파장과 상기 제 2 파장분배기의 중심 파장의 불일치 정도에 따라 상기 제 1 OPM-LD에서 출력되는 정렬용 광파장이 상기 제 2 파장분배기의 제 1 OPM-RM 포트에서 반사되어 상기 제 1 PD2로 입사되는 광파장의 세기가 변화하는 것을 특징으로 하는 광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 제 1 WCC는

상기 제 1 OPM-LD에서 출력되는 정렬용 광파장을 모티너링하는 모니터링 광검출기(mPD)를 통해서 입력되는 상기 제 1 OPM-LD의 송출 광전력 정보와 상기 제 1 PD2에서 전기적 신호로 변환된 광신호를 입력받는 것을 특징으로 하는 광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 OLT의 광수신부는

상기 ONT로부터 출력되는 다중화된 데이터 송신용 상향 광파장을 검출하는 OLT-PD 어레이부;

상기 ONT로부터 상기 OLT로 전송되는 다중화된 데이터 송신용 상향 광파장을 정렬하는 정렬하기 위한 광파장을 출력하는 제 2 OPM-LD;

상기 ONT로부터 상기 OLT로 전송되는 다중화된 데이터 송신용 상향 광파장과 상기 정렬용 광파장을 파장분리하는 제 1 파장분배기;

상기 제 2 OPM-LD로부터 출력된 광을 상기 제 1 파장분배기로 전달하고, 상기 제 2 파장다중화기의 제 2 OPM-RM 포트로부터 반사되는 광을 하기의 제 2 PD2로 전달하는 제 2 광 순환기(optical circulator);

상기 반사되는 광을 전기적 신호로 변환하는 제 2 PD2; 및

제 2 모니터링 광검출기(mPD)를 통하여 상기 제 2 OPM-LD로부터 송출 광전력 정보와 상기 제 2 PD2의 출력 신호를 입력받아 상기 제 1 파장분배기, 상기 OLT-PD 어레이부 및 상기 제 2 OPM-LD의 파장을 제어하는 제 2 WCC를 포함하는 것을 특징으로 하는 광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON 시스템.
제 5 항에 있어서, 상기 제 2 파장다중화기는

상기 제 2 OPM-LD에서 출력되는 정렬용 광파장과 상기 제 2 파장분배기의 중심 파장의 불일치 정도에 따라 상기 제 2 OPM-LD의 출력 광파장이 상기 제 2 파장분배기의 제 2 OPM-RM 포트에서 반사되어 상기 제 2 PD2로 입사되는 광파장의 세기가 변화하는 것을 특징으로 하는 광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON 시스템.
제 5 항에 있어서, 상기 제 2 WCC는

상기 제 2 OPM-LD에서 출력되는 정렬용 광파장을 모티너링하는 모니터링 광검출기(mPD)를 통해서 입력되는 상기 제 2 OPM-LD의 광전력 정보와 상기 제 2 PD2로부터 전기적 신호로 변환된 광신호를 입력받는 것을 특징으로 하는 광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 파장분배기는

상기 제 1 파장분배기로부터 전송되는 n 개의 하향 데이터 전송용 광파장을 분리하고, 상기 제 1 파장제어회로로부터 전송되는 상기 OPM-LD 광파장을 상기 OLT로 반사하는 제 1 OPM-RM 포트를 포함하는 (n+1) x 1 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON 시스템.
제 8 항에 있어서,

상기 제 1 파장제어회로로부터 전송되는 상기 제 1 OPM-LD에서 출력되는 정렬용 광파장과 상기 제 2 파장분배기의 중심 파장이 일치되면 상기 제 2 파장분배기의 제 1 OPM-RM 포트에서 상기 OLT의 광송신부로 반사되는 광파장이 없는 것을 특징으로 하는 광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON 시스템.
제 8 항에 있어서,

상기 제 1 파장제어회로로부터 전송되는 상기 제 1 OPM-LD에서 출력되는 정렬용 광파장과 상기 제 2 파장분배기의 중심 파장이 불일치 정도에 따라 상기 OLT의 광송신부로 반사되는 광파장이 비례하여 증가하는 것을 특징으로 하는 광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON 시스템.
제 8 항에 있어서,

고려된 임의의 온도변화 구간에서 상기 제 1 파장제어회로로부터 전송되는 제 1 OPM-LD의 출력광은 상기 ONT로 전송되지 못하도록 상기 데이터용 n개의 포트와 상기 제 1 OPM-RM 포트가 설계되는 것을 특징으로 하는 광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 파장다중화기는 상기 ONT의 광송신부로부터 전송되는 n 개의 데이터 송신용 광파장을 다중화하고, 상기 제 2 파장제어회로로부터 전송되는 OPM-LD 출력 광파장을 반사하는 제 2 OPM-RM 포트; 및 상기 ONT의 광송신부로부터 전송되는 광파장이 상기 제 2 파장다중화기의 통과대역에 불일치할 경우 불일치 정도에 따라 광전력을 상기 ONT의 광송신부로 반사하는 WDM-RM 포트를 가지는 (n+1) x 2 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON 시스템.
제 12 항에 있어서,

상기 ONT의 광송신부로부터 전송되는 n 개의 데이터 송신용 광파장과 상기 제 2 파장다중화기의 중심 파장이 일치되면 상기 제 2 파장다중화기의 상기 WDM-RM 포트에서 상기 ONT의 광송신부로 반사되는 광파장이 없는 것을 특징으로 하는 광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON 시스템.
제 12 항에 있어서,

상기 ONT의 광송신부로부터 전송되는 n 개의 데이터 송신용 광파장과 상기 제 2 파장분배기의 중심 파장이 불일치에 비례하여 상기 ONT의 광송신부로 반사되는 광파장이 증가하는 것을 특징으로 하는 광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON 시스템.
제 12 항에 있어서,

고려된 임의의 온도변화 구간에서 상기 제 2 파장제어회로로부터 전송되는 제 2 OPM-LD에서 출력되는 정렬용 광파장은 상기 ONT로 전송되지 못하도록 상기 데이터용 n개의 포트와 상기 제 2 OPM-RM 포트가 설계되는 것을 특징으로 하는 광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 ONT의 광송신부는

상기 상향 데이터 송신용 광파장을 생성하는 ONT-LD;

상기 ONT-LD로부터 출력되는 광을 상기 제 2 파장다중화기로 전송하고, 상기 제 2 파장다중화기의 WDM-RM 포트로부터 반사되어 들어오는 광을 하기의 제 3 PD2로 전달하는 제 3 광 순환기;

상기 반사되는 광을 전기적 신호로 변환하는 제 3 PD2; 및

모니터링 광검출기(mPD)를 통해서 상기 ONT-LD의 송출 광전력 정보와 상기 제 3 PD2의 출력 신호를 입력받아 상기 ONT-LD의 파장을 제어하는 제 3 WCC를 포함하는 것을 특징으로 하는 광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON 시스템.
제 16 항에 있어서,

상기 ONT-LD에서 출력되는 출력 광파장과 상기 제 2 파장다중화기의 중심 파장의 불일치 정도에 따라 상기 ONT-LD로 반사되는 광파장이 변화하는 것을 특징으로 하는 광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON 시스템.
제 16 항에 있어서,

상기 제 3 WCC는 상기 ONT-LD의 송출 광전력 정보와 상기 제 3 PD2의 출력 신호를 통하여 상기 ONT-LD의 파장을 상기 제 2 파장분배기의 광파장으로 정렬시키도록 하는 것을 특징으로 하는 광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON 시스템.
광파장 정렬 기능을 가지는 WDM-PON 시스템에 있어서,

고정형 기판;

광을 생성하는 능동 도파로 영역(active region)과 상기 능동 도파로 영역에서 생성된 광을 다른 도파로로 수직으로 커플링하기 위한 방향성 결합기(directional coupling) 원리를 이용하여 상기 능동 도파로 영역 앞단에 수동 도파로 영역(passive region)이 존재하는 반도체 칩;

상기 고정형 기판상에 형성되어 있고, 상기 반도체 칩을 수동정렬방식에 의하여 표면접합 되도록 일측단에 PLC 플랫폼이 형성되어 있으며, 소정 지점에 WBG(Waveguide Bragg Grating)가 형성되어 있는 PLC 도파로;

상기 수동 도파로 영역과 상기 PLC 도파로를 근접시켜서 광파워를 전달하는 방향성 결합기(directional coupler);

상기 WBG의 온도를 제어하기 위해서 상기 WBG의 상단에 형성되어 있는 히터 전극; 및

상기 PLC 도파로의 타측단의 상기 실리콘 기판상에 형성되어 있는 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 PLC 기반의 파장가변 WDM-PON 시스템.
제 19 항에 있어서,

상기 고정형 기판은 실리콘 기판인 것을 특징으로 하는 PLC 기반의 파장가변 WDM-PON 시스템.
제 19 항에 있어서,

상기 반도체 칩은 InP기판에 형성되는 것을 특징으로 하는 PLC 기반의 파장가변 WDM-PON 시스템.
제 19 항에 있어서,

상기 수동 도파로 영역의 물질은 InP계열의 반도체, 폴리머, 질화물 및 실리카 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 PLC 기반의 파장가변 WDM-PON 시스템.
제 19 항에 있어서, 상기 반도체 칩의 도파로 구조는

채널 도파로, ridge-loaded 도파로 및 rib-도파로 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 PLC 기반의 파장가변 WDM-PON 시스템.
제 19 항에 있어서,

상기 방향성 결합기는 상기 반도체 칩 도파로와 상기 PLC 도파로 사이의 접합면에 격자를 세겨서 두 도파로간 위상정합(phase-matching) 조건을 만족하는 LM-GADC(Leaky-mode grating-assisted directional coupler)방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 PLC 기반의 파장가변 WDM-PON 시스템.
제 19 항에 있어서,

상기 방향성 결합기는 상기 반도체 칩의 일부분을 에칭하고, 상기 PLC 도파로의 굴절률과 유사한 굴절률을 갖는 유전매질을 이용하여 도파로를 성형하는 ESMC 방식(etched surface-mount coupler)을 이용하는 것을 특징으로 하는 PLC 기반의 파장가변 WDM-PON 시스템.
제 19 항에 있어서,

상기 수동 도파로 영역은 상기 능동 도파로 영역에서 생성된 광을 상기 PLC 도파로와 광결합시키기 위하여 상기 능동 도파로 영역에서 상기 수동 도파로 영역으로 갈수록 크기가 줄어들도록 형성하는 것을 특징으로 하는 PLC 기반의 파장가변 WDM-PON 시스템.
제 26 항에 있어서,

상기 수동 도파로 영역은 상기 능동 도파로 영역으로부터 생성된 광이 상기 수동 도파로 영역 끝 부분에 도달하기 전에 상기 PLC 도파로로 전달되는 구조인 것을 특징으로 하는 PLC 기반의 파장가변 WDM-PON 시스템.
제 19 항에 있어서,

상기 PLC 도파로는 전파되는 광의 크기를 키울 수 있도록 상기 수동 도파로 영역과 접하는 부분에서 상기 PLC 도파로의 일측단으로 갈수록 크기가 줄어드는 구조로 형성되고,

상기 WBG에서 반사된 광이 상기 PLC 도파로 일측단에서 반사되지 않게 하는 것을 특징으로 하는 PLC 기반의 파장가변 WDM-PON 시스템.
제 19 항에 있어서,

상기 반도체 칩의 측방에는 상기 반도체 칩에서 생성된 빛의 크기를 모니터링하는 모니터링 광검출기(mPD)가 실장되어 있는 것을 특징으로 하는 PLC 기반의 파장가변 WDM-PON 시스템.
제 19 항에 있어서,

상기 PLC 도파로는 상기 광섬유와의 광결합 효율을 높이도록 상기 PLC 도파로 내의 빔이 확대되는 spot-size converter 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 PLC 기반의 파장가변 WDM-PON 시스템.
제 19 항에 있어서,

상기 PLC 도파로는 상기 광섬유는 상기 고정형 기판상에 V-groove를 이용하여 수동정렬되는 것을 특징으로 하는 PLC 기반의 파장가변 WDM-PON 시스템.
제 19 항에 있어서,

상기 WBG는 파장가변 범위가 작은 경우 실리카(silica) 기반의 WBG로 이루어지는 것을 특징으로 하는 PLC 기반의 파장가변 WDM-PON 시스템.
제 19 항에 있어서,

상기 WBG는 파장 가변 범위가 클 경우 폴리머(polymer) 기반의 WBG로 이루어지는 것을 특징으로 하는 PLC 기반의 파장가변 WDM-PON 시스템.
제 19 항에 있어서,

상기 반도체 칩에는 파장의 미세 조정을 하는 위상 조절부를 더 포함하고, 파장의 미세 조정은 상기 위상 조절부에 주입되는 전류량을 제어하여 수행되는 것을 특징으로 하는 PLC 기반의 파장가변 WDM-PON 시스템.
제 19 항에 있어서,

상기 PLC 도파로에는 파장의 미세 조정을 하는 위상 조절부를 더 포함하고, 파장의 미세 조정은 상기 PLC 도파로의 전계광학 효과 또는 열광학 효과에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 PLC 기반의 파장가변 WDM-PON 시스템.
제 19 항에 있어서,

상기 반도체 칩은 페브리-페롯 레이저다이오드(FP-LD) 어레이로 구성되고,

상기 페브리-페롯 레이저다이오드 어레이는 상기 WBG 어레이와 일대일로 대응하여 외부공진레이저(ECL) 어레이를 형성하는 것을 특징으로 하는 PLC 기반의 파장가변 WDM-PON 시스템.
제 36 항에 있어서,

상기 WBG 어레이는 열광학 효과에 의해서 상기 WBG 각각의 파장이 독립적으로 가변되는 것을 특징으로 하는 PLC 기반의 파장가변 WDM-PON 시스템.
제 36 항에 있어서,

상기 페브리-페롯 레이저다이오드 어레이에서 출력되는 광을 모니터링하는 모니터링 광검출기(mPD)가 어레이 형태로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 PLC 기반의 파장가변 WDM-PON 시스템.
제 36 항에 있어서,

상기 외부공진레이저(ECL) 어레이 출력단의 다파장 광신호들은 상기 PLC 도파로에 monolithic하게 집적된 파장다중화기에서 파장 다중화되어 광섬유 피그테일(pigtail)이 한 개로 되는 것을 특징으로 하는 PLC 기반의 파장가변 WDM-PON 시스템.