KR100301772B1 - 광증폭 기능을 갖는 가변파장 광원생성장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 입력되는 광을 증폭하여 출력함과 더불어, 사용자가 원하는 파장을 선택하여 고출력을 광원을 생성할 수 있도록 된 광증폭 기능을 갖는 가변 파장 광원생성장치에 관한 것으로서, 입력광과 튜너블필터로부터 인가되는 궤환광을 선택적으로 단속하기 위한 스위칭수단과, 상기 스위칭수단으로부터 인가되는 광과 펌핑광을 인가받아 하나의 전송로를 통해 광증폭광섬유로 출력하는 파장분할다중화기, 상기 파장분할다중화기로부터 인가되는 광을 증폭하여 출력하는 광증폭광섬유와, 상기 광증폭광섬유로부터 인가되는 증폭광을 소정비율로 분할하여 일부는 출력광으로 출력하고, 일부는 튜너블필터로 인가하는 광분리수단 및, 상기 광분리수단으로부터 인가되는 광의 특정 파장대역을 출력하는 튜너블필터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

광증폭 기능을 갖는 가변파장 광원생성장치{Apparatus for generating variable wavelenth optical source having a function of optical amplification}
본 발명은 광통신에 관한 것으로서, 특히 입력되는 광을 증폭하여 출력함과 더불어, 사용자가 원하는 파장을 선택하여 고출력을 광원을 생성할 수 있도록 된 광증폭 기능을 갖는 가변 파장 광원생성장치에 관한 것이다.
광섬유를 이용한 광통신기술은 고속으로 대용량의 정보전송이 가능하고 전자기 유도에 의한 신호장애나 누화가 없기 때문에 해저 케이블을 통한 국가간의 정보통신에 주로 이용되고 있다.
최근, 광통신은 다중화기술이나 네트워크 기술이 진보되면서 교환기간의 음성 및 데이터통신과, CATV(Cable TV)나 VOD(Video On Demand) 등을 포함하는 고속 광대역 멀티미디어 통신을 위한 기간통신망으로 그 사용범위가 점차 확대되고 있다.
한편, 광통신은 여러개의 레이저 다이오드로부터 생성 출력되는 각각 서로 다른 파장을 갖는 광을 변조함과 더불어 멀티플렉서를 이용하여 다파장의 광신호를 멀티플렉싱한 후 이를 소정의 광선로를 통해 목적지로 전송하게 된다. 그리고, 해당 목적지에서는 멀티플렉싱되어 전송된 광신호를 디멀티플렉싱 처리하여 원래의 파장을 갖는 다수의 광신호로 분리해내게 된다.
따라서, 상기한 광통신시스템에 이용되는 광소자들은 각각이 광통신시스템에 사용되는 모든 레이저 광원에 대해 소정의 특성을 갖게 되는 바, A와 B가 동일 광소자일 경우 이들의 모든 레이저광원에 대한 특성은 서로 동일해야 한다.
이에, 광소자의 제조공정시 그 최종 단계에서 제조된 광소자의 출력 특성을 검사하게 되는데, 이 광소자의 모든 레이저 광원에 대한 출력특성을 검사하기 위해서는 모든 대역에 대한 레이저 광원이 존재하여야 한다.
그러나, 상기한 종래의 광통신 기술은 다파장 광원을 구성하기 위해서 각 파장에 대응되는 다수의 레이저 다이오드를 필요로 하게 되는 바, 이 레이저 다이오드는 그 제조공정상 특정파장을 선택하여 제조할 수 없기 때문에 많은 양의 레이저 다이오드를 먼저 제작한 후, 그 중 원하는 파장을 생성하는 레이저 다이오드를 이용하여 다파장 광원을 구성해야 한다.
따라서, 상기한 고가의 레이저 다이오드를 다수개 구성하여 각 광소자에 대한 성능을 검사하게 되므로, 이에 따라 제조원가가 상승되게 되는 문제점이 있게 된다.
또한, 광소자의 출력특성을 검사하기 위해서는 해당 광소자의 입력단으로 인가되는 광원이 고출력인 것을 요구하게 되는 바, 상기한 레이저다이오드는 출력이득이 낮기 때문에 그 출력단에 광증폭기를 구비하여 해당 광소자의 입력으로 인가하게 된다.
즉, 광소자의 성능 검사를 위해 광원생성장치와 증폭기를 별도로 구비하여 야 하는 문제가 있게 된다.
이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 출력광을 일부 궤환시켜 이 궤환광을 튜닝 가능한 필터를 거치도록 구성함으로써, 필요한 광파장특성을 갖는 광을 임의로 선택하여 출력할 수 있도록 된 광증폭 기능을 갖는 가변 파장 광원생성장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 궤환되어 선택된 파장의 광을 증폭하여 출력하도록 함으로써, 고출력의 광원을 생성하여 출력할 수 있도록 된 광증폭 기능을 갖는 가변 파장 광원생성장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도1은 본 발명에 따른 광증폭 기능을 갖는 가변파장 광원생성장치의 내부구성을 나타낸 도면.
도2는 일반적인 광증폭광섬유의 증폭특성을 나타낸 도면.
도3은 일반적인 광원생성장치에서의 1551nm파장 광원생성 실험결과를 예시한 도면.
도4는 도1에 도시된 장치에서의 1551nm파장 광원생성 실험결과를 예시한 도면.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
51 : 스위칭부, 52 : 아이솔레이터,
53 : 레이저다이오드, 54 : 파장분할 멀티플렉서(WDM),
55 : 광증폭광섬유, 56 : 탭커플러,
57 : 튜너블 필터.
상기 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 광증폭 기능을 갖는 가변파장 광원생성장치는 입력광과 튜너블필터로부터 인가되는 궤환광을 선택적으로 단속하기 위한 스위칭수단과, 상기 스위칭수단으로부터 인가되는 광과 펌핑광을 인가받아 하나의 전송로를 통해 광증폭광섬유로 출력하는 파장분할다중화기, 상기 파장분할다중화기로부터 인가되는 광을 증폭하여 출력하는 광증폭광섬유와, 상기 광증폭광섬유로부터 인가되는 증폭광을 소정비율로 분할하여 일부는 출력광으로 출력하고, 일부는 튜너블필터로 인가하는 광분리수단 및, 상기 광분리수단으로부터 인가되는 광의 특정 파장대역을 출력하는 튜너블필터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
즉, 상기한 바에 의하면 광증폭기능을 수행함과 더불어, 펌핑광을 이용하여 특정파장을 선택적으로 증폭출력함으로써, 고출력을 광원을 생성할 수 있게 된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 장치의 내부구성을 나타낸 블록구성도이다.
도면에서, 참조번호 51은 입력광과 이후에 설명할 튜너블 필터(57)로부터 인가되는 광을 선택적으로 출력할 수 있도록 단속하는 스위칭부로서, 이는 본 장치를 일반적인 광증폭기로 이용하는 경우에는 입력광을 다음단으로 출력하도록 스위칭하고, 본 장치를 가변파장 광원생성장치로 이용하는 경우에는 튜너블 필터(57)로부터인가되는 궤환광을 다음단으로 출력하도록 스위칭하게 된다.
한편, 상기 스위칭부(51)으로부터의 출력광은 아이솔레이터(52)의 입력으로 인가되게 되는 바, 이 아이솔레이터(52)에서는 스위칭부(51)로부터 인가되는 출력광을 파장분할다중화기(Wavelength Division Multiplexer : WDM )(54)로 인가하게 된다.
그리고, 상기 파장분할다중화기(54)에서는 상기 아이솔레이터(52)로부터 인가되는 광과 상기 레이저다이오드(53)로부터 인가되는 광을 하나의 광선로로 동시에 출력하는 기능을 수행한다.
여기서, 상기 파장분할멀티플렉서(54)로 인가되는 펌핑광은 예컨대 980nm파장대의 광을 생성하는 레이저다이오드(53)로부터 공급된다.
한편, 상기 파장분할 멀티플렉서(54)를 통해 입력광과 펌핑광이 합성되어 광증폭광섬유(55)의 입력으로 인가되게 되는데, 이 광증폭광섬유(55)는 활성광섬유에 어븀이나 프라세오듐, 또는 네오듐 등의 희토류(rare-earth)이온을 도우핑하여 제조되고, 펌핑광에 의해 여기되어 입력광을 증폭하여 출력하게 된다.
또한, 상기 광증폭광섬유(55)를 통해 증폭된 광은 탭커플러(56)의 입력으로 인가되게 되는 바, 이 탭커플러(56)는 입력되는 광을 소정 비율, 예컨대, 출력광신호와 궤환광신호를 99:1의 비율로 분리하여 출력하게 된다. 즉, 99에 해당하는 광은 광원으로서 출력하고, 1에 해당하는 광은 튜너블필터(57)의 입력으로 인가되게 된다.
한편, 상기 튜너블필터(57)는 입력되는 광에서 특정 파장의 광을 선택적으로필터링할 수 있도록 된 장치로서, 이는 탭커플러(56)로부터 인가되는 광의 특정 파장의 광을 필터링하여 스위칭부(51)의 입력으로 인가하게 된다.
즉, 상기 구성은 출력광에 대해 소정 비율의 광을 궤환시켜 튜너블필터(57)로 입력하고, 이 튜너블필터(7)의 출력단을 스위칭부(51)의 입력단과 결합시킴으로써, 링형구조로 형성되게 된다.
이어, 상기 도1에 도시된 장치의 동작을 설명한다.
상기한 구성으로 된 본 장치는 광증폭기와 가변 파장생성장치로 선택적으로 이용될 수 있는 것으로, 본 장치를 광증폭기로 이용되는 경우에는 상기 스위칭부(51)는 입력광을 아이솔레이터(52)로 출력하도록 설정되고, 본 장치를 가변 파장생성장치로 이용하는 경우에는 상기 스위칭부(51)는 튜너블필터(57)로부터 인가되는 궤환광을 아이솔레이터(52)로 출력하도록 설정되게 된다.
우선, 본 장치를 광증폭기로 이용하는 경우, 스위칭부(51)는 외부로부터의 입력광을 아이솔레이터(52)로 출력하게 되는 바, 아이솔레이터(52)의 출력광은 파장분할다중화기(54)로 인가되게 된다.
상기 파장분할다중화기(54)에서는 상기 아이솔레이터(52)로부터 인가되는 광과 레이저다이오드(53)로부터 인가되는 펌핑광을 인가받아 하나의 광전송로를 통해 멀티플렉싱처리하여 광증폭광섬유(55)로 전송하게 된다.
이어, 광증폭광섬유(55)에서는 수신된 펌핑광에 의해 도우핑된 희토류 이온을 활성화시켜 아이솔레이터(52)를 통해 입력된 광을 증폭시키게 된다. 여기서, 광증폭광섬유(55)에서의 증폭특성은 도2에 도시된 바와 같다.
한편, 상기 광증폭광섬유(55)를 통해 증폭된 광은 탭커플러(56)로 인가되게 되는 바, 탭커플러(56)에서는 입력되는 광을 소정 비율, 예컨대 99:1로 분할하여 99에 해당하는 광은 출력광으로서 출력하고, 1에 해당하는 광은 튜너블필터(57)로 인가하게 된다.
즉, 광증폭기로 이용되는 경우에 있어서는 스위칭부를 통해 출력되는 광을 입력광으로 설정하도록 하게 된다.
한편, 본 장치를 가변 파장 광원생성장치로 이용하는 경우에, 스위칭부(51)는 튜너블필터(57)로부터 인가되는 궤환광을 아이솔레이터(52)로 출력하도록 설정되게 된다.
우선, 레이저다이오드(53)를 통해 인가되는 펌핑광은 파장분할다중화기(54)를 통해 광증폭광섬유(55)로 인가되고, 광증폭광섬유(55)에서는 입력되는 펌핑광을 증폭하여 출력하게 되는 바, 그 출력특성은 도2에 도시된 바와 같다.
한편, 광증폭광섬유(55)를 통해 증폭출력되는 광은 탭커플러(56)의 입력으로 인가되게 되는 바, 탭커플러(56)에서는 입력되는 광을 소정비율, 예컨대 99:1의 비율로 분할하여 99에 해당하는 광은 출력단으로 출력하고, 1에 해당하는 광은 튜너블필터(57)로 인가하게 된다.
여기서, 상기 튜너블필터(57)의 출력단은 스위칭부(51)의 입력단과 결합되게 되므로, 탭커플러(56)로부터 튜너블필터(57)로 인가되는 광은 궤환광이 된다.
한편, 튜너블필터(57)로 인가되는 광은 특정 파장대역의 광을 필터링하여 스위칭부(51)로 인가하게 되는 바, 튜너블필터(57)는 사용자에 의해 그 파장대역이설정되게 된다. 즉, 사용자가 원하는 파장의 광을 선택할 수 있다.
그리고, 상기 튜너블필터(57)로부터 출력되는 광은 스위칭부(51)의 입력으로 인가되어, 상술한 바와 같은 동작을 반복 수행하게 됨으로써, 사용자에 의해 선택된 파장의 광이 증폭되어 출력되게 된다.
한편, 도3은 종래의 광원생성장치의 실험결과치이고, 도4는 상기와 같이 동작하는 본 발명에 따른 장치의 실험결과치를 나타낸 도면이다.
즉, 도3은 파장이 1551nm인 대역인 광를 출력하는 특성을 갖는 레이저다이오드를 이용하여 광원을 생성하는 것으로, 이는 1551nm파장대역에서 약 -2dBm의 이득을 갖게 된다.
한편, 도4는 본 발명에 따른 광원생성장치의 파장대역을 1551nm로 설정할 경우의 광원출력특성을 나타낸 것으로, 도4에 나타난 바와 같이, 1551nm파장대역에서 약 11dBm의 신호세기를 갖게 된다.
즉, 펌핑광을 증폭시켜 출력하는 광증폭광섬유의 출력광의 일부를 궤환시키고, 궤환된 광의 특정파장대역을 선택적으로 필터링하는 튜너블필터를 구비하여, 튜너블필터를 통해 출력되는 광을 광증폭광섬유로 인가하는 링형구조를 형성함으로써, 원하는 파장대역에 대해 고출력의 광원을 안정적으로 생성할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 장치에 의하면, 광증폭기능을 수행함과 더불어, 펌핑광을 이용하여 특정파장을 선택적으로 증폭출력함으로써, 고출력을 광원을 생성할 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형 실시할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 광증폭기능을 수행함과 더불어, 펌핑광을 이용하여 특정파장을 선택적으로 증폭출력함으로써, 고출력의 광원을 생성할 수 있게 된다.

Claims (2)

  1. 입력광과 튜너블필터로부터 인가되는 궤환광을 선택적으로 단속하기 위한 스위칭수단과,
    상기 스위칭수단으로부터 인가되는 광과 펌핑광을 인가받아 하나의 전송로를 통해 광증폭광섬유로 출력하는 파장분할다중화기,
    상기 파장분할다중화기로부터 인가되는 광을 증폭하여 출력하는 광증폭광섬유와,
    상기 광증폭광섬유로부터 인가되는 증폭광을 소정비율로 분할하여 일부는 출력광으로 출력하고, 일부는 튜너블필터로 인가하는 광분리수단 및,
    상기 광분리수단으로부터 인가되는 광의 특정 파장대역을 출력하는 튜너블필터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광증폭 기능을 갖는 가변파장 광원생성장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스위칭수단은 광증폭기로 이용하는 경우에는 외부로부터의 입력광을 상기 파장분할다중화기로 출력하고, 광원생성장치로 이용되는 경우에는 상기 튜너블필터로부터 인가되는 궤환광을 파장분할다중화기로 출력하도록 스위칭되는 것을 특징으로 하는 광증폭 기능을 갖는 가변파장 광원생성장치.
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