KR20190115541A - 입사 각도를 줄여주는 굴절률분포형렌즈를 구성한 양방향 광송수신장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입사 각도를 줄여주는 굴절률분포형렌즈를 구성한 양방향 광송수신장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양방향 송수신기에서 송신과 수신 광신호에 대하여 굴절률분포형렌즈를 통해 광 신호를 분리하고, 굴절률분포형렌즈에 구성된 전반사체를 통해 45도 보다 작은 각도로 반사시켜 AOI(입사각)이 작은 필터인 송신파장필터에서 파장 분리할 수 있는 입사 각도를 줄여주는 굴절률분포형렌즈를 구성한 양방향 광송수신장치에 관한 것이다.
본 발명을 통해, 양방향 송수신기에서 송신과 수신 광신호에 대하여 굴절률분포형렌즈를 통해 광 신호를 분리하고, 굴절률분포형렌즈에 구성된 전반사체를 통해 45도 보다 작은 각도로 반사시켜 AOI(입사각)이 작은 필터인 송신파장필터에서 파장 분리할 수 있도록 함으로써, 특정 파장 분할 다중화 효과를 제공하게 된다.

Description

입사 각도를 줄여주는 굴절률분포형렌즈를 구성한 양방향 광송수신장치{Bidirectional optical transceiver constituting a refractive index distribution type lens that reduces the incidence angle}

본 발명은 입사 각도를 줄여주는 굴절률분포형렌즈를 구성한 양방향 광송수신장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양방향 송수신기에서 송신과 수신 광신호에 대하여 굴절률분포형렌즈를 통해 광 신호를 분리하고, 굴절률분포형렌즈에 구성된 전반사체를 통해 45도 보다 작은 각도로 반사시켜 AOI(입사각)이 작은 필터인 송신파장필터에서 파장 분리할 수 있는 입사 각도를 줄여주는 굴절률분포형렌즈를 구성한 양방향 광송수신장치에 관한 것이다.

인터넷의 급속한 확산에 따른 데이터서비스 초고속화로 인해 최근 데이터 트래픽이 급증하고 있으며 이를 수용하기 위한 다양한 망의 형태가 출현하고 있다.

이러한 관점에서, 최근에는 광선로를 통해 광신호 형태의 데이터를 송수신함으로써 급증한 데이터 트래픽 및 초고속화를 충족시키고자 하는 통신 환경의 이용이 증가하고 있으며, 앞으로 이러한 통신 환경의 이용은 더욱 늘어날 것으로 예상된다.

구체적으로는 많은 유, 무선 통신 수단의 개발과 사용에 따라 통신 용량이 급격히 증가하고 있으며, 이와 같이 증가하는 통신 용량을 수용하기 위해서 많은 종류의 통신 매체가 개발되고 있다.

이러한 통신 매체의 하나로 최근 그 사용이 증가되고 있는 것이 광통신 수단으로 이러한 광통신에 사용되는 광섬유의 개발은 물론 광섬유로 전송되는 신호를 다중화시키기 위한 수단이 개발되고 있다.

통상적으로 통신 선로는 선로의 사용 용량을 확대하기 위해 단일 선로에 여러 개의 주파수 신호를 전송하는 다중화 방식이 사용되고 있다.

이러한 전송 방식은 구리선을 이용한 통신 선로뿐만 아니라 광섬유로 이루어진 통신선로에서도 사용되고 있다.

이러한 광섬유를 이용한 다중화 전송 방식의 일예를 설명하면 다음과 같다.

4개의 25Gbps용량의 전송시스템을 각각 서로 다른 4개의 파장의 광신호를 발생시키고, 이를 파장가감소자(WDM : Wavelength Division Multiplexer)를 이용하여 하나의 광섬유에 입사시켜 전송한 후 다시 파장분리소자로 4개의 광섬유로 분리하여 각각의 시스템에서 수신하면 하나의 광섬유 선로를 통해 전송되는 전체 통신량은 25×4=10Gbps로 별도의 통신 선로를 설치하지 않고 많은 양의 정보를 전송할 수 있으며, 이러한 방식으로 전송 가능한 정보의 양은 1Tbps까지 상용화되어 사용되고 있다.

상기와 같은 단일 광선로에 다중화된 신호를 전송하는 방식에서 핵심이 되는 소자는 파장가감소자로서 이 소자는 1개의 광섬유에 2개 이상의 서로 다른 파장의 신호를 입사시키거나 하나의 선로로 전송된 서로 다른 파장의 신호를 분리하여 다른 2개의 광섬유로 전송하는 소자이다.

그러나, 현재 사용되고 있는 상기와 같은 구조를 갖는 파장가감소자는 두 개의 렌즈와 두 개의 캐필러리 및 필터로 구성되므로 많은 자재가 소요될 뿐만 아니라, 각각의 렌즈와 광섬유의 초점를 정렬하고 필터의 투과, 반사 각도를 정렬하여야 함으로 여러 번의 광학적 정렬이 요구되어 제조 공정이 복잡하고 많은 시간이 소요되어 제작비용이 많이 소요되는 문제가 있었다.

또한, 아날로그 신호의 전송시에는 2개를 조합하여 사용해야 하는 불편이 있을 뿐만아니라, 그 외형이 지나치게 큼으로서, 소형화되어 가는 전기, 전자 제품에 부적절한 문제가 있었다.

다음은 본 발명과 관련된 양방향 광송수신기에서 송신과 수신 광신호에 대하여 필터를 이용하여 광 신호를 분리하는 구조를 도 1을 통해 설명하도록 하겠다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 양방향 송수신기의 구성은 광송신기, 필터, 광수신기, 광신호를 제공받기 위한 광섬유를 포함하여 구성된다.

즉, 광송수신기의 형상과 크기로 인하여 광송신기의 전방에 필터를 45도 각도로 위치시키며, 필터의 전방에는 광섬유를 형성하고, 필터의 하측에 광수신기를 구성함으로써, 광송신기를 통해 제공되는 광송신 신호는 특정 파장만 필터를 통과시켜 광섬유로 제공하고, 동일 광섬유를 통해 수신되는 광수신신호는 특정파장만 통과하는 필터를 통과하지 못하고 45도 반사되어 광수신기로 제공하게 되는 것이다.

상기한 종래의 방식은 광수신기의 일측에 형성된 AOI(입사각)이 작은 필터에서는 적용하지 못하여 특정파장 분할 다중화 효과를 제공할 수가 없었다.

따라서, 본 발명에서는 양방향 송수신기에서 송신과 수신 광신호에 대하여 굴절률분포형렌즈를 통해 광 신호를 분리하고, 굴절률분포형렌즈에 구성된 전반사체를 통해 45도 보다 작은 각도로 반사시켜 AOI(입사각)이 작은 필터인 송신파장필터에서 파장 분리할 수 있는 입사 각도를 줄여주는 굴절률분포형렌즈를 구성한 양방향 광송수신장치를 제안하게 되었다.

(선행문헌 1) 대한민국등록특허공보 제10-1210465호(2012.12.10)

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,

본 발명의 목적은 양방향 송수신기에서 송신과 수신 광신호에 대하여 굴절률분포형렌즈를 통해 광 신호를 분리하고, 굴절률분포형렌즈에 구성된 전반사체를 통해 45도 보다 작은 각도로 반사시켜 AOI(입사각)이 작은 필터인 송신파장필터에서 파장 분리할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여,

본 발명의 일실시예에 따른 입사 각도를 줄여주는 굴절률분포형렌즈를 구성한 양방향 광송수신장치는,

광 신호를 송신파장필터로 제공하기 위한 광송신기(100)와,

광송신기와 굴절률분포형렌즈 사이에 형성되어 상기 광송신기에서 발송된 광 송신 신호를 굴절률분포형렌즈로 입사시키기 위한 송신파장필터(200)와,

상기 송신파장필터(200)의 일측에 형성되어 송신파장필터를 통과한 광 송신 신호는 광섬유(50)로 제공하며, 광섬유로 입력된 광 수신 신호를 송신파장필터로 제공하되, 송신파장필터에서 투과되지 못한 광 수신 신호를 하측에 형성된 전반사체로 제공하기 위한 굴절률분포형렌즈(300)와,

상기 굴절률분포형렌즈(300)의 하측에 기울어지게 형성되어 굴절률분포형렌즈를 통해 제공된 송신파장필터에서 투과되지 못한 광 수신 신호를 굴절률분포형렌즈의 타측에 형성된 광수신기로 입사시키기 위한 전반사체(400)와,

상기 전반사체를 통해 제공된 광 수신 신호를 수신받기 위한 광수신기(500)를 포함하여 구성됨으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.

본 발명에 따른 입사 각도를 줄여주는 굴절률분포형렌즈를 구성한 양방향 광송수신장치는,

양방향 송수신기에서 송신과 수신 광신호에 대하여 굴절률분포형렌즈를 통해 광 신호를 분리하고, 굴절률분포형렌즈에 구성된 전반사체를 통해 45도 보다 작은 각도로 반사시켜 AOI(입사각)이 작은 필터인 송신파장필터에서 파장 분리할 수 있도록 함으로써, 특정 파장 분할 다중화 효과를 제공하게 된다.

도 1은 종래의 양방향 송수신기의 구성 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 입사 각도를 줄여주는 굴절률분포형렌즈를 구성한 양방향 광송수신장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 입사 각도를 줄여주는 굴절률분포형렌즈를 구성한 양방향 광송수신장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 입사 각도를 줄여주는 굴절률분포형렌즈를 구성한 양방향 광송수신장치의 제품 외형도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 입사 각도를 줄여주는 굴절률분포형렌즈를 구성한 양방향 광송수신장치는,

광 신호를 송신파장필터(200)로 제공하기 위한 광송신기(100)와,

광송신기와 굴절률분포형렌즈 사이에 형성되어 상기 광송신기에서 발송된 광 송신 신호를 굴절률분포형렌즈로 입사시키기 위한 송신파장필터(200)와,

상기 송신파장필터(200)의 일측에 형성되어 송신파장필터를 통과한 광 송신 신호는 광섬유(50)로 제공하며, 광섬유로 입력된 광 수신 신호를 송신파장필터로 제공하되, 송신파장필터에서 투과되지 못한 광 수신 신호를 하측에 형성된 전반사체로 제공하기 위한 굴절률분포형렌즈(300)와,

상기 굴절률분포형렌즈(300)의 하측에 기울어지게 형성되어 굴절률분포형렌즈를 통해 제공된 송신파장필터에서 투과되지 못한 광 수신 신호를 굴절률분포형렌즈의 타측에 형성된 광수신기로 입사시키기 위한 전반사체(400)와,

상기 전반사체를 통해 제공된 광 수신 신호를 수신받기 위한 광수신기(500)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 송신파장필터(200)는,

특정 파장의 광 송신 신호만을 투과하여 광섬유(50)로 제공하고, 상기 광섬유(50)에서 수신되는 다른 파장의 광 수신 신호는 통과하지 못하도록 반사시킴으로써, 굴절률분포형렌즈(300)의 타측에 위치한 반사체(400)를 통해 광수신기(500)로 제공하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 굴절률분포형렌즈(300)는,

제1수직면(310);과,

상기 수직면과 평행하게 일정거리 이격되게 형성되되, 상기 제1수직면의 길이보다 작은 길이를 가지는 제2수직면(320);과

상기 제2수직면의 끝단에 경사지게 형성되는 제1경사면(330);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1경사면(330)은,

45도 각도 이하로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 45도 각도 이하로 형성된 제1경사면(330)의,

일면에 전반사체(400)를 형성함으로써, 전반사체를 통해 반사된 광 신호를 광수신기로 제공하게 되어 입사 각도를 45도 이하로 줄여줄 수 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 입사 각도를 줄여주는 굴절률분포형렌즈를 구성한 양방향 광송수신장치의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 입사 각도를 줄여주는 굴절률분포형렌즈를 구성한 양방향 광송수신장치의 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 입사 각도를 줄여주는 굴절률분포형렌즈를 구성한 양방향 광송수신장치의 단면도이다.

도 2 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명인 굴절률분포형렌즈를 구성한 양방향 광송수신장치는 광송신기(100)와, 송신파장필터(200)와, 굴절률분포형렌즈(300)와, 전반사체(400)와, 광수신기(500)를 포함하여 구성된다.

구체적으로 설명하자면, 상기 광송신기(100)에 의해 광 신호를 송신파장필터로 제공하게 되며, 송신파장필터(200)를 상기 광송신기와 굴절률분포형렌즈 사이에 형성시키게 되며, 이를 통해 상기 광송신기에서 발송된 광 송신 신호를 굴절률분포형렌즈로 입사시키게 된다.

특히, 상기 송신파장필터(200)는 특정 파장의 광 송신 신호만을 투과하고, 광 송신 파장과 다른 광 수신 신호는 굴절률분포형렌즈(300)의 타측에 위치한 전반사체(400)를 통해 광수신기(500)로 제공하게 된다.

예를 들어, 특정 파장(λ1)의 광 송신 신호만을 송신파장필터(200)를 통해 굴절률분포형렌즈(300)로 제공하고, 굴절률분포형렌즈(300)를 통과하여 광섬유(50)로 제공하고, 광섬유를 통해 입력된 광 수신 신호는 굴절률분포형렌즈(300)를 통과한 후, 송신파장필터(200)에서 반사되어 굴절률분포형렌즈(300)의 하측에 위치한 전반사체(400)로 제공하게 된다.

이때, 굴절률분포형렌즈(300)는 상기 송신파장필터(200)의 일측에 형성되어 송신파장필터를 통과한 광 송신 신호는 광섬유(50)로 제공하며, 광섬유로 입력된 광 수신 신호를 송신파장필터로 제공하되, 송신파장필터에서 투과되지 못한 광 수신 신호를 하측에 형성된 전반사체로 제공하게 되는 것이다.

상기와 같은 기능을 제공하기 위하여, 상기 굴절률분포형렌즈(300)는,

제1수직면(310);과,

상기 제1수직면과 평행하게 일정거리 이격되게 형성되되, 상기 제1수직면의 길이보다 작은 길이를 가지는 제2수직면(320);과

상기 제2수직면의 끝단에 경사지게 형성되는 제1경사면(330);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로 설명하면, 상기 굴절률분포형렌즈(300)의 바람직한 형상은 '' 와 같은 형상을 가지게 된다.

이때, 상기 굴절률분포형렌즈(300)는 제1수직면(310)을 가지게 되며, 제1수직면의 일측에 수평하게 형성된 제1수평면(340)과 제1수직면의 타측에 수평하게 형성된 제2수평면을 가지되, 제2수평면(350)의 길이는 제1수평면의 길이보다 길도록 형성하게 된다.

그리고, 제2수직면(320)을 상기 제1수직면과 평행하게 일정거리 이격되게 형성되되, 상기 제1수직면의 길이보다 작은 길이를 가지도록 형성하게 된다.

이때, 상기 제2수직면의 끝단에 경사지게 제1경사면(330)을 형성하게 된다.

즉, 제1경사면의 일측이 제2수직면과 연결되고, 타측이 제2수평면에 연결되게 되는 것이다.

따라서, 상기 굴절률분포형렌즈(300)의 형상이 '' 와 같은 형상을 가지게 되는 것이다.

이때, 전반사체(400)는 굴절률분포형렌즈(300)의 하측에 기울어지게 형성되어 굴절률분포형렌즈를 통해 제공된 송신파장필터에서 투과되지 못한 광 수신 신호를 굴절률분포형렌즈의 타측에 형성된 광수신기로 입사시키는 기능을 수행하게 된다.

구체적으로는 제1경사면의 일면에 경사지게 전반사체를 형성하게 됨으로써, 이를 통해 광 수신 신호를 광수신기로 입사시키게 되는 것이다.

이때, 상기 제1경사면(330)은 바람직하게는 45도 각도 이하로 형성되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 전반사체를 통해 45도 각도 이하의 각도로 반사시켜 광송수신기 형상과 크기로 인한 기존 방식으로도 AOI(입사각)이 작은 필터를 사용할 수 있게 되는 것이다.

이때, 상기 광수신기(500)를 굴절률분포형렌즈(300)의 하측에 예를 들어, 제2수평면과 일정 거리 이격된 위치에 형성시켜 전반사체를 통해 제공된 광 수신 신호를 수신받게 되는 것이다.

그리고, 바람직하게는 45도 각도 이하로 형성된 제1경사면(330)의 일면에 전반사체(400)를 형성함으로써, 전반사체를 통해 반사된 광 수신 신호를 광수신기로 제공하게 되어 입사 각도를 45도 각도 이하로 줄여줄 수 있게 됨으로써, 입사각이 작은 필터에서 분리할 수가 있는 것이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 입사 각도를 줄여주는 굴절률분포형렌즈를 구성한 양방향 광송수신장치의 제품 외형도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 양방향 광송수신장치는 SFP형태의 케이스(150)와, 해당 케이스의 어느 일측면에 광섬유를 접속시키기 위하여 형성되는 광출력부(140)를 구성하게 된다.

본 발명에서 설명하고 있는 SFP는 Small-Form-factor Pluggable Transceiver의 약자로서, SFP 트랜시버 형태이며, 트랜시버장치와 연동하여 사용이 가능한 특징을 가지고 있다.

즉, 인터페이스가 SFP 타입이므로 휴대하기가 상당히 간편한 특징을 제공하게 된다.

이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

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

100 : 광송신기
200 : 송신파장필터
300 : 굴절률분포형렌즈
400 : 전반사체
500 : 광수신기

Claims (5)

1. 입사 각도를 줄여주는 굴절률분포형렌즈를 구성한 양방향 광송수신장치에 있어서,
   광 신호를 송신파장필터(200)로 제공하기 위한 광송신기(100)와,
   광송신기와 굴절률분포형렌즈 사이에 형성되어 상기 광송신기에서 발송된 광 송신 신호를 굴절률분포형렌즈로 입사시키기 위한 송신파장필터(200)와,
   상기 송신파장필터(200)의 일측에 형성되어 송신파장필터를 통과한 광 송신 신호는 광섬유(50)로 제공하며, 광섬유로 입력된 광 수신 신호를 송신파장필터로 제공하되, 송신파장필터에서 투과되지 못한 광 수신 신호를 하측에 형성된 전반사체로 제공하기 위한 굴절률분포형렌즈(300)와,
   상기 굴절률분포형렌즈(300)의 하측에 기울어지게 형성되어 굴절률분포형렌즈를 통해 제공된 송신파장필터에서 투과되지 못한 광 수신 신호를 굴절률분포형렌즈의 타측에 형성된 광수신기로 입사시키기 위한 전반사체(400)와,
   상기 전반사체를 통해 제공된 광 수신 신호를 수신받기 위한 광수신기(500)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 입사 각도를 줄여주는 굴절률분포형렌즈를 구성한 양방향 광송수신장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 송신파장필터(200)는,
   특정 파장의 광 송신 신호만을 투과하여 광섬유(50)로 제공하고, 상기 광섬유(50)에서 수신되는 다른 파장의 광 수신 신호는 통과하지 못하도록 반사시킴으로써, 굴절률분포형렌즈(300)의 타측에 위치한 반사체(400)를 통해 광수신기(500)로 제공하는 것을 특징으로 하는 입사 각도를 줄여주는 굴절률분포형렌즈를 구성한 양방향 광송수신장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 굴절률분포형렌즈(300)는,
   제1수직면(310);과,
   상기 수직면과 평행하게 일정거리 이격되게 형성되되, 상기 제1수직면의 길이보다 작은 길이를 가지는 제2수직면(320);과
   상기 제2수직면의 끝단에 경사지게 형성되는 제1경사면(330);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 입사 각도를 줄여주는 굴절률분포형렌즈를 구성한 양방향 광송수신장치.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 제1경사면(330)은,
   45도 각도 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 입사 각도를 줄여주는 굴절률분포형렌즈를 구성한 양방향 광송수신장치.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 45도 각도 이하로 형성된 제1경사면(330)의,
   일면에 전반사체(400)를 형성함으로써, 전반사체를 통해 반사된 광 신호를 광수신기로 제공하게 되어 입사 각도를 45도 이하로 줄여줄 수 있는 것을 특징으로 하는 입사 각도를 줄여주는 굴절률분포형렌즈를 구성한 양방향 광송수신장치.