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KR100478508B1 - 광신호 삽입/추출장치 - Google Patents

광신호 삽입/추출장치 Download PDF

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KR100478508B1
KR100478508B1 KR10-2002-0051387A KR20020051387A KR100478508B1 KR 100478508 B1 KR100478508 B1 KR 100478508B1 KR 20020051387 A KR20020051387 A KR 20020051387A KR 100478508 B1 KR100478508 B1 KR 100478508B1
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optical
optical signal
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signal
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KR10-2002-0051387A
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조승현
정의석
김병휘
이형호
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 2개의 광분기결합장치와 1개의 광섬유 브라그 격자를 이용하여 파장분할다중화 기반의 광가입자망의 가입자 노드에서 광신호를 삽입/추출하는 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 파장분할다중화 기반의 광가입자망에서 사용 가능한 광신호 삽입/추출장치에 있어서, 파장분할다중화된 다파장의 광신호를 입사하고 상기 입사한 다파장의 광신호 중 설정된 결합비에 상응하는 광신호를 분기하여 출력하며, 상기 출력된 파장의 광 신호 중 반사되어 되돌아오는 특정 파장의 광신호를 입사하고 상기 입사한 특정 파장의 광신호를 분기하여 추출하는 광입력 및 추출수단; 상기 광입력 및 추출수단으로부터 출력되는 다파장의 광신호 중 미리 설정된 자신의 공진파장과 일치하는 파장의 광신호를 상기 광입력 및 추출수단으로 다시 반사시키고, 나머지 파장의 광신호는 투과시키는 광투과 및 반사수단; 및 상기 광투과 및 반사수단을 투과한 다파장의 광신호를 입사하고 상기 입사된 다파장의 광신호 중 설정된 결합비에 상응하는 광신호를 분기하여 출력하며, 상기 추출된 파장의 광신호와 동일 파장대역의 광신호를 삽입하는 광삽입 및 출력수단을 구비한다.

Description

광신호 삽입/추출장치{An Optical Add/Drop Apparatus}
본 발명은 광신호 삽입/추출 장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는, 2개의 광분기결합장치와 1개의 광섬유 브라그 격자를 이용하여 파장분할다중화 기반의 광가입자망의 가입자 노드에서 각각의 가입자가 자신에게 할당된 임의의 한 파장에 관한 광신호를 삽입/추출 동작을 할 수 있도록 해주는 광신호 삽입/추출장치에 관한 것이다.
파장분할다중화 기반의 광가입자망은 현재 전세계적으로 각광 받고 있는 연구 분야중 하나이다. 이러한 파장분할다중화 기반의 광가입자망에서는 네트워크 상에서 전송되어지는 각 채널(파장)들을 임의의 가입자 노드에서 삽입/추출할 수 있는 기능을 갖는 장치가 반드시 필요하다.
이러한 삽입/추출 기능을 갖는 소자를 구현하기 위해 시도된 방법은 1) 두 개의 광순환장치(optical circulator)와 하나의 광섬유 브라그 격자를 사용하는 경우와, 2) 두 개의 3-dB 광결합기(optical coupler)를 사용하여 마하젠더 간섭계를 구현한 후 마하젠더 간섭계의 양쪽 팔(arm)에 동일한 성능을 갖는 광섬유 브라그 격자를 만들고 양쪽 팔에서의 경로차를 조절하여 사용하는 경우와, 3) 광섬유 결합기의 광결합부에 광섬유 브라그 격자를 생성하여 사용하는 경우 등 세 가지로 크게 분류할 수 있다.
위 1)의 경우가 현재까지 상용화되어 가장 많이 사용되고 있는 광신호 삽입/추출장치로, 이 경우 도 1에 도시된 바와 같이 두 개의 광순환장치(110,120)와 하나의 광섬유 브라그 격자(130)로 구성되며, 상기 광신호 삽입/추출 장치의 입력단자(111)로 다파장의 파장분할다중화된 광신호가 입력되면 첫 번째 광순환장치(110)의 출력 단자(112)를 통해 다파장의 입력신호가 광섬유 브라그 격자쪽으로 그대로 출력된다. 상기 출력된 광신호들은 다시 광섬유 브라그 격자(130)를 만나게 되고 상기 광섬유 브라그 격자(130)의 공진파장과 동일한 파장의 입력 광신호는 광섬유 브라그 격자에 의해 다시 첫 번째 광순환장치(110) 쪽으로 반사된다. 이렇게 반사된 광신호는 상기 광순환장치(110)의 출력 단자(112)를 거쳐 상기 광순환장치(110)의 원리에 의해 출력단자(113)를 통해 출력된다. 이 출력 단자(113)를 추출단자라고 일컫는다. 한편, 광섬유 브라그 격자(130)의 공진파장과 관계없는 나머지 다른 파장의 광신호들은 광섬유 브라그 격자에 의해 아무런 영향도 받지 않고 두 번째 광순환장치(120)의 입력단자(121)로 입력되고 상기 광순환장치(120)를 거쳐 상기 광순환장치(120)의 출력단자(122)로 출력된다. 또한, 광신호 삽입 시에는 마찬가지로 두 번째 광순환장치(120)의 입력 단자(123)로 광섬유 브라그 격자의 공진 파장과 일치하는 광신호를 입력시켜주면 상기 광순환장치(120)를 거쳐 광순환장치(120)의 입력단자(121)를 통해 출력된다. 상기 입력단자(121)를 통해 출력된 광신호는 상기 광섬유 브라그 격자(130)를 만나 다시 반사되어 상기 광순환장치(120)로 돌아온다. 이렇게 상기 광순환장치(120)로 돌아온 광신호는 광순환장치의 원리에 따라 출력단자(122)를 통해 출력되며, 이 광신호는 앞에서 언급했던 추출 과정에서 영향을 받지 않은 신호들과 합쳐져 출력된다. 이러한 광순환장치와 광섬유 브라그 격자를 사용하여 구성된 광신호 삽입/추출 장치의 경우, 삽입 손실 성능을 비롯해 삽입/추출 효율 등의 특성은 비교적 우수하지만 광순환장치를 사용하므로 그 가격이 비싸고 크기가 비교적 큰 단점을 갖는다.
위 2)의 경우에는 광순환장치 대신에 두 개의 3dB 광결합기(210,220)로 구성된 마하젠더 간섭계를 이용하는 경우이다. 이 경우에 해당하는 구성이 도 2에 도시되어 있다. 다파장의 광신호가 삽입/추출 장치의 입력단(211)으로 입력되면 첫 번째 3dB 광결합기(210)를 통과하면서 3dB 광결합기의 양 출력단(213,214)으로, 입력된 광신호가 둘로 나뉘어져 진행하게 된다. 이렇게 나뉘어진 다파장의 입력 광신호는 광섬유 브라그 격자(230,240)들을 만나게 되면서 광섬유 브라그 격자의 공진파장과 동일한 파장의 입력 광신호는 입사된 방향으로 반사되어 진행하게 되고 광섬유 브라그 격자의 공진파장과 관계없는 나머지 파장의 광신호들은 그대로 두 번째 3dB 광결합기(220)로 진행한다. 광섬유 브라그 격자(230,240)로 인해 반사된 신호는 다시 첫 번째 광섬유 결합기(210)를 거쳐 광섬유 결합기의 또 다른 단자(212)인 추출단자(212)로 빠져 나와 출력된다. 이 때 추출 단자(212)로 빠지는 광신호는 3dB 광결합기(210)를 거치면서 일부가 입력단자(211)로 역반사 될 수 있으므로 마하젠더 간섭계의 양쪽 팔의 길이를 동일하게 하는 것과 동일한 특성을 갖는 광섬유 브라그 격자를 정확한 위치에 동일하게 위치시키는 것이 매우 중요하다. 양쪽 팔의 길이가 일치할 경우 나뉘어진 빛이 진행하는 경로차가 0이 되어 광결합기에서 보강간섭을 통해 추출 단자로 100%에 가까운 빛이 빠져나가게 되며, 동일한 반사도와 파장을 갖는 격자가 양쪽 팔의 동일 위치에 위치해야만 반사된 빛의 간섭에 따른 추출 효율(drop efficiency)을 높일 수 있다. 한편, 광섬유 브라그 격자의 공진파장과 관계없는 다파장의 광신호는 그대로 광섬유 브라그 격자(230,240)를 통과하여 두 번째 3dB 광결합기(220)의 한쪽 출력 단자(224)로 빠져 나간다. 이 때도 마찬가지로 간섭계의 양쪽 팔에서 빛이 겪는 경로차가 0이 되어야지만 보강간섭을 일으켜 출력 단자(224)로 100%에 가까운 모든 신호가 출력된다. 삽입 동작 또한 추출 동작과 같은 원리로 동작된다. 즉 마하젠더 간섭계에서 두 번째 3dB 광결합기(220)의 다른 출력 단자(223)로 브라그 격자의 공진파장과 일치하는 파장을 갖는 광신호를 입력시켜주면 두 번째 3dB 광결합기(220)를 통과하면서 두 가지 경로(221,222)로 분기되어 진행하다가 광섬유 브라그 격자를 만나면서 진행 방향이 반대로 바뀌어 역으로 진행한다. 다시 3dB 광결합기를 통과하여 출력단자(224)로 삽입된 광신호가 출력된다. 이와 같은 3dB 광결합기 두 개로 구성된 마하젠더 간섭계를 이용한 광신호 삽입/추출 장치의 경우에는 앞에서 언급한 대로 광순환장치를 사용하여 구성된 광신호 삽입/추출 장치에 비해 구현가격은 비교적 저렴하나 마하젠더 간섭계의 양쪽 팔에서 빛이 겪는 경로차를 0으로 만들어야 하므로 이를 정확하게 조절하는 것이 매우 어렵고, 주위 환경의 변화에 광경로 차이와 광섬유 브라그 격자의 특성이 매우 민감하게 반응하므로 일반적인 광신호 삽입/추출 장치와 비교해 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.
위 3)의 경우는 광섬유 결합기형 광신호 삽입/추출 장치라고 부르며 도 3에 그 구성도가 도시되어 있다. 이 경우는 단일 코어 광섬유 두 개를 폴리싱하거나 융합시켜 광섬유 결합기를 만들어 접합된 광결합부에 광섬유 브라그 격자를 형성하여 파장신호를 삽입/추출 하는 방법으로 사용되어져 오고 있다. 그 동작원리를 도 3을 참조해 설명하면 다음과 같다. 두 개의 광섬유(370,380)는 모두 길이, 주기 및 반사도가 동일한 광섬유 브라그 격자(350,360)를 포함하고 있다. 광섬유 브라그 격자(350,360)는 광결합이 발생하는 광결합부의 중앙에 위치하고 있으며, 격자의 위치에 대한 의존성을 줄이고 높은 반사효율을 얻기 위해 그 길이는 매우 짧다. 광섬유 결합기는 완전한 순방향 파워 변환(full forward power transfer)을 위해 작은 결합 계수를 갖으며, 이 때의 결합계수(coupling coefficient)는 수학식 1과 같다.
[수학식 1]
CㆍLc=π/2
만일, 입력단자(310)로 광섬유 브라그 격자의 공진 파장과 관계없는 다파장의 광신호를 입력시켜 주면 신호는 방향성 광결합기(directional optical coupler)의 원리에 따라 완전한 순방향 광파워 변환 과정을 거쳐 출력단자(340)로 빠져나간다. 만일 광신호 채널의 파장이 브라그 격자(350,360)의 공진파장과 일치한다면 상기 브라그 격자는 마치 반사체(reflector)로 동작하여 광파워는 추출단자(320)로 진행하게 된다. 삽입 동작의 경우도 추출동작과 동일한 원리로 동작하게 된다. 이와 같은 광섬유 결합기형의 경우 가격도 저렴하고 그 구성이 간단하기는 하지만 제작이 매우 어렵고 손실 및 분광특성이 좋지 않은 문제점이 있다.
상기와 같은 광분기결합장치를 사용한 광신호 삽입/추출장치를 구성한 일예로서, R. KASHYAP 등이 1990년에 IEE Electronic Letters 26(11)에 발표한 것을 들 수 있는데 이는 두 개의 50/50 광결합기와 광섬유 브라그 격자를 이용하므로 삽입 및 추출 동작시 발생하는 삽입 손실이 약 6dB에 달해 실제 파장분할다중화 광전송 시스템에 적용하는데 있어서 많은 문제점이 있는 것으로 지적되어 왔었다.
한편, 광신호 삽입/추출과 관련된 선행특허로는, 대한민국 특허출원 제1994-33165호에 광신호 삽입/추출 장치가 개시되어 있는데, 이는 상기한 바와 같이 광순환장치와 페브리 페롯형 필터 2개를 이용하며 구현하는데 비용이 많이 든다. 또한, 미국 특허 US5,457,758호에 WDM기반 광통신 시스템 및 광섬유 전송시스템용 삽입/추출 장치가 개시되어 있으나, 이는 evanescent coupling이 발생하는 광섬유 결합기를 이용하기 때문에 광섬유 결합기의 결합부에 격자형성이 매우 어렵고 성능이 저하되는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 각각의 가입자가 자신만의 고유한 파장 신호를 할당받는 파장분할다중화 기반의 광가입자망에 적합하고 가격이 저렴한 광분기결합장치와 기존의 광섬유 브라그 격자를 이용하여 구성과 제작이 간단하면서 비교적 양질의 성능을 갖는 광신호 삽입/추출장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 파장분할다중화 기반의 광가입자망에서 사용 가능한 광신호 삽입/추출장치에 있어서,
파파장분할다중화된 다파장의 광신호를 입사하고 상기 입사한 다파장의 광신호 중 설정된 결합비에 상응하는 광신호를 분기하여 출력하며, 상기 출력된 파장의 광 신호 중 반사되어 되돌아오는 특정 파장의 광신호를 입사하고 상기 입사한 특정 파장의 광신호를 분기하여 추출하는 광입력 및 추출수단; 상기 광입력 및 추출수단으로부터 출력되는 다파장의 광신호 중 미리 설정된 자신의 공진파장과 일치하는 파장의 광신호를 상기 광입력 및 추출수단으로 다시 반사시키고, 나머지 파장의 광신호는 투과시키는 광투과 및 반사수단; 및 상기 광투과 및 반사수단을 투과한 다파장의 광신호를 입사하고 상기 입사된 다파장의 광신호 중 설정된 결합비에 상응하는 광신호를 분기하여 출력하며, 상기 추출된 파장의 광신호와 동일 파장대역의 광신호를 삽입하는 광삽입 및 출력수단을 구비한다.
여기서, 상기 광입력 및 추출수단은 바람직하게는 90% 이상의 결합비를 갖고 상기 광삽입 및 출력수단은 바람직하게는 50%의 결합비를 갖는다.
상기 광삽입 및 출력수단은 상기 추출된 파장의 광신호와 동일 파장대역의 광신호를 삽입하며, 상기 분기하여 출력되는 광신호와 상기 삽입되는 광신호를 동일한 파워 레벨상에서 결합시켜 출력한다. 또한, 상기 광투과 및 반사수단은 상기 광입력 및 추출수단으로부터 출력되는 다파장의 광신호 중 설정된 광투과 및 반사수단의 공진파장과 일치하는 광신호를 상기 광입력 및 추출수단으로 반사시킨다.
본 발명의 일실시예에서는 상기 광입력 및 추출수단과 광삽입 및 출력수단으로 바람직하게는 광분기결합장치를 이용하고 상기 광투과 및 반사수단으로 바람직하게는 광섬유 브라그 격자를 이용한다.
본 발명은 파장분할다중화된 광전송망에서 많이 사용되어 온 광신호 삽입/추출 장치의 구현에 있어서, 종래에 광순환장치를 사용함으로써 발생되는 가격과 크기의 문제점을 해결하기 위하여 광분기결합장치를 사용한다. 특히 본 발명은 손실에 있어서의 문제점을 최소화 하고자 50/50 광결합기 대신에 90%이상의 결합비를 갖는 광분기결합장치를 입력 및 추출단에, 그리고 기존의 50/50 광분기결합장치를 삽입 및 출력단에 위치시켜 광섬유 브라그 격자의 공진파장과 관계없는 파장의 광신호들에 대한 삽입 손실을 3.1dB이하로 감소시켰으며 대신에 추출되는 광신호, 즉 브라그 격자의 공진파장과 같은 파장 신호의 삽입 손실을 약 20dB 정도로 만들었다. 물론 삽입/추출 효율은 전적으로 광섬유 브라그 격자의 반사도에 의존하므로 일반적으로 많이 상용화되어 소모되는 광섬유 브라그 격자를 그대로 사용하기 때문에 삽입/추출 효율이나 분광학적 특성은 매우 우수한 특징을 갖는다. 다만 기술한 것처럼 추출 신호에 대한 손실이 높은 것이 흠이나 이 또한 광가입자망과 같은 저속의 데이터 전송률을 갖는 네트워크상 에서는 수신감도 성능이 우수한(155Mbps에서 -40dBm 이상) 수신기를 사용하면 추출된 신호의 판독에 아무런 문제점이 없는 것으로 보고되고 있다. 한편 삽입 신호와 투과 신호(브라그 격자의 공진파장과 관계없는)의 경우도 50/50 광분기결합장치를 거쳐 진행하므로 약 3dB의 삽입 손실을 겪지만 이 또한 광가입자망용 또는 Metro용으로 상용화되어 판매되고 있는 저가형 광섬유 증폭기등을 사용하여 신호의 손실을 보상해주면 광신호 성능에 미치는 영향은 거의 없으리라 판단된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광신호 삽입/추출장치의 구성도로서, 2개의 광분기결합장치와 1개의 광섬유 브라그 격자를 이용한 광신호 삽입/추출장치의 구성도이다. 도 4에 도시된 본 발명에 따른 광신호 삽입/추출장치(400)는 본 발명을 설명하기 위한 바람직한 일실시예이며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경, 치환 또는 수정이 가능함을 밝혀둔다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 광신호 삽입/추출 장치(400)는, 90% 이상의 결합비(예를 들어, 90/10, 95/5, 99/1)를 갖는 광분기결합장치(410)와, 광섬유 브라그 격자(430) 및 50/50의 결합비를 갖는 광분기결합장치(420)를 구비한다.
도 4를 참조하면, 상기 90% 이상의 결합비를 갖는 광분기결합장치(410)는 파장분할다중화된 다파장의 광신호가 입사되는 입력단(411)과, 90% 이상의 광파워(예를 들어, 90%, 95%, 99%)를 상기 광섬유 브라그 격자(430)가 있는 방향으로 진행시키는 출력단(413) 및 상기 광섬유 브라그 격자(430)로부터 반사된 파장의 신호를 추출, 분기하여 출력시키는 추출단(412)으로 구성된다. 여기서, 상기 광섬유 브라그 격자(430)는 특정 파장 신호만을 반사시키고 다른 나머지 신호들은 그대로 투과시키는 특성을 갖는 일반적으로 상용화되어 많이 사용되는 광섬유 브라그 격자를 이용하여 구성함이 바람직하다. 상기 50/50 결합비를 갖는 광분기결합장치(420)는 상기 광섬유 브라그 격자(430)를 통과한 다파장의 광신호가 입사되는 입력단(421)과, 50%의 광파워를 분기하여 출력시키는 출력단(423) 및 추출된 파장의 광신호와 동일한 파장대역의 삽입 신호를 입사시킬 수 있는 삽입단(422)으로 구성된다.
상기한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 광신호 삽입/추출장치의 동작을 하기에서 상세히 설명한다. 본 발명에 따른 광분기결합장치와 광섬유 브라그 격자로 구성된 광신호 삽입/추출 장치(400)는 다파장의 광신호가 90% 이상의 결합비를 갖는 광분기결합장치(410)의 입력단(411)으로 입사되면, 그 입사된 광신호는 구성된 광분기결합장치(410)의 결합비에 의해서 광파워가 결정되어 출력단(413)으로 진행한다. 이 때, 상기 결합비에 따라 진행하는 신호의 삽입 손실이 결정되는데, 99%의 결합비를 갖는 99/1 광분기결합장치(410)를 사용할 경우에는 입력단(411)에서 출력단(413)으로 진행하는 신호의 삽입손실이 이론상으로 약 0.04dB이고, 95%의 결합비를 갖는 95/5 광분기결합장치(410)를 사용하는 경우에는 0.22dB이며, 90%의 결합비를 갖는 경우에는 0.45dB가 된다. 이처럼 광분기결합장치의 결합비에 따라 손실이 바뀌므로 본 발명에 의한 삽입/추출 장치를 실제로 적용할 경우에는 각각의 적용 분야에 맞도록 충분히 적용분야를 고려하여 본 발명에 의한 장치를 이용하면 보다 좋은 결과를 기대할 수 있다. 실제로 99%의 결합비를 갖는 광분기결합장치를 사용할 경우 투과 채널(pass channel)의 손실을 최소화시킬 수 있으므로 실제적으로는 99% 광분기결합장치의 사용이 바람직할 것이다. 90% 이상의 결합비를 갖는 첫 번째 광분기결합장치(410)의 출력단(413)으로부터 진행하는 광신호는 광섬유 브라그 격자(430)를 만나게 된다. 상기 광섬유 브라그 격자(430)를 만나게 되면 그 입력단(411)으로부터 입사된 다파장의 광신호들 중 상기 광섬유 브라그 격자(430)의 공진파장과 일치하는 광신호는 상기 광섬유 브라그 격자(430)에 의해 반사되어 상기 입사된 방향의 역방향으로 진행하게 된다. 물론, 상기 광섬유 브라그 격자(430)의 공진파장과 관계없는 나머지 파장분할다중화된 다파장의 광신호들은 상기 광섬유 브라그 격자(430)에 의해 아무런 영향도 받지 않고 그대로 진행하여 후단의 두 번째 광분기결합장치(420)의 입력단(421)으로 입사하게 된다. 여기서, 상기 두 번째 광분기결합장치(420)의 중요한 역할은 상기 광섬유 브라그 격자(430)로부터 진행되어져 온 다파장의 광신호와 상기 광섬유 브라그 격자(430)의 파장과 동일한 삽입 광신호를 동일한 파워 레벨상에서 결합시켜 출력해 주는 것이다. 따라서 두 개의 입력 단자가 필요하게 되며, 그 중 하나가 상기 광섬유 브라그 격자(430)로부터 나온 광신호가 들어가는 입력단(421)이고 다른 하나가 삽입되는 광신호를 입사시켜 줄 수 있는 입력단(422)이다.
한편, 상기한 바와 같이 상기 광섬유 브라그 격자(430)로부터 반사된 광신호는 원래의 진행방향과는 반대인 역방향으로 진행하며 이 때, 다시 90% 이상의 결합비를 갖는 첫 번째 광분기결합장치(410)로 들어가게 된다. 이와 같이 다시 반사되어 들어간 광신호는 상기 광분기결합장치(410)로 인해 다시 결합비에 따라 분기되며, 상기 반사된 광신호의 90% 이상(예를 들어, 99%, 95%, 90%)은 다파장의 광신호가 입사된 입력단(411)으로 진행하며, 나머지 신호(예를 들어, 1%, 5%, 10%)는 상기 광분기결합장치(410)의 추출단(412)으로 진행하게 된다. 이 때, 입력단(411)으로 진행하는 신호의 파워 레벨이 크기 때문에 입력 측에 구성된 광송신기(미도시)에 영향을 미칠 가능성이 있다. 하지만 현재 사용되는 거의 모든 광송신기는 송신부의 종단에 고립기(Isolator)가 장착되어 사용되므로 반사된 빛이 광송신기에 미치는 영향은 거의 없을 것이다. 단, 광송신기에 고립기(Isolator)가 장착되지 않았다면 임의로 고립기를 설치해야만 반사광신호의 영향을 최소화 할 수 있다. 반면에, 추출단(412)으로 진행하는 광신호의 파워 레벨은 상기 사용되는 광분기결합장치(410)의 결합비에 따라 상이하다. 예를 들어, 99%의 결합비를 갖는 광분기결합장치의 경우 약 -20dB의 삽입 손실을 겪으며, 95%일 경우에는 약 -13dB의 삽입 손실을, 90%일 경우에는 약 -10dB의 삽입 손실을 겪는다. 만일, 99%의 결합비를 갖는 광분기결합장치를 사용한다면 입력 광신호레벨이 0dBm 인 경우 추출단(412)으로 추출되어지는 광신호의 파워레벨은 이론상으로 약 -20.04 dBm 정도가 된다. 이처럼 추출단(412)으로 추출되는 신호레벨의 광파워가 낮으므로 문제가 될 소지가 있기도 하지만 본 발명의 명백한 응용분야는 비교적 저속의 전송속도로(예를 들어, 155Mbps 또는 622Mbps) 동작하는 광가입자망이기 때문에 이러한 저속의 광가입자망에 적합한 수신감도가 비교적 좋은 광수신기를 사용한다면 약 -20.04dBm의 수신파워레벨에서는 충분히 10-9 BER 특성(일반적인 155Mbps급 광수신기의 경우 10-9 BER을 달성할 수 있는 광파워레벨이 약 -38 ~ -40dBm 정도이다)을 갖을 수 있으므로 충분히 적용이 가능하다.
그리고, 상기 광섬유 브라그 격자(430)를 통과한 다파장의 광신호들은 다시 두 번째 광분기결합장치인 50/50 광분기결합장치(420)를 만나게 된다. 상기 광분기결합장치(420)의 입력단(421)을 통해 입사된 광신호는 50%의 결합비를 갖는 상기 광분기결합장치(420)의 특성상 약 3dB의 삽입 손실을 겪으며 광분기결합장치(420)의 출력단(423)으로 출력된다. 종래기술에서 설명한 바 있는 일반적으로 많이 사용되는 광순환장치와 광섬유 브라그 격자를 이용한 광신호 삽입/추출장치의 투과 채널 광신호에 대한 삽입 손실이 2dB 인 것을 감안할 때 약 1dB 정도의 손실이 더 큰 것이 단점일 수도 있다. 하지만 약 1dB의 추가적인 손실은 LAN(local area network) 혹은 MAN(metro area network)용 저가형 광증폭기에 의해 보상 될 수 있으므로 실제 광가입자망에 적용하여 사용해도 별 무리가 없을 것이다.
삽입 동작의 경우는 이미 상기 광섬유 브라그 격자(430)를 통해 빠져나온 상기 광섬유 브라그 격자(430)의 공진파장과 동일한 파장의 광신호를 삽입단자(422)를 통해 입력시켜 주면 상술한 동작과 마찬가지로 50/50 광분기결합장치(420)에 의해 결합되어 출력단(423)으로 출력된다. 물론 50%의 결합비를 갖는 상기 광분기결합장치(420)를 통과하여 다파장의 광신호와 결합되어 진행하므로 다파장의 광신호와 마찬가지로 3dB의 삽입 손실을 겪고 출력된다.
상기에서 언급한 본 발명의 일실시예에 따른 광신호 삽입/추출장치의 개념을 뒷받침하는 개념도가 도 5에 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 광신호 삽입/추출장치(520)에서, 입력시 4개의 서로 다른 파장의 채널(501)이 입력단자(511)를 통해 입사되면 추출단자(513)를 통해 원하는 한파장의 신호(504)가 추출되고 나머지 원하지 않는 3개의 파장의 신호들(503)은 그대로 출력단(512)으로 진행하게 된다.
만일, 삽입단(514)으로 원하는 신호(505)(상기 추출단으로 추출된 신호(504)의 파장과 동일한 파장을 갖는 신호)를 삽입시켜 주면 이미 진행하던 3개의 파장 신호(503)와 결합되어 궁극적으로 전체 파장의 광신호가 모두 포함되는 효과가 나타나는 것이다.
이상에서 설명한 상세한 설명 및 도면의 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예에 대한 것으로서 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 그 구현하고자 하는 응용분야에 따라 다양하게 변경, 치환 또는 수정하여 적용할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 상세한 설명 및 도면의 내용에 의해 결정되는 것이 아니라 첨부한 청구범위에 의해 결정되어야만 할 것이다.
본 발명에 의하면, 광순환장치와 광섬유 브라그 격자 대신에 광분기결합장치와 광섬유 브라그 격자를 사용하므로 광순환장치에 비해 그 가격이 1/10 이상 저렴하고 그 구성이 간단하며, 이미 기존에 성숙된 소자들을 연결해서 사용할 수 있어 구현 또한 매우 쉬운 장점을 갖는다.
나아가, 향후 구축될 WDM 기반의 광가입자망에서 각각의 가입자가 하나의 WDM 파장 신호를 할당받아 네트워크상에서 파장을 매개로 신호를 주고받을 때 굉장히 각광받는 저가의 장치가 될 것이다.
도 1은 종래의 일실시예에 따른 광신호 삽입/추출장치의 구조도이다.
도 2는 종래의 다른 실시예에 따른 광신호 삽입/추출장치의 구조도이다.
도 3은 종래의 또 다른 실시예에 따른 광신호 삽입/추출 장치의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광신호 삽입/추출장치의 구조도이다.
도 5는 본 발명의 적용에 따른 광신호 삽입/추출장치의 광신호 삽입/추출 동작 개념도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
410 : 90% 이상의 결합비를 갖는 광분기결합장치
420 : 50%의 결합비를 갖는 광분기결합장치
430 : 광섬유 브라그 격자
411,421 : 입력단 413,423 : 출력단
412 : 추출단 422 : 삽입단

Claims (7)

  1. 파장분할다중화 기반의 광가입자망에서 사용 가능한 광신호 삽입/추출장치에 있어서,
    파장분할다중화된 다파장의 광신호를 입사하고 상기 입사한 다파장의 광신호 중 설정된 결합비에 상응하는 광신호를 분기하여 출력하며, 상기 출력된 파장의 광 신호 중 반사되어 되돌아오는 특정 파장의 광신호를 입사하고 상기 입사한 특정 파장의 광신호를 분기하여 추출하는 광입력 및 추출수단;
    상기 광입력 및 추출수단으로부터 출력되는 다파장의 광신호 중 미리 설정된 자신의 공진파장과 일치하는 파장의 광신호를 상기 광입력 및 추출수단으로 다시 반사시키고, 나머지 파장의 광신호는 투과시키는 광투과 및 반사수단; 및
    상기 광투과 및 반사수단을 투과한 다파장의 광신호를 입사하고 상기 입사된 다파장의 광신호 중 설정된 결합비에 상응하는 광신호를 분기하여 출력하며, 상기 추출된 파장의 광신호와 동일 파장대역의 광신호를 삽입하는 광삽입 및 출력수단;
    을 구비함을 특징으로 하는 광신호 삽입/추출장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 광입력 및 추출수단은,
    90% 이상의 결합비를 갖는 것을 특징으로 하는 광신호 삽입/추출장치.
  3. 1항에 있어서, 상기 광삽입 및 출력수단은,
    50%의 결합비를 갖는 것을 특징으로 하는 광신호 삽입/추출 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 상기 광삽입 및 출력수단은,
    상기 분기하여 출력되는 광신호와 상기 삽입되는 광신호를 동일한 파워 레벨상에서 결합시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 광신호 삽입/추출 장치.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서, 상기 광투과 및 반사수단은,
    광섬유 브라그 격자인 것을 특징으로 하는 광신호 삽입/추출 장치.
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