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KR100474695B1 - 파장분할다중 광통신망을 위한 양방향 광 분기/결합다중화기 - Google Patents

파장분할다중 광통신망을 위한 양방향 광 분기/결합다중화기 Download PDF

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KR100474695B1
KR100474695B1 KR10-2003-0029891A KR20030029891A KR100474695B1 KR 100474695 B1 KR100474695 B1 KR 100474695B1 KR 20030029891 A KR20030029891 A KR 20030029891A KR 100474695 B1 KR100474695 B1 KR 100474695B1
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김종권
이기철
황성택
고준호
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명에 따라 파장분할다중 광통신망 내에서 다중화된 광신호의 전송을 위한 광섬유에 연결되며, 상기 광신호에 대한 채널 분기 또는 결합을 수행하기 위한 양방향 광 분기/결합 다중화기는, 순방향 또는 역방향 광신호의 통로가 되는 다중화 포트와, 각각 역다중화된 채널의 통로가 되는 다수의 역다중화 포트를 구비하는 제1 파장분할 다중화기와; 각각 기설정된 채널의 결합 또는 분기를 수행하며, 상기 제1 파장분할 다중화기의 역다중화 포트들과 일대일 연결된 다수의 분기/결합부와; 상기 다수의 분기/결합부와 일대일 연결되며 각각 역다중화된 채널의 통로가 되는 다수의 역다중화 포트와, 상기 순방향 또는 역방향 광신호의 통로가 되는 다중화 포트를 구비하는 제2 파장분할 다중화기를 포함하며, 상기 제1 및 제2 파장분할 다중화기는 동일한 자유 스펙트럼 영역을 가지며, 상기 순방향 광신호의 파장 대역은 한 주기의 자유 스펙트럼 영역에 포함되고, 상기 역방향 광신호의 파장 대역은 다른 한 주기의 자유 스펙트럼 영역에 포함된다.

Description

파장분할다중 광통신망을 위한 양방향 광 분기/결합 다중화기{BIDIRECTOINAL OPTICAL ADD/DROP MULTIPLEXER FOR WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXING OPTICAL NETWORKS}
본 발명은 파장분할다중 광통신망(wavelength division multiplexing optical network: WDM optical network)에 관한 것으로서, 특히 상기 광통신망 내에서 순방향 또는 역방향으로 진행하는 다중화된 광신호에 대하여 채널 결합 또는 분기(channel add/drop)를 수행하기 위한 양방향 광 분기/결합 다중화기(bidirectional optical add/drop multiplexer)에 관한 것이다.
최근 단심 광섬유(optical fiber)를 통해 서로 다른 파장을 갖는 다수의 채널을 전송하는 파장분할다중 기술이 실용화됨에 따라 초고속 대용량의 광신호 전송이 가능하게 되었다. 뿐만 아니라, 광 소자 기술의 발달로 인해 광학적으로 광신호의 경로를 설정 또는 스위칭(switching)하거나 광신호를 분기 또는 결합하는 일이 가능해짐으로써, 파장분할다중 기술에 기반한 광통신망의 구축이 가능하게 되었다.
통상적으로 광 애드/드롭 다중화기는 한 쌍의 파장분할 다중화기와, 다수의 광 스위치(optical switch)를 포함한다. 파장분할 다중화기로는 채널의 확장이 용이하고, 제어가 간단하며, 집적도(integration)가 우수한 배열 도파로형 격자(arrayed-waveguide grating: AWG)가 많이 사용된다. 광 스위치로는 2x2 광 공간 스위치 (space switch)나 파장 의존성을 갖는 광섬유 브래그 격자(optical fiber Bragg grating: FBG)가 많이 사용된다.
도 1은 종래에 따른 양방향 광 분기/결합 다중화기의 구성을 나타내는 도면이다. 상기 광분기/결합 다중화기(100)는 제1 및 제2 써큘레이터(circulator: CIR, 120,130)와, 8×8 배열 도파로형 격자(150)와, 제1 내지 제6 광 스위치(141~146)와, 제1 및 제2 광 대역 통과 필터(optical band pass filter: OBPF, 160,170)를 포함한다. 상기 제1 및 제2 써큘레이터, 배열 도파로형 격자, 제1 내지 제6 광 스위치는 각각 다수의 포트를 포함하는데, 해당 소자의 참조 부호가 "###"라고 한다면, 상기 소자의 제n(또는 n') 포트는 "n"(또는 "n'")의 참조 부호로서 도시함과 더불어 "###n"(또는 "###n'")으로 표기하기로 한다. 이 때, n은 자연수이다.
상기 제1 써큘레이터(120)는 그 상위 포트에 입력된 광신호를 그 인접한 하위 포트로 출력하도록 구성된 제1 내지 제3 포트(1201~1203)를 구비하며, 상기 제1 써큘레이터(120)는 제2 포트(1202)에 입력된 순방향 광신호를 제3 포트(1203)로 출력하고, 제1 포트(1201)로 입력된 역방향 광신호를 제2 포트(1202)로 출력한다. 상기 제1 써큘레이터(120)의 제2 포트(1202)는 다중화된 광신호의 전송을 위한 광섬유(110)와 연결된다. 상기 순방향 광신호는 서로 다른 파장을 갖는 제1 내지 제3 채널(λ1~λ3)을 포함하며, 상기 역방향 광신호는 서로 다른 파장을 갖는 제5 내지 제7 채널(λ5~λ7)을 포함한다.
상기 제2 써큘레이터(130)는 그 상위 포트에 입력된 광신호를 그 인접한 하위 포트로 출력하도록 구성된 제1 내지 제3 포트(1301~1303)를 구비하며, 상기 제2 써큘레이터(130)는 제2 포트(1302)에 입력된 역방향 광신호를 제3 포트(1303)로 출력하고, 제1 포트(1301)로 입력된 순방향 광신호를 제2 포트(1302)로 출력한다. 상기 제2 써큘레이터(130)의 제2 포트(1302)는 다중화된 광신호의 전송을 위한 광섬유(110)와 연결된다.
상기 배열 도파로형 격자(150)는 그 일단에 제1 내지 제8 포트(1501~1508)를 구비하며, 그 타단에 제1' 내지 제8' 포트(1501'~1508')를 구비한다. 상기 제4, 8, 4' 및 8' 포트(1504,1508,1504',1508')는 각각 다중화된 광신호의 통로가 되고, 제1 내지 제3 포트(1501~1503), 제5 내지 제7 포트(1505~1507), 제1' 내지 제3' 포트(1501'~1503') 및 제5' 내지 제7' 포트(1505'~1507')는 각각 역다중화된 채널의 통로가 된다. 상기 배열 도파로형 격자(150)의 제4 포트(1504)는 상기 제1 써큘레이터(120)의 제3 포트(1203)와 연결되고, 제4' 포트(1504')는 상기 제2 써큘레이터(130)의 제3 포트(1303)와 연결된다. 상기 배열 도파로형 격자(150)는 제4 포트(1504)에 입력된 순방향 광신호를 파장분할 역다중화한 후 역다중화된 제1 내지 제3 채널(λ1~λ3)을 제1' 내지 제3' 포트(1501'~1503')로 출력하고, 제5' 내지 제7' 포트(1505'~1507')에 입력된 제1 내지 제3 채널(λ1~λ3)을 파장분할다중화한 후 다중화된 순방향 광신호를 제8 포트(1508)로 출력한다. 또한, 상기 배열 도파로형 격자(150)는 제4' 포트(1504')에 입력된 역방향 광신호를 파장분할 역다중화한 후 역다중화된 제5 내지 제7 채널(λ5~λ7)을 제5 내지 제7 포트(1505~1507)로 출력하고, 제1 내지 제3 포트(1501~1503)에 입력된 제5 내지 제7 채널(λ5~λ7)을 파장분할다중화한 후 다중화된 역방향 광신호를 제8' 포트(1508')로 출력한다.
상기 제1 내지 제6 광 스위치(141~146)는 각각 그 일측에 배치된 제1 및 제2 포트(1411,1412; 1421,1422; 1431,1432; 1441,1442; 1451,1452; 1461,1462)와 그 타측에 배치된 제3 및 제4 포트(1413,1414; 1423,1424; 1433,1434; 1443,1444; 1453,1454; 1463,1464)를 구비하며, 바(bar) 상태에서는 제1 및 제3 포트(1411,1413; 1421,1423; 1431,1433; 1441,1443; 1451,1453; 1461,1463)가 서로 연결되고, 제2 및 제4 포트(1412,1414; 1422,1424; 1432,1434; 1442,1444; 1452,1454; 1462,1464)가 서로 연결된다. 크로스(cross) 상태에서는 제1 및 제4 포트(1411,1414; 1421,1424; 1431,1434; 1441,1444; 1451,1454; 1461,1464)가 서로 연결되고, 제2 및 제3 포트(1412,1413; 1422,1423; 1432,1433; 1442,1443; 1452,1453; 1462,1463)가 서로 연결된다. 상기 제1 광 스위치(141)는 상기 배열 도파로형 격자(150)의 제1' 및 제5' 포트(1501',1505')와 연결되며, 상기 제2 광 스위치(142)는 상기 배열 도파로형 격자(150)의 제2' 및 제6' 포트(1502',1506')와 연결되고, 상기 제3 광 스위치(143)는 상기 배열 도파로형 격자(150)의 제3' 및 제7' 포트(1503',1507')와 연결된다. 상기 제4 광 스위치(144)는 상기 배열 도파로형 격자(150)의 제1 및 제5 포트(1501,1505)와 연결되며, 상기 제5 광 스위치(145)는 상기 배열 도파로형 격자(150)의 제2 및 제6 포트(1502,1506)와 연결되고, 상기 제6 광 스위치(146)는 상기 배열 도파로형 격자(150)의 제3 및 제7 포트(1503,1507)와 연결된다.
상기 제1 광 대역 통과 필터(160)는 잡음을 제거하기 위하여 상기 순방향 광신호의 파장 대역을 포함하는 기설정된 파장 통과 대역을 가지며, 상기 배열 도파로형 격자(150)의 제8 포트(1508)와 상기 제2 써큘레이터(130)의 제1 포트(1301)와 연결된다.
상기 제2 광 대역 통과 필터(170)는 잡음을 제거하기 위하여 상기 역방향 광신호의 파장 대역을 포함하는 기설정된 파장 통과 대역을 가지며, 상기 배열 도파로형 격자(150)의 제8' 포트(1508')와 상기 제1 써큘레이터(120)의 제1 포트(1201)와 연결된다.
상기 광 분기/결합 다중화기(100)가 제1 내지 제3 채널(λ1~λ3)을 포함하는 순방향 광신호에서 제1 채널(λ1)을 분기시키는 제1 경우와, 제6 및 제7 채널(λ6,λ7)을 포함하는 역방향 광신호에 제5 채널(λ5)을 결합시키는 제2 경우를 예로 들어 설명하면 하기하는 바와 같다.
제어부(미도시)는 제1 및 제4 광 스위치(141,144)를 크로스 상태로, 나머지 광 스위치(142~143,145,146)를 바 상태로 제어한다. 먼저 제1 경우를 보면, 상기 제1 써큘레이터(120)의 제2 포트(1202)에 입력된 순방향 광신호는 제3 포트(1203)로 출력되고, 상기 배열 도파로형 격자(150)는 제4 포트(1504)에 입력된 상기 순방향 광신호를 파장분할 역다중화하며, 역다중화된 제1 내지 제3 채널(λ1~λ3)을 제1' 내지 제3' 포트(1501'~1503')로 출력한다. 상기 제1 광 스위치(141)는 제2 포트(1412)에 입력된 상기 제1 채널(λ1)을 제3 포트(1413)로 출력함으로써 상기 제1 채널(λ1)을 분기시킨다. 상기 제2 및 제3 광 스위치(142,143)는 제2 포트들(1422,1432)에 입력된 제2 및 제3 채널(λ2,λ3)을 제4 포트들(1424,1434)로 출력한다. 상기 배열 도파로형 격자(150)는 제6' 및 제7' 포트(1506',1507')에 입력된 제2 및 제3 채널(λ2,λ3)을 파장분할 다중화한 후 다중화된 순방향 광신호를 제8 포트(1508)로 출력한다. 상기 제1 광 대역 통과 필터(160)를 통과한 순방향 광신호는 상기 제2 써큘레이터(130)의 제1 포트(1301)에 입력되며, 상기 제2 써큘레이터(130)는 제1 포트(1301)에 입력된 상기 순방향 광신호를 제2 포트(1302)로 출력한다.
다음으로 제2 경우를 보면, 상기 제2 써큘레이터(130)의 제2 포트(1302)에 입력된 역방향 광신호는 제3 포트(1303)로 출력되고, 상기 배열 도파로형 격자(150)는 제4' 포트(1504')에 입력된 상기 역방향 광신호를 파장분할 역다중화하며, 역다중화된 제6 및 제7 채널(λ6,λ7)을 제6 내지 제7 포트(1506,1507)로 출력한다. 상기 제4 광 스위치(144)는 제1 포트(1441)에 입력된 제5 채널(λ5)을 제4 포트(1444)로 출력하고, 상기 제5 및 제6 광 스위치(145,146)는 제2 포트들(1452,1462)에 입력된 제6 및 제7 채널(λ6,λ7)을 제4 포트들(1454,1464)로 출력한다. 상기 배열 도파로형 격자(150)는 제1 내지 제3 포트(1501~1503)에 입력된 제5 내지 제7 채널(λ5~λ7)을 파장분할 다중화한 후 다중화된 역방향 광신호를 제8' 포트(1508')로 출력한다. 상기 제2 광 대역 통과 필터(170)를 통과한 순방향 광신호는 상기 제1 써큘레이터(120)의 제1 포트(1201)에 입력되며, 상기 제1 써큘레이터(120)는 제1 포트(1201)에 입력된 상기 순방향 광신호를 제2 포트(1202)로 출력한다.
상술한 바와 같이, 종래의 n×n 배열 도파로형 격자를 이용한 양방향 광 분기/결합 다중화기는 각 측면의 (n-2) 개의 포트들을 2 개씩 서로 연결하는 폴드백(fold-back) 형태를 취하고, 각 측면의 2 개의 포트들은 다중화된 광신호의 통로로 사용함으로써, 실제 처리 가능한 채널의 수는 (n-2) 개로 제한된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 종래에 비하여 처리 가능한 채널의 수를 확장할 수 있는 파장분할다중 광통신망을 위한 양방향 광 분기/결합 다중화기를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따라 파장분할다중 광통신망 내에서 다중화된 광신호의 전송을 위한 광섬유에 연결되며, 상기 광신호에 대한 채널 분기 또는 결합을 수행하기 위한 양방향 광 분기/결합 다중화기는, 순방향 또는 역방향 광신호의 통로가 되는 다중화 포트와, 각각 역다중화된 채널의 통로가 되는 다수의 역다중화 포트를 구비하는 제1 파장분할 다중화기와; 각각 기설정된 채널의 결합 또는 분기를 수행하며, 상기 제1 파장분할 다중화기의 역다중화 포트들과 일대일 연결된 다수의 분기/결합부와; 상기 다수의 분기/결합부와 일대일 연결되며 각각 역다중화된 채널의 통로가 되는 다수의 역다중화 포트와, 상기 순방향 또는 역방향 광신호의 통로가 되는 다중화 포트를 구비하는 제2 파장분할 다중화기를 포함하며, 상기 제1 및 제2 파장분할 다중화기는 동일한 자유 스펙트럼 영역을 가지며, 상기 순방향 광신호의 파장 대역은 한 주기의 자유 스펙트럼 영역에 포함되고, 상기 역방향 광신호의 파장 대역은 다른 한 주기의 자유 스펙트럼 영역에 포함된다.
이하에서는 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능, 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 양방향 광 분기/결합 다중화기 또는 광 분기/결합부는 다수의 포트를 구비하는 소자를 포함하는데, 해당 소자의 참조 부호가 "###"라고 한다면, 상기 소자의 제n 포트는 "n"의 참조 부호로서 도시함과 더불어 "###n"으로 표기하기로 한다. 이 때, n은 자연수이다.
도 2는 본 발명에 따른 파장분할다중 광통신망을 위한 양방향 광 분기/결합 다중화기의 구성을 나타내는 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 양방향 광 분기/결합 다중화기에서 사용되는 파장 대역을 나타내는 도면이다. 상기 광 분기/결합 다중화기(200)는 제1 및 제2 파장분할 다중화기(wavelength division multiplexer: WDM, 220,260)와, 상기 제1 및 제2 파장분할 다중화기(220,260)의 사이에 연결된 제1 내지 제n 광 분기/결합부(add/drop part: ADP, 230~250)를 포함한다.
상기 제1 파장분할 다중화기(220)는 다중화된 광신호 전송을 위한 광섬유(210)와 연결되는 제1 다중화 포트(multiplexing port: MP, 221)와, 각각 역다중화된 채널의 통로가 되는 제11 내지 제1n 역다중화 포트(demultiplexing port: DP, 222~224)를 구비한다. 상기 제1 파장분할 다중화기(220)는 제1 다중화 포트(221)에 입력된 다중화된 순방향 광신호를 파장 분할 역다중화하며, 역다중화된 각 채널을 해당 파장에 대응하는 역다중화 포트(222~224)로 출력한다. 역으로, 상기 제1 파장분할 다중화기(220)는 상기 제11 내지 제1n 역다중화 포트(222~224)에 입력된 채널들을 파장분할 다중화하며, 다중화된 역방향 광신호를 제1 다중화 포트(221)로 출력한다. 예를 들어, 상기 제1 파장분할 다중화기(220)는 제2 채널(λ2)을 제12 역다중화 포트(223)로 출력하고, 제n 채널(λn)을 제1n 역다중화 포트(224)로 출력한다. 이 때, 상기 순방향 광신호는 제1 내지 제n 채널(λ1~λn)을 포함하며, 상기 역방향 광신호는 제(n+1) 내지 제2n 채널(λ(n+1)~λ2n)을 포함한다. 상기 제1 및 제2 파장분할 다중화기(220,260)는 각각 그 통과 파장 대역이 주기적으로 반복되는데, 한 주기의 통과 파장 대역을 자유 스펙트럼 영역(free spectral range: FSR)이라고 칭한다. 도 3을 참조하면, 상기 제1 및 제2 파장분할 다중화기(220,260) 각각이 갖는 한 주기의 자유 스펙트럼 영역(310)은 상기 순방향 광신호의 파장 대역(320)을 포함하고, 다른 한 주기의 자유 스펙트럼 영역(310)은 상기 역방향 광신호의 파장 대역(330)을 포함한다. 상기 제1 및 제2 파장분할 다중화기(220,260)로서는 채널의 확장이 용이하고, 제어가 간단하며, 집적도(integration)가 우수한 배열 도파로형 격자를 사용할 수 있다.
상기 제1 내지 제n 분기/결합부(230)는 상기 제1 파장분할 다중화기(320)의 제11 내지 제1n 역다중화 포트(322~324)와 일대일 연결되며, 각각 한 쌍의 결합기(coupler: C, 232,234; 242,244; 252,254)와 한 쌍의 광 스위치(optical switch: SW, 236,238; 246,248; 256,258)를 포함한다. 상기 제1 내지 제n 분기/결합부(230~250)는 모두 동일한 구성을 가지므로, 이하 상기 제1 분기/결합부(250)에 대해서만 설명하기로 한다.
상기 제1 분기/결합부(230)의 제11 결합기(232)는 제1 내지 제3 포트(2321~2323)를 포함하며, 제1 포트(2321)는 상기 제1 파장분할 다중화기(220)의 제11 역다중화 포트(222)와 연결된다. 상기 제11 결합기(232)의 제2 포트(2322)는 제11 광 스위치(236)의 제2 포트(2362)와 연결되고, 제3 포트(2323)는 제12 광 스위치(238)의 제4 포트(2384)와 연결된다. 상기 제11 결합기(232)는 제1 포트(2321)에 입력된 제1 채널(λ1)을 제2 포트(2322)로 출력하고, 제3 포트(2323)에 입력된 제(n+1) 채널(λ(n+1))을 제1 포트(2321)로 출력한다.
상기 제1 분기/결합부(230)의 제11 광 스위치(236)는 그 일측에 배치된 제1 및 제2 포트(2361,2362)와 그 타측에 배치된 제3 및 제4 포트(2363,2364)를 구비하며, 바(bar) 상태에서 제1 및 제3 포트(2361,2363)가 서로 연결되고, 제2 및 제4 포트(2362,2364)가 서로 연결된다. 상기 제11 광 스위치(236)는 크로스(cross) 상태에서 제1 및 제4 포트(2361,2364)가 서로 연결되고, 제2 및 제3 포트(2362,2363)가 서로 연결된다. 제11 광 스위치(236)의 제2 포트(2362)는 상기 제11 결합기(232)의 제2 포트(2322)와 연결되고, 제4 포트(2364)는 상기 제12 결합기(234)의 제3 포트(2342)와 연결된다. 상기 제11 광스위치(236)는 크로스 상태에서 제2 포트(2362)에 입력된 제1 채널(λ1)을 제3 포트(2363)로 출력함으로써 상기 제1 채널(λ1)을 상기 순방향 광신호에 결합시키고, 제2 포트(2362)에 입력된 제1 채널(λ1)을 제3 포트(2363)로 출력함으로써 상기 제1 채널(λ1)을 분기시킨다. 상기 제11 광스위치(236)는 바 상태에서 제2 포트(2362)에 입력된 제1 채널(λ1)을 제4 포트(2364)로 출력함으로써 상기 제1 채널(λ1)을 그대로 통과시킨다.
상기 제1 분기/결합부(230)의 제12 광 스위치(238)는 그 일측에 배치된 제1 및 제2 포트(2381,2382)와 그 타측에 배치된 제3 및 제4 포트(2383,2384)를 구비하며, 바(bar) 상태에서 제1 및 제3 포트(2381,2383)가 서로 연결되고, 제2 및 제4 포트(2382,2384)가 서로 연결된다. 상기 제12 광 스위치(238)는 크로스(cross) 상태에서 제1 및 제4 포트(23811,2384)가 서로 연결되고, 제2 및 제3 포트(2382,2383)가 서로 연결된다. 제12 광 스위치(238)의 제2 포트(2382)는 상기 제12 결합기(234)의 제2 포트(2342)와 연결되고, 제4 포트(2384)는 상기 제11 결합기(232)의 제3 포트(2323)와 연결된다. 상기 제12 광스위치(238)는 크로스 상태에서 제1 포트(2381)에 입력된 제(n+1) 채널(λ(n+1))을 제4 포트(2384)로 출력함으로써 상기 제(n+1) 채널(λ(n+1))을 상기 역방향 광신호에 결합시키고, 제2 포트(2382)에 입력된 제(n+1) 채널(λ(n+1))을 제3 포트(2383)로 출력함으로써 상기 제(n+1) 채널(λ(n+1))을 분기시킨다. 상기 제12 광스위치(238)는 바 상태에서 제2 포트(2382)에 입력된 제(n+1) 채널(λ(n+1))을 제4 포트(2384)로 출력함으로써 상기 제(n+1) 채널(λ(n+1))을 그대로 통과시킨다.
상기 제1 분기/결합부(230)의 제12 결합기(234)는 제1 내지 제3 포트(2341~2343)를 포함하며, 제1 포트(2341)는 상기 제2 파장분할 다중화기(260)의 제21 역다중화 포트(262)와 연결된다. 상기 제12 결합기(234)의 제3 포트(2343)는 제11 광 스위치(236)의 제4 포트(2364)와 연결되고, 제2 포트(2342)는 제12 광 스위치(238)의 제2 포트(2382)와 연결된다. 상기 제12 결합기(234)는 제3 포트(2343)에 입력된 제1 채널(λ1)을 제1 포트(2341)로 출력하고, 제1 포트(2341)에 입력된 제(n+1) 채널(λ(n+1))을 제2 포트(2342)로 출력한다.
상기 제2 파장분할 다중화기(260)는 상기 광섬유(210)와 연결되는 제2 다중화 포트(261)와, 각각 역다중화된 채널의 통로가 되는 제21 내지 제2n 역다중화 포트(262~264)를 구비한다. 상기 제2 파장분할 다중화기(260)는 상기 제21 내지 제2n 역다중화 포트(262~264)에 입력된 다수의 채널을 파장분할 다중화하며, 다중화된 광신호를 제2 다중화 포트(261)로 출력한다.
상기 광 분기/결합 다중화기(200)가 제1 내지 제n 채널(λ1~λn)을 포함하는 순방향 광신호에서 제1 채널(λ1)을 제거하는 제1 경우와, 상기 제(n+1) 내지 제(2n-1) 채널을 포함하는 역방향 광신호에 제2n 채널(λ2n)을 추가하는 경우를 예로 들어 설명하면 하기하는 바와 같다.
제어부(미도시)는 제11 광 스위치(236)와 제n2 광 스위치(258)를 크로스 상태로, 나머지 광 스위치를 바 상태로 제어한다. 먼저 제1 경우를 설명하면, 상기 제1 파장분할 다중화기(220)는 제1 다중화 포트(221)에 입력된 순방향 광신호를 파장분할 역다중화하며, 역다중화된 제1 내지 제n 채널(λ1~λn)을 제11 내지 제1n 역다중화 포트(222~224)로 출력한다. 상기 제1 분기/결합부(230)의 제11 결합기(232)는 제1 포트(2321)에 입력된 상기 제1 채널(λ1)을 제2 포트(2322)로 출력한다. 상기 제11 광 스위치(236)는 제2 포트(2362)에 입력된 상기 제1 채널(λ1)을 제3 포트(2363)로 출력함으로써, 상기 제1 채널(λ1)을 분기시킨다. 상기 제2 내지 제n 분기/결합부(240,250)는 입력된 제2 내지 제n 채널(λ2~λn)을 그대로 통과시키고, 상기 제2 파장분할 다중화기(260)는 제22 내지 제2n 역다중화 포트(263,264)에 입력된 제2 내지 제n 채널(λ2~λn)을 파장분할 다중화하며, 다중화된 광신호를 제2 다중화 포트(261)로 출력한다.
다음으로 제2 경우를 설명하면, 상기 제2 파장분할 다중화기(260)는 제2 다중화 포트(261)에 입력된 역방향 광신호를 파장분할 역다중화하며, 역다중화된 제(n+1) 내지 제(2n-1) 채널(λ(n+1)~λ(2n-1))을 제21 내지 제(2n-1) 역다중화 포트로 출력한다. 상기 제n 분기/결합부(250)의 제n2 광 스위치(258)는 제1 포트(2581)에 입력된 제2n 채널(λ2n)을 제4 포트(2584)로 출력하고, 상기 제n1 결합기(252)는 제3 포트(2523)에 입력된 상기 제2n 채널(λ2n)을 제1 포트(2521)로 출력한다. 상기 제1 내지 제(n-1) 분기/결합부(240,250)는 입력된 제1 내지 제(n-1) 채널(λ1~λ(n-1))을 그대로 통과시키고, 상기 제1 파장분할 다중화기(220)는 제21 내지 제2n 역다중화 포트(222~224)에 입력된 제(n+1) 내지 제2n 채널(λ(n+1)~λ2n)을 파장분할 다중화하며, 다중화된 광신호를 제1 다중화 포트(221)로 출력한다.
이하, 도 2에 도시된 양방향 광 분기/결합 다중화기(200)에 적용될 수 있는 제n 분기/결합부를 다수의 실시예들로서 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제n 분기/결합부의 구성을 나타내는 도면이다. 상기 제n 분기/결합부(400)는 제n1 및 제n2 파장분할다중 필터(WDM filter: WDM FT, 410,420)와, 제n1 및 n2 광 스위치(430,440)를 포함한다. 이하, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
상기 제n1 및 제n2 파장분할다중 필터(410,420)는 각각 제1 내지 제3 포트(4101~4103; 4201~4203)를 포함하며, 제1 포트(4101,4201)를 통해 입력된 제n 및 제2n 채널(λn,λ2n)을 파장에 따라 공간적으로 분리하여 제2 및 제3 포트(4102,4103; 4202,4203)로 출력한다. 상기 제n1 및 제n2 파장분할다중 필터(410,420) 각각의 제2 및 제3 포트(4102,4103; 4202,4203)에 각각 할당될 수 있는 파장의 대역폭이 크며, 경제적으로 구현될 수 있다는 이점이 있다.
상기 제n 분기 결합부(400)가 제n 채널(λn)을 분기시킨 후 새로운 제n 채널(λn)을 결합하는 제1 과정과, 제2n 채널(λ2n)을 분기시킨 후 새로운 제2n 채널(λ2n)을 결합하는 제2 과정을 예로 들어 설명하면 하기하는 바와 같다.
제어부(미도시)는 제n1 광 스위치(430)와 제n2 광 스위치(440)를 크로스 상태로 제어한다. 먼저 제1 경우를 설명하면, 상기 제n1 파장분할다중 필터(410)는 제1 포트(4101)에 입력된 제n 채널(λn)을 제2 포트(4102)로 출력한다. 상기 제n1 광 스위치(430)는 제2 포트(4302)에 입력된 상기 제n 채널(λn)을 제3 포트(4303)로 출력함으로써, 상기 제n 채널(λn)을 분기시킨다. 그리고, 상기 제n1 광 스위치(430)는 제1 포트(4301)에 입력된 제n 채널을 제4 포트(4304)로 출력하고, 상기 제n2 파장분할다중 필터(420)는 제3 포트(4203)에 입력된 상기 제n 채널(λn)을 제1 포트(4201)로 출력한다.
다음으로 제2 경우를 설명하면, 상기 제n2 파장분할다중 필터(420)는 제1 포트(4201)에 입력된 제2n 채널(λ2n)을 제2 포트(4202)로 출력한다. 상기 제2n 광 스위치(440)는 제2 포트(4402)에 입력된 상기 제2n 채널(λ2n)을 제3 포트(4403)로 출력함으로써, 상기 제2n 채널(λ2n)을 분기시킨다. 그리고, 상기 제n2 광 스위치(440)는 제1 포트(4401)에 입력된 제2n 채널(λ2n)을 제4 포트(4404)로 출력하고, 상기 제n1 파장분할다중 필터(410)는 제3 포트(4103)에 입력된 상기 제2n 채널(λ2n)을 제1 포트(4201)로 출력한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제n 분기/결합부의 구성을 나타내는 도면이다. 상기 제n 분기/결합부(500)는 제n1 및 제n2 써큘레이터(510,520)와, 제n1 및 n2 광 스위치(530,540)를 포함한다. 이하, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
상기 제n1 및 제n2 써큘레이터(510,520)는 각각 제1 내지 제3 포트(5101~5103; 5201~5203)를 포함하며, 각각 그 상위 포트에 입력된 제n 또는 제2n 채널(λ2n)을 그 인접한 하위 포트로 출력한다. 상기 제n1 및 제n2 써큘레이터(510,520)는 파장 무의존성 소자들이기 때문에, 호환성이 보장된다는 이점이 있다.
상기 제n 분기 결합부(500)가 제n 채널(λn)을 분기시킨 후 새로운 제n 채널(λn)을 결합하는 제1 과정과, 제2n 채널(λ2n)을 분기시킨 후 새로운 제2n 채널(λ2n)을 결합하는 제2 과정을 예로 들어 설명하면 하기하는 바와 같다.
제어부(미도시)는 제n1 광 스위치(530)와 제n2 광 스위치(540)를 크로스 상태로 제어한다. 먼저 제1 경우를 설명하면, 상기 제n1 써큘레이터(510)는 제1 포트(5101)에 입력된 제n 채널(λn)을 제2 포트(5102)로 출력한다. 상기 제n1 광 스위치(530)는 제2 포트(5302)에 입력된 상기 제n 채널(λn)을 제3 포트(5303)로 출력함으로써, 상기 제n 채널(λn)을 분기시킨다. 그리고, 상기 제n1 광 스위치(530)는 제1 포트(5301)에 입력된 제n 채널(λn)을 제4 포트(5304)로 출력하고, 상기 제n2 써큘레이터(520)는 제3 포트(5203)에 입력된 상기 제n 채널(λn)을 제1 포트(5201)로 출력한다.
다음으로 제2 경우를 설명하면, 상기 제n2 써큘레이터(520)는 제1 포트(5201)에 입력된 제2n 채널(λ2n)을 제2 포트(5202)로 출력한다. 상기 제n2 광 스위치(540)는 제2 포트(5402)에 입력된 상기 제2n 채널(λ2n)을 제3 포트(5403)로 출력함으로써, 상기 제2n 채널(λ2n)을 분기시킨다. 그리고, 상기 제n2 광 스위치(540)는 제1 포트(5401)에 입력된 제2n 채널(λ2n)을 제4 포트(5404)로 출력하고, 상기 제n1 써큘레이터(510)는 제3 포트(5103)에 입력된 상기 제2n 채널(λ2n)을 제1 포트(5101)로 출력한다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 제n 분기/결합부의 구성을 나타내는 도면이다. 상기 제n 분기/결합부(600)는 제n1 파장분할다중 필터(610)와, 제n2 써큘레이터(620)와, 제n1 및 n2 광 스위치(630,640)를 포함한다. 도 6에 개시된 구성은 양방향 광 분기/결합 다중화기의 내부, 또는 이와 연결된 광증폭기의 내부, 또는 그 둘 사이의 연결부에서 발생하는 반사광, 자발 방출광(amplified spentaneous emission: ASE) 등으로 이루어진 상대강도잡음(relative intensity noise: RIN)으로 인한 누화(cross-talk)를 방지할 수 있는 이점이 있다. 이하, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
상기 제n 분기 결합부(600)가 외부에서의 반사에 의해 재입력된 제n 채널(λn)을 제거하는 제1 과정과, 외부에서의 반사에 의해 재입력된 제2n 채널(λ2n)을 제거하는 제2 과정을 예로 들어 설명하면 하기하는 바와 같다.
제어부(미도시)는 제n1 광 스위치(630)와 제n2 광 스위치(640)를 바 상태로 제어한다. 먼저 제1 경우를 설명하면, 상기 제n1 파장분할다중 필터(610)는 제1 포트(6101)에 입력된 제n 채널(λn)을 제2 포트(6102)로 출력한다. 상기 제n1 광 스위치(630)는 제2 포트(6302)에 입력된 상기 제n 채널(λ2)을 제4 포트(6304)로 출력하고, 상기 제n2 써큘레이터(620)는 제3 포트(6203)에 입력된 상기 제n 채널(λn)을 제1 포트(6201)로 출력한다. 외부에서의 반사에 의해 상기 제n2 써큘레이터(620)의 제1 포트(6201)에 재입력된 상기 제n 채널(λn)은 제2 포트(6202)로 출력되고, 상기 제n2 광 스위치(640)는 제2 포트(6402)에 입력된 제n 채널(λn)을 제4 포트(6404)로 출력한다. 상기 제n1 파장분할다중 필터(610)의 제3 포트(6103)에 입력된 상기 제n 채널(λn)은 그 파장이 상기 제3 포트(6103)에 할당된 파장 대역을 벗어나므로 내부의 진행 경로를 찾지 못하고 소멸된다.
다음으로 제2 경우를 설명하면, 상기 제n2 써큘레이터(620)는 제1 포트(6201)에 입력된 제2n 채널(λ2n)을 제2 포트(6202)로 출력한다. 상기 제n2 광 스위치(640)는 제2 포트(6402)에 입력된 상기 제2n 채널(λ2n)을 제4 포트(6404)로 출력하고, 상기 제n1 파장분할다중 필터(610)는 제3 포트(6103)에 입력된 상기 제2n 채널(λ2n)을 제1 포트(6101)로 출력한다. 외부에서의 반사에 의해 상기 제n1 파장분할다중 필터(610)의 제1 포트(6101)에 재입력된 상기 제2n 채널(λ2n)은 제3 포트(6103)로 출력되고, 상기 제n2 광 스위치(640)는 제4 포트(6404)에 입력된 제2n 채널(λn2)을 제2 포트(6402)로 출력한다. 상기 제n2 써큘레이터(620)는 제2 포트(6202)에 입력된 상기 제2n 채널(λ2n)을 제3 포트(6203)로 출력한다. 상기 제n1 광 스위치(630)는 제4 포트(6304)에 입력된 상기 제2n 채널(λ2n)을 제2 포트(6302)로 출력하고, 상기 제n1 파장분할다중 필터(610)의 제2 포트(6102)에 입력된 상기 제2n 채널(λ2n)은 그 파장이 상기 제2 포트(6102)에 할당된 파장 대역을 벗어나므로 내부의 진행 경로를 찾지 못하고 소멸된다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 제n 분기/결합부의 구성을 나타내는 도면이다. 상기 제n 분기/결합부(700)는 제n1 써큘레이터(710)와, 제n2 파장분할다중 필터(720)와, 제n1 및 n2 광 스위치(730,740)를 포함한다. 도 7에 개시된 구성은 양방향 광 분기/결합 다중화기의 내부, 또는 이와 연결된 광증폭기의 내부, 또는 그 둘 사이의 연결부에서 발생하는 반사광, 자발 방출광 등으로 이루어진 상대강도잡음으로 인한 누화를 방지할 수 있는 이점이 있다. 이하, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
상기 제n 분기 결합부(700)가 외부에서의 반사에 의해 재입력된 제n 채널(λn)을 제거하는 제1 과정과, 외부에서의 반사에 의해 재입력된 제2n 채널(λ2n)을 제거하는 제2 과정을 예로 들어 설명하면 하기하는 바와 같다.
제어부(미도시)는 제n1 광 스위치(730)와 제n2 광 스위치(740)를 바 상태로 제어한다. 먼저 제1 경우를 설명하면, 상기 제n1 써큘레이터(710)는 제1 포트(7101)에 입력된 제n 채널을 제2 포트(7102)로 출력한다. 상기 제n1 광 스위치(730)는 제2 포트(7302)에 입력된 상기 제n 채널(λn)을 제4 포트(7304)로 출력하고, 상기 제n2 파장분할다중 필터(720)는 제3 포트(7303)에 입력된 상기 제n 채널(λn)을 제1 포트(7201)로 출력한다. 외부에서의 반사에 의해 상기 제n2 파장분할다중 필터(720)의 제1 포트(7201)에 재입력된 상기 제n 채널(λn)은 제3 포트(7203)로 출력되고, 상기 제n1 광 스위치(730)는 제4 포트(7304)에 입력된 제n 채널(λn)을 제2 포트(7302)로 출력한다. 상기 제n1 써큘레이터(710)의 제2 포트(7102)에 입력된 상기 제n 채널(λn)은 제3 포트(7103)로 출력되고, 상기 제n2 광 스위치(740)는 제4 포트(7404)에 입력된 상기 제n 채널(λn)을 제2 포트(7402)로 출력한다. 상기 제 n2 파장분할다중 필터(720)의 제2 포트(7202)에 입력된 상기 제n 채널(λn)은 그 파장이 상기 제2 포트(7202)에 할당된 파장 대역을 벗어나므로 내부의 진행 경로를 찾지 못하고 소멸된다.
다음으로 제2 경우를 설명하면, 상기 제n2 파장분할다중 필터(720)는 제1 포트(7201)에 입력된 제2n 채널(λ2n)을 제2 포트(7202)로 출력한다. 상기 제n2 광 스위치(740)는 제2 포트(7402)에 입력된 상기 제2n 채널(λ2n)을 제4 포트(7404)로 출력하고, 상기 제n1 써큘레이터(710)는 제3 포트(7103)에 입력된 상기 제2n 채널(λ2n)을 제1 포트(7101)로 출력한다. 외부에서의 반사에 의해 상기 제n1 써큘레이터(710)의 제1 포트(7101)에 재입력된 상기 제2n 채널(λ2n)은 제2 포트(7102)로 출력되고, 상기 제n1 광 스위치(730)는 제2 포트(7302)에 입력된 제2n 채널(λ2n)을 제4 포트(7304)로 출력한다. 상기 제n2 파장분할다중 필터(720)의 제3 포트(7203)에 입력된 상기 제2n 채널(λ2n)은 그 파장이 상기 제3 포트(7203)에 할당된 파장 대역을 벗어나므로 내부의 진행 경로를 찾지 못하고 소멸된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 양방향 광 분기/결합 다중화기는 제1 및 제2 파장분할 다중화기 각각이 갖는 한 주기의 자유 스펙트럼 영역이 순방향 광신호의 파장 대역을 포함하고, 다른 한 주기의 자유 스펙트럼 영역이 역방향 광신호의 파장 대역을 포함하도록 함으로써, 종래에 비하여 처리 가능한 채널의 수를 확장할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 종래에 따른 양방향 광 분기/결합 다중화기의 구성을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 파장분할다중 광통신망을 위한 양방향 광 분기/결합 다중화기의 구성을 나타내는 도면,
도 3은 도 2에 도시된 양방향 광 분기/결합 다중화기에서 사용되는 파장 대역을 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제n 분기/결합부의 구성을 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제n 분기/결합부의 구성을 나타내는 도면,
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 제n 분기/결합부의 구성을 나타내는 도면,
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 제n 분기/결합부의 구성을 나타내는 도면.

Claims (6)

  1. 파장분할다중 광통신망 내에서 다중화된 광신호의 전송을 위한 광섬유에 연결되며, 상기 광신호에 대한 채널 분기 또는 결합을 수행하기 위한 양방향 광 분기/결합 다중화기에 있어서,
    순방향 또는 역방향 광신호의 통로가 되는 다중화 포트와, 각각 역다중화된 채널의 통로가 되는 다수의 역다중화 포트를 구비하는 제1 파장분할 다중화기와;
    각각 기설정된 채널의 결합 또는 분기를 수행하며, 상기 제1 파장분할 다중화기의 역다중화 포트들과 일대일 연결된 다수의 분기/결합부와;
    상기 다수의 분기/결합부와 일대일 연결되며 각각 역다중화된 채널의 통로가 되는 다수의 역다중화 포트와, 상기 순방향 또는 역방향 광신호의 통로가 되는 다중화 포트를 구비하는 제2 파장분할 다중화기를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 파장분할 다중화기는 동일한 자유 스펙트럼 영역을 가지며, 상기 순방향 광신호의 파장 대역은 한 주기의 자유 스펙트럼 영역에 포함되고, 상기 역방향 광신호의 파장 대역은 다른 한 주기의 자유 스펙트럼 영역에 포함됨을 특징으로 하는 파장분할다중 광통신망을 위한 양방향 광 분기/결합 다중화기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분기/결합부는,
    상기 제1 파장분할 다중화기의 해당 역다중화 포드와 연결된 제1 결합기와;
    상기 제2 파장분할 다중화기의 해당 역다중화 포드와 연결되며, 상기 제1 결합기와 함께 순방향으로 진행하는 해당 채널의 경로와 역방향으로 진행하는 해당 채널의 경로를 형성하는 제2 결합기와;
    순방향으로 진행하는 해당 채널의 경로 상에 배치되며, 해당 채널을 결합시키거나 분기시키는 제1 광 스위치와;
    역방향으로 진행하는 해당 채널의 경로 상에 배치되며, 해당 채널을 결합시키거나 분기시키는 제2 광 스위치를 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중 광통신망을 위한 양방향 광 분기/결합 다중화기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 결합기는 해당 역다중화 포트와 연결되는 제1 포트와, 상기 순방향으로 진행하는 해당 채널의 경로를 형성하기 위한 제2 포트와, 상기 역방향으로 진행하는 해당 채널의 경로를 형성하기 위한 제3 포트를 구비하는 파장 의존성 제1 파장분할다중 필터를 포함하고,
    상기 제2 결합기는 해당 역다중화 포트와 연결되는 제1 포트와, 상기 순방향으로 진행하는 해당 채널의 경로를 형성하기 위한 제3 포트와, 상기 역방향으로 진행하는 해당 채널의 경로를 형성하기 위한 제2 포트를 구비하는 파장 의존성 제2 파장분할다중 필터를 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중 광통신망을 위한 양방향 광 분기/결합 다중화기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 결합기는 해당 역다중화 포트와 연결되는 제1 포트와, 상기 순방향으로 진행하는 해당 채널의 경로를 형성하기 위한 제2 포트와, 상기 역방향으로 진행하는 해당 채널의 경로를 형성하기 위한 제3 포트를 구비하는 파장 무의존성 제1 써큘레이터를 포함하고,
    상기 제2 결합기는 해당 역다중화 포트와 연결되는 제1 포트와, 상기 순방향으로 진행하는 해당 채널의 경로를 형성하기 위한 제3 포트와, 상기 역방향으로 진행하는 해당 채널의 경로를 형성하기 위한 제2 포트를 구비하는 파장 무의존성 제2 써큘레이터를 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중 광통신망을 위한 양방향 광 분기/결합 다중화기.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 결합기는 해당 역다중화 포트와 연결되는 제1 포트와, 상기 순방향으로 진행하는 해당 채널의 경로를 형성하기 위한 제2 포트와, 상기 역방향으로 진행하는 해당 채널의 경로를 형성하기 위한 제3 포트를 구비하는 파장 의존성 파장분할다중 필터를 포함하고,
    상기 제2 결합기는 해당 역다중화 포트와 연결되는 제1 포트와, 상기 순방향으로 진행하는 해당 채널의 경로를 형성하기 위한 제3 포트와, 상기 역방향으로 진행하는 해당 채널의 경로를 형성하기 위한 제2 포트를 구비하는 파장 무의존성 써큘레이터를 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중 광통신망을 위한 양방향 광 분기/결합 다중화기.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1 결합기는 해당 역다중화 포트와 연결되는 제1 포트와, 상기 순방향으로 진행하는 해당 채널의 경로를 형성하기 위한 제2 포트와, 상기 역방향으로 진행하는 해당 채널의 경로를 형성하기 위한 제3 포트를 구비하는 파장 무의존성 써큘레이터를 포함하고,
    상기 제2 결합기는 해당 역다중화 포트와 연결되는 제1 포트와, 상기 순방향으로 진행하는 해당 채널의 경로를 형성하기 위한 제3 포트와, 상기 역방향으로 진행하는 해당 채널의 경로를 형성하기 위한 제2 포트를 구비하는 파장 의존성 파장분할다중 필터를 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중 광통신망을 위한 양방향 광 분기/결합 다중화기.
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