JP3770841B2 - 双方向光増幅モジュール - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は双方向光伝送装置で光ファイバや光素子による光信号の損失を補償する双方向光増幅モジュール(bi-directional optical amplifier)に関するもので、特に双方向光通信の制限要因である多重反射(multiple reflection)を抑制することができる多段双方向光増幅モジュール(multi-stage bi-directional optical amplifier)に関する。
【0002】
【従来の技術】
双方向光伝送装置では一つ、または二つ以上の多重化された光信号を一つの光ファイバを通じて互いに反対方向に伝達する。従って光ファイバの利用効率を高めることができ、同一の光ファイバを利用して伝送容量を増加させることができ、同一の数のチャネルを受容する場合、光ファイバ内での光非線形(optical non-linearity)現象を減少させることができる利点がある。
【0003】
一方、双方向光伝送装置では光ファイバのレイリー後方散乱(Rayleigh-back scattering)や光素子などの光反射(optical reflection)により誘発される多重反射光により光信号が劣化する。特に、光ファイバや素子による光信号の損失を補償するために光増幅器を使用する場合、反射光が光増幅器により増幅され、累積され、信号の劣化が深刻化する。
【0004】
このような光信号の劣化を最小化するためには、光増幅器の利得を制限すべきである。従って、双方向光伝送装置では、多重反射を抑制しながら、効果的に光信号を増幅する光増幅器が必要になる。
【0005】
図1A乃至図1Dは双方向光伝送装置に使用されていた従来の一般的な光増幅モジュールの例示構造図である。図1A乃至図1Dに示されたような光増幅モジュールはそれぞれ多重反射光を抑制するための多様な手段を提案する。
【0006】
先ず、図1Aに示された双方向光増幅モジュールは米国特許番号第5、815、308号(名称:Bi-directional Optical Amplifier)に開示されたような構造で、双方向光増幅器(Bi-directional Optical Amplifier)BOA1、BOA2間に波長可変反射減衰器(Frequency Tunable Reflection Attenuator:FARA)110を挿入して光信号の多重反射を抑制する。波長可変反射減衰器110は、方向性結合器(Directional Coupler:DC)と、通過帯域が異なる二つの帯域通過フィルタ(Optical Band Pass Filter:OBPF)112a、112bと、二つの光アイソレーター(Isolator:Iso)114a、114bを含む。
【0007】
前記波長可変反射減衰器110は反射光がアイソレーター114a、114bや帯域通過フィルタ112a、112bにより減衰されるようにする構造を有する。この時、各双方向光増幅器BOA1、BOA2は、エルビウム添加光ファイバ(Erbium-Doped Fiber amplifier:EDF)と、ポンプレーザーダイオド(Pump LD)と、ポンプ光を光ファイバ増幅器に提供するための波長分割多重化器(Wave length Division Multiplexer:WDM)と、を備える。
【0008】
図1Bに示されたような双方向光増幅モジュール(C.H.Kim and Y.C.Chung, 2.5Gb/s x 16-Channel bi-directional WDM transmission system using bi-directional Erbium-doped fiber amplifier based on spectrally-inter leaved synchronized Etalon Filters, IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 11, no.6, pp.745-747, June 1999)は、双方向に進行する光信号を増幅するために、二つの2段単方向光増幅器(two-stage uni-directional amplifier)と光サーキュレータ(optical circulator)(Cir)を結合して構成されており、各2段単方向光増幅器を構成する二つの光ファイバ増幅器(EDF)の中間段(mid-stage)にそれぞれ挿入された通過波長が異なる同期化されたエタロンフィルタ(Etalon Filter)と光サーキュレータにより多重反射光が抑制される。
【0009】
図1Cに開示された光増幅モジュール(S.Radic, A.Srivastava, T.Nielsen, J.Centanni, and C. Wolf, 25Ghz interleaved bi-directional transmission at 10Gb/s, in Proc. Optical Amplifier and Their Applications'2000, PD7, 2000)は、二つの2段単方向光増幅器(two-stage uni-directional amplifier)を波長交互結合器(wavelength interleaver)(IL)と結合して構成されており、それぞれの単方向光増幅器内部で光増幅器(UOA)に設けられる光アイソレーターと波長交互結合器により多重反射光が抑制される。
【0010】
図1Dの双方向光増幅モジュールは米国特許番号第6、018、404号(名称:Bi-directional Optical Telecommunication System Comprising a Bi- directional Optical Amplifier)に開示されたような構造で、双方向に進行する光波を波長選択結合器(WSC:Wavelength Selective Coupler)を通じて分離した後、さらに他の波長選択性結合器を利用して二つの信号が同一の方向に進行するように結合し、一つの単方向光増幅器に増幅するようになる。単方向光増幅器の出力は波長選択性結合器により分離された後、それぞれ異なる波長選択性結合器に入力され双方向に進行するようになる。これを図1Dのように一点鎖線の矢印に表示する。先ず、前記光信号は波長選択性第1結合器141を通過し、第2結合器142で反射され単方向光増幅器150に入力され、単方向光増幅器150から出力された後、第3結合器143で反射され第4結合器144を通過して右側方向に進行するようになる。このような光増幅モジュールでは波長選択性結合器と単方向光増幅器内部に使用される光アイソレーターにより多重反射光が抑制される。
【0011】
一方、双方向光伝送装置の容量増大のために、単位チャネルの伝送速度(bit rate)を高めるか、多重化されるチャネル数を増加させようとすると、分散補償光ファイバ(DCF:Dispersion Compensating Fiber)と光増幅器利得平坦化器(gain flattening filter)などを使用すべきである。一般的にこのような素子は光信号対雑音比の低下を最小化するために、多段(multi-stage)光増幅器の中間段(mid-stage)に挿入されるが、前記図1A乃至図1Dに提示された従来の光増幅モジュールはこれらを効果的に受容できないとの欠点がある。
【0012】
例えば、図1Aに示されたような光増幅モジュールでは双方向に進行する光信号が一つの光増幅器BOA1、BOA2で同時に増幅されることができる。しかし、レイリー後方散乱が一般的な単一モード光ファイバ(single mode fiber)より大きな分散補償光ファイバを採用する場合、多重反射による光増幅器利得制限と信号劣化を克服するために、分散補償光ファイバを波長可変反射減衰器FTRA110内部に使用すべきである。従って光信号の進行方向別に別の中間段素子が必要である。特に、このような光増幅モジュールは二つの双方向光増幅器BOA1、BOA2を使用するが、双方向光増幅器は光アイソレーターの設置なし構成されるので、レージング(lasing)や、不安定な現象が生じる恐れがある。
【0013】
図1B及び図1Cに示されたような光増幅モジュールでは、光信号の進行方向別にそれぞれの2段単方向光増幅器を使用するので、中間段素子も信号の進行方向に従って別に必要である。
【0014】
図1Dに示されたような光増幅モジュールでは一つの光増幅器が双方向に進行する光信号を同時に増幅するので、一つの分散補償光ファイバのみ使用して双方向に進行する光信号を増幅し、色分散を補償することができるが、双方向に進行する光信号が分散補償光ファイバ内で同一方向に進行するので、分散補償光ファイバの非線形性により信号が劣化される可能性がある。特に、一つの単方向光増幅器を使用するために、双方向に進行する光波を先ず波長選択性結合器を使用して同一の方向に進行するように結合した後、増幅するようになるので雑音指数(noise figure)が悪い欠点がある。
【0015】
上述したように、一つの光ファイバを通じて双方向に光信号を伝達する双方向光伝送技術は、制限された光ファイバを利用して光伝送装置及び光通信網の容量を増加させるための効率的な方案である。しかし、光ファイバでのレイリー後方散乱や各種光反射により誘発される多重反射により光伝送装置及び光通信網の性能が制限される欠点がある。特に、光増幅器を使用する光伝送装置及び光通信網では多重反射光が増幅され累積され、多重反射光により光増幅器の利得が制限される。
【0016】
従って双方向光伝送装置を具現するためには、上述した問題点を解決すると共に、多重反射を抑制することができる新たな構造の光増幅器が必要である。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、内部多重反射を抑制しながら、増幅器の利得を増加させることができる双方向光増幅器を提供することにある。
【0018】
本発明の他の目的は、より低費用に構成することができる双方向光増幅器を提供することにある。
【0019】
本発明のさらに他の目的は、分散補償光ファイバなどでもたらす非線形現象と安定性を改善することができる双方向光増幅器を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するために本発明は、双方向光増幅モジュールにおいて、第1、第2、第3、第4光増幅器と、入/出力される上り(upward)、または下り(downward)光信号に予め設定された信号処理を遂行する中間段素子と、双方向光増幅モジュールの第1入/出力端子に入力される光信号を第1光増幅器に提供し、第4光増幅器から出力される光信号を第1入/出力端子に出力する第1光信号経路設定器と、双方向光増幅モジュールの第2入/出力端子に入力される光信号を第2光増幅器に提供し、第3光増幅器から出力される光信号を第2入/出力端子に出力する第2光信号経路設定器と、第1光増幅器から出力される光信号を中間段素子の第1入/出力端に出力し、中間段素子の第1入/出力端から出力される光信号を第4光増幅器に提供する第3光信号経路設定器と、第2光増幅器から出力される光信号を中間段素子の第2入/出力端に出力し、中間段素子の第2入/出力端から出力される光信号を第3光増幅器に提供する第4光信号経路設定器と、からなることを特徴とする。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望ましい実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の発明において、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。
【0022】
本発明の一実施形態による双方向光増幅モジュールは図2のように構成される。図2に示されたような光増幅モジュールで第1入/出力端子P1には、左側から右側に進行する下り光信号が入力され、右側から左側に進行する増幅された上り光信号が出力され、第2入/出力端子P2には上り光信号が入力され、増幅された下り光信号が出力される。
【0023】
第1入/出力端子P1に入力された下り信号は第1波長選択結合器WSC1を通じて第1単方向光増幅器UOA1(Uni-directional Optical Amplifier)で増幅された後、第1光サーキュレータCir1を通じて中間段素子(mid-stage device)211に入力される。中間段素子211を通過した下り信号は第2光サーキュレータCir2を通じて第3単方向光増幅器UOA3で増幅された後、第2波長選択結合器WSC2を通じて第2入/出力端子P2に出力される。
【0024】
一方、第2入/出力端子P2に入力された上り信号は、第2波長選択結合器WSC2を通じて第2単方向光増幅器UOA2で増幅された後、第2光サーキュレータCir2を通じて中間段素子211に入力される。中間段素子211を通過した上り信号は第1光サーキュレータCir1を通じて第4単方向光増幅器UOA4で増幅された後、第1波長選択結合器WSC1を通じて第1入/出力端子P1に出力される。
【0025】
前記のような本発明による光増幅モジュールに挿入される中間段素子211には、分散補償光ファイバや光ファイバ利得平坦化用素子、光増幅器の雑音累積を抑制する光増幅器雑音除去フィルタ(ASE rejection filter)、そして光信号のパワーを調節するための可変減衰器などが使用されることができる。
【0026】
また前記光増幅モジュールに使用される単方向光増幅器UOA1、UOA2、UOA3、UOA4は半導体光増幅器(semiconductor optical amplifier)、エルビウム(Er)、プエルトリコ(Pr)、またはツリウム(Tm)などを利用した各種希土類添加光ファイバ増幅器、ラマン(Raman)光増幅器中のいずれか一つである。このような光増幅器は一方向に進行する光信号を増幅できるように内部に光アイソレーター(optical isolator)が使用されることができる。
【0027】
図2に示されたような波長選択結合器WSC1、WSC2は、光増幅モジュールの入/出力端子P1、P2に連結された共通端子aと、第1、第2単方向光増幅器UOA1、UOA2の入力端子に連結された出力端子bと、第3、第4単方向光増幅器UOA3、UOA4の出力端子に連結された入力端子cと、を含む。前記共通端子aと出力端子bの間には特定波長の光信号が伝送され、前記共通端子aと入力端子c間には前記特定波長の光信号を除外した、その他の波長の光信号のみが伝達されることができる。
【0028】
前記図2に示された光増幅モジュールで双方向に伝達されることができる光信号の波長は、波長選択結合器の信号伝達特性により決定される。前記波長選択結合器を通じて伝達される光信号の波長を区分する方法は、帯域分割(band- split)方式、または波長交互(wavelength-interleaved)方式中のいずれか一つである。帯域分割方式は互いに反対方向に進行する下り信号と上り信号の波長を相異なる帯域に配置するものであり、波長交互方式は互いに反対方向に進行する下り信号と上り信号の波長を隣接して交互に配置するものである。
【0029】
このような波長選択結合器の構造及び動作について、図3A乃至図3Dを参照してより詳細に説明する。図3Aは帯域分割方式に配置された双方向信号を分離/結合することができる波長選択結合器の例である。前記波長選択結合器は、共通端子aと出力端子b間と、前記共通端子aと入力端子cを通じて伝達されることができる光信号の波長が相異なる帯域にある場合に使用される。このような波長選択結合器の代表的な例が波長分割多重化器(WDM:Wavelength Division Multiplexer)である。
【0030】
図3Aに示されたような帯域分割方式に配置された双方向信号を分離/結合することができる波長選択結合器は、図3Bに示されたように一つの光サーキュレータと二つの帯域通過フィルタに具現することができる。この場合、前記帯域通過フィルタは通過帯域と遮断帯域が互いに反対である。即ち、前記波長選択結合器は一つの入力端子c、出力端子b、共通端子aを有した一つの光サーキュレータCirと、一つの入力端子、出力端子を有し特定波長帯域の光信号は通過させ、その外の波長帯域の光信号は遮断する第1帯域通過フィルタBF1と、一つの入力端子、出力端子を有し、前記第1帯域通過フィルタBF1と通過及び遮断帯域が反対である第2帯域通過フィルタBF2に構成される。前記光サーキュレータCirの出力端子bは前記第1帯域通過フィルタBF1の入力端子に連結され、前記光サーキュレータCirの入力端子cは前記第2帯域通過フィルタBF2の出力端子に連結される。
【0031】
図3Cは波長交互方式に配置された双方向信号を分離/結合することができる波長選択結合器の例である。前記波長選択結合器は、共通端子aと出力端子b間、前記共通端子aと入力端子c間を通じて伝達されることができる光信号の波長が互いに隣接して交互に配置される場合に使用される。前記のような波長選択結合器の代表的な例が波長交互結合器(wavelength interleaver)である。
【0032】
波長交互方式に配置された双方向信号を分離/結合することができる波長選択結合器は図3Dに示されたように、一つの光サーキュレータと、二つのコームフィルタに具現することができる。この場合、前記帯域通過フィルタは同一の周期に通過帯域が反復されるが、通過帯域の絶対値が周期の半ばほど互いに離れる。即ち、前記波長選択結合器は一つの入力端子c、出力端子b、共通端子aを有した一つの光サーキュレータCirと、一つの入力端子、出力端子を有し、通過または遮断される波長帯域が一定周期に反復される一つの第1コームフィルタCF1と、前記第1コームフィルタCF1の通過/遮断帯域と遮断/通過帯域が一致する第2コームフィルタCF2に構成される。前記光サーキュレータCirの出力端子bは前記第1コームフィルタCF1の入力端子に連結され、前記光サーキュレータCirの入力端子cは前記コームフィルタCF2の出力端子に連結される。
【0033】
図4は図2の双方向光増幅モジュールで多重反射による相対強度雑音(RIN:Relative Intensity Noise)の発生経路を示したもので、図4では下り信号のみに対して示したが、上り信号に対しても類似な相対強度雑音発生経路が存在する。図4でR1とR2は双方向光増幅器の二つ入/出力端子P1、P2でそれぞれ測定した伝送用光ファイバの光反射率を示し、前記伝送用光ファイバはレイリー後方散乱による光反射を含む。
【0034】
本発明による光増幅モジュールを使用した双方向光伝送装置で発生される主な相対強度雑音発生経路は二つの形態がある。第1相対強度雑音RIN1は、双方向光増幅モジュールの左側に連結された伝送用光ファイバと中間段素子211での反射により発生される。この経路では中間段素子211に入力された下り信号の一部分が反射された後、第4単方向光増幅器UOA4で増幅され、第1波長選択結合器WSC1を通過した後、さらに伝送用光ファイバでR1ほど反射され、下り信号と組み合わせることにより発生される。この経路で発生される相対強度雑音は第1波長選択結合器WSC1で一度減衰される。
【0035】
第2相対強度雑音RIN2は、中間段素子211と双方向光増幅モジュールの右側に連結された伝送光ファイバでの反射により発生する。この経路では伝送用光ファイバでR2ほど反射された下り信号が第2波長選択結合器WSC2を通過した後、第2単方向光増幅器UOA2で増幅され、さらに中間段素子211で反射され、下り信号と組み合わせることにより発生する。この経路で発生される相対強度雑音は第2波長選択結合器WSC2で一度減衰される。
【0036】
このように本発明による光増幅モジュールを使用した双方向光伝送装置で発生される相対強度雑音は、波長選択結合器WSC1、WSC2によりそれぞれ減衰される。従って、双方向光伝送装置と通信網の制限要因である多重反射による相対強度雑音を低減できるだけではなく、分散補償光ファイバのようなレイリー後方散乱と光反射を含む中間段素子を使用しても、これらによる相対強度雑音の累積を低減することができる。
【0037】
図5A乃至図5Eは、本発明による双方向光増幅モジュールの他の実施形態である。先ず図5Aに示された光増幅モジュールは、図2に示された光増幅モジュールで第1波長選択結合器WSC1と第1光サーキュレータCir1の位置を置き換えたものである。また図5Bに示された光増幅モジュールは、図5Aの光増幅モジュールで第2波長選択結合器WSC2と第2光サーキュレータCir2の位置を置き換えたものである。このような図5A、図5Bに示された光増幅モジュールで発生される相対強度雑音は、図2の光増幅モジュールで発生される相対強度雑音と同一である。
【0038】
一方、図2に示されたような光増幅モジュールで二つの光サーキュレータをそれぞれ二つの波長選択結合器に置き換えると、発生される相対強度雑音を一層低減することができる。即ち、図5Cに示されたような光増幅モジュールではそれぞれの相対強度雑音RIN1、RIN2が示されたように置き換えられた第3、第4波長選択結合器WSC3、WSC4によりもう一度減衰される。
【0039】
また前記図5Cに示された光増幅モジュールで第1波長選択結合器WSC1を光サーキュレータCir1に置き換えて、図5Dに示されたような光増幅モジュールを具現するか、第3波長選択結合器WSC3を光サーキュレータCir1に置き換えて図5Eに示されたような光増幅モジュールを具現することができる。
【0040】
図6は、本発明の特徴による双方向光伝送装置の光増幅モジュールの構造図であり、前記図2乃至図5に示されたような光増幅モジュールを総括的に示した。図6を参照すると、光増幅モジュールは第1入/出力端子P1と第1端子1が連結され入力される下り信号を第3端子3に出力し、第2端子2に入力される上り信号を第1端子1に出力する第1光信号経路設定器PS1と、第1光信号経路設定器PS1の第3端子に出力される下り信号を増幅する第1光増幅器OA1と、第1光信号経路設定器PS1の第2端子に入力される上り光信号を増幅する第4光増幅器OA4と、第1光増幅器OA1で増幅され出力される下り光信号を第2端子2に受信して第1端子1に出力し、第1端子に入力される上り光信号を、第3端子3を通じて第4光増幅器OA4に出力する第2光信号経路設定器PS2と、からなる。
【0041】
また前記光増幅モジュールは第2入/出力端子P2と第1端子1が連結され入力される上り信号を第3端子3に出力し、第2端子2に入力される下り信号を第1端子1に出力する第4光信号経路設定器PS4と、第4光信号経路設定器PS4の第3端子に出力される上り信号を増幅する第2光増幅器OA2と、第4光信号経路設定器PS4の第2端子に入力される下り光信号を増幅する第3光増幅器OA3と、第2光増幅器OA2で増幅され出力される上り光信号を第2端子2に受信して第1端子1に出力し、第1端子に入力される下り光信号を、第3端子3を通じて第3光増幅器OA3に出力する第3光信号経路設定器PS3と、からなる。
【0042】
また、前記第2、第3光信号経路設定器PS2、PS3それぞれの第1端子と両端子が連結され入/出力される上り、または下り信号に予め設定された信号処理を遂行する中間段素子211を備える。この時、前記中間段素子211は分散補償のための手段、光増幅器利得平坦化のための手段、光増幅器の雑音累積除去及び光信号のパワー調節のための手段、またはこれらの組合になされる。前記でそれぞれの光信号経路設定器は波長選択結合器、または光サーキュレータである。
【0043】
前記図6に示されたような構成を有する光増幅モジュールで光信号の経路を説明すると、先ず下り光信号は、第1入/出力端子P1→第1光信号経路設定器PS1→第1光増幅器OA1→第2光信号経路設定器PS2→中間段素子211→第3光信号経路設定器PS3→第3光増幅器OA3→第4光信号経路設定器PS4→第2入/出力端子PS2に進行するようになる。上り光信号は、第2入/出力端子P2→第4光信号経路設定器PS4→第2光増幅器OA2→第3光信号経路設定器PS3→中間段素子211→第2光信号経路設定器PS2→第4光増幅器OA4→第1光信号経路設定器PS1→第1入/出力端子PS1に進行するようになる。
【0044】
図7は、本発明による双方向光増幅モジュールのさらに他の実施形態である。図7を参照すると、光増幅モジュールの第1入/出力端子P1に入力された下り信号(一点鎖線)は、第1波長選択結合器WSC5を通じて第5単方向光増幅器UOA5で増幅された後、第7波長選択結合器WSC7で上り信号(点線)と合わせた後、中間段素子211に入力される。中間段素子211を通過した下り信号は、第8波長選択結合器WSC8で上り信号と分離された後、第7単方向光増幅器UOA3で増幅された後、第6波長選択結合器WSC6を通じて光増幅モジュールの第2入/出力端子P2を通じて出力される。
【0045】
光増幅モジュールの第2入/出力端子P2に入力された上り信号は、第6波長選択結合器WSC6を通じて第6単方向光増幅器UOA6で増幅された後、第7波長選択結合器WSC7で下り信号と合わせた後、中間段素子211に入力される。中間段素子211を通過した上り信号は、第8波長選択結合器WSC8で下り信号と分離された後、第8単方向光増幅器UOA8で増幅された後、第5波長選択結合器WSC5を通じて光増幅モジュールの第1入/出力端子P1を通じて出力される。
【0046】
このような図7に示されたような光増幅モジュールでは、上り信号と下り信号が中間段素子211を共有するが、中間段素子211内で同一の方向に進行するとの点が他の実施形態と異なる。
前記のような構成により本発明の特徴による双方向光増幅モジュールが構成されることができる。
【0047】
【発明の効果】
上述したような本発明による光増幅器は、下記のような利点がある。
一番目、本発明による光増幅モジュールの構造では、双方向に信号する光信号が一つの中間段素子を双方向に通過する。従って、各方向別に別の中間段素子が必要ではないので、安価な双方向光増幅モジュールを提供することができ、製造費用を低減することができる。
【0048】
二番目、本発明による光増幅モジュールは、中間段素子で発生する信号の劣化を最小化できるように構成される。例えば、中間段素子として分散補償光ファイバが使用される場合、分散補償光ファイバはコアの面積が小さく、レイリー後方散乱が一般的な単一モード光ファイバより大きいので、双方向に進行する光信号を劣化させることができる。本発明による光増幅モジュールで波長選択結合器により相対強度雑音の発生を減衰させ、分散補償光ファイバ内で光信号が双方向に通過するように構成することにより、光非線形現象の発生を低減することができる。
【0049】
三番目、本発明による双方向光増幅モジュールは、内部に光アイソレーターを有した単方向光増幅器を使用して具現されることにより、光増幅器のレージング現象を防止し、安定性を改善することができる。
【0050】
以上、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明したが、本発明はこの特定の実施形態に限るものでなく、各種の変形及び修正が本発明の範囲を逸脱しない限り、該当分野における通常の知識を持つ者により可能であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1A】 一般的な双方向光伝送装置の光増幅モジュールの構造例示図である。
【図1B】 一般的な双方向光伝送装置の光増幅モジュールの構造例示図である。
【図1C】 一般的な双方向光伝送装置の光増幅モジュールの構造例示図である。
【図1D】 一般的な双方向光伝送装置の光増幅モジュールの構造例示図である。
【図2】 本発明の一実施形態による双方向光増幅モジュールの構造例示図である。
【図3A】 図2に示された波長選択結合器の構造図である。
【図3B】 図2に示された波長選択結合器の構造図である。
【図3C】 図2に示された波長選択結合器の構造図である。
【図3D】 図2に示された波長選択結合器の構造図である。
【図4】 図2の双方向光増幅モジュールで多重反射による相対強度雑音(RIN:Relative Intensity Noise)の発生経路を示した図である。
【図5A】 本発明の他の実施形態による双方向光増幅モジュールの構造図である。
【図5B】 本発明の他の実施形態による双方向光増幅モジュールの構造図である。
【図5C】 本発明の他の実施形態による双方向光増幅モジュールの構造図である。
【図5D】 本発明の他の実施形態による双方向光増幅モジュールの構造図である。
【図5E】 本発明の他の実施形態による双方向光増幅モジュールの構造図である。
【図6】 本発明のさらに他の実施形態による双方向光増幅モジュールの構造図である。
【図7】 本発明の特徴による双方向光伝送装置の光増幅モジュールの構造図である。
【符号の説明】
211 中間段素子
Claims (19)
- 双方向光増幅モジュールにおいて、
第1光増幅器と、
第2光増幅器と、
第3光増幅器と、
第4光増幅器と、
入/出力される上り、または下り光信号に予め設定された信号処理を遂行する中間段素子と、
前記双方向光増幅モジュールの第1入/出力端子に入力される光信号を前記第1光増幅器に提供し、前記第4光増幅器から出力される光信号を前記第1入/出力端子に出力する第1光信号経路設定器と、
前記双方向光増幅モジュールの第2入/出力端子に入力される光信号を前記第2光増幅器に提供し、前記第3光増幅器から出力される光信号を前記第2入/出力端子に出力する第2光信号経路設定器と、
前記第1光増幅器から出力される光信号を前記中間段素子の第1入/出力端に出力し、前記中間段素子の第1入/出力端から出力される光信号を前記第4光増幅器に提供する第3光信号経路設定器と、
前記第2光増幅器から出力される光信号を前記中間段素子の第2入/出力端に出力し、前記中間段素子の第2入/出力端から出力される光信号を前記第3光増幅器に提供する第4光信号経路設定器と、からなり、
前記上り光信号の波長と前記下り光信号の波長とは、互いに隣接して交代に配置され、
前記第1及び第3光信号経路設定器のうち少なくとも一つと前記第2及び第4光信号経路設定器のうち少なくとも一つは、それぞれ入力端子、出力端子、共通端子を有した一つの光サーキュレータと、前記光サーキュレータの入力端子に連結され通過または遮断される波長帯域が予め設定された周期に繰り返される第1コームフィルタと、前記光サーキュレータの出力端子に連結され通過または遮断される波長帯域の反復周期は前記第1コームフィルタと同一であり、その絶対値が周期の1/2だけ離れていて、その遮断/通過波長帯域が前記第 1 コームフィルタの通過/遮断帯域と一致する第2コームフィルターと、
からなることを特徴とする双方向光増幅モジュール。 - 前記第1、第4光信号経路設定器は波長選択結合器であり、前記第2、第3光信号経路設定器は光サーキュレータであることを特徴とする請求項1に記載の光増幅モジュール。
- 前記第1、第2、第3、第4光信号経路設定器は波長選択結合器であることを特徴とする請求項1に記載の光増幅モジュール。
- 前記第1、第2、第3、第4光信号経路設定器中の一つは光サーキュレータであり、残りは波長選択結合器であることを特徴とする請求項1に記載の光増幅モジュール。
- 前記中間段素子は、分散補償のための手段、光増幅器利得平坦化のための手段、光増幅器の雑音累積除去及び光信号のパワー調節のための手段中の少なくとも一つを含めて構成することを特徴とする請求項1に記載の光増幅モジュール。
- 双方向に進行する下り/上り光信号を増幅するための第1、第2入/出力ポートを備えた双方向光増幅モジュールにおいて、
前記第1入/出力ポートに共通端子が連結され双方向に進行する光信号の分離/結合を遂行する第1波長選択結合器と、
前記第1波長選択結合器の出力端子に入力端子が連結された第1単方向光増幅器と、
前記第1波長選択結合器の入力端子に出力端子が連結された第4単方向光増幅器と、
前記第1単方向光増幅器の出力端子と前記第4単方向光増幅器の入力端子にそれぞれ入力端子と出力端子が連結された第1光サーキュレータと、
前記第2入/出力ポートに共通端子が連結され双方向に進行する光信号の分離/結合を遂行する第2波長選択結合器と、
前記第2波長選択結合器の出力端子に入力端子が連結された第2単方向光増幅器と、
前記第2波長選択結合器の入力端子に出力端子が連結された第3単方向光増幅器と、
前記第2単方向光増幅器の出力端子と前記第3単方向光増幅器の入力端子にそれぞれ入力端子と出力端子が連結された第2光サーキュレータと、
前記第1、第2光サーキュレータの共通端子間に連結され、分散補償のための手段、光増幅器利得平坦化のための手段、光増幅器の雑音累積除去及び光信号のパワー調節のための手段中の少なくとも一つを有する中間段素子と、からなり、
前記上り光信号の波長と前記下り光信号の波長とは、互いに隣接して交代に配置され、
前記波長選択結合器は、入力端子、出力端子、共通端子を有した一つの光サーキュレータと、前記光サーキュレータの入力端子に連結され通過、または遮断される波長帯域が予め設定された周期に反復される第1コームフィルタと、前記光サーキュレータの出力端子に連結され通過、または遮断される波長帯域の反復周期は前記第1コームフィルタの周期と同一であり、その絶対値が周期の1/2だけ離れていて、その遮断/通過波長帯域が前記第 1 コームフィルタの通過/遮断帯域と一致する第2コームフィルタと、からなることを特徴とする光増幅モジュール。 - 前記単方向光増幅器は、希土類添加光ファイバ増幅器、半導体光増幅器、ラマン光増幅器中のいずれか一つであることを特徴とする請求項6に記載の光増幅モジュール。
- 双方向に進行する下り/上り光信号を増幅するための第1、第2入/出力ポートを備えた双方向光増幅モジュールにおいて、
前記第1入/出力ポートに共通端子が連結され双方向に進行する光信号の分離/結合を遂行する第1光サーキュレータと、
前記第1光サーキュレータの出力端子に入力端子が連結された第1単方向光増幅器と、
前記第1光サーキュレータの入力端子に出力端子が連結された第4単方向光増幅器と、
前記第1単方向光増幅器の出力端子と前記第4単方向光増幅器の入力端子にそれぞれ入力端子と出力端子が連結された第1波長選択結合器と、
前記第2入/出力ポートに共通端子が連結され双方向に進行する光信号の分離/結合を遂行する第2波長選択結合器と、
前記第2波長選択結合器の出力端子に入力端子が連結された第2単方向光増幅器と、
前記第2波長選択結合器の入力端子に出力端子が連結された第3単方向光増幅器と、
前記第2単方向光増幅器の出力端子と前記第3単方向光増幅器の入力端子にそれぞれ入力端子と出力端子が連結された第2光サーキュレータと、
前記第1波長選択結合器の共通端子と前記第2光サーキュレータの共通端子間に連結され、分散補償のための手段、光増幅器利得平坦化のための手段、光増幅器の雑音累積除去及び光信号のパワー調節のための手段中の少なくとも一つを有する中間段素子と、からなり、
前記上り光信号の波長と前記下り光信号の波長とは、互いに隣接して交代に配置され、
前記波長選択結合器は、入力端子、出力端子、共通端子を有した一つの光サーキュレータと、前記光サーキュレータの入力端子に連結され通過、または遮断される波長帯域が予め設定された周期に反復される第1コームフィルタと、前記光サーキュレータの出力端子に連結され通過、または遮断される波長帯域の反復周期は前記第1コームフィルタの周期と同一であり、その絶対値が周期の1/2だけ離れていて、その遮断/通過波長帯域が前記第 1 コームフィルタの通過/遮断帯域と一致する第2コームフィルタと、
からなることを特徴とする双方向光増幅モジュール。 - 前記単方向光増幅器は、希土類添加光ファイバ増幅器、半導体光増幅器、ラマン光増幅器中のいずれか一つであることを特徴とする請求項8に記載の光増幅モジュール。
- 双方向に進行する下り/上り光信号を増幅するための第1、第2入/出力ポートを備えた双方向光増幅モジュールにおいて、
前記第1入/出力ポートに共通端子が連結され双方向に進行する光信号の分離/結合を遂行する第1光サーキュレータと、
前記第1光サーキュレータの出力端子に入力端子が連結された第1単方向光増幅器と、
前記第1光サーキュレータの入力端子に出力端子が連結された第4単方向光増幅器と、
前記第1単方向光増幅器の出力端子と前記第4単方向光増幅器の入力端子にそれぞれ入力端子と出力端子が連結された第1波長選択結合器と、
前記第2入/出力ポートに共通端子が連結され双方向に進行する光信号の分離/結合を遂行する第2光サーキュレータと、
前記第2光サーキュレータの出力端子に入力端子が連結された第2単方向光増幅器と、
前記第2光サーキュレータの入力端子に出力端子が連結された第3単方向光増幅器と、
前記第2単方向光増幅器の出力端子と前記第3単方向光増幅器の入力端子にそれぞれ入力端子と出力端子が連結された第2波長選択結合器と、
前記第1、第2波長選択結合器の共通端子間に連結され、分散補償のための手段、光増幅器利得平坦化のための手段、光増幅器の雑音累積除去及び光信号のパワー調節のための手段中の少なくとも一つを有する中間段素子と、からなり、
前記上り光信号の波長と前記下り光信号の波長とは、互いに隣接して交代に配置され、
前記波長選択結合器は、入力端子、出力端子、共通端子を有した一つの光サーキュレータと、前記光サーキュレータの入力端子に連結され通過、または遮断される波長帯域が予め設定された周期に反復される第1コームフィルタと、前記光サーキュレータの出力端子に連結され通過、または遮断される波長帯域の反復周期は前記第1コームフィルタの周期と同一であり、その絶対値が周期の1/2だけ離れていて、その遮断/通過波長帯域が前記第 1 コームフィルタの通過/遮断帯域と一致する第2コームフィルタと、からなることを特徴とする光増幅モジュール。 - 前記単方向光増幅器は、希土類添加光ファイバ増幅器、半導体光増幅器、ラマン光増幅器中のいずれか一つであることを特徴とする請求項10に記載の光増幅モジュール。
- 双方向に進行する下り/上り光信号を増幅するための第1、第2入/出力ポートを備えた双方向光増幅モジュールにおいて、
前記第1入/出力ポートに共通端子が連結され双方向に進行する光信号の分離/結合を遂行する第1波長選択結合器と、
前記第1波長選択結合器の出力端子に入力端子が連結された第1単方向光増幅器と、
前記第1波長選択結合器の入力端子に出力端子が連結された第4単方向光増幅器と、
前記第1単方向光増幅器の出力端子と前記第4単方向光増幅器の入力端子にそれぞれ入力端子と出力端子が連結された第3波長選択結合器と、
前記第2入/出力ポートに共通端子が連結され双方向に進行する光信号の分離/結合を遂行する第2波長選択結合器と、
前記第2波長選択結合器の出力端子に入力端子が連結された第2単方向光増幅器と、
前記第2波長選択結合器の入力端子に出力端子が連結された第3単方向光増幅器と、
前記第2単方向光増幅器の出力端子と前記第3単方向光増幅器の入力端子にそれぞれ入力端子と出力端子が連結された第4波長選択結合器と、
前記第3、第4波長選択結合器の共通端子間に連結され、分散補償のための手段、光増幅器利得平坦化のための手段、光増幅器の雑音累積除去及び光信号のパワー調節のための手段中の少なくとも一つを有する中間段素子と、からなり、
前記上り光信号の波長と前記下り光信号の波長とは、互いに隣接して交代に配置され、
前記波長選択結合器は、入力端子、出力端子、共通端子を有した一つの光サーキュレータと、前記光サーキュレータの入力端子に連結され通過、または遮断される波長帯域が予め設定された周期に反復される第1コームフィルタと、前記光サーキュレータの出力端子に連結され通過、または遮断される波長帯域の反復周期は前記第1コームフィルタの周期と同一であり、その絶対値が周期の1/2だけ離れていて、その遮断/通過波長帯域が前記第 1 コームフィルタの通過/遮断帯域と一致する第2コームフィルタと、
からなることを特徴とする光増幅モジュール。 - 前記単方向光増幅器は、希土類添加光ファイバ増幅器、半導体光増幅器、ラマン光増幅器中のいずれか一つであることを特徴とする請求項12に記載の光増幅モジュール。
- 双方向に進行する下り/上り光信号を増幅するための第1、第2入/出力ポートを備えた双方向光増幅モジュールにおいて、
前記第1入/出力ポートに共通端子が連結され双方向に進行する光信号の分離/結合を遂行する光サーキュレータと、
前記光サーキュレータの出力端子に入力端子が連結された第1単方向光増幅器と、
前記光サーキュレータの入力端子に出力端子が連結された第4単方向光増幅器と、
前記第1単方向光増幅器の出力端子と前記第4単方向光増幅器の入力端子にそれぞれ入力端子と出力端子が連結された第1波長選択結合器と、
前記第2入/出力ポートに共通端子が連結され双方向に進行する光信号の分離/結合を遂行する第2波長選択結合器と、
前記第2波長選択結合器の出力端子に入力端子が連結された第2単方向光増幅器と、
前記第2波長選択結合器の入力端子に出力端子が連結された第3単方向光増幅器と、
前記第2単方向光増幅器の出力端子と前記第3単方向光増幅器の入力端子にそれぞれ入力端子と出力端子が連結された第3波長選択結合器と、
前記第1、第3波長選択結合器の共通端子間に連結され、分散補償のための手段、光増幅器利得平坦化のための手段、光増幅器の雑音累積除去及び光信号のパワー調節のための手段中の少なくとも一つを有する中間段素子と、からなり、
前記上り光信号の波長と前記下り光信号の波長とは、互いに隣接して交代に配置され、
前記波長選択結合器は、入力端子、出力端子、共通端子を有した一つの光サーキュレータと、前記光サーキュレータの入力端子に連結され通過、または遮断される波長帯域が予め設定された周期に反復される第1コームフィルタと、前記光サーキュレータの出力端子に連結され通過、または遮断される波長帯域の反復周期は前記第1コームフィルタの周期と同一であり、その絶対値が周期の1/2だけ離れていて、その遮断/通過波長帯域が前記第 1 コームフィルタの通過/遮断帯域と一致する第2コームフィルタと、からなることを特徴とする光増幅モジュール。 - 前記単方向光増幅器は、希土類添加光ファイバ増幅器、半導体光増幅器、ラマン光増幅器中のいずれか一つであることを特徴とする請求項14に記載の光増幅モジュール。
- 双方向に進行する下り/上り光信号を増幅するための第1、第2入/出力ポートを備えた双方向光増幅モジュールにおいて、
前記第1入/出力ポートに共通端子が連結され双方向に進行する光信号の分離/結合を遂行する第1波長選択結合器と、
前記第1波長選択結合器の出力端子に入力端子が連結された第1単方向光増幅器と、
前記第1波長選択結合器の入力端子に出力端子が連結された第4単方向光増幅器と、
前記第1単方向光増幅器の出力端子と前記第4単方向光増幅器の入力端子にそれぞれ入力端子と出力端子が連結された光サーキュレータと、
前記第2入/出力ポートに共通端子が連結され双方向に進行する光信号の分離/結合を遂行する第2波長選択結合器と、
前記第2波長選択結合器の出力端子に入力端子が連結された第2単方向光増幅器と、
前記第2波長選択結合器の入力端子に出力端子が連結された第3単方向光増幅器と、
前記第2単方向光増幅器の出力端子と前記第3単方向光増幅器の入力端子にそれぞれ入力端子と出力端子が連結された第3波長選択結合器と、
前記光サーキュレータの共通端子と前記第3波長選択結合器の共通端子間に連結され、分散補償のための手段、光増幅器利得平坦化のための手段、光増幅器の雑音累積除去及び光信号のパワー調節のための手段中の少なくとも一つを有する中間段素子と、からなり、
前記上り光信号の波長と前記下り光信号の波長とは、互いに隣接して交代に配置され、
前記波長選択結合器は、入力端子、出力端子、共通端子を有した一つの光サーキュレータと、前記光サーキュレータの入力端子に連結され通過、または遮断される波長帯域が予め設定された周期に反復される第1コームフィルタと、前記光サーキュレータの出力端子に連結され通過、または遮断される波長帯域の反復周期は前記第1コームフィルタの周期と同一であり、その絶対値が周期の1/2だけ離れていて、その遮断/通過波長帯域が前記第 1 コームフィルタの通過/遮断帯域と一致する第2コームフィルタと、からなることを特徴とする光増幅モジュール。 - 前記単方向光増幅器は、希土類添加光ファイバ増幅器、半導体光増幅器、ラマン光増幅器中のいずれか一つであることを特徴とする請求項16に記載の光増幅モジュール。
- 双方向に進行する下り/上り光信号を増幅するための第1、第2入/出力ポートを備えた双方向光増幅モジュールにおいて、
前記第1入/出力ポートに共通端子が連結され双方向に進行する光信号の分離/結合を遂行する第1波長選択結合器と、
前記第1波長選択結合器の出力端子に入力端子が連結された第1単方向光増幅器と、
前記第1波長選択結合器の入力端子に出力端子が連結された第4単方向光増幅器と、
前記第2入/出力ポートに共通端子が連結され双方向に進行する光信号の分離/結合を遂行する第2波長選択結合器と、
前記第2波長選択結合器の出力端子に入力端子が連結された第2単方向光増幅器と、
前記第2波長選択結合器の入力端子に出力端子が連結された第3単方向光増幅器と、
前記第1、第2単方向光増幅器それぞれの出力端子に第1、第2入力端子がそれぞれ連結された第3波長選択結合器と、
前記第3、第4単方向光増幅器それぞれの出力端子に第1、第2入力端子がそれぞれ連結された第4波長選択結合器と、
前記第3、第4波長選択結合器の共通端子間に連結され、分散補償のための手段、光増幅器利得平坦化のための手段、光増幅器の雑音累積除去及び光信号のパワー調節のための手段中の少なくとも一つを有する中間段素子と、からなり、
前記上り光信号の波長と前記下り光信号の波長とは、互いに隣接して交代に配置され、
前記第1及び第2波長選択結合器は、それぞれ入力端子、出力端子、共通端子を有した一つの光サーキュレータと、前記光サーキュレータの入力端子に連結され通過または遮断される波長帯域が予め設定された周期に繰り返される第1コームフィルタと、前記光サーキュレータの出力端子に連結され通過または遮断される波長帯域の反復周期は前記第1コームフィルタと同一であり、その絶対値が周期の1/2だけ離れていて、その遮断/通過波長帯域が前記第 1 コームフィルタの通過/遮断帯域と一致する第2コームフィルタと、
からなることを特徴とする双方向光増幅モジュール。 - 前記単方向光増幅器は、希土類添加光ファイバ増幅器、半導体光増幅器、ラマン光増幅器中のいずれか一つであることを特徴とする請求項18に記載の光増幅モジュール。
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