KR100319982B1 - 광대역 광원생성장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 장파장대역용 광증폭광섬유에 인가되는 순방향 및 역방향 펌핑광에 의해 발생되는 소모성 역방향 증폭광을 이용하여 일반신호대역 및 장파장신호대역을 수용하는 1530nm∼1610nm대역의 광대역 광원을 생성 출력할 수 있도록 된 광대역 광원생성장치에 관한 것으로서, 장파장대역에서 고출력증폭특성을 갖는 광증폭광섬유와, 소정의 펌핑광을 출력하기 위한 제 1 및 제 2펌핑용 레이저다이오드, 상기 광증폭광섬유의 제 1입출력단에 결합되어 제 1펌핑용레이저다이오드로 인가되는 제 1펌핑광을 상기 광증폭광섬유로 인가함과 더불어, 상기 광증폭광섬유의 제 1입출력단으로부터 인가되는 역방향증폭광을 제 2입출력단을 통해 출력하고, 이 제 2입출력단으로부터 인가되는 광을 상기 광증폭광섬유의 제 1입출력단으로 출력하는 제 1파장분할다중화기, 상기 제 1파장분할다중화기의 제 2입출력단에 결합되어 제 1파장분할다중화기로부터 인가되는 역방향증폭광을 제 1파장분할다중화기의 제 2입출력단으로 재인가하는 재입사수단 및, 상기 광증폭광섬유의 제 2입출력단에 결합되어 상기 제 2펌핑용레이저다이오드로부터 발생되는 제 2펌핑광을 상기 광증폭광섬유로 인가함과 더불어, 상기 광증폭광섬유의 제 2입출력단으로부터 인가되는 광을 출력하는 제 2파장분할다중화기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 광원생성장치에 관한 것으로, 특히 장파장대역용 광증폭광섬유에 인가되는 순방향 및 역방향 펌핑광에 의해 발생되는 소모성 역방향 증폭광을 이용하여 일반신호대역 및 장파장신호대역을 수용하는 1530nm∼1610nm대역의 광대역 광원을 생성 출력할 수 있도록 된 광대역 광원생성장치에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 광통신기술은 고속으로 대용량의 정보전송이 가능하고 전자기 유도에 의한 신호장애나 누화가 없기 때문에 해저 케이블을 통한 국가간의 정보통신에 주로 이용되고 있다.
한편, 광통신기술의 발달은 신호의 증폭을 위해 광신호를 전기적인 신호로 일시 변환하는 등의 물리적인 변화를 가하지 않고 광선로내에서 광신호 형태 자체로 그 신호이득을 높일 수 있도록 된 광증폭광섬유가 개발되면서 더욱 가속화되었으며, 최근에 이르러서는 하나의 전송선로를 통해 파장이 각기 다른 광신호를 동시에 전송함으로써 선로의 전송효율을 높일 수 있도록 된 파장분할다중(WDM : Wavelength Division Multiplexing)기술이 개발되어 사용화되고 있다.
또한, 상기 파장분할다중기술을 이용한 파장분할 다중화시스템에서는 소정 파장대역의 신호광을 0.8nm정도의 간격으로 분리하여 여러신호를 동시에 전송시키는 방법을 사용하여 왔으며, 이러한 파장분할다중화시스템에 사용되는 다양한 광부품의 정확한 특성을 파악하기 위해서는 광통신시스템에 사용되는 파장대역의 광을 생성하는 광원생성장치가 필요하게 된다.
도1은 일반적인 광원생성장치의 내부구성을 나타낸 블록구성도이다.
도1에서, 펌핑용레이저다이오드(1)를 통해 출력되는 펌핑광, 예컨대 980nm대역의 펌핑광은 파장분할다중커플러(2)를 통해 광증폭광섬유(3)로 인가되고, 광증폭광섬유(3)는 파장분할다중커플러(2)로부터 인가되는 펌핑광에 의해 자연방출광을 생성하여 아이솔레이터(4)로 출력하게 되는 바, 상기 광증폭광섬유(3)는 도2와 같은 출력특성을 갖는 자연방출광을 생성하게 된다.
이때, 상기 광증폭광섬유(3)는 도 2에 나타낸 바와 같이 광증폭광섬유(3)의 그 길이에 따라 파장 대역에 따른 출력 이득이 달라지게 되는데, 광증폭광섬유(3)의 길이가 길어지게 됨에 따라 장파장대역에서의 이득이 커지게 되는 특성을 갖는다. 예컨대, 광증폭광섬유의 길이가 21m일 경우에는 그 이득특성이 도 2의 (A)에 도시된 바와 같이 1530∼1560nm파장대역에서 이득이 커지게 되고, 광증폭광섬유의 길이가 100m일 경우에는 도2의 (B)에 도시된 바와 같이 1570∼1610nm파장대역에서 이득이 커지게 된다.
그런데, 현재에는 통신기술이 점차 발달하면서 일반신호대역인 1530nm∼1560nm대역을 통해 신호를 전송하기에는 한계가 있게 되는 바, 최근에는 1560nm이상의 장파장대역을 이용하여 신호를 전송하고자 하는 노력이 시도되고 있다.
또한, 이로 인해 상기 일반신호대역과 장파장대역의 신호광을 혼합하거나 분리하는 등의 광부품에 대한 연구가 확대되고 있으며, 이러한 광부품들의 정확한 특성을 파악하는 것은 시스템성능 향상에 매우 중요하다고 할 수 있는 바, 일반신호대역와 장파장대역의 신호광을 수용할 수 있는 광대역 광원생성장치가 요구되고 있다.
한편, 현재에는 일반신호대역용 광원생성장치와 장파장대역용 광원생성장치가 별도로 개발되어 양산되고 있으나, 광대역 즉, 1530nm∼1610nm대역의 광원을 생성하는 장치는 존재하지 않으며, 또한, 광대역의 광원을 생성하기 위해 별개의 장치로 구성된 일반신호대역용 광원생성장치와 장파장대역용 광원생성장치로부터 출력되는 광원을 커플러를 통해 합성하여 광대역 광원을 생성하는 방법이 있을 수 있으나, 이는 별개의 장치를 구비함으로 인해 발생되는 경제적 부담이 있게 되며, 두 개의 장치를 결합함으로 인해 장치의 비대화를 유발하게 되는 문제가 있게 된다.
이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 일반신호대역용 광원생성장치에서 발생되는 소모성 역방향 증폭광을 이용하여 장파장신호대역용 광원을 생성하도록 함으로써, 1530nm∼1610nm대역의 광원을 생성할 수 있도록 된 광대역 광원생성장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도1은 일반적인 광원생성장치의 내부구성을 나타낸 블록구성도.
도2는 도1에 도시된 광증폭광섬유의 증폭특성을 나타낸 도면.
도3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 광대역 광원생성장치의 내부구성을 나타낸 블록구성도.
도4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 광대역 광원생성장치의 내부구성을 나타낸 블록구성도.
도5는 도4에 도시된 제 2광증폭광섬유(21)의 길이에 따른 제 1광증폭광섬유(13)의 출력특성을 나타낸 도면.
도6은 본 발명에 따른 광대역 광원생성장치의 출력광원특성을 실험한 실험결과를 나타낸 도면.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
11, 16 : 펌핑용레이저다이오드, 12,15 : 파장분할다중화기(WDM),
13, 21 : 광증폭광섬유, 14, 20 : 써큘레이터,
17 : 아이솔레이터.
상기 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 광대역 광원생성장치는, 장파장대역에서 고출력증폭특성을 갖는 광증폭광섬유와, 소정의 펌핑광을 생성하기 위한 제 1 및 제 2펌핑용 레이저다이오드, 상기 광증폭광섬유의 제 1입출력단에 결합되어 제 1펌핑용레이저다이오드로 인가되는 제 1펌핑광을 상기 광증폭광섬유로 인가함과 더불어, 상기 광증폭광섬유의 제 1입출력단으로부터 인가되는 역방향증폭광을 제 2입출력단을 통해 출력하고, 이 제 2입출력단으로부터 인가되는 광을 상기 광증폭광섬유의 제 1입출력단으로 출력하는 제 1파장분할다중화기, 상기 제 1파장분할다중화기의 제 2입출력단에 결합되어 제 1파장분할다중화기로부터 인가되는 역방향증폭광을 제 1파장분할다중화기의 제 2입출력단으로 재인가하는 재입사수단 및, 상기 광증폭광섬유의 제 2입출력단에 결합되어 상기 제 2펌핑용레이저다이오드로부터 발생되는 제 2펌핑광을 상기 광증폭광섬유로 인가함과 더불어, 상기 광증폭광섬유의 제 2입출력단으로부터 인가되는 광을 출력하는 제 2파장분할다중화기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
즉, 상기한 바에 의하면, 장파장대역용 광증폭광섬유에 순방향 및 역방향 펌핑광을 인가하도록 하여, 이 순방향 및 역방향 펌핑광에 의해 발생되는 소모성 역방향 증폭광을 이용하여 1530nm∼1610nm 의 광대역 광원을 생성할 수 있는 광대역 광원생성장치를 구현할 수 있게 된다.
이어, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.
도3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 광대역 광원생성장치의 내부구성을 나타낸 블록구성도이다.
도면에서, 제 1펌핑용레이저다이오드(11)로부터 출력되는 제 1펌핑광은 제 1파장분할다중화기(12)를 통해 광증폭광섬유(13)의 입력으로 결합되고, 광증폭광섬유(13)에서는 입력되는 제 1펌핑광에 의해 광증폭광섬유(13)에 도우핑(doping)되어 있는 희토류(rare-earth)이온을 여기시켜 소정 파장의 유도광자를 발생시킴으로써, 도2에 도시된 바와 같은 자연발생광을 출력하게 되는 바, 본 발명에 따른 광증폭광섬유는 장파장대역용 광증폭광섬유로서 제 1펌핑광에 의해 도2의 (B)에 도시된 바와 같은 장파장대역 광을 출력하게 된다.
한편, 상술한 바와 같이 일반적으로 광증폭광섬유는 그 길이가 길어짐에 따라 높은 증폭이득을 나타내는 파장대역이 장파장대역으로 옮겨지게 되는 특성을 갖게 되는 바, 도3에서 광증폭광섬유(13)의 제 1입력단, 즉 제 1파장분할다중화기(12)와 결합된 입력단에서는 제 1펌핑광에 의해 도2의 (A)와 같은 특성을 갖는 자연발생광이 생성되게 되고, 광증폭광섬유(13)의 제 2입력단, 즉 이후에 설명할 제 2파장분할다중화기(15)와 결합된 입력단으로 갈수록 증폭파장대역이 장파장대역으로 옮겨가 제 2파장분할다중화기(15)로 출력되는 자연발생광은 도2의 (B)와 같은 형태가 된다.
또한, 상기 광증폭광섬유(13)는 입력되는 제 1펌핑광에 의해 발생되는 증폭광을 제 2파장분할다중화기로 출력함과 더불어, 1530nm∼1560nm대역광은 제 1파장분할다중화기(12)의 역방향으로 반사출력하게 되는 바, 제 1파장분할다중화기(12)에서는 광증폭광섬유(13)로부터 발생되는 역방향증폭광을 써큘레이터(14)로 인가하게 된다.
그리고, 써큘레이터(14)에는 제 1파장분할다중화기(12)로부터 인가되는 역방향증폭광을 다시 제 1파장분할다중화기(12)로 출력하고, 이 제 1파장분할다중화기(12)에서는 써큘레이터(14)로부터 인가되는 역방향증폭광을 광증폭광섬유(13)로 재인가하게 된다. 즉, 장파장대역용 광증폭광섬유는 일반적으로 1550nm대역의 펌핑광이 추가로 인가되는 경우 그 증폭효율이 향상되는 특성을 갖게 되는 바, 써큘레이터(14)를 통해 광증폭광섬유(13)로 재인가되는 역방향증폭광은광증폭광섬유(13)에서 추가 펌핑광으로 작용하여 광증폭광섬유(13)로부터 출력되는 장파장대역광의 증폭이득을 향상시키게 된다.
한편, 광증폭광섬유(13)에서는 제 1펌핑광의 입력으로 인해 증폭된 장파장대역광을 제 2파장분할다중화기(15)로 인가하고, 제 2파장분할다중화기(15)에서는 광증폭광섬유(13)로부터 인가되는 광을 아이솔레이터(17)를 통해 출력광원으로 출력하게 되는데, 이때, 제 2파장분할다중화기(15)에서는 제 2펌핑용레이저다이오드(16)로부터 인가되는 제 2펌핑광을 광증폭광섬유(13)로 역방향 인가하게 되고, 광증폭광섬유(13)에서는 역방향으로 입력되는 제 2펌핑광에 의해 광증폭광섬유(13)의 역방향 입출력단, 즉 제 2파장분할다중화기(15)와 결합된 제 2입출력단에서 발생되는 도2의 (A)와 같은 단파장대역(1530nm∼1560nm)광을 발생시켜 제 2파장분할다중화기(15)로 출력하게 된다.
따라서, 제 2파장분할다중화기(15)에서는 광증폭광섬유(13)로 순방향 입력되는 제 1펌핑광에 의해 생성되어 출력되는 도2의 (B)와 같은 장파장대역광과, 광증폭광섬유(13)로 역방향 입력되는 제 2펌핑광에 의해 생성되어 역방향 출력되는 도2의 (A)와 같은 단파장대역광을 합성하여 하나의 광선로를 통해 아이솔레이터(17)로 인가하게 된다.
한편, 도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 광대역 광원생성장치의 내부구성을 나타낸 블록구성도로서, 도3에 도시된 장치와 동일한 기능을 수행하는 부분에 대해서는 동일한 참조번호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다.
도4에서, 제 1펌핑용레이저다이오드(11)로부터 발생된 제 1펌핑광이 제 1파장분할다중화기(12)를 통해 제 1광증폭광섬유(13)로 인가되고, 이 제 1광증폭광섬유(13)의 제 1입출력단, 즉 제 1파장분할다중화기(12)와 결합되는 제 1광증폭광섬유(13)의 입출력단에서 제 1펌핑광에 의해 생성되는 도2의 (A)와 같은 단파장대역광은 역방향으로 진행하여 제 1파장분할다중화기(12)로 인가되게 되는 바, 제 1파장분할다중화기(12)에서는 제 1광증폭광섬유(13)로부터 인가되는 역방향증폭광을 써큘레이터(20)로 인가하게 된다.
그리고, 써큘레이터(20)에서는 제 1파장분할다중화기(12)로부터 인가되는 역방향증폭광을 제 2광증폭광섬유(21)로 인가하게 되는데, 이때 상기 제 2광증폭광섬유(21)는 단파장대역광을 증폭출력하는 광증폭광섬유이다.
한편, 상기 제 2광증폭광섬유(21)로부터 출력되는 단파장대역 증폭광은 써큘레이터(20)로 인가되게 되는 바, 써큘레이터(20)에서는 제 2광증폭광섬유(21)로부터 인가되는 단파장대역 증폭광을 제 1파장분할다중화기(12)를 통해 제 1광증폭광섬유(13)로 인가하게 된다.
즉, 본 발명의 제 2실시예에 있어서는 제 1광증폭광섬유(13)에서 제 1펌핑광에 의해 발생되는 역방향증폭광을 써큘레이터와 제 2광증폭광섬유(21)를 이용하여 제 1광증폭광섬유(13)로 재인가하게 된다.
다시 말하면, 일반적으로 광증폭광섬유는 그 길이가 길어지게 됨에 따라 증폭출력되는 광의 대역이 장파장대역으로 옮겨지게 되는 바, 도5에 도시된 바와 같이, 제 2광증폭광섬유(21)의 길이를 변화시킴에 따라 제 1광증폭광섬유(13)로부터 출력되는 광특성이 변화하게 된다.
도5는 도4에 도시된 제 2광증폭광섬유(21)의 길이에 따른 제 1광증폭광섬유(13)의 출력특성을 나타낸 도면으로, 이는 제 1광증폭광섬유(13)로 제 2펌핑용레이저다이오드(16)에서 발생되는 제 2펌핑광의 입력을 고려하지 않은 경우의 제 1광증폭광섬유(13)의 증폭특성을 나타낸 것이다.
도5에서, (X)는 제 2광증폭광섬유(21)의 길이에 따른 제 1광증폭광섬유(13) 입력광원특성을 나타낸 것이고, (Y)는 (X)와 같이 입력되는 광원에 따른 제 2광증폭광섬유(13)의 출력특성을 나타낸 것이다.
즉, (X)에서 (가)는 제 2광증폭광섬유(21)의 길이가 0m, 즉 제 2광증폭광섬유(21)를 구비하지 않은 경우 써큘레이터(20)를 통해 제 1광증폭광섬유(13)로 인가되는 광원을 나타낸 것이고, (나)는 제 2광증폭광섬유(21)의 길이가 40m인 경우이며, (다)는 제 2광증폭광섬유(21)의 길이가 50m인 경우 써큘레이터(20)를 통해 제 1광증폭광섬유(13)로 인가되는 광원을 나타낸 것이다.
그리고, (Y)에서 (가')는 (X)의 (가)와 같은 광원이 써큘레이터(21)를 통해 제 1광증폭광섬유(13)로 인가되는 경우의 제 1광증폭광섬유(13)의 증폭특성을 나타낸 것이고, (나')는 (X)의 (나)와 같은 광원이 제 1광증폭광섬유(13)로 인가되는 경우의 증폭특성이며, (다')는 (X)의 (다)와 같은 광원이 제 1광증폭광섬유(13)로 인가되는 경우의 제 1광증폭광섬유(13)의 증폭특성을 나타낸 것이다.
즉, 도5에 도시된 바와 같이, 제 1광증폭광섬유(13)에서 출력되는 광은 제 2광증폭광섬유(21)의 길이에 따라 그 증폭특성이 다르게 나타남을 알 수 있는 바, 본 발명에서는 제 1광증폭광섬유(13) 및 제 2광증폭광섬유(21)의 길이를 조절하여최적의 출력특성을 갖는 광원을 생성하도록 구성하는 것이 바람직하다.
이에, 본 출원인은 제1광증폭광섬유(13)와 제 2광증폭광섬유(21)의 길이를 조절하여 제 1광증폭광섬유(13)로부터 출력되는 장파장대역광을 최적화하고, 또한 제 2펌핑용레이저다이오드(16)에 발생되는 제 2펌핑광이 역방향으로 제 1광증폭광섬유(13)에 인가됨에 따라 제 1광증폭광섬유(13)에서 생성되는 단파장대역의 역방향증폭광을 제 2파장분할다중화기(15)를 통해 결합시켜 출력하도록 구성하였는 바, 도6은 그 실험결과를 나타낸 도면이다.
즉, 도6에 의하면, 1530nm∼1610nm대역의 광원을 생성하여 출력하되, 그 출력세기가 -15dBm이상인 광대역 광원을 생성할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명에 의하면, 장파장대역용 광증폭광섬유의 양단에 각각 순방향 제 1펌핑광과 역방향 제 2펌핑광을 인가하도록 하고, 장파장대역용 광증폭광섬유에서는 순방향 제 1펌핑광에 의해 발생되는 단파장대역의 역방향증폭광을 써큘레이터를 통해 장파장대역용 광증폭광섬유로 재인가시킴으로써 장파장대역용 광증폭광섬유로 출력되는 장파장대역광원의 효율을 향상시킴과 더불어, 상기 역방향 제 2펌핑광에 의해 발생되는 단파장대역의 역방향증폭광을 상기 제 1펌핑광에 의해 발생되는 장파장대역광과 결합시켜 출력하도록 함으로써, 1530nm∼1610nm대역의 광대역 광원을 생성하게 된다.
또한, 상기 장파장대역용 광증폭광섬유에서 순방향 제 1펌핑광에 의해 발생되는 단파장대역의 역방향증폭광을 단파장대역용 제 2광증폭광섬유를 통해 소정 레벨 증폭시킨 후 장파장대역용 광증폭광섬유로 재인가시키도록 하되, 단파장대역용제 2광증폭광섬유의 길이를 조절하여 최적의 광대역 광원을 생성할 수 있게 된다.
즉, 장파장대역용 광증폭광섬유에 인가되는 순방향 및 역방향 펌핑광에 의해 발생되는 소모성 역방향 증폭광을 이용하여 1530nm∼1610nm 의 광대역 광원을 생성할 수 있는 광대역 광원생성장치를 구현할 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, 장파장대역용 광증폭광섬유에 순방향 및 역방향 펌핑광을 인가하도록 하여, 이 순방향 및 역방향 펌핑광에 의해 발생되는 소모성 역방향 증폭광을 이용하여 1530nm∼1610nm 의 광대역 광원을 생성할 수 있게 된다.
Claims (4)
- 장파장대역에서 고출력증폭특성을 갖는 광증폭광섬유와,소정의 펌핑광을 생성하기 위한 제 1 및 제 2펌핑용 레이저다이오드,상기 광증폭광섬유의 제 1입출력단에 결합되어 제 1펌핑용레이저다이오드로 인가되는 제 1펌핑광을 상기 광증폭광섬유로 인가함과 더불어, 상기 광증폭광섬유의 제 1입출력단으로부터 인가되는 역방향증폭광을 제 2입출력단을 통해 출력하고, 이 제 2입출력단으로부터 인가되는 광을 상기 광증폭광섬유의 제 1입출력단으로 출력하는 제 1파장분할다중화기,상기 제 1파장분할다중화기의 제 2입출력단에 결합되어 제 1파장분할다중화기로부터 인가되는 역방향증폭광을 제 1파장분할다중화기의 제 2입출력단으로 재인가하는 재입사수단 및,상기 광증폭광섬유의 제 2입출력단에 결합되어 상기 제 2펌핑용레이저다이오드로부터 발생되는 제 2펌핑광을 상기 광증폭광섬유로 인가함과 더불어, 상기 광증폭광섬유의 제 2입출력단으로부터 인가되는 광을 출력하는 제 2파장분할다중화기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광대역 광원생성장치.
- 제 1항에 있어서,상기 재입사수단은 써큘레이터로 구성된 것을 특징으로 하는 광대역 광원생성장치.
- 제 1항에 있어서,상기 재입사수단은 상기 제 1파장분할다중화기의 제 2입출력단과 결합되어 상기 제 1파장분할다중화기로부터 인가되는 역방향증폭광을 제 2출력단으로 출력하고, 제 2입력단으로부터 인가되는 광을 상기 제 1파장분할다중화기로 출력하는 써큘레이터와,상기 써큘레이터의 제 2출력단으로부터 인가되는 광을 소정레벨 증폭하여 상기 써큘레이터의 제 2입력단으로 출력하는 제 2광증폭광섬유를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 광대역 광원생성장치.
- 제 3항에 있어서,상기 제 2광증폭광섬유는 단파장대역에서 고출력증폭특성을 갖는 단파장대역용 광증폭광섬유인 것을 특징으로 하는 광대역 광원생성장치.
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