KR910003238B1

KR910003238B1 - 광 통신 시스템 및 이 시스템의 중앙지국과 원격지국

Info

Publication number: KR910003238B1
Application number: KR1019870701097A
Authority: KR
Inventors: 아이젠하트 버그만 어니스트
Original assignee: 아메리칸 텔리폰 앤드 텔레그라프 캄파니; 오레그 이. 앨버
Priority date: 1986-03-27
Filing date: 1987-03-04
Publication date: 1991-05-24
Also published as: CA1257652A; WO1987006084A1; KR880701500A; EP0261201A1; US4775971A; JPS63502946A

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

광 통신 시스템 및 이 시스템의 중앙지국과 원격지국

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명에 따라서 형성된 공유된 광원을 이용하는 예증의 양방 광 통신 시스템의 간략화된 블록 다이어그램.

제2도는 제1도에 도시된 바와같은 시스템으로 양방 통신을 제공하기 위해 중앙통신소에서 이용될 수 있는 예중의 집약된 광학장치를 도시하는 도면.

제3도는 제1도에 도시된 바와같은 본 발명의 시스템으로 양방 통신을 제공하기 위해 원격지국에서 이용 될 수 있는 예증의 집약된 광학장치를 도시하는 도면.

제4도는 능동 및 수동 전렬분배를 통해 대다수의 사용자중에서 단일 광원을 공유가능한 중앙통신소에서 이용할 수 있는 다른 광학구조를 도시하는 도면.

[발명의 상세한 설명]

[1. 발명의 분야]

발명은 광 통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 사용자와 중앙 통신점간에(광 섬유를 이용하여) 양방향 통신을 제공하기 위해 다수의 사용자 사이에 각자 중양 통신점에 배치된 소수의 광원의 공유가능한 통신 시스템에 관한 것이다.

[2. 종래 기술의 설명]

광파 통신 시스템은 계속 발전하고 있으며 더 강화되고 있다. 종래의 구리 도체를 광 섬유로 대체시킴에 따라, 개개의 가입자에게 경제적으로 관심을 끄는 이러한 시스템을 만들고자 하는 요구가 대두된다. 비용을 최소화하는 한가지 방법은 가입자와 중앙 통신점(중앙 통신소로 언급됨)간의 양방 통신을 제공하도록 필요 된 개개 광 섬유의 수를 감소시키는 것이다. 단일 광 섬유상에서 양쪽 방향으로 통신하는 기대는 여러 이유, 즉, (1) 저가의 광 섬유 케이블, (2) 간편한 시스템에 필요한 용이한 설치 및 복구, (3) 현존 케이블선의 통화용량의 배가라는 이유 때문에 관심을 끈다. 그러한 시스템은 1978년 5월, 일렉트로닉스 래터스, 14권, 11호, 페이지 340 내지 342에서 미네무라 등의 "마이크로-옵틱 3dB 커플러를 이용하여 동일 파장에서 광 섬유를 통한 양방 전송 실험""의 기사에서 기재되어 있다. 상기 기술한 바의 전송 시스템은 마이크-옵틱 3dB 결합기, 단일 슈도-스텝-굴절률 광 섬유, GaAlAs LED, 종래의 Si PIN 광 검출기, 및 TTL 인터페이스 회로를 이용한다. 비록 양방 통신이 성취가능할지라도, 이 장치는 통신 경로의 양 단에서 광대한 회로를 요하게 되며, 또한 양 단의 각각은 시스템의 비용에 상당히 가산될 수 있는 그 자체의 광원(LED)을 요하게 된다. 이들과 똑같은 문제(광대한 회로, 각 양 단에서 광원, 각기 한 방향용 개별 광 섬유등) 중의 적어도 몇개의 문제를 공유하는 많은 다른 시스템에 존재한다.

그러므로, 종래 기술에서, 값싸고 또한 이상적으로 통신 경로의 각 단부에서 독립적인 광원을 필요로 지 않는 양방 통신 시스템에 대한 요구가 남아있다.

[발명의 요약]

광 통신 시스템은 그 출력이 전력 분할기 장치에 의해 다수의 분리 출력 반송 광파로 세분되는 제1광원, 및 정보 신호를 각 반송파에 가산하기 위한 변조장치를 구비하는 중앙지국을 포함한다. 그리고 상기 각 반송파는 광 섬유를 통해 원거리 수신기로 전송된다.

상기 수신기는 수신기로 전송된 신호를 복구하는 검출기, 및 광 섬유를 따라서 역 수신된 반송파를 중앙 지국으로 반향하는 수단을 구비한다. 이 수신기는 귀환 신호를 반향된 반송파에 가산하는 변조수단을 포함 한다.

중앙지국은 귀환 신호를 수신기로부터 수신하고 복구하는 수단을 포함한다.

[상세한 설명]

제1도는 본 발명에 따라서 구성된 광 통신 시스템(10)을 간략한 블록 다이어그램 형태로 도시한다. 중앙 통신소(Central office) 언급되는 중앙통신소(12)는 단일 광원(14)을 이용하여 다수의 N 광 섬유(18)를 통해 다수의 N 가입자와 통신한다. 상기 하나의 광 섬유는 각 가입자와 연합된다. 예로, 광원은 고상 레이저(GaAs, GaAlAs, Imp 등), 에지-발광 LED, 또는 정보 신호 생성시에 후속 변조하기 위한 기초로서 작용 할 수 있는 반송 신호를 제공가능한 그외 다른 소수를 구비한다. 중앙통신소(12)를 참조하면, 광원(14)으로 부터 온 출력 반송 광파 I는 광학 구조물(20)에 입력으로 인가되는데, 이 구조물(20)은 제2도 및 4도와 관련하여 더 상세히 설명된다. 또한 구조물(20)은 원하는 정보 Si를 반송 광파 I로 전달하도록 이용되는 다수의 N 변조원에 응답한다. 블록 다이아그램 형태로 도시된 바와같이, 구조물(20)은 연합된 광 섬유(18i)의 적당한 신호 Ti를 가입자(16i)에게 지향시키기 위한 변조기(24) 및 광원(14)에 응답적인 전력 분할기 및 변조기(26)를 포함한다. 가입자(16i)에서, 검출기(28i)는 변조된 신호 Ti를 복구하는데 이용되며, 검출기(28i)는 예로, p-i-n 광 다이오드, 광 트랜지스터, 또는 눈사태 항복 광 다이오드를 구비할 수 있다. 가입자(16i)에서 존재하는 변조기(38i)는 귀환 신호 Ri를 광 섬유(18i)를 통해 다시 중양통신소(12)로 전송하기 위해 수신된 신호 Ti를 재변조하는데 이용된다. 가입자(16i)에서 귀환 정보를 복구시키기 위한 검출기(38i) 와 유사하게 검출기가 중앙통신소(12)내에 포함된다(도시안됨). 그리하여, 본 발명에 따라서, 단일 광 섬유를 통한 양방 전송은 중앙통신소(12i)와 가입자(16i) 사이에 성취되며, 여기에서 광원(14)은 다수의 가입자(16) 사이에 각기 공유된다.

본 발명의 광 통신 시스템의 장점은 상기 간략히 개략된 기능을 수행하기 위해 집약된 광학 성분을 이용 하는 능력이다. 그러한 성분을 이용하면 극히 소형이며, 비교적 저가의 장치를 만들 수 있다. 그러나, 아래에 기술되는 바처럼 완전한 집적(즉, 모든 필요한 성분의 단일 기판위에 형성)이라는 몇가지 불리한 조건이 있다.

제2도는 중앙통신소의 일부에 대한 예증의 실시예를 도시하는데, 여기에서 능동 전력 분할기 및 변조기는 단일 기판(39)에서 형성된다.

광원(14)으로부터 인입 반송 광파 I는 단일 광 섬유(32)를 통하여 기판(39)에서 형성된 도파관(36)으로 연결된다. 그 대신에, 광원(14)은 바로 기판(39)에 장착될 수 있으며 상호접속 광 섬유를 요하지 않게 된다. 이 예에서, 리듐 니오베이트는 기판(39)을 형성하도록 이용된 물질이며 확산된 티타니아는 기판(39)에서 여러 도파관을 형성하는 물질이다. 그러나, 티타니아 확산된 도파관을 갖는 스트론 티움바륨 니오베이트 또는 리듐 탄탈레이트와 같은 다른 물질도 또한 사용될 수 있다. 반송 광파 I는 도파관(36)을 따라 계속하여 이동하며 다수의 전극 배열을 구비하는 능동 전력 분할기(38)로 들어간다. 여기에서 상기 배열은 명료성을 기하기 위해 단일의 사선 처리된 구역으로 제2도에 도시된다. 그러한 전극 구조물을 이용하는 전력 분할기는 광학 기판의 결정학상 정의에 의존하여 특별한 기하학적 구성을 구비하도록 형성된 한쌍의 전극을 구비하는 것은 공지되어 있다. 제2도에 도시된 장치에 있어서, 전력 분할기(38)는 반송 광파 I를 I₃, I₄, I₅, 및 I₆로 표시된 예정된 전력 레벨의 네 출력 신호로 분할하도록 이용된 세개의 전극 배열(40, 42 및 44)을 구비한다. 능동 전력 분할기를 이용함으로써, 이후에 상세히 설명되른 바와같이, 다른 가입자에게 보내진 전력은 요구가 있는대로 연속을 조절될 수 있다. 그 대신에, 공지된 일련의 가입자가 상이한 전력 레벨을 전혀 요구하지 않으면, 인입 전력 레벨의 예정된 분할을 수행할 수 있는 수동 전력 분할기는 제4도와 관련하여 더 상세히 설명되는 바와같이 이용될 수 있다.

제2도에 도시된 원하는 전력 분할중의 제1단계를 제공하기 위하여, 도시된 바대로 형성된 부가적인 도파관(37)은 도파관(36)과 결합된다. 전극 배열(40)로 인가된 적절한 외부 제어신호 C₁는 배열(40)의 부근에서 기판(39)외 굴절율을 변경시킬 것이다. 이 변경으로 말미암아 도파관(36 및 37) 사이에서 광 결합의 변화를 가겨온다. 여기에서, 제어 신호 C₁의 세기는 결합양의 변화를 결정한다. 그리하여 예정된 값의 제어신호 C₁에 대하여, 반송 광파 I는 부분적으로 도파관(37)내로 연결되어, 예정된 전력 레벨의 두 출력 반송파 I₁, 및 I₂,로 귀결된다. 제2도에 도시된 바와같이, 전력 분할의 다음 단계는 두병렬 경로로 진행한다. 특허, 도파관(36)을 따라서 나타나는 반송파 I₁는 전극 배열(42)을 따라 이동하며, 부가적긴 도파관(46)은 반공파 I₁과의 결합을 제공하도록 이용된다. 상기 설명된 바와같이, 예정된 제어 신호 C₂에 대하여, 반송 광파 I₁는 부분적으로 도파관(46)내로 연결되어 예정된 전력 레벨의 두 분리 출력 반송파 I₃및 I₄를 생성한다. 유사하게, 도파관(37)을 따라서 나타나는 반송 광파 I₂는 전극 배열(44)의 부근으로 이입되고 그와 관련하여 부가적인 도파관(48)은 제어 신호 C₃의 세기에 의해 제어된 것으로서 예정된 전력 레벨의 두 분리 출력 반송파 I₅및 I₆를 생성한다.

상기 설명으로부터, 제어 신호 C₁, C₂및 C₃는 본 시스템의 성능을 능등적으로 최적화하는데 이용될 수 있음이 자명하다. 예를들어, 가입자(16₁) (도시안됨)가 중앙통신소(12)와 비교적 가깝게 배치되고 또한 가입자(16₄)가 극히 더 멀리 떨어져 배치되면, 전력 분할기(38)는 양 가입자에 의한 강력한 신호의 수신을 확실히 하도록 전력 1/8의 신호 I₃를 가입자(16₁)에게 그리고 전력 31/8의 신호 I₆를 가입자(16₄)에게 송신하기 위해 제어 신호 C₁, C₂및 C₃의 크기를 조절함으로써 구성될 수 있다. 부가적으로, 특정 가입자가 시스템으로 부터 전체가 제거되려하면, 적절한 제어 신호외 조절은 연합된 전력 분할기가 잔여 가입자에게만 전력을 제공하게 된다. 그리하여, 알 수 있는 바와같이 본 발명의 능동 전력 스위칭 시스템은 많은 융통성을 중앙통신소에 제공한다. 더우기, 상기 설명한 대로, 능동 모니터링이 주어진 중앙통신소에 대한 너무 많은 부하로 간주되면, 구동 전력 분할이 이동될 수 있는데, 각 가입자는 중앙통신소와 멀리 떨어져 있음에도 불구하고 예정된 전력 레벨의 신호를 수신하게 된다. 이러한 장치는 전체 통신망이 대도시중의 일부분에 포함될 때 그리고 가장 외딴 가입자가 중앙통신소와 비교적 가깝게 있을 때 실행 가능하다.

제2도에 도시된 변조장치(50)는 원하는 정보 신호를 반송파 I₃내지 I₆로 전달하는데 이용될 수 있다. 네 변조/정보원(24₁내지 24₄)은 정보 신호를 공급한다. 전력 분할기(38)에 비하여, 전극 및 적절한 도파관 내부로 원하는 정보를 연결하는데 이용될 수 있다. 특히, 제1정보 신호 S₁는 전극 배열(54)로 인가되며 이 전극 배열은 도판관(46)을 따라 진행하는 반송파 I₃로 부가적인 도파관(56)간의 결합을 제공한다. 그리하여 신호 S₁의 전극 배열(54)로의 인가하는 반송파 I₃를 조절하게 되며 광 섬유(18₁)를 통해 가입자(16₁)(도시안됨)에게 연속적으로 전송된 원하는 출력 신호 T₁을 제공한다. 유사하게 정보 신호 S₂는 반송파 I₄를 조절하고 출력 신호 T₂를 생성하기 위해 전극 배열(58) 및 도파관(60)을 통해 도파관(36)을 따라 진행하는 반송파 신호 I₄에 연결된다. 출력 신호 T₃및 T₄는 유사한 방법으로 생성되는데, 전극 배열(62) 및 도파관(64)는 T₃를 생성하기 위해 도파관(37)을 따라 진행하는 반성파 신호 I₅와 반응하며 전극 배열(66) 및 도파관(68)은 출력 신호 T₄를 생성하기 위해 도파관(48)을 따라 반송파 신호 I₆와 연합된다.

상기 기술된 바와같이, 가입자로부터의 귀환 신호 R(통상 음성 또는 데이타)는 동일한 광 섬유(18)를 따라서 역으로 중앙통신소(12)로 진행한다. 제2도에 도시된 장치는 이 귀환 신호를 복구할 수 있는 구성요소를 포함한다. 귀환 신호 R₁과 연합하여 도시된 바와같이, 도파관(70)은 광 섬유(18₁)을 따라 역진행하여 도파관(46)으로 이입하는 귀환 신호의 일부는 "제거"하도록 형성된다. 도파관(70 및 46)의 경합으로 인하여 소정의 귀환 신호 R₁가 도파관(46)을 따라 전파하게 되기 때문에, 본 발명의 시스템은 약간의 이 전파 양을 막도록 설계될 수 있다. 예를들여, 전송된 신호 T₁는 제1전파, 예로 TM파(횡 자기파)를 구비하도록 형성될 수 있으며, 귀환 신호 R₁는 직교 TE편파(횡 전기파)를 구비하도록 형성될 수 있다. 그리하여, 귀환 도파관(70)은 전승된 신호 T₁에 완전히 투과될 것이며 또한 귀환 신호 R₁을 100% 제거할 것이다. 그 대신에, 그 신호들의 편파가 가입자에서 제어될 수 없고 중앙퉁신소(12)와 가입자(16₁) 사이의 광 섬유(18¹)의 길이를 따라 그대로 유지될 수 없으면, 능동 편파 제어 구성요소는 광 섬유(18₁)와 도파관(46) 사이의 결합에서 원하는 극성을 귀환 신호 R₁에 제공하도록 포함될 수 있다. 그러나, 신호 T₁및 R₁의 예정된 편파를 유지하는 상기 수단 및 다른 수단은 시스템 성능을 개선하기 위해서만 이용됨이 이해될 것인데, 이것은 도파관(46)을 따라 일부 귀환 신호 R₁의 전파가 통신 경로를 파괴시키지는 않을 것이기 때문이다. 이 시스템의 유일한 해로운점은 도파관(70) 내부로 연결된 귀환 신호의 전력 감소에 관한 것이다.

제2도에 도시된 바와같이, 광 검출기(72)는 신호 R₁를 복구하도록 도파관(70)에 결합된다. 제1도의 검출기(28)에 비하여, 검출기(72)는 p-i-n 광 다이오드, 광 드랜지스터, 눈사태 항복 광 다이오드, 또는 수신된 광학 신호를 연합된 전기 신호로 변환시키는 다른 장치를 구비할 수 있다. 유사한 방법으로, 가입자 (16₂)로부터의 귀환 신호 R₂는 제2도에서 도시된 구성의 도파관(74) 및 검출기(76)를 이용하여 복구될 수 있다. 마찬가지로, 가입자(16₃및 16₄)에 의해 전송된 신호를 복구하기 위하여, 귀환 신호 R₃는 도파관(78)을 통하여 검출기(80)에 연결되며 귀환 신호 R₄는 도파관(82)을 통하여 검출기 (84)에 연결된다.

상기 기술된 바와같이, 본 발명의 부가적인 양상은 제1광원이 부족할 때 전환될 수 있는 중앙통신소에서의 "공유"광원을 제공하는 능력이다. 그 대신에 이 공유 광원은 동시에 작동하는 한쌍의 전송기를 제공하도록 이용될 수 있으며 또한 두개의 다른 메시지를 동일한 광 섬유를 통해 한 가입자에게 전송하기 위해 다른 전송 파장을 이용할 수 있다. 공유 광원을 다르게 사용하는 것도 가능하다. 이러한 설비는 광 섬유(92) 를 통해 도파관(37)에 연결된 부가적인 광원(90)으로 제2도에 도시된다(여기에서 광원(90)은 직접 기판(39)에 장착될 수도 있다). 그러므로, 만일 광원(14)이 부족하면, 제2광원(90)은 입력 반송 광파 I'를 제공하도록 활성화되는데, 상기 광파는 상기 기술한 바대로 동일한 도파관을 통하여 진행하여 결과적으로 출력 신호 T₁내지 T₄를 형성한다. 상기 기술한 바와같이, 두개의 광원(14 및 90)을 동시에 작동시키는 것이 바람직하다면(광원(14)은 출력 반송파 I_A를 파장 λ_A로 제공하며, 광원(90)은 출력 반송파 I_B를 파장 λ_B로 제공한다.

λ_A_λ_B, 전력 분할기(38)는 두 광원을 능동적으로 전환시키기 위해 조절될 수 있다. 특히, 제2도에 도시된 장치에, 있어서, 제어 신호 C₁는 도파관(36 및 37)의 결합 정도를 제어하는데 사용되며, 그리하여, 잔여 신호 경로를 따라 반송파 I_A또는 반송파 I_B의 전송을 제공한다. 이 양상을 더 확장하면, 두 광원(14 및 90)을 동시에 사용하는 것이 바람직하다면, 부가적인 광원들이 광원 공유라는 본 발명의 시스템에 합체될 수 있음이 자명하다.

본 발명에 따라 사용하기 위한 예증의 가입자 배열(16)은 제3도에 도시된다. 제2도에 도시된 중앙통신소 구성에 비하여, 가입자 배열은 광 기판(96), 예로, 리듐니오베이트를 이용한다. 이것은 전송된 신호를 복구하며 또한 귀환 정보 신호를 형성하는 것을 돕는다. 제3도를 참조하면, 중앙통신소(12)로부터 전송된 신호 T는 기판(96)에서 형성된(양호하게는 확산 티타늄으로 구성된) 도파관(98)에 결합된 광 섬유(18)를 따라 진행한다. 전송된 정보를 복구하기 위하여, 신호 T는 기판(96)의 길이를 따라 진행할 수 있으며 거울(100)에 반사되어 결합된 도파관(98 및 102)을 따라 검출기(28) 내부로 또한 광 섬유(18)를 향하여 이동된다. 여기에서 검출기(28)의 상세한 설명은 이미 설명되었다. 귀환 정보를 인입 신호 T로 전달하기 위하여(통상 음성 또는 데이타 정보원인) 외부 변조기(38)는 기판(96)에서 형성된 전극 배열(104)로 인가된다. 중앙통신소(12)에서 존재하는 변조기에 비하여, 변조기(38)로부터 정보 신호 S_R는 신호 T를 변경하고 귀환 정보 신호 R을 형성한다. 그리하여, 귀환 메시지 신호를 위한 반송파로서 중앙통신소(12)로부터 인입 신호를 이용함으로써, 가입자(16)는 귀환 신호 R을 발생하도록 개별 광원을 요하지 않는다. 본 발명의 이 양방 특성은 가입자의 장소에서 요구된 장비에 있어서 많은 비용절감을 가져온다.

상기 기술된 바와같이, 두 광원으로부터 정보는 광 섬유(18)를 통하여 가입자(16)에게 방송되는 것이 가능하다. 예를들어, 어느 한 신호는 비디오 정보를 그리고 다른 신호는 음성 또는 데이타를 나타낼 수 있다. 그러므로, 이 예에서, 가입자(16)는 두가지 인입 신호를 취급할 수 있는 부가적인 구성요소를 포함할 수 있다. 이러한 기능을 행할 수 있는 한 예증의 장치는 제3도에서도 도시되는데, 여기에서 전체 반사 거울(100)은 각 선별 거울(110)로도 언급되는 부분반사 거울(110)로 대체된다. 거울(110)은 전송된 신호들중의 첫번 신호와 연관된 파장이 완전히 반사되어 도파관(98 및 102)을 통해 검출기(28) 내부로 진행하며, 또한 귀환 신호용 반송파를 형성하도록 도파관(98)을 따라 역으로 진행되게 선택된다. 그러나, 잔여하는 제2정보 신호는 거울(110)에 의해 영향 받지 않고 통과하여 제2광 검출기(112)로 가며, 정보는 그 신호로부터 추출된다. 실질적인 응용에서, 제1신호는 음성 또는 데이타일 수 있으며, 여기에서 가입자는 귀환 신호를, 중앙통신소로 되돌리고자 한다. 상기 기술된 실시예에서 일방 전송인 제2신호는 비디오일 수 있으며, 여기 에서 가입자가 비디오를 중앙통신소로 방송하기를 원할 것이 있음직하다. 그러나, 부가적인 구성요소, 특히 부가적인 전극배열 및 변조기는 제3도의 장치에 가산될 수 있어서 양방 비디오 통신용 수단을 제공하게 되는데 그러한 것은 본 발명의 범주에 속한다.

본 발명의 지침을 이용하는 대부분의 시스템에서, 입력 광원은 레이저, 에지-발광 LED, 또는 다른 고-전력 장치일 것이다. 이미 설명된 바와 같이, 오프-칩 전력 분할 방법이 이용되지 않으면 이 입력 전력의 대부분이 소비될 수 있다. 예를들어, 종래의 고전력 레이저는 수백의 개별 가입자를 통해 양방 통신을 쉽게 지탱할 수 있다. 그러나, 집적 광 구성요소를 형성하는 전류 기법은 하나의 단일 기판에서 대략 여덟 개까지 유지될 수 있는 가입자의 수를 제한한다. 그리하여, 열배이상 요구된 레이저 전력은 중앙통신소와 가입자간에 전송된다. 그러므로, 레이저의 사용을 최대화하기 위해, 전력 분할의 많은 반복 진행은 개별 기판으로 가는 입력 전력 레벨을 감소시키도록 구행될 수 있으며, 그러므로서 단일 레이저는 다수의 기판 사이에 각자 공유되게 된다.

다수의 각 가입자에서 형성된 광학 성분화 함꼐 다수의 N 가입자 사이에 각자 단일 광원의 공유를 제공하기 위해 중앙통신소(12)에서 사용하기 위한 예증의 전력 분할장치는 제4도에 도시된다. 이 장치는 다양한 전력 분할기술 및 그와 조합한 기술을 설명하기 위한 예증일 뿐이며, 많은 다른 변경이 존재할 수 있음을 알아야 한다. 근본적인 광원은 레이저(120)로서 출력 광의 세기 I를 방사한다. 이 출력 광은 단일 모드 광 섬유(122)를 통과하여 전력이 똑같은 값의 I/2 성분으로 나뉘어지는 융합된 광 섬유 결합기(124)로 이입 한다. 그 대신에, 융합된 광 섬유 결합기는 원하는 전력 분할을 제공하도록 설계될 수 있다. 융합된 광 섬유 결합기는 그 기술에서 공지되어 있으며, 그 한 예는 미합중국 특허 제4,431,260호에 기재되어 있다. 융합된 광 섬유 결합기(124)로부터의 출력 광파중의 하나는 광 섬유(126)를 따라 진행하여 집적된 전력 분할기(130)로 이입하는데, 이 분할기는 리늄 니오베이트 기판(131)에서 형성될 수 있다. 제4도에 도시된 전력 분할기(130)은 수동장치인데, 여기에서 두 출력 광파간의 분할 비율은 전력 분할기(130)가 구성될 때 고정 된다. 광 섬유(126)를 따라서 진행하는 입력 광은 기판(131)에서 형성된 제1도파관(132)으로 이입한다. 또 한 제2도파관(134)도 기판(131)에서 형성되는데 이 도파관은 광 신호외 결합이 발생하여, 한쌍의 개별 출력 광파를 제공하도록 도파관(132)과 함께 배치되며, 상기 한쌍의 출력 광파는 각기 예정된 전력 레벨을 가지게 되며, 여기에서 똑같은 1/4 전력 레벨은 제4도에서 도시된다.

융합된 광 섬유 결합기(124)로부터와 잔여하는 제2출력은 광 섬유(128)를 따라 진행하여 제2전력 분할기(136)로 이입한다. 이미 기술된 전력 분할기(130)와 마찬가지로, 제2전력 분할기(136)는 광 기판(137)에서 형성된 집적 광학장치이다. 그러나, 전력 분할기(130)와는 달리 제2전력 분할기(136)는 소정의 예정된 전력 분할 비율을 제공할 수 있는 능동장치이다. 제4도에 도시된 바와같이, 전력 분할기(136)는 광 섬유(128)를 따라 진행하는 입력 광파를 수신하기 위해 결합된 제1도파관(139)을 포함한다. 전극 배열(140)은 도파관(138)의 일부에 걸쳐 배치되어 있으며 제2도파관(142)은 제어 신호 C의 전극 배열(140)로의 인가에 의해 제어된 것으로서 도파관(138)을 따라 진행하는 일부의 광을 결합하기 위해 형성된다. 그러므로, 전력 분할기(136)로부터의 두 출력 신호는 신호 C에 의해 제어된 전력 레벨을 포함할 것이며, 여기에서 이들 전력 레벨은 제4도에서 X 및

로서 표시된다.

고전력 레이저원에 있어서, 가입자에게 보내진 정보 신호를 생성하기 위해 실질적인 변조를 계속 진행하기 전에 또다른 많은 전력 분할이 수행될 수 있다. 전력 분할의 하나의 부가적인 분기가 제4도에서 또다른 전력 분할의 존재를 표시하는 도트 라인으로 도시된다. 특히, 부가적인 수동 전력 분할기(146)는 광 섬유(144)를 따라서 진행하는 전력 분할기(130)로부터 오는 제1출력에 응답함으로써 설명된다. 수동 전력 분할기(146)는 한 세트의 네개의 출력 신호를 형성하도록 광 기판(155)에서 도시된 바와같이 배치된 한 세트의 도파관(148, 150, 152 및 154)을 구비한다. 상기 신호들의 각각은 I/16의 동일한 전력 레벨을 갖는다. 또다른 융합된 광 섬유 결합기(158)는 광 섬유(156)를 따라 진행하는 전력 분할기(130)로부터 잔여하는 I/4 전력 레벨 출력에 응답함으로써 도시된다. 도시된 바와같이, 융합된 광 섬유 결합기(158)는 한쌍의 섬유(160 및 162)를 따라 진행하는 I/8 전력의 두 출력 광파를 제공한다. 광 섬유(164)를 따라서 진행하는 능등 전력 분할기(136)로부터 제1출력의 전력 X는 광 기판(171)에서 형성된 한쌍의 도파관(168 및 170)을 포함하는 수동전력 분할기(166)로 입력으로서 인가된다. 제4도에 도시된 바와같이, 이 특정한 전력 분할기는 1:2 전력 분할비를 제공하도록 설계된다. 능동 전력 분할기(136)로부터의 잔여 출력은 광 섬유(172)를 따라 진행하는 것으로서 도시되며 입력으로서 다른 능동 전력 분할기(174)로 인가된다. 전력 분할기(174)는 광 기판(189)에서 도시된 바와같이 배열된 다수의 전극 배열(184, 186 및 188) 및 다수의 도파관(176, 178, 180 및 182)을 포함하여 전극 배열(184, 186 및 188)에 접속된 한 세트의 신호 C', C" 및 C"'에 의해 제어된 것으로써 제어가능한 전력 레벨의 네 출력 광파를 제공하게 된다.

상당한 양의 전력 분할이 수행될 때, 광파 반송파 신호는 제4도에 도시된 바와같이, 개별 입력으로서 다수의 변조성분(190₁내지 190_M)으로 인가된다. 여기에서 각 변조 성분은 제4도에 도시되는 예증의 세가지 배열을 포함할 수 있다. 특히, 변조성분(190₁)은 제2도에서 설명된 광학 구조물(20)과 유사한 것으로 설명 되는데 이것은 능동 전력 분할기(192) 및 변조장치(194)를 포함한다. 제2도에서 설명된 장치와 비교하여, 입력 광 반송파 i₁는 단일 모드 광 섬유(196)를 따라서 진행하여 전력 분할기(192)를 형성하는 도파관에 결합되고 결과적으로 변조 소스(도시안됨)를 이용하여 변조되어 출력 전송 신호 t₁내지 t₄를 제공하게 된다. 비록 도시되지는 않았지만, 변조성분(190₁)은 나머지 변조성분과 마찬가지로, 각 가입자(16)로부터 중앙통신소(12)로 전송된 귀환 신호를 복구하는 복조장치를 구비한다. 변조성분(190₂)은 성분(190₁)의 변경된 것으로 도시되는데, 여기에서 능동 전력 분할은 수동 전력 분할기(198)로 대체된다. 유사한 변조장치 (200)는 한쌍의 출력 전송 신호 t₅및 t₆를 발생하도록 이용된다. 마지막으로, 유사한 성분(190_M)은 광 기판(204)에서 형성된 단일 전극 배열(202)만을 구비하는 것으로 도시되며, 출력 전송 신호 t_N을 형성하도록 외부 변조 신호에 의해 조절된다.

Claims

중앙지국과 다수의 원격지국 사이의 양방 통신을 제공하는 광 통신 시스템에 있어서, 제1공유 광원(14)은 상기 중앙지국과 각각의 원격지국 사이의 단일 광 섬유(18) 및 상기 중앙지국에서 배치되어 있으며, 상기 광 통신 시스템은, 제1공유 광원에 응답하여 다수의 출력 반송 광파(I)를 제공하는 전력 분할수단(38)을 포함하는 중앙지국 구조물(12)과, 상기 원격지국중의 한 지국으로 전송되는 출력 전송 신호를 발생 하도록 다수의 정보 소스중의 하나로부터의 반송 광파 및 변조 신호에 각기 응답하는 다수의 변조수단(54, 58, 62, 66) 및, 상기 다수의 원격지국으로부터 상기 중앙지국으로 전송된 귀환 정보 신호의 각 한 신호에 각기 응답하는 다수의 검출수단(72, 76, 80, 84)을 구비하며, 각각의 원격지국은 수신된 출력 전송 신호로부터 신호를 복구하는 검출수단(102, 104, 28) 및 귀환 신호(S_R)에 응답하여 상기 중앙지국으로 전송된 상기 귀환 정보 신호를 형성하기 위해 상기 출력 전송 신호를 재변조하는 변조 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 광 통신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 중앙지국은 적어도 하나의 부가적인 공유 광원(90) 및 상기 적어도 하나의 부가적인 공유 광원을 전력 분할 수단에 결합시킬 수 있는 스위칭 수단(40, C₁)을 구비하는 것을 특징으로 하는 광 통신 시스템.
제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 부가적인 공유 광원은 제1공유 광원과는 상이한 파장에서 작동하며 이 두가진 광원은 개별 정보 신호를 다수의 먼거리 위치로 동시에 전송하도록 이용되는 것을 특징으로 하는 광 통신 시스템.
제1항 또는 2항에 있어서, 중앙지국 전력 분할수단은 광 기판(39)에서 형성된 다수의 광 도파관(36, 37, 46, 48)을 구비하며, 상기 한 도파관(36)은 제1공유 광원에 응답적이고, 상기 다수의 도파관은 다수의 출력 반송 광파를 형성하는 방식으로 배치되어 있으며, 상기 각 광파는 상기 제1공유 광원으로부터 입력 전력중의 부분적인 전력을 수신하는 것을 특징으로 하는 광 통신 시스템.
제4항에 있어서, 적어도 하나의 집적된 광 전력 분할기는 각 출력 반송 광파가 일정한 부분적인 전력을 구비하도록 다수의 도파관을 통하여 일정한 전력 분할을 제공하는 수동 전력 분할기인 것을 특징으로 하는 광 통신 시스템.
제4항에 있어서, 적어도 하나의 집적된 광 전력 분할기는 다수의 출력 반송파와 연합된 부분 전력을 변화시킬 수 있는 능동 전력 분할기를 포함하며, 상기 능동 전력 분할기는 상기 광 기판에 배치되고 다수의 광 도파관에 접속된 다수의 전극 배열(40, 42, 44)를 구비하며, 다수의 도파관 사이에 각자의 결합 정도를 제어하기 위해 제어 신호(C)는 상기 다수의 전극 배열의 부근에서 상기 광 기판의 굴절율을 가변시키는데 효과적인 상기 전극 배열에 접속되고 그리하여 다수의 출력 반송 광파와 연합된 부분적인 전력을 조절하는 것을 특징으로 하는 광 통신 시스템.
제1항에 있어서, 적어도 하나의 변조수단은, 상기 광 기판에서 형성된 한쌍의 광 도파관 및, 상기 기판에서 형성되어 상기 변조 신호중의 한 신호에 응답하는 전극 배열을 구비하며, 상기 광 도파관중의 하나는 연합된 전력 분할수단의 반송 광파 출력에 응답적이며, 상기 변조 신호는 출력 전송 신호를 형성하기 위해 상기 전극 배열의 부근에서 상기 광 기판의 굴절율을 변조할 수 있는 신호인 것을 특징으로 하는 광 통신 시스템.
제1항에 있어서, 검출수단은 전송된 인입 신호를 수신하기 위한 연합된 도파관(46)과 광학을 결합하기 위해 광 기판에서 형성된 광 도파관 및 반사된 인입 신호를 수신하는 검출기(72)를 구비하며, 송출 신호는 상기 연합된 도파관을 따라 전송되는 것을 특징으로 하는 광 통신 시스템.
다수의 원격지국과의 양방 통신을 제공하는 광 통신 시스템의 중앙지국에 있어서, 다수의 출력 반송 광파를 제1광원(14)으로부터 공급하는 전력 분할수단(38)과, 광 섬유를 통하여 상기 원격지국중의 한 곳으로 전송된 출력 전송 신호를 발생하기 위해 다수의 정보 소스중의 하나로부터 변조 신호(5) 및 반송 광파 출력에 각기 응답하는 다수의 변조수단(54, 58, 62, 66) 및 상기 다수의 원격지국으로부터 상기 중앙지국으로 전송된 귀환 정보 신호중의 각 하나의 신호에 응답하는 다수의 검출수단(102, 104, 28)을 구비하는 것을 특징 으로 하는 중앙지국.
제9항에 있어서, 상기 중앙지국은 적어도 하나의 부가적인 공유 광원(90) 및 제2공유 광원과 전력 분할수단을 결합할 수 있는 스위칭 수단(40)을 구비하는 것을 특징으로 하는 중앙지국.
제9항 또는 10항에 있어서, 상기 전력 분할수단은 광 기판에서 형성된 다수의 광 도파관을 구비하며, 하나의 도파관은 제1공유 광원에 응답적이며, 상기 다수의 도파관은 다수의 출력 반송 광파를 형성하는 방법으로 배치되며 각각의 광파는 상기 제1광원으로부터 입력 전력의 부분적인 전력을 수신하는 것을 특징으로 하는 중앙지국.
제11항에 있어서, 적어도 하나의 집적된 광 전력 분할기는 각 출력 반송 광파가 시간의 함수로서 일정한 부분적인 전력을 구비하도록 다수의 도파관을 통하여 일정한 전력 분할을 제공하는 수동 전력 분할기인 것을 특징으로 하는 중앙지국.
제11항에 있어서, 적어도 하나의 집적된 광 전력 분할기는 다수의 출력 반송파와 관련된 부분적인 전력을 변화시킬 수 있는 능동 전력 분할기이며, 상기 능동 전력 분할기는 광 기판에 배치되어 다수의 도파관에 접속된 다수의 전극 배열을 구비하며, 상기 다수의 전극 배열은 다수의 도파관 사이에 각자의 결합정도를 제어하기 위해 상기 다수의 전극 배열 부근에서 상기 광 기판의 굴절율을 변화시키는 다수의 제어 신호에 접속될 수 있으며 그리하여 다수의 출력 반송 광파와 연합된 부분적인 전력을 조절하게 되는 것을 특징으로 하는 중앙지국.
제9항에 있어서, 적어도 하나의 변조수단은 상기 광 기판에서 형성된 한쌍의 광 도파관을 구비하며, 그 도파관중의 하나는 연합된 전력 분할수단의 반송 광파 출력에 응답적이며, 전극 배열은 상기 변조 신호에 응답하여 상기 기판에서 형성되며, 상기 신호는 출력 전송 신호를 형성하기 위해 상기 전극 배열의 부근 에서 상기 광 기판의 굴절율을 변조시킬 수 있는 신호인 것을 특징으로 하는 중앙지국.
제9항에 있어서, 검출수단은 전송된 인입 신호를 수신하기 위한 연합된 도파관(46)과 광학 결합하기 위해 광 기판에서 형성된 광 도파관(70) 및 반사된 인입 신호를 복구하는 검출기(72)를 구비하며, 송출 신호는 상기 연합된 도파관을 따라서 전송되는 것을 특징으로 하는 중앙지국.
광 기판에서 형성된 광학적으로 집적된 구조물을 구비하며 정보 신호를 중앙지국 전송 신호로부터 복구하는 검출수단을 포함하며, 중앙지국으로부터 정보를 수신하고 중앙지국으로 정보를 전송할 수 있는 광 통신 시스템의 원격지국에 있어서, 상기 중앙지국으로 전송된 귀환 정보 신호를 형성하기 위해 상기 중앙지국 전송 신호를 재변조하기 위해 정보 소스(S_R)로부터 변조 신호에 응답하는 변조 수단(38)을 특정으로 하는 원격지국.
제16항에 있어서, 광학적으로 집적된 구조물은, 중앙지국 전송 신호를 수신할 수 있는 광 기판에서 형성된 제1도파관(98)과, 상기 중앙지국 전송 신호에서 존재하는 정보를 복구하는 제1광 검출수단(112)과, 상기 기판에서 형성되고 제1광 검출수단에 접속된 제2도파관 및, 중앙지국 전송 신호를 상기 제2도파관 내부로 반사시키는 반사수단(100)을 구비하는 것을 특징으로 하는 원격지국.
제17항에 있어서, 제 2전송된 신호에서 존재하는 정보를 복구하는 제2광 검출수단을 포함하며, 상기 반사수단은 제1전송된 신호를 제1광 검출수단으로 또한 상기 제2반사된 신호를 상기 제2광 검출수단으로 반사시키는 색선별 반사수단인 것을 특징으로 하는 원격지국.
제16항에 있어서, 변조수단은 귀환 정보 신호를 형성하기 위해 상기 전극 배열의 부근에서 상기 광 기판의 굴절율을 변조하기 위해 정보 소스(S_R)로부터 귀환 변조 신호에 응답하여 광 기판에 배치된 전극 배열(104)을 구비하는 것을 특징으로 하는 원격지국.