KR100326119B1 - 씨드-빔을 이용한 엘-밴드 광섬유 증폭기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 희토류첨가 광섬유와, 상기 희토류첨가 광섬유로 펌핑광을 공급하는 적어도 하나 이상의 펌핑 광원으로 이루어진 엘-밴드 광섬유 증폭기에 있어서, 미리 설정된 파장 대역의 씨드-빔을 출력하는 씨드-빔 광원과; 입력단과 희토류첨가 광섬유 사이에 위치하며, 입력된 신호광과 상기 씨드-빔을 결합하여 희토류첨가 광섬유로 순방향 출력하는 씨드-빔 결합기를 포함하여 구성하는 씨드-빔을 이용한 엘-밴드 광섬유 증폭기를 제공함을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 광섬유 증폭기(Optical Fiber Amplifier)에 관한 것으로서, 특히 희토류첨가 광섬유의 증폭 작용을 이용한 엘-밴드 광섬유 증폭기에 관한 것이다.
광섬유를 이용한 정보 전송 방식의 하나인 파장 분할 다중화(Wavelength Division Mutiplex) 전송 방식은 광섬유의 파장 영역을 여러 채널로 분할 다중화하여 여러 파장대의 신호를 동시에 전송함으로써 정보 전송 용량을 증가시키는 방식이다.
이러한 파장 분할 다중화 방식을 이용한 전송 시스템의 송신단과 수신단 사이에는, 원거리 전송시 발생하는 신호 감쇠를 보상해 주기 위하여 다수개의 광 증폭기(Optical Amplifier)를 사용한다. 상기 광 증폭기의 하나로서 어븀(Er) 등의 희토류 원소(Rare-earth Element)가 도핑된 희토류첨가 광섬유 및 펌프 레이저 다이오드(Pump Laser Diode)와 같은 펌핑 광원으로 구성된 광섬유 증폭기가 이용되고 있다. 상기 희토류 원소에는 어븀 이외에도 이터븀(Yb), 네오다뮴(Nd) 등이 있다.
상기 광섬유 증폭기 중 하나인 EDFA(Erbium-Doped Fiber Amplifier)는 증폭 대역에 따라 1528nm ~ 1562nm(Conventional Band, 이하 C-band라 함) 사이의 파장 대역을 증폭 대역으로 이용하는 씨-밴드(C-band) 광섬유 증폭기와, 상기 C-band 이외에 1575nm ~ 1605nm(Long Band, 이하 L-band라 함) 사이의 파장 대역을 증폭 대역으로 이용하는 엘-밴드(L-band) 광섬유 증폭기로 나뉘어진다. 특히, 상기 엘-밴드 광섬유 증폭기는 증폭대역이 1.52 ~ 1.56㎛인 C-band 광섬유 증폭기와 대비하여 1.58㎛대역 광섬유 증폭기(1.58㎛ band optical fiber amplifier)라 부르기도 한다.
도 1은 종래 엘-밴드 광섬유 증폭기의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 엘-밴드 광섬유 증폭기(100)는 입력단(102), 제1광아이솔레이터(104), 제1광결합기(106), 제1펌핑광원(108), 희토류첨가 광섬유(110), 제2광결합기(112), 제2펌핑광원(114), 제2광아이솔레이터(116) 및 출력단(118)으로 구성된다.
송신단의 신호 광원에서 출력된 신호광은 입력단(102)을 통해 엘-밴드 광섬유 증폭기(100)에 입력된다, 상기 신호광은 제1광결합기(106)에서 제1펌핑광원(108)으로부터 출력된 순방향 펌핑광과 결합하여 희토류첨가 광섬유(110)의 전단으로 입사되며, 제2펌핑광원(114)에서 출력된 역방향 펌핑광은 제2광결합기(112)를 통해 상기 희토류첨가 광섬유(110)의 후단으로 입사된다.
상기 희토류첨가 광섬유(110) 내부에서는 순방향 및 역방향 펌핑광에 의해 여기된 희토류 이온(예, 어븀 이온)의 유도 방출(Stimulated Emmission)에 의해 신호광이 증폭된다. 이때, 증폭된 자연방출(Amplified Spontaneous Emission, 이하 ASE라 함) 광도 같이 발생한다. 상기 증폭된 신호광 및 ASE 광은 희토류첨가 광섬유(110)의 후단을 통해 출력단(118)으로 출력된다.
상기 제1광아이솔레이터(104)는 희토류첨가 광섬유(110)의 전단에서 반사되어 입력단(102) 쪽으로 되돌아오는 역방향 ASE가 희토류첨가 광섬유(110)에 재입사되어 증폭효율을 저하시키는 현상을 방지하고, 상기 제2광아이솔레이터(116)는 희토류첨가 광섬유(110)의 후단에서 출력된 후 출력단(118)에 반사되어 되돌아오는 ASE가 희토류첨가 광섬유(110)로 재입사되는 것을 방지하여 희토류첨가 광섬유(110)의 증폭 효율 저하를 막는다.
상기 엘-밴드 광섬유 증폭기(100)는 C-band 광섬유 증폭기에 쓰이는 희토류첨가 광섬유보다 5배에서 20배 정도 더 긴 희토류첨가 광섬유를 증폭 매질로 사용한다. 상기와 같이 길이가 더 긴 희토류첨가 광섬유를 사용하면, C-band의 이득은 감소하는 반면 L-band의 이득은 상대적으로 증가하여 L-band를 새로운 전송 파장 대역으로 사용할 수 있으므로, 결과적으로 엘-밴드 광섬유 증폭기로 활용할 수 있다. 즉, 상기 엘-밴드 광섬유 증폭기(100)는 펌핑광에 의해 여기된 희토류이온의 자연방출에 의해 발생한 C-band의 ASE가 L-band의 신호광을 증폭한다.
한편, 광섬유 증폭기의 펌핑 효율은 펌프광의 전체 출력(Total Power)보다는 최대 출력(Peak Power)에 비례한다. 따라서, 펌핑 역할을 하는 광의 전체 출력이 크더라도 파장에 따른 최대 출력이 작을 경우에는 광섬유 증폭기의 펌핑 효율이 떨어지고, 그에 따라 광섬유 증폭기의 증폭 효율도 떨어진다.
종래의 엘-밴드 광섬유 증폭기(100)는 상술한 바와 같이 펌프광원들로부터 입사된 펌프광에 의해 여기된 희토류이온의 자연 방출에 의해 발생한 C-band의 ASE에 의해 증폭된다.
그러나, 상기 L-band의 신호광을 증폭시키는 C-band의 ASE는 파장 대역이 넓어 전체 출력의 세기는 큰 반면 파장별 최대 출력의 세기는 작은 특성을 가지고 있다. 즉, 증폭매질인 희토류첨가 광섬유(110) 내의 회토류 이온은 펌핑광으로 작용하는 ASE의 파장별 최대 출력이 클수록 여기가 많이 되어 L-band의 출력을 효과적으로 증폭할 수 있으나, 종래에 따른 엘-밴드 광섬유 증폭기(100)는 전술한 바와 같이 전체 출력의 세기는 크나 파장별 최대 출력의 세기가 작은 ASE가 L-band를 증폭시키는 작용을 하므로, L-band 신호광에 대한 증폭 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 엘-밴드 광섬유 증폭기(100)는 C-band 광섬유 증폭기에 비해 신호광의 파장에 따른 증폭 이득의 차이가 적어 이득 평탄도 특성이 우수한 편이다. 이때, 상기 이득 평탄도는 최대 이득과 최소 이득의 차로 정의된다. 그러나, 희토류첨가 광섬유(110)의 길이나 입력 신호광의 세기 및 펌프광의 세기가 변할 경우 C-band 광섬유 증폭기와 마찬가지로 파장에 따른 증폭 이득의 차이가 발생하여 이득 평탄도 특성이 나빠진다. 따라서, 이러한 신호광이 여러 개의 광섬유 증폭기나 중간 노드를 거쳐 수신단에 입력될 경우, 수신 신호의 세기에 큰 차이를 유발할 뿐만 아니라 이로 인하여 각 채널이 가지는 비트오율(Bit Error Rate, BER)의 차이를 크게 하여 신호 왜곡을 일으키게 되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 L-band에서의 증폭 효율을 높이기 위한 엘-밴드 광섬유 증폭기를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 희토류첨가 광섬유의 길이나 입력되는 신호광의 세기및 펌프광의 세기가 변할 경우 신호광의 파장에 따른 이득 평탄도 특성을 향상시킬 수 있는 엘-밴드 광섬유 증폭기를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 희토류첨가 광섬유와, 상기 희토류첨가 광섬유로 펌핑광을 공급하는 적어도 하나 이상의 펌핑 광원으로 이루어진 엘-밴드 광섬유 증폭기에 있어서, 미리 설정된 파장 대역의 씨드-빔을 출력하는 씨드-빔 광원과; 입력단과 희토류첨가 광섬유 사이에 위치하며, 입력된 신호광과 상기 씨드-빔을 결합하여 희토류첨가 광섬유로 순방향 출력하는 씨드-빔 결합기를 포함하여 구성하는 씨드-빔을 이용한 엘-밴드 광섬유 증폭기를 제공함을 특징으로 한다.
도 1은 종래에 따른 엘-밴드 광섬유 증폭기의 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 엘-밴드 광섬유 증폭기의 구성도,
도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 엘-밴드 광섬유 증폭기의 구성도,
도 4는 본 발명의 일실시예 및 다른 실시예에 따른 엘-밴드 광섬유 증폭기의 출력 특성을 나타낸 그래프,
도 5는 본 발명의 엘-밴드 광섬유 증폭기에 대해 씨드-빔의 파장에 따른 이득특성을 나타낸 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
204, 316: 씨드-빔 결합기 206, 320: 씨드-빔 광원
108, 212, 308: 제1펌핑광원 114, 218, 314: 제2펌핑광원
110, 210, 310: 희토류첨가 광섬유
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 씨드-빔(Seed-beam) 광원으로부터 출력되는 씨드-빔을 이용하여 엘-밴드 광섬유 증폭기의 증폭 효율을 높이고, 파장에 따른 이득 평탄도 특성을 조절할 수 있는 엘-밴드 광섬유 증폭기를 제공한다. 도 2 및 도 3에는 각각 본 발명의 특징에 따른 실시예들이 도시되어 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 엘-밴드 광섬유 증폭기의 구성도로서, 씨드-빔 광원으로부터 출력되는 씨드-빔이 희토류첨가 광섬유에 대하여 순방향으로 입력되는 형태이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 엘-밴드 광섬유 증폭기(200)는 입력단(202), 씨드-빔 결합기(204), 씨드-빔 광원(206), 제1광아이솔레이터(208), 제1광결합기(210), 제1펌핑광원(212), 희토류첨가 광섬유(214), 제2광결합기(216), 제2펌핑광원(218), 제2광아이솔레이터(220) 및 출력단(222)으로 구성된다.
상기 입력단(202)으로는 송신단의 신호 광원에서 출력된 신호광이 입력된다. 상기 신호광은 1575nm ~ 1605nm인 L-band의 신호광을 포함한다.
상기 씨드-빔 광원(206)은 미리 설정된 파장 대역의 씨드-빔을 발생한다. 상기 씨드-빔 광원(206)으로는 C-band 내의 1525nm 내지 1570nm 사이, 그중에서도 1555nm내지 1563nm 사이에 해당하는 파장의 씨드-빔을 출력하는 발광 다이오드(LED)나 레이저 다이오드(LD)를 사용한다.
상기 씨드-빔 결합기(204)는 씨드-빔 광원(206)으로부터 출력된 씨드-빔과 입력단(202)으로부터 입력된 신호광을 결합하여 제1광결합기(210) 방향으로 출력한다. 상기 씨드-빔 결합기(204)로는 일반적인 광 결합기(Optical Coupler)를 사용한다.
상기와 같이 1555nm내지 1563nm 파장의 씨드-빔을 희토류첨가 광섬유(110)에 입력시키게 되면, 후술할 도 5에 도시된 바와 같이 엘-밴드 광섬유 증폭기의 이득이 26dB 내지 27dB로 매우 높으면서도 평탄해짐을 관찰할 수 있다.
상기 씨드-빔은 희토류첨가 광섬유(210) 내에 입력되어 펌핑광에 의해 여기된 희토류첨가 광섬유의 전단을 지나면서 증폭된다. 증폭된 씨드-빔은 다시 희토류첨가 광섬유의 후단을 여기시켜 L-band의 신호광을 증폭시키는 역할을 수행하는데, 본 발명의 엘-밴드 광섬유 증폭기(200)에서의 1차로 증폭된 씨드-빔이 최대 출력이 높아진 상태에서 L-band의 신호광을 증폭하게 되므로, 결국 L-band 신호광에 대한 증폭 효율을 높이게 된다.
상기 제1광아이솔레이터(208)는 희토류첨가 광섬유(214)의 전단에서 입력단 쪽으로 출력되는 역방향 ASE를 차단함으로써 입력되는 신호광의 왜곡을 방지한다.
상기 제1펌핑광원(212)은 소정 파장의 펌핑광을 출력한다. 상기 제1펌핑 광원(212)으로는 980nm 또는 1480nm의 파장을 가진 펌핑광을 출력하는 펌프 레이저 다이오드(Pump Laser Diode)를 사용한다.
상기 제1광결합기(210)는 씨드-빔과 결합된 신호광을 다시 제1펌핑 광원(212)으로부터 입력된 펌핑광과 결합하여 희토류첨가 광섬유(214)의 전단 방향으로 순방향 출력한다.
상기 희토류첨가 광섬유(214)는 희토류 원소가 도핑된 광섬유로서, 엘-밴드 광섬유 증폭기(200) 내에서 신호광을 증폭하는 매질이다. 상기 희토류첨가 광섬유(214)로는 EDF(Erbium-Doped Fiber)를 사용한다. 상기 EDF는 1550nm 파장 대역에서 광섬유의 손실을 최소화하는 특성을 가진다. 상기 희토류첨가 광섬유(214) 내에서는 희토류첨가 광섬유의 전단 및 후단을 통해 각각 입력된 씨드-빔, 신호광, 순방향 및 역방향 펌핑광의 상호 작용에 의해 신호광의 증폭이 일어난다.
상기 L-band 신호광은 ASE 및 씨드-빔의 작용에 의해 증폭된다. 상기 ASE는 전 파장에 대한 전체 출력의 세기는 크지만 각 파장에 따른 최대 출력의 세기가 작아 L-band 신호광에 대한 증폭 효율이 낮다. 그러나, 본 발명의 일실시예에 따라 씨드-빔 광원(206)에서 순방향으로 입력된 씨드-빔이 증폭되어 여기광으로 사용되는 최대 출력 세기를 높여줌으로써, L-band 신호광에 대한 증폭 효율을 높이게 된다.
즉, 신호광에 대한 증폭 효율은 전술한 바와 같이 펌핑 역할을 하는 광의 파장에 따른 최대 출력 세기가 높을수록 높아지는데, C-band의 씨드-빔이 증폭되어 L-band 신호광의 펌핑 역할을 하므로 결국 L-band 신호광의 증폭 효율을 높이는 것이다. 상기와 같이 희토류첨가 광섬유(214) 내에서 증폭된 L-band 신호광은 희토류첨가 광섬유(214)의 후단을 통해 출력단(222) 방향으로 출력된다.
상기 제2펌핑광원(218)은 소정 파장의 펌핑광을 출력한다. 상기 제2펌핑 광원(218)으로는 980nm 또는 1480nm의 파장을 가진 펌핑광을 출력하는 펌프 레이저 다이오드를 사용한다.
상기 제2광결합기(216)는 제2펌핑광원(218)으로부터 입력되는 역방향 펌핑광을 희토류첨가 광섬유(214)의 후단 방향으로 역방향 출력한다.
상기 제2광아이솔레이터(220)는 희토류첨가 광섬유(214)의 후단에서 출력된 후 출력단(222)으로부터 반사되어 되돌아오는 증폭된 신호광 및 ASE가 희토류첨가 광섬유(214)의 후단으로 재입사되는 것을 방지하여 희토류첨가 광섬유(214)의 증폭 효율 저하를 막는다.
한편, 상술한 도 2에서는 두 개의 펌핑 광원을 이용한 양방향 펌핑 방식의 엘-밴드 광섬유 증폭기에 적용된 실시예를 나타내고 있으나, 응용예에 따라서는 하나의 펌핑 광원만을 이용한 순방향 혹은 역방향 펌핑 방식의 엘-밴드 광섬유 증폭기에도 본 발명을 적용할 수 있음은 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 당연하다 할 것이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 엘-밴드 광섬유 증폭기의 구성도로서, 일실시예와는 달리 씨드-빔 광원으로부터 출력되는 씨드-빔이 희토류첨가 광섬유에 대하여 역방향으로 입력되는 형태이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘-밴드 광섬유 증폭기(300)는 입력단(302), 제1광아이솔레이터(304), 제1광결합기(306), 제1펌핑광원(308), 희토류첨가 광섬유(310), 제2광결합기(312), 제2펌핑광원(314), 씨드-빔 결합기(316), 제2광아이솔레이터(318), 씨드-빔 광원(320), 제3광아이솔레이터(322) 및 출력단(324)으로 구성된다.
상기 입력단(302)으로는 송신단의 신호 광원에서 출력된 신호광이 입력된다. 상기 신호광은 1575nm ~ 1605nm인 L-band의 신호광을 포함한다.
상기 제1광아이솔레이터(304)는 희토류첨가 광섬유(310)의 전단에서 입력단 쪽으로 출력되는 역방향 ASE를 차단함으로써 입력되는 신호광의 왜곡을 방지한다.
상기 제1펌핑광원(308)은 소정 파장의 펌핑광을 출력한다. 상기 제1펌핑광원(308)으로는 980nm 또는 1480nm의 파장을 가진 펌핑광을 출력하는 펌프 레이저 다이오드를 사용한다.
상기 제1광결합기(306)는 입력된 신호광을 제1펌핑 광원(308)으로부터 입력된 펌핑광과 결합하여 희토류첨가 광섬유(310)의 전단 방향으로 순방향 출력한다.
상기 희토류첨가 광섬유(310)는 희토류 원소가 도핑된 광섬유로서, 엘-밴드 광섬유 증폭기(300) 내에서 신호광을 증폭하는 매질이다. 상기 희토류첨가 광섬유(310)로는 어븀첨가 광섬유를 사용한다. 상기 희토류첨가 광섬유(310) 내에서는 희토류첨가 광섬유(310)의 전단 및 후단을 통해 각각 입력된 씨드-빔, 신호광, 순방향 및 역방향 펌핑광의 상호 작용에 의해 신호광의 증폭이 일어난다.
상기 L-band 신호광은 ASE 및 씨드-빔의 작용에 의해 증폭된다. 상기 ASE는 전 파장에 대한 전체 출력의 세기는 크지만 각 파장에 따른 최대 출력의 세기가 작아 L-band 신호광에 대한 증폭 효율이 낮다.
그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘-밴드 광섬유 증폭기(310)는 씨드-빔 광원(320)에서 역방향으로 희토류첨가 광섬유(310)에 입력된 씨드-빔이 증폭되어 여기광으로 사용되는 최대 출력 세기를 높여줌으로써, 결국 L-band 신호광에 대한 증폭 효율을 높이게 된다. 후술할 도 4를 통해 살펴 보겠지만, 본 발명의 다른 실시예에 따라 씨드-빔을 역방향으로 입력시키는 경우는, 본 발명의 일실시예에 따라 씨드-빔을 순방향으로 입력시키는 경우에 비해서는 L-band 신호광에 대한 증폭 효율이 조금 떨어지는 편이다. 상기와 같이 희토류첨가 광섬유(310) 내에서 증폭된 L-band 신호광은 희토류첨가 광섬유(310)의 후단을 통해 출력단(324) 방향으로 출력된다.
상기 제2펌핑광원(314)은 소정 파장의 펌핑광을 출력한다. 상기 제2펌핑 광원(314)으로는 980nm 또는 1480nm의 파장을 가진 펌핑광을 출력하는 펌프 레이저 다이오드를 사용한다.
상기 제2광결합기(312)는 제2펌핑광원(314)으로부터 입력되는 펌핑광을 희토류첨가 광섬유(310)의 후단 방향으로 역방향 출력한다.
상기 씨드-빔 결합기(316)는 씨드-빔 광원(320)으로부터 출력된 씨드-빔을 희토류첨가 광섬유(310)의 후단 방향으로 출력한다. 상기 씨드-빔 결합기(316)로는 일실시예에서와 마찬가지로 일반적인 광 결합기를 사용한다.
상기 씨드-빔 광원(320)은 미리 설정된 파장 대역의 씨드-빔을 출력한다. 즉, 상기 씨드-빔 광원(320)으로는 C-band 내의 1525nm 내지 1570nm 사이, 그중에서도 1555nm내지 1563nm 사이에 해당하는 파장의 씨드-빔을 출력하는 발광 다이오드(LED)나 레이저 다이오드(LD)를 사용한다. 상기와 같이 1555nm내지 1563nm 파장의 씨드-빔을 희토류첨가 광섬유(310)에 입력시키게 되면, 후술할 도 5에 도시된 바와 같이 엘-밴드 광섬유 증폭기의 이득이 26dB ~ 27dB로 매우 높으면서도, 이득이 평탄해짐을 관찰할 수 있다.
상기 씨드-빔은 희토류첨가 광섬유(310)에 역방향으로 입력되어 펌핑광에 의해 여기된 희토류첨가 광섬유의 전단을 지나면서 증폭된다. 증폭된 씨드-빔은 다시 희토류첨가 광섬유의 후단을 여기시켜 L-band 신호광을 증폭시키는 역할을 수행하는데, 본 발명의 엘-밴드 광섬유 증폭기에서의 1차로 증폭된 씨드-빔이 최대 출력이 높아진 상태에서 L-band의 신호광을 증폭하게 되고, 그에 따라 L-band 신호광에 대한 증폭 효율을 높이게 된다.
상기 제2광아이솔레이터(318)는 희토류첨가 광섬유(310)의 후단에서 출력된 출력광이 씨드-빔 광원(320)으로 들어가는 것을 방지한다.
상기 제3광아이솔레이터(322)는 출력단으로부터 반사되어 되돌아오는 증폭된 신호광 및 ASE가 희토류첨가 광섬유(310)로 재입사되는 것을 방지하여 희토류첨가 광섬유(310)의 증폭 효율 저하를 막는다.
한편, 상술한 도 3에서는 두 개의 펌핑 광원을 이용한 양방향 펌핑 방식의 엘-밴드 광섬유 증폭기에 적용된 실시예를 나타내고 있으나, 도 2의 일실시예에서 언급한 바와 마찬가지로 응용예에 따라 하나의 펌핑 광원만을 이용한 순방향 혹은 역방향 펌핑 방식의 엘-밴드 광섬유 증폭기에도 본 발명을 적용할 수 있음은 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 당연하다 할 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예 및 다른 실시예에 따른 엘-밴드 광섬유 증폭기의 출력 이득 특성을 나타낸 그래프로서, 본 발명의 일실시예에 따라 씨드-빔이 희토류첨가 광섬유의 순방향으로 입력된 때와, 본 발명의 다른 실시예에 따라 씨드-빔이 희토류첨가 광섬유의 역방향으로 입력된 때를 비교하여 나타내고 있다.
본 발명의 특징에 따른 엘-밴드 광섬유 증폭기의 출력 특성 실험에 사용된 신호광의 파장은 L-band의 1595nm였으며, 씨드-빔 광원의 출력 파장은 C-band의 1560nm였다. 그래프의 가로축은 씨드-빔 광원의 출력 세기를 나타내며, 세로축은 엘-밴드 광섬유 증폭기의 이득(G)을 나타낸다.
본 실험은 종래 씨드-빔 광원을 구비하지 않은 엘-밴드 광섬유 증폭기, 본 발명의 일실시예에 따라 씨드-빔을 순방향으로 입력시키는 엘-밴드 광섬유 증폭기및 본 발명의 다른 실시예에 따라 씨드-빔을 역방향으로 입력시키는 엘-밴드 광섬유 증폭기에, 각각 씨드-빔 광원의 출력 세기를 -17dBm, -12dBm, -7dBm, -2dBm 및 3dBm로 조절하여 행하였다.
실험 결과, 종래 엘-밴드 광섬유 증폭기의 이득은 -1dB인 반면, 본 발명의 일실시예 및 다른 실시예에 따른 엘-밴드 광섬유 증폭기의 이득은 도 4에 도시된 바와 같다. 예를 들어, -7dBm의 출력 세기를 가진 씨드-빔을 순방향으로 입력시킨 경우의 이득은 27dB였으며, 같은 세기의 씨드-빔을 역방향으로 입력시킨 경우의 이득은 22dB였다. 즉, 씨드-빔을 입력하지 않았던 종래의 엘-밴드 광섬유 증폭기에 비해 각각 28dB, 23dB만큼의 이득을 더 얻을 수 있었다.
상기와 같은 실험을 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 특징에 따른 씨드-빔을 이용한 엘-밴드 광섬유 증폭기는 L-band 신호광에 대한 이득을 높임으로써 L-band 신호광의 증폭 효율이 향상된다. 다만, 씨드-빔의 입력 방향(순방향 혹은 역방향)에 따라 약간의 이득차는 발생한다. 즉, 순방향으로 씨드-빔을 입력시키는 것이 역방향으로 입력시키는 것에 비해 증폭 효율이 높다.
도 5는 본 발명의 엘-밴드 광섬유 증폭기에 대해 씨드-빔의 파장에 따른 이득특성을 나타낸 그래프로서, 가로축은 씨드-빔 광원에서 출력된 씨드-빔의 파장을 나타내며, 세로축은 엘-밴드 광섬유 증폭기의 이득(G)을 나타낸다.
본 실험은 본 발명의 특징에 따라 씨드-빔 광원을 구비한 엘-밴드 광섬유 증폭기 및 종래 씨드-빔 광원을 구비하지 않은 엘-밴드 광섬유 증폭기에 각각 파장이 다른 L-band의 세 신호광(1575, 1585 및 1595nm)을 입력시키고, 출력 세기가 -15dBm인 씨드-빔을 순방향으로 입력시켜 행하였다.
실험 결과, 종래의 실시예에 따른 엘-밴드 광섬유 증폭기의 이득은 -3.96dB ~ 10.8dB, 이득 평탄도는 14.76dB 내외인 반면, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 특징에 따른 엘-밴드 광섬유 증폭기는 씨드-빔 파장이 1555nm에서 1563nm인 영역에서 이득이 25dB ~ 27dB, 이득 평탄도는 1dB 내외로 나타났다. 예를 들어, 씨드-빔의 파장이 1559nm인 경우, 본 발명의 특징에 따른 엘-밴드 광섬유 증폭기의 이득은 26dB이고, 이득 평탄도는 1dB 이하였다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 씨드-빔을 이용한 엘-밴드 광섬유 증폭기는 C-band의 씨드-빔이 증폭되어 L-band의 신호광을 다시 증폭시킴으로써 L-band의 증폭 효율을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 씨드-빔을 이용한 엘-밴드 광섬유 증폭기는 입력 신호광이나 펌핑광의 세기 변화에 따라 씨드-빔의 출력 파장을 조절함으로써 파장에 따른 이득 평탄도를 향상시키는 효과가 있다.
Claims (9)
- 희토류첨가 광섬유와, 상기 희토류첨가 광섬유로 펌핑광을 공급하는 적어도 하나 이상의 펌핑 광원으로 이루어진 엘-밴드 광섬유 증폭기에 있어서,미리 설정된 파장 대역의 씨드-빔을 출력하는 씨드-빔 광원과;입력단과 희토류첨가 광섬유 사이에 위치하며, 입력된 신호광과 상기 씨드-빔을 결합하여 희토류첨가 광섬유로 순방향 출력하는 씨드-빔 결합기를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 씨드-빔을 이용한 엘-밴드 광섬유 증폭기.
- 제 1항에 있어서, 상기 씨드-빔 광원으로 레이저 다이오드(Laser Diode)를 사용함을 특징으로 하는 씨드-빔을 이용한 엘-밴드 광섬유 증폭기.
- 제 1항에 있어서, 상기 씨드-빔 광원에서 출력되는 씨드-빔의 파장은 1555nm 내지 1563nm 사이의 파장임을 특징으로 하는 씨드-빔을 이용한 엘-밴드 광섬유 증폭기.
- 제 1항에 있어서, 상기 희토류첨가 광섬유는 어븀(Er)이 도핑된 광섬유임을특징으로 하는 씨드-빔을 이용한 엘-밴드 광섬유 증폭기.
- 희토류첨가 광섬유와, 상기 희토류첨가 광섬유로 펌핑광을 공급하는 적어도 하나 이상의 펌핑 광원으로 이루어진 광섬유 증폭기에 있어서,미리 설정된 파장 대역의 씨드-빔을 출력하는 씨드-빔 광원과;희토류첨가 광섬유와 출력단 사이에 위치하며, 입력된 상기 씨드-빔을 희토류첨가 광섬유로 역방향 출력하는 씨드-빔 결합기를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 씨드-빔을 이용한 엘-밴드 광섬유 증폭기.
- 제 5항에 있어서, 상기 씨드-빔 광원에서 출력되는 씨드-빔의 파장은 1555nm 내지 1563nm 사이의 파장임을 특징으로 하는 씨드-빔을 이용한 엘-밴드 광섬유 증폭기.
- 제 5항에 있어서, 상기 씨드-빔 광원과 씨드-빔 결합기 사이에는 희토류첨가 광섬유의 후단에서 출력된 출력광이 씨드-빔 광원으로 들어가는 것을 방지하는 광아이솔레이터를 추가로 설치함을 특징으로 하는 씨드-빔을 이용한 엘-밴드 광섬유 증폭기.
- 삭제
- 제 5항에 있어서, 상기 희토류첨가 광섬유는 어븀(Er)이 도핑된 광섬유임을 특징으로 하는 씨드-빔을 이용한 엘-밴드 광섬유 증폭기.
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