KR20010057443A - 광파장 고정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수개의 파장을 하나의 광코아에 전송하는 파장분할다중화(WDM) 전송시스팀에서 각 파장의 레이저다이오드(LD)를 효과적으로 파장 제어하기 위해 광브래그격자(FBG)의 파장 안정성을 이용한 광원파장 고정장치에 관한 것으로, 전반적인 광학적 특성이 안정적인 광브래그격자(FBG)를 이용하여 안정적인 동작을 하는 광원을 발생하기에, 기존 LD에 의한 방법보다 안정적인 운용에 따른 시스팀 운영비를 절감시키는 잇점이 있고, FBG의 소형화가 가능한 점에 따라 광파장 고정장치의 소형화와 운용 전원의 불필요함에 따른 전력 소모도 절감시킬 수 있는 잇점이 있으며, LD의 파장을 제어함에 있어, 채널별로 파장을 제어하므로 송신 모듈을 1 장의 보드에 단순하게 구성할 수 있는 잇점이 있다.

Description

광파장 고정장치{Device of optical wavelength locking}

본 발명은 광원파장 고정장치에 관한 것으로, 다수개의 파장을 하나의 광코아에 전송하는 파장분할다중화(Wavelength Division Multiplexed : 이하 WDM이라 칭한다) 전송시스팀에서 각 파장의 레이저다이오드(이하 LD라 칭한다)를 효과적으로 파장 제어하기 위해 광브래그격자(Fiber Bragg Grating : 이하 FBG라 칭한다)의 파장 안정성을 이용한 장치에 관한 것이다.

기존 WDM 전송시스팀용 LD는 긴기간 동안(10 년 정도) 동일한 파장에서 광출력을 내어야 한다. 그러나 LD의 특성상 펌핑 LD의 불균일성, 전원 변화에 따른 경년 변화, 자연적인 경년 변화 등 여러가지 요인, 특히 온도에 따라 중심파장이 약간씩 움직이는 특성을 가지고 있다. 또한 이러한 LD는 장기간 동안 열화되면 파장의 변화가 ITU-T에서 권고하는 파장 간격 0.8 nm를 넘는 특성을 보여, WDM 전송시스팀에서 필수적인 이웃한 채널간의 파장 간격이 장기간 동안 거의 동일하게 유지되어야 하는 조건을 만족시키지 못한다. 이러한 현상은 WDM 전송망에서 채널간 간격이 좁아질수록 더 큰 문제를 야기시킨다.

상기와 같은 LD의 발광 조건을 만족하기 위해서는 주변 장치(전기 회로)가 복잡하여지고 복잡함에 따른 비용 증가, 고장 발생 요인 증가, 부피 증가, 전원 사용 증가 등의 불가피한 점이 있다.

안정된 WDM 전송을 하기 위해서는 채널 간격의 1/10 범위내에서 파장이 고정되어야 한다. 이를 위해서는 각 채널의 파장을 일정하게 고정시키는 기술이 요구된다. 파장을 고정하기 위한 방법으로 원하는 파장을 투과시키는 에탈론 필터를 제작하여 이를 기준 파장으로 사용하는 방법으로, 이 경우는 한 개의 에탈론 필터로 여러 개의 기준 파장을 갖는 장점은 있으나, 정확히 조절하기가 어렵고, 삽입 손실이 크고, 통신시스팀으로 사용하기에는 부적합하게 부피가 큰 단점이 있다.

또 다른 방법으로는 'DFB-LD'의 캐버티와 인접하여 원하는 파장의 FBG를 결합함으로써 외부 캐버티를 형성하는 방법이 있으나, 이 방법은 LD칩에 매우 근접하게 FBG를 결합하기가 매우 어려워 실용화하기가 어렵고, 간격을 멀리하면 주변환경의 변화에 따라 파장 변화가 발생하는 등 구현하더라도 주변 환경을 유지하기가 현재 기술로는 불가능한 문제점이 있다.

한편, 종래 동일한 광특성을 갖는 LD가 있지만, 수율이 그리 높지 않아 대량 생산이 여의치 않기에 LD의 가격이 아직 고가인 단점이 있다.

본 발명은 상기에 기술한 바와 같은 WDM 전송시스팀의 광원으로 사용되는 LD의 문제점을 해결하기 위해, LD의 발진 파장을 원하는 값에 고정시켜 WDM 전송시스팀의 엄격한 조건인 파장의 안정화를 이루는 것을 목적으로 한다.

즉, LD 출력과 FBG출력을 비교하여 FBG 출력을 기준으로 LD의 파장이 어긋난 것을 감지하여, LD 구동회로를 제어하여 일정한 파장을 유지할 수 있도록 하는 것이다.

도 1은 본 발명에 의해 구현된 광파장 고정장치 블록도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 레이저 다이오드(LD) 2 : 아이솔레이터

3 : 커플러 4, 5 : 광브래그격자

6 : 광 서큘레이터 7 : 비교부

8 : LD 구동부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광파장 고정 장치는 레이저다이오드(LD)를 통해 출력된 광에 대해 순방향에 해당하는 광은 통과시키고, 역방향에 해당하는 광은 차단시켜 LD의 이상 발진을 방지하는 아이솔레이터와;

상기 아이솔레이터를 통해 출력된 광을 분리하여 대부분의 광 출력량은 WDM 전송에 사용하고, 일부는 서큘레이터로 입력하며, 나머지 일부는 비교부로 입력하는 커플러와;

상기 서큘레이터로 입력된 광입력량을 LD의 중심 파장 좌우 파장에 해당하는 제 1, 제 2 광브래그격자(FBG)로 출력하고, 이 제 1, 제 2FBG에서 반사된 가드 파장을 수신하여 비교부로 출력하는 서큘레이터와;

상기 서큘레이테를 통해 입력된 LD의 파장과 상기 초기 LD에서 입력된 파장을 비교 분석하고, 그 결과 LD의 파장에 변동량이 발생하면 이 결과를 LD구동부로 출력하는 비교부와;

상기 LD와 LD의 바이어스 전류를 조절하고 상기 비교부의 결과에 따라 LD의 출력 파장을 조절하여, 파장이 일정한 범위내에서 고정되도록 하는 LD구동부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 광파장고정장치 블록도로, LD(1)를 통해 출력된 광에 대해 순방향에 해당하는 광은 통과시키고, 역방향에 해당하는 광은 차단시켜 LD(1)의 이상 발진을 방지하는 아이솔레이터(2)와;

상기 아이솔레이터(2)를 통해 출력된 광을 분리하여 대부분의 광 출력량은 WDM 전송에 사용(a)하고, 일부는 제 1, 제 2FBG(4, 5)로 입력(b)하며, 나머지 일부는 비교부(7)로 입력(c)하는 커플러(Coupler)(3)와;

상기 제 1, 제 2FBG(4, 5)로 입력되는 광입력량(b)을 LD(1)의 중심 파장 좌우(LD의 FWHM:Full Width Half Maximum의 1/2 + 파장 간격의 1/10) 파장에 해당하는 제 1, 제 2 FBG(4, 5)에 입력하고, 이 제 1, 제 2FBG(4, 5)의 반사량을 비교부(7)로 전달하는 서큘레이터(Circulator)(6)와;

상기 제 1, 제 2FBG(4, 5)에서 반사된 가드 파장(d)과 LD(1)의 파장(c)을 비교 분석하고, 그 결과 LD의 파장에 변동량이 발생하면 이 결과를 LD구동부(8)로 출력(e)하는 비교부(7)와;

LD(1)와 LD(1)의 바이어스 전류를 조절하고 상기 비교부(7)의 결과에 따라 LD(1)의 출력 파장을 조절하여, 파장이 일정한 범위내에서 고정되도록 하는 LD구동부(8)를 구비한다.

상기 구성중 LD(1)의 중심 파장 좌우의 가드 파장 역할을 하는 제 1, 제 2FBG(4, 5)와 서큘레이터(6) 및 비교부(7)는 LD(1) 광원의 파장 감시부 역할을 한다.

상기와 같이 구성된 광파장 고정장치는 WDM용 LD(1)에서 광 파장이 출력되면, 이를 커플러(3)에서 각각 나누어 WDM전송량과, 서큘레이터(6) 및 비교부(7)로 출력한다.

서큘레이터(6)는 상기 입력된 파장을 제 1, 제 2FBG(4, 5)로 출력한 후 여기서 반사되는 양을 다시 입력받아 비교부(7)로 출력하고, 비교부(7)에서는 상기 커플러(3)에서 입력된 파장과 서큘레이토(6)에서 입력된 파장을 비교하여 변동량을 계산하며, 이 값은 LD구동부(8)로 입력되어 LD(1)의 출력 파장을 제어하도록 한다.

이에 따라 LD(1)에서는 항상 일정한 범위 내의 파장을 출력하게 된다.

참고로 상기 FBG의 특성을 설명하면, FBG는 동작 특성이 섭씨 1도 변화에 약 0.015 nm 정도 파장 변화가 발생한다.

ITU-T의 표준화에서 권고하는 0.4 nm 파장 간격을 유지하려면 약 12도 정도의 온도 변화 범위 이내이어야 한다. 이는 항온조에 FBG를 위치하므로써 온도 변화를 일으키지 않게 할 수 있다.

FBG는 수동 소자로 구성되어 있어 열발생이 발생하지 않기에 장기간 안정적인 동작이 가능하고, 열발생에 대한 추가 회로나 조절 환경이 필요하지 않아, 그만큼 시스팀 운용비용과 크기를 작게 구현할 수 있어 통신 시스팀이 갖춰야 할 신뢰성과 소형성도 만족할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 전반적인 광학적 특성이 안정적인 FBG를 이용하여 안정적인 동작을 하는 광원을 발생하기에, 기존 LD에 의한 방법보다 안정적인 운용에 따른 시스팀 운영비를 절감시키는 잇점이 있고, FBG의 소형화가 가능한 점에 따라 광파장 고정장치의 소형화와 운용 전원의 불필요함에 따른 전력 소모도 절감시킬 수 있는 잇점이 있다.

또한, LD의 파장을 제어함에 있어, 채널별로 파장을 제어하므로 송신 모듈을 1 장의 보드에 단순하게 구성할 수 있고, 채널의 간격이 등 간격이 아닌 경우에도 적용할 수 있으며, 광분기/결합 및 광크로스커넥터(optical cross-connect) 등에 적용할 수 잇점을 수반한다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허 청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (1)

1. 레이저다이오드(LD)를 통해 출력된 광에 대해 순방향에 해당하는 광은 통과시키고, 역방향에 해당하는 광은 차단시켜 LD의 이상 발진을 방지하는 아이솔레이터와;

   상기 아이솔레이터를 통해 출력된 광을 분리하여 대부분의 광 출력량은 WDM 전송에 사용하고, 일부는 서큘레이터로 입력하며, 나머지 일부는 비교부로 입력하는 커플러와;

   상기 서큘레이터로 입력된 광입력량을 LD의 중심 파장 좌우 파장에 해당하는 제 1, 제 2 광브래그격자(FBG)로 출력하고, 이 제 1, 제 2FBG에서 반사된 가드 파장을 수신하여 비교부로 출력하는 서큘레이터와;

   상기 서큘레이테를 통해 입력된 LD의 파장과 상기 초기 LD에서 입력된 파장을 비교 분석하고, 그 결과 LD의 파장에 변동량이 발생하면 이 결과를 LD구동부로 출력하는 비교부와;

   상기 LD와 LD의 바이어스 전류를 조절하고 상기 비교부의 결과에 따라 LD의 출력 파장을 조절하여, 파장이 일정한 범위내에서 고정되도록 하는 LD구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 광파장 고정 장치.