KR100281412B1 - 동적이득 제어 기능을 구비한 다채널 광 전송장치 및 애드/드롭다중화 장치 - Google Patents

Abstract

파장 분할 다중 광 전송기술을 이용하는 다 채널 광 전송장치 및 광 전송망에서 재 구성 또는 고장(faults) 등에 의해 임의의 채널 광 신호의 추출/삽입 및 채널신호 고장 시에도 광 전력증폭기로 들어가는 다 채널 입력 광 세기를 일정하게 조절하여 살아서 전송되는 신호들을 정상적으로 동작되게 하는 동적 이득 제어기능을 구비한 다 채널 광 전송장치 및 애드/드롭 다중화장치가 개시된다. 본 발명은 광 전력증폭기의 출력신호를 광 검출기로 모니터하고, 이 신호의 크기 변화를 이용하여 궤환 회로를 통해 광 감쇠기의 전압을 조절하여 광 전력증폭기로 들어가는 다 채널 입력 광 신호들의 크기를 일정하게 조절한다. 본 발명에 따라 이득 등화된 광 전력증폭기의 출력신호는 이득 등화 특성을 그대로 유지하며 신호가 전달된다. 또한, 이득 등화된 출력신호는 여러 개의 광 섬유 증폭기에서 증폭될 때에도 이득 등화 특성이 처음에 설정된 상태를 유지하게 되며, 채널 별 신호 크기는 일정하게 증가되어 광 신호 대 잡음비 (Optical Signal to Noise Ratio)가 증가된다. 그 결과, 수신기의 광 신호 대 잡음비가 증가하여 수신 특성을 향상시킨다.

Description

동적이득 제어 기능을 구비한 다채널 광 전송장치 및 애드/드롭 다중화 장치

본 발명은 광 전력 증폭기(또는 광 섬유 증폭기)의 동적 이득(dynamic gain)을 제어하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광 감쇠기(optical attenuator)를 이용한 광 전력 증폭기의 입력 광 신호의 동적 이득을 일정하게 유지시키는 동적이득 제어 기능을 구비한 다채널 광 전송장치 및 애드/드롭 다중화(Add/Drop Multiplexing; 이하, ADM이라 약함) 장치에 관한 것이다.

파장분할다중방식(WDM; Wavelength Division Multiplexing)을 이용하는 광 통신망에서는 각 노드에서 원하는 정보를 송·수신할 수 있어, 수 Tb/s 이상의 대용량 광 통신 시대의 가능성을 제시하고 있다.

이와 같이, 통신망의 속도가 현저하게 증가함에 따라 새롭게 대두되는 문제는 광 통신망의 신뢰성이다. 예를 들어, 80 Gb/s 광 전송 시스템은 한 쌍의 광 섬유를 통해서 백만 명이 동시에 통화할 수 있도록 해 준다. 그러므로, 만약 이러한 시스템에 장애가 발생하여 통신이 두절되면 도시 혹은 국가 전체의 기능이 마비될 수 있다. 따라서, 통신 속도를 고속화하는 것과 병행하여 통신망의 신뢰도를 향상시키는 것이 매우 중요하다.

WDM 전송 기술을 이용하는 다 채널 광 전송장치 및 광 전송 망에서 재 구성 또는 채널신호 고장(faults) 등에 의해 임의의 채널 신호의 추출/삽입 및 손실 시에도 살아서 전송되는 다 채널 신호들은 정상적으로 동작되어야 한다. 이를 위해, 여러 채널들을 삽입/추출 시 광 섬유 증폭기의 출력을 일정하게 제어하는 기술이 이용되고 있다.

따라서, 최근에는 광 섬유 증폭기의 동적 이득을 제어하기 위하여 여러 방법들이 연구되고 있다. 근래에 발표된 동적 이득 제어 기술들을 예로 들면, 광 전기적 궤환 회로(optoelectronics feedback circuits)를 이용하는 방법, 광 궤환 고리를 이용한(all optical feedback loop를 이용한 이득 clamping ) 방법, 및 별도의 이득제어 채널을 이용하는 방법 등이 있다.

상기 광 전기적 궤환 회로를 이용하는 방법은 광 전력 증폭기의 출력 신호를 이용하여 펌프 레이저의 출력 광 세기를 조절하는 방법이다. 상기 광 궤환 고리를 이용한 방법은 전력 증폭기의 출력 신호를 분리하여 광 필터 및 조절 가능한 광 감쇠기를 이용하여 광 신호를 조절하여 광 커플러를 통해 전력 증폭기로 광 신호를 입력하여 이득을 일정하게 잡아주는 방법이다. 한편, 별도의 이득 제어 채널을 이용하는 방법은 전력 증폭기의 출력 신호를 분리한 값을 기준 값과 비교하여 차이가 없도록 별도의 광 세기 조절 채널을 이용하여 광 전력 증폭기의 출력 광 세기가 일정하도록 보상해 주는 방법이다.

그러나, 이러한 방법들은 구성이 복잡하고 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 단순한 구성으로 전력 증폭기로 들어가는 입력 광 세기를 일정하게 조절하여 다 채널 전송에서 이득 등화 상태를 유지시킴으로써, 수신기의 광 신호 대 잡음비의 증가와 더불어 수신 특성을 향상시킬 수 있는 다 채널 광 전송장치 및 애드/드롭 다중화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 다 채널 광 전송장치의 구성도,

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 애드/드롭 다중화(ADM; Add/Drop Multiplexing) 노드의 구성도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

10 : 광 송신기 20 : 광 다중화기

30 : 광 전력증폭기 40 : 광 커플러

55a, 555a : 광 검출기

55b, 555b : 광 감쇠기 조절수단

55c, 555c : 광 감쇠기

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 다 채널 광 신호를 발생시키는 광 송신부와, 다 채널 신호를 다중화하여 하나의 광 섬유로 출력시키는 광 다중화부와, 광 신호를 증폭하는 광 전력증폭기와, 상기 광 전력증폭기의 출력신호를 분리하여 모니터하기 위한 광 커플러와, 광 신호를 증폭하여 광 선로로 전송하는 광 선로증폭기와, 수신기로 들어가는 광 신호를 증폭하는 광 전치 증폭기와, 다중화되어 전송된 광 신호를 채널별로 풀어주는 역다중화기, 및 역다중화된 신호를 수신하기 위한 광 수신기를 포함하여 구성된 다 채널 광 전송장치에 있어서,

상기 광 전력증폭기의 입력 광 신호의 이득 등화 특성을 유지시킬 수 있도록 상기 광 전력증폭기로 들어가는 다 채널 입력 광 세기를 일정하게 조절하기 위한 동적 이득 제어수단을 구비하되, 상기 동적이득 제어수단은,

상기 광 커플러의 출력단에 접속되어 이 커플러에 의해 분리된 광 신호를 전기 신호로 변환시키기 위한 광 검출기; 상기 광 검출기의 출력단에 접속되어 광 검출기의 신호 크기를 기준값과 비교하여 궤환 루프를 통해 광 감쇠기를 조절하기 위한 광 감쇠기 조절수단; 및 일단은 상기 광 감쇠기 조절수단의 출력단에, 그 타단은 상기 광 전력증폭기의 입력단에 접속되어 상기 광 전력증폭기에 들어가는 입력 세기를 일정하게 조절하는 광 감쇠기를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따르면,

다중화된 광 섬유 전송신호를 증폭하기 위한 광 섬유 전치증폭기와, 증폭된 전송신호를 채널 별로 풀어주는 역 다중화기와, 채널들을 필요에 따라 추출/삽입하는 광 스위치와, 채널 별로 광 세기를 조절해주는 광 감쇠기와, 상기 광 감쇠기를 통해 조절된 광 신호들을 하나의 광 섬유로 결합해주는 광 다중화기와, 다중화되어 입력된 광 신호들을 증폭하는 광 전력증폭기와, 증폭된 광 신호 크기를 모니터하기 위해 광을 분리해 주는 광 커플러와, 상기 광 커플러의 출력단과 상기 광 전력증폭기의 입력단과의 사이에 궤환회로를 통해 접속된 광 전력증폭기 입력 광 신호의 동적 이득 제어수단, 및 상기 동적 이득 제어수단을 통해 이득 등화된 제어신호를 증폭하여 전송하는 광 선로증폭기를 포함하여 구성되며,

상기 동적 이득 제어수단은, 상기 광 커플러의 출력단에 접속되어 이 커플러에 의해 분리된 광 신호를 전기 신호로 변환시키기 위한 광 검출부; 상기 광 검출부의 출력단에 접속되어 광 검출기의 출력신호 크기를 기준값과 비교하여 궤환 루프를 통해 광 감쇠기를 조절하기 위한 광 감쇠기 조절수단; 및 일단은 상기 광 감쇠기 조절수단의 출력단에, 그 타단은 상기 광 전력증폭기의 입력단에 접속되어 상기 광 전력증폭기에 들어가는 입력 세기를 일정하게 조절하는 광 감쇠부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 다 채널 광 전송장치의 구성도를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 참조부호 10은 다 채널 광 신호들을 발생시키는 복수의 광 송신기(10)를 나타낸다. 상기 복수의 광 송신기(10)의 출력단에 접속된 광 다중화기(MUX)(20)는 상기 광 송신기(10)들을 통하여 입력된 다 채널 광 신호들을 다중화하여 하나의 광 섬유로 출력시킨다. 상기 광 다중화기(20)의 출력단에 접속된 광 전력증폭기(30)는 다중화된 광 신호들을 증폭시킨다. 상기 광 전력증폭기(30)의 후단에 설치된 광 커플러(40)는 증폭된 출력신호를 분리하여 모니터한다.

이때, 상기 광 커플러(40)를 통해 분리된 광 신호는 광 커플러(40)의 출력단에 궤환 루프를 통해 연결된 광 검출기(55a)를 통해 출력 신호 크기의 비교를 위해 전기 신호로 변환된다. 상기 광 검출기(55a)의 출력단에 접속된 광 감쇠기 조절수단(55b)은 상기 광 검출기(55a)에서 변환된 출력신호의 크기를 이미 설정된 기준값과 비교하여 궤환루프를 통해 상기 광 전력증폭기(30)의 입력단과 광 감쇠기 조절수단(55b)의 출력단 사이에 위치한 광 감쇠기(55c)의 출력신호를 제어한다. 그 결과, 상기 광 전력증폭기(30)로 입력되는 다 채널 입력 광 세기는 항상 일정하게 제어된다.

이러한 과정을 거쳐 상기 광 전력증폭기(30)에서 증폭된 다 채널 신호는 처음에 설정된 채널 별 이득 등화 상태를 유지하며 출력된다. 이득 등화된 출력 신호는 광 선로로 전송하는 광 선로증폭기(50)에서 증폭된 후, 수신기로 들어가는 광 신호를 증폭하기 위한 광 전치증폭기(60)를 거쳐 역다중화기(DEMUX)(70)로 전송된다. 상기 광 다중화기(20)에서 다중화되어 하나의 광 섬유로 전송되어온 광 신호는 상기 광 역다중화기(70)를 통하여 채널 별 또는 파장 별로 분리된다. 상기 역다중화기(70)를 통해 채널 별로 분리된 역 다중화된 신호들은 복수의 광 수신기(80)를 통하여 수신된다.

상술한 본 발명의 실시예에 따르면, 광 전송망의 재 구성 또는 고장 등에 의해 채널 신호들의 손실이 발생되는 경우, 다 채널 신호중 채널 손실에 따라 상기 광 감쇠기(55c)를 조절함으로써 광 전력증폭기(30)로 입력되는 총 입력신호의 크기를 항상 일정하게 유지시킬 수 있다. 그 결과, 수신기의 광 신호 대 잡음비(OSNR)가 증가하여 수신 특성이 향상된다.

다음은, 본 발명에 따른 광 감쇠기를 이용한 광 전력증폭기 입력 광 신호의 동적 이득 제어기능을 애드/드롭 다중화(ADM) 노드에 적용한 실시예를 도 2를 참조하여 설명한 것이다.

광 ADM 노드의 구성은, 도 2에 도시된 바와 같이, 다중화된 광 섬유 전송신호를 증폭하기 위한 광 섬유 전치증폭기(100)와, 증폭된 전송신호를 채널 별로 풀어주는 역 다중화기(200)와, 채널들을 필요에 따라 추출/삽입하는 복수의 광 스위치(300)들과, 채널 별로 광 세기를 조절해주는 복수의 광 감쇠기(400)들과, 상기 광 감쇠기(400)를 통해 조절된 광 신호들을 하나의 광 섬유로 결합해주는 광 다중화기(500)와, 다중화되어 입력된 광 신호들을 증폭하는 광 전력증폭기(600)와, 증폭된 광 신호 크기를 모니터하기 위해 광을 분리해 주는 광 커플러(700)와, 상기 광 커플러(700)의 출력단과 상기 광 전력증폭기(600)의 입력단과의 사이에 궤환 회로를 통해 접속된 광 전력증폭기 입력 광 신호의 동적 이득 제어수단, 및 상기 동적 이득 제어수단을 통해 이득 등화된 제어신호를 증폭하여 전송하는 광 선로증폭기(800)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 동적 이득 제어수단은, 상기 광 커플러(700)의 출력단에 접속되어 이 커플러(700)에 의해 분리된 광 신호를 전기 신호로 변환시키기 위한 광 검출부(555a)와, 상기 광 검출부(555a)의 출력단에 접속되어 광 검출부의 출력신호 크기를 기준값과 비교하여 궤환 루프를 통해 광 감쇠기를 조절하기 위한 광 감쇠기 조절수단(555b)과, 일단은 상기 광 감쇠기 조절수단(555b)의 출력단에, 그 타단은 상기 광 전력증폭기(600)의 입력단에 접속되어 상기 광 전력증폭기(600)에 들어가는 입력 세기를 일정하게 조절하는 광 감쇠부(555c)로 구성된다.

본 발명의 제2 실시예에 따르면, 광 전송망의 재 구성 또는 고장 등에 의해 채널 신호들의 손실이 발생되는 경우, 다 채널 신호중 채널 손실에 따라 상기 광 감쇠기(555c)를 조절함으로써 광 전력증폭기(600)로 입력되는 총 입력신호의 크기를 항상 일정하게 유지시킨다.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 광 전력 증폭기로 입력되는 다채널 광 신호의 세기를 일정하게 제어하여 광 전력증폭기의 이득 등화 특성을 유지하여 전송함으로써, 전송망의 재 구성 또는 고장 등에 의해 임의의 채널 신호의 손실 시에도 전송되는 다 채널 신호가 정상적으로 이득 등화 상태를 유지하며 동작될 수 있다.

그 결과, 구성이 간단하고 사용이 편리할 분만아니라 수신기의 광 신호 대 잡음비의 증가와 더불어 수신 특성을 향상시키는 효과를 발휘한다.

Claims (2)

1. 다 채널 광 신호를 발생시키는 광 송신부와, 다 채널 신호를 다중화하여 하나의 광 섬유로 출력시키는 광 다중화부와, 광 신호를 증폭하는 광 전력증폭기와, 상기 광 전력증폭기의 출력신호를 분리하여 모니터하기 위한 광 커플러와, 광 신호를 증폭하여 광 선로로 전송하는 광 선로증폭기와, 수신기로 들어가는 광 신호를 증폭하는 광 전치 증폭기와, 다중화되어 전송된 광 신호를 채널별로 풀어주는 역다중화기, 및 역다중화된 신호를 수신하기 위한 광 수신기를 포함하여 구성된 다 채널 광 전송장치에 있어서,

   상기 광 전력증폭기의 입력 광 신호의 이득 등화 특성을 유지시킬 수 있도록 상기 광 전력증폭기로 들어가는 다 채널 입력 광 세기를 일정하게 조절하기 위한 동적 이득 제어수단을 구비하되,

   상기 동적이득 제어수단은,

   상기 광 커플러의 출력단에 접속되어 이 커플러에 의해 분리된 광 신호를 전기 신호로 변환시키기 위한 광 검출기;

   상기 광 검출기의 출력단에 접속되어 광 검출기의 신호 크기를 기준값과 비교하여 궤환 루프를 통해 광 감쇠기를 조절하기 위한 광 감쇠기 조절수단; 및

   일단은 상기 광 감쇠기 조절수단의 출력단에, 그 타단은 상기 광 전력증폭기의 입력단에 접속되어 상기 광 전력증폭기에 들어가는 입력 세기를 일정하게 조절하는 광 감쇠기를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 다 채널 광 전송장치.
2. 다중화된 광 섬유 전송신호를 증폭하기 위한 광 섬유 전치증폭기와, 증폭된 전송신호를 채널 별로 풀어주는 역 다중화기와, 채널들을 필요에 따라 추출/삽입하는 광 스위치와, 채널 별로 광 세기를 조절해주는 광 감쇠기와, 상기 광 감쇠기를 통해 조절된 광 신호들을 하나의 광 섬유로 결합해주는 광 다중화기와, 다중화되어 입력된 광 신호들을 증폭하는 광 전력증폭기와, 증폭된 광 신호 크기를 모니터하기 위해 광을 분리해 주는 광 커플러와, 상기 광 커플러의 출력단과 상기 광 전력증폭기의 입력단과의 사이에 궤환회로를 통해 접속된 광 전력증폭기 입력 광 신호의 동적 이득 제어수단, 및 상기 동적 이득 제어수단을 통해 이득 등화된 제어신호를 증폭하여 전송하는 광 선로증폭기를 포함하여 구성되며,

   상기 동적 이득 제어수단은,

   상기 광 커플러의 출력단에 접속되어 이 커플러에 의해 분리된 광 신호를 전기 신호로 변환시키기 위한 광 검출부;

   상기 광 검출부의 출력단에 접속되어 광 검출기의 출력신호 크기를 기준값과 비교하여 궤환 루프를 통해 광 감쇠기를 조절하기 위한 광 감쇠기 조절수단; 및

   일단은 상기 광 감쇠기 조절수단의 출력단에, 그 타단은 상기 광 전력증폭기의 입력단에 접속되어 상기 광 전력증폭기에 들어가는 입력 세기를 일정하게 조절하는 광 감쇠부로 구성되는 것을 특징으로 하는 애드/드롭 다중화 장치.