KR20210017079A - 편광에 무관한 다채널 광수신 모듈 - Google Patents

편광에 무관한 다채널 광수신 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 편광에 무관한 다채널 광수신 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 빔 스플리터(Beam Splitter)의 편광 특성에 영향을 받지 않는 다채널 광수신 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 편광에 무관한 다채널 광수신 모듈은 입력빔에 대한 포트 입력 방식에 따라 모듈 내 기설정된 위치에 배치되어, 광파워 분할비에 따라 빔을 투과 또는 반사하는 빔 스플리터와, 빔 스플리터를 거쳐 진행된 빔을 전기 신호로 변환하는 포토 다이오드 및 전기 신호를 이용하여 광 센서의 파장 변화량을 측정하는 측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

편광에 무관한 다채널 광수신 모듈{POLARIZATION INDEPENDENT MULTI-CHANNEL OPTICAL RECEIVER MODULE}
본 발명은 편광에 무관한 다채널 광수신 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박막형 빔 스플리터(Beam Splitter)의 편광 특성에 영향을 받지 않는 다채널 광수신 모듈에 관한 것이다.
시설물 관리를 위한 통합 모니터링 시스템은 전력 설비, 교량, 건물 등 주요 시설물의 이상 상태를 원격으로 감지하기 위한 것으로, 각종 광 센서 및 전기 센서를 이용하여 수집한 데이터를 게이트웨이를 거쳐 관제실로 전달하여, 실시간으로 각종 설비의 상태를 분석하고 시각적으로 표시한다.
광 센서는 정확한 설비 관리를 위한 핵심 부품으로, 복수 개의 포토 다이오드를 하나의 패키지에 실장하기 위하여, 빔 스플리터를 이용한 광수신 모듈이 사용된다.
그런데, 이러한 광수신 모듈은 편광에 의해 빔의 출력이 달라지게 되어 안정성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 광 신호를 처리하는 복수 개의 포토 다이오드를 패키지에 실장함에 있어서, 빔 스플리터의 편광 특성에 영향을 받지 않고 출력 안정성을 향상시키는 것이 가능한 다채널 광수신 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 편광에 무관한 다채널 광수신 모듈은 입력빔에 대한 포트 입력 방식에 따라 모듈 내 기설정된 위치에 배치되어, 광파워 분할비에 따라 빔을 투과 또는 반사하는 빔 스플리터와, 빔 스플리터를 거쳐 진행된 빔을 전기 신호로 변환하는 포토 다이오드 및 전기 신호를 이용하여 광 센서의 파장 변화량을 측정하는 측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 복수의 박막형 빔 스플리터를 이용하여 간단한 구조로 P-편광 및 S-편광에 따른 광량의 차이를 보정함으로써, 편광 변화와 상관없이 안정된 출력을 내는 편광에 무관한 다채널 광수신 모듈을 구현할 수 있다.
본 발명에 의하면, 광신호를 전기 신호로 한번만 변환하여 신호 처리 가능한 복잡하지 않은 구조이므로, 광 정렬이 용이한 이점이 있고, 편광에 의존적이지 않아서 수신되는 데이터의 변화율이 작고 제작이 용이하여 공정 비용이 적게 드는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 빔 스플리터의 입사광 파장 및 입사광의 편광 방향에 따른 투과 및 반사 특성을 나타내는 도면이다.
도 2a는 빔 스플리터에서의 P-편광 및 S-편광에 따른 투과율 및 반사율을 도시한다.
도 2b는 종래 기술에 따른 단일 채널 광수신 모듈을 도시한다.
도 2c는 종래 기술에 따른 단일 채널 광수신 모듈의 파장 변화에 따른 출력값 및 신호 처리 데이터를 도시한다.
도 2d는 종래 기술에 따른 단일 채널 광수신 모듈의 신호 처리 데이터 변화량을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 평행 포트 광 입력 방식에 적용되는 광수신 모듈의 구조를 도시한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수직 포트 광 입력 방식에 적용되는 광수신 모듈의 구조를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 편광에 무관한 다채널 광수신 모듈을 이용한 신호처리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 평행 좌, 수직 하 포트에서 광이 입력되는 방식에 적용되는 다채널 광수신 모듈의 구조를 도시한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 평행 좌, 우 포트 입력 방식에 적용되는 다채널 광수신 모듈의 구조를 도시한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수직 상, 하 포트 입력 방식에 적용되는 다채널 광수신 모듈의 구조를 도시한다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 평행 좌측 2 포트 입력 방식에 적용되는 다채널 광수신 모듈의 구조를 도시한다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수직 대칭 상, 하 포트 입력 방식에 적용되는 다채널 광수신 모듈의 구조를 도시한다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수직 비대칭 상, 하 포트 입력 방식에 적용되는 다채널 광수신 모듈의 구조를 도시한다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 평행 좌, 수직 하 포트 입력 방식에 적용되는 다채널 광수신 모듈의 구조를 도시한다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 평행 좌, 우 포트 입력 방식에 적용되는 다채널 광수신 모듈의 구조를 도시한다.
도 14a는 도 6에 도시한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 평행 좌, 수직 하 포트 입력 방식으로 구현한 다채널 광수신 모듈을 도시한다.
도 14b는 도 14a에 도시한 다채널 광수신 모듈에서, 각각의 출력 포트가 입력 광신호의 파장 변화에 따라 포토 다이오드의 출력값을 전기 신호로 처리한 데이터를 도시한다.
도 14c는 도 14a에 도시한 다채널 광수신 모듈의 외부 편광 변화에 따른 출력 변화량을 도시한다.
도 15a는 도 8에 도시한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수직 상, 하 포트 입력 방식으로 구현한 다채널 광수신 모듈을 도시한다.
도 15b는 도 15a에 도시한 다채널 광수신 모듈에서, 각각의 출력 포트가 입력 광신호의 파장 변화에 따라 포토 다이오드의 출력값을 전기 신호로 처리한 데이터를 도시한다.
도 15c는 도 15a에 도시한 다채널 광수신 모듈의 외부 편광 변화에 따른 출력 변화량을 도시한다.
본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 목적, 구성 및 효과를 용이하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위는 청구항의 기재에 의해 정의된다.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가됨을 배제하지 않는다.
이하에서는, 당업자의 이해를 돕기 위하여 본 발명이 제안된 배경에 대하여 먼저 서술하고, 본 발명의 실시예에 대하여 서술하기로 한다.
시설물 관리를 위한 통합 모니터링 시스템은 전력 설비, 교량, 건물 등 주요 시설물의 이상 상태를 원격으로 감지하기 위한 것으로, 각종 광 센서 및 전기 센서를 이용하여 수집한 데이터를 게이트웨이를 거쳐 관제실로 전달하여, 실시간으로 각종 설비의 상태를 분석하고 시각적으로 표시한다.
광 센서는 정확한 설비 관리를 위한 핵심 부품으로서, 감지된 신호를 통해 센싱 데이터를 정확히 표시할 수 있어야 하며, 포토 다이오드(PD, Photo Diode)는 광 센서 적용 시, 광을 신호 처리하여 수광하기 위한 광부품이다.
일반적으로 광센싱 데이터의 신호 처리를 위해 포토 다이오드는 2개가 사용되며, 그 중 하나는 광 파워의 절대 광량을 측정하고, 다른 하나는 파장 의존적 필터(파장에 따라 투과 또는 반사되어 광 파워가 달라짐)를 통과한 광량을 측정한다.
측정된 각 광 파워량의 비, 즉 광이 전류로 변환된 비율에 따라 파장 변화량을 구할 수 있다.
이를 위해 사용된 두 개 또는 그 이상의 포토 다이오드를 하나의 패키지에 실장하기 위해, 빔 스플리터(광선의 일부는 반사하고, 다른 부분은 투과하는 반사경 또는 기타의 광학 장치)를 이용하여 광수신 모듈을 구성한다.
그런데, 다채널 광수신 모듈 구성 시 사용되는 빔 스플리터는 도 1의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이 파장 및 편광에 따라 투과율 및 반사율이 달라지는데, 이는 Thorlabs 회사(www.thorlabs.com)의 상용 제품 스펙을 인용하여 도시한 것이다.
도 2a는 투과율이 50%이고, 반사율이 50%인 제1 빔 스플리터(110)의 P-편광과 S-편광에 따른 투과 및 반사 특성을 도시한다.
하나의 고정 파장에 대해 투과율이 50%인 제1 빔 스플리터(110)에서 투과되어, 제2 포토 다이오드(220)에서 수광되는 광량은 S-편광 투과율(Ts)이 25%이고, P-편광 투과율(Tp)이 25% 이므로, 편광에 의한 차이는 없다.
그러나 실제 박막형 빔 스플리터는 S-편광 투과율과 P-편광 투과율이 상이하다.
상용 제품의 예를 들면, 투과율이 49%인 빔 스플리터의 S-편광 투과율이 22%이고, P-편광 투과율이 27% 라고 하면, 편광에 따른 차이는 5%가 나게 된다.
투과율이 50%인 빔 스플리터의 S-편광 투과율이 24%이고, P-편광 투과율이 26% 라고 하면, 편광에 따른 차이는 2%가 나게 된다.
이렇듯 광 센서를 이용한 신호 처리를 위해서는 최소한 2개의 포토 다이오드, 즉 광수신부 2채널이 필요한데, 제1 포토다이오드(센싱부)와 절대 광량을 측정하는 제2 포토 다이오드(레퍼런스부), 빔 스플리터를 사용하여 구성된다.
이러한 광수신 모듈은 편광에 의존적인 광원에 대해서는 빔의 출력이 달라지게 되어 안정성이 저하되는 문제점이 있다.
도 2b는 전술한 도 2a에 도시한 구조와 같이, 단일 빔 스플리터를 사용하는 종래 방식에 따라 구현한 1채널 광수신 모듈을 도시한다.
도 2c는 도 2b에 도시한 1채널 광수신 모듈에서, 입력 광신호의 파장 변화에 따라 각각의 출력 포트에서 포토 다이오드의 출력값을 전기 신호로 처리한 데이터를 도시한다.
PD1은 제1 포토다이오드의 출력값이고, PD2는 제2 포토 다이오드의 출력값이다.
전기 신호로 변환된 제1 포토 다이오드의 출력값(PD1)을 제2 포토 다이오드의 출력값(PD2)으로 나누어(PD1/PD2), 파장 변화에 따른 출력값을 구한다.
이 때, 온도, 스트레인 등 외부 물리량 변화에 따른 광 센서의 파장 변화량을 신호 처리 출력 데이터(PD1/PD2)로 측정하면, 외부 물리량에 대한 측정이 가능하다.
도 2d는 도 2b에 도시한 1채널 광수신 모듈의 신호 처리 데이터 변화량을 도시한다.
도 2d는 외부 편광 변화에 따른 일정 시간 동안의 신호 처리 데이터 (PD1/PD2)의 변화량을 도시하는데, 외부 편광 변화에 따라 ±4.7%의 변화량을 보여준다.
전술한 바와 같이, 종래 기술에 따른 광수신 모듈은 편광에 의존적인 광원에 대해서는 빔의 출력이 달라지므로 안정성이 저하된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 광학 커플러, 국부 발진기(Local Oscillato) 등과 같은 다수의 광소자를 사용하여 편광 특성에 영향을 받지 않는 광수신기가 제안되었으나, 이는 광신호를 전기 신호로 변환한 후 편광 보정 절차를 거쳐 다시 광신호로 변환하는 방식을 취함으로써, 구현 복잡도가 크고 편광 형태에 따라 다채널 광수신기 출력 안정성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 단순한 구조로 편광의 영향을 받지 않고 출력 안정성을 향상시키는 것이 가능한 다채널 광수신 모듈을 제공한다.
본 발명에 따르면, 전력 설비, 교량, 건물 등 주요 시설물의 이상 감지 상태를 모니터링 하기 위해 온도, 스트레인, 진동 등 외부 물리량을 다수의 광 센서를 이용하여 측정함에 있어서, 수광된 광신호를 처리하는 다수의 포토 다이오드를 하나의 패키지에 실장하기 위해 사용되는 빔 스플리터의 편광 특성에 영향을 받지 않는 다채널 광수신 모듈을 제공한다.
편광에 따라 빔 스플리터에서 투과 및 반사되는 광량이 달라지는 구조에서, 편광 특성을 가지는 광원, 예를 들면 분포 귀환형 레이저 다이오드(DFB-LD, Distributed Feedback Laser Diode), 반사형 반도체 광 증폭기(R-SOA, Reflective Semiconductor Optical Amplifier)를 광원으로 사용하는 경우, 외부 편광상태 변화에 따른 신호 처리 데이터의 안정화를 위한 보정이 필요하다.
이를 위해서 다수 개의 박막형 빔 스플리터를 이용하여 Quad-RX 구조의 광수신 모듈을 사용함으로써 P-편광 및 S-편광에 따른 광량 차이의 보정이 가능하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 평행 포트 광 입력 방식에 적용되는 광수신 모듈의 구조를 도시하며, 3개의 빔 스플리터(110, 120, 130)가 적용되어 P-편광 및 S-편광을 고려한 광수신 모듈의 구조를 도시한다.
입력빔은 P-편광 Ip와 S-편광 Is 상태로 제1 빔 스플리터(110)로 입사된다.
투과율 및 반사율에 따라, 제1 내지 제3 빔 스플리터(110, 120, 130)에 의해서 빔이 두 개로 나누어 진행되며, 투과되는 빔의 출력 세기는 P-편광 투과율 Tp 및 S-편광 투과율 Ts에 따라 달라지고, 반사되는 빔의 출력 세기는 P-편광 반사율 Rp 및 S-편광 반사율Rs 에 따라 달라진다.
3개의 빔 스플리터(110, 120, 130)로 진행하는 동안 각각 빔 스플리터의 P-편광 투과율 및 반사율, S-편광 투과율 및 반사율에 따라 빔의 세기가 달라진다.
제1 포토 다이오드(210), 제2 포토 다이오드(220), 제3 포토 다이오드(230), 제4 포토 다이오드(240)에서의 빔의 세기는 아래 [수학식 1]과 같다.
[수학식 1]
제1 포토 다이오드에서의 빔의 세기 = (Is×Rs×Ts) + (Ip×Rp×Tp)
제2 포토 다이오드에서의 빔의 세기 = (Is×Ts×Rs) + (Ip×Tp×Rp)
제3 포토 다이오드에서의 빔의 세기 = (Is×Rs×Rs) + (Ip×Rp×Rp)
제4 포토 다이오드에서의 빔의 세기 = (Is×Ts×Ts) + (Ip×Tp×Tp)
P-편광의 투과율 및 반사율, S-편광의 투과율 및 반사율과 무관하게, 제1 포토 다이오드(210)에서의 빔의 세기, 즉 광량은 제2 포토 다이오드(220)에서의 광량과 항상 같다.
즉, 3개의 빔 스플리터(110, 120, 130)를 사용하여 4개의 출력 포트에 수광 소자인 포토 다이오드(210, 220, 230, 240)를 이용한 다채널 광수신 모듈을 구성하고, 평행 포트에서 광이 입력되는 경우 제1 포토 다이오드(210) 및 제2 포토 다이오드(220)를 이용함으로써, 편광 변화와 무관하게 출력이 안정화된 광수신 모듈을 구현하는 것이 가능하다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수직 포트 광 입력 방식에 적용되는 광수신 모듈의 구조를 도시하는 것으로, 3개의 빔 스플리터(110, 120, 130)이 적용되어 P-편광 및 S-편광을 고려한 광수신 모듈 구조를 도시한다.
입력빔은 P-편광 Ip와 S-편광 Is 상태로 제1 빔 스플리터(110)로 입사된다.
투과율 및 반사율에 따라, 제1 내지 제3 빔 스플리터(110, 120, 130)에 의해서 빔이 두 개로 나누어 진행되고, 투과되는 빔의 출력 세기는 P-편광 투과율 Tp 및 S-편광 투과율 Ts의 투과율에 따라 달라지고, 반사되는 빔의 출력 세기는 P-편광 반사율 Rp및 S-편광 반사율 Rs 에 따라 달라진다.
3개의 빔 스플리터(110, 120, 130)로 진행하는 동안 각각 빔 스플리터의 P-편광 투과율 및 반사율, S-편광 투과율 및 반사율에 따라 빔의 세기가 달라진다.
제1 포토 다이오드(210), 제2 포토 다이오드(220), 제3 포토 다이오드(230), 제4 포토 다이오드(240)에서의 빔의 세기는 아래 [수학식 2]와 같다.
[수학식 2]
제1 포토 다이오드에서의 빔의 세기 = (Is×Ts×Ts) + (Ip×Tp×Tp)
제2 포토 다이오드에서의 빔의 세기 = (Is×Rs×Rs) + (Ip×Rp×Rp)
제3 포토 다이오드에서의 빔의 세기 = (Is×Ts×Rs) + (Ip×Tp×Rp)
제4 포토 다이오드에서의 빔의 세기 = (Is×Rs×Ts) + (Ip×Rp×Tp)
P-편광의 투과율 및 반사율, S-편광의 투과율 및 반사율과 무관하게, 제3 포토 다이오드(230)에서의 빔의 세기, 즉 광량은 제4 포토 다이오드(240)에서의 광량과 항상 같다.
즉, 3개의 빔 스플리터(110, 120, 130)를 사용하여 4개의 출력 포트에 수광 소자인 포토 다이오드(210, 220, 230, 240)를 이용한 다채널 광수신 모듈을 구성하고, 수직 포트에서 광이 입력되는 경우 제3 포토 다이오드(230) 및 제4 포토 다이오드(240)를 이용함으로써, 편광 변화와 무관하게 출력이 안정화된 광수신 모듈을 구현하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 다채널 광수신 모듈은 입력빔에 대한 포트 입력 방식에 따라 모듈 내 기설정된 위치에 배치되어, 광파워 분할비에 따라 빔을 투과 또는 반사하는 빔 스플리터와, 빔 스플리터를 거쳐 진행된 빔을 전기 신호로 변환하는 포토 다이오드 및 전기 신호를 이용하여 외부 물리량의 변화에 따른 광 센서의 파장 변화량을 측정하는 측정부를 포함한다.
도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명은 다수의 포토 다이오드와 빔 스플리터를 사용하여 하나의 패키지로 구현이 가능한 편광 특성에 무관한 다채널 광수신 모듈에 관한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 편광에 무관한 다채널 광수신 모듈을 이용한 신호처리 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 실시예에 따른 편광에 무관한 다채널 광수신 모듈을 이용한 신호처리 방법은 입력빔에 대한 포트 입력 방식에 따라, 편광에 무관하도록 모듈 내 기설정된 위치에 빔 스플리터 및 포토 다이오드를 배치하는 단계(S510)와, 빔 스플리터의 광파워 분할비에 따라 진행된 빔이 포토 다이오드에 의해 변환된 전기 신호를 수신하는 단계(S520) 및 전기 신호를 이용하여 광 센서의 파장 변화량을 측정하는 단계(S530)를 포함한다.
S510 단계는 포트 입력 방식 및 빔 스플리터의 광파워 분할비를 고려하여, 편광에 무관한 출력값을 획득할 수 있도록 빔 스플리터와 포토 다이오드를 배치한다.
본 발명의 실시예에 따르면 복수의 포토 다이오드는 빔 스플리터의 진행 방향을 고려하여 출력 포트에 각 배치되고, 바람직하게는 총 4개의 포토 다이오드가 2개씩 2개의 쌍으로 페어링되고, 페어링된 각 쌍에 포함되는 2개의 포토 다이오드의 출력값을 이용하여 광 센서의 파장 변화량을 측정한다.
S520 단계는 제1 내지 제4 출력 포트에 배치된 포토 다이오드가 빔 스플리터를 거쳐 진행된 빔을 수신하고, 각 출력 포트 별로 전기 신호로 변환하는 과정을 포함한다.
S530 단계의 신호 처리는 전술한 바와 같이 페어링된 각 쌍에 대해, 제1 출력 포트의 출력 전기 신호값을 제2 출력 포트의 출력 전기 신호값으로 나누고, 제3 출력 포트의 출력 전기 신호값을 제4 출력 포트의 출력 전기 신호값으로 나눈다.
이러한 연산으로부터 광센서의 파장 변화량을 측정하고, 파장 변화량을 통한 온도 등 측정 물리량으로 변환한다.
이하에서는 도 6 내지 도 13을 참조하여 입력 빔에 대한 포트 입력, 빔 스플리터 및 포토 다이오드의 배치, 빔 스플리터에 의한 빔의 진행, 광 센서의 파장 변화량 측정에 대해 상세히 서술하기로 한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 평행 좌, 수직 하 포트에서 광이 입력되는 방식에 적용되는 다채널 광수신 모듈의 구조를 도시하며, 이는 편광 특성을 가지는 광원을 이용하는 경우, 전술한 도 3과 같이 평행 포트에서 광이 입력되고, 동시에 도 4와 같이 수직 포트에서 광이 입력되는 2 포트 입력 방식에 따른 것이다.
패키지(P)에 입력되는 2개의 광섬유(제1 광섬유 11, 제2 광섬유 12) 중, 채널 1(Ch.1)에서 광신호 λ1이 입력되면, 빔의 투과방향으로 특정한 파장 대역만 통과되는 특성을 가지는 제1 대역투과 필터(310)를 통과한 후 제1 빔 스플리터(110)에 의해 투과율 50%, 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제1빔 스플리터(110)에 의해 투과되어 위쪽으로 진행되는 빔은 제2 빔 스플리터(120)에 의해, 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어지고, 제2 빔 스플리터(120)에서 경로가 90도 변환된 빔인 채널 1의 광신호 λ1은 제2 포토 다이오드(PD2, 220)로 출력된다.
제1 광섬유(11)로 입력된 채널 1의 광신호 λ1이 제1 대역투과 필터(310)를 통과하여 제1 빔 스플리터(110)에 의해 경로가 90도로 변환되면, 오른쪽으로 진행하는 빔은 제3 빔 스플리터(130)에 의해 투과율 50% 및 반사 율50%(경로 90도로 변환)에 따라 나누어진다.
빔의 투과 방향으로 파장에 따라 기울기를 가지면서 투과율이 다른 특성을 가지는 제1 선형투과 필터(410)를 통해, 채널 1의 광신호 λ1이 제1 포토 다이오드(PD1, 210)로 출력된다.
제1 및 제2 포토 다이오드(210, 220)에 각각 입력된 빔은 전기 신호로 변환된다.
채널 1의 신호 처리는 전기 신호로 변환된 제1 포토 다이오드(210)의 출력값을 제2 포토 포토다이오드(220)의 출력값으로 나누어, 온도, 스트레인 등 외부 물리량 변화에 따른 광 센서의 파장 변화량을 신호 처리 출력값으로 변환함에 따라 측정한다.
제2 광섬유(12)로부터 채널 2(Ch.2)인 광신호 λ2가 입력되면, 제2 대역투과 필터(320)를 통과한 후, 제1 빔 스플리터(110)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도로 변환)에 따라 나누어진다.
위쪽으로 진행되는 빔은 제2 빔 스플리터(120)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도로 변환)에 따라 나누어진다.
제2 빔 스플리터(120)에 의해 위쪽으로 투과된 빔인 채널 2의 광신호 λ2는 제2 선형투과 필터(420)를 통해 제3 포토다이오드(230)로 출력된다.
제2 광섬유(12)로 입력된 채널 2의 광신호 λ2가 제2 대역투과 필터(320)를 통과한 후, 제1 빔 스플리터(110)에 의해 통과되면, 이는 제3 빔 스플리터(130)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제3 빔 스플리터(130)를 통해 경로가 90도 변환되어 위쪽으로 진행된 빔인 채널 2의 광신호 λ2는 제4 포토 다이오드(240)로 출력된다.
제3 포토다이오드 및 제4 포토 다이오드(230 및 240)에 각각 입력된 빔은 전기 신호로 변환된다.
채널 2의 신호 처리는 전기 신호로 변환된 제3 포토 다이오드(230)의 출력값을 제4 포토 다이오드(240)의 출력값으로 나누어, 온도, 스트레인 등 외부 물리량 변화에 따른 광 센서의 파장 변화량을 신호 처리 출력값으로 변환하여 측정한다.
패키지(P)에 제1 및 제2 광섬유(11, 12)를 결합하기 위해 렌즈가 추가될 수 있고, 제1 및 제2 광섬유(11, 12)에는 콜리메이션 기능이나 PLC(Planar Lightwave Circuit)와 같은 광도파로 소자가 포함될 수 있다.
제1 내지 제3 빔 스플리터(110, 120, 130)의 투과율 및 반사율의 광파워 분할비는 전술한 50%:50% 외에도, 40%:60%, 30%:70% 등 다양하게 조절이 가능하다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 평행 좌, 우 포트 입력 방식에 적용되는 다채널 광수신 모듈의 구조를 도시한다.
패키지(P)에 입력되는 제1 및 제2 광섬유(11, 12) 중 채널 1에서 광신호 λ1 이 입력되어, 빔의 투과 방향으로 특정한 파장 대역만 통과되는 특성을 가지는 제1 대역투과 필터(310)를 통과한 후, 제1 빔 스플리터(110)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
아래쪽으로 진행되어 제1 선형투과 필터(410)를 통과한 빔은 제2 빔 스플리터(120)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제2 빔 스플리터(120)에서 통과된 빔인 채널 1의 광신호 λ1은 제1 포토 다이오드(210)로 출력된다.
제1 광섬유(11)로 입력된 채널 1의 광신호 λ1이 제1 대역투과 필터(310)를 통과하고, 제1 빔 스플리터(110)를 통과하여 왼쪽으로 진행하는 빔은 제3 빔 스플리터(130)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
아래쪽으로 경로가 변환된 채널 1의 광신호 λ1은 제2 포토 다이오드(220)로 출력된다.
제1 및 제2 포토 다이오드(210, 220)로 입력된 빔은 전기 신호로 변환된다.
채널 1의 신호 처리는 전기 신호로 변환된 제1 포토 다이오드(210)의 출력값을 제2 포토 다이오드(220)의 출력값으로 나누어, 온도, 스트레인 등 외부 물리량 변화에 따른 광 센서의 파장 변화량을 신호 처리 출력값으로 변환하여 측정한다.
제2 광섬유(12)로부터 채널 2의 광신호 λ2가 입력되고, 제2 대역투과 필터(320)를 통과한 후, 제3 빔 스플리터(130)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제3 빔 스플리터(130)에 의해 위쪽으로 진행되는 빔은 제2 선형투과 필터(420)를 통해 제4 빔 스플리터(140)로 입력되고, 이는 제4 빔 스플리터(140)의 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도로 변환)에 따라 나누어진다.
제4 빔 스플리터(140)를 통과하여 위쪽으로 진행되는 빔인 채널 2의 광신호 l2는 제3 포토 다이오드(230)로 출력된다.
제2 광섬유(12)로 입력된 채널 2의 광신호 λ2는 제2 대역투과 필터(320)를 통과한 후, 제3 빔 스플리터(130)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제3 빔 스플리터(130)를 통과된 빔은 제1 빔 스플리터(110)로 입력되고, 제1 빔 스플리터(110)의 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도로 변환)에 따라 나누어진다.
제1 빔 스플리터(110)에 의해 경로가 90도 변환되어 위쪽으로는 진행된 빔인 채널 2의 광신호 λ2는 제4 포토 다이오드(240)로 출력된다.
제3 및 제4 포토 다이오드(230, 240)로 입력된 빔은 전기 신호로 변환된다.
채널 2의 신호 처리는 전기 신호로 변환된 제3 포토 다이오드(230)의 출력값을 제4 포토 다이오드(240)의 출력값으로 나누어, 온도, 스트레인 등 외부 물리량 변화에 따른 광 센서의 파장 변화량을 신호 처리 출력값으로 변환하여 측정한다.
채널 1의 광신호 λ1이 통과하는 제1 선형투과 필터(410)는 제1 포토 다이오드(210)의 앞단에 배치될 수 있고, 채널 2의 광신호 λ2 가 통과하는 제2 선형투과 필터(420)는 제3 포토 다이오드(230)의 앞단에 배치될 수 있다.
패키지(P)에 제1 및 제2 광섬유(11, 12)를 결합하기 위해 렌즈를 추가할 수 있으며, 제1 및 제2 광섬유(11, 12)에는 콜리메이션 기능이나 PLC와 같은 광도파로 소자가 포함될 수 있다.
제1 내지 제4 빔 스플리터(110 내지 140)의 투과율 및 반사율의 광파워 분할비는 전술한 50%:50% 외에도, 40%:60%, 30%:70% 등 다양하게 조절이 가능하다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수직 상, 하 포트 입력 방식에 적용되는 다채널 광수신 모듈의 구조를 도시한다.
패키지에 입력되는 제1 및 제2 광섬유(11, 12) 중 채널 1에서 광신호 λ1이 입력되면, 빔의 투과방향으로 특정한 파장 대역만 통과되는 특성을 가지는 제1 대역투과 필터(310)를 통과한 후 제1 빔 스플리터(110)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제1 빔 스플리터(110)를 투과하여 아래쪽으로 진행된 빔은 제1 선형투과 필터(410)를 통과하여, 제2 빔 스플리터(120)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제2 빔 스플리터(120)에 의해 경로가 90도 변환된 빔인 채널 1의 광신호 λ1은 제1 포토 다이오드(210)로 출력된다.
제1 광섬유(11)로 입력된 채널 1의 광신호 λ1이 제1 대역투과 필터(310)를 통과하고 제1 빔 스플리터(110)에 의해 경로가 90도 변환되어 왼쪽으로 진행하면, 제3 빔 스플리터(130)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도로 변환)에 따라 나누어진다.
제3 빔 스플리터(130)를 통과한 빔인 채널 1의 광신호 λ1은 제2 포토 다이오드(220)로 출력된다.
제1 및 제2 포토 다이오드(210, 220)로 입력된 빔은 전기 신호로 변환된다.
채널 1의 신호 처리는 전기 신호로 변환된 제1 포토 다이오드(210)의 출력값을 제2 포토 다이오드(220)의 출력값으로 나누어, 온도, 스트레인 등 외부 물리량 변화에 따른 광 센서의 파장 변화량을 신호 처리 출력값으로 변환하여 측정한다.
제2 광섬유(12) 로부터 채널 2인 광신호 λ2가 입력되면, 제2 대역투과 필터(320)를 통과한 후 제3 빔 스플리터(130)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도로 변환)에 따라 나누어진다.
제3 빔 스플리터(130)를 통과하여 위쪽으로 진행되는 빔은 제2 선형투과 필터(420)를 통해 제4 빔 스플리터(140)로 입력된다.
제4 빔 스플리터(140)로 입력된 빔은 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도로 변환)에 따라 나누어지고, 경로가 90도 변환된 빔인 채널 2의 광신호 λ2는 제4 포토 다이오드(240)로 출력된다.
제2 광섬유(12)로 입력된 채널 2의 광신호 λ2가 제2 대역투과 필터(320)를 통과한 후, 제3 빔 스플리터(130)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어지고, 경로가 90도로 변환되면 제1 빔 스플리터(110)로 입력된다.
제1 빔 스플리터(110)로 입력된 빔은 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도로 변환)에 따라 나누어지고, 제1 빔 스플리터(110)를 통과하여 오른쪽으로 진행된 빔인 채널 2의 광신호 λ2는 제3 포토 다이오드(230)로 출력된다.
제3 및 제 4 포토 다이오드(230, 240)로 입력된 빔은 전기 신호로 변환된다.
채널 2의 신호 처리는 전기 신호로 변환된 제4 포토 다이오드(240)의 출력값을 제3 포토 다이오드(230)의 출력값으로 나누어 온도, 스트레인 등 외부 물리량 변화에 따른 광 센서의 파장 변화량을 신호 처리 출력값으로 변환하여 측정한다.
채널 1의 광신호 l1이 통과하는 제1 선형투과 필터(410)는 제1 포토 다이오드(210)의 앞단에 배치될 수 있고, 채널 2의 광신호 λ2 가 통과하는 제2 선형투과 필터(420)는 제4 포토 다이오드(240)의 앞단에 배치될 수 있다.
패키지에 제1 및 제2 광섬유(11, 12)를 결합하기 위해 렌즈가 추가될 수 있고, 제1 및 제2 광섬유(11, 12)에는 콜리메이션 기능이나 PLC와 같은 광도파로 소자가 포함될 수도 있다.
제1 내지 제4 빔 스플리터(110 내지 140)의 투과율 및 반사율의 광파워 분할비는 전술한 50%:50% 외에도, 40%:60%, 30%:70% 등 다양하게 조절이 가능하다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 평행 좌측 2 포트 입력 방식에 적용되는 다채널 광수신 모듈의 구조를 도시한다.
패키지에 입력되는 제1 및 제2 광섬유(11, 12) 중, 채널 1에서 광신호 l1이 입력되면, 빔의 투과방향으로 특정한 파장 대역만 통과되는 특성을 가지는 제1 대역투과 필터(310)를 통과한 후 제1 빔 스플리터(110)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제1 빔 스플리터(110)에 의해 경로가 변환되어 위쪽으로 진행된 빔은 제1 선형투과 필터(410)에서 반사되어, 다시 제1 빔 스플리터(110)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제1 빔 스플리터(110)에서 아래쪽으로 통과되는 빔인 채널 1의 광신호 λ1은 제1 포토 다이오드(210)로 출력된다.
제1 광섬유(11)로 입력된 채널 1의 광신호 λ1은 제1 대역투과 필터(310)를 통과하여 제1 빔 스플리터(110)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도로 변환)에 따라 나누어지고, 제1 빔 스플리터(110)를 통과하여 오른쪽으로 진행하는 빔은 제2 빔 스플리터(120)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도로 변환)에 따라 나누어진다.
제2 빔 스플리터(120)에 의해 아래쪽으로 경로가 90도 변환 빔인 채널 1의 광신호 λ1은 제2 포토 다이오드(220)로 출력된다.
제1 및 제2 포토 다이오드(210, 220)로 입력된 빔은 전기 신호로 변환된다.
채널 1의 신호 처리는 전기 신호로 변환된 제1 포토 다이오드(210)의 출력값을 제2 포토 다이오드(220)의 출력값으로 나누어, 온도, 스트레인 등 외부 물리량 변화에 따른 광 센서의 파장 변화량을 신호 처리 출력값으로 변환하여 측정한다.
제2 광섬유(12)로부터 채널 2인 광신호 λ2가 입력되면, 제2 대역투과 필터(320)를 통과한 후 제3 빔 스플리터(130)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제3 빔 스플리터(130)에 의해 아래쪽으로 진행된 빔은 제2 선형투과 필터(420)에서 반사되어, 다시 제3 빔 스플리터(130)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제3 빔 스플리터(130)에서 위쪽으로 통과되는 빔인 채널 2의 광신호 λ2는 제3 포토 다이오드(230)로 출력된다.
제2 광섬유(12)로 입력된 채널 2의 광신호 λ2는 제2 대역투과 필터(320)를 통과하여 제3 빔 스플리터(130)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제3 빔 스플리터(130)를 통과하여 오른쪽으로 진행하는 빔은 제4 빔 스플리터(140)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제4 빔 스플리터(140)에 의해 위쪽으로 경로가 90도 변환된 빔인 채널 2의 광신호 λ2는 제4 포토 다이오드(240)로 출력된다.
제3 및 제 4포토 다이오드(230, 240)로 입력된 빔은 전기 신호로 변환된다.
채널 2의 신호 처리는 전기 신호로 변환된 제3 포토 다이오드(230)의 출력값을 제4 포토 다이오드(240) 출력값으로 나누어, 온도, 스트레인 등 외부 물리량 변화에 따른 광 센서의 파장 변화량을 신호 처리 출력값으로 변환하여 측정한다.
패키지에 제1 및 제2 광섬유(11, 12)를 결합하기 위해 렌즈가 추가될 수 있고, 제1 및 제2 광섬유(11, 12)에는 콜리메이션 기능이나 PLC와 같은 광도파로 소자가 포함될 수도 있다.
제1 내지 제4 빔 스플리터(110 내지 140)의 투과율 및 반사율의 광파워 분할비는 전술한 50%:50% 외에도, 40%:60%, 30%:70% 등 다양하게 조절이 가능하다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수직 대칭 상, 하 포트 입력 방식에 적용되는 다채널 광수신 모듈의 구조를 도시한다.
패키지에 입력되는 제1 및 제2 광섬유(11, 12) 중 채널 1에서 광신호 λ1이 입력되면, 빔의 투과방향으로 특정한 파장 대역만 통과되는 특성을 가지는 제1 대역투과 필터(310)를 통과한 후 제1 빔 스플리터(110)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제1 빔 스플리터(110)에 의해 위쪽으로 진행된 빔은 제1 선형투과 필터(410)에서 반사되어, 다시 제1 빔 스플리터(110)에 의해 투과 50%와 반사 50%(경로 90도 변환)로 나누어진다.
제1 빔 스플리터(110)에서 경로가 90도로 변환된 빔은 왼쪽으로 진행되어 채널 1의 광신호 λ1이 제1 포토 다이오드(210)로 출력된다.
제1 광섬유(11)로 입력된 채널 1의 광신호 λ1은 제1 대역투과 필터(310)를 통과하여 제1 빔 스플리터(110)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도로 변환)에 따라 나누어진다.
제1 빔 스플리터(110)에 의해 오른쪽으로 진행하는 빔은 제2 빔 스플리터(120)에 의해 투과 50%와 반사 50%(경로 90도로 변환)로 나누어지고, 제2 빔 스플리터(120)를 통과한 빔은 오른쪽으로 진행되어 채널 1의 광신호 λ1이 제2 포토 다이오드(220)로 출력된다.
제1 및 제2 포토 다이오드(210, 220)로 입력된 빔은 전기 신호로 변환된다.
채널 1의 신호 처리는 전기 신호로 변환된 제1 포토 다이오드(210)의 출력값을 제2 포토 다이오드(220)의 출력값으로 나누어, 온도, 스트레인 등 외부 물리량 변화에 따른 광 센서의 파장 변화량을 신호 처리 출력값으로 변환하여 측정한다.
제2 광섬유(12)로부터 채널 2의 광신호 λ2가 입력되면, 제2 대역투과 필터(320)를 통과한 후 제3 빔 스플리터(130)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제3 빔 스플리터(130)를 통과하여 아래쪽으로 진행된 빔은 제2 선형투과 필터(420)에서 반사되어, 다시 제3 빔 스플리터(130)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제3 빔 스플리터(130)에서 경로가 90도 변환되어 왼쪽으로 진행된 빔인 채널 2의 광신호 λ2는 제3 포토 다이오드(230)로 출력된다.
제2 광섬유(12)로 입력된 채널 2의 광신호 λ2는 제2 대역투과 필터(320)를 통과하여 제3 빔 스플리터(130)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도로 변환)에 따라 나누어진다.
제3 빔 스플리터(130)에 의해 오른쪽으로 진행하는 빔은 제4 빔 스플리터(140)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제4 빔 스플리터(140)를 통과한 빔은 오른쪽으로 진행되고, 채널 2의 광신호 l2는 제4 포토 다이오드(240)로 출력된다.
제3 및 제 4 포토 다이오드(230, 240)로 입력된 빔은 전기 신호로 변환된다.
채널 2의 신호 처리는 전기 신호로 변환된 제3 포토 다이오드(230)의 출력값을 제4 포토 다이오드(240) 출력값으로 나누어, 온도, 스트레인 등 외부 물리량 변화에 따른 광 센서의 파장 변화량을 신호 처리 출력값으로 변환하여 측정한다.
패키지에 제1 및 제2 광섬유(11, 12)를 결합하기 위해 렌즈가 추가될 수 있고, 제1 및 제2 광섬유(11, 12)에는 콜리메이션 기능이나 PLC와 같은 광도파로 소자가 포함될 수도 있다.
제1 내지 제4 빔 스플리터(110 내지 140)의 투과율 및 반사율의 광파워 분할비는 전술한 50%:50% 외에도, 40%:60%, 30%:70% 등 다양하게 조절이 가능하다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수직 비대칭 상, 하 포트 입력 방식에 적용되는 다채널 광수신 모듈의 구조를 도시한다.
패키지에 입력되는 제1 및 제2 광섬유(11, 12) 중, 채널 1에서 광신호 λ1이 입력되면, 빔의 투과방향으로 특정한 파장 대역만 통과되는 특성을 가지는 제1 대역투과 필터(310)를 통과한 후, 제1 빔 스플리터(110)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제1 빔 스플리터(110)에 의해 위쪽으로 진행된 빔은 제1 선형투과 필터(410)에서 반사되어, 다시 제1 빔 스플리터(110)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제1 빔 스플리터(110)에서 경로가 90도 변환된 빔은 왼쪽으로 진행되어 채널 1의 광신호 λ1이 제1 포토 다이오드(310)로 출력된다.
제1 광섬유(11)로 입력된 채널 1의 광신호 λ1은 제1 대역투과 필터(310)를 통과하여 제1 빔 스플리터(110)에 의해 투과 50%와 반사 50%(경로 90도로 변환)로 나누어진다.
제1 빔 스플리터(110)에 의해 오른쪽으로 진행하는 빔은 제2 빔 스플리터(120)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도로 변환)에 따라 나누어진다.
제2 빔 스플리터(120)를 통과한 빔은 오른쪽으로 진행되어, 채널 1의 광신호 λ1이 제2 포토 다이오드(220)로 출력된다.
제1 및 제2 포토 다이오드(210, 220)로 입력된 빔은 전기 신호로 변환된다.
채널 1의 신호 처리는 전기 신호로 변환된 제1 포토 다이오드(210)의 출력값을 제2 포토 다이오드(220)의 출력값으로 나누어, 온도, 스트레인 등 외부 물리량 변화에 따른 광 센서의 파장 변화량을 신호 처리 출력값으로 변환하여 측정한다.
제2 광섬유(12)로부터 채널 2인 광신호 λ2가 입력되면, 제2 대역투과 필터(320)를 통과한 후 제3 빔 스플리터(130)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제3 빔 스플리터(130)에 의해 아래쪽으로 진행된 빔은 제2 선형투과 필터(420)에서 반사되어, 다시 제3 빔 스플리터(130)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제3 빔 스플리터(130)에서 경로가 90도로 변환되어 오른쪽으로 진행된 빔인 채널 2의 광신호 λ2는 제3 포토 다이오드(230)로 출력된다.
제2 광섬유(12)로 입력된 채널 2의 광신호 λ2는 제2 대역투과 필터(320)를 통과하여 제3 빔 스플리터(130)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도로 변환)에 따라 나누어진다.
제3 빔 스플리터(130)에 의해 왼쪽으로 진행하는 빔은 제4 빔 스플리터(140)에 의해 투과 50%와 반사 50%(경로 90도로 변환)로 나누어진다.
제 4 빔 스플리터(140)를 통과한 빔은 왼쪽으로 진행되고, 채널 2의 광신호 l2는 제4 포토 다이오드(240)로 출력된다.
제3 및 제4 포토 다이오드(230, 240)로 입력된 빔은 전기 신호로 변환된다.
채널 2의 신호 처리는 전기 신호로 변환된 제3 포토 다이오드(230)의 출력값을 제4 포토 다이오드(240) 출력값으로 나누어, 온도, 스트레인 등 외부 물리량 변화에 따른 광 센서의 파장 변화량을 신호 처리 출력값으로 변환하여 측정한다.
패키지에 제1 및 제2 광섬유(11, 12)를 결합하기 위해 렌즈가 추가될 수 있고, 제1 및 제2 광섬유(11, 12)에는 콜리메이션 기능이나 PLC와 같은 광도파로 소자가 포함될 수도 있다.
제1 내지 제4 빔 스플리터(110 내지 140)의 투과율 및 반사율의 광파워 분할비는 전술한 50%:50% 외에도, 40%:60%, 30%:70% 등 다양하게 조절이 가능하다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 평행 좌, 수직 하 포트 입력 방식에 적용되는 다채널 광수신 모듈의 구조를 도시한다.
패키지에 입력되는 제1 및 제2 광섬유(11, 12) 중, 채널 1에서 광신호 λ1이 입력되면, 제1 빔 스플리터(110)에 의해 투과 50%와 반사 50%(경로 90도 변환)로 나누어지고, 경로가 90도 변환되어 아래쪽으로 진행된 빔은 제1 선형투과필터(410)에서 반사되어, 다시 제1 빔 스플리터(110)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제1 빔 스플리터(110)에서 위쪽으로 통과된 빔인 채널 1의 광신호 λ1은 제1 포토 다이오드(210)로 출력된다.
제1 광섬유(11)로 입력된 채널 1의 광신호 λ1은 제1 빔 스플리터(110)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제1 빔 스플리터(110)에 의해 오른쪽으로 진행하는 빔은 제2 빔 스플리터(120)에 의해 투과율 50% 및 반사율50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어지고, 경로 90도 변환되어 위쪽으로 진행되어 제1 대역투과 필터(310)를 통과한 채널 1의 광신호 λ1이 제2 포토 다이오드(220)로 출력된다.
제1 및 제2 포토 다이오드(210, 220)로 입력된 빔은 전기 신호로 변환된다.
채널 1의 신호 처리는 전기 신호로 변환된 제1 포토 다이오드(210)의 출력값을 제2 포토 다이오드(220)의 출력값으로 나누어, 온도, 스트레인 등 외부 물리량 변화에 따른 광 센서의 파장 변화량을 신호 처리 출력값으로 변환하여 측정한다.
제2 광섬유(12)로부터 채널 2인 광신호 λ2가 입력되면, 제3 빔 스플리터(130)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제3 빔 스플리터(130)에 의해 경로가 90도 변환되어 왼쪽으로 진행된 빔은 제2 선형투과 필터(420)에서 반사되어, 다시 제3 빔 스플리터(130)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제3 빔 스플리터(130)에서 오른쪽으로 진행된 빔인 채널 2의 광신호 λ2는 제3 포토 다이오드(230)로 출력된다.
제2 광섬유(12)로 입력된 채널 2의 광신호 λ2는 제3 빔 스플리터(130)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도로 변환)에 따라 나누어지고, 제3 빔 스플리터(130)에 의해 위쪽으로 진행하는 빔은 제2 빔 스플리터(120)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도로 변환)에 따라 나누어진다.
제2 빔 스플리터(120)에 의해 경로가 90도 변환되어 오른쪽으로 진행된 빔은 제2 대역투과 필터(320)를 통과하여, 채널 2의 광신호 λ2는 제4 포토 다이오드(240)로 출력된다.
제3 및 제 4포토 다이오드(230, 240)로 입력된 빔은 전기 신호로 변환된다.
채널 2의 신호 처리는 전기 신호로 변환된 제3 포토 다이오드(230)의 출력값을 제4 포토 다이오드(240) 출력값으로 나누어, 온도, 스트레인 등 외부 물리량 변화에 따른 광 센서의 파장 변화량을 신호 처리 출력값으로 변환하여 측정한다.
채널 1의 광신호 λ1이 통과하는 제1 대역투과 필터(310)는 제1 광섬유(11)와 제1 빔 스플리터(110) 사이에 배치될 수 있다.
채널 2의 광신호 λ2 가 통과하는 제2 대역투과 필터(320)는 제2 광섬유(12)와 제3 빔 스플리터(130) 사이에 배치될 수 있다.
패키지에 제1 및 제2 광섬유(11, 12)를 결합하기 위해 렌즈가 추가될 수 있고, 제1 및 제2 광섬유(11, 12)에는 콜리메이션 기능이나 PLC와 같은 광도파로 소자가 포함될 수도 있다.
제1 내지 제3 빔 스플리터(110 내지 130)의 투과율 및 반사율의 광파워 분할비는 전술한 50%:50% 외에도, 40%:60%, 30%:70% 등 다양하게 조절이 가능하다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 평행 좌, 우 포트 입력 방식에 적용되는 다채널 광수신 모듈의 구조를 도시한다.
패키지에 입력되는 제1 및 제2 광섬유(11, 12) 중, 채널 1에서 광신호 λ1이 입력되면, 제1 빔 스플리터(110)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제1 빔 스플리터(110)에 의해 경로가 90도 변환되어 위쪽으로 진행된 빔은 제1 선형투과 필터(410)에서 반사되어, 다시 제1 빔 스플리터(110)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제1 빔 스플리터(110)에서 아래쪽으로 통과된 빔인 채널 1의 광신호 λ1은 제1 포토 다이오드(210)로 출력된다.
제1 광섬유(11)로 입력된 채널 1의 광신호 λ1은 제1 빔 스플리터(110)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제1 빔 스플리터(110)를 통과하여 왼쪽으로 진행하는 빔은 제2 빔 스플리터(120)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제2 빔 스플리터(120)에 의해 경로가 90도로 변환되어 아래쪽으로 진행된 빔인 채널 1의 광신호 λ1은 제2 포토 다이오드(220)로 출력된다.
제1 및 제2 포토다이오드(210, 220)로 입력된 빔은 전기 신호로 변환된다.
채널 1의 신호 처리는 전기 신호로 변환된 제1 포토 다이오드(210)의 출력값을 제2 포토 다이오드(220)의 출력값으로 나누어, 온도, 스트레인 등 외부 물리량 변화에 따른 광 센서의 파장 변화량을 신호 처리 출력값으로 변환하여 측정한다.
제2 광섬유(12)로부터 채널 2인 광신호 λ2가 입력되면, 제2 대역투과 필터(320)를 통과한 후 제3 빔 스플리터(130)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제3 빔 스플리터(130)에 의해 아래쪽으로 진행된 빔은 제2 선형투과 필터(420)에서 반사되어, 다시 제3 빔 스플리터(130)에 의해 투과율 50% 및 반사율 50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제3 빔 스플리터(130)에서 위쪽으로 통과되는 빔인 채널 2의 광신호 λ2는 제3 포토 다이오드(230)으로 출력된다.
제2 광섬유(12)로 입력된 채널 2의 광신호 λ2는 제2 대역투과 필터(320)를 통과하여 제3 빔 스플리터(130)에 의해 투과율 50% 및 반사 율50%(경로 90도 변환)에 따라 나누어진다.
제3 빔 스플리터(130)에 의해 오른쪽으로 진행하는 빔은 제2 빔 스플리터(120)에 의해 투과율50% 및 반사율 50%(경로 90도로 변환)에 따라 나누어진다.
제2 빔 스플리터(120)에 의해 위쪽으로 경로가 90도로 변환된 빔인 채널 2의 광신호 λ2는 제4 포토 다이오드(240)로 출력된다.
제3 및 제 4 포토 다이오드(230, 240)로 입력된 빔은 전기 신호로 변환된다.
채널 2의 신호 처리는 전기 신호로 변환된 제3 포토 다이오드(230)의 출력값을 제4 포토 다이오드(240) 출력값으로 나누어, 온도, 스트레인 등 외부 물리량 변화에 따른 광 센서의 파장 변화량을 신호 처리 출력값으로 변환하여 측정한다.
패키지에 제1 및 제2 광섬유(11, 12)를 결합하기 위해 렌즈가 추가될 수 있고, 제1 및 제2 광섬유(11, 12)에는 콜리메이션 기능이나 PLC와 같은 광도파로 소자가 포함될 수도 있다.
제1 내지 제3 빔 스플리터(110 내지 130)의 투과율 및 반사율의 광파워 분할비는 전술한 50%:50% 외에도, 40%:60%, 30%:70% 등 다양하게 조절이 가능하다.
제1 및 제3 빔 스플리터(110, 130)는 시계방향으로 90도 회전시켜 사용할 수 있다.
이 때, 채널 1의 광신호 λ1가 진행되는 제1 선형투과필터(410)와 제1 포토 다이오드(210)의 위치가 변경된다.
마찬가지로 채널 2의 광신호 λ2가 진행되는 제2 선형투과 필터(420)와 제3 포토 다이오드(230)은 위치가 변경된다.
제1 및 제2 대역투과 필터(310, 320)는 필요 시 빔 스플리터(110, 120, 130) 사이에 추가될 수 있다.
도 14a는 도 6에 도시한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 평행 좌, 수직 하 포트 입력 방식으로 구현한 다채널 광수신 모듈을 도시한다.
도 14b는 도 14a에 도시한 다채널 광수신 모듈에서, 각각의 출력 포트가 입력 광신호의 파장 변화에 따라 포토 다이오드의 출력값을 전기 신호로 처리한 데이터를 도시한다.
도 14b의 상부 그래프는 평행 좌, 수직 하 포트에서 입력되는 다채널 광수신 모듈의 파장변화에 따른 PD1, PD2, PD1/PD2 그래프를 도시하고, 도 13b의 하부 그래프는 평행 좌, 수직 하 포트에서 입력되는 다채널 광수신 모듈의 파장변화에 따른 PD3, PD4, PD3/PD4 그래프를 도시한다.
전술한 바와 같이, 제1 채널은 전기 신호로 변환된 제1 포토 다이오드의 출력값을 제2 포토 다이오드의 출력값으로 나누고, 제2 채널은 제3 포토 다이오드의 출력값을 제4 포토 다이오드의 출력값으로 나누어, 파장 변화에 따른 출력값을 도시한다.
온도, 스트레인 등 외부 물리량 변화에 따른 광 센서의 파장 변화량을 신호 처리 출력 데이터(PD1/PD2, PD3/PD4)로 측정하면, 외부 물리량의 측정이 가능하다.
도 14c는 도 14a에 도시한 다채널 광수신 모듈의 외부 편광 변화에 따른 신호 처리 시 데이터(PD1/PD2, PD3/PD4)의 변화량을 도시한다.
도 14c에 도시된 바와 같이, 편광 변화에 따라 PD1/PD2는 ±1.04%의 변화량, PD3/PD4는 ±1.04%의 변화량을 보여준다.
도 15a는 도 8에 도시한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수직 상, 하 포트 입력 방식으로 구현한 다채널 광수신 모듈을 도시한다.
도 15b는 도 15a에 도시한 다채널 광수신 모듈에서, 각각의 출력 포트가 입력 광신호의 파장 변화에 따라 포토 다이오드의 출력값을 전기 신호로 처리한 데이터를 도시한다.
전술한 바와 같이, 제1 채널은 전기 신호로 변환된 제1 포토 다이오드의 출력값을 제2 포토 다이오드의 출력값으로 나누고, 제2 채널은 제3 포토 다이오드의 출력값을 제4 포토 다이오드의 출력값으로 나누어, 파장 변화에 따른 출력값을 도시한다.
도 15b의 상부 그래프는 수직 상, 하 포트에서 입력되는 다채널 광수신 모듈의 파장변화에 따른 PD1, PD2, PD1/PD2 그래프를 도시하고, 도 14b의 하부 그래프는 수직 상, 하 포트에서 입력되는 다채널 광수신 모듈의 파장변화에 따른 PD3, PD4, PD3/PD4 그래프를 도시한다.
온도, 스트레인 등 외부 물리량 변화에 따른 광 센서의 파장 변화량을 신호 처리 출력 데이터(PD1/PD2, PD3/PD4)로 측정하면, 외부 물리량 측정이 가능하다.
도 15c는 도 15a에 도시한 다채널 광수신 모듈의 외부 편광 변화에 따른 신호 처리 시 데이터(PD1/PD2, PD3/PD4)의 변화량을 도시한다.
도 15c에 도시된 바와 같이, 편광 변화에 따른 PD1/PD2는 ±1.56%의 변화량, PD3/PD4는 ±1.68%의 변화량을 보여준다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 편광에 무관한 다채널 광수신 모듈을 이용한 신호 처리 방법은 컴퓨터 시스템에서 구현되거나, 또는 기록매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 시스템은 적어도 하나 이상의 프로세서와, 메모리와, 사용자 입력 장치와, 데이터 통신 버스와, 사용자 출력 장치와, 저장소를 포함할 수 있다. 전술한 각각의 구성 요소는 데이터 통신 버스를 통해 데이터 통신을 한다.
컴퓨터 시스템은 네트워크에 커플링된 네트워크 인터페이스를 더 포함할 수 있다. 프로세서는 중앙처리 장치(central processing unit (CPU))이거나, 혹은 메모리 및/또는 저장소에 저장된 명령어를 처리하는 반도체 장치일 수 있다.
메모리 및 저장소는 다양한 형태의 휘발성 혹은 비휘발성 저장매체를 포함할 수 있다. 예컨대, 메모리는 ROM 및 RAM을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 편광에 무관한 다채널 광수신 모듈을 이용한 신호 처리 방법은 컴퓨터에서 실행 가능한 방법으로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 편광에 무관한 다채널 광수신 모듈을 이용한 신호 처리 방법이 컴퓨터 장치에서 수행될 때, 컴퓨터로 판독 가능한 명령어들이 본 발명에 따른 신호 처리 방법을 수행할 수 있다.
한편, 상술한 본 발명에 따른 편광에 무관한 다채널 광수신 모듈을 이용한 신호 처리 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명의 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (1)

  1. 입력빔에 대한 포트 입력 방식에 따라 모듈 내 기설정된 위치에 배치되어, 광파워 분할비에 따라 빔을 투과 또는 반사하는 빔 스플리터;
    상기 빔 스플리터를 거쳐 진행된 빔을 전기 신호로 변환하는 포토 다이오드; 및
    상기 전기 신호를 이용하여 광 센서의 파장 변화량을 측정하는 측정부
    를 포함하는 편광에 무관한 다채널 광수신 모듈.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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