KR100539927B1 - 양방향 파장 분할 다중 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파장 분할 다중 방식 광통신용 광원에 관한 것으로, 특히 외부에서 주입되는 비간섭성 광에 의해서 파장 잠김된 신호를 생성하는 브래그 반사기 레이저를 이용한 파장 분할 다중 방식의 광통신 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 양방향 파장 분할 다중 통신 시스템은 해당 비간섭성 광에 의해서 파장 잠김된 상호 다른 파장을 갖는 복수의 하향 채널들을 생성하는 하향 브래그 반사기 레이저들을 포함하며, 상기 하향 채널들을 하향 광신호로 다중화시켜서 출력하고 수신된 다중화된 상향 광신호를 상호 다른 파장을 갖는 복수의 상향 채널들로 역다중화시켜서 검출하는 중앙 기지국과, 상기 중앙 기지국으로부터 수신한 다중화된 하향 광신호를 복수의 하향 채널들로 역다중화시켜서 출력하고, 그 내부에 입력된 상호 다른 파장을 갖는 복수의 상향 채널들을 상향 광신호로 다중화시켜서 상기 중앙 기지국으로 출력하는 지역 기지국과, 파장 잠김된 상향 채널을 상기 지역 기지국으로 출력하는 상향 브래그 반사기 레이저를 포함하며, 상기 지역 기지국으로부터 수신된 해당 하향 채널을 검출해내는 복수의 가입자들을 포함하며, 상기 하향 및 상향 브래그 반사기 레이저 각각은 일 단면에 무반사 코팅 층과, 무반사 코팅 층이 적층된 타 단면에 고반사 층이 적층된다.

Description

양방향 파장 분할 다중 시스템{BI-DIRECTIONAL WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXER SYSTEM}
본 발명은 파장 분할 다중 방식 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히, 브래그 반사기 레이저를 이용한 파장 분할 다중 방식의 광통신 시스템에 관한 것이다.
파장 분할 다중(Wavelength Division Multiplexing : WDM) 방식의 수동형 광통신 시스템은 상호 다른 파장을 갖는 복수의 하향 채널들을 하향 광신호로 다중화시켜서 출력하는 중앙 기지국과, 상호 다른 파장을 갖는 복수의 상향 채널들을 출력하는 복수의 가입자들과, 상기 중앙 기지국과 상기 가입자들을 연결하는 지역 기지국을 포함한다.
상기 지역 기지국은 상기 가입자들로부터 수신된 상기 상향 채널들을 상향 광신호로 다중화시켜서 상기 중앙 기지국으로 출력하고, 상기 중앙 기지국으로부터 수신된 상기 하향 광신호를 상호 다른 파장을 갖는 하향 채널들로 역다중화시켜서 해당 가입자로 출력한다.
상기 중앙 기지국은 상기 지역 기지국으로부터 수신된 상기 상향 광신호를 복수의 상향 채널들로 역다중화시켜서 검출해내고, 기설정된 상호 다른 파장을 갖는 복수의 하향 채널들을 생성한다. 또한, 상기 중앙 기지국은 상기 하향 채널들을 하향 광신호로 다중화시켜서 상기 지역 기지국으로 출력한다.
상기 가입자들은 각각의 광원과, 광검출 수단인 포토다이오드 등을 포함함으로써, 그 내부에서 생성된 상향 채널을 상기 지역기지국으로 출력하고, 상기 지역 기지국으로부터 수신된 하향 채널을 검출해냄으로써 상기 중앙 기지국과의 양방향 통신이 가능하다.
상술한 하향 채널 또는 상향 채널을 생성시키기 위한 광원으로는 페브리-페롯 레이저(Fabry-Perot laser), 반사형 반도체 광증폭기(Reflective Semiconductor Optical Amplifier:R-SOA) 등에 비간섭성 광원을 주입하여 사용한다. 상술한 광 대역 비간섭성 광원으로는 어븀이 첨가된 광섬유 광 증폭기, 반도체 광증폭기, 발광 다이오드(Light emitting Diode: LED) 등이 있다.
상술한 비간섭성 광원을 이용한 광원 중에서 상기 페브리-페롯 레이저(Fabry-Perot laser)는 상술한 바와 같은 광 대역 비간섭성 광원에서 출력된 넓은 파장 대역의 광을 상호 다른 파장을 갖는 복수의 비간섭된 광으로 분할한 후, 해당 페브리-페롯 레이저에 해당 비간섭성 광을 입력시킴으로써 상기 페프리-페롯 레이저에서 해당 비간섭성 광의 파장과 동일한 파장을 갖는 채널을 출력하는 파장 잠김 현상을 유도한다. 파장 잠김이 일어나는 조건에서 비간섭성 광원은 다중회귀에의한 증폭이 일어남으로써 낮은 구동 조건에서 높은 광 출력을 얻을 수 있다.
그러나, 상술한 비간섭성 광에 의해 파장 잠김된 채널을 생성하는 페브리 페롯 레이저를 포함하는 광송신기는 페브리 페롯 레이저의 큰 온도 의존성으로 인해서 온도가 변하거나 입력되는 파장이 변화되게 될 경우에 출력되는 채널의 이득 변화가 크게 발생한다는 문제가 있다. 즉, 온도 변화는 광원에서 출력되는 채널의 파장에서 이득을 변화시키고 이는 종래의 파장 분할 다중 시스템을 오동작시키는 문제 요인으로 작용한다.
반면에, 상술한 반사형 반도체 광증폭기는 페브리-페롯 레이저의 경우와 달리 페브리-페롯 모드가 존재하지 않음으로서 파장 잠김에 의해서 생성되는 채널의 파장에서의 이득이 페브리-페롯 레이저에 비해 외부 온도에 따라서 안정적이다. 또한 반사형 반도체 광증폭기를 이득 포화 영역에서 구동 할 경우 비간섭성 광원에 존재하는 세기 잡음(intensity noise)이 억제되는 효과가 있어 페브리-페롯 레이저의 경우에 비해서 변조 속도의 증가와, 우수한 전송 특성을 얻을 수 있다. 향후 저가형 파장 분할 다중 방식 수동 광 가입자 망에의 활용이 가능하다.
그러나, 상술한 반도체 광증폭기는 온도 변화에 따라서 활성층의 밴드갭이 변화되는 문제가 있다. 이는 반도체 광증폭기의 활성층 내에서 자체적으로 생성된 파장에 따른 이득 곡선이 온도 변화에 따라서 변화되는 문제를 유발한다. 결과적으로, 온도 변화는 반도체 광증폭기의 활성층에서 생성된 이득 곡선의 중심 파장과, 반도체 광증폭기에 주입된 비간섭성 광의 파장이 일치되지 않는 부정합을 유발하며, 이는 반도체 광증폭기에서 생성된 파장 잠김된 채널의 이득을 감소시키는 요인이 된다. 더욱이 반도체 광증폭기는 단일 회귀에 의해서 이득을 얻음으로써 다수회귀에 의한 레이저 공진에 의해서 채널을 생성하는 페브리-페롯 레이저에 비해서 그 이득이 떨어지는 문제가 있다.
상술한 바와 같은 작은 이득을 보상하여 이득을 크게 하기 위해 반도체 광증폭기에 인가되는 구동 전류를 증가시킴으로써 상술한 문제들을 해결할 수 있으나, 이는 반도체 광증폭기의 열화 현상을 더욱 가중시켜서 구동 전류를 지속적으로 증가시켜야 하는 악순환을 유발함으로써 반도체 광증폭기 자체의 안정성과 신뢰성을 저하시키는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 온도 변화에 보다 안정적이고, 경제적인 광원을 포함하는 양방향 파장 분할 다중 방식 광통신 시스템을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 양방향 파장 분할 다중 통신 시스템은,
해당 비간섭성 광에 의해서 파장 잠김된 상호 다른 파장을 갖는 복수의 하향 채널들을 생성하는 하향 브래그 반사기 레이저들을 포함하며, 상기 하향 채널들을 하향 광신호로 다중화시켜서 출력하고 수신된 상향 광신호를 상호 다른 파장을 갖는 복수의 상향 채널들로 역다중화시켜서 검출하는 중앙 기지국과;
상기 중앙 기지국으로부터 수신한 하향 광신호를 복수의 하향 채널들로 역다중화시켜서 출력하고, 그 내부에 입력된 상호 다른 파장을 갖는 복수의 상향 채널들을 상향 광신호로 다중화시켜서 상기 중앙 기지국으로 출력하는 지역 기지국과;
파장 잠김된 상향 채널을 상기 지역 기지국으로 출력하는 상향 브래그 반사기 레이저를 구비하고 상기 지역 기지국으로부터 수신된 해당 하향 채널을 검출해내는 복수의 가입자들을 포함하며, 상기 하향 및 상향 브래그 반사기 레이저 각각은 일 단면에 무반사 코팅 층과, 무반사 코팅 층이 적층된 타 단면에 고반사 층이 적층된다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 브래그 반사기 레이저를 포함하는 파장 분할 다중 통신 시스템의 구성을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 파장 분할 다중 방식의 수동형 광통신 시스템은 N개(1 ~ n차)의 하향 브래그 반사기 레이저들(111, 112)을 포함하는 중앙 기지국(100)과, 상향 채널을 생성하는 상향 브래그 반사기 레이저들(331, 332)을 포함하는 복수의 가입자들(301, 302)과, 상기 중앙 기지국(100)과 상기 가입자들(301, 302)을 연결하는 지역 기지국(200)을 포함한다.
상기 중앙 기지국(100)은 N개의 하향 브래그 반사기 레이저들(111, 112)과, 하향 광대역 광원(140)과, 상향 광대역 광원(150)과, 다중화/역다중화기(160)와, 광분/합파기(170)와, N개의 광검출기들(121, 122)과, N개의 파장 선택 결합기(131,132)들을 포함한다.
상기 하향 광대역 광원(140)은 넓은 파장 대역의 하향 광대역 광을 상기 광분/합파기(170)로 출력하며, 상기 하향 광대역 광원(140)으로는 어븀 첨가 광섬유 광증폭기, 반도체 광증폭기, 발광 다이오드 또는 초발광 다이오드 등과 같은 비간섭성 광원 등이 사용 가능하다.
상기 상향 광대역 광원(150)은 상기 가입자들(301, 302)이 파장 잠김된 상향 채널들(λn+1 ~ λ2n)을 생성할 수 있도록 넓은 파장 대역의 상향 광대역 광(λn+1 ~ λ2n)을 출력하며, 상기 상향 광대역 광(λn+1 ~ λ2n)은 상기 광합/분파기(170)로 출력된다.
상기 광분/합파기(170)는 상기 지역 기지국(200)으로부터 수신된 상향 광신호를 상기 다중화/역다중화기(160)로 출력하고, 상기 다중화/역다중화기(160)로부터 수신된 하향 광신호를 상기 지역 기지국(200)으로 출력한다. 또한, 상기 광분/합파기(170)는 상향 광대역 광원(150)과, 하향 광대역 광원(140) 각각과 연결됨으로써 상기 하향 광대역 광원(140)에서 상기 하향 광대역 광을 상기 다중화/역다중화기(160)로 출력하고, 상기 상향 광대역 광원(150)에서 생성된 상기 상향 광대역 광을 상기 지역 기지국(200)으로 출력한다.
상기 다중화/역다중화기(160)는 상기 광분/합파기(170)로부터 수신된 상기 하향 광대역 광과 상기 상향 광신호를 역다중화시켜서 해당 파장 선택 결합기(131, 132)로 출력한다. 즉, 상기 다중화/역다중화기(160)는 상기 하향 광대역 광을 상호 다른 1차부터 n차까지의 파장을 갖는 복수의 비간섭성 광들(λ1 ~ λn)로 역다중화시키고, 상기 상향 광신호를 상호 다른 파장을 갖는 복수의 상향 채널들(λn+1 ~ λ2n)로 역다중화시킨다. 상기 다중화/역다중화기(160)에서 역다중화된 상기 상향 채널들(λn+1 ~ λ2n)과 상기 비간섭성 광들(λ1 ~ λn)은 해당 다중화/역다중화기(160)의 제2 포트를 통해서 해당 파장 선택기(131, 132)로 출력된다.
상기 파장 선택 결합기들(131, 132)은 상기 다중화/역다중화기의 제2 포트들과, 상기 비간섭성 광들(λ1 ~ λn)과, 상기 상향 채널(λn+1 ~ λ2n )들 각각에 일대일 대응 가능한 복수개이며, 상기 1차 상향 채널(λn+1) 및 1차 비간섭성 광(λ1)이 입력되는 1차 파장 선택 결합기(131)는 상기 1차 상향 채널(λn+1)을 상기 광검출기(121)로 출력하고, 상기 1차 비간섭성 광(λ1)을 상기 하향 브래그 반사기 레이저(111)로 출력한다. 상기 광검출기(121)는 상기 1차 상향 채널(λn+1)을 검출해내고, 상기 하향 브래그 반사기 레이저(111)는 1차 비간섭성 광(λ1)에 의해서 파장 잠김된 1차 하향 채널(λ1)을 생성한다. 상기 하향 브래그 반사기 레이저(111)는 1차 하향 채널(λ1)을 상기 1차 파장 선택 결합기(131)를 통해서 상기 다중화/역다중화기(160)로 출력한다. 해당 차수의 파장 선택 결합기들(131, 132)에서 출력된 1차부터 n차까지의 하향 채널들(λ1 ~ λn)은 상기 다중화/역다중화기(160)에서 하향 광신호로 역다중화된 후 상기 지역 기지국(200)으로 출력된다.
상기 다중화/역다중화기(160)에서 역다중화된 비간섭성 광(λ1 ~ λn)들 중에서 λ1의 파장을 갖는 비간섭성 광을 1차 비간섭성 광이라고 하며, 이하 λn의 파장을 갖는 비간섭성 광은 n차 비간섭성 광이라고 칭한다. 반면에, λn+1의 파장을 갖는 상향 채널을 1차 상향 채널이라고 하며, λ2n의 파장을 갖는 상향 채널을 n차 상향 채널이라고 한다. 더불어, 상기 하향 브래그 반사기 레이저들(111, 112)을 파장 잠김시키기 위한 비간섭성 광들(λ1 ~ λn)과, 상기 상향 채널들(λn+1 ~ λ2n)은 상호 다른 파장 대역을 사용한다.
상기 지역 기지국(200)은 다중화/역다중화기(224)를 포함하며, N개의 가입자들(301, 302)과 상기 중앙 기지국(100)의 사이에서 상기 가입자들(301, 302)과 상기 중앙 기지국(100)을 연결한다. 즉, 상기 지역 기지국(200)은 상기 가입자들(301, 302)에서 생성된 N개의 상향 채널들(λn+1 ~ λ2n)을 상향 광신호로 다중화시켜서 상기 중앙 기지국(100)으로 출력하고, 상기 중앙 기지국(100)으로부터 수신된 하향 광신호를 N개의 하향 채널들(λ1 ~ λn)로 역다중화시켜서 해당 차수의 각 가입자들(301, 302)에게 해당 차수의 하향 채널을 출력한다.
상기 다중화/역다중화기(224)는 상기 상향 광대역 광원(150)에서 출력된 상향 광대역 광을 상기 중앙 기지국(100)으로부터 수신 받은 후 상호 다른 파장을 갖는 복수의 비간섭성 광들로 분할해서 해당 가입자(301, 302)에게로 출력하고, 상기 가입자들(301, 302) 각각으로부터 수신된 N개의 상기 상향 채널들(λn+1 ~ λ2n)을 상향 광신호로 다중화시켜서 상기 중앙 기지국(100)으로 출력한다.
또한, 상기 다중화/역다중화기(224)는 상기 중앙 기지국(100)으로부터 수신된 상기 하향 광신호를 N개의 상호 다른 파장을 갖는 하향 채널들(λ1 ~ λn)로 역다중화시키는 역할을 한다. 역다중화된 상기 하향 채널들(λ1 ~ λn) 중에서 λ1 의 파장을 갖는 하향 채널을 이하 1차 하향 채널이라고 하며, λn의 파장을 갖는 하향 채널을 n차 하향 채널이라 한다. 반면에, λn+1의 파장을 갖는 비간섭성 광을 1차 비간섭성 광이라고 하며, λ2n의 파장을 갖는 비간섭성 광을 n차 비간섭성 광이라고 한다.
상기 지역 기지국(200)의 다중화/역다중화기(224)에서 역다중화된 하향 채널들(λ1 ~ λn)들 및 비간섭성 광들(λn+1 ~ λ2n)은 상기 다중화/역다중화기(224)의 해당 제2 포트를 통해서 해당 가입자(301, 302)에게로 출력된다. 또한, 가입자들(301, 302) 각각은 해당 비간섭성 광(λn+1 ~ λ2n)에 의해서 파장 잠김된 상향 채널들을 상기 지역 기지국(200)으로 출력하며, 상기 지역 기지국(200)은 상기 상향 채널들을 상향 광신호로 다중화시켜서 상기 중앙 기지국(100)으로 출력한다.
N개의 상기 가입자들(301, 302) 각각은 상기 지역 기지국(200) 다중화/역다중화기(224)의 제2 포트들에 일대일 대응되도록 연결되며, 상향 브래그 반사기 레이저(331, 332)와, 광검출기(321, 322)와, 파장 선택 결합기(311, 312)를 포함한다.
상기 가입자(301, 302)들 중에서 상기 1차 하향 채널을 검출해내며 λn+1의 파장을 갖는 1차 상향 채널을 출력하는 가입자를 1차 가입자(301)라고 하며, n차 하향 채널을 검출해내며 λ2n의 n차 상향 채널을 출력하는 가입자를 n차 가입자(302)라고 한다. 또한, 상기 1차 가입자(301)에서 출력된 상향 채널은 1차 상향 채널이라고 하며, 상기 n차 가입자(302)에서 출력된 상향 채널은 n차 상향 채널이라 한다. 즉, 상기 1차 가입자(301)는 1차 하향 채널을 검출해내는 광검출기(321)와, 1차 상향 채널을 생성하는 상향 브래그 반사기 레이저(331)와, 1차 하향 채널 광검출기(321)로 출력하며 상기 1차 상향 채널을 상기 지역 기지국(200)으로 출력하는 파장 선택 결합기(311)를 포함한다.
다음은 브래그 반사기 레이저를 사용함으로써 외부 온도 변화에 보다 안정적인 특성을 나타내는 광송신기를 얻게 됨을 설명하고자 한다. 본 발명에 적용된 브래그 반사기 레이저를 종래의 페브리-페롯 레이저와 비교하였다.
도 2는 통상적인 페브리-페롯 레이저의 온도 변화에 따른 레이징 특성을 나타내고, 도 3은 본 발명에 적용된 브래그 반사기 레이저의 온도 변화에 따른 레이징 특성을 나타내는 그래프이다. 도 2 및 도 3의 x축은 파장을 나타내고, y축은 각 레이저에서 출력되는 광의 세기를 나타낸다. 기설정된 온도(T0)를 기준으로 온도가 높아 졌을 경우(T+)와, 낮아졌을 경우(T-)를 나타낸다.
결과적으로 도 2와 도 3을 비교해 보면 온도 변화에 따른 레이징 모드의 중심 파장 및 부 모드들의 분포 등의 레이징 특성의 변화가 브래그 반사기 레이저가 페브리-페롯 레이저에 비해 매우 안정적임을 알 수 있다.
페브리-페롯 레이저에서 출력되는 레이징 모드는 활성층에서 생성된 이득 광의 이득 곡선과, 공진에 의해 생성된 복수의 상호 다른 파장을 갖는 채널들을 포함하는 페브리-페롯 모드의 조합으로 이루어진다. 일반적인 반도체 레이저 활성층의 이득 곡선은 온도에 따라서 그 변화가 매우 큰(~ 0.5㎚/℃), 반면에 페브리-페롯 레이저의 페브리-페롯 모드는 0.1 ㎚/℃ 정도로서 그 변화가 매우 작다.
또한, 페브리-페롯 레이저의 페브리-페롯 모드는 각 채널들이 넓은 파장 영역에 걸쳐 일정하게 분포됨으로써 페브리-페롯 레이저의 레이징 모드는 온도 변화에 따라서 활성층의 이득 곡선과 동일하게 변화된다. 반면에 브래그 반사기 레이저의 복수의 상호 다른 파장을 갖는 채널들을 포함하는 브래그 모드는 중심 파장에 위치된 채널을 중심으로 그 양끝으로 진행할 수록 각 채널의 파워가 감소하는 가우스 분포 형태의 특성을 갖는다. 또한, 브래브 반사기 레이저는 페브리-페롯 레이저와 동일한 방법으로 레이징시킴으로써 활성층의 이득 곡선의 온도에 따른 변화는 상술한 페브리-페롯 레이저와 동일한 ~0.5 ㎚/℃ 변화를 갖는다. 따라서, 활성층의 이득 곡선과 브래그 모드의 조합으로부터 나타나는 브래그 반사기 레이저의 레이징 모드의 특성은 항상 브래그 파장 주위에 존재하게 됨으로써 온도 변화에 보다 안정적인 레이징 특성을 얻을 수 있다. 도 2의 그래프가 도 3의 그래브에 도시된 온도 변화에 따른 중심 파장의 이동 폭과, 그 때의 이득 분포의 차가 더 크게 나타남을 알 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 파장 분할 다중 방식의 수동형 광통신 시스템은 비간섭성 광에 의해서 파장 잠김된 채널을 생성하는 광원으로서, 상술한 브래그 반사기 레이저를 사용함으로써 온도에 따라서 각 채널의 중심 파장 및 이득이 변화되는 온도 의존성이 낮아지는 이점이 있다. 최적화된 브래그 반사기 레이저를 얻기 위해서는 비간섭성 광원이 입력되는 일단에 반사율이 낮은 무반사 층을 형성하여 마치 반사형 반도체 광증폭기와 같은 이득 특성을 갖게 하고, 넓은 파장 범위의 브래그 모드를 얻기 위해서는 브래그 격자의 수를 조절해야 한다. 상술한 구조의 브래그 반사기 레이저의 레이징 특성은 반사형 반도체 광증폭기와 페브리-페롯 레이저의 중간 정도의 특성을 갖는다.
상술한 바와 같은 이유로 페브리-페롯 레이저에 비해서 비교적 높은 구동 전류가 필요해 단일 회귀 이득이 매우 커 브래그 모드와 비간섭성 광이 일치하지 않은 경우에도 양질의 신호를 얻을 수 있다. 또한, 브래그 모드와 비간섭성 광이 일치하는 경우에도 보다 높은 출력을 얻을 수 있으며 이 때의 구동 전류는 반사형 반도체 보다 작아도 된다. 상술한 바와 같이 브래그 반사기 레이저를 파장 분할 다중 전송 시스템에 적용함으로써 보다 온도 의존성이 적고, 저전력 구동 조건을 얻을 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 브래그 반사기 레이저의 대표적인 구조를 나타내는 사시도 이다. 본 발명에서 제시하는 브래그 반사기 레이저의 구조는 도 4의 구조에 한정하는 것이 아니라 편이상 범례를 들어 설명하는 것이다. 도 4를 참조하면, 상기 브래그 반사기 레이저는 n-InP 기판(401), InGaAsP 패시브 도파로층(402), InP 스페이서(403), 브래그 격자와(404), 활성층(405), 전류차단층(406), p-InP 클래드층(407), 오믹 접촉저항을 줄이기 위한 p-InGaAsP층(408), 산화물층(409), 상부전극(410), 하부전극(411)을 포함한다.
도 5는 도 4에 도시된 브래그 반사기 레이저의 제1 실시예로서 그 양단에 대향된 한 쌍의 브래그 격자가 형성된 브래그 반사기 레이저의 구조를 나타내는 측단면도이다. 도 5를 참조하면, n-InP 기판(510)과, 상기 기판에 상호 형성된 한 쌍의 브래그 격자들(511, 512)과, 상기 n-InP 기판(510) 상에 적층된 활성층(520)과, 상기 활성층(520)에 적층된 p-InP 클래층(530)을 포함하며, 상기 브래그 반사기 레이저의 일 끝단에는 무반사 층(540)이, 그 타단에는 고반사 층(550)이 적층되어진다.
상기 무반사 층(540)으로 입력된 기설정된 파장의 비간섭성 광은 상기 브래그 격자들(511, 512)의 사이에서 다수회 공진된 후, 기결정된 세기를 갖는 파장 잠김된 채널로서 상기 무반사 층(540)을 통해서 그 외부로 출력된다.
도 6은 도 4에 도시된 브래그 반사기 레이저의 제2 실시예로서 그 일단에 브래그 격자가, 그 타단에 고반사 층이 형성된 브래그 반사기 레이저의 구조를 나타낸다. 도 6을 참조하면, 상기 브래그 반사기 레이저는 InP 기판(610)과, 상기 기판에 형성된 브래그 격자(611)와, 상기 n-InP 기판(610) 상에 적층된 활성층(620)과, 상기 활성층(620) 상에 적층된 p-InP 클래층(630)을 포함하며, 상기 브래그 반사기 레이저의 일 끝단에는 무반사 층(640)이, 그 타단에는 고반사 층(650)이 적층되어진다.
상기 브래그 격자(611)는 상기 무반사 층(640)에 인접하도록 상기 n-InP 기판(610) 상에 형성된다.
상기 무반사 층(640)으로 입력된 기설정된 파장의 비간섭성 광은 상기 브래그 격자(611)와 상기 고반사 층(650)의 사이에서 다수회 공진된 후, 기결정된 세기를 갖는 파장 잠김된 채널로서 상기 무반사 층(640)을 통해서 그 외부로 출력된다.
도 7은 도 4에 도시된 시스템에 적용 가능한 또 다른 예로서 브래그 반사기 레이저의 구조를 나타낸다. 도 7을 참조하면, 상기 브래그 반사기 레이저는 InP 기판(710)과, 상기 기판에 형성된 브래그 격자(711)와, 상기 n-InP 기판(710) 상에 적층된 활성층(720)과, 상기 활성층(720) 상에 적층된 p-InP 클래층(730)을 포함하며, 상기 브래그 반사기 레이저의 일 끝단에는 무반사 층(740)이, 그 타단에는 고반사 층(750)이 적층되어진다.
상기 브래그 격자(711)는 상기 고반사 층(730)에 인접하도록 상기 n-InP 기판(710) 상에 형성된다. 상기 무반사 층(740)으로 입력된 기설정된 파장의 비간섭성 광은 상기 브래그 격자(711)에서 반사된 후, 기결정된 세기를 갖는 파장 잠김된 채널로서 상기 무반사 층(740)을 통해서 그 외부로 출력된다.
본 발명에 따른 양방향 파장 분할 다중 광통신 시스템은 하향 또는 상향 채널들을 출력하는 광원으로서 브래그 반사기 레이저를 포함함으로써, 외부의 온도 변화에 보다 안정적인 시스템을 구현할 수 있다는 이점이 있다. 또한 본 발명에서 제시하는 브래그 반사기 레이저를 사용한 송신기를 사용함으로서 보다 온도 의존성이 적은 시스템을 구현할 수 있다. 또한 반사형 반도체 광증폭기와 페브리-페롯 레이저를 사용하는 경우의 장점을 모두 취할 수 있어 구동 조건 및 시스템 설계에 융통성을 넓혀주는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 브래그 반사기 레이저를 포함하는 파장 분할 다중 시스템의 구성을 나타내는 도면,
도 2는 일반적인 페브리-페롯 레이저의 온도 변화에 따른 레이징 특성을 나타내는 그래프,
도 3은 본 발명에 적용된 브래그 반사기 레이저의 온도 변화에 따른 레이징 특성을 나타내는 그래프,
도 4는 도 1에 도시된 브래그 반사기 레이저의 구조를 나타내는 사시도,
도 5는 도 4에 도시된 시스템에 적용 가능한 다른 예로서 브래그 반사기 레이저의 구조를 나타내는 측단면도,
도 6은 도 4에 도시된 시스템에 적용 가능한 또 다른 예로서 브래그 반사기 레이저의 구조를 나타내는 측단면도,
도 7은 도 4에 도시된 시스템에 적용 가능한 또 다른 예로서 브래그 반사기 레이저의 구조를 나타내는 측단면도.

Claims (9)

  1. 양방향 파장 분할 다중 통신 시스템에 있어서,
    해당 비간섭성 광에 의해서 파장 잠김된 상호 다른 파장을 갖는 복수의 하향 채널들을 생성하는 하향 브래그 반사기 레이저들을 포함하며, 상기 하향 채널들을 하향 광신호로 다중화시켜서 출력하고 수신된 상향 광신호를 상호 다른 파장을 갖는 복수의 상향 채널들로 역다중화시켜서 검출하는 중앙 기지국과;
    상기 중앙 기지국으로부터 수신한 하향 광신호를 복수의 하향 채널들로 역다중화시켜서 출력하고, 그 내부에 입력된 상호 다른 파장을 갖는 복수의 상향 채널들을 상향 광신호로 다중화시켜서 상기 중앙 기지국으로 출력하는 지역 기지국과;
    파장 잠김된 상향 채널을 상기 지역 기지국으로 출력하는 상향 브래그 반사기 레이저를 포함하며, 상기 지역 기지국으로부터 수신된 해당 하향 채널을 검출해내는 복수의 가입자들을 포함하며,
    상기 하향 및 상향 브래그 반사기 레이저 각각은 일 단면에 무반사 코팅 층과, 무반사 코팅 층이 적층된 타 단면에 고반사 층이 적층됨을 특징으로 하는 양방향 파장 분할 다중 통신 시스템.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 중앙 기지국은,
    상기 하향 브래그 반사기 레이저를 파장 잠김시키기 위한 하향 광대역 광을 출력하는 하향 광대역 광원과;
    상향 광대역 광을 출력하는 상향 광대역 광원과;
    상기 하향 광대역 광을 상호 다른 파장을 갖는 복수의 비간섭성 광들로 역다중화시키고, 상기 상향 광신호를 복수의 상향 채널들로 역다중화시키고, 상기 하향 채널들을 하향 광신호로 다중화시키는 다중화/역다중화기와;
    상기 상향 광대역 광 및 상기 하향 광신호를 상기 지역 기지국으로 출력하고, 상기 지역 기지국으부터 수신된 상기 상향 광신호를 상기 다중화/역다중화기로 출력하는 광분/합파기와;
    각각 상기 다중화/역다중화기와 연결됨으로써 역다중화된 해당 상향 채널을 검출해내는 복수의 광검출기들을 더 포함함을 특징으로 하는 양방향 파장 분할 다중 통신 시스템.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 중앙 기지국은,
    각각 상기 다중화/역다중화기로부터 해당 상향 채널 및 비간섭성 광을 수신함으로써 해당 상향 채널을 해당 광검출기로 출력하며, 해당 비간섭성 광을 해당 하향 브래그 반사기 레이저로 출력하며 해당 브래그 반사기 레이저에서 출력된 하향 채널을 상기 다중화/역다중화기로 출력하는 복수의 파장 선택 결합기를 더 포함함을 특징으로 하는 양방향 파장 분할 다중 통신 시스템.
  4. 제 1항 또는 2항에 있어서, 지역 기지국은,
    상기 하향 광신호를 복수의 하향 채널들로 역다중화시켜서 해당 가입자에게 출력하고, 상기 가입자들로부터 수신된 상향 채널들을 상향 광신호로 다중화시켜서 상기 중앙 기지국으로 출력하며, 상기 상향 광대역 광을 상호 다른 파장을 갖는 복수의 비간섭성 광들로 역다중화시켜서 해당 가입자에게 출력하는 다중화/역다중화기를 포함함을 특징으로 하는 양방향 파장 분할 다중 통신 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 각 가입자는,
    해당 하향 채널을 검출해내는 광검출기와;
    상기 지역 기지국으로부터 수신된 해당 하향 채널은 상기 광검출기로 출력하고, 상기 지역 기지국으로부터 수신된 해당 비간섭성 광은 상기 상향 브래그 반사기 레이저로 출력하며, 상기 상향 브래그 반사기 레이저에서 생성된 상기 상향 채널을 상기 지역 기지국으로 출력하는 파장 선택 결합기를 더 포함함을 특징으로 하는 양방향 파장 분할 다중 통신 시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 하향 및 상향 브래그 반사기 레이저 각각은,
    반도체 기판 상에 적층된 활성층과, 상기 활성층 상에 적층된 클래드 층을 포함하는 반도체 광증폭기와;
    상기 반도체 기판의 양 끝단에 해당 비간섭성 광의 파장을 중심 파장으로 형성된 한 쌍의 브래그 격자들을 포함함을 특징으로 하는 양방향 파장 분할 다중 통신 시스템.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서, 상기 하향 및 상향 브래그 반사기 레이저 각각은,
    반도체 기판 상에 적층된 활성층과, 상기 활성층 상에 적층된 클래드 층을 포함하는 반도체 광증폭기와;
    상기 반도체 기판의 일단에 해당 비간섭성 광의 파장을 중심 파장으로 형성된 브래그 격자를 포함함을 특징으로 하는 양방향 파장 분할 다중 통신 시스템.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 하향 및 상향 브래그 반사기 레이저 각각은,
    일 단면에 적층된 무반사 코팅 층과;
    무반사 코팅 층이 적층된 타단면에 적층된 고반사 층을 더 포함을 특징으로 하는 양방향 파장 분할 다중 통신 시스템.
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