KR101101859B1

KR101101859B1 - Optical loopback system with self-polaization-stabilization function and wavelength division multiplexing - passive optical network system

Info

Publication number: KR101101859B1
Application number: KR1020100068068A
Authority: KR
Inventors: 정윤철; 유이치 타쿠시마; 조근영; 정승필; 장준호
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2010-07-14
Filing date: 2010-07-14
Publication date: 2012-01-05

Abstract

PURPOSE: An optical loop-back system and wavelength division multiple passive optical network using the same are provided to stably maintain the polarization light of a signal in a receiver by reducing the change of polarized light by an optical cable. CONSTITUTION: A 45 degree polarization unit(122) is installed in a subscriber device(120). The 45 degree polarization unit offsets the polarization change of an upward signal. The 45 degree polarization unit is a Faraday rotator. A reflective optical modulator(121) is a reflective semiconductor optical amplifier, a laser diode, and a reflective electronic absorption modulator. The 45 degree polarization unit is installed in the front side of the reflective optical convertor.

Description

자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템 및 이를 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광가입자망{OPTICAL LOOPBACK SYSTEM WITH SELF-POLAIZATION-STABILIZATION FUNCTION AND WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXING - PASSIVE OPTICAL NETWORK SYSTEM}OPTICAL LOOPBACK SYSTEM WITH SELF-POLAIZATION-STABILIZATION FUNCTION AND WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXING-PASSIVE OPTICAL NETWORK SYSTEM}

본 발명은 광루프백 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광루프백 시스템에서 신호 전송 과정에서 발생되는 편광의 변화를 자동으로 제어하여 수신단에서 상향신호의 편광이 일정하게 유지되도록 하는 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템 및 이를 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광가입자망에 관한 것이다.
The present invention relates to an optical loopback system. More particularly, the present invention relates to an optical loopback system, and more particularly, to an automatic loopback system. An optical loopback system and a wavelength division multiplexing passive optical subscriber network using the same are provided.

최근 인터넷을 비롯한 각종 데이터 서비스의 수요가 계속 급증함에 따라 광통신망에서 전송 거리를 증대시키고, 하나의 중앙기지국(Central Office)이 수용할 수 있는 적용 범위를 넓히기 위한 노력이 계속되고 있다. Recently, as the demand for various data services including the Internet continues to increase, efforts are being made to increase the transmission distance in the optical communication network and to expand the applicable range of one central office.

특히, 하나의 중앙기지국이 수용할 수 있는 적용 범위를 넓히기 위해, 장거리 수동형 광가입자망(Passive Optical Network;PON)에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. In particular, in order to broaden the range of applications that a central base station can accommodate, researches on a long-distance passive optical network (PON) have been actively conducted.

장거리 수동형 광가입자망을 구성하기 위해서는 EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier) 등의 광증폭기를 지역기지국(Remote Node; RN)에 설치하여 광선로 및 RN 등에서 발생하는 손실을 보상하는 방안이 널리 사용되고 있다. In order to construct a long-distance passive optical subscriber network, an optical amplifier such as an EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) is installed in a remote node (RN) to compensate for losses occurring in an optical path and an RN.

상기한 기술 구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
The above technical configuration is a background art for helping understanding of the present invention, and does not mean a conventional technology well known in the art.

종래에는 장거리 수동형 광가입자망을 구성하기 위해, EDFA 등의 광증폭기를 지역기지국에 설치하였으나, 동일한 파장에서 동작하는 시드광(seed light)과 상향신호가 동일한 광선로 내부에서 서로 반대 반향으로 진행하게 되어 레일리 역산란(Rayleigh backscattering) 노이즈가 발생하게 된다. Conventionally, an optical amplifier such as EDFA was installed in a local base station to construct a long-distance passive optical subscriber network, but a seed light and an uplink signal operating at the same wavelength are reversed to each other in the same light path. This results in Rayleigh backscattering noise.

이 레일리 역산란 노이즈는 RN의 광증폭기에 의해 증폭되어 상향신호와 다중간섭(multipath interference)을 일으켜 상향신호의 전송품질을 심각하게 손상시킬 수 있다. This Rayleigh backscatter noise is amplified by the RN's optical amplifier, causing multipath interference with the uplink signal, which can seriously impair the transmission quality of the uplink signal.

이에 따라, 지역기지국에서 광증폭기를 사용하지 않고 수신단에서 코히어런트 수신기(Coherent receiver)를 사용하여 수신감도를 향상시키려는 연구가 진행되고 있다.Accordingly, research is being conducted to improve reception sensitivity by using a coherent receiver at a receiving end without using an optical amplifier at a local base station.

그러나 일반적인 코히어런트 수신기의 경우에는 수신된 신호의 편광에 따라 그 성능이 크게 변하기 때문에, 두 개의 직교 편광을 이용하여 그 성능이 변하지 않도록 하는 편광다이버시티(Polarization diversity) 구조를 이용해야만 한다. 이 경우, 수신기를 2개 구성하는 편광다이버시티 구조를 구성하여야 하므로 설치비용이 증가하여 경제성이 떨어지게 된다.However, in the case of a general coherent receiver, since its performance varies greatly according to the polarization of the received signal, it is necessary to use a polarization diversity structure that uses two orthogonal polarizations so that its performance does not change. In this case, since the polarization diversity structure constituting the two receivers must be configured, the installation cost increases and economics are reduced.

본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 가입자 장치에 45도 편광 회전기를 설치하여 광선로에 의한 편광의 변화를 상쇄시켜 수신기에서 신호의 편광을 일정하게 유지하도록 함으로써, 수신기 설치 비용을 감소시킬 수 있도록 한 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템 및 이를 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광가입자망을 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and installs a 45 degree polarization rotator in the subscriber device to cancel the change in polarization by the optical path to keep the polarization of the signal constant at the receiver, thereby reducing the receiver installation cost. It is an object of the present invention to provide an optical loopback system having an automatic polarization maintaining function and a wavelength division multiplexing passive optical subscriber network using the same.

본 발명에 의한 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템은 가입자 장치의 광변조기에서 중앙기지국으로부터 전송된 시드광을 상향신호로 변조하여 상기 중앙기지국으로 전송하면서 편광이 일정하게 유지되도록 하는 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템에 있어서, 상기 가입자 장치에 설치되어 상기 상향신호의 편광 변화를 상쇄시키도록 하는 45도 편광 회전기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The optical loopback system having an automatic polarization maintaining function according to the present invention modulates the seed light transmitted from the central base station into an uplink signal in the optical modulator of the subscriber device to transmit the polarized light to the central base station while maintaining the polarization constant. An optical loopback system having a function, characterized in that it comprises a 45 degree polarization rotator installed in the subscriber device to cancel the polarization change of the upstream signal.

본 발명의 상기 45도 편광 회전기는 패러데이 로테이터인 것을 특징으로 한다.The 45 degree polarization rotator of the present invention is characterized in that it is a Faraday rotator.

본 발명의 상기 광변조기는 반사형 광변조기인 것을 특징으로 한다.The optical modulator of the present invention is characterized in that the reflective optical modulator.

본 발명의 상기 반사형 광변조기는 반사형 반도체 광 증폭기, 페브피-페롯 레이저 다이오드 및 반사형 전자흡수 변조기 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.The reflective optical modulator of the present invention is any one of a reflective semiconductor optical amplifier, a peppi-ferot laser diode, and a reflective electron absorption modulator.

본 발명의 상기 가입자 장치는 상기 45도 편광 회전기가 상기 반사형 광변조기의 앞단에 설치되는 것을 특징으로 한다.The subscriber device of the present invention is characterized in that the 45 degree polarization rotator is installed at the front end of the reflective optical modulator.

본 발명의 상기 광변조기는 단방향 광변조기인 것을 특징으로 한다.The optical modulator of the present invention is characterized in that the unidirectional optical modulator.

본 발명의 상기 단방향 광변조기는 마흐-젠더 변조기 및 전자흡수 변조기 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.The unidirectional light modulator of the present invention is characterized by any one of the Mach-gender modulator and the electron absorption modulator.

본 발명의 상기 가입자 장치는 상기 45도 편광 회전기가 상기 단방향 광변조기의 후단에 설치되어 광미러가 연결되는 것을 특징으로 한다.The subscriber device of the present invention is characterized in that the 45-degree polarization rotator is installed at the rear end of the unidirectional optical modulator so that an optical mirror is connected.

본 발명의 상기 가입자 장치는 상기 단방향 광변조기의 앞뒤에 상기 45도 편광 회전기를 설치하어 서큘레이터가 연결되는 것을 특징으로 한다.The subscriber device of the present invention is characterized in that the circulator is connected by installing the 45 degree polarization rotator before and after the unidirectional optical modulator.

본 발명에 의한 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템을 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광가입자망은 하향 광신호를 다중화하여 송신하고 상향 광신호를 수신하여 역다중화하는 다중화/역다중화기를 구비하는 중앙기지국; 상기 중앙기지국으로부터 전송된 상기 하향 광신호를 광변조기로 변조하여 상기 상향 광신호를 생성하고, 45도 편광 회전기를 통해 상기 상향 광신호의 편광 변화를 상쇄시키도록 하여 상기 중앙기지국으로 전송하는 가입자 장치; 및 상기 중앙기지국으로부터 상기 하향 광신호를 수신받아 상기 하향 광신호를 파장별로 역다중화하여 상기 가입자 장치로 전송하고, 상기 가입자 장치로부터 상기 상향 광신호를 수신받아 다중화하여 상기 중앙기지국으로 송신하는 중간노드를 포함하는 것을 특징으로 한다.A wavelength division multiplexing passive optical subscriber network using an optical loopback system having an automatic polarization maintaining function according to the present invention is a central base station having a multiplexing / demultiplexer for multiplexing and transmitting downlink optical signals and demultiplexing uplink optical signals. ; Subscriber device for modulating the downlink optical signal transmitted from the central base station with an optical modulator to generate the uplink optical signal, and to cancel the polarization change of the uplink optical signal through a 45 degree polarization rotator to transmit to the central base station ; And an intermediate node receiving the downlink optical signal from the central base station and demultiplexing the downlink optical signal for each wavelength to transmit to the subscriber station, and receiving and multiplexing the uplink optical signal from the subscriber station and transmitting the multiplexed downlink optical signal to the central base station. Characterized in that it comprises a.

본 발명의 상기 가입자 장치는 상기 단방향 광변조기의 앞뒤에 상기 45도 편광 회전기를 설치하여 서큘레이터가 연결되는 것을 특징으로 한다.
The subscriber device of the present invention is characterized in that the circulator is connected to the front and rear of the unidirectional optical modulator by installing the 45 degree polarization rotator.

본 발명은 신호의 편광이 수신기에서 일정하게 유지되기 때문에 편광에 따라 변하는 수신단의 성능을 보상하기 위해 두 개의 서로 직교하는 편광에 대해 수신기를 2개 구성하는 편광다이버시티 구조를 사용하지 않고 신호의 편광에 맞는 수신단을 1개만 사용하면 충분하게 된다.Since the polarization of the signal is kept constant at the receiver, the polarization of the signal without using a polarization diversity structure that configures two receivers for two mutually orthogonal polarizations to compensate for the performance of the receiving end that varies with polarization. It is enough to use only one receiver for.

따라서, 상향신호의 수신을 위한 기존 코히어런트 수신기의 가격을 효과적으로 감소시킬 수 있어 정보통신망의 경제적인 구현이 가능하다.
Therefore, the cost of the existing coherent receiver for receiving the uplink signal can be effectively reduced, thereby enabling economical implementation of the information communication network.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 구조를 도시한 도면이다.
도 2 는 보 발명의 다른 실시예에 따른 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 구조를 이용한 정보통신망을 도시한 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 유지 기능의 효과를 도시한 실험 구성도이다.
도 4 는 도 3 의 실험 구성도에서 패러데이 로케이터가 있는 경우와 없는 경우의 시간에 따른 비트에러율을 도시한 그래프이다.1 is a view showing a light loop back structure having a polarization retention function according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an information communication network using an optical loopback structure having a polarization maintaining function according to another embodiment of the present invention.
3 is an experimental block diagram showing the effect of the polarization retention function according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing bit error rates with time with and without a Faraday locator in the experimental configuration of FIG. 3.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템 및 이를 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광가입자망을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.Hereinafter, an optical loopback system having an automatic polarization maintaining function and a wavelength division multiplexing passive optical subscriber network using the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a user's or operator's intention or custom. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout the specification.

도 1 은 본 발명의 제1실시예에 따른 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템을 도시한 도면이다.1 is a view showing an optical loopback system having an automatic polarization maintaining function according to a first embodiment of the present invention.

본 발명의 제1실시예에 따른 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템은 중앙기지국(110)과 가입자 장치(120) 및 광선로(130)를 구비한다.The optical loopback system having an automatic polarization maintaining function according to the first embodiment of the present invention includes a central base station 110, a subscriber station 120, and an optical path 130.

중앙기지국(110)에서는 연속파(Continuous Wave; CW) 레이저를 사용하여 상향신호를 생성하기 위한 시드광(Seed light)을 전송한다.The central base station 110 transmits a seed light for generating an uplink signal using a continuous wave (CW) laser.

이 시드광은 전송 광선로(Transmission optical fiber)(130)를 지나 가입자 장치(Optical network unit; ONU)(120)의 반사형 광변조기(121)로 들어간다. This seed light passes through a transmission optical fiber 130 and enters a reflective optical modulator 121 of an optical network unit (ONU) 120.

반사형 광변조기(121)는 입력된 시드광을 직접 변조하여 상향신호를 생성하는 것으로서, 본 실시예에서는 반사형 반도체 광 증폭기(Reflective semiconductor optical amplifier; RSOA)를 예시로 설명한다.The reflective optical modulator 121 directly modulates the input seed light to generate an uplink signal. In the present embodiment, a reflective semiconductor optical amplifier (RSOA) will be described as an example.

상향신호는 전송 광선로(130)를 지나 중앙기지국(110)의 수신기(Receiver)(112)로 입력된다. The uplink signal is input to the receiver 112 of the central base station 110 through the transmission optical line 130.

가입자 장치(120)에는 상향신호가 전송 광선로(130)를 통해 전송되는 과정에서 발생되는 편광의 변화를 제어하여 수신기(112)에서 상향신호의 편광이 일정하도록 하기 위해 반사형 광변조기(121) 앞단에 45도 편광 회전기(122)가 설치된다. In the subscriber device 120, the reflection type optical modulator 121 controls the polarization of the uplink signal to be constant in the receiver 112 by controlling the change in the polarization generated when the uplink signal is transmitted through the transmission optical line 130. A 45 degree polarization rotator 122 is installed at the front end.

45도 편광 회전기(122)에는 일 예로 패러데이 로테이터(Faraday Rotator; FR)가 포함된다.The 45 degree polarization rotator 122 includes a Faraday Rotator (FR) as an example.

도 1 에 도시된 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 구조에서 존스 매트릭스(Jones matrix)를 이용하여 (A)지점과 (B)지점 사이의 전송 매트릭스(transfer matrix)를 구해보면 하기의 수학식 1과 같다.In the optical loopback structure having the automatic polarization retention function shown in FIG. 1, a transfer matrix between the points (A) and (B) is obtained using a Jones matrix, and the following Equation 1 Is the same as

위 식에서

는 광선로(130)에서 발생하는 손실을 나타내며, U는 단위행렬(unitary matrix)로써 PDL(Polarization-Dependent Loss)이 없는 전송 광선로(130)를 모델링하는 행렬이며, U ^T 는 U의 전치행렬(transpose matrix)로써 반대방향으로 진행하여 돌아오는 신호가 겪는 전송 광선로(130)를 나타낸다. 그리고, R(y)는 회전(rotation) 행렬로써, 하기의 수학식 2와 같이 나타낸다.From the stomach

Is the loss occurring in the optical path 130, U is a unitary matrix, and is a matrix for modeling the transmission optical path 130 without PDL (Polarization-Dependent Loss), and U ^T is the transpose matrix of U. As a transpose matrix, it represents the transmission ray path 130 which the signal which proceeds in the opposite direction and which is returned. R ( y ) is a rotation matrix, and is represented by Equation 2 below.

여기서, T_FR _, _RSOA는 패러데이 로테이터(FR)와 반사형 반도체 광 증폭기를 구비하는 가입자 장치(120)의 변환행렬(transfer matrix)를 의미하는 것으로서, 하기의 수학식3과 같이 나타낸다.Here, T _FR _and _RSOA mean a transfer matrix of the subscriber device 120 including the Faraday rotator FR and the reflective semiconductor optical amplifier, and is represented by Equation 3 below.

여기서, g는 반사형 반도체 광 증폭기(121)의 이득이다.Where g is the gain of the reflective semiconductor optical amplifier 121.

따라서, (A)지점에서 보내진 빛이 (B)지점으로 다시 돌아올 동안 발생되는 편광의 변화는 전송 광선로(U)(130)와 무관하며, 시드광의 편광이 90도 회전될 뿐이다.Accordingly, the change in polarization generated while the light sent from point (A) returns to point (B) is independent of the transmission ray path U 130, and the polarization of the seed light is rotated by 90 degrees.

더욱이, 시드광과 상향신호의 편광이 90도 회전되는 특징을 이용하면, 서큘레이터(circulator)나 방향성 커플러(Directional coupler) 대신 편광분리기(Polarization beam splitter; PBS)(111)를 이용하여 쉽게 시드광과 상향신호를 분리하여 수신기(112)에 상향신호만을 입력시킬 수 있다.Furthermore, when the polarization of the seed light and the upstream signal is rotated 90 degrees, the seed light can be easily used by using a polarization beam splitter (PBS) 111 instead of a circulator or a directional coupler. And the uplink signal may be separated to input only an uplink signal to the receiver 112.

이를 위해 도 1 에 도시된 바와 같이 중앙기지국(110)에서 시드광의 편광을 y-편광(y-polarization)으로 고정시키게 되면, (B)에 도착한 상향신호의 편광은 다음의 수학식 4와 같이 x-편광(x-polarization)으로 고정되게 된다.To this end, as shown in FIG. 1, when the polarization of the seed light is fixed by y-polarization at the central base station 110, the polarization of the uplink signal arriving at (B) is x as shown in Equation 4 below. It is fixed by x-polarization.

위의 특징을 이용하면, 편광분리기(111)를 통해 시드광과 상향신호가 분리되고, 수신기(112)에 x-편광 신호만 입력되게 되므로 편광다이버시티가 필요 없으며, 수신기(112)에 단일 편광의 코히어런트 수신기 1개를 채용할 수 있게 된다.Using the above feature, since the seed light and the upstream signal are separated through the polarization separator 111 and only the x-polarized signal is input to the receiver 112, no polarization diversity is required, and a single polarization is applied to the receiver 112. One coherent receiver can be adopted.

여기서, 반사형 광변조기(121)로는 상기한 반사형 반도체 광 증폭기 이외에도 페브리-페롯 레이저 다이오드(FP-LD), 반사형 전자흡수변조기(Reflective electro-absorption modulator; REAM) 등도 사용이 가능하다. In addition to the reflective semiconductor optical amplifier, the reflective optical modulator 121 may also use a Fabry-Perot laser diode (FP-LD), a reflective electro-absorption modulator (REAM), or the like.

또한, 반사형 광변조기 이외에 전자흡수변조기(Electro-absorption modulator; EAM), 마흐-젠더 변조기(Mach-Zehnder modulator; MZM) 등의 단방향 광변조기도 사용이 가능하다. In addition to the reflective optical modulator, a unidirectional optical modulator such as an electro-absorption modulator (EAM) or a Mach-Zehnder modulator (MZM) may be used.

그러나, 전자흡수변조기, 마흐-젠더 변조기 등의 단방향 광변조기를 사용할 경우에는 45도 편광 회전기(122)의 일종인 패러데이 로테이터(FR)를 단방향 광 변조기 후단에 설치한 뒤 광 미러(optical mirror)를 연결하여 상향신호가 다시 돌아가는 광루프를 형성해야 된다. However, in the case of using a unidirectional optical modulator such as an electron absorption modulator or a Mach-gender modulator, a Faraday Rotator (FR), which is a kind of a 45-degree polarization rotator 122, is installed at the rear of the unidirectional optical modulator and then an optical mirror is mounted. It should be connected to form an optical loop through which the uplink signal returns.

또 다른 실시예로는 단방향 광변조기의 앞뒤에 45도 편광 회전기(122)를 설치한, 즉 광 패러데이 로테이터(FR), 단방향 광변조기, 패러데이 로테이터(FR)의 순서로 연결한 뒤 서큘레이터(circulator) 등을 이용하여 단방향으로만 통과하게 하는 구조도 가능하다.In another embodiment, a 45-degree polarization rotator 122 is installed in front of and behind the unidirectional optical modulator, that is, a circulator is connected in the order of the optical Faraday rotator FR, the unidirectional optical modulator, and the Faraday rotator FR. It is also possible to use a structure such as passing only in one direction using).

도 2 는 본 발명의 제2실시예에 따른 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템을 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광가입자망을 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a wavelength division multiplexing passive optical subscriber network using an optical loopback system having an automatic polarization maintaining function according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 제2실시예에 따른 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템을 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광가입자망은 도 2 에 도시된 바와 같이, 중앙기지국(210)과, 중간노드(240) 및 가입자 장치(220)을 포함한다.As shown in FIG. 2, the wavelength division multiplexing passive optical subscriber network using the optical loopback system having the automatic polarization maintaining function according to the second embodiment of the present invention has a central base station 210, an intermediate node 240, Subscriber device 220.

중앙기지국(210)은 파장이 서로 다른 연속파 레이저를 도파로형 회절격자(Arrayed Waveguide Grating; AWG)(212) 등으로 이루어진 파장분할다중화(WDM)를 통해 서로 다른 파장의 하향 광신호들을 다중화하여 광선로(230)를 통해 송신하고, 광선로(230)를 상향 광신호들을 수신하여 역다중화하는 다중화/역다중화기(212)를 구비한다.The central base station 210 multiplexes downlink optical signals of different wavelengths through wavelength division multiplexing (WDM), which consists of arrayed waveguide gratings (AWGs) 212, such as continuous wave lasers having different wavelengths. And a multiplexer / demultiplexer 212 that transmits via 230 and receives and demultiplexes the optical path 230 with uplink optical signals.

중간노드(240)는 중앙기지국(210)으로부터 광선로(230)를 통해 하향 광신호를 수신받아 파장별로 역다중화하여 각 가입자 장치(220)로 전송하고, 가입자 장치(220)로부터 파장이 서로 다른 상향 광신호들을 수신받아 다중화하여 광선로(230)를 통해 중앙기지국(210)으로 송신한다. 이러한 중간노드(240)에는 도파로형 회절격자(Arrayed Waveguide Grating; AWG)가 채용된다.The intermediate node 240 receives the downlink optical signal from the central base station 210 through the optical path 230 and demultiplexes the wavelengths to transmit to each subscriber device 220, and the wavelengths from the subscriber device 220 are different from each other. The uplink optical signals are received and multiplexed and transmitted to the central base station 210 through the optical path 230. The intermediate node 240 employs an arrayed waveguide grating (AWG).

가입자 장치(220)는 중앙기지국(210)으로부터 광선로(230)를 통해 전송된 하향 광신호를 광변조기(221)로 변조하여 상향 광신호를 생성하고, 45도 편광 회전기(222)를 통해 상향 광신호의 편광 변화를 상쇄시키도록 하여 광선로(230)를 통해 중앙기지국(210)으로 전송하는 가입자 장치(220)를 구비한다. The subscriber device 220 generates an uplink optical signal by modulating a downlink optical signal transmitted from the central base station 210 through the optical path 230 to the optical modulator 221, and generates an uplink optical signal through the 45 degree polarization rotator 222. Subscriber device 220 for transmitting the polarization change of the optical signal to the central base station 210 through the optical path (230).

이를 통해, 중앙기지국(210)의 수신기(210)에서 상향 광신호의 편광이 일정하게 유지할 수 있게 된다.Through this, the polarization of the uplink optical signal can be kept constant at the receiver 210 of the central base station 210.

아울러, 중앙기지국(210)과 가입자 장치(220)에는 광신호를 광송신기(DS Tx)와 광수신기(DS Rx), WDM 필터(WDM filter), 서큘레이터 및 광 커플러 등을 각각 구비한다. 이를 통한 광신호 송수신 과정은 당업자가 용이하게 실시할 수 있으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, the central base station 210 and the subscriber device 220 is provided with an optical signal (DS Tx), optical receiver (DS Rx), WDM filter (WDM filter), circulator and optical coupler, respectively. Since the optical signal transmission and reception process through this can be easily implemented by those skilled in the art, a detailed description thereof will be omitted.

도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 편광 유지 방법의 효과를 도시한 실험 구성도이다.3 is an experimental block diagram showing the effect of the automatic polarization maintaining method according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에서는 광선로(330)의 편광 변화를 극대화시키기 위하여 60.2km 의 단일모드 광선로(SMF) 스풀과 7.4km의 매설형(buried) 광선로, 540m의 공중(aerial) 광선로를 동시에 사용하였다. In this embodiment, in order to maximize the polarization change of the optical path 330, a 60.2 km single mode optical fiber (SMF) spool, a 7.4 km buried optical beam, and a 540 m aerial beam were used simultaneously. .

가입자 장치(320)에서 45도 편광 회전을 위해 패러데이 로테이터(FR)(322)를 사용하였으며, 반사형 광변조기(322)로는 반사형 반도체 광 증폭기를 이용하였다. A Faraday rotator (FR) 322 was used for 45 degree polarization rotation in the subscriber device 320, and a reflective semiconductor optical amplifier was used as the reflective optical modulator 322.

중앙기지국(310)에서는 시드광의 편광을 y-polarization으로 조절하여 편광분리기(311)를 통과하여 가입자 장치(320)로 전송한다. The central base station 310 adjusts the polarization of the seed light by y-polarization and transmits it to the subscriber device 320 through the polarization separator 311.

상향신호는 패러데이 로테이터(FR)(322)에 의해 중앙기지국(310)에서 x-polarization이 되므로 편광분리기(311)의 아래쪽 방향을 통해 수신기로 들어오게 된다. 여기서, 수신기는 코히어런트 수신기로써, 실험에 사용된 코히어런트 수신기는 도 3 에 도시된 바와 같이 같이 편광다이버시티를 구성하지 않고 단일 편광용이다.Since the uplink signal is x-polarized at the central base station 310 by the Faraday rotator (FR) 322, the uplink signal enters the receiver through the downward direction of the polarization separator 311. Here, the receiver is a coherent receiver, and the coherent receiver used in the experiment is for single polarization without configuring polarization diversity as shown in FIG. 3.

이 실험에서 사용된 신호의 속도는 2.5Gb/s, 변조방식은 NRZ(Non-return to zero) 이며, 수신단에서 PD(Photo-detector)로 광전변환된 신호는 디지털 샘플링 오실로스코프(Digital sampling oscilloscope)를 통해 저장된 뒤 오프라인으로 하이패스 필터링(high-pass filtering), 좌표 변환(Coordinate transformation), 케리어 위상 추정(Carrier phase estimation), 에러 카운트(Error count) 등의 신호 처리를 거친 다음 비트에러율(Bit error ratio; BER)을 측정하였다.The speed of the signal used in this experiment is 2.5Gb / s, the modulation method is NRZ (Non-return to zero), and the signal photoelectrically converted into PD (Photo-detector) at the receiver is used for digital sampling oscilloscope. Bit error ratio after processing through offline, high-pass filtering, coordinate transformation, carrier phase estimation, error count, etc. BER) was measured.

도 4 는 도 3 의 실험 구성도에서 패러데이 로테이터가 있는 경우와 없는 경우의 시간에 따른 비트에러율을 도시한 그래프이다.FIG. 4 is a graph showing bit error rates with time with and without a Faraday rotator in the experimental configuration of FIG. 3.

본 실시예에서, 처음 3시간 동안은 패러데이 로테이터(FR)(322)를 사용하지 않고 비트에러율을 측정하고, 이 후 10시간 동안 본 발명에 따른 패러데이 로테이터(FR)(322)를 사용하여 비트에러율을 측정하였다. In this embodiment, the bit error rate is measured without using the Faraday rotator (FR) 322 for the first 3 hours, and then using the Faraday rotator (FR) 322 according to the present invention for 10 hours. Was measured.

처음 3시간 동안은 편광이 유지되지 않고 계속 변화하기 때문에 비트에러율이 시간에 따라 크게 변화하였다. 그러나, 본 발명에 따른 광루프백 시스템에서 자동 편광 유지 장치를 사용한 10시간 동안은 편광이 매우 일정하게 유지되어 큰 변화 없이 낮은 비트에러율을 얻을 수 있었다. During the first three hours, the bit error rate changed significantly over time because polarization was not maintained and kept changing. However, in the optical loopback system according to the present invention, the polarization is kept very constant for 10 hours using the automatic polarization maintaining device, thereby obtaining a low bit error rate without a large change.

상술한 실시예 외에도 반사형 반도체 광 증폭기(321) 대신 페브리-페롯 레이저 다이오드(FP-LD) 또는 반사형 전자흡수변조기(REAM) 등을 사용하거나, 전자흡수변조기(EAM), 마흐-젠더 변조기(MZM) 등의 단방향 광변조기와 광미러(optical mirror)를 사용하여 가입자 장치(320)를 구성하는 등 다양한 변형이 가능하다. In addition to the above-described embodiment, instead of the reflective semiconductor optical amplifier 321, a Fabry-Perot laser diode (FP-LD) or a reflective electron absorption modulator (REAM) or the like is used, or an electron absorption modulator (EAM) or a Mach-gender modulator. Various modifications are possible, such as configuring the subscriber unit 320 using a unidirectional optical modulator such as (MZM) and an optical mirror.

여기서, 이러한 변형은 당업자라면 상기한 정보통신망에서 충분히 반영하여 구현할 수 있다고 판단되므로 상세한 설명은 생략한다.Here, since it is determined that such modifications can be sufficiently reflected by those skilled in the information communication network, a detailed description thereof will be omitted.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it is merely exemplary and various modifications and equivalent other embodiments are possible to those skilled in the art. Will understand. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the claims below.

110: 중앙기지국 111: 편광분리기
112: 수신기 120: 가입자 장치
121: 광변조기 122: 45도 편광 회전기
130: 광선로 210: 중앙기지국
211: 코히어런트 수신기 212: 도파로형 회절격자
220: 가입자 장치 221: 광변조기
222: 45도 편광 회전기 230: 광선로
240: 중간노드 310: 중앙기지국
311: 편광분리기 312: 도파로형 회절격자
320: 가입자 장치 321: 반사형 반도체 광 증폭기
322: 45도 편광 회전기 330: 광선로110: central base station 111: polarization separator
112: receiver 120: subscriber device
121: optical modulator 122: 45 degree polarization rotator
130: optical path 210: central base station
211: coherent receiver 212: waveguide diffraction grating
220: subscriber device 221: optical modulator
222: 45 degree polarization rotator 230: optical path
240: intermediate node 310: central base station
311: polarization separator 312: waveguide diffraction grating
320: subscriber device 321: reflective semiconductor optical amplifier
322: 45 degree polarization rotator 330: optical path

Claims

가입자 장치의 광변조기에서 중앙기지국으로부터 전송된 시드광을 상향신호로 변조하여 상기 중앙기지국으로 전송하면서 편광이 일정하게 유지되도록 하는 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템에 있어서,
상기 가입자 장치에 설치되어 상기 상향신호의 편광 변화를 상쇄시키도록 하는 45도 편광 회전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템.An optical loop back system having an automatic polarization maintaining function for modulating a seed light transmitted from a central base station by an optical modulator of a subscriber device into an uplink signal and transmitting the same to the central base station so that polarization is kept constant.
And a 45 degree polarization rotator installed in the subscriber device to cancel the polarization change of the uplink signal.

제 1 항에 있어서, 상기 45도 편광 회전기는 패러데이 로테이터인 것을 특징으로 하는 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템.The optical loopback system of claim 1, wherein the 45 degree polarization rotator is a Faraday rotator.

제 1 항에 있어서, 상기 광변조기는 반사형 광변조기인 것을 특징으로 하는 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템.The optical loopback system according to claim 1, wherein the optical modulator is a reflective optical modulator.

제 3 항에 있어서, 상기 반사형 광변조기는 반사형 반도체 광 증폭기, 페브피-페롯 레이저 다이오드 및 반사형 전자흡수 변조기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템.4. The optical loopback system according to claim 3, wherein the reflective optical modulator is any one of a reflective semiconductor optical amplifier, a pep-perot laser diode, and a reflective electromagnetic absorption modulator.

제 4 항에 있어서, 상기 가입자 장치는 상기 45도 편광 회전기가 상기 반사형 광변조기의 앞단에 설치되는 것을 특징으로 하는 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템.5. The optical loopback system according to claim 4, wherein said subscriber device is provided with said 45 degree polarization rotator in front of said reflective optical modulator.

제 1 항에 있어서, 상기 광변조기는 단방향 광변조기인 것을 특징으로 하는 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템.The optical loopback system according to claim 1, wherein the optical modulator is a unidirectional optical modulator.

제 6 항에 있어서, 상기 단방향 광변조기는 마흐-젠더 변조기 및 전자흡수 변조기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템.7. The optical loopback system of claim 6, wherein the unidirectional light modulator is any one of a Mach-gender modulator and an electron absorption modulator.

제 7 항에 있어서, 상기 가입자 장치는 상기 45도 편광 회전기가 상기 단방향 광변조기의 후단에 설치되어 광미러가 연결되는 것을 특징으로 하는 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템.8. The optical loopback system according to claim 7, wherein the subscriber device has a 45 degree polarization rotator installed at a rear end of the unidirectional optical modulator, and an optical mirror is connected thereto.

제 6 항에 있어서, 상기 가입자 장치는 상기 단방향 광변조기의 앞뒤에 상기 45도 편광 회전기를 설치하어 서큘레이터가 연결되는 것을 특징으로 하는 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템.7. The optical loopback system according to claim 6, wherein the subscriber device is provided with the 45 degree polarization rotator in front of and behind the unidirectional optical modulator to connect the circulator.

하향 광신호를 다중화하여 송신하고 상향 광신호를 수신하여 역다중화하는 다중화/역다중화기를 구비하는 중앙기지국;
상기 중앙기지국으로부터 전송된 상기 하향 광신호를 광변조기로 변조하여 상기 상향 광신호를 생성하고, 45도 편광 회전기를 통해 상기 상향 광신호의 편광 변화를 상쇄시키도록 하여 상기 중앙기지국으로 전송하는 가입자 장치; 및
상기 중앙기지국으로부터 상기 하향 광신호를 수신받아 상기 하향 광신호를 파장별로 역다중화하여 상기 가입자 장치로 전송하고, 상기 가입자 장치로부터 상기 상향 광신호를 수신받아 다중화하여 상기 중앙기지국으로 송신하는 중간노드를 포함하는 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템을 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광가입자망. A central base station having a multiplexer / demultiplexer for multiplexing and transmitting downlink optical signals and receiving and demultiplexing uplink optical signals;
Subscriber device for modulating the downlink optical signal transmitted from the central base station with an optical modulator to generate the uplink optical signal, and to cancel the polarization change of the uplink optical signal through a 45 degree polarization rotator to transmit to the central base station ; And
An intermediate node receiving the downlink optical signal from the central base station, demultiplexing the downlink optical signal for each wavelength, and transmitting the received downlink optical signal to the subscriber station; A wavelength division multiplexing passive optical subscriber network using an optical loopback system having an automatic polarization maintaining function.

제 10 항에 있어서, 상기 45도 편광 회전기는 패러데이 로테이터인 것을 특징으로 하는 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템을 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광가입자망.11. The wavelength division multiplexing passive optical subscriber network according to claim 10, wherein the 45 degree polarization rotator is a Faraday rotator.

제 10 항에 있어서, 상기 광변조기는 반사형 광변조기인 것을 특징으로 하는 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템을 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광가입자망.11. The wavelength division multiplexing passive optical subscriber network according to claim 10, wherein the optical modulator is a reflective optical modulator.

제 12 항에 있어서, 상기 반사형 광변조기는 반사형 반도체 광 증폭기, 페브피-페롯 레이저 다이오드 및 반사형 전자흡수 변조기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템을 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광가입자망.13. The optical loopback system of claim 12, wherein the reflective optical modulator is any one of a reflective semiconductor optical amplifier, a pep-perot laser diode, and a reflective electromagnetic absorption modulator. Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Subscriber Network.

제 13 항에 있어서, 상기 가입자 장치는 상기 45도 편광 회전기가 상기 반사형 광변조기의 앞단에 설치되는 것을 특징으로 하는 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템을 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광가입자망.14. The wavelength division multiplexing passive optical subscriber network using an optical loopback system having an automatic polarization maintaining function according to claim 13, wherein said subscriber device is provided with said 45 degree polarization rotator in front of said reflective optical modulator.

제 10 항에 있어서, 상기 광변조기는 단방향 광변조기인 것을 특징으로 하는 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템을 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광가입자망.11. The wavelength division multiplexing passive optical subscriber network according to claim 10, wherein the optical modulator is a unidirectional optical modulator.

제 15 항에 있어서, 상기 단방향 광변조기는 마흐-젠더 변조기 및 전자흡수 변조기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템을 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광가입자망. 16. The wavelength division multiplexing passive optical subscriber network of claim 15, wherein the unidirectional optical modulator is any one of a Mach-gender modulator and an electron absorption modulator.

제 16 항에 있어서, 상기 가입자 장치는 상기 45도 편광 회전기가 상기 단방향 광변조기의 후단에 설치되어 광미러가 연결되는 것을 특징으로 하는 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템을 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광가입자망.17. The passive wavelength division multiplexing method of claim 16, wherein the 45 degree polarization rotator is installed at the rear end of the unidirectional optical modulator to connect optical mirrors. Optical subscriber network.

제 16 항에 있어서, 상기 가입자 장치는 상기 단방향 광변조기의 앞뒤에 상기 45도 편광 회전기를 설치하여 서큘레이터가 연결되는 것을 특징으로 하는 자동 편광 유지 기능을 구비한 광루프백 시스템을 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광가입자망.
The wavelength division multiplexing passive type using an optical loopback system having an automatic polarization maintaining function according to claim 16, wherein the subscriber device is provided with a 45 degree polarization rotator before and after the unidirectional optical modulator. Optical subscriber network.