KR20150012131A - 다중 모드 광섬유 기반 광송수신 장치 - Google Patents

다중 모드 광섬유 기반 광송수신 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20150012131A
KR20150012131A KR1020130087584A KR20130087584A KR20150012131A KR 20150012131 A KR20150012131 A KR 20150012131A KR 1020130087584 A KR1020130087584 A KR 1020130087584A KR 20130087584 A KR20130087584 A KR 20130087584A KR 20150012131 A KR20150012131 A KR 20150012131A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mode
optical fiber
optical
signal
light
Prior art date
Application number
KR1020130087584A
Other languages
English (en)
Inventor
정환석
장순혁
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020130087584A priority Critical patent/KR20150012131A/ko
Priority to US14/250,029 priority patent/US9264171B2/en
Publication of KR20150012131A publication Critical patent/KR20150012131A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/04—Mode multiplex systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2581—Multimode transmission
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/516—Details of coding or modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

본 발명은 광송신 장치로 특정한 파장을 갖는 단일 모드의 광을 생성하는 송신 광원과, 상기 송신 광원에서 생성되는 광을 분할하는 파워 커플러와, 각각 상이한 데이터를 가지는 전기 신호를 상기 파워 커플러에 의해 분할된 광에 의해 광신호로 변환하는 하나 이상의 변조부들과, 상기 하나 이상의 변조부들에 의해 변환된 광신호를 서로 다른 모드로 변환하여 광섬유로 전송하는 모드 다중화부를 포함한다.

Description

다중 모드 광섬유 기반 광송수신 장치{Optical transmitter, receiver, and transmission system based on multi-mode fiber}
본 발명은 광통신 시스템에 관한 것으로, 특히 광섬유 모드별로 서로 다른 신호를 전송하는 다중 모드 광섬유 기반 광송수신 장치 및 방법에 관한 것이다.
광통신에 사용되는 광섬유는 크게 단일모드 광섬유와 멀티모드 광섬유로 구분된다. 광섬유의 단면을 보면 크게 빛이 전파되는 코어(core)와 코어를 둘러싸고 있는 클래딩(cladding)으로 구성되어 있다. 코어의 굴절율이 클래딩의 굴절율보다 크기 때문에, 빛은 광섬유 내에서 전반사가 이루어져 전파된다.
광섬유는 전파되는 빛의 파장과 코어 직경 등에 따라 광섬유가 수용할 수 있는 빛의 모양, 즉 모드가 결정된다. 종래의 광통신에 사용되는 광섬유의 코어의 직경은 단일 모드일 경우에는
Figure pat00001
이며, 다중 모드일 경우에는
Figure pat00002
정도이다. 즉, 광섬유 코어의 직경이 클수록 더 많은 모드가 발생한다.
코어의 크기와 굴절율의 분포 등의 설계에 따라 광섬유를 진행할 수 있는 모드의 개수를 조절할 수 있으며, 이렇게 수 개의 모드가 진행할 수 있도록 설계된 광섬유를 다중 모드 광섬유, 또는 퓨모드 광섬유(Few-Mode Fiber: FMF)라고 한다.
종래에는 단일모드 광섬유의 경우 해당하는 단일 모드를 생성하는 레이저를 사용하여 데이터를 변조한 후 전송하였으며, 멀티 모드 광섬유의 경우 모든 고차모드를 생성하는 레이저를 사용하여 데이터를 변조하여 전송하였다. 그런데, 멀티 모드의 경우, 모드 간의 간섭이 커서 채널당 10Gb/s급 신호의 경우 전송 거리가 수백 미터 이내로 짧아지는 문제가 있었다.
본 발명은 각 모드별로 서로 다른 신호를 변조하여 전송하여, 모드 수만큼 전송 용량을 증가시킬 수 있는 다중 모드 광섬유 기반 광송수신 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 광송신 장치로 특정한 파장을 갖는 단일 모드의 광을 생성하는 송신 광원과, 상기 송신 광원에서 생성되는 광을 분할하는 파워 커플러와, 각각 상이한 데이터를 가지는 전기 신호를 상기 파워 커플러에 의해 분할된 광에 의해 광신호로 변환하는 하나 이상의 변조부들과, 상기 하나 이상의 변조부들에 의해 변환된 광신호를 서로 다른 모드로 변환하여 광섬유로 전송하는 모드 다중화부를 포함한다.
본 발명은 광수신 장치로, 광섬유를 통해 전송되는 다중 모드의 혼합 광신호를 단일 모드의 광신호로 분리하는 모드 역다중화부와, 송신 광원과 동일한 파장의 광을 생성하는 수신 광원과, 상기 수신 광원에서 생성된 광을 분할하는 파워 커플러와, 상기 모드 역다중화부에서 분리된 단일 모드의 광신호와 상기 파워 커플러에 의해 분할된 광을 믹싱하여 기저 대역 신호를 생성하고, 생성된 기저 대역 신호를 전기 신호로 복원하는 하나 이상의 복조부들과, 상기 전기신호를 변환하여 디지털 데이터를 복원하는 디지털 신호 처리부를 포함한다.
본 발명은 광수신 장치로, 광섬유를 통해 전송되는 다중 모드의 혼합 광신호를 단일 모드의 광신호로 분리하는 모드 역다중화부와, 상기 모드 역다중화부를 통해 분리된 송신 광원의 광을 분할하는 파워 커플러와, 상기 모드 역다중화부에서 분리된 단일 모드의 광신호와 상기 파워 커플러에 의해 분할된 광을 믹싱하여 기저 대역 신호를 생성하고, 생성된 기저 대역 신호를 전기 신호로 복원하는 하나 이상의 복조부들과, 상기 전기신호를 변환하여 디지털 데이터를 복원하는 디지털 신호 처리부를 포함한다.
본 발명은 광송신 장치에서의 다중 모드 광섬유 기반 광송신 방법으로, 특정한 파장을 갖는 단일 모드의 광을 분할하는 단계와, 각각 상이한 데이터를 가지는 하나 이상의 전기 신호를 상기 분할된 광에 의해 하나 이상의 광신호로 변조하는 단계와, 상기 하나 이상의 변조된 광신호를 서로 다른 모드로 변환하여 광섬유로 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명은 광수신 장치에서의 다중 모드 광섬유 기반 광수신 방법으로, 광섬유를 통해 전송되는 다중 모드의 혼합 광신호를 단일 모드의 광신호로 분리하는 단계와, 송신 광원과 동일한 파장의 광을 분할하는 단계와, 상기 분리된 단일 모드의 광신호와 상기 분할된 광을 믹싱하여 기저 대역 신호를 생성하고, 생성된 기저 대역 신호를 전기 신호로 복원하는 단계와, 상기 전기신호를 변환하여 디지털 데이터를 복원하는 단계를 포함한다.
본 발명에서는 서로 다른 모드별로 서로 다른 신호를 변조하여 전송하는 모드 다중화 기술을 실현하여, 대용량의 데이터를 효율적으로 전송할 수 있다.
도 1은 일반적인 스텝형(step-index) 광섬유에서 진행할 수 있는 전송 모드를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 모드 기반 광전송 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다중 모드 기반 광전송 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모드 다중화부의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 모드 다중화부의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 모드 다중화부의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 7을 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 모드 광섬유 기반 광송신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 모드 광섬유 기반 광수신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시 예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
명세서 전반에 걸쳐 사용되는 용어들은 본 발명 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 사용자 또는 운용자의 의도, 관례 등에 따라 충분히 변형될 수 있는 사항이므로, 이 용어들의 정의는 본 발명의 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 일반적인 스텝형(step-index) 광섬유에서 진행할 수 있는 전송 모드를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 코어와 클래딩의 굴절율 차이가 일정한 경우, 코어의 크기를 증가시킴에 따라, 좌측에 도시된 모드부터 차례로 광섬유를 진행할 수 있게 된다. LP01 모드는 코어가 작아도 반드시 존재하는 모드이다. 이러한 LP01 모드만 진행할 수 있도록 설계된 광섬유를 단일 모드 광섬유(single mode fiber, SMF)라고 한다. 코어의 크기가 증가함에 따라, LP01모드와 함께 LP11a, LP11b의 두 모드가 진행될 수 있다. LP11a, LP11b 모드는 전파 상수(propagation constant)가 동일하여, 디제너레이트(degenerate)된 모드들이다. 코어를 크기가 더 증가함에 따라, LP21a, LP21b, LP02의 세 개의 모드가 더 진행할 수 있다. 이 세 모드도 디제너레이트(degenerate)되어 있다.
전술한 바와 같이 코어의 크기와 굴절율의 분포 등의 설계에 따라 광섬유를 진행할 수 있는 모드의 개수를 조절할 수 있다. 종래에는 단일모드 광섬유의 경우 LP01 모드를 생성하는 레이저를 사용하여 데이터를 변조한 후 전송하였으며, 멀티모드 광섬유의 경우 LP01, LP11a, LP11b를 비롯하여 모든 고차모드를 생성하는 레이저를 사용하여 데이터를 변조하여 전송하였다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 모드 기반 광전송 시스템의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 다중 모드 기반 광전송 시스템은 광송신 장치(100) 및 광수신 장치(200)가 퓨모드 광섬유(Few Mode Fiber)(10)를 통해 데이터를 송수신한다.
광송신 장치(100)는 송신 광원(110), 파워 커플러(120), 하나 이상의 변조부들(131, 132, 133) 및 모드 다중화부(140)를 포함한다.
송신 광원(110)은 특정한 파장을 갖는 단일 모드의 광을 생성하는 광원으로, 도 1에 도시된 LP01를 생성한다.
파워 커플러(120)는 송신 광원(110)에서 생성되는 광을 분할한다. 이때, 광은 퓨모드 광섬유(10)가 수용할 수 있는 모드의 수만큼 분할되어, 변조부들(131, 132, 133)에 인가된다. 도 2에서는 3개의 모드를 사용하는 경우를 가정하였으나, 모드의 수는 변경 가능하다.
변조부들(131, 132, 133)은 각각 상이한 데이터를 가지는 전기 신호를 파워 커플러(120)에 의해 분할된 광에 의해 광신호로 변환한다. 여기서, 변조 방식으로는 NRZ, QPSK 및 QAM를 포함하는 다양한 방식이 사용될 수 있다. 여기서, 변조부들(131, 132, 133)의 갯수는 광섬유가 수용할 수 있는 모드의 수일 수 있다.
모드 다중화부(140)는 변조부들(131, 132, 133)에 의해 광신호로 변환된 신호를 서로 다른 모드로 변환하여 광섬유(10)에 입력시킨다. 예컨대, 도 1 및 도 2를 참조하면, 변조부 1(131)에 연결된 신호는 LP01, 변조부 2(132)에 연결된 신호는 LP11a, 변조부 3(133)에 연결된 신호는 LP11b 로 변환되고, 합쳐진 후 퓨모드 광섬유(few mode fiber :FMF)(10)를 통해 전송된다. 모드 다중화부(140)에 대해서는 하기에서 도 4 내지 도 6을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.
다시 도 2를 참조하면, 광수신 장치(200)는 모드 역다중화부(210), 수신 광원(220), 파워 커플러(230), 하나 이상의 복조부(241, 242, 243) 및 디지털 신호 처리부(250)를 포함한다.
모드 역다중화부(210)는 퓨모드 광섬유(10)를 통해 전송되는 다중 모드의 혼합 광신호를 단일 모드의 광신호로 분리한다. 즉, LP01, LP11a , LP11b 가 혼합된 신호를 다시 LP01 단일 모드로 분리시켜 출력한다.
수신 광원(220)은 송신 광원과 동일한 파장의 광을 생성하여 출력한다.
파워 커플러(230)는 수신 광원(220)에서 생성된 광을 복조부(241, 242, 243)의 수만큼 분할한다.
하나 이상의 복조부들(241, 242, 243)은 모드 역다중화부(210)에서 분리된 단일 모드의 광신호와 파워 커플러(230)에 의해 분할된 광을 믹싱하여 기저 대역 신호를 생성하고, 생성된 기저 대역 신호를 전기 신호로 복원한다.
디지털 신호 처리부(250)는 하나 이상의 하나 이상의 복조부들(241, 242, 243)로부터 출력된 전기신호를 변환하여 디지털 데이터를 복원한다. 또한, 디지털 신호 처리부(250)는 전기 신호를 디지털 신호로 변환한 후, 신호의 위상과 주파수 옵셋을 보상하고, 편광 분리, 색분산 보상하여 디지털 데이터를 복원한다. 또한, 퓨모드 광섬유(10)를 통해 신호가 전송될 때, 서로 다른 모드들간의 간섭이 발생되어 모드간 누화(crosstalk)가 발생될 수 있는데, 디지털 신호 처리부(250)는 모드간 누화(crosstalk)를 제거한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다중 모드 기반 광전송 시스템의 구성도이다.
도 3에 도시된 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다중 모드 기반 광전송 시스템의 구성 및 동작은 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 모드 기반 광전송 시스템의 구성 및 동작과 유사하므로, 상이한 동작 및 구성에 대해서만 상세히 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 변조부들(331, 332)의 갯수는 퓨모드 광섬유(10)가 수용할 수 있는 모드 수에서 1을 뺀 수와 같다. 즉, 도 2에 도시된 변조부들(131, 132, 133)의 수보다 하나 작다.
따라서, 모드 다중화부(350)는 파워 커플러(320)와 직접 전송(340)된 분할된 송신 광 및 변조부들(331, 332)에 의해 변환된 하나 이상의 광신호를 입력받아 퓨모드 광섬유(10)로 전송한다. 즉, 본 발명의 다른 실시 예에서는, 퓨모드 광섬유(10)가 수용할 수 있는 모드들 중 한 개의 모드를 사용하여 송신 광원(310)의 출력을 데이터와 같이 전송한다. 예컨대, 퓨모드 광섬유(10)가 3개의 모드를 수용할 수 있다면, 2개의 모드는 데이터를 전송하고 1개의 모드는 송신 광원(310)에서 출력된 광을 그대로 전송한다.
따라서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광수신 장치(400)에는 도 2에 도시된 바와 같은 별도의 수신 광원(220)이 필요없다. 즉, 파워 커플러(420)는 모드 역다중화부(410)를 통해 분리된 송신 광원(310)의 광을 분할하고, 복조부들(431, 432)의 갯수는 퓨모드 광섬유(10)가 수용할 수 있는 모드 수에서 1을 뺀 수와 같을 수 있다. 이를 통해, 송신 광원과 수신 광원 간에 발생하는 주파수 옵셋 보상이 필요하지 않아 광수신 장치(400) 구조가 간단해질 수 있다.
다음으로 모드 다중화부 또는 역다중화부의 다양한 실시 예들을 도 4 내지 도 6을 참조하여 살펴보기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모드 다중화부 또는 모드 역다중화부의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 모드 다중화부는 다중화할 모드의 수와 동일한 갯수의 코어들의 가지는 멀티코어 광섬유로 이루어질 수 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이 3개의 모드를 다중화할 경우, 멀티코어 광섬유의 코어의 수는 3개일 수 있다. 여기서, 퓨모드 광섬유는 LP01, LP11a, LP11b의 세 개의 모드만 진행할 수 있는 것으로 가정하였다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 멀티코어들 간의 간격이 입력단에서 출력단으로 진행하면서 좁아지는 형태의 구조일 수 있다. 따라서, 멀티코어 광섬유의 입력측에서는 코어들 간의 간격이 커서 코어들 간 신호의 간섭이 발생하지 않는다. 단일 모드를 가지는 광신호가 입력단에 인가된 후, 멀티코어 광섬유를 따라 진행하면서 코어들 간의 간격이 좁아져 출력단에서는 정삼각형 형태로 서로 근접한 세 개의 코어가 발생한다. 따라서, 출력단에서는 코어들 간 신호의 간섭이 발생하게 되며, 이때 발생되는 모드는 퓨모드 광섬유의 LP01, LP11a, LP11b 모드와 매우 흡사하다. 즉, 세 개의 광신호를 각각의 1개의 광섬유에 입력하면, 출력은 LP01, LP11a, LP11b 모드의 선형 조합(linear combination)이 된다.
반대로, 모드 역다중화부는 다중화된 모드의 수와 동일한 갯수의 코어들 간의 간격이 입력단에서 출력단으로 진행하면서 넓어지는 멀티코어 광섬유로 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 모드 다중화부 또는 모드 역다중화부의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따라 모드 다중화부는 멀티코어 광섬유(510)와 웨이브가이드(waveguide)(520)로 구성된다.
멀티코어 광섬유(510)에서는 다중화할 모드의 수와 동일한 갯수의 코어들이 평행하게 진행한다. 웨이브가이드(520)는 멀티코어 광섬유(510)와 광섬유 사이를 연결하되, 다중화할 모드의 수와 동일한 갯수의 코어들이 입력단에서 출력단으로 진행하면서 좁아진다. 웨이브가이드는 레이저 등을 이용하여 유리(glass)나 크리스탈(crystal) 내부에 부분적으로 굴절율을 변화시켜 3차원 구조로 생성된다.
반대로, 모드 역다중화부는 다중화된 모드의 수와 동일한 갯수의 코어들 간의 간격이 평행하게 진행하는 멀티코어 광섬유와, 상기 광섬유와 상기 멀티코어 광섬유의 사이를 연결하되, 다중화된 모드의 수와 동일한 갯수의 코어들 간의 간격이 입력단에서 출력단으로 진행하면서 넓어지는 웨이브가이드로 구성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 모드 다중화부의 내부 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 모드 다중화부는 다중화할 모드의 수와 동일한 갯수의 코어들이 입력단에서 출력단으로 진행하면서 좁아지는 웨이브가이드로 구성될 수 있다.
반대로, 모드 역다중화부는 다중화된 모드의 수와 동일한 갯수의 코어들 간의 간격이 입력단에서 출력단으로 진행하면서 넓어지는 웨이브가이드로 구성될 수 있다.
도 7을 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 모드 광섬유 기반 광송신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 광송신 장치는 710 단계에서 특정한 파장을 갖는 단일 모드의 광을 분할한다. 예컨대, 도 1에 도시된 LP01의 단일 모드의 광이 퓨모드 광섬유가 수용할 수 있는 모드의 수만큼 분할된다. 광송신 장치는 720 단계에서 각각 상이한 데이터를 가지는 하나 이상의 전기 신호를 상기 분할된 광에 의해 하나 이상의 광신호로 변조한다. 여기서, 변조 방식으로는 NRZ, QPSK 및 QAM를 포함하는 다양한 방식이 사용될 수 있다. 광송신 장치는 730 단계에서 하나 이상의 변조된 광신호를 서로 다른 모드로 변환하여 광섬유로 전송한다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 광송신 장치는 730 단계에서 분할된 송신 광 및 상기 변조된 하나 이상의 광신호를 다중 모드로 변환하여 광섬유로 전송할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 모드 광섬유 기반 광수신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 광수신 장치는 810 단계에서 광섬유를 통해 전송되는 다중 모드의 혼합 광신호를 단일 모드의 광신호로 분리한다. 즉, LP01, LP11a , LP11b 가 혼합된 신호를 다시 LP01 단일 모드로 분리한다. 이때, 본 발명의 다른 실시 예에 따라 상기 분리된 광섬유를 통해 전송되는 다중 모드의 혼합 광신호 중에서 송신 광원의 광을 분리해낼 수도 있다. 광수신 장치는 820 단계에서 송신 광원과 동일한 파장의 광을 분할한다. 이때, 일 실시 예에 따라 광수신 장치에 구비된 수신 광원의 광을 분할할 수도 있고, 다른 실시 예에 따라 상기 분리된 송신 광원의 광을 분할할 수도 있다. 광수신 장치는 830 단계에서 분리된 단일 모드의 광신호와 상기 분할된 광을 믹싱하여 기저 대역 신호를 생성하고, 생성된 기저 대역 신호를 전기 신호로 복원하고, 840 단계에서 전기신호를 변환하여 디지털 데이터를 복원한다. 또한, 광수신 장치는 전기 신호를 디지털 신호로 변환한 후, 신호의 위상과 주파수 옵셋을 보상하고, 편광 분리, 색분산 보상하여 디지털 데이터를 복원한다. 또한, 퓨모드 광섬유를 통해 신호가 전송될 때, 서로 다른 모드들간의 간섭이 발생되어 모드간 누화(crosstalk)가 발생될 수 있는데, 광수신 장치는 모드간 누화(crosstalk)를 제거한다.

Claims (20)

  1. 특정한 파장을 갖는 단일 모드의 광을 생성하는 송신 광원과,
    상기 송신 광원에서 생성되는 광을 분할하는 파워 커플러와,
    각각 상이한 데이터를 가지는 전기 신호를 상기 파워 커플러에 의해 분할된 광에 의해 광신호로 변환하는 하나 이상의 변조부들과,
    상기 하나 이상의 변조부들에 의해 변환된 광신호를 서로 다른 모드로 변환하여 광섬유로 전송하는 모드 다중화부를 포함함을 특징으로 하는 광송신 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 변조부들의 갯수는
    상기 광섬유가 수용할 수 있는 모드 수인 것을 특징으로 하는 광송신 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 변조부들의 갯수는
    상기 광섬유가 수용할 수 있는 모드 수에서 1을 뺀 수이고,
    상기 모드 다중화부는
    상기 파워 커플러에 의해 분할된 송신 광 및 상기 변조부들에 의해 변환된 하나 이상의 광신호를 입력받아 상기 광섬유로 전송함을 특징으로 하는 광송신 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 변조부들은
    NRZ, QPSK 및 QAM 중 하나의 변조 방식을 사용함을 특징으로 하는 광송신 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 광섬유는
    퓨모드 광섬유(few mode fiber :FMF)임을 특징으로 하는 광송신 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 모드 다중화부는
    다중화할 모드의 수와 동일한 갯수의 코어들 간의 간격이 입력단에서 출력단으로 진행하면서 좁아지는 멀티코어 광섬유임을 특징으로 하는 광송신 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 모드 다중화부는
    다중화할 모드의 수와 동일한 갯수의 코어들이 평행하게 진행하는 멀티코어 광섬유와,
    상기 멀티코어 광섬유와 상기 광섬유 사이를 연결하되, 다중화할 모드의 수와 동일한 갯수의 코어들이 입력단에서 출력단으로 진행하면서 좁아지는 웨이브가이드로 구성됨을 특징으로 하는 광송신 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 모드 다중화부는
    다중화할 모드의 수와 동일한 갯수의 코어들이 입력단에서 출력단으로 진행하면서 좁아지는 웨이브가이드로 구성됨을 특징으로 하는 광송신 장치.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 상기 웨이브가이드(waveguide)는
    레이저를 이용하여 유리(glass)나 크리스탈(crystal) 내부에 부분적으로 굴절율을 변화시켜 3차원 구조로 생성됨을 특징으로 하는 광송신 장치.
  10. 광섬유를 통해 전송되는 다중 모드의 혼합 광신호를 단일 모드의 광신호로 분리하는 모드 역다중화부와,
    송신 광원과 동일한 파장의 광을 생성하는 수신 광원과,
    상기 수신 광원에서 생성된 광을 분할하는 파워 커플러와,
    상기 모드 역다중화부에서 분리된 단일 모드의 광신호와 상기 파워 커플러에 의해 분할된 광을 믹싱하여 기저 대역 신호를 생성하고, 생성된 기저 대역 신호를 전기 신호로 복원하는 하나 이상의 복조부들과,
    상기 전기신호를 변환하여 디지털 데이터를 복원하는 디지털 신호 처리부를 포함함을 특징으로 하는 광수신 장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리부는
    서로 다른 모드들 간의 간섭에 의한 모드간 누화(crosstalk)를 제거함을 특징으로 하는 광수신 장치.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 모드 역다중화부는
    다중화된 모드의 수와 동일한 갯수의 코어들 간의 간격이 입력단에서 출력단으로 진행하면서 넓어지는 멀티코어 광섬유임을 특징으로 하는 광수신 장치.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 모드 역다중화부는
    다중화된 모드의 수와 동일한 갯수의 코어들 간의 간격이 평행하게 진행하는 멀티코어 광섬유와,
    상기 광섬유와 상기 멀티코어 광섬유의 사이를 연결하되, 다중화된 모드의 수와 동일한 갯수의 코어들 간의 간격이 입력단에서 출력단으로 진행하면서 넓어지는 웨이브가이드로 구성됨을 특징으로 하는 광수신 장치.
  14. 제 10항에 있어서, 상기 모드 역다중화부는
    다중화된 모드의 수와 동일한 갯수의 코어들 간의 간격이 입력단에서 출력단으로 진행하면서 넓어지는 웨이브가이드로 구성됨을 특징으로 하는 광수신 장치.
  15. 광섬유를 통해 전송되는 다중 모드의 혼합 광신호를 단일 모드의 광신호로 분리하는 모드 역다중화부와,
    상기 모드 역다중화부를 통해 분리된 송신 광원의 광을 분할하는 파워 커플러와,
    상기 모드 역다중화부에서 분리된 단일 모드의 광신호와 상기 파워 커플러에 의해 분할된 광을 믹싱하여 기저 대역 신호를 생성하고, 생성된 기저 대역 신호를 전기 신호로 복원하는 하나 이상의 복조부들과,
    상기 전기신호를 변환하여 디지털 데이터를 복원하는 디지털 신호 처리부를 포함함을 특징으로 하는 광수신 장치.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 복조부들의 갯수는
    상기 광섬유가 수용할 수 있는 모드 수에서 1을 뺀 수임을 특징으로 하는 광수신 장치.
  17. 광송신 장치에서의 다중 모드 광섬유 기반 광송신 방법에 있어서,
    특정한 파장을 갖는 단일 모드의 광을 분할하는 단계와,
    각각 상이한 데이터를 가지는 하나 이상의 전기 신호를 상기 분할된 광에 의해 하나 이상의 광신호로 변조하는 단계와,
    상기 하나 이상의 변조된 광신호를 서로 다른 모드로 변환하여 광섬유로 전송하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 다중 모드 광섬유 기반 광송신 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 전송하는 단계는
    상기 분할된 송신 광 및 상기 변조된 하나 이상의 광신호를 다중 모드로 변환하여 광섬유로 전송함을 특징으로 하는 다중 모드 광섬유 기반 광송신 방법.
  19. 광수신 장치에서의 다중 모드 광섬유 기반 광수신 방법에 있어서,
    광섬유를 통해 전송되는 다중 모드의 혼합 광신호를 단일 모드의 광신호로 분리하는 단계와,
    송신 광원과 동일한 파장의 광을 분할하는 단계와,
    상기 분리된 단일 모드의 광신호와 상기 분할된 광을 믹싱하여 기저 대역 신호를 생성하고, 생성된 기저 대역 신호를 전기 신호로 복원하는 단계와,
    상기 전기신호를 변환하여 디지털 데이터를 복원하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 다중 모드 광섬유 기반 광수신 방법.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 분리하는 단계는
    상기 분리된 광섬유를 통해 전송되는 다중 모드의 혼합 광신호 중에서 송신 광원의 광을 분리하고,
    상기 분할하는 단계는
    상기 분리된 송신 광원의 광을 분할함을 특징으로 하는 다중 모드 광섬유 기반 광수신 방법.
KR1020130087584A 2013-07-24 2013-07-24 다중 모드 광섬유 기반 광송수신 장치 KR20150012131A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130087584A KR20150012131A (ko) 2013-07-24 2013-07-24 다중 모드 광섬유 기반 광송수신 장치
US14/250,029 US9264171B2 (en) 2013-07-24 2014-04-10 Multi-mode fiber-based optical transmission/reception apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130087584A KR20150012131A (ko) 2013-07-24 2013-07-24 다중 모드 광섬유 기반 광송수신 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150012131A true KR20150012131A (ko) 2015-02-03

Family

ID=52390627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130087584A KR20150012131A (ko) 2013-07-24 2013-07-24 다중 모드 광섬유 기반 광송수신 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9264171B2 (ko)
KR (1) KR20150012131A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180001414A (ko) * 2016-06-24 2018-01-04 한국전자통신연구원 모드 다중화 제어 방법 및 송신 장치 및 수신 장치

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150012131A (ko) * 2013-07-24 2015-02-03 한국전자통신연구원 다중 모드 광섬유 기반 광송수신 장치
US10122447B2 (en) * 2014-03-13 2018-11-06 Nec Corporation Free space optical receiver and free space optical receiving method
US20150349890A1 (en) * 2014-05-01 2015-12-03 Florida Institute of Technology, Incl Modal mutliplexed fiber optic communication system and method using a dielectric optical waveguide structure
FR3023436B1 (fr) * 2014-07-01 2016-08-19 Telecom Paris Tech Methode et systeme de transmission sur fibre optique a brassage de modes et/ou de cœurs
WO2016018966A1 (en) * 2014-07-29 2016-02-04 Corning Incorporated All-optical mode division demultiplexing
CN107615683A (zh) * 2015-08-17 2018-01-19 华为技术有限公司 一种信号传输的方法、装置和系统
EP3166237B1 (en) * 2015-11-03 2018-07-04 Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. Passive optical network having few-mode fibers coupled to mode converters
US10020631B2 (en) * 2016-03-22 2018-07-10 Nec Corporation 3-dimensional inscripted WDM coupler for optical amplifiers and methods for using 3-dimensional inscripted WDM couplers in networks
US10230468B2 (en) * 2016-06-02 2019-03-12 Huawei Technologies Co., Ltd. Transmission adjustment for space division multiplexing of optical signals
EP3460542B1 (en) * 2016-07-04 2024-01-03 Nippon Telegraph and Telephone Corporation Method of designing an optical fiber
US10432307B2 (en) * 2017-07-27 2019-10-01 Nec Corporation Free-space optical communication using Hermite-Gaussian modes
CN107800483B (zh) * 2017-11-01 2020-01-03 上海交通大学 基于阵列波导光栅的多芯多波短距互连网络
US11716146B2 (en) * 2019-03-08 2023-08-01 Sony Group Corporation Optical communication apparatus, optical communication method, and optical communication system
JP6965301B2 (ja) * 2019-03-26 2021-11-10 Kddi株式会社 チャネルに適用する変調方式及び伝搬モード数の組み合わせを決定する決定装置及びプログラム
US11561352B2 (en) 2020-04-01 2023-01-24 Mellanox Technologies, Ltd. High density optical I/O inside a data center switch using multi-core fibers
US11630274B2 (en) 2020-04-01 2023-04-18 Mellanox Technologies, Ltd. High-density optical communications using multi-core fiber
US11378765B2 (en) 2020-05-25 2022-07-05 Mellanox Technologies, Ltd. Intra data center and inter data center links using dual-wavelength multimode/singlemode multi-core fiber
US11159238B1 (en) * 2020-08-11 2021-10-26 Juniper Networks, Inc. External laser enabled co-packaged optics architectures
US11303379B1 (en) * 2020-11-05 2022-04-12 Mellanox Technologies, Ltd. Communication between data centers using a multi-core fiber
CN114584210A (zh) * 2020-11-30 2022-06-03 中国移动通信有限公司研究院 一种分布式模式串扰测量方法和装置
US20230126332A1 (en) * 2021-10-21 2023-04-27 Macom Technology Solutions Holdings, Inc. Funnel laser coupler
CN116405117B (zh) * 2023-06-06 2023-09-12 深圳市迅特通信技术股份有限公司 多模光纤传输的控制方法、装置及计算机可读存储介质

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6525853B1 (en) * 1999-09-15 2003-02-25 Lucent Technologies Inc. Laser communication system and method of operation using multiple transmitters and multiple receivers with dispersive multiplexing in multimode fiber
US6400866B2 (en) * 2000-03-04 2002-06-04 Lucent Technologies Inc. Decoupling of transverse spatial modes in microstructure optical fibers
US6868236B2 (en) * 2002-07-18 2005-03-15 Terabeam Corporation Apparatus and method for combining multiple optical beams in a free-space optical communications system
US6801687B2 (en) * 2002-08-22 2004-10-05 Terabeam Corporation Apparatus and method for generating a mode-scrambled optical signal using a VCSEL array
JP5081682B2 (ja) * 2008-03-26 2012-11-28 富士フイルム株式会社 レーザ光源装置
US8320769B2 (en) * 2009-06-26 2012-11-27 Alcatel Lucent Transverse-mode multiplexing for optical communication systems
US8355638B2 (en) * 2009-06-26 2013-01-15 Alcatel Lucent Receiver for optical transverse-mode-multiplexed signals
US8538275B2 (en) * 2010-04-05 2013-09-17 Alcatel Lucent Multimode optical communication
US8958703B2 (en) * 2011-03-04 2015-02-17 Alcatel Lucent Multipath channel for optical subcarrier modulation
US8891964B2 (en) * 2011-12-12 2014-11-18 Nec Laboratories America, Inc. Dynamic multidimensional optical networking based on spatial and spectral processing
US8965217B2 (en) * 2012-12-10 2015-02-24 Corning Incorporated Superimposing optical transmission modes
KR20150012131A (ko) * 2013-07-24 2015-02-03 한국전자통신연구원 다중 모드 광섬유 기반 광송수신 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180001414A (ko) * 2016-06-24 2018-01-04 한국전자통신연구원 모드 다중화 제어 방법 및 송신 장치 및 수신 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20150030325A1 (en) 2015-01-29
US9264171B2 (en) 2016-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20150012131A (ko) 다중 모드 광섬유 기반 광송수신 장치
EP2823580B1 (en) Multi-mode optical communication with mode mixtures
CN103095373B (zh) 基于模分复用的自相干光纤通信系统
KR101585854B1 (ko) 모드 분할 다중화를 이용하는 광학 데이터 송신 방법
CN102461020B (zh) 经由多模光波导在发射站和接收站之间传输光信息的方法和设备
Fontaine et al. Mode-selective dissimilar fiber photonic-lantern spatial multiplexers for few-mode fiber
US9031419B2 (en) Optical networks using multi-spatial mode media
CN101621349A (zh) 利用多模光纤的波长多路复用光学系统
JP2020522748A (ja) 空間分割多重光通信用同心円状ファイバ及びその使用方法
Chen et al. 30Gbit/s 3× 3 optical mode group division multiplexing system with mode-selective spatial filtering
EP2907250B1 (en) Optical communication system, method of bi-directional communication and method of operating a network element
WO2015163124A1 (ja) マルチコア・マルチモードファイバ結合装置
CN102882606B (zh) 基于空间复用的非本振相干接收光纤通信系统
CN111970110A (zh) 量子密钥分发系统
Huang et al. Structured directional coupler pair for multiplexing of degenerate modes
JP5988100B2 (ja) モード合分波器
US9813158B2 (en) Multimode elliptical core optical data transmission
Sabitu et al. Recent progress in optical devices for mode division multiplex transmission system
JP6339401B2 (ja) モード多重伝送の光送信装置及び光通信システム
Genevaux et al. Real time transmission of 2× 200 GB/s PDM-16QAM using two modes over 20km of step-index Few Mode Fibre
JP5553270B2 (ja) 光通信システム、光送信機、光受信機、及び光通信方法
Zhou et al. Vectorial phase conjugation for high-fidelity mode transmission through multimode fiber
Chen et al. Experimental Demonstration of Spatial Scaling for High-Throughput Transmission Through A Si Mode-Division-MultiplexingWaveguide
JP6384871B2 (ja) モード合分波器
Chen et al. 400G Coherent and IMDD Transmission over 50 μm Core Multimode Fiber Links with Multiple Connector Junctions Using LP01 Mode-Matching Adapters

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid