KR100251738B1

KR100251738B1 - Ber improvement circuit for optical in-line amplifier in optical transmission apparatus

Info

Publication number: KR100251738B1
Application number: KR1019970076026A
Authority: KR
Inventors: 윤지현
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-12-29
Filing date: 1997-12-29
Publication date: 2000-04-15
Also published as: KR19990056050A

Abstract

PURPOSE: A circuit for improving a bit error rate is provided to increase an optical receive sensitivity by mounting an external photo diode at a front stage and connecting an APC(Auto Power Control) circuit which is the same APC circuit as mounted at a back stage. CONSTITUTION: A tap coupler is connected to an optical part of a photo diode(PD2) in order to connect an APC(Auto Power Control) circuit to a main path of an optical part of an optical fiber amplifier, and an electric part of the photo diode(PD2) is connected to an optical module control part(101). The APC circuit operates through this connection. At this time, because the APC circuit is the same APC circuit as mounted at a back stage, a circuit for improving a bit error rate removes a drop of a receive sensitivity by SPM(Self Phase Modulation).

Description

Bit error rate improvement circuit of optical fiber amplifier in optical transmission device

본 발명은 광전송장치에 있어서 광선로 증폭기에 관한 것으로, 특히 현장에 응용시 자치위상변조(SPM;Self Phase Modulation)에 의한 비트 에러 레이트(BER)의 나쁜 영향을 분산보상광선로(DCF)의 앞단에 외장 포토다이오드(Photo Diode)로 APC(Auto Power Control)를 작동시켜 자체위상변조(SPM)에 의한 비트 에러 레이트의 나쁜 영향을 제거하는 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an optical fiber amplifier in an optical transmission device. In particular, the present invention relates to a bad effect of the bit error rate (BER) caused by self phase modulation (SPM) in the field application. The present invention relates to a circuit that operates APC (Auto Power Control) with an external photo diode to eliminate the adverse effect of bit error rate caused by self phase modulation (SPM).

일반적으로 전송시스템에 사용된 광선로 증폭선단(EDF)는 도 1의 예와 같이 입력단(IN)으로부터 파장 분할 다중화기(WDM1)을 연결하고, 상기 파장 분할 다중화기(WDM)로부터 탭카플러(TAP1)를 연결하여 상기 탭카플러(TAP1)에서 포토다이오드(PD1)을 통해 손실을 모니터링하며, 상기 탭카플러(TAP1)로부터 아이솔레이타(ISO1)을 연결하고, 상기 아이솔레이타(ISO1)로부터 파장 분할 다중화기(WDM2)를 연결하며, 상기 파장 분할 다중화기(WDM2)에는 증폭을 위한 펌핑 발광다이오드(PLD1)를 연결하고, 상기 파장 분할 다중화기(WDM2)로부터 광선로 증폭선단(EDF)를 통해 아이솔레이션필터(ISOF)를 연결하며, 상기 아이솔레이션필터(ISOF)로부터 분산 보상 증폭선단(DCF)을 연결하고, 상기 분산 보상 증폭선단(DCF)으로부터 아이솔레이터(ISO2)를 연결하며, 상기 아이솔레이터(ISO2)로부터 파장 분할 다중화기(WDM3)를 연결하고, 상기 파장 분할 다중화기(WDM3)로부터 광선로 증폭선단(EDF)를 연결함과 동시에 펌핑 발광다이오드(PLD2)를 연결하며, 상기 광선로 증폭선단(EDF)로부터 아이솔레이터(ISO3)를 통해 탭카플러(TAP2)를 연결하고 상기 탭카플러(TAP2)에는 출력유지용 포토다이오드(PD2)를 연결하며 상기 탭카플러(TAP2)에는 파장 분할 다중화기(WDM4)를 연결한다. 상기 포토다이오드(PD1, PD2) 펌핑 발광다이오드(PLD1, 2)는 광모듈제어보드이다. 상기와 같이 구성된 종래의 광선로 증폭기의 입력세기는 -18dBm에서 NF가 최적이 되게 설계되어져 있다. 그러나 선로 특성상 실제 입력세기는 -10~ -18dBm 사이의 광세기가 들어오기 때문에 -18dBm보다 높은 광세기가 들어온다면 OSNR이 좋아지기 때문에 NF가 조금 나빠져도 괜찮다.그런데 일단 -18dBm 보다 더 센 광이 들어오면 앞단은 자동 전력 제어(APC)가 작동하지 않기 때문에 앞단 출력은 0dBm이상으로 분산 보상 증폭선단(DCF)에 입력되게 된다. 이런 경우 전체 광스펙트럼에서 SPM현상이 나타나 전송루프상의 광수신기에서 비트 에러 레이트가 나빠지는 현상이 생긴다. 따라서 장거리 전송을 하는 10G TDM이나 WDM 시스템에서 이런 광선로상의 문제는 전체 시스템의 수신감도에 나쁜 영향을 주게된다.In general, the optical fiber amplifier front end (EDF) used in the transmission system connects the wavelength division multiplexer (WDM1) from the input terminal (IN) as shown in the example of FIG. 1, and the tap coupler (TAP1) from the wavelength division multiplexer (WDM). ) To monitor the loss through the photodiode PD1 at the tap coupler TAP1, to connect the isolator ISO1 from the tap coupler TAP1, and to split the wavelength from the isolator ISO1. A multiplexer (WDM2) is connected, and the wavelength division multiplexer (WDM2) is connected to a pumping light emitting diode (PLD1) for amplification, and is isolated from the wavelength division multiplexer (WDM2) through an optical path amplifying tip (EDF). A filter (ISOF) is connected, a dispersion compensation amplifier tip (DCF) is connected from the isolation filter (ISOF), an isolator (ISO2) is connected from the dispersion compensation amplification tip (DCF), and the isolator (ISO2) is connected. A long division multiplexer (WDM3) is connected, an optical fiber amplifier (EDF) is connected from the wavelength division multiplexer (WDM3), and a pumping light emitting diode (PLD2) is connected at the same time. A tap coupler (TAP2) is connected to the tap coupler (TAP2) through an isolator (ISO3). An output holding photodiode (PD2) is connected to the tap coupler (TAP2), and a wavelength division multiplexer (WDM4) is connected to the tap coupler (TAP2). . The photodiodes PD1 and PD2 pumping light emitting diodes PLD1 and 2 are optical module control boards. The input strength of the conventional optical fiber amplifier configured as described above is designed to have an optimum NF at -18 dBm. However, due to the nature of the line, the actual input intensity is between -10 and -18 dBm, so if the light intensity is higher than -18 dBm, the OSNR is better, so the NF is a little worse, but once the light is stronger than -18 dBm, When it comes in, the front end is not activated by automatic power control (APC), so the front end output is input to the distributed compensation amplifier front (DCF) above 0dBm. In this case, the SPM phenomenon occurs in the entire optical spectrum, resulting in a bad bit error rate in the optical receiver on the transmission loop. Therefore, in 10G TDM or WDM system with long distance transmission, this optical fiber problem has a bad effect on the reception sensitivity of the whole system.

따라서 본 발명의 목적은 앞단 출력에서 나오는 광세기를 -10dBm ~ -18dBm(KT SPEC)범위의 광세기가 입력하더라도 -18dBm일 때의 광출력 0dBm 이하로 맞춰주기 위해 앞단에 외장 포토다이오드를 장착하고 뒷단과 같은 APC회로를 구성하여 일정한 광세기를 갖는 APC를 동작시켜 SPM현상을 제거하고 이로인해 광수신감도를 증가시키는 회로를 제공함에 있다.Therefore, an object of the present invention is to equip the front end with an external photodiode in order to adjust the light intensity from the front end output to -10dBm ~ -18dBm (KT SPEC) in the range of -18dBm or less light output 0dBm or less By constructing the APC circuit as shown in the back, to operate the APC having a constant light intensity to remove the SPM phenomenon, thereby providing a circuit for increasing the light reception sensitivity.

도 1은 종래의 광선로증폭기의 블록도1 is a block diagram of a conventional optical fiber amplifier

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광선로증폭기의 회로도2 is a circuit diagram of an optical fiber amplifier according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의내려진 용어들로서 이는 사용자 또는 칩설계자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으며, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.DETAILED DESCRIPTION A detailed description of preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. In the following description of the reference numerals to the components of the drawings, it should be noted that the same reference numerals as much as possible even if displayed on different drawings. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Terms to be described later are defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or a chip designer, and the definitions should be made based on the contents throughout the present specification.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광선로 증폭기의 시스템도로서2 is a system diagram of an optical fiber amplifier according to an embodiment of the present invention.

도 1의 아이솔레이션필터(ISOF)로부터 분산 보상 증폭선단(DCF1)의 사이에 메인패스를 위해 탭(TAP2)을 연결하며, 상기 탭(TAP2)에 외장 발광다이오드(PD2)를 연결하여 상기 분산 보상 증폭선단(DCF1)의 전단의 APC를 작동시켜 -10dBm의 높은 입력의 광세기가 있더라도 0dBm을 유지 하도록 한다. 즉, 본 발명은 상기 광선로 증폭기의 광부분의 메인 패스에서 APC회로에 연결하기 위해서 1:99 탭(TAP2)카플러를 사용하여 포토다이오드(PD2)의 광학부에 연결하고, 상기 포토다이오드(PD2)의 전기적 부분을 광 모듈 제어부(101)에 연결함으로써 APC를 작동시킨다. 이 때 사용된 APC회로는 뒷단의 포토다이오드(PD3)의 APC회로와 일치하며, -10dBm ~ -18dBm범위의 광세기가 입력되여도 상기 분산 보상 증폭선단(DCF)의 입력 광세기는 0dBm으로 맞춰질 수가 있었다. 따라서 분산 보상 증폭선단(DCF)의 입력광세기의 0dBm이 넘기 때문에 나타나는 SPM에 의한 광수신감도의 악영향을 제거할 수 있도록 구성되어 있다.The tap TAP2 is connected for the main pass between the isolation filter ISOF of the isolation filter ISOF of FIG. 1, and the external light emitting diode PD2 is connected to the tap TAP2 so that the dispersion compensation amplification is performed. Activate APC at the front end of DCF1 to maintain 0dBm even with high input light intensity of -10dBm. That is, the present invention is connected to the optical portion of the photodiode PD2 using a 1:99 tap (TAP2) coupler to connect to the APC circuit in the main pass of the optical portion of the optical path amplifier, and the photodiode PD2 The APC is operated by connecting the electrical part of the optical sensor to the optical module controller 101. The APC circuit used here matches the APC circuit of the photodiode PD3 at the rear stage, and the input light intensity of the distributed compensation amplifying tip (DCF) is set to 0 dBm even if the light intensity in the range of -10 dBm to -18 dBm is input. I could. Therefore, it is configured to eliminate the adverse effect of optical reception sensitivity caused by SPM, which occurs because the input compensation intensity of DCF exceeds 0dBm.

따라서 본 발명의 구체적 일 실시예를 도 2를 참조하여 상세히 설명하면,Therefore, a specific embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

도 2에서 나타낸 것과 같이 일반적으로 광전송 시스템의 광선로 증폭선단(EDF)는 실제 선로 사이에 위치하여 광전송시스템에서 발생한 전기적인 데이터를 광신호로 전환한 다음 광송신기로 송신을 해주게 된다. 광전력 증폭기에서 일단 증폭된 광신호는 분산 등의 여러 가지 손실을 가지고 있는 SMF(Single Mode Fiber)를 타고 전송해 가게 된다. 보통 320Km를 전송하기 위해서는 광송신기와 광전력증폭기, 80Km마다 놓이는 광선로 증폭기 3 세트, 그리고 광송신기의 레벨정도로 광을 다시 조절해주는 광전치증폭기, 광수신기로 구성된다.In general, as shown in FIG. 2, an optical fiber amplification front end (EDF) of an optical transmission system is located between actual lines to convert electrical data generated in the optical transmission system into an optical signal and then transmit the optical signal to an optical transmitter. Once amplified in an optical power amplifier, the optical signal is transmitted on a single mode fiber (SMF) which has various losses such as dispersion. It usually consists of an optical transmitter, an optical power amplifier, three sets of optical line amplifiers placed every 80 km, a photoelectric amplifier, and an optical receiver that re-adjusts the light to the level of the optical transmitter.

그런데 일반적으로 SMF는 분산에 의한 손실이 많기 때문에 이를 보상하기 위해서 광선로 증폭기와 광전치증폭기 안에 분산 보상 증폭선단(DCF)를 사용하게 되고,상기 분산 보상 증폭선단(DCF)의 입력은 일반적으로 0dBm이하가 되는데, 0dBm이하가 될 경우 SPM현상이 나타나지 않는다. 그러나 기존의 광선로증폭기는 더블 펌핑형태로 앞단과 뒷단이 개별적으로 동작하며, APC는 뒷단에 위치하고, 광선로증폭기의 총출력의 APC만 관여하게 설계 되어져 있다. 따라서 -18dBm이상의 광일때는 분산 보상 증폭선단(DCF)의 입력 광세기가 0dBm이하의 세기가 들어가게 되지만 APC가 되지 않는 앞단에 -18dBm이상의 광세기가 입력된다면 분산 보상 증폭선단(DCF)의 입력광세기는 0dBm 이상이 될 것이다. 이런 현상으로 인해 SPM현상이 나타나며 광수신기의 수신감도의 저하를 가져온다. 결과적으로 전체 광전송시스템의 수신감도 또한 영향을 미친다.그래서, 선로특성상 들어오는 입력광세기가 -10dBm 정도의 높은 광세기라도 분산 보상 증폭선단(DCF)의 입력단에서는 항상 0dBm을 맞춰주는게 필요하며, 광폭기의 메인 패스상에 탭(TAP)커플러와 외장 포토다이오드(PD2)를 사용하여 이를 해결할 수 있다. 상기와 같은 방법으로 구성된 광선로증폭기는 -10 ~ -18dBm 범위의 입력광세기에서 앞단 APC가 동작하며, 높은 입력광세기에서도 OSNR의 증가를 가져올 뿐, 광수신감도에는 영향을 미치지 않는다. 이는 높은 입력광세기가 들어와도 앞단 펌핑에 사용되는 980nm의 펌프발광다이오드(PLD2)가 APC회로의 동작으로 0dBm을 맞추기 위해 -18dBm일 때보다 LD 전류를 줄였기 때문이며, 이 때 NF는 앞단이 APC회로가 작동하기 때문에 약간의 EDF길이를 줄임으로써 전체적인 NF를 줄일 수 있었으며, 실험상 -10dBm이상의 입력광세기가 입사되어지더라도 APC는 동작함을 확인할 수 있다.However, in general, SMF has a large amount of loss due to dispersion, and in order to compensate for this, a distributed compensation amplifier tip (DCF) is used in the optical fiber amplifier and the photoelectric amplifier, and the input of the dispersion compensation amplifier tip (DCF) is generally 0 dBm. If it is below 0dBm, the SPM phenomenon does not appear. However, the conventional optical fiber amplifier has double pumping type, and the front and rear stages are operated separately, and the APC is located at the rear stage, and only the APC of the total output of the optical fiber amplifier is designed to be involved. Therefore, when the light intensity of DCF is higher than -18dBm, the intensity of input is less than 0dBm, but if the light intensity of more than -18dBm is input to the front end which is not APC, the input light intensity of DCF is Will be 0dBm or more. Due to this phenomenon, SPM phenomenon occurs and the reception sensitivity of the optical receiver is reduced. As a result, the reception sensitivity of the entire optical transmission system also affects, so that the input characteristics of the distributed compensation amplifier stage (DCF) should always be 0 dBm even if the incoming optical intensity is -10 dBm. This can be solved by using a tap coupler and an external photodiode PD2 on the main path of the device. The optical fiber amplifier configured in the above manner operates the leading APC at the input light intensity in the range of -10 ~ -18dBm, and increases the OSNR even at high input light intensity, and does not affect the light reception sensitivity. This is because the 980nm pumped light emitting diode (PLD2) used for pumping the front end reduces the LD current compared to -18dBm to match 0dBm by the operation of the APC circuit even when high input light intensity is applied. Because of this, the overall NF can be reduced by reducing the EDF length slightly, and the APC works even if the input light intensity of -10dBm or more is experimentally applied.

상술한 바와 같이 앞단 출력에서 나오는 광세기를 -10dBm ~ -18dBm(KT SPEC)범위의 광세기가 입력하더라도 -18dBm일 때의 광출력 0dBm 이하로 맞춰주기 위해 앞단에 외장 포토다이오드를 장착하고 뒷단과 같은 APC회로를 구성하여 일정한 광세기를 갖는 APC를 동작시키므로 SPM현상을 제거하고 이로인해 광수신감도를 증가시키는 장점이 있으며, 또한, 고속 대용량의 다채널 전송방식인 WDM 전송시스템의 광선로증폭기에서도 이런 방법을 응용한다면 LD 안정화회로를 통해 송신되는 광을 좀더 안정된 상태로 광을 전송시킬 수 있으며, 광수신감도와 OSNR을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.As mentioned above, even if the light intensity from the front end output is input in the range of -10dBm to -18dBm (KT SPEC), the external photodiode is mounted on the front end to adjust the light output to 0dBm or less at -18dBm. By constructing the same APC circuit to operate APC with constant light intensity, it has the advantage of eliminating SPM phenomenon and increasing optical reception sensitivity, and also in the optical fiber amplifier of the WDM transmission system, which is a high-speed, high-capacity multi-channel transmission method. If the method is applied, the light transmitted through the LD stabilization circuit can be transmitted in a more stable state, and there is an advantage of increasing light reception sensitivity and OSNR.

Claims

Wavelength Division Multiplexer (WDM1), Tap Coupler (TAP1), Photodiode (PD1), Isolator (ISO1), Wavelength Division Multiplexer (WDM2), Pumped Light Emitting Diode (PLD1), Fiber Optic Amplifier (EDF), Isolation Filter (ISOF), Distributed Compensation Amplifier (DCF), Isolator (ISO2), Wavelength Division Multiplexer (WDM3), Ray Amplifier (EDF), Pumped Light Emitting Diode (PLD2), Beam Amplifier (EDF), Isolator (ISO3) ), A tap coupler (TAP2), an output holding photodiode (PD2), and a wavelength division multiplexer (WDM4),

A tap TAP2 is connected between the isolation filter ISOF and the distributed compensation amplifying tip DCF1 for a main pass, and an external light emitting diode PD2 is connected to the tap TAP2 to the distributed compensation amplifying tip. A bit error rate improvement circuit of an optical fiber amplifier in an optical transmission device, characterized in that it is configured to operate an APC in front of (DCF1) to maintain 0 dBm even with a high input light intensity of -10 dBm.