KR100249854B1

KR100249854B1 - 파장 분할 다중화방식에 의한 광 전송 시스템 교환기용 다파장변환기

Info

Publication number: KR100249854B1
Application number: KR1019970071631A
Authority: KR
Inventors: 김병훈; 손만진; 강석열
Original assignee: 이계철; 한국전기통신공사; 정선종; 한국전자통신연구원
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 2000-03-15
Also published as: KR19990052182A

Abstract

본 발명은 파장 분할 다중화방식(WDM)을 사용하는 광 전송 시스템의 교환기에서 다파장 변환을 위한 다파장 변환기에 관한 것으로서, 반도체 광 증폭기의 역 이득 특성을 이용하여 역 이득 변조시키도록 변환할 다수개의 파장을 동시에 입력하는 파장 입력부가 구성된 파장 분할 다중화방식에 의한 광 전송 시스템 교환기용 다파장 변환기를 제공함으로써, 특정 소자의 첨가 없이 하나 이상의 변환된 파장을 출력시켜, 광 소자의 수를 감소시키고, 가격을 보다 저렴하게 하며, 광가변 필터를 제어하는 콘트롤러의 구조를 간소화시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

파장 분할 다중화방식에 의한 광 전송 시스템 교환기용 다파장 변환기

본 발명은 파장 분할 다중화방식(WDM : Wavelength Division Multiplexing)을 사용하는 광 전송 시스템의 교환기에서 다파장 변환을 위한 다파장 변환기에 관한 것으로서, 특히, 반도체 광 증폭기(SOA : Semiconductor Optical Amplifier)의 역 이득 특성을 이용하여 연속광을 동시에 입력하는 다파장 변환기에 관한 것이다.

광 파장 다중 시스템에서는 0.8nm, 1.6nm등 일정 파장 간격을 갖는 광을 커리어(carrier)로 이용하여 같은 시간 셀(cell) 안에 여러 파장의 광신호가 동시에 존재하는 파장 다중화된 광 신호를 주고받고 있다. 기존의 파장 다중화된 광 신호를 단순히 주고받는 단계에서 원하는 경로로 보내는 라우팅(routing) 기능을 구현하기 위해서는 전송 중단에 광 정보가 담긴 광의 파장을 바꿔 주어야 한다. 이러한 기능을 구현하는 장치를 파장 변환기(wavelength converter) 또는 파장 이동기(wavelength shifter)라고 한다. 상기와 같이 광 파장 분할 다중화 방식을 이용하는 광교환 시스템이나 통신망에서 파장 변환기는 라우팅(routing) 기능과 파장 충돌에 의한 블로킹(blocking) 방지, 그리고 사용 파장을 재 사용함에 의한 시스템의 용량 증대에 이용된다. 파장 변환기가 이러한 장점을 수행하기 위해서는 입력 파장에 대하여 다양한 파장의 출력이 가능해야 한다.

이러한 파장 변환기들로는 O/E 변환과 E/O 변환을 거쳐 파장을 변환하거나 4파장 혼합(four wave mixing)에 의한 파장 변환기와, 반도체 광 증폭기(SOA)로 간섭계(interferometer)를 구성하는 파장 변환기와, 디비알(DBR : Distributed Bragg Reflector) 레이저를 이용한 파장 변환기와, 그리고 반도체 광 증폭기의 역 이득을 이용한 파장 변환기가 있다. 이중 반도체 광 증폭기의 역 이득 변조를 이용한 파장 변환기는 그 구조의 간단함과 구현의 용이함으로 많이 이용되고 있다.

반도체 광 증폭기는 입력광의 세기가 커질수록 그 이득이 감소한다. 따라서, 신호가 실린광과 연속광을 동시에 입력시킬 경우 반도체 광 증폭기의 이득이 감소되어 연속파의 경우 입력 광신호의 인버팅(inverting)된 신호가 출력된다.

종래에는 반도체 광 증폭기의 역 이득 변조를 이용하여 입력 광에 대한 출력 광의 파장을 다양하게 변화시키는 파장 변환기로, 연속파 광의 입력 부분에 광 게이트 스위치를 이용하여 입력광의 입력을 제어하거나, 파장 변환 모듈을 직렬로 연결하는 파장 변환기를 이용하였다.

도 1은 종래의 파장 변환기 구성도로서, 입력 파장(λ_pump)을 파장(λ_probe)으로 변환시키는 파장 변환기이다.

먼저, 1×2 광커플러(11)에 광세기 변조(intensity modulation)된 파장(λ_pump)의 신호와 변화시키고자 하는 파장(λ_probe)의 연속파(continuous wave)광을 연결한다. 여기서, 변조된 파장(λ_pump)의광은 광정보가 실린 광원이고, 변화시키고자 하는 파장(λ_probe)의 광은 연속파로서 변환 대상의 파장을 갖는 광원이다.

상기 1×2 광커플러(11)에 의해 상기 두 파장의 광신호들(λ_pump,λ_probe)이 결합되어 반도체 광 증폭기(SOA : Semiconductor Optical Amplifier)(12)로 입력되면, 반도체 광 증폭기(12)는 충분히 큰 파장(λ_pump)과 파장(λ_probe)의 광신호의 합에 의해 이득(gain) 포화 현상을 일으키는데, 파장(λ_pump)의 광신호가 하이일 경우 파장(λ_probe)의 광신호와 결합되어 이득 포화 현상을 일으키고, 로우일 경우에는 두 입력광이 증폭된다. 즉, 연속파(λ_probe)는 파장(λ_pump)의 신호가 하이 일때, 이득 포화에 의해 그 크기가 작아지고, 파장(λ_pump)의 신호가 로우 일때, 반도체 광 증폭기(12)의 증폭 기능에 의해 그 크기가 커진다. 따라서, 파장(λ_pump)의 광신호와는 인버터 관계를 갖는 파장(λ_probe)의 출력을 갖는다. 상기 두 파장(λ_pump,λ_probe)의 광신호 모두 반도체 광증폭기(12)에서 동시에 출력되므로 광 필터(13)를 이용하여 파장(λ_probe)의 신호만을 통과시키면 파장(λ_pump)을 갖는 입력광 신호는 파장(λ_probe)을 갖는 광신호로 변환되어 출력된다.

도 2는 종래의 연속광 게이트형 다파장 변환기 구성도로서, 입력 파장(λ_pump)을 게이트 스위치로 선택한 파장(λ_probe)으로 변환시키는 다파장 변환기이다.

반도체 광증폭기와 광변조기를 사용한 다수개의 게이트 스위치(20)는 입력 광신호의 출력 여부를 결정한다. 즉, 임의의 파장(λ_pump)을 갖는 광신호를 연속파 파장(λ_probe1, λ_probe2, ㆍㆍㆍ λ_proben) 중에서 1 개를 게이트 스위치(20)로 선택하여 1×2 광커플러(22)로 입력할 수 있으며, 파장(λ_pump)은 선택된 파장(λ_probe)으로 변환된다.

도 3은 종래의 직렬형 역 이득 특성을 이용한 파장 변환기 구성도이다.

제 1 1×2 광커플러(30)가 신호 파장(λ_signal)과 연속 파장(λ_CW)을 입력하여 1×2 광결합하여 출력하면, 제 1 반도체 광증폭기(31)가 상기 제 1 1×2 광커플러(30)의 출력 신호를 파장 변조하여 출력하고, 제 1 광가변 필터(32)는 상기 제 1 반도체 광증폭기(31)의 출력 신호를 선택하여 변조된 파장을 출력시킨다. 그리고, 제 2 1×2 광커플러(33)는 상기 제 1 광가변 필터(32)의 출력 신호와 연속 파장(λ_CWn)을 1×2 광결합하여 출력시킨다.

다음으로, 상기 제 2 1×2 광커플러(33)로부터 출력된 신호는 제 2 반도체 광증폭기(34)가 파장 변조하여 출력하고, 최종적으로 제 2 광가변 필터(35)가 상기 제 2 반도체 광증폭기(34)의 출력 신호를 선택하여 변조된 파장을 출력시킨다. 그리고, 여기서, 광가변 필터 콘트롤러(36)는 상기 제 1 광가변 필터(32)와 제 2 광가변 필터(35)를 제어한다. 상기의 직렬형 역 이득 특성을 이용한 파장 변환기는 입력 파장을 여러개의 파장으로 변환할 수 있으나, 집적화 또는 모듈화에 큰 문제가 있다.

상기와 같은 종래의 변환기는 변환 가능한 파장의 수를 증가시킬수록 고가인 광 소자의 수도 비례적으로 증가하여, 파장 변환기의 가격이 상승되며, 게이트 스위치와 가변 필터를 제어하는 콘트롤러의 설계가 복잡해지는 단점이 있다.

상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 반도체 광 증폭기의 역 이득 특성을 이용하여 역 이득 변조시키도록 변환할 다수개의 파장을 동시에 입력하는 파장 입력부가 구성된 파장 분할 다중화방식에 의한 광 전송 시스템 교환기용 다파장 변환기를 제공하여, 특정 소자의 첨가 없이 하나 이상의 변환된 파장을 출력시키고, 광 소자의 수를 감소시킴으로써, 가격을 보다 저렴하게 하고, 가변 필터를 제어하는 콘트롤러의 구조를 간소화시키는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 파장 변환기 구성도,

도 2는 종래의 연속광 게이트형 다파장 변환기 구성도,

도 3은 종래의 직렬형 역 이득 특성을 이용한 파장 변환기 구성도,

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 연속광 동시 입력 다파장 변환기 구성도,

도 5는 도 4의 반도체 광 증폭기의 역 이득 특성도,

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 연속광 동시 입력 다파장 변환기 구성도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

11,22,102 : 1×2 광커플러 12,23,103,204 : 반도체 광증폭기

13 : 광필터 20 : 게이트 스위치

21,101,205 : 1×n 광커플러 24,104,201 : 광가변 필터

25,36,105,202 : 광가변 필터 콘트롤러

30 : 제 1 1×2 광커플러 31 : 제 1 반도체 광증폭기

32 : 제 1 광가변 필터 33 : 제 2 1×2 광커플러

34 : 제 2 반도체 광증폭기 35 : 제 2 광가변 필터

본 발명은 파장 분할 다중화방식(WDM : Wavelength Division Multiplexing)을 사용하는 광 전송 시스템의 교환기에서 다파장 변환을 위한 다파장 변환기에 관한 것으로서, 특히, 반도체 광 증폭기(SOA : Semiconductor Optical Amplifier)의 역 이득 특성을 이용한 연속광 동시 입력 다파장 변환기에 관한 것이다.

반도체 광 증폭기의 입력 광 신호는 반도체 광 증폭기의 포화(saturation) 특성을 이용하여 그 이득(gain)의 크기를 조절 할 수 있다. 따라서, 입력 광 신호와 함께 변환하고자 하는 파장의 연속광(CW)을 반도체 광 증폭기에 입력시킬 경우, 연속광은 이득 변화에 따라 변조된다. 이론상 두 개의 서로 다른 파장의 연속광을 포화 특성이 일어날 수 있는 크기로 광신호와 함께 동시에 반도체 광증폭기에 입력시킬 경우, 입력된 두 개의 연속광 파장에서 변조된 광신호가 출력된다. 이러한 방법으로 임의의 파장의 입력 광신호를 하나 이상의 다른 파장의 광신호로 변환시킬 경우, 연속광을 게이트(gate) 스위치를 이용하여 입력시키거나 역 이득 변조를 이용한 파장 변환기를 연속적으로 배치하는 기존의 방법보다 게이트 스위치 등 소요 광 부품의 수가 감소되고, 파장 변환 콘트롤러(controller)의 구조가 간소화된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 연속광 동시 입력 다파장 변환기 구성도로서, 다수개의 변조될 연속 파장(λ_probe1∼λ_proben)을 동시에 입력하고 1×n 광결합하여 출력하는 1×n 광커플러(101)와, 신호 파장(λ_signal) 및 상기 1×n 광커플러(101)의 출력 신호를 입력하고 1×2 광결합하여 출력하는 1×2 광커플러(102)와, 상기 1×2 광커플러(102)의 출력 신호를 역 이득 변조하여 다수개의 파장을 동시에 출력하는 반도체 광증폭기(103)와, 상기 반도체 광증폭기(103)의 출력 신호를 선택하여 다수개의 변조된 파장을 출력시키는 광가변 필터(104)와, 상기 광가변 필터(104)를 제어하는 광가변 필터 콘트롤러(105)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 다파장 변환기의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 1×n 광커플러(101)가 다수개의 연속 파장(λ_probe1∼λ_proben)을 반도체 광증폭기(103)의 역 이득 특성에 맞게 동시에 입력하여 1×n 광결합하여 출력하면, 1×2 광커플러(102)는 신호 파장(λ_pump) 및 상기 1×n 광커플러(101)의 출력 신호를 입력하여 1×2 광결합하여 출력한다. 그리고, 반도체 광증폭기(103)가 상기 1×2 광커플러(102)의 출력 신호를 역 이득 변조하여 다수개의 파장을 동시에 출력하며, 광가변 필터(104)는 상기 반도체 광증폭기(103)의 출력 신호를 선택하여 다수개의 변조된 파장을 출력시킨다. 여기서, 광가변 필터 콘트롤러(105)는 상기 광가변 필터(104)를 제어한다.

도 5는 도 4의 반도체 광 증폭기의 역 이득 특성도이다.

반도체 광 증폭기의 역 이득 특성은 광 신호가 실린 입력광과 연속광의 상대적으로 큰 크기에 의해 반도체 광 증폭기의 이득이 감소하여 연속광의 이득이 신호 광의 파형과 역으로 변하게 되어 연속광이 광신호의 역의 형태로 나타나는 것이므로 연속광을 하나만 입력하지 않고 여러 개를 동시에 입력하여도 역 이득에 의한 변조는 발생한다. 따라서, 별도의 광 소자 첨부 없이 연속광의 크기를 반도체 광 증폭기의 이득 특성에 맞추어 입력할 경우 원하는 다양한 파장으로의 파장 변환을 얻을 수 있으며, WDM 시스템에서 임의의 파장의 광 신호를 여러 파장의 광 신호로 복사하는 기능도 구현할 수 있다. 이때, 입력되는 연속광의 크기는 반도체 광 증폭기의 파장에 따른 이득의 차와 파장 변환이 신호가 실린 파장 보다 장파장 쪽으로 잘 일어나는 점을 고려하여 단 파장의 연속광의 크기를 좀 더 크게 하고 신호광의 소멸비(extinction ratio)를 크게 할 경우 양호한 변환 특성을 얻을 수 있다.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 연속광 동시 입력 다파장 변환기 구성도로서, 다수개의 변조될 연속 파장(λ_probe1∼λ_proben)을 입력하고 선택하여 출력하는 광가변 필터(201)와, 상기 광가변 필터(201)를 제어하는 광가변 필터 콘트롤러(202)와, 상기 광가변 필터(201)의 출력 신호와 신호 파장(λ_pump)을 입력하고 1×2 광결합하여 출력하는 1×2 광커플러(203)와, 상기 1×2 광커플러(203)의 출력 신호를 역 이득 변조하여 다수개의 파장을 동시에 출력하는 반도체 광증폭기(204)와, 상기 반도체 광증폭기(204)의 출력 신호를 1×n 광분할 하여 다수개의 변조된 파장을 동시에 출력하는 1×n 광커플러(205)로 구성된다.

먼저, 광가변 필터(201)가 다수개의 변조될 연속 파장(λ_CW1∼λ_CWn)을 입력하고 반도체 광증폭기(204)의 역 이득 특성에 맞게 선택하여 출력하면, 1×2 광커플러(203)는 상기 광가변 필터(201)의 출력 신호와 신호 파장(λ_signal)을 입력하고 1×2 광결합하여 출력하며, 반도체 광증폭기(204)는 상기 1×2 광커플러(203)의 출력 신호를 역 이득 변조하여 다수개의 파장을 동시에 출력한다. 그리고, 1×n 광커플러(205)가 상기 반도체 광증폭기(204)의 출력 신호를 1×n 광분할하여 다수개의 변조된 파장을 동시에 출력한다. 여기서, 광가변 필터 콘트롤러(202)는 상기 광가변 필터(201)를 제어한다.

상기와 같이 본 발명에 따른 파장 분할 다중화방식에 의한 광 전송 시스템 교환기용 다파장 변환기는 특정 소자의 첨가 없이 하나 이상의 변환된 파장을 출력시키고, 광 소자의 수를 감소시킴으로써, 가격을 보다 저렴하게 하고, 가변 필터를 제어하는 콘트롤러의 구조를 간소화시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 반도체 광 증폭기의 역 이득 특성을 이용하여 역 이득 변조시키도록 변환할 다수개의 파장을 동시에 입력하는 파장 입력부가 구성된 파장 분할 다중화방식에 의한 광 전송 시스템 교환기용 다파장 변환기를 제공하여, 특정 소자의 첨가 없이 하나 이상의 변환된 파장을 출력시키고, 광 소자의 수를 감소시킴으로써, 가격을 보다 저렴하게 하고, 가변 필터를 제어하는 콘트롤러의 구조를 간소화시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

파장 분할 다중화방식(WDM)을 사용하는 광 전송 시스템의 교환기에서 다파장 변환을 위한 다파장 변환기에 있어서,

다수개의 변조될 연속 파장(λ_CW1∼λ_CWn)을 입력하고 1×n 광결합하여 출력하는 1×n 광커플러(101)와;

상기 1×n 광커플러(101)의 출력 신호와 신호 파장(λ_signal)을 입력하고 1×2 광결합하여 출력하는 1×2 광커플러(102)와;

상기 1×2 광커플러(102)의 출력 신호를 역 이득 변조하여 다수개의 파장을 동시에 출력하는 반도체 광증폭기(103)와;

상기 반도체 광증폭기(103)의 출력 신호를 선택하여 다수개의 변조된 파장을 출력시키는 광가변 필터(104)와;

상기 광가변 필터(104)를 제어하는 광가변 필터 콘트롤러(105)로 구성된 것을 특징으로 하는 파장 분할 다중화방식에 의한 광 전송 시스템 교환기용 다파장 변환기.
제 1 항에 있어서,

상기 1×n 광커플러(101)는, 다수개의 변조될 연속 파장(λ_CW1∼λ_CWn)을 반도체 광증폭기(103)의 역 이득 특성에 맞추어 동시에 입력하고 1×n 광결합하여 출력하는 것을 특징으로 하는 파장 분할 다중화방식에 의한 광 전송 시스템 교환기용 다파장 변환기.
파장 분할 다중화방식(WDM)을 사용하는 광 전송 시스템의 교환기에서 다파장 변환을 위한 다파장 변환기에 있어서,

다수개의 변조될 연속 파장(λ_CW1∼λ_CWn)을 입력하고 선택하여 출력하는 광가변 필터(201)와;

상기 광가변 필터(201)를 제어하는 광가변 필터 콘트롤러(202)와;

상기 광가변 필터(201)의 출력 신호와 신호 파장(λ_signal)을 입력하고 1×2 광결합하여 출력하는 1×2 광커플러(203)와;

상기 1×2 광커플러(203)의 출력 신호를 역 이득 변조하여 다수개의 파장을 동시에 출력하는 반도체 광증폭기(204)와;

상기 반도체 광증폭기(204)의 출력 신호를 1×n 광분할 하여 다수개의 변조된 파장을 동시에 출력하는 1×n 광커플러(205)로 구성된 것을 특징으로 하는 파장 분할 다중화방식에 의한 광 전송 시스템 교환기용 다파장 변환기.