KR20150075823A

KR20150075823A - Ｗｄｍ-ｐｏｎ 광신호 형성 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20150075823A
Application number: KR1020130164164A
Authority: KR
Inventors: 김도원; 이광용
Original assignee: 에릭슨 엘지 주식회사
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2015-07-06

Abstract

본 발명은 파장분할 다중방식 수동형 광 네트워크(WDM-PON: wavelength division multiplexing passive optical network)에서 광대역 광원(broadband light source)을 사용함으로써 복잡한 파장 제어 회로가 필요하지 않은 광송신 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 광송신 장치는, 광대역 광원이 광대역 광신호를 방출하고, 다채널 광파장 필터(filter)가 광대역 광신호를 이용하여 각 채널의 중심파장과 일치하는 채널별 광신호를 생성하고, 광 변조기가 채널별 광신호를 변조하여 채널별 디지털 신호를 형성하고, 다중화용 AWG가 채널별 디지털 신호를 다중화하여 출력 광신호를 형성한다.

Description

ＷＤＭ-ＰＯＮ 광신호 형성 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR FORMING OF WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXING PASSIVE OPTICAL NETWORK OPTICAL SIGNAL}

본 발명은 광통신 분야에 관한 것으로, 특히 파장분할 다중방식 수동형 광 네트워크(WDM-PON: wavelength division multiplexing passive optical network)에서 광대역 광원(broadband light source)을 사용함으로써 복잡한 파장 제어 회로가 필요하지 않은 광신호 형성 장치 및 방법에 관한 것이다.

파장분할 다중방식 수동형 광 네트워크(WDM-PON: wavelength division multiplexing passive optical network) 광통신은 광섬유 하나를 통해 수십 개의 다른 파장의 광신호를 동시에 전송할 수 있는 기술로서, 가입자에게 점대점(point-to-point) 연결에 의한 독립적인 파장 채널 제공, 고속접속(high-speed access) 망 구성 등 타 광통신 기술보다 월등한 기술적 우위를 확보하여 미래 통신 기술을 선도할 수 있는 기술로 인정받고 있다.

이와 같은 WDM-PON 광통신에 있어서 국사나 CO(central office)에서 광송수신기 역할을 하는 것이 OLT(optical line terminal)이다. 도 1은 현재 상용화되어 있는 인젝션 시딩(injection seeding) 기술을 이용한 OLT의 구조 중 광송신기 부분을 나타내는 예시도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 종래 기술에 사용되는 WDM-PON 광송신기의 구조를 보면, 인젝션 시딩을 위한 광대역 광원(BLS: broadband light source, 103, 106)들, 레이저 다이오드(laser diode, 101) 및 다중화기/역다중화기(multiplexer/demultiplexer) 역할을 수행하는 AWG(arrayed waveguide grating, 102)를 포함한다. 이 경우 레이저 다이오드(laser-diode, 101)로는 주로 FP-LD(fabry-perrot laser diode) 또는 RSOA(reflective semiconductor optical amplifier)가 사용된다. 이와 같은 구조는 광대역 광원(103)에서 AWG(102)를 통해 일정 파장을 가지는 시딩 광신호가 써큘레이터(circulator, 미도시)와 필터(filter, 104)를 통해 레이저 다이오드 (101)에 인젝션 공급됨으로써 FP-LD에서 특정파장을 가지는 광신호가 유도 방출(stimulated and emission)된다. 다수의 FP-LD에서 방출되는 서로 다른 파장의 광신호는 AWG(102)의 해당 채널을 통과해 다중화되어 하나의 광섬유(105)를 통해 전송된다. C-BLS(106)는 가입자 측의 레이저 다이오드에 광신호를 공급하기 위한 것이다. 이와 같은 기술은 WDM-PON에서 필수적으로 요구되는 정확한 파장의 레이저 광 생성 측면에서는 탁월한 효과를 가지고 있지만, 광신호의 생성에 고가의 BLS(103, 106)들과 레이저 다이오드들이 사용되어 가격 경쟁력을 약화시키는 주요 원인이 된다.

한편, 도 2는 VCSEL(vertical cavity surface emitting laser)을 이용한 OLT의 구조를 보이는 예시도이다. 서로 다른 파장을 가지는 VCSEL(201)에서 방출된 광신호(λ1, λ2, λ3,..., λN)가 AWG(208)를 통과하면서 다중화되어 AWG(208)에 연결된 공통 포트(common port, 202)를 통해 전송된다. 다중화된 광신호는 공통 포트(202)에 연결된 광파워 분리기(203)를 통해 광신호 중 일정 부분이 분리되어 광파장 모니터링을 위한 모니터 AWG(mAWG: monitor AWG, 204) 및 모니터 포토 다이오드(mPD: monitor PD, 205)를 거쳐 광파장 제어부(206)로 흘러간다. 즉, 먼저, 광파워 분리기(203)에 의해 분리된 광신호가 역다중화기인 모니터 AWG(mAWG: monitor AWG, 204)에서 역다중화되고, 모니터 포토 다이오드(mPD: monitor PD, 205)에 의해 역다중화된 광신호의 광파워를 측정한다. 그 후, 제어부(control part, 206)에 의해, 광파워를 분석하여 VCSEL(201)의 바이어스 전류(bias current) 또는 TEC(thermo-electric cooler, 207)의 입력 전류를 제어함으로써 광파장을 제어한다. VSCEL(201)을 이용하는 경우, VCSEL(201)이 FP-LD에 비해 상대적으로 저렴하다는 장점을 가지고 있고, 또한 (도 1에서와 같은) 광대역 광원들(103, 106)을 사용하지 않기 때문에 가격적인 경쟁력을 확보할 수 있는 장점이 있다. 그러나, VCSEL(201)의 광파장을 모니터링하고 이를 제어하기 위한 회로를 필수적으로 구비하여야 한다는 문제점이 있다. 즉, 광신호의 광파장을 모니터링하기 위한 별도의 소자들은 물론, VSCEL(201)의 바이어스 전류 또는 TEC(207)의 입력 전류를 이용해 광파장을 제어하기 위한 소자들이 필요하다. 이와 같은 모니터링 및 제어를 위한 회로의 구성은, 도 1에 도시한 바와 같은 BLS(103, 106) 및 레이저 다이오드를 이용한 구성에 비해 경제적인 장점을 가지고 있으나, 정확한 파장제어 기술의 확보가 용이하지 않은 문제점도 가지고 있다.

한국 공개특허공보 제10-2007-0068084호(2007.06.29. 공개)

본 발명은 파장분할 다중방식 수동형 광 네트워크(WDM-PON: wavelength division multiplexing passive optical network)에서 광대역 광원(broadband light source)을 사용함으로써 복잡한 파장 제어 회로가 필요하지 않은 광신호 형성 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 WDM-PON(wavelength division multiplexing passive optical network)에서의 광신호 형성 방법은, 광대역 광원에서, 광대역 광신호를 방출하는 단계와, 다채널 광파장 필터(filter)로, 상기 광대역 광신호를 이용하여 각 채널의 중심파장과 일치하는 채널별 광신호를 생성하는 단계와, 광 변조기로, 상기 채널별 광신호를 변조하여 채널별 디지털 신호를 형성하는 단계와, 다중화용 AWG로, 상기 채널별 디지털 신호를 다중화하여 출력 광신호를 형성하는 단계를 포함한다.

또한 본 발명의 WDM-PON(wavelength division multiplexing passive optical network) 광신호 형성 장치는, 광대역 광신호를 방출하는 광대역 광원과, 상기 광대역 광신호를 이용하여 각 채널의 중심파장과 일치하는 채널별 광신호를 생성하는 다채널 광파장 필터(filter)와, 상기 채널별 광신호를 변조하여 채널별 디지털 신호를 형성하는 광 변조기와, 상기 채널별 디지털 신호를 다중화하여 출력 광신호를 형성하는 다중화용 AWG를 포함한다.

본 발명에 따르면, WDM-PON(wavelength division multiplexing passive optical network)에서 사용되는 광송신기 제작을 위해 광대역 광원(BLS: broadband light source)과 수동형 광파장 필터(filter)를 사용함으로써 광파장을 모니터링하고 제어하기 위한 별도의 회로 또는 모듈이 필요하지 않기 때문에 시스템 동작(operation)을 단순화하고 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 OLT(optical line terminal)의 광송신기 부분을 나타내는 예시도.
도 2는 VCSEL(vertical cavity surface emitting laser)을 이용한 OLT의 구조를 보이는 예시도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광신호 형성 장치의 구성을 보이는 예시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광신호 형성 방법의 절차를 보이는 플로우 챠트.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광신호 형성 장치의 구성을 보이는 예시도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 광신호 형성 장치(300)가 포함하는 광대역 광원(301)에서 광대역 광신호를 방출하면 다채널 광파장 필터(filter)(302)는 광대역 광신호를 이용하여 각 채널의 중심파장과 일치하는 채널별 광신호(λ1, λ2, λ3,..., λN)를 생성할 수 있다. 일 실시예로서, 다채널 광파장 필터(302)는 AWG(arrayed waveguide grating)를 포함할 수 있고, AWG는 광대역 광신호를 역다중화(demultiplexing)하여 채널별 광신호를 생성할 수 있다. 다채널 광파장 필터(302)를 제작 시, 다채널 광파장 필터(302)에서 생성된 채널별 광신호의 각 파장이 FP-LD(fabry-perrot laser diode) 또는 VCSEL(vertical cavity surface emitting laser)의 광원에서 생성한 광신호의 파장과 같이 소정 주파수{예를 들어, 수(1~9) MHz 이하}의 좁은(narrow) 선폭(linewidth)을 가지도록 할 수 있다. 다채널 광파장 필터(302)에서 생성된 채널별로 특정 파장을 갖는 채널별 광신호는 광 변조기(modulator, 303)로 입력되고, 광 변조기(303)는 입력된 채널별 광신호를 변조하여 채널별 디지털 신호를 형성할 수 있다. 다중화용 AWG(304)는 채널별 디지털 신호를 다중화(multiplexing)하여 출력 광신호를 형성하고, 공통 포트(common port, 305)를 통해 전송할 수 있다. 일 실시예로서, 공통 포트(305)는 광섬유, 광도파로 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지는 것은 아니다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 채널별 광신호의 광파장 특성은 예컨대, 도 3의 하단에 도시한 바와 같다. 도면 부호 a는 광대역 광원(301)에서 방출하는 광대역 광신호의 파장, 즉 손실 프로파일을 나타내고, 도면 부호 b는 다채널 광파장 필터(302)에서 생성하는 채널별 광신호의 파장을 나타내며, 도면 부호 c는 다중화용 AWG(304)에서 형성하는 출력 광신호의 광파장을 나타낸다.

다른 실시예로서, 광신호 형성 장치의 제작 비용과 패키징을 단순화하기 위해 본 발명에 의한 광신호 형성 장치(400)는 도 4에 도시한 것과 같이 PIC(photonics integrated chip)의 형태로 제작할 수도 있다. 이 경우 하나의 칩에 광대역 광원(401), 다채널 광파장 필터(402), 광 변조기(403), 다중화용 AWG(404), 광 도파로(405) 중 적어도 2개 이상 집적되어 제작될 수 있다.

본 실시예는 하나의 광대역 광원을 사용하여 다수의 광파장을 갖는 광신호를 생성하는 기술에 관한 것으로 다수의 광파장을 갖는 광신호가 사용되는 분야에 다양하게 응용될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광신호 형성 방법의 절차를 보이는 플로우 챠트이다.

도 3을 참조하면, 광신호 형성 장치(300)에 포함된 광대역 광원(301)으로부터 광대역 광신호를 방출할 수 있다(S510). 그 후, 다채널 광파장 필터(302)에 의해, 광대역 광신호를 역다중화(demultiplexing)하여 각 채널의 중심파장과 일치하는 채널별 광신호(λ1, λ2, λ3,..., λN)를 생성할 수 있다(S520). 다채널 광파장 필터(302)에서 생성된 채널별로 특정 파장을 갖는 채널별 광신호는 광 변조기(303)로 입력되고, 광 변조기(303)는 입력된 채널별 광신호를 변조하여 채널별 디지털 신호를 형성할 수 있다(S530). 다중화용 AWG(304)는 채널별 디지털 신호를 다중화하여 출력 광신호를 형성하고(S540), 공통 포트(305)를 통해 전송할 수 있다.

상기 방법은 특정 실시예들을 통하여 설명되었지만, 상기 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.

101: 레이저 다이오드 102: AWG
103: 광대역 광원 104: 필터
105: 광섬유 106: C-BLS
201: VCSEL 202: 공통 포트
203: 광파워 분리기 204: 모니터 AWG
205: 모니터 포토 다이오드 206: 제어부
207: TEC 300: 광송신 장치
301: 광대역 광원 302: 다채널 광파장 필터
303: 광 변조기 304 다중화용 AWG
305: 공통 포트

Claims

WDM-PON(wavelength division multiplexing passive optical network)에서의 광신호 형성 방법으로서,
광대역 광원에서, 광대역 광신호를 방출하는 단계와,
다채널 광파장 필터(filter)로, 상기 광대역 광신호를 이용하여 각 채널의 중심파장과 일치하는 채널별 광신호를 생성하는 단계와,
광 변조기로, 상기 채널별 광신호를 변조하여 채널별 디지털 신호를 형성하는 단계와,
다중화용 AWG로, 상기 채널별 디지털 신호를 다중화하여 출력 광신호를 형성하는 단계를 포함하는, 광송신 방법.
제1항에 있어서,
상기 채널별 광신호의 선폭(linewidth)은,
1~9 MHz인 것을 특징으로 하는, 광신호 형성 방법.
WDM-PON(wavelength division multiplexing passive optical network) 광신호 형성 장치로서,
광대역 광신호를 방출하는 광대역 광원과,
상기 광대역 광신호를 이용하여 각 채널의 중심파장과 일치하는 채널별 광신호를 생성하는 다채널 광파장 필터(filter)와,
상기 채널별 광신호를 변조하여 채널별 디지털 신호를 형성하는 광 변조기와,
상기 채널별 디지털 신호를 다중화하여 출력 광신호를 형성하는 다중화용 AWG를 포함하는, 광신호 형성 장치.
제3항에 있어서,
상기 채널별 광신호의 선폭(linewidth)은,
1~9 MHz인 것을 특징으로 하는, 광신호 형성 장치.
제3항에 있어서,
상기 광대역 광원, 상기 다채널 광파장 필터, 상기 광 변조기 및 상기 다중화용 AWG 중 적어도 2개 이상의 소자를 PIC(photonics integrated chip)의 형태로 집적한 것을 특징으로 하는, 광신호 형성 장치.