KR20080113491A - 파장 분할 다중 방식 수동형 광 네트워크용 광원 분배기 - Google Patents

파장 분할 다중 방식 수동형 광 네트워크용 광원 분배기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파장 분할 다중 방식 수동형 광 네트워크(WDM-PON: Wavelengh Division Multiplexed-Passive Optical Network)에 관한 것으로서, 특히 주입 잠김형 파장 분할 다중 방식 수동형 광 네트워크용 광원 분배기에 관한 것이다.
본 발명의 파장 분할 다중 방식 수동 광 네트워크용 광원 분배기는 A 대역 주입 광신호 및 B 대역 주입 광신호를 모두 출력하는 주입 광원으로부터 상기 A 대역 주입 광신호 및 상기 B 대역 주입 광신호를 하나의 광 단자로 모두 수신하여 상기 A 대역 주입 광신호는 중앙 기지국 측의 제 1 광 다중/역다중화기로 전송하고, 상기 B 대역 주입 광신호는 상기 원격 노드 측의 제 2 광 다중/역다중화기로 전송하며, 상기 제 1 광 다중/역다중화기로부터 수신한 파장 잠김된 A 대역 광신호를 상기 제 2 광 다중/역다중화기로 전송하고, 상기 제 2 광 다중/역다중화기로부터 수신한 파장 잠김된 B 대역 광신호를 상기 제 1 광 다중/역다중화기로 전송한다.
파장 분할 다중 방식 수동형 광 네트워크, WDM-PON

Description

파장 분할 다중 방식 수동형 광 네트워크용 광원 분배기 {LIGHT SOURCE DISTRIBUTOR FOR USE IN WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXED-PASSIVE OPTICAL NETWORK}
도 1은 종래 기술에 따른 파장 분할 다중 방식 수동 광 네트워크에서의 양방향 통신을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파장 분할 다중 방식 수동 광 네트워크용 광원 분배기를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 파장 분할 다중 방식 수동 광 네트워크용 광원 분배기를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용융형 광섬유 파장 결합/분리기를 이용한 A 대역 투과/B 대역 반사 필터를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3 단자 박막형 필터 소자를 이용한 A 대역 투과/B 대역 반사 필터를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 2 단자 박막형 필터 소자를 이용한 A 대역 투과/B 대역 반사 필터를 도시한 도면이다.
본 발명은 파장 분할 다중 방식 수동형 광 네트워크(WDM-PON: Wavelengh Division Multiplexed-Passive Optical Network) 에 관한 것으로서, 특히 주입 잠김형 파장 분할 다중 방식 수동형 광 네트워크용 광원 분배기에 관한 것이다.
파장 분할 다중 방식 수동형 광 네트워크(WDM-PON)는 각 가입자에게 부여된 고유의 파장을 이용하여 초고속 광대역 통신 서비스를 제공한다. 따라서, 서로 다른 파장의 신호를 해당 가입자만 수신하기 때문에 보안성이 우수하고, 각 가입자 별로 별도의 통신 서비스를 제공할 수 있으며, 통신 용량의 확대를 쉽게 수용할 수 있다.
종래에는, DFB-LD(Distributed Feedback-Laser Diode) 소자를 사용하여 중앙 기지국(CO: Central Office)과 가입자 장치(subscriber terminal)들이 서로 다른 파장의 광원을 각각 구비함으로써, WDM-PON을 구현하는 방법이 제안되었다.
하지만, 이러한 방식은 DFB-LD 소자가 고가이기 때문에 비용적인 측면에서 상용화에 많은 어려움이 따를 뿐만 아니라 복잡한 온도 제어 기술이 필요한 문제점이 있었다.
따라서, 저가의 페브리-페롯 레이저 다이오드(FP-LD)에 비간섭성 광원을 주입하여 파장 잠김을 유도하고, 그것에 의해 WDM 광신호를 구현하는 파장 잠김된 광신호를 이용하는 기술이 널리 사용되고 있다. 또한 더 넓은 전송 대역 폭을 위해서 는 반사형 반도체 광 증폭기(RSOA, Reflective semiconductor optical amplifier)에 주입 광원을 인가하고 RSOA의 전류를 변조시켜, 파장 고정된 광신호를 얻어 WDM 신호로 사용하기도 한다.
이하에서는 도 1을 참조하여, 종래의 FP-LD를 이용한 파장 분할 다중 방식 수동 광 네트워크(100)의 개략적 기능을 설명하기로 한다. 도 1은 종래 기술에 따른 파장 분할 다중 방식 수동 광 네트워크(100)에서의 양방향 통신을 설명하기 위한 도면이다.
파장 분할 다중 방식 수동 광 네트워크(100)는 중앙 기지국(110)과 가입자 장치(130), 중앙 기지국(110)과 각각의 가입자 장치(130)를 연결하는 원격 노드(120) 및 광 케이블(140)을 포함한다.
중앙 기지국(110)은 A 대역 주입 광원(111), B 대역 주입 광원(112), 광원 분배기(113), 제 1 1ⅹN 광 다중/역다중화기(114) 및 송/수신기(115)를 포함한다.
원격 노드(120)는 제 2 1ⅹN 광 다중/역다중화기(121)를 포함하고, 광 가입자 장치(130)는 송/수신기(131)를 포함한다.
A 대역 주입 광원(111)은 하향 광신호로 사용되는 A 대역 광신호를 위한 주입 광원으로 제공하며, 주로 비간섭성(incoherent) 광원이 사용된다. A 대역 주입 광원(111)은 A 대역 주입 광신호를 생성하여 광원 분배기(113)로 제공한다.
B 대역 주입 광원(112)은 상향 광신호로 사용되는 B 대역 광신호를 위한 주입 광원으로 제공하며, A 대역 주입 광원(111)과 마찬가지로 주로 비간섭성 광원이 사용된다. B 대역 주입 광원(112)은 B 대역 주입 광신호를 생성하여 광원 분배 기(113)로 전달한다.
광원 분배기(113)는 A 대역 주입 광원(111)으로부터 A 대역 주입 광신호를 수신하여 중앙 기지국(110)의 제 1 1ⅹN 광 다중/역다중화기(114)로 전송한다. 또한, 중앙 기지국(110)의 제 1 1ⅹN 광 다중/역다중화기(114)로부터 파장 잠김된 A 대역 광신호를 전달받아 원격 노드(120)와 연결된 광 케이블(140)로 전송한다.
광원 분배기(113)는 B 대역 주입 광원(112)으로부터 B 대역 주입 광신호를 수신하여 광 케이블(140)을 통해 원격 노드(120)의 제 2 1ⅹN 광 다중/역다중화기(121)로 전송한다. 또한, 원격 노드(120)의 제 2 1ⅹN 광 다중/역다중화기(121)로부터 파장 잠김된 B 대역 광신호를 전달받아 중앙 기지국(110)의 제 1 1ⅹN 광 다중/역다중화기(114)로 전달한다.
제 1 1ⅹN 광 다중/역다중화기(114)는 광원 분배기(113)로부터 수신한 A 대역 광신호를 파장 별로 분리하여 중앙 기지국의 송/수신기(115)의 송신기에 주입시킨다. 제 1 1ⅹN 광 다중/역다중화기(114)는, 예를 들어, 배열 도파로 격자(AWG: Arrayed Waveguide Grating)가 사용될 수 있다.
송/수신기(115)의 송신기는, 예를 들어, 페브리-페롯 레이저 다이오드(FP-LD: Fabry Perot Laser Diode)가 사용되며, 각 가입자들에게 전송할 하향 광신호를 생성한다.
구체적으로, 송/수신기(115)의 송신기에 파장 별로 분리된 A 대역 주입 광신호를 주입하면, 주입된 광신호의 파장과 다른 주파수 성분들은 억제되고, 주입된 광신호와 동일한 파장은 고정(잠김)됨으로써, 파장 잠김된 A 대역 하향 광신호가 출력된다.
송/수신기(115)의 수신기는 가입자 장치(130)로부터 수신한 파장 잠김된 B 대역 상향 광신호를 전달 받아 전기 신호로 변환하는 역할을 하며, 포토 다이오드(PD: Photo diode) 등이 이용될 수 있다.
원격 노드(120)의 제 2 1ⅹN 광 다중/역다중화기(121)는 광원 분배기(113)로부터 수신한 B 대역 광신호를 파장 별로 분리하여 가입자 장치(130)의 송/수신기(131)로 주입시킨다. 제 2 1ⅹN 광 다중/역다중화기(121)는, 제 1 1ⅹN 광 다중/역다중화기(114)와 마찬가지로 예를 들어, 배열 도파로 격자(AWG)가 사용될 수 있다.
송/수신기(121)의 송신기는, 예를 들어, 페브리-페롯 레이저 다이오드(FP-LD)가 사용되며, 중앙 기지국으로 전송할 상향 광신호를 생성한다.
자세하게는, 송/수신기(121)의 송신기에 파장 별로 분리된 B 대역 광신호를 주입하면, 주입된 광신호의 파장과 다른 주파수 성분들은 억제되고, 주입된 광신호와 동일한 파장은 고정(잠김)됨으로써, 파장 잠김된 B 대역 상향 광신호가 출력된다.
송/수신기(131)의 수신기는 중앙 기지국으로부터 수신한 파장 잠김된 B 대역 상향 광신호를 수신하여 전기 신호로 변환하는 역할을 하며, 포토 다이오드(PD) 등으로 구성할 수 있다.
따라서, 상술한 바와 같이 A 대역 주입 광원(111)을 입력으로 받아 최저의 광학 손실을 가지고 중앙 기지국(110)의 제 1 1ⅹN 광 다중/역다중화기(114)의 공 통 단자로 출력하고, B 대역 주입 광원(112)을 입력으로 받아 최저의 광학 손실을 가지고 원격 노드(120)로 향하는 광 케이블(140)로 출력하고, 중앙 기지국(110)의 송/수신기(115)의 송신기로부터 출력된 하향 광신호를 최저의 광학 손실을 가지고 광케이블(140)로 전송하고, 가입자 장치(130)의 송/수신기(131)의 송신기로부터 출력된 상향 광신호를 최저의 손실을 가지고 중앙 기지국(110)의 제 1 1ⅹN 광 다중/역다중화기(114)의 공통 단자로 전송할 수 있는 광원 분배기의 개발이 절실한 상황이다.
본 발명의 일부 실시예들은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 주입 광원을 이용하여 각 가입자에게 고유의 파장을 갖는 광신호를 제공할 수 있는 파장 분할 다중 방식 수동 광 네트워크(WDM-PON: Wavelengh Division Multiplexed-Passive Optical Network)에 사용되는 광원 분배기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일부 실시예들은 최저의 광학 손실을 가지고, A 대역 주입 광원을 입력으로 받아 중앙 기지국의 광 다중/역다중화기로 출력하고, B 대역 주입 광원을 입력으로 받아 원격 노드 측 광 케이블로 출력하고, 중앙 기지국의 송신기로부터 출력된 하향 광신호를 광케이블로 전송하고, 가입자 장치의 송신기로부터 출력된 상향 광신호를 중앙 기지국의 광 다중/역다중화기로 전송할 수 있는 광원 분배기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 일반적으로 사용되는 주입 광원은 A와 B대역 각각 독립적으로 출력되는 구조로 되어 있으나, A/B 파장 영역이 C/L 밴드와 같이 두 파장 밴드가 가까이 존재하는 경우에 보다 저렴하고 크기가 작은 하나의 주입광원으로 제작이 가능하며, 이러한 하나의 모듈에서 A/B 대역이 동시에 출력되는 주입 광원에 최적화된 광원 분배기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 파장 분할 다중 방식 수동 광 네트워크(WDM-PON: Wavelengh Division Multiplexed-Passive Optical Network)의 광원 분배기는 주입 광원으로부터 A 대역 주입 광신호 및 B 대역 주입 광신호를 하나의 단자로 함께 수신하여 상기 A 대역 주입 광신호는 중앙 기지국 측의 제 1 광 다중/역다중화기로 전송하고, 상기 B 대역 주입 광신호는 상기 지역 분배 노드 측의 제 2 광 다중/역다중화기로 전송하며, 상기 제 1 광 다중/역다중화기로부터 수신한 파장 잠김된 A 대역 광신호를 상기 제 2 광 다중/역다중화기로 전송하고, 상기 제 2 광 다중/역다중화기로부터 수신한 파장 잠김된 B 대역 광신호를 상기 제 1 광 다중/역다중화기로 전송한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 분배기는 상기 주입 광원으로부터 하나의 단자로 함께 상기 A 대역 주입 광신호 및 상기 B 대역 주입 광신호를 수신하여 상기 A 대역 주입 광신호는 상기 제 1 광 다중/역다중화기로 투과시키고, 상기 B 대역 주입 광신호는 상기 제 2 광 다중/역다중화기로 반사시키는 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 분배기는 A 대역 단자, B 대역 단자 및 공통 대역 단자를 포함하고, 상기 A 대역 단자 또는 상기 B 대역 단자로 입력된 광신호는 상기 공통 대역 단자로 출력되고, 상기 공통 대역 단자로 입력된 A 대역 광신호는 상기 A 대역 단자로 출력되고, 상기 공통 대역 단자로 입력된 B 대역 광신호는 상기 B 대역 단자로 출력되는 A/B 대역 파장 분리 및 결합기를 더 포함할 수 있으며, 상기 A 대역 단자는 상기 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터와 연결되고, 상기 B 대역 단자는 상기 제 2 광 다중/역다중화기와 연결되고, 상기 공통 대역 단자는 상기 제 1 광 다중/역다중화기와 연결된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 분배기는 1번 단자, 2번 단자 및 3번 단자를 각각 포함하고, 상기 1번 단자로 입력된 광신호는 상기 2번 단자로 출력하고, 상기 2번 단자로 입력된 광신호는 3번 단자로 출력하는 제 1 광 서큘레이터 및 제 2 광 서큘레이터를 더 포함할 수 있으며, 상기 제 1 광 서큘레이터의 상기 1번 단자는 상기 주입 광원과 연결되고, 상기 제 1 광 서큘레이터의 상기 2번 단자는 상기 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터와 연결되고, 상기 제 1 광 서큘레이터의 상기 3번 단자는 상기 제 2 광 서큘레이터의 상기 1번 단자와 연결되고, 상기 제 2 광 서큘레이터의 상기 2번 단자는 상기 제 2 광 다중/역다중화기와 연결되고, 상기 제 2 광 서큘레이터의 상기 3번 단자는 상기 A/B 대역 파장 분리 및 결합기의 B 대역 단자와 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 분배기는 A 대역 단자, B 대역 단자 및 공통 대역 단자를 포함하고, 상기 A 대역 단자 또는 상기 B 대역 단자로 입력된 광신호는 상기 공통 대역 단자로 출력되고, 상기 공통 대역 단자로 입력된 A 대역 광신호는 상기 A 대역 단자로 출력되고, 상기 공통 대역 단자로 입력된 B 대역 광신호는 상기 B 대역 단자로 출력되는 A/B 대역 파장 분리 및 결합기와, 1번 단자, 2번 단자, 3번 단자 및 4번 단자를 포함하고, 상기 1번 단자로 입력된 광원은 상기 2번 단자로 출력하고, 상기 2번 단자로 입력된 광신호는 상기 3번 단자로 출력하고, 상기 3번 단자로 입력된 광신호는 상기 4번 단자로 출력하는 4 단자 광 서큘레이터를 더 포함할 수 있으며, 상기 1번 단자는 상기 주입 광원과 연결되고, 상기 2번 단자는 상기 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터와 연결되고, 상기 3번 단자는 제 2 광 다중/역다중화기와 연결되고, 상기 4번 단자는 상기 B 대역 단자와 연결되고, 상기 A 대역 단자는 상기 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터와 연결되고, 상기 공통 대역 단자는 상기 제 1 광 다중/역다중화기와 연결될 수 있다.
또한, 상기 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터로는 용융형 광섬유 파장 결합/분리기가 사용될 수 있고, 박막형 필터를 일정한 각을 유지한 상태로 고정시킨 3 단자 박막형 필터 소자가 사용될 수도 있으며, 박막형 필터를 광신호 경로에 수직으로 위치시킨 2 단자 박막형 필터 소자가 사용될 수도 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해 서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 도 2를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광원 분배기의 구성 및 동작을 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파장 분할 다중 방식 수동 광 네트워크용 광원 분배기(200)를 도시한 도면이다.
광원 분배기(200)는 제 1 광 서큘레이터(Circulator, 210), A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터(220), A/B 대역 파장 분리 및 결합기(230) 및 제 2 광 서큘레이터(240)를 포함한다.
주입 광원(700)은 하향 광신호로 사용되는 A 대역 광신호와 상향 광신호로 사용되는 B 대역 광신호의 생성을 위한 주입 광원을 모두 생성하며, 주로 비간섭성(incoherent) 광원이 사용되며 설계에 따라서는 간섭성(coherent) 광원도 사용되어 진다. 주입 광원(700)은 A 대역과 B 대역의 광신호를 광원 분배기(200)의 제 1 광 서큘레이터(210)의 1번 단자로 출력한다.
제 1 광 서큘레이터(210)의 1번 단자는 주입 광원(700)과 연결되고, 2번 단자는 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터(220)와 연결되며, 3번 단자는 제 2 광 서큘 레이터(240)의 1번 단자와 연결된다.
제 1 광 서큘레이터(210)는 1번 단자를 통해 주입 광원(700)으로부터 A 대역 광신호와 B 대역 광신호를 수신하여 2번 단자와 연결된 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터(220)로 전달한다. 또한, A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터(220)로부터 반사된 B 대역 광신호를 2번 단자로 입력 받아 3번 단자로 출력하여, 제 2 광 서큘레이터(240)의 1번 단자로 전달한다.
또한, 제 1 광 서큘레이터(210)는 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터(220)로부터 파장 잠김된 A 대역 하향 광신호를 2번 단자로 입력 받아 3번 단자로 출력하여, 제 2 광 서큘레이터(240)의 1번 단자로 전달한다.
A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터(220)는 A 대역 광신호는 투과시키고, B 대역 광신호는 반사시킨다. 따라서, 제 1 광 서큘레이터(210)의 2번 단자로부터 A대역과 B 대역의 광신호를 전달 받아, A 대역 광신호를 투과시켜 A/B 대역 파장 분리 및 결합기 (230)의 A 대역 단자로 전달하고, B 대역 광신호를 반사시켜 제 1 광 서큘레이터(210)의 2번 단자로 전달한다.
또한, A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터(220)는 A/B 대역 파장 분리 및 결합기 (230)로부터 파장 잠김된 A 대역 하향 광신호를 투과시켜, 제 1 광 서큘레이터(210)의 2번 단자로 전달한다.
A/B 대역 파장 분리 및 결합기 (230)는 A 대역 단자, B 대역 단자 및 공통 대역 단자를 포함하고, A 대역 단자는 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터(220)와 연결되고, B 대역 단자는 제 2 광 서큘레이터(240)의 3번 단자와 연결되며, 공통 대 역 단자는 중앙 기지국의 제 1 1ⅹN 광 다중/역다중화기(미도시)와 연결된다.
A/B 대역 파장 분리 및 결합기 (230)는 A 대역 단자 또는 B 대역 단자로 입력된 광신호를 공통 대역 단자로 출력하고, 공통 대역 단자로 입력된 A 대역 광신호를 A 대역 단자로 출력하며, 공통 대역 단자로 입력된 B 대역 광신호를 B 대역 단자로 출력한다.
따라서, A/B 대역 파장 분리 및 결합기 (230)는 A 대역 단자를 통해 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터(220)로부터 A 대역 광신호를 수신하여 제 1 1ⅹN 광 다중/역다중화기와 연결된 공통 대역 단자로 출력한다.
또한, A/B 대역 파장 분리 및 결합기 (230)는 제 1 1ⅹN 광 다중/역다중화기로부터 파장 잠김된 A 대역 하향 광신호를 공통 단자를 통해 수신하여 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터(220)와 연결된 A 대역 단자로 출력한다.
또한, A/B 대역 파장 분리 및 결합기 (230)는 제 2 광 서큘레이터(240)의 3번 단자로부터 파장 잠김된 B 대역 상향 광신호를 B 대역 단자를 통해 수신하여 제 1 1ⅹN 광 다중/역다중화기와 연결된 공통 대역 단자로 출력한다.
제 2 광 서큘레이터(240)의 1번 단자는 제 1 광 서큘레이터(210)의 3번 단자와 연결되고, 2번 단자는 원격 노드(미도시)로 향하는 광 케이블과 연결되며, 3번 단자는 A/B 대역 파장 분리 및 결합기 (230)의 B 대역 단자와 연결된다.
제 2 광 서큘레이터(240)는 제 1 광 서큘레이터(210)의 3번 단자로부터 출력된 B 대역 주입 광신호를 1번 단자로 입력 받아 2번 단자로 출력하여, 원격 노드로 전달한다.
또한, 제 2 광 서큘레이터(240)는 제 1 광 서큘레이터(210)의 3번 단자로부터 출력된 파장 잠김된 A 대역 하향 광신호를 1번 단자로 입력 받아 2번 단자로 출력하여, 원격 노드로 전달한다.
또한, 제 2 광 서큘레이터(240)는 원격 노드로부터 파장 잠김된 B 대역 상향 광신호를 2번 단자로 입력 받아 3번 단자로 출력하여, A/B 대역 파장 분리 및 결합기 (230)의 B 대역 단자로 전달한다.
따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광원 분배기는 A 대역 및 B 대역 주입 광신호를 모두 생성하는 하나의 주입 광원(700)과, 2개의 3 단자 광 서큘레이터(210, 240), A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터(220) 및 A/B 대역 파장 분리 및 결합기 (230)를 사용하여, 최저의 광학 손실을 갖는 주입 잠김형 WDM-PON을 구현할 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광원 분배기는 주입 광원(700)으로부터 생성된 A 대역 주입 광신호를 최저의 광학 손실을 가지고 중앙 기지국의 제 1 1ⅹN 광 다중/역다중화기의 공통 단자로 출력하고, 동일한 주입 광원(700)으로부터 생성된 B 대역 주입 광신호를 최저의 광학 손실을 가지고 원격 노드로 향하는 광 케이블로 출력하고, 중앙 기지국의 송신기로부터 출력된 하향 광신호를 최저의 광학 손실을 가지고 광케이블로 전송하고, 가입자 장치의 송신기로부터 출력된 상향 광신호를 최저의 손실을 가지고 중앙 기지국의 제 1 1ⅹN 광 다중/역다중화기의 공통 단자로 전송할 수 있다.
이하에서는 도 3을 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광원 분배기의 구성 및 동작을 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 파장 분할 다중 방식 수동 광 네트워크용 광원 분배기(300)를 도시한 도면이다.
광원 분배기(300)는 4 단자 광 서큘레이터(310), A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터(320) 및 A/B 대역 파장 분리 및 결합기 (330)를 포함한다.
주입 광원(800)은 하향 광신호로 사용되는 A 대역 광신호와 상향 광신호로 사용되는 B 대역 광신호의 생성을 위한 주입 광원을 모두 생성하며, 주로 비간섭성(incoherent) 광원이 사용되며 설계에 따라서는 간섭성(coherent) 광원도 사용되어 진다. 주입 광원(800)은 A 대역과 B 대역의 주입 광신호를 광원 분배기(300)의 4 단자 광 서큘레이터(310)의 1번 단자로 출력한다.
4 단자 광 서큘레이터(310)의 1번 단자는 주입 광원(800)과 연결되고, 2번 단자는 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터(320)와 연결되며, 3번 단자는 원격 노드(미도시)로 연결되며, 4번 단자는 A/B 대역 파장 분리 및 결합기 (330)의 B 대역 단자로 연결된다.
4 단자 광 서큘레이터(310)는 주입 광원(800)으로부터 생성된 A 대역 주입 광신호와 B 대역 주입 광신호를 1번 단자로 입력 받고, 2번 단자로 출력하여, A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터(320)로 전달한다.
또한, 4 단자 광 서큘레이터(310)는 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터(320)로부터 반사된 B 대역 주입 광신호 또는 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터(320)로부터 투과된 파장 잠김된 A 대역 하향 광신호를 2번 단자로 입력 받고 3번 단자로 출력하여, 원격 노드로 전달한다.
또한, 4 단자 광 서큘레이터(310)는 원격 노드로부터 전달된 파장 잠김된 B 대역 상향 광신호를 3번 단자로 입력 받고 4번 단자로 출력하여, A/B 대역 파장 분리 및 결합기 (330)의 B 대역 단자로 전달한다.
A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터(320)는 A 대역 광신호는 투과시키고, B 대역 광신호는 반사시킨다. 따라서, A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터(320)는 4 단자 광 서큘레이터(320)의 2번 단자로부터 A 대역과 B 대역의 주입 광신호를 전달 받아, A 대역 주입 광신호는 투과시켜 A/B 대역 파장 분리 및 결합기 (330)의 A 대역 단자로 전달하고, B 대역 주입 광신호는 반사시켜 4 단자 광 서큘레이터(320)의 2번 단자로 전달한다.
A/B 대역 파장 분리 및 결합기 (330)는 A 대역 단자, B 대역 단자 및 공통 대역 단자를 포함하고, A 대역 단자는 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터(320)와 연결되고, B 대역 단자는 4 단자 광 서큘레이터(310)의 4번 단자와 연결되며, 공통 대역 단자는 중앙 기지국의 제 1 1ⅹN 광 다중/역다중화기(미도시)와 연결된다.
A/B 대역 파장 분리 및 결합기 (330)는 A 대역 단자 또는 B 대역 단자로 입력된 광신호를 공통 대역 단자로 출력하고, 공통 대역 단자로 입력된 A 대역 광신호를 A 대역 단자로 출력하며, 공통 대역 단자로 입력된 B 대역 광신호를 B 대역 단자로 출력한다.
따라서, A/B 대역 파장 분리 및 결합기 (330)는 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터(320)로부터 전달된 A 대역 주입 광신호를 A 대역 단자를 통해 수신하여 공통 대역 단자로 출력함으로써, 제 1 1ⅹN 광 다중/역다중화기로 전달한다.
또한, A/B 대역 파장 분리 및 결합기 (330)는 제 1 1ⅹN 광 다중/역다중화기로부터 파장 잠김된 A 대역 광신호를 공통 단자를 통해 수신하여 A 대역 단자로 출력함으로써, A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터(320)로 전달한다.
또한, A/B 대역 파장 분리 및 결합기 (330)는 4 단자 광 서큘레이터(310)의 4번 단자로부터 파장 잠김된 B 대역 광신호를 B 대역 단자를 통해 수신하여 공통 대역 단자로 출력함으로써, 제 1 1ⅹN 광 다중/역다중화기로 전달한다.
따라서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광원 분배기는 A 대역 및 B 대역 주입 광신호를 모두 생성하는 하나의 주입 광원(800)과, 1개의 4 단자 광 서큘레이터(310), A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터(320) 및 A/B 대역 파장 분리 및 결합기 (330)를 사용하여, 최저의 광학 손실을 갖는 주입 잠김형 WDM-PON을 구현할 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광원 분배기는 주입 광원(800)으로부터 생성된 A 대역 주입 광신호를 최저의 광학 손실을 가지고 중앙 기지국의 제 1 1ⅹN 광 다중/역다중화기의 공통 단자로 출력하고, 동일한 주입 광원(800)으로부터 생성된 B 대역 주입 광신호를 최저의 광학 손실을 가지고 원격 노드로 향하는 광 케이블로 출력하고, 중앙 기지국의 송신기로부터 출력된 하향 광신호를 최저의 광학 손실을 가지고 광케이블로 전송하고, 가입자 장치의 송신기로부터 출력된 상향 광신호를 최저의 손실을 가지고 중앙 기지국의 제 1 1ⅹN 광 다중/역다중화기의 공통 단자로 전송할 수 있다.
이하에서는 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터의 구조 및 동작을 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용융형 광섬유 파장 결합/분리기를 이용한 A 대역 투과/B 대역 반사 필터(410)를 도시한 도면이다.
용융형 광섬유 파장 결합/분리기(411)는 A 대역과 B 대역이 비교적 멀리 떨어져 있는 경우(일반적으로 수십 nm 이상)에 두 파장 대역을 분리 및 결합하기 위해 저가로 구현 가능한 장치이다. 이러한 소자는 일반적으로 3개의 광학 포트를 가지고 있으며 그림과 같이 공통 대역 단자(412), A 대역 단자(413), B 대역 단자(414)를 포함한다.
이러한 소자를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 두 포트를 지니는 A 대역 투과/B 대역 반사 필터(410)를 구현하기 위해서는 도면과 같이 B 대역 단자(414)의 일단에 반사 거울(415)을 설치하면 된다. 그리고 이러한 반사 거울(415)은 B 대역 단자(414)의 광섬유의 끝단을 반사 코팅 처리해서 구현이 가능하며, 일반적인 상용 반사 거울 소자를 이용하여 구현할 수도 있다.
구체적으로 A 대역 광신호가 통과되는 경우는 두 가지의 경로를 지난다.
1. 공통(A/B) 대역 → A 대역
2. A 대역 → 공통(A/B) 대역
B 대역 광신호가 반사되는 경우는 공통(A/B)대역 → B 대역 → 반사 거울 → B 대역 → 공통(A/B) 대역 과 같이 하나의 광 경로를 지나게 된다.
이하에서는 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 3 단자 박막형 필터를 사용한 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터의 구조 및 동작 특성을 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3 단자 박막형 필터를 사용한 A 대역 투과/B 대역 반사 필터(510)를 도시한 도면이다.
A 대역과 B대역이 비교적 가까이 있는 경우(일반적으로 수 nm)에 두 파장 대역을 분리 및 결합하기 위해서는 일반적으로 박막형 필터(512, thin film filter)를 사용한다. 이러한 3단자 박막형 필터 소자(511)는 일반적으로 박막형 필터(512)를 도면과 같이 일정한 각을 유지한 상태로 고정시켜 3개의 광학 포트를 가지고 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이 공통 대역 단자(513), A 대역 단자(514), B 대역 단자(515)를 포함한다.
이러한 소자를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 두 포트를 지니는 A대역 투과/B 대역 반사 필터(510)를 구현하기 위해서는 도 5에 도시된 바와 같이 B 대역 단자(515)의 일단에 반사 거울(516)을 설치하면 된다. 그리고 이러한 반사 거울(516)은 B 대역 단자(515)의 광섬유의 끝단을 반사 코팅 처리하거나, 일반적인 광 페룰의 끝단을 반사 코팅하여 저가로 구현이 가능하며, 일반적인 상용 반사 거울 소자를 이용하여 구현할 수도 있다.
구체적으로는 A 대역 광신호가 통과되는 경우는 두 가지의 경로를 지난다.
1. 공통(A/B) 대역 → A 대역
2. A 대역 → 공통(A/B) 대역
B 대역 광신호가 반사되는 경우는 공통(A/B) 대역 → B 대역 → 반사 거울 → B 대역 → 공통(A/B) 대역과 같이 하나의 광 경로를 지니게 된다.
이하에서는 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 2 단자 박막형 필 터를 이용한 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터의 구조 및 동작 특성을 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 2 단자 박막형 필터를 이용한 A 대역 투과/B 대역 반사 필터(610)를 도시한 도면이다.
박막형 필터(611)를 이용한 A 대역 투과/B 대역 반사 필터(610)는 박막형 필터(611)를 입사각에 수직으로 위치하면 도 6에 도시된 바와 같이 2 단자를 지니는 필터가 되며, 이러한 소자를 이용하는 경우 추가적인 반사 거울이 필요가 없게 되며, 또한 3 단자 소자에 비해 그 제작이 용이하게 된다.
구체적으로는 A 대역 광신호가 통과되는 경우는 두 가지의 경로를 지난다.
1. 1번 단자 → 박막형 필터 → 2번 단자
2. 2번 단자 → 박막형 필터 → 1번 단자
B 대역 광신호가 반사되는 경우는 다음의 두 가지의 경로를 지난다.
1. 1번 단자 → 박막형 필터 → 1번 단자
2. 2번 단자 → 박막형 필터 → 2번 단자
전술한 본 발명의 일부 실시예들에 의하면, 주입 광원을 이용하여 각 가입자에게 고유의 파장을 갖는 광신호를 제공할 수 있는 파장 분할 다중 방식 수동 광 네트워크에 사용되는 광원 분배기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 광원 분배기는 최저의 광학 손실을 가지고, A 대역 주입 광원을 입력으로 받아 중앙 기지국의 광 다중/역다중화기로 출력하고, B 대역 주입 광원을 입력으로 받아 원격 노드 측 광 케이블로 출력하고, 중앙 기지국의 송신기로부터 출력된 하향 광신호를 광케이블로 전송하고, 가입자 장치의 송신기로부터 출력된 상향 광신호를 중앙 기지국의 광 다중/역다중화기로 전송할 수 있다.
또한 A/B 파장 영역이 C/L 밴드와 같이 두 파장 밴드가 가까이 존재하는 경우 보다 저렴하고 크기가 작은 하나의 주입광원으로 제작이 가능하며, 이러한 하나의 모듈에서 A/B 대역이 동시에 출력되는 주입 광원에 최적화된 광원 분배기를 제공하여 보다 저렴하고 해당 주입 광원에 최적화된 시스템을 구성할 수가 있다.

Claims (8)

  1. 파장 분할 다중 방식 수동 광 네트워크용 광원 분배기(WDM-PON: Wavelengh Division Multiplexed-Passive Optical Network)에 있어서,
    상기 광원 분배기는 A 대역 주입 광신호 및 B 대역 주입 광신호를 모두 출력하는 주입 광원으로부터 상기 A 대역 주입 광신호 및 상기 B 대역 주입 광신호를 하나의 광 단자로 모두 수신하여 상기 A 대역 주입 광신호는 중앙 기지국 측의 제 1 광 다중/역다중화기로 전송하고, 상기 B 대역 주입 광신호는 상기 원격 노드 측의 제 2 광 다중/역다중화기로 전송하며,
    상기 제 1 광 다중/역다중화기로부터 수신한 파장 잠김된 A 대역 광신호를 상기 제 2 광 다중/역다중화기로 전송하고,
    상기 제 2 광 다중/역다중화기로부터 수신한 파장 잠김된 B 대역 광신호를 상기 제 1 광 다중/역다중화기로 전송하는 광원 분배기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주입 광원으로부터 상기 A 대역 주입 광신호 및 상기 B 대역 주입 광신호를 수신하여 상기 A 대역 주입 광신호는 상기 제 1 광 다중/역다중화기로 투과시키고, 상기 B 대역 주입 광신호는 상기 제 2 광 다중/역다중화기로 반사시키는 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터를 더 포함하는 광원 분배기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    A 대역 단자, B 대역 단자 및 공통 대역 단자를 포함하고, 상기 A 대역 단자 또는 상기 B 대역 단자로 입력된 광신호는 상기 공통 대역 단자로 출력되고, 상기 공통 대역 단자로 입력된 A 대역 광신호는 상기 A 대역 단자로 출력되고, 상기 공통 대역 단자로 입력된 B 대역 광신호는 상기 B 대역 단자로 출력되는 A/B 대역 파장 분리 및 결합기를 더 포함하되,
    상기 A 대역 단자는 상기 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터와 연결되고, 상기 B 대역 단자는 상기 제 2 광 다중/역다중화기와 연결되고, 상기 공통 대역 단자는 상기 제 1 광 다중/역다중화기와 연결되는 광원 분배기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    1번 단자, 2번 단자 및 3번 단자를 각각 포함하고, 상기 1번 단자로 입력된 광신호는 상기 2번 단자로 출력하고, 상기 2번 단자로 입력된 광신호는 3번 단자로 출력하는 제 1 광 서큘레이터 및 제 2 광 서큘레이터를 더 포함하되,
    상기 제 1 광 서큘레이터의 상기 1번 단자는 상기 주입 광원과 연결되고, 상기 제 1 광 서큘레이터의 상기 2번 단자는 상기 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터와 연결되고, 상기 제 1 광 서큘레이터의 상기 3번 단자는 상기 제 2 광 서큘레이터의 상기 1번 단자와 연결되고, 상기 제 2 광 서큘레이터의 상기 2번 단자는 상기 제 2 광 다중/역다중화기와 연결되고, 상기 제 2 광 서큘레이터의 상기 3번 단자는 상기 A/B 대역 파장 분리 및 결합기의 B 대역 단자와 연결되는 광원 분배기.
  5. 제 2 항에 있어서,
    A 대역 단자, B 대역 단자 및 공통 대역 단자를 포함하고, 상기 A 대역 단자 또는 상기 B 대역 단자로 입력된 광신호는 상기 공통 대역 단자로 출력되고, 상기 공통 대역 단자로 입력된 A 대역 광신호는 상기 A 대역 단자로 출력되고, 상기 공통 대역 단자로 입력된 B 대역 광신호는 상기 B 대역 단자로 출력되는 A/B 대역 파장 분리 및 결합기와,
    1번 단자, 2번 단자, 3번 단자 및 4번 단자를 포함하고, 상기 1번 단자로 입력된 광원은 상기 2번 단자로 출력하고, 상기 2번 단자로 입력된 광신호는 상기 3번 단자로 출력하고, 상기 3번 단자로 입력된 광신호는 상기 4번 단자로 출력하는 4 단자 광 서큘레이터를 더 포함하되,
    상기 1번 단자는 상기 주입 광원과 연결되고, 상기 2번 단자는 상기 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터와 연결되고, 상기 3번 단자는 제 2 광 다중/역다중화기와 연결되고, 상기 4번 단자는 상기 A/B 대역 파장 분리 및 결합기의 B 대역 단자와 연결되고,
    상기 A/B 대역 파장 분리 및 결합기의 A 대역 단자는 상기 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터와 연결되고, 상기 A/B 대역 파장 분리 및 결합기의 공통 대역 단자는 상기 제 1 광 다중/역다중화기와 연결되는 광원 분배기.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터는 용융형 광섬유 파장 결합/분리기를 포함하는 광원 분배기.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터는 박막형 필터를 일정한 각을 유지한 상태로 고정시킨 3 단자 박막형 필터 소자를 포함하는 광원 분배기.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 A 대역 투과 및 B 대역 반사 필터는 박막형 필터를 광신호 경로에 수직으로 위치시킨 2 단자 박막형 필터 소자를 포함하는 광원 분배기.
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