파장변환 소자는 최근에 급격히 발전하는 광네트웍을 구축하기 위하여 필수적인 소자로서 여러 가지 형태에 대한 연구개발이 진행되고 있다. 그중에서도, 최근에는 반도체 광증폭기로 형성된 방향성 결합기구조(semiconductor optical amplifier directional coupler)에서의 상호 이득 포화(XPM : cross-phase modulation)에 의한 파장변환에 대한 개념이 제안되고 가능성이 실험적으로 입증된 바 있다. 이런 구조의 파장변환 소자는 입력 광신호의 파워가 작을때는 위상 정합이 되어 반도체 광증폭기의 광모드가 완전히 결합되어 cross state로 변환된 파장의 광파워가 많이 출력되고, 신호 입력 파워가 증가함에 따라 결합이 감소하게 되어 Cross state에서의 출력 파워는 감소하게 된다. 이와 같은 소자는 입력 신호광과 변환된 신호광이 역방향으로 진행하는 경우 광필터가 필요없이 파장변환이 가능하고, 변환 후의 소광비가 향상되기 때문에 향후 다양한 형태로 응용될 가능성이 있으며, 적정 설계 및 성능 예측을 위해서는 시영역에서 모델링할 수 있는 방법론을 구축하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 연산자 분리 방법$^{(1)}$ 을 적용하여 상술한 파장변환기를 해석하기에 적당하도록 시영역 동적 모델을 구현하고, 파장변환 특성을 여러 가지 면에서 분석하여 보았다. (중략)
CsLiB$_{6}$O$_{10}$(CLBO) 단결정은 넓은 광투과 영역, 극자외선 영역에서의 광투과성, 비교적 큰 비선형 광학계수, 높은 레이저 광손상 문턱값 등의 우수한 특성으로 인해 극자외선 영역에서의 파장변환과 고출력 레이저의 파장변환에 매우 활발한 응용이 시도되고 있다. 본 연구에서는 CLBO 단결정을 이용하여 Nd:YAG 레이저의 1064 nm 파장을 4차 조화파인 266 nm 파장으로 변환시키고 광변환 특성을 조사하였다. (중략)
광 패킷 스위칭은 미래 광 인터넷을 위한 스위칭 기술로 고려되고 있다. 광 패킷 스위칭 내부의 경합 해결을 위해 파장 변환 기법이 광 지연 선로 버퍼와 함께 일반적으로 사용되어 진다. 본 논문에서는 공유형 혹은 아웃풋 광 지연 선로 버퍼를 갖는 비동기 광 패킷 스위칭 시스템의 비용 효율적인 설계를 위해 가변 파장 변환기를 공유함으로써 필요한 파장변환기 개수의 감소를 도출한다. 비동기 가변길이 패킷들을 비용 효율적 설계를 위해 고려하였고, 그러한 광 패킷 스위칭 시스템 내부에 필요한 가변 파장 변환기 개수를 도출하기 위해 출력 단의 채널뿐아니라 유용 가능한 가변 파장 변환기와 내부 파장 또한 찾아 주는 스케쥴링 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘을 공유형 혹은 아웃풋 광 지연 선로 버퍼를 갖는 비동기 광 패킷 스위칭 시스템에 적용하여 비용 효율적 설계를 위해 필요한 가변 파장 변환기 및 내부 파장 개수를 도출하였다.
현재 광 정렬 시스템에 채용하고 있는 다채널 광 파워미터는 측정 채널의 수가 증가하는 상황이다. 그러나 기존 시스템 제어를 통한 각 채널의 정밀한 정렬은 다 채널 광 파워미터 기술에 적합하지 않은 방식이다. 그러므로 본 논문에서는 기존 방식을 채택한 광 정렬 방식을 개선하기 위해 하다마스 변환 복원 알고리즘을 이용한 광 능동 정렬 검출 방법을 제안한다. 다채널 광학 정렬 시스템에서 가장 중요한 문제는 채널의 증가에 따라 채널별 정렬의 정밀도가 떨어진다. 기존 정렬 시스템에서 채용하고 있는 다채널 광 파워미터의 기술 수준은 약 4채널까지 동시 측정이 가능하였다. 이 방법은 채널 양쪽에 검출기를 설치하여 광량의 최대 지점을 최적 정렬 위치로 결정한다. 그러나 시스템 채널이 증가할 수록 안쪽에 위치한 광소자를 정렬을 무시하기 때문에 정확한 정렬에 적합하지 않다. 그리고 고속, 대용량의 데이터 처리요구에 맞추기 위한 64채널 광소자 생산을 위해서는 16개의 4채널 광 파워미터를 사용하는 방법이 있으나 이는 신뢰할 만한 수준의 측정치를 제공하지 못한다. 따라서 새로운 개념을 적용한 다채널 동시측정을 위한 광소자 측정 기술 및 광 파워미터의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다. 하다마드 변환 복원 알고리즘을 이용한 광 능동 정렬 검출 시스템은 이러한 요구를 충족시킬 수 있다. 그러므로 본 논문은 하다마드 변환 복원 알고리즘을 이용한 광 능동 정렬 검출 시스템이 기존의 시스템보다 우수한 알고리즘과 성능을 가지고 있음을 실험을 통해 입증한다.
2R 광/전/광 파장변환기는 이미 검증된 기술을 사용하여 간단히 구현할 수 있으며 데이터 전송율을 제한하지 않는다는 장점이 있다. 그러나, 이 방식은 각 파장변환기를 통과하면서 타이밍 지터 성분이 계속 누적되어 cascadability가 제한된다 본 논문에서는 통상적인 정현파 신호 모델 대신 보다 현실적인 비선형 신호 모델을 제안하여 시스템 성능에 미치는 타이밍 지터의 영향 및 2R 광/전/광 파장변환기의 cascadability를 이론적으로 분석하였으며, 40-km re-circulation loop 실험 장치에서 10 Gb/s 신호에 대한 cascadability를 측정하여 계산 결과와 비교하였다.
본 논문에서는 하나의 태양광 모듈에 대한 전력 변환기인 마이크로 컨버터의 개발을 목표로 하고 있다. 중앙집중형 태양광발전시스템이 부분적인 음영에 의해서 성능저하가 발생하는데 반해 단일 태양광모듈의 전력변환기는 태양광모듈의 발전량을 최대화 할 수 있다. 전력 변환기는 지속적으로 각 모듈의 최대 전력 점을 추적하여 태양 광 발전 시스템의 에너지 출력을 증가시킨다. 태양광 전력 변환기의 반도체 스위치 및 외부 장치의 수를 최소화하고, 또한 동기 정류기를 사용하여, 320W급의 태양광 마이크로 컨버터를 개발하였으며, 시뮬레이션과 실험에 적용하여 효율성을 검증하였다.
단일 모드 반도체 레이저(DFB 레이저)를 5 GHz의 반복율로 이득 스위칭하여 얻은 광 펄스를 압축하여 변환 제한된 초단 광 펄스를 생성하였다. 이득 스위칭된 광 펄스의 최소 폭은 27 psec 이고 스펙트럼 폭은 1.1 nm로 펄스에 많은 선형 처핑과 비선형 처핑이 존재한다. 이를 대역폭이 펄스의 스펙트럼 폭보다 좁은 0.55 nm의 광 필터에 통과시켜 비선형 처핑을 제거하고 분산 보상 광섬유로 압축하여 7.1 psec의 광 펄스를 얻었다. 이때 펄스의 시간-대역폭 곱은 0.49로 변환 제한된 가우시안 펄스이다. 이러한 변환 제한된 광 펄스는 40 Gbit/s 광 시분할 다중화 방식 광통신용 광원으로 사용할 수 있다.
스위치 비용을 감소시킬 연구의 일환으로 공유형 광 지연 선로 버퍼를 갖는 광 패킷 스위치에서 인터넷 트래픽과 같은 비동기 가변길이 패킷들의 경합 해결을 위해 요구 되어지는 최적화된 튜닝 가능한 파장 변환기의 개수와 내부 파장 개수가 도출 되어 진다. 광 패킷 스위치 디자인 비용에 관련된 튜닝 가능한 파장 변환기의 개수와 내부 파장 개수를 도출하기 위해 스위치 내부에 한정된 수의 파장 변환기와 내부 파장을 고려해 주는 새로운 형태의 스케줄링 알고리즘을 제안하였다. 세 가지 튜닝 가능한 파장 변환기 구조들에 대해서 최소의 패킷 로스를 보장해 주는 최적화된 파장 변환기의 개수와 내부의 파장 개수가 자원 낭비를 예방해 주기 위해 평가되어졌다. 하나의 주어진 로드 하에서 파장 변환기 개수와 내부의 파장 개수가 의미 신장하게 감소되어 질 수 있었으며 또한 파장 변환기의 수와 내부 파장의 수를 완전히 갖는 광 패킷 스위치의 성능과 같은 패킷 손실 확률을 보장해 주었다.
Internet사용자의 급격한 증가에 따라 저가격이며 대용량의 optical access network의 구축이 시급한 실정이다. 광통신의 infrastructure를 구성하기 위해서는 광모듈의 저가격화가 가장 시급한 문제이다. 광모드 변환기가 집적된 반도체 레이저(SSC-LD)는 단일모드광섬유와의 광결합 손실 및 정렬허용오차, 동작시간, 광출력 등을 향상시킬 수 있어, 광가입자계 광송수신모듈의 가격을 낮출 수 있어 최근 매우 활발히 연구되고 있다. (중략)
광통신기술은 통신기술의 발달과정에서 1960년대에 등장한 새로운 통신기술로 몇 단계의 기술혁신을 거쳐 현재에 이르러는 보편화된 통신기술로 자리잡아 가고 있으며 2000년대 정보화 사회구축을 위한 핵심기술로 인식되고 있다. 이러한 광통신의 기본원리는 다음과 같다. 즉 우리가 통신에서 주로 이용하는 전화, 데이타, 영상정보등은 아날로그 또는 디지털 신호로서 이 신호들은 다중화 및 변조과정을 거쳐 고속전기신호를 구성하며, 이 고속전기신호를 광신호로 변환하는 반도체 레이저(LD: Laser Diode)에서 고속광 신호로 변환된다. 이 광신호는 전송손실이 매우 적은 광매체인 광섬유를 통해 40km - 100km 정도를 무중계로 전송된다. 전송된 미약한 광신호는 광검출기(PD:Photo Diode)에서 전기신호로 변환된 후 복조 및 역다중화과정을 거쳐 원래의 정보로 재현된다. 이러한 광통신원리를 이용한 광전송 기술은 기존의 동축이나 마이크로웨이브 전송기술에 비해 우수한 전송특성을 갖는다. 즉 광섬유가 가지는 거의 무한대의 전송대역폭(Bandwidth), 광소자의 높은 변조특성을 이용하여 현재에도 이미 10Gb/s급의 고속전송이 가능하며 2000년대 초반에는 수백 Gb/s급의 전송장치가 개발될 것으로 예상된다. 따라서 광전송기술은 현시대에 가장 경제적이고 신뢰성있는 통신수단으로 인식되고 있으며 초고속 정보 통신망 구축의 핵심기술이 될 것으로 예측된다. 이에 광전송기술의 발달과정, 차세대 광 전송기술 및 응용사례등을 살펴보고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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