KR100393609B1 - Apparatus of reducing loss variation in a multi-channel optical module by means of positional offset - Google Patents
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Abstract
본 발명은 위치 편차를 이용한 다채널 광통신 모듈 손실 변화 균일화 장치에 관한 것으로서, 개시된 장치는 입/출력 도파로와, 상기 입/출력 도파로간을 연결하는 광도파로 열 격자를 구비한 광 소자에 있어서, 상호간의 거리가 일정한 다수 개의 출력 도파로를 포함하는 광 소자; 및 상호간의 거리가 상이한 다수 개의 광섬유를 구비하며, 상기 각각의 대응하는 출력 도파로의 출력단에 상기 광섬유가 각각 결합되어 진행하는 출력 광의 위치 편차를 일으켜 소망의 파워 손실을 균일하게 얻을 수 있는 광섬유 블럭으로 구성되며, 상기 광섬유 블럭의 최 외곽부분으로의 광섬유는 그의 중심이 대응하는 상기 출력 도파로의 중심과 일치하도록 구성하고, 중간 부분으로의 광섬유는 그의 중심이 대응하는 대응하는 출력 도파로의 중심으로부터 편차를 점점 증가시키는 구조로 이루어진다.The present invention relates to a multi-channel optical communication module loss change equalization apparatus using a positional deviation, the disclosed apparatus is an optical element having an input waveguide and an optical waveguide thermal grating connecting the input and output waveguides, An optical device including a plurality of output waveguides having a constant distance; And an optical fiber block having a plurality of optical fibers having different distances from each other, wherein the optical fibers are coupled to the output ends of the corresponding output waveguides, respectively, to cause positional deviation of the output light propagated by the optical fibers. The optical fiber to the outermost portion of the optical fiber block is configured such that its center coincides with the center of the corresponding output waveguide, and the optical fiber to the middle portion has a deviation from the center of the corresponding output waveguide. It is made up of an increasing structure.
Description
본 발명은 광도파로 열 격자(AWG:Arrayed Waveguide Grating))를 구비한 역다중화 장치(DEMUX)와 같은 광소자에 관한 것으로서, 특히 평판형 도파로 소자(PLC:Plannar Light waveguide Circuit)를 이용한 역다중화 장치와 같은 다 수의 채널을 구비한 소자를 제작하는데 있어서, 각 채널에서 출력되는 빛의 세기(또는 파워)를 소자와 광섬유 블럭(fiber block)간을 결합하여 광통신 모듈을 제작할 때, 각 채널에서 출력되는 세기를 균일화하는 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical device such as a demultiplexing device (DEMUX) having an arrayed waveguide grating (AWG), and in particular, a demultiplexing device using a planar light waveguide circuit (PLC). In manufacturing a device having a plurality of channels, such as, when the optical communication module is manufactured by combining the intensity (or power) of the light output from each channel between the device and the fiber block, the output from each channel It relates to a device for equalizing the intensity.
통상적으로 대용량의 정보를 전송하기 위해 흔히 사용되는 파장분할 다중화 (WDM) 통신 시스템에서는 한 가닥의 광섬유를 통해 N개의 파장을 갖는 광 신호를 동시에 전송한다. 수신된 광 신호를 전기신호로 바꾸기 위해서는 수신단에서 이를 각각의 파장을 갖는 광신호로 분리해야 한다. 단일 모드 광섬유를 기반으로 하는 파장 다중화 통신 시스템의 수신단에서는 여러 개의 파장을 갖는 광 신호를 분리하기 위해 주로 광도파로 열 격자(AWG:Arrayed Waveguide Grating)를 이용한다.In wavelength division multiplexing (WDM) communication systems, which are commonly used to transmit large amounts of information, optical signals having N wavelengths are simultaneously transmitted through a single fiber. In order to convert the received optical signal into an electrical signal, the receiving end must separate it into optical signals having respective wavelengths. The receiving end of a wavelength multiplexing communication system based on a single mode optical fiber mainly uses an arrayed waveguide grating (AWG) to separate optical signals having multiple wavelengths.
통상적인 광도파로 열 격자를 이용한 광 소자의 동작은 광도파로 열 격자를 회절 격자(diffraction grating)로 간주하고, 입사하는 광의 회절에 따른 분산 특성(dispersion characteristic)을 기술한 공지의 격자 방정식(grating equation)으로 설명되어 진다. 이러한 광도파로 열 격자를 이용한 광 소자는 WDM 시스템에서 서로 다른 파장의 광신호를 합파하거나 분할하기 위한 광학 장치이다. 도 1에 도시된 바와 같이, PLC를 이용한 광 소자(100)는 입력 도파로(10), 제1성형 결합기(12), 광도파로 열 격자(14), 제2성형 결합기(16) 그리고, 출력 도파로(18)로 이루어진다. 그리고, 이렇게 제작된 소자(100)를 광섬유 블럭(20)과 정렬하여 하나의 광통신 모듈이 이루어지는 구조이다. 각 출력 도파로(18)간의 거리가 일정하게 유지되고, 광섬유 블럭(20)내 광섬유(20)간의 거리로 일정하게, 그리고 소자의 출력 도파로(18) 간격과 일치하도록 유지되게 구성된다. 이렇게 제작된 소자(100)와 광섬유 블럭의 각각의 광섬유(22)를 최적의 상태로 정렬한다.The operation of an optical device using a conventional optical waveguide thermal grating regards the optical waveguide thermal grating as a diffraction grating and describes a known grating equation describing dispersion characteristics according to diffraction of incident light. It is explained by). The optical device using the optical waveguide thermal grating is an optical device for combining or splitting optical signals of different wavelengths in a WDM system. As shown in FIG. 1, an optical device 100 using a PLC includes an input waveguide 10, a first forming coupler 12, an optical waveguide thermal grating 14, a second forming coupler 16, and an output waveguide. It consists of 18. In addition, the optical fiber block 20 is aligned with the fabricated device 100 so that one optical communication module is formed. The distance between each of the output waveguides 18 is kept constant, the distance between the optical fibers 20 in the optical fiber block 20 is constant, and so as to be consistent with the distance between the output waveguides 18 of the device. The optical fiber 22 of the device 100 and the optical fiber block thus manufactured are aligned in an optimal state.
그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, 광통신 모듈에서의 출력 파워의 불균일 현상은 소자에서의 출력 파워 불균일과 일치한다. 도 2에 도시된 광 통신 모듈의 출력 파워는 1Ⅹ16 AWG 역다중화기의 출력 파워의 플롯(plot)한 예를 나타낸다.However, as shown in Fig. 2, the unevenness of output power in the optical communication module coincides with the uneven output power in the device. The output power of the optical communication module shown in FIG. 2 shows an example of plotting the output power of the 1x16 AWG demultiplexer.
PLC 기술을 이용하여 다 채널 광소자 제작 시, 각 채널에서 출력되는 파워는 대부분의 경우 모든 채널에서 균일하게 출력되지 않는다. 1ⅩN AWG DEMUX의 제대로 된 소자의 경우, 중간 채널들의 파워가 가장 높고, 외곽 채널로 갈 수록 파워가 낮아지는 가우시안 분포 특성(Gaussian envelope)을 갖게 된다. 소자의 여러 가지 설계 개선을 통하여 이러한 파워 불균일을 줄이는 노력을 하고 있으나, 원칙적으로 설계된 소자 자체만으로는 설계의 이론적인 한계를 넘지 못하는 것이 현실이다. 더욱이, 실제로 제작된 후에는 파워 불균일의 정도가 더 심화되어 허용 한계를 벗어나는 경우가 종종 발생한다. 이에 따라 제품이 제 역할을 하지 못하게 되는 경우가 종종 발생하게 된다.When producing multi-channel optical devices using PLC technology, the power output from each channel is not output uniformly in most channels in most cases. A well-designed 1ⅩN AWG DEMUX device has a Gaussian envelope with the highest power in the middle channels and lower power toward the outer channels. Efforts are being made to reduce the power unevenness through various design improvements of the device, but the principle is that the designed device alone does not exceed the theoretical limit of the design. Moreover, after actual fabrication, the degree of power unevenness is further deepened, often exceeding the allowable limit. This often results in the product not functioning properly.
따라서, 본 발명의 목적은 광소자 제작 시 존재하는 각 채널에서의 출력 파워 불균일을 광섬유 블럭과 정렬 및 부착하여 모듈로 만들 때, 완성된 모듈에서 출력된 각 채널의 파워가 균일하게 출력되게 하기 위한 장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to ensure that the power of each channel output from the completed module is uniformly output when the output power non-uniformity of each channel existing when fabricating the optical device is aligned and attached to the optical fiber block to make the module. In providing a device.
상기한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은 입/출력 도파로와, 상기 입/출력 도파로간을 연결하는 광도파로 열 격자를 구비한 광 소자에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention is an optical device having an optical waveguide column grating connecting the input / output waveguide and the input / output waveguide,
상호간의 거리가 일정한 다수 개의 출력 도파로를 포함하는 광 소자; 및An optical element including a plurality of output waveguides having a constant distance therebetween; And
상호간의 거리가 상이한 다수 개의 광섬유를 구비하며, 상기 각각의 대응하는 출력 도파로의 출력단에 상기 광섬유가 각각 결합되어 진행하는 출력 광의 위치 편차를 일으켜 소망의 파워 손실을 균일하게 얻을 수 있는 광섬유 블럭으로 구성되며, 상기 광섬유 블럭의 최 외곽부분으로의 광섬유는 그의 중심이 대응하는 상기 출력 도파로의 중심과 일치하도록 구성하고, 중간 부분으로의 광섬유는 그의 중심이 대응하는 대응하는 출력 도파로의 중심으로부터 편차를 점점 증가시키는 구조로 이루어 진다.Comprising a plurality of optical fibers having different distances from each other, and composed of optical fiber blocks capable of uniformly obtaining the desired power loss by causing a positional deviation of the output light proceeds by combining the optical fibers respectively to the output end of each corresponding output waveguide Wherein the optical fiber to the outermost portion of the optical fiber block is configured such that its center coincides with the center of the corresponding output waveguide, and the optical fiber to the middle portion is increasingly deformed from the center of the corresponding output waveguide. It is made of increasing structure.
도 1은 종래의 실시 예에 따른 광도파로 열 격자 다중화 장치를 구비한 광통신 모듈을 나타내는 구성도.1 is a block diagram showing an optical communication module having an optical waveguide thermal lattice multiplexing apparatus according to a conventional embodiment.
도 2는 종래의 실시 예에 따른 광통신 모듈의 출력 파워 특성을 나타내는 그래프.2 is a graph showing the output power characteristics of the optical communication module according to a conventional embodiment.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 광도파로 열 격자 다중화 장치를 구비한 광통신 모듈을 나타내는 구성도.3 is a block diagram showing an optical communication module having an optical waveguide thermal lattice multiplexing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 광통신 모듈의 출력 파워 특정을 나타내는 그래프.Figure 4 is a graph showing the output power specification of the optical communication module according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. In describing the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations are omitted in order not to obscure the subject matter of the present invention.
본 발명에 따라서 광 소자와 광섬유 블럭(optical fiber block)을 연결하는 광통신 모듈을 제작하는데 있어서, 광 소자의 출력 도파로(output waveguide)간의 상호 거리는 일정 유지되고, 광섬유 블럭 내 각 광섬유간의 거리가 다른 경우를 예를 들어 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 장치는 광섬유 블럭 내 각 광섬유간의 거리가 다른 경우로 한정될 필요는 없으며, 출력 도파로와 광섬유 블럭간을 연결하는데 있어, 위치 편차가 발생하여 소망의 출력 파워를 얻을 수 있는 경우에도 동일하게 적용할 수 있음에 유의하지 않으면 안된다.According to the present invention, in manufacturing an optical communication module connecting an optical element and an optical fiber block, the mutual distance between the output waveguides of the optical element is kept constant, and the distance between each optical fiber in the optical fiber block is different Will be described with an example. However, the apparatus according to the present invention is not necessarily limited to the case where the distance between each optical fiber in the optical fiber block is different, and in the case where the position deviation occurs in the connection between the output waveguide and the optical fiber block, the desired output power can be obtained. It should be noted that the same applies to.
도 3에 도시된 광 소자(100)는 입력 도파로(30)(input waveguide), 제1성형결합기(32)(1st star coupler), 광도파로 열 격자(34)(AWG), 제2성형 결합기(36)(2nd star coupoler) 그리고, 출력 도파로(38)(output waveguide)로 구성된다. 그리고, 광통신 모듈 제작시에는 상기 광 소자(300)는 광섬유 블럭(40)과 결합한다. 물론, 상기 출력 도파로(38)의 각각의 출력단과 광섬유 블럭(40)의 입력단의 각각의 광섬유(42)와 대응하여 결합되는 구조이다. 상기 입력 도파로(30)의 출력단은 제1성형 결합기(32)의 입력단에 연결되고, 상기 제1성형 결합기(32)의 출력단은 광도파로 열 격자(34)의 입력단에 연결된다. 그리고, 상기 광도파로 열 격자(34)의 출력단은 제2성형 결합기(36)에 연결되고, 상기 제2성형 결합기(36)의 출력단은 출력 도파로(38)에 연결된다. 상기와 같은 구성으로 입력 도파로(30)에 입력된 다수 개의 광 신호는 각각의 출력 도파로(38)를 향하여 진행하게 된다. 따라서, 광통신 모듈은 상기 소자(300)의 출력 도파로(38)의 출력단과 광섬유 블럭(40)과 연결하여 이루어진다.The optical device 100 shown in FIG. 3 includes an input waveguide 30, a first star coupler 32, an optical waveguide thermal grating 34 (AWG), and a second molded coupler ( 36) (2nd star coupoler) and an output waveguide 38 (output waveguide). In the optical communication module fabrication, the optical device 300 is coupled to the optical fiber block 40. Of course, each output terminal of the output waveguide 38 and the optical fiber 42 of the input terminal of the optical fiber block 40 are coupled correspondingly. An output end of the input waveguide 30 is connected to an input end of the first shaped combiner 32, and an output end of the first shaped coupler 32 is connected to an input end of the optical waveguide column grating 34. The output end of the optical waveguide column grating 34 is connected to the second shaping coupler 36, and the output end of the second shaping coupler 36 is connected to the output waveguide 38. As described above, the plurality of optical signals input to the input waveguide 30 travel toward each output waveguide 38. Accordingly, the optical communication module is connected to the output terminal of the output waveguide 38 of the device 300 and the optical fiber block 40.
본 발명에 따른 광통신 모듈은 일반적인 PLC를 이용한 광 소자(300)와 각각의 광섬유(42)간의 거리가 상이한 광섬유 블럭(40)을 연결하여 구성된다. 도 3에 도시된 광통신 모듈의 연결부분의 확대된 부분을 보면, 상기 광섬유 블럭(40)내의 광섬유(42)간의 거리가 다른 것을 알 수 있다.The optical communication module according to the present invention is configured by connecting optical fiber blocks 40 having different distances between optical elements 300 and general optical fibers 42 using a general PLC. Looking at the enlarged portion of the connection portion of the optical communication module shown in Figure 3, it can be seen that the distance between the optical fibers 42 in the optical fiber block 40 is different.
따라서, 상기 각 출력 도파로(38)의 출력단과 상기 광섬유 블럭의 광섬유(42)에는 각각 다른 정도의 커플링 손실(coupling loss)이 존재하여 제작된 광통신 모듈의 출력 파워를 조절하여 도 4에 도시된 플롯(plot)과 같은 출력 스펙트럼(output spectrum)을 얻을 수 있다. 이때, 상기 광섬뷰 블럭(40)의 최 외곽 광섬유(42)는 그 중심이 대응하는 출력 도파로(38)의 중심과 일치하도록 구성하고, 중간부분으로 갈수록 광섬유(42)의 중심을 대응하는 출력 도파로(38)의 중심으로부터 편차(offset)를 점점 증가시키게 구성한다. 따라서, 외곽 부분의 출력 도파로(38)는 위치 편차(positional offset)가 최소화되고, 가운데로 갈 수록 위치 편차를 점점 증가시켜 결합된 광통신 모듈의 빛의 세기를 소망하는 바에 따라서 조절하게 구성한다. 결과적으로, 소망하는 만큼의 손실을 유도하여 광통신 모듈이 완성되면, 모든 채널의 파워를 소망에 따라서 균일하게 만들 수 있게 된다.Therefore, the output power of the optical communication module manufactured by varying the coupling loss of the output terminal of each of the output waveguides 38 and the optical fiber 42 of the optical fiber block has different degrees. You can get an output spectrum like a plot. In this case, the outermost optical fiber 42 of the optical island view block 40 is configured such that its center coincides with the center of the corresponding output waveguide 38, and the output waveguide corresponding to the center of the optical fiber 42 toward the middle portion thereof. And to gradually increase the offset from the center of (38). Accordingly, the output waveguide 38 of the outer portion is configured to minimize the positional offset, and gradually increase the positional deviation toward the center to adjust the light intensity of the combined optical communication module as desired. As a result, when the optical communication module is completed by inducing as much loss as desired, the power of all channels can be made uniform as desired.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따라서 광 소자와 결합되는 광섬유 블럭내의 광섬유간의 거리를 상이하게 하여 위치 편차를 이용하여 출력되는 파워(또는 세기)를 균일하게 하였으나, 광 소자의 각각의 출력 도파로간의 거리를 상이하게 하고, 상기 출력 도파로의 출력단에 결합되는 광섬유 블럭의 광섬유간의 거리를 일정하게 유지하여 구현할 수 있음에 유의하여야 한다. 더욱이, 본 발명을 구현하기 위한 또 다른 일례로, 광 소자의 각각의 출력 도파로의 거리를 상이하게 하고, 출력 도파로와 결합되는 광섬유 블럭내의 광섬유간의 거리를 상이하게 구성하여 출력되는 모듈의 출력 파워를 균일하게 구현할 수 있음에 유의하여야 한다.Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, the output power (or intensity) is made uniform by using the positional deviation by varying the distance between the optical fibers in the optical fiber block coupled to the optical element, but between the respective output waveguides of the optical element. It should be noted that the distance may be different, and the distance between the optical fibers of the optical fiber block coupled to the output terminal of the output waveguide may be kept constant. Furthermore, as another example for implementing the present invention, the output power of the module to be output by varying the distance between the respective output waveguides of the optical element, and the distance between the optical fibers in the optical fiber block coupled to the output waveguide Note that it can be implemented uniformly.
이상으로 살펴본 바와 같이, 본 발명은 다채널 PLC 소자를 제작하고, 광섬유 블럭 등과 결합하여 광통신 모듈을 제작할 때 출력 파워의 분포가 균일한 모듈을 제작할 수 있게 되었다.As described above, the present invention enables the manufacture of a multi-channel PLC device and a module having a uniform distribution of output power when manufacturing an optical communication module in combination with an optical fiber block.
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Legal Events
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |