KR20200062816A - 보정기능을 가진 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 시스템 - Google Patents

보정기능을 가진 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 시스템 Download PDF

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KR20200062816A
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Abstract

본 발명에 따른 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 장치는, 다중 파장의 광신호를 공간적으로 파장 분리하는 회절 격자(40)와; 상기 파장 분리된 광신호를 수신하는 선형 이미지 센서(50);를 포함하며, 알고 있는 파장의 기준 광신호를 자체적으로 발생시키는 기준광원 발생기(10); 다중 파장의 측정대상 광신호와 상기 기준 광신호를 결합하여 상기 회절 격자를 향하여 출력하는 광 커플러(20); 상기 선형 이미지 센서에서 기준 광신호에 대응하는 픽셀 위치의 변화를 체크하여, 변화가 발생된 경우 측정대상 광신호의 스펙트럼 계측에서 파장을 보정하여 계산하는 제어부(30);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

보정기능을 가진 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 시스템{Spectrum Analyzing System For Multi-Channel Light Signal Having Self Correction Function}
본 발명은 다중채널 광신호에 대한 스펙트럼 계측 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 회절 격자(Diffraction grating)을 이용하여 다중채널의 광신호를 공간적으로 파장 분리하여, 수신되고 있는 다중채널 광신호의 스펙트럼을 측정함으로써 각 채널의 정상동작 유무를 감시하는데에 활용하는 스펙트럼 계측 시스템에 관한 것이다.
광통신망에서는 보통 파장분할다중화(WDM: Wavelength Division Multiplexing) 방식으로 데이터를 송수신하는데, 단일 광섬유를 통하여 각 채널별로 할당된 서로 다른 파장의 광신호를 동시 전송함으로써 전송효율을 향상시킨다.
그러나, 광통신망을 운용관리하는 측면에서 보면 특정 채널에 장애가 발생할 경우, 일반적인 광파워미터로는 장애가 발생한 채널을 구별할 수가 없는 문제가 있다. 광파워미터는 광신호의 파장을 측정(구별)할 수 없고, 단순히 광파워만 측정가능하기 때문이다. 이와 같은 이유로 특정 채널에 장애가 발생할 경우 이를 감지하기 위해서는 광파워와 광파장을 동시에 측정할 수 있어야 한다.
WDM 방식 중 채널간격이 비교적 넓은 CWDM(Coarse WDM) 광통신망에서는 WDM 필터와 포토다이오드 어레이를 활용하거나, 스텝모터 및 WDM 필터를 이용한 순차스캔방식으로 광파장과 광파워를 동시에 측정할 수 있다.
그런데, 채널간격이 매우 좁은 DWDM(Dense WDM)의 경우, 상기 방식으로는 측정이 용이하지 않아서 주로 AWG(Arrayed Waveguide Grating) 및 포토다이오드 어레이를 사용하여 광파장 및 광파워를 측정하고 있다. AWG필터 등은 좁은 파장간격의 광신호를 분리하는 것이 가능하나 채널간격이 좁을수록 그리고 채널수가 증가할수록 설계나 제작이 어려우며, 또한 각 채널마다 포토다이오드를 별도로 할당하여야 하므로 크기 및 제작단가가 상승하게 된다.
스텝모터를 활용하여 CWDM 필터를 순차스캔하는 광계측기는 채널수만큼 별도의 필터가 필요하므로 크기 및 제작단가가 상승하며, 기계적인 이송에 의한 스캔이므로 채널수가 증가할수록 측정 신뢰성에 문제가 있다.
한편, 회절격자(Diffraction grating)와 광학소자들로 구성된 free space 분광계와 InGaAs계열의 적외선(IR) 선형이미지센서(Linear image sensor)를 활용한 광학 장치가 알려져 있으며, 이러한 장치에서는 채널간격이 좁고, 채널수가 대폭 증가된 광통신망에서도 광신호의 파장분석이 가능하다.
회절격자는 다중 파장의 광을 free space 상에서 공간적으로 파장 분리하는 특성을 가진 광학 소자로서, 최적 설계를 통해 넓은 파장대역에서 정밀한 파장 계측이 가능하다.
도 1에 도시된 바와 같이 입사광(Incident light)은 그 파장에 따라 각기 다른 회절각의 회절 스펙트럼(Diffracted spectrum)으로 출사된다. 따라서 다중 파장의 광신호가 회절격자로 입사하게 되면, 파장에 따라 각기 다른 각도로 회절하게 되어 파장에 따라 공간적으로 분리되며 이때 파장에 따른 회절각(θm)은 도 1에 나타난 격자 방정식과 같이 정해지는 것으로 알려져 있다.
그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 회절 격자에 의해 공간적으로 파장분리된 광신호는 적외선선형이미지센서를 이용하여 수신하게 된다. 이러한 장치는 다채널의 광신호를 동시에 수신할 수 있어 측정시간의 단축이 가능하고 기계적인 이송이 필요하지 않아 견고한 동작이 가능한 장점이 있다.
적외선선형이미지센서는 하나의 칩에 photodiode가 선형(Linear)의 array 형태로 배치되어 있으며, 각각의 photodiode가 하나의 픽셀이 되는 구조이다. 회절격자에 의해 공간적으로 파장분리된 입력광은 파장에 따라 서로 다른 픽셀에서 수신되므로, 광신호가 수신되는 픽셀 넘버로부터 파장을 식별할 수 있다.
일반적으로 회절격자 및 선형이미지센서를 이용한 분광 시스템은 도 3과 같이 구성된다. 입사광(Incident light)은 진행하면서 퍼짐현상이 발생하므로 이를 보완하여 평형광으로 만들어주기 위해 콜리메이션 렌즈(collimation lens)를 사용한다. 콜리메이션 렌즈(collimation lens)를 통과한 입사광(Incident light)은 평형광인 상태로 회절격자(Diffraction grating)로 입사되고, 회절격자(Diffraction grating)에서 입사광은 각 파장별로 다른 회절각도로 반사하여 공간적으로 파장 분리된 후, 집속렌즈(Focusing lens)를 거쳐 선형이미지센서(Linear image sensor)에 도달되게 된다. 그리고 선형이미지센서(Linear image sensor)에서 일정 광파워 이상의 광이 수신되는 픽셀의 픽셀넘버에 대응 광파장을 매칭시켜 다중채널 광신호에 대한 스펙트럼을 결정한다.
그런데, 픽셀넘버에 파장을 매칭시킬 때, 측정오류 없이 정밀한 측정이 가능하려면 특정 파장이 항상 특정 픽셀에서 수신된다는 것을 보장할 수 있도록, 광학시스템이 설계한 대로 정확하게 구현되고 유지되어야 한다.
이를 위해서는 광경로 상의 부품들과 선형이미지센서 사이의 미세 정렬기술이 요구되며, 정렬된 상태가 견고하게 유지될 수 있어야 한다. 사용 중 정렬상태에 미소한 변화가 발생할 경우 광경로가 달라져 당초 설계된 픽셀 위치를 벗어나 다른 픽셀에서 신호가 수신되게 되므로, 측정결과에 오류가 발생할 수 있다.
이러한 정렬 오차를 보정하기 위해 특정 광 부품을 기계적으로 구동하여 움직일 수 있는 구조로 시스템을 구성할 수 있으며, 도 4는 회절 격자(Diffraction grating) 등을 구동하여 움직이는 예를 도시한 도면이다.
그러나, 이와 같은 기계적 보정을 위해서는 기계적 구동 메커니즘이 추가되어 시스템의 크기가 커지는 문제가 있다. 또한, 시스템의 소형화와 파장 측정 해상도 향상 등을 위해 도 5와 같이 좀 더 복잡한 광학 시스템을 구성할 경우 여러 개의 부품이 광경로상에 있어서 오차가 복합적으로 발생할 수 있으며, 단일 부품을 이동할 경우 이후의 광경로에 영향을 주게 되므로 보정 과정은 더욱 복잡해지게 되는 문제가 있다.
이상 종래 기술의 문제점 및 과제에 대하여 설명하였으나, 이러한 문제점 및 과제에 대한 인식은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것은 아니다.
대한민국 특허등록 10-0803237, "광 스펙트럼 분석기에서 보정 신호 및 시험 신호를 동시에 검출하는 광 시스템, 광 스펙트럼 분석기 및 그 검출 방법"
본 발명의 목적은 기계적 구동 메커니즘 없이 정렬 오차를 보정할 수 있는 회절 격자를 이용한 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 간단한 구조로써 정렬 오차를 보정할 수 있는 회절 격자를 이용한 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 양상에 따른 보정기능을 가진 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 장치는, 다중 파장의 광신호를 공간적으로 파장 분리하는 회절 격자(40)와; 상기 파장 분리된 광신호를 수신하는 선형 이미지 센서(50);를 포함하며 스펙트럼 계측을 수행하는 스펙트럼 계측 장치에 있어서,
알고 있는 파장의 기준 광신호를 자체적으로 발생시키는 기준광원 발생기(10); 다중 파장의 측정대상 광신호와 상기 기준 광신호를 결합하여 상기 회절 격자를 향하여 출력하는 광 커플러(20); 상기 선형 이미지 센서에서 기준 광신호에 대응하는 픽셀 위치의 변화를 체크하여, 변화가 발생된 경우 측정대상 광신호의 스펙트럼 계측에서 파장을 보정하여 계산하는 제어부(30);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 장치에 있어서, 상기 제어부(30)는, 상기 보정을 위하여 기준 광신호에 대응하는 픽셀 위치의 오차를 저장하고, 상기 저장된 오차를 반영하여 파장을 보정하여 계산할 수 있다.
상기한 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 장치에 있어서, 상기 기준광원 발생기(10)는, 상기 기준 광신호를 출력하는 레이저 다이오드(11); 상기 레이저 다이오드(12)를 구동하는 전류를 공급하는 레이저다이오드 드라이버(12); 포함할 수 있다.
상기한 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 장치에 있어서, 상기 기준광원 발생기(10)에서 발생기에서 발생시키는 기준 광신호의 파장은, 상기 측정대상 광신호가 가진 파장 범위의 중앙으로 선택되거나 상기 파장 범위를 벗어난 것으로 선택될 수 있다.
상기한 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 장치에 있어서, 상기 기준광원 발생기(10)는 적어도 3개 이상의 파장을 가진 기준 광신호를 발생시키는 적어도 3개 이상의 레이저 다이오드를 포함하며, 상기 제어부(30)는, 상기 3개 이상의 파장의 각각에 대한 픽셀 위치의 변화를 체크하고 상기 3개 이상의 파장의 각각에 대한 픽셀 위치의 오차를 이용하여 보정할 수 있다.
상기한 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 장치에 있어서, 상기 3개 이상의 파장중에서, 2개의 파장은 상기 측정대상 광신호가 가진 파장 범위의 양쪽 가장자리에 있을 수 있다.
본 발명의 일 양상에 따른 보정기능을 가진 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 장치는, 다중 파장의 광신호를 공간적으로 파장 분리하는 회절 격자(40)와; 상기 파장 분리된 광신호를 수신하는 선형 이미지 센서(50);를 포함하며 스펙트럼 계측을 수행하는 스펙트럼 계측 장치에 있어서,
상기 선형 이미지 센서를 이용하여 측정대상 광신호에 포함되어 수신되는 기준 광신호의 위치를 결정하며, 상기 기준 광신호에 대응하는 픽셀 위치의 변화를 체크하여, 변화가 발생된 경우 나머지 측정대상 광신호의 스펙트럼 계측에서 파장을 보정하여 계산하는 제어부(30);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 스펙트럼 계측 장치에 있어서, 상기 기준 광신호는 정해진 이진코드의 정보를 가지며, 상기 제어부(30)는 상기 선형 이미지 센서를 이용하여 수신된 각 파장의 광신호중에서 상기 정해진 이진코드의 정보를 가진 파장의 광신호를 상기 기준 광신호로 결정할 수 있다.
본 발명은 WDM 광통신망의 각 채널의 이상유무를 감시하기 위한 파장계측 시스템을 운용하는 데에 있어서, 시스템의 정렬상태 변화에 따른 측정결과 오류를 방지하기 위해 기준광원을 사용한 자체 보정기능을 구현하여 광학부품의 정렬상태에 미소변화가 발생하더라도 정확한 측정기능을 수행할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 정렬오차에 의해 발생할 수 있는 측정결과 오류를 방지하기 위하여 기준 광원을 추가하고 기준 광신호의 파장, 즉 픽셀 위치를 모니터링하고 그 오차를 반영함으로써 자체 보정기능을 갖도록 하며 측정결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 광 커플러와 기준 광원 및 광원 구동회로를 추가하는 것 이외에, 소프트웨어적으로 모든 과정을 처리할 수 있어서, 간편하고 간단하게 광경로상 정렬오차를 보정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 회절격자의 분광 원리를 도시한 모식도이다.
도 2는 회절격자와 적외선 선형미미지센서를 이용한 파장계측 원리를 설명하는 모식도이다.
도 3은 회절격자와 선형이미지센서를 이용한 분광 광학시스템의 개략도이다.
도 4는 회절격자의 각도 조절을 통한 광경로 보정의 예를 도시한 도면이다.
도 5는 시스템 소형화 및 성능향상을 위한 분광시스템의 구조를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 보정기능을 가진 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 장치를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 보정기능을 가진 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 장치에서 기준 광신호의 파장과 선형 이미지 센서의 픽셀이 매칭되는 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 보정기능을 가진 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 장치에서 기준 광신호의 파장과 선형 이미지 센서의 픽셀이 매칭되는 다른 예를 도시한 도면이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 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 명칭 및 도면 부호를 사용한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 보정기능을 가진 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 장치를 도시한 도면이다.
콜리메이션 렌즈(collimation lens)(61)는 입사광(Incident light)이 진행하면서 퍼지는 현상을 보완하여 평형광으로 만들어주기 위해 사용되며, 콜리메이션 렌즈(collimation lens)(61)를 통과한 입사광(Incident light)은 평형광인 상태로 회절격자(Diffraction grating)(61)로 입사된다.
회절격자(Diffraction grating)(40)는 다중 파장의 광신호를 공간적으로 파장 분리한다. 회절격자(40)에서 입사광은 각 파장별로 다른 회절각도로 반사하여 공간적으로 파장 분리된 후, 집속렌즈(Focusing lens)(62)를 거쳐 선형이미지센서(Linear image sensor)(50)에 도달되게 된다.
집속렌즈(Focusing lens)(62)는 동일 파장 및 동일 차수의 광신호가 선형이미지센서(Linear image sensor)(50)의 한곳에 모일수 있도록 집속한다.
선형 이미지 센서(50)는 회절격자(Diffraction grating)(40)에 의해 파장 분리된 광신호를 수신한다. 선형 이미지 센서(50)는 하나의 칩에 photodiode가 선형(Linear)의 array 형태로 배치되어 있으며, 각각의 photodiode가 하나의 픽셀이 되는 구조이다. 회절격자(40)에 의해 공간적으로 파장분리된 광은 파장에 따라 서로 다른 픽셀에서 수신되므로, 광신호가 수신되는 픽셀 넘버로부터 파장을 식별할 수 있다.
제어부(30)는 선형이미지센서(50)에서 일정 광파워 이상의 광이 수신되는 픽셀의 픽셀넘버에 대응 광파장을 매칭시켜 다중채널 광신호에 대한 스펙트럼을 결정할 수 있다.
기준광원 발생기(10)는 알고 있는 파장의 기준 광신호(파장: λref)를 자체적으로 발생시켜서 광 커플러(20)로 입력시킨다. 기준광원 발생기(10)는 레이저 다이오드(11)와 레이저다이오드 드라이버(LD Driver)(12)를 포함하여 구성된다. 레이저 다이오드(11)는 알고 있는 단일 파장의 기준 광신호를 출력하며, 레이저다이오드 드라이버(12)는 제어부(Conroller)(30)의 제어에 맞추어서 레이저 다이오드(12)를 구동하는 전류를 공급한다. 따라서 기준광원 발생기(10)는 제어부(30)의 제어에 따라 기준 광신호를 출력하며, 기준 광신호의 출력을 단속할 수 있다.
광 커플러(20)는 다중 파장의 측정대상 광신호(파장:λ1, λ2, λ3···)와 기준 광신호를 결합하여 회절 격자(40)를 향하여 출력하되, 콜리메이션 렌즈(61) 등을 거치도록 할 수 있다.
파장을 알고 있는 기준광원을 추가하여 기준광원에 대한 파장을 측정하였을 때 만약, 시스템의 광정렬에 변화가 발생하여 기준 광신호를 수신하는 픽셀의 픽셀 번호가 이동하게 된다면, 측정대상 광신호에 대한 측정결과 값에서도 오차가 발생하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 구동 시, 측정대상 광신호의 계측 전에 먼저 기준 광신호의 파장 계측을 먼저 실행한 후 파장 보정 과정을 실행한다. 기준 광신호의 파장 계측 이후 파장 보정을 위한 사전 과정이 완료 되고 나면 기준 광원의 출력을 중지하도록 구성하여 기준광과 측정광이 동시에 측정됨으로써 발생할 수 있는 오류를 방지할 수 있다.
기준 광신호의 파장계측 시 선형이미지센서(50)에 수신되는 픽셀번호가 당초 설계된 값과 비교하여 차이가 발생할 경우, 예를 들면 그 차이만큼 측정대상 광신호의 파장 변환 계산식에 반영함으로써 측정결과를 보정할 수 있다.
장치의 설계단계에서 또는 장치의 출하전 캘리브레이션 단계에서는, 선형 이미지 센서(50)에서 기준 광신호에 대응하는 픽셀 위치를 정하고 이를 장치내, 예를 들면 제어부(30)에 저장할 수 있다. 그리고 제어부(30)는 스펙트럼 계측을 위하여 상기 저장된 픽셀 위치를 이용하여 선형 이미지 센서(50)에서 기준 광신호에 대응하는 픽셀 위치의 변화를 체크할 수 있다.
그리고 픽셀 위치의 변화가 발생된 경우 정렬 오차가 있는 것으로 보며 이러한 정렬 오차를 반영하여 측정대상 광신호의 스펙트럼 계측의 계산에서 파장을 보정하여 계산한다. 픽셀 위치의 변화가 있는 경우 제어부(30)는 보정을 위하여 기준 광신호에 대응하는 픽셀 위치의 오차를 저장하고(또는 바뀐 픽셀 위치를 저장하는 것도 동일한 개념임), 상기 저장된 오차를 반영하여 파장을 보정하여 계산한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 보정기능을 가진 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 장치에서 기준 광신호의 파장과 선형 이미지 센서(50)의 픽셀이 매칭되는 예를 도시한 도면이다.
기준광원 발생기(10)에서 발생시키는 기준 광신호의 파장은, 측정대상 광신호가 가진 파장 범위의 중앙(N/2)로 선택된다.
기준 광신호의 파장(λref)에 대하여 픽셀 넘버 N/2의 픽셀이 대응하는 것으로 사전 저장되어 있으며, 기준 광신호의 파장계측 시 선형이미지센서(50)에 수신되는 픽셀번호가 당초 설계된 값(N/2)과 비교하여 차이가 발생하여 픽셀번호가 N/2+d 인 경우(여기서 d는 정수), 그 차이(d)만큼 측정대상 광신호의 파장 변환 계산식에 반영함으로써 측정결과를 보정할 수 있다(도 7에서 d=1).
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 보정기능을 가진 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 장치에서 기준 광신호의 파장과 선형 이미지 센서(50)의 픽셀이 매칭되는 다른 예를 도시한 도면이다.
기준광원의 파장은 측정대상 광신호, 예를 들면 광통신망 운용광의 파장 범위에서 벗어나지만 선형이미지센서(50)로 수신가능한 파장을 선택하여 상시적으로 보정이 가능하도록 구성할 수도 있다. 따라서 기준광원 발생기(10)에서 발생시키는 기준 광신호의 파장(λref)은 측정대상 광신호가 가진 파장 범위를 벗어난 것으로 선택된다.
한편, 상기 실시예에서는 단일 파장의 기준 광원을 사용하였으나, 3개 이상의 파장을 가지는 기준 광원을 이용할 수도 있다. 이때 기준광원 발생기(10)는 적어도 3개 이상의 파장을 가진 기준 광신호를 발생시키도록 할 수 있으며, 이때 기준광원 발생기(10)에는 3개 이상의 레이저 다이오드와 단일 또는 대응하는 갯수의 레이저 다이오드 드라이버가 포함되도록 할 수 있다.
그리고 제어부(30)는 3개 이상의 파장의 각각에 대한 픽셀 위치의 변화를 체크하고 3개 이상의 파장의 각각에 대한 픽셀 위치의 오차를 이용하여 측정대상 광신호의 스펙트럼 계측에서 파장을 보정하여 계산할 수 있다. 그리고 3개 이상의 파장중에서, 2개의 파장은 측정대상 광신호가 가진 파장 범위의 양쪽 가장자리에 있는 것으로 선택되고 하나의 파장은 파장 범위의 중앙으로 선택될 수 있다.
한편, 상기 실시예에서는 스펙트럼 계측 장치의 내부에 기준 광신호의 발생을 위한 기준 광원 발생기(10)를 구비하는 것으로 하였으나, 스펙트럼 계측 장치에 구비하지 않는 실시 형태로 할 수도 있다.
기준 광신호는 측정대상 광신호를 발생시키는 광전송장비 또는 광전송장비의 감시를 위한 장비 등에서 발생되어 측정대상 광신호에 함께 포함되어 수신된다.
다만, 이러한 기준 광신호는 미리 정해진 이진코드의 정보를 가지며, 제어부(30)는 선형 이미지 센서를 이용하여 수신된 각 파장의 광신호중에서 이와 같이 미리 정해진 이진코드의 정보를 가진 파장의 광신호를 기준 광신호로 결정하며, 이러한 기준 광신호에 대하여 전술한 실시예와 같이 기준 광신호에 대응하는 픽셀 위치의 변화를 모니터링하고 픽셀 위치에 변화가 있는 경우 이를 반영하여 파장을 보정하여 계산한다.
제어부(30)는 선형 이미지 센서(50)를 이용하여 측정대상 광신호에 포함되어 수신되는 기준 광신호의 위치를 결정하며, 기준 광신호에 대응하는 픽셀 위치의 변화를 체크하여, 변화가 발생된 경우 나머지 측정대상 광신호의 스펙트럼 계측에서 파장을 보정하여 계산한다.
본 발명은 WDM 광통신망의 각 채널의 이상유무를 감시하기 위한 파장계측 시스템을 운용하는 데에 있어서, 시스템의 정렬상태 변화에 따른 측정결과 오류를 방지하기 위해 기준광원을 사용한 자체 보정기능을 구현하여 광학부품의 정렬상태에 미소변화가 발생하더라도 정확한 측정기능을 수행할 수 있도록 한다.
본 발명에서는 회절격자와 선형이미지센서를 이용한 파장계측시스템을 구성하는데 있어서, 정렬오차에 의해 발생할 수 있는 측정결과 오류를 방지하기 위하여 기준 광원을 추가하여 기준 광신호의 파장, 즉 픽셀 위치를 모니터링하고 그 오차를 반영함으로써 자체 보정기능을 갖도록 하며 측정결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
시스템 구현 이후 정렬상태를 기계적으로 보정하는 것은 매우 어려운 것인 바, 광부품에 이송기능을 추가할 경우 장치의 크기도 커지며, 제어해야할 요소들도 추가되므로 구조도 더욱 복잡해지는 문제가 있으나, 본 발명에서는 광 커플러와 기준 광원 및 광원 구동회로를 추가하는 것 이외에, 소프트웨어적으로 모든 과정을 처리할 수 있어서, 간편하고 간단하게 광경로 상 정렬오차를 보정할 수 있는 효과가 있다.
10 : 기준광원 발생기 11 : 레이저 다이오드
12 : 레이저다이오드 드라이버 20 : 광 커플러
30 : 제어부 40 : 회절 격자
50 : 선형 이미지 센서 61 : 콜레메이터 렌즈
62 : 포커싱 렌즈

Claims (8)

  1. 다중 파장의 광신호를 공간적으로 파장 분리하는 회절 격자(40)와; 상기 파장 분리된 광신호를 수신하는 선형 이미지 센서(50);를 포함하며 스펙트럼 계측을 수행하는 스펙트럼 계측 장치에 있어서,
    알고 있는 파장의 기준 광신호를 자체적으로 발생시키는 기준광원 발생기(10);
    다중 파장의 측정대상 광신호와 상기 기준 광신호를 결합하여 상기 회절 격자를 향하여 출력하는 광 커플러(20);
    상기 선형 이미지 센서에서 기준 광신호에 대응하는 픽셀 위치의 변화를 체크하여, 변화가 발생된 경우 측정대상 광신호의 스펙트럼 계측에서 파장을 보정하여 계산하는 제어부(30);를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    보정기능을 가진 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부(30)는,
    상기 보정을 위하여 기준 광신호에 대응하는 픽셀 위치의 오차를 저장하고, 상기 저장된 오차를 반영하여 파장을 보정하여 계산하는,
    보정기능을 가진 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 기준광원 발생기(10)는,
    상기 기준 광신호를 출력하는 레이저 다이오드(11);
    상기 레이저 다이오드(12)를 구동하는 전류를 공급하는 레이저다이오드 드라이버(12); 포함하는,
    보정기능을 가진 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 기준광원 발생기(10)에서 발생기에서 발생시키는 기준 광신호의 파장은, 상기 측정대상 광신호가 가진 파장 범위의 중앙으로 선택되거나 상기 파장 범위를 벗어난 것으로 선택되는,
    보정기능을 가진 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 기준광원 발생기(10)는 적어도 3개 이상의 파장을 가진 기준 광신호를 발생시키는 적어도 3개 이상의 레이저 다이오드를 포함하며,
    상기 제어부(30)는, 상기 3개 이상의 파장의 각각에 대한 픽셀 위치의 변화를 체크하고 상기 3개 이상의 파장의 각각에 대한 픽셀 위치의 오차를 이용하여 보정하는,
    보정기능을 가진 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 3개 이상의 파장중에서,
    2개의 파장은 상기 측정대상 광신호가 가진 파장 범위의 양쪽 가장자리에 있는,
    보정기능을 가진 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 장치.
  7. 다중 파장의 광신호를 공간적으로 파장 분리하는 회절 격자(40)와; 상기 파장 분리된 광신호를 수신하는 선형 이미지 센서(50);를 포함하며 스펙트럼 계측을 수행하는 스펙트럼 계측 장치에 있어서,
    상기 선형 이미지 센서를 이용하여 측정대상 광신호에 포함되어 수신되는 기준 광신호의 위치를 결정하며, 상기 기준 광신호에 대응하는 픽셀 위치의 변화를 체크하여, 변화가 발생된 경우 나머지 측정대상 광신호의 스펙트럼 계측에서 파장을 보정하여 계산하는 제어부(30);를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    보정기능을 가진 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 기준 광신호는 정해진 이진코드의 정보를 가지며,
    상기 제어부(30)는 상기 선형 이미지 센서를 이용하여 수신된 각 파장의 광신호중에서 상기 정해진 이진코드의 정보를 가진 파장의 광신호를 상기 기준 광신호로 결정하는,
    보정기능을 가진 다중채널 광신호 스펙트럼 계측 장치.

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