The wavelength division multiplexing (WDM) has been considered as one of the powerful technique for increasing the capacity of communication systems because it can use wide bandwidth. Also it has many advantages such as high security, expandability, and protocol transparency. However, because of the high cost of the components for WDM system, the implementation of the WDM system was used for backbone networks. But nowadays WDM system is expanding its area to metropolitan and access network because the amount of information to transfer are increasing, and the cost of components are decreasing. But, current WDM systems require precise wavelength alignment and stability. To be operate key components such as laser diodes and multiplexers at precise wavelengths, temperature control is necessary. But accurate wavelength control for WDM systems can lead to significant operating costs. there are many methods to avoid wavelength control. however, a lot of methods have concentrated on stabilizing a laser diode and few methods have concentrated on a composition of WDM systems. First, it is possible to simply increase the channel spacing, such as coarse WDM. Second, using signal processing at receiver can also avoid temperature controls. the other is using orthogonal coding. these methods allow the implementation of uncooled WDM system. but these make the system more complicated or reduce channel capacity.
In this dissertation, we proposed a method of making uncooled WDM system by using two
arrayed waveguide grating (AWG) and simply adding two signals. In this concept, a light of distributed feedback laser diode (DFB-LD) without temperature controller is modulated, and go to the receiver.
then this signals are divided into two signals and pass through each AWGs. channels of Second AWG are shifted by a half of channel spacing. So channels of two AWGs are alternated. then the signals are received at the photodetector (PD). And two signals of the output of PD at one AWG and the other AWG are added by using resistive power combiner. This signals are pretty similar when the wavelength of DFB-LD is changed.
However, if the wavelength is varied largely, the output channel is changed. To stop a
change of output port, RF matrix switchs are needed. By reading some output signals, it can stop a change of output port.
We demonstrated the uncooled WDM system by using two AWGs and simply adding two signals. When AWGs of gaussian type are used, if channel spacing is more than 0.7nm, the power
penalty is under 2dB. When AWGs of Flat-top type and its 3-dB bandwidth is 50GHz are used, if channel spacing is more than 0.7nm, the power penalty is under 0.2dB.
지금까지 파장분할 다중화 방식은 넓은 파장을 이용하여 신호를 전송함으로써 채널용량을 늘리기 위한 강력한 방법으로 입증되어 왔다. 뿐만 아니라 높은 보안성과 확장성, 그리고 프로토콜에 대한 투명성 등과 같은 장점을 가지고 있다. 하지만 이러한 WDM 시스템을 구성하는데 필요한 소자들이 비싸기 때문에 백본망과 같이 큰 전송용량을 반드시 필요로 하는 곳에만 제한적으로 이용되어 왔다. 하지만 최근에는 이러한 WDM 시스템의 지속적인 연구를 통해 소자 및 운영비용 등이 많이 저렴해지게 되었고, 가입자 또한 더 큰 채널용량을 필요로 하게 도어 점점 더 매트로나 엑세스망과 같은 곳으로 그 영역을 확장해 나아가고 있다.
하지만 현재의 WDM 시스템은 각 채널에 할당된 파장이 정확하고 안정적이어야 한다. 이를 위해 레이저 다이오드나 다중화기와 같은 핵심소자들의 온도를 조절할 수 있는 장치가 필요하다. 하지만 정확하게 파장을 조절하는 것은 추가적인 운영비용과 시스템을 복잡하게 한다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 온도 조절을 하지 않아도 동작할 수 있도록 하는 연구가 많이 진행되어 왔다. 하지만 그동안 많은 연구들이 레이저 다이오드가 온도에 무관하게 파장이 안정되는 것에 집중되어 왔고, 일부는 시스템 구성을 통해 이를 극복하기 위한 연구가 진행되어 왔다. 시스템 구성을 통한 온도조절장치를 사용하지 않는 방법은 여러 가지가 있는데 채널 간 간격을 늘리는 방법이 있고, 또 다른 것으로는 수신 단에서 디지털 신호처리 방법을 통하여 파장에 무관한 수신기를 만드는 방법과 인접한 채널 간에 서로 직교하는 신호로 변조하는 기법을 통한 방법 등이 있다. 하지만 이러한 방법 등은 시스템 구성이 복잡해지거나 똑같은 파장구간을 사용하였을 때 채널용량이 줄어드는 단점이 있다. 본 논문에서는 두 개의 배열형 도파로 격자를 이용하여 온도유지장치를 사용하지 않는 WDM 시스템에 대해 제안한다. 먼저 온도유지장치를 사용하지 않는 DFB-LD를 변조하여 전송한 뒤 수신단에서는 이 신호를 두 개로 나누어 채널이 서로 엇갈려 있는 배열형 도파로 격자를 따로 통과한 뒤 광수신기로 수신 받은 후 합쳐지게 된다. 이러한 간단한 방법을 통해 파장의 변화에 큰 영향을 받지 않고 신호를 수신 받을 수 있다. 또한 RF 스위치 등을 통해서 파장이 변함에 따라 지속적으로 출력되는 신호를 쫓아 갈 수 있도록 한다.
본 논문에서는이러한 온도유지장치를 사용하지 않는 WDM 시스템을 가우시안 형태와 Flat-top 형태의 배열형 도파로 격자를 이용하여 그 성능을 분석하였고, 성능향상을 위해 배열형 도파로 격자의 형태와 레이저의 조건 등에 대해 분석하였다.
