KR101864261B1

KR101864261B1 - 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조 및 파장 가변 레이저의 파장 잠금 방법

Info

Publication number: KR101864261B1
Application number: KR1020160142895A
Authority: KR
Inventors: 노영욱; 이우진; 권윤구; 서준규
Original assignee: (주)켐옵틱스
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2016-10-31
Publication date: 2018-06-05
Also published as: WO2018079914A1; US10797464B2; CN108886229A; EP3333988B1; CN108886229B; EP3333988A1; EP3333988A4; KR20180047134A; US20180358774A1

Abstract

본 발명은 종래의 방식에 비하여 소형화되고, 경제적인 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조 및 파장 가변 레이저의 파장 잠금 방법에 관한 것으로, 본 발명에 의한 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조는 파장 가변 레이저(100), 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출된 광이 입사되고, 이를 투과광(A)과 반사광(B)으로 분광시키는 광 분리기(200), 소정의 파장 대역에서 상기 반사광(B)을 투과시키는 에탈론 필터(300), 상기 에탈론 필터(300)를 투과한 광을 전기적 신호로 변환하는 광 수신 소자(400) 및 상기 광 수신 소자(400)에서 변환된 전기적 신호를 사용하여, 상기 에틸론 필터(300)를 투과한 광의 광량이 최대치가 되는 파장이 포함되도록 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 광의 파장을 주기적으로 변화시키는 제어부(500)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조 및 파장 가변 레이저의 파장 잠금 방법{Wavelength locker structure for tunable laser and wavelength locking method for tunable laser}

본 발명은 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조 및 파장 가변 레이저의 파장 잠금 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 종래의 방식에 비하여 소형화되고, 경제적인 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조 및 파장 가변 레이저의 파장 잠금 방법에 관한 것이다.

대부분의 파장 가변 레이저(Tunable laser)는 집적화된 파장 잠금 모듈을 내장하고 있다. 파장 잠금(Wavelength locking)이란, 레이저의 파장을 일정하게 고정시키며 출력하는 것으로, 인접한 파장끼리의 간섭 및 노이즈를 예방하기 위해 이 파장 잠금이 중요해지고 있다.

파장 잠금 모듈에서 파장을 잠그는 방법으로는 Reference absorption gas를 이용한 방법, Fiber Grating을 이용한 방법, 에탈론 필터(Etalon filter)를 이용한 방법 등이 사용되고 있다. 최근 사용되는 WDM(Wavelength division Multiplexing) 광네트워크 방식은, 가입자 또는 서비스 별로 파장을 다중화 해서 하나의 광섬유에 여러 개의 광 링크를 수용하는 방식으로, 넓은 파장 가변 영역에서 50GHz, 100GHz 또는 200GHz의 채널 간격으로 파장 잠김 기능을 수행해야 하기 때문에, 에탈론 필터를 이용한 방법이 널리 사용된다.

도 1은 종래의 에탈론 필터를 이용한 파장 잠금 구조를 개략적으로 도시한 것으로, 도 1을 참고하여 종래의 파장 잠금 구조에 대하여 먼저 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 도 1의 파장 가변 레이저(10)에서 방출된 광은 시준기(20)를 통해 평행광으로 변동되고, 이 광이 제1광 분리기(Beam splitter)(30)로 입사되어, 투과광(1)과 반사광(2)으로 분광된다. 상기 투과광(1)은 통신과 같은 용도로 사용하며, 상기 반사광(2)이 파장 잠금 구조를 수행하는 광이다. 상기 반사광(2)은 제2광 분리기(40)로 입사되어 반사광(2)의 30% 세기로 투과된 제1광(3)과 반사광(2)의 70%세기로 반사된 제2광(4)으로 분광된다. 상기 제1광(3)은 제1광 수신 소자(50)로 입사되고, 제2광(4)은 에탈론 필터(60)를 지나 제2광 수신 소자(70)로 입사된다. 상기 제1광 및 제2광 수신 소자는 입사되는 광의 세기를 측정하기 위한 광 소자로, 상기 제1광 및 제2광 수신 소자에서 측정하는 광의 세기를 가지고 파장 잠금을 수행하게 된다.

이하 이를 보다 상세히 설명한다. 상기 에탈론 필터(60)는 입사되는 광 중 일정한 대역폭의 파장만을 투과시키는 것으로, 도 2에는 상기 에탈론 필터(60)를 통과한 상기 제2광(4)의 파장에 따른 광량이 도시되어 있다. 도 2를 살펴보면, 파장이 선형적으로 변함에 따라 상기 제2광 수신 소자(70)에서 측정되는 제2광(4)의 광량이 반복되는 사인파 형태로 변화되는 것을 확인할 수 있다.

이와 같이, 상기 파장 가변 레이저(10)에서 조사되는 빛의 파장이 변화하면 제2광(4)의 광량이 변화하는데, 도 2의 특정 파장(

)의 위치처럼, 파장의 변화에 따른 광량의 변화가 급격한 곳에서는 이를 측정하기가 더욱 용이하며, 따라서 이러한 상기 제1광 및 제2광 수신 소자에서 측정되는 광량을 피드백신호로 하여 상기 파장 가변 레이저(10)에서 조사되는 빛의 파장을 변화시키는 방법이 사용됐다.

이러한 방법은 광 수신 소자가 최소 두 개 이상 필요하여, 상대적으로 부품이 다수 사용되어 사이즈가 커지고, 증가하는 부품에 따라 고가가 되는 문제점이 있어 이를 개선할 필요성이 있었다.

종래 파장 잠금에 관한 특허로는 한국공개특허 제2004-0000188호("다채널 파장 잠금장치 및 그 잠금 방법", 2004.01.03.)에 개시되어 있다.

한국공개특허 제2004-0000188호("다채널 파장 잠금장치 및 그 잠금 방법", 2004.01.03.)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명에 의한 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조 및 파장 가변 레이저의 파장 잠금 방법의 목적은 종래의 방법보다 경제적이며 소형화된 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조 및 파장 가변 레이저의 파장 잠금 방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조 및 파장 가변 레이저의 파장 잠금 방법은, 파장 가변 레이저(100), 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출된 광이 입사되고, 이를 투과광(A)과 반사광(B)으로 분광시키는 광 분리기(200), 소정의 파장 대역에서 상기 반사광(B)을 투과시키는 에탈론 필터(300), 상기 에탈론 필터(300)를 투과한 광을 전기적 신호로 변환하는 광 수신 소자(400) 및 상기 광 수신 소자(400)에서 변환된 전기적 신호를 사용하여, 상기 에탈론 필터(300)를 투과한 광의 광량이 최대치가 되는 파장이 포함되도록 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 광의 파장을 주기적으로 변화시키는 제어부(500)를 포함하되, 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 광의 파장 대역에 따라 설정된 채널을 변경할 경우, 상기 제어부(500)는 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 파장을 초기파장에서 증가시키고, 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 파장이 증가하는 동안 상기 에탈론 필터(300)를 투과한 광의 광량이 최대치가 되는 횟수를 카운트하며, 카운트된 광의 광량이 최대치가 되는 횟수와 미리 결정된 채널별 광의 광량이 최대치가 되는 횟수가 일치하면 상기 파장 가변 레이저(100)의 방출 파장의 변경을 중단하여 채널을 변경하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부(500)는 상기 주기적으로 변환시키는 광의 파장을 상기 에탈론 필터(300)를 투과한 광의 광량이 최대치가 되는 파장을 포함하는 소정의 범위 내에서 변화시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부(500)는 상기 에탈론 필터(300)를 투과한 광의 광량이 최대치가 되는 파장이 상기 소정의 범위 중앙에 오도록 광의 파장을 변환시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부(500)는 상기 파장 가변 레이저(100)에서 주기적으로 광의 파장을 변환시킬 때, 상기 광 수신 소자(400)에서 변환된 전기적 신호의 DC성분을 추출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조는 상기 파장 가변 레이저(100)와 광 분리기(200) 사이 또는 시준기(610)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조는 상기 광 분리기(200)와 에탈론 필터(300) 사이에 위치하는 시준기(620)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 파장 가변 레이저의 파장 잠금 방법은, 파장 가변 레이저(100)에서 광을 방출하는 제1단계, 상기 제1단계에서 방출된 광이 광 분리기(200)에 입사되어 투과광(A)과 반사광(B)으로 분광되는 제2단계, 상기 반사광(B)이 에탈론 필터(300)를 투과하여 광 수신 소자(400)로 입사되는 제3단계, 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 광의 파장을 기준으로, 소정의 범위 내에서 상기 파장을 변화시키는 제4단계 및 상기 제4단계에서 변환되는 파장에 따른 상기 광 수신 소자(400)의 출력값이 최대치가 되도록 상기 파장 가변 레이저(100)의 파장을 변환시키는 제5단계를 포함하되, 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출된 광의 파장 대역에 따라 설정된 채널을 변경할 경우, 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 파장을 초기파장에서 증가시키고, 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 파장이 증가하는 동안 상기 에탈론 필터(300)를 투과한 광의 광량이 최대치가 되는 횟수를 카운트하며, 카운트된 광의 광량이 최대치가 되는 횟수와 미리 결정된 채널별 광의 광량이 최대치가 되는 횟수가 일치하면 상기 파장 가변 레이저(100)의 방출 파장의 변경을 중단하여 채널을 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 파장 가변 레이저의 파장 잠금 방법은 상기 제4단계에서 파장을 변화시킬 때, 상기 광 수신 소자(400)에서 변환된 전기적 신호의 DC성분을 추출하고, 이를 기준값과 비교하는 제6단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 내지 제5단계는 반복 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의한 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조 및 이를 이용한 파장 잠금 방법에 의하면, 광의 세기를 측정하기 위한 소자를 단일개 사용해도 되기 때문에, 종래의 방법보다 부품 개수가 적어져 경제적이고 소형화되면서 파장 잠금을 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면, 입사광을 평행광으로 변화시키기 위한 시준기가 필요하지 않기 때문에 종래의 방법보다 부품 개수가 더욱 적어져 경제적이고 소형화되면서 파장 잠금을 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 파장 잠금 구조의 개략도.
도 2는 에탈론 필터의 파장별 투과 광량의 특성.
도 3은 본 발명의 제1실시예.
도 4는 본 발명의 파장 가변 레이저의 상세도.
도 5 및 6은 본 발명의 파장 가변과정을 설명하기 위한 개략도.
도 7은 본 발명의 제2실시예.
도 8은 본 발명의 제3실시예.
도 9는 본 발명의 채널을 찾기 위한 과정을 설명하기 위한 개략도.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조의 실시예들에 관하여 상세히 설명한다.

[제1실시예 시준기가 사용되지 않을 경우]

도 3은 본 발명에 의한 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조를 개략적으로 도시한 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조는 파장 가변 레이저(100), 광 분리기(200), 에탈론 필터(300) 및 광 수신 소자(400)를 포함하여 이루어진다.

도 3에 도시된 상기 파장 가변 레이저(Tunable Laser)(100)는 배경기술에서도 설명한 구성과 동일한 구성으로, 넓은 파장 영역에 걸쳐 파장 가변이 가능한 레이저를 방출하는 장치를 말한다. 즉, 상기 파장 가변 레이저(100)는 본 발명에서 광원의 역할을 한다.

도 4는 상기 파장 가변 레이저(100)의 세부 구조를 도시한 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 파장 가변 레이저(100)는 다이오드 칩(110), 파장 가이드(120), 브래그 격자(130), 히터(140) 및 열전소자(150)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 파장 가변 레이저(100)의 개략적인 동작을 설명하면, 레이저 소스의 이득을 발생시키는 이득 칩 역할을 하는 상기 다이오드 칩(110)에서 발생한 레이저는 상기 파장 가이드(120)를 통과해 상기 브래그 격자(130)에 입사된다. 상기 브래그 격자(130)는 격자의 간격에 따라 특정 파장의 레이저를 투과하여 일측, 즉 도 3의 우측으로 방출시킨다.

이 격자의 간격은 상기 히터(140)를 통한 온도의 조절을 통해 조절할 수 있다. 상기 히터(140)는 공급되는 전류에 비례하여 열을 발생시키므로, 결론적으로 상기 히터(140)에 공급되는 전류를 조절하여 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 레이저의 파장을 조절할 수 있다.

격자의 간격을 조절하는 또 다른 방법으로 열전 소자(150)를 사용할 수 있다. 열전 소자(150)는 공급되는 전류의 극성에 따라 발열과 흡열을 할 수 있는 소자이다. 이를 이용하면 상기 파장가변 레이저(100)에서 방출되는 파장을 조절 할 수 있다. 파장가변 레이저의 파장으로 조절 하는 방법으로 히터, 열전소자, 히터와 열전소자를 모두 사용하는 방법, 어떤 것으로 사용해도 된다.

상기 광 분리기(200)는 흔히 빔 스플리터(Beam Splitter)라 부르는 것으로, 입사광을 지정된 비율로 두 개의 빔으로 분리하는데 사용되며, 여기서 지정된 비율이란 분리되는 두 개의 빔의 광량의 비이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 광 분리기(200)는 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출된 광이 입사되고, 이를 투과광(A)과 반사광(B)으로 분광시킨다. 상기 투과광(A)은 일반적인 통신이나 기타 용도로 사용하기 위한 광이고, 상기 반사광(B)은 본 발명의 목적인 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 레이저의 파장을 고정하기 위한 용도로 사용된다.

상기 반사광(B)은 상기 투과광(A)에 비해 비교적 적은 정도로 분광되며, 일반적으로 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 레이저의 광량을 100%라고 했을 때, 상기 투과광(A)은 90%, 상기 반사광(B)은 10%가 된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에서는 상기 파장 가변 레이저(100)와 광 분리기(200) 사이에는 시준기가 설치되지 않으며, 이 부분에 관해서는 후술한다.

상기 에탈론 필터(300)는 소정의 파장 대역에서 상기 반사광(B)을 투과시킨다. 배경기술에서 설명했듯 파장의 변화에 따른 상기 에탈론 필터(300)의 투과특성은 도 2에 도시된 바와 같다.

상기 광 수신 소자(400)는 상기 에탈론 필터(300)를 투과한 광을 전기적 신호로 변환한다. 상기 광 수신 소자(400)에서 변환되는 전기적 신호의 세기는 상기 에탈론 필터(300)를 투과한 광량과 비례한다.

상기 제어부(500)는 상기 광 수신 소자(400)에서 변환된 전기적 신호를 사용하여, 상기 에틸론 필터(300)를 투과한 광의 광량이 최대치가 되는 파장이 포함되도록 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 광의 파장을 주기적으로 변화시킨다. 이에 관해서 설명하기 이전에, 먼저 파장 가변 레이저에서 방출되는 광에 오류가 발생하는 몇몇 경우를 설명한다.

먼저, 파장 가변 레이저에서 방출되는 광의 파장이 외부요인이나 다른 광의 간섭에 의해 변동될 수 있고(이하 제1문제), 파장 가변 레이저에서 방출되는 광의 파장은 동일하되, 광의 광량이 변동되는 경우(이하 제2문제)가 있을 수 있다.

상기 제1문제의 경우, 상기 제어부(500)에서 상기 광 수신 소자(400)에 입사되어, 전기적 신호로 변환되는 광의 광량을 피드백 신호로, 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 광의 파장을 조절하여 해결할 수 있다. 보다 상세히는 상기 제어부(500)에서 초기에 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 광의 파장을 기준(이하 기준파장)으로, 소정의 범위 내에서 변화시킨다. 이때, 상기 소정의 범위는 상기 기준파장에서 일정 파장만큼 더하고 뺀 범위일 수 있고, 이때, 상기 기준파장은 상기 소정의 범위의 가장 중앙에 위치한다. 이렇게 파장을 변화시키는 과정을 스윙(Swing)이라 하며, 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 광의 파장을 변화시키는 것은, 상기 히터(140)에 공급되는 전류를 미세하게 변동시켜 수행하게 된다.

상기 스윙을 통해 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 광의 파장을 변화시키면, 상기 에탈론 필터(300)를 투과하는 상기 반사광(B)의 파장 또한 변화할 것이다. 상기 에탈론 필터(300)는 파장이 선형적으로 달라짐에 따라 도 2에 도시된 바와 같이, 광량이 사인파가 반복적으로 투과되는 특성을 가지므로, 상기 스윙이 수행되는 동안 상기 에탈론 필터(300)를 투과한 파장별 광량의 값은 반복되는 사인파형의 일부분이 될 것이고, 상기 광 수신 소자(400)에서 변환되는 출력값 또한 이와 동일한 형태가 될 것이다.

도 5는 이를 개략적으로 설명하기 위한 도면으로, 광의 파장이 선형적으로 변화하며, 상기 에탈론 필터(300)를 투과해 상기 광 수신 소자(400)에서 변환될 때, 이의 출력값을 도시한 것으로, 도 5의 Y축은 본래라면 전기적 신호이겠지만, 이는 상기 상기 광 수신 소자(400)에 입사되는 광량에 비례하므로 전기적 신호를 광량으로 치환한다. 먼저, 상기 제어부(500)는 초기에 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 광의 파장인 기준파장(

)을 중심으로 소정의 범위인

만큼을 더하고 뺀 범위에서 파장을 가변시키며 이 범위 내에서의 출력값인 광량을 구한다. 도 5의 최소파장(

) 이상 최대파장(

) 범위 내에서, 광량이 최대값인 파장(

)은 상기 기준파장(

)과 최대 파장(

) 사이에 위치한다. 상기 제어부(500)는 상기 파장 가변 레이저(100)의 히터(140)에 공급되는 전류를 조절하여, 방출되는 광의 파장을 상기 파장(

)으로 변화시킨다. 이후, 상기 파장(

)을 기준파장으로 해, 상기한 과정을 반복하면, 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 파장이 광량이 최대치가 되는 파장으로 고정될 수 있다.

도 5에 도시된 실시예에서는 상기 최소파장 및 최대파장의 범위 내에서, 상기 기준파장이 범위의 중앙에 위치하지만, 본 발명은 이에 한정하지 않으며 범위의 중앙에 위치하지 않고 한쪽으로 치우진 경우가 있을 수 있다.

이러한 과정으로, 상기 제1문제에 대해 해결할 수 있으며, 이하 상기 제2문제를 해결하는 방법에 대하여 알아본다. 상기 제2문제는 상술했듯 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 광의 세기가 항상 같은 세기를 유지해야 하는데, 그러지 못하는 경우에서 발생한다. 광의 세기를 일정하게 컨트롤 하는 것을 Automatic Power Control(이하 APC)라고 하며, 일반적인 파장 가변 레이저 모듈은 모니터링 광 수신 소자를 이용하여 APC를 구동하는데 본 발명에서는 광 수신 소자가 1개뿐이고, 이는 파장 잠금에 사용되기 때문에 별도의 방법이 필요하다.

상기한 바를 해결하기 위해, 상기 제어부(500)는 상기 파장 가변 레이저(100)에서 주기적으로 광의 파장을 변환시킬 때, 상기 광 수신 소자(400)에서 변환된 전기적 신호의 DC성분을 추출하여, 이를 기준값과 비교한다. 도 6은 이 과정을 개략적으로 도시한 것이다. 상기 제어부(500)에서 스윙을 통해 상기 광 수신 소자(400)에서 변환되는 전기적 신호가 변화할 때, 이 전기적 신호는 교류(이하 AC)성분으로 나타난다. 이를 직류(이하 DC)성분으로 변환하면, 전기적 신호의 개략적인 크기를 알 수 있고, 이를 토대로 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 광량을 알 수 있다. 만약 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 광량이 기준치보다 많을 경우, 상기 광 수신 소자(400)의 출력값 중 추출된 DC값은 기준치보다 클 것이고, 이를 통해 사용자는 상기 파장 가변 레이저(100)를 조작하여 광량을 조절할 수 있다.

[제2실시예 및 제3실시예 시준기가 사용될 경우]

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조의 제2실시예 및 제3실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 7 및 8은 본 발명에 의한 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조의 제2실시예 및 제3실시예를 각각 도시한 것이다. 도 7 및 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예 및 제3실시예는 상기한 제1실시예에 시준기(610, 620)가 각각 포함된 구성이며, 제2실시예와 제3실시예의 차이는 시준기의 위치이다.

상기 시준기(610, 620)는, 광 콜리메이터라고도 불리는 광 소자중 하나로, 입사광선을 평행하게 만들어준다. 상기 시준기는 투과되는 광의 진폭을 일정한 비율로 증폭할 수 있기 때문에, 시준기를 사용하는 경우 민감도가 보다 정밀한 제어가 가능하고, 보다 작은 규모의 파장 또는 광량의 변동에 대처 가능하다.

도 1에 도시된 종래의 파장 잠금 구조와 같은 경우, 파장의 변화에 따라 광량이 급격하게 증가 또는 감소하는 것을 측정해야하기 때문에 민감도를 올리기 위해 상기 시준기를 사용해야만 했다. 본 발명의 제2실시예 및 제3실시예에서도 민감도를 증가시키기 위해 시준기를 사용할 수 있으며, 제1실시예와 같이 사용하지 않을 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 시준기(610)는 파장 가변 레이저(100)와 광 분리기(200) 사이에 위치할 수 있고, 도 8에 도시된 바와 같이 시준기(620)는 광 분리기(200)와 에탈론 필터(300) 사이에 위치할 수 도 있다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 파장 가변 레이저의 파장 잠금 방법에 관하여 상세히 설명한다. 본 발명에 의한 파장 가변 레이저의 파장 잠금 방법은, 상기한 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조를 사용하는 방법으로, 이하 설명하는 구성 중, 상기 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조에서 사용되는 구성의 명칭 및 도번이 동일하면 서로 동일한 구성으로 간주한다.

본 발명에 의한 파장 가변 레이저의 파장 잠금 방법은, 제1 내지 제6단계를 포함하며, 이하 설명은 도 3 내지 6을 참고하여 설명한다.

상기 제1단계는 파장 가변 레이저(100)에서 광을 방출하는 단계이고, 상기 제2단계는 상기 제1단계에서 방출된 광이 광 분리기(200)에 입사되어 투과광(A)과 반사광(B)으로 분광되는 단계이다. 상기 투과광(A)은 일반적인 통신 또는 기타 용도로 사용되는 빛이고, 상기 반사광(B)은 파장 잠금을 수행하기 위한 광이다. 상기 반사광(B)은 상기 투과광(A)에 비해 비교적 적은 정도로 분광되며, 일반적으로 상기 파장 가변 가변 레이저(100)에서 방출되는 레이저의 광량을 100%라고 했을 때, 상기 투과광(A)은 90%, 상기 반사광(B)은 10%가 된다.

상기 제3단계는 상기 반사광(B)이 에탈론 필터(300)를 투과하여 광 수신 소자(400)로 입사되는 단계이다. 상기 에탈론 필터(300)는 파장이 선형적으로 변화함에 따라서 광의 광량이 사인파형으로 투과되는 특성을 가지고 있으며, 상기 에탈론 필터(300)의 투과 특성은 도 2에 도시되어 있다.

상기 제4단계는 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 광의 파장을 기준으로, 소정의 범위 내에서 상기 파장을 변화시키는 단계이다. 상기 제4단계는 제어부(500)를 통해서 수행되며, 초기 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 광의 파장을 기준파장이라 했을 때, 상기 제어부(500)에서 변화시키는 파장의 범위는 상기 기준파장에서 일정 파장만큼 더하고 뺀 범위일 수 있고, 이 범위는 도 5에 도시되어 있다.

상기 제5단계는 상기 제4단계에서 변환되는 파장에 따른 상기 광 수신 소자(400)의 출력값이 최대치가 되도록 상기 파장 가변 레이저(100)의 파장을 변환시키는 단계로, 상기 제5단계 또한 상기 제어부(500)를 통해 수행된다. 도 5를 참고하여 제4단계와 제5단계를 설명하면, 상기 제4단계에서 먼저, 초기에 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 광의 파장인 기준파장(

)을 중심으로, 소정의 범위인

만큼을 더하고 뺀 범위에서 파장을 가변시키고, 이 범위 내에서의 출력값인 광량을 구한다. 도 5의 최소파장(

) 이상 최대파장(

) 범위 내에서 광량이 최대치인 파장(

)은 상기 기준파장(

)과 최대 파장(

) 사이에 위치하므로, 상기 제5단계에서 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 광의 파장을

로 변동시킨다.

도 5는 이 과정을 설명하기 위한 도면으로, 상기 제4단계에서는 초기에 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 광의 파장인 기준파장(

)을 중심으로 소정의 범위인

) 이상 최대파장(

) 범위 내에서, 광량이 최대값인 파장(

)은 상기 기준파장(

)과 최대 파장(

) 사이에 위치한다.

상기 제5단계에서 상기 제어부(500)는 상기 파장 가변 레이저(100)의 히터(140)에 공급되는 전류를 조절하여, 방출되는 광의 파장을 상기 파장(

)으로 변화시킨다.

상기 제6단계는 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 출력값, 즉 광의 광량이 적절한지를 판별하는 단계로, 상기 제6단계는 상기 제4단계에서 파장을 변화시킬 때, 상기 광 수신 소자(400)에서 변환된 전기적 신호의 DC성분을 추출하고, 이를 기준값과 비교한다. 즉, 상기 제6단계는 본 발명의 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조에서 설명된 상기 제2문제를 해결하기 위한 단계로, 상기 제어부(500)에서 스윙을 통해 상기 광 수신 소자(400)에서 변환되는 전기적 신호가 변화할 때, 이 전기적 신호는 교류(이하 AC)성분으로 나타난다. 이를 직류(이하 DC)성분으로 변환하면, 전기적 신호의 개략적인 크기를 알 수 있고, 이를 토대로 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 광량을 알 수 있다. 만약 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 광량이 기준치보다 많을 경우, 상기 광 수신 소자(400)의 출력값 중 추출된 DC값은 기준치보다 클 것이고, 이를 통해 사용자는 상기 파장 가변 레이저(100)를 조작하여 광량을 조절할 수 있다.

상기 제1내지 제6단계는 파장 잠금 기능을 수행한 후에도 반복 수행되어, 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 광의 파장이 변동되어도 이를 바로잡거나 파장이 변하지 않더라도 광의 세기, 즉 광량이 변동되어도 즉각 이를 알 수 있다.

상기한 방법을 응용하여, 원하는 채널을 찾아갈 수 있는 방법에 대해 설명한다. 통상 광통신의 경우 원하는 파장 대역에 따른 다양한 채널이 형성된다. 이때, 특정 파장이 측정 채널을 나타내는지는 설계단계에서 결정되며, 파장별 채널 할당 정보는 데이터화 되어 별도의 메모리에 저장된다. 후술할 본 방법은 상기한 방법과는 달리, 초기 파장의 출력값(광량)을 메모리에 저장한 후, 이를 토대로 원하는 채널을 찾는 방법으로, 도 3에 도시된 본 발명의 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조를 동일하게 사용한다.

먼저, 파장 가변 레이저에서 방출되는 광의 초기 파장값을 알아야 하며, 이는 도 9의 초기파장(

)으로 도시되어 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 각각의 채널은 각각 대역폭이 결정되어 있으며, 도 9에서는 피크값이 3번 반복되었을 때 1채널, 6번 반복되었을 때 4채널, 9번 반복되었을 때 7채널로 결정되어 있다.

상기 파장 가변 레이저의 히터에 공급되는 전류를 조절하여, 방출되는 광의 파장을 초기파장(

)에서 서서히 증가시킨다. 상기 파장 가변 레이저에서 방출되는 광의 파장이 서서히 증가함에 따라 출력값인 광량은 사인파형으로 변동될 것이며, 광량의 최고치는 반복적으로 나타날 것이다. 본 발명의 방법에서는, 이 광량의 최대치가 나타나는 횟수를 카운트하여 특정 채널을 찾아낼 수 있으며, 본 방법은 종래의 방법에 비해 초기에 파장별 채널정보가 저장되지 않아도 원하는 채널을 찾을 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

1, A : 투과광 2, B : 반사광
3 : 제1광 4 : 제2광
10, 100 : 파장 가변 레이저
20 : 시준기
30 : 제1광 분리기
40 : 제2광 분리기
50 : 제1광 수신 소자
60, 300 : 에탈론 필터
70 : 제2광 수신 소자
110 : 다이오드 칩 120 : 파장 가이드
130 : 브래그 격자 140 : 히터
150 : 열전소자
200 : 광 분리기
400 : 광 수신 소자
500 : 제어부

Claims

파장 가변 레이저(100);
상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출된 광이 입사되고, 이를 투과광(A)과 반사광(B)으로 분광시키는 광 분리기(200);
소정의 파장 대역에서 상기 반사광(B)을 투과시키는 에탈론 필터(300);
상기 에탈론 필터(300)를 투과한 광을 전기적 신호로 변환하는 광 수신 소자(400); 및
상기 광 수신 소자(400)에서 변환된 전기적 신호를 사용하여, 상기 에탈론 필터(300)를 투과한 광의 광량이 최대치가 되는 파장이 포함되도록 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 광의 파장을 주기적으로 변화시키는 제어부(500);
를 포함하되,
상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 광의 파장 대역에 따라 설정된 채널을 변경할 경우,
상기 제어부(500)는 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 파장을 초기파장에서 증가시키고, 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 파장이 증가하는 동안 상기 에탈론 필터(300)를 투과한 광의 광량이 최대치가 되는 횟수를 카운트하며, 카운트된 광의 광량이 최대치가 되는 횟수와 미리 결정된 채널별 광의 광량이 최대치가 되는 횟수가 일치하면 상기 파장 가변 레이저(100)의 방출 파장의 변경을 중단하여 채널을 변경하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조.
제 1항에 있어서, 상기 제어부(500)는
상기 주기적으로 변환시키는 광의 파장을 상기 에탈론 필터(300)를 투과한 광의 광량이 최대치가 되는 파장을 포함하는 소정의 범위 내에서 변화시키는 것을 특징으로 하는 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조.
제 2항에 있어서, 상기 제어부(500)는
상기 에탈론 필터(300)를 투과한 광의 광량이 최대치가 되는 파장이 상기 소정의 범위 중앙에 오도록 광의 파장을 변환시키는 것을 특징으로 하는 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조.
제 2항에 있어서, 상기 제어부(500)는
상기 파장 가변 레이저(100)에서 주기적으로 광의 파장을 변환시킬 때, 상기 광 수신 소자(400)에서 변환된 전기적 신호의 DC성분을 추출하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조.
제 1항에 있어서, 상기 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조는
상기 파장 가변 레이저(100)와 광 분리기(200) 사이 또는 시준기(610)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조.
제 1항에 있어서, 상기 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조는
상기 광 분리기(200)와 에탈론 필터(300) 사이에 위치하는 시준기(620)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 레이저의 파장 잠금 구조.
파장 가변 레이저(100)에서 광을 방출하는 제1단계;
상기 제1단계에서 방출된 광이 광 분리기(200)에 입사되어 투과광(A)과 반사광(B)으로 분광되는 제2단계;
상기 반사광(B)이 에탈론 필터(300)를 투과하여 광 수신 소자(400)로 입사되는 제3단계;
상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 광의 파장을 기준으로, 소정의 범위 내에서 상기 파장을 변화시키는 제4단계; 및
상기 제4단계에서 변환되는 파장에 따른 상기 광 수신 소자(400)의 출력값이 최대치가 되도록 상기 파장 가변 레이저(100)의 파장을 변환시키는 제5단계;
를 포함하되,
상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출된 광의 파장 대역에 따라 설정된 채널을 변경할 경우,
상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 파장을 초기파장에서 증가시키고, 상기 파장 가변 레이저(100)에서 방출되는 파장이 증가하는 동안 상기 에탈론 필터(300)를 투과한 광의 광량이 최대치가 되는 횟수를 카운트하며, 카운트된 광의 광량이 최대치가 되는 횟수와 미리 결정된 채널별 광의 광량이 최대치가 되는 횟수가 일치하면 상기 파장 가변 레이저(100)의 방출 파장의 변경을 중단하여 채널을 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 레이저의 파장 잠금 방법.
제 7항에 있어서, 상기 파장 가변 레이저의 파장 잠금 방법은
상기 제4단계에서 파장을 변화시킬 때, 상기 광 수신 소자(400)에서 변환된 전기적 신호의 DC성분을 추출하고, 이를 기준값과 비교하는 제6단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 레이저의 파장 잠금 방법.
제 7항에 있어서, 상기 제1 내지 제5단계는
반복 수행되는 것을 특징으로 하는 파장 가변 레이저의 파장 잠금 방법.