KR100351672B1 - 전광자동이득조절 기능을 갖는 양방향 애드/드롭 광증폭기 - Google Patents

전광자동이득조절 기능을 갖는 양방향 애드/드롭 광증폭기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파장분할다중방식 광통신망의 노드에 사용되는 양방향 애드/드롭 광증폭기에 관한 것이다. 광신호의 애드/드롭은 광증폭기의 상호이득변조 특성에 의해 애드/드롭되지 않은 잔여채널의 파워를 변화시키므로 이를 억제하는 것을 목적으로 한다. 잔여채널의 뜻하지 않은 파워변화를 억제하는 방안으로 전광자동이득조절 방식이 있다. 본 발명에서는 하나의 도파관열 격자 다중화기와 두 개의 양방향 광증폭기로 구성되는 양방향 애드/드롭 광증폭기 모듈에 두 개의 광섬유 격자필터를 사용하여 전광자동이득조절 기능을 구현한다. 도파관열 격자 다중화기의 모든 단자에는 ASE 광이 필터링되어 나타나는데, 양방향 애드/드롭 광증폭기 모듈의 양쪽 편에 각각 하나의 광섬유 격자필터를 배치함으로써, 필터링된 ASE 광을 레이저 발진시킨다. 이 ASE 광의 레이저 발진은 양방향 증폭기의 이득을 고정시키는 역할을 수행한다.
이러한 양방향 애드/드롭 광증폭기를 사용하면 14 개의 신호 중에 13 개의 신호를 애드/드롭하는 경우에도 잔여채널의 파워변화는 0.2 dB보다 작고, 14개의 파장분할다중된 신호를 양방향 전송하더라도 수신감도의 페널티가 발생하지 않는다.

Description

전광자동이득조절 기능을 갖는 양방향 애드/드롭 광증폭기 { All-optical gain controlled bidirectional add/drop optical amplifier}
본 발명은 파장분할다중방식 광통신망의 노드에 사용되는 양방향 애드/드롭 광증폭기에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 증폭된 자연 방출광을 광 궤환루프를 통해 발진시켜 광증폭기의 이득을 고정하는 전광자동이득조절 기능을 갖는 양방향 애드/드롭 광증폭기에 관한 것이다.
일반적으로 파장분할다중방식 광통신망의 노드에서는 사용자의 요구나 망의 장애복구를 위한 목적으로 광신호의 애드/드롭이 빈번하게 수행된다. 이러한 광신호의 애드/드롭은 광증폭기의 상호이득변조(cross gain modulation) 특성에 의해 애드/드롭되지 않는 잔여 채널(surviving channel)의 파워를 변화시킨다. 이와 같은 잔여 채널의 뜻하지 않은 파워 변화를 억제하는 방안으로 여러 가지 자동이득 조절방법들이 사용되는 바, 전광자동이득 조절방식, 펌프 제어방식, 링크(link) 제어방식 등이 사용되고 있다. 이 중에서 전광자동이득 조절방식은 증폭된 자연방출(ASE: Amplified Spintaneous Emission)광을 광 궤환루프(optical feedback loop)를 통해 발진(lasing)시켜 광증폭기의 이득을 고정시키는 방식이다. 따라서, 이 방식을 이용하면 2 개의 커플러와 광 대역 통과 필터를 사용하거나 한쌍의 광섬유 격자 필터를 사용하여 비교적 간단하게 이득조절을 할 수 있는 장점을 가진다.
또한, 최근에는 양방향 애드/드롭 광증폭기를 이용하여 2가닥의 광섬유만으로 구현되는 양방향 파장분할다중(WDM) 방식의 자기치유 광통신망에 대한 연구가 진행되고 있으며, 본 출원인은 대한민국 특허출원 제1998-63호(출원일 1998년 1월 5일)에서 2 가닥의 광섬유로 구현되는 WDM 방식의 자기치유 광통신망에 이용되는 양방향 애드/드롭 광증폭기를 출원한 바 있다. 이러한 양방향 WDM 방식의 자기치유 광통신망은 기존의 4 가닥의 광섬유를 이용하여 구현되는 양방향 광통신망에 비해 광섬유와 광소자의 수를 반으로 줄일 수 있는 장점을 가진다.
양방향 애드/드롭 증폭기를 실제 파장분할다중방식 광통신망의 노드에 적용하기 위하여, 이 양방향 애드/드롭 증폭기가 전광자동이득 조절기능을 구비하도록 할 필요성이 대두되었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 2가닥의 광섬유만으로 구현된 양방향 애드/드롭 광증폭기에 한 쌍의 광섬유 격자필터를 사용하여 전광자동이득 조절기능을 구비하도록 한 전광자동이득조절 기능을 갖는 양방향 애드/드롭 광증폭기를 제공하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전광자동이득조절 기능을 갖는 양방향 애드/드롭 광증폭기의 구성도,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 양방향 애드/드롭 광증폭기의 양방향에서 측정된 출력 스펙트럼을 도시한 그래프도,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 양방향 애드/드롭 광증폭기에서 14 개의 신호 중 13 개의 신호가 양방향 애드/드롭되는 경우 한 개의 잔여 채널이 겪는 파워의 변화를 도시한 그래프도,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 양방향 애드/드롭 광증폭기를 이용하여 파장분할다중화된 광신호를 양방향으로 전송하는 경우에 측정된 비트 오율을 도시한 그래프도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※
AWG : 도파관열 격자 다중화기 OBPF : 광대역 통과필터
EDFA : 어븀첨가 광섬유 증폭기 FBG : 광섬유 회절격자
11, 11' : 순환기 12, 12' : 커플러
13, 13' : 광가변 감쇄기
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전광자동이득조절기능을 갖는 양방향 애드/드롭 광증폭기는, 신호 전송용 광섬유를 통해 양방향으로 진행하는 파장분할다중된 광신호를 애드/드롭, 및 증폭하는 양방향 애드/드롭 광증폭기에 있어서,
양방향으로 진행하는 파장분할다중된 광신호들의 역다중화와 다중화를 동시에 수행할 수 있도록 연결되어 상기 파장분할다중된 광신호를 애드/드롭하는 하나의 도파관열 격자 다중화기와;
상기 도파관열 격자 다중화기의 양쪽에 하나씩 위치하고, 상기 양방향으로 진행하는 파장분할다중된 광신호들을 증폭하여 상기 광신호들의 진행방향으로 출력하며, 상기 증폭된 광신호와 함께 증폭된 자연방출(ASE)광을 방출하는 양방향 증폭기;
상기 도파관열 격자 다중화기의 양쪽에 하나씩 연결되어 상기 도파관열 격자 다중화기에서 애드/드롭되어 출력된 파장분할다중된 광신호의 레일레이 역산란 신호를 필터링 하는 광대역 통과필터;
상기 도파관열 격자 다중화기에 대해 같은 쪽에 위치한 상기 양방향 증폭기 및 상기 광대역 통과필터를 연결하여, 상기 양방향 증폭기로부터 입력되는 광신호를 상기 도파관열 격자 다중화기로 출력하고, 상기 광대역 통과필터로부터 입력되는 광신호를 상기 양방향 증폭기로 출력하는 3단자 순환기; 및
상기 도파관열 격자 다중화기의 양쪽에 하나씩 배치되며, 상기 양방향 증폭기와 신호 전송용 광섬유 사이에 연결되어 상기 양방향 증폭기에서 출력되는 상기 증폭된 자연방출광을 이용하여 상기 도파관열 격자 다중화기와 광대역 통과필터와 함께 발진 공진기를 구성하여, 상기 양방향 신호의 애드/드롭에 의한 상기 양방향 증폭기의 출력 파워의 변화를 억제하기 위한 광섬유 격자필터를 구비한 것을 특징으로 한다.
양호하게는 상기 광섬유 격자필터는 중심파장이 상기 도파관열 격자 다중화기에서 다중화 되는 채널에서 필터링된 증폭된 자연방출광의 중심파장과 동일하고, 상기 도파관열 격자 다중화기의 하나의 FSR(Free Spectral Range) 만큼 떨어져 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 한 실시예에 따른 "전광자동이득조절기능을 갖는 양방향 애드/드롭 광증폭기"를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 설명하기에 앞서, 본 출원인이 1998년 1월 5일자로 출원한 대한민국 특허출원 제1998-63호 '양방향 애드/드롭 광증폭기'에 대해 간단하게 설명하기로 한다. 이 선출원특허에는 하나의 도파관열 격자 다중화기와 2개의 광증폭기로 양방향 파장분할다중 신호를 애드/드롭하고 증폭하는 양방향 애드/드롭 광증폭기가 개시되어 있다. 이 선출원특허는 구조의 특성상, 도파관열 격자 다중화기의 모든단자에 증폭된 자연방출(ASE: Amplified Spintaneous Emission)광이 필터링되어 나타난다.
본 발명에서는 이 선출원특허에서 제시된 양방향 애드/드롭 광증폭기의 양쪽 편에 각각 하나의 광섬유 격자필터를 배치함으로써, 필터링된 ASE 광을 레이저 발진시키고, 이러한 ASE 광의 레이저 발진으로써 양방향 증폭기의 이득을 고정시킨다. 이렇게 선출원특허의 양방향 애드/드롭 광증폭기가 전광자동이득조절 기능을 구비하도록 하면 양방향 WDM 방식의 자기치유 광통신망의 노드를 더욱 경제적으로 구현할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 전광자동이득조절기능을 갖는 양방향 애드/드롭 광증폭기에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전광자동이득조절기능을 갖는 양방향 이드/드롭 광증폭기의 구성도이다.
도 1을 참조하면 양방향 애드/드롭 광증폭기는 하나의 16 x 16 도파관열 격자 다중화기(AWG : Arrayed Waveguide Grating)를 이용하여 구현된다. 이 16 x 16 도파관열 격자 다중화기(AWG)의 채널 간격은 100 GHz이고, 삽입손실은 6 dB이다.
우선, 구현된 양방향 애드/드롭 광증폭기의 동작원리를 설명하면 다음과 같다. 각 방향에서 전송되는 7개의 파장분할다중화(WDM)된 광신호들은 도파관열 격자 다중화기(AWG)의 8번 단자로 입력되어 각 파장에 따라 역다중화된다. 왼쪽 광섬유에서 오른쪽 광섬유로 진행하는 하방향 신호를 예로 들어 설명하면, 왼쪽 8번단자로 입력된 파장분할다중화된 광신호는 오른쪽 1~7번 단자로 역다중화된다. 이때, 4번단자로 역다중화된 신호는 현 노드로 드롭(Drop1)되고, 다른 단자들로 역다중화된 신호는 현 노드를 통과하기 위하여 오른쪽 9~11, 13~15번 단자로 입력된다. 한편 현 노드에서 애드(Add1)되는 신호는 오른쪽 12번 단자로 입력된다. 이렇게 통과하거나 애드된 신호들은 왼쪽 16번 단자에서 다시 파장분할다중화되고, 재 다중화된 신호들은 제 1 광대역 통과필터(OBPF1 : Optical Band Pass Filter)를 통과한다.
이제, 오른쪽 광섬유에서 왼쪽 광섬유로 진행하는 상방향 신호를 예로 들어 설명하면, 오른쪽 8번 단자로 입력된 파장분할다중화된 광신호는 왼쪽 9~15번 단자로 역다중화된다. 이때, 왼쪽 12번 단자로 역다중화된 신호는 현 노드로 드롭(Drop2)되고, 다른 단자들로 역다중화된 신호는 현 노드를 통과하기 위하여 왼쪽 1~3, 5~7번 단자로 입력된다. 한편 현 노드에서 애드(Add2)되는 신호는 왼쪽 4번 단자로 입력된다. 이렇게 통과하거나 애드된 신호들은 오른쪽 16번 단자에서 다시 파장분할다중화되고, 재 다중화된 신호들은 제 2 광대역 통과필터(OBPF2 : Optical Band Pass Filter)를 통과한다.
이러한 광대역 통과필터(OBPF1, OBPF2)는 양방향 광전송 시스템에서 원하지 않는 역방향 신호에 의해서 발생하는 상대강도잡음(RIN: Relative Intensity Noise)을 억제한다. 본 발명에 따른 양방향 애드/드롭 광증폭기의 실험에 사용된 광대역 통과필터(삽입손실: 2 dB)는 중심파장이 각각 1548.15 nm(OBPF1)와 1558.17 nm(OBPF2)이며, 각 방향의 7개 WDM 신호들을 통과시키기에 충분한 대역(3-dB 대역폭:> 6 nm)을 갖는다.
이 광대역 통과필터(OBPF1, OBPF2)를 통과한 파장분할다중된 광신호는 양쪽의 순환기(Circulator)(11, 11')를 통과하여 어븀첨가 광섬유증폭기(EDFA : Erbium Doped Fiber Amplifier)로 진행한다. 이 순환기(11, 11')는 약 1.5 dB의 삽입 손실을 가지며, 광대역 통과필터를 지난 신호들을 광전송로인 광섬유에 입력하기 위하여 사용된다. 또한, 각 어븀첨가 광섬유증폭기(EDFA1과 EDFA2)는 12 m의 어븀첨가 광섬유로 제작되며, 980 nm에서 40 mW의 출력을 갖는 펌프레이저를 사용하여 여기 되었다. 이와 같이 구현된 양방향 애드/드롭 광증폭기는 채널당 -20 dBm의 입력 신호에서 20 dB의 신호이득을 가지며, 잡음지수는 약 5 dB이다.
위와 같이 구현된 양방향 애드/드롭 광증폭기에 전광자동이득조절 기능을 추가하기 위하여 양방향 애드/드롭 광증폭기의 양쪽에 각각 3-dB 커플러(12, 12')와, 광섬유 격자필터(FBG: Fiber Bragg Grating)와, 광 가변 감쇄기(13, 13')를 추가하여 이용한다.
이러한 양방향 애드/드롭 광증폭기에 구현된 전광자동이득조절 기능을 설명하면 다음과 같다. 어븀첨가 광섬유증폭기(EDFA1과 EDFA2)에서 발생한 증폭된 자연방출(ASE: Amplified Spontaneous Emission)광은 넓은 대역(~ 30 nm)에 걸쳐 존재하며, 순환기(11, 11')를 통해 도파관열 격자 다중화기(AWG)의 각 방향의 8번 단자에 파장분할다중(WDM) 신호와 함께 입력된다. 이러한 ASE 광은 도파관열 격자 다중화기(AWG)의 각 단자에 해당하는 통과 파장에 따라 필터링되어 입력 단자의 반대쪽 단자들에 나타난다. 이와 같이 필터링된 ASE 광은 여러 개의 피크(peak)를 가지며, 이러한 피크들은 다중화기의 FSR(FSR: free spectral range) 만큼 떨어져서 주기적으로 나타난다. 본 발명에 대한 실험에서는 FSR이 12.8 nm 인 도파관열 격자 다중화기를 사용하였다.
특히, 각 방향의 16번 단자에는 ASE 광의 피크가 WDM 광신호와 함께 다중화되어 광대역 통과필터(OBPF)에 입력된다. 이 광대역 통과필터는 한정된 통과대역(~ 10 nm)를 가지고 있으므로, 여러 개의 ASE 광 피크 중에서 오직 하나만이 7개의 광신호와 더불어 광대역 통과필터(OBPF)를 통과한다. 이렇게 선택된 ASE 광의 피크는 어븀첨가 광섬유증폭기(EDFA1, EDFA2)에 의해 증폭된 후, 광섬유 격자필터(FBG1, FBG2)에 의해 반사되어 어븀첨가 광섬유증폭기(EDFA1, EDFA2)에 다시 입력된다. 이러한 방식으로 ASE 피크가 양쪽의 어븀첨가 광섬유증폭기를 계속 왕복함으로써 각 증폭기의 이득을 고정시킬 수 있는 광 궤환루프(optical feedback loop)가 형성된다.
예를 들면, 도파관열 격자 다중화기(AWG)의 오른쪽 16번 단자에는 제 1 어븀첨가 광섬유증폭기(EDFA1)에서 발생한 ASE광 피크들이 FSR 만큼 떨어져서 나타나며, 이러한 ASE광 피크들은 7개의 상방향신호들과 함께 다중화된다. 그러나, 이러한 ASE광 피크 중에서 오직 하나의 ASE광 피크(중심파장: 1559.79 nm)만이 제 2 광대역 통과필터(OBPF2)를 거쳐 제 1 어븀첨가 광섬유증폭기(EDFA1)에 재입력된다. 이와 같이 재입력된 ASE광 피크는 제 1 어븀첨가 광섬유증폭기(EDFA1)에 의해 증폭되고, 다시 광섬유 격자필터(FBG1)에 의해 반사되어 ASE 발진공진기(lasingcavity)를 형성한다. 이와 같이 형성된 ASE 발진공진기는 어븀첨가 광섬유증폭기의 이득을 자동으로 조절한다.
이렇게 ASE를 이용하여 발진 공진기를 형성할 경우, 입력 신호 파워가 감소할 경우 발진되는 파장의 파워가 커지고, 입력 신호 파워가 증가할 경우 발진되는 파장의 파워가 감소하여 증폭기에 입력되는 파워는 항상 일정하게 유지된다. 따라서, 입력 신호 파워에 상관없이 증폭기에 입력되는 파워는 일정하게 자동으로 조절되며 이를 이용하여 자동이득조절 광증폭기를 구현할 수 있다.
실험에 사용된 광섬유 격자필터의 3-dB 대역폭은 0.2 nm이고, 삽입손실은 0.5 dB였다. 또한, 이 광섬유 격자필터들의 중심 파장은 각각 1546.92 nm와 1559.79 nm이다. 본 발명은 왼쪽과 오른쪽 16번 단자에서 출력되는 ASE를 이용하여 링형 발진 공진기를 형성하여 자동 이득조절 기능을 수행하는 것으로써, 광섬유 격자필터의 중심파장은 반드시 이 필터링된 ASE의 중심파장과 일치하여야 하지만, 대역 통과 필터는 상향과 하향신호를 통과시키기에 충분한 대역을 가지고 있으면 충분하며 중심파장이 광섬유 격자필터의 중심과 일치할 필요가 없다.
즉, 광섬유 격자필터의 중심 파장은 도파로열 격자 다중화기의 16번 단자에 해당하는 파장과 일치하고, 하나의 FSR 만큼 떨어져 있다. 광가변 감쇄기(13, 13')는 ASE 발진공진기의 손실을 조절하여 광증폭기의 이득을 결정하기 위하여 사용한다. 제작된 양방향 애드/드롭 광증폭기 모듈의 신호 이득은 채널당 -20 dBm의 입력신호에서 13 dB였다. 이 커플러와 광 감쇄기는 링형 발진공진기를 형성한다.
도 2는 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 전광자동이득조절 기능을 갖는 양방향 애드/드롭 광증폭기 모듈의 양쪽 출력에서 측정한 하방향 신호의 출력 스펙트럼(a)과 상방향 신호의 출력 스펙트럼(b)을 도시한 그래프도이다. 실험을 위하여 제작된 광증폭기의 각 방향으로 7개의 WDM 신호를 입력시킨다. 사용된 하방향과 상방향 신호의 파장대역은 각각 1547.72 ~ 1552.52 nm와 1554.13 ~ 1558.98 nm로 채널 간격은 100 GHz였다. 도 2에서는 발명된 광증폭기 모듈에 14 채널을 모두 입력하는 경우(실선)와 하나의 채널만을 입력하는 경우(점선)에 측정한 출력 스펙트럼들을 나타내었다.
도 2를 참조하면, 1546.92 nm (a) 와 1559.79 nm (b) 에서 관측되는 ASE광의 피크는 설명한 바와 같이 전광 자동 이득 조절을 위해 레이저 발진시킨 것이다. 그림의 결과로부터 제안된 방법을 이용함으로써 효율적으로 각 어븀 첨가 광섬유 증폭기 (EDFA1과 EDFA2)의 신호 이득을 일정하게 유지 할 수 있음을 알 수 있다. 즉, 13개의 신호가 드롭되고 하나의 잔여 채널 (surviving channel , 하방향: 1550.12 nm, 상방향: 1556.55 nm)의 파워 변화는0.2 dB보다 작게 측정되었다.
도 3은 양방향 애드/드롭 광증폭기에서 광섬유 격자필터를 사용할 때와 사용하지 않을 경우에 하나의 잔여 채널(1550.12 nm)의 파워 변화를 측정한 그래프도이다. WDM 신호의 양방향 애드/드롭을 모의 실험하기 위하여 2 개의음향광학변조기(Acousto Optic Modulator)를 이용하여 14 개 WDM 신호 중에서 13 개의 신호를 100 Hz의 구형파로 변조하였다. 2개의 음향광학변조기 중 하나는 7 개의 상방향, 다른 하나는 6 개의 하방향 신호를 위해 사용되었다. 그림에서 아래쪽과 위쪽에 표시된 측정선은 각각 광섬유 격자필터를 사용한 경우(w/FBG's)와 사용하지 않은 경우(w/o FBG's) 하나의 잔여 채널의 파워 변화를 나타낸다.
측정 결과에서 알 수 있듯이 광섬유 격자필터를 사용하지 않으면 14 개의 신호 중 13 개의 신호(입력파워는 채널 당 -20 dBm)를 애드/드롭하는 경우에 잔여 채널의 파워 변화는 3.7 dB에 이른다. 그러나, 발명된 광증폭기에서와 같이 2 개의 광섬유 격자필터를 사용하는 경우에는 이러한 파워변화가 0.2 dB 이하로 줄어든다. 또한, 발명된 양방향 애드/드롭 광증폭기에서는 리렉세이션 발진(relaxation oscillation)에 의한 파워 변화도 거의 관측되지 않았다.
본 발명에 따른 양방향 애드/드롭 광증폭기의 성능을 확인하기 위하여 14 개의 WDM 채널의 비트오율 특성을 측정하였다. 각 방향에서 7 개의 광신호들은 커플러를 이용하여 파장분할다중화되며, 리튬나이오베이트(LiNbO3) 변조기를 이용하여 10 Gb/s(패턴 길이: 231-1)로 동시에 변조된다. 변조된 신호들은 단일모드 광섬유 20 km를 통해 전송된 후에 본 발명에 따른 양방향 애드/드롭 광증폭기에 의해 증폭된다. 20 km의 광섬유는 양방향 광전송 시스템에서 성능저하를 야기할 수 있는 레일레이 역산란(Rayleigh backscattering)의 효과를 관측하기에 충분한 길이이다.본 발명에 따른 광증폭기에 의해 증폭된 신호들은 다시 20 km의 단일모드 광섬유를 통해 전송된 후 순환기와 역다중화기를 이용하여 역다중화시켰다. 이와 같이 역다중화된 신호들은 PIN으로 구성된 수신기을 이용하여 수신하였다.
자동이득조절 기능에 의한 전송 품질의 영향을 확인하기 위하여 각 채널의 비트오율 측정시에 나머지 13채널의 신호들은 두 개의 음향광학변조기를 이용하여 100 Hz로 변조하여 양방향 애드/드롭을 모의 실험하였다. 도 4는 7개의 하방향 신호와 7개의 상방향 신호의 비트오율을 측정하여 도시한 그래프도이다. 단일모드 광섬유 40 km를 통해 양방향 전송한 경우, 14 채널의 수신감도는 10-9의 비트오율에서 -19.8±0.3 dBm으로 측정되었다. 또한, 광섬유를 사용하지 않은 경우(back-to-back)보다 광섬유를 통해 전송한 경우의 수신 감도가 약간 향상된 것을 관측하였는 데 이는 리튬나이오베이트 변조기의 chirp 변수의 영향이다. 이상의 결과로부터 본 발명에 따른 전광자동이득조절 기능을 갖는 양방향 애드/드롭 광증폭기는 페널티가 발생하지 않음을 확인할 수 있다.
일반적으로 전광자동이득조절 광증폭기의 신호 이득은 레이저 공진기의 손실에 의해 결정된다. 이러한 손실들은 공진기내의 각종 광소자들의 삽입 손실과 광섬유 격자필터의 반사율의 영향을 받는다. 본 발명에서는 양방향 애드/드롭 광증폭기의 신호 이득을 조정하기 위하여 광섬유 격자필터 이외에 3-dB 커플러와 광가변 감쇄기를 사용한다. 그러나, 이러한 소자들(3-dB 커플러와 광가변 감쇄기)을사용하면 광증폭기의 잡음지수 특성이 ~8.4 dB로 저하된다. 그러나, 본 발명에 따른 양방향 애드/드롭 광증폭기에서 반사율을 정확하게 제어할 수 있는 광섬유 격자필터를 사용한다면, 위와같은 소자들(커플러와 광가변 감쇄기)없이도 구현이 가능하다. 즉, 양방향 애드/드롭 광증폭기의 양쪽에 단지 광섬유 격자필터 하나만을 사용함으로써 전광자동이득조절 기능을 갖는 양방향 애드/드롭 광증폭기를 구현할 수 있으며, 이로써 신호 이득, 잡음 지수, 포화 출력 파워 등의 성능을 향상시킬 수 있다.
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.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 구현된 양방향 애드/드롭 광증폭기에 한쌍의 광섬유 격자필터를 배치하여 ASE 광을 레이저 발진시키고, 이 ASE 광의 레이저 발진으로 양방향 증폭기의 이득을 고정시킴으로써, 전광자동이득조절 기능을 갖는 양방향 애드/드롭 광증폭기를 간단하게 구현할 수 있는 장점이 있다.
이러한 전광자동이득조절 기능을 갖는 양방향 애드/드롭 광증폭기는 애드/드롭되지 않은 잔여 채널의 파워변화가 아주 적게 나타나고, 파장분할다중화된 신호를 양방향 전송하더라도 수신감도의 페널티가 발생하지 않는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 신호 전송용 광섬유를 통해 양방향으로 진행하는 파장분할다중된 광신호를 애드/드롭, 및 증폭하는 양방향 애드/드롭 광증폭기에 있어서,
    양방향으로 진행하는 파장분할다중된 광신호들의 역다중화와 다중화를 동시에 수행할 수 있도록 연결되어 상기 파장분할다중된 광신호를 애드/드롭하는 하나의 도파관열 격자 다중화기와;
    상기 도파관열 격자 다중화기의 양쪽에 하나씩 위치하고, 상기 양방향으로 진행하는 파장분할다중된 광신호들을 증폭하여 상기 광신호들의 진행방향으로 출력하며, 상기 증폭된 광신호와 함께 증폭된 자연방출(ASE)광을 방출하는 양방향 증폭기;
    상기 도파관열 격자 다중화기의 양쪽에 하나씩 연결되어 상기 도파관열 격자 다중화기에서 애드/드롭되어 출력된 파장분할다중된 광신호의 레일레이 역산란 신호를 필터링 하는 광대역 통과필터;
    상기 도파관열 격자 다중화기로부터 같은 쪽에 위치한 상기 양방향 증폭기 및 상기 광대역 통과필터를 연결하여, 상기 양방향 증폭기로부터 입력되는 광신호를 상기 도파관열 격자 다중화기로 출력하고, 상기 광대역 통과필터로부터 입력되는 광신호를 상기 양방향 증폭기로 출력하는 3단자 순환기; 및
    상기 도파관열 격자 다중화기의 양쪽에 하나씩 배치되며, 상기 양방향 증폭기와 신호 전송용 광섬유 사이에 연결되어 상기 양방향 증폭기에서 출력되는 상기 증폭된 자연방출광을 이용하여 상기 도파관열 격자 다중화기와 광대역 통과필터와 함께 발진공진기를 구성하여, 상기 양방향 신호의 애드/드롭에 의한 상기 양방향 증폭기의 출력 파워의 변화를 억제하는 광섬유 격자필터를 구비한 것을 특징으로 하는 전광자동이득조절 기능을 갖는 양방향 애드/드롭 광증폭기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광섬유 격자필터는 그 중심파장이 상기 증폭된 자연방출광의 중심파장과 동일하고 상기 도파관열 격자 다중화기의 하나의 FSR(Free Spectral Range) 만큼 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 전광자동이득조절 기능을 갖는 양방향 애드/드롭 광증폭기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 발진공진기의 손실을 조절하여 상기 양방향 증폭기의 이득을 조절하기 위한 광 가변 감쇄기와, 상기 광 가변 감쇄기와 함께 링형 발진공진기를 형성하는 커플러를 더 포함한 것을 특징으로 하는 전광자동이득조절 기능을 갖는 양방향 애드/드롭 광증폭기.
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