KR20120069860A

KR20120069860A - 광대역 광원 및 이를 포함하는 ｗｄｍｐｏｎ 광원

Info

Publication number: KR20120069860A
Application number: KR1020100131179A
Authority: KR
Inventors: 이오진; 황재성; 진재현; 김경민; 변재오
Original assignee: 주식회사 럭스퍼트
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2012-06-29

Abstract

상호주입 FP LD를 이용한 광대역 광원(broadband light source)에 있어서, 기정의된 모드 간격(mode spacing)을 가진 광을 각각 출력하는 제 1 FP LD(fabry-perot laser diode)와 제 2 FP LD 및 상기 제 1 FP LD로부터 출력된 광 및 상기 제 2 FP LD로부터 출력된 광의 일부를 통과 또는 반사시키는 탭 필터를 포함하되, 상기 탭 필터는 상기 제 1 FP LD로부터 출력된 광의 일부를 상기 제 2 FP LD로 전송하고, 상기 제 2 FP LD로부터 출력된 광의 일부를 상기 제 1 FP LD로 전송하고, 상기 제 1 FP LD는 상기 탭 필터에 의해 전송된 광을 수신하여 파장 잠김된 광을 출력하고, 상기 제 2 FP LD는 상기 탭 필터에 의해 전송된 광을 수신하여 파장 잠김된 광을 출력하는 광대역 광원을 제공한다.

Description

광대역 광원 및 이를 포함하는 ＷＤＭＰＯＮ 광원{BROADBAND LIGHT SOURCE AND WDM PON LIGHT SOURCE INCLUDING THE SAME}

본 발명은 광대역 광원 및 이를 포함하는 WDM PON 광원에 관한 것이다.

광통신 기술의 발전은 통신 네트워크 확장성과 수요변화 대처에 대한 서비스를 예비하는 능력을 폭넓게 수용할 수 있도록 변화하였다. 광통신 시스템도 이러한 추세에 맞추어 고속화, 파장다중화, 집적화되고 있으며 다양한 분야에서의 기술발전이 요구되고 있다.

광가입자망의 기본구조로는 1995년에 결정된 FSAN에서 제시한 A PON(ATM Passive Optical Network)을 이용한 FTTX가 가장 유망한 방법으로 도출되었고, 이것은 GE PON(Gigabit Ethernet PON)으로 발전하여 현재 상용화되고 있다. 더불어 대량의 서비스와 궁극적인 가입자망 서비스 형태인 WDM PON(wavelength division multiplex passive optical netwark) 구성은 파장재설정 등으로 최고 품질의 가입자망 서비스를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 유연한 망의 구성을 가능하게 하기 때문에 이에 대한 연구도 활발히 진행되고 있는 실정이다.

WDM PON의 송신단에는 서로 다른 특정 파장의 광신호를 출력하는 N개의 송신기(transmitter)와 송신기의 출력 신호들을 다중화하는 하나의 Nx1 다중화기(MUX)가 설치되고, 수신단에는 수신된 신호를 파장별로 분리하는 하나의 1xN 역다중화기(DeMUX)와 광전 변환하는 N개의 수신기(receiver)들이 설치된다. 송신단과 수신단은 한 가닥의 광섬유로 연결되는데, 전송 거리가 긴 경우, 광증폭기를 사용하여 광섬유의 손실을 보상하게 된다.

이러한 WDM PON에서 송신단과 수신단을 연결하는 각 채널들은 광신호의 파장별로 구분되므로, 송신단에 사용되는 광원은 출력 파장이 안정되어 있어야 하고, 인접 채널과의 간섭을 최소화 하기 위해 인접 모드 억제율(side mode suppression ratio, SMSR)이 커야 한다. 또, 충분한 광신호 대 잡음비를 보장하기 위해 출력 파워가 커야 하고, 색분산 등의 영향을 최소화 하기 위해 선폭(line width)이 작아야 한다.

이러한 요건을 만족하는 광원으로는 DFB LD(distributed feedback laser diode)가 대표적이다. 그러나 DFB LD는 가격이 비싸므로 광원의 경제성이 중요한 요인이 되는 가입자망에서는 비간섭성 광원을 주로 사용한다.

발광 다이오드(LED), 초발광 다이오드(SLD) 그리고 광섬유 증폭기의 자연방출광을 이용한 비간섭성 광원들은 스펙트럼이 넓기 때문에 스펙트럼 분할(spectrum slicing) 방식으로 사용할 수 있다. 하지만, LED는 스펙트럼 분할 방식으로 다수의 채널을 공급하기에는 출력파워가 충분하지 않으며, 초발광 다이오드는 출력파워가 비교적 크지만 가격이 비싼 단점이 있다. 또, 광증폭기 잡음광은 출력 파워는 매우 큰 편이나 별도의 값비싼 외부 변조기를 필요로 하는 단점이 있다.

한편, FP LD(Fabry Perot laser diode)는 가격이 저렴하고 출력 파워가 비교적 크다는 장점은 있지만, 노이즈 특성이 좋지 않다는 특성이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 노이즈 특성이 향상된 상호주입 FP LD를 이용한 광대역 광원을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 상호주입 FP LD를 이용한 광대역 광원(broadband light source)는, 기정의된 모드 간격(mode spacing)을 가진 광을 출력하는 제 1 FP LD(fabry-perot laser diode)와 제 2 FP LD 및 상기 제 1 FP LD로부터 출력된 광 및 상기 제 2 FP LD로부터 출력된 광의 일부를 통과 또는 반사시키는 탭 필터를 포함하되, 상기 탭 필터는 상기 제 1 FP LD로부터 출력된 광의 일부를 상기 제 2 FP LD로 전송하고, 상기 제 2 FP LD로부터 출력된 광의 일부를 상기 제 1 FP LD로 전송하고, 상기 제 1 FP LD는 상기 탭 필터에 의해 전송된 광을 수신하여 파장 잠김된 광을 출력하고, 상기 제 2 FP LD는 상기 탭 필터에 의해 전송된 광을 수신하여 파장 잠김된 광을 출력한다.

또한, 본 발명의 제 2 측면에 따른 WDM PON 광원은, 광대역 광을 생성하는 광대역 광원, 상기 광대역 광원으로부터 상기 광대역 광을 수신하는 서큘레이터, 상기 서큘레이터로부터 수신한 상기 광대역 광 중 기설정된 파장 대역의 광을 통과시키는 대역 통과 필터, 상기 대역 통과 필터로부터 수신한 상기 기설정된 파장 대역의 광을 N개로 스펙트럼 분할하는 도파로 격자 라우터 및 상기 도파로 격자 라우터의 각 출력단에 연결된 복수의 FP LD를 포함하되, 상기 FP LD 각각은 상기 스펙트럼 분할된 광 중 어느 하나를 수신하여 파장 잠김된 광을 출력하고, 상기 도파로 격자 라우터는 상기 파장 잠김된 광을 다중화하여 파장 다중화된 광을 출력하고, 상기 광대역 광원은, 기정의된 모드 간격을 가진 광을 각각 출력하는 제 1 FP LD와 제 2 FP LD 및 상기 제 1 FP LD로부터 출력된 광 및 상기 제 2 FP LD로부터 출력된 광의 일부를 통과 또는 반사시키는 탭 필터를 포함하되, 상기 탭 필터는 상기 제 1 FP LD로부터 출력된 광의 일부를 상기 제 2 FP LD로 전송하고, 상기 제 2 FP LD로부터 출력된 광의 일부를 상기 제 1 FP LD로 전송하고, 상기 제 1 FP LD는 상기 탭 필터에 의해 전송된 광을 수신하여 파장 잠김된 광을 출력하고, 상기 제 2 FP LD는 상기 탭 필터에 의해 전송된 광을 수신하여 파장 잠김된 광을 출력한다.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 노이즈 피크의 주기는 6GHz 간격으로 나타났으며, 이는 10GHz 광통신을 위한 광원으로 적절한 수준이다.

또한, 전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 노이즈 피크 사이의 RIN 값은 130 dB/Hz 이하 값을 가지며, 이는 FP LD가 단독으로 사용된 것보다 노이즈 특성이 향상되었다.

또한, 전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 두 개의 FP LD와 탭 필터를 이용하여 광대역 광을 생성할 수 있으므로, 구조가 간편하며 경제성이 뛰어나다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 광원을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 광원을 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제 1 FP LD 및 제 2 FP LD의 광 파워 스펙트럼을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 광원으로부터 출력된 시드 광의 파워 스펙트럼을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 광원으로부터 출력된 시드 광의 RIN 스펙트럼을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 WDM PON 광원을 도시한 블록도이다.

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 위해서 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.

본 발명의 일실시예에 따른 광대역 광원(Broadband light source)은 상호 주입을 이용하여 광대역 광(Broad-band light)을 생성한 것으로서, 생성된 시드 광의 발진 대역폭이 단일 FP LD를 이용한 것보다 상대적으로 넓다는 특징이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 광원을 도시한 구성도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 광대역 광원(100)은 도 1에서 나타낸 바와 같이, 제 1 FP LD(120), 제 2 FP LD(140), 탭 필터(tab filter)(160), 제 1 출력단(180) 및 제 2 출력단(190)을 포함한다.

제 1 FP LD(120)와 제 2 FP LD(140)는 페브리 페롯 레이저 다이오드(Fabry Perot laser diode)로서 각각 바이어스 전류에 의해 발진되어 광을 출력한다. 또한 제 1 FP LD(120) 및 제 2 FP LD(140)는 광을 수신하고, 수신된 광신호의 파장에 기초하여 주입 잠금 작용을 할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 제 1 FP LD(120)와 제 2 FP LD(140)는 서로 마주 보도록 일렬로 정렬되며, 제 1 FP LD(120)와 제 2 FP LD(140) 사이에는 탭 필터(160)가 배치된다. 즉, 제 1 FP LD(120), 탭 필터(160) 및 제 2 FP LD(140)는 일렬로 동일 선상에 배치된다. 다만, 여기서 동일 선상의 의미는 미리 정해진 오차 범위 내를 포함한다. 예컨대, 제 1 FP LD(120) 또는 제 2 FP LD(140)로부터 출력된 광은 탭 필터(160)에 의해 소정 가량 굴절될 수 있으므로, 이와 같은 오차에도 불구하고 실질적으로 동일 선상에 있는 것으로 간주한다.

제 1 FP LD(120)로부터 출력된 광은 탭 필터(160)를 통과하여 제 2 FP LD(140)로 주입되고, 제 2 FP LD(140)로부터 출력된 광은 다시 탭 필터(160)를 통과하여 제 1 FP LD(120)로 주입된다. 제 1 FP LD(120)는 탭 필터(160)에 의해 전송된 광을 수신하여 파장 잠김된 광을 출력하고, 제 2 FP LD(140)는 탭 필터(160)에 의해 전송된 광을 수신하여 파장 잠김된 광을 출력한다. 이와 같이, 제 1 FP LD(120)와 제 2 FP LD(140)는 상호 주입을 통해 광대역 광(broadband light)을 생성한다.

한편, 탭 필터(160)는 탭 필터(160)로 수신된 광의 일부는 통과시키되, 나머지는 다른 방향으로 반사시킨다. 구체적으로 제 1 FP LD(120)로부터 출력된 광의 일부는 제 2 FP LD(140) 방향으로 통과시키되, 나머지는 제 1 출력단(180) 방향으로 반사시킨다. 또한, 제 2 FP LD(140)로부터 출력된 광의 일부는 제 1 FP LD(120) 방향으로 통과시키되, 나머지는 제 2 출력단(190) 방향으로 반사시킨다. 상호 주입에 의해 생성된 광대역 광은 이와 같이 탭 필터(160)에 의해 반사되어 광대역 광원(100) 외부로 출력될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 탭 필터(160)는 50:50 필터일 수 있으며, 이 경우, 통과시키는 광의 비율과 반사시키는 광의 비율이 같다.

제 1 FP LD(120)로부터 출력된 광의 일부는 탭 필터(160)에 의해 반사되어 제 1 출력단(180)으로 전송되고, 제 2 FP LD(140)로부터 출력된 광의 일부는 탭 필터(160)에 의해 반사되어 제 2 출력단(190)으로 전송된다. 제 1 출력단(180), 탭 필터(160) 및 제 2 출력단(190)은 일렬로 동일 선상에 배치될 수 있다. 다만, 여기서 동일 선상의 의미는 미리 정해진 오차 범위 내를 포함한다. 예컨대, 제 1 FP LD(120) 또는 제 2 FP LD(140)로부터 출력된 광은 탭 필터(160)에 의해 소정 가량 굴절될 수 있으므로, 이와 같은 오차에도 불구하고 실질적으로 동일 선상에 있는 것으로 간주한다.

제 1 출력단(180) 및 제 2 출력단(190)을 통해 출력되는 광대역 광은 서큘레이터, 대역 통과 필터, 도파로 격자 라우터 등을 거쳐 WDM PON 광원으로 사용될 수 있다. 이와 관련해서는 추후, 도 6을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

제 1 FP LD(120) 및 제 2 FP LD(140)는 각각 TO-CAN으로 패키지될 수 있다. 패키지된 제 1 FP LD(120) 및 제 2 FP LD(140)는 각각 스템(stem)(122, 142), 금속 마운트(124, 144), 양방향 반도체 소자(126, 146) 등을 포함할 수 있다.

스템(122, 142)은 TO-CAN 패키지를 구성하는 부품으로써 그 상면과 하면을 관통하는 관통홀(미도시)을 구비한다. 관통홀은 원형이나 타원형 등의 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 스템(122, 142)의 상면은 하기에서 설명되는 초점 거리의 기준 면이 된다.

금속 마운트(124, 144)는 내구성 및 열전도율이 우수한 금속 또는 합금으로 이루어지며, 스템(122, 142)의 상면에 장착된다. 금속 마운트(124, 144)의 일면 상에는 고주파 신호 등의 전자신호를 광신호로 변환하여 출사하는 전광소자(Laser Diode)와, 전광소자의 동작을 모니터링하기 위한 모니터 광전소자(Monitor Photodetector), 및 광신호를 수신하고 수신한 광신호를 전자신호로 변환하는 광전소자(Photodetector)가 장착된다. 예컨대, 전광소자, 모니터 광전소자 및 광전소자는 단일 접적된 양방향 반도체 소자(126, 146)를 이용할 수도 있다.

또한, 제 1 FP LD(120)와 제 2 FP LD(140)는 각각 출력되는 광의 집광을 위해 전면에 제 1 렌즈(128) 및 제 2 렌즈(148)를 포함할 수 있다. 제 1 렌즈(128) 및 제 2 렌즈(148)는 비구면 렌즈(aspheric lens)일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 제 1 렌즈(128) 및 제 2 렌즈(148)의 초점 거리(focal length)는 7mm 내지 9mm일 수 있다. 여기서 초점 거리는 각 FP LD의 스템의 상면에서부터 집광되는 점까지의 거리이며, 특히, 본 발명의 일실시예에 따른 제 1 렌즈(128) 및 제 2 렌즈(148) 중 적어도 하나의 초점 거리는 7.5mm 또는 8.6mm일 수 있다.

렌즈는 초점 거리에 따라 커플링 효율이 달라진다. 구체적으로, 렌즈의 초점거리가 길어지면 커플링 효율이 증가하고, 렌즈의 초점거리가 감소하면 커플링 효율(coupling efficiency)이 감소한다. 만약 렌즈의 초점거리가 길어진다면, 상호 주입을 이용한 광대역 광원(100)의 공진주기는 길어지므로 RIN 공진 주파수가 낮아지나 커플링 효율이 증가하므로 노이즈 특성은 향상된다. 이와 반대로, 렌즈의 초점거리가 짧아진다면, RIN 공진 주파수는 높아지나 노이즈 특성은 나빠질 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 FP-LD는 초점 거리가 7mm 내지 9mm인 렌즈를 사용하므로, 10G 광통신을 위한 RIN 공진 주파수와 노이즈 특성을 모두 만족시킬 수 있다. 이와 관련해서는 도 3 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

또한, 제 1 FP LD(120) 및 제 2 FP LD(140)는 비반사 코팅된 것일 수 있다. 예를 들어 제 1 FP LD(120) 및 제 2 FP LD(140) 전면의 반사율은 0.1% 내외일 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 광원을 도시한 구성도이다.

광대역 광원(200)은 도 2에서 나타낸 바와 같이, 제 1 FP LD(220), 제 2 FP LD(240), 탭 필터(260), 제 1 출력단(280) 및 제 2 출력단(290)을 포함한다.

도 2를 참조하면, 제 1 FP LD(220), 탭 필터(260) 및 제 1 출력단(280)은 일렬로 동일 선상에 배치되고, 제 2 FP LD(240), 탭 필터(260) 및 제 2 출력단(290)은 일렬로 동일 선상에 배치된다. 다만, 여기서 동일 선상의 의미는 미리 정해진 오차 범위 내를 포함한다. 예컨대, 제 1 FP LD(220) 또는 제 2 FP LD(240)로부터 출력된 광은 탭 필터(260)에 의해 소정 가량 굴절될 수 있으므로, 이와 같은 오차에도 불구하고 실질적으로 동일 선상에 있는 것으로 간주한다. 제 1 FP LD(220)로부터 출력되는 광의 일부는 탭 필터(260)에 의해 반사되며, 제 2 FP LD(240)는 탭 필터(260)에 의해 반사된 광의 진행경로 상에 배치되어 반사된 광을 수신한다. 또한, 제 2 FP LD(240)로부터 출력된 광의 일부는 탭 필터(260)에 의해 반사되어 제 1 FP LD(220)로 주입된다.

또한, 제 1 FP LD(220)로부터 출력된 광의 일부는 탭 필터(260)를 통과하여 제 1 출력단(280)으로 전송되며, 제 2 FP LD(240)로부터 출력된 광의 일부는 탭 필터(260)를 통과하여 제 2 출력단(290)으로 전송된다.

본 실시예에서도 제 1 FP LD(220)와 제 2 FP LD(240)는 각각 출력되는 광의 집광을 위해 전면에 제 1 렌즈(228) 및 제 2 렌즈(248)를 포함할 수 있다. 또한, 제 1 렌즈(228) 및 제 2 렌즈(248)의 초점거리는 7mm 내지 9mm일 수 있으며, 특히 7.5mm 또는 8.6mm일 수 있다.

그 밖에 광대역 광원(200)의 각 소자의 구성 및 기능에 대해서는 도 1에서 설명한 것과 동일하므로, 중복되는 범위 내에서 설명을 생략한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제 1 FP LD 및 제 2 FP LD의 광 파워 스펙트럼을 도시하고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 광원으로부터 출력된 시드 광의 파워 스펙트럼을 도시한다. 또한, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 광원으로부터 출력된 시드 광의 RIN 스펙트럼을 도시한다.

도 3은 제 1 FP LD(120, 220) 및 제 2 FP LD(140, 240) 각각으로부터 출력된 광의 파장 별 파워 변화를 나타낸 것으로서, 제 1 FP LD(120, 220)의 바이어스 전류는 43.7mA이고, 제 2 FP LD(140, 240)의 바이어스 전류는 55.7mA 조건 하에서 실험하였다. 제 1 FP LD(120, 220)와 제 2 FP LD(140, 240)의 발진 주파수는 각각 75GHz이며, 모드 간격은 각각 0.6nm로 나타났다. 또한, 각 FP LD의 출력 광의 중심 파장은 약 1532nm 내지 1536nm로 나타났다.

참고로, 제 1 FP LD(120, 220)와 제 2 FP LD(140, 240)의 발진 주파수가 같으므로, 파장 디튜닝(wavelength detuning)은 0.0nm이다.

한편, 도 4는 제 1 FP LD(120, 220)와 제 2 FP LD(140, 240)의 상호 주입에 의해 출력된 광의 파장 별 파워 변화를 나타낸 것으로서, 동일하게 제 1 FP LD(120, 220)의 바이어스 전류는 43.7mA이고, 제 2 FP LD(140, 240)의 바이어스 전류는 55.7mA 조건 하에서 실험하였다. 실험 결과, 제 1 FP LD(120, 220)와 제 2 FP LD(140, 240)의 상호 주입에 의해 출력된 광의 중심 파장은 약 1582nm으로서 FP LD 각각의 출력 광의 중심 파장보다 긴 것으로 나타났다.

또한, 도 5는 제 1 FP LD(120, 220)와 제 2 FP LD(140, 240)의 상호주입에 의해 출력된 광의 RIN 스펙트럼을 나타낸 것으로서, 주파수에 따른 RIN 값의 변화를 도시한다. RIN 스펙트럼은 광의 노이즈 특성을 나타내기 위한 것으로서, OBPF(Optical Tunable Band Pass Filter)를 이용하여 스펙트럼 슬라이싱 후 측정하였다.

외부 공동 길이(external cavity length)에 의해 결정되는 노이즈 피크의 주기는 6GHz 간격으로 나타났으며, 이는 종래 상호주입 FP LD를 이용한 광대역 광의 특성보다 높은 주파수를 갖는 것으로 나타났다. 10G 광통신에 광원으로 사용되기 위해서는 노이즈 피크의 주기가 적어도 약 6GHz 내지 7GHz 범위를 가져야 하며, 본 발명에 따른 광대역 광원(100, 200)은 이를 만족한다.

또한, 노이즈 피크 사이의 RIN 값은 도 5에서 나타난 바와 같이 130 dB/Hz 이하로 나타났다. 이는 FP LD가 단독으로 사용된 것보다 노이즈 특성이 향상된 것으로서, 노이즈 특성이 뛰어난 DFB LD와 비슷한 수준으로 나타났다.

본 발명은 노이즈 피크의 주기와 노이즈 특성을 모두 만족시키는 10G 광통신용 광원을 생성하기 위해 최적의 패키지 구조를 가진다. 특히, 탭 필터(160, 260)를 사용하여 각 FP LD에서 출력되는 광을 분기하며, 7mm 내지 9mm의 초점 거리를 갖는 렌즈를 사용하여 광대역 광의 특성을 향상시킨다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 광원(100, 200)은 두 개의 FP LD와 하나의 탭 필터(160, 260)를 이용하여 광대역 광을 생성할 수 있으므로, 구조가 간편하며 경제성이 뛰어나다는 장점이 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 WDM PON 광원을 도시한 블록도이다.

WDM PON 광원(300)은 도 6에 도시된 바와 같이 광대역 광원(310), 서큘레이터(320), 대역 통과 필터(330), 도파로 격자 라우터(WGR)(340), N개의 FP LD(350), 편광기(360) 및 N개의 편광 제어기(365)를 포함한다.

광대역 광원(310)은 상호주입 FP LD를 이용하여 광대역 광을 출력하며, 상기에서 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하였다.

서큘레이터(320)는 광대역 광원(310)로부터 출력되는 광대역 광을 대역 통과 필터(Band Pass Fiter)(330)에 전송하고, 대역 통과 필터(330)로부터 전송되는 광을 편광기(360)로 출력한다.

대역 통과 필터(330)는 서큘레이터(320)에 연결되어 광대역 광의 스펙트럼을 1xN 도파로 격자 라우터(waveguide grating router)(340)의 FSR(Free Spectral Range) 내로 제한하고, 도파로 격자 라우터(340)는 대역 통과 필터(330)를 통과한 광을 스펙트럼 분할하여 N개의 FP LD(350)로 다중화한다. N개의 FP LD(350)는 도파로 격자 라우터(340)의 각 출력 단에 연결되어 도파로 격자 라우터(340)의 통과 대역과 동일한 파장의 신호 성분을 출력한다.

서큘레이터(320)의 출력단에 연결된 편광기(360)와 도파로 격자 라우터(340)와 N개의 FP LD(350) 사이에 연결된 편광 제어기(365)는 변조된 광신호의 소광비를 개선한다.

또한, 대역 통과 필터(330)는 도파로 격자 라우터(340)로 입력되는 광대역 광의 스펙트럼이 도파로 격자 라우터(340)의 FSR보다 넓은 경우, 도파로 격자의 각 출력 단자 별로 한 파장의 광만 출력 되도록 비간섭성 광 대역을 도파로 격자 라우터(340)의 FSR 이내로 제한하기 위해 사용되므로, 광대역 광이 도파로 격자 라우터(340)의 FSR 내로 대역폭이 제한되는 경우에는 사용하지 않을 수 있다.

넓은 스펙트럼을 가진 광대역 광이 광대역 광원(310)으로부터 출력되면, 서귤레이터를 거쳐 도파로 격자 라우터(340)에 전송된 후, 도파로 격자 라우터(340)의 출력 단자에 따라 스펙트럼 분할(spectrum splicing)된다. 따라서 서로 다른 중심 파장을 가진 좁은 대역의 광대역 광이 도파로 격자 라우터(340)의 각 출력 단자에 연결된 N개의 FP LD(350)로 입력된다.

광대역 광의 분할 광이 주입된 후, 각 FP LD(350)는 주입된 광과 동일한 파장, 즉 도파로 격자 라우터(340)의 통과 대역 중심 파장과 일치하는 파장의 광신호를 출력한다. 각 FP LD(350)의 출력들은 다시 도파로 격자 라우터(340)로 입력되어 다중화 된 후, 서큘레이터(320)를 거쳐 출력된다.

이 때 각 FP LD(350)의 출력은 도파로 격자 라우터(340)의 통과 대역을 조절하여 제어할 수 있으므로 도파로 격자 라우터(340)의 온도 등을 조절하면 일정한 채널 간격을 유지한 채 N개 광원의 출력 파장을 동시에 제어할 수 있다.

각 FP LD(350)에 인가되는 전류를 직접 변조하면, N개의 FP LD(350)의 출력을 독립적으로 제어할 수 있으므로 서로 다른 파장을 가진 변조된 광신호를 생성할 수 있다. 또, 각 FP LD(350)들에 하나씩 결합된 N개의 편광 제어기(365)와 서큘레이터(320) 출력단에 연결된 편광기(360)를 이용하여 변조된 광의 소광비를 개선할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 광대역 광원 120: 제 1 FP LD
122: 스템 124: 금속 마운트
126: 양방향 반도체 소자 128: 제 1 렌즈
140: 제 2 FP LD 142: 스템
144: 금속 마운트 146: 양방향 반도체 소자
148: 제 2 렌즈 160: 탭 필터
180: 제 1 출력단 190: 제 2 출력단
200: 광대역 광원 220: 제 1 FP LD
222: 스템 224: 금속 마운트
226: 양방향 반도체 소자 228: 제 1 렌즈
240: 제 2 FP LD 242: 스템
244: 금속 마운트 246: 양방향 반도체 소자
248: 제 2 렌즈 260: 탭 필터
280: 제 1 출력단 290: 제 2 출력단
300: WDM PON 광원 310: 광대역 광원
320: 서큘레이터 330: 대역 통과 필터
340: 도파로 격자 라우터 350: FP LD
360: 편광기 365: 편광 제어기

Claims

상호주입 FP LD를 이용한 광대역 광원(broadband light source)에 있어서,
기정의된 모드 간격(mode spacing)을 가진 광을 각각 출력하는 제 1 FP LD(fabry-perot laser diode)와 제 2 FP LD 및
상기 제 1 FP LD로부터 출력된 광 및 상기 제 2 FP LD로부터 출력된 광의 일부를 통과 또는 반사시키는 탭 필터를 포함하되,
상기 탭 필터는 상기 제 1 FP LD로부터 출력된 광의 일부를 상기 제 2 FP LD로 전송하고, 상기 제 2 FP LD로부터 출력된 광의 일부를 상기 제 1 FP LD로 전송하고,
상기 제 1 FP LD는 상기 탭 필터에 의해 전송된 광을 수신하여 파장 잠김된 광을 출력하고,
상기 제 2 FP LD는 상기 탭 필터에 의해 전송된 광을 수신하여 파장 잠김된 광을 출력하는 광대역 광원.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 FP LD는 초점 거리(focal length)가 7mm 내지 9mm인 제 1 렌즈를 포함하고,
상기 제 2 FP LD는 초점 거리가 7mm 내지 9mm인 제 2 렌즈를 포함하는 광대역 광원.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 렌즈 및 상기 제 2 렌즈 중 적어도 하나의 초점 거리는 7.5mm인 광대역 광원.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 렌즈 및 상기 제 2 렌즈 중 적어도 하나의 초점 거리는 8.6mm인 광대역 광원.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 FP LD 및 상기 제 2 FP LD 중 적어도 하나는 비반사 코팅된 것인 광대역 광원.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 FP LD에 인가되는 바이어스 전류는 40mA 내지 45mA인 광대역 광원.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 FP LD에 인가되는 바이어스 전류는 53mA 내지 58mA인 광대역 광원.
제 1 항에 있어서,
상기 기정의된 모드 간격은 0.6nm인 광대역 광원.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 FP LD는 상기 제 2 FP LD로부터 출력되고 상기 탭 필터를 통과한 광을 수신하도록 배치되고,
상기 제 2 FP LD는 상기 제 1 FP LD로부터 출력되고 상기 탭 필터를 통과한 광을 수신하도록 배치된 광대역 광원.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 FP LD는 상기 제 1 FP LD로부터 출력되고 상기 탭 필터에 의해 반사된 광을 수신하도록 배치되고,
상기 제 1 FP LD 는 상기 제 2 FP LD 로부터 출력되고 상기 탭 필터에 의해 반사된 광을 수신하도록 배치된 광대역 광원.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 FP LD로부터 출력된 광의 일부를 상기 탭 필터로부터 수신하여 상기 광대역 광원의 외부로 출력하는 제 1 출력단 및
상기 제 2 FP LD로부터 출력된 광의 일부를 상기 탭 필터로부터 수신하여 상기 광대역 광원의 외부로 출력하는 제 2 출력단을 더 포함하는 광대역 광원.
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 FP LD, 상기 탭 필터 및 상기 제 2 FP LD는 미리 정해진 오차 범위 내에서 동일 선상에 배치되고,
상기 제 1 출력단, 상기 탭 필터 및 상기 제 2 출력단은 미리 정해진 오차 범위 내에서 동일 선상에 배치되는 광대역 광원.
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 FP LD, 상기 탭 필터 및 상기 제 1 출력단은 미리 정해진 오차 범위 내에서 동일 선상에 배치되고,
상기 제 2 FP LD, 상기 탭 필터 및 상기 제 2 출력단은 미리 정해진 오차 범위 내에서 동일 선상에 배치되는 광대역 광원.
WDM PON 광원에 있어서,
청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 기재된 광대역 광원,
상기 광대역 광원으로부터 광대역 광을 수신하는 서큘레이터,
상기 서큘레이터로부터 수신한 상기 광대역 광 중 기설정된 파장 대역의 광을 통과시키는 대역 통과 필터,
상기 대역 통과 필터로부터 수신한 상기 기설정된 파장 대역의 광을 N개로 스펙트럼 분할하는 도파로 격자 라우터 및
상기 도파로 격자 라우터의 각 출력단에 연결된 복수의 FP LD를 포함하되,
상기 FP LD 각각은 상기 스펙트럼 분할된 광 중 어느 하나를 수신하여 파장 잠김된 광을 출력하고,
상기 도파로 격자 라우터는 상기 파장 잠김된 광을 다중화하여 파장 다중화된 광을 출력하는 WDM PON 광원.