KR100275780B1 - All-optical-gain-clamped erbium doped fiber amplifier using stimulated brillouin scattering of dispersion compensating - Google Patents

All-optical-gain-clamped erbium doped fiber amplifier using stimulated brillouin scattering of dispersion compensating Download PDF

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Abstract

본 발명은 시험빔에 의한 분산보상광섬유의 유도 브릴리언 산란을 이용하여 전광 증폭 이득이 고정된 어븀 첨가 광섬유 증폭기를 기재한다. 본 발명에 따른 전광 이득 클램프 광섬유 증폭기는 제1단 광섬유 증폭기와 제2단 광섬유 증폭기 사이에 분산 보상 광섬유 및 광써큘레이터와 대역통과필터를 구비함으로써, 파장분할방식 네트워크에서 n개의 채널인 입력신호가 파장의 첨가/제거, 또는 다른 파장으로의 변화에 따라 n-k개의 채널인 입력신호로 증폭매체에 입사될 경우 채널의 개수가 변화더라도 밀도 반전 레벨의 변화없이 증폭 매체를 포화시켜, 입력신호 채널개수에 관계없이 일정한 증폭이득을 갖게 하는 전광 증폭 이득이 고정되게 한다.The present invention describes an erbium-doped fiber amplifier in which all-optical amplification gain is fixed by using induced Brillouin scattering of distributed compensation optical fibers by a test beam. The all-optical gain clamp optical fiber amplifier according to the present invention includes a dispersion compensation optical fiber, an optical circulator, and a band pass filter between a first stage optical fiber amplifier and a second stage optical fiber amplifier, so that an input signal having n channels in a wavelength division network is When the incident signal enters the amplifying medium with nk channels as the addition / removal of wavelengths or changes to other wavelengths, the amplifying medium is saturated without changing the density inversion level even if the number of channels changes. Regardless, the all-optical gain is fixed so that it has a constant gain.

Description

분산보상광섬유의 유도 브릴리언 산란을 이용한 전광 증폭 이득이 고정된 어븀 첨가 광섬유 증폭기Erbium-doped Fiber Amplifier with All-optical Amplification Gains Using Induced Brillouin Scattering

본 발명은 시험빔에 의한 분산보상광섬유의 유도 브릴리언 산란을 이용하여 전광 증폭 이득이 고정된 어븀 첨가 광섬유 증폭기에 관한 것이다.The present invention relates to an erbium-doped fiber amplifier in which all-optical amplification gain is fixed by using induced Brillouin scattering of distributed compensation optical fibers by a test beam.

일반적으로, 광통신 시스템에서는 신호의 손실을 보상하기 위한 광증폭기가 사용된다. 그런데, 다양한 전광 네트워크에서는 신호의 손실이 브랜칭/탭핑(branching/tapping), 폴트(fault)에 의한 환경 변화에 따라 다양하게 변화된다.Generally, optical amplifiers are used in optical communication systems to compensate for signal loss. However, in various all-optical networks, signal loss varies according to environmental changes due to branching / tapping and faults.

도 1은 종래 광섬유 증폭기의 개략적인 시스템 구성도이다. 도시된 바와 같이, 종래 광섬유 증폭기는 입력되는 광신호로 되돌아오는 산란을 막기 위한 광아이솔레이터(101)와, 신호를 증폭시켜 출력하는 증폭 매체인 제1어븀 도핑 광섬유(EDF)(102)와, 입력되는 광신호를 파장분할방식으로 결합시키는 광 결합기(103)와, 이 광결합기(103)에 연결되며 증폭매체인 EDF(102)에 밀도반전을 일으키기 위한 레이저 펌프(104)와, 출력단으로부터 되돌아오는 산란을 막기 위한 광아이솔레이터(105)로 구성된 첫 번째 단 광섬유 증폭기(100)와 다시 밀도반전을 일으키기 위한 펌프(106)와, 이 펌프(106)와 입력되는 광신호를 결합시키는 광 결합기(107)와 신호를 증폭시켜 출력하는 증폭매체인 제2어븀 도핑 광섬유(EDF)(108)와, 출력단으로부터 되돌아 오는 산란을 막기 위한 광아리솔레이터(109)를 구비한 두 번째단 광섬유 증폭기(200)를 결합한 일반적인 2단 광증폭기(two-stage EDFA)이다.1 is a schematic system configuration diagram of a conventional optical fiber amplifier. As shown in the drawing, the conventional optical fiber amplifier includes an optical isolator 101 for preventing scattering back to an input optical signal, a first erbium-doped optical fiber (EDF) 102 which is an amplifying medium for amplifying and outputting a signal, and an input. An optical coupler 103 for coupling the optical signal to be wavelength-divided, a laser pump 104 connected to the optical coupler 103 and causing a density inversion to the EDF 102, which is an amplifying medium, and returned from the output stage. A first optical fiber amplifier 100 composed of an optical isolator 105 to prevent scattering, a pump 106 for causing density reversal, and an optical coupler 107 for coupling the input signal with the pump 106 And a second stage optical fiber amplifier 200 having a second erbium doped fiber (EDF) 108 which is an amplifying medium for amplifying and outputting a signal, and an optical isolator 109 for preventing scattering from the output stage. bound Typical two-stage EDFA.

이와 같은 구성을 가지는 종래 광증폭기에 있어서, n개의 채널인 입력신호 Pin1sig/channel 또는 n-k개의 채널인 입력신호 Pin1sig/channel가 광아이솔레이터(101)를 거쳐 제1EDF(102)에 입력되면, 제1EDF(102)는 각 n개의 채널인 입력신호 Pin1sig/channel, n-k개의 채널인 입력신호 Pin1sig/channel를 증폭시켜 광결합기(103)와 광아이솔레이터(105)를 거쳐, 다시 제2EDF(108)에 입사된다. 제2EDF(108)는 각 입력신호를 더 증폭시켜 광아이솔레이터(109)를 거쳐 Pout1sig/channel, Pout2sig/channel을 각각 출력한다. 이 때, n개의 채널인 출력신호 Pout1sig/channel은 n개의 채널인 입력신호 Pin1sig/channel에 증폭이득 G를 곱한 GPin1sig/channel으로, Pout2sig/channel은 n-k개의 채널인 입력신호 Pin1sig/channel에 증폭이득 G1을 곱한 G1Pin1sig/channel으로 각각 표현될 수 있다. 이와 같이, 증폭 이득은 각각 G, G1으로 서로 다른 값을 가진다. 이 것은 입력신호의 채널 개수의 변화에 따른 총 입력신호레벨의 변화에 따라 제1EDF(102)와 제2EDF(108)의 밀도반전(population inversion) 레벨이 변화됨을 의미한다.In the conventional optical amplifier having such a configuration, when the input signal Pin1sig / channel, which is n channels, or the input signal Pin1sig / channel, which is nk channels, is input to the first EF102 via the optical isolator 101, the first EDF ( 102 amplifies the input signal Pin1sig / channel, which is n channels, and the input signal Pin1sig / channel, which is nk channels, and enters the second EDF 108 through the optical combiner 103 and the optical isolator 105. The second EDF 108 further amplifies each input signal and outputs Pout1sig / channel and Pout2sig / channel through the optical isolator 109, respectively. At this time, the output signal Pout1sig / channel, which is n channels, is a GPin1sig / channel multiplied by the gain gain G by the input signal Pin1sig / channel, which is n channels, and the Pout2sig / channel is amplification gain G1 by the input signal Pin1sig / channel, which is nk channels. It can be represented by G1Pin1sig / channel multiplied by. As such, the amplification gains have different values as G and G1, respectively. This means that the density inversion levels of the first EF 102 and the second EDF 108 change according to the change of the total input signal level according to the change in the number of channels of the input signal.

이와 같이 종래 광증폭기는 입력신호의 채널 개수의 변화에 밀도 반전 레벨이 변화되어 각 채널당 신호의 출력이 변화하게 되어 시스템의 설계에 어려움을 준다. 또한, 파장분할방식 네트워크에서는 네트워크가 점점 더 복잡해짐에 따라 파장의 첨가/제거, 또는 다른 파장으로의 변환에 따라 증폭기의 입력 신호의 채널 개수의 변화로 각 채널당 출력 레벨의 변화가 발생된다. 따라서, 입력신호의 채널개수의 변화에 따른 각 채널당 증폭기의 이득을 자동으로 일정하게 고정하는 시스템이 요구되고 있다. 이득을 자동으로 고정하는 방법에는 증폭 매체에 요구되는 펌프 레벨을 전기적으로 조절하여 이득을 조절하는 방법과, 이득 매체를 레이저의 증폭 매체로 하는 레이저를 형성하여 증폭 이득을 조절하는 방법이 있다. 그런데, 이와 같은 방법들은 펌프 레벨에 따라 증폭 매체의 이득 성질을 시스템에 맞게 설정해야 하므로, 특성(잡음특성)이 하향 조정되고, 또한 레이저를 형성할 경우 증폭 매체의 이완 발진(relaxation oscillation)에 따른 문제가 있다.As described above, in the conventional optical amplifier, the density inversion level is changed with the change in the number of channels of the input signal, so that the output of the signal per channel is changed, which makes the system design difficult. In addition, in a wavelength division network, as the network becomes more and more complicated, a change in the output level for each channel occurs due to a change in the number of channels of the input signal of the amplifier as the addition / removal of the wavelength or the conversion to another wavelength. Therefore, there is a need for a system for automatically and constantly fixing the gain of each amplifier according to the change in the number of channels of the input signal. Methods of automatically fixing gain include a method of controlling gain by electrically adjusting a pump level required for an amplification medium, and a method of adjusting amplification gain by forming a laser using the gain medium as a laser amplification medium. However, since the gain characteristics of the amplification medium must be set according to the system in accordance with the pump level, the characteristics (noise characteristics) are adjusted downward, and when a laser is formed, the relaxation oscillation of the amplification medium is dependent on the pump level. there is a problem.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창안한 것으로, 다양한 입력 채널에 인가되는 입력 신호의 개수에 관계없이 설계된 전 채널에 결쳐 일정한 이득 특성을 나타내는 시험빔에 의한 분산보상광섬유의 유도 브릴리언 산란을 이용한 전광 증폭 이득이 고정된 어븀 첨가 광섬유 증폭기를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to improve the above-mentioned problems, and the induced Brillouin scattering of the distributed compensation optical fiber by the test beam showing a constant gain characteristic in all channels designed regardless of the number of input signals applied to various input channels An object of the present invention is to provide an erbium-doped fiber amplifier with fixed all-optical amplification gain.

도 1은 종래의 광섬유 증폭기의 개략적인 구성도로서, 입력채널 수의 변화에 따른 증폭 특성을 설명하기 위한 도면,1 is a schematic configuration diagram of a conventional optical fiber amplifier, illustrating amplification characteristics according to a change in the number of input channels;

도 2는 본 발명에 따른 전광 증폭 이득 클램프 광섬유 증폭기의 구성도,2 is a block diagram of an all-optical amplification gain clamp optical fiber amplifier according to the present invention,

도 3은 도 2의 전광 증폭 이득 클램프 광섬유 증폭기에서 n개의 입력신호 채널에 대한 증폭기의 증폭 특성을 나타내며,FIG. 3 shows amplification characteristics of an amplifier for n input signal channels in the all-optical amplification gain clamp fiber amplifier of FIG.

도 4는 도 2의 전광 증폭 이득 클램프 광섬유 증폭기의 이득을 조절하는 동작의 원리를 설명하는 순서도,4 is a flowchart for explaining the principle of an operation of adjusting the gain of the all-optical amplification gain clamp optical fiber amplifier of FIG.

도 5는 도 2의 분산보상광섬유(DCF)의 입력 세기에 대한 유도 브릴리언 산란(SBS)의 세기 변화를 나타내는 그래프,5 is a graph showing a change in intensity of induced Brillouin scattering (SBS) with respect to the input intensity of the distributed compensation optical fiber (DCF) of FIG.

도 6은 10Gbps X 8ch. WDM 시스템에서 도 2의 이득 클램프 광섬유 증폭기의 전송 특성을 알아보기 위한 시스템의 구성도,6 is 10 Gbps X 8ch. Configuration diagram of the system for determining the transmission characteristics of the gain clamp optical fiber amplifier of Figure 2 in a WDM system,

도 7은 8채널 WDM(wavelength division multiplexing) 시스템에서 일반적인 EDFA와 본 발명에 따른 이득클램프 광섬유증폭기에 대한 채널당 입력신호 세기 변화에 대한 증폭기의 이득변화를 나타내는 그래프,FIG. 7 is a graph illustrating gain variation of an amplifier with respect to an input signal strength change per channel for a typical EDFA and a gain clamp optical fiber amplifier according to the present invention in an 8-channel WDM (wavelength division multiplexing) system; FIG.

도 8(a) 및 도 8(b)는 각각 일반적인 2단 광섬유 증폭기와 본 발명에 따른 이득 클램프 광섬유 증폭기의 스펙트럼,8 (a) and 8 (b) show a spectrum of a conventional two-stage optical fiber amplifier and a gain clamp optical fiber amplifier according to the present invention,

도 9(a) 및 도 9(b)는 각각 일반적인 2단 광섬유 증폭기와 본 발명에 따른 이득클램프 광섬유 증폭기에 대하여 8채널 중 7채널을 다양한 주파수로 첨가/제거할 경우, 나머지 채널의 BER(Bit error rate)을 나타내는 그래프,9 (a) and 9 (b) show BER (Bit) of the remaining channels when 7 channels out of 8 channels are added / removed at various frequencies with respect to a general two-stage optical fiber amplifier and a gain clamp optical fiber amplifier according to the present invention, respectively. error rate graph,

그리고 도 10은 일반적인 2단 광섬유 증폭기와 본 발명에 따른 이득 클램프 광섬유 증폭기에 대하여 10Gbps 전송시 8채널 중 7채널을 첨가/제거할 주파수 변화에 대한 수신감도의 변화를 나타내는 그래프이다.10 is a graph illustrating a change in reception sensitivity with respect to a frequency change to add / remove 7 out of 8 channels in 10Gbps transmission for a general 2-stage optical fiber amplifier and a gain clamp optical fiber amplifier according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

1. 광아이솔레이터 2. 제1EDF1. Optical isolator 2. 1EDF

3. 광 결합기 4. 레이저 펌프3. Optical combiner 4. Laser pump

5. 광아이솔레이터 6. DCF5. Photoisolator 6. DCF

7. 광써큘레이터 8. 대역통과필터7. Optical Circulator 8. Band Pass Filter

9. 레이저 펌프 10. 광결합기9. Laser pump 10. Optocoupler

11. 제2EDF 12. 10dB 광 결합기11.2EDF 12.10dB Optical Coupler

13. 시험빔 방출 레이저 14. 광아이솔레이터13. Test beam emission laser 14. Optical isolator

100. 첫 번째 단 광섬유 증폭기 200. 두 번째단 광섬유 증폭기100. First stage fiber amplifier 200. Second stage fiber amplifier

300. 첫단 광섬유 증폭기 400. 두 번째단 광섬유 증폭기300. First stage fiber amplifier 400. Second stage fiber amplifier

101. 광아이솔레이터 102. 제1어븀 도핑 광섬유(EDF)101. Photoisolator 102. First Erbium Doped Fiber (EDF)

103. 광 결합기 104. 레이저 펌프103. Optical coupler 104. Laser pump

105. 광아이솔레이터 106. 레이저 펌프105. Optical isolator 106. Laser pump

107. 광 결합기 108. 제2어븀 도핑 광섬유(EDF)107. Optical coupler 108. Second Erbium Doped Fiber (EDF)

109. 광아이솔레이터109. Photoisolator

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전광 증폭 이득이 고정된 어븀 첨가 광섬유 증폭기는, 입력되는 광신호로 되돌아오는 산란을 막기 위한 제1광아이솔레이터, 광신호를 증폭시켜 출력하는 증폭매체인 제1어븀 도핑 광섬유, 입력되는 광신호를 파장분할방식으로 결합시키는 제1광 결합기, 이 제1광결합기에 연결되며 상기 제1어븀 도핑 광섬유에 밀도반전을 일으키기 위한 제1레이저 펌프 및 출력단으로부터 되돌아오는 산란을 막기 위한 제2광아이솔레이터를 구비한 제1단 광섬유 증폭기; 및 밀도반전을 일으키기 위한 제2레이저 펌프, 이 제2레이저 펌프와 입력되는 광신호를 결합시키는 제2광 결합기, 상기 제1단 광섬유 증폭기로부터 인가되는 광신호 및 제2레이저 펌프로부터 인가되는 펌핑 신호가 결합된 신호를 증폭시켜 출력하는 증폭매체인 제2어븀 도핑 광섬유 및 출력단으로부터 되돌아 오는 산란을 막기 위한 제3광아리솔레이터를 구비한 제2단 광섬유 증폭기;를 결합한 2단 광섬유 증폭기에 있어서, 상기 제2광아이솔레이터 후방에 유도 브릴리언 산란광을 방출하여 상기 제2어븀 도핑 광섬유에 다시 입력시켜 증폭매체를 포화시킴으로써 상기 제2어븀 도핑 광섬유의 신호출력을 제한시키는 3차 비선형 광물질인 분산 보상 광섬유; 상기 제2단 광섬유 증폭기에서 발생하는 증폭자발방출광 및 산란광을 방지하기 위한 광써큘레이터 및 대역통과필터; 상기 제2어븀 도핑 광섬유 뒤에 상기 분산 보상 광섬유의 유도 브릴리언 산란을 발생시키기 위한 연속발진 시험빔 발생용 레이저; 및 상기 시험빔 발생용 레이저와 상기 제2어븀 도핑 광섬유를 연결해 주는 10dB 광 결합기;를 구비한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the erbium-doped optical fiber amplifier in which the all-optical amplification gain is fixed according to the present invention is a first optical isolator for preventing scattering back to the input optical signal and an amplifying medium for amplifying and outputting the optical signal. A first erbium-doped optical fiber, a first optical coupler for coupling an input optical signal in a wavelength division scheme, connected to the first optical coupler and returned from a first laser pump and an output stage for causing density inversion to the first erbium-doped optical fiber A first stage optical fiber amplifier having a second optical isolator for preventing coming scattering; And a second laser pump for generating density inversion, a second optical coupler for coupling the optical signal input to the second laser pump, an optical signal applied from the first stage optical fiber amplifier, and a pumping signal applied from the second laser pump. A second optical fiber amplifier having a second erbium-doped optical fiber, which is an amplifying medium for amplifying and outputting a combined signal, and a second optical fiber amplifier having a third optical isolator for preventing scattering from an output terminal. A dispersion compensation optical fiber that is a tertiary nonlinear mineral that emits induced Brillouin scattered light behind the second optical isolator and inputs the second erbium-doped optical fiber to saturate an amplification medium to limit the signal output of the second erbium-doped optical fiber; An optical circulator and a bandpass filter for preventing amplifier emission and scattered light generated in the second stage optical fiber amplifier; A laser for continuous oscillation test beam generation for generating induced Brillouin scattering of the dispersion compensation optical fiber behind the second erbium doped optical fiber; And a 10dB optical coupler for connecting the test beam generation laser and the second erbium-doped optical fiber.

본 발명에 있어서, 상기 파장분할방식 네트워크의 복잡성이 증가될수록신호의 채널이 첨가/제거, 스위칭, 폴트(fault)에 의한 환경변화에 따라 광섬유증폭기의 총입력 신호 세기 변화에 따른 밀도반전 레벨의 변화로 채널당 입력 신호 세기 이득의 변화가 발생하여 채널당 출력 세기의 변화가 생기게 된다. 이 채널당 출력 세기의 변화는 시스템의 에러를 유발시키게 된다. 따라서, 채널의 개수가 변화하더라도 상기 분상 보상 광섬유의 유도브릴리어 산란을 이용하여 총 입력신호의 밀도 반전 레벨의 변화없이 일정한 증폭 이득을 얻는 것이 바람직하며, 초고속파장분할방식 네트워크에서 상기 유도 브릴리언 산란 선폭 이하의 고정된 세기의 연속 발진 시험빔을 이용하여, 상기 분산보상광섬유의 유도 브릴리언 산란 광을 방출함으로써, 입력신호의 변조 대역폭에 상관없이 일정한 증폭 이득을 얻으며, 상기 분산보상광섬유는 분산도 보상하며, 상기 광서큘레이터는 4개의 포트를 가진 것이 바람직하다.In the present invention, as the complexity of the wavelength division network increases, the density inversion level according to the change of the total input signal strength of the optical fiber amplifier according to the change of the environment due to the addition / removal, switching, and fault of the channel of the signal This results in a change in input signal strength gain per channel resulting in a change in output strength per channel. This change in output strength per channel will cause errors in the system. Therefore, even if the number of channels changes, it is desirable to obtain a constant amplification gain without changing the density reversal level of the total input signal by using the induced Brillouin scattering of the phase compensation compensation optical fiber, and induced Brillouin scattering in an ultrahigh-speed wavelength division network. By using the continuous oscillation test beam of fixed intensity below the line width, by emitting the induced Brillouin scattered light of the distributed compensation optical fiber, a constant amplification gain is obtained regardless of the modulation bandwidth of the input signal, the distributed compensation optical fiber has a dispersion degree To compensate, the optical circulator preferably has four ports.

이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 분산보상광섬유의 유도 브릴리언 산란을 이용한 전광 증폭 이득이 고정된 어븀 첨가 광섬유 증폭기를 상세하게 설명한다.Hereinafter, an erbium-doped optical fiber amplifier in which all-optical amplification gain is fixed using induced Brillouin scattering of the distributed compensation optical fiber according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 분산보상광섬유의 유도 브릴리언 산란을 이용한 전광 증폭 이득이 고정된 어븀 첨가 광섬유 증폭기의 구성도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전광 증폭 이득이 고정된 어븀 첨가 광섬유 증폭기는 입력되는 광신호로 되돌아오는 산란을 막기 위한 광아이솔레이터(1), 광신호를 증폭시켜 출력하는 증폭 매체인 제1EDF(2), 입력되는 광신호를 파장분할방식으로 결합시키는 광 결합기(3), 이 광결합기(3)에 연결되며 증폭 매체인 제1EDF(2)에 밀도반전을 일으키기 위한 레이저 펌프(4), 출력단에서 되돌아오는 산란을 막기 위한 광아이솔레이터(5)으로 이루어진 첫단 광섬유 증폭기(300) 및 이 첫단 광섬유 증폭기(300)의 후방에는 유도 브릴리언 산란(SBS) 광을 방출하여 두 번째단 제2EDF(11)에 다시 입력시켜 증폭 매체를 포화시킴으로써 제2EDF(11)의 신호 출력을 제한시키는 비선형 광물질인 DCF(6), 두 번째단 증폭기에서 발생하는 증폭자발방출광(Amplified spontaneous emission) 및 산란 등를 막기 위한 광써큘레이터(7) 및 대역통과필터(8), 두 번째단 제2EDF(11)의 밀도반전을 일으키기 위한 레이저 펌프(9)와 이 레이저 펌프(9)와 입력신호를 연결하여 증폭매체 제2EDF(11)에 입사하기 위한 광결합기(10), 입력신호를 증폭하는 제2EDF2(11), DCF(6)의 SBS를 발생하기 위한 연속발진(Continous wave:CW) 시험빔 방출 레이저(13), 시험빔 방출 레이저(13)와 증폭 매체를 연결해 주는 10dB 광 결합기(12)와 출력단의 산란을 막기 위한 광아이솔레이터(14)를 구비한다.FIG. 2 is a block diagram of an erbium-doped fiber amplifier in which all-optical amplification gain is fixed using induced Brillouin scattering of distributed compensation optical fibers according to the present invention. As shown, the erbium-doped fiber amplifier with fixed all-optical amplification gain according to the present invention includes an optical isolator 1 for preventing scattering back to the input optical signal, and a first EDF (amplification medium for amplifying and outputting the optical signal). 2), an optical coupler (3) for coupling the input optical signal in a wavelength division method, a laser pump (4) connected to the optical coupler (3) and causing a density inversion in the first EDF (2) as an amplification medium, and an output stage The first stage optical fiber amplifier 300 having the optical isolator 5 for preventing the scattering from the back and the rear stage of the first stage optical fiber amplifier 300 emits induction Brillouin scattering (SBS) light and the second stage second EDF (11). DCF (6), a nonlinear mineral that limits the signal output of the 2EDF 11 by saturating the amplification medium by saturation of the amplification medium, and amplified spontaneous emission and scattering from the second stage amplifier. Optical amplifier 7 and band pass filter 8 to prevent back, laser pump 9 for causing density reversal of second stage 2EDF 11, and amplification by connecting input signal with laser pump 9 Optical coupler 10 for entering the medium 2EDF 11, 2EDF2 11 for amplifying the input signal, and continuous wave (CW) test beam emission laser for generating SBS of the DCF 6 13), a 10dB optical coupler (12) connecting the test beam emitting laser (13) and the amplifying medium and an optical isolator (14) to prevent scattering of the output stage.

특히, 비선형 광물질로 3차비선형성을 가지며, 입력세기에 대한 SBS의 임계값이 다른 광섬유 소자 보다 적은 광섬유 소자인 DCF가 사용되며, SBS의 선폭 보다 작은 세기가 고정된 연속발진 시험빔이 사용되며, 상기 두 번째단 광섬유 증폭기에서 발생하는 증폭자발방출광에 의하여 상기 분산보상광섬유에서 발생하는 산란 때문에 생겨나는 증폭기의 불안정성을 막기 위하여 제2EDF(11)에 의해 증폭된 비험빔 만을 DCF(6)에 입사시켜야 된다. 따라서, 제2EDF(11)에 입사되는 신호 채널의 경로와 증폭된 시험빔의 경로를 다르게 하여서 4개의 포트를 가진 광서큘레이터(7)를 이용하여 광서큘레이터(7)의 1번 포트와 4번 포트 사이에 증폭된 시험빔 만을 통과하기 위한 대역통과필터(8)를 연결하여서 두 번째 단 광 섬유 증폭기에서 발생하는 증폭자발방출광을 제거하고, 시험빔에 의한 DCF(6)에 발생하는 SBS의 되먹임 신호와 입력 신호 채널을 광서큘레이터(7)의 2,3번 포트를 거쳐 두 번째 단 광섬유 증폭기에 입사하게 한다.In particular, as a nonlinear mineral, DCF, which is an optical fiber device having a tertiary nonlinearity and having an SBS threshold value lower than that of other optical devices, is used, and a continuous oscillation test beam having a fixed intensity smaller than the line width of the SBS is used. In order to prevent instability of the amplifier caused by scattering generated in the distributed compensation optical fiber by the amplifier emission light generated by the second stage optical fiber amplifier, only the non-hum beam amplified by the second EDF 11 is incident on the DCF 6. You have to. Accordingly, the first and fourth ports of the optical circulator 7 are formed by using the optical circulator 7 having four ports with the path of the signal channel incident on the second EDF 11 and the path of the amplified test beam being different. A bandpass filter 8 for passing only the amplified test beam between ports 1 is connected to remove the amplifier emission emitted from the second optical fiber amplifier, and SBS generated in the DCF 6 by the test beam. The feedback signal and the input signal channel are input to the second stage optical fiber amplifier via ports 2 and 3 of the optical circulator 7.

이러한 구성의 광섬유 증폭기에 의하면, 파장분할방식(Wavelength Divsion Multiplexing) 네트워크(network)에서 n개의 채널인 입력 신호가 파장의 첨가/제거, 또는 다른 파장으로의 변화에 따라 n-k개의 채널인 입력신호로 증폭매체에 입사될 경우 채널의 개수가 변화하더라도 밀도 반전 레벨의 변화없이 증폭 매체를 포화시켜, 입력신호 채널 개수에 관계없이 일정한 증폭 이득을 얻을 수 있는 장점이 있다.According to the optical fiber amplifier of such a configuration, in a wavelength division multiplexing network, an input signal of n channels is amplified into an input signal of nk channels according to addition / removal of wavelengths or change to another wavelength. When incident on the medium, even if the number of channels changes, the amplification medium is saturated without changing the density inversion level, and thus, there is an advantage in that a constant amplification gain can be obtained regardless of the number of input signal channels.

이와 같이 구성된 전광 증폭 이득이 고정된 어븀 첨가 광섬유 증폭기의 동작에 대해 도 3 및 도 4를 참조하면서 상세하게 설명한다.The operation of the erbium-doped fiber amplifier with the fixed all-optical amplification gain configured as described above will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, n개의 채널인 입력신호 Pin1sig/channel가 광아이솔레이터(1)을 거쳐 제1EDF(2)에 입력될 경우, 제1EDF(2)는 n개의 채널인 입력신호 Pin1sig/channel의 세기를 증폭시켜 출력한다. 출력된 P1out/channel은 DCF의 손실만 보상을 해준다. 세기가 고정된 연속발진 시험빔(13)이 증폭매체 제2EDF(11)에 의해 증폭되어 광써큘레이터(7)를 거쳐 대역통과필터(8)에 의해 증폭된 시험빔(13) 신호만 통과하여 DCF(6)에 입사된다. 상기 DCF(6)는 SBS 특성에 의해 신호의 역방향으로 증폭된 시험빔에 의해 산란된 PSBS를 출력한다. 따라서, 상기 제2EDF(11)에 입력되는 총입력 신호 세기는 다음과 같이 나타낼 수 있다.First, as shown in FIG. 3, when the input signal Pin1sig / channel, which is n channels, is input to the first EF2 via the optical isolator 1, the first EDF2 has the input signal Pin1sig, which is n channels. Amplify / channel and output it. The output P1out / channel compensates only for the loss of the DCF. The continuous oscillation test beam 13 having a fixed intensity is amplified by the amplifying medium 2EDF 11 and passes only the signal of the test beam 13 amplified by the band pass filter 8 through the optical circulator 7. It enters into the DCF 6. The DCF 6 outputs the PSBS scattered by the test beam amplified in the reverse direction of the signal by the SBS characteristic. Accordingly, the total input signal strength input to the second EDF 11 may be represented as follows.

여기서,은 제2EDF(11)에 입사되는 총 입력세기,에 의해 DCF(6)에서 산란된 유도브릴리언산란세기,는 probe LD의 세기,은 채널당 입력세기며, n는 총 채널수를 의미한다.here, Is the total input strength incident on the second EDF 11, Is Induced Brillouin scattering intensity scattered at DCF 6 by The strength of the probe LD, Is the input strength per channel, and n is the total number of channels.

도 4는 본 발명에 따른 전광 증폭 이득이 고정된 어븀 첨가 광섬유 증폭기가 어떻게 동작하는지를 보여준다. 입력채널의 수가 증가하면 입력채널과 시험빔이 제2EDF(11)에 의해 얻어지는 증폭 이득이 작아지고, DCF(6)에서 산란된 유도 브릴리언 산란(SBS)광의 세기가 감소되어, 각 채널당 증폭 이득이 증가하여 어떤 일정한 이득 G를 얻게된다. 또한, 입력 채널의 수가 감소하면 입력 채널과 시험빔이 제2EDF(11)에 의해 얻어지는 증폭 이득이 커지고, DCF(6)에서 산란된 유도 브릴리언 산란(SBS)의 세기가 증가되어, 각 채널당 증폭 이득이 작아져 어떤 일정한 이득 G를 얻게 된다. 따라서, 입력 채널의 수가 변하더라도 본 발명에 따른 광섬유 증폭기는 이득이 고정된(clamped) 광섬유 증폭기가 된다.Figure 4 shows how the erbium-doped fiber amplifier with fixed all-optical amplification gain according to the present invention operates. As the number of input channels increases, the amplification gain of the input channel and the test beam obtained by the second EDF 11 decreases, and the intensity of the induced Brillouin scattering (SBS) light scattered in the DCF 6 decreases, so that the gain of each channel is amplified. This increases and you get some constant gain G. In addition, as the number of input channels decreases, the amplification gain obtained by the second EDF 11 of the input channel and the test beam increases, and the intensity of induced Brillouin scattering (SBS) scattered in the DCF 6 increases, thereby amplifying each channel. The gain is reduced to get some constant gain G. Thus, even if the number of input channels varies, the optical fiber amplifier according to the present invention becomes a clamped optical fiber amplifier.

여기서, 상기 유도 브릴리언 산란(SBS)에 대해 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같다.Here, the induced Brillouin scattering (SBS) will be described in more detail as follows.

분산 보상 광섬유(DCF)(6)와 같은 3차 비선형 광물질에 강한 세기의 빛이 입사할 때, 광자(photon)와 물질의 음자(phonon)가 상호 작용에 의해 신호의 역방향으로 산란된 스토크스(Stokes) 신호를 발생시키게 되는데, 이러한 산란을 유도 브릴리언 산란(SBS)이라고 부르며, 입력되는 광신호의 세기가 증가함에 따라 비례적으로 증대한다.When strong intensity light enters a tertiary nonlinear mineral, such as a distributed compensation optical fiber (DCF) 6, the photons and phonons of the material are scattered in the reverse direction of the signal by interaction. Stokes) is generated, which is called induced Brillouin scattering (SBS) and increases proportionally as the intensity of the incoming optical signal increases.

도 5는 DCF의 입사되는 입력광 세기에 대한 SBS광 세기의 변화를 나타낸다. 도 5에서 우측축은 되돌아오는 SBS 세기를 나타낸 것이며, 낮은 입력 세기에서는 레이라이(Rayleigh) 산란에 의해 산란되어지고, 어느 값 이상에서는 입력광 세기의 변화에 따라 급격하게 증가됨을 볼 수 있다. 이론적으로는 입력광 세기가 DCF의 길이에 대한 손실만 존재한다고 하면, 입력광 세기와 되돌아오는 산란광 세기가 같은 경우, 이 입력광 세기를 임계 세기라 하며, 임계 세기는 광섬유 소자의 유효길이(effective Length)에 비례하고, 유효면적(effective area)에 반비례하는 특성을 가진다. 또한, 입력신호의 변조 대역폭에 따라 비례하게 된다.5 shows the change of the SBS light intensity with respect to the incident input light intensity of the DCF. In FIG. 5, the right axis shows the returned SBS intensity, and is scattered by Rayleigh scattering at a low input intensity, and rapidly increases as the input light intensity changes above a certain value. Theoretically, if the input light intensity has only a loss for the length of the DCF, if the input light intensity and the returned scattered light intensity are the same, this input light intensity is called the critical intensity, and the critical intensity is the effective length of the optical fiber element. Length) and inversely proportional to the effective area. It is also proportional to the modulation bandwidth of the input signal.

따라서, SBS광 선폭 이하의 연속발진(CW) 시험빔(probe beam)을 이용하여 SBS광을 방출함으로써 전광 증폭 이득이 고정된 광섬유 증폭기를 구현한다. 또한, DCF의 의해서 초고속통신에서 에러를 유발하는 분산을 동시에 보상할 수 있는 광섬유 증폭기를 구현한다.Accordingly, the SBS light is emitted using a continuous oscillation (CW) probe beam of less than the SBS light line width to implement an optical fiber amplifier having a fixed all-optical gain. In addition, the DCF implements an optical fiber amplifier capable of simultaneously compensating for dispersion causing an error in high speed communication.

다음은 상기 구조와 같은 전광 증폭 이득이 고정된 어븀 첨가 광섬유 증폭기의 실시예를 설명한다.The following describes an embodiment of the erbium-doped fiber amplifier with the all-optical amplification gain fixed as the above structure.

8채널 WDM시스템에서 본 발명에 따른 이득 클램프 광섬유 증폭기의 각 채널당 10Gbps전송시 전송특성에 대해 알아보면 다음과 같다. 먼저, 실험 구성도는 도 6에 도시된 바와 같다. 네트우크 시스템에서 최악의 시나리오를 가정하여, 입력 신호의 채널수가 각각 8채널과 1채널인 경우에 대하여 실험을 하였다.The transmission characteristics of 10 Gbps transmission per channel of the gain clamp fiber amplifier according to the present invention in an 8-channel WDM system are as follows. First, the experimental configuration is as shown in FIG. Assuming the worst case scenario in a network system, we experimented with the case where the number of input signal channels was 8 and 1 channel, respectively.

제1EDF와 제2EDF의 길이는 각각 2m와 8m이며, 알루미늄이 첨가된 EDF로 1530.2nm에서 최고흡수 11.3dB/m를 갖는다. 펌프 레이저(LD1 및 LD2)의 방출광 파장은 둘 다 980nm이며, 각각 80W, 100mW로 펌핑을 한다. DCF는 총 길이 15.5km, 손실 8.5dB, 분산계수 x 길이 = 1379ps/nm이며, SBS의 임계 세기는 6.5dBm이다. 시험빔(Probe LD)은 1559nm이며 0.5dBm로 10dB 광결합기를 통해 제2EDF에 입사된다(-9.5dBm 입사). 8채널 DFB LD로 1550.12nm ~ 1555.74nm로 0.8nm간격을 가진다. 입력신호의 채널수가 증가할 경우, 시험빔의 이득이 올라가 DCF의 SBS 피드백(feedback)의 세기를 증가시켜, 이 신호가 증폭기에 되먹임되어 각 채널 당 입력 신호의 이득을 제한한다.The lengths of the first EDF and the second EDF are 2 m and 8 m, respectively, and the aluminum-added EDF has a maximum absorption of 11.3 dB / m at 1530.2 nm. The emission light wavelengths of the pump lasers LD1 and LD2 are both 980 nm and are pumped at 80 W and 100 mW, respectively. DCF has a total length of 15.5km, loss of 8.5dB, dispersion x length = 1379ps / nm, and SBS has a critical intensity of 6.5dBm. The test beam (Probe LD) is 1559 nm and enters the second EF through a 10 dB optical coupler at 0.5 dBm (-9.5 dBm incident). 8-channel DFB LD with 1550.12nm to 1555.74nm 0.8nm spacing. As the number of channels of the input signal increases, the gain of the test beam rises to increase the strength of the SBS feedback of the DCF, which feeds the amplifier back to limit the gain of the input signal per channel.

일반적인 2단 광섬유증폭기(two-stage EDFA)와 본 발명에 따른 이득 클램프 광섬유 증폭기(gain-clamped EDFA)와의 차이를 비교해 보자. 도 7은 입력 신호에 대한 EDFA의 이득 특성을 나타낸 것이다. 이 때, 시험빔은 -9.5dBm이며, 각각 세가지 경우에 대해서 비교를 하였다. 첫째, 일반적인 2단 광섬유 증폭기의 경우와, 둘째 Pprobe=-9.5dBm, 도 6에서 대역통과필터(band pass filter) 부분을 단절할 경우, 즉 SBS가 발생하지 않을 경우(feedback off) 및 셋째 Pprobe=-9.5dBm이고 본 발명에 따른 이득 클램프 광섬유 증폭기(feedback on)인 경우이다. 첫째, 일반적인 2단 광섬유 증폭기는 입력신호가 8채널과 1채널과의 채널 당 증폭 이득 차이 ΔG가 입력신호 세기 -30dBm ~ -20dBm에서 1.3dB ~ 5.2dB이다. 이 증폭 이득 차이에 의한 시스템의 성능 저하는 다음 도 9a 및 도 9b에서 설명하기로 한다. 둘째, 대역 통과 필터 부분을 단절할 경우에는 시험빔에 의해서 EDFA를 어느 정도는 포화시켜서 ΔG가 입력신호 세기 -30dBm ~ -20dBm에서 0.5dB ~ 2.5dB 이며, ΔG가 1dB 이하인 경우는 입력신호세기의 허용범위가 줄어들게 된다. 셋째, 본 발명에 따른 전광 이득이 고정된 광섬유 증폭기의경우는 ΔG가 입력신호 세기 -30dBm ~ -20dBm에서 0.06dB ~ 0.9dB이므로 ΔG < 1dB 인 10dB의 입력신호 세기의 허용범위를 가진다. 한편, 피드백 오프(feedback off)인 경우 시험빔만으로 충분한 이득 고정이 가능한 가를 알기 위하여 채널당 입력세기= -30dBm일 때, 본 발명에 따른 이득 클램프 광섬유 증폭기와 같은 이득을 얻도록 시험빔의 세기를 조절하여서 측정한 결과, 도 7에 도시된 바와 같이 입력신호세기 허용범위가 줄어듬을 알 수 있다. 즉, DCF의 입사 되는 세기의 증가에 비해 SBS에 세기의 증가가 더 크기 때문에 피드백 효과로 인한 이득 클램프가 더 효과적이라고 볼 수 있다. 이득이 클램프가 되는 것을 광스펙트럼분석기(optical spectrum analyzer)를 이용하여 스펙트럼을 분석한 것이 도 8a 및 도 8b에 도시된다. 입력신호가 8채널과 1채널일 때, 증폭이득 차이를 일반적인 2단 광섬유 증폭기(도 8a)와 본 발명에 따른 이득 클램프 광섬유 증폭기(도 8b)인 경우, 확연한 차이를 볼 수 있다.Let's compare the difference between a typical two-stage EDFA and a gain-clamped EDFA according to the present invention. Figure 7 shows the gain characteristics of the EDFA for the input signal. At this time, the test beam was -9.5dBm, and the three cases were compared. First, in the case of a typical two-stage fiber amplifier, in the second P probe = -9.5 dBm, when the band pass filter part is disconnected in FIG. 6, that is, when SBS does not occur (feedback off) and the third P probe = −9.5 dBm and a gain clamp fiber amplifier (feedback on) according to the present invention. First, in the typical two-stage fiber amplifier, the input signal has a difference in gain amplification ΔG between 8 channels and 1 channel, and is 1.3dB to 5.2dB at -30dBm to -20dBm. The performance degradation of the system due to this amplification gain difference will be described in the following FIGS. 9A and 9B. Second, when the bandpass filter is disconnected, the EDFA is saturated to some extent by the test beam so that ΔG is 0.5dB to 2.5dB at -30dBm to -20dBm of input signal strength, and ΔG is less than 1dB when ΔG is less than 1dB. The allowable range will be reduced. Third, in the case of the optical fiber amplifier in which the all-optical gain is fixed according to the present invention, since ΔG is 0.06dB to 0.9dB at -30dBm to -20dBm of input signal strength, it has an allowable range of input signal strength of 10dB with ΔG <1dB. On the other hand, in the case of feedback off, when the input intensity per channel = -30 dBm to determine whether sufficient gain can be fixed by the test beam alone, the intensity of the test beam is adjusted to obtain the same gain as the gain clamp fiber amplifier according to the present invention. As a result of the measurement, it can be seen that the input signal strength allowable range is reduced as shown in FIG. 7. In other words, the gain increase due to the feedback effect is more effective than the increase in the incident intensity of the DCF. 8A and 8B show a spectrum analysis using an optical spectrum analyzer that the gain is clamped. When the input signal is 8 and 1 channel, the difference in amplification gain can be seen in the case of the general two-stage optical fiber amplifier (FIG. 8A) and the gain clamp optical fiber amplifier (FIG. 8B) according to the present invention.

또한, 전송특성에 대하여 살펴보면 다음과 같다. 네트웍 시스템에서 최악의 시나리오인 8채널 중 7채널을 첨가/제거(add/drop; switching)하기 위하여, 도 6에 도시된 바와 같이, 8채널 중 7채널을 음향 광변조기(Acoustic Optical Modulator)에 연결하고 나머지 한 채널은 외부 변조기를 이용하여 9.95328Gbps, NRZ 223-1인 PRBS로 변조하여 전송 특성 실험을 하였다. 80km 단일모드 광섬유(single mode fiber)를 삽입하여 EDFA의 cross saturation에 의한 전송특성을 분석하였다. 먼저 EDFA에 입사되는 입력신호광의 세기의 범위를 넓히기 위하여 손실이 많은 7채널 후반부에 EDFA를 더 삽입하여 3dB coupler로 들어가기 전에 감쇠기(attenuator)를 이용하여 각 채널별 입력신호광 세기를 동일시 하게 하였다. 본 발명에 따른 이득 클램프 광섬유증폭기를 통과한 후에 각 채널별 입력신호는 3dB 선폭이 0.2nm인 대역통과필터(bandpass filter)를 거쳐 측정하고자 하는 채널을 선택하여 비트에러율(bit-error rate; BER)를 검출하였다. 스위칭주파수(Switching frequnecy)에 따라 일반적인 2단 광섬유증폭기와 본 발명에 따른 이득 클램프 광섬유증폭기와 BER의 차이를 도 9a 및 도 9b에서 나타내고 있다. 도 9a는 본 발명에 따른 이득 클램프 광섬유 증폭기에서의 BER을 나타내고, 도 9b는 일반적인 2단 광섬유 증폭기에서의 BER을 나타낸다. 저주파수로 스위칭에서는 EDFA의 cross saturation에 의해 이득의 변화로 세기변동(power fluctuation이 발생하여 수신기(receiver)에 들어오는 세기변동이 발생하여 BER에 페널티(penalty)가 발생하게 한다. 상기 도9을 보면 일반적인 이단광섬유증폭기에서는 대략 페널티가 1.8dB이상을 보여주고 있으며, 본 발명에 따른 이득클램프 광섬유증폭기에서는 error burst가 발생하지 않는다.In addition, the transmission characteristics are as follows. In order to add / drop 7 of 8 channels, which is a worst case scenario in a network system, as shown in FIG. 6, 7 of 8 channels are connected to an acoustic optical modulator. The other channel was modulated with PRBS with 9.95328Gbps and NRZ 2 23 -1 using an external modulator. Transmitting characteristics of EDFA's cross saturation were analyzed by inserting 80km single mode fiber. First, in order to broaden the range of the intensity of the input signal light incident on the EDFA, the EDFA was further inserted in the latter 7 channels with high loss, and the input signal light intensity of each channel was identified using an attenuator before entering the 3dB coupler. After passing through the gain-clamp fiber amplifier according to the present invention, the input signal for each channel selects a channel to be measured through a bandpass filter having a 3 dB line width of 0.2 nm, thereby selecting a bit-error rate (BER). Was detected. 9A and 9B show the difference between a general two-stage optical fiber amplifier and a gain clamp optical fiber amplifier according to the present invention and BER according to the switching frequency. 9A shows BER in a gain clamp fiber amplifier according to the invention, and FIG. 9B shows BER in a typical two stage fiber amplifier. In low frequency switching, a power fluctuation occurs due to a change in gain due to cross saturation of EDFA, resulting in a power fluctuation entering the receiver, resulting in a penalty in the BER. In the two-stage optical fiber amplifier, the penalty shows approximately 1.8 dB or more, and the gain clamp optical fiber amplifier according to the present invention does not generate an error burst.

또한, 도 10은 스위칭 주파수에 따른 9.95328Gbps에서 BER이 1E-9일 때, 수신감도(receiver sensitivity)의 변화를 관찰한 그래프이다. 일반적인 2단 광섬유증폭기는 스위칭 주파수에 따른 BER 페널티가 1.8dB 이상 존재하는 데, 이득 클램프(gain-clamped) EDFA는 0.2dB 정도 존재하는 것을 알 수 있다. 즉, 전 스위칭 주파수 영역에 대해서, 이완발진(relaxation oscillation)문제가 발생하지 않는 다는 것을 알 수 있다.FIG. 10 is a graph illustrating a change in receiver sensitivity when BER is 1E-9 at 9.95328 Gbps according to a switching frequency. A typical two-stage fiber amplifier has a BER penalty of more than 1.8dB depending on the switching frequency, and a gain-clamped EDFA can be seen as about 0.2dB. That is, it can be seen that the relaxation oscillation problem does not occur for the entire switching frequency region.

따라서, 본 발명에 따른 전광 이득 클램프 광섬유 증폭기는 DCF의 SBS를 이용하여 10Gbps의 초고속 광통신에서 분산문제를 해결할 뿐 만 아니라, 입력신호의 채널수에 관계없이 이득을 클램프시킨다.Therefore, the all-optical gain clamp optical fiber amplifier according to the present invention not only solves the dispersion problem in 10 Gbps ultra-high speed optical communication using the SBS of the DCF, but also clamps the gain regardless of the number of channels of the input signal.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전광 이득 클램프 광섬유 증폭기는 제1단 광섬유 증폭기와 제2단 광섬유 증폭기 사이에 분산 보상 광섬유 및 광써큘레이터와 대역통과필터를 구비함으로써, 파장분할방식 네트워크에서 n개의 채널인 입력신호가 파장의 첨가/제거, 또는 다른 파장으로의 변화에 따라 n-k개의 채널인 입력신호로 증폭매체에 입사될 경우 채널의 개수가 변화더라도 밀도 반전 레벨의 변화없이 증폭 매체를 포화시켜, 입력신호 채널개수에 관계없이 일정한 증폭이득을 갖게 하는 전광 증폭 이득이 고정되게 한다. 또한, 분산보상용파이버(DCF)을 사용함으로써 초고속 통신에서 에러를 유발하는 분산을 보상할 수 있다.As described above, the all-optical gain clamp optical fiber amplifier according to the present invention includes a dispersion compensation optical fiber, an optical circulator and a band pass filter between the first and second stage optical fiber amplifiers, thereby providing n When the input signal, which is a channel, is incident on the amplifying medium as nk channels as input / removal of wavelengths or changes to other wavelengths, the amplifying medium is saturated without changing the density inversion level even if the number of channels changes. The all-optical amplification gain is fixed so as to have a constant amplification gain regardless of the number of input signal channels. In addition, by using the distributed compensation fiber (DCF) it is possible to compensate for the dispersion causing the error in the high-speed communication.

Claims (5)

입력되는 광신호로 되돌아오는 산란을 막기 위한 제1광아이솔레이터, 광신호를 증폭시켜 출력하는 증폭매체인 제1어븀 도핑 광섬유, 입력되는 광신호를 파장분할방식으로 결합시키는 제1광 결합기, 이 제1광결합기에 연결되며 상기 제1어븀 도핑 광섬유에 밀도반전을 일으키기 위한 제1레이저 펌프 및 출력단으로부터 되돌아오는 산란을 막기 위한 제2광아이솔레이터를 구비한 제1단 광섬유 증폭기; 및A first optical isolator for preventing scattering back to an input optical signal, a first erbium-doped optical fiber which is an amplifying medium for amplifying and outputting an optical signal, and a first optical coupler for coupling the input optical signal in a wavelength division method; A first stage optical fiber amplifier connected to a first optical coupler and having a first laser pump for causing density inversion of the first erbium-doped optical fiber and a second optical isolator for preventing scattering from an output stage; And 밀도반전을 일으키기 위한 제2레이저 펌프, 이 제2레이저 펌프와 입력되는 광신호를 결합시키는 제2광 결합기, 상기 제1단 광섬유 증폭기로부터 인가되는 광신호 및 제2레이저 펌프로부터 인가되는 펌핑 신호가 결합된 신호를 증폭시켜 출력하는 증폭매체인 제2어븀 도핑 광섬유 및 출력단으로부터 되돌아 오는 산란을 막기 위한 제3광아리솔레이터를 구비한 제2단 광섬유 증폭기;를 결합한 2단 광섬유 증폭기에 있어서,A second laser pump for generating density inversion, a second optical coupler for coupling the optical signal input with the second laser pump, an optical signal applied from the first stage optical fiber amplifier and a pumping signal applied from the second laser pump A two-stage optical fiber amplifier comprising: a second erbium-doped optical fiber, which is an amplifying medium for amplifying and outputting a combined signal, and a second optical fiber amplifier having a third optical isolator for preventing scattering from the output stage. 상기 제2광아이솔레이터 후방에 유도 브릴리언 산란광을 방출하여 상기 제2어븀 도핑 광섬유에 다시 입력시켜 증폭매체를 포화시킴으로써 상기 제2어븀 도핑 광섬유의 신호출력을 제한시키는 3차 비선형 광물질인 분산 보상 광섬유;A dispersion compensation optical fiber, which is a tertiary nonlinear mineral that emits guided Brillouin scattered light behind the second optical isolator and inputs it back to the second erbium-doped optical fiber to saturate an amplifying medium to limit the signal output of the second erbium-doped optical fiber; 상기 제2단 광섬유 증폭기에서 발생하는 증폭자발방출광 및 산란광을 방지하기 위한 광써큘레이터 및 대역통과필터;An optical circulator and a bandpass filter for preventing amplifier emission and scattered light generated in the second stage optical fiber amplifier; 상기 제2어븀 도핑 광섬유 뒤에 상기 분산 보상 광섬유의 유도 브릴리언 산란을 발생시키기 위한 연속발진 시험빔 발생용 레이저; 및A laser for continuous oscillation test beam generation for generating induced Brillouin scattering of the dispersion compensation optical fiber behind the second erbium doped optical fiber; And 상기 시험빔 발생용 레이저와 상기 제2어븀 도핑 광섬유를 연결해 주는 10dB 광 결합기;를10dB optical coupler for connecting the test beam generation laser and the second erbium-doped optical fiber; 구비한 것을 특징으로 하는 분산보상광섬유의 유도 브릴리언 산란을 이용한 전광 증폭 이득이 고정된 어븀 첨가 광섬유 증폭기.An erbium-doped optical fiber amplifier having a fixed all-optical amplification gain using induced Brillouin scattering of distributed compensation optical fibers, comprising: 제1항에 있어서The method of claim 1 상기 파장분할방식 네트워크에서 채널의 개수가 변화하더라도 상기 분상 보상 광섬유의 유도브릴리어 산란을 이용하여 총 입력신호의 밀도 반전 레벨의 변화없이 일정한 증폭 이득을 얻는 것을 특징으로 하는 분산보상광섬유의 유도 브릴리언 산란을 이용한 전광 증폭 이득이 고정된 어븀 첨가 광섬유 증폭기.Induced Brillouin for distributed compensated optical fiber in spite of the change in the number of channels in the wavelength division network, by using induced Brillou scattering of the phase compensation compensation optical fiber, a constant amplification gain is obtained without changing the density reversal level of the total input signal. Erbium-doped fiber amplifier with fixed all-optical gain using scattering. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 초고속파장분할방식 네트워크에서 상기 유도 브릴리언 산란 선폭 이하의 고정된 세기의 연속 발진 시험빔을 이용하여, 상기 분산보상광섬유의 유도 브릴리언 산란 광을 방출함으로써, 입력신호의 변조 대역폭에 상관없이 일정한 증폭 이득을 얻는 것을 특징으로 하는 분산보상광섬유의 유도 브릴리언 산란을 이용한 전광 증폭 이득이 고정된 어븀 첨가 광섬유 증폭기.By using the continuous oscillation test beam of fixed intensity below the induced Brillouin scattering line width in the ultra-high-speed wavelength division network, by emitting the induced Brillouin scattering light of the distributed compensation optical fiber, constant amplification regardless of the modulation bandwidth of the input signal An erbium-doped optical fiber amplifier, in which an all-optical amplification gain is fixed using induced Brillouin scattering of distributed compensation optical fibers, characterized in that gain is obtained. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 분산보상광섬유는 분산도 보상하는 것을 특징으로 하는 분산보상광섬유의 유도 브릴리언 산란을 이용한 전광 증폭 이득이 고정된 어븀 첨가 광섬유 증폭기.The dispersion compensation optical fiber is Erbium-doped optical fiber amplifier, the all-optical amplification gain is fixed using the induction Brillouin scattering of the distributed compensation optical fiber, characterized in that compensation for dispersion. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광서큘레이터는 4개의 포트를 가진 것을 특징으로 하는 분산보상광섬유의 유도 브릴리언 산란을 이용한 전광 증폭 이득이 고정된 어븀 첨가 광섬유 증폭기.The optical circulator has an erbium-doped optical fiber amplifier having a fixed all-optical amplification gain using induced Brillouin scattering of distributed compensation optical fiber, characterized in that it has four ports.
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