KR0183909B1 - Optical fiber amplifier having flat gain quality - Google Patents
Optical fiber amplifier having flat gain quality Download PDFInfo
- Publication number
- KR0183909B1 KR0183909B1 KR1019960030886A KR19960030886A KR0183909B1 KR 0183909 B1 KR0183909 B1 KR 0183909B1 KR 1019960030886 A KR1019960030886 A KR 1019960030886A KR 19960030886 A KR19960030886 A KR 19960030886A KR 0183909 B1 KR0183909 B1 KR 0183909B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- wavelength
- signal
- erbium
- optical fiber
- incident light
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06754—Fibre amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/16—Solid materials
- H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
- H01S3/1603—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
- H01S3/1608—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth erbium
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
본 발명은 입사광 신호의 세기 및 펌프 파워의 변화에 대해 평탄한 이득특성을 갖는 어븀도핑 광섬유 증폭기에 관한 것으로서, 입사광 신호의 역방향 진행을 차단하는 제1아이솔레이터; 제1아이솔레이터의 신호를 입력으로하여 평탄한 이득을 얻고자 하는 파장영역의 단파장쪽은 신호감쇠를 작게 하고 장파장쪽은 신호감쇠를 크게 하는 필터; 입사광 신호를 증폭하기 위해 입사광 신호와 다른 파장의 펌핑용 광을 인가하는 펌프 레이저 다이오드; 필터를 통과한 입사광과 상기 펌핑용 광의 파장을 파장분할하는 파장분할 멀티플렉서; 파장분할 멀티플렉서로부터 인가되는 입사광 신호를 펌프레이저 다이오드의 펌핑용 광으로 증폭하며, 평탄한 이득특성을 얻고자 하는 파장영역에서 양의 이득 기울기를 갖는 어븀도핑 광섬유; 및 어븀도핑 광섬유를 통과한 신호의 역방향 진행을 차단하는 제2아이솔레이터를 포함함을 특징으로 한다.The present invention relates to an erbium-doped optical fiber amplifier having a flat gain characteristic against a change in the intensity of an incident light signal and a pump power, comprising: a first isolator for blocking the reverse travel of the incident light signal; A filter for reducing the signal attenuation on the short wavelength side and increasing the signal attenuation on the long wavelength side of the wavelength range to obtain a flat gain by inputting the signal of the first isolator; A pump laser diode that applies pumping light having a wavelength different from that of the incident light signal to amplify the incident light signal; A wavelength division multiplexer for wavelength division of the incident light passing through the filter and the wavelength of the pumping light; An erbium-doped optical fiber which amplifies the incident light signal applied from the wavelength division multiplexer into the pumping light of the pump laser diode and has a positive gain slope in the wavelength region to obtain a flat gain characteristic; And a second isolator for blocking the reverse propagation of the signal passing through the erbium-doped optical fiber.
본 발명에 의하면, 10nm의 파장영역에 걸쳐 평탄화된 이득을 가짐으로써, 광통신시스템의 광선로에 전송할 수 있는 전송량을 확장할 수 있다.According to the present invention, by having a flattened gain over a wavelength range of 10 nm, the amount of transmission that can be transmitted to the optical path of the optical communication system can be extended.
Description
본 발명은 광증폭기에 관한 것으로서, 특히 입사광 신호의 세기 및 펌프 파워의 변화에 대해 평탄한 이득 특성을 갖는 어븀 도핑 광섬유 증폭기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to optical amplifiers, and more particularly to an erbium doped fiber amplifier having flat gain characteristics against variations in the intensity and pump power of an incident light signal.
일반적으로 광통신이란 광을 이용한 정보전송으로, 전송선로로 광섬유를 사용하며, 광을 펄스화하고 전송로 중간에 재생중계기를 설치하여 광펄스를 판별하고 중계기마다 깨끗한 파형으로 고쳐서 증폭하여 원거리까지 전송이 가능한 통신이다. 이러한 광통신의 발전은 정보산업의 발달과 함께 많은 량의 정보를 초고속으로 송수신 및 분배할 수 있는 기술의 개발로 인해 가속화되고 있는 추세이다. 전기, 전파 통신에 비해 광통신의 장점으로는 전자파 등의 간섭이 없다는 점 등 여러 가지가 있으나, 무엇 보다도 큰 장점은 많은 량의 정보를 한꺼번에 전송할 수 있으며 통신손실이 매우 낮다는 점에 있다.In general, optical communication is the transmission of information using light, which uses optical fiber as a transmission line, pulses the light, installs a repeater in the middle of the transmission line, discriminates the optical pulse, and amplifies by correcting a clean waveform for each repeater. Is possible communication. The development of optical communication is accelerating due to the development of technology that can transmit and distribute a large amount of information at high speed with the development of the information industry. The advantages of optical communication over electric and radio communication are various, such as no interference from electromagnetic waves, but the biggest advantage is that a large amount of information can be transmitted at once and communication loss is very low.
그러나 장거리 광통신을 위한 중계기에 있어서, 종래의 광통신 중계방식은 약해진 광신호를 전기신호로 변환하여 증폭시킨 후 다시 이를 광신호로 변환하여 통신하는 방식이었다. 이러한 중계방식에서는 중계용 증폭기 시스템이 지나치게 비대화되고 잡음이 증가하는 등의 많은 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 보완하고 효율적으로 광증폭을 수행하기 위한 중계기로서는 광신호 자체를 증폭시키는 광증폭기가 요구된다.However, in the repeater for long-distance optical communication, the conventional optical communication relay method is a method of converting the weakened optical signal into an electrical signal to amplify and then converting it into an optical signal to communicate. In such a relay method, there are many problems such as excessively enlarged and increased noise of the relay amplifier system. As a repeater for compensating for this problem and efficiently performing optical amplification, an optical amplifier for amplifying the optical signal itself is required.
상기와 같은 광증폭 중계기로서 어븀도핑 광섬유 증폭기(Erbium Doped Fiber Amplifier:이하 EDFA라 함)는 차세대 광통신용 광 중계기로서 많은 각광을 받고 있다. 상기 EDFA는 대량의 데이터가 한가닥의 광섬유를 통해 장거리에 걸쳐 전송될 때, 장거리 전송에 따르는 광신호의 감쇠를 막기 위하여 주기적으로 광신호를 증폭해 주는데 사용된다.As such optical amplification repeaters, Erbium Doped Fiber Amplifiers (hereinafter referred to as EDFAs) are receiving a lot of attention as next-generation optical communication optical repeaters. The EDFA is used to amplify the optical signal periodically to prevent attenuation of the optical signal due to the long distance transmission when a large amount of data is transmitted over a long fiber.
EDFA의 일반적인 구조는 펌프(Pump) 레이저 다이오드(Laser Diode)의 파장과 위치에 의해 구분될 수 있으며, 펌프광의 진행 방향에 따라 순방향 펌핑, 역방향 펌핑 및 양방향 펌핑이 있다. 현재 일반적으로 사용되는 펌프 파장은 980nm와 1480nm이다. 또한 사용 용도에 따라, 상기 EDFA는 전단 증폭기(pre-amplifier), 중계단 증폭기(in-line amplifier), 후단 증폭기(post-amplifier) 및 CATV 파워 부스터(CATV Power Booster)용이 있다.The general structure of EDFA can be classified by the wavelength and position of a pump laser diode, and there are forward pumping, reverse pumping and bidirectional pumping according to the propagation direction of the pump light. Currently used pump wavelengths are 980nm and 1480nm. In addition, depending on the application, the EDFA may be used for a pre-amplifier, an in-line amplifier, a post-amplifier and a CATV power booster.
그리고 상기 EDFA는 희토류 원소인 어븀(Er3+)을 첨가할시 광섬유의 최저손실을 보여주는 1.5㎛ 영역에서의 넓은 증폭대역과 아울러 통신 광섬유와의 접속(splicing)이 용이하고 높은 이득(gain)특성, 낮은 잡음 및 낮은 편파(polarization)의존성 등의 장점이 있다.In addition, the EDFA has a wide amplification band in the region of 1.5 占 퐉 showing the lowest loss of the optical fiber when erbium (Er3 +), which is a rare earth element, is easily spliced with the communication optical fiber, and has high gain characteristics and low There are advantages such as noise and low polarization dependence.
또한, EDFA는 서로 다른 여러가지 파장의 광에 실린 정보를 묶어 단일 선로로 통신하는 파장분할 다중통신(WDM; Wavelength Division Multiplexing)시스템에 이용된다. 그러나 EDFA가 파장분할 멀티플렉싱(WDM)에 이용되기 위해서는 EDFA의 스펙트럼(spectrum) 이득이 높아야하며, 또한 넓은 파장대에 걸친 평탄한 이득특성이 요구된다.EDFA is also used in a Wavelength Division Multiplexing (WDM) system that bundles information on different wavelengths of light and communicates on a single line. However, in order for EDFA to be used for wavelength division multiplexing (WDM), the spectral gain of EDFA must be high, and flat gain characteristics are required over a wide wavelength range.
최근들어 상기 EDFA의 이득을 평탄화하기 위한 노력이 활발히 이루어지고 있다. 일반적으로 이득을 평탄화하는 방법으로는 어븀도핑 광섬유(Erbium Doped Fiber:이하 EDF라 함)사이에 아이솔레이터 (isolator)나 필터(filter)를 사용하거나 광섬유 격자 필터(fiber grating filter)를 사용하는 방법이 있으나, 아직 상용화되지는 않고 있다. 현재까지는 주로 EDFA의 이득과 잡음지수(Noise Figure) 개선을 위해 많은 연구가 이루어지고 있고, EDFA의 이득평탄화도 입력신호 파워(power)나 펌프 파워를 일정하게 하고 특정한 파장영역에서만 이루어졌다.Recently, efforts have been actively made to planarize the gain of the EDFA. In general, there is a method of flattening the gain using an isolator or a filter or an optical fiber grating filter between Erbium Doped Fibers (EDFs). It has not been commercialized yet. Until now, a lot of research has been conducted mainly to improve the gain and noise figure of EDFA, and the gain flattening of EDFA is performed only in a certain wavelength region while keeping input signal power or pump power constant.
도 1은 일반적인 EDFA의 구성에 대한 블록도를 도시한 것으로서, 신호의 역류를 방지하여 신호외의 광파의 발진 등을 방지하는 2개의 광 아이솔레이터(100,130), 펌프광과 신호광을 단일 광섬유로 합해주는 수동광소자인 파장분할멀티플렉서(wavelength division multiplexer:WDM, 120), 광섬유 코어일부에 어븀을 도핑하여 유도복사 원리로 증폭을 일으키는 증폭매체인 어븀도핑 광섬유(erbium doped fiber:EDF,120) 및 어븀을 여기시키는데 필요한 에너지를 제공하는 능동광소자인 펌핑용 레이저 다이오드(140)로 구성되어 있다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a general EDFA configuration, and includes two optical isolators 100 and 130 for preventing reverse flow of signals to prevent oscillation of light waves other than signals, and passive light for combining pump light and signal light into a single optical fiber. A wavelength division multiplexer (WDM) 120, which is a device, excites erbium on a part of an optical fiber core to excite erbium doped fiber (EDF, 120) and erbium, which are amplification mediums that amplify by inductive radiation principle. It is composed of a pumping laser diode 140, which is an active optical device that provides the required energy.
이와 같은 구성의 EDFA에서, EDF에는 펌핑용 레이저 다이오드(140)가 접속되고, 이 펌핑 레이저 다이오드의 펌핑광이 광섬유의 코어에 도핑된 희토류 원소인 Er3+를 여기시켜 자발 방출(spontaneous emission)이 일어나도록 한다. 상기 펌핑용 레이저 다이오드(5)의 중심파장은 980nm이고, 펌핑광 출력은 입력측의 아이솔레이터(100)를 통한 미약한 광신호와 함께 파장분할 멀티플렉서(110)를 거쳐 어븀도핑 광섬유(120)에 입사된다. 상기 파장분할 멀티플렉서(110)는 1530nm∼1560nm 파장의 광신호와 980nm 파장의 펌핑용 광을 결합시켜 EDF(120)에 입사시키는 역할을 한다. EDF(120)에서는 1530nm∼1560nm 파장의 광신호들이 980nm 파장의 펌핑용 광에 의해 증폭된다. 그리고 아이솔레이터(100,130)는 상기 EDF의 ASE(amplified spontaneous emission)가 역방향으로 진행하여 다른 광소자들에 의해 반사된 후 EDF에 입사되어 신호광의 증폭효율을 저하시키는 것을 막아준다.In the EDFA having such a configuration, the pumping laser diode 140 is connected to the EDF, and the pumping light of the pumping laser diode excites Er3 +, a rare earth element doped in the core of the optical fiber, so that spontaneous emission occurs. do. The center wavelength of the pumping laser diode 5 is 980 nm, and the pumping light output is incident on the erbium-doped optical fiber 120 through the wavelength division multiplexer 110 together with the weak optical signal through the isolator 100 on the input side. . The wavelength division multiplexer 110 combines an optical signal having a wavelength of 1530 nm to 1560 nm and a pumping light having a wavelength of 980 nm to enter the EDF 120. In the EDF 120, optical signals having a wavelength of 1530 nm to 1560 nm are amplified by pumping light having a wavelength of 980 nm. In addition, the isolators 100 and 130 prevent the amplified spontaneous emission (ASE) of the EDF from being reversed, reflected by other photons, and then incident on the EDF to lower the amplification efficiency of the signal light.
현재 널리 사용되고 있는 EDFA는 특정파장에 대해서만 높은 이득을 갖고 파장에 따라 이득편차가 심하다. 특히 EDFA의 동작 이득 범위에 따라 이득 스펙트럼이 크게 좌우된다. 도 2는 상기 펌프 레이저 다이오드의 중심파장이 980nm, 펌프 레이저 다이오드의 전류가 160mA (펌프파워는 67mW)이며, 저 알루미늄함유 알루미노-저매노실리케이트(low Al-content alumino-germanosilcate erbium)EDF로 어븀농도가 260ppm이고 길이가 17m인 EDF에 대해, 1542.3nm, 1546.8nm, 1552.4nm인 세개의 입력신호파장에서의 신호입력 파워 변화에 따른 이득 및 잡음지수의 측정결과를 도시한 선도이며, 도 3는 상기 도 2와 같은 조건에서 펌프 레이저 다이오드 전류의 변화에 따른 이득 및 잡음지수의 측정결과를 도시한 선도이다.EDFA, which is widely used at present, has a high gain only for a specific wavelength and has a large gain deviation depending on the wavelength. In particular, the gain spectrum greatly depends on the operating gain range of EDFA. FIG. 2 shows that the center wavelength of the pump laser diode is 980 nm, the current of the pump laser diode is 160 mA (the pump power is 67 mW), and the aluminium is made of low aluminum-containing alumino-germanosilcate erbium EDF. Fig. 3 is a diagram showing measurement results of gain and noise figure according to signal input power variation at three input signal wavelengths of 1542.3 nm, 1546.8 nm, and 1552.4 nm for an EDF having a concentration of 260 ppm and a length of 17 m. 2 is a diagram illustrating a measurement result of a gain and a noise figure according to a change in the pump laser diode current under the same conditions as in FIG. 2.
상기 도 2에서 사용된 세 파장, 즉 1542.3nm, 1546.8nm 및 1552.4nm에 대해서 소신호 증폭이득은 약 3dB 정도의 차이를 보이며 입력신호광의 세기가 변하면 이들 파장에 따른 이득의 차이도 커진다.For the three wavelengths used in FIG. 2, that is, 1542.3 nm, 1546.8 nm, and 1552.4 nm, the small signal amplification gain is about 3 dB. When the intensity of the input signal light is changed, the gain difference according to these wavelengths is also large.
도 3도 마찬가지로 펌프 레이저 다이오드의 전류가 160mA(67mW)에서 세 파장에서의 이득차이가 3dB이나 펌프광의 세기를 달리하면 이득의 차이도 달라진다.Similarly in Fig. 3, when the current of the pump laser diode is 160 mA (67 mW), the gain difference at the three wavelengths is 3 dB, but the gain difference is also changed when the pump light intensity is changed.
따라서 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 종래기술에 의한 EDFA를 실제 시스템에 장착하여 사용할 때, 한 개의 광선로에 여러 파장의 신호를 동시에 보낼 수 없을 뿐만아니라 장시간 사용후 펌프광의 세기가 감소될 경우 파장에 따른 이득 감소폭이 달라져 효율적인 광전송을 할 수 없다. 즉 상기 도 2 및 도 3에 도시된 종래기술에 의한 EDFA는 이득변화가 0.5dB이내에서 전송가능한 신호광의 파장범위는 대략 3nm 에 불과하다.Therefore, when the EDFA according to the prior art as shown in Figs. 2 and 3 is used in a real system, it is not possible to simultaneously send signals of multiple wavelengths to a single optical line and the intensity of the pump light decreases after a long time of use. The gain reduction range is changed according to the wavelength, so efficient optical transmission is not possible. That is, in the EDFA according to the related art shown in FIGS. 2 and 3, the wavelength range of the signal light transmittable within a gain change of 0.5 dB is only about 3 nm.
본 발명은 상술한 일반적인 EDFA의 전송가능한 신호광의 극히 제한된 파장범위 문제를 해결하기 위해 창출된 것으로서, EDFA의 파장에 따른 이득을 대략 10nm 파장영역에 걸쳐 평탄한 이득을 갖는 EDFA를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problem of the extremely limited wavelength range of the transmittable signal light of the general EDFA described above, and an object thereof is to provide an EDFA having a flat gain over a wavelength range of approximately 10 nm. .
도 1은 일반적인 EDFA의 구성에 대한 블록도를 도시한 것이다.Figure 1 shows a block diagram of the configuration of a typical EDFA.
도 2는 종래의 EDFA를 사용하여 펌프 레이저 다이오드의 중심파장이 980nm, 펌프 레이저 다이오드의 전류가 160mA(펌프파워는 67mW)이며, 저 알루미늄함유 알루미노-저매노실리케이트 EDF로 어븀농도가 260ppm이고 길이가 17m인 EDF에 대해, 1542.3nm, 1546.8nm, 1552.4nm인 세개의 입력신호파장에서의 신호입력 파워 변화에 따른 이득 및 잡음지수의 측정결과를 도시한 선도이다.2 shows a center wavelength of a pump laser diode of 980 nm and a current of the pump laser diode of 160 mA (67 mW of pump power) using a conventional EDFA, and an alumino-low-machosilicate EDF containing low aluminum having an erbium concentration of 260 ppm and a length. Is a diagram showing the measurement results of the gain and noise figure according to the change of signal input power at three input signal wavelengths of 1542.3 nm, 1546.8 nm, and 1552.4 nm for an EDF of 17 m.
도 3은 도 2와 같은 조건에서 펌프 레이저 다이오드 전류의 변화에 따른 이득 및 잡음지수의 측정결과를 도시한 선도이다.3 is a diagram illustrating a measurement result of a gain and a noise figure according to a change in the pump laser diode current under the same conditions as in FIG. 2.
도 4는 본 발명에 따른 입사광 신호의 세기 및 펌프 파워의 변화에 대해 평탄한 이득 특성을 갖는 EDFA의 구성에 대한 일실시예를 블록도를 도시한 것이다.Figure 4 shows a block diagram of an embodiment of the configuration of the EDFA having a flat gain characteristics against the change in the intensity and the pump power of the incident light signal according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 EDFA를 사용하여 펌프 레이저 다이오드의 중심파장이 980nm, 펌프 레이저 다이오드의 전류가 160mA(펌프파워는 67mW)이며, 저 알루미늄함유 알루미노-저매노실리케이트 EDF로 어븀 농도가 260ppm이고 길이가 17m인 EDF에 대해, 1542.3nm, 1546.8nm, 1552.4nm인 세개의 입력신호파장에서의 신호입력 파워 변화에 따른 이득 및 잡음지수의 측정결과를 도시한 선도이다.5 shows that the center wavelength of the pump laser diode is 980 nm, the current of the pump laser diode is 160 mA (pump power is 67 mW) using EDFA according to the present invention, and the aluminum content of the alumino-low monosilicate silicate EDF is 260 ppm. And a 17m length EDF plot showing the results of gain and noise figure measurements with varying signal input power at three input signal wavelengths of 1542.3nm, 1546.8nm, and 1552.4nm.
도 6은 도 5와 같은 조건에서 펌프 레이저 다이오드 전류의 변화에 따른 이득 및 잡음지수의 측정결과를 도시한 선도이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a measurement result of gain and noise figure according to a change in the pump laser diode current under the same conditions as in FIG. 5.
상기의 목적을 달성하기 위한,입사광 신호의 세기 및 펌프 파워의 변화에 대해 평탄한 이득특성을 갖는 어븀도핑 광섬유 증폭기는 입사광 신호의 역방향 진행을 차단하여 반사파에 의한 이득감소 현상을 없애주는 제1아이솔레이터; 상기 제1아이솔레이터의 신호를 입력으로하여 평탄한 이득을 얻고자 하는 파장영역의 단파장쪽은 신호감쇠를 작게 하고 장파장쪽은 신호감쇠를 크게 하는 필터; 상기 입사광 신호를 증폭하기 위해 상기 입사광 신호와 다른 파장의 펌핑용 광을 인가하는 펌프 레이저 다이오드; 상기 필터를 통과한 입사광과 상기 펌핑용 광의 파장을 파장분할하는 파장분할 멀티플렉서; 상기 파장분할 멀티플렉서로부터 인가되는 상기 입사광 신호를 상기 펌프레이저 다이오드의 펌핑용 광으로 증폭하며, 평탄한 이득특성을 얻고자 하는 파장영역에서 양의 이득 기울기를 갖는 어븀도핑 광섬유; 및 상기 어븀도핑 광섬유를 통과한 신호의 역방향 진행을 차단하여 반사파에 의한 이득감소 현상을 없애주는 제2아이솔레이터를 포함함이 바람직하다.In order to achieve the above object, the erbium-doped optical fiber amplifier having a flat gain characteristics against the change in the intensity of the incident light signal and the pump power, the first isolator to block the reverse progress of the incident light signal to eliminate the gain reduction phenomenon by the reflected wave; A filter for reducing the signal attenuation on the short wavelength side of the wavelength range and increasing the signal attenuation on the long wavelength side of the wavelength range to obtain a flat gain by inputting the signal of the first isolator; A pump laser diode that applies pumping light having a wavelength different from that of the incident light signal to amplify the incident light signal; A wavelength division multiplexer for wavelength division of the wavelength of the incident light passing through the filter and the pumping light; An erbium-doped optical fiber amplifying the incident light signal applied from the wavelength division multiplexer into the pumping light of the pump laser diode and having a positive gain slope in a wavelength region for obtaining a flat gain characteristic; And a second isolator which blocks the reverse propagation of the signal passing through the erbium-doped optical fiber to eliminate the gain reduction phenomenon caused by the reflected wave.
상기 필터는 입력신호의 파장이 1554.5nm에서 피크 감쇠를 가지며, 자유 스펙트럴 범위(FSR)가 32nm이고, 신호광을 파장에 따라 필터링하는 마크-젠더 필터임이 바람직하고, 상기 어븀도핑 광섬유는 평탄한 이득특성을 갖고자 하는 파장영역에서 양의 이득 기울기를 갖는 저 알루미늄 함유 알루미노-저매노실리케이트 어븀도핑 광섬유임이 바람직하다.The filter has a peak attenuation at an input signal wavelength of 1554.5 nm, a free spectral range (FSR) of 32 nm, and is preferably a mark-gender filter for filtering signal light according to the wavelength. The erbium-doped optical fiber has a flat gain characteristic. It is preferable that it is a low aluminum containing alumino-low-silosilicate erbium-doped optical fiber having a positive gain slope in the wavelength range to have.
그리고 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 또다른 구성을 갖는, 입사광 신호의 세기 및 펌프 파워의 변화에 대해 평탄한 이득특성을 갖는 어븀도핑 광섬유 증폭기는 입사광 신호의 역방향 진행을 차단하여 반사파에 의한 이득감소 현상을 없애주는 제1아이솔레이터; 상기 제1아이솔레이터의 신호를 입력으로하여 평탄한 이득을 얻고자 하는 파장영역의 단파장쪽은 신호감쇠를 크게 하고 장파장쪽은 신호감쇠를 작게 하는 필터; 상기 입사광 신호를 증폭하기 위해 상기 입사광 신호와 다른 파장의 펌핑용 광을 인가하는 펌프 레이저 다이오드; 상기 필터를 통과한 입사광과 상기 펌핑용 광의 파장을 파장분할하는 파장분할 멀티플렉서; 상기 파장분할 멀티플렉서로부터 인가되는 상기 입사광 신호를 상기 펌프레이저 다이오드의 펌핑용 광으로 증폭하며, 평탄한 이득특성을 얻고자 하는 파장영역에서 음의 이득기울기를 갖는 어븀도핑 광섬유; 및 상기 어븀도핑 광섬유를 통과한 신호의 역방향 진행을 차단하여 반사파에 의한 이득감소현상을 없애주는 제2아이솔레이터를 포함함이 바람직하다.And an erbium-doped fiber amplifier having a flat gain characteristic against the change in the intensity and the pump power of the incident light signal having another configuration according to the present invention for achieving the above object is a gain by the reflected wave by blocking the reverse progress of the incident light signal A first isolator to eliminate the reduction phenomenon; A filter for increasing the signal attenuation at the short wavelength side of the wavelength range and for reducing the attenuation at the long wavelength side of the wavelength range for obtaining a flat gain by inputting the signal of the first isolator; A pump laser diode that applies pumping light having a wavelength different from that of the incident light signal to amplify the incident light signal; A wavelength division multiplexer for wavelength division of the wavelength of the incident light passing through the filter and the pumping light; An erbium-doped optical fiber which amplifies the incident light signal applied from the wavelength division multiplexer into the pumping light of the pump laser diode and has a negative gain slope in a wavelength region to obtain a flat gain characteristic; And a second isolator which blocks the backward movement of the signal passing through the erbium-doped optical fiber and eliminates the gain reduction caused by the reflected wave.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.본 발명에서는 EDFA의 파장에 따른 이득을 1542nm에서 1552nm까지 10nm 파장영역에서 이득 평탄화하기 위해 Free Spectral Range(FSR)가 32nm인 Mach-Zehnder 필터를 EDF 앞단에 삽입하였다. 도 4는 본 발명에 따른 입사광 신호의 세기 및 펌프 파워의 변화에 대해 평탄한 이득 특성을 갖는 EDFA의 구성에 대한 일실시예를 블록도를 도시한 것으로서, 제1아이솔레이터(400), 마크-젠더 필터(410), 펌프 레이저 다이오드(420), 파장분할 멀티플렉서(430), 어븀도핑 광섬유(440) 및 제2아이솔레이터(450)으로 이루어진다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present invention, a Mach-Zehnder filter having a 32 nm free spectral range (FSR) in order to flatten the gain according to the wavelength of the EDFA in the 10 nm wavelength region from 1542 nm to 1552 nm. Was inserted in front of the EDF. FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the configuration of an EDFA having a flat gain characteristic against a change in the intensity and the pump power of an incident light signal according to the present invention. The first isolator 400 and the mark-gender filter 410, the pump laser diode 420, the wavelength division multiplexer 430, the erbium-doped optical fiber 440, and the second isolator 450.
상기 제1아이솔레이터(400)는 입사광 신호의 불필요한 역방향 진행을 차단하여 반사파에 의한 이득감소 현상을 없애는 역할을 하며, 40dB 내외의 아이솔레이션을 한다. 상기 마크-젠더(Mach-Zehnder) 필터(410)는 EDF(440) 앞단에 삽입되어 신호광을 파장에 따라 필터링하며, 상기 제1아이솔레이터(400)의 신호를 입력으로하여 평탄한 이득을 얻고자 하는 파장영역의 단파장쪽은 신호감쇠를 작게 하고 장파장쪽은 신호감쇠를 크게 한다. 또한 자유 스펙트럴 범위(FSR)가 32nm이고, 흡수율(extinction ratio)은 최대 35dB, 파장 튜닝범위(tuning range)는 최대 1.4FSR까지 조절가능하며, 입력신호의 파장이 1554.5nm에서 피크 감쇠를 갖도록 흡수율을 3dB로 조절하였다.The first isolator 400 serves to eliminate the gain reduction phenomenon caused by the reflected wave by blocking unnecessary backward propagation of the incident light signal and isolating around 40dB. The Mark-Zehnder filter 410 is inserted at the front end of the EDF 440 to filter signal light according to the wavelength, and to obtain a flat gain by inputting the signal of the first isolator 400. The short wavelength side of the region reduces the signal attenuation and the long wavelength side increases the signal attenuation. Also, the free spectral range (FSR) is 32nm, the absorption ratio is adjustable up to 35dB, the wavelength tuning range is up to 1.4FSR, and the absorption rate has peak attenuation at 1554.5nm. Was adjusted to 3 dB.
펌프 레이저 다이오드(420)는 상기 입사광 신호를 증폭하기 위해 상기 입사광 신호와 다른 파장의 펌핑용 광을 인가하며, 펌프광의 파장이 1480nm인 펌프 LD보다 증폭효율이 좋고 잡음지수(noise figure)특성이 우수하며 최대 파워가 77mW인 Seastar사(펌프 레이저 다이오드 제조회사명)의 980nm의 펌프광 파장을 갖는 펌프 LD이다. 파장분할 멀티플렉서(WDM, 430)는 상기 마크-젠더 필터(410)를 통과한 입사광과 상기 펌핑용 광의 파장을 EDF(440)에 보내주기 위해 파장분할하여 결합시켜주며, 퓨즈타입(fused type)으로 삽입손실은 0.3dB 정도이며 아이솔레이션은 18dB 이상이다.The pump laser diode 420 applies pumping light having a wavelength different from that of the incident light signal to amplify the incident light signal. The pump laser diode 420 has better amplification efficiency and better noise figure characteristics than the pump LD having a wavelength of 1480 nm. It is a pump LD with a pump light wavelength of 980 nm of Seastar (the name of a pump laser diode manufacturer) with a maximum power of 77 mW. The wavelength division multiplexer (WDM) 430 divides and combines the incident light passing through the mark-gender filter 410 with the wavelength of the pumping light to the EDF 440. Insertion loss is around 0.3dB and isolation is above 18dB.
어븀도핑 광섬유(EDF, 440)는 상기 파장분할 멀티플렉서(WDM, 430)로부터 인가되는 상기 입사광 신호를 상기 펌프 레이저 다이오드(LD, 420)의 펌핑용 광으로 증폭하는 증폭매질로서, 평탄한 이득특성을 얻고자 하는 파장영역에서 양의 이득 기울기(positive gain slope)를 가지며, 어븀 도핑 농도가 260ppm인 저 알루미늄 함유 알루미노-저매노실리케이트 어븀도핑 광섬유이고, 길이는 17m이다. 제2아이솔레이터(450)는 상기 어븀도핑 광섬유(440)를 통과한 신호의 역방향 진행을 차단하여 반사파에 의한 이득감소현상을 없애주는 역할을 한다.Erbium-doped optical fiber (EDF, 440) is an amplifying medium for amplifying the incident light signal applied from the wavelength division multiplexer (WDM, 430) into the pumping light of the pump laser diode (LD, 420). It is a low aluminum-containing alumino-low-silosilicate erbium-doped optical fiber having a positive gain slope in the wavelength range and having an erbium doping concentration of 260 ppm, and has a length of 17 m. The second isolator 450 serves to eliminate the gain reduction caused by the reflected wave by blocking the reverse direction of the signal passing through the erbium-doped optical fiber 440.
한편 상기 본 발명에 따른 입사광 신호의 세기 및 펌프 파워의 변화에 대해 평탄한 이득 특성을 갖는 EDFA의 구성에 대한 일실시예의 동작을 설명하기로 한다. 상기 일실시예에서 사용된 마크-젠더 필터(410)는 FSR영역을 FSR의 1.4배까지 파장에 따라 튜닝(tuning)할 수 있고, 흡수율도 35dB까지 조절가능하다. 따라서 같은 파워로 들어오는 입력신호를 파장에 따라 감쇠를 다르게하여 EDF(440)에 들어가는 신호광의 세기가 파장에 따라 다르게 한다. 본 발명의 실시예에서 사용된 EDF(440)는 이득 스펙트럼이 1542nm와 1552nm 영역에서 단파장쪽은 이득이 작고, 장파장 쪽은 이득이 크므로 EDF(440)에 들어오는 신호광은 마크-젠더 필터(410)를 이용하여 단파장쪽은 감쇠가 작고 장파장쪽은 감쇠를 크게하여 결과적으로 EDF(440)의 이득 스펙트럼과 반대가 되게 한다. 마크-젠더 필터(410)의 감쇠 스펙트럼과 EDF(440)의 이득 스펙트럼은 서로 보완이 되어 결과적으로 EDFA의 이득을 평탄화(flattening)한다.Meanwhile, an operation of an embodiment of the configuration of the EDFA having a flat gain characteristic with respect to the change in the intensity and the pump power of the incident light signal according to the present invention will be described. The mark-gender filter 410 used in the above embodiment can tune the FSR region according to the wavelength up to 1.4 times the FSR, and the absorption rate is adjustable up to 35dB. Accordingly, the intensity of the signal light entering the EDF 440 varies depending on the wavelength by varying the attenuation of the input signal with the same power according to the wavelength. The EDF 440 used in the embodiment of the present invention has a small gain on the short wavelength side and a large gain on the long wavelength side in the gain spectrum of 1542 nm and 1552 nm, so that the signal light entering the EDF 440 is a mark-gender filter 410. The short wavelength side has a small attenuation and the long wavelength side has a large attenuation, resulting in the opposite of the gain spectrum of the EDF 440. The attenuation spectrum of the mark-gender filter 410 and the gain spectrum of the EDF 440 complement each other, thereby flattening the gain of the EDFA.
사용된 EDF(440)의 최적 길이는 17m였고, 1542nm에서 1552nm까지 파장영역에서 최적의 이득 평탄화하기위해 마크-젠더 필터(410)의 흡수율은 1554.5nm에서 피크 감쇠가 3.0dB가 되도록 조절하여 1542nm에서 1552nm까지 10nm 범위에서 이득을 ±0.5dB 이내로 평탄화하였다.The optimal length of the EDF 440 used was 17 m, and the absorption rate of the mark-gender filter 410 was adjusted to have a peak attenuation of 3.0 dB at 1554.5 nm at 1542 nm for optimal gain flattening in the wavelength range from 1542 nm to 1552 nm. The gain was flattened within ± 0.5 dB in the 10 nm range up to 1552 nm.
EDF의 길이나 종류가 바뀌면 주어진 EDF의 이득 스펙트럼에 따라 마크-젠더 필터(410)의 흡수율 및 튜닝 범위도 조절하여야 한다.If the length or type of EDF is changed, the absorption rate and tuning range of the mark-gender filter 410 should be adjusted according to the gain spectrum of the given EDF.
본 발명에서는 펌프 파워를 변화시켜가며 이득을 20.5dB까지 변화시켰을 때 파장에 따른 이득 차(gain difference)는 도 6에 도시된 바와 같이 ±0.4dB 이내였고, 입력신호세기 변화에도 이득 차는 도 5에 도시된 바와 같이 ±0.4dB 이내였다. 즉 도 5는 본 발명에 따른 EDFA를 사용하여 펌프 레이저 다이오드의 중심파장이 980nm, 펌프 레이저 다이오드의 전류가 160mA(펌프파워는 67mW)이며, 저 알루미늄함유 알루미노-저매노실리케이트 EDF로 어븀 농도가 260ppm이고 길이가 17m인 EDF에 대해, 1542.3nm, 1546.8nm, 1552.4nm인 세개의 입력신호파장에서의 신호입력 파워 변화에 따른 이득 및 잡음지수의 측정결과를 도시한 선도이다. 도 6은 도 5와 같은 조건에서 펌프 레이저 다이오드 전류의 변화에 따른 이득 및 잡음지수의 측정결과를 도시한 선도이다.In the present invention, the gain difference according to the wavelength when the gain is changed to 20.5 dB while changing the pump power is within ± 0.4 dB as shown in FIG. 6, and the gain difference is shown in FIG. It was within ± 0.4 dB as shown. 5 shows that the center wavelength of the pump laser diode is 980 nm and the current of the pump laser diode is 160 mA (pump power is 67 mW) using the EDFA according to the present invention, and the aluminum content of the alumino-low monosilicate silicate EDF is low. For an EDF of 260ppm and 17m in length, it is a graph showing the measurement results of gain and noise figure according to the change of signal input power at three input signal wavelengths of 1542.3nm, 1546.8nm and 1552.4nm. FIG. 6 is a diagram illustrating a measurement result of gain and noise figure according to a change in the pump laser diode current under the same conditions as in FIG. 5.
한편 본 발명의 또 다른 실시예를 설명하기로 한다. 상기 본 발명의 또다른 실시예는 상기 일실시예와 비교해 볼 때 마크-젠더 필터 및 EDF의 특성 차이를 제외하고는 그 구성요소는 동일하다. 즉 마크-젠더 필터(410)는 상기 제1아이솔레이터(400)의 신호를 입력으로하여 상기의 일실시예와 반대로 평탄한 이득을 얻고자 하는 파장영역의 단파장쪽은 신호감쇠를 크게 하고 장파장쪽은 신호감쇠를 작게 한다. 그리고 EDF(440)도 상기의 일실시예와 반대로 평탄한 이득특성을 얻고자 하는 파장영역에서 '음의 이득 기울기(negative gain slope)'를 가지며, 어븀 도핑 농도가 260ppm인 저 알루미늄 함유 알루미노-저매노실리케이트 어븀도핑 광섬유이다. 이렇게 구성하여도 상기 일실시예와 마찬가지로 마크-젠더 필터(410)의 감쇠 스펙트럼과 EDF(440)의 이득 스펙트럼은 서로 보완이 되어 결과적으로 EDFA의 이득을 평탄화(flattening)한다.Meanwhile, another embodiment of the present invention will be described. Another embodiment of the present invention has the same components except for the difference in characteristics of the mark-gender filter and the EDF when compared with the embodiment. That is, the mark-gender filter 410 inputs the signal of the first isolator 400 to increase the signal attenuation in the short wavelength side and the long wavelength side in the wavelength region to obtain a flat gain as opposed to the above embodiment. Reduce the attenuation In addition, the EDF 440 also has a 'negative gain slope' in the wavelength region to obtain flat gain characteristics as opposed to the above embodiment, and has a low aluminum-containing alumino-lower than 260 ppm of erbium doping concentration. It is a monosilicate erbium doped optical fiber. Even in this configuration, the attenuation spectrum of the mark-gender filter 410 and the gain spectrum of the EDF 440 are complemented with each other, thereby flattening the gain of the EDFA.
본 발명에 의하면, EDF(440) 앞단에 마크-젠더 필터(410)를 사용하여 1542nm에서 1552nm까지의 파장영역에서 EDFA의 이득을 ±0.4dB 이내로 평탄화하였다. 즉, 입력되는 신호의 세기가 달라져도 EDFA의 이득차는 주어진 파장 영역에서 ±0.4dB 이내로 평탄화되었으며 펌프 파워가 0mW에서 67mW까지 변해도 파장에 따른 EDFA의 이득차는 ±0.4dB 이내로 평탄화되었다.According to the present invention, the mark-gender filter 410 is used in front of the EDF 440 to flatten the gain of the EDFA to within ± 0.4 dB in the wavelength range from 1542 nm to 1552 nm. That is, even if the intensity of the input signal changes, the gain difference of EDFA is flattened within ± 0.4dB in a given wavelength range, and even if the pump power varies from 0mW to 67mW, the gain difference of EDFA is flattened within ± 0.4dB according to the wavelength.
이것은 실제 시스템에 적용하여 사용할 때 장거리 전송에서 여러개의 EDFA를 사용할 경우에 그 효과가 크다. 여러 개의 EDFA를 사용하던 중 1개가 수명이 다하여 제 기능을 못하게 될 때 다음 EDFA에 들어가는 신호광은 세기가 미약하여 기존의 EDFA의 경우는 파장에 따른 이득차가 커서 실제로 특정한 파장에서만 통신이 가능하거나 EDFA마다 특성이 조금씩 다를 경우는 통신이 불가능한 경우가 생긴다. 그러나 본 발명에 따른 EDFA는 신호광의 세기가 다르더라도 파장에 따른 이득 차가 일정하기 때문에 초기에 사용하던 전 채널을 모두 사용할 수 잇다.This is very effective when using several EDFAs in long distance transmission when applied to actual system. When one of several EDFAs is used, and one of them becomes inoperative, the signal light entering the next EDFA has a small intensity, so that the gain difference according to the wavelength is large in the case of the existing EDFA. If the characteristics are slightly different, communication may not be possible. However, the EDFA according to the present invention can use all the channels used initially because the gain difference according to the wavelength is constant even if the signal light intensity is different.
EDFA의 특성과 마크-젠더 필터를 잘 조절하면 EDFA의 이득 평탄화는 주어진 파장범위에서 더욱 작게 할 수 있을 뿐만 아니라 현재의 파장 범위를 10nm에서 그 이상으로 넓힐 수 있어 향후 많은 응용이 예상된다.With good control of EDFA's characteristics and mark-gender filters, EDFA's gain planarization can be made smaller in a given wavelength range, as well as widening the current wavelength range from 10nm to more.
또한 광통신 시스템 적용시 한 개의 광선로에 1nm 파장 간격으로 여러 채널의 신호를 전송할 때 기존의 EDFA를 사용하면 2-3개의 채널만 전송할 수 있으나 본 발명의 EDFA를 사용할 경우에는 10개의 채널을 동시에 전송할 수 있어 전송량을 3배로 확장할 수 있다.In addition, when the optical communication system is applied, when transmitting signals of multiple channels at 1 nm wavelength interval in one optical fiber, only 2-3 channels can be transmitted using the existing EDFA, but when using the EDFA of the present invention, 10 channels can be simultaneously transmitted. The capacity can be tripled.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019960030886A KR0183909B1 (en) | 1996-07-27 | 1996-07-27 | Optical fiber amplifier having flat gain quality |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019960030886A KR0183909B1 (en) | 1996-07-27 | 1996-07-27 | Optical fiber amplifier having flat gain quality |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR980013062A KR980013062A (en) | 1998-04-30 |
KR0183909B1 true KR0183909B1 (en) | 1999-05-15 |
Family
ID=19467823
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1019960030886A KR0183909B1 (en) | 1996-07-27 | 1996-07-27 | Optical fiber amplifier having flat gain quality |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR0183909B1 (en) |
-
1996
- 1996-07-27 KR KR1019960030886A patent/KR0183909B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR980013062A (en) | 1998-04-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100265788B1 (en) | Optical fiber amplifier having high small signal gain | |
EP1286432B1 (en) | Optical amplifier and gain tilt compensation method | |
US5995277A (en) | Optical fiber amplifier with absorber | |
US8194309B2 (en) | Optical amplifier using delayed phase matching fiber | |
CA2351268C (en) | Raman amplifier with gain enhancement from optical filtering | |
EP0954071B1 (en) | Optical fiber amplifier | |
CN114884574A (en) | L-band expansion hybrid optical fiber amplifier | |
KR0183909B1 (en) | Optical fiber amplifier having flat gain quality | |
KR100269170B1 (en) | Optical amplifier using optical fiber reflector | |
KR100399578B1 (en) | Long Wavelength Band Erbium-doped fiber amplifier | |
KR100219711B1 (en) | Optical fiber amplifier with flat gain property | |
KR0183913B1 (en) | Erbium doped fiber amplifier having flat gain and low noise-figure | |
KR0183911B1 (en) | Optical fiber amplifier having flat gain and low noise-figure | |
CN112655122A (en) | Wide gain bandwidth C wave band optical fiber amplifier | |
KR20060067181A (en) | Optical fiber | |
KR100584717B1 (en) | Optical Fiber And Hybrid Optical Amplifier Using The Same | |
KR100327299B1 (en) | Fiber-optic amplifier using a 2-port wavelength selective coupler | |
KR980013063A (en) | Optical fiber amplifiers with low noise figure and flat gain | |
KR0181420B1 (en) | Optical amplifier having uniform kinetic gain | |
CN117200891A (en) | Method and device for reducing noise of LP-band erbium-doped fiber amplifier | |
Kakui et al. | Low noise, high power optical amplifiers employing an improved hybrid Er-doped fiber configuration for WDM transmission | |
GB2326996A (en) | Optical fibre amplifier with absorption medium to reduce noise | |
JP4661027B2 (en) | Noise light removal device | |
Nakazawa | Propagation and Amplification of Ultrashort Optical Soliton Pulses in Erbium-Doped Fibers for Very High Speed Communication | |
JPH11238931A (en) | Optical amplifier |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20051118 Year of fee payment: 8 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |