KR100291670B1 - 협대역 광섬유 커플러를 이용한 레이저 다이오드 출력광파장 안정화회로 - Google Patents

협대역 광섬유 커플러를 이용한 레이저 다이오드 출력광파장 안정화회로 Download PDF

Info

Publication number
KR100291670B1
KR100291670B1 KR1019990008498A KR19990008498A KR100291670B1 KR 100291670 B1 KR100291670 B1 KR 100291670B1 KR 1019990008498 A KR1019990008498 A KR 1019990008498A KR 19990008498 A KR19990008498 A KR 19990008498A KR 100291670 B1 KR100291670 B1 KR 100291670B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wavelength
light
current
output
laser diode
Prior art date
Application number
KR1019990008498A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20000060310A (ko
Inventor
양길호
이근양
Original Assignee
권문구
엘지전선주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 권문구, 엘지전선주식회사 filed Critical 권문구
Priority to KR1019990008498A priority Critical patent/KR100291670B1/ko
Publication of KR20000060310A publication Critical patent/KR20000060310A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100291670B1 publication Critical patent/KR100291670B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
    • H01S3/09415—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode the pumping beam being parallel to the lasing mode of the pumped medium, e.g. end-pumping
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29346—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by wave or beam interference
    • G02B6/29361—Interference filters, e.g. multilayer coatings, thin film filters, dichroic splitters or mirrors based on multilayers, WDM filters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/501—Structural aspects
    • H04B10/506—Multiwavelength transmitters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

본 발명은 협대역 광섬유 커플러를 이용한 레이저 다이오드 출력광파장 안정화회로에 관한 것으로, 특히 제어기의 광경로를 광섬유로 대치하여 광경로의 변화를 최소화하고 손실을 줄일 수 있도록 하며, 레이저 다이오드의 미세 파장 선택을 할 수 있도록 하고, 안정성을 위해 회로 안정화 회로를 채택한 것을 특징으로 하는 협대역 광섬유 커플러를 이용한 레이저 다이오드 출력광파장 안정화 회로에 관한 것이다.

Description

협대역 광섬유 커플러를 이용한 레이저 다이오드 출력광파장 안정화회로{Stabilizing and controlling LD output wavelength using narrowband fiber coupler}
본 발명은 협대역 광섬유 커플러를 이용한 레이저 다이오드 출력광파장 안정화회로에 관한 것으로, 특히 제어기의 광경로를 광섬유로 대치하여 광경로의 변화를 최소화하고 손실을 줄일 수 있도록 하며, 레이저 다이오드의 미세 파장 선택을 할 수 있도록 하고, 안정성을 위해 회로 안정화 회로를 채택한 것을 특징으로 하는 협대역 광섬유 커플러를 이용한 레이저 다이오드 출력광파장 안정화 회로에 관한 것이다.
일반적으로 파장분할 다중화장치(Wavelength Division Multiplex) 시스템용 광원의 경우 정밀한 광원의 출력 파장제어가 필요하다.
종래에는 파장 안정화 회로에 있어서 제어기의 광경로를 광학 부품류(렌즈, 박막필터등)을 이용하여 광경로를 구성하고 있다.
따라서, 종래의 경우 레이저 다이오드 출력광의 파장이 고정되었으며, 정밀한 회로 안정화를 취하기 어려운 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결코자 하는 것으로, 광경로를 광섬유로 대치하여 광경로의 변화를 최소화하고 손실을 줄일 수 있도록 하며, 레이저 다이오드의 미세 파장 선택 및 회로 안정화 수단을 구비토록 하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 구성도.
도 2는 협대역 광섬유 커플러의 출력예.
도 3은 커플러의 파장에 따른 분배비 차이에 대한 개념도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1: 레이저 다이오드 2: 열전 냉각기
3: 탭 커플러 4: 협대역 광섬유 커플러
5: 제 1 포토 다이오드 6: 제 1 증폭기
7: 차동 증폭기 8: 파장선택 버퍼
9: 안정화 회로부 10: 버퍼(+)
11: 버퍼(-) 12: 가산기
13: 광섬유 14: 제 2 증폭기
15: 제 2 포토 다이오드 16: 파장선택 볼륨
이하에서 도면을 참조로 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 구성의 개념도는 도 1과 같고 각 구성품에 대한 기능은 다음과 같다.
1. 레이저다이오드 : 전기신호를 광으로 변환하는 소자로 파장제어의 대상이다.
2. 열전 냉각기(TEC) : Thermoelectric cooler 로 인가해 주는 전류의 방향에 따라 온도를 올리거나 내릴 수 있다.
3. 탭 커플러(Tap coupler) : 출력된 광신호의 일부를 모니터링하기 위해 광을 분기하며 광섬유를 용융인장하여 제작한다.
4. 협대역 광섬유커플러 : 광섬유를 용융인장하여 파장에 따른 분기차이가 큰 커플러이다. 제조시 결합길이를 길게 함으로써 파장에 따른 민감한 분기비율을 얻을 수 있다.
5. 제 1 포토 다이오드(PDI) : 광신호를 전기신호로 변환하는 소자이다.
6. 제 1 증폭기(AMP A) : 미약한 전기신호를 원하고자 하는 신호크기로 증폭한다.
7. 차동증폭기 : 입력단자에 입력된 신호의 차이가 원하는 신호크기로 증폭, 출력한다.
8. 파장선택 버퍼(Buffer) : 파장선택 볼륨으로 원하는 파장에 해당하는 전압을 선정하고 차동증폭기의 출력과 전압값을 비교하여 그 값의 차이만큼의 전압을 출력한다.
9. 안정화회로 : 파장선택 buffer의 출력이 다음 제어회로를 효과적으로 구동하기 위한 전압이득, 응답특성, 안정성을 고려한 안정화 회로이다.
10. 드라이브 버퍼(Drive Buffer(+)) : PID회로에서 추력된 양방향 전류구동을 위한 차동 drive 회로
11. 드라이브 버퍼(Drive Buffer(-)) : PID회로에서 추력된 양방향 전류구동을 위한 차동 drive 회로
12. 가산기 : PID회로의 출력을 합산하여 Driver Buffer에 신호를 공급해준다.
13. 광섬유 : 레이저다이오드 출력광의 광경로로 사용된다.
14. 제 2 증폭기(AMP B) : 미약한 전기신호를 원하고자하는 신호크기로 증폭한다.
15. 제 2 포토 다이오드(PD2) : 광신호를 전기신호로 변환하는 소자이다.
16. 파장선택 볼륨 : 원하는 파장을 선정할 수 있는 가변저항
상기의 구성품을 가지고 이루어지는 본 발명을 유기적인 결합관계로 서술하면 다음과 같다.
레이저 광을 발산하는 레이저 다이오드(1)와;
상기 레이저 다이오드로부터 출력된 광이 원하고자 하는 곳으로 전달되도록 유도하는 광섬유(13)와;
출력광의 파장을 제어 및 안정화 하기 위해 광경로에 설치되며, 진행하는 광의 일부를 분기시키는 탭 커플러(3)와;
상기에서 분기된 광을 입력하여 파장이 따른 분기비유을 다르게 조정하는 협대역 커플러(4)와;
상기 협대역 커플러(4)의 두 출력광을 전기신호로 변환하는 제 1 포토 다이오드(5) 및 제 2 포토 다이오드(15)와;
상기 포토 다이오드를 통과한 광을 증폭하는 제 1 증폭기 및 제 2 증폭기(6, 14)와;
상기 제 1 증폭기 및 제 2 증폭기를 통한 신호를 비교하여 차당증폭하는 차동 증폭기(7)와;
부가적으로 한 종류의 구성으로 여로 종류의 파장을 선택하고자 할때 차동증폭기의 출력측에 결합되어지는 선택 버퍼(8)와;
상기 차동 증폭기를 통과한 광을 정밀한 파장제어 및 안정성을 갖도록 비례, 비분, 적분 회로를 채택한 안정화 회로부(9)와;
상기 안정화 회로부의 출력을 합산하는 가산기(12)와;
상기 가산기를 통한 신호를 인가받아 인가전류가 (+)인 경우 전류가 인가되는 드라이버 버퍼(+)(10)와;
상기 가산기를 통한 신호를 인가받아 인가전류가 (-)인 경우 전류가 인가되는 드라이버 버퍼(-)(11)와;
상기 전류에 따라 온도가 올라가거나 내려와 이에 따른 레이저 파장이 제어되도록 유도하는 열전 냉각기(2)를 포함하여 이루어진다.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 구성은 도 1과 같고, 레이저다이오드(1)에서 광이 발생되면 광은 광경로인 광섬유(13)을 통해 원하고자하는 곳으로 광을 전달하게 된다. 이때 출력된 광이 정밀한 파장의 제어가 필요할 때, 즉 파장분할 다중화장치 전송시스템등에서 정밀한 파장고정이 필요하게 된다.
동작원리는 출력광의 파장을 제어 및 안정화를 위해 광경로에 탭 커플러(3)를 사용하여 진행하는 광의 일부를 분기시킨다. 분기비는 신호처리가 가능한 정도로 10/90, 5/95, 1/99등 임의의 선택이 가능하다. 이분기된 광은 협대역 광섬유커플러(4)에 입력되며, 상기 협대역 광섬유커플러(4)에서 파장에 따른 분기비율이 달라진다.
협대역커플러(4)의 두 출력은 광을 전기신호로 변환화는 제 1 포토 다이오드(5), 제 2 포토 다이오드(15)에 입력되어 전기신호로 변환되어 원하는 신호크기로 증폭한다.
여기서 증폭된 신호는 차동증폭기(7)에 입력되어 제 1 포토 다이오드(5), 제 2 포토 다이오드(15)의 신호크기를 비교하게 된다. 이때 두신호차가 없으면 출력이 '0'이 되지만 차이가 발생되었을 경우 차이에 해당하는 전압이 발생하게 된다.
즉, PD1〉PD2 일 때 '+' ; PD1〈PD2 일 때 '-'
이거나, 반대의 경우로도 표시될 수 있다.
이 신호를 양방향 드라이브 버퍼(10,11)에 인가하여 파장을 제어할 수 있다. 제어기로는 열전 냉각기(2)가 사용되며 전류의 방향에 따라 온도를 올리거나 내릴 수 있는 소자로 레이저다이오드(1)에 온도가 올라가면 중심파장이 긴쪽으로 이동하고, 반대로 내려가면 짧은 방향으로 이동한다.
이때 적절한 온도를 설정함으로써 레이저다이오드의 출력파장을 제어할 수 있다. 도 2는 협대역 커플러(8)의 파장에 따른 분기특성의 한 예이다 1300nm에서 1320nm간에 약 4dB정도의 분기비 차이가 생김을 알 수 있다.
이 분기비율의 차이를 이용하여 레이저다이오드의 온도를 제어할 수 있다. 두 출력단자의 값이 같을 때까지 제어하며 그림3에서의 PD1, PD2가 50/50인 파장λο를 고정할 수 있다.
부가적으로 한종류의 구성으로 여러 종류의 파장을 선택하고자 할 때 차동증폭기(7)의 출력에 파장선택 buffer(8)를 사용할 수 있다. 파장선택 볼륨을 이용하여 TEC(2)의 온도조절을 가능케 하여 광학부품의 선택을 손쉽게 할 수 있다.
도 3에서 보면 파장이 λο경우는 제어가능하지만 다른 파장선택에는 새로운 부품의 구성이 필요하다. 파장이 A,B인 경우 PD1과 PD2의 비율에 의한 차동증폭기(7)의 출력값에 해당하는 기준전압을 인가해 주면 제어가 가능하다. 아울러 제어기의 과도응답특성을 고려한 PID(비례, 미분, 적분)회로(9)를 채택하여 정밀한 파장제어 및 안정성을 갖을 수 있도록 한다.
상기 안정화 회로부(9)의 출력을 가산기(12)로 합산하여 양방향 전류구동을 위하 드라이브 버퍼(10,11)에 전류를 인가한다. 인가전류가(+) 경우 드라이브 버퍼(+)(10)에 전류가 인가되고 인가전류가(-)인 경우 드라이브 버퍼(-)(11)에 전류가 인가된다.
이전류의 방향에 따라 열전 냉각기(2)의 온도가 올라가거나 내려오며 이에 따른 레이저다이오드의 파장이 제어되게 된다.
상술한 바와같이 본 발명은 광경로를 광섬유로 대치하여 광경로의 변화를 최소화하고 손실을 줄일 수 있도록 하며, 레이저 다이오드의 미세 파장 선택 및 회로 안정화 수단을 구비하여 안정된 신호 전달을 이룰 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (1)

  1. 레이저 광을 발산하는 레이저 다이오드(1)와;
    상기 레이저 다이오드로부터 출력된 광이 원하고자 하는 곳으로 전달되도록 유도하는 광섬유(13)와;
    출력광의 파장을 제어 및 안정화 하기 위해 광경로에 설치되며, 진행하는 광의 일부를 분기시키는 탭 커플러(3)와;
    상기에서 분기된 광을 입력하여 파장이 따른 분기비유을 다르게 조정하는 협대역 커플러(4)와;
    상기 협대역 커플러(4)의 두 출력광을 전기신호로 변환하는 제 1 포토 다이오드(5) 및 제 2 포토 다이오드(15)와;
    상기 포토 다이오드를 통과한 광을 증폭하는 제 1 증폭기 및 제 2 증폭기(6, 14)와;
    상기 제 1 증폭기 및 제 2 증폭기를 통한 신호를 비교하여 차당증폭하는 차동 증폭기(7)와;
    부가적으로 한 종류의 구성으로 여로 종류의 파장을 선택하고자 할때 차동증폭기의 출력측에 결합되어지는 선택 버퍼(8)와;
    상기 차동 증폭기를 통과한 광을 정밀한 파장제어 및 안정성을 갖도록 비례, 비분, 적분 회로를 채택한 안정화 회로부(9)와;
    상기 안정화 회로부의 출력을 합산하는 가산기(12)와;
    상기 가산기를 통한 신호를 인가받아 인가전류가 (+)인 경우 전류가 인가되는 드라이버 버퍼(+)(10)와;
    상기 가산기를 통한 신호를 인가받아 인가전류가 (-)인 경우 전류가 인가되는 드라이버 버퍼(-)(11)와;
    상기 전류에 따라 온도가 올라가거나 내려와 이에 따른 레이저 파장이 제어되도록 유도하는 열전 냉각기(2)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 협대역 광섬유 커플러를 이용한 레이저 다이오드 출력광파장 안정화회로.
KR1019990008498A 1999-03-13 1999-03-13 협대역 광섬유 커플러를 이용한 레이저 다이오드 출력광파장 안정화회로 KR100291670B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990008498A KR100291670B1 (ko) 1999-03-13 1999-03-13 협대역 광섬유 커플러를 이용한 레이저 다이오드 출력광파장 안정화회로

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990008498A KR100291670B1 (ko) 1999-03-13 1999-03-13 협대역 광섬유 커플러를 이용한 레이저 다이오드 출력광파장 안정화회로

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000060310A KR20000060310A (ko) 2000-10-16
KR100291670B1 true KR100291670B1 (ko) 2001-05-15

Family

ID=19576512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990008498A KR100291670B1 (ko) 1999-03-13 1999-03-13 협대역 광섬유 커플러를 이용한 레이저 다이오드 출력광파장 안정화회로

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100291670B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100444912B1 (ko) * 2002-01-21 2004-08-21 광주과학기술원 Ｗｄｍ 광통신 시스템에서 광채널의 파장/광출력 안정화방법 및 그 시스템
US7369587B2 (en) * 2004-02-21 2008-05-06 Finisar Corp Temperature control for coarse wavelength division multiplexing systems

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5272334A (en) * 1991-10-17 1993-12-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Device for detecting a temperature distribution having a laser source with temperature and wavelength adjusting means
US5589970A (en) * 1994-12-02 1996-12-31 Electronics And Telecommunications Research Institute Locking apparatus for optical frequency multiplex system
KR970022375A (ko) * 1995-10-10 1997-05-28 이준 광섬유 스트레인 분포 측정용 펄스광과 프로브광의 비트 주파수 안정화장치
KR19990001406A (ko) * 1997-06-14 1999-01-15 윤종용 파장 분할 다중방식 광전송 시스템을 위한 광원 안정화 시스템
KR19990015772A (ko) * 1997-08-09 1999-03-05 윤종용 매칭회로를 내장한 안테나 회로 및 그 회로 구현방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5272334A (en) * 1991-10-17 1993-12-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Device for detecting a temperature distribution having a laser source with temperature and wavelength adjusting means
US5589970A (en) * 1994-12-02 1996-12-31 Electronics And Telecommunications Research Institute Locking apparatus for optical frequency multiplex system
KR970022375A (ko) * 1995-10-10 1997-05-28 이준 광섬유 스트레인 분포 측정용 펄스광과 프로브광의 비트 주파수 안정화장치
KR19990001406A (ko) * 1997-06-14 1999-01-15 윤종용 파장 분할 다중방식 광전송 시스템을 위한 광원 안정화 시스템
KR19990015772A (ko) * 1997-08-09 1999-03-05 윤종용 매칭회로를 내장한 안테나 회로 및 그 회로 구현방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20000060310A (ko) 2000-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3724894B2 (ja) 光送信機
US10615759B2 (en) Method and system for accurate gain adjustment of a transimpedance amplifier using a dual replica and servo loop
US6040931A (en) Optical transmitter, terminal-station apparatus having the optical transmitter, and optical communication system
EP1376904B1 (en) Optical amplifier and control method therefor
US7333262B2 (en) Optical amplifying method, optical amplifying apparatus, and optical amplified transmission system using the apparatus
JPH11195839A (ja) レーザダイオード光波長制御装置
US6606447B2 (en) Optical attenuator including dual control loops
JP4103287B2 (ja) Ｄｆｂレーザ駆動装置、ｄｆｂレーザ駆動方法、及び記憶媒体
JP4643587B2 (ja) 光送信機
KR100291670B1 (ko) 협대역 광섬유 커플러를 이용한 레이저 다이오드 출력광파장 안정화회로
US6704137B2 (en) Optical amplifier, method for optical amplification and optical transmission system
JPH09219696A (ja) 光増幅装置
EP1484851A1 (en) Faraday variable optical attenuator and optical transmitter including it
US6947458B2 (en) Power control circuit for laser diode having wavelength compensation
US6738185B2 (en) Optical amplifier gain control method for optical amplifier and gain control circuit for optical amplifier
KR100236832B1 (ko) 파장분할다중 방식에서 파장 안정화부를 가지는 송신장치 및 구현방법
JP4712658B2 (ja) 半導体レーザモジュール
JP3052878B2 (ja) 光増幅器
WO2012137280A1 (ja) 光送信器および光送信器の制御方法
JPH02165117A (ja) 導波路型光変調器の動作安定化方法
US6826210B2 (en) Power control circuit for laser diode having wavelength compensation
JP2001298416A (ja) 光増幅装置
JPH0715078A (ja) 半導体レーザ装置
JP2000292756A (ja) 半導体装置
JPH0774423A (ja) 半導体レーザ装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20051230

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee