KR0168911B1 - 스펙트럼 반전법을 이용한 장거리 광전송 링크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입력되는 신호를 광신호로 변환하는 광송신 수단(11); 광신호를 전송하는 광선로(13); 상기 광송신 수단의 출력 신호의 처핑 방향을 반전시켜 상기 광선로에 공급하는 스펙트럼 반전 수단(12); 및 상기 광선로를 통한 광 신호를 수신하는 광수신 수단(14)을 구비하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 반전법을 이용한 장거리 광전송 링크에 관한 것으로, 광통신의 전송거리를 증대시킬 수 있어 장거리 광전송에 유리하도록 한 것이다.

Description

스펙트럼 반전법을 이용한 장거리 광전송 링크

제1도는 종래 기술에 따른 직접 변조 방식의 광 링크의 구성도.

제2a도 및 제2b도는 스펙트럼 반전법을 설명하기 위한 그래프.

제3도는 본 발명의 일실시예에 따른 스펙트럼 반전법을 이용한 장거리 광전송 링크의 구성도.

제4도는 제3도의 스펙트럼 반전기의 상세 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 광송신기 12 : 스펙트럼 반전기

13 : 광섬유 14 : 광수신기

본 발명은 스펙트럼 반전법(Spectral inversion)을 이용한 장거리 광전송 링크에 관한 것으로, 특히 스펙트럼 반전법을 이용하여 직접 변조된 초고속 광신호의 전송거리를 확장하기 위한 스펙트럼 반전법을 이용한 장거리 광전송 링크에 관한 것이다.

일반적으로, 광통신용 광송신기로는 소형이며 신뢰도가 높고, 전력소모가 적은 반도체 레이저 직접 변조 방식이 주로 사용된다.

그러나, 전송하고자 하는 신호의 속도가 증가하면서 반도체 레이저의 직접 변조시에 유기되는 처핑과 광섬유의 색분산이 전송거리를 제한하는 커다란 장애요인이 되고 있다. 예를 들면, 기존의 비분산 천이 광섬유를 사용하여 처핑이 없는 이상적인 10Gb/s 광신호를 전송하는 경우 전송거리를 50km 정도로 제한된다. 그러나, 변조시 신호에 많은 처핑이 유기되는 직접 변조 광송신기를 사용하는 경우는 전송거리가 10km 이하이다. 이러한 이유로 10Gb/s 이상의 장거리 광통신에서는 직접 변조 방식의 광송신기를 사용할 수 없는 실정이다.

제1도는 종래 기술에 따른 직접 변조 방식의 광 링크의 구성도로서, 도면에서 1은 광송신기, 2는 광섬유, 3은 광수신기를 각각 나타낸다.

직접변조된 광신호가 광섬유를 진행할 때의 현상을 보자. 반도체 레이저를 직접 변조하면 처핑이 비분산 천이 광섬유를 진행하면서 펄스가 퍼지는 방향으로 유기된다. 다시 말하면 도면에 도시된 바와 같이 광링크를 구성하면 직접변조된 광신호는 광섬유(2)를 진행하는 동안 처핑이 없는 신호보다 펄스폭이 훨씬 빨리 늘어나서 전송거리가 처핑이 없는 신호보다 짧아 지는 것이다. 이러한 현상을 모든 반도체 레이저에서 일어나는 일반적인 현상으로 반도체 레이저를 이용하여 초고속 광통신용 광송신기를 구현하는데 커다란 장애가 된다.

따라서, 본 발명은 상기 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 반도체 레이저 직접 변조시 발생하는 처핑과 광비선형 효과를 이요한 스펙트럼 반전효과를 이용함으로써, 광통신의 전송거리를 증대시킬 수 있는 스펙트럼 반전법을 이용한 장거리 광전송 링크를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 입력되는 신호를 광신호로 변환하는 광송신 수단(11); 광 신호를 전송하는 광선로(13); 상기 광송신 수단의 출력 신호의 처핑 방향을 반전시켜 상기 광선로에 공급하는 스펙트럼 반전 수단(12); 및 상기 광선로를 통한 광 신호를 수신하는 광수신수단(14)을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 반도체 레이저 직접변조 방식의 광송신기를 초고속 신호의 장거리 전송에 이용하고자 고안된 것으로 반도체 레이저 직접 변조시에 생기는 처핑과 광 비선형 효과를 이용한 스펙트럼 반전효과를 이용하고 있다. 여기서 제안하는 방법을 이용하면 10Gb/s 광통신의 경우 전송거리가 10km 이하이던 것을 100km 정도까지 증가시킬 수 있다. 본 발명의 동작원리를 설명하기 위해서 먼저 스펙트럼 반전법을 알아보자.

제2a도 및 제2b도는 스펙트럼 반전법을 설명하기 위한 그래프이다.

스펙트럼 반전법이란 제2a도 및 제2b도에 도시된 바와 같이 중심 주파수를 중심으로 높은 주파수 쪽에 위치한 신호 성분과 낮은 주파수 쪽에 위치한 신호 성분을 서로 바꾸는 방법이다. 즉, 중심 주파수보다 높은 주파수쪽에 위치한 신호성분은 스펙트럼 반전후에 중심 주파수보다 낮은 주파수로 변환되고 낮은 주파수쪽에 위치한 신호성분은 중심 주파수보다 높은 주파쪽으로 변환된다. 이러한 기능을 수행하도록 하기 위해서 광비선형 매질에서의 4광파 혼합현상을 이용하며, 비선형 매질로는 주로 분산천이 광섬유나 반도체 레이저 광증폭기가 이용된다.

직접 변조된 광신호의 처핑 방향을 역으로 하면 처핑의 방향이 광섬유를 진행하는 동안 펄스가 좁아지는 방향이되므로 광섬유를 진행하면서 광펄스의 폭이 감소된다. 그러므로 직접 변조된 신호를 바로 전송하는 경우(10Gb/s 광신호의 경우 10km 이하)보다 장거리 전송(10Gb/s 광신호의 경우 50km - 100km)이 가능할 것이다.

제3도는 본 발명의 일실시예에 따른 스펙트럼 반전법을 이용한 장거리 광전용 링크의 구성도로서, 이를 참조로 본 발명의 일실시예를 살펴보기로 한다.

본 실시예는 도면에 도시된 바와 같이 변조 신호를 입력받아 광신호로 변환하는 광송신기(11)와, 광송신기(11)의 출력 신호의 처핑 방향을 반전시켜 광선로, 즉 광섬유(13)로 공급하는 스펙트럼 반전기(12)와, 광섬유(13)를 통한 광 신호에서 데이타 및 클럭을 유출하는 광수신기(14)를 구비한다.

즉, 본 실시예에서는 제3도에 도시된 바와 같이 스펙트럼 반전기(12)를 이용하여 직접 변조된 신호의 처핑 방향을 반전시킴으로써, 직접 변조된 광신호를 장거리 전송할 수 있도록 한다.

여기서, 스펙트럼 반전기(12)를 광송신기(11) 다음 단에 사용하므로 스펙트럼 반전기(12)에 입력되는 신호광의 편광을 고정시킬 수 있어서 스펙트럼 반전기의 반전효율이 신호광의 편광 상태에 따라 바뀌는 특성이 시스템의 성능에 영향을 미치지 않도록 할 수 있다.

제4도는 상기 제3도의 스펙트럼 반전기(12)의 상세 내부 구성도로서, 도면에서 21, 24, 28은 광증폭기, 22, 25, 29는 광필터, 23은 반도체 레이저, 26은 커플러, 27은 분산 천이 광섬유를 각각 나타낸다.

도면에 도시된 바와 같이 스펙트럼 반전기는 입력 신호광(In)을 증폭하는 광증폭기(21), 입력 신호광에서의 잡음 성분을 필터링하기 위한 광학필터(22), 펌프 광원인 반도체 레이저(DFB-LD)(23), 그리고 이를 증폭하기 위한 광증폭기(24), 광증폭기의 잡음을 제거하기 위한 광학필터(25), 입력광과 신호광을 결합하기 위한 3dB 커플러(26), 그리고 광비선형 매질인 분산 천이 광섬유(27), 스펙트럼 반전된 광을 증폭하기 위한 광증폭기(28), 스펙트럼 반전된 신호만을 뽑아내기 위한 광학필터(29)를 구비한다. 이와같은 구조에서 펌프광 신호광이 광비선형 매질인 분산천이 광섬유에서 비선형 작용에 의해서 스펙트럼 반전된 신호가 생성된다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 광통신의 전송거리를 증대시킬 수 있어 장거리 광전송에 유리한 특유의 효과가 있다.

Claims (2)

1. 입력되는 신호를 광신호로 변환하는 광송신 수단(11); 광 신호를 전송하는 광선로(13); 상기 광송신 수단의 출력 신호의 처핑 방향을 반전시켜 상기 광선로에 공급하는 스펙트럼 반전 수단(12); 및 상기 광선로를 통한 광 신호를 수신하는 광수신 수단(14)을 구비하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 반전법을 이용한 장거리 광전송 링크.
2. 제1항에 있어서, 상기 스펙트럼 반전 수단(12)은 입력 신호광을 증폭하는 제1광증폭기(21); 상기 제1광증폭기의 출력에서 잡음 성분을 필터링하는 제1광학필터(22); 펌프 광원인 반도체 레이저(23); 상기 반도체 레이저의 출력 광을 증폭하는 제2광증폭기(24); 상기 제2광증폭기의 출력에서 잡음을 제거하는 제2광학필터(25); 상기 제1광학필터와 제2광학필터의 출력 광을 결합하는 커플러(26); 상기 커플러의 출력을 입력받는 분산 천이 광섬유(27); 상기 분산 천이 광섬유를 통한 스펙트럼 반전된 광을 증폭하는 제3광증폭기(28); 상기 제3광증폭기의 출력에서 스펙트럼 반전된 신호를 뽑아내는 제3광학필터(29)를 구비하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 반전법을 이용한 장거리 광전송 링크.