KR100252176B1 - 광섬유 증폭기의 성능 감시장치 - Google Patents

광섬유 증폭기의 성능 감시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광섬유증폭기의 성능감시 장치에 관한 것으로, 광섬유증폭기의 성능감시 장치는 전송하고자하는 정보를 나타내는 정보광신호 및 전단에 위치한 광섬유증폭기의 성능정보를 나타내는 성능광신호로 이루어진 입력광신호로부터 정보광신호와 성능광신호를 분리하여 정보광신호는 통과시키고, 성능광신호는 추출하여 전기신호로 변환하는 성능신호감시부; 성능신호감시부를 통과한 정보광신호를 증폭하기 위한 펌프광 상태를 감지하고 펌프광을 이용하여 정보광신호를 증폭하는 증폭부; 증폭부의 증폭정도를 감지하기 위해, 증폭부에서 증폭된 정보광신호의 일부를 추출하여 전기신호로 변환하고, 나머지 정보광신호를 통과시키는 증폭신호 감시부; 및 성능신호감시부에서 전기신호로 변환된 성능광신호와 증폭부에서 감지된 펌프광상태신호를 시간에 따라 순차적으로 더하여 광신호로 변환한 다음, 이 신호와 상기 증폭신호 감시부를 통과한 광신호를 결합하여 다음 단의 광섬유증폭기로 전송하는 성능신호 결합부로 이루어진다.
본 발명에 의하면 광도파로에서 광신호의 유무를 알 수 있을 뿐만아니라 전단으로부터 들어오는 입력광신호로부터 성능광신호를 추출하고, 현재 광증폭기의 상태정보를 더한 후 다음단의 광증폭기에 전송하므로 따로 광전송장치가 없는 곳에서도 성능감시가 가능하다.

Description

광섬유증폭기의 성능감시 장치
본 발명은 광섬유증폭기의 성능감시 장치에 관한 것으로, 특히 광전송장치가 없는 곳에서도 성능감시가 가능한 광섬유증폭기의 성능감시 장치에 관한 것이다.
어븀 도핑 광섬유증폭기(Erbium Doped Fiber Amplifier, 이하 광증폭기라 약함)는 대량의 데이터가 한 가닥의 광섬유를 통해 장거리 전송될 때 장거리 전송에 따르는 광신호의 감쇠를 막기위해 주기적으로 미약해진 광신호를 증폭하는데 사용되며, 광을 전기로 변환하여 증폭한 후 다시 광으로 변환하여 전송하는 방식과는 달리 직접 광을 증폭하므로 증폭효율이 좋고 경제적이다.
광증폭기 성능감시 장치는 상술한 광증폭기의 각종 상태를 감지하여 광단국장치가 광증폭기의 성능을 감시할 수 있도록 광신호로 변환된 상태정보를 광증폭기에서 추출하는 장치를 말한다.
도 1은 종래의 광증폭기 성능감시 장치의 도면으로, 도 1에 의한 광증폭기 성능감시 장치는 제1 및 제2탭 결합기(Tap Coupler, 100, 114), 제1 및 제2포토 다이오드(Photo Diode, 102, 116), 제1 및 제2아이솔레이터(Isolator, 106, 112), 파장선택결합기(Wave Selective Coupler, WSC, 106), 펌프 레이저 다이오드(Pump Laser Diode, PLD, 108) 및 어븀도핑광섬유(Erbium Doped Fiber, EDF, 110)로 이루어진다.
그 동작원리는 다음과 같다. 먼저, 입력광신호가 입사되면 제1탭 결합기(100)를 통해 입력광신호가 99:1의 비율로 분리되고, 1%의 비율을 갖는 신호는 제1포토 다이오드(102)를 통해 전기신호로 변환된다. 변환된 신호의 레벨이 제1임계값 이하이면 제1경보(도시되지 않음)가 울려서 입력신호가 없음을 알리고, 이상이면 광신호가 있음을 뜻하므로 아무 조치를 취하지 않는다.
상술한 99% 비율의 신호는 펌프LD(108)에서 펌핑되는 광신호와 함께 WSC(106)를 통해 결합된 다음, EDF(110)에서 증폭된다. 성능감시를 위해 증폭된 신호는 제2탭 결합기(114)를 통해 다시 99:1의 비율로 분리된다. 1%의 비율을 갖는 신호는 제2포토 다이오드(116)를 통해 전기신호로 변환된다. 변환된 신호의 레벨이 제2임계값 이하이면 제2경보(도시되지않음)가 울려서 증폭된 신호가 없거나 증폭의 정도가 미약함을 알리고, 이상이면 증폭신호가 있다고 간주되어 아무 조치를 취하지 않는다. 상술한 99% 비율의 신호는 다음 단의 광증폭기로 출력된다. 여기서, 제2임계값은 증폭된 신호에 대한 임계값이므로 제1임계값보다 크다.
제1아이솔레이터(104)를 통해서는 증폭된 신호의 역류가 방지되고, 역시 제2아이솔레이터(112)를 통해 출력단으로부터 광신호가 역류되어 증폭성능이 저하되는 것이 방지된다.
그러나, 종래 광증폭기 감시장치는 광신호의 유무만을 판별하므로 광증폭기 자체에서만 상태감시가 가능하다. 즉, 광증폭기가 광전송기능이 없는 중계기로 사용되는 경우 광증폭에 필요한 펌핑 레이저 다이오드의 전류 및 온도와 같은 광증폭기의 상태정보를 광단국장치에 송출할 수 없으므로. 항상 광전송기능이 있는 광단국장치와 결합하여 사용해야하는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 광전송기능이 없는 곳에서도 광증폭기의 상태정보를 전송하여 광단국장치가 광증폭기의 성능을 감시할 수 있도록 광증폭기의 상태정보를 광신호로 변환하여 전송하고, 수신된 상태정보를 광증폭기에서 추출하는 광섬유증폭기의 성능감시 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 광섬유증폭기의 성능감시 장치에 대한 구조도이다.
도 2는 본 발명에 따른 광섬유증폭기의 성능감시 장치에 대한 구조도이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 광섬유증폭기의 성능감시 장치는 전송하고자하는 정보를 나타내는 정보광신호 및 전단에 위치한 광섬유증폭기의 성능정보를 나타내는 성능광신호로 이루어진 입력광신호로부터 정보광신호와 성능광신호를 분리하여 상기 정보광신호는 통과시키고, 상기 성능광신호는 추출하여 전기신호로 변환하는 성능신호감시부; 상기 성능신호감시부를 통과한 정보광신호를 증폭하기 위한 펌프광 상태를 감지하고 상기 펌프광을 이용하여 상기 정보광신호를 증폭하는 증폭부; 상기 증폭부의 증폭정도를 감지하기 위해, 상기 증폭부에서 증폭된 정보광신호의 일부를 추출하여 전기신호로 변환하고, 나머지 정보광신호를 통과시키는 증폭신호 감시부; 및 상기 성능신호감시부에서 전기신호로 변환된 성능광신호와 상기 증폭부에서 감지된 펌프광상태신호를 시간에 따라 순차적으로 더하여 광신호로 변환한 다음, 이 신호와 상기 증폭신호 감시부를 통과한 광신호를 결합하여 다음 단의 광섬유증폭기로 전송하는 성능신호 결합부를 포함함이 바람직하다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명에 따른 광섬유증폭기의 성능감시 장치에 대한 구조도로서, 도 2에 따른 광섬유증폭기의 성능감시 장치는 성능신호 감시부(200), 증폭부(210), 증폭신호 감시부(220), 성능신호 결합부(230)으로 이루어진다.
성능신호 감시부(200)는 입력광신호를 구성하는 성능광신호를 추출하여 이전단의 광섬유증폭기 성능을 감시하고, 증폭부(210)는 입력광신호에 포함되어 성능신호감시부(200)를 통과한 정보광신호를 증폭한다. 증폭신호감시부(220)는 증폭부(210)의 출력신호중 약 1%를 추출하여 정보광신호의 증폭정도를 감지하고, 성능신호 결합부(230)는 성능신호 감시부(200)에서 추출된 성능광신호를 전기신호로 변환하고 증폭부(210)에 있는 펌프 레이저 다이오드의 상태정보를 시간차를 두고 합하여 이를 광신호로 변환한 다음, 증폭신호감시부(220)를 통과한 정보광신호와 결합하여 다음 단의 광섬유증폭기로 전송한다.
상술한 성능신호 감시부(200)는 써큘레이터(circulator, 202), 광섬유격자(Fiber Grating, 204) 및 제1포토 다이오드(206)로 이루어진다.
써큘레이터(202)는 3개의 단자를 갖고, 한 단자에 입력된 신호를 다른 단자에 출력하여 사용할 수 있다. 광섬유격자(204)는 써큘레이터(202)의 입출력단자에 연결되어 입사된 광신호중 성능광신호를 반사하는 구조로 되어있다. 제1포토 다이오드(206)는 광섬유격자(204)로부터 반사되어 써큘레이터(202)를 통해 입사되는 광신호를 전기신호로 변환한다.
증폭부(210)는 제1파장선택결합기(WSC,212), 펌프 레이저 다이오드(PLD, 214), 펌프LD 상태감지부(215), 어븀도핑광섬유(EDF, 216) 및 아이솔레이터(217)로 이루어진다.
제1WSC(212)는 성능신호 감시부(200)를 통과한 정보광신호와 펌프LD(214)에서 펌핑된 광신호를 결합하여 전송하고, EDF(216)는 펌프LD(214)로부터 펌핑된 광신호의 도움으로 정보광신호를 증폭한다. 아이솔레이터(222)는 출력단으로부터 광신호가 역류되는 것을 방지한다. 펌프LD 상태감지부(215)는 펌프LD(214)의 전류 및 온도 등을 감지한다.
증폭신호 감시부(220)는 탭결합기(222) 및 제2포토 다이오드(224)로 이루어진다. 탭결합기(222)는 증폭부에서 증폭된 정보광신호를 99:1의 비율로 분리하고, 제2포토 다이오드(224)는 1%비율의 정보광신호를 전기신호로 변환한다.
성능신호 결합부(230)는 제2파장선택결합기(WSC, 232), 레이저 다이오드(234) 및 가산부(236)로 이루어진다.
가산부는(236)는 펌프LD 상태감지부(214)의 출력과 제1포토 다이오드(206)의 출력을 시간차를 두고 가산하고, 레이저 다이오드(234)는 가산부(236)의 결과를 광신호로 변환하며, 제2WSC(232)는 증폭신호 감시부(220)의 99%비율의 정보광신호와 레이저 다이오드(234)의 출력을 결합한다.
한편 본 발명의 동작원리는 다음과 같다. 먼저, 입력광신호는 광전송시스템에서 나온 정보광신호파장 λ1과 광증폭기의 성능정보를 전송하기 위해 광증폭기로부터 출력된 성능광신호파장 λ2를 포함하고 있다. 입력광신호가 써큘레이터(202)의 입력단자로 입사되면 광섬유격자(204)가 연결된 단자로 출력된다. 광섬유격자(204)에 의해 반사된 성능광신호는 써큘레이터(202)를 통해 제2포토 다이오드(206)로 출력된 다음 전기신호로 변환된다.
광섬유격자(204)를 통과한 정보광신호는 제1WSC(212)를 통해 펌프LD(214)에서 펌핑된 광신호와 결합되고, 증폭매질인 EDF(216)에서는 펌핑광에 의해 여기된 어븀 이온이 유도방출(stimulated emmission) 되어 정보광신호가 증폭된다. 펌프LD 상태감지부(215)를 통해서 펌프LD의 전류, 온도등이 감지되고, 아이솔레이터(217)를 통해서 증폭된 신호의 역류가 방지된다.
아이솔레이터(217)를 통과한 증폭된 정보광신호는 탭결합기(222)를 통해서 99:1의 비율로 분리되고, 1% 비율의 증폭된 정보광신호는 제2포토 다이오드(224)를 통해 전기신호로 변환되어 그 크기가 임계값 이하이면 증폭이 안되었음을 알린다.
상술한 펌프LD 상태감지부(215)의 출력신호와 제1포토 다이오드(206)에서 변환된 전기신호는 가산부(236)를 통해 시간차를 두고 가산되고, 레이저 다이오드(234)를 통해 성능광광신호로 변환된 다음 제2파장선택결합기(232)를 통해서 상술한 99% 비율의 증폭된 정보광신호와 결합되어 전송된다.
광단국장치(도시되지 않음)에서는 입력된 성능광신호가 검출되어 각 증폭단의 증폭성능이 조사되는데, 각 증폭단에서 성능광신호가 시간에 따라 순차적으로 합해졌으므로 입력된 성능광신호로부터 각 증폭단의 성능광신호가 검출될 때에도 시간에 따라 순차적으로 검출된다.
본 발명에 의하면 광도파로에서 광신호의 유무를 알 수 있을 뿐만아니라 전단으로부터 들어오는 입력광신호로부터 성능광신호를 추출하고, 현재 광증폭기의 상태정보를 더한 후 다음단의 광증폭기에 전송하므로 따로 광전송장치가 없는 곳에서도 성능감시가 가능하다.

Claims (6)

  1. 직렬로 연결된 적어도 둘 이상의 광섬유증폭기를 통해 광신호가 전송될 때, 광전송기능이 없는 곳에서도 광섬유증폭기의 상태정보를 전송하여 광단국장치가 광섬유증폭기의 성능을 감시하게하는 광섬유증폭기 성능감시장치에 있어서,
    전송하고자하는 정보를 나타내는 정보광신호 및 전단에 위치한 광섬유증폭기의 성능정보를 나타내는 성능광신호로 이루어진 입력광신호로부터 정보광신호와 성능광신호를 분리하여 상기 정보광신호는 통과시키고, 상기 성능광신호는 추출하여 전기신호로 변환하는 성능신호감시부;
    상기 성능신호감시부를 통과한 정보광신호를 증폭하기 위한 펌프광 상태를 감지하고 상기 펌프광을 이용하여 상기 정보광신호를 증폭하는 증폭부;
    상기 증폭부의 증폭정도를 감지하기 위해, 상기 증폭부에서 증폭된 정보광신호의 일부를 추출하여 전기신호로 변환하고, 나머지 정보광신호를 통과시키는 증폭신호 감시부; 및
    상기 성능신호감시부에서 전기신호로 변환된 성능광신호와 상기 증폭부에서 감지된 펌프광상태신호를 시간에 따라 순차적으로 더하여 광신호로 변환한 다음, 이 신호와 상기 증폭신호 감시부를 통과한 광신호를 결합하여 다음 단의 광섬유증폭기로 전송하는 성능신호 결합부를 포함함을 특징으로하는 광섬유증폭기의 성능감시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 증폭부와 상기 증폭신호 감시부사이에 위치하며, 어븀도핑 광섬유에서 증폭된 신호가 역방향으로 반사되는 것을 방지하는 아이솔레이터를 더 구비함을 특징으로하는 광섬유증폭기의 성능감시 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 성능신호 감시부는
    입력단자, 상기 입력단자를 통해 들어오는 입력광신호를 출력하는 입출력단자 및 상기 입출력단자를 통해 반사되어 들어오는 성능광신호를 출력하는 출력단자를 구비하는 써큘레이터;
    상기 입출력단자에 연결되어, 입사되는 광신호중 파장에 따라 상기 정보광신호를 통과시키고, 상기 성능광신호를 반사하는 광섬유격자;
    상기 써큘레이터의 출력단자에 연결되어, 상기 광섬유격자로부터 반사되어 입사되는 성능광신호를 전기신호로 변환하는 광-전기신호변환기를 구비함을 특징으로하는 광섬유증폭기의 성능감시 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 증폭부는
    펌핑광을 공급하는 펌프 레이저 다이오드;
    상기 펌프 레이저 다이오드의 전류 및 온도를 감지하는 펌프 레이저 다이오드 상태 감지부;
    상기 성능신호 감시부를 통과한 정보광신호와 상기 펌프 레이저 다이오드의 펌핑광을 결합하는 파장선택결합기; 및
    상기 파장선택결합기의 출력신호중 펌프 레이저 다이오드의 출력 광신호에 의해 상기 정보광신호를 증폭하는 어븀도핑 광섬유를 구비함을 특징으로하는 광섬유증폭기의 성능감시 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 증폭신호 감시부는
    상기 증폭부에서 증폭된 광신호를 소정의 비율로 나누어 출력하는 탭결합기; 및
    상기 탭결합기의 출력단자중 작은 비율을 갖는 출력단자에 연결되어 입사되는 광신호를 전기신호로 변환하는 광-전기신호변환기를 구비함을 특징으로하는 광섬유증폭기의 성능감시 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 성능신호결합부는
    상기 성능신호감시부의 전기신호와 상기 증폭부에서 감지된 펌핑광상태신호를 시간에 따라 순차적으로 가산하는 가산기;
    상기 가산기의 출력신호를 광신호로 변환하는 전기-광신호변환기; 및
    상기 증폭신호감시부를 통과한 정보광신호와 상기 전기-광신호변환기의 출력광신호를 결합하는 파장선택결합기를 구비함을 특징으로하는 광섬유증폭기의 성능감시 장치.
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