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KR20140051363A - 광합류분기기, 쌍방향 광전파기, 및 광송수신 시스템 - Google Patents

광합류분기기, 쌍방향 광전파기, 및 광송수신 시스템 Download PDF

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KR20140051363A
KR20140051363A KR1020147004988A KR20147004988A KR20140051363A KR 20140051363 A KR20140051363 A KR 20140051363A KR 1020147004988 A KR1020147004988 A KR 1020147004988A KR 20147004988 A KR20147004988 A KR 20147004988A KR 20140051363 A KR20140051363 A KR 20140051363A
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KR
South Korea
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waveguide
multimode
signal
optical fiber
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KR1020147004988A
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English (en)
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마사미치 후지와라
켄이치 스즈키
나오토 요시모토
마나부 오구마
토시오 와타나베
히로시 다카하시
히로마사 다노베
츠토무 기토
Original Assignee
니폰덴신뎅와 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

본 발명은, 하위신호의 분기와 상위신호의 합류를 동일한 광디스크에서 실현하여, 상위신호의 합류손실을 저감시키는 광합류분기기에 관한 것이다. 본 발명의 광합류분기기는, 복수의 상위신호를 멀티모드로 합류하여 출력하고, 하위신호를 싱글모드로 분기하여 출력하는 광합류 분기수단과, 상기 광합류 분기수단으로부터 출력된 상기 상위신호를 멀티모드로 전파하여 출력하고, 상기 하위신호를 싱글모드로 전파하여 상기 광합류 분기수단에 출력하는 쌍방향 광전파수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

광합류분기기, 쌍방향 광전파기, 및 광송수신 시스템{Light merging/branching device, bidirectional light propagation device, and light transmission/reception system}
본 발명은, 광가입자 네트워크에 이용되는 광합류분기기, 쌍방향 광전파기, 및 광송수신 시스템에 관한 것이다.
광가입자 네트워크에서는, IEEE나 ITU-T로 표준화된 PON(Passive Optical Network) 방식이 널리 채용되어 있다. PON 시스템은, 복수의 가입자 장치에 각각 배치되는 송수신 장치(ONU: Optical Network Unit)가, 수용국 내·외에 배치된 광분기기 및 1개의 광섬유를 통하여 수용국에 배치된 송수신장치(OLT: Optical Line Terminal)에 접속되는 구성을 가진다.
PON 시스템에 있어서는, 상위신호와 하위신호가 상이한 파장에 의하여 동일 광섬유 상에서 쌍방향으로 전송된다. 하위신호는 OLT로부터 출력된 신호가 시분할 다중(TDM: Time Division Multiplexing) 기술을 이용하여 다중된 연속신호이다. 가입자 장치에 배치된 ONU는 광분기기에 있어서 분기된 연속신호로부터 ONU 자신에게 필요한 타임슬롯 신호를 취출한다. 또한, 상위신호는 ONU로부터 간헐적으로 송신된 버스트 신호이며, 광분기기에서 합류하여 TDM 신호가 되어, 수용국에 송신된다.
상위신호는 가입자 장치로부터 광부기기까지의 거리의 차이나, ONU 내의 송신기 출력의 개체차에 의하여, 강도에 편차가 발생하므로, 수신기에는 넓은 입력 다이나믹 레인지가 요구된다. PON 시스템에서는, 수용국에 배치된 OLT와 소수개의 광섬유를 TDM 기술을 이용하여 복수의 가입자에서 공용화할 수 있다. 그 때문에, 기가비트를 넘는 고속의 광액세스 서비스를 경제적으로 제공할 수 있다.
하지만, PON 시스템은 이미 실용화된 시스템이지만, 여전히 허용전송로손실(로스버젯;loss budget)의 확대가 요구되고 있다. 로스버젯의 확대를 실현할 수 있다면, '분기수를 늘려 1대의 OLT가 수용하는 가입자 장치의 수를 늘림', '광섬유 전송로를 연장화하여 수용 영역을 확장함'으로써, PON 시스템의 수용효율을 향상시킬 수 있다.
로스버젯의 확대를 실현하기 위하여, 상하신호를 개별 증폭하는 쌍방향 광증폭기를 이용하여, 다분기화한 광분기기나 연장화한 광섬유 전송로의손실을 보상하는 수법이 널리 검토되고 있다. 단, 대부분의 경우, 쌍방향 광증폭기는 광섬유 전송로 중에 배치되어, 중계기로서 사용되는 것을 상정하고 있다. 쌍방향 광증폭기를 구동하는 전원 확보의 용이성을 고려하면, 쌍방향 광증폭기를 수용국에 배치하여, 상하신호를 증폭하는 광증폭기를 각각 전치광증폭기 및 후치광증폭기로서 사용하는 것이 바람직하다.
하지만, 수용국에 전치광증폭기를 배치하여 사용한 경우에, 강한 버스트 광신호가 전치광증폭기에 입사되면, 입력 다이나믹 레인지를 넘는 광신호가 수용국의 수신기에 도달하여, 상위신호를 정상적으로 수신할 수 없다는 문제가 발생한다.
한편, 비특허문헌 1에는, 광분기기에서의 상위신호의 삽류손실을 저감함으로써, 그만큼 등가적으로 로스버젯을 확대한 것과 같은 효과를 얻는 수법이 제안되어 있다.
도 1은 비특허문헌 1에 나타나는 PON 시스템(100)의 구성을 나타낸다. 도 1에는 가입자 장치(110)에 배치된 ONU(111)가 광분기기(120)를 통하여, 수용국내(130)의 OLT(136)에 접속된 PON 시스템(100)이 나타나 있다. 수용국(130)은 파장합분파기(131)와, 광분기기(132)와, 광합류기(133)와, 송신기(134) 및 수신기(135)를 포함하는 OLT(136)를 구비한다. 한편, 도 1에서는 OLT(136)는 송신기(134) 및 수신기(135)로 이루어지는 것으로 하였으나, 파장합분파기, 광분기기, 광합류기를 포함하여도 좋다.
도 1에 예시되는 PON 시스템(100)에서는, 수용국(130) 외에 배치된 분기기(120)에 의하여 광신호를 분기하는 것에 더하여, 수용국(130) 내에 있어서도 광신호의 분기를 행하고 있다(도 1에서는 4분기의 경우가 나타나 있다). 더욱이, 도 1에 예시되는 PON 시스템(100)에서는, 1대의 광분기기(132), 1대의 광합류기(133), 및 수용국(130) 내의 분기수와 같은 대수의 파장합분파기(131)를 이용하여, 수용국(130) 내에 있어서 하위신호의 분기 및 상위신호의 합류를 동시에 행하고 있다.
PON 시스템(100)에 있어서, 송신기(134)로부터 송출된 하위신호는, 광분기기(132)에 의하여 분기되어, 각 파장합분파기(131)에 송신된다. 광분기기(132)는 상술한 바와 같이, 하위신호의 분기와 동시에 상위신호의 합류를 행할 수도 있는데, PON 시스템(100)에 있어서는 하위신호의 분기만을 행하는 것으로 한다. 한편, 소내(所內) 분기마다의 상위신호는, 파장합분파기(131)에 있어서 하위신호와 합분파된다. 더욱이는, 합분파된 상위신호는 모드 결합기라고도 불리는 광합류기에 있어서 합류한 후, 수신기에 있어서 수신된다.
도 2의 (a) 및 (b)에 광합류기의 구성예를 나타낸다. 도 2의 (a)는 플래너 광파회로(PLC: Planer Lightwave Circuit)를 이용한 광합류기의 구성예를 나타내고, 도 2의 (b)는 융착 싱글모드 광섬유(SMF: Single Mode Fiber) 도파로를 이용한 광합류기의 구성예를 나타낸다. 도 2의 (a)에는 멀티모드 광섬유(MMF: Multi Mode Fiber)(210)와, PLC(220)를 구비하는 종래의 광합류기(200)가 나타나 있다. 도 2의 (b)에는 MMF(210)와, 융착 SMF 도파로(230)를 구비하는 종래의 광합류기(200)가 나타나 있다. MMF(201)는 클래드(211) 및 코어(212)를 가지고, 상위신호는 코어(212)를 전파하여 전달된다.
도 2의 (a)에 나타나는 PLC(220)는 슬래그 도파로(221)와, 슬래그 도파로(221)에 접속된 SM 도파로(222)를 포함한다. 도 2의 (b)에 나타나는 융착 SMF 도파로(230)는, 융착부(231)와, 융착부(231)와 융착 접속된 SMF(232)를 포함한다. 도 2의 (a) 및 (b)에 나타나는 광합류기는, 모두 평면에 있어서 방사형상으로 배열된 복수의 SM 도파로(222) 또는 SMF(232)의 한쪽 끝면을 구속하는 구성을 가진다. 광합류기에서의 광신호의 합류는, 도 2의 (a) 및 (b)에 나타나는 슬래그 도파로(221) 및 융착부(231)에 있어서 각각 행해진다.
도 2의 (a) 및 (b)에 나타나는 광합류기는, 복수의 SM 도파로(222) 또는 SMF(232)의 다른 쪽 끝면으로부터 입사된 광신호의 평면수직방향의 잠금을 확보하면서, SM 도파로(222) 또는 SMF(232)의 각각의 사이의 경계를 없앤 상태로 일정 거리를 거쳐 광신호를 합류시킨다. 합류한 광신호의 모드필드 직경은, SM 도파로(222) 또는 SMF(232)의 모드필드 직경 이상의 넓이를 가지므로, 광신호 합류부에 MMF(210)를 접속하고, 합류한 광신호를 빠짐없이 광섬유 내에 가둔다. 이에 따라, 원리적으로 분기수의 증가에 따라서 합류손실이 증가한다(N×1분기에서는, 1/N)는 광분기기의 결점을 극복할 수 있다.
실제로, 비특허문헌 2에 나타나는 바와 같이, 도 2의 (a)에 나타나는 구성에 의하여, 8×1의 광합류기의 경우, 슬래그 도파로와 같은 종래의 Y분기소자를 조합한 스플리터 회로에서는 원리손실이 9dB인데, 2dB 이내의 합류손실이 실현되고 있다. 또한, 비특허문헌 3에 나타나는 바와 같이, 16×1의 광합류기의 경우, 원리손실이 12dB인데, 최악의 합류손실 5dB 이하라는 7 dB 이상의 개선이 실현되고 있다.
선행기술문헌
(비특허문헌)
비특허문헌 1: 나카니시 켄지, 요시다 세이지, 아오야기 신이치, '상위신호의 합류손실을 저감한 PDS 구성법', 1997년 전자정보통신학회 종합대회, B-10-112, p.621
비특허문헌 2: 하나다 타다히코, 키타무라 나오키, 시모다 츠요시, 키타무라 미츠히로, '석영도파로형 8×1 광모드 컴바이너', 1996년 전자정보통신학회 소사이어티 대회, C-160, p.160
비특허문헌 3: 사사오카 에이스케, 하타케야마 히토시, 유이 다이, 핫토리 테츠야, '석영도파로형 16×1 광모드 컴바이너', 1998년 전자정보통신학회 종합대회, C-3-163, p.329
하지만, 도 1, 도 2의 (a) 및 (b)에 나타나는 종래의 시스템 구성에서는, 하위신호의 분기 및 상위신호의 합류에 관하여 다른 광디바이스가 필요하게 된다. 그 때문에, 시스템의 구성이 복잡하게 되며 준비할 부품수가 증가하여, 시스템의 초기투자비용의 증가, 전송장치의 대형화, 더욱이는 부품수나 번거로운 공정에 기인하는 신뢰성 열화가 발생하는 등의 과제가 있었다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 청구항 1에 기재된 광합류분기기는, 복수의 상위신호를 멀티모드로 합류하여 출력하고, 하위신호를 싱글모드로 분기하여 출력하는 광합류 분기수단과, 상기 광합류 분기수단으로부터 출력된 상기 상위신호를 멀티모드로 전파하여 출력하고, 상기 하위신호를 싱글모드로 전파하여 상기 광합류 분기수단에 출력하는 쌍방향 광전파수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 2에 기재된 광합류분기기는, 본 발명의 청구항 1에 기재된 광합류분기기로서, 상기 쌍방향 광전파수단이 듀얼모드 광섬유인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 3에 기재된 광합류분기기는, 본 발명의 청구항 2에 기재된 광합류분기기로서, 상기 듀얼모드 광섬유의 싱글모드 전파에 이용되는 클래드 직경은, 상기 듀얼모드 광섬유의 일단으로부터 테이퍼 형상으로 감소하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 4에 기재된 광합류분기기는, 본 발명의 청구항 2 또는 청구항 3에 기재된 광합류분기기로서, 상기 듀얼모드 광섬유를 전파한 상기 상위신호를 멀티모드로 분파하고, 상기 하위신호를 싱글모드로 합파하는 합분파수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 5에 기재된 광합류분기기는, 본 발명의 청구항 1에 기재된 광합류분기기로서, 상기 쌍방향 광전파수단은, 공간렌즈계로 구성되고, 상기 공간렌즈계는 상기 광합류 분기수단으로부터 출력된 상기 상위신호를 투과하여 멀티모드로 출력하고, 상기 하위신호를 투과하여 싱글모드로 상기 광합류 분기수단에 출력하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 6에 기재된 광송수신 시스템은, 청구항 4 또는 청구항 5에 기재된 광합류분기기에, 상기 하위신호를 송신하는 송신기, 및 상기 합류한 상위신호를 수신하는 수신기를 접속한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 7에 기재된 광송수신 시스템은, 본 발명의 청구항 6에 기재된 광송수신 시스템으로서, 상기 송수신기에 상기 하위신호를 증폭하기 위한 광증폭기를 접속한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 8에 기재된 광합류분기기는, 본 발명의 청구항 2에 기재된 광합류분기기로서, 상기 광합류 분기수단은, 평면광파회로에 형성되고, 상기 듀얼모드 광섬유와 광학적으로 접속된 슬래그 도파로와, 상기 슬래그 도파로 및 복수개의 싱글모드 광섬유에 광학적으로 접속된 복수개의 싱글모드 도파로를 구비하며, 상기 슬래그 도파로는 상기 듀얼모드 광섬유의 광축 연장선에 대하여 선대칭이 되도록 상기 듀얼모드 광섬유의 광축 연장선 상에 형성된 코어 결손부를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 9에 기재된 광합류분기기는, 본 발명의 청구항 8에 기재된 광합류분기기로서, 상기 코어 결손부는 타원형상으로 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 10에 기재된 광합류분기기는, 본 발명의 청구항 9에 기재된 광합류분기기로서, 상기 코어 결손부는 상기 듀얼모드 광섬유 멀티모드부의 개구각 범위에 형성된 복수의 제 1 코어 결손부분과, 상기 듀얼모드 광섬유의 싱글모드부의 개구각 범위에 형성된 제 2 코어 결손부분을 가지고, 상기 제 2 코어 결손부분은 상기 제 1 코어 결손부분의 각각보다 곡률이 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 11에 기재된 광합류분기기는, 본 발명의 청구항 8 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 기재된 광합류분기기로서, 상기 슬래그 도파로는 상기 하위신호 및 상기 상위심호를 반사하여 상기 슬래그 도파로 중에 가두로록 구성된 상기 반사율 강화구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 12에 기재된 광합류분기기는, 본 발명의 청구항 8 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 기재된 광합류분기기로서, 상기 싱글모드 도파로의 각각의 도파로 폭은, 상기 슬래그 도파로와의 접속부에 있어서 서로 다르고, 상기 접속부에서의 상기 싱글모드 도파로의 광축 연장선은, 상기 싱글모드 도파로의 각각마다 상기 듀얼모드 광섬유의 광축 연장선과 교차하는 점이 서로 다른 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 13에 기재된 광합류분기기는, 본 발명의 청구항 1에 기재된 광합류분기기로서, 상기 광합류 분기수단은 상기 복수의 상위신호를 멀티모드로 합류하고, 상기 하위신호를 싱글모드로 분기하는 슬래그 도파로와, 상기 슬래그 도파로를 통하여 출력된 상기 상위신호를 입력하여 멀티모드로 전파하는 멀티모드 광섬유와, 상기 슬래그 도파로를 통하여 출력된 상기 하위신호를 입력하여 싱글모드로 전파하는 복수의 싱글모드 광섬유를 구비하며, 상기 슬래그 도파로는, 상기 하위신호를 입력하기 위한 입력포트와, 상기 입력포트를 통하여 입력된 상기 하위신호를 반사하여 상기 복수의 싱글모드 광섬유로 출력하고, 상기 상위신호를 투과하여 상기 멀티모드 광섬유로 출력하도록, 상기 멀티모드 광섬유의 광축에 대하여 소정의 각도 기울여서 상기 슬래그 도파로 중에 설치한 필터부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 14에 기재된 광합류분기기는, 본 발명의 청구항 1에 기재된 광합류분기기로서, 상기 광합류 분기수단은 상기 하위신호를 분기하는 분기소자와, 상기 복수의 상위신호 및 상기 분기된 하위신호의 각각을 입출력하기 위한 복수의 싱글모드 광섬유와, 상기 분기된 하위신호를 각각 입력하여 상기 복수의 싱글모드 광섬유의 각각에 출력하고, 상기 복수의 싱글모드 광섬유를 통하여 입력된 상기 복수의 상위신호를 멀티모드로 합류하는 복수의 멀티모드 변환·합류소자를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 15에 기재된 광합류분기기는, 본 발명의 청구항 14에 기재된 광합류분기기로서, 상기 복수의 멀티모드 변환·합류소자는, 도파로 폭이 비등폭의 방향성 결합기 소자로 구성되고, 상기 상위신호는 모드 변환된 후에 상기 멀티모드 변환·합류소자의 크로스포트로 출력되며, 상기 하위신호는 모드 변환되지 않고 상기 멀티모드 변환·합류소자의 스루포트로 출력되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 16에 기재된 광합류분기기는, 본 발명의 청구항 14 또는 청구항 15에 기재된 광합류분기기로서, 상기 분기소자는 상기 분기된 하위신호의 광강도가 각각 동일하게 되도록 상기 하위신호를 분기하는 등분배 광스플리터 소자로 구성되고, 상기 복수의 멀티모드 변환·합류소자는 멀티모드 도파로를 통하여 직렬로 접속되며, 그 직렬 접속된 복수의 멀티모드 변환·합류소자의 각각의 하위신호 입력용 포트는 상기 등분배 광스플리터 소자에 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 17에 기재된 광합류분기기는, 본 발명의 청구항 16에 기재된 광합류분기기로서, 상기 복수의 멀티모드 변환·합류소자는, N세트의 상기 직렬 접속된 복수의 멀티모드 변환·합류소자를 구성하고, 상기 광합류분기기는 상기 N세트의 직렬 접속된 N입력 1출력의 멀티모드 변환·합류소자를 더 구비하며, 상기 N세트의 직렬 접속된 멀티모드 변환·합류소자의 각 세트로 멀티모드 변환·합류된 상위신호는, 상기 N입력 1출력의 멀티모드 변환·합류소자로 멀티모드 변환·합류되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 18에 기재된 광합류분기기는, 본 발명의 청구항 16 또는 청구항 17에 기재된 광합류분기기로서, 상기 상위신호와 상기 하위신호를 파장합분파하는 도파로 폭이 등폭의 방향성 결합기 소자를 더 구비하고, 상기 등폭의 방향성결합기 소자는, 상기 복수의 멀티모드 변환·합류소자와 멀티모드 도파로를 통하여 직렬로 접속되며, 상기 등폭의 방향성 결합기 소자의 하위신호 입력용 포트는 상기 등분배 광스플리터 소자에 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 19에 기재된 광합류분기기는, 본 발명의 청구항 13에 기재된 광합류분기기로서, 상기 쌍방향 광전파수단은 상기 하위신호를 입력하여 상기 광합류 분기수단에 출력하기 위한 상기 싱글모드 광섬유와, 상기 광합류 분기수단으로부터 출력된 상기 상위신호를 입력하는 멀티모드 광섬유를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 20에 기재된 쌍방향 광전파기는, 상위신호를 입력하여 멀티모드로 전파하여 출력하고, 하위신호를 싱글모드로 전파하여 출력하는 듀얼모드 광섬유와, 상기 듀얼모드 광섬유로부터 출력된 상기 상위신호를 분파하여 출력하고, 상기 하위신호를 합파하여 상기 듀얼모드 광섬유로 출력하는 합분파 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 21에 기재된 쌍방향 광전파기는, 본 발명의 청구항 20에 기재된 쌍방향 광전파기로서, 상기 합분파 수단에 상기 하위신호를 전파하기 위한 싱글모드 광섬유와, 상기 상위신호를 전파하기 위한 멀티모드 광섬유가 접속된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 22에 기재된 광송수신 시스템은, 청구항 21에 기재된 쌍방향 광전파기에 있어서, 상기 싱글모드 광섬유에 상기 하위신호를 송신하는 송신부를 접속하고, 상기 멀티모드 광섬유에 상기 상위신호를 수신하는 수신부를 접속한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 23에 기재된 광송수신 시스템은, 본 발명의 청구항 22에 기재된 광송수신 시스템으로서, 상기 하위신호를 증폭하기 위한 광증폭기가 상기 실들모드 광섬유를 통하여 상기 송신부에 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 24에 기재된 광송수신 시스템은, 본 발명의 청구항 22에 기재된 광송수신 시스템으로서, 상기 송신부는 상기 싱글모드 광섬유에 접속된 복수의 파장합파기와, 상기 복수의 파장 합파기에 접속된 복수의 제 2 싱글모드 광섬유와, 상기 복수의 제 2 싱글모드 광섬유에 각각 접속된 복수의 송신기를 구비하고, 상기 복수의 파장 합파기는 상기 복수의 송신기의 각각으로부터 상기 복수의 제 2 싱글모드 광섬유를 통하여 송신된 상기 하위신호를 입력하며, 그 입력한 하위신호를 합파하고, 그 합파한 하위신호를 상기 싱글모드 광섬유로 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 25에 기재된 광송수신 시스템은, 본 발명의 청구항 22 또는 청구항 24에 기재된 광송수신 시스템으로서, 상기 수신부는 상기 멀티모드 광섬유에 접속된 복수의 파장 분파기와, 상기 복수의 파장 분파기에 접속된 복수의 제 2 멀티모드 광섬유와, 상기 복수의 제 2 멀티모드 광섬유에 각각 접속된 복수의 수신기를 구비하고, 상기 복수의 파장 분파기는 상기 멀티모드 광섬유로부터 상기 상위신호를 입력하며, 그 입력한 상위신호를 분파하고, 그 분파한 상위신호를 상기 복수의 제 2 멀티모드 광섬유를 통하여 상기 복수의 수신기의 각각에 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 26에 기재된 광송수신 시스템은, 청구항 20에 기재된 쌍방향 광전파기와, 상기 하위신호를 송신하는 송신기와, 상기 상위신호를 수신하는 수신기를 구비하는 광송수신 시스템으로서, 상기 쌍방향 광전파기는 공간렌즈계를 더 포함하고, 상기 듀얼모드 광섬유로부터 출력된 상기 상위신호는 상기 합분파수단 및 상기 공간렌즈계를 통하여 멀티모드로 상기 수신기에 결합하며, 상기 송신기로부터 송신된 상기 하위신호는 상기 합분파수단 및 상기 공간렌즈계를 통하여 싱글모드로 상기 듀얼모드 광섬유에 결합하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청구항 27에 기재된 광송수신 시스템은, 본 발명의 청구항 26에 기재된 광송수신 시스템으로서, 상기 송신기는 상기 하위신호를 증폭하기 위한 광증폭기를 내장하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 하위신호의 분기와 상위신호의 합류를 동일한 광디바이스에서 실현하여, 상위신호의 합류손실을 저감시키고, 그만큼 등가적으로 로스버젯을 확대한 것과 동등한 효과를 얻을 수 있게 된다.
도 1은 종래기술에 의한 복수의 광디바이스를 조합한 PON 시스템의 구성도이다.
도 2의 (a)는 종래기술에 의한 광합류기를 나타내는 도면이다.
도 2의 (b)는 종래기술에 의한 광합류기를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 광합류분기기를 나타내는 도면이다.
도 4의 (a)는 듀얼모드 광섬유(DMF: Dual Mode Fiber)의 반경과 굴절률 분포의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4의 (b)는 DMF의 반경과 굴절률 분포의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 광합류분기기를 이용한 시스템을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 광합류분기기를 이용한 시스템의 다른 형태를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예 3에 따른 광송수신 시스템을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예 3에 따른 광송수신 시스템의 광합류분기기에 있어서의 DMF 확대도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 4에 따른 광합류분기기를 나타내는 도면이다.
도 10의 (a)는 본 발명의 실시예 5에 따른 광합류분기기를 나타내는 도면이다.
도 10의 (b)는 본 발명의 실시예 5에 따른 광합류분기기를 나타내는 도면이다.
도 10의 (c)는 본 발명의 실시예 5에 따른 광합류분기기를 나타내는 도면이다.
도 11의 (a)는 본 발명의 실시예 5에 따른 광합류분기기의 분기손실을 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 11의 (b)는 본 발명의 실시예 5에 따른 광합류분기기의 합류손실을 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 12의 (a)는 종래기술에 의한 16×1 광합류기를 나타내는 도면이다.
도 12의 (b)는 종래기술에 의한 16×1 광합류기를 나타내는 도면이다.
도 13의 (a)는 본 발명의 실시예 6에 따른 광합류분기기를 나타내는 도면이다.
도 13의 (b)는 본 발명의 실시예 6에 따른 광합류분기기를 나타내는 도면이다.
도 13의 (c)는 본 발명의 실시예 6에 따른 광합류분기기를 나타내는 도면이다.
도 14의 (a)는 본 발명의 실시예 6에 따른 광합류분기기의 분기손실을 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 14의 (b)는 본 발명의 실시예 6에 따른 광합류분기기의 합류손실을 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예 7에 따른 광합류분기기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예 8에 따른 광합류분기기를 이용한 광송수신 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 17의 (a)는 본 발명의 실시예 8에 따른 광합류분기기에서 이용하는 비등폭의 방향성 결합기 소자로 이루어지는 멀티모드 변환·합류 소자의 일례를 나타낸 도면이다.
도 17의 (b)는 본 발명의 실시예 8에 따른 광합류분기기에서 이용하는 비등폭의 방향성 결합기 소자로 이루어지는 멀티모드 변환·합류 소자의 일례를 나타낸 도면이다.
도 17의 (c)는 본 발명의 실시예 8에 따른 광합류분기기에서 이용하는 비등폭의 방향성 결합기 소자로 이루어지는 멀티모드 변환·합류 소자의 일례를 나타낸 도면이다.
도 18은 석영계 도파로의 도파로 폭과 0차, 1차, 2차 모드 굴절률의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 19는 본 발명의 실시예 9에 따른 광합류분기기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 20의 (a)는 본 발명의 실시예 9에 따른 광합류분기기에서 이용되는 2입력 1출력의 멀티모드 합류소자의 구성을 나타내는 도면이다.
도 20의 (b)는 본 발명의 실시예 9에 따른 광합류분기기에서 이용되는 2입력 1출력의 멀티모드 합류소자의 구성을 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시예 10에 따른 쌍방향 광전파기를 나타내는 도면이다.
도 22는 본 발명의 실시예 11에 따른 광송수신 시스템을 나타내는 도면이다.
도 23은 본 발명의 실시예 11에 따른 광송수신 시스템의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 24는 본 발명의 실시예 12에 따른 광송수신 시스템을 나타내는 도면이다.
도 25는 본 발명의 실시예 13에 따른 광송수신 시스템을 나타내는 도면이다.
도 26은 본 발명의 실시예 13에 따른 광송수신 시스템의 다른 예를 나타내는 도면이다.
(실시예 1)
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 광합류분기기(300)를 나타낸다. 도 3에는 듀얼모드 광섬유(DMF: Dual Mode Fiber)(310)와, DMF(310)에 접속된 PLC(320)를 구비하는 광합류분기기(300)가 나타나 있다. DMF(310)는 멀티모드(MM: Multi Mode) 클래드(311) 및 MM 코어(312)를 구비하고, MM 코어(312)는 싱글모드(SM: Single Mode) 클래드(313) 및 SM 코어(314)를 구비한다. PLC(320)는 슬래그 도파로(321)와, 슬래그 도파로(321)에 접속된 SM 도파로(322)를 구비한다. 한편, 도 3에 있어서는 PLC를 이용한 경우를 예시하고 있는데, 도 2의 (b)에 나타낸 융착 SMF 도파로를 이용하여도 좋다.
DMF(310)는 SM 전송 및 MM 전송의 양쪽에 대응한 광섬유이다. DMF(310)에 있어서는, SM 전송용의 SM 클래드(313) 및 SM 코어(314)가 MM 전송용의 MM 코어(312)가 되고, MM 코어(312)의 외측에 MM 전송용의 MM 클래드(311)가 형성되어 있다.
도 4의 (a) 및 (b)는 DMF(310)의 반경과 굴절률 분포의 관계를 나타낸다. 도 4의 (a)에 나타나는 바와 같이, DMF(310)의 굴절률 분포는, SM 코어(314), SM 클래드(313), MM 클래드(311)의 순서로 단계적으로 높아지도록 구성된다. 또한, 도 4의 (b)에 나타나는 바와 같이, DMF(310)의 굴절률 분포를 SM 클래드(313)의 굴절률이 연속 변화하도록 구성하여도 좋다. 도 4의 (b)에 나타나는 바와 같이 SM 클래드(313)의 굴절률을 연속 변화시킴으로써, 도 4의 (a)에 나타나는 DMF(310)의 굴절률 분포와 비교하여, MM 전송시에서의 모드 분산의 영향을 대폭 저감시킬 수 있다는 이점을 가진다.
PLC(320)의 SM 도파로(322)에 입사된 각 상위신호는 슬래그 도파로(321)에 있어서 합류되고, DMF(310)의 MM 코어(312)에 갇혀서 전송된다. 한편, DMF(310)의 SM 코어(314)에 입사된 하위신호는, DMF(310)와 슬래그 도파로(321)의 접속점(330)에서 일정한 각도 범위에서 SM 코어(314)로부터 출사되고, 균등한 광강도의 광신호로 분기되어, 빠짐없이 각 SM 도파로(322)에 결합된다.
도 2의 (a)에 예시한 광합류기(200)의 MMF(210)에 하위신호를 입사한 경우에는, MMF(210)로부터 하위신호가 출사되므로, 도 3에 MM 출사 범위가 예시되어 있는 것과 같이, MMF(210)와 슬래그 도파로(222)의 접속점에서의 하위신호의 출사 각도의 범위가 크다. 그 때문에, 하위신호가 각 SM 도파로(322)에 결합되지 않고 대부분이 빠지므로, 매우 큰손실이 발생한다.
하지만, DMF(310)를 활용함으로써, 이러한손실을 원리적으로 제로에 근접하게 할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예 1에 따른 광합류분기기(300)는 광신호의 송수신과 같이 쌍방향으로 사용한 경우, 상위신호에 대하여는 초저손실인 광합류기(모드 결합기)로서 기능하고, 하위신호에 대하여는 1/N의 원리적인 합류손실을 가지는 통상의 광분기기로서 기능한다. 본 발명의 실시예 1에 따른 광합류분기기(300)를 PON 시스템 구성에 적용하면, 광분기기 및 광합류기를 단일품종화할 수 있어, 부품수의 삭감 및 시스템 비용의 저감을 실현할 수 있다.
(실시예 2)
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 광합류분기기(520)를 이용한 시스템(500)을 나타낸다. 도 5에는 가입자 장치(110)와, 광분기기(120)와, 수용국(510)을 구비하는 시스템(500)이 나타나 있고, 수용국(510)은 광합류분기기(520)와, 송신기(531) 및 수신기(532)를 구비하는 OLT(530)를 구비한다.
도 5에 나타나는 광합류분기기(520)는 실시예 1에 따른 광합류분기기(300)로 이루어지는 광합류 분기부(521)와, 상하신호를 합분파하기 위한 파장합분파기(522)를 DMF(523)에서 접속한 구성을 가진다. 도 5에 나타나는 바와 같이, 파장합분파기(522)와 송신기(531)와의 사이는 SMF(540)를 통하여 접속되고, 파장합분파기(522)와 수신기(532)와의 사이는 MMF(550)를 통하여 접속된다. 파장합분파기(522)는, 예를 들어 상위신호를 분파하고, 하위신호를 합파하는 WDM 광필터로 할 수 있다.
실시예 1에 따른 광합류분기기(300)로 이루어지는 광합류분기기(521)를 PON 시스템에 적용함으로써, 도 1에 나타나는 종래의 PON 시스템과 비교하여, 사용하는 파장합분파기의 수를 대폭 삭감하여, 수용국 내의 구성을 대폭 간략화할 수 있다.
한편, 하위신호의 전송로 허용손실이 상위신호의 전송로 허용손실을 밑도는 경우는, 송신기(531)의 출력측에 광증폭기(미도시)를 배치하고, 송신기(531)로부터 출력된 광신호의 송신광 강도를 광증폭기에 의하여 증가시킴으로써 양자의 밸런스를 취하여도 좋다. 송신기(531) 및 수신기(532)는 광송수신기(광트랜시버)로서, SFP(Small Form Factor Pluggable)나 XFP(10Gigabit Small Form Factor Pluggable) 등의 모듈과 일체화시키는 것이 바람직하다. 필요하다면 모듈 내에 하위신호를 증폭하는 광증폭기도 내장할 수 있다. 도 5의 경우에는, 모듈의 입출력 경로는 상이하므로, 이심 광트랜시버가 된다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 파장합분파기(522)는 WDM 광필터로 하였는데, 광서큘레이터를 이용하여도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 광합류분기기(520)를 이용한 시스템의 다른 형태를 나타낸다. 도 6에는 가입자 장치(110)와, 광분기기(120)와, 수용국(610)을 구비하는 시스템(600)이 나타나 있고, 수용국(610)은 광합류분기기(620)와, OLT(630)를 구비한다.
도 6에 나타나는 광합류분기기(620)는 실시예 1에 따른 광합류분기기(300)로부터 이루어지는 광합류분기부(621)를 사용한다. OLT(630)는 광합류분기부(621)와 DMF(622)를 통하여 접속된 파장분합파기(633)와, 파장분합파기(633)와 공간렌즈계(631)를 통하여 SM으로 접속된 송신기(634)와, 파장분합파기(633)와 공간렌즈계(632)를 통하여 MM으로 접속된 수신기(635)를 구비한다.
도 6에 나타나는 바와 같이, WDM 광필터 또는 광서큘레이터 등의 파장합분파기(633)를 OLT(630)측에 내장하고, 공간렌즈계(631 및 632)를 각각 이용하여, 송신기(134) 및 수신기(135)와 접속함으로써, 광트랜시버 모듈을 구성할 수도 있다. 공간렌즈계(631)를 통과하는 PON의 하위신호는 SM으로 전파되고, 공간렌즈계(632)를 통과하는 PON의 상위신호는 MM으로 전파된다.
도 6에 나타나는 시스템(600)의 경우, 모듈의 입출력 경로는 동일하므로, 일심 광트랜시버가 된다. 이와 같이, 송신기 및 수신기를 광트랜시버 모듈화함으로써, 광송수신 시스템을 소형화 및 공간절약화할 수 있는 것과 더불어, 고장시의 모듈 교환이 쉬워지는 이점이 있다.
(실시예 3)
도 7은 본 발명의 실시예 3에 따른 광송수신 시스템(700)을 나타낸다. 도 7에는 가입자 장치(110)와, 광분기기(120)와, 수용국(710)을 구비하는 시스템(700)이 나타나 있고, 수용국(710)은 광합류분기기(720)와, 송신기(731) 및 수신기(732)를 구비하는 OLT(730)를 구비한다. 광합류분기기(720)는 실시예 1에 따른 광합류분기기(300)로 이루어지는 광합류분기부(721)와, DMF(722)를 통하여 광합류분기부(721)와 접속된 파장합분파기(723)를 구비한다.
광합류분기기(720)에 있어서 DMF(722)는 SM 클래드의 직경을 광합류분기부(721)로부터 파장합분파기(723)의 방향으로 테이퍼 형상으로 감소시키도록 구성되어 있다. 도 8은 본 발명의 실시예 3에 따른 광송수신 시스템(700)의 광합류분기기(720)에서의 DMF(722)의 확대도이다. 도 8에는 MM 클래드(801)와, SM 클래드(803) 및 SM 코어(804)를 구비하는 MM 코어(802)를 구비하는 DMF(722)가 나타나 있다.
도 8에 나타나는 바와 같이, 광합류분기부(721)측의 도파로 폭(Win)은 OLT(730)측의 도파로 폭(Wout)보다 넓고, 광합류분기부(721)측으로부터 OLT(730)측을 향하여 서서히 도파로 폭이 좁아지도록 DMF(722)가 구성되어 있다. 대략 MM 코어(802)의 평균 굴절률과 MM 클래드(801)의 굴절률의 차로부터, 손실없이 고차 모드를 저차 모드로 변환하기 위한 테이퍼의 경사가 결정된다.
이와 같이, 테이퍼의 경사를 DMF(722)의 길이방향으로 완만하게 형성함으로써, MM 코어(802)의 폭이 좁아지게 되어, 허용할 수 있는 고차의 모드가 줄어들기 때문에, 고차 모드는 저차 모드로 변환된다. 따라서, MM 코어(802)를 전파하는 고차 모드의 광신호는, 손실없이 저차 모드로 변환된다. 이에 따라, MM 전송에서의 모드 분산의 영향이 저감되어, 상위신호의 전송거리의 확대를 도모할 수 있다.
실시예 3에 따른 광합류분기기(700)를 도 1의 PON 시스템에 적용하면, 광합류분기부의 설정위치를 송수신 장치의 설치위치와 떨어뜨릴 수도 있게 되어, 수용국 내에서의 장치배치의 자유도 향상에 기여한다. 여기에서는, 실시예 3에 따른 광합류분기기(700)를 실시예 2에 적용한 경우를 나타내었는데, 실시예 1에 적용한 경우여도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
(실시예 4)
도 9는 본 발명의 실시예 4에 따른 광합류분기기(900)를 나타낸다. 도 9에는 광합류분기부(910)와, PLC(920)를 구비하는 광합류분기기(900)가 나타나 있다. 광합류분기부(910)는 MMF(911)와, 파장합분파기(912)와, 공간렌즈계(913)와, SMF(914)를 구비한다. PLC(920)는 슬래그 도파로(921)와, 슬래그 도파로(921)에 접속된 SM 도파로(922)를 구비한다. 한편, 도 9에 있어서는 PLC를 이용한 경우를 예시하고 있는데, 도 2의 (b)에 나타낸 융착 SMF 도파로를 이용하여도 좋다. 상위신호 및 하위신호를 합분파하는 파장합분파기(912)는 WDM 필터나 광서큘레이터로 할 수 있다.
본 발명의 실시예 4에 따른 광합류분기기(900)는 실시예 1에 따른 광합류분기기(300)에서의 DMF(310) 대신에 파장합분파기(912) 및 공간렌즈계(913)를 이용하여 구성된다. 가입자 장치로부터 SM 도파로(922)에 입사된 상위신호는 슬래그 도파로(921)에 있어서 MM으로 합류하여, 공간렌즈계(913)를 통과하고, 파장합분파기(912)에서 분파되어 MMF(911)의 코어에 결합된다. MMF(911)를 이용하지 않고, 직접 수신기에 광신호를 결합하여도 좋다.
한편, SMF(914)에 입사된 하위신호는 파장합분파기(912)에 의하여 합파·반사되고, 공간렌즈계(913)를 통과하여 SM에서 전파되어 슬래그 도파로(921)에 입사된다. 따라서, SMF(914)의 출사단의 광빔프로파일이 슬래그 도파로(921)의 입사단에 결합되게 된다. 슬래그 도파로(921)에 입사된 하위신호는 DMF를 이용한 경우와 마찬가지로, 슬래그 도파로(921)에 있어서 균등한 광강도의 광신호로 분기되어, 각 SM 도파로(922)에 결합된다. SMF(914)를 이용하지 않고, 송신기 출력을 직접 렌즈 결합하여도 좋다.
본 발명의 실시예 4에 따른 광합류분기기(900)를 PON 시스템에 적용함으로써, 사용하는 파장합분파기의 수를 대폭 삭감하여, 수용국 내의 구성을 대폭 간략화할 수 있다.
한편, 도시는 하지 않지만, MMF 및 SMF에 결합되는 수신기 및 송신기에는, 실시예 3에서 나타낸 이심 광트랜시버 모듈을 이용할 수 있다. 한편, MMF 및 SMF를 이용하지 않고, 신호광을 수신기 및 송신기에 직접 렌즈 결합하는 경우는, 실시예 4에 따른 광합류분기기(900), 송신기, 및 수신기로 이루어지는 광송수신 시스템 전체를 소형화 및 공간절약화할 수 있다. 본 시스템 전체를 QSFP(Quad Small Form Factor Pluggable) 등의 모듈에 일체화하여, 보다 한층 소형화, 공간절약화도 기대할 수 있다.
(실시예 5)
상기 실시예 1~4에 따른 광합류분기기에서는, 도 3에 나타나는 바와 같은 슬래그 도파로를 이용하고 있는데, 슬래그 도파로를 이용한 스플리터 회로에서는, 중심 포트의 손실이 적고, 끝단 포트에 가까워질수록손실이 증가하기 쉽다는 문제가 있다. 그 때문에, 슬래그 도파로와 각 입출력 도파로의 접속점에 있어서, 도파로 폭을 각 포트마다 바꾸어 포트 사이의 편차를 억제하거나, 슬래그 길이를 길게 하여 평균손실이 증가하는 것을 희생하여 포트 사이의 편차를 억제하거나 하는 등의 궁리가 이루어져 왔다.
또한, 상기 실시예 1~4에 따른 광합류분기기에서는 DMF를 이용하고 있는데, DMF의 SM 전송시의 광학 특성은 SM 클래드 및 SM 코어의 형상과 굴절률에 따라 결정되고, MM 전송시의 광학 특성은 MM 클래드 및 MM 코어의 형상과 굴절률에 따라 결정된다. 예를 들어, SM 클래드 및 SM 코어의 굴절률을 각각 n0 , SM과 n1 , SM으로 하였을 때, SM 코어가 수용할 수 있는 최대 수광각(θmax,SM)인 개구각(NASM)은 다음과 같이 나타난다.
[수학식 1]
Figure pct00001
또한, MM 클래드 및 MM 코어의 굴절률을 각각 n0 , MM과 n1 , MM으로 하였을 때, MM 코어가 수용할 수 있는 최대 수광각(θmax,MM)인 개구각(NAMM)은 다음과 같이 나타난다.
[수학식 2]
Figure pct00002
하지만, DMF를 사용하여 광합류분기기를 구성하는 경우, DMF의 SM 클래드 및 SM 코어로 구성되는 SM부 및 MM 클래드 및 MM 코어로 구성되는 MM부의 코어 직경과 개구각이 상이하므로, 하위신호의 분기손실편차, 상위신호의 합류손실편차, 및 광분기합류기의 평균과잉손실을 동시에 낮은 값으로 설계하는 것은 어려웠다.
그리고, 광분기합류기를 분기회로로서 동작시키기 위하여는, DMF의 SM부로부터 출력되는 광신호의 개구각(NASM)의 범위 내에, 가공 정밀도 등으로 결정되는 도파로 갭(g)을 취하여 도파로 폭(W)의 SM 도파로를 나열하는 것이 필수이다. 그 때문에, 입출력 포트수가 N인 광분기합류기의 슬래그 길이(L)는, 하기 식 (3)으로 결정되는 값 L1보다 길게 설정할 필요가 있다.
[수학식 3]
Figure pct00003
한편, 광분기합류기를 과잉손실 없는 합류회로로서 동작시키기 위하여는, 상위신호가 슬래그 도파로를 전파한 후의 상위신호의 스폿 사이즈가, DMF의 MM부의 코어 직경(2a)보다 작은 것이 필수이다. 그 때문에, SM 도파로의 개구각을 NASMWG로 하면, 슬래그 길이(L)는 하기 식 (4)로 결정되는 값 L2보다 짧게 설정할 필요가 있다.
[수학식 4]
Figure pct00004
이상과 같이, 슬래그 길이(L)는, L1≤L≤L2를 만족할 필요가 있다. 식 (3) 및 식 (4)에 나타나는 바와 같이, L1 및 L2는, 사용하는 도파로의 파라미터에 의존하는 값이다.
하지만, 광섬유와의 접속손실을 적게 할 수 있는 석영계 매립 도파로를 이용한 경우, 입출력 포트수(N)를 8 이상으로 하면, L1이 L2보다 커져 버린다. 그 때문에, 광분기합류기가 분기회로로서 기능하고, 또한 과잉손실 없는 합류회로로서 동작할 수 없게 된다. 즉, 신호광의 입사에 이용하는 광섬유 또는 광도파로의 개구각과 슬래그 도파로의 슬래그 길이에 의하여 슬래그 도파로를 전파하는 신호광의 출사 스폿이 결정되는 구조의 광분기합류기에 있어서는, 포트수가 많아지면 디바이스의 합류손실을 적게 할 수 없다는 과제가 있었다.
이상, 설명한 바와 같이, 시스템으로서 합류손실을 낮추는 궁리가 이루어지고 있음에도 불구하고, 광분기합류기 자체가 가지는 합류손실 및 손실 편차를 적게 할 수 없다는 문제가 있었다.
도 10의 (a) 내지 (c)는, 본 발명의 실시예 5에 따른 광합류분기기(1000)를 나타낸다. 도 10의 (a)는 본 발명의 실시예 5에 따른 광합류분기기(1000)의 구성을 나타낸다. 도 10의 (a)에는 DMF(1010)와, 광도파로(1020)를 구비하는 광합류분기기(1000)가 나타나고 있다. DMF(1010)는 MM 클래드(1011) 및 MM 코어(1012)를 구비하고, MM 코어(1012)는 SM 클래드(1013) 및 SM 코어(1014)를 구비한다. 광도파로(1020)는 DMF(1010)에 접속된 슬래그 도파로(1021)와, 슬래그 도파로(1021)에 접속된 SM 도파로(1022)를 구비한다. 도 10의 (a)에 나타나는 바와 같이, 슬래그 도파로(1021)는 DMF(1010)의 광축의 연장선 상에 형성된 타원형의 코어 결손부(1023)와, 슬래그 도파로(1021)의 경계 중 DMF(1010) 또는 SM 도파로(1022)에 접속하고 있지 않은 경계에 형성된 반사율을 강화하는 반사율 강화구조(1024)를 가진다.
DMF(1010)로는, MM부의 비굴절률차가 0.6%, 코어 직경이 직경 50㎛이고, SM부의 비굴절률차 추가분이 0.3%, 코어 직경이 10㎛인 광섬유를 이용하였다. 슬래그 도파로(1021) 및 SM 도파로(1022)로 구성되는 광도파로(1020)는 실리콘 기판 상에 화염퇴적법으로 제작한 석영계 글라스막을 반응성 이온 에칭으로 도파로 가공한 평면 광파회로를 사용하였다.
본 발명의 실시예 5에 따른 광합류분기기(1000)의 합류분기수는 16 포트이고, 광도파로(1020)의 비굴절률차는 0.3%이며, SM 도파로(1022)의 도파로 폭은 7㎛로 하고, 슬래그 도파로(1021)의 전체 길이는 1150㎛로 하였다. 코어 결손부(1023)는 긴 직경이 전체 폭에서 50㎛, 짧은 직경이 전체 폭에서 10㎛로 하고, DMF(1010)의 광축의 연장선에 대하여 선대칭이 되는 타원형의 형상을 가지도록 구성하였다. 슬래그 도파로(1022)의 경계에 형성한 반사율 강화구조(1024)는, 갭폭 5.2㎛, 라인폭 5.2㎛의 선형상의 코어 영역을 2열 배치한 구조를 가짐으로써, 슬래그 도파로(1021) 밖으로 방사되는 상위신호 광성분을 반사하여 슬래그 도파로(1021) 중에 가둘 수 있다.
도 10의 (b)는 실시예 5에 따른 광합류분기기(1000)를 이용하여 작성한 팁의 전경을 나타내는 레이아웃도이고, 팁 사이즈는 4mm×17mm로 되었다. 또한, 팁에 접속하는 SMF와 DMF가 정대칭하지 않도록, SM 도파로를 S자 형상으로 배치하여 SMF 및 DMF의 각각의 광축이 최소여도 750㎛ 이상 오프셋이 붙도록 팁이 설계하였다. 이것은 신호광이 팁에 입사할 때에 발생하는 아주 적은 누출광이 광도파로의 클래드층을 전파하여, 다시 출사 섬유에 들어가는 것을 방지하기 위해서이다. 왜냐하면, 제어되지 않은 누출광이 출사 섬유에 들어가면, 간섭에 의하여 신호광의 출사 강도가 변동되기 때문이며, 이러한 누출광 대책을 실시함으로써 손실 편차를 억제할 수 있기 때문이다.
도 10의 (c)는 본 발명의 실시예 5에 따른 광합류분기기(1000)에 있어서 슬래그 도파로(1021) 상의 코어 결손부(1023) 주변, 및 DMF(1010)와 슬래그 도파로(1021)와의 접속부 근방을 확대한 도면이다. 실시예 5에 따른 광합류분기기(1000)에서는, DMF(1010)의 끝면으로부터 타원형의 코어 결손부(1023)의 오른쪽 끝까지의 거리를 25㎛로 하고, 2열의 반사율 강화구조(1024)를 DMF(1010)와의 접속부 근방에서손실되도록 설계하였다. 더욱이, 분기손실의 편차는 도파로 폭의 설정에 강하게 의존하므로, 분기손실의 편차가 작아지도록, 도파로 폭을 끝에서부터 7.7㎛, 7.5㎛, 8.7㎛, 11.1㎛, 7.1㎛, 6.7㎛, 6.25㎛, 6.25㎛, 6.7㎛, 7.1㎛, 11.1㎛, 8.7㎛, 7.5㎛, 7.7㎛로 설정하였다.
한편, 실시예 5에 있어서는, 슬래그 도파로(1021)와 SM 도파로(1022)의 접속부(1040)에서의 도파로의 방향은 조정하지 않는다. 즉, 각 SM 도파로(1022)의 광축은, 모두 슬래그 도파로(1021)와 DMF(1010)와의 접속점(1030)의 방향을 향하고 있다.
도 11의 (a) 및 (b)는, 이렇게 설계·제작한 16분기의 광합류분기기(1000)의 측정 데이터(1102)를 나타내고, 비교를 위한 광합류분기기(1000)로부터 타원형의 코어 결손부(1023)만을 제외한 16분기 광합류분기기의 측정 데이터(1101)도 병기하였다.
도 11의 (a)는 하위신호인 파장 1.49㎛에서의 상기 2종류의 16분기 합류분기기의 분기손실을 평가한 결과이다. 도 11의 (a)에 나타나는 바와 같이, 코어 결손부(1023)가 없는 샘플의 측정 데이터(1101)에서는, 각 포트 사이에서 8.3dB에서 25.3dB로 크게 편차가 생겼지만, 타원형의 코어 결손부가 있는 샘플의 측정 데이터(1102)에서는, 각 포트 사이에서 13.1dB에서 13.4dB로 편차가 작은 결과가 얻어졌다. 16분기의 광합류분기기의 원리손실은 12dB이므로, 본 발명의 실시예 5에 따른 광합류분기기(1000)의 분기동작시의 과잉손실은 1.1dB에서 1.4dB라는 양호한 결과가 얻어졌다.
도 11의 (b)는 상위신호인 파장 1.31㎛에서의 상기 2종류의 16분기 광합류분기기의 합류손실을 평가한 결과이다. 도 11의 (b)에 나타나는 바와 같이, 상위신호의 합류손실은, 코어 결손부(1023)의 유무에 의한 차이는 작았다. 한편, 본 발명의 실시예 5에 따른 광합류분기기의 합류손실은, 최악의 값이 3.8dB, 최선의 값이 1.9dB이고, 손실의 평균값이 2.8dB, 손실 편차가 1.9dB이었다.
도 12의 (a) 및 (b)를 이용하여, 인용문헌 3에 기재된 광합류기를 본 발명에 따른 광합류분기기에 대한 비교대상으로 하여 설명한다. 도 12의 (a)는 인용문헌 3에 기재된 종래의 광합류기(1200)의 구성을 나타낸다. 도 12의 (a)에는 MMF(1210)와, 광도파로(1220)를 구비하는 종래의 광합류기(1200)가 나타나 있다. MMF(1210)는 MM 클래드(1211) 및 MM 코어(1212)를 구비하고, 광도파로(1220)는 슬래그 도파로(1221) 및 SM 도파로(1222)를 구비한다. MMF(1210)는 직경 50㎛의 GI형 섬유로 하였다.
도 12의 (b)는 종래의 광합류기(1200)에 입력된 하위신호의 합류손실에 대한 포트 의존성의 측정 결과를 나타낸다. 도 12의 (b)에 있어서, 선(1201)은 종래의 광합류기(1200)에 입력된 하위신호의 합류손실에 대한 포트 의존성의 시뮬레이션 결과를 나타내고, 선(1202)은 종래의 광합류기(1200)에 입력된 하위신호의 합류손실에 대한 포트 의존성의 측정결과를 나타낸다.
도 12의 (b)의 선(1202)에 나타나는 바와 같이, 각 포트로부터 출력된 상위신호의 합류손실은, 최악의 값이 4.8dB, 최선의 값이 1.8dB이고,손실의 평균값이 3.3dB, 손실 편차가 3.0dB이었다. 도 11의 (a) 및 (b), 도 12의 (a) 및 (b)에 나타나는 바와 같이, 출사측 섬유의 굴절률 분포가 다르거나, 도 12의 (a)에 나타나는 광합류기에서는 광분기 기능에 대하여 고려되어 있지 않는 등의 차이는 있지만, 본 발명의 실시예 5에 따른 광합류분기기(1000)에 의하여, 도 12의 (a)에 나타나는 종래의 광합류기(1200)와 비교하여 최악의 손실로 1dB, 평균값으로 0.5dB, 편차 폭으로 1.1dB라는 합류손실의 개선이 도모되었다.
이와 같이, 실시예 5에 따른 광합류분기기(1000)와 같이, 슬래그 도파로(1021) 상에 코어 결손부(1023)를 설치함으로써, DMF(1010)에 입출력되는 광신호의 전파방향을 굴곡시킬 수 있으므로, 손실 및 손실 편차를 저감시킬 수 있게 된다. 특히, 코어 결손부(1023) 중 광축연장선에 가까운 부분이 확산렌즈가 되도록 설계하면, DMF(1010)의 SM부에 의한 외관의 개구수를 크게 할 수 있다. 즉, 입출력 포트수가 많은 경우에도, 상기 식 (3)으로 나타나는 값(L1)을 작게 할 수 있게 되어, 슬래그 도파로 길이(L)를 상기 식 (4)로 나타나는 값(L2)에 근접시킬 수 있다. 그 결과, 합류손실을 저감시킬 수 있게 된다.
또한, 반사율 강화구조(1024)를 설치함으로써, 슬래그 도파로(1021) 밖으로 방사되는 상위신호 광성분을 슬래그 도파로(1021) 중에 가두고, DMF(1010)의 MM부에 상위신호가 안내되는 비율을 늘림으로써, 더욱이 합류손실을 저하시킬 수 있게 되었다.
(실시예 6)
도 13의 (a) 내지 (c)는, 본 발명의 실시예 6에 따른 광합류분기기(1300)를 나타낸다. 도 13의 (a)는 본 발명의 실시예 6에 따른 광합류분기기(1300)의 구성을 나타낸다. 도 13의 (a)는 DMF(1310)와, 광도파로(1320)를 구비하는 광합류분기기(1300)가 나타나고 있다. DMF(1310)는 MM 클래드(1311) 및 MM 코어(1312)를 구비하고, MM 코어(1312)는 SM 클래드(1313) 및 SM 코어(1314)를 구비한다. 광도파로(1320)는 DMF(1310)에 접속된 슬래그 도파로(1321)와, 슬래그 도파로(1321)에 접속된 SM 도파로(1322)와, 더미 도파로(1326)를 구비한다. 슬래그 도파로(1321)에는 곡률이 적으며 폭넓은 플레이넬 렌즈형상의 제 1 코어 결손부(1323)와, 곡률이 크며 폭이 좁은 제 2 코어 결손부(1324)와, 반사율을 강화하는 반사율 강화구조(1325)가 설치되어 있다.
여기에서, 반사율을 강화하는 반사율 강화구조(1325)와 폭넓은 플레이넬 렌즈형상의 제 1 코어 결손부(1323)는, 주로 상위광의 합류손실을 개선하기 위하여 설치하고 있다. 광도파로(1320)로부터 입사된 상위광은, 슬래그 도파로(1321) 중에서 전파방향과는 수직방향으로 확산되려고 한다. 그 때문에, 슬래그 도파로 길이가 상기 식 (4)에 기재된 L2보다 길어지면, 입사된 상위광 모두를 DMF(1310)의 MM 코어부(1312)에 결합시키는 것은 어려워진다. 혹시, 포트수가 많은 등의 이유에 의하여 슬래그 도파로 길이가 L2보다 길어질 수밖에 없을 때에는, 슬래그 도파로 경계에 반사율 강화구조(1325)를 형성하고, 보다 많은 광성분을 반사시켜, DMF(1310)의 MM 코어부(1312) 근방에 입사광을 집합시킴으로써, 상위광의 합류손실을 개선할 수 있다.
단, 더욱이 상위신호의 합류손실을 개선하기 위하여는, 집합한 빛의 전파방향도 고려해야만 한다. 광도파로(1320)로부터 입사된 상위광은, 슬래그 도파로 경계에서 반사할 때마다 전파방향이 변경되어, 반사 횟수가 많은 경우에는 MM 코어부(1312)의 개구각도보다 커져 버려서, MM 코어부(1312)에 결합할 수 없게 되어 버린다. 그래서, 다시 결합할 수 있는 전파각도로 수정하는 역할을 담당하는 것이 제 1 코어 결손부(1323)이다. MM 코어부(1312) 근방에 슬래그 전체를 횡단하는 폭넓은 렌즈부를 설치함으로써, 슬래그 도파로 끝에 모은 상위광 중 전파방향 때문에 MM 코어부(1312)에 결합할 수 없는 상위광 성분을 MM 코어부(1312)에 결합시킬 수 있으므로, 합류손실을 더욱 개선할 수 있게 된다.
DMF(1310)는 실시예 5에서 사용되는 DMF(1010)와 같은 사양의 광섬유를 이용하였다. 광도파로(1320)도 실시예 5와 마찬가지로 비굴절률차 0.3%의 석영계 평면 광파회로를 이용하였다. 슬래그 도파로(1321)의 전체 길이는 1075㎛로 하였다. 반사율 강화구조(1325)는 슬래그 도파로(1321)의 경계 중 DMF(1310) 또는 SM 도파로(1322)에 접촉하고 있지 않는 경계에 설치되어 있고, 갭 폭 2.5㎛, 라인 폭 2.5㎛의 선형상의 코어 영역을 1열 배치하는 구성을 가진다.
도 13의 (c)는 실시예 6의 광합류분기기(1300)에서의 코어 결손부 주변의 확대도를 나타낸다. 도 13의 (c)에는 폭넓은 플레이넬 렌즈형상의 복수의 제 1 코어 결손부(1323)가 나타나 있다. 복수의 제 1 코어 결손부(1323)의 각각은, 모두 오른쪽에 볼록한 평철렌즈 구조를 가지고, 슬래그 도파로(1321)를 횡단하도록 DMF(1310)의 MM부의 개구각 범위 내에 있어서 각각 20㎛ 간격으로 직렬로 늘어서며, DMF(1310)의 광축의 연장선에 대하여 선대칭이 되도록 DMF(1310)의 광축의 연장선 상에 형성되어 있다. 한편, 코어 결손부(1323) 중, 가장 DMF에 근접하는 코어 결손부의 평철렌즈 구조의 평면이 DMF로부터 590㎛가 되도록 배치하였다. 복수의 제 1 코어 결손부(623)의 각각의 곡률반경은, DMF측으로부터 57.6㎛, 58.8㎛, 60㎛, 61.2㎛로 하였다.
더욱이, 도 13의 (c)에 나타나는 바와 같이, DMF(1310)의 광축 상에는, 왼쪽에 볼록한 비구면 평철렌즈 구조를 가지며, 전체 폭이 20㎛ 이하이고 전체 길이가 52㎛인 곡률이 큰 제 2 코어 결손부(1324)가 SM부의 개구각 범위를 넘지않는 범위로 DMF(1310)의 광축이 연장선에 대하여 선대칭이 되도록 DMF(1310)의 광축의 연장선 상에 설치되어 있다.
한편, 코어 결손부(1324)의 평철렌즈 구조의 평면측(오른쪽 끝)과, 코어 결손구조(1323)의 평철렌즈 구조의 평면측(왼쪽 끝)이 겹치도록, 비구면 평철렌즈 구조의 평면이 DMF로부터 640㎛이 되도록 배치하였다. 왜냐하면, 평철렌즈의 평면측은 빛을 집광(확산)하는 힘이 약한데, 디바이스 전체의 과잉손실을 낮추기 위해서는 광축 상의 굴절률 경계면의 총 수를 줄이는 것이 효과적이기 때문이다.
상기 제 1 코어 결손부(1323)는 슬래그 도파로(1321)를 횡단하도록 배치하고, 폭이 좁은 제 2 코어 결손부(1324)는 슬래그 도파로(1321)의 중앙부에만 배치하였다. 한편, 코어 결손부의 영역이 크면, 빛을 코어부에 가둘 수 없게 되어 디바이스의 결손이 증가하므로, 제 1 코어 결손부(1323)는 플레이넬 렌즈형상으로 하며 다단으로 겹침으로써 렌즈의 초점 거리가 짧아지도록 궁리하였다.
상기 2개의 코어 결손부와 DMF(1310)가 근접하고 있으므로, DMF(1310)의 SM부(1314)로부터 입사되는 하위광은, 전체 광파워가 제 1 코어 결손부(1323)를 통과하고, 더욱이 광파워 중 거의(90% 이상)가 제 2 코어 결손부(1324)를 통과한다. 즉, 하위광의 광파워 중 거의(90% 이상)가 제 1 코어 결손부(1323)와 제 2 코어 결손부(1324)의 양쪽의 영향을 받는다.
한편, 슬래그 도파로(1321)의 반대측에 접속된 광도파로(1320)로부터 입사되는 상위광은, 광도파로 끝에서 코어 결손부까지의 거리가 길기 때문에, 빔스폿이 확대된 후, 더욱이 일부는 슬래그 도파로 경계에서 반사되 후에 코어 결손부에 도달한다. 그 때문에, 코어 결손부 근방에서는, 슬래그 도파로(1321)의 세로방향의 전체 폭으로 상위광이 확산된다. 코어 결손부 근방에서 슬래그 도파로 중앙으로부터 떨어진 부분을 전파하는 상위광은, 폭이 좁은 제 2 코어 결손부(1324)의 영향을 받지 않고, 슬래그 도파로(1321)를 횡단하도록 배치된 제 1 코어 결손부(1323)의 영향만을 받는다. 하지만, 슬래그 도파로 중앙을 전파하는 상위광은 제 1 코어 결손부(1323)의 영향 이외에, 약하지만 제 2 코어 결손부(1324)의 영향도 받는다. 전파하는 영역에서 코어 결손부의 영향의 차이를 완화하기 위하여, 플레이넬 렌즈형상의 제 1 코어 결손부(1323)는 슬래그 도파로(1321)의 중심축 상이 3단 겹친 구조를 하고 있는데, 슬래그 중심축으로부터 떨어진 주변부에서는 4단 겹친 구조로 하였다.
반복이지만, 상기 2개의 코어 결손부 근방에서는, 하위광은 슬래그 도파로(1321)의 중앙부에 광파워가 집중하고, 상위광은 슬래그 도파로(1321) 전역에 광파워가 분산된다. 그 때문에, 하위광은 중앙부에만 배치된 폭이 좁은 제 2 코어 결손부(1324)의 영향을 강하게 받고, 반대로 상위광은 슬래그 도파로(1321)를 횡단하도록 배치된 플레이넬 렌즈형상의 제 1 코어 결손부의 영향을 강하게 받는다. 이러한 것은 완전히 독립적인 관계는 아니지만, 상기 실시예 5에 기재된 타원형의 코어 결손부만의 광합류분기기에 비하여, 설계 자유도가 하나 늘어난 것이 된다. 즉, 본 발명의 본 실시예 6에 기재된 광합류분기기에서는, 하위광의 분기손실과 상위광의 합류손실의 각각에 적절한 렌즈 설계가 가능하게 된다.
렌즈 설계의 자유도 증가게 의하여, 렌즈 설계만이라도 분기손실이나 합류손실의 편차는 개선할 수 있지만, 각각의 도파로에 대한 분기손실과 각각의 도파로로부터의 합류손실을 각각 완전히 일치시키기 위해서는, 렌즈 설계만으로는 충분하지 않다. 그 때문에, 슬래그 도파로(1321)와 SM 도파로(1322)의 접속부(1340)에 있어서 다음의 궁리를 하여 분기손실 편차와 합류손실 편차를 억제하였다.
우선, 슬래그 도파로(1321)와 SM 도파로(1322)의 접속부(1340)에 있어서는, SM 도파로(1322)의 양옆에 더미 도파로(1326)를 하나씩 배치하고, 더욱이 분기손실의 편차는 도파로 폭의 설정에 강하게 의존하기 때문에, 분기손실의 편차가 더욱 작아지도록, SM 도파로(1322)의 도파로 폭을 끝에서부터 7.5㎛, 11.1㎛, 6.7㎛, 6.7㎛, 7.1㎛, 7.1㎛, 7.7㎛, 7.7㎛, 7.0㎛, 7.0㎛, 7.7㎛, 7.7㎛, 7.1㎛, 7.1㎛, 6.7㎛, 6.7㎛, 11.1㎛, 7.5㎛로 하였다.
덧붙여, 합류손실의 편차는 주로 도파로의 방향 설정에 강하게 의존하기 때문에, 합류손실의 편차도 더욱 작아지도록, 빔 전파법으로 특성해석을 하면서 각 SM 도파로(622)의 방향을 조정하였다. 그 결과, 접속부(640)에서의 각 SM 도파로(622)의 광축 연장선과, DMF(610)와 슬래그 도파로(621)의 접속부(630)에서의 DMF(610)의 광축연장선의 교점이, 접속부(630)의 중심에 대하여 ±200㎛의 범위에서 분포하게 되었다. 이와 같이, 도파로 폭과 도파로 방향의 양쪽을 동시에 조정하면, 분기손실의 편차와 합류손실의 편차의 양쪽을 더욱 작은 값으로 할 수 있게 된다.
도 13의 (b)는 실시예 6의 광합류분기기(1300)를 이용하여 작성한 팁의 전경을 나타내는 레이아웃도이다. 도 13의 (b)에 나타나는 바와 같이, SMF와 DMF가 정대칭하지 않도록 붙인 오프셋의 최소값은, 실시예 5에 따른 광합류분기기(1000)와 마찬가지로 750㎛로 하고, 최종적인 팁 사이즈도 마찬가지로 4mm×17mm로 되었다.
도 14의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예 6에 따른 광합류분기기(1300)를 이용하여 작성한 팁 측정 데이터이다. 도 14의 (a)는 16분기의 광합류분기기(1300)에 입력된 판장 1.57㎛의 하위신호의 광분기손실에 대한 포트 의존성을 평가한 결과를 나타낸다. 도 14의 (a)의 선(1401)에 나타나는 바와 같이, 실시예 6에 따른 광합류분기기(1300)에 있어서는, 분기손실이 13.5dB 부근을 추이하고, 16분기의 광합류분기기의 원리손실 12dB에 대한 과잉손실은 1.5dB에서 1.6dB였다. 또한, 분기손실 편차는 0.1dB로, 양호한 결과가 얻어졌다.
도 14의 (b)는 파장 1.27㎛의 상위신호의 합류손실의 포트 의존성을 평가한 결과를 나타낸다. 도 14의 (b)의 선(1402)에 나타나는 바와 같이, 실시예 6에 따른 광합류분기기(1300)에 있어서, 각 포트로부터 출력되는 상위신호의 합류손실은, 최악의 값이 2.9dB, 최선의 값이 2.5dB로, 손실의 평균값이 2.7dB, 손실 편차가 0.4dB였다. 실시예 1에 따른 광합류분기기(300)에 비하여, 최악의 손실에서 0.9dB, 평균값에서 0.1dB, 편차 폭에서 1.5dB라고 하는 합류손실의 개선이 더욱 도모되었다.
이와 같이, 실시예 6에 따른 광합류분기기(1300)를 이용하면, 슬래그 중앙에 배치한 제 2 코어 결손부(1324)에서 하위광을 굴곡시킴으로써 DMF(1310)의 SM부의 외관의 개구수를 크게 하여 합류손실을 저감하고, 더욱이는 반사율 강화구조(1325)와, 슬래그 도파로(1321)를 횡단하도록 배치한 플레이넬 렌즈형상의 제 1 코어 결손부(1323)에서도 합류손실을 개선하는 것이 가능하게 된다. 더욱이는, 슬래그 도파로(1321)와 SM 도파로(1322)와의 접속부(1340)에 있어서, SM 도파로(1322)의 폭을 조정함으로써 분기손실의 편차를 적게 하는 것이 가능하게 되고, 또한 SM 도파로(1322)의 방향을 조정함으로써 합류손실의 편차를 작게 하는 것이 가능하게 된다.
상기 실시예 5 및 6에서 설명한 바와 같이, 실시예 5 및 6에 따른 광합류분기기를 이용하면, 광합류분기기 자신이 가지는 합류손실이나 분기손실 편차를 상위광 신호 합류시와 하위광 신호 분기시의의 양쪽에 있어서 작게 억제할 수 있다. 그 결과, 시스템상의 궁리로 로스버젯이 확대된 광가입자용 PON 시스템에 있어서, 광분기합류기의 손실 편차에 기인하는 시스템 마진을 작게 하여, 결과적으로 그만큼 등가적으로 로스버젯을 확대한 것과 같은 효과를 얻을 수 있게 된다.
(실시예 7)
다음에서 설명되는 실시예 7~9에 따른 광합류분기기는, 단일품종의 광디바이스로, 광가입자 네트워크의 하위신호의 분기기능과, 상위신호의 합류기능과, 더욱이는 하위신호와 상위신호를 합분파하는 파장합분파기능을 함께 가지는 것을 특징으로 한다. 그 때문에, 실시예 7~9에 따른 광합류분기기에서는, 종래의 시스템 구성에 있어서 필요한 파장합분파기가 불필요하고, 그에 따라 초기투자비용의 저감이나 전송장치의 소형화, 더욱이는 고장률이 낮은 실용적인 시스템을 제공할 수 있다는 이점을 가진다.
도 15는 본 발명의 실시예 7에 따른 광합류분기기(1500)의 구성을 나타낸다. 도 15에는 MMF(1510)와, MMF(1510)에 접속된 PLC(1520)와, PLC(1520)에 접속된 SMF(1530)를 구비하는 광합류분기기(1500)가 나타나 있다. PLC(1520)는 MMF(1510)에 접속된 슬래그 도파로(1521)와, 슬래그 도파로(1521)에 접속된 SM 도파로(1522)와, 슬래그 도파로(1521)에 삽입된 박막필름형 필터(TFF: Thin Film Filter)(1523)와, 슬래그 도파로(1521)에 설치된 입력신호용 슬래그 도파로 추가부(1524)와, 입력신호용 슬래그 도파로 추가부(1524) 및 SMF(1530)에 접속된 하위신호용 입력포트(1525)를 구비한다.
TFF(1523)는 MMF(1510)의 광축에 대하여 소정의 각도 기울어져 슬래그 도파로(321)에 삽입되고, 하위신호용 입력포트(325)에 입력된 파장 1.49㎛에서 1.57㎛까지의 하위신호광을 반사하며, 파장 1.27㎛에서 1.31㎛까지의 상위신호광을 투과하도록 설계되어 있다.
SMF(1530)에서 하위신호용 입력포트(1525)를 통하여 PLC(1520)에 입력된 하위신호광은, 입력신호용 슬래그 도파로 추가부(1524)를 통과하여 TFF(1523)에서 반사되고, 슬래그 도파로(1521)를 통과하여 분기되며, 도 1에 나타나는 각 가입자장치(110)로 연결되는 SM 도파로(1522)로 출력된다. 한편, 각 가입자장치(110)로부터 각 SM 도파로(1522)를 통하여 PLC(1520)에 입력된 상위신호광은, 슬래그 도파로(1521) 및 TFF(1523)를 통과하여 MMF(1510)로 합류·출사된다.
실시예 7에 따른 광합류분기기(1500)에 있어서, SMF(1530)의 하위신호의 입력단에 송신기(134)를 접속하고, MMF(1510)의 상위신호의 출력단에 수신기(135)를 접속하면, 도 1에 나타낸 수용국(130) 내의 복수의 광디바이스에 의하여 실현할 수 있는 기능을, 실시예 7에 따른 광합류분기기(1500)를 사용하여 실현할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 실시예 7에 따른 광합류분기기(1500)를 이용하면, 종래의 광송수신 시스템에 비하여 부품수를 대폭 삭감할 수 있고, 또한 광디바이스의 접속관계도 간편한 구성으로 할 수 있다. 그 결과, 구성의 복잡함 및 부품수의 많음에 기인하는 시스템의 초기투자비용의 상승이나 신뢰성의 저하, 더욱이는 다수의 광디바이스를 장치 내에 넣어야만 하기 때문에 발생하는 장치의 대형화를 억제할 수 있게 된다.
하지만, TFF(1523)의 반사율은, 신호광의 반사각도 의존성 및 편파 의존성을 가지고, 더욱이 입력신호용 슬래그 도파로 추가부(1524) 및 슬래그 도파로(1521)를 전파하는 입력신호광의 빔프로파일은 반드시 평탄하지 않다. 그 때문에, 슬래그 도파로(1521)와 SM 도파로(1522)의 경계에 도달할 때의 입력신호광의 광밀도는, 각 SM 도파로(1522) 사이에서 편차가 있다.
이러한 편차를 보정하기 위하여 효과적인 방법으로서, SM 도파로(1522)의 도파로 폭을 변경하는 방법이 있는데, SM 도파로(1522)의 개수가 4개 정도를 넘고, 또한 64개 정도 이하인 경우, 도파로 폭을 변경하는 방법으로도 이상적으로 보정하는 것이 어려워진다. 즉, SM 도파로(1522)에 접속되는 입출력 포트수가 많은 경우는, 기존의 Y분기 도파로를 연결한 스플리터 구성에 비하여, 과잉손실이나 입출력 포트 사이의 투과손실의 편차가 현저하게 커진다. 그 결과, 손실이 큰 입출력 포트에서는 신호를 수신할 수 없게 된다는 장해가 발생하기 쉬워진다. 이러한 장해를 회피하기 위하여, 시스템 설계시에 로스버젯을 작게 설정할 필요가 있다는 과제가 남는다. 또한, TFF(1523)를 삽입·고정함으로써, 공정수가 많아져, 제조비용이 상승한다는 문제가 있다.
(실시에 8)
도 16은 본 발명의 실시예 8에 따른 광합류분기기(1620)를 이용한 광송수신 시스템(1600)의 구성이다. 도 16에는 OLT(1610)와, OLT(1610)에 접속된 광합류분기기(1620)와, 광합류분기기(1620)에 접속된 SMF(1630)를 구비하는 광송수신 시스템(1600)이 나타나 있다. OLT(1610)는 SMF(1613)를 통하여 광합류분기기(1620)에 접속된 송신기(1611)와, MMF(1614)를 통하여 광합류분기기(1620)에 접속된 수신기(1612)를 구비한다. 광합류분기기(1620)는 SMF(1630)에 각각 접속된 4개의 멀티모드 변환·합류소자(16211~16214)와, 각 멀티모드 변환·합류소자(16211~16214)에 접속되며 SMF(1613)를 통하여 송신기(1611)에 접속된 스플리터 소자(1622)를 구비한다.
실시예 8에 따른 광합류분기기(1620)에서는, 4개의 멀티모드 변환·합류소자(16211~16214)가 사용된다. 각 멀티모드 변환·합류소자(16211~16214)는, 예를 들어 비등폭 방향성 결합기 소자를 이용할 수 있다. 각 멀티모드 변환·합류소자(16211~16214)끼리는, MM 도파로(1624)에 연결되는 포트에서 직렬로 MM 도파로(1623)를 통하여 접속되고, 멀티모드 변환·합류소자(16214)에는 MMF(1614)를 통하여 수신기(1612)에 접속되어 있다.
또한, 멀티모드 변환·합류소자(16211~16214)에 있어서 SM 도파로(1623)에 연결되는 한쪽 포트는, SMF(1630)를 통하여 가입자장치(110)에 각각 접속된다. SM 도파로(1623)에 연결되는 다른 쪽 포트는, 스플리터 소자(1622)에 접속되고, 최종적으로는 SMF(1613)를 통하여 송신기(1611)에 접속되어 있다.
송신기(1611)로부터 출력된 하위신호는, SMF(1613)를 통하여 스플리터 소자(1622)에 출력된다. 스플리터 소자(1622)는 각각의 광강도가 같아지도록, 입력한 하위신호를 분기하여 멀티모드 변환·합류소자(16211~16214)에 출력한다. 멀티모드 변환·합류소자(16211~16214)는, 하위신호 입력포트에서 하위신호를 입력하고, 입력한 하위신호를 상하신호 입출력 포트를 통하여 각 SMF(16430)에 각각 출력한다.
각 SMF(1630)를 통하여 멀티모드 변환·합류소자(16211~16214)의 상하신호 입출력 포트에 입력된 상위신호는, 다음에서 설명하는 동작을 거쳐 각각 합류되어, MMF(1614)를 통하여 수신기(1612)에 출력된다.
멀티모드 변환·합류소자의 동작특성을 도 17의 (a) 내지 (c)에 나타나는 비등폭 방향성 결합기 소자로 이루어지는 멀티모드 변환·합류소자의 일례를 들어 설명한다. 우선, 도 17의 (a), (b) 및 도 18를 이용하여, 파장 1.27㎛의 상위신호광이 모드 변화되어, 합류되는 모습에 대하여 설명한다. 도 17의 (a) 내지 (c)에는, 입력포트(1710in) 및 출력포트(1710out)를 가지는 얇은 폭의 도파로(1710)와, 입력포트(1720in) 및 출력포트(1720out)를 가지는 두꺼운 폭의 도파로(1720)를 구비하는 비등폭 방향성 결합기 소자(1700)가 나타나 있다. 그리고, 도 17의 (b)에는 작용길이(l)와, 갭폭(g)와, 도파로(w)가 예시되어 있다.
도 17의 (a)는 0차 모드광이 2차 모드광으로 변환되어 크로스포트에 출력되는 모습을 나타낸다. 입력포트(1710in) 및 출력포트(1710out)는 도 16에 나타나는 SM 도파로(1623)에 각각 접속되고, 입력포트(1720in) 및 출력포트(1720out)는 도 16에 나타는 MM 도파로(1624)에 접속되어 있는 것으로 한다.
도 17의 (a)에 나타내는 바와 같이, SM 도파로(1623)에 연결되는 입력포트(1710in)에 파장 1.27㎛의 0차 모드광이 입력되면, 비등폭 방향성 결합기 소자(1710 및 1720)에서 모드 변환되어, 크로스포트인 MM 도파로(1624)에 연결되는 출력포트(1720out)로 출력된다. 모드 변환 후의 광신호의 차수가 몇으로 되는지는 얇은 폭의 도파로(1710) 및 두꺼운 폭의 도파로(1720)의 도파로 폭(W)의 조합에 의하여 일의적으로 결정된다.
도 18은 석영계 도파로의 도파로 폭와, 0차, 1차, 2차 모드 굴절률의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 18에 있어서, 선(1810~1830)은 각각 파장 1.27㎛의 광신호에서의 0차, 1차, 2차 모드 굴절률과 도파로 폭의 관계를 나타내고, 선(1840~1860)은 파장 1.57㎛의 광신호에서의 0차, 1차, 2차 모드 굴절률과 도파로 폭의 관계를 나타낸다.
얇은 폭의 도파로(1710)의 도파로 폭(W)을 3.5㎛로 하고, 두꺼운 폭의 도파로(1720)의 도파로 폭(W)을 9.2㎛로 설정한 경우, 얇은 폭의 도파로(1710)를 전파하는 파장 1.27㎛의 0차 모드광(선 1810)의 모드 굴절률은, 두꺼운 폭의 도파로(1720)를 전파하는 파장 1.27㎛의 1차 모드광(선 1820)의 모드 굴절률과 일치하여, 위상 정합이 취해진 상태가 된다. 그 때문에, 비등폭 방향성 결합기 소자의 작용길이(l) 및 갭폭(g)을 적절하게 설계하면, 얇은 폭의 도파로(1710)에 연결되는 입력포트(1710in)에 파장 1.27㎛의 0차 모드광을 입력하면, 크로스포트인 두꺼운 폭의 도파로(1720)에 연결되는 1720out에는 1차 모드광이 출력된다.
마찬가지로, 얇은 폭의 도파로(1710)의 도파로 폭(W)을 3.5㎛로 하고, 두꺼운 폭의 도파로(1720)의 도파로 폭(W)을 14.9㎛로 설정한 경우, 얇은 폭의 도파로(1710)를 전파하는 파장 1.27㎛의 0차 모드광(선 1810)의 모드 굴절률은, 두꺼운 폭의 도파로(1720)를 전파하는 파장 1.27㎛의 2차 모드광(선 1830)의 모드 굴절률과 일치하여, 위상 정합이 취해진 상태가 된다. 그 때문에, 비등폭 방향성 결합기 소자의 작용길이(l) 및 갭폭(g)을 적절하게 설계하면, 얇은 폭의 도파로(1710)에 연결되는 입력포트(1710in)에 파장 1.27㎛의 0차 모드광을 입력한 경우, 크로스포트인 두꺼운 폭의 도파로(1720)에 연결되는 출력포트(1720out)에는 2차 모드광이 출력된다.
한편, 도 17의 (b)는, 입력한 0차 모드광 및 1차 모드광이 변환되지 않고 스루포트로 출력되는 모습을 나타낸다. 도 17의 (b)에 나타내는 바와 같이, 입력포트(1720in)에 입력된 파장 1.27㎛의 0차 모드광 및 1차 모드광은, 모드 변환되지 않고 비등폭 방향성 결합기 소자(1700)를 통과하며, 스루포트인 출력포트(1720out)에 출력된다. 출력포트(1720out)에서 출력되는 0차 모드광 및 1차 모드광의 차수가 중복되지 않도록 도파로 폭(W)의 조합을 설계하면, 도 17의 (a) 및 (b)에 나타낸 소자구성에 의하여 저손실의 멀티모드 변환·합류소자를 실현할 수 있다.
다음으로, 도 17의 (c) 및 도 18을 이용하여 파장 1.57㎛의 하위신호광을 입사한 경우에 대하여 설명한다. 도 17의 (c)는 입력한 0차 모드광이 변환되지 않고 스루포트에 출력되는 모습을 나타낸다. 도 17의 (c)에 나타내는 바와 같이, 입력포트(1710in)에 파장 1.57㎛의 0차 모드광을 입력한 경우를 생각한다.
얇은 폭의 도파로(1710)의 도파로 폭(W)을 3.5㎛로 하고, 두꺼운 폭의 도파로(1720)의 도파로 폭(W)을 9.2㎛로 설정한 경우, 파장 1.27㎛의 경우 정도는 아니지만 위상 정합이 취해진 상태가 된다. 더욱이, 파장 1.57㎛의 신호광은, 파장 1.27㎛의 신호광에 비하여 파장이 길고, 도파로 내부에 갇히는 것이 약하기 때문에, 이웃하는 도파로를 함께 가는 모드 사이에서 서로의 광분포의 완만한 경사가 서로 겹쳐, 파장 1.27㎛의 신호광에 비하여 강하게 결합한다.
이와 같이 위상 정합은 완전하지 않지만 결합이 강하므로, 거의 절반의 작용길이에서 8할 이상의 모드 변환 및 신호광의 도파로간 환승이 발생한다. 더욱이, 서로 이웃하는 도파로간의 갭의 폭에 의하여 광분포의 완만한 경사가 서로 겹치는 것을 조정할 수 있으므로, 파장 1.57㎛의 신호광의 작용길이를 1.27㎛의 신호광의 작용길이의 정확히 절반으로 설계할 수 있다.
이상과 같이, 도파로 갭과 작용길이를 최적으로 설계하면, 1.27㎛의 신호광이 1회 결합하는 동안에, 1.57㎛의 신호광을 2회 결합하는 비등폭 방향성 결합기 소자를 얻을 수 있다. 이때, 파장 1.57㎛의 0차 모드광은 2회 모드 변환된다. 즉, 원래로 되돌아가므로 외관상으로는 모드 변환되지 않고, 그대로 스루포트로 출력되게 된다.
한편, 모드 변환의 파장 의존성 및 신호광의 도파로간 환승의 파장 의존성은, 작용길이(l)에 대하여 선형이고, 갭폭(g)에 대하여 가우스함수의 겹치기 적분에 비례한다. 그 때문에, 파장 1.27㎛의 상위신호광에 대해서는 도 17의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같은 동작이 이루어지고, 파장 1.57㎛의 하위신호광에 대해서는 도 17의 (c)에 나타낸 바와 같은 동작이 이루어진다. 이에 따라, 도 17의 (a) 내지 (c)에 나타나는 동작을 양립시키는 멀티모드 변환·합류소자를 실현할 수 있게 된다.
따라서, 도 16에 나타내는 시스템에서는, 멀티모드 변환·합류소자(16211~16214)는 파장 1.57㎛의 하위신호광을 입력하면, 도 17의 (c)에 나타내는 바와 같은 하위신호광을 스로포트로 츨력함으로써, 각각 하위신호광을 SMF(1623)로 출력한다.
또한, 멀티모드 변환·합류소자(16211)는 파장 1.27㎛의 상위신호광을 입력하면, 도 17의 (a)에 나타내는 바와 같이 상위신호광을 크로스포트로 출력함으로써, 상위신호광을 멀티모드 변환·합류소자(16212)로 출력한다. 멀티모드 변환·합류소자(16212~16214)는 상위신호광을 입력하면, 도 17의 (b)에 나타내는 바와 같이 상위신호광을 스루포트로 출력함으로써, 상위신호광을 최종적으로 수신기(1612)에 출력하게 된다.
0차 모드광을 1차 모드광으로 변환하는 멀티모드 변환·합류소자의 경우, 얇은 폭의 도파로(1710)의 도파로 폭을 3.5㎛, 두꺼운 폭의 도파로(1720)의 도파로 폭을 9.2㎛, 작용길이를 800㎛, 및 갭폭을 2.3㎛로 할 수 있다. 0차 모드광을 2차 모드광으로 변환하는 멀티모드 변환·합류소장의 경우는, 얇은 폭의 도파로(1710)의 도파로 폭을 3.5㎛, 두꺼운 폭의 도파로(1720)의 도파로 폭을 14.9㎛, 작용길이를 1100㎛, 및 갭폭을 2.3㎛로 할 수 있다. 0차 모드광을 3차 모드광으로 변환하는 멀티모드 변환·합류소자의 경우, 얇은 폭의 도파로(1710)의 도파로 폭을 3.5㎛, 두꺼운 폭의 도파로(1720)의 도파로 폭을 21.0㎛, 작용길이를 1400㎛, 및 갭폭을 2.3㎛로 할 수 있다. 0차 모드광을 4차 모드광으로 변환하는 멀티모드 변환·합류소자의 경우, 얇은 폭의 도파로(1710)의 도파로 폭을 3.5㎛, 두꺼운 폭의 도파로(1720)의 도파로 폭을 27.0㎛, 작용길이를 1800㎛, 및 갭폭을 2.6㎛로 할 수 있다. 상기와 같이 멀티모드 변환·합류소자를 설계한 경우, 도 17의 (a) 내지 (c)에 나타내는 바와 같은 파장합분파 기능을 함께 가진 멀티모드 변환·합류소자를 실현할 수 있다.
상기와 같은 0차 모드광을 1차 모드광으로 변환하는 멀티모드 변환·합류소자, 0차 모드광을 2차모드 광으로 변환하는 멀티모드 변환·합류소자, 0차 모드광을 3차 모드광으로 변환하는 멀티모드 변환·합류소자, 0차 모드광을 4차 모드광으로 변환하는 멀티모드 변환·합류소자를 도 16에 나타내는 바와 같이 직렬로 접속하고, 각 멀티모드 변환·합류소자의 남은 2포트 중 한쪽을 스플리터 소자(1622)에 접속하며, 다른 쪽 포트를 각 가입자장치(110)로 연결하는 SMF(1630)에 접속하도록 광합류분기기(1620)를 설계하였다. 상기와 같은 광합류분기기(1620)를 제작하기 위하여, 화염퇴적법에 의한 제막장치 및 반응성 이온 에칭 가공장치를 사용하였다.
이상과 같이 제작한 실시예 8에 따른 광합류분기기(1620)는, 실시예 7에 따른 광합류분기소자(1500)에 비하여 TFF(1523)를 삽입·고정하는 공정이 생략되므로, 제조시의 인건비에 관한 부분을 대폭 삭감할 수 있게 된다. 더욱이, TFF(1523)로의 사입사(斜入射)에 기인하는 편파 의존성을 작게 억제할 수 있다. 또한, 포트수가 4이상일 때에도 기존의 Y분기 도파로를 연결한 스플리터 구성에 비하여 같은 정도의 과잉손실이나 입출력 포트간의 투과손실의 편차가 얻어져, 시스템 설계시의 로스버젯을 작게 설정할 필요가 없는 것이 확인되었다.
하지만, 실시예 8에 따른 광송수신 시스템(1600)에 있어서 가입자장치측의 포트수가 8을 넘는 광합류분기기를 설계하고자 하면, MM 도파로의 허용굴곡 반경이 커지는 것에 기인하여 디바이스 길이가 길어지고, 비용 상승이 되는 과제가 있다. 또한, 실시예 8에 따른 광송수신 시스템(1600)에서는, 임의의 파장합분파 비율을 얻기 위하여 각각이 크게 다른 갭폭을 가지는 멀티모드 변환·합류소자를 동일 디바이스 내에서 필요로 한다. 그 결과, 디바이스 크기 또는 요구되는 가공 정밀도의 상승을 고려하면, 이론적으로는 가능하지만 비용면에서 상용 채산이 맞는 광분기합류기가 되지 않는다.
한편, 여기까지 상위신호의 파장을 1.27㎛로 하고, 하위신호의 파장을 1.57㎛로 하여 설명하였는데, 도 17의 (a) 내지 (c)에 나타낸 멀티모드 변환·합류소자의 파장 의존성은, 파장 폭 100nm 정도의 영역 내에서는 완만하다. 그 때문에, 실시예 8에 따른 광합류분기기(1620)를, 예를 들어 상위신호를 파장 1.31㎛, 하위신호를 1.49㎛의 PON 시스템에 사용하여도 마찬가지의 효과가 얻어진다.
(실시예 9)
도 19는 본 발명의 실시예 9에 따른 광합류분기기(1900)의 구성이다. 도 19에는 OLT(1910)와, PLC(1920)를 구비하는 광합류분기기(1900)가 나타나 있다. PLC(1920)는 SMF(1913)를 통하여 OLT(1910)의 송신기(1911)에 접속된 스플리터 소자(1921)와, SM 도파로(1924)를 통하여 제 1 스플리터 소자(1921)에 각각 접속된 제 2 스플리터 소자(1922) 및 제 3 스플리터 소자(1923)와, SM 도파로(1924)를 통하여 제 2 스플리터 소자(1922) 및 SMF(1960)에 접속된 제 1 회로부(1930)와, SM 도파로(1924)를 통하여 제 3 스플리터 소자(1923) 및 SMF(1960)에 접속된 제 2 회로부(1940)와, MM 도파로(1925)를 통하여 제 1 회로부(1930) 및 제 2 회로부(1940)에 접속되며 MMF(1914)를 통하여 OLT(1910)의 수신기(1912)에 접속된 2입력 1출력 멀티모드 합류소자(1950)를 구비한다.
SMF(1960)는 가입자장치(110)에 접속되어 있다. 제 1 회로부(1930)는 도파로 등폭 방향성 결합기 소자로 이루어지는 멀티모드 변환·합류소자(1931)와 도파로 비등폭 방향성 결합기 소자로 이루어지는 멀티모드 변환·합류소자(19321~19323)가 각각 직렬로 접속된 구성을 가진다. 제 2 회로부(1940)는 도파로 비등폭 방향성 결합기 소자로 이루어지는 멀티모드 변환·합류소자(19411~19414)를 각각 직렬로 접속된 구성을 가진다.
제 1 회로부(1930)는 MM 도파로(1925)를 통하여 모드 차수 0, 2, 4, 6의 짝수차 신호광을 출력하도록 설계되어 있다. 제 2 회로부(1940)는 MM 도파로(1925)를 통하여 모드 차수 1, 3, 5, 7의 홀수차 신호광을 출력하도록 설계되어 있다.
송신기(1911)로부터 출력된 하위신호는, SMF(1913)를 통하여 제 1 스플리터 소자(1921)에 출력된다. 제 1 스플리터 소자(1921)는 각각의 광강도가 같아지도록, 입력한 하위신호를 분기하여 제 2 스플리터 소자(1922) 및 제 3 스플리터 소자(1923)로 출력한다. 제 2 스플리터 소자(1922)는 각각의 광강도가 같아지도록 입력한 하위신호를 분기하여 제 1 회로부(1930)의 멀티모드 변환·합류소자(1931, 19321~19323)로 출력한다. 제 2 스플리터 소자(1923)는 각각의 광강도가 같아지도록, 입력한 하위신호를 분기하여 제 2 회로부(1940)의 멀티모드 변환·합류소자(19411~19414)로 출력한다. 멀티모드 변환·합류소자(1931, 19321~19323, 19411~19414)는, 하위신호 입력포트에서 하위신호를 입력하고, 입력한 하위신호를 상하신호 입출력포트를 통하여 각 SMF(1960)에 각각 출력한다.
각 SMF(1960)를 통하여 제 1 회로부(1930)의 멀티모드 변환·합류소자(1931, 19321~19323)의 상하신호 입출력 포트에 각각 입력된 상위신호는, 제 1 회로부(1930)에 있어서 각각 합류되고, MM 도파로(1925)를 통하여 2입력 1출력 멀티모드 합류소자(1950)의 한쪽 입력포트로 출력된다. 각 SMF(1960)를 통하여 제 2 회로부(1940)의 멀티모드 변환·합류소자(19411~19414)의 상하신호 입출력 포트에 각각 입력된 상위신호는, 제 2 회로부(1940)에 있어서 각각 합류되고, MM 도파로(1925)를 통하여 2입력 1출력 멀티모드 합류소자(1950)의 다른 쪽 입력 포트로 출력된다. 2입력 1출력 멀티모드 합류소자(1950)에 각각 입력된 상위신호는, 더욱이 멀티모드 변환·합류되어 MMF(1914)를 통하여 수신기(712)로 출력된다.
멀티모드 변환·합류소자(1931)는 도파로 폭이 등폭인 방향성 결합기소자로 구성된다. 일반적으로, N포트 입출력의 멀티모드 변환·합류소자는, 차수 변환에 제한이 있기 때문에 고차의 모드를 발생하기 쉽다. 모드 차수가 클수록 광도파로의 도파로 폭도 두껍게 할 필요가 있으므로, 고차의 모드인 경우에는 출력도파로의 허용 전파 차수를 크게 하기 위하여 도파로 폭을 두껍게 할 필요가 있다. 또한, 도파로 폭이 두꺼워지면, 그 도파로로부터 광신호를 모두 수신기에 유도하기 위해서는 광수신기의 수광 직경도 크게 할 필요가 있어, 광수신기의 수광 직경이 커지면 전기적인 기생용량도 커져서 고속의 응답이 불가능해지므로, 응답속도가 열화된다. 또한, 가령 응답속도를 우선하여 수신기의 크기를 작게 하면, 도파로로부터의 신호광이 광수신기에 다 들어가지 못하고 낭비되므로, 이러한 낭비분만큼 수신감도가 열화된다. 따라서, N포트 입출력의 멀티모드 변환·합류소자를 사용하여 고차의 모드가 발생한 경우, 수신기의 응답속도 또는 수신감도를 제한해버리는 문제가 있다.
멀티모드 변환·합류소자(1931)를 도파로 폭이 등폭인 방향성 결합기 소자로 구성함으로써, 멀티모드 변환·합류소자(1931)를 통과하는 신호광이 모드 변환되지 않으므로, 신호과의 모드 차수가 늘어나지 않는다. 따라서, 멀티모드 변환·합류소자만을 직렬로 접속한 경우에 비하여, 출력되는 차수를 낮출 수 있게 되어, 결과적으로 수신기의 응답속도 또는 수신감도를 제한하는 요인을 완화할 수 있다. 본 발명은, N입력 1출력의 멀티모드 변환·합류소자를 복수단 사용한 경우에 특히 유리해진다.
도 20의 (a)는 광합류분기기(1900)에 있어서 사용되는 2입력 1출력 멀티모드 합류소자(1950)의 구성의 일례이다. 도 20의 (a)에 나타나는 바와 같이, 2입력 1출력 멀티모드 합류소자(1950)는 셀프이미징 길이 절반의 멀티모드 간섭도파로(MMI: Multi-Mode Interferometer)에 2입력 2출력의 멀티모드 도파로 포트가 접속된 구성을 가진다.
이러한 2입력 1출력 멀티모드 합류소자(2000)는 모드 변환은 하지 않고, 짝수차 모드의 신호광을 입력하면 크로스포트로 신호광을 출력하며, 홀수차 모드의 신호광을 입력하면 스루포트로 신호광을 출력한다. 즉, 2입력 1출력 멀티모드 합류소자(2000)가 제 1 회로(1930)로부터 출력된 모드 차수 0, 2, 4, 6의 짝수차 신호광을 한쪽 입력포트에서 입력하면, 그 한쪽 입력포트의 크로스포트로부터 모드 차수 0, 2, 4, 6의 신호광이 출력된다.
또한, 2입력 1출력 멀티모드 합류소자(2000)가 제 2 회로(1940)로부터 출력된 모드 차수 1, 3, 5, 7의 홀수차 신호광을 다른 쪽 입력포트에서 입력하면, 그 다른 쪽 입력포트의 스루포트로부터 모드 차수 1, 3, 5, 7의 신호광이 출력된다. 각 광신호가 합류된 후의 출력 도파로에 있어서는, 광신호의 모드 차수의 중복이 없으므로, 원리적인 손실없이 광신호의 모드 변환·합류가 가능하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 도 19에 나타나는 광합류분기기(1900)에 있어서, 제 1 회로부(1930) 및 제 2 회로부(1940)로부터 각각 출력되는 신호광의 모드 차수를 적절하게 설계·선택하면, 전체적으로 원리적인 손실이 없이, 가입자측 입출력 포트수가 8개인 광합류분기기를 실현할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예 9에 따른 광합류분기기(1900)에서는, 8개의 멀티모드 변환·합류소자를 직렬로 배치할 필요가 없어, 실시예 8에 따른 광합류분기기(1600)에 있어서 8개의 멀티모드 변환·합류소자를 사용하는 경우에 비하여, 디바이스 길이를 약 절반으로 단축화할 수 있다. 그 결과, 비교적 비싼 대형기판을 이용하지 않아도 디바이스를 제작할 수 있게 되어, 디바이스의 제작비용을 삭감할 수 있다는 이점이 있다.
더욱이, 도 20의 (a)에 나타낸 2입력 1출력 멀티모드 합류소자 대신에, 도 20의 (b)에 나타낸 2입력 1출력 멀티모드 변환·합류소자를 이용하여도, 도 20의 (a)에 나타낸 경우와 마찬가지의 이점을 가지는 광합류분기기를 실현할 수 있다. 도 20의 (b)에 나타낸 2입력 1출력 멀티모드 변환·합류소자(2010)는, 셀프이미징 길이의 절반인 MMI 부분에, 2종류의 입력포트와 1개의 출력포트가 접속된 구성을 가진다. 1종류째 입력포트(1951)는 Y분기 도파로를 거쳐 MMI의 입력단면의 양단에 접속되고, 2종류째 입력포트(1952)는 MMI의 입력단면 중앙에 접속되어 있다. 그리고, 출력포트(1953)는 MMI의 출력단면 중앙에 접속되어 있다.
1종류째 입력포트(1951)는 Y분기 도파로에서 신호광이 2분기되고나서 MMI의 입력단면에 이를 때까지의 분기한 한쪽 도파로와 다른 쪽 도파로의 광로 길이차가 신호광 파장의 절반(λ/2)이 되도록 구성되어 있다. 도 20의 (b)에 나타나는 2입력 1출력 멀티모드 변환·합류소자(2010)에 있어서는, 1종류째 입력포트(1951)에 입력되는 신호광의 모드 차수 N이 짝수인 경우, 신호광이 모드차수 2N+1로 변환되어 출력된다. 또한, 2종류째 입력포트(1952)에 입력되는 신호광 모드차수 M이 홀수인 경우, 신호광이 모드 변환되지 않고 모드차수 M인채로 출력포트에 출력되어, 1종류째 입력포트(1951)를 통하여 출력되는 모드 변환된 신호광과 합류한다. 제 1 회로부(1930) 및 제 2 회로부(1940)로부터 각각 출력되는 신호광의 모드차수를 각각 0, 2, 4, 6과 3, 7, 11, 15가 되도록 설계하면, 도 20의 (b)에 나타낸 2입력 1출력 멀티모드 변환·합류소자(2010)의 출력도파로에서의 합류 후의 모드차수는 각각 1, 5, 9, 13과 3, 7, 11, 15가 된다.
그 결과, 모드 차수의 중복이 없으므로, 원리적으로 손실없이 모드 변환·합류가 가능해진다. 디바이스 길이도 도 20의 (a)에 나타낸 2입력 1출력 멀티모드 합류소자를 이용한 경우와 마찬가지로 단축화가 가능하며, 그 결과, 디바이스의 제작비용을 삭감할 수 있다는 이점이 있는 것은 말할 것도 없다.
실시예 9에 있어서는, 2세트의 회로부(제 1 회로부(1930) 및 제 2 회로부(1940)), 및 입력이 2개인 2입력 1출력 멀티모드 변환·합류소자(1950)를 이용하여 설명하였는데, N세트 이상의 회로부를 가지고, 2개 이상의 입력을 가지는 N입력 1출력 멀티모드 변환·합류소자(N은 2이상의 정수)를 구비하도록 본 발명의 실시예 9에 따른 광합류분기기를 구성하여도 좋다.
상기 실시예 7~9에서 설명한 바와 같이, 실시예 7~9에 따른 광합류분기기는 단일품종의 광디바이스로, 광가입자 네트워크의 하위신호의 분기 기능과, 상위신호의 합류 기능과, 더욱이는 하위신호와 상위신호를 합분파하는 파장합분파 기능을 함께 가진다. 또한, 손실의 포트간 편차의 삭감, 제작비용의 삭감, 디바이스 크기를 소형화하는 등도 가능하다. 따라서, 본 발명의 실시예 7~9에 따른 광합류분기기를 이용함으로써, 광가입자 시스템에 있어서, 초기투자비용의 저감이나 전송장치의 소형화, 더욱이는 고장률이 낮은 실용적인 시스템을 제공할 수 있다는 이점을 가진다.
(실시예 10)
도 21은 본 발명의 실시예 10에 따른 쌍방향 광전파기(2100)를 나타낸다. 도 21에는 MMF(2110)와, 파장합분파기(2120)와, DMF(2130)와, SMF(2140)를 구비하는 쌍방향 광전파기(2100)가 나타나 있다. 파장합분파기(2120)는, 3개의 입출력 포트를 가질 수 있고, 그 3개의 입출력 포트에 각각 MMF(2110), DMF(2130), 및 SMF(2140)를 접속할 수 있다. 파장합분파기(2120)로는, WDM 필터 또는 광서큘레이터를 이용할 수 있다.
본 발명의 실시예 10에 따른 쌍방향 광전파기(2100)에 있어서, 가입자장치로부터 DMF(2130)에 입사된 상위신호는, DMF(2130)에 있어서 MM으로 전파하고, 파장합분파기(2120)에 의하여 분파되어 MMF(2110)의 코어에 결합된다. 한편, SMF(2140)에 입사된 하위신호는 파장합분파기(2120)에 의하여 합파되고, DMF(2130)에 있어서 SM으로 전파된다.
(실시예 11)
도 22는 본 발명의 실시예 11에 따른 광송수신기(2200)를 나타낸다. 도 22에 나타나는 바와 같이, 도 21에서 나타나는 광합류분기기(2100)의 MMF(2110)에 수신기(2210)를 접속하고, SMF(2140)에 송신기(2220)를 접속함으로써, 광송수신기(2200)를 구성할 수 있다. 또한, 도 23에 나타나는 바와 같이, 도 22에서 나타나는 광합류분기기(2200)의 SMF(2140)를 통하여 광증폭기(2310)를 송신기(2220)에 접속함으로써 광송수신기(2300)를 구성할 수도 있다.
(실시예 12)
도 24는 본 발명의 실시예 12에 따른 광송수신기(2400)를 나타낸다. 도 24에는 도 21에서 나타나는 광합류분기기(2100)의 MMF(2110)에 수신부(2410)가 접속되고, SMF(2140)에 송신부(2420)가 접속된 광송수신기(2400)가 나타나 있다.
도 24에 나타나는 바와 같이, 수신부(2410)는 MMF(2110)에 접속된 복수파장분파기(2411)와, 복수파장분파기(2411)에 접속된 복수의 MMF(2412)와, 복수의 MMF(2412)에 각각 접속된 복수의 수신기(2413)를 구비하고, 송신부(2420)는 SMF(2140)에 접속된 복수파장합파기(2421)와, 복수파장합파기(2421)에 접속된 복수의 SMF(2422)와, 복수의 SMF(2422)에 각각 접속된 복수의 송신기(2423)를 구비한다.
복수파장분파기(2411)는, MMF(2110)로부터 상위신호를 입력하고, 입력한 상위신호를 분파하며, 분파한 상위신호를 복수의 MMF(2412)를 통하여 복수의 수신기(2413)에 각각 출력한다. 복수파장합파기(2421)는 복수의 송신기(2423)의 각각으로부터 복수의 SMF를 통하여 하위신호를 입력하고, 입력한 하위신호를 합파하며, 합파한 하위신호를 SMF(2140)에 출력한다.
한편, 도 24에 있어서는, MMF(2110)에 수신부(2410)가 접속되고, SMF(2140)에 송신부(2420)가 접속된 광송수신기(2400)를 나타내었는데, MMF(2110) 및 SMF(2140) 중 어느 한쪽에, 수신부(2410) 또는 송신부(2420)를 접속하고, 다른 쪽에는 도 22에 나타나는 바와 같은 수신기(2210) 또는 송신기(2220)를 접속하도록 광송수신기를 구성하여도 좋다. 이러한 구성으로 함으로써, 광신호의 수신 및/또는 송신을 WDM 대응화한 광송수신기(2400)를 실현할 수 있다.
(실시예 13)
도 25는 본 발명의 실시예 13에 따른 광송수신기(2500)를 나타낸다. 도 25에는 수신기(2510)와, 파장합분파기(2521) 및 공간레즈계(2522)와, DMF(2530)와, 송신기(2540)를 구비하는 광송수신기(2500)가 나타나 있다. 공간렌즈계(2522)는 파장합분파기(2521)와 DMF(2530) 사이에 설치되고, 상위신호를 수신기(2510)에 결합하며, 하위신호를 DMF(2530)의 SM 코어에 결합하도록 구성되어 있다.
본 발명의 실시예 13에 따른 광합류분기기(2500)에 있어서는, 가입자장치로부터 DMF(2530)에 입사된 상위신호는, DMF(2530)에 있어서 MM으로 전파하여 공간렌즈계(2522)를 통과하며, 파장합분파기(2521)에 의하여 분파되어 수신기(2510)에 수신된다. 한편, 송신기(2540)로부터 송신된 하위신호는, 파장합분파기(2521)에 의하여 합파·반사되고, 공간렌즈계(2522)를 투과하여 SM으로 전파되어 DMF(2530)의 SM 코어에 결합한다.
또한, 도 26에 나타나는 바와 같이, 도 25에서 나타나는 광합류분기기(2500)의 송신기(2540)에 광증폭기를 내장한 광증폭기 집적 광송신기(2610)를 이용하여 광송수신기(2600)를 구성할 수도 있다.
한편, 도 9, 도 25, 도 26 중에는, 렌즈를 1매 사용하고, DMF와 파장합분파기 사이에 렌즈를 배치한 경우의 공간렌즈계(913 및 2522)가 나타나 있는데, 이것으로 한정되지 않고, 공간렌즈계(913 및 2522)에서 사용되는 렌즈의 매수나 배치위치 등은 적절히 변경할 수 있다.
이상, 본 발명에 대하여 몇 가지 실시예에 근거하여 구체적으로 설명하였는데, 본 발명의 원리를 적용할 수 있는 많은 실시 가능한 형태에 감안하여, 여기에 기재한 실시예는 단순히 예시에 불과하며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 여기에 예시한 실시예는, 본 발명의 취지로부터 벗어나지 않게 구성과 상세를 변경할 수 있다. 더욱이, 설명을 위한 구성요소는 본 발명의 취지로부터 벗어나지 않게 변경, 보충, 또는 그 순서를 바꾸어도 좋다.
(산업상 이용가능성)
본 발명은 광가입자 네트워크에 이용되는 광합류분기기, 쌍방향 광전파기, 및 광송수신 시스템으로서 이용할 수 있다.
300: 광합류분기기
310: DMF
311: MM 클래드
312: MM 코어
313: 클래드
314: SM 코어
320: PLC
321: 슬래그 도파로
322: SM 도파로
330: 접속점

Claims (27)

  1. 복수의 상위신호를 멀티모드로 합류하여 출력하고, 하위신호를 싱글모드로 분기하여 출력하는 광합류 분기수단과,
    상기 광합류 분기수단으로부터 출력된 상기 상위신호를 멀티모드로 전파시켜 출력하고, 상기 하위신호를 싱글모드로 전파시켜 상기 광합류 분기수단에 출력하는 쌍방향 광전파수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 광합류분기기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 쌍방향 광전파수단이, 듀얼모드 광섬유인 것을 특징으로 하는 광합류분기기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 듀얼모드 광섬유의 싱글모드 전파에 이용되는 클래드 직경은, 상기 듀얼모드 광섬유의 일단에서 테이퍼 형상으로 감소하는 것을 특징으로 하는 광합류분기기.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 듀얼모드 광섬유를 전파한 상기 상위신호를 멀티모드로 분파하고, 상기 하위신호를 싱글모드로 합파하는 합분파수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광합류분기기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 쌍방향 광전파수단은, 공간렌즈계로 구성되고, 상기 공간렌즈계는,
    상기 광합류 분기수단으로부터 출력된 상기 상위신호를 투과하여 멀티모드로 출력하고, 상기 하위신호를 투과하여 싱글모드로 상기 광합류 분기수단에 출력하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광합류분기기.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 기재된 광합류분기기에, 상기 하위신호를 송신하는 송신기, 및 상기 합류한 상위신호를 수신하는 수신기를 접속한 것을 특징으로 하는 광송수신 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 송신기에, 상기 하위신호를 증폭하기 위한 광증폭기를 접속한 것을 특징으로 하는 광송수신 시스템.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 광합류 분기수단은, 평면 광파회로에 형성되고, 상기 듀얼모드 광섬유와 광학적으로 접속된 슬래그 도파로와, 상기 슬래그 도파로 및 복수개의 싱글모드 광섬유에 광학적으로 접속된 복수개의 싱글모드 도파로를 구비하며,
    상기 슬래그 도파로는, 상기 듀얼모드 광섬유의 광축연장선에 대하여 선대칭이 되도록 상기 듀얼모드 광섬유의 광축연장선 상에 설치한 코어 결손부를 가지는 것을 특징으로 하는 광합류분기기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 코어 결손부는, 타원형상이 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광합류분기기.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 코어 결손부는, 상기 듀얼모드 광섬유의 멀티모드부의 개구각 범위에 형성된 복수의 제 1 코어 결손부분과, 상기 듀얼모드 광섬유의 싱글모드부의 개구각 범위에 형성된 제 2 코어 결손부분을 가지고, 상기 제 2 코어 결손부는, 상기 제 1 코어 결손부분의 각각보다 곡률이 큰 것을 특징으로 하는 광합류분기기.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬래그 도파로는, 상기 하위신호 및 상기 상위신호를 반사하여 상기 슬래그 도파로 중에 가두도록 구성된 상기 반사율 강화구조를 가지는 것을 특징으로 하는 광합류분기기.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 싱글모드 도파로의 각각의 도파로 폭은, 상기 슬래그 도파로와의 접속부에 있어서 서로 다르고,
    상기 접속부에서의 상기 싱글모드 도파로의 광축연장선은, 상기 싱글모드 도파로의 각각마다, 상기 듀얼모드 광섬유의 광축연장선과 교차하는 점이 서로 다른 것을 특징으로 하는 광합류분기기.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 광합류 분기수단은,
    상기 복수의 상위신호를 멀티모드로 합류하고, 상기 하위신호를 싱글모드로 분기하는 슬래그 도파로와,
    상기 슬래그 도파로를 통하여 출력된 상기 상위신호를 입력하여 멀티모드로 전파하는 멀티모드 광섬유와,
    상기 슬래그 도파로를 통하여 출력된 상기 하위신호를 입력하여 싱글모드로 전파하는 복수의 싱글모드 광섬유를 구비하고,
    상기 슬래그 도파로는,
    상기 하위신호를 입력하기 위한 입력포트와,
    상기 입력포트를 통하여 입력된 상기 하위신호를 반사하여 복수의 싱글모드 광섬유에 출력하고, 상기 상위신호를 투과하여 상기 멀티모드 광섬유에 출력하도록, 상기 멀티모드 광섬유의 광축에 대하여 소정의 각도 경사져서 상기 슬래그 도파로 중에 설치된 필터부를 구비하는 것을 특징으로 하는 광합류분기기.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 광합류 분기수단은,
    상기 하위신호를 분기하는 분기소자와,
    상기 복수의 상위신호 및 상기 분기된 하위신호의 각각을 입출력하기 위한 복수의 싱글모드 광섬유와,
    상기 분기된 하위신호를 각각 입력하여 상기 복수의 싱글모드 광섬유의 각각에 출력하고, 상기 복수의 싱글모드 광섬유를 통하여 입력된 상기 복수의 상위신호를 멀티모드로 합류하는 복수의 멀티모드 변환·합류소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 광합류분기기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 멀티모드 변환·합류소자는, 도파로 폭이 비등폭인 방향성 결합기소자로 구성되고,
    상기 상위신호는, 모드 변환된 후에 상기 멀티모드 변환·합류소자의 크로스포트에 출력되며, 상기 하위신호는 모드 변환되지 않고 상기 멀티모드 변환·합류소자의 스루포트에 출력되는 것을 특징으로 하는 광합류분기기.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 분기소자는, 상기 분기된 하위신호의 광강도가 각각 같아지도록 상기 하위신호를 분기하는 등분배 광스플리터 소자로 구성되고, 상기 복수의 멀티모드 변환·합류소자는, 멀티모드 도파로를 통하여 직렬로 접속되며, 그 직렬 접속된 복수의 멀티모드 변환·합류소자의 각각의 하위신호 입력용 포트는, 상기 등분배 광스플리터 소자에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 광합류분기기.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 복수의 멀티모드 변환·합류소자는, N세트의 상기 직렬 접속된 복수의 멀티모드 변환·합류소자를 구성하고,
    상기 광합류분기기는, 상기 N세트의 직렬 접속된 복수의 멀티모드 변환·합류소자의 각 세트에 멀티모드 도파로를 통하여 접속된 N입력 1출력의 멀티모드 변환·합류소자를 더 구비하며,
    상기 N세트의 직렬 접속된 멀티모드 변환·합류소자의 각 세트로 멀티모드 변환·합류된 상위신호는, 상기 N입력 1출력의 멀티모드 변환·합류소자로 멀티모드 변환·합류되는 것을 특징으로 하는 광합류분기기.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 상위신호와 상기 하위신호를 파장합분파하는 도파로 폭이 등폭인 방향성 결합기 소자를 더 구비하고, 상기 등폭의 방향성 결합기 소자는, 상기 복수의 멀티모드 변환·합류소자와 멀티모드 도파로를 통하여 직렬로 접속되며, 상기 등폭의 방향성 결합기 소자의 하위신호 입력용 포트는, 상기 등분배 광스플리터 소자에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 광합류분기기.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 쌍방향 광전파수단은, 상기 하위신호를 입력하여 상기 광합류 분기수단에 출력하기 위한 상기 싱글모드 광섬유와, 상기 광합류 분기수단으로부터 출력된 상기 상위신호를 입력하는 멀티모드 광섬유를 구비하는 것을 특징으로 하는 광합류분기기.
  20. 상위신호를 입력하여 멀티모드로 전파시켜 출력하고, 하위신호를 싱글모드로 전파시켜 출력하는 듀얼모드 광섬유와,
    상기 듀얼모드 광섬유로부터 출력된 상기 상위신호를 분파하여 출력하며, 상기 하위신호를 합파하여 상기 듀얼모드 광섬유로 출력하는 합분파수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 쌍방향 광전파기.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 합분파수단에, 상기 하위신호를 전파하기 위한 싱글모드 광섬유와, 상기 상위신호를 전파하기 위한 멀티모드 광섬유가 접속된 것을 특징으로 하는 쌍방향 광전파기.
  22. 제 21 항에 기재된 쌍방향 광전파기에 있어서, 상기 싱글모드 광섬유에 상기 하위신호를 송신하는 송신부를 접속하고, 상기 멀티모드 광섬유에 상기 상위신호를 수신하는 수신부를 접속한 것을 특징으로 하는 광송수신 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 하위신호를 증폭하기 위한 광증폭기가, 상기 싱글모드 광섬유를 통하여 상기 송신부에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 광송수신 시스템.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 송신부는, 상기 싱글모드 광섬유에 접속된 복수파장합파기와, 상기 복수파장합파기에 접속된 복수의 제 2 싱글모드 광섬유와, 상기 복수의 제 2 싱글모드 광섬유에 각각 접속된 복수이 송신기를 구비하고,
    상기 복수파장합파기는, 상기 복수의 송신기의 각각으로부터 상기 복수의 제 2 싱글모드 광섬유를 통하여 송신된 상기 하위신호를 입력하며, 그 입력한 하위신호를 합파하고, 그 합파한 하위신호를 상기 싱글모드 광섬유에 출력하는 것을 특징으로 하는 광송수신 시스템.
  25. 제 22 항 또는 제 24 항에 있어서,
    상기 수신부는, 상기 멀티모드 광섬유에 접속된 복수파장분파기와, 상기 복수파장분파기에 접속된 복수의 제 2 멀티모드 광섬유와, 상기 복수의 제2 멀티모드 광섬유에 각각 접속된 복수의 수신기를 구비하고,
    상기 복수파장분파기는, 상기 멀티모드 광섬유로부터 상기 상위신호를 입력하며, 그 입력한 상위신호를 분파하고, 그 분파한 상위신호를 상기 복수의 제 2 멀티모드 광섬유를 통하여 상기 복수의 수신기의 각각에 출력하는 것을 특징으로 하는 광송수신 시스템.
  26. 제 20 항에 기재된 쌍방향 광전파기와,
    상기 하위신호를 송신하는 송신기와,
    상기 상위신호를 수신하는 수신기를 구비하는 광손수신 시스템으로서,
    상기 쌍방향 광전파기는, 공간레즈계를 더 포함하고,
    상기 듀얼모드 광섬유로부터 출력된 상기 상위신호는, 상기 합분파수단 및 상기 공간렌즈계를 통하여 멀티모드로 상기 수신기에 결합하며, 상기 송신기로부터 송신된 상기 하위신호는, 상기 합분파수단 및 상기 공간레즈계를 통하여 싱글모드로 상기 듀얼모드 광섬유에 결합하는 것을 특징으로 하는 광송수신 시스템.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 송신기는, 상기 하위신호를 증폭하기 위한 광증폭기를 내장하고 있는 것을 특징으로 하는 광송수신 시스템.
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