KR20060066129A - 광송신 장치 - Google Patents

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KR20060066129A
KR20060066129A KR1020067008306A KR20067008306A KR20060066129A KR 20060066129 A KR20060066129 A KR 20060066129A KR 1020067008306 A KR1020067008306 A KR 1020067008306A KR 20067008306 A KR20067008306 A KR 20067008306A KR 20060066129 A KR20060066129 A KR 20060066129A
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히토마로 토고
카쯔야 오다
요시야스 사토
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마쓰시다 일렉트릭 인더스트리얼 컴패니 리미티드
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Abstract

광송신 장치(100)는, 레이저 소자(101)와 광섬유(102)를 구비하고, 레이저 소자(101)와 광섬유(102)의 광결합 효율이 최대로 되는 최적 위치를 갖는다. 레이저 소자(101)와 광섬유(102)가 상기 최적 위치로부터 광축 방향으로 10㎛ 내지 150㎛의 범위 내의 값만큼 벗어난 배치로 고정되어 있다. 레이저 소자(101)의 출사광이 광섬유(102) 단면으로부터 외측으로의 출사광의 광축과 평행이 아니며, 또한 레이저 소자(101)의 출사광이 광섬유(102)의 단면에서 반사한 빛의 광축과 평행이 아니게 구성하여도 된다.

Description

광송신 장치{OPTICAL TRANSMISSION DEVICE}
본 발명은, 광전송 기술을 이용하여 영상 배신(配信) 또는 이동체 무선 신호 전송을 행하는 광송신 장치에 관한 것이다.
다채널의 영상 신호 전송 또는 이동체 통신 등의 무선 전송 시스템 내의 기지국으로부터 안테나사이로의 장거리 전송 등에는, 주파수 다중화된 서브 캐리어 고주파 신호를 레이저광의 광강도에 중첩하는 광섬유 전송 기술이 이용되고 있다. 이 주파수 다중 신호에 의한 아날로그 전송은, 디지털 신호 전송에 비해 D/A 변환기 등이 불필요하고 전송 데이터의 대용량화가 용이하게 가능하지만, 광의 다중 반사 등에 기인하는 고조파 왜곡에 의한 전송 특성의 열화를 피할 수 없다.
이 때문에, 이 주파수 다중 신호에 의한 아날로그 전송에 있어서는 고가의 광 아이솔레이터의 사용이 필수적이며, 또한 광 커넥터의 접속부의 반사를 억제하기 위한 커넥터 단면(端面)의 클리닝 등이 필수이다. 특히, 광섬유 전송로는 광반사 감쇠량이 40dB 이상이 되는 광 커넥터가 사용되고, 또한 반사 복귀광이 거의 존재하지 않는 것을 전제로 한 광전송 시스템의 설계가 이루어지고 있다.
다음으로, 아날로그 신호의 광전송 시스템에 이용되는 2개의 종래의 광송신 장치에 대해 설명한다.
제1 종래의 광송신 장치로서, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에 기재되어 있는 것이 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 이 제1 종래의 광송신 장치(10)는 레이저 소자(11), 렌즈(12), 광 아이솔레이터(13), 렌즈(14) 및 광섬유(15)를 구비하고 있다.
렌즈(12), 광 아이솔레이터(13) 및 렌즈(14)는 레이저 소자(11)와 광섬유(15) 사이에 배치되어 있다. 광 아이솔레이터(13)는 레이저 소자(11)로의 복귀광을 억제하는 것이다. 또한, 레이저광이 광섬유(15)의 단면에서 반사한 반사 복귀광을 억제하기 위해 광섬유(15)의 단면을 무반사 코팅하고, 또한 광섬유(15)의 단면을 경사 연마하는 방법이 취해지고 있다. 레이저 소자(11)와 광섬유(15)의 광축 조정은, 레이저광의 강도를 모니터하면서 최대로 되는 곳에서 고정하는 액티브 얼라인먼트 방법을 이용하고 있다.
레이저 소자(11)로서 패브리페럿 레이저(FP-LD;Fabry-Perot laser)를 이용한 예가 특허 문헌 1에 기술되어 있다. FP-LD는, 다모드 발진 레이저이기 때문에 모드 분배 잡음에 의한 특성 열화가 크기 때문에, 단일 모드의 분포 귀환형의 레이저(DFB-LD)가 이용되는 경우가 많았다.
또한, 제2 종래의 광송신 장치로서 특허 문헌 3에 기술되어 있는 것이 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 이 제2 종래의 광송신 장치(20)는 레이저 소자(21) 및 광섬유(22)를 구비하고, 레이저 소자(21)와 광섬유(22)를 렌즈를 통하지 않고 직접 결합을 행하는 것이다. 레이저 소자(21)는 V홈이 가공된 실리콘 기판상에 고정밀도로 실장되어 있고, 광섬유(22)와의 광축 조정이 불필요한 패시브 얼라인먼트 방법 이 이용되고 있다. 광섬유(22)의 단면에서의 반사 복귀광을 억제하기 위해, 광섬유(22)의 단면을 비스듬하게 가공함과 함께 광섬유(22)와 레이저 소자(21) 사이에 굴절률 정합 수지가 충전되어 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특허공개 2000-193854호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허공개 평7-38531호 공보
[특허 문헌 3] 일본 특허공개 2001-21775호 공보
〈발명이 해결하려고 하는 과제〉
그러나, 상기 제1 종래의 광송신 장치에 있어서는, 왜곡 특성을 열화시키는 요인인 반사 복귀광을 억제하기 위해, 광 아이솔레이터라는 고가의 부품이 필요하다는 문제가 있다.
또한, 상기 제2 종래의 광송신 장치에 있어서는, 광 아이솔레이터와 렌즈가 불필요하므로 부품 가격을 싸게 할 수 있지만, 모듈광의 출력 단자인 페룰(ferrule)의 단면 및 광섬유의 전송로에서의 소량의 복귀광의 영향으로 왜곡 특성이 열화되기 쉬운 문제가 있다.
본 발명은, 이와 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 반사 복귀광의 영향이 작으면서 염가의 부품만으로 아날로그 전송이 가능한 광송신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
〈과제를 해결하기 위한 수단〉
본 발명의 광송신 장치는, 레이저 소자와 광섬유를 구비하고, 상기 레이저 소자와 상기 광섬유의 광결합 효율이 최대로 되는 최적 위치를 갖는 광송신 장치에 있어서, 상기 레이저 소자와 상기 광섬유가 상기 최적 위치에서 광축 방향으로 10㎛ 내지 150㎛의 범위 내의 값만큼 벗어난 배치로 고정된 구성을 취한다.
〈발명의 효과〉
본 발명에 따르면, 반사 복귀광의 영향이 작으면서 염가의 부품만으로 아날로그 전송이 가능한 광송신 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 제1 종래의 광송신 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 2는 제2 종래의 광송신 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 광송신 장치를 도시하는 사시도.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 광송신 장치의 기본적인 구성을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 광송신 장치의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 광송신 장치의 기본적인 구성을 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 광송신 장치의 기본적인 구성을 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 광전송 시스템의 기본적인 구성을 도시하는 블록도.
도 9는 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 광전송 시스템의 기본적인 구성을 도시하는 블록도.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해, 도면을 참조하여 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 3은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 광송신 장치를 도시하는 사시도이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 광송신 장치(100)는 레이저 소자(LD)(101)와 이 레이저 소자(101)로부터 소정 간격만큼 이격되어 있는 광섬유(102)를 구비하고 있다.
레이저 소자(101)는 원통 형상의 캔 패키지(103)에 보유되어 있다. 캔 패키지(103)는 원통 형상의 부품 홀더(104)에 피복되어 보유되어 있다. 광섬유(102)는 세라믹으로 이루어지는 원통 형상의 페룰(105)에 보유되어 있다. 페룰(105)은 원통 형상의 부품 홀더(106)에 피복되어 보유되어 있다.
부품 홀더(104)와 부품 홀더(106)는 슬리브(107)에 의해 연결되어 있다. 레이저 소자(101)와 광섬유(102)의 일단면 사이에는 렌즈(108)가 배치되어 있다. 렌즈(108)는 캔 패키지(103)에 보유되어 있다. 렌즈(108)는 레이저 소자(101)로부터 방사되는 레이저광을 수속하여 광섬유(102)의 일단면에 입사시킨다.
광송신 장치(100)는, 레이저 소자(101)와 광섬유(102)의 광결합 효율이 최대로 되는 최적 위치를 갖는 것이다. 레이저 소자(101)와 광섬유(102)는, 상기 최적 위치로부터 광축 방향으로 10㎛ 내지 150㎛의 범위 내의 값만큼 벗어난 배치로 고 정되어 있다.
렌즈(108)는 볼 렌즈로 구성되어 있다. 볼 렌즈는 비구면 렌즈에 비해 광결합 효율이 낮지만 염가이다. 볼 렌즈와 광섬유(102)의 광결합 효율은 약 10 내지 20%인데 대해, 비구면 렌즈와 광섬유(102)의 광결합 효율은 약 30 내지 50%이다.
상기와 같은 렌즈를 이용한 광학계에서는 레이저 소자(101)와의 광결합 효율이 최대로 되는 광섬유(102)의 단면의 최적 위치가 1개 존재한다. 이 최적 위치를 찾기 위해서, 광섬유(102)에 결합된 광강도를 모니터하면서 최대로 되는 위치에 이를 때까지 광섬유(102)의 위치를 조정한 후에, YAG 레이저 용접 등에 의해 광섬유(102)를 고정하는 방법이 일반적으로 이용되고 있다.
본 발명의 제1 실시 형태에 있어서는, 레이저 소자(101)와 광섬유(102)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 광결합 효율이 최대로 되는 최적 위치로부터 광축 방향(Z축 방향)으로 소정 범위만큼 벗어난 배치로 고정되어 있다.
이 광송신 장치를 제조하기 위해서는, 상기의 광결합 효율이 최대인 최적 위치를 찾는 통상의 조정 공정의 후에, 광섬유(102)의 단면을 레이저 소자(101)에 대해 광섬유(102)의 광축 방향(Z축 방향)으로 10㎛ 내지 150㎛의 범위 내의 값만큼 벗어난 배치로 고정하는 공정을 추가함으로써 실현할 수 있다.
광섬유(102)의 광축에 수직인 X축 또는 Y축 방향으로 광섬유(102)의 단면을 레이저 소자(101)에 대해 벗어나게 하는 것도 가능하지만, XY축 변위에 대해 광결합 효율은 급격하게 저하되기 때문에 조정하기 어려우므로, 광섬유(102)의 광축 방향(Z축 방향)으로 광섬유(102)의 단면을 레이저 소자(101)에 대해 벗어나게 하는 것이 바람직하다.
이러한 방법으로 레이저 소자(101)와 광섬유의 광결합 효율이 10% 이하가 되도록 한다. 한편, 종래의 광결합 효율이 최대로 되는 조정 공정에 있어서도, 예기치 않게 광섬유의 위치가 벗어나는 경우가 있지만, 10㎛ 이상의 편차는 통상은 일어날 수 없다. 예를 들면, YAG 레이저 용접 전후의 광섬유의 편차량은 통상 수 ㎛ 이하이다. 따라서, 본 발명의 제1 실시 형태에서의 상기 광결합 효율의 저하는 의도적으로만 달성할 수 있는 것이다.
다음으로, 레이저 소자(101)와 광섬유(102)가 상기 최적 위치로부터 광축 방향으로 10㎛ 내지 150㎛의 범위 내의 값만큼 벗어난 배치로 고정되고 있는 것에 대하여 설명한다.
종래의 광섬유의 고정을 위한 YAG 레이저 용접의 전후의 광섬유의 편차량은 수 ㎛ 이하로서, 광결합 효율의 저하는 수 % 밖에 일어나지 않는다. 따라서, 광결합 효율의 저하는 의도적으로 발생시킬 필요가 있어, 적어도 10㎛ 이상의 편차가 필요하다. 한편, 광섬유의 편차량이 너무 커지면 신호대 잡음비(CNR)가 열화되기 때문에 허용할 수 있는 편차량에는 상한이 있다.
도 5는, 광섬유(102)의 광축 방향의 편차량에 대한 신호대 잡음비(CNR)의 계산 결과의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 5의 곡선 A는, 광섬유(102)의 광축 방향의 편차량에 대한 신호대 잡음비(CNR)의 계산 결과의 일례를 나타내고 있다. 또한, 도 5의 곡선 B는 사양치를 나타내고 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 편차량이 100㎛까지 커져도 신호대 잡음비(CNR) 에 큰 변화를 볼 수 없는 것은, 신호대 잡음비(CNR)에서의 레이저 소자(101)의 상대 잡음비(RIN)가 지배적이기 때문이다. 한편, 편차량이 150㎛보다 커지면 급격하게 신호대 잡음비(CNR)가 증대하는 것은, 열 잡음이 지배적으로 되기 때문이다. 일반적으로 아날로그 전송에서는 신호대 잡음비(CNR)는 40dB 이상이 필요하기 때문에, 편차량은 150㎛ 이하인 것이 필요하다는 것을 도 5로부터 알 수 있다. 이상으로부터, 광섬유(102)의 광축 방향의 편차량은 10㎛ 내지 150㎛의 범위 내의 값일 필요가 있다.
광섬유(102)로부터의 반사 복귀광의 원인으로서 수광 소자의 반사 복귀광과 광 커넥터의 반사를 생각할 수 있다. 수광 소자의 반사 복귀광은 입사광에 대한 수광 소자면의 각도를 90도에서 벗어나게 함으로써 용이하게 개선할 수 있다.
한편, 광 커넥터의 반사를 작게 하려면, 광섬유(102)의 단면을 경사 연마한 앵글드 피지컬 콘택트(APC) 커넥터가 이용되는 경우가 많고 반사 복귀광 60dB 이하를 실현할 수 있지만, 앵글드 피지컬 콘택트(APC) 커넥터는 고가이다.
디지털 전송 시스템에서 자주 사용되는 슈퍼 PC(SPC) 커넥터는, 40dB 이하의 반사 복귀광을 얻을 수 있지만, 커넥터의 세정이 불충분한 경우에, 또한 커넥터의 단면에 상처가 있는 경우에 25dB 내지 30dB이 될 가능성을 피할 수 없다.
따라서, 25dB에서도 아날로그 특성이 열화되지 않게 할 수 있으면, 커넥터 단면의 열화의 영향을 받지 않고 염가의 커넥터에 의한 시스템을 구축할 수 있다. 상기의 결과로부터, 다모드 발진 레이저 소자의 광결합 효율을 10% 이하로 함으로써 염가의 PC 커넥터의 사용이 가능해지는 것이 바람직하다.
한편, 상기는 반사 복귀광의 영향이 가장 적게 될 뿐만 아니라 저가격인 캔 패키지와 다모드 발진 레이저 소자(FP-LD)를 이용한 예를 설명하였지만, 광 아이솔레이터가 내장되어 있는 경우 또는 단일 모드 발진 레이저 소자(DFB-LD)를 이용했을 경우에도 상기와 같이 광결합 효율을 내림으로써 반사 내력의 향상을 기대할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서는, 레이저 소자(101)와 광섬유(102)가 상기 최적 위치로부터 광축 방향으로 10㎛ 내지 150㎛의 범위 내의 값만큼 벗어난 배치로 고정되었기 때문에, 반사 복귀광의 영향이 작으면서 염가인 부품만으로 아날로그 전송이 가능하다. 또한, 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서는, 레이저 소자와 상기 광섬유를 소정 범위 내에 배치하면 되기 때문에 제조가 용이하다.
(제2 실시 형태)
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 6은, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 광송신 장치의 기본적인 구성을 도시하는 도면이다. 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서는, 본 발명의 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 부호가 부여되고 그 설명이 생략된다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 광송신 장치(400)는, 레이저 소자(101)와 광섬유(102)가 상기 최적 위치로부터 광축 방향으로 10㎛ 내지 150㎛의 범위 내의 값만큼 벗어난 배치로 고정되고, 레이저 소자(101)의 출사광이 광섬유(102) 단면으로부터 외측으로의 출사광의 광축과 평행이 아니면서, 또한 레이저 소자(101)의 출사광이 광섬유(102)의 단면에서 반사한 광의 광축과 평행이 아니도록 한 것이다.
광송신 장치(400)에 있어서는, 통상 행해지듯이 광섬유(102)의 단면을 경사 가공하여, 레이저 소자(101)의 출사광축과 광섬유(102)의 단면에서의 반사광축이 평행이 아니라 각도를 부여함으로써, 광섬유(102)의 단면에서 레이저광의 반사광이 되돌아오지 않도록 한다. 또한, 광송신 장치(400)의 제조 공정은, 광섬유(102)의 출사광이 레이저 소자(101)로 돌아오지 않도록 출사광축을 레이저 소자(101)의 출사광과 평행이 되지 않게 각도를 갖게 하도록 광섬유(102)의 광축을 기울이는 공정과, 이 다음에 광섬유(102)의 위치를 평행 이동하여 도면에 나타내는 X, Y, Z를 움직임으로써 광섬유(102)에 결합되는 광강도가 최대로 되도록 한 후에, YAG 레이저의 용접에 의해 광섬유(102)를 고정하는 공정을 갖는다.
출사광축을 레이저 소자(101)의 출사광과 평행으로 되지 않게 각도를 갖게 하도록 광섬유(102)의 광축을 기울이는 방법으로서는, 상기와 같이 광섬유(102)의 광축을 기울이는 방법 외에 다음의 3개의 방법이 있다.
하나는, 광섬유(102)의 단면을 광축에 대해 수 도의 각도를 갖도록 경사면으로 연마함으로써, 광섬유(102)의 출사광이 광섬유(102)의 광축에 대해 비스듬하게 하는 것이다. 또한, 2번째는, 광섬유(102)를 광섬유(102)의 광축에 대해 회전함으로써 각도를 조정하는 것이다. 3번째는, 광섬유(102)를 보유하는 부품(슬리브)을 미리 광섬유(102)의 광축이 기울도록 배치해 두는 것이다.
이와 같이, 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서는, 본 발명의 제1 실시 형태 의 효과 외에, 레이저 소자(101)의 출사광이 광섬유(102)의 단면으로부터 외측으로의 출사광의 광축과 평행이 아니면서, 또한 레이저 소자(101)의 출사광이 광섬유(102)의 단면에서 반사한 광의 광축과 평행이 아니도록 하기 때문에, 본 발명의 제1 실시 형태과 같이 X, Y, Z축을 상기 최적치로부터 벗어나게 하는 공정이 불필요하게 되어, 레이저 소자(101)와 광섬유(102)의 위치의 조정이 용이하다.
(제3 실시 형태)
다음으로, 본 발명의 제3 실시 형태에 대해, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 7은, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 광송신 장치의 기본적인 구성을 도시하는 도면이다. 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서는, 본 발명의 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 부호가 부여되고 그 설명이 생략된다.
도 7에 도시하는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 광송신 장치(500)는, 광송신 장치(100) 및 다분기 광 커플러(501)를 구비하고, 광송신 장치(100)의 레이저 소자(101)가 다모드 발진 레이저 소자이며, 광섬유(102)가 1.3㎛ 영분산형의 광섬유이고, 레이저 소자(101)의 후단에 다분기 광 커플러(501)가 접속되며, 레이저 소자(101)와 광섬유(102)의 광결합 효율과 다분기 광 커플러(501)의 분기수의 역수의 2승과의 곱이 10% 이하인 것이다.
도 7에 도시하는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 광송신 장치(500)는, 하행용의 아날로그 신호용의 광송신 장치를 도시한다. 이동체 기지국 안테나 시스템과 같이 1개의 모국(親局)에 대해 복수의 자국(子局)이 접속되어 있는 아날로그 신호 전송 시스템에 있어서, 1개의 하행용의 레이저 소자(101)에 대해 다분기 광 커플 러(501)를 이용하여 복수의 자국에 전송함으로써, 모국의 레이저 소자(101)의 수를 줄일 수 있다.
그러나, 다수의 광분기에 의해 광출력의 파워가 작아지기 때문에, 하행용의 레이저 소자(101)의 광결합 효율은 가능한 한 크게 하여야 한다. 종래에는, 고출력의 다모드 발진 레이저 소자(FP-LD) 또는 단일 모드 발진 레이저 소자(DFB-LD)를 이용하였지만, 반사 복귀광에 의한 열화를 회피하기 위해 광 아이솔레이터가 필수였다.
광 아이솔레이터를 없애고, 또한 반사 복귀광에 의한 특성 열화가 없는 고출력의 레이저광을 얻기 위해, 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서는, 렌즈 부착의 캔 패키지에 내장된 1.3㎛대의 다모드 발진 레이저 소자(FP-LD)를 광섬유(102)에 광결합한 후에 다분기 광 커플러(501)를 융착에 의해 접속한다.
다분기 광 커플러(501)로부터 전송로측에서 발생한 반사 복귀광은, 다분기 광 커플러(501)를 통과할 때 감쇠한다. 이 점을 고려하면, 다분기 광 커플러(501)의 분기수를 N으로 하면 반사 복귀광은 1/N의 2승만큼 감쇠하므로, 다모드 발진 레이저 소자(FP-LD)의 광결합 효율은, 본 발명의 제1 실시 형태와 비교하여 N의 2승만큼 크게 할 수 있다. 광결합 효율을 크게 하려면, 예를 들면, 비구면 렌즈를 이용하면 된다.
한편, 본 발명의 제3 실시 형태는, 광송신 장치(100) 대신에 광송신 장치(400)를 갖는 것이라도 된다.
이와 같이, 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서는, 본 발명의 제1 실시 형태 및 본 발명의 제2 실시 형태 중 하나의 효과 외에, 반사 복귀광이 발생하여도 반사 복귀광의 영향을 저감할 수 있다.
(제4 실시 형태)
다음으로, 본 발명의 제4 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 8은, 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 광전송 시스템의 기본적인 구성을 도시하는 블록도이다. 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서는, 본 발명의 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 부호가 부여되고 그 설명이 생략된다.
도 8에 도시하는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 광전송 시스템(600)은, 모국(610)과 복수의 자국(620)(1개의 자국만이 도시되어 있다)을 구비하고 있다.
모국(610)은 광송신 장치(611), 광 아이솔레이터(612), 다분기 광 커플러(613), 파장 선택 필터(614), 수광 소자(PD)(615) 및 주파수 분리 필터(616)를 구비하고 있다. 광송신 장치(611)는 광 아이솔레이터(612)와 광섬유(102)에 의해 접속되어 있다. 광 아이솔레이터(612)는 다분기 광 커플러(613)와 광섬유(102)에 의해 접속되어 있다. 파장 선택 필터(614)는 다분기 광 커플러(613) 및 수광 소자(615)와 광섬유(102)에 의해 접속되어 있다.
광송신 장치(611)는, 광송신 장치(100) 또는 광송신 장치(400)와 동일한 구성을 갖고 있다. 광송신 장치(611)의 레이저 소자(101)는 1.5㎛ 파장대에서 발진하는 단일 모드 발진 레이저 소자이다. 광섬유(102)는 1.3㎛ 영분산형의 광섬유이다. 다분기 광 커플러(613)의 복수의 출력단에, 복수의 자국(620)의 각각이 1심(芯)의 광섬유(102)에 의해 접속되어 있다.
자국(620)은 파장 선택 필터(621), 광송신 장치(622), 수광 소자(623) 및 주파수 분리 필터(624)를 구비하고 있다. 광송신 장치(622)는, 광송신 장치(100) 또는 광송신 장치(400)와 동일한 구성을 가지고 있다. 광송신 장치(622)의 레이저 소자(101)는 1.3㎛ 파장대에서 발진하는 다모드 발진 레이저 소자이다. 파장 선택 필터(621)는 광송신 장치(622) 및 수광 소자(623)와 광섬유(102)에 의해 접속되어 있다. 또한, 파장 선택 필터(621)는 모국(610)의 파장 선택 필터(614)와 광섬유(102)에 의해 접속되어 있다. 파장 선택 필터(621)는, 아이솔레이션이 10dB 이하인 염가의 융착형의 것으로 구성된다. 광섬유(102)는 1.3㎛ 영분산형의 광섬유이다.
도 8에 도시하는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 광전송 시스템(600)은, 아날로그 전송용의 1심 쌍방향의 광전송 시스템이다. 여기에서는, 광전송 시스템(600)은 이동체 기지국 안테나 시스템 등의 1개의 모국(610)에 대해 복수의 자국(620)이 접속되어 있는 아날로그 RF 신호의 전송 시스템이다.
하행 신호와 상행 신호는, 각각 어떤 주파수 폭의 사이에 반송파 주파수를 갖는 서브 캐리어 신호로서, 상행과 하행 신호 주파수대에는 중복이 없도록 한다.
우선, 하행 신호의 전송에 대해 설명한다. 모국(610)에서 하행용의 광송신 장치(611)는, 파장이 1.5㎛인 하행 레이저광을 방사하여 광 아이솔레이터(612)를 통해 다분기 광 커플러(613)에 제공한다. 다분기 광 커플러(613)는 광송신 장치(611)로부터의 하행 레이저광을 분기하여 복수의 하행 분기 레이저광을 생성하고 광섬유(102), 파장 선택 필터(614) 및 광섬유(102)를 통해 복수의 자국(620)에 제공한다.
자국(620)에 있어서는, 파장 선택 필터(621)가 다분기 광 커플러(613)로부터의 하행 분기 레이저광을 하행 수신 레이저광으로서 받아, 하행 수신 레이저광으로부터 파장이 1.5㎛인 하행 수신 레이저광을 선택하여 분리하고 수광 소자(623)에 제공한다. 수광 소자(623)는 하행 수신 레이저광을 광전 변환하여 하행 수신 신호를 생성하고 주파수 분리 필터(624)에 제공한다. 주파수 분리 필터(624)는 수광 소자(623)로부터 받은 하행 수신 신호로부터 하행 신호의 반송파 주파수만을 분리한다.
다음으로, 상행 신호의 전송에 대해 설명한다. 자국(620)에서 광송신 장치(622)는, 파장이 1.3㎛인 상행 레이저광을 방사하여 광섬유(102), 파장 선택 필터(621) 및 광섬유(102)를 통해 상행 레이저광을 모국(610)에 제공한다.
모국(610)에 있어서는, 파장 선택 필터(614)가 파장 선택 필터(621)로부터의 상행 레이저광을 상행 수신 레이저광으로서 받아, 상행 수신 레이저광으로부터 파장이 1.3㎛인 상행 수신 레이저광을 선택하여 분리하고 수광 소자(615)에 제공한다. 수광 소자(615)는 상행 수신 레이저광을 광전 변환하여 상행 수신 신호를 생성하고 주파수 필터(616)에 제공한다. 주파수 분리 필터(616)는 수광 소자(615)로부터 받은 상행 수신 신호로부터 상행 신호의 반송파 주파수만을 분리한다.
이와 같이, 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서는, 본 발명의 제1 실시 형태 내지 본 발명의 제3 실시 형태 중 어느 하나의 효과 외에, 반사 복귀광의 영향을 받기 어려운 1심의 광섬유의 쌍방향 광전송 시스템을 제공할 수 있다.
(제5 실시 형태)
다음으로, 본 발명의 제5 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 9는, 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 광전송 시스템의 기본적인 구성을 도시하는 블록도이다. 본 발명의 제5 실시 형태에 있어서는, 본 발명의 제4 실시 형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 부호가 부여되고 그 설명이 생략된다.
도 9에 도시하는 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 광전송 시스템(700)은, 모국(710)과 복수의 자국(720)(1개의 자국만이 도시되어 있다)을 구비하고 있다.
본 발명의 제5 실시 형태에 따른 광전송 시스템(700)은, 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서, 광송신 장치(611) 대신에 광송신 장치(711)를 갖고 광 아이솔레이터(612)를 삭제하며, 또한 파장 선택 필터(614, 621) 대신에 1×2 광분기 커플러(712, 721)를 갖고 있다.
즉, 모국(710)은 광송신 장치(711), 다분기 광 커플러(613), 1×2 광분기 커플러(712), 수광 소자(PD)(615) 및 주파수 분리 필터(616)를 구비하고 있다. 광송신 장치(711)는, 광송신 장치(100) 또는 광송신 장치(400)와 동일한 구성을 갖고 있다. 송신 장치(711)의 레이저 소자(101)는, 다분기 광 커플러(613)와 광섬유(102)에 의해 접속되어 있다. 1×2 광분기 커플러(712)는, 다분기 광 커플러(613) 및 수광 소자(615)와 광섬유(102)에 의해 접속되어 있다. 광송신 장치(711)의 레이저 소자(101)는, 1.3㎛ 파장대에서 발진하는 다모드 발진 레이저 소자이다. 광섬유(102)는 1.3㎛ 영분산형의 광섬유이다. 다분기 광 커플러(613)의 복수의 출력단에, 복수의 자국(720)의 각각이 1심의 광섬유(102)에 의해 접속되어 있다.
자국(720)은 1×2 광분기 커플러(721), 광송신 장치(622), 수광 소자(623) 및 주파수 분리 필터(624)를 구비하고 있다. 광송신 장치(622)의 레이저 소자(101)는, 1.3㎛ 파장대에서 발진하는 다모드 발진 레이저 소자이다. 1×2 광분기 커플러(721)는, 광송신 장치(622) 및 수광 소자(623)와 광섬유(102)에 의해 접속되어 있다. 또한, 1×2 광분기 커플러(721)는 모국(610)의 1×2 광분기 커플러(712)와 광섬유(102)에 의해 접속되어 있다.
하행 신호와 상행 신호는, 각각 어떤 주파수 폭의 사이에 반송파 주파수를 갖는 서브 캐리어 신호로서, 상행과 하행 신호 주파수대에는 중복이 없도록 한다.
우선, 하행 신호의 전송에 대해 설명한다. 모국(710)에 있어서, 하행용의 광송신 장치(711)는 파장이 1.3㎛인 하행 레이저광을 방사하여 다분기 광 커플러(613)에 제공한다. 다분기 광 커플러(613)는 광송신 장치(711)로부터의 하행 레이저광을 분기하여 복수의 하행 분기 레이저광을 생성하고 광섬유(102), 1×2 광분기 커플러(712) 및 광섬유(102)를 통해 복수의 자국(720)에 제공한다.
자국(720)에 있어서는, 1×2 광분기 커플러(721)가 다분기 광 커플러(613)로부터의 하행 분기 레이저광을 하행 수신 레이저광으로서 받아, 하행 수신 레이저광으로부터 파장이 1.3㎛인 하행 수신 레이저광을 선택하여 분리하고 수광 소자(623)에 제공한다. 수광 소자(623)는 하행 수신 레이저광을 광전 변환하여 하행 수신 신호를 생성하고 주파수 분리 필터(624)에 제공한다. 주파수 분리 필터(624)는 수광 소자(623)로부터 받은 하행 수신 신호로부터 하행 신호의 반송파 주파수만을 분리한다.
다음으로, 상행 신호의 전송에 대해 설명한다. 자국(720)에 있어서, 광송신 장치(622)는 파장이 1.3㎛인 상행 레이저광을 방사하여 광섬유(102), 1×2 광분기 커플러(721) 및 광섬유(102)를 통해 상행 레이저광을 모국(710)에 제공한다.
모국(710)에 있어서는, 1×2 광분기 커플러(712)가 1×2 광분기 커플러(721)로부터의 상행 레이저광을 상행 수신 레이저광으로서 받아, 상행 수신 레이저광으로부터 파장이 1.3㎛인 상행 수신 레이저광을 선택하여 분리하고 수광 소자(615)에 제공한다. 수광 소자(615)는 상행 수신 레이저광을 광전 변환하여 상행 수신 신호를 생성하고 주파수 분리 필터(616)에 제공한다. 주파수 분리 필터(616)는 수광 소자(615)로부터 받은 상행 수신 신호로부터 상행 신호의 반송파 주파수만을 분리한다.
이와 같이, 본 발명의 제5 실시 형태에 있어서는, 본 발명의 제1 실시 형태로부터 본 발명의 제3 실시 형태 중 어느 하나의 효과 외에, 본 발명의 제4 실시 형태보다 더욱 가격을 저감할 수 있는 1심의 광섬유의 쌍방향의 광전송 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 제1 태양은, 레이저 소자와 광섬유를 구비하고, 상기 레이저 소자와 상기 광섬유의 광결합 효율이 최대로 되는 최적 위치를 갖는 광송신 장치에 있어서, 상기 레이저 소자와 상기 광섬유가 상기 최적 위치로부터 광축 방향으로 10㎛ 내지 150㎛의 범위 내의 값만큼 벗어난 배치로 고정된 구성을 취한다.
이 구성에 따르면, 레이저 소자와 광섬유가 상기 최적 위치로부터 광축 방향으로 10㎛ 내지 150㎛의 범위 내의 값만큼 벗어난 배치로 고정되었기 때문에, 반사 복귀광의 영향이 작으면서 염가의 부품만으로 아날로그 전송이 가능하다. 또한, 이 구성에 따르면, 레이저 소자와 상기 광섬유를 소정 범위 내에 배치하면 되기 때문에 제조가 용이하다.
본 발명의 제2 태양은, 상기 본 발명의 제1 태양에 있어서, 상기 레이저 소자의 출사광이 상기 광섬유의 단면으로부터 외측으로의 출사광의 광축과 평행이 아니면서, 또한 상기 레이저 소자의 출사광이 상기 광섬유의 단면에서 반사한 광의 광축과 평행이 아닌 구성을 취한다.
이 구성에 따르면, 상기 본 발명의 제1 태양의 효과 외에 레이저 소자와 광섬유의 위치의 조정이 용이하다.
본 발명의 제3 태양은, 상기 본 발명의 제1 태양에 있어서, 상기 레이저 소자가 다모드 발진 레이저 소자이고, 상기 광섬유가 1.3㎛ 영분산형의 광섬유이며, 상기 다모드 발진 레이저 소자와 상기 광섬유의 광결합 효율이 10% 이하인 구성을 취한다.
이 구성에 따르면, 상기 본 발명의 제1 태양의 효과 외에 반사 복귀광이 발생하여도 반사 복귀광의 영향을 저감할 수 있다.
본 발명의 제4 태양은, 상기 본 발명의 제1 태양에 있어서, 상기 레이저 소자가 다모드 발진 레이저 소자이고, 상기 광섬유가 1.3㎛ 영분산형의 섬유이며, 상기 다모드 발진 레이저 소자의 후단에 다분기 광 커플러가 접속되고, 상기 다모드 발진 레이저 소자와 상기 광섬유의 광결합 효율과 상기 다분기 광 커플러의 분기수의 역수의 2승과의 곱이 10% 이하인 구성을 취한다.
이 구성에 따르면, 상기 본 발명의 제1 태양의 효과 외에, 반사 복귀광이 발생되어도 반사 복귀광의 영향을 저감할 수 있다.
본 명세서는, 2003년 10월 30일 출원의 일본 특허출원 2003-370365에 기초한다. 이 내용은 모두 여기에 포함하여 둔다.
본 발명은, 광전송 기술을 이용하여 영상 배신 또는 이동체 무선 신호 전송을 행하는 광송신 장치 및 광전송 시스템에 적용할 수 있다.

Claims (4)

  1. 레이저 소자와 광섬유을 구비하고, 상기 레이저 소자와 상기 광섬유의 광결합 효율이 최대로 되는 최적 위치를 갖는 광송신 장치에 있어서, 상기 레이저 소자와 상기 광섬유가 상기 최적 위치로부터 광축 방향으로 10㎛ 내지 150㎛의 범위 내의 값만큼 벗어난 배치로 고정된 광송신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 소자의 출사광이 상기 광섬유의 단면으로부터 외측으로의 출사광의 광축과 평행이 아니면서, 또한 상기 레이저 소자의 출사광이 상기 광섬유의 단면에서 반사한 광의 광축과 평행이 아닌 광송신 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 소자는 다모드 발진 레이저 소자이고, 상기 광섬유는 1.3㎛ 영분산형의 광섬유이며, 상기 다모드 발진 레이저 소자와 상기 광섬유의 광결합 효율이 10% 이하인 광송신 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 소자는 다모드 발진 레이저 소자이고, 상기 광섬유는 1.3㎛ 영분산형의 섬유이며, 상기 다모드 발진 레이저 소자의 후단에 다분기 광 커플러가 접속되고, 상기 다모드 발진 레이저 소자와 상기 광섬유의 광결합 효율과 상기 다분기 광 커플러의 분기수의 역수의 2승과의 곱이 10% 이하인 광송신 장치.
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