KR100274806B1 - 파장분할다중화 광섬유증폭기의 특성 측정 장치 및 방법 - Google Patents

파장분할다중화 광섬유증폭기의 특성 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파장분할다중화 광섬유증폭기의 특성 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 파장분할다중화 광섬유증폭기의 특성 측정 장치는 출력파장을 조절할 수 있는 복수의 가변파장레이저신호원; 가변파장레이저신호원들의 출력광을 다중화하는 광 다중화기; 광 다중화기의 출력광을 증폭하는 파장분할다중화 광섬유증폭기; 광 다중화기 및 파장분할다중화 광섬유증폭기중 하나에 연결되어 입력되는 광의 세기 및 파장을 측정하는 측정기; 및 측정될 파장대의 신호광을 출력하도록 복수의 가변파장레이저신호원을 제어하고, 측정된 광 다중화기의 출력광의 세기 및 파장분할다중화 광섬유증폭기의 출력광의 세기로부터 측정될 파장대에서 파장분할다중화 광섬유증폭기의 특성을 계산하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 복수의 가변파장레이저신호원을 사용하여 파장분할다중화 광섬유증폭기의 이득 및 잡음 특성을 빠르게 측정할 수 있다.

Description

파장분할다중화 광섬유증폭기의 특성 측정 장치 및 방법
본 발명은 파장분할다중화 광섬유증폭기의 특성 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 n개의 가변파장 신호원을 이용한 파장분할다중화 광섬유증폭기의 특성 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
파장분할다중화(Wavelength Division Multiplexing,, 이하 WDM이라 약함) 통신에서는 한 개의 광선로에 여러 채널의 신호광을 동시에 전송한다. 따라서, WDM 통신용 광섬유증폭기(Erbium Doped Fiber Amplifier, 이하 EDFA라 약함)의 특성도 여러 채널의 신호광을 이용하여 측정해야한다. 예를 들어, 8채널 신호광에 대한 WDM-EDFA의 특성을 측정하기 위해서는 8개의 신호광원과 이를 감지할 수 있는 측정 시스템이 필요하다.
WDM-EDFA의 특성을 측정하는 이유는 주어진 EDFA에 대해 이득평탄화된 출력정도를 얻기 위해 사용자가 이용할 수있는 입력신호의 파장대와 세기, 입력 채널 수 등의 조건을 보장하기 위함이다. 이러한 점에서 가장 정확하게 EDFA의 특성을 보장할 수 있는 방법은 먼저 사용자가 원하는 사용조건을 알고 이에 맞도록 제작된 EDFA의 특성을 사용조건과 일치하는 신호원을 이용하여 측정하는 것이다. 예를 들어, 8채널 광전송 시스템에서 1549.3 ~ 1554.9nm사이의 파장에서 0.8nm간격을 갖고 세기가 채널당 -20 ~ -15 dBm 인 입력에 대해 각각 20±0.5dB 이상인 이득의 출력을 갖는 EDFA가 필요하다고 한다면, 이 경우 제작된 EDFA가 요구되는 사항을 만족하는지 여부를 검사하기위해서는 상술한 조건을 만족하는 8개의 파장에 대해 세기를 변화시킬 수 있는 소스를 필요로한다.
도 1은 이러한 WDM-EDFA 특성 측정장치에 대한 블록도이다. 도 1에 따른 광섬유증폭기의 특성 측정장치는 8개의 신호광(100), 광 다중화기(Optic Multiplexer, 102), EDFA(104) 및 측정 시스템(106)으로 이루어진다.
그 동작은 다음과 같다. 먼저, 8개의 신호광(100)으로부터 출력되는 각각 다른 파장을 갖는 신호광들은 광 다중화기(102)를 통해 다중화된 다음, EDFA(104)를 통해 증폭된다. 이 때, 8채널 신호광은 EDFA(104)에 입사되기 전의 세기와 EDFA(104)를 지나 증폭된 출력광의 세기가 각 파장별로 측정 시스템(106)을 통해 측정되어 이득이 구해지고, 여기서 구한 이득과 EDFA(104)로부터 나오는 자연방출(Amplified Spontaneous Emission, ASE)로부터 잡음지수가 구해진다.
그러나, 이러한 다채널 신호광을 이용하여 EDFA의 특성을 측정하기 위해서는 여러 개의 신호광원이 필요하고, 채널의 수를 4, 8, 16 또는 32채널로 증가시키면 그에 따른 신호광원 수도 증가시켜야 한다. 또한 신호광의 채널간격을 0.8nm에서 1.6nm로 바꾸어 측정하고자할 경우, 채널 간격에 따라 원하는 파장의 신호광원으로 바꿔야하며, 동일한 다채널 신호광에 대한 EDFA의 특성을 측정하는 경우라도, 파장대역이 바뀌면 신호광원을 모두 바꿔야한다. 다채널 EDFA의 특성 측정을 위한 측정 시스템도 신호광의 채널 수에 따라 이들을 감지할 수 있도록 채널 수가 늘어야 한다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 측정하고자하는 파장 범위를 소정의 구간으로 나누고 각 파장구간별로 복수의 가변파장레이저신호원(Tunable Laser Source, 이하 TLS라 약함)을 사용하여 신호원의 파장을 변화시키면서 WDM-EDFA의 특성을 측정하는 WDM-EDFA의 특성 측정 정치 및 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 파장분할다중화 광섬유증폭기의 특성 측정장치에 대한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 파장분할다중화 광섬유증폭기의 특성 측정장치에 대한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 파장분할다중화 광섬유증폭기의 특성 측정방법에 대한 흐름도이다.
도 4는 도 3에서 4개의 TLS를 이용한 경우 각 TLS의 출력파장의 범위를 도시한 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기위한 본 발명은 출력파장을 조절할 수 있는 복수의 가변파장레이저신호원; 상기 가변파장레이저신호원들의 출력광을 다중화하는 광 다중화기; 상기 광 다중화기의 출력광을 증폭하는 파장분할다중화 광섬유증폭기; 상기 광 다중화기 및 상기 파장분할다중화 광섬유증폭기중 하나에 연결되어 입력되는 광의 세기 및 파장을 측정하는 측정기; 및 측정될 파장대의 신호광을 출력하도록 상기 복수의 가변파장레이저신호원을 제어하고, 상기 측정된 광 다중화기의 출력광의 세기 및 상기 파장분할다중화 광섬유증폭기의 출력광의 세기로부터 상기 파장대에서 상기 파장분할다중화 광섬유증폭기의 특성을 계산하는 제어부를 포함한다.
상기 기술적 과제를 이루기위한 본 발명은 입력되는 다채널 신호광을 증폭하는 파장분할다중화 광섬유증폭기의 특성을 측정하는 방법에 있어서, 측정하려는 파장범위를 복수의 구간으로 나누고, 출력파장을 변화시킬 수 있는 복수의 가변파장레이저신호원의 중심파장을 상기 나눠진 각 구간의 중심파장으로 설정하는 제1단계; 상기 나눠진 각 구간별로 해당 가변레이저신호원의 파장을 해당 구간에서 변화시키고, 다른 가변레이저신호원들의 중심파장은 상기 해당구간의 중심파장에 고정하는 제2단계; 상기 파장이 변화되는 가변파장레이저신호원의 출력광의 세기를 측정하는 제3단계; 상기 가변파장레이저신호원의 출력광을 상기 파장분할다중화 광섬유증폭기에서 증폭하고, 상기 증폭된 광의 세기를 측정하는 제4단계; 상기 제3단계 및 제4단계의 측정값들로부터 상기 파장분할다중화 광섬유증폭기의 특성을 계산하는 제5단계를 포함한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명에 따른 WDM-EDFA의 특성 측정 장치에 대한 블록도이다. 도 2에 따른 측정 장치는 복수의 TLS(201, 202, 203), 복수의 TLS(201, 202. 203)의 출력광을 한 회선으로 출력하는 nx1 광 다중화기(Optical Multiplexer, 212), nx1 광 다중화기(212)에 연결되는 감쇠기(214), 감쇠기(214)에 연결되는 제1스위치(216), 제1스위치(216)의 한 포트에 연결되는 WDM-EDFA(218), 제1스위치(216)의 다른 포트 및 WDM-EDFA(218)의 출력단자중 하나에 연결되는 제2스위치(220), 제1 및 제2스위치(216, 220)를 제어하는 스위치 제어부(222), WDM-EDFA(218)에 필요한 펌프광을 조절하는 펌프광원 구동부(224), 제2스위치(220)에 연결되어 입력되는 광의 세기 및 파장을 측정하는 측정기(Optical Spectrum Analyzer, 226) 및 제어부(228)를 포함한다. 이 때, 각각의 TLS(201, 202, 203)의 출력광의 세기는 동일하고, 그 합은 개수에 무관하게 일정하며, WDM-EDFA(218)에 입력되어야하는 신호원들의 전체 세기이다.
그 동작을 도 2의 블록도 및 도 3의 흐름도를 참조하여 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명에 따른 파장분할다중화 광섬유증폭기의 특성 측정방법에 대한 흐름도이다. 먼저, 측정하려는 파장범위를 정하고, 정해진 파장범위를 n개로 나눈다(300단계). n개로 나눌 때, 등분함이 바람직하다. 이 때, 측정하려는 파장범위는 이득평탄화가 예상되는 파장대로 선택된다. 나눠진 구간의 중심파장에 각 TLS의 중심파장을 맞춘다(302단계). 측정하려는 구간중의 한 구간을 제외한 다른 구간에서는 TLS의 중심파장을 고정해두고, 선택된 그 구간에서는 TLS의 파장을 변화시키면서 측정한다. 도 4는 4개의 TLS를 사용한 경우의 상술한 과정을 도시한 것이다. 도 4에 따르면, 측정하려는 파장범위는 λi~λf이고, 이를 4등분하였다. 각 파장구간의 경계는 각각 λ12, λ23, λ34이며, 각 구간의 중심파장은 각각 λ1, λ2, λ3, λ4이다. 측정하려는 파장구간이 정해지면, 정해진 구간에 해당하는 TLS의 파장을 변화시키고 다른 구간의 TLS의 파장은 고정한 다음, 광 다중화기(212)의 출력광의 파장 및 세기를 측정한다(304단계). 예를 들어, 도 4에서 λi~λ12의 파장구간에 대해 측정하려할 경우, 다른 파장구간에 할당된 TLS들의 파장은 각각 λ2, λ3, λ4에 고정하고, λi~λ12의 파장구간에 할당된 TLS의 파장을 변화시키며 측정한다.
nx1 광 다중화기(212)의 출력광에 대한 측정은 제어부(228)의 명령에 따른 스위치 제어부(222)의 제어신호에 따라 제1스위치(216)와 제2스위치(220)가 연결되어 측정기(226)에 의해 이루어진다.
nx1 광 다중화기(212)의 출력광에 대한 측정이 이루어지면, 제어부(228)는 제1스위치(216) 및 제2스위치(220)를 WDM-EDFA(218)에 연결하고, WDM-EDFA(218)는 nx1 광 다중화기(212)의 출력광을 증폭한다(306단계). 펌프광원 구동부(224) 및 감쇠기(214)는 제어부(228)의 제어신호에 따라 WDM-EDFA(218)에 의한 증폭도를 조절하여 이득이 평탄화되도록 한다. 펌프광원 구동부(224)는 WDM-EDFA(218)에 필요한 펌핑광을 세기를 조절하며, 감쇠기(214)는 WDM-EDFA(218)로 입력되는 광의 세기를 조절한다.
측정기(226)는 WDM-EDFA(218)에 연결된 제2스위치(220)의 출력광에 대한 파장 및 세기를 측정한다(308단계).
제어부(228)는 304단계 및 308단계에서 측정기(226)에서 측정된 파장 및 세기를 저장하여 WDM-EDFA(222)의 이득을 구하고, 그 이득과 WDM-EDFA(218)에서 출력되는 ASE로부터 잡음지수를 구한다.
본 발명에 의하면, 복수의 가변파장레이저신호원을 사용하여 파장분할다중화 광섬유증폭기의 이득 및 잡음 특성을 빠르게 측정할 수 있다. 또한, 각 채널에 대한 신호원을 구비하지않으므로 경제적이다.

Claims (6)

  1. 출력파장을 조절할 수 있는 복수의 가변파장레이저신호원;
    상기 가변파장레이저신호원들의 출력광을 다중화하는 광 다중화기;
    상기 광 다중화기의 출력광을 증폭하는 파장분할다중화 광섬유증폭기;
    상기 광 다중화기 및 상기 파장분할다중화 광섬유증폭기중 하나에 연결되어 입력되는 광의 세기 및 파장을 측정하는 측정기; 및
    측정될 파장대의 신호광을 출력하도록 상기 복수의 가변파장레이저신호원을 제어하고, 상기 측정된 광 다중화기의 출력광의 세기 및 상기 파장분할다중화 광섬유증폭기의 출력광의 세기로부터 상기 파장대에서 상기 파장분할다중화 광섬유증폭기의 특성을 계산하는 제어부를 포함함을 특징으로하는 파장분할다중화 광섬유증폭기의 특성 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 가변파장레이저신호원은
    각각의 세기가 동일하고, 세기의 합은 개수와 무관하게 일정한 광을 출력함을 특징으로하는 파장분할다중화 광섬유증폭기의 특성 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 광 다중화기의 출력광을 제1포트 및 상기 파장분할다중화 광섬유증폭기와 연결되는 제2포트중 하나에 전달하는 제1스위치; 및
    상기 제어신호에 따라 상기 제1포트 및 상기 제2 포트중 하나와 연결되어 입력되는 광을 상기 측정기에 전달하는 제2스위치를 더 구비함을 특징으로하는 파장분할다중화 광섬유증폭기의 특성 측정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광 다중화기와 상기 제1스위치 사이에 위치하고, 상기 측정할 파장대에서 상기 파장분할다중화 광섬유증폭기의 증폭이득이 평탄화되도록 상기 광 다중화기의 출력광을 감쇠하는 감쇠기를 더 구비함을 특징으로하는 파장분할다중화 광섬유증폭기의 특성 측정 장치.
  5. 입력되는 다채널 신호광을 증폭하는 파장분할다중화 광섬유증폭기의 특성을 측정하는 방법에 있어서,
    측정하려는 파장범위를 복수의 구간으로 나누고, 출력파장을 변화시킬 수 있는 복수의 가변파장레이저신호원의 중심파장을 상기 나눠진 각 구간의 중심파장으로 설정하는 제1단계;
    상기 나눠진 각 구간별로 해당 가변레이저신호원의 파장을 해당 구간에서 변화시키고, 다른 가변레이저신호원들의 중심파장은 상기 해당구간의 중심파장에 고정하는 제2단계;
    상기 파장이 변화되는 가변파장레이저신호원의 출력광의 세기를 측정하는 제3단계;
    상기 가변파장레이저신호원의 출력광을 상기 파장분할다중화 광섬유증폭기에서 증폭하고, 상기 증폭된 광의 세기를 측정하는 제4단계;
    상기 제3단계 및 제4단계의 측정값들로부터 상기 파장분할다중화 광섬유증폭기의 특성을 계산하는 제5단계를 포함함을 특징으로하는 파장분할다중화 광섬유증폭기의 특성 측정 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 파장범위는
    복수의 구간으로 등분함을 특징으로하는 파장분할다중화 광섬유증폭기의 특성 측정 방법.
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