KR100246296B1 - 펌핑광 궤환루프를 구비한 광섬유증폭기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광증폭광섬유의 여기신호로서 사용되는 펌핑광을 궤환루프를 통해 궤환시킴으로써 광섬유증폭기를 구성하는 활성섬유의 사용량을 절감함과 더불어 그 증폭효율을 향상시킬 수 있도록 된 펌핑광 궤환루프를 구비한 광섬유증폭기에 관한 것으로서, 광신호가 전송되는 광선로와, 상기 광선로에 설치됨과 더불어 소정의 희토류이온이 도우프된 광증폭광섬유, 소정의 파장을 갖는 펌핑광을 출력하는 펌핑광원, 상기 펌핑광을 광선로에 대해 결합시키는 제1 멀티플렉서, 상기 광증폭광섬유를 통해서 출력되는 펌핑광을 분리하여 출력하는 제2 멀티플렉서 및, 상기 제2 멀티플렉서에서 분리출력된 펌핑광을 해당 광증폭광섬유로 궤환입력하는 펌핑광 궤환수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 광증폭광섬유로부터 출력되는 잔존 펌핑광이 멀티플렉서를 통해서 궤환루프로 결합되고, 이 궤환루프에서 루핑된 펌핑광은 멀티플렉서에 의해 다시 광증폭광섬유로 공급되게 된다. 따라서, 광증폭광섬유의 길이를 기존에 비해 대폭적으로 줄일 수 있음은 물론, 광섬유를 통해서 상기 펌핑광이 전송되는 것을 차단할 수 있게 된다.

Description

펌핑광 궤환루프를 구비한 광섬유증폭기

본 발명은 광신호를 증폭하는 광섬유증폭기에 관한 것으로, 특히 광증폭광섬유의 여기신호로서 사용되는 펌핑광을 궤환루프를 통해 궤환시킴으로써 광섬유증폭기를 구성하는 활성섬유의 사용량을 절감함과 더불어 그 증폭효율을 향상시킬 수 있도록 된 펌핑광 궤환루프를 구비한 광섬유증폭기에 관한 것이다.

현재, 광섬유를 통해 정보를 전송하는 광통신기술이 개발되어 사용되고 있다. 이러한 광통신기술은 고속으로 대용량의 정보전송이 가능하고 전자기 유도에 의한 신호장애나 누화가 없기 때문에 해저 케이블을 통한 국가간의 정보통신에 주로 이용되고 있으며, 최근에는 광통신에 대한 다중화기술이나 네트워크 기술이 진보되면서 교환기간의 음성 및 데이터통신과, CATV(Cable TV)나 VOD(Video On Demand) 등을 포함하는 고속 광대역 멀티미디어 통신을 위한 기간통신망으로서 그 사용범위가 점차 확대되고 있다.

광통신기술은 주로 광신호를 증폭하는 광신호증폭기의 발전을 통해 진보되어 왔는 바, 광신호증폭기의 발전은 광신호의 고속전송과 초장거리 전송을 가능하게 하였다. 그리고, 최근에 이르러서는 파장다중기술을 가능하게 하는 이득파장이 평탄화된 증폭기와 영상분배기술의 진보에 대응한 고이득증폭기에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

초기의 광신호증폭기는 광신호를 애벌런치형 포토다이오드(Avalanch Type Photo Diode : APD)를 통해 전기신호로 변환하여 증폭하고, 그 증폭된 전기신호를 다시 레이저 다이오드를 통해 광신호로 변환하는 구성으로 되어 있었다. 그러나, 최근에 이르러 광증폭광섬유가 개발되면서 광신호증폭을 위한 신호변환과정을 생략할 수 있게 되었다.

상기한 광증폭광섬유는 활성광섬유에 어븀(Er)이나 프라세오듐(Pr), 또는 네오듐(Nd) 등의 희토류(rare-earth) 이온을 도우핑하여 생성하게 되는데, 이러한 광증폭광섬유에 소정 파장을 갖는 여기광(Pump Light)을 공급하게 되면 상기 희토류 이온의 여기에 의해 소정의 파장을 갖는 유도광자가 방출되게 됨으로써 해당 광섬유를 통해 전파되는 광신호가 증폭되게 된다.

도 1은 상기한 광증폭광섬유를 이용한 광섬유증폭기를 나타낸 구성도이다.

도 1에서 전송 광신호(S)가 제1 광선로(1)에 결합되고, 여기광인 펌핑광(P)이 제2 광선로(2)에 결합되며, 상기 제1 및 제2 광선로(1, 2)는 멀티플렉서(3)의 입력으로서 결합된다.

그리고, 상기 멀티플렉서(3)의 출력인 제3 광선로(4)는 광증폭광섬유(5)와 아이솔레이터(6 : Isolator)를 통해서 출력선로인 제4 광선로(7)에 결합된다.

상기 구성에 있어서, 제1 및 제2 광선로(1, 2)를 통해서 입력되는 광신호(S)와 펌핑광(P)은 멀티플렉서(3)에서 결합되어, 멀티플렉서(3)의 출력인 제3 광선로(4)에는 광신호(S)와 펌핑광(P)이 포함되어 있게 된다.

이어, 상기한 광신호(S)와 펌핑광(P)은 광증폭광섬유(5)에 인가되게 되는데, 여기서 상기 펌핑광(P)은 광증폭광섬유(5)에 도우프된 희토류이온을 여기시켜 소정 파장의 유도광자를 발생시키게 되고, 이때 발생된 광자가 광신호(S)에 유입되게 됨으로써 광신호증폭이 이루어지게 된다.

또한, 상기 아이솔레이터(6)는 상기 광신호와 역방향으로 진행되는 광신호, 예컨대 후단에 설치되는 다른 광증폭광섬유로부터의 펌핑광이나 광신호의 반사신호가 상기 광증폭광섬유(5)로 유입되는 것을 차단하기 위한 것이다.

그런데, 상술한 광섬유증폭기에 있어서는 다음과 같은 문제가 있게 된다.

즉, 주지된 바와 같이 상기 광섬유증폭기의 최대출력은 광섬유에 도우프되는 도우펀트(Doupant)와, 그 도우펀트의 농도, 도우핑된 광섬유의 길이, 펌핑광의 파장 및 펌핑광의 출력에 따라 결정되게 되는데, 여기서 상기 희토류이온이 도우프된 광섬유는 그 가격이 매우 고가이기 때문에 가능하면 그 사용길이를 줄이는 것이 요구되게 된다.

그러나, 상기한 도우프된 광섬유, 즉 광증폭광섬유의 길이를 줄이게 되면 광신호에 대한 증폭이 불충분하게 됨으로써 최적의 광신호를 얻을 수 없게 된다.

또한, 상기한 광섬유증폭기에 있어서 광증폭광섬유의 여기광으로서 사용되는 펌핑광은 해당 광섬유를 통해 전송되는 광신호의 입장에서는 노이즈신호에 해당하게 된다. 따라서, 종래의 광섬유증폭기에 있어서는 상기 광증폭광섬유에서 소모되지 않은 잔존 펌핑광이 광섬유를 통해 전송되는 것을 방지하기 위해 그 광섬유증폭기의 출력단에 펌핑광을 반사하기 위한 반사미러(Reflection Mirror)를 설치하게 된다.

그런데, 상기한 반사미러는 광증폭광섬유를 통해 출력되는 펌핑광을 반사시킴과 더불어 광섬유를 통해 전송되는 신호광의 일부를 반사시키게 됨으로써 광신호의 출력레벨을 저하시킬 우려가 있게 된다.

이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 광섬유증폭기에 사용되는 광증폭광섬유의 길이를 대폭 축소시킬 수 있도록 된 광섬유증폭기를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 반사미러의 사용없이도 해당 광섬유증폭기로부터 잔존 펌핑광이 출력되는 것을 방지할 수 있도록 된 광섬유증폭기를 제공함에 그 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 광섬유증폭기의 증폭효율을 최적화함으로써 그 사용전력의 효율성을 향상시킬 수 있도록 된 광섬유증폭기를 제공함에 또 다른 목적이 있다.

도 1은 일반적인 광섬유증폭기를 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 펌핑광 궤환루프를 구비한 광섬유증폭기를 나타낸 구성도.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 펌핑광 궤환루프를 구비한 광섬유증 폭기를 나타낸 구성도.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 펌핑광 궤환루프를 구비한 광섬유증 폭기를 나타낸 구성도.

도 5 및 도 6은 본 발명의 별도 실시예에 따른 펌핑광 궤환루프를 구비한 광섬유증폭기의 구성을 나타낸 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 간단한 설명

22, 63, 81, 88 : 레이저 다이오드,

24, 26, 30, 52, 61, 65, 82, 83, 85, 86 : 파장분할 멀티플렉서,

28, 54, 84 : 광증폭광섬유,

33, 38, 56, 68, 89, 92 : 탭커플러,

36, 41, 59, 71, 90, 93 : 포토다이오드,

S : 광신호, P : 펌핑광.

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 펌핑광 궤환루프를 구비한 광섬유증폭기는 광신호가 전송되는 광선로와, 상기 광선로에 설치됨과 더불어 소정의 희토류이온이 도우프된 광증폭광섬유, 소정의 파장을 갖는 펌핑광을 출력하는 펌핑광원, 상기 펌핑광을 광선로에 대해 결합시키는 제1 멀티플렉서, 상기 광증폭광섬유를 통해서 출력되는 펌핑광을 분리하여 출력하는 제2 멀티플렉서 및, 상기 제2 멀티플렉서에서 분리출력된 펌핑광을 해당 광증폭광섬유로 궤환입력하는 펌핑광 궤환수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제2 관점에 따른 펌핑광 궤환루프를 구비한 광섬유증폭기는 광신호가 전송되는 제1 광선로와, 상기 광선로에 설치됨과 더불어 소정의 희토류이온이 도우프된 광증폭광섬유, 소정의 파장을 갖는 제1 펌핑광을 출력하는 제1 펌핑광원, 소정의 파장을 갖는 제2 펌핑광을 출력하는 제2 펌핑광원, 상기 제1 펌핑광을 광선로를 통해 전송되는 광신호와 동일한 방향으로 결합시키는 제1 멀티플렉서, 상기 제2 펌핑광을 광선로를 통해 전송되는 광신호와 역방향으로 결합시키는 제2 멀티플렉서, 상기 광증폭광섬유를 통해서 출력됨과 더불어 광신호와 동일한 방향으로 전송되는 펌핑광을 분리하는 제3 멀티플렉서, 상기 광증폭광섬유를 통해서 출력됨과 더불어 광신호와 역방향으로 전송되는 펌핑광을 분리하는 제4 멀티플렉서 및, 상기 제3 및 제4 멀티플렉서와 광결합되는 제2 광선로를 포함하여 구성되고, 상기 제3 및 제4 멀티플렉서는 상기 제2 광선로를 통해 펌핑광을 분리하여 출력함과 더불어 광선로를 통해 입력되는 펌핑광을 상기 제1 광선로에 결합하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 궤환루프에 의해 궤환되는 펌핑광의 양을 검출하는 궤환펌핑광 검출수단과, 이 궤환펌핑광 검출수단에 의해 검출된 펌핑광의 양을 근거로 상기 제1, 제2 펌핑광원의 출력레벨을 조절하는 제어수단을 추가로 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 광증폭광섬유로부터 출력되는 잔존 펌핑광이 멀티플렉서를 통해서 궤환루프로 결합되고, 이 궤환루프를 통해 궤환되는 펌핑광은 멀티플렉서에 의해 다시 광증폭광섬유로 공급되게 된다.

따라서, 광증폭광섬유의 길이를 기존에 비해 대폭적으로 줄일 수 있음은 물론, 광섬유를 통해서 상기 펌핑광이 전송되는 것을 차단할 수 있게 된다.

또한, 제어수단이 궤환펌핑광 검출수단으로부터 인가되는 모니터신호를 근거로 펌핑광원의 출력을 제어하게 된다.

따라서, 전체적인 광섬유증폭기의 증폭효율을 최적의 상태로 조정할 수 있게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 펌핑광 궤환루프를 구비한 광섬유증폭기의 구성을 나타낸 구성도이다.

도 2에서 입력되는 광신호(S)는 제1 광선로(21)에 결합되고, 레이저 다이오드(22)로부터 출력되는 펌핑광(P)은 제2 광선로(23)에 결합된다. 그리고, 상기 제1 및 제2 광선로(21, 22)는 제1 파장분할 멀티플렉서(24 : Wavelength Division Multiplexer)의 입력으로서 제공된다. 이때, 상기 입력 광신호(S)는 예컨대 1520∼1570㎚의 파장을 갖고, 펌핑광(P)은 예컨대 980㎚ 또는 1480㎚의 파장을 갖게 되며, 상기 레이저 다이오드(22)는 콘트롤회로(42)에서 출력되는 동작전류에 의해 그 출력파워가 결정되게 된다.

이어, 상기 제1 멀티플렉서(24)는 입력되는 광신호(S)와 펌핑광(P)을 결합하여 제3 광선로(25)를 통해서 출력하고, 이 제3 광선로(25)는 제2 파장분할 멀티플렉서(26)의 입력으로서 결합된다.

또한, 상기 제2 멀티플렉서(26)는 상기 제3 광선로(25)를 통해서 입력되는 광신호(S) 및 펌핑광(P)과 이후에 설명할 제8 광선로(34)를 통해서 입력되는 궤환된 펌핑광(P)을 결합하여 제4 광선로(27)를 통해서 출력하고, 상기 제4 광선로(27)는 광증폭광섬유(28)의 입력으로서 결합된다.

여기서, 상기 광증폭광섬유(28)는 희토류이온, 예컨대 어븀이온이 도우핑되고, 또한 종래의 광증폭광섬유에 비해 그 길이가 예컨대 1/2로 설정되게 된다. 물론, 이 경우 상기 광증폭광섬유(28)의 길이는 특정한 것이 아니고 상기 레이저 다이오드(22)로부터 출력되는 펌핑광(P)의 파장이나 그 파워에 의해 그 길이가 설정될 것이다.

또한, 상기 광증폭광섬유(28)의 출력광은 제5 광선로(29)에 결합되고, 이 제5 광선로(29)는 제3 파장분할 멀티플렉서(30)에 결합되게 되는데, 상술한 바와 같이 상기 광증폭광섬유(28)는 종래에 비해 그 길이가 대폭 축소되게 되므로 만일 상기 레이저 다이오드(22)로부터 출력되는 펌핑광(P)의 파워가 종래와 동일하게 설정된다면 상기 제5 광선로(29)상에는 광신호(S)와 더불어 펌핑광(P)이 잔존하게 될 것이다.

그리고, 상기 제3 멀티플렉서(30)는 입력되는 광신호(S) 및 펌핑광(P)을 그 광파장을 근거로 분리하여 각각 제6 및 제7 광선로(31, 32)에 결합시키게 된다.

한편, 상기 제7 광선로(32)를 통해 출력되는 펌핑광(P)은 제1 탭커플러(33 : Tap Coupler)를 통해서 제8 광선로(34)에 결합되고, 이 제8 광선로(34)는 상술한 제2 멀티플렉서(26)의 입력으로서 결합되게 되는데, 여기서 상기 제7 및 제8 광선로(32, 34)은 상기 광증폭광섬유(28)로부터 출력되는 잔존 펌핑광에 대한 궤환루프로서 제공되는 것이다.

또한, 상기 제1 텝커플러(33)는 상기 제7 광선로(32)를 통해 입력되는 펌핑광(P)을 소정비, 예컨대 99:1의 비율로 분할하여 각각 상기 제8 광선로(34) 및 제9 광선로(35)에 결합시키게 되고, 이 제9 광선로(35)는 제1 포토다이오드(36)의 입력으로서 결합되게 되는데, 여기서 상기 제1 포토다이오드(36)는 상기 제9광선로(35)를 통해 입력되는 펌핑광을 광전변환하여 모니터신호로서 콘트롤회로(42)로 인가하게 된다.

한편, 상기 제3 멀티플렉서(30)에 의해 제6 광선로(31)에 결합된 광신호(S)는 반사 광신호를 차단하기 위한 아이솔레이터(37)를 통해서 제2 탭커플러(38)에 결합되고, 제2 탭커플러(38)는 입력되는 광신호(S)를 소정비, 예컨대 99:1의 비율로 제10 및 제11 광선로(39, 40)에 결합시키게 된다. 그리고, 상기 제10 광선로(39)에 결합된 광신호(S)는 출력신호로서 전송되고, 제11 광선로(40)에 결합된 광신호(S)는 제2 포토다이오드(41)를 통해 광전변환되어 모니터신호로서 콘트롤회로(42)로 인가되게 된다.

또한, 상기 콘트롤회로(42)는 상기 제1 및 제2 포토다이오드(36, 41)를 통해서 인가되는 모니터신호를 근거로 상기 레이저 다이오드(22)로 공급되는 동작전류의 양을 조절하게 되는 바, 상기 제1 포토다이오드(36)로부터 인가되는 모니터신호의 레벨이 높은 경우에는 레이저 다이오드(22)로 인가되는 동작전류의 양을 낮추고, 제2 포토다이오드(41)로부터 인가되는 모니터신호의 레벨이 낮은 경우에는 레이저 다이오드(22)로 인가되는 동작전류의 양을 높임으로써 상기 광섬유증폭기를 최적의 상태로 구동제어하게 된다.

상기한 구성으로 된 광섬유증폭기에 있어서는, 제1 광선로(21)를 통해 입력되는 광신호(S)와 레이저 다이오드(22)로부터 출력되는 제2 광선로(23)로부터의 펌핑광(P)이 제1 멀티플렉서(24)에서 결합되어 제3 광선로(25)를 통해 출력되고, 이 제3 광선로(25)를 통해 출력되는 광신호(S) 및 펌핑광(P)에 대해 궤환루프(34)를 통해 궤환되는 펌핑광(P)이 제2 멀티플렉서(26)에서 결합되어 광증폭광섬유(28)로 인가되게 된다. 그리고, 광증폭광섬유(28)에서 상기 펌핑광(P)은 그 광증폭광섬유(28)에 도우프되어 있는 희토류이온을 여기시켜 소정 파장의 유도광자를 발생시키게 되고, 이때 발생된 유도광자는 광신호(S)에 유입됨으로써 해당 광신호(S)는 증폭되게 된다.

그리고, 상기 광증폭광섬유(28)에서 증폭된 광신호(S)는 거의 손실없이 제3 멀티플렉서(30)를 통해 제6 광선로(31)에 결합되어 아이솔레이터(37)를 통해 전송되게 된다.

한편, 여기서 상기 광증폭광섬유(28)는 종래에 비해 그 길이가 작게 설정되므로 상기 광증폭광섬유(28)로부터 출력되는 출력광에는 상기 펌핑광(P)이 잔존하게 되는 바, 상기 잔존된 펌핑광(P)은 제3 멀티플렉서(30)에서 파장분할되어 제7 광선로(32)를 통해 출력되고, 이 제7 광선로(32)와 제8 광선로(34)로 구성되는 궤환루프를 통해 상기 제2 멀티플렉서(26)에 결합되게 된다.

그리고, 상술한 바와 같이 상기 제2 멀티플렉서(26)는 상기 궤환루프(32, 34)를 통해 궤환되는 펌프광(P)을 제4 광선로(27)에 결합시킴으로써 광증폭광섬유(28)로 재공급하게 된다.

즉, 상기 구성에서는 레이저 다이오드(22)로부터 출력되는 펌핑광(P)이 상술한 궤환루프(32, 34)에 의해 광증폭광섬유(28)를 적어도 2번에 걸쳐서 통과하게 된다. 따라서, 기존에 비해 광증폭광섬유(28)의 길이를 대폭 축소할 수 있게 된다.

또한, 상기 구성에 있어서는 광증폭광섬유(28)로부터 출력되는 잔존 펌핑광(P)이 제3 멀티플렉서(30)를 통해서 궤환루프(32, 34)로 결합되게 되므로, 별도로 반사미러 등을 설치하지 않고서도 광섬유를 통해서 상기 펌핑광(P)이 전송되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기 구성에서는 콘트롤회로(42)가 제1 포토다이오드(36)와 제2 포토다이오드(41)로부터 인가되는 모니터신호를 근거로 펌핑광(P)을 출력하는 레이저 다이오드(22)의 출력을 제어하게 된다.

따라서, 전체적인 광섬유증폭기의 증폭효율을 최적의 상태로 조정할 수 있게 된다.

한편, 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 펌핑광 궤환루프를 구비한 광섬유증폭기를 나타낸 구성도로서, 상술한 제1 실시예에 있어서는 광증폭광섬유(28)에 대한 펌핑광(P)의 공급을 광신호(S)에 대해 동일한 방향으로 실행하는 전방향여기방식으로 구성하였는데 반하여 본 제2 실시예에 있어서는 펌핑광(P)의 공급을 광신호(S)에 대하여 역방향으로 실행하는 역방향 여기방식으로 구성한 것이다.

도 3에 있어서, 입력되는 광신호(S)는 제1 광선로(51)에 결합되고, 이 제1 광선로(51)는 제1 파장분할 멀티플렉서(52)의 입력으로서 결합된다. 또한, 상기 제1 멀티플렉서(52)는 상기 제1 광선로(51)를 통해 입력되는 광신호(S)를 제2 광선로(53)에 결합시킴과 더불어 제2 광선로(53)를 통해 인가되는 광증폭광섬유(54)로부터의 잔존 펌핑광(P)을 제3 광선로(55)에 결합시키게 된다.

그리고, 상기 제3 광선로(55)에 결합된 펌핑광(P)은 제1 탭커플러(56)에 결합된다. 제1 탭커플러(56)는 입력된 펌핑광(P)을 소정비, 예컨대 99:1의 비율로 분할하여 상기 제4 광선로(57)와 제5 광선로(58)에 각각 결합시키게 되고, 이 제4 광선로(57)는 제2 멀티플렉서(61)의 입력으로서 결합되는 바, 이때 상기 제3 및 제4 광선로(55, 57)는 상기 광증폭광섬유(54)로부터 출력되는 잔존 펌핑광(P)에 대한 궤환루프를 구성하는 것이다.

또한, 상기 제1 탭커플러(56)에 의해 제5 광선로(58)에 결합된 펌핑광(P)은 제1 포토다이오드(59)로 인가되어 광전변환된 후 모니터신호로서 콘트롤회로(72)로 인가된다.

한편, 상기 제2 광선로(53)에 결합된 광신호(S)는 광증폭광섬유(54)로 인가되고, 이 광증폭광섬유(54)의 출력광은 제6 광선로(60)를 통해서 제2 파장분할 멀티플렉서(61)의 입력으로서 결합된다.

그리고, 상기 제2 멀티플렉서(61)는 상기 제6 광선로(60)를 통해 입력되는 광신호(S)를 제7 광선로(62)로 결합시키고, 이 제7 광선로(62)와 상기 궤환루프(55, 57)로부터 입력되는 펌핑광(P)을 상기 제6 광선로(60)를 통해서 상기 광증폭광섬유(54)의 입력으로서 결합시키게 된다.

본 실시예에 있어서도 상기 광신호로서는 예컨대 1520∼1570㎚ 파장의 광이 사용되고, 펌핑광(P)로서는 예컨대 980㎚ 또는 1480㎚ 파장의 광이 사용된다. 그리고, 상기 광증폭광섬유(54)는 희토류이온, 예컨대 어븀이온이 도우프되어 있게 되고, 그 섬유길이는 종래에 비해 대략 1/2정도로 설정되게 된다.

한편, 도면에서 참조번호 63은 상기 콘트롤회로(72)의 제어에 따라 소정의 파장을 갖는 펌핑광(P)을 출력하는 레이저 다이오드로서, 이 레이저 다이오드(63)의 출력은 제8 광선로(64)에 결합되고, 이 제8 광선로(64)는 제3 파장분할 멀티플렉서(65)의 입력으로서 결합된다. 또한, 상기 제7 광선로(62)를 통해 출력되는 광신호(S)가 상기 제3 멀티플렉서(65)의 입력으로서 결합되는 바, 상기 제3 멀티플렉서(65)는 상기 제7 광선로(62)로부터 입력되는 광신호(S)를 제9 광선로(66)에 결합시킴과 더불어 상기 제8 광선로(64)로부터 인가되는 펌핑광(P)은 상기 제7 광선로(62)에 결합시키게 된다.

그리고, 상기 제10 광선로(66)를 통해서 출력되는 광신호(S)는 반사 광신호를 차단하기 위한 아이솔레이터(67)를 통해서 제2 탭커플러(68)에 결합되고, 제2 탭커플러(68)는 입력되는 광신호(S)를 소정비, 예컨대 99:1의 비율로 제11 및 제12 광선로(69, 70)에 결합시키게 된다. 또한, 상기 제11 광선로(69)에 결합된 광신호(S)는 출력신호로서 전송되고, 제12 광선로(70)에 결합된 광신호(S)는 제2 포토다이오드(71)를 통해 광전변환되어 모니터신호로서 콘트롤회로(72)로 인가되게 된다.

또한, 상기 콘트롤회로(72)는 상술한 제1 실시예와 마찬가지로 상기 제1 및 제2 포토다이오드(59, 71)를 통해서 인가되는 모니터신호를 근거로 상기 레이저 다이오드(63)로 공급되는 동작전류의 양을 조절하게 되는 바, 상기 제1 포토다이오드(59)로부터 인가되는 모니터신호의 레벨이 높은 경우에는 레이저 다이오드(63)로 인가되는 동작전류의 양을 낮추고, 제2 포토다이오드(71)로부터 인가되는 모니터신호의 레벨이 낮은 경우에는 레이저 다이오드(63)로 인가되는 동작전류의 양을 높임으로써 상기 광섬유증폭기를 최적의 상태로 구동제어하게 된다.

상기한 구성으로 된 광섬유증폭기에 있어서는, 레이저 다이오드(63)로부터 출력되는 펌핑광(P)은 제3 및 제2 멀티플렉서(65, 61)를 통해서 광증폭광섬유(54)로 인가되게 된다. 그리고, 광증폭광섬유(54)에서 상기 펌핑광(P)은 그 광증폭광섬유(54)에 도우프되어 있는 희토류이온을 여기시켜 소정 파장의 유도광자를 발생시키게 되고, 이때 발생된 유도광자는 제1 멀티플렉서(52)를 통해서 입력되어 광증폭광섬유(54)를 통해서 전송되는 광신호(S)에 유입됨으로써 해당 광신호(S)는 증폭되게 된다.

또한, 본 실시예에 있어서도 상기 광증폭광섬유(54)는 종래에 비해 그 길이가 대폭 축소되게 되므로 상기 광증폭광섬유(54)로부터 출력되는 출력광에는 상기 펌핑광(P)이 잔존하게 되고, 이 잔존된 펌핑광(P)은 제1 멀티플렉서(52)를 통해 궤환루프(55, 57)로 입력되게 된다. 그리고, 상기 궤환루프(55, 57)를 통해서 루핑된 펌핑광(P)은 제2 멀티플렉서(61)를 통해서 다시 제6 광선로(60)에 결합되어 광증폭광섬유(54)로 공급하게 된다.

또한, 콘트롤회로(72)는 제1 포토다이오드(59)와 제2 포토다이오드(71)로부터 인가되는 모니터신호를 근거로 레이저 다이오드(63)의 출력을 제어하게 된다.

따라서, 상기 실시예에 있어서는 상술한 제1 실시예와 마찬가지로 광증폭광섬유(54)의 길이를 축소할 수 있음은 물론, 광섬유증폭기의 전체적인 전력효율을 최적화할 수 있게 된다.

또한, 상기 실시예에 있어서도 광증폭광섬유(54)를 통해서 출력되는 펌핑광(P)이 궤환루프(55, 57)를 통해서 지속적으로 광증폭광섬유(54)로 재공급되게 되므로 광선로를 통해 잔존 펌핑광이 전송되는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 펌핑광 반사루프를 구비한 광섬유증폭기를 나타낸 것으로, 이는 본 발명을 양방향 여기방식에 적용한 경우를 나타낸 것이다.

도 4에 있어서, 입력되는 광신호(S)와 제1 레이저 다이오드(81)로부터 출력되는 제1 펌핑광(P1)은 제1 파장분할 멀티플렉서(82)에서 결합되고, 이 제1 멀티플렉서(82)에서 출력되는 광신호(S) 및 제1 펌핑광(P1)은 제2 파장분할 멀티플렉서(83)를 거의 손실없이 통과하여 광증폭광섬유(84)로 공급된다. 또한, 이때 상기 광증폭광섬유(84)는 그 섬유길이가 종래에 비해 예컨대 1/2로 설정되게 된다.

그리고, 상기 광증폭광섬유(84)에서 출력되는 광신호(S)는 제3 파장분할 멀티플렉서(85) 및 제4 파장분할 멀티플렉서(86)를 거의 손실없이 통과하여 출력되게 된다.

한편, 상기 광증폭광섬유(84)에서 출력되는 잔류 제1 펌핑광(P1)은 상기 제3 멀티플렉서(85)에서 파장분할되어 궤환루프(87)에 결합되고, 이 궤환루프(87)를 통해 궤환된 제1 펌핑광(P1)은 상기 제2 멀티플렉서(83)에 결합되어 상기 광증폭광섬유(84)로 재공급되게 된다.

한편, 제2 레이저 다이오드(88)로부터 출력되는 제2 펌핑광(P2)은 상기 제4 멀티플렉서(86)의 입력으로서 결합되어 제3 멀티플렉서(85)를 통해서 상기 광증폭광섬유(84)로 공급되게 된다.

그리고, 상기 광증폭광섬유(84)를 통해서 출력되는 잔존 제2 펌핑광(P2)은 제2 멀티플렉서(83)에 의해 파장분할되어 궤환루프(87)로 결합되게 되고, 이 제2 궤환루프(87)에서 궤환된 제2 펌핑광(P2)은 다시 제3 멀티플렉서(85)를 통해서 상기 광증폭광섬유(84)로 재공급되게 된다.

또한, 여기서 상기 궤환루프(87)에 설치되어 있는 제1 탭커플러(89)는 상기 궤환루프(87)에서 루핑되는 제1 또는 제2 펌핑광을 예컨대 99:1로 분할하여 제1 포토다이오드(90)로 인가하게 되고, 제1 포토다이오드(90)는 입력되는 제1 또는 제2 펌핑광(P1, P2)을 광전변환하여 모니터신호로서 콘트롤회로(94)로 인가하게 된다.

한편, 상기 제4 멀티플렉서(86)를 통해 출력되는 광신호(S)는 반사 광신호를 차단하기 위한 아이솔레이터(91)를 통해서 제2 탭커플러(92)에 결합된다. 그리고, 제2 탭커플러(92)에서는 상기 아이솔레이터(91)를 통해서 출력되는 광신호(S)를 예컨대 99:1의 비율로 분리하여 제2 포토다이오드(93)로 인가하게 되고, 제2 포토다이오드(93)는 입력되는 광신호(S)를 광전변환하여 모니터신호로서 콘트롤회로(94)로 인가되게 된다.

또한, 상기 콘트롤회로(94)는 상기 제1 및 제2 포토다이오드(90, 93)를 통해서 인가되는 모니터신호를 근거로 상기 제1 및 제2 레이저 다이오드(81, 88)로 공급되는 동작전류의 양을 조절하게 되는 바, 상기 제1 포토다이오드(90)로부터 인가되는 모니터신호의 레벨이 높은 경우에는 제1 및 제2 레이저 다이오드(81, 88)로 인가되는 동작전류의 양을 낮추고, 제2 포토다이오드(93)로부터 인가되는 모니터신호의 레벨이 낮은 경우에는 제1 및 제2 레이저 다이오드(81, 88)로 인가되는 동작전류의 양을 높임으로써 상기 광섬유증폭기를 최적의 상태로 구동제어하게 된다.

상기 구성에 있어서는 입력되는 광신호(S)가 제1 및 제2 멀티플렉서(82, 83)를 통해서 광증폭광섬유(84)에 인가되게 된다. 그리고, 이때 상기 광증폭광섬유(84)에 대한 여기신호로서 제1 레이저 다이오드(81)로부터 출력되는 제1 펌핑광(P1)이 제1 및 제2 멀티플렉서(82, 83)를 통해서 공급됨과 더불어, 제2 레이저 다이오드(88)로부터 출력되는 제2 펌핑광(P2)이 제4 및 제3 멀티플렉서(86, 85)를 통해 공급되게 된다. 또한, 이때 상기 제1 및 제2 펌핑광(P1, P2)은 그 광파장이 동일한 값으로 설정되게 된다.

한편, 상술한 바와 같이 상기 광증폭광섬유(84)의 길이는 종래에 비해 매우 작게 설정되게 된다. 따라서, 제1 및 제2 레이저 다이오드(81, 88)의 출력이 종래와 동일하게 설정되면 상기 광증폭광섬유(84)로 인가되는 제1 및 제2 펌핑광(P1, P2)은 광증폭광섬유(84)에 의해 모두 소모되지 않고 잔존하게 된다.

이어, 상기 제1 및 제2 펌핑광(P1, P2)의 잔존신호는 각각 제3 멀티플렉서(85)와 제2 멀티플렉서(83)에 의해 파장분할되어 궤환루프(87)로 결합되게 되고, 이 궤환루프(87)에서 궤환된 펌핑광(P1, P2)은 다시 제3 및 제2 멀티플렉서(85, 83)를 통해서 광증폭광섬유(84)로 인가되게 된다.

그리고, 이러한 제1 및 제2 펌핑광(P1, P2)에 대한 궤환동작은 광증폭광섬유(84)에 의해 소모되지 않은 펌핑광에 대해서는 지속적으로 실행되게 된다.

한편, 상기 광증폭광섬유(84)에 대해 제1 및 제2 펌핑광(P1, P2)이 공급되게 되면, 광증폭광섬유(84)로부터 유도광자가 방출되게 되고, 이러한 유도광자는 해당 광증폭광섬유(84)를 통해서 전송되는 광신호(S)에 유입되어 광신호를 증폭시키게 된다.

이어, 콘트롤회로(94)는 제1 및 제2 포토다이오드(90, 93)로부터 인가되는 모니터신호를 근거로 제1 및 제2 레이저 다이오드(81, 90)의 출력을 조절함으로써 광섬유증폭기의 증폭효율을 최적의 상태로 조절하게 된다.

즉, 상기 실시예에 있어서는 광증폭광섬유(84)로부터 출력되는 펌핑광을 궤환루프(87)를 통해서 다시 광증폭광섬유(84)로 궤환입력하게 된다. 따라서, 상기 제1 및 제2 레이저 다이오드(81, 88)의 출력이 종래와 동일하게 설정되는 경우에는 광증폭광섬유(84)의 길이를 1/2이하로 축소할 수 있게 된다.

또한, 광증폭광섬유(84)로부터 출력되는 잔존 펌핑광(P1, P2)을 궤환루프(87)를 통해서 지속적으로 광증폭광섬유(84)로 재공급함으로써 펌핑광의 완전한 소모를 도모하고, 이때 광증폭광섬유(84)로 재공급하는 펌핑광의 양을 제1 포토다이오드(90)를 통해서 검출하여 그 검출된 신호를 근거로 제1 및 제2 레이저 다이오드(81, 88)의 출력파워를 조절하게 되므로, 광섬유증폭기의 전력효율을 최적의 상태로 설정할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있게 된다.

즉, 예를 들어 상술한 도 2 및 도 3의 실시예에 있어서는 단일의 레이저 다이오드(펌핑광원)를 통한 전방향 여기방식과 역방향 여기방식에 대해 본 발명을 적용한 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이 복수의 펌핑광원을 구비한 광섬유증폭기에 대해서도 동일한 방식으로 적용하여 실시할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 광섬유증폭기에 사용되는 광증폭광섬유의 길이를 대폭 축소시킬 수 있고, 또한 광증폭광섬유에서의 펌핑광의 완전소모를 도모함으로써 광섬유증폭기의 증폭효율을 향상시킴과 더불어, 잔존하는 펌핑광이 광선로를 통해서 전송되는 것을 방지할 수 있도록 된 펌핑광 궤환루프를 구비한 광섬유증폭기를 실현할 수 있게 된다.

Claims (9)

1. 광신호가 전송되는 광선로와, 상기 광선로에 대하여 직렬로 결합됨과 더불어 소정의 희토류이온이 도우프된 광증폭 광섬유, 소정의 파장을 갖는 펌핑광을 출력하는 레이저 다이오드, 상기 레이저 다이오드로부터 출력되는 펌핑광을 광선로에 대해 결합시키는 제1 멀티플렉서 및, 상기 광증폭 광섬유를 통해 출력되는 잔존 펌핑광을 다시 상기 광선로에 대하여 결합시키는 펌핑광 궤환수단을 포함하여 구성되고, 상기 펌핑광 궤환수단은 상기 광증폭 광섬유를 통해서 출력되는 펌핑광을 분리하여 출력하는 제2 멀티플렉서와, 상기 제2 멀티플렉서에 의해 출력되는 펌핑광을 인도하기 위한 궤환루프 및, 상기 궤환루프에 의해 인도된 펌핑광을 상기 광선로에 대하여 결합시키는 제3 멀티플렉서를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 펌핑광 궤환루프를 구비한 광섬유증폭기.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 멀티플렉서에 의해 광선로에 결합되는 펌핑광은 광신호와 동일한 방향으로 전송되는 것을 특징으로 하는 펌핑광 궤환루프를 구비한 광섬유증폭기.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 멀티플렉서에 의해 광선로에 결합되는 펌핑광은 광신호에 대해 역방향으로 전송되는 것을 특징으로 하는 펌핑광 궤환루프를 구비한 광섬유증폭기.
4. 제1항에 있어서, 상기 궤환루프에 의해 궤환되는 펌핑광의 양을 검출하는 펌핑광 검출수단과, 이 펌핑광 검출수단에 의해 검출된 펌핑광의 양을 근거로 상기 펌핑광원의 출력레벨을 조절하는 제어수단을 추가로 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 펌핑광 궤환루프를 구비한 광섬유증폭기.
5. 제1항에 있어서, 상기 광증폭광섬유에 의해 증폭 출력되는 광신호의 양을 검출하는 광신호 검출수단과, 이 광신호 검출수단에 의해 검출된 광신호의 양을 근거로 상기 펌핑광원의 출력레벨을 조절하는 제어수단을 추가로 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 펌핑광 궤환루프를 구비한 광섬유증폭기.
6. 광신호가 전송되는 제1 광선로와, 상기 광선로에 설치됨과 더불어 소정의 희토류이온이 도우프된 광증폭광섬유, 소정의 파장을 갖는 제1 펌핑광을 출력하는 제1 레이저 다이오드, 소정의 파장을 갖는 제2 펌핑광을 출력하는 제2 레이저 다이오드, 상기 제1 펌핑광을 광선로를 통해 전송되는 광신호와 동일한 방향으로 결합시키는 제1 멀티플렉서, 상기 제2 펌핑광을 광선로를 통해 전송되는 광신호와 역방향으로 결합시키는 제2 멀티플렉서, 상기 광증폭광섬유를 통해서 출력됨과 더불어 광신호와 동일한 방향으로 전송되는 펌핑광을 분리하는 제3 멀티플렉서, 상기 광증폭광섬유를 통해서 출력됨과 더불어 광신호와 역방향으로 전송되는 펌핑광을 분리하는 제4 멀티플렉서 및, 상기 제3 및 제4 멀티플렉서와 광결합되는 제2 광선로를 포함하여 구성되고, 상기 제3 및 제4 멀티플렉서는 상기 제2 광선로를 통해 펌핑광을 분리하여 출력함과 더불어 해당 제2 광선로를 통해 입력되는 펌핑광을 상기 제1 광선로에 결합하는 것을 특징으로 하는 펌핑광 궤환루프를 구비한 광섬유증폭기.
7. 제6항에 있어서, 상기 제2 광선로상으로 전송되는 펌핑광의 양을 검출하는 펌핑광 검출수단과, 이 펌핑광 검출수단에 의해 검출된 펌핑광의 양을 근거로 상기 제1, 제2 펌핑광원의 출력레벨을 조절하는 제어수단을 추가로 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 펌핑광 궤환루프를 구비한 광섬유증폭기.
8. 제6항에 있어서, 상기 광증폭광섬유에 의해 증폭 출력되는 광신호의 양을 검출하는 광신호 검출수단과, 이 광신호 검출수단에 의해 검출된 광신호의 양을 근거로 상기 제1, 제2 펌핑광원의 출력레벨을 조절하는 제어수단을 추가로 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 펌핑광 궤환루프를 구비한 광섬유증폭기.
9. 광신호가 전송되는 광선로와, 상기 광선로에 설치됨과 더불어 소정의 희토류이온이 도우프된 광증폭 광섬유, 소정의 파장을 갖는 펌핑광을 출력하는 다수의 레이저 다이오드, 상기 레이저 다이오드로부터 출력되는 펌핑광을 각각 광선로에 대해 결합시키는 다수의 펌핑광 결합용 멀티플렉서, 상기 광증폭광섬유를 통해서 출력되는 잔존펌핑광을 분리하여 출력하는 광분리용 멀티플렉서, 상기 광분리용 멀티플렉서에서 분리출력된 펌핑광을 인도하기 위한 궤환루프 및, 상기 궤환루프를 통해 인도된 펌핑광을 상기 광선로에 대하여 결합시키기 위한 잔존펌핑광 결합용 멀티플렉서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 펌핑광 궤환루프를 구비한 광섬유증폭기.