KR100322125B1 - 배열격자도파로 모듈 및 이를 이용한 광신호 모니터링 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 파장분할다중화 광통신시스템에서 파장분할다중화된 각 채널의 광신호를 별도의 계측기를 사용하지 않고 그 신호품질을 모니터링하여 파장분할다중화된 광신호를 감시하는 장치에 관한 것이다.
본 배열격자도파로를 이용한 채널 감시장치는 파장분할다중화된 광신호를 입력받아 내부의 도파로의 길이 차이에 비례하는 위상차를 갖게 하여 각 채널 광신호로 분리하는 배열격자도파로; 각 채널 광신호의 광세기를 측정하는 광세기측정부; 상기 광세기 측정부로부터 출력된 광세기를 나타내는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부; 상기 역다중화부에서 입력받은 상기 전기신호를 처리하는 데이터처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장분할다중광신호의 채널 감시장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 파장분할다중화된 광신호를 구성하는 각 채널의 광신호를 별도의 계측기 없이 특성을 측정할 수 있을 뿐만 아니라 전체 광신호 대역의 스펙트럼을 얻을 수 있고 양산이 용이한 구조를 갖는다.
Description
본 발명은 파장분할다중화(WDM;Wavelength Division Multiplexing)시스템에서 파장분할다중화된 각 채널의 광신호를 별도의 계측기를 사용하지 않고 그 신호품질을 모니터링하여 파장분할다중화된 광신호를 감시하는 장치에 관한 것이다.
하나의 광케이블에 여러개의 광채널이 다중화되어 전송되는 파장분할다중화광전송시스템에서, 각 채널을 광 역다중한 후 채널의 품질을 모니터링하기에 앞서 파장분할다중화된 상태에서 광신호의 품질을 모니터링을 해야하는 필요성이 대두되기 시작하였다.
일반적으로 파장분할다중화된 다채널 광신호를 모니터링하기 위해서는 각 광신호 채널의 광세기(Optical Power), 파장(Optical Wavelength), 광신호 대 잡음비(OSNR; Optical Signal to Noise Ratio)를 측정해야한다. 파장분할다중화 광전송장치에서, 각 채널의 파장 편이는 해당 채널의 신호뿐만아니라 인접 채널의 신호전송에서도 에러를 유발하기 때문에 정확히 제어되어야 되며, 제어 상황을 실시간 모니터링할 필요가 있다. 또한 파장분할다중 광증폭기의 사용과 더불어 각 채널의 광세기와 광신호 대 잡음비는 채널마다 달라질 수 있으므로 각 채널의 광세기 및 광신호 대 잡음비를 모니터링해야 한다. 광신호 대 잡음비와 광세기로 개략적인 신호의 품질을 유추할 수 있으므로 이들의 모니터링은 필수적이 된다.
미국특허 제 5,617,234호는 배열격자도파로(AWG;Arrayed Waveguide Grating )와 포토다이오드 어레이를 이용하는 구조를 갖는데, 각 채널의 파장을 모니터링할 수 있지만 AWG의 온도를 실시간 제어해야하며 기준파장을 주는 광신호가 별도로 필요하며, 또한 광세기와 광신호 대 잡음비를 정확하게 측정할 수 없다는 문제가 있다. 또한 파장분할다중화 광전송시스템에서의 채널 모니터링은 광신호의 세기, 파장, 광 신호 대 잡음비를 동시에 모니터링할 수 있어야 하는데, 배열격자도파로를 이용한 종래기술에서는 상기 세가지 측정항목중 임의의 두가지를 측정하면 나머지 한가지는 측정할 수 없다는 문제점이 있다.
또한 각 채널별 광세기, 파장, 광 신호 대 잡음비를 각각 계산할 뿐 만 아니라 전체 광 신호대역의 스펙트럼을 모니터할 필요성도 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 파장분할다중화 광전송 시스템에서 파장분할다중화된 여러 채널의 광신호를 모니터링하기 위한 배열격자도파로 모듈을제공하는데 있다.
다른 기술적 과제는 파장분할다중화된 여러 채널의 광신호를 각 채널별로 파장, 광 세기, 광 신호 대 잡음을 측정할 뿐 만 아니라 전체 광신호 대역의 광스펙트럼을 측정하기 위한 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 의한 배열격자도파로 모듈을 도시한 것이다.
도 2는 배열격자도파로 모듈을 이용한 광신호 모니터링 장치에 관한 것이다.
도 3은 광스펙트럼 측정면에서의 스펙트럼을 도시한 것이다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 배열격자도파로 모듈은 광신호 전달 매체를 통하여 입사되는 파장분할다중화된 광신호가 입력되는 입력도파로; 상기 입력도파로를 통하여 입력되는 광신호의 세기를 배열격자도파로부의 각 도파로로 균등하게 분할하는 제1스타커플러; 상기 제1스타커플러에서 분할된 광신호를 도파로의 길이 차이에 비례하는 위상 차이를 갖도록 하여 출력하는 배열격자도파로부; 상기 배열격자도파로부에서 입력되는 광신호들을 상호 간섭을 발생시켜 각 파장별로 초점이 맺히는 위치를 달리하여 출력시키는 제2스타커플러; 및 상기 제2스타커플러와 직접 접속되어 상기 제2스타커플러로부터 출력된 광신호의 세기에 따른 전기적 신호를 발생하는 광세기 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 배열격자도파로 모듈을 이용한 채널 감시장치는 파장분할다중화된 광신호를 입력받아 각 채널 광신호로 분리하고 전기적 신호로 변환하여 출력하는 배열격자도파로 모듈; 상기 전류값을 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부; 및 상기 디지털 신호를 처리하여 상기 입력된 광신호의 특성을 분석하는 데이터처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 배열격자도파로 모듈로서, 입력도파로(100), 제1스타커플러(star coupler,110), 배열격자도파로부(120), 제2스타커플러(130), 광세기 측정부(140)로 이루어진다.
모니터하고자 하는 파장분할다중화된 광신호는 광섬유를 통하여 입력도파로(100)로 입사된다. 입력도파로(100)로 유도된 파장분할다중화된 광신호는 광세기 분할기로 동작하는 제1스타커플러(110)를 거쳐 분산되면서 배열격자도파로부(120)로 입사된다. 배열격자도파로부(120)는 파장분할다중화된 광신호의 위상을 편이시키는 기능을 한다. 배열격자도파로부(120)를 통과한 파장분할다중화된 광신호는 각 파장별로 배열격자도파로의 도파로 길이 차이에 비례하는 위상 차이를 갖게 된다. 따라서 이 위상이 천이된 광신호들은 상호 간섭을 일으켜 파장분할을 하게된다. 배열격자도파로부(120)를 통과한 광신호는 제2스타커플러(130)로 입력된다. 제2스타커플러(130)는 입력된 광신호를 상호 간섭을 발생시켜 광스펙트럼 측정면(135)에서 초점이 맺히는 위치를 각 파장별로 상이하게 갖도록 한다. 광세기 측정부(140)는 상기 광스펙트럼 측정면(135)에 위치하여 제2스타커플러(130)와 접속한다. 광세기 측정부(140)는 제2스타커플러(130)에서 파장별로 분리되어 출력되는 광신호의 세기를 전류값으로 변환하여 출력한다.
상기 광세기 측정부(140)는 포토다이오드 어레이 혹은 전하결합디스플레이가 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명에 의한 배열격자도파로 모듈을 변형한 채널 감시 장치를 도시한 것으로서, 배열격자도파로 모듈(210), 아날로그-디지털 변환부(220), 데이터 처리부(230)로 이루어진다.
배열격자도파로 모듈(210)은 위에서 설명한 도 1의 구성을 갖는다. 배열격자도파로 모듈(210)에서 전류등 전기적 신호로 변환된 광신호의 세기는 아날로그-디지털 변환부(150)에 입력되어 디지털 데이터로 변환된다. 디지털 데이터는 데이터 처리부(150)에 입력되어 아래에서 설명하는 방법으로 광세기, 파장, 광 신호 대 잡음비, 및 전체 광신호대역의 스펙트럼을 모니터링된다.
상기 데이터 처리부(150)는 마이크로프로세서등으로 구성할 수 있다.
상기 제2스타커플러(130)와 광세기 측정부(140)의 접촉면인 광스펙트럼 측정면(135)에서의 광 파장의 스펙트럼을 도 3에 도시하였다. 기존의 배열격자도파로 모듈은 광스펙트럼 측정면(135)에서 각 채널 광신호의 초점이 맺히는 위치에 광 도파로를 만들고 그 광신호를 광섬유로 유도하는 구조를 갖고 있다. 본 발명에 의한 배열격자도파로 모듈은 상기 광스펙트럼 측정면(135)에 광 도파로를 만들지 않고 포토다이오드 어레이 혹은 전하결합디스플레이를 적용한다. 그 결과 전체 광 신호 대역의 광 스펙트럼을 얻어 파장분할다중화된 광신호의 품질을 모니터할 수 있다.
배열격자도파로부(120)의 파장분할기능에 의하여 상기 광스펙트럼 측정면의 가로축(220)을 따라 초점이 맺히는 파장이 달라진다. 그 결과 광스펙트럼 측정면의 가로축(220)을 따라 광 스펙트럼(210)이 형성된다. 제2스타커플러(130)의 출력에 포토다이오드어레이(230) 혹은 전하결합디스플레이(230)를 연결하면 포토다이오드 혹은 전하결합디스플레이의 픽셀(pixel)의 위치에 따라 다른 파장의 빛이 입사하게된다.
포토다이오드 혹은 전하결합디스플레이의 픽셀(pixel)의 위치에 따른 광신호를 검출하는 방법을 설명한다.
파장을 정확히 알고 있는 기준 광신호를 미리 입력하여 어느 위치의 포토다이오드 혹은 전하결합디스플레이의 픽셀(pixel)의 위치에서 검출되는 지를 확인하면 그 기준 파장에 해당하는 포토다이오드 혹은 전하결합디스플레이의 픽셀(pixel)의 위치를 알 수 있다. 포토다이오드 혹은 전하결합디스플레이의 픽셀(pixel)의 위치는 이미 알고 있기 때문에 각 광신호가 검출되는 각 포토다이오드 혹은 전하결합디스플레이의 픽셀(pixel)의 위치가 그 광신호의 파장에 해당하고, 그 해당하는 포토다이오드 혹은 전하결합디스플레이의 픽셀(pixel)에서 변환되는 전류의 세기를 변환하면 그 파장에서의 광세기에 해당된다. 그러므로 이 측정된 값을 처리하면 각 광채널의 광세기, 파장을 알 수 있다. 또한 특정 위치의 포토다이오드 혹은 전하결합디스플레이의 픽셀(pixel)에서 검출되는 광세기와 그 특정 위치 주변에 위치하는 광신호가 검출되지 않는 포토다이오드 혹은 전하결합디스플레이의 픽셀(pixel)에서의 전류값을 비교하면 광신호 대 잡음비를 얻을 수 있게 된다.
따라서 포토다이오드 어레이내의 포토다이오드의 수 혹은 전하결합디스플레이의 픽셀(pixel)의 수가 많을수록 정확한 분해능(resolution)을 얻을 수 있다.
결과적으로 각 채널 광신호별 광세기, 파장, 광 신호 대 잡음비를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 파장분할다중화된 전체 광신호 대역의 광 스펙트럼을 얻을 수 있다.
본 발명에 의하면, 파장분할다중화된 광신호를 구성하는 각 채널의 광신호의 세기, 파장, 광 신호대 잡음비를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 파장분할다중화된 전체 광신호 대역의 스펙트럼을 얻을 수 있고 양산이 용이한 구조를 갖는다.
Claims (3)
- 광신호 전달 매체를 통하여 입사되는 파장분할다중화된 광신호가 입력되는 입력도파로;상기 입력도파로를 통하여 입력되는 광신호의 세기를 배열격자도파로부의 각 도파로로 균등하게 분할하는 제1스타커플러;상기 제1스타커플러에서 분할된 광신호를 도파로의 길이 차이에 비례하는 위상 차이를 갖도록 하여 출력하는 배열격자도파로부;상기 배열격자도파로부에서 입력되는 광신호들을 상호 간섭을 발생시켜 각 파장별로 초점이 맺히는 위치를 달리하여 출력시키는 제2스타커플러; 및상기 제2스타커플러와 직접 접속되어 상기 제2스타커플러로부터 출력된 광신호의 세기에 따른 전기적 신호를 발생하는 광세기 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배열격자도파로 모듈.
- 제1항에 있어서,상기 광세기 변환부는 포토다이오드 어레이 혹은 전하결합디스플레이를 사용함을 특징으로 하는 배열격자도파로 모듈.
- 입력되는 파장분할다중화된 광신호를 상호 간섭을 발생시켜 각 파장별로 초점이 맺히는 위치를 달리하도록 분할하고, 분할된 광신호의 세기에 따른 전기적 신호를 발생하는 배열격자도파로 모듈;상기 전기적 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부; 및상기 디지털 신호로부터 각 채널 광신호별 특성으로서 적어도 광세기, 파장 및 광 신호 대 잡음비를 얻는 데이터 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장분할다중화된 광신호의 채널 모니터링장치.
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