KR101923391B1 - 하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈 - Google Patents
하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101923391B1 KR101923391B1 KR1020170039566A KR20170039566A KR101923391B1 KR 101923391 B1 KR101923391 B1 KR 101923391B1 KR 1020170039566 A KR1020170039566 A KR 1020170039566A KR 20170039566 A KR20170039566 A KR 20170039566A KR 101923391 B1 KR101923391 B1 KR 101923391B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- light
- optical
- half mirror
- optical fiber
- laser diode
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 81
- 230000001629 suppression Effects 0.000 title 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 66
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000007526 fusion splicing Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000253 optical time-domain reflectometry Methods 0.000 abstract description 4
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 38
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 102100034223 Golgi apparatus protein 1 Human genes 0.000 description 1
- 101100449731 Homo sapiens GLG1 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100439271 Schizosaccharomyces pombe (strain 972 / ATCC 24843) cfr1 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011900 installation process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/44—Electric circuits
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/44—Electric circuits
- G01J2001/4446—Type of detector
- G01J2001/446—Photodiode
- G01J2001/4466—Avalanche
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N2021/4704—Angular selective
- G01N2021/4709—Backscatter
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Abstract
하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈이 개시된다. 본 발명의 광섬유손실측정기용 광모듈은 광을 출사하는 레이저 다이오드와 상기 레이저 다이오드로부터 출사된 광이 입사되어 측정광신호를 통과시키는 하프미러와, 상기 측정광 신호가 산란되어 역으로 진행하도록 연결되는 광섬유연결단, 및 상기 광섬유연결단의 역으로 진행하는 측정광이 상기 하프미러에서 반사되어 입사되는 산란광 수신용 아발란치포토다이오(Avalanche photo diode)를 포함하여 구성함으로써 각 광결합기를 연결하기 위한 광섬유가 불필요하고 광소자와 그리고 종래의 OTDR용 광모듈은 광소자와 광섬유를 연결하기 위해 융착접속(fusion splicing)이 불필요하기 때문에 낮은 제조원가로 제작할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 광섬유손실측정기용에 적용하는 광모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하프미러와 레이저 다이오드 그리고 애벌런치 포토 다이오드를 광모듈화하여 하프미러는 레이저 다이오드로부터의 빛을 투과해서 광섬유에 입사하게 해 주며, 광섬유로부터 들어온 빛은 반사되어 애벌런치 포토 다이오드로 입사되게 해 주는 하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈에 관한 것이다.
광선로 상에서 광섬유 꺾임, 광커넥터 체결 이상, 융착 접속점 이상, 광섬유 파손 등은 광신호의 전송 세기를 약화시키는 원인이 되어 원활한 통신을 어렵게 한다.
이 때문에 광선로 상에서 위의 이상들이 발생한 위치를 정확하게 찾아 수리하는 것은 매우 중요한 일이 된다.
OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)이란 펄스광을 입사하여 광섬유내에서 후방산란된 광을 측정하여 거리에 따른 광섬유의 손실을 측정해 낼 수 있는 광 통신용 계측기로 이러한 손실들이 발생한 위치를 찾는데 사용된다.
광섬유를 통해 빛이 전달되는 동안 레일리 산란에 의해 적은 비율의 손실이 발생하며, 일부 광입자는 광원을 향해 산란하기도 하는데 이것을 후방산란(backscatter)이라고 한다.
후방산란의 세기는 입력세기에 의해 결정되며 먼 거리를 이동한 후 반사되어 오는 광입자의 세기는 점점 약해진다.
OTDR은 계속해서 반사되어 나오는 후방산란의 세기를 측정한다. 이를 이용해 수 초 이내에 전 구간의 손실과 각 부위의 손실을 측정해 내며 전 구간의 길이와 각 접점의 구간 길이를 측정해 낼 수 있다.
도 1은 종래의 OTDR의 구조를 나타낸 것으로, OTDR은 타이머, 레이저 다이오드, 지향성 커플러, 증폭과 평균기, 표시부 등으로 구성된다.
상기 타이머는 전압펄스를 만들고 레이저 다이오드가 동작함과 동시에 타이밍 프로세서를 구동시킨다. 레이저 다이오드는 광섬유로 근적외선을 쏘아주며 후방 산란되어온 빛이 증폭되고 평균화되어 디스플레이에 표시된다.
지향성 커플러는 레이저 다이오드로부터의 빛을 투과해서 광섬유로 입사하게 해 주며, 광섬유로부터 들어온 빛은 반사되어 애벌런치 포토 다이오드로 입사되게 해 준다.
따라서 상기 OTDR의 구성은 기능적으로 송신부(사용되는 파장은 주로 850nm, 1310nm, 1550nm, 1625nm), 수신부, 방향성결합기, 증폭부, 연산부 등을 포함하고 있음을 알 수 있으며, 이와 같은 구성부들이 광 모듈과 통합될 수 있을 것이다.
이러한 종래의 OTDR용 광모듈은 크게 프로브광 출력용 Laser diode, 산란광 수신용 APD(avalanche photo diode), 방향성 광결합기 등 3개의 부품으로 구성된다.
따라서, 종래의 OTDR용 광모듈은 광소자(레이저다이오드, APD)와 방향성 광 결합기를 연결하기 위한 광섬유가 필요하고 광섬유는 굴곡반경이 필요하여 전체 크기가 커진다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 OTDR용 광모듈은 방향성 광결합기의 구성이 Single mode 인 경우에는 single mode 광섬유만 측정가능하고, Multi mode 인 경우 multimode 광섬유만 측정가능하다는 문제점이 있다.
그리고 종래의 OTDR용 광모듈은 광소자와 광섬유를 연결하기 위해 융착접속(fusion splicing)이 필요하여 제조원가가 높아진다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 광소자(LD, Apd)와 방향성 결합기를 대신할 수 있는 half mirror가 한 패키지에 구성된 하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고 본 발명은 크기가 획기적으로 작아지고 싱글모드와 멀티모드를 측정할 수 있으며, 일괄공정으로 제조가 가능한 하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈은 광을 출사하는 레이저 다이오드와, 측정할 광섬유가 연결되고, 상기 레이저 다이오드에서 출사된 측정광 신호가 상기 광섬유내에서 산란되어 역으로 진행하도록 연결되는 광섬유연결단, 상기 레이저 다이오드로부터 출사된 광이 입사되어 역으로 진행하는 산란광신호를 통과시키는 하프미러, 및 상기 광섬유연결단의 역으로 진행하는 측정광이 상기 하프미러에서 반사되어 입사되는 산란광 수신용 아발란치포토다이오(Avalanche photo diode)를 포함하여 구성함으로써 달성될 수 있다.
1입력포트와 2출력포트를 갖는 "T"형의 모듈을 더 포함하고, 상기 1입력포트에는 레이저 다이오드가 결합되고, 상기 레이저 다이오드의 출사광이 향하는 광축상의 타측 방향인 출력포트에 광섬유 연결단이 동일 평면상에 결합되고, 상기 동일 평면상에 경사지게 하프미러가 개재되고, 상기 하프미러의 배면에 광섬유연결단에서 산란되어 진행하는 측정광이 반사되어 향하는 APD 포토다이오드가 다른 출력포트에 결합되게 구성한다.
상기 하프미러의 레이저광 반사면의 빛이 도달하는 모듈 내부의 면은 표면이 무광처리되고, 광축상에 경사지게 형성되어 반사된 광은 광축에서 벗어나 APD 포토다이오드에 입사되지 않게 구성한다.
따라서 본 발명의 하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈에 의하면 광소자(LD, Apd)와 방향성 결합기를 대신할 수 있는 half mirror가 한 패키지에 구성되어 있기 때문에 각각의 광소자를 서로 연결하기 위한 광섬유가 불필요하고 광소자와 그리고 종래의 OTDR용 광모듈은 광소자와 광섬유를 연결하기 위해 융착접속(fusion splicing)이 불필요하기 때문에 낮은 제조원가로 제작할 수 있는 효과가 있다.
그리고 본 발명의 하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈에 의하면 크기가 획기적으로 작아지고 싱글모드와 멀티모드를 측정할 수 있으며, 일괄공정으로 제조가 가능하다.
도 1은 종래의 광섬유손실측정기의 주요 구성도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈의 주요 구성도, 및
도 3은 광모듈의 광 흐름도를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈의 주요 구성도, 및
도 3은 광모듈의 광 흐름도를 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
명세서 전체에서 "및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및/또는 제3 항목"의 의미는 제1, 제2 또는 제3 항목뿐만 아니라 제1, 제2 또는 제3 항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈의 주요 구성도이고, 도 3은 광모듈의 광 흐름도를 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 광섬유손실측정기(OTDR;Optical Time Domain Reflectometer)(10)는 광성유에서 산란되어 하프미러에서 반사되어 산란광을 수신하는 광모듈(100)과, 전압펄스를 생성하는 타이머(210)는 광모듈(100)의 레이저다이오드(120)가 동작함과 동시에 타이밍 프로세서를 구동시킨다.
레이저 다이오드(120)는 광섬유로 근적외선을 쏘아주며 후방 산란되어온 빛이 증폭되고 평균화되어 표시부(220)에 표시된다. 하프미러(110)는 레이저 다이오드(120)로부터의 빛을 투과해서 입사하게 해 주며, 광섬유로부터 들어온 빛은 반사되어 애벌런치 포토 다이오드(130)로 입사되게 해 준다.
따라서 이러한 OTDR의 구성은 기능적으로 송신부(사용되는 파장은 주로 850nm, 1310nm, 1550nm, 1625nm)로 동작하는 레이저 다이오드(120), 수신부로 동작하는 애벌런치 포토 다이오드(130), 지향성 커플러로 동작하는 하프미러(half mirror)(110), 증폭부9240), 데이터처리부(230) 등을 포함하고 이와 같은 구성부들이 광 모듈(100)과 통합될 수 있을 것이다.
레이저 다이오드(120)에서 발생되는 레이저는 광섬유 통신 링크에 사용되는 것으로 파장은 눈에 보이지 않지만 소량의 광원도 위험하므로 21CFR1급 기준 또는 IEC825 3A급 기준으로 설정하여 사용하도록 한다.
본 발명에서는 설명의 편의를 위하여 OTDR용 광모듈은 크게 프로브광 출력용 레이저 다이오드(120), 산란광 수신용 APD(avalanche photo diode)(130), 그리고 지향성 광결합기인 하프미러(half mirror)(110)의 3개의 부품으로 구성되는 것을 전제로 설명한다.
OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)은 광케이블 안에서 후방산란되는 광 신호의 세기를 OTDR의 포토다이오드를 통해 감지하여 선로상의 이벤트를 체크하는 원리로 동작하고, 광섬유의 특성을 평가하는 장비로 특히 손실, 오류 및 이벤트 사이의 거리를 한눈에 볼 수 있도록 구성한다.
또한, OTDR의 손실 측정은 광섬유의 후방 산란 결과에 기반한다.
링크의 손실을 보다 정확하게 측정하기 위해 단일노드 모듈은 CW모드를 제공한다. 전력계를 사용하여 단락 패치코드의 끝부분에서 전력을 측정하고 링크를 패치코드에 연결한 후 가장 끝부분에서 전력을 측정하고 두 결과의 차가 광섬유의 단방향 손실이 되는 것이다.
본 발명에서 사용되는 광섬유에서의 이벤트는 보편적인 광섬유 재로의 자체의 산란 이외에 손실이나 굴절을 초래하는 상황을 의미하는 것이고, 벤딩, 갈라짐, 브레이크와 같은 모든 종류의 손상이 해당된다.
브레이크란 광섬유가 차단되거나 끊긴 경우를 의미하는 것으로 비반사이벤트로서 추적 곡선이 잡음 레벨까지 내려가는 것을 의미한다.
광섬유연결단(140)에는 광섬유를 연결하기 위한 커넥터가 구비된다.
광섬유연결단(140)은 측정광 신호가 입력되어 산란된 다음 역으로 진행하도록 연결되고, 이러한 커넥터의 연결로 인한 굴절은 최대한 줄이기 위하여 세라믹, 중금속, 일부 합금 및 합성재료를 사용하고 광섬유 종단의 모양에 따라 원통형, 쌍원추형 및 렘즈커플링 커넥터로 구분되어 사용될 수 있다.
또한, OTDR 측정을 할 때마다 광섬유연결단(140)에서 강력한 반사가 발생하므로 이 반사 후의 불감대(Deadzone)로 인해 광섬유의 첫번째 부분에 있는 이벤트가 감지되지 않을 수 있으므로 패치코드가 OTDR과 테스트 중인 광섬유 사이에 꽂히게 하여야 한다.
패치코드는 테스트중인 광섬유와 동일한 유형이어야 한다, 예를 들어 광섬유가 50/125㎛ 광섬유인 경우 OTDR용 50/125㎛ 다중 모드 모듈과 동일한 유형의 패치코드가 필요하다.
케이블이나 단말기 기지국에서 많은 광섬유를 측정해야 할 경우 패치코드를 OTDR에 연결한 후 계속 연결 상태로 둘 수 있으며, 링크의 첫번째 커넥터에서 삽입손실을 측정해야 할 경우 300m~1000m패치코드를 사용하고 각 끝부분에 이 패치코드를 사용하여 첫번째 커넥터와 마지막 커넥터를 모두 나타낼 수 있다.
광섬유나 케이블 생산에서 300m 패치코드와 기계적인 스플라이스는 나섬유 어댑터나 마이크로미터 조정툴의 불감대(Deadzone) 및 삽입손실 문제를 현격히 줄여주는 효과가 있다.
즉, 본 발명의 광모듈(100)은 광을 출사하는 레이저 다이오드(120)와, 레이저 다이오드(120)로부터 출사된 광이 입사되어 측정광신호는 통과시키는 하프미러(110), 측정광 신호가 광섬유내에서 산란되어 역으로 진행하도록 연결되는 광섬유연결단(140), 및 광섬유연결단(140)의 역으로 진행하는 측정광이 상기 하프미러에서 반사되어 입사되는 산란광 수신용 아발란치포토다이오드(APD;Avalanche photo diode)(130)을 3포트를 갖는 "T"형의 모듈에 삽입하여 형상화한 것을 포함한다.
상기 "T"형의 모듈 중 입력포트(121)에는 레이저 다이오드(120)가 결합되고, 레이저 다이오드(120)의 출사광이 향하는 광축상의 타측 방향인 입출력포트에 광섬유 연결단(140)이 동일 평면상에 결합되고, 상기 동일 평면상에 경사지게 하프미러(110)가 개재되고, 하프미러(110)의 배면에 광섬유연결단(140)에서 산란되어 진행하는 측정광이 반사되어 향하는 APD 포토다이오드(130)가 출력포트(131)에 결합되어 하나의 광모듈을 형성하는 것이다.
즉 본 발명의 광모듈(100)은 레이저 다이오드(120) 제어용 신호가 결합되는 입력포트(121)와, 레이저펄스(120)의 출사광이 향하는 광축상의 타측 방향인 입출력포트에 광섬유가 결합되는 광섬유 연결단(140)과 상기 광축상에 수직한 방향에 위치한 출력포트(131)에 APD 포토다이오드(130)의 출력신호가 연결되는 구성으로 외관상으로는 대략 "T"형태의 모듈로 구성된다.
하프미러(110)는 레이저 다이오드(120)에서 전송되는 광펄스 신호들을 광섬유 연결단(140)과 광선로를 형성하여 전송하고, 반사되는 광펄스 신호들은 커플링하여 APD 포토다이오드(130)로 제공한다.
또한, 하프미러(110)는 표면이 무광처리되고, 광축상에 경사지게 형성되어 반사된 광은 광축에서 벗어나 APD 포토다이오드(130)에 입사되지 않게 구성하여야 한다.
또한, 하프미러(110)는 레이저 다이오드(120)에서 출사된 광이 하프미러(110)를 통과하지 못하고 광축에서 벗어나 반사되는 광은 다시 하프미러에 입사되지 않게 반사되는 광이 도달하는 모듈 내부의 면은 무광처리되도록 광모듈(100)을 구성하여야 함은 물론이다.
이를 위하여 하프미러(110)는 레이저 다이오드(120)에서 발생되는 레이저가 광섬유연결단(140)으로 입사되는 광축상에서 "θ"각도 만큼 기울어져 있다(도 3참조).
상기 각도는 110~160°의 각도로 설치되어야 한다.
상기 각도가 110°이하인 경우와 각도가 160°이상인 경우에는 하프미러(110)에서 반사되는 광이 전체 광의 1/2이상이 되어 산란광을 측정할 수가 없고, 135°인 경우가 입사되는 광이 전부 파이버내에서 산란되어 APD 포토다이오드(130)로 입사된다.
바람직하게는 120~150°가 반사광을 줄이면서 산란광을 측정하기가 용이한 각도이다.
표시부(220)는 광선로를 모니터링하기 위해 수신 광데이터를 처리하여 영상 시각화나 자동감시의 분석을 위한 스케일 도메인 응답을 생성한다.
데이터처리부(230)는 수신 광데이터를 종합적으로 처리하여 얻은 광선로 검사 결과를 타이머(210)로 전달하고, 표시부(220)를 통해 출력된다.
상술한 구성의 본 발명의 일실시예에 의한 하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광펄스측정기의 광모듈의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 광펄스측정기(10)는 타이머(210), 표시부(220), 증폭과 평균기(240)와 광모듈(100)로 구성되고, 타이머(210)는 전압펄스를 만들고 광모듈(100)의 레이저 다이오드(120)가 동작함과 동시에 타이밍프로세서를 구동시키고, 레이저 다이오드(120)는 하프미러(110)를 통과하여 광섬유연결단(140)에 연결된 광섬유(250)로 투사되고, 광섬유(250)에서 후방 산란되어온 빛이 하프미러(110)에 반사되어 APD 포토다이오드(130)로 입사되면, 해당 산란되어 온 빛은 증폭/평균기(240)에서 증폭되고 평균화되어 표시부(220)에 표시된다.
즉 하프미러(110)는 레이저 다이오드(120)로부터의 빛을 투과해서 입사하게 해 주며, 광섬유로부터 들어온 빛은 반사되어 애벌런치 포토 다이오드(130)로 입사되게 해 준다.
즉, 광펄스측정기(OTDR)는 광섬유(파이버)에서 일어나는 뒤로 산란해 돌아오는 빛 즉, 파이버에 들어가는 빛의 일부가 뒤로 산란해 들어오는 빛은 파이버의 입구에 도달하는 빛으로 후면산란(Backscattering)은 레일레이 산란(Ryleigh scattering)과 프레스널 반사(Fresnel reflection)의 결과이다. 기억하라 레일레이 산란은 파이버안의 밀도와 구조적 변이에 기인한 굴절 전위(Refractive displacement)에 의하여 발생된 산란이다.
품질이 좋은 파이버 안에서 산란된 빛은 길이대로 고르게 분배될 것으로 가정할 수 있다. 프레스널 반사는 연결(connection), 접속(splice) 그리고 파이버 끝단에서 굴절율의 차이 때문에 발생한다. 레일레이 산란된 빛의 일부와 프레스널 반사된 빛의 일부는 후면 반사된 빛으로 입력단에 도달한다.
표시부(220)는 수평에는 시간을 수직으로는 파워(dB)를 나타낸다. 파이버의 감쇄(attenuation)는 좌측(파이버의 입력단)에서 우측(파이버의 출력단)으로 감소하는 선형으로 나타난다.
입력과 후면산란된 빛은 모두 거리에 따라 감쇄된다.
따라서 시간에 따라 검출된 신호는 작아지게 된다. 커넥터, 접속(splice), 파이버 끝단 또는 파이버의 비정상 등이 스크린상에서 파워의 증가로 나타난다.
이것은 프레스널 반사로부터의 후면산란이 레일레이 산란으로부터의 산란보다 커지게 되기 때문이다.
스플라이스(splice)의 품질이 후면산란의 양으로부터 평가될 수 있다. 더 큰 후면산란은 더 놓은 스플라이스 손실을 의미한다. 커넥터(connector)는 반사로부터의 파워 증가와 손실로부터의 파워 감소 둘 다 보여준다. 손실의 정도가 연결의 품질을 나타낸다.
다음 표 1은 OTDR의 전형적인 화면을 보여주고 있다.
이것은 표 2의 파워 버젯(power budget)과 유사함을 알 수 있다.
표에서 트랜스미터 파워는 파이버-10dBm(100μW )이고 감쇄(attenuation)는 3dB/Km, 링크 길이는 2Km, 커넥터 손실은 1dB /각 연결 그리고 리시버 감도가 -30dBm( 1μW)라고 한다면 파이버 감쇄로부터의 손실 합계는 2Km 에서 6dB 이다. 트랜스미터와 리시버 사이의 손실합계는 7.5dB 이고 마진은 12.5dB 이다.
빛은 코어(core)의 굴절율에 따라 약 5ns/m의 속도로 파이버를 통하여 이동한다. 시간은 아래와 같은 수학식 1에서와 같이 거리와 관련이 있다.
여기서 D는 파이버의 길이, c는 빛의 속도, t는 입력 펄스(pulse)의 왕복시간 그리고 n은 코아(core)의 평균 굴절율이다.
대부분의 OTDR은 커서를 이용하여 자취(trace) 위에 수평점을 표시하고 시간과 물리적 길이로 길이를 보여준다.
예를 들어 어떤 것은 높은 정확도 일반적으로 1피트이내로 스플라이스(splice)까지의 거리를 결정한다 OTDR은 파이버를 따라 길이를 측정하며 케이블의 길이는 필요하지 않다.
만약에 파이버가 코아 주위로 꼬여있다면 실제 파이버의 길이는 케이블의 길이보다 다소 길 것이다. OTDR이 사용될 수 있는 길이는 두 가지에 의존한다.
첫째는 유닛의(unit)의 동적 범위이며 그것은 검출기(detector)에 최소 최대 파워를 설정한다. 그것 이상으로, 길이는 스플라이스와 커넥터에서 파이버 감쇄 그리고 손실에 의하여 결정된다.
파이버 시스템 내에서 OTDR 동적 범위와 파워 손실은 후면 산란된 빛이 너무 약해서 감지될 수 없기 전에 길이를 가능하게 설정한다. 전형적으로 낮은 손실의 파이버가 장거리 통신에 사용되기 때문에, OTDR은 20 - 40Km의 길이에서 사용될 수 있다.
정밀한 OTDR유닛은 기술자에게 많은 정보를 제공한다. 표 2에 나와 있는 화면은 평균 0.415dB/Km인 18.44Km 링크 구간에 7.65dB를 보여 준다. 약 13.5Km에서의 튀어 오름은 스플라이스 또는 커넥터로부터의 반사를 나타낸다. 7Km에서의 작은 튀어 오름은 다른 스플라이스를 나타내며 이것은 최소의 손실이며 아주 작은 반사이다. 화면 하단이 보여주는 설정 조건을 주목하라. 두 조건이 흥미 있다. 첫째는 source module 1310SM이다 이것은 OTDR의 소스가 1310nm에서 싱글모드 파이버로 운영되는 레이저임을 의미한다. 두 번째로, 파이버의 굴절율이 1.4680으로 주어져 있다. OTDR은 이 값을 시간에 근거한 거리를 계산하기 위하여 사용한다. 만약 굴절율 값이 잘못되었다면, 거리는 다소 부정확할 것이다.
OTDR은 플러그인 모듈(plug-in module)을 사용하여 850, 1310 그리고 1550nm로 싱글모드와 멀티모드에서 운용을 허용한다. 그것은 100Km길이의 링크에서 운영이 가능하다. 유닛이 내부 프로세서(processor)를 이용하여 측정을 분석하고 표시하기 때문에, 그것은 파장형태를 저장할 수 있다. 그것은 또한 여러분이 전체적인 링크 구간을 길게 보는 것으로부터 특별한 사건(event)을 근접하게 볼 수 있도록 분석방법을 바꿀 수 있도록 한다. 예를 들어 반사손실을 측정하기 위하여 줌인(zoom in)하여 반사의 근접 검사를 할 수 있다.
이러한 OTDR은 단위 길이별 손실, 스플라이스와 커넥터 평가, 그리고 장애점 위치에 이용성이 있다.
예를 들면, 단위 길이별 손실 (Loss Per Unit Length)은 파이버 옵틱(fiber optic) 설치에서 손실예산(loss budget)은 어떤 파이버 감쇄를 추측한다. 즉 단위길이별 손실을 추측한다. OTDR 은 설치 전후에 감쇄를 측정할 수 있다.
설치전의 측정은 모든 파이버가 구체화된 한계값을 만족한다고 보증한다. 설치 이후의 측정은 굴곡(bending)이나 예상치 못한 부하(load)와 같은 것으로부터 야기되는 감쇄의 증가를 검사한다.
또한, 스플라이스와 커넥터의 평가(Splice and Connector Evaluation)로는 OTDR이 설치 과정 중에 모든 스플라이스와 커넥터 손실이 허용할 만한 한계값 안에 있는지를 보증한다. 스플라이스 또는 커넥터가 연결된 후에 OTDR 은 손실값을 조사한다. 만약 그 값이 받아들일 수 없는 것이라면, 다른 커넥터 또는 스플라스를 적용한다.
어떤 스플라이스는 조율이 가능하다. 반대편과 관련이 있는 스플라이스의 한쪽 반을 돌림으로서 파이버 또는 스플라이스의 구조적 손실은 최소화될 수 있다.
스플라이스가 회전될 때, OTDR 표시장치는 모니터링(monitoring)되고 최소 손실점과 최대 전송점을 결정한다.
마지막으로 장애점(Fault Location)은 파이버의 깨짐과 같은 장애는 설치 중이나 후에 발생할 수 있다. 전화선은 그것의 30년 사용연한 동안 2-3 회 깨진다. 만약 케이블이 매설 또는 관로(conduit)에 설치되고 케이블이 깨어지지 않는다면 장애점은 분명하지 않을 수도 있다.
OTDR 은 정확하게 장애점을 찾을 수 있는 방법을 제공하며 그것으로 인해 많은 시간과 비용을 절감할 수 있다. 그것은 분명히 수 Km 를 불필요하게 파야하는 수고를 덜어줄 것이다
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.
10 : 광섬유손실측정기용(OTDR;Optical Time Domain Reflectometer)
100 : 광모듈 110 : 하프미러
120 : 레이저 다이오드 130 : 애벌런치 포토 다이오드
210 : 타이머 220 : 표시부
230 : 데이터처리부 240 : 증폭/평균기
100 : 광모듈 110 : 하프미러
120 : 레이저 다이오드 130 : 애벌런치 포토 다이오드
210 : 타이머 220 : 표시부
230 : 데이터처리부 240 : 증폭/평균기
Claims (5)
- 광을 출사하는 레이저 다이오드;
측정할 광섬유가 연결되기 위하여 세라믹, 중금속, 일부 합금 중 어느 하나로 이루어지는 커넥터가 구비되고, 상기 레이저 다이오드에서 출사된 측정광 신호가 상기 광섬유내에서 산란되어 역으로 진행하도록 연결되는 광섬유연결단; 및
상기 레이저 다이오드로부터 출사된 광을 입사하고, 상기 광섬유연결단에서 역으로 진행하는 산란광신호를 반사하는 하프미러; 및
상기 광섬유연결단의 역으로 진행하는 산란광이 상기 하프미러에서 반사되어 입사되는 산란광 수신용 아발란치포토다이오드(APD;Avalanche photo diode);
를 포함하고,
상기 레이저 다이오드 제어용 신호가 결합되는 입력포트와, 상기 레이저 다이오드의 출사광이 향하는 광축상의 타측 방향인 입출력포트, 및 광섬유 연결단과 광축상에 수직한 방향에 위치하는 출력포드로 이루어지는 3포트를 갖는 "T"형의 모듈을 더 포함하고;
상기 입력포트에는 레이저 다이오드가 결합되고, 상기 레이저 다이오드의 출사광이 향하는 광축상의 타측 방향인 입출력포트에 광섬유 연결단이 동일 평면상에 결합되고, 상기 동일 평면상에 경사지게 하프미러가 개재되고, 상기 하프미러의 배면에 광섬유연결단에서 산란되어 진행하는 측정광이 반사되어 향하는 APD 포토다이오드가 출력포트에 결합되며;
상기 하프미러는
레이저 다이오드에서 발생되는 레이저가 광섬유연결단으로 입사되는 광축상에서 110~160°의 각도로 설치되되, 레이저광 반사면의 빛이 도달하는 모듈 내부의 면은 표면이 무광처리되고, 광축상에 경사지게 형성되어 반사된 광은 광축에서 벗어나 APD 포토다이오드에 입사되지 않게 구성하며,
상기 레이저 다이오드에서 출사된 광이 하프미러를 통과하지 못하고 광축에서 벗어나도록 반사되는 광은 다시 하프미러에 입사되지 않게 구성하며,
지향성 커플러인것을 특징으로 하는 하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170039566A KR101923391B1 (ko) | 2017-03-28 | 2017-03-28 | 하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170039566A KR101923391B1 (ko) | 2017-03-28 | 2017-03-28 | 하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180109622A KR20180109622A (ko) | 2018-10-08 |
| KR101923391B1 true KR101923391B1 (ko) | 2018-11-29 |
Family
ID=63864811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170039566A KR101923391B1 (ko) | 2017-03-28 | 2017-03-28 | 하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101923391B1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110220828A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-09-10 | 北京雪迪龙科技股份有限公司 | 一种颗粒物监测仪 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004212325A (ja) * | 2003-01-08 | 2004-07-29 | Fujikura Ltd | Ｏｔｄｒ測定装置およびｏｔｄｒ測定方法 |
| KR101462392B1 (ko) * | 2013-12-30 | 2014-11-17 | 전자부품연구원 | 오티디알 기능이 포함된 광 트랜시버 내장형 오에스에이 |
-
2017
- 2017-03-28 KR KR1020170039566A patent/KR101923391B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004212325A (ja) * | 2003-01-08 | 2004-07-29 | Fujikura Ltd | Ｏｔｄｒ測定装置およびｏｔｄｒ測定方法 |
| KR101462392B1 (ko) * | 2013-12-30 | 2014-11-17 | 전자부품연구원 | 오티디알 기능이 포함된 광 트랜시버 내장형 오에스에이 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20180109622A (ko) | 2018-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9709460B2 (en) | Method and system for measuring an optical loss value of an optical fiber link | |
| US10753824B2 (en) | Detection of gainers and exaggerated losses in unidirectional OTDR traces | |
| AU2009334553B2 (en) | Unidirectional absolute optical attenuation measurement with OTDR | |
| KR100715589B1 (ko) | 도파 장애의 위치를 파악하기 위한 역전파 신호 방법을 이용하여 구조물을 모니터링하기 위한 장치 및 방법 | |
| KR20140093515A (ko) | 광 링크 장애 감시장치 및 그 방법 | |
| US9825700B2 (en) | Method and system for measuring an optical power attenuation value of a multimode device under test, receive device and computer-readable memory | |
| EP3032237A2 (en) | Method for referencing an optical power loss measurement system, and associated computer readable memory and oplm system | |
| Laferriere et al. | Reference guide to fiber optic testing | |
| EP3051266B1 (en) | Method and system for measuring an optical power attenuation value of a multimode device under test, receive device and computer-readable memory | |
| Kapron et al. | Fiber-optic reflection measurements using OCWR and OTDR techniques | |
| US11169051B2 (en) | Optical testing devices and related methods | |
| KR20050084946A (ko) | 광시영역 반사율 측정기를 이용한 광섬유 편광분산모드의평가 방법 | |
| CN108957209B (zh) | 一种通信光纤光缆生产用的断线自动检测装置 | |
| JP2666827B2 (ja) | 光測定方法 | |
| KR101923391B1 (ko) | 하프미러와 반사억제 구조를 적용한 광섬유손실측정기용 광모듈 | |
| CN104361707A (zh) | 光纤感温火灾探测器*** | |
| JPH03150442A (ja) | 光学故障点探索装置 | |
| Ellis | Explanation of reflection features in optical fiber as sometimes observed in OTDR measurement traces | |
| JP2016038345A (ja) | 光ファイバセンサ、及び光ファイバセンサシステム | |
| JP2008032592A (ja) | 光ファイバ路線監視システム | |
| JP2007232439A (ja) | 光ファイバリング干渉型センサ | |
| Gawade et al. | Testing and Loss Measurement Techniques in Optical FIBER for Healthy Optical FIBER Communication | |
| Noto et al. | Threshold design in fiber termination identification using local injection and OTDR | |
| Ilouno et al. | Investigation of optical return loss (back-reflection) in optical fiber transmission links | |
| Ilouno et al. | Optical Time Domain Reflectometer Assessment of Attenuation in Fiber Optics Communication System |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) |