KR940004460B1 - 저감된 결합 손실을 가진 광 통신망 - Google Patents

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내용 없음.

Description

저감된 결합 손실을 가진 광 통신망

제1a도 및 제1b도는 광 멀티플랙서 및 디멀티플랙서에 의해 제거될 수 있는 광 전력손실을 설명하기 위한 수동 분할기와 수동 결합기의 간략도.

제2도는 본 발명에 따른 광 파이버 통신망의 일 실시예를 나타내는 블록다이어그램.

제3a도는 주파수 채널이 진폭 변조에 의해 얻어질때 제2도의 어느 단국장치에서의 광 손신기의 일예를 도시한 간략한 블록다이어그램.

제3b도는 제3a도에서와 같은 어느 단국장치에서의 광 수신기의 일예를 도시한 블록다이어그램.

제4도는 제2도의 중계기의 간략한 블록다이어그램.

제5a도는 진폭 변조가 사용되어질때 제4도의 주파수 채널 수신기 부분을 나타내는 블록다이어그램.

제5b도는 진폭 변조시에 제4도의 주파수 채널 송신기 부분의 블록다이어그램.

제6a도는 주파수 채널을 얻기 위한 주파수 변조의 사용시 제2도에서의 단국장치의 광 송신기의 일예를 나타내는 블록다이어그램.

제6b도는 제6a도와 같이 제2도에서의 어느 단국장치의 광 수신기의 일예를 나타내 블록다이어그램.

제6c도는 주파수 채널이 주파수 변조에 의해 얻어질때 제4도에서의 주파수 채널 수신기 부분을 나타내는 간략한 블록다이어그램.

제6d도는 제6c도에서와 같이 제4도의 주파수 채널 송신기 부분을 나타낸 블록다이어그램.

제7도는 제2도의 파장 결합기를 제공하도록 회절격자 파장 디멀티플랙서와 회절격자 파장 멀티플랙서의 조합을 나타내는 간략도.

제8a 및 제8b도는 제2도의 파장 결합기 및 파장 분할기를 제공하기 위해 간섭필터를 사용하는 것을 도시한 간략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 파장 분할기 18 : 파장 결합기

28 : 중계기 60, 70, 72 : 단국장치

90 : 가산 증폭기 86, 92 : 발진기

104, 106 : 대역통과 필터 108 : 포락선 검파기

본 발명은 저감된 결합 손실을 가진 광 결합기를 구비한 광 파이버 통신망에 관한 것이며, 특히 광 손실을 감소시키기 위해 파장 멀티플랙서 및 디멀티플랙서를 채용한 광 파이버 통신망에 관한 것이다.

광 통신에 있어, 광 파이버에 의한 전송 효율의 계속적인 증가와 특히 점유 주파수대의 증가 및 감쇄율의 저하로 인해 광 파이버 통신망은 여전히 신호 전송매체로서 관심의 대상이 되고 있다. 광 통신을 하기 위해서는, 예를 들어 전화, 컴퓨터, 수치제어 공작기계와 같은 전송 단국장치내에서 발생된 전기적인 신호가 그 단축장치내의 광 송신기로 전달되면 광 송신기는 그 전기적인 신호를 사용하여 LED 또는 레이저와 같은 광원으로부터의 빛을 변조한다.

이후 변조된 빛은 광 파이버를 통해 수신기의 단국장치내에 있는 광수신기로 전송된다. 광 수신기는 포토다이오드와 같은 광 검출기를 구비하여 변조된 광 신호를 전기적인 신호로 재변환 시킨다. 따라서, 단국 장치내에 있는 광 송신기 및 수신기와 이를 연결하는 광 파이버는 이제까지 사용되어 왔던 전기 도체를 효율적으로 대신하고 있다. 광 통신망은 특히 직렬형태의 디지탈 데이타를 전송하는데 매우 유용하다.

광 파이버를 잇거나 한편 광 신호들을 처리하는 여러가지 장치들이 알려져 있다. 예를 들어, 보내지는 광 파이버 스타는 통신망내 다수의 단국장치들을 상호 연결하는 수동 결합장치를 말한다. 이러한 통신망에서는 상이한 단국장치의 광 송신기에 의해 전송된 신호가 상호 간섭되지 않게 만들어야 한다. 그 간섭은 단국장치내의 회로에 부가된 전기통신 분야에서 개발된 복잡한 디지탈 통신 기술에 의해 배제될 수 있다. 예를 들어, "토큰 패싱(token passing)" 통신망 제어 시스템에 있어 그 통신망에 액세스되는 단국장치는 어떠한 메시지를 전송하고, 그 메시지를 전송하고자 하는 단국장치의 코우드를 전송함으로써 토큰 패싱이 이루어진다. 토큰을 통신망내의 각 단국장치를 포함하는 시퀀스를 통해 통과됨으로 인해서 각각의 단국장치에 적합하게 액세스 된다.

반면, "충돌 검출(collision detection)" 통신망 제어시스템에 있어, 각 단국장치는 통신망을 모니터하고, 그 통신망이 점유되지 않을때 메시지를 전송하게 된다. 이것은 때때로 거의 동시에 전송하는 2 이상의 단국장치에 의해 "충돌"을 야기시키게 된다. 이경우, 각 단국장치는 그 메세지를 폐기하고 어느 기간의 경과후에 다시 액세스한다.

분할기와 결합기는 파이버를 광학적으로 결합시키기 위한 장치이다. 제1a도는 수동 분할기(10)를 도시한 것이며, 인입 파이버(12)를 통해 빛을 수신하여 인출파이버(14) 및 (16)을 통해 빛을 분산시킨다. 또한, 제1b도의 수동 결합기(18)는 단순하게 반대로 사용하여 분할기가 될 수 있다. 수동 결합기(18)는 인입하는 파이버(20) 및 (22)를 통해 빛을 수신하고 파이버(24)에서 복합된 출력을 발생한다.

광 전파에 있어서 수동 분할기 및 결합기는 본래 막대한 광 손실을 유도한다. 예를 들어, 하나의 광 출력이 분할기(10)의 파이버(12)로 인입되면, 각 파이버(14) 및 (16)으로 인출되는 광 출력은 반으로 줄어든다. 고로, 인입 파이버(12)와 인출파이버(14) 또는 (16) 사이에 3dB의 손실이 발생하게 된다.

이와 같은 현상은 수동 결합기(18)에서도 발생한다. 만일, 인입 파이버(20) 및 (22)로 각각 하나의 광 출력이 인가된다면 수동 결합기(18)로 가해지는 전체의 광출력은 둘이되고, 파이버(24)를 통한 출력은 다시 하나가 된다. 여기서도 단지 1/2의 광 출력이 얻어지게 되므로 장치내에서 최소 3dB의 손실이 발생한다.

수동 분할기 및 결합기에서 발생하는 광 손실은 분할기를 파장 디멀티플랙서로 구성하고 결합기를 파장 멀티플랙서로 구성함에 의해 배제될 수 있다. 광 또는 파장 디멀티플랙서는 다양한 파장의 광 비임을 수신하여 성분 파장으로 분할하고 따라서 각 파장에 대한 출력 비임이 발생하는 장치이다.

또한, 광 멀티플랙서는 상기와 반대의 동작을 수행한다. 광 멀티플랙서에서, 성분파장으로 분할된 입력 광 비임은 복합된 출력비임으로 나타난다. 광 멀티플랙서와 광 디멀티플랙서는 상용으로 구할 수 있는 장치이며, 회절 격자와 거울, 또한 파장에 따라 빛을 복합 및 분할시키는 필터를 사용하고 있다. 파장에 의한 빛의 처리에 있어 거울과 필터의 역할은 미합중국 인포메이션 게이트키퍼스사에서 발행한 "국제 광파이버 및 통신 핸드북과 바이어 가이드"(제5호, 1983년판)의 34-41페이지에 요약되어 있다.

만약 분할기(10)가 파장 디멀티플랙서에 기초하고, 인입 파이버(12)가 2개의 상이한 파장의 광 신호를 운반한다고 하면, 하나의 광 신호는 출력 파이버(14)로 보내지고 또 하나의 광 신호는 출력 파이버(16)으로 보내진다.

여기서 중용한 점은, 예를 들어 출력 파이버(14)의 광신호 출력 레벨이 거울의 광 손실을 무시한다면 파이버(12)의 광 파장에서의 출력 레벨과 동일하다는 것이다. 유사하게, 다른 파장에서의 모든 광출력은 파이버(12)로부터 파이버(16)으로 전달된다.

고로, 광 디멀티플랙서 동작에 기초한 파장 분할기는 인입하는 광 신호를 성분 파장의 출력레벨 감쇄없이 상이한 파장으로 분할한다.

또한, 파장 멀티플렉스 동작에 기초한 결합기의 기능도 위와 동일한 효과를얻는다. 만일 결합기(18)가 파장 멀티플랙서라 하고 파이버(20)가 제1의 파장을 가진 빛을 운반하고, 또 파이버(22)가 제2의 파장을 가진 빛을 운반한다면, 파이버(24)에 나타나는 복합출력은 양 파장으로 구성되어지고 전체의 광 출력은 파이버(20) 및 (22)를 통해 수신된 광 출력과 동일하게 된다.

본 명세서에 사용된 "분할기"와 "결합기"라는 용어는 파장에 따른 빛을 분할 또는 결합시키는 장치를 말하며, 광대역 수동 분할기 및 결합기와 연관된 고유의 광 손실을 배제한 것이다.

따라서, 본 발명의 양상에 의하면, 공통의 전송버스를 통해 단국장치들을 상호 연결하는 파장 멀티플랙서 및 디멀티플랙서를 사용함에 의해 광 출력 손실을 최소화한 광 통신망을 제공하고 있고, 여기서 모든 단국 장치들은 지속적으로 통신망에 액세스 되어 토큰 패싱이나 충돌 검출과 같은 통신망 제어 시스템이 불필요하게 되고 또 각 단국장치에 의해 상이한 광 파장이 채택되고 모든 단국장치 상호간의 독립적인 통신로를 확보하도록 파장 멀티플랙서와 주파수 멀티플랙스의 복합 작용이 수행된다. 더우기, 다수의 단국장치로 가는 방송 메시지가 동시에 전송될 수 있다.

본 발명의 양호한 실시예에서, 파장 멀티플랙서와 디멀티플랙서에 의해 단국장치의 광 송신기 및 수신기에 연결된 광 버스는 분할기와 결합기로서 동작한다. 단국장치의 광 송신기는 상이한 주파수 채널을 제공하도록 변조된 일정한 파장의 빛을 상이한 광 파장으로 송신한다. 메시지에 대한 주파수 채널은 메시지의 종착역이 되는 단국장치에 따라서 선택된다.

중계기에서, 채널 주파수와 광 파장은 상호 교환된다.

본 발명은 첨부된 도면에 따른 양호한 실시예에 대한 이하의 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.

제2도를 참조하면, 본 발명의 통신망(26)은 중계기(28)와 여기에 여결된 버스(30)를 포함한다. 버스(30)는 파장 결합기(42), (44) 및 (46)과 함께 파이버(34)(36)(38) 및 (40)를 포함하는 입력전송라인(32)을 가진다. 출력전송라인(48)은 파장 분할기(57)(58) 및 (59)와 함께 파이버(50)(52)(54) 및 (56)를 포함하고 있다.

단국장치(60)는 이로부터 직렬형태의 디지탈 신호를 수신하는 광 송신기(62)를 구비하고 이 디지탈 신호를 대응한 광 신호로 변환하여 파이버(64)에 의해 버스(26)로 전송한다.

단국장치(60)는 또한 파이버(68)에 의해 버스(26)로 연결된 광 수신기(66)를 포함하고, 그 광 신호를 단국장치(60)에 의해 이용되는 대응하는 전기적인 신호로 변환 시킨다.

유사하게, 단국장치(70)및 (72)는 파이버로써 입력전송라인(32)와 출력전송라인(48)에 모두 연결된다. 단국장치(70)는 광 송신기(74) 및 광 수신기(76)를 포함하고, 또 단국장치(72)는 광 송신기(78) 및 광 수신기(80)를 포함한다. 제2도에 단지 3개의 단국장치가 도시되었지만, 파이버(34) 및 (50)는 부가적인 단국장치와 더 연결될 수 있다. 더우기, 단국장치(60)이 실제 버스(26)의 말단 단국장치라면, 결합기(42)와 분할기(57)가 삭제된다.

제2도에서, 단국장치로부터의 광 신호는 전송라인(32)에서 좌측에서 우측으로 전달되고, 상술한 바와 같이 중계기(28)에서 재생 및 번역된후 전송라인(48)를 통해 우측에서 좌측으로 전달된다.

도면을 참고하면, 단국장치(60)은 그 광 송신기(62)가 파장λ_A로 송신하기 때문에 "A"로 표시되었다. 비슷하게 단국장치(70)의 광 송신기(74)가 파장 λ_B로 송신하AU 단국장치(72)의 광 송신기(78)는 파장 λ_C로 송신한다.

여기서, 결합기(42)는 파장 λ_A의 빛을 이미 전송라인(32)에 인가된 어떤 빛에 더하는 작용을 하여 파이버(36)가 이전의 파장과 함께 파장 의 빛을 포함하게 만든다.

이러한 동작은 제2도의 "λ_A"결합기로 표시한 결합기(42)에 나타내었다. 유사하게, 결합기(44)는 파장 λ_B의 빛을 이전에 가해진 어떤 파장의 빛에 부가하고, 결합기(46)은 파장 λ_C의 빛을 부가한다. 고로, 파이버(40)은 파장 λ_A, λ_B및 λ_C등의 빛을 운반한다. 중계기(28)로부터 역순으로 분할기(59)는 파장 λ_C성분을 제거하고, 이것을 광 수신기(80)으로 보낸다. 또 분할기(58)는 λ_B성분을 제거하고, 분할기(57)는 λ_A성분을 제거한다.

통신망(26)에 있어서 각각의 광 송신기(62)(74) 및 (78)은 상이한 주파수 채널을 얻기 위해 그 각각의 파장을 가진 빛을 주파수 다중화된 전기적인 신호로써 변조한다. 이러한 목적을 위해 진폭 또는 주파수 변조가 채택될 수 있다.

여기서, 설명의 간략을 위해 단지 3개의 단국장치(60), (70) 및 (72)만이 버스(30)에 연결되었다고 가정하고, 제3a도는 상기와 같이 3개의 단국장치에 대응하여 상이한 주파수 채널을 얻도록한 진폭변조의 일례를 도시한 것이다.

제3a도에서, 단국장치(60)의 광 송신기(62)는 단국장치(60)으로부터 직렬형태의 디지탈 신호를 수신하기 위한 전기적인 입력단자(82)및 (84)를 가진다. 명백하게, 단자(82)에 인가된 신호는 메시지가 단국장치(70)로 전송될때 사용되고, 메시지가 단국장치(72)로 전송될때는 신호가 단자(84)로 인가된다.

광 송신기(62)는 주파수 "B"를 가진 발진기(86)를 포함하고, 단국장치(70)이 메시지 수신 장소로 지정된 것을 나타낸다. 스위치(88)는 단자(82)에 "1"이 인가될때 폐쇄되고 이에 의해 주파수 B의 신호를 가산 증폭기(90)의 입력에 공급하게 된다.

또한 주파수 "C"의 발전기(92)는 단국장치(72)로 가는 메시지를 위해 사용되고 스위치(94)를 통해 가산증폭기(90)에 연결된다. 가산 증폭기(90)는 바이어스 전원(96)에 의해 바이어스되어 LED(98)에 가해지는 출력이 발진기(86) 또는(92), 또한 이들 모두가 가산증폭기(90)의 입력에서 전환되었을지라도 정극성으로 된다.

예를 들어, 만일 각 발진기가 1볼트의 최대치를 가진다면 양 발진기의 최대 부극성은 -1볼트가 되더라도 바이어스 전원(96)의 전압은 +1볼트가 된다. LED(98)은 파이버(64)의 종단에서 파장 λ_A의 빛을 방출한다. 가산 증폭기(90)는 도시되지 않은 회로에 의해 단자(82) 또는 (84)가 단국장치(60)로부터 신호를 수신할때 턴 오프된다.

여기서, 주파수 채널을 얻기 위해 진폭 변조가 채용될때 광 수신기의 동작을 예를 들어 설명한다면, 단지3개의 단국장치가 존재한다고 가종하고 제3b도에서, 파이버(68)의 단부에서 출력되는 빛이 포토 다이오드(100)과 같은 광 검출기에 입사된다면 포토 다이오드(100)은 광 신호를 대응한 전기적인 신호로 변환시킨다. 그 신호는 증폭기(102)에 의해 증폭되고 대역통과필터(104) 및 (106)으로 전달된다.

대역통과 필터(104)는 주파수 B에 동조되어 있다. 이후 설명되겠지만, 이 회로는 단국장치(70)에서 발생하는 메시지를 수신하도록 사용된다. 포락선 검파기(108)는 주파수 B의 신호가 존재하는지를 검출하고, 쉬미트 트리거 또는 비교기와 같은 파형 정형회로(110)는 예리한 리딩 및 트레일링 예지를 갖는 신호 파형을 발생한다.

파형 정형회로(110)의 출력은 출력단자(112)에 공급되고, 직렬 형태의 디지탈 신호를 단국장치(60)에 제공한다. 대역통과필터(106)는 주파수 C에 동조되고, 포락선 검파기(114), 파형정형회로(116) 및 출력단자(118)가 연결된다.

단국장치(60)의 광 송신기(62)는 각 단국장치(70) 및 (72)의 발진기를 포함하고, 광 수신기(66)는 각각의 동일한 주파수 채널을 동조된 대역통과 필터를 가진다. 고로, 단국장치(60)에는 존재하는 각 단국장치에 대응한 주파수 채널이 마련되어 있다.

만일, 부가적인 단국장치가 버스(26)에 연결된다면, 부가적인 발진기가 송신기(62)내에 필요하게 되고, 부가적인 대역통과 필터(포락선 검파기 및 파형정형회로아 직렬로 연결됨)가 수신기(66)내에 필요하게 된다. 도시된 3개의 단국장치에 있어서, 송신기(74)는 발진기(86)가 주파수 A를 가지고 LED(98)가 파장 λ_B의 빛을 방출하는 점을 제외한다면 송신기(62)와 동일한 것이다. 또한, 발진기(86)가 주파수 A를 가지고, 발진기(92)가 주파수 B를 가지며, LED(98)가 파장 λ_C의 빛을 방출하는 점을 제외한다면 송신기(78)는 송신기(62)와 동일한 것이다. 또한, 광 수신기(76)의 회로가 주파수 A에 동조된 필터(104)를 제외하고는 광수신기(66)의 회로와 동일하다. 또한 필터(104)가 주파수 A에 동조되고 필터(106)가 주파수 B에 동조된 것을 제외하면, 광 수신기(80)는 역시 광 수신기(66)의 회로와 동일하다.

제2도를 다시 참조하면, 단국장치(60)은 파장 λ_A의 빛을 방출한다. 메시지가 단국장치 B로 가게 되어 있다면, 파장A의 빛은 단국장치 B에 대응한 주파수 채널을 갖도록 변조된다. 후술되는 바와 같이, 중계기(28)는 파장과 주파수를 변환시킨다.

즉, 주파수 B로 진폭 변조된 파장 λ_A의 빛으로 구성된 입력신호는 주파수 A로 진폭 변조된 파장 λ_B의 빛으로 변환된다.

이 변환된 신호는 분할기(58)에 의해 분할되고 단국장치(70)의 광 수신기(76)으로 전달되며, 여기서 단자(112)에 나타나는 전기적인 신호로 변환된다.

고로, 각 단국장치는 메시지의 목적지에 따라서 그 광 송신기의 입력단자로 메시지를 배달하고, 그 메시지의 발상지에 따라 그 광 수신기의 출력단자에서 메시지를 수신한다. 1개의 이상의 메시지가 통신망(26)을 거쳐 동시에 송신되거나 수신될 수 있다.

광 결합기(46)가 파장 λ_A및 λ_B의 빛을 수신하여 파장 λ_A의 빛을 가산하고 있음을 알아야 한다. 이것은 파이버(38)을 통해 파장 λ_A및 λ_B의 빛을 수신하는 제7도에 나타낸 구조에 의해 수행된다. 이 입력되는 빛은 광 디멀티플랙서(122)내의 반사형 회절격자(120)에 노출된다.

격자(120)은 인입되는 빛을 상이한 각도에서 각 파장의 빛을 반사시킴에 의해 그 성분 파장으로 분리시킨다. 파장 λ_A의 빛은 파이버(124)의 단부로 진입되고, 파장 λ_A의 빛은 파이버(126)의 단부로 진입된다. 파이버(124) 및 (126)은 빛을 광 멀티 플랙서(128)로 운반하고, 이 광 멀티플랙서(128)는 반사형 회절격자(130)를 포함한다. 멀티플랙서(128)는 반대로 디멀티플랙서가 되며, 상이한 각도록 격자(130)에 입사되는 상이한 파장의 빛이 동일한 방향으로 반사되게 배치되어진다.

따라서, 파이버(124) 및 (126)의 단부에서 출력되는 빛은 광 송신기(78)에 연결되는 파이버(132)로부터의 파장 의 빛과 파이버(40)의 단부로 입사된다. 예를 들어, 분할기(59)는 단지 결합기(46)의 입력 및 출력 파이버를 판전시킴으로써 이루어질 수 있다.

제2도에 도시한 3개의 단국장치(60), (70)및 (72)에 대해서, 단지 하나의 파장 멀티 플랙서만이 결합기(44)에 요구되고, 단지 하나의 파장 디멀티플랙서만이 분할기(58)에 요구된다. 상술한 바와 같이, 파이버(52)는 직접 수신기(66)에 연결될 수 있고, 파이버(36)는 부가적인 단국장치가 존재하지 않는다면 직접 송신기(62)에 연결될 수 있다. 만일, 부가적인 단국장치가 실제로 버스(26)에 연결되었다면, 제7도에 나타낸 구조가 요구하는 파장 분할기 및 결합기를 제공하도록 적절히 확장될 수 있다.

광 송신기(62), (64) 및 (78)에 의해 채택된 파장이 와 같은 관계를 갖도록 선택되어지면 파장 분할기 및 결합기는 실제 통신망(26)에 사용될 수 있는 간섭 필터를 채용하게 된다. 예를 들어, 저역통과 간섭 필터는 차단파장 이하의 빛을 통과시키는 그 이상의 파장을 반사시킨다. 이러한 성질은 제7도의 결합기 (46) 대신에 사용될 수있는 제8a도의 결합기(46')에서 사용된다.

제8a도에서, 파장 및 의 빛이 파이버(38)의 단부에서 출력되고, 파장 와 사이에 있는 차단파장을 갖는 간섭필터(133)을 통과하여 파이버(40)의 단부로 입력된다.

간섭필터(133)는 파장 의 빛이 파이버(40)의 단부로 입사되도록 파이버(132)에 대해 각도를 이루고 있다. 도시되지 않은 렌즈가 광 손실을 배제하기 위해 빛을 접속하는데 사용되고, 거울이 간편한 구성을 가지도록 사용될 수 있다. 또한 파장 결합기에 고역통과 필터를 채용할 수도 있다.

제8a도와 유사한 구조가 제8b도에 도시되었고, 여기서 필터의 각도가 반전된 파장 의 분할기(59')가 도시되었다. 제8b도에서, 파장 및 의 빛이 파이버(56)의 단부에서 출력되어 간섭필터(135)에서 혼합된다. 파장 및 의 빛은 파이버(54)로 전달되고, 파장 의 빛은 제2도의 단국장치(72)로 전송을 위해 파이버(137)로 반사된다.

간섭필터는 특히 비교적 광 파장의 출력을 방출하는 LED가 통신망(26)에서 광원으로 사용되었을때 파장분할기 및 결합기에 매우 유용한 것이다. 회절 격자에 기초한 광 분할기 및 결합기는 레이저 다이오드와 같은 협대역 광원을 필요로 한다. 여기서 나타낸 다양한 광원이 LED로 지정되고 있지만, 레이저 다이오드 역시 사용되어질 수 있다.

이제 제4도를 참조하면, 중계기(28)의 회로가 도시되었다. 여기서 다시 3개의 단국장치(60), (70) 및 (72)만이 버스(26)에 연결되어 있다고 가정하고, 채택된 광 파장이 λ_A, λ_B및 λ_C이며, 주파수 채널이 주파수 A, B, 및 C에서 결정된다고 가정한다.

제4도에서, 광 디멀티플랙서(134)는 파이버(40)로부터 인입되는 빛을 파이버(138)에 의해 λ_A수신부(136)로 전달되는 파장 λ_A와 파이버(140)에 의해 수신부(142)로 전달되는 파장 λ_B와 파이버(146)에 의해 λ_C수신부(144)로 전달되는 파장 로 λ_C분할시킨다. λ_A수신부(136)에서, 파이버(138)에서 출력되는 빛은 포토 다이오드(148)와 같은 광 검출기로 입사된다. 여기서 발생되는 전기적 신호는 증폭기(150)에 의해 증폭되고 채널 B 수신부(152)와 채널 C에 수신부(154)로 전달된다.

예를 들어, 채널 B 수신부(152)의 출력은 만일 제2도의 단국장치(60)가 단국장치(70)으로 메시지를 송신한다면 3a도의 단자(82)로 공급되는 기본대역신호에 해당하게 된다. 수신부(142)와 (144)는 수신부(142)가 채널 A 수신부(156)와 채널 C 수신부(158)을 포함한 것을 제외한다면 수신부(136)와 동일하다, 수신부(144) 또한 이것이 채널 A 수신부(160)와 채널B 수신부(162)을 포함하는 것을 제외한다면 수신부(136)과 동일한 것이다.

주파수 채널이 진폭 변조된 것이기 때문에 수신부(156)과 같은 채널 A수신부는 제5a도에 나타낸 것과 같은 구성을 가질수 있고 여기서 대역통과필터(164)는 주파수 A에 동조되어 있다. 이러한 동조는 역시 채널 B 수신부(152)또는 채널 C 수신부(154)와 같지 않다. 필터(164)의 입력은 수신부(150)의 증폭기에 연결되고, 그 출력은 포락선 검파기(166)에 연결된다. 수신부의 출력은 파형 정형회로(168)에 연결된다.

제4도를 계속 참조하면, λ_A송신부(170)는 채널 B 송신부(172)와 채널 C송신부(174)를 포함하고 있다. 송신부(172) 및 (174)의 출력은 가산 증폭기(176)에 연결되고 항상 정극성 출력이 나타나도록 바이어스 된다. 이 정극성 출력은 LED(178)에 공급되고 파이버(180)으로 파장 λ_A의 빛을 방출하게 된다. 증폭기(176)은 송신기(172)또는 (174)가 메시지를 송신할때 도시되지 않은 회로에 의해 턴오프된다.

λ_B송신부(183)는 송신부(172)가 채널 A 송신부(184)와 채널 C 송신부(186)를 포함하고 있는 것과 LED(188)가 파이버(190)로 파장 의 빛을 방출하는 것을 제외하고는 송신부(170)와 동일한 것이다.

λ_C송신부 (192) 역시 송신부(192)가 채널A 송신부(194) 및 채널B 송신부(196)를 포함하는 것과 LED(200)가 파이버 (202)로 파장 λ_C의 빛을 방출하는 것을 제외하고는 송신부(170)와 동일한 것이다.

제5b도는 주파수 채널이 진폭 변조되었을때 채널 A 송신부(184)의 일예를 도시한 것이다. 도체(204)에 인가되는 입력신호는 전자적 스위치(206)를 동작시키고 이로써 발진기(208)를 출력도체(210)여 연결 또는 단선 시킨다. 발진기(208)는 주파수 A에 동조되어 있다. 이 동조 주파수는 역시 채널 B 송신부(172) 또는 채널 C 송신부(174)와 서로 다른 것이다.

광 멀티플랙서(212)는 파이버(180),(190) 및 (202)로부터 빛을 수신하고, 다양한 파장의 다양한 신호들을 결합한 출력을 파이버(56)으로 내보낸다.

수신부(136), (142) 및 (144)는 버스 (214)를 통하여 도체(216), (218), (220), (222), (224) 및 (226)를 포함하는 송신부(170), (182) 및 (192)에 연결되어 있다. 수신부(152)의 출력은 도체(216)을 통해 송신부(184)의 입력으로 연결되고, 수신부(154)의 출력은 도체(218)을 통해 송신부(194)의 입력에 연결된다.

또 수신부(156)의 출력은 도체(220)을 통해 송신부(172)의 입력으로 연결되고, 수신부(158)의 출력은 도체(222)를 통해 송신부(196)의 입력에 연결되며, 수신부(160)의 출력은 도체(224)를 통해 송신부(174)의 입력에 연결되고, 끝으로 수신부(162)의 출력은 도체(226)를 통해 송신부(186)의 입력에 연결된다.

이와 같은 상호 연결이 어떤 동작을 하는지 관찰하는 것이 중용하다, 전술한 바와 같이, 디멀티플랙서(134)는 예를 들어 파장 λ_A의 빛을 λ_A수신부(136)로 송신한다. 여기서, 파장 λ_A의 광 신호는 단국장치(60)에 의해 전송되고, 주파수 채널 B를 통해 메시지를 단국장치(70)으로 전송하거나 주파수 채널 C에 통해 메시지를 단국장치(72)로 전송한다.

고로, λ_A수신부(136)은 버스(30)에 연결된 2개의 다른 단국장치(70) 및 (72)로 메시지를 전송하는 단국장치(60)를 가진다. 채널 B수신부(152)는 단국장치(70)로 향한 메시지에 대한 기본대역 신호를 재생하고, 채널 C 수신부(154)는 단국장치 (72)로 가는 메시지에 대한 기본대역 신호를 재생한다.

제4도에서, 예를 들어 수신부(152)의 출력은 송신부(184)의 입력에 연결되어 있다. 고로, 주파수 채널 B(단국장치(60)에서 단국장치(70)까지)에서 파장 λ_A로 전송된 메시지는 중계기(28)에 의해 동일한 정보 내용을 가진 메시지를 변환되나, 주파수 채널 A에서 채널 B의 파장으로 전파된다.

이 분야의 숙련된 기술자라면 제4도의 회로가 상기와 같은 방식으로 단국장치(60)(70) 및 (72)모두에 대한 파장 및 주파수 채널을 변환시킬 수 있음을 알아야 한다.

주파수 변조 기술의 통신망(26)에 사용된 주파수 채널을 얻기 위해 채택되어질 수 있다. 제6a도는 FM 광 송신기(228)에 대한 일예를 도시한 것으로, 광 송신기(62) 대신에 단국장치(60)에서 사용되어질 수 있다.

입력단자(230)은 단국장치(60)로 부터 직렬형태의 디지탈 신호를 수신하고, 이 신호는 주파수 채널 B를 통해 단국장치(70)로 전송된다. 발진기(232) 및 (234)의 주파수 B₀보다 약간 높은 주파수 B₁을 가진 FSK발진기(232)로 구성된다. 전기적인 스위치(236) 및 (238)은 발진기(232) 및 (234)를 각각 가산 증폭기(240)에 연결시켜준다.

인버어터(242)는 입력단자(230)에 인가된 기본대역 신호를 반전시켜 "0"신호가 입력단자(230)에 인가될 때 스위치(238)가 폐쇄되게 한다. 반면에, 스위치(236)는 "1"신호가 인가될때 폐쇄된다.

입력단자(244)는 단국장치(60)으로부터 주파수 채널 C를 거쳐 단국장치(72)는 전송하는 디지탈 신호를 수신한다.

발진기(246) 및 (248)는 FSK동작을 하도록 서로 약간 상이한 출력 주파수 C₁및 C₀를 가진다. 인버어터(250)는 "0"신호가 단자(244)에 나타날때 스위치(252)를 폐쇄시키고, 반면에 '1"이 나타날때 스위치 (254)를 폐쇄시킨다.

바이어스 전원(256)은 증폭기(240)에 인가되어 증폭기(240)가 발진기(232), (234), (246) 및 (248)로부터의 입력 신호의 조합에 상관없이 정극성의 출력을 갖게 만든다. 증폭기(240)의 출력은 LED(258)를 구동하여 파이버(64)의 단부로 파장 의 빛을 방출시킨다. 증폭기(240)는 메시지가 단국장치(70) 또는 (72)로 보내지게 될때 도시되지 않은 회로에 의해 턴 오프된다.

제6b도는 단국장치(60)에서 수신기(66) 대신에 사용될 FM 광 수신기의 일예를 나타낸 것이다. 제6b도에서, 수신기(260)는 포토 다이오드(262)와 같은 광 검출기를 포함하고, 포토 다이오드(262)는 파이버(68)의 단부에서 출력되는 빛을 수신한다.

포토 다이오드(262)의 출력은 증폭기(264)에 의해 증폭되어 대역통과필터(266) 및 (286)로 전달된다. 예를 들어, 대역통과필터(266)은 채널 B 주파수에 동조되어 있다.

즉, 필터(266)는 주파수 B₁및 B₀를 모두 통과시킨다. 주파수대 전압 변환기(270)는 주파수 B₁이 수신될때 하나의 전압 레빌을 생성하고, 주파수 B₀가 수신될때는 그 보다 낮은 전압을 발생한다.

비교기와 같은 레벨 검출기(272)는 단국장치(60)에서 계속 사용되어질 수 있도록 출력단자(274)로 신호를 전송하기 전에 그 신호가 예리한 리딩 및 트레일링에지를 갖도록 만든다. 유사하게, 주파수대 전압변환기(276), 레벨 검출기(278), 또 출력단자(280)가 대역통과 필터(268)로부터 연결된다.

제6c도는 제4도의 수신부(156) 대신에 사용될 수 있는 채널 A 수신부(282)를 도시한 것이며, 여기서 주파수 채널을 얻기 위해 주파수 변조가 사용되고 있다. 제6c도에서, 대역통과필터(284)는 수신기(142)에 있는 증폭기의 출력을 수신하는 입력을 가진다. 대역통과필터(284)는 주파수 A₁및 A₀를 통과시키도록 동조되어 있다.

주파수대 전압 변환기(286)는 필터(284)에 의한 전압을 발생하고, 레벨 검출기(288)는 예리한 전이를 발생시킨다. 레벨 검출기(288)의 출력은 버스(214)의 도체(220)에 연결되고, 이는 수신부(282)가 수신부(156)를 대체하고 있음을 가정한 것이다.

제6d도는 주파수 채널을 얻기 위해 주파수 변조가 채택되어질때 제4도의 송신부(184) 대신에 사용될 수 있는 채널 A송신부를 나타낸 것이다. 제6d도에서, 발진기(294) 및 (296)는 약간 상이한 출력 주파수 A₁및 A₀를 발생하고, 여기서 주파수 A₁은 논리 "0"에 해당한다. 발진기(294) 및 (296)은 입력도체(304)에 공급되는 전압이 의해 제어되는 스위치(300) 및 (302)를 통해 가산 증폭기(298)의 입력으로 연결된다.

여기서, 송신부(290)가 제4도의 송신부(284)와 대체 사용되고, 도체(304)가 버스(214)의 도체(216)에 연결되었다고 가정한다.

인버어터(306)는 디지탈 논리"0"의 신호가 도체(304)에 인가될때 스위치(302)를 폐쇄시키고, "1"의 신호가 인가될때는 스위치(300)를 폐쇄시킨다. 바이어스 전원(308)은 증폭기(298)로 공급되어 그 출력이 입력신호와 무관하게 정(+)레벨로 있게 만든다. 출력도체(310)는 송신부(290)가 송신부(184)를 대체한 것이라 가정했을때 λ_B송신부(182)의 가산 증폭기의 1입력에 연결된다.

송신기(228)과 송신부(290)은 제6a도 및 제6d도에서와 같은 개별적으로 발진기의 출력을 가산하는 것보다 전압제어 발진기를 사용하여 구성할 수 있다. 예를 들어, 제6d도에서 V_cO의 입력은 도체(304)로 연결되고, 그 출력은 도체(310)로 연결될 수 있다.

본 광 파이퍼 통신망(26)이 단국장치에 관해 설명되었지만, 개별적인 단국장치보다 부 통신망을 버스(30)에 연결할 수 있다. 이때, 본 발명은 부 통신망 사이에서 낮은 결합 손실을 가진 통신망을 제공할 수 있다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 광 신호망에 의하면 파장 멀티플랙서 및 디멀티플랙서를 사용함으로써 버스로 가느 신호들을 결합하고, 버스로부터 신호를 분할시켜 광 전력 손실을 배제할 수 있는 이점이 있다. 더우기, 상이한 광 파장과 주파수 채널이 마련되어 토큰페싱 또는 충돌 검출과 같은 통신망 제어 시스템에 의해 부과되는 속박없이 통신이 이루어질 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명은 다양한 변경과 수정이 가해질 수 있으며, 이러한 수정이나 변경은 청구범위의 내용 및 그 범위내에 있음을 알아야 한다.

Claims (16)

1. 광 결합 손실을 최소화하기 위한 장치를 가진 광 파이버 통신망에 있어서, 다수의 단국장치를 포함하고, 각 단국장치가 다른 단국장치로부터의 광 메시지를 광 신호로 변환시키는 광 수신기와 전기적인 메시지를 변환하여 다른 단국장치로 광 신호를 전송하기 위한 광 송신기를 구비하고, 상기 광 송신기는 다른 단국장치의 광 송신기에 의해 채택된 파장과 상이한 파장의 빛을 송신하기 위한 장치와 메시지를 수신하는 단국장치에 해당하는 주파수로 빛을 변조하기 위한 장치를 포함하고, 광 송신기로부터 상이한 파장의 빛을 수신하기 위한 파장 결합기를 가진 제1의 전송로와, 광 수신기로 상이한 주파수의 빛을 분배하기 위한 파장 분할기를 가진 제2의 전송로를 구비한 광학적 버스와, 제1의 파장과 제2의 파장을 가진 광 메시지를 제2의 파장과 제1의 주파수를 가진 광 메시지를 변환시키기 위해 상기 제1 및 제2의 전송로에 연결된 중계기를 구비한 것을 특징으로 하는 저감된 결합손실을 가진 광 통신망.
2. 제1항에 있어서, 상기 파장 결합기는 광 멀티플랙서를 포함하는 것을 특징으로하는 저감된 결합손실을 가진 광 통신망.
3. 제2항에 있어서, 상기 파장 결합기는 상기 광 멀티플랙서와 광학적으로 연결된 광 디멀티플랙서를 포함하는 것을 특징으로 하는 저감된 결합손실을 가진 광 통신망.
4. 제1항에 있어서, 상기 파장 분할기는 광 디멀티플랙서를 포함하는 것을 특징으로 하는 저감된 결합손실을 가진 광 통신망.
5. 제4항에 있어서, 상기 파장 분할기는 상기 디멀티플랙서와 광학적으로 연결된 광 멀티플랙서를 포함하는 것을 특징으로 하는 저감된 결합손실을 가진 광 통신망.
6. 제1항에 있어서, 상기 빛을 변조하기 위한 장치는 빛의 진폭변조장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 저감된 결합손실을 가진 광 통신망.
7. 제1항에 있어서, 상기 빛을 변조하기 위한 장치는 빛의 주파수 변조장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 저감된 결합손실을 가진 광 통신망.
8. 제1항에 있어서, 상기 중계기는 상기 제1의 전송로에 광학적으로 연결된 광 디멀티플랙서와, 상기 제2의 전송로에 광학적으로 연결된 광 멀티플랙서와, 상기 광 디멀티플랙서에 연결되어 광 메시지를 전기적인 신호로 재생시키기 위한 수신 장치와, 상기 수신장치 및 광 멀티플랙서에 연결되어 전기적 신호의 메시지를 광 메시지를 발생시키기 위한 송신 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 저감된 결합손실을 가진 광 통신망.
9. 제8항에 있어서, 상기 수신 장치는 다수의 수신부를 포함하고, 각 수신부는 각각의 단국장치에 대응되며 각 수신부가 광 파이버로써 광 멀티플랙서에 연결된 것을 특징으로 하는 저감된 결합손실을 가진 광 통신망.
10. 제9항에 잇어서, 각 수신부는 상이한 주파수로 전기적 신호에 반응하기 위한 다수의 채널 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저감된 결합손실을 가진 광 통신망.
11. 제10항에 있어서, 상기 채널 수신부는 전폭 변조 신호를 검파하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 저감된 결합손실을 가진 광 통신망.
12. 제10항에 있어서, 상기 채널 수신부는 주파수 변조 신호를 검파하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 저감된 결합손실을 가진 광 통신망.
13. 제10항에 있어서, 상기 송신 장치가 다수의 송신부를 포함하고, 각 송신부는 각각의 단국장치에 대응하여 설치되고 광 파이버로서 광 멀티플랙서에 연결되는 것을 특징으로 하는 저감된 결합손실을 가진 광 통신망.
14. 제13항에 있어서, 각 수신부는 상이한 주파수로 전기적 신호를 송신하기 위한 다수의 채널 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저감된 결합손실을 가진 광 통신망.
15. 제14항에 있어서, 각 채널 송신부는 진폭 변조 신호를 발생하기 위한 장치를 포함한 것을 특징으로 하는 저감된 결합손실을 가진 광 통신망.
16. 제15항에 있어서, 각 채널 송신부는 주파수 변조 신호를 발생하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 한 저감된 결합손실을 가진 광 통신망.

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