KR20180095918A - 어레이 도파관 격자 - Google Patents

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Abstract

어레이 도파관 격자는 입력/출력 도파관 1, 입력/출력 도파관 2, 슬랩 도파관, 어레이 도파관 1, 반사 지대 1, 어레이 도파관 2, 반사 지대 2를 포함한다. 입력/출력 도파관 1 및 입력/출력 도파관 2는 슬랩 도파관의 동일 측 상에 위치하여 슬랩 도파관에 연결된다. 슬랩 도파관의 다른 측은 어레이 도파관 1의 일단에 연결된다. 어레이 도파관 1의 타단은 반사 지대 1의 반사기의 일단에 연결된다. 반사 지대 1의 반사기의 타단은 어레이 도파관 2의 일단에 연결된다. 어레이 도파관 2의 타단은 반사 지대 2의 반사기에 연결된다. 반사 지대 1은 제1 대역의 광파를 반사하고 제2 대역의 광파를 투과하도록 구성되어 있다. 제2 반사 지대는 제2 대역의 광파를 반사하도록 구성되어 있다. 단일 어레이 도파관 격자는 인접 채널 파장 간격이 서로 다른 광파를 출력하고, 상향 인접 채널 파장 간격과 하향 인접 채널 파장 간격이 비대칭인 시스템에서 사용되는 장치의 수를 더 감소시키는 것이 구현된다.

Description

어레이 도파관 격자
본 발명은 광섬유 통신 기술 분야에 관한 것이며, 특히 어레이 도파관 격자에 관한 것이다.
수동형 광 네트워크(Passive Optical Network, PON으로 약칭)는 능동형 전자 장치가 없는 광 분배 네트워크(Optical Distribution Network, ODN으로 약칭)가 광 회선 단말(Optical Line Terminal, OLT로 약칭)과 광 네트워크 유닛(Optical Network Unit, ONU으로 약칭) 사이에 존재한다는 것을 의미한다. 현재, 비교적 전형적인 구조로는 고밀도 파장 분할 다중 수동형 광 네트워크(Dense Wavelength Division Multiplexing PON, DWDM-PON으로 약칭)와 파장 분할 다중 수동형 광 네트워크(Wavelength Division Multiplexing PON, WDM-PON으로 약칭)가 있다.
비용 절감을 위해 OLT의 전송기는 광원으로 고정 파장 레이저를 사용하고, ONU의 전송기는 가변 파장 레이저를 광원으로 사용한다. 공정 오차로 인해, 동일한 웨이퍼 상에 동일한 디자인의 반도체 레이저는 수 나노미터의 작동 파장 차이를 갖는다. 이 문제는 PON 시스템에서 사용하기 위한 고정 파장 레이저의 수율을 감소시킵니다. 따라서, 이러한 고정 파장 레이저의 수율을 높이기 위해서는 PON에서 하향 인접 채널 파장 간격을 적절하게 증가시킬 필요가 있다. 예를 들어 인접 채널 파장 간격을 100GHz에서 400GHz로 증가시킬 필요가 있다. ONU는 가변 파장 레이저의 가변 범위를 클수록 비용이 높다. 따라서, ONU 측의 가변 파장 레이저의 비용을 줄이기 위해, PON에서의 상향 인접 채널 파장 간격을 적절하게 감소시킬 필요가 있다. 이러한 문제점들을 고려할 때, 상향 인접 채널 파장 간격과 하향 인접 채널 파장 간격이 대칭인 시스템과 비교하여, 상향 인접 채널 파장 간격과 하향 인접 채널 파장 간격이 비대칭인 시스템이 비용을 낮출 수 있다.
종래 기술에서는 상향 인접 채널 파장 간격과 하향 인접 채널 파장 간격이 비대칭인 시스템을 구현하기 위해, 불균일한 파장 간격 및 N개의 TFF를 갖는 2개의 어레이 도파관 격자(arrayed waveguide grating, "AWG"로 약칭)가 사용자 측 및 네트워크 측에서 각각 사용된다. 시스템의 개략도가 도 1에 도시되어 있다. TFF는 상향 대역 및 하향 대역에서 광 신호를 역 다중화 또는 다중화하도록 구성된다. 상기 2개의 AWG는 PON 시스템에서 상향 대역과 하향 대역의 광 신호를 역 다중화 또는 다중화하도록 구성된다. TFFc는 우선, 상향 대역 및 하향 대역의 광 신호를 역 다중화하고, 그 2개 대역의 광 신호를 분할하여 분할된 광 신호를 각각 AWG1 및 AWG2에 입력한다. AWG1 및 AWG2는 2개의 분할 소자이며, AWG1 및 AWG2 각각은 동일한 인접 채널 파장 간격의 동작 특성을 갖는다. 그렇지만, AWG 1과 AWG 2는 서로 다른 대역에서 각각 동작하며, AWG 1의 인접한 채널 파장 간격은 AWG 2의 인접한 채널 파장 간격과 동일하지 않다. AWG 1에 의해 분할되어 획득된 광 신호와 AWG 1과 쌍을 이루는 AWG2에 의해 분할되어 획득된 광 신호는 TFF를 이용하여 다중화된다. 상향 인접 채널 파장 간격 및 하향 인접 채널 파장 간격이 비대칭인 시스템의 기존 솔루션에서 더 많은 장치가 사용된다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 실시예는 상향 인접 채널 파장 간격 및 하향 인접 채널 파장 간격이 비대칭인 시스템에서 사용되는 장치의 수가 감소될 수 있는 어레이 도파관 격자를 제공한다.
본 발명의 제1 관점은 어레이 도파관 격자를 제공하며, 상기 어레이 도파관 격자는 제1 입력/출력 도파관, 제2 입력/출력 도파관, 슬랩 도파관, 제1 어레이 도파관, 제1 반사 지대, 제2 어레이 도파관, 제2 반사 지대를 포함한다.
상기 제1 입력/출력 도파관 및 상기 제2 입력/출력 도파관은 상기 슬랩 도파관의 동일 측 상에 위치하여 슬랩 도파관에 연결된다. 상기 슬랩 도파관의 다른 측은 상기 제1 어레이 도파관의 일단에 연결된다. 상기 제1 어레이 도파관의 타단은 상기 제1 반사 지대의 반사기의 일단에 연결된다. 상기 제1 반사 지대의 반사기의 타단은 상기 제2 어레이 도파관의 일단에 연결된다. 상기 제2 어레이 도파관의 타단은 상기 제2 반사 지대의 반사기에 연결된다.
상기 제1 반사 지대는 제1 대역의 광파를 반사하고 제2 대역의 광파를 투과하도록 구성되어 있으며, 상기 제2 반사 지대는 제2 대역의 광파를 반사하도록 구성되어 있다.
기술적 솔루션에서, 서로 다른 대역의 광파들이 어레이 도파관 격자를 통과할 때 서로 다른 어레이 도파관 길이 차이를 겪을 수 있도록 제1 반사 지대 및 제2 반사 지대는 파장 선택 기능을 가진다. 제1 대역의 광파는 제1 반사 지대에서 반사되므로, 제1 대역의 광파가 겪는 어레이 도파관 길이 차이는 제1 어레이 도파관의 도파관 길이 차이에 따라 결정될 수 있다. 제2 대역의 광파는 제2 반사 지대에서 반사되므로, 제2 대역의 광파가 겪는 어레이 도파관 길이 차이는 제2 어레이 도파관의 도파관 길이 차이에 따라 결정될 수 있다.
이하의 식에 따라 입력/출력 도파관 2가 고정 간격을 가지면, 인접 채널 파장 간격은 어레이 도파관 길이 차이에 반비례한다는 것을 알 수 있다. 그러므로 본 발명의 이 실시예에서 어레이 도파관 격자에 의해 출력되는 제1 대역의 광파 및 어레이 도파관 격자에 의해 출력되는 제2 대역의 광파는 서로 다른 인접 채널 도파관 간격을 가진다.
Figure pct00001
x0는 출력 도파관의 위치이고, dx0는 입력/출력 도파관 2와 슬랩 도파관 간의 접점에서의 인접 도파관 중심 간격이고, dλ는 인접 채널 도파관 간격(즉, 인접 입력/출력 도파관)이고, dx0/dλ는 입력/출력 도파관의 선형 분산을 나타내고, 즉 거리가 dx0인 입력/출력 도파관에서, 광 신호 중심 파장의 차이는 dλ이고, Ng(λ)는 어레이 도파관의 그룹 굴절률이고, ΔL은 인접 어레이 도파관 길이 차이이고, LFPRo는 슬랩 도파관의 길이이고, λ0는 입력/출력 도파관의 광 신호의 중심 파장이고, ns(λ)는 슬랩 도파관의 등가 굴절률이며, dg o는 어레이 도파관 1과 슬랩 도파관 간의 접점에서의 인접 도파관 중심 간격이다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 단일 어레이 도파관 격자는 인접 채널 도파관 간격이 서로 다른 광파를 출력할 수 있다. 그러므로 상향 인접 채널 도파관 간격과 하향 인접 채널 도파관 간격이 비대칭인 시스템에서 사용되는 장치의 수가 감소된다.
제1 관점의 제1 가능한 실시에서, 상기 어레이 도파관 격자는 이산화 규소 재료로 만들어지는데, 즉 상기 제1 입력/출력 도파관, 상기 제2 입력/출력 도파관, 상기 슬랩 도파관, 상기 제1 어레이 도파관, 상기 제1 반사 지대, 상기 제2 어레이 도파관, 상기 제2 반사 지대는 이산화 규소 재료로 만들어진다.
제1 관점의 제1 가능한 실시를 참조해서, 제1 관점의 제2 가능한 실시에서, 상기 제1 반사 지대의 반사기 및 상기 제2 반사 지대의 반사기는 박막 필터(thin film filter, TFF로 약칭)를 포함한다.
제1 관점의 제2 가능한 실시를 참조해서, 제1 관점의 제3 가능한 실시에서, 상기 제1 반사 지대와 상기 제2 반사 지대에 하나의 박막 필터가 각각 배치된다.
기술적 솔루션에서, TFF는 상대적으로 큰 커버리지 영역을 가진다. 그러므로 어레이 도파관에 의해 출력되는 모든 광파를 반사 또는 투과하기 위해 하나의 TFF만이 하나의 반사 지대에서 사용될 필요가 있다.
제1 관점의 제4 가능한 실시에서, 어레이 도파관 격자는 실리콘 재료로 만들어진다. 즉, 상기 제1 입력/출력 도파관, 상기 제2 입력/출력 도파관, 상기 슬랩 도파관, 상기 제1 어레이 도파관, 상기 제1 반사 지대, 상기 제2 어레이 도파관, 상기 제2 반사 지대는 실리콘 재료로 만들어진다.
제1 관점의 제4 가능한 실시를 참조해서, 제1 관점의 제5 가능한 실시에서, 상기 제1 반사 지대의 반사기 및 상기 제2 반사 지대의 반사기는 도파관 브래그 격자 반사기를 포함한다.
제1 관점의 제5 가능한 실시를 참조해서, 제1 관점의 제6 가능한 실시에서, 상기 제1 어레이 도파관과 상기 제2 어레이 도파관의 각각의 도파관은 하나의 도파관 브래그 격자 반사기에 각각 연결된다.
기술적 솔루션에서, 도파관 브래그 격자 반사기는 상대적으로 작은 커버리지 영역을 가진다. 그러므로 하나의 반사 지대에 배치되는 도파관 브래그 격자 반사기의 수는 인접 어레이 도파관 내의 도파관의 수와 같다. 즉, 어레이 도파관 내의 각각의 도파관은 하나의 도파관 브래그 격자 반사기에 각각 연결된다.
또한, 어레이 도파관 격자는 실리콘과 이산화 규소의 혼합 재료 시스템으로 만들어진다. 구체적으로, 제1 입력/출력 도파관 및 제2 입력/출력 도파관은 이산화 규소계 도파관 부분과 실리콘계 도파관 부분을 포함한다. 이산화 규소계 도파관 부분과 실리콘계 도파관 부분은 커플러를 통해 연결된다. 실리콘계 도파관은 커플러를 통해 슬랩 도파관에 연결된다.
본 발명에서 실리콘계 도파관이란 일반적으로 재료 성분이 실리콘을 함유하는 도파관을 의미하지만 코어 계층이 순수 실리콘으로 만들어진 도파관에 한정되지 않으며, 고 굴절률 차이 또는 "실리콘 함유 도파관"을 가지는 도파관이라는 것에 유의해야 한다.
제1 관점의 제1 내지 제6 가능한 실시 중 하나를 참조해서, 제7 가능한 실시에서, 제1 대역의 광파는 상향 광파이고, 제2 대역의 광파는 하향 광파이거나; 또는 제1 대역의 광파는 하향 광파이고, 제2 대역의 광파는 상향 광파이다.
본 발명의 제2 관점은 수동형 광 네트워크 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 적어도 하나의 광 네트워크 유닛, 제1 어레이 도파관 격자, 제2 어레이 도파관 격자 및 광 회선 단말을 포함한다. 제1 어레이 도파관 격자 및 제2 어레이 도파관 격자는 본 발명의 실시예의 제1 관점에서 제공하는 어레이 도파관 격자이다.
상향 방향(즉, 사용자 측으로부터 네트워크 측으로)의 관점에서, 제1 어레이 도파관 격자는 모든 광 네트워크 유닛에 의해 긴 광섬유에 출력되는 광파를 결합하도록 구성되어 있고, 제2 어레이 도파관 격자는 긴 광섬유 내의 광파를 광 회선 단말에 분할하도록 구성되어 있다.
하향 방향(즉, 네트워크 측으로부터 사용자 측으로)의 관점에서, 제2 어레이 도파관 격자는 광 회선 단말에 의해 긴 광섬유에 출력되는 광파를 결합하도록 구성되어 있고, 제1 어레이 도파관 격자는 긴 광섬유 내의 광파를 대응하는 광 회선 단말에 분할하도록 구성되어 있다.
기술적 솔루션에서, 사용자 측과 네트워크 측 모두에서, 상향 인접 채널 도파관 간격과 하향 인접 채널 도파관 간격이 비대칭인 시스템을 구현하기 위해 하나의 어레이 도파관 격자만이 수동형 광 네트워크 시스템에 필요하다. 2개의 어레이 도파관 격자와 N개의 TFF가 사용되는 종래 기술과 비교하면, 상향 인접 채널 도파관 간격과 하향 인접 채널 도파관 간격이 비대칭인 시스템에서 사용되는 장치의 수가 감소된다.
본 발명의 실시예의 구현은 다음과 같은 이로운 효과를 가진다:
단일 어레이 도파관 격자는 인접 채널 도파관 간격이 서로 다른 광파를 출력하는 데 사용되므로, 상향 인접 채널 도파관 간격과 하향 인접 채널 도파관 간격이 비대칭인 시스템에서 사용되는 장치의 수가 감소된다.
본 발명의 실시예의 기술적 솔루션을 더 명확하게 설명하기 위해, 이하에서는 본 발명의 실시예를 설명하는 데 필요한 첨부된 도면에 대해 간략하게 설명한다. 당연히, 이하의 실시예의 첨부된 도면은 본 발명의 일부의 실시예에 지나지 않으며, 당업자라면 창조적 노력 없이 첨부된 도면으로부터 다른 도면을 도출해낼 수 있을 것이다.
도 1은 상향 인접 채널 파장 간격 및 하향 인접 채널 파장 간격이 비대칭인 시스템을 구현하기 위해 공통 AWB를 사용하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 AWG의 개략적인 구조도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 AWG 내의 슬랩 도파관의 상세도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 DWDM-PON 시스템의 개략도이다.
도 5는 어레이 도파관 격자 내의 슬랩 도파관의 로랜드 원의 개략도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 기술적 솔루션에 대해 명확하고 완전하게 설명한다. 당연히, 설명된 실시예는 본 발명의 모든 실시예가 아닌 일부에 지나지 않는다. 당업자가 창조적 노력 없이 본 발명의 실시예에 기초하여 획득하는 모든 다른 실시예는 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 AWG의 개략적인 구조도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 어레이 도파관 격자는 슬랩 도파관의 동일 측에 위치하여 슬랩 도파관에 연결되는 입력/출력 도파관 1(즉, 전술한 제1 입력/출력 도파관) 및 입력/출력 도파관 2(즉, 전술한 제2 입력/출력 도파관)를 포함한다. 슬랩 도파관의 다른 측은 어레이 도파관 1(즉, 전술한 제1 어레이 도파관)의 일단에 연결된다. 어레이 도파관 1의 타단은 반사 지대 1(즉, 전술한 제1 반사 지대)의 반사기의 일단에 연결된다. 반사 지대 1의 반사기의 타단은 어레이 도파관 2(즉, 전술한 제2 어레이 도파관)의 일단에 연결된다. 어레이 도파관 2의 타단은 반사 지대 2(즉, 전술한 제2 반사 지대)의 반사기에 연결된다.
도 2에 도시된 입력/출력 도파관 1은 하나의 도파관만을 포함한다는 것에 유의해야 한다. 다른 선택적 실시예에서, 입력/출력 도파관 1은 적어도 2개의 도파관을 포함할 수 있다.
도 3은 입력/출력 도파관 1, 입력/출력 도파관 2, 슬랩 도파관 및 어레이 도파관 1의 상세도이다. 입력/출력 도파관 1을 사용해서 입력되는 광파는 입력/출력 도파관 2로부터 출력된다. 입력/출력 도파관 2를 사용해서 입력되는 광파는 입력/출력 도파관 1로부터 출력된다.
기술적 솔루션에서, 서로 다른 대역의 광파들이 어레이 도파관 격자를 통과할 때 서로 다른 어레이 도파관 길이 차이를 겪을 수 있도록 반사 지대 1 및 반사 지대 2는 파장 선택 기능을 가진다. 제1 대역의 광파는 반사 지대 1에서 반사되므로, 제1 대역의 광파가 겪는 어레이 도파관 길이 차이는 어레이 도파관 1의 도파관 길이 차이에 따라 결정될 수 있다. 제2 대역의 광파는 반사 지대 2에서 반사되므로, 제2 대역의 광파가 겪는 어레이 도파관 길이 차이는 어레이 도파관 2의 도파관 길이 차이에 따라 결정될 수 있다.
이하의 식에 따라 입력/출력 도파관 2가 고정 간격을 가지면, 인접 채널 파장 간격은 어레이 도파관 길이 차이에 반비례한다는 것을 알 수 있다. 그러므로 본 발명의 이 실시예에서 어레이 도파관 격자에 의해 출력되는 제1 대역의 광파 및 어레이 도파관 격자에 의해 출력되는 제2 대역의 광파는 서로 다른 인접 채널 도파관 간격을 가진다.
Figure pct00002
x0는 출력 도파관의 위치이고, dx0는 입력/출력 도파관 2와 슬랩 도파관 간의 접점에서의 인접 도파관 중심 간격이고, dλ는 인접 채널 도파관 간격(즉, 인접 입력/출력 도파관)이고, dx0/dλ는 입력/출력 도파관의 선형 분산을 나타내고, 즉 거리가 dx0인 입력/출력 도파관에서, 광 신호 중심 파장의 차이는 dλ이고, Ng(λ)는 어레이 도파관의 그룹 굴절률이고, ΔL은 인접 어레이 도파관 길이 차이이고, LFPRo는 슬랩 도파관의 길이이고, λ0는 입력/출력 도파관의 광 신호의 중심 파장이고, ns(λ)는 슬랩 도파관의 등가 굴절률이며, dg o는 어레이 도파관 1과 슬랩 도파관 간의 접점에서의 인접 도파관 중심 간격이다.
선택적 실시에서, 어레이 도파관 격자는 이산화 규소 재료 시스템으로 만들어지는데, 즉 입력/출력 도파관 1, 입력/출력 도파관 2, 슬랩 도파관, 어레이 도파관 1, 반사 지대 1, 어레이 도파관 2 및 반사 지대 2는 이산화 규소 재료로 만들어진다.
이 경우, 반사 지대 1과 반사 지대 2의 반사기는 TFF일 수 있다.
TFF가 반사 지대에서 사용될 때, 반사 지대 1과 반사 지대 2에는 하나의 박막 필터가 각각 배치된다.
기술적 솔루션에서, TFF는 상대적으로 큰 커버리지 영역을 가진다. 그러므로 어레이 도파관에 의해 출력되는 모든 광파를 반사 또는 투과하기 위해 하나의 TFF만이 하나의 반사 지대에서 사용될 필요가 있다.
다른 선택적 실시에서, 어레이 도파관 격자는 실리콘 재료 시스템으로 만들어진다. 즉, 입력/출력 도파관 1, 입력/출력 도파관 2, 슬랩 도파관, 어레이 도파관 1, 반사 지대 1, 어레이 도파관 2 및 반사 지대 2는 실리콘 재료로 만들어진다.
이 경우, 반사 지대 1 및 반사 지대 2의 반사기는 실리콘 재료 시스템에 기초해서 도파관 브래그(Bragg) 격자 반사기일 수 있다.
도파관 브래그 격자 반사기가 반사 지대에 사용될 때, 어레이 도파관 내의 각각의 도파관은 하나의 도파관 브래그 격자 반사기에 각각 연결된다.
기술적 솔루션에서, 도파관 브래그 격자 반사기는 상대적으로 작은 커버리지 영역을 가진다. 그러므로 하나의 반사 지대에 배치되는 도파관 브래그 격자 반사기의 수는 인접 어레이 도파관 내의 도파관의 수와 같다. 즉, 어레이 도파관 내의 각각의 도파관은 하나의 도파관 브래그 격자 반사기에 각각 연결된다.
또 다른 선택적 실시에서, 어레이 도파관 격자는 실리콘과 이산화 규소의 혼합 재료 시스템으로 만들어진다. 구체적으로, 입력/출력 도파관 1 및 입력/출력 도파관 2는 이산화 규소계 도파관 부분과 실리콘계 도파관 부분을 포함한다. 이산화 규소계 도파관 부분과 실리콘계 도파관 부분은 커플러를 통해 연결된다. 실리콘계 도파관은 커플러를 통해 슬랩 도파관에 연결된다.
본 발명에서 실리콘계 도파관이란 일반적으로 재료 성분이 실리콘을 함유하는 도파관을 의미하지만 코어 계층이 순수 실리콘으로 만들어진 도파관에 한정되지 않으며, 고 굴절률 차이 또는 "실리콘 함유 도파관"을 가지는 도파관이라는 것에 유의해야 한다.
본 발명의 실시예에서 PON 시스템에 AWG를 적용하는 것에 대해 이하에서 상세히 분석한다. DWDM-PON 시스템을 예로 사용한다. 도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 DWDM-PON 시스템의 개략도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, DWDM-PON 시스템은 적어도 하나의 ONU, AWG(즉, 제1 어레이 도파관 격자), AWG 2(제2 어레이 도파관 격자) 및 OLT를 포함한다.
AWG 1 및 AWG 2에 대해서는 도 2 및 3에 대응하는 실시예의 설명을 참조하면 되므로 이에 대해서는 여기서 다시 설명하지 않는다.
ONU는 TLD, PD 및 WDM을 포함한다. TLD는 DWDM-PON 시스템에서 상향 신호를 전송하도록 구성되어 있다. PD는 DWDM-PON 시스템에서 하향 신호를 수신하도록 구성되어 있다. WDM은 상향 파장 및 하향 파장을 다중화 또는 역 다중화하도록 구성되어 있다.
OLT는 적어도 하나의 광 송수신기 유닛을 포함하다. 각각의 광 송수신기 유닛은 LD, PD 및 WDM을 포함한다. LD는 DWDM-PON 시스템에서 하향 신호를 전송하도록 구성되어 있다. PD는 DWDM-PON 시스템에서 상향 신호를 수신하도록 구성되어 있다. WDM은 상향 파장 및 하향 파장을 다중화 또는 역 다중화하도록 구성되어 있다.
본 발명의 이 실시예에서, AWG 및 OLT는 서로 독립적이다. 즉, AWG는 OLT의 외측에 배치된다. 다른 선택적 실시예에서는 관리를 쉽게 하기 위해, AWG가 OLT의 내측에 배치될 수도 있다.
DWDM-PON에 AWG를 적용하는 것은 상향 방향 및 하향 방향으로 이하에 각각 도입된다.
상향 방향(즉, 사용자 측으로부터 네트워크 측으로): ONU에 의해 출력된 상향 광파는 AWG 1의 입력/출력 도파관 2를 사용해서 AWG 1에 입력된다. AWG 1은 ONU에 의해 업로딩되는 광파를 결합하고, 입력/출력 도파관 1은 그 결합된 광파를 긴 광섬유(예를 들어, 백본 광섬유)에 출력한다. 긴 광섬유에서 투과된 후, 결합된 광파는 AWG 2의 입력/출력 도파관 1을 사용해서 AWG 2에 입력한다. AWG 2는 긴 광섬유에 의해 업로딩된 광파를 분할한다. 입력/출력 도파관 2는 분할된 광파를 OLT에 대응하는 광 송수신기 유닛에 출력한다.
제1 대역의 광파는 상향 광파이고, 상향 광파의 파장은 각각 λ1, λ2, λ3 및 λ4인 것으로 가정한다. 상향 광파 λ1, λ2, λ3 및 λ4는 입력/출력 도파관 2를 사용해서 AWG 1에 입력되고 AWG 1의 슬랩 도파관과 어레이 도파관 1을 순서대로 통과하여 반사 지대 1에 입력되며, 반사 지대 1에서 어레이 도파관 1로 되반사된다. 어레이 도파관 1과 슬랩 도파관을 순서대로 통과한 후, 광파는 하나의 광파로 결합되고 그 하나의 광파는 입력/출력 도파관 1을 사용해서 출력된다.
제2 대역의 광파는 상향 광파이고, 상향 광파의 파장은 각각 λ5, λ6, λ7 및 λ8인 것으로 가정한다. 상향 광파 λ5, λ6, λ7 및 λ8은 입력/출력 도파관 2를 사용해서 AWG 1에 입력되고, AWG 1의 슬랩 도파관과 어레이 도파관 1을 순서대로 통과하여 반사 지대 1에 입력되며, 반사 지대 1에서 어레이 도파관 2로 투과되고, 어레이 도파관 2를 통해 반사 지대 2로 입력되며, 반사 지대 2에서 어레이 도파관 2로 되반사된다. 어레이 도파관 2, 반사 지대 1, 어레이 도파관 1 및 슬랩 도파관을 순서대로 통과한 후, 광파는 하나의 광파로 결합되고 그 하나의 광파는 입력/출력 도파관 1을 사용해서 출력된다.
AWG 2에서 상향 광파를 투과하는 원리는 유사하므로 이에 대해서는 여기서 다시 설명하지 않는다.
하향 방향(즉, 네트워크 측으로부터 사용자 측으로): OLT 내의 광 송수신기 유닛에 의해 출력된 하향 광파는 AWG 2의 입력/출력 도파관 2를 사용해서 AWG 2에 입력된다. AWG 2는 광 송수신기 유닛에 의해 전달되는 광파를 결합하고, 그 결합된 광파를 입력/출력 도파관 1을 사용해서 긴 광섬유(예를 들어, 백본 광섬유)에 출력한다. 긴 광섬유에 의해 투과된 후, 광파는 AWG 1의 입력/출력 도파관 1을 통해 AWG 1에 입력한다. AWG 1은 긴 광섬유에 의해 전달된 광파를 분할하고 분할된 광파를 입력/출력 도파관 2를 사용해서 대응하는 ONU에 출력한다.
제1 대역의 광파는 하향 광파이고, 하향 광파의 파장은 각각 λ1, λ2, λ3 및 λ4인 것으로 가정한다. 하향 광파 λ1, λ2, λ3 및 λ4는 입력/출력 도파관 2를 사용해서 AWG 2에 입력되고 AWG 2의 슬랩 도파관과 어레이 도파관 1을 순서대로 통과하여 반사 지대 1에 입력되며, 반사 지대 1에서 어레이 도파관 1로 되반사된다. 어레이 도파관 1과 슬랩 도파관을 순서대로 통과한 후, 광파는 하나의 광파로 결합되고 그 하나의 광파는 입력/출력 도파관 1을 사용해서 출력된다.
제2 대역의 광파는 하향 광파이고, 하향 광파의 파장은 각각 λ5, λ6, λ7 및 λ8인 것으로 가정한다. 하향 광파 λ5, λ6, λ7 및 λ8은 입력/출력 도파관 2를 사용해서 AWG 2에 입력되고, AWG 2의 슬랩 도파관과 어레이 도파관 1을 순서대로 통과하여 반사 지대 1에 입력되며, 반사 지대 1에서 어레이 도파관 2로 투과되고, 어레이 도파관 2를 통해 반사 지대 2로 입력되며, 반사 지대 2에서 어레이 도파관 2로 되반사된다. 어레이 도파관 2, 반사 지대 1, 어레이 도파관 1 및 슬랩 도파관을 순서대로 통과한 후, 광파는 하나의 광파로 결합되고 그 하나의 광파는 입력/출력 도파관 1을 사용해서 출력된다.
AWG 1에서 하향 광파를 투과하는 원리는 유사하므로 이에 대해서는 여기서 다시 설명하지 않는다.
AWG 1과 AWG 2가 광파를 결합하거나 광파를 분할하는 방법이 도 5에 도시되어 있다. AWG의 입력/출력 도파관 1의 포트와 입력/출력 도파관 2의 포트는 직경이 Ri인 로랜드 원(Rowland circle) 상에 분배되고, 입력/출력 도파관 2의 인접 도파관 간격 dx0이다. 어레이 도파관 1의 포트는 더 큰 원(일반적으로, 반경이 로랜드 원의 2배이다) 상에 분배되고 간격은 di이다. 파장이 서로 다른 광파가 입력/출력 도파관 1을 통해 입력되는 것으로 가정한다. 광파는 어레이 도파관의 출구에서 서로 다른 위상 차를 가진다. 이 위상 차는 광파의 분할 또는 결합을 구현하는 데 사용될 수 있다.
로랜드 원은 다음과 같이 정의된다: 간격이 같은 일련의 평행선이 오목 구면 반사경 표면 상에 표시되어 역 다중화 능력과 다중화 능력을 가지는 투과 격자를 형성한다. 슬릿 소스(slit source) 및 오목한 표면 격자가 오목한 표면 격자의 곡률 반경과 같은 직경을 가진 원주 상에 배치되고, 그 원이 격자의 중심 G에 접선인 경우, 오목한 표면 격자에 의해 형성되는 스펙트럼이 이 원주에 나타난다. 이 원이 로랜드 원이 된다.
당업자는 반사 지대 1과 반사 지대 2가 TFF 또는 도파관 브래그 격자 반사기를 사용해서 특정한 파장을 가진 광파를 어떻게 반사 또는 투과하는지를 당연히 이해할 수 있을 것이므로 이에 대해서는 여기서 다시 설명하지 않는다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 단일 어레이 도파관 격자는 인접 채널 도파관 간격이 서로 다른 광파를 출력할 수 있다. 2개의 기존 AGW 및 (N+1)개의 TFF(N은 PON 시스템에서 동작하는 파장의 수이다)를 사용해서 인접 채널 도파관 간격이 서로 다른 광파를 출력하는 종래 기술과 비교하면, 상향 인접 채널 도파관 간격과 하향 인접 채널 도파관 간격이 비대칭인 시스템에서 사용되는 장치의 수가 감소된다.
이상에서 설명된 것은 본 발명의 예시적 실시예에 지나지 않으며 당연히 본 발명의 보호 범위를 제한하려는 것이 아니다. 그러므로 본 발명의 청구범위에 따라 이루어진 등가의 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

Claims (9)

  1. 어레이 도파관 격자로서,
    제1 입력/출력 도파관, 제2 입력/출력 도파관, 슬랩(slab) 도파관, 제1 어레이 도파관, 제1 반사 지대, 제2 어레이 도파관, 제2 반사 지대
    를 포함하며,
    상기 제1 입력/출력 도파관 및 상기 제2 입력/출력 도파관은 상기 슬랩 도파관의 동일 측 상에 위치하여 슬랩 도파관에 연결되며,
    상기 슬랩 도파관의 다른 측은 상기 제1 어레이 도파관의 일단에 연결되고,
    상기 제1 어레이 도파관의 타단은 상기 제1 반사 지대의 반사기의 일단에 연결되고,
    상기 제1 반사 지대의 반사기의 타단은 상기 제2 어레이 도파관의 일단에 연결되고,
    상기 제2 어레이 도파관의 타단은 상기 제2 반사 지대의 반사기에 연결되고,
    상기 제1 반사 지대는 제1 대역의 광파(light wave)를 반사하고 제2 대역의 광파를 투과하도록 구성되어 있으며,
    상기 제2 반사 지대는 제2 대역의 광파를 반사하도록 구성되어 있는, 어레이 도파관 격자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 입력/출력 도파관, 상기 제2 입력/출력 도파관, 상기 슬랩 도파관, 상기 제1 어레이 도파관, 상기 제1 반사 지대, 상기 제2 어레이 도파관, 상기 제2 반사 지대는 이산화 규소 재료로 만들어진, 어레이 도파관 격자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 반사기는 박막 필터를 포함하는, 어레이 도파관 격자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 반사 지대와 상기 제2 반사 지대에 하나의 박막 필터가 각각 배치되는, 어레이 도파관 격자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 입력/출력 도파관, 상기 제2 입력/출력 도파관, 상기 슬랩 도파관, 상기 제1 어레이 도파관, 상기 제1 반사 지대, 상기 제2 어레이 도파관, 상기 제2 반사 지대는 실리콘 재료로 만들어진, 어레이 도파관 격자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 반사기는 도파관 브래그(Bragg) 격자 반사기를 포함하는, 어레이 도파관 격자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 어레이 도파관과 상기 제2 어레이 도파관의 각각의 도파관은 하나의 도파관 브래그 격자 반사기에 각각 연결되는, 어레이 도파관 격자.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 대역의 광파는 상향 광파이고, 제2 대역의 광파는 하향 광파이거나; 또는
    제1 대역의 광파는 하향 광파이고, 제2 대역의 광파는 상향 광파인, 어레이 도파관 격자.
  9. 수동형 광 네트워크 시스템으로서,
    적어도 하나의 광 네트워크 유닛, 2개의 어레이 도파관 격자 및 광 회선 단말을 포함하고, 상기 어레이 도파관 격자는 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 어레이 도파관 격자인, 수동형 광 네트워크 시스템.
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