KR100386778B1 - optical fiber interferometer type wavelength multi/demultiplexor - Google Patents
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Abstract
제1 광섬유 커플러, 제2 광섬유 커플러 및 상기 제1 광섬유 커플러와 상기 제2 광섬유 커플러를 연결하는 두 개의 간섭 경로선을 포함하고, 간섭 경로선 중의 적어도 하나는 단일한 광섬유로 이루어져 있어서 제1 광섬유 커플러와 제2 광섬유 커플러를 융착 접속점 없이 연결하는 전광섬유 간섭계형 파장 합파/분파기를 마련한다. 여기서 간섭 경로선은 이를 이루는 광섬유와는 반대의 열팽창 계수를 가지는 물질로 이루어진 고정판에 고정되어 있다. 또한, 이러한 파장 합파/분파기를 수 개를 연결하여 다채널 합파/분파기를 제작할 수 있다.A first optical fiber coupler, a second optical fiber coupler, and two interference path lines connecting the first optical fiber coupler and the second optical fiber coupler, wherein at least one of the interference path lines is formed of a single optical fiber, so that the first optical fiber coupler And an all optical fiber interferometer type wavelength combiner / spreader for connecting the second optical fiber coupler with no fusion splicing point. The interference path line is fixed to a fixed plate made of a material having a coefficient of thermal expansion opposite to that of the optical fiber. In addition, a plurality of wavelength combiners / splitters may be connected to produce a multi-channel combiner / splitter.
Description
본 발명은 광통신 시스템에서 사용하는 광파장 다중화 및 역다중화 기술에 관한 것으로서, 특히 채널 간격이 수 나노미터(nm) 이하인 광파를 분파 또는 합파하는 협대역 파장 합파/분파기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to optical wavelength multiplexing and demultiplexing techniques used in optical communication systems, and more particularly to narrowband wavelength combiners / splitters for splitting or combining light waves having a channel spacing of several nanometers (nm) or less.
초고속 광통신 시스템에 있어서 광파장의 채널 간격은 전송 용량을 결정하는 중요한 요소이다. 통상 채널 간격이 수 나노미터(nm) 이하인 광파를 분파 또는 합파하는 소자를 협대역 파장 합파/분파기라 하며, 협대역 파장 합파/분파기는 미세 광학 기술, 평판 도파로 기술, 광섬유 가공 기술 등 크게 3가지 기술에 의하여 제작될 수 있다. 종래에는 주로 미세 광학 기술의 대표격인 유전체 간섭 박막 기술에 의하여 제작된 고밀도 파장 합파/분파기가 사용되고 있다. 그런데 최근에는 전송 용량이 폭발적으로 증가함에 따라 채널 간격이 100GHz 이하인 고밀도 파장 합파/분파기가 필요해 짐에 따라 평면 도파로 기술을 이용한 고밀도 파장 합파/분파기가 사용되고 있다. 반면에 전광섬유형 파장 합파/분파기는 주로 광대역의 파장 합파/분파기로써 쌍방향 통신이나 광섬유 증폭기 등에 주로 이용되어 왔다. 이러한 용도로 사용될 때는 광파장이 1310nm과 1550nm 또는 980nm과 1550nm 등으로 채널간 광파장의 분리 간격이 100nm 이상이다. 또 종래의 광섬유 가공 기술 중의 하나인 광섬유 융착 기술을 이용한 커플러형 파장 합파/분파기는 채널 간격이 10nm 이상인 광대역 파장 합파/분파기로서 사용되고 있다.In the high speed optical communication system, the channel spacing of the optical wavelength is an important factor in determining the transmission capacity. In general, a device for dividing or combining light waves having a channel interval of several nanometers (nm) or less is called a narrow-band wavelength combiner / divider, and a narrow-band wavelength combiner / divider is classified into 3 types such as fine optical technology, flat waveguide technology, and optical fiber processing technology. It can be produced by the technique. Conventionally, high-density wavelength combiners / dividers manufactured by dielectric interference thin film technologies, which are representative of microscopic optical technologies, are used. However, in recent years, as the transmission capacity has exploded, a high density wavelength combiner / divider having a channel spacing of 100 GHz or less is required, and a high density wavelength combiner / divider using planar waveguide technology has been used. On the other hand, the all-optic type wavelength combiner / divider is mainly used for two-way communication or an optical fiber amplifier as a broadband wavelength combiner / divider. When used for this purpose, the optical wavelength is 1310nm and 1550nm or 980nm and 1550nm, etc., the separation interval of the optical wavelength between channels is 100nm or more. In addition, a coupler-type wavelength combiner / divider using an optical fiber fusion technique, which is one of the conventional optical fiber processing techniques, is used as a broadband wavelength combiner / divider having a channel spacing of 10 nm or more.
도 1은 종래의 기술에 따른 전광섬유형 파장 합파/분파기의 구성도이다.1 is a block diagram of an all-optical fiber type wavelength combiner / divider according to the prior art.
초기 지름이 125㎛이고 모드 필드 지름이 약 10㎛인 두 개의 광섬유(1, 2)를 용융 인장시켜 두 광섬유(1, 2)의 중심간 거리를 충분히 접근시켜 커플링 현상이 일어날 수 있도록 만든다. 커플링 현상이 일어나는 커플링 영역(10)은 길이가 약 10mm 내외가 되며 이 영역(10)에서의 광섬유의 지름은 20㎛ 이하가 된다. 광섬유(1, 2)가 용융 인장되어 형성된 커플링 영역(10)에서의 광섬유 지름이 20㎛ 이하이므로 안정적인 동작을 위하여는 외부 환경으로부터 보호될 필요가 있으며 이를 위하여 석영 혹은 유리 등으로 이루어진 보호 패키지(20)로 두 광섬유(1, 2)를 감싼다. 또 용융 인장되어 테이퍼 형상이 된 광섬유(1, 2)를 열팽창 계수가 낮은 열경화성 에폭시나 자외선 경화형 에폭시(22)를 이용하여 보호 패키지(20)에 고정시킨다. 이외에도 석영 혹은 유리관을 이용하거나 열수축 튜브 등을 이용하여 패키닝하고 다시 금속관 안에 에폭시나 고무류를 채워 패키징한다.Two optical fibers 1 and 2 having an initial diameter of 125 μm and a mode field diameter of about 10 μm are melt-tensioned to sufficiently approach the distance between the centers of the two optical fibers 1 and 2 so that a coupling phenomenon may occur. The coupling region 10 in which the coupling phenomenon occurs is about 10 mm in length and the diameter of the optical fiber in this region 10 is 20 µm or less. Since the diameter of the optical fiber in the coupling region 10 formed by melting and stretching the optical fibers 1 and 2 is 20 μm or less, it is necessary to be protected from the external environment for stable operation. 20) wrap the two optical fibers (1, 2). Further, the optical fibers 1 and 2 that are melt-tensioned and tapered are fixed to the protective package 20 by using a thermosetting epoxy or an ultraviolet curing epoxy 22 having a low thermal expansion coefficient. In addition, it is packaged by using quartz or glass tube or heat shrink tube, and then packaged by filling epoxy or rubber in metal tube.
이러한 구조에서는 광대역, 예를 들어 1310nm와 1550nm의 파장 성분을 가지는 입력광이 단자 11로 입사되면 두 성분은 서로 다른 전파 상수를 가지므로 커플링 영역(10)이 길이를 적당히 조절함으로써 입력광의 두 성분이 서로 분리되어 출력 단자 13과 14로 각각 출력된다. 이 경우는 분파기에 해당하고, 반대로 단자 13과 14에 각각 파장이 1310nm과 1550nm인 빛을 입사시키면 반대의 원리로 단자 11로 1310nm인 성분과 1550nm인 성분이 합쳐진 빛이 출력된다. 이 경우는 합파기에 해당한다.In such a structure, when input light having a broadband component, for example, wavelengths of 1310 nm and 1550 nm enters the terminal 11, the two components have different propagation constants, so that the coupling region 10 appropriately adjusts the length of the two components of the input light. These are separated from each other and output to output terminals 13 and 14, respectively. In this case, a splitter is applied. On the contrary, when light having a wavelength of 1310 nm and 1550 nm is incident on terminals 13 and 14, the light in which 1310 nm and 1550 nm are combined is output to terminal 11 on the opposite principle. This case corresponds to a combiner.
종래의 전광섬유형 파장 합파/분파기로의 파장 분파 특성은 도 2에 나타난 바와 같이, 분파 파장 W1과 W2가 100nm 정도의 파장 간격을 가진다. 이러한 합파/분파기는 간단한 반면 대용량 통신을 위한 100GHz 주파수 대역의 0.8nm 채널 간격을 가지는 광의 합파/분파기로는 실질적으로 응용이 불가능하다. 이는 채널 분리 간격이 0.8nm 정도의 협대역 파장 합파/분파기를 종래의 전광섬유형으로 만들기 위하여는 커플링 영역(10) 및 테이퍼 영역을 포함하는 인장 길이가 매우 길어져야 하고, 또한 인장 길이가 길어짐에 따라 커플링 영역(10)에서의 광섬유의 지름이 10㎛ 이하로 매우 가늘어져서 외부 환경에 대하여 지나치게 취약하게 되기 때문이다.As shown in FIG. 2, the wavelength splitting characteristics of the conventional all-optical type wavelength combiner / splitter have a wavelength interval of about 100 nm between the splitting wavelengths W1 and W2. While these combiners / splitters are simple, they are practically impossible to apply to the combiners / splitters of light with a 0.8 nm channel spacing in the 100 GHz frequency band for high capacity communications. In order to make the narrow band wavelength combining / splitter having a channel separation interval of about 0.8 nm into the conventional all-optical fiber type, the tensile length including the coupling region 10 and the tapered region must be very long, and the tensile length is This is because as the length increases, the diameter of the optical fiber in the coupling region 10 becomes very thin to 10 mu m or less, making it too fragile to the external environment.
근래에는 마하-젠더 간섭계의 원리를 이용한 협대역 파장 합파/분파기가 원리적으로 설명되고 있다.Recently, a narrowband wavelength combiner / divider using the principle of a Mach-gender interferometer has been described in principle.
도 3은 종래의 기술에 따른 마하-젠더 간섭계형 전광섬유형 협대역 파장 합파/분파기의 구성도이다.3 is a block diagram of a Mach-gender interferometer all-optic fiber narrowband wavelength combiner / divider according to the prior art.
두 개의 광섬유 커플러(16, 17)로부터 인출된 광섬유(13, 14, 15, 16)가 융착 접합(fusion splicing) 등의 기술을 이용하여 서로 접합되어 있고, 광섬유 커플러(16, 17)는 서로 적절한 각도를 가지도록 하여 고정되어 있다. 광섬유(13, 14, 15, 16)가 결합되어 있는 융착 접속부(21, 23) 중의 일측(21)은 열팽창 계수가 다른 보조 기판(21)에 에폭시(22) 등을 이용하여 고정되어 있다.The optical fibers 13, 14, 15, 16 drawn out from the two optical fiber couplers 16, 17 are bonded to each other using a technique such as fusion splicing, and the optical fiber couplers 16, 17 are suitable for each other. It is fixed to have an angle. One side 21 of the fusion splicing portions 21 and 23 to which the optical fibers 13, 14, 15 and 16 are coupled is fixed to the auxiliary substrate 21 having a different thermal expansion coefficient by using an epoxy 22 or the like.
이러한 마하-젠더 간섭계형 파장 합파/분파기에서는 입력단(11)으로 입사된 광이 첫 번째 광섬유 커플러(16)를 지나면서 분리되어 각각 서로 다른 두 경로(24, 25)를 지나 다시 두 번째 광섬유 커플러(17)로 입사하면서 합쳐진다. 이 때, 간섭 경로 (24, 25)를 통해 들어온 광들은 두 간섭 경로(24, 25)의 길이 차이만큼 위상차를 가지게 되며, 간섭계의 원리에 따라 출력 단자(18, 19)로 나오는 광의 파장을 협대역으로 분리시킬 수 있다.In this Mach-Gender interferometer type wavelength combiner / divider, the light incident to the input terminal 11 is separated by passing through the first optical coupler 16 and passes through two different paths 24 and 25, respectively. Entering into (17), they merge. At this time, light entering through the interference paths 24 and 25 has a phase difference by the length difference between the two interference paths 24 and 25, and narrows the wavelength of the light exiting the output terminals 18 and 19 according to the principle of the interferometer. Can be separated into bands.
그런데 마하-젠터 간섭게형 파장 합파/분파기는 2개의 융착 접속부(21, 23)를 가지는데 이러한 구조는 동일한 대역에서 원하는 피크 파장을 튜닝할 때 파장 분파 특성에 악영향을 미친다. 이를 완화하기 위하여 융착 접속부(21, 23) 부근에서 광섬유가 일정한 곡률을 가지도록 만드는데 이로 인하여 합파/분파기의 세로 폭이 ??어진다. 또, 융착 접속부(21, 23)는 진동 등의 외부 환경에 민감하기 때문에 그 고정을 위하여 보조 기판(21)을 필요로 한다.However, the Mach-Genter interference-wavelength wavelength combiner / divider has two fusion splicing portions 21 and 23. This structure adversely affects the wavelength splitting characteristics when tuning the desired peak wavelength in the same band. In order to alleviate this, the optical fiber has a constant curvature in the vicinity of the fusion splicing parts 21 and 23, which causes the vertical width of the splitter / divider to fall. In addition, since the fusion spliced portions 21 and 23 are sensitive to external environments such as vibration, the auxiliary substrate 21 is required for fixing thereof.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 문제점을 극복하고 협제작이 용이하고 외부 환경에 안정한 협대역 파장 합파/분파기를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to overcome the above problems and to provide a narrowband wavelength combiner / splitter that is easy to cooperate and stable to the external environment.
도 1은 종래의 기술에 따른 전광섬유형 파장 합파/분파기의 구성도이고,1 is a block diagram of an all-optical fiber type wavelength combiner / divider according to the prior art,
도 2는 도 1의 전광섬유형 파장 합파/분파기에서의 파장 특성을 나타내는 그래프이고,FIG. 2 is a graph showing wavelength characteristics of the all-optical fiber type wavelength divider / divider of FIG.
도 3은 종래의 기술에 따른 마하-젠더 간섭계형 전광섬유형 협대역 파장 합파/분파기의 구성도이고,3 is a block diagram of a Mach-gender interferometer all-optic type narrowband wavelength combiner / divider according to the prior art,
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전광섬유형 협대역 파장 합파/분파기의 구성도이고,4A is a block diagram of an all-optical type narrowband wavelength combiner / divider according to the first embodiment of the present invention;
도 4b는 도 4a의 Ⅳb-Ⅳb'선에 대한 단면도이고,4B is a cross-sectional view taken along line IVb-IVb 'of FIG. 4A.
도 5a 본 발명의 제1 실시예에 따른 전광섬유형 협대역 파장 합파/분파기 패키지의 정면도이고,5A is a front view of an all-optic type narrowband wavelength combiner / divider package according to a first embodiment of the present invention;
도 5b 및 도 5c는 각각 도 5a의 Ⅴb-Ⅴb'선과 Ⅴc-Ⅴc'선에 대한 단면도이고,5B and 5C are cross-sectional views taken along lines Vb-Vb 'and Vc-Vc' of FIG. 5A, respectively.
도 5d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전광섬유형 협대역 파장 합파/분파기에 사용되는 광섬유 커플러의 단면도이고,5D is a cross-sectional view of an optical fiber coupler used in the all-optical type narrowband wavelength combiner / divider according to the first embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전광섬유형 협대역 파장 합파/분파기에서의 파장 특성을 나타내는 그래프이고,FIG. 6 is a graph showing wavelength characteristics in an all-optic narrowband wavelength combiner / divider according to a first embodiment of the present invention;
도 7은 간섭 경로 길이 차에 대한 합파 또는 분파되는 채널 간격의 반비례성을 보여주는 그래프이고,FIG. 7 is a graph showing inverse proportionality of the channel spacing to be mixed or split with respect to an interference path length difference.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전광섬유형 협대역 파장 합파/분파기의 구성도이다.8 is a block diagram of an all-optical type narrowband wavelength combiner / divider according to a second embodiment of the present invention.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 간섭 경로선 중의 하나를 접속점없이 형성한다.In order to solve this problem, in the present invention, one of the interference path lines is formed without a connection point.
구체적으로는 제1 광섬유 커플러, 제2 광섬유 커플러 및 상기 제1 광섬유 커플러와 상기 제2 광섬유 커플러를 연결하는 다수의 간섭 경로선을 포함하고, 상기 간섭 경로선 중의 적어도 하나는 단일한 광섬유로 이루어져 있어서 상기 제1 광섬유 커플러와 상기 제2 광섬유 커플러를 접속점 없이 연결하는 전광섬유 간섭계형 파장 합파/분파기를 마련한다.Specifically, a first optical fiber coupler, a second optical fiber coupler and a plurality of interference path lines connecting the first optical fiber coupler and the second optical fiber coupler, at least one of the interference path line is made of a single optical fiber An all-optic interferometer type wavelength combiner / divider for connecting the first optical fiber coupler and the second optical fiber coupler without a connection point is provided.
이 때, 상기 간섭 경로선은 이를 이루는 광섬유와는 반대의 열팽창 계수를 가지는 물질로 이루어진 고정판에 고정되어 있으며, 상기 접속점이 없는 간섭 경로선은 가열 인장되어 다른 간섭 경로선과 일정한 위상차를 가지도록 조정될 수 있다. 이 때, 접속점이 없는 간섭 경로선은 레이저에 의하여 가열될 수 있다.At this time, the interference path line is fixed to a fixed plate made of a material having a coefficient of thermal expansion opposite to that of the optical fiber constituting the interference path line, and the interference path line without the connection point is heated and tensioned to be adjusted to have a constant phase difference from other interference path lines. have. At this time, the interference path line without the connection point can be heated by the laser.
또한, 제1 광섬유 커플러, 제2 광섬유 커플러 및 상기 제1 광섬유 커플러와 상기 제2 광섬유 커플러를 연결하는 다수의 간섭 경로선을 포함하는 합파/분파기 다수 개를 배열하고, 상기 다수의 합파/분파기 중에서 제1 합파/분파기의 출력 단자를 제2 합파/분파기의 입력 단자에 연결하고, 제2 합파/분파기의 출력 단자를 제3 합파/분파기에 연결하는 방식으로 상기 다수의 합파/분파기를 서로 연결하고, 상기 제1 합파/분파기의 입력 단자를 분파 시에는 입력으로 사용하고 합파 시에는 출력으로 사용하며, 최종단의 합파/분파기의 출력을 분파 시에는 출력으로 사용하고 합파 시에는 입력으로 사용하는 다채널 전광섬유 간섭계형 광파장 합파/분파기를 마련한다.In addition, a plurality of combiners / dividers including a first optical fiber coupler, a second optical fiber coupler, and a plurality of interference path lines connecting the first optical fiber coupler and the second optical fiber coupler, and the plurality of multiple wave / minutes The plurality of multiplexers by connecting the output terminal of the first combiner / divider to the input terminal of the second combiner / divider, and the output terminal of the second combiner / divider to the third combiner / divider / Splitters connected to each other, the input terminal of the first harmonic / splitter is used as an input when splitting and as an output when splitting, and the output of the splitter / splitter at the final stage is used as an output when splitting In the case of combining, multi-channel all-optic interferometer type optical wavelength combiner / divider is used.
이 때, 상기 합파/분파기를 이루는 다수의 간섭 경로선 중에서 적어도 하나는 단일한 광섬유로 이루어져 있어서 상기 제1 광섬유 커플러와 상기 제2 광섬유 커플러를 접속점 없이 연결하는 것이 바람직하고, 상기 다수의 합파/분파기는 1개의 입력 단자와 2개의 출력 단자를 가지며, 상기 제1 합파/분파기와 상기 최종단의 합파/분파기를 제외한 나머지 합파/분파기는 그 출력 단자 각각에 서로 다른 합파/분파기의 입력 단자가 연결되어 있는 것이 바람직하다.In this case, at least one of the plurality of interference path lines constituting the combiner / divider consists of a single optical fiber, so that the first optical fiber coupler and the second optical fiber coupler are connected without a connection point, and the plurality of The splitter has one input terminal and two output terminals, and the remaining ones except for the first / divider and the final / multiplier of the final stage are different from each other. It is preferable that the input terminal of is connected.
그러면 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 협대역 파장 합파/분파기에 대하여 설명한다.Next, a narrowband wavelength combiner / divider according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전광섬유형 협대역 파장 합파/분파기의 구성도이고, 도 4b는 도 4a의 Ⅳb-Ⅳb'선에 대한 단면도이다.4A is a configuration diagram of an all-fiber narrowband wavelength combiner / divider according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line IVb-IVb 'of FIG. 4A.
본 발명에 따른 전광섬유형 협대역 파장 합파/분파기는 제1 및 제2 광섬유 커플러(30, 40)와 이들 광섬유 커플러(30, 40)의 입출력 단자선(31, 32, 33, 34, 41, 42, 43, 44) 및 패키지(60)로 이루어져 있다. 두 광섬유 커플러(30, 40)는 광섬유인 입출력 단자선(33, 34, 41, 42)에 의하여 서로 연결되어 이들 사이에 두 개의 광 경로(51, 52)를 가지고 있다. 이 때, 제1 광 경로(51)에는 융착 접속점이 없이 제1 광섬유 커플러(30)의 출력 단자선(33)과 제2 광섬유 커플러(40)의 입력 단자선(41)이 일체로 형성되어 있고, 제2 광 경로(52)에는 제1 광섬유 커플러(30)의 출력 단자선(34)과 제2 광섬유 커플러(40)의 입력 단자선(42)을 연결하는 융착 접속점(23B)이 형성되어 있다. 여기서, 제2 광 경로(52)도 융착 접속점(23B) 없이 일체로 형성할 수도 있다. 패키지(60)는 외부 환경으로부터 광섬유 커플러(30, 40)와 간섭 경로(51, 52)를 이루는 입출력 단자선(33, 34, 41, 42)을 보호하기 위한 것으로써 패키지 본체(62)와 덮개(61)로 이루어져 있다. 그러면 패키지(60)에 대하여 도 5a 내지 도 5c를 참고로 하여 상세히 설명한다.The all-optic narrowband wavelength combiner / divider according to the present invention includes the first and second optical fiber couplers 30 and 40 and the input / output terminal lines 31, 32, 33, 34 and 41 of the optical fiber couplers 30 and 40. , 42, 43, 44 and the package 60. The two optical fiber couplers 30 and 40 are connected to each other by input / output terminal lines 33, 34, 41, and 42, which are optical fibers, and have two optical paths 51, 52 therebetween. At this time, the output terminal line 33 of the first optical fiber coupler 30 and the input terminal line 41 of the second optical fiber coupler 40 are integrally formed in the first optical path 51 without the fusion splicing point. The second optical path 52 is provided with a fusion splicing point 23B connecting the output terminal line 34 of the first optical fiber coupler 30 and the input terminal line 42 of the second optical fiber coupler 40. . Here, the second optical path 52 may also be formed integrally without the fusion splicing point 23B. The package 60 is for protecting the input / output terminal lines 33, 34, 41, and 42 which form the interference coupler 51, 52 with the optical fiber coupler 30, 40 from the external environment, and thus the package body 62 and the cover. It consists of (61). The package 60 will now be described in detail with reference to FIGS. 5A to 5C.
도 5a 본 발명의 제1 실시예에 따른 전광섬유형 협대역 파장 합파/분파기 패키지의 정면도이고, 도 5b 및 도 5c는 각각 도 5a의 Ⅴb-Ⅴb'선과 Ⅴc-Ⅴc'선에 대한 단면도이고, 도 5d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전광섬유형 협대역 파장 합파/분파기에 사용되는 광섬유 커플러의 단면도이다.FIG. 5A is a front view of an all-optic narrowband wavelength combiner / divider package according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 5B and 5C are cross-sectional views taken along lines Vb-Vb 'and Vc-Vc' of FIG. 5A, respectively. 5D is a cross-sectional view of an optical fiber coupler used in the all-optical type narrowband wavelength combiner / divider according to the first embodiment of the present invention.
패키지 본체(62)에는 제1 및 제2 광섬유 커플러(30, 40)를 수용하기 위한 홈(63, 64)과 간섭 경로선(51, 52)을 이루는 광섬유를 수용하여 간섭 경로선(51, 52)이 힘을 받지 않도록 하기 위한 홈(65)이 형성되어 있다. 제1 및 제2 광섬유 커플러(30, 40)와 광섬유는 각각 홈(63, 64, 65)에 끼워져 고정되어 있다. 여기서, 광섬유가 고정될 홈(65)의 깊이를 기준으로 한 제1 및 제2 광섬유 커플러(30, 40)가 고정될 홈(63, 64)의 깊이 t1은 광섬유 커플러(30, 40)의 입출력 단자의 높이 d1과 같거나 커야 하고, 전체 깊이 t2는 광섬유 커플러(30, 40)의 높이 d2와 같거나 커야 한다. 또, 광섬유 커플러(30, 40)가 고정될 홈(63, 64)의 길이는 광섬유 커플러(30, 40)와 같거나 길다.The package body 62 accommodates the optical fibers that form the interference path lines 51 and 52 with the grooves 63 and 64 for accommodating the first and second optical fiber couplers 30 and 40, and the interference path lines 51 and 52. ) Is formed with a groove 65 to prevent the force from being applied. The first and second optical fiber couplers 30 and 40 and the optical fiber are fitted into the grooves 63, 64 and 65, respectively, and fixed. Here, the depth t1 of the grooves 63 and 64 to which the first and second optical fiber couplers 30 and 40 are to be fixed, based on the depth of the groove 65 to which the optical fiber is fixed, is an input / output of the optical fiber couplers 30 and 40. The height d1 of the terminal must be equal to or greater than, and the total depth t2 must be equal to or greater than the height d2 of the optical fiber couplers 30, 40. In addition, the length of the grooves 63 and 64 to which the optical fiber couplers 30 and 40 are to be fixed is the same as or longer than the optical fiber couplers 30 and 40.
패키지(60)는 외부 습기나 공기를 차단하도록 방습층(66)을 가지고 있다. 방습층은 광섬유 커플러(30, 40)의 외부와 연결되는 입출력 단자선(31, 32, 43, 44)의 출구를 제외하고는 패키지(60)의 내부면을 모두 둘러싸고 있다. 또, 패키지(60)의 광섬유가 부착되는 부분(고정판)은 광섬유와는 반대의 열패창 계수를 가지는 물질을 이용하여 형성한다. 이는 열에 의하여 광섬유가 신축할 경우 이를 보상하여 저지하기 위함이다. 또한 두 개의 간섭 경로(51, 52)를 이루는 광섬유들은 진동 등에 대하여 보다 안정하도록 패키지(60) 또는 광섬유와 열팽창 계수가 비슷한 에폭시로 고정시킬 수 있다.The package 60 has a moisture barrier 66 to block external moisture or air. The moisture barrier layer surrounds all the inner surfaces of the package 60 except for the outlets of the input / output terminal lines 31, 32, 43, and 44 connected to the outside of the optical fiber coupler 30, 40. In addition, the portion (fixing plate) to which the optical fiber of the package 60 is attached is formed using a material having a heat dissipation coefficient opposite to that of the optical fiber. This is to prevent and compensate for the expansion and contraction of the optical fiber by heat. In addition, the optical fibers constituting the two interference paths 51 and 52 may be fixed with epoxy having a similar coefficient of thermal expansion to the package 60 or the optical fiber so as to be more stable against vibration.
이러한 파장 합파/분파기는 두 개의 간섭 경로(51, 52)를 가지는 마하-젠더 간섭계형 합파/분파기의 구조를 가진다. 그런데 종래와는 달리 한쪽 간섭 경로(51)에는 융착 접속점이 없다. 이러한 파장 합파/분파기에서 합파 또는 분파되는 광의 주파수 간격은 다음 식과 같이 표현된다.This wavelength combiner / divider has the structure of a Mach-Gender interferometer type combiner / divider having two interference paths 51 and 52. Unlike the related art, however, there is no fusion splicing point in one interference path 51. The frequency interval of the light to be combined or split in such wavelength combiner / divider is expressed by the following equation.
여기서는 합파 혹은 분파되는 채널간격의 주파수이고 c는 광속, n은 경로선의 굴절율,은 두 경로선의 길이차이다. 수학식 1이 보여주는 바와 같이 출력 단자로 나오는 광은 두 간섭 경로(51, 52)의 경로차와 경로선의 굴절율에 의존하는 함수로서 경로차에 따라 협대역 파장 합파/분파가 가능하다.here Is the frequency of the channel spacing to be combined or split, c is the speed of light, n is the refractive index of the path line, Is the length difference between the two path lines. As shown in Equation 1, the light exiting the output terminal has a path difference between two interference paths 51 and 52. The path difference as a function that depends on the refractive index of Depending on the narrowband wavelength combining / splitting is possible.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전광섬유형 협대역 파장 합파/분파기에서의 파장 특성을 나타내는 그래프이고, 도 7은 간섭 경로 길이 차에 대한 합파 또는 분파되는 채널 간격의 반비례성을 보여주는 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing wavelength characteristics of an all-fiber narrow-band wavelength combiner / divider according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an inverse proportionality of the channel spacing to be combined or split with respect to an interference path length difference. It is a graph showing.
이러한 구조의 협대역 파장 합파/분파기를 제조하는 방법은 다음과 같다.A method of manufacturing a narrowband wavelength combiner / divider of this structure is as follows.
제1 광섬유 커플러(30)를 이루는 출력선(33, 34) 중의 하나(예를 들어 33)를 다른 하나에 비해 길게 형성하고, 이 출력선(33)을 제2 광섬유 커플러(30) 제작시에 그 입력 단자선(41)으로 사용한다. 기타의 광섬유 커플러(30)의 제작 방법은 종래의 방법을 그대로 채용할 수 있다.One of the output lines 33 and 34 constituting the first optical fiber coupler 30 (for example, 33) is formed longer than the other, and the output line 33 is formed when the second optical fiber coupler 30 is manufactured. It is used as the input terminal line 41. The manufacturing method of the other optical fiber coupler 30 can employ | adopt a conventional method as it is.
이렇게 하면 두 개의 간섭 경로(51, 52) 중에서 하나를 연결 부위없이 하나의 광섬유로 형성할 수 있다. 이렇게 하나의 광섬유로 이루어진 광간섭 경로선(51)은 광의 분파 혹은 합파를 위하여 일부분 또는 전체를 열을 가하여 인장시킴으로서 나머지 간섭 경로선(52)과 적절한 경로차를 가지도록 만들기가 용이하다. 광간섭 경로선(51)을 인장시키기 위하여 열을 가할 때는 레이저를 사용할 수 있다. 이와 같이, 융착 접속점이 없는 간섭 경로를 열을 가하여 정밀하게 인장 제어함으로써 보다 우수한 특성의 협대역 파장 합파/분파기를 제작할 수 있고, 별도의 파장 튜닝이 필요없게 되어 두 간섭 경로를 직선으로 배열하여 에폭시로 고정시킨 전광섬유형 협대역 파장 합파 분파기를 제작할 수 있다.In this way, one of the two interference paths 51 and 52 can be formed as one optical fiber without a connection site. Thus, the optical interference path line 51 composed of one optical fiber is easily made to have a proper path difference with the remaining interference path line 52 by stretching part or the whole to heat or split the light. A laser may be used to apply heat to tension the optical interference path line 51. Thus, by precisely tension-controlling the interference path without the fusion splicing point, it is possible to fabricate a narrowband wavelength combiner / divider having better characteristics, and separate the wavelength tuning so that the two interference paths are arranged in a straight line. An all-fiber narrow-band wavelength combining splitter fixed with epoxy can be fabricated.
본 발명의 제1 실시예에 따른 파장 합파/분파기를 여러 개 다단으로 접속하면 2채널 이상의 다채널 협대역 파장 합파/분파기를 제작할 수 있다. 이에 대하여 도 8을 참고로 하여 설명한다.When the wavelength combiner / divider according to the first embodiment of the present invention is connected in multiple stages, a multi-channel narrowband wavelength combiner / divider can be produced. This will be described with reference to FIG. 8.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전광섬유형 협대역 파장 합파/분파기의 구성도이다.8 is a block diagram of an all-optical type narrowband wavelength combiner / divider according to a second embodiment of the present invention.
제2 실시예에서는 제1 실시예에 따른 파장 합파/분파기 8개(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800)를 다음과 같은 순서로 연결한다. 제1 파장 합파/분파기(100)의 출력단 중 하나를 제2 파장 합파/분파기(200)의 입력단에 접속하고, 제2 파장 합파/분파기(100)의 출력단 2개를 각각 제3 및 제4 파장 합파/분파기(300, 400)의 입력단에 접속한다. 계속해서 제3 및 제4 파장 합파/분파기(300, 400)의 출력단 4개를 각각 제5 내지 제8 파장 합파/분파기(500, 600, 700, 800)의입력단에 피크 파장을 조화시키면서 접속한다. 이렇게 하면 8채널 파장 합파/분파기가 된다.In the second embodiment, eight wavelength combiners / dividers 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, and 800 according to the first embodiment are connected in the following order. One of the output terminals of the first wavelength combiner / divider 100 is connected to the input terminal of the second wavelength combiner / divider 200, and the two output terminals of the second wavelength combiner / divider 100 are respectively connected to the third and third terminals. The input terminal of the fourth wavelength combiner / divider 300 and 400 is connected. Subsequently, the four output stages of the third and fourth wavelength combiner / dividers 300 and 400 are matched to the input wavelengths of the fifth to eighth wavelength combiner / dividers 500, 600, 700 and 800, respectively. Connect. This results in an eight-channel wavelength combiner / divider.
그러면 8채널 파장 합파 및 분파 과정을 살펴본다.Next, the 8-channel wavelength combining and branching process will be described.
제1 파장 합파/분파기는 100GHz 채널 간격, 제2 파장 합파/분파기는 200GHz 채널 간격, 제3 내지 제4 합파/분파기는 400GHz 채널 간격, 제5 내지 제8 합파/ 분파기는 800GHz 채널 간격을 가진다고 가정하고, 10000GHz부터 11600GHz 사이에 100GHz 간격으로 분포되어 있는 16개 채널(이하에서는 주파수 크기 순서대로 1 내지 16번으로 구분한다)이 혼합된 광이 본 발명에 따른 8채널 파장 합파 분파기로 입사한다고 하자. 입사된 광은 먼저 제1 파장 합파/분파기(100)에서 (1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15)와 (2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16)으로 분파된다. 이중에서 제2 파장 합파/분파기(200)로 입사하는 광은 (1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15)라고 하면 이들은 다시 제2 파장 합파/분파기(200)에 의하여 (1, 5, 9, 13)과 (3, 7, 11, 15)로 분파된다. 이중에서 (1, 5, 9, 13) 광은 제3 파장 합파/분파기(300)로 입사하고 (3, 7, 11, 15) 광은 제4 파장 합파/분파기(300)로 입사한다면 제3 파장 합파/분파기(300)는 입사한 광을 (1, 9)와 (5, 13)으로 분파하고, 제4 파장 합파/분파기(400)는 입사한 광을 (3, 11)과 (7, 15)로 분파한다. 다시, (1, 9), (5, 13), (3, 11), (7, 15) 광이 차례대로 제5 내지 제8 파장 합파/분파기(500, 600, 700, 800)로 입사하여 1, 9, 5, 13, 3, 11, 7, 15로 각각 분파된다. 따라서 제5 내지 제8 파장 합파/분파기(500, 600, 700, 800)를 통해 출력되는 8개의 광은 10000GHz부터 11500GHz 사이에서 200GHz 채널 가격을 가지게 된다. 반대로 제5 내지 제8 파장 합파/분파기(500, 600, 700, 800)의 출력 단자 각각에 8채널의 각기 다른 파장의 광을 입사시키면 제1 파장 합파/분파기(100)의 입력 단자로 거의 손실없이 광이 합파되어 나온다. 만약 제1 파장 합파/분파기(100)의 나머지 출력 단자에 제2 내지 제8 합파/ 분파기(200, 300, 400, 500, 600, 700, 800)와 동일한 형태로 파장 합파/분파기들을 연결하면 나머지 (2, 4, 6, 8. 10, 12, 14, 16)도 분파 및 합파할 수 있다. 이렇게 되면 16채널 파장 합파/분파기가 된다.The first wavelength combiner / splitter is 100 GHz channel spacing, the second wavelength combiner / splitter is 200 GHz channel spacing, the third to fourth combiners / splitters are 400 GHz channel spacing, and the fifth to eighth combiner / splitter is 800 GHz channel Suppose that there is an interval, the mixed light of 16 channels (hereinafter, divided into 1 to 16 in order of frequency magnitude) distributed in 100 GHz intervals between 10000 GHz and 11600 GHz is an 8-channel wavelength combining splitter according to the present invention. Let's say The incident light is first (1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15) and (2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 in the first wavelength combiner / divider 100 Is offset into When the light incident on the second wavelength combiner / divider 200 is (1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15), they are again converted by the second wavelength combiner / divider 200. Branched into (1, 5, 9, 13) and (3, 7, 11, 15). Of these, if (1, 5, 9, 13) light is incident on the third wavelength combiner / divider 300 and (3, 7, 11, 15) light is incident on the fourth wavelength combiner / divider 300 The third wavelength combiner / splitter 300 splits the incident light into (1, 9) and (5, 13), and the fourth wavelength combiner / splitter 400 splits the incident light (3, 11). And branch into (7, 15). Again, (1, 9), (5, 13), (3, 11), (7, 15) light is incident on the fifth to eighth wavelength combiner / divider 500, 600, 700, 800 Are divided into 1, 9, 5, 13, 3, 11, 7, and 15, respectively. Therefore, the eight lights output through the fifth to eighth wavelength combiners / dividers 500, 600, 700, and 800 have a 200 GHz channel price between 10000 GHz and 11500 GHz. On the contrary, when light of eight different wavelengths is incident on each of the output terminals of the fifth to eighth wavelength combiner / dividers 500, 600, 700, and 800, the input terminal of the first wavelength combiner / divider 100 The light comes out with little loss. If the second output terminal of the first wavelength combiner / splitter 100 has the same shape as the second to eighth multiplexers / splitters 200, 300, 400, 500, 600, 700, and 800, When connected, the remaining (2, 4, 6, 8. 10, 12, 14, 16) can also be split and combined. This results in a 16-channel wavelength combiner / divider.
본 발명에 따른 협대역 파장 합파/분파기는 종래의 단순 융착 방식에 비하여 안정적인 특성을 가지며, 손실 및 고립 특성이 우수하고 중심 파장 튜닝이 용이하다. 또한 직선 방식을 취하기 때문에 패키지 사이즈를 보다 작게 할 수 있다. 또, 광섬유에 대하여 반대 열팽창 계수를 가지는 패키지의 고정판에 간섭 경로를 이루는 광섬유를 고정시키기 때문에 외부 환경에 대하여 보다 안정적인 특성을 갖는다.The narrowband wavelength combiner / divider according to the present invention has more stable characteristics than the conventional simple fusion method, has excellent loss and isolation characteristics, and is easy to tune the center wavelength. In addition, the package size can be made smaller due to the linear method. In addition, since the optical fiber forming the interference path is fixed to the fixing plate of the package having the opposite coefficient of thermal expansion with respect to the optical fiber, it has more stable characteristics with respect to the external environment.
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