본 논문에서는 CdS(황화 카드뮴) 광센서란 소자를 태양광 모듈로 대체하여, 신재생에너지를 통한 충전도 하며 이 전력으로 동작하는 태양광 스위치를 제안하고 이의 효용성을 실험/검증하고자 한다. 우선 기존의 CdS 광센서와 이를 포함한 자동 점멸 스위치의 동작 원리를 조사해 본 후, 태양광 모듈의 특성을 조사함으로써 기존의 광센서를 태양광 모듈로 대체가능할 지를 분석해 본다. 그 가능성을 확인해 본 후, 태양광 스위치 회로를 설계 및 구현한 후, 이의 특성을 실험해 봄으로써 기존 스위치를 대체 가능함을 보이고 그 특성들을 비교/평가해 본다. 연구 결과 제안하는 태양광 스위치가 기존의 자동 점멸 스위치를 대체 가능함을 확인하였을 뿐만 아니라, 보다 많은 장점들을 가지고 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 파장 다중 광 네트워크의 스위치 노드 개선에 관하여 기술한다. 현재 인터넷 트래픽의 급속한 증가로 인해 보다 큰 네트워크 용량이 요구되고 있다. 파장다중 광 네트워크는 고속의 데이터 전송과 데이터 속도와 유형에 대한 투명성 등을 제공하여 주기 때문에 미래의 광 네트워크 구성에 가장 유력한 기술이다. 이러한 광 네트워크에서는 많은 양의 멀터미디어 정보를 전송하고 이에 대한 트래픽을 처리 할 수 있으며 또한 트래픽의 제어가 가능한 노드 구조를 필요로 하고 있다 파장다중 광 네트워크 노드의 스위치는 스위칭을 위한 광 스위치 모듈과 파장 변환을 위한 파장 변환기 모듈로 구 성되고 광 마이크로 전자기계스위치(MEMS: Micro Electro Mechanical Switches)를 이용하여 광/전 또는 전/광 변환 없이 구현한다. 실험에서는 광 MEMS를 이용하여 스위치 노드를 구성하고 광신호의 성능과 스위치 패브릭의 동작 특성에 관한 검증을 통하여 광/전 또는 전/광 변환 없이 완전 광으로 대용량 트래픽을 처리함으로서 기존의 노드를 개선한 새로운 파장다중 광 스위치 노드를 제안한다.
파장 다중화(WDM) 방식의 광통신시스템에서 그림 1(a),(b)에 나타낸 바와 같이 한 쌍의 입출력 포트의 신호 방향을 바꾸는 광 가감기(Optical Add Drop Multiplexer)용의 2$\times$2 광 스위치가 사용된다 특히 멤스형 광 스위치는 삽입손실, 누화, 편광 및 파장 의존 손실 등이 낮아 많은 연구가 이루어지고 있다.(1-3) 광 스위치의 삽입손실을 낮추기 위해, 렌즈나 굴절률 맞춤액을 사용하는데, 광섬유를 정렬, 혹은 패키징할 때 렌즈나 맞춤액의 취급이 어렵다는 문제점이 있다. (중략)
광과 광, 반도체와 반도체, 기술과 제품, 메이커 등의 차이로 인해 광과 반도체는 각각 개별적인 세계를 형성하고 있었으나, 이제 이 두 개의 세계가 연결되어 이윽고 융합을 향한 움직임을 보이고 있다. 광 네트워크 분야에서 시작된 이러한 움직임은 반도체 기술이 생산하는 새로운 부품으로 시장에 모습을 나타내고 있는데, 그 신제품이 바로 광 스위치이다. 광과 광, 반도체와 반도체, 기술과 제품, 메이커 등의 차이로 인해 광과 반도체는 각각 개별적인 세계를 형성하고 있었으나, 이제 이 두 개의 세계가 연결되어 이윽고 융합을 향한 움직임을 보이고 있다. 광 네트워크 분야에서 시작된 이러한 움직임은 반도체 기술이 생산하는 새로운 부품으로 시장에 모습을 나타내고 있는데, 그 신제품이 바로 광 스위치이다.
본 연구에서는 기존 광 스위치의 기계적 거동 방법과 달리 유체 자체의 거동만으로 광 진행을 차단시킬 수 있는 광 스위치를 제작하였다. 본 연구에서 광의 진행을 차단시키기 위해 사용한 자성 유체란 자성 재료로써 자기 특성과 액체의 유동성을 갖고 있으며, 자기장에 즉각 반응하여 자기장 인가시 고체와 같은 형태를 갖게 된다. 한편, 기존 광 스위치에서 빛의 방향을 변화시키는 스위칭의 원리로 대부분 마이크로 미러의 구동 기술이 사용되고 있다. 그러나 이 방식은 기계적인 거동에 의한 마모와 Crack 등이 발생할 수 있는 단점이 있으며, 마모와 Crack의 단점을 극복하기 위해, 본 연구에서는 포화 자화도가 600G인 자성 유체의 유극 거동을 이용하여 기계적 거동에 의한 문제점을 개선하는데 목적을 두었다. 또한 실험적으로 영구 자석을 이용하려 광 스위칭작용과 광 스위치로의 적용가능성을 확인하였다.
1980년대 CDMA의 기술을 광통신에 도입된 이후 최근까지 광 CDMA에 대한 연구는 실험실 수준에서 이루어져 왔다. 최근 인터넷 사용의 급격한 증가로 가입자까지 광신호를 보내려는 노력이 많이 이루어지고 있으며, 그 방안으로 많은 광 가입자를 수용할 수 있는 광 CDMA 기술이 각광 받으면서 광CDMA 시스템을 생산하는 회사가 생기기 시작하고 있다. 광 CDMA 기술에는 시간지연을 이용한 방법, 광 스위치를 이용한 방법[1], FBG/AWG를 이용한 방법, 공간필터를 이용한 방법 등이 연구되어 지고 있으며, 이중에서 광 스위치를 이용한 광 CDMA 방식은 encoder/decoder의 채널을 변경하기 쉬운 장점을 지니고 있다. (중략)
한국광학회 1991년도 제6회 파동 및 레이저 학술발표회 Prodeedings of 6th Conference on Waves and Lasers
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pp.22-22
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1991
광의 병렬처리 능력을 잘 활용한 1$\times$4 매트릭스 스위치의 구조와 전극구조를 설계하고 스위치 특성을 조사하기 위하여 beam propagation method(BPM)를 이용하여 수치계산을 하였다. 기존의 매트릭스 스위치는 대부분의 경우 방향성 결합기를 스위치 element로 이용하여 왔으나 이 결합기는 소자의 길이가 길기 때문에 단일 LinBO3 웨이퍼상에 집적할 수 있는 매트릭스 스위치의 크기가 제한되는 단점이 있다. 본 연구에서는 두 도파로 사이에 세 번째 도파로를 삽입하여 두 도파로를 결합시키는 세 도파로 결합기를 스위치 element로 사용하여 세 개의 스위치 element를 LiNbO3기판위에 직렬로 집적시킨 1$\times$4 매트릭스 스위치를 구성하였다. 스위치 element와 1$\times$4 매트릭스 스위치를 구성하였다. 스위치 element와 1$\times$4 매트릭스 스위치의 특성을 BPM을 사용하여 수치계산할 때 단일 모드 도파로의 유효 굴절을 분포는 n(X) = nm + $\Delta$ncosh-2(2x/w)의 형태로 가정했으며, 사용된 파라미터의 값은 각각 nm=2.1455, $\Delta$n=0.003, W=5$mu extrm{m}$, d=5$\mu\textrm{m}$, λ=1.3$\mu\textrm{m}$ 이고 S-파라메터의 값은 0.95927이므로 단일 모드 도파로가 된다. 계산결과 스위치 element의 결합길이는 3810$\mu\textrm{m}$이며 도파로의 길이가 결합길이와 같을 때 전극에 인가된 전압에 의한 도파로의 굴절을 섭등의 함수로 출력광의 세기를 계산한 결과 스위칭 전압은 14.85volt이고 crosstalk는 -18.9dB였다. 이 스위치 element로 구성된 1$\times$4 매트릭스 스위치는 스위칭 전압을 세 개의 전극에 적절한 조합으로 인가함으로써 한 입력 도파로에 결합된 광이 내개의 출력 도파로중 한 도파로에 스위칭 된다. 한편 수치계산의 결과를 실험적으로 확인하기 위해 스위치 element와 1$\times$4 매트릭스 스위치를 z-cut의 LinbO3 결정에 Ti을 열확산시켜 제작한 소자의 스위칭 특성을 발표할 예정이다.
인터넷 트래픽의 급속한 증가로 인해 보다 큰 네크워크 용량이 요구되고 있다. 광 패킷 교환은 상이한 유형의 데이터를 지원하는 미래의 네트워크에서 필요한 특성들인 고속의 데이터 교환, 데이터 속도와 유형에 대한 투명성 등을 제공하여 준다. 본 논문에서는 IP 전송을 위해 광 패킷 코어 스위치와 광섬유링크로 구성된 광 백본 네트워크를 정의한다. 그리고 WDM 광 네트워크에서 광섬유 상에 존재하는 다수의 파장링크의 전 대역을 통합하여 단일매체의 대역으로 관리하는 멀티링크 광 패킷 스위치를 제안한다. 제안된 스위치는 WDM 버퍼를 사용할 뿐만 아니라 출력 링크의 광 패킷 메모리를 균등하게 사용하여, 필요한 메모리의 수를 줄임으로써 광 패킷 메모리를 경제적으로 실현할 수 있다. 컴퓨터 시뮬레이션에 의한 성능평가의 결과는 제안 스위치의 휴효성을 보여준다.
실리콘 기판 위에 제작되는 실리카 물질은 낮은 가격, 파이버와의 높은 결합 효율 그리고 고집적화의 장점으로 PLC(Planar Light Circuit)에 사용되고 있다. PLC 광소자 중에서 열 광학 스위치(Thermo-optic switch)는, NⅹN 매트릭스 스위치와 Add/drop multiplexer 등 비교적 낮은 속도를 갖는 광 신호 처리를 위해 중요한 소자이다. 기존의 열 광학 스위치의 경우, 방향성 결합기를 사용한 Mach-Zehnder 구조로써, 위상 제어단에서 두 도파로 간의 광 전력 교환을 막기 위해 방향성 결합기의 양쪽 끝단에에 굽은 도파로를 이용한다. (중략)
PN 부호와 광 스위치를 사용하여 시간영역에서 확산하는 CDMA 방식에 의한 광 가입자 액세스 망을 제안한다. 무선통신에 널리 사용되는 PN 계열 부호를 사용하여 양극성(bipolar) 데이터를 수신측에서 상관할 수 있는 구조를 제안한다. 광 스위치의 ON/OFF를 통하여 PN 부호를 소프트웨어적으로 구성할 수 있어 광 가입자에 배분할 수 있는 부호계열의 수가 증가 증가하고, 부호 배분에 있어서 유연성을 갖고 있다. 그리고 이론적으로 제안한 광 가입자 액세스 망의 성능을 해석하고 종래의 광섬유 형 정합필터를 이용한 광 CDMA 방식을 적용한 광 가입자 액세스 망에 비하여 성능이 향상됨을 수치 계산을 통하여 명확히 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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