KR100328128B1 - Dynamic Gain Control of Booster Amplifier in WDM Transmission Systems - Google Patents
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Abstract
본 발명은 파장분할다중 광전송시스템에 사용되는 광전력 증폭기에 관한 것이다. 본 발명은 파장분할다중 광전송망의 재구성 또는 고장 등에 의해 임의의 채널신호가 추출 또는 삽입되거나, 혹은 채널신호의 손실 시에도 광전력 증폭기에 입력되는 다채널 광신호의 광세기를 일정하게 유지하기 위한 것이다. 이를 위해 광전력 증폭기로 입력되는 광신호를 광검출기로 모니터하여, 이 입력 광신호의 크기 변화를 이용하여 관리채널의 광세기를 조절한다. 이렇게 하면 광전력 증폭기에서 증폭된 다채널 광신호는 초기 설정된 채널별 이득등화 상태를 유지할 수 있다. 또한, 광감쇄기를 사용하여 관리채널의 광세기를 조절하기 때문에 파장 변화가 없으며, 관리채널은 직접 변조된 스크램블링된 신호를 사용하기 때문에 브릴루앙 산란에 의한 비선형 현상을 최소화할 수 있다. 이때, 관리채널을 광섬유증폭기 밴드내의 장파장을 이용할 경우에는 유도라만 산란현상이 신호채널에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.The present invention relates to an optical power amplifier for use in a wavelength division multiplexing optical transmission system. The present invention provides a method for maintaining a constant light intensity of a multi-channel optical signal input to an optical power amplifier even when an arbitrary channel signal is extracted or inserted due to reconfiguration or failure of a wavelength division multiplexing optical network, or when a channel signal is lost. will be. To this end, the optical signal input to the optical power amplifier is monitored by the photodetector, and the optical intensity of the management channel is adjusted by using the change in the magnitude of the input optical signal. In this way, the multi-channel optical signal amplified by the optical power amplifier can maintain the gain equalization state for each channel. In addition, since the optical attenuator adjusts the light intensity of the management channel, there is no wavelength change, and since the management channel uses a directly modulated scrambled signal, the nonlinear phenomenon caused by Brillouin scattering can be minimized. In this case, when the management channel uses a long wavelength in the optical fiber amplifier band, the influence of the induced Raman scattering phenomenon on the signal channel can be minimized.
Description
본 발명은 파장분할다중 광전송시스템에 사용되는 광전력 증폭기에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 광전력 증폭기로 입력되는 다채널 광신호의 세기를 관리채널을 이용하여 동적이득 특성을 일정하게 유지하도록 한 파장분할다중 광전송시스템에서 광전력 증폭기의 동적이득 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical power amplifier used in a wavelength division multiplexing optical transmission system. More specifically, the present invention relates to an optical power amplifier that maintains a dynamic gain characteristic of a multi-channel optical signal input to an optical power amplifier using a management channel. An apparatus for controlling dynamic gain of an optical power amplifier in a wavelength division multiplexing optical transmission system.
파장분할다중 광전송기술을 이용하는 다채널 광전송시스템이나 광전송망에서는 광신호를 증폭하는 광전력 증폭기가 사용된다.In a multi-channel optical transmission system or an optical transmission network using wavelength division multiplex optical transmission technology, an optical power amplifier for amplifying an optical signal is used.
광전력 증폭기의 동적이득을 제어하기 위한 종래의 방법으로는, 광 전기적 궤환회로(optic-electronics feedback circuits)와, 광 궤환 고리를 이용한 방법, 및 별도의 이득제어 채널을 이용하는 방법 등이 있다. 여기서, 광 전기적 궤환회로를 이용하는 방법은 광전력 증폭기의 출력신호를 이용하여 펌프레이저의 출력 광세기를 조절하는 방법이다. 광 궤환 고리를 이용한 방법은 광전력 증폭기의 출력 신호를 분리하여 광필터 및 조절 가능한 광감쇄기를 이용하여 광신호를 조절하여 광결합기를 통해 광전력 증폭기로 광신호를 입력하여 이득을 일정하게 유지시키는 방법이다. 또한, 별도의 이득제어 채널을 이용하는 방법은 광전력 증폭기의 출력신호를 분리하여 기준 값과 비교하여 차이가 없도록 별도의 광세기 조절 신호채널을 이용하여 광전력 증폭기의 출력 광세기가 일정하도록 보상하는 방법이다.Conventional methods for controlling the dynamic gain of an optical power amplifier include optical-electronics feedback circuits, a method using an optical feedback loop, and a method using a separate gain control channel. Here, the method using the photoelectric feedback circuit is a method of adjusting the output light intensity of the pump laser using the output signal of the optical power amplifier. The method using the optical feedback ring separates the output signal of the optical power amplifier, adjusts the optical signal using an optical filter and an adjustable optical attenuator, and inputs the optical signal to the optical power amplifier through the optical coupler to maintain a constant gain. Way. In addition, the method using a separate gain control channel is to compensate for the output light intensity of the optical power amplifier by using a separate light intensity control signal channel so that there is no difference compared to the reference value by separating the output signal of the optical power amplifier Way.
그러나, 상기한 종래의 방법들은 구성이 복잡하고 별도 장치의 구성에 따른 추가 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.However, the above-described conventional methods have a problem in that the configuration is complicated and additional costs are increased according to the configuration of a separate device.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 파장분할다중 광전송기술을 이용한 다채널 광전송시스템 및 광전송 망에서 광전력 증폭기로 입력되는 다채널 광신호의 세기를 다중구간 관리채널(광전력 증폭기 밴드 내의 신호)을 이용하여 광전력 증폭기의 동적이득 특성을 일정하게 유지하도록 한 파장분할다중 광전송시스템에서 광전력 증폭기의 동적이득 제어장치를 제공하기 위한 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems of the prior art, multi-section the intensity of the multi-channel optical signal input to the optical power amplifier in the multi-channel optical transmission system and optical transmission network using wavelength division multiplex optical transmission technology The present invention provides a dynamic gain control apparatus for an optical power amplifier in a wavelength division multiplex optical transmission system using a management channel (a signal in an optical power amplifier band) to maintain a constant dynamic gain characteristic of the optical power amplifier.
또한, 망의 재구성 또는 채널신호 고장 등에 의해 임의의 채널신호의 추출/삽입 및 손실 시에도 전송되는 다채널 광신호가 정상적으로 동작하고, 디지털로 변조되는 관리채널을 이용함으로 유도 브릴루앙 산란에 의한 비선형 효과를 억제하며, 광감쇄기를 이용하여 광세기를 조절함으로써 광원의 파장 변화없이 광세기를 변화시키는 파장분할다중 광전송시스템에서 광전력 증폭기의 동적이득 제어장치를 제공하기 위한 것이다.In addition, even when the channel is extracted / inserted or lost due to network reconfiguration or channel signal failure, the multi-channel optical signal is normally operated, and nonlinear effects due to induced Brillouin scattering by using digitally modulated management channel. It is to provide a dynamic gain control device of an optical power amplifier in a wavelength division multiplex optical transmission system that suppresses the optical intensity by changing the light intensity by controlling the light intensity using a light attenuator.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 광전력 증폭기의 동적이득 제어장치가 적용된 파장분할다중 다채널 광전송시스템을 도시한 구성도,1 is a block diagram illustrating a wavelength division multiple multi-channel optical transmission system to which a dynamic gain control device of an optical power amplifier according to an embodiment of the present invention is applied;
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 광전력 증폭기의 동적이득 제어장치가 적용된 애드/드롭 다중화장치를 도시한 구성도이다.2 is a block diagram illustrating an add / drop multiplexing device to which a dynamic gain control device of an optical power amplifier according to an embodiment of the present invention is applied.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 광다중된 광신호에 합쳐지는 관리채널의 광세기를 조절하여 상기 광신호가 증폭되는 광전력 증폭기의 동적이득을 제어하는 장치에 있어서, 상기 광전력 증폭기의 밴드 내의 파장의 관리채널을 출력하는 관리채널 광송신기와, 상기 관리채널의 광세기를 조절하여 광전력 증폭기로 입력되는 광신호의 크기를 보상하도록 하는 광감쇄기, 상기 광다중된 광신호에 상기 광감쇄기에서 광세기가 조절된 관리채널를 삽입시키는 광결합기, 상기 광전력 증폭기로 입력되는 광신호를 일부 분리하는 광분리기, 상기 광분리기에서 분리된 광신호를 전기신호로 변환하는 광검출기, 및 상기 광검출기에서 검출된 광신호의 크기와 기준값을 비교하여 상기 광감쇄기의 관리채널 감쇄량을 조절하는 광감쇄기 조절장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, in the device for controlling the dynamic gain of the optical power amplifier amplified by the optical signal by adjusting the light intensity of the management channel to be combined with the optical multiplexed optical signal, A management channel optical transmitter for outputting a management channel of a wavelength within a band; an optical attenuator for adjusting the light intensity of the management channel to compensate for the magnitude of the optical signal input to the optical power amplifier; An optical coupler for inserting a control channel of which light intensity is controlled in an attenuator, an optical splitter for partially separating an optical signal input to the optical power amplifier, an optical detector for converting an optical signal separated from the optical splitter into an electrical signal, and the optical And an optical attenuator control device for controlling the amount of attenuation of the management channel of the optical attenuator by comparing the magnitude of the optical signal detected by the detector with a reference value. And that is characterized.
양호하게는, 상기 관리채널 광송신기는 상기 광전력 증폭기 밴드 내의 스크램블링된 관리채널을 출력하는 것을 특징으로 한다. 양호하게는, 상기 관리채널광송신기는 상기 광전력 증폭기 밴드 내의 장파장을 관리채널로 이용하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the management channel optical transmitter outputs a scrambled management channel in the optical power amplifier band. Preferably, the management channel optical transmitter uses a long wavelength in the optical power amplifier band as a management channel.
따라서, 본 발명은 파장분할다중 광전송기술을 이용하는 다채널 광전송망에서, 망의 재구성 또는 고장 등에 의해 임의의 채널신호가 추출 또는 삽입되거나, 혹은 채널신호의 손실 시에도 광전력 증폭기에 입력되는 다채널 광신호의 광세기를 일정하게 유지하기 위한 것이다. 이를 위해 광전력 증폭기로 입력되는 광신호를 광검출기로 모니터하여, 이 입력 광신호의 크기 변화를 이용하여 관리채널의 광 세기를 조절한다. 이렇게 하면 광전력 증폭기에서 증폭된 다채널 신호는 초기 설정된 채널별 이득등화 상태를 유지할 수 있다. 또한, 광감쇄기를 사용하여 관리채널의 광세기를 조절하기 때문에 파장 변화가 없으며, 관리채널은 직접 변조된 스크램블링된 신호를 사용하기 때문에 브릴루앙 산란에 의한 비선형 현상을 최소화할 수 있다. 이때, 관리채널을 광섬유증폭기 밴드내의 장파장을 이용할 경우에는 유도라만 산란현상이 신호채널에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.Therefore, in the multi-channel optical transmission network using the wavelength division multiplexing optical transmission technology, any channel signal is extracted or inserted due to reconfiguration or failure of the network, or is input to the optical power amplifier even when the channel signal is lost. This is to maintain a constant light intensity of the optical signal. To this end, the optical signal input to the optical power amplifier is monitored by the photodetector, and the optical intensity of the management channel is adjusted by using the change in the magnitude of the input optical signal. In this way, the multi-channel signal amplified by the optical power amplifier can maintain the gain-equalization state for each channel. In addition, since the optical attenuator adjusts the light intensity of the management channel, there is no wavelength change, and since the management channel uses a directly modulated scrambled signal, the nonlinear phenomenon caused by Brillouin scattering can be minimized. In this case, when the management channel uses a long wavelength in the optical fiber amplifier band, the influence of the induced Raman scattering phenomenon on the signal channel can be minimized.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 한 실시예에 따른 '파장분할다중 광전송시스템에서 광전력 증폭기의 동적이득 제어장치'를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a dynamic gain control apparatus for an optical power amplifier in a wavelength division multiple optical transmission system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 광전력 증폭기의 동적이득 제어장치를 포함한 파장분할다중 다채널 광전송시스템의 구성도이다. 이 다채널 광전송시스템은 송신측은, 다채널 광신호를 발생시키는 광송신기(111, 112, 113)와, 다채널 광신호를 다중화하여 하나의 광섬유로 출력하는 광 다중화기(114), 다중화된 광신호크기를 조절하여 광선로로 내보내는 광전력 증폭기(131), 및 다중화된 광신호 크기에 따라 상기 광전력 증폭기(131)의 동적이득을 제어하는 동적이득 제어장치(120)를 포함한다.1 is a block diagram of a wavelength division multiple multi-channel optical transmission system including a dynamic gain control apparatus of an optical power amplifier according to an embodiment of the present invention. In this multichannel optical transmission system, the transmitting side includes an optical transmitter (111, 112, 113) for generating a multichannel optical signal, an optical multiplexer (114) for multiplexing the multichannel optical signal and outputting it to one optical fiber, and multiplexed optical. The optical power amplifier 131 adjusts the signal size and emits it to the optical path, and the dynamic gain control device 120 controls the dynamic gain of the optical power amplifier 131 according to the multiplexed optical signal size.
이 동적이득 제어장치(120)는 광전력 증폭기(131)의 밴드 내의 스크램블링된 관리채널을 출력하는 관리채널 광송신기(122)와, 상기 관리채널을 광 세기를 조절하여 광전력 증폭기(131)로 입력되는 광신호의 크기를 보상하도록 하는 광감쇄기(124), 광다중화기(114)에서 송출되는 광신호에 광감쇄기(124)에서 광 세기가 조절된 관리채널를 삽입시키는 광결합기(125), 광전력 증폭기(131)로 입력되는 광신호를 일부 분리하여 모니터링하기 위한 광분리기(126), 광분리기(126)에서 분리된 광신호를 전기신호로 변환하는 광검출기(127), 및 광검출기(127)에서 검출된 광신호의 크기와 기준값을 비교하여 광감쇄기의 관리채널 감쇄량을 조절하는 광감쇄기 조절장치(123)를 포함한다.The dynamic gain control apparatus 120 outputs a management channel optical transmitter 122 that outputs a scrambled management channel in a band of the optical power amplifier 131, and adjusts the intensity of the management channel to the optical power amplifier 131. Optical attenuator 124 for compensating the size of the input optical signal, Optical coupler 125 for inserting a control channel of the light intensity is adjusted in the optical attenuator 124 to the optical signal transmitted from the optical multiplexer 114, An optical separator 126 for separating and monitoring an optical signal input to the power amplifier 131, a photo detector 127 for converting the optical signal separated from the optical separator 126 into an electrical signal, and a photo detector 127 And an optical attenuator adjusting device 123 for adjusting the amount of attenuation of the management channel of the optical attenuator by comparing the magnitude of the optical signal detected by the reference value with a reference value.
광선로 상으로 전송되는 광신호는 광선로 증폭기(132)에서 증폭되고, 수신측으로 입사되는 광신호는 광전치증폭기(133)에서 증폭된다.The optical signal transmitted onto the optical path is amplified by the optical path amplifier 132, and the optical signal incident on the receiving side is amplified by the photoelectric amplifier 133.
수신측에서는, 광다중화기(114)에서 다중화되어 하나의 광섬유로 전송된 광신호를 광역다중화기(141)에서 채널별로 분리하고, 채널별로 분리된 역 다중화된 신호는 각각의 광수신기(142, 143, 144)에서 수신된다.On the receiving side, the optical signal multiplexed by the optical multiplexer 114 and transmitted to one optical fiber is separated by the channel by the optical multiplexer 141, and the demultiplexed signals separated by the channels are respectively received by the optical receivers 142 and 143. , 144.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 광전력 증폭기의 동적이득 제어장치가 적용된 애드/드롭 다중화장치를 도시한 구성도이다.2 is a block diagram illustrating an add / drop multiplexing device to which a dynamic gain control device of an optical power amplifier according to an embodiment of the present invention is applied.
다중화되어 하나의 광섬유로 전송된 광신호는 광섬유 전치증폭기(210)에서증폭되고, 광역다중화기(221)는 하나의 광섬유로 전송되어온 다중된 신호를 채널별(파장별)로 분리한다. 다수의 광스위치(222-1, ..., 222-N)는 각 채널을 필요에 따라 통과(pass)/추출(drop)/삽입(add)한다. 광스위치(222-1, ..., 222-N)에서 삽입되거나 통과된 각 채널은 광감쇄기(223-1, ..., 223-N)에서 각각 광세기가 조절된다. 이와 같이 광세기가 조절된 각 채널별 광신호들은 광다중화기(224)에서 하나의 광섬유로 결합된다.The optical signal multiplexed and transmitted to one optical fiber is amplified by the optical fiber preamplifier 210, and the wide area multiplexer 221 separates the multiplexed signal transmitted to one optical fiber by channel (wavelength). A plurality of optical switches 222-1, ..., 222-N pass / drop / add each channel as needed. Each channel inserted or passed through the optical switches 222-1,..., 222-N is respectively controlled by the optical attenuators 223-1,..., 223-N. As such, the optical signals for each channel whose light intensity is adjusted are combined into one optical fiber in the optical multiplexer 224.
이 다중화된 광신호는 광전력 증폭기(241)에서 증폭되는데, 동적이득 제어장치(230)는 다중화된 광신호의 신호 세기에 따라 광전력 증폭기의 동적이득을 제어한다.The multiplexed optical signal is amplified by the optical power amplifier 241, and the dynamic gain control unit 230 controls the dynamic gain of the optical power amplifier according to the signal strength of the multiplexed optical signal.
이 동적이득 제어장치(230)는 광전력 증폭기(241)의 밴드 내의 스크램블링된 관리채널을 출력하는 관리채널 광송신기(231)와, 상기 관리채널을 광세기를 조절하여 광전력 증폭기(241)로 입력되는 광신호의 크기를 보상하도록 하는 광감쇄기(233), 광다중화기(224)에서 송출되는 광신호에 광감쇄기(233)에서 광세기가 조절된 관리채널를 삽입시키는 광결합기(235), 광전력 증폭기(241)로 입력되는 광신호를 일부 분리하여 모니터링하기 위한 광분리기(236), 광분리기(236)에서 분리된 광신호를 전기신호로 변환하는 광검출기(234), 및 광검출기(234)에서 검출된 광신호의 크기와 기준값을 비교하여 광감쇄기(233)의 관리채널 감쇄량을 조절하는 광감쇄기 조절장치(232)를 포함한다.The dynamic gain control device 230 includes a management channel optical transmitter 231 that outputs a scrambled management channel in a band of the optical power amplifier 241, and adjusts the management channel to an optical power amplifier 241. Optical attenuator 233 for compensating the size of the input optical signal, Optical coupler 235 for inserting a control channel of the light intensity is adjusted in the optical attenuator 233 to the optical signal transmitted from the optical multiplexer 224, An optical separator 236 for partially separating and monitoring the optical signal input to the power amplifier 241, a photo detector 234 for converting the optical signal separated from the optical separator 236 into an electrical signal, and a photo detector 234 And an optical attenuator adjusting device 232 for adjusting the amount of attenuation of the management channel of the optical attenuator 233 by comparing the magnitude of the optical signal detected by the reference value with a reference value.
앞서 설명하였듯이 관리채널이 합쳐진 광신호는 광전력 증폭기(241)에서 증폭된 다음 광 선로로 전송되며, 광선로 상으로 전송되는 광신호는 광선로증폭기(242)에서 증폭된다.As described above, the optical signal in which the management channels are combined is amplified by the optical power amplifier 241 and then transmitted to the optical path, and the optical signal transmitted on the optical path is amplified by the optical fiber amplifier 242.
위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the invention has been described above based on the preferred embodiments thereof, these embodiments are intended to illustrate rather than limit the invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes, modifications, or adjustments to the above embodiments can be made without departing from the spirit of the invention. Therefore, the protection scope of the present invention will be limited only by the appended claims, and should be construed as including all such changes, modifications or adjustments.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 망의 재구성 또는 고장 등에 의해 임의의 채널의 추출/삽입 및 손실 시에도 전송되는 다채널 신호가 정상적으로 이득등화 상태를 유지하며 동작할 수 있다. 또한, DFB-LD의 경우에는 출력 광세기를 변화시키기 위해 전류를 변화시키면 1mA당 수백MHz의 주파수 변화가 있으나, 관리채널의 광세기 출력은 일정하게 하고 광감쇄기를 이용하여 관리채널의 광세기를 조절하기 때문에 파장변화가 거의 없는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, a multi-channel signal transmitted even during extraction / insertion and loss of an arbitrary channel due to reconfiguration or failure of a network can operate normally while maintaining a gain equalization state. In the case of DFB-LD, if the current is changed to change the output light intensity, there is a frequency change of several hundred MHz per mA, but the light intensity output of the management channel is constant and the light intensity of the management channel is controlled by using an optical attenuator. Because of the adjustment, there is little effect on the wavelength change.
또한, 관리채널로서 광전력 증폭기 밴드 내의 스크램블링된 광신호를 사용하기 때문에 관리채널의 광 세기가 커져도 브릴루앙 산란에 의한 비선형현상이 발생하지 않으며, 또한 관리채널의 출력을 이용하여 광섬유증폭기의 입력신호를 제어하기 때문에 구성이 간단하고 사용하기가 편리한 효과가 있다.In addition, since the scrambled optical signal in the optical power amplifier band is used as the management channel, nonlinear phenomenon due to Brillouin scattering does not occur even if the light intensity of the management channel increases, and the input signal of the optical fiber amplifier is also used by using the output of the management channel. Because of the control, the configuration is simple and convenient to use.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |