KR100377791B1 - 파장분할다중통신용어븀도핑광섬유증폭기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코어 부분에 희토류 원소인 어븀 및 Al2O3가 증착된 광섬유를 증폭 매체로 사용하여 높은 이득(gain)과 이득 평탄도(gain flattness)를 얻을 수 있도록 한 파장 분할 다중 통신(WDM)용 광섬유 증폭기에 관한 것으로, 휘발성 복합체를 이용하여 제조된 광섬유를 이득매체로 하여 제작되어, 종래의 어븀 도핑 광섬유 증폭기보다 1.55㎛ WDM 통신을 위한 넓은 이득 대역폭과 사용 어븀 도핑 광섬유의 적정길이를 줄여주어 어븀 도핑 광섬유 증폭기의 패키징(packaging)이 용이하다는 등의 큰 장점이 있으며, 사용 광섬유의 강도가 크고, 화학적 및 열적 내구성이 크며, 이어 맞추기(splicing)가 쉽고, 3dB 감소 이득 대역폭(gain bandwidth)이 넓고, 파장 분할 다중(WDM) 통신 시스템 응용을 하기에 충분한 이득 평탄도를 갖고 있으며, 높은 굴절률차(△n)를 갖는 어븀 도핑 광섬유를 증폭매체로 사용하므로 보다 높은 펌핑 효율과 낮은 잡음 지수를 얻을 수 있다.

Description

파장 분할 다중 통신용 어븀 도핑 광섬유 증폭기
본 발명은 파장 분할 다중 통신용 어븀 도핑 광섬유 증폭기에 관한 것으로서, 특히 코어 부분에 희토류 원소인 어븀 및 Al2O3가 증착된 광섬유를 증폭 매체로 사용하여 높은 이득(gain)과 이득 평탄도(gain flattness)를 얻을 수 있도록 한 파장 분할 다중 통신(WDM)용 광섬유 증폭기에 관한 것이다.
광 통신의 발전은 정보산업과 많은 정보량을 초고속으로 송수신 및 분배할 수 있는 기술의 개발로 인해 가속화되고 있는 추세이다. 전기, 전파 통신에 비해서 광통신의 장점으로 전자파 등의 간섭이 없다는 점 등 여러 가지가 있으나, 무엇 보다도 우수한 장점은 많은 정보량을 한꺼번에 취급할 수 있으며 통신 손실이 매우 낮다는 점에 있다.
그러나 장거리 광통신을 위한 중계기에 있어서, 종래의 광통신 중계 방식은 약해진 광신호를 전기신호로 변환하여 증폭시킨 후 다시 이를 광신호로 변환하여 통신하는 방식이었다. 이러한 중계 방식에서는 중계용 증폭기 시스템이 지나치게 비대화되고, 잡음이 증가하는 등의 많은 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 보완하고 효율적으로 광증폭을 수행하기 위한 중계기로서는 광신호 자체를 증폭시키는 광증폭기가 요구된다.
상기와 같은 광 증폭 중계기로서 어븀 도핑 광섬유 증폭기(어븀 도핑 광섬유 증폭기, Erbium Doped Fiber Amplifier)는 차세대 광통신용 광 중계기로서 많은 각광을 받고 있다.
일반적으로 어븀 도핑 광섬유 증폭기의 구조는 펌프 레이저 다이오드의 파장과 위치에 의해 구분될 수 있으며, 펌프광의 진행 방향에 따라 순방향 펌핑, 역방향 펌핑 및 양방향 펌핑이 있다. 현재 일반적으로 사용되는 펌프 파장은 980nm와 1480nm이다. 또한 사용 용도에 따라, 어븀 도핑 광섬퓨 증폭기는 전단 증폭기(preamplifier), 중계단 증폭기(in-line amplifier), 후단 증폭기(postamplifier) 및 CATV 파워 부스터(CATV Power Booster)용이 있다.
이러한 구조의 어븀 도핑 광섬유 증폭기는 희토류 원소인 어븀(Er3+)을 첨가할시 광섬유의 최저손실을 보여주는 1.5㎛ 영역에서의 넓은 증폭대역과 아울러 통신 광섬유와의 접속(splicing)이 용이하고 높은 이득(gain)특성, 낮은 잡음 및 낮은 편파(polarization)의존성 등의 장점 등이 있다.
또한, 어븀 도핑 광섬유 증폭기는 서로 다른 여러가지 파장의 광에 실린 정보를 묶어 단일 선로로 통신하는 파장 분할 다중 통신(WDM; Wavelength Division Multiplexer)시스템에 이용된다. 그러나 어븀 도핑광섬유 증폭기(EDFA)가 파장 분할 멀티플렉싱(WDM)에 이용되기 위해서는 어븀 도핑 광섬유 증폭기(EDFA)의 스택트럼 이득이 높아야하며, 또한 이득의 평탄화가 요구된다.
상기 어븀 도핑 광섬유 증폭기에서 광증폭의 매체인 희토류 원소인 어븀 도핑 광섬유(EDF)의 이득 및 이득 평탄화 특성을 중요하게 좌우하는 요인으로 호스트 매트릭스(Host Matrix)와 공통 도펀트들(Codopants)을 들 수 있다. 즉, 어븀 도핑 광섬유 증폭기 이득 스펙트럼의 평탄화는 어븀 도핑 광섬유의 형광 스펙트럼에 의존하며, Al, Ga, F와 같은 공통 도펀트들(Codopants)은 이득 스펙트럼에서 대역폭을 확장(Broadenimg)하여 주고, 이득 스펙트럼을 완만화(Smoothing)시킨다. 이것은 WDM 통신 시스템 응용을 위해 중요하므로, 이에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 이러한 연구 과제들 중에는 다음과 같은 것들이 있다.
첫째, 호스트 매트릭스(Host matrix)가 불화(Fluoride)계인 경우로써 대표적인 Fluoride계인 ZBLAN(ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF) host 조성에 희토류 어븀이 첨가되어 제조된 광섬유(EDF)를 이득매체로 장착한 어븀 도핑 광섬유증폭기(EDFA)가 있다. 이러한 불화 어븀 도핑 광섬유 증폭기(Fluoride 어븀 도핑 광섬유 증폭기)는 실리카를 호스트(host)로한 실리카 어븀 도핑 광섬유 증폭기보다 밴드폭(bandwidth)이 높으며, 이득 스펙트럼 평탄도가 충분하여 1.55㎛ WDM 통신 시스템에 적합한 장점이 있으나, 제조된 광섬유의 강도가 약하고 열적 화학적 내구성이 부족하며, 특히 일반 통신용 광섬유와의 접속이 불안정하다는 문제점이 있다.
둘째, 호스트 매트릭스(host matrix)가 SiO2/GeO2/Er2O3인 광섬유(EDF)를 증폭 매체로 사용한 실리카 어븀 도핑 광섬유 증폭기의 경우 밴드폭(bandwidth)가 좁으며 이득 스펙트럼의 평탄도가 부족하고 어븀 도핑 광섬유 증폭기의 이득매체로수십미터의 광섬유가 필요하게 된다는 문제점이 있다.
세째, 상기한 문제점을 위해서 공통 도펀트(codopant)로 알루미늄을 첨가시킨다. 이는 어븀 이온이 알루미늄이 포함된 영역내로 우선적으로 확산(diffusion)하려는 경향이 있기 때문이다. 따라서 고농도의 알루미늄이 첨가될 때 어븀 또한 많게 된다. 결과적으로 알루미늄이 첨가되어 코어 부분이 SiO2/GeO2/Al2O3/Er2O3인 어븀 도핑 광섬유(EDF)를 증폭 매체로 사용한 실리카 어븀 도핑 광섬유 증폭기의 경우 호스트 매트릭스(host matrix)가 SiO2/GeO2/Er2O3인 어븀 도핑 광섬유를 증폭매체로 사용한 실리카 어븀 도핑 광성유의 경우보다 높은 이득, 낮은 잡음지수, 낮은 삽입손실, 넓은 밴드폭(bandwidth), 다소 큰 이득 스펙트럼 평탄도등의 이점이 있으나, 어븀 도핑 광섬유 증폭기의 이득매체로 수십 미터의 광섬유가 필요하며, WDM통신 시스템 응용을 하기에는 불충분한 이득 평탄도를 가지고 있으므로, 충분한 이득 평탄도를 얻기 위해서는 별도의 이득 평탄용 필터가 요구된다.
네째, 코아부분이 SiO2/GeO2/Al2O3/Er2O3인 어븀 도핑 광섬유(EDF) 대신에 GeO2가 제외된 SiO2/Al2O3/Er2O3의 호스트 매트릭스(host matrix)로 제조된 광섬유를 증폭매체로 이용한 실리카 어븀 도핑 광섬유 증폭기를 사용하면, 보다 많은 어븀을 첨가할 수 있게 되어 높은 이득을 얻을 수 있고, 어븀 도핑 광섬유 증폭기에 이득매체로 이용할 수 있는 광섬유의 적정길이를 줄일 수 있으며, 이득 평탄용 필터를 이용하여 이 평탄화를 이를 수 있음이 널리 알려져 있다.
그러나 광섬유 증폭기가 높은 펌핑 효율과 낮은 잡음지수를 얻기 위해서는높은 굴절률 차를 갖는 광섬유가 필요한 데, 현재 널리 이용되고 있는 MCVD방식(Modified Chemical Vapor Deposition Method)과 용액 도핑 방식(Solution Doping Technology)으로는 GeO2가 제외된 SiO2/Al2O3/Er2O3의 호스트 매트릭스를 가지면서 높은 굴절률 차를 갖는 광섬유의 제조가 불가능하므로 어븀 도핑 광섬유 증폭기의 이득매체로 사용하지 못하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창안된 것으로, MCVD 방식과 용액 도핑 방식으로는 제조가 어려운 높은 굴절율 차를 갖는 어븀 도핑 광섬유를 얻고, 이를 각 단위 광섬유 증폭기의 이득매체로 사용하여, 이득향상과 이득 평탄화에 유리한 파장 분할 다중 통신용 광섬유 증폭기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 파장 분할 다중 통신용 광섬유 증폭기는,
입사광 신호의 반사파를 차단하여 반사파에 의한 간섭 현상을 없애주는 아이솔레이트, 상기 입사광 신호를 증폭하기 위하여 상기 입사광 신호와 다른 파장의 펌핑용 광을 인가하여 주기 위한 펌핑용 레이징 수단, 상기 입사광과 상기 펌핑용 광의 파장을 적절하게 파장분할하여 공급하기 위한 파장 분할 멀티플렉서 및 상기 파장 분할 멀티플렉서로 부터 인가되는 상기 입사광 신호를 상기 멀티플렉서로 부터 인가되는 펌핑용 광으로 증폭하여 주는 증폭 매체를 구비하여 된 적어도 1개 이상의 단위 광섬유 증폭기를 구비하는 파장 분할 다중 통신용 어븀 도핑 광섬유 증폭기에 있어서
코어 부분에 희토류 원소인 어븀이 첨가된 휘발성 복합체를 사용하여 희토류 원소 어븀이 증착됨과 동시에 Al2O3가 공동 증착되어 제조된 어븀 도핑 광섬유를 상기 각 단위 광섬유 증폭기의 상기 증폭매체로 사용하여 소정의 주파수 대역에 대한 이득 및 이득 평탄도가 향상된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 각 단위 광섬유 증폭기들은 적어도 하나의 980nm 펌프광을 이용한 순방향 또는 양방향의 펌핑구조를 갖되, 이 양방향의 구조를 갖는 상기 단위 광섬유 증폭기들은 980nm 펌프 레이저 다이오드를 2개 구비하고, 앞단은 역방향 펌핑 구조로 형성하고, 뒷단은 순방향 펌핑 구조로 형성하며, 그 중간에 아이솔레이터를 삽입한 것이 바람직하며,
또한, 상기 각 단위 광섬유 증폭기들은 적어도 하나의 1480nm 펌프광을 이용한 순방향 또는 양방향의 펌핑구조를 갖되, 이 양방향의 펌핑구조를 갖는 상기 단위 광섬유 증폭기들은 1480nm 펌프 레이저 다이오드를 2개 구비하고, 앞단은 순방향 펌핑 구조로 형성하고, 뒷단은 역방향 펌핑 구조로 형성하며, 그 중간에 아이솔레이터를 삽입한 것도 바람직하다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 또 다른 파장 분할 다중 통신용 광섬유 증폭기는,
입사장 신호의 반사파를 차단하여 반사파에 의한 간섭 현상을 없애주는 아이솔레이트, 상기 입사광 신호를 증폭하기 위하여 상기 입사광광 신호와 다른 파장의 펌핑용 광을 인가하여 주기 위한 펌핑용 레이징 수단, 상기 입사광과 상기 펌핑용광의 파장을 적절하게 파장분할하여 공급하기 위한 파장 분할 멀티플렉서 및 상기 파장 분할 멀티플렉서로 부터 인가되는 상기 입사광 신호를 상기 멀티플렉서로 부터 인가되는 펌핑용 광으로 증폭하여 주는 증폭 매체를 구비하여 된 적어도 1개 이상의 단위 광섬유 증폭기를 구비하는 파장 분할 다중 통신용 어븀 도핑 광섬유 증폭기에 있어서,
코어 부분에 희토류 원소인 어븀이 첨가된 휘발성 복합체를 사용하여 희토류 원소 어븀이 증착됨과 동시에 Al2O3가 공동 증착되어 제조된 어븀 도핑 광섬유를 상기 각 단위 광섬유 증폭기의 상기 증폭매체로 사용하여 소정의 파장대에서의 최대 이득을 낮추어주는 광섬유 점감 필터를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 광섬유 점감 필터는 적어도 하나의 상기 어븀 도핑 광섬유의 뒷단에 위치하거나 상기 어븀 도핑 광섬유들 사이에 위치하는 것이 바람직하며,
상기 각 단위 광섬유 증폭기들은 적어도 하나의 1480nm 펌프광을 이용한 순방향 또는 양방향의 펌핑구조를 갖되, 이 양방향의 펌핑구조를 갖는 상기 단위 광섬유 증폭기들은 980nm 펌프 레이저 다이오드를 2개 구비하고, 앞단은 역방향 펌핑 구조로 형성하고, 뒷단은 순방향 펌핑 구조로 형성하며, 그 중간에 아이솔레이터를 삽입한 것이 바람직하며,
상기 각 단위 광섬유 증폭기들은 적어도 하나의 1480nm 펌프광을 이용한 순방향 또는 양방향의 펌핑구조를 가지되, 이 양방향의 펌핑구조를 갖는 상기 단위광섬유 증폭기들은 1480nm 펌프 레이저 다이오드를 2개 구비하고, 앞단은 순방향 펌핑 구조로 형성하고, 뒷단은 역방향 펌핑 구조로 형성하며, 그 중간에 아이솔레이터를 삽입한 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 제1실시예의 구성도로서, 유기 배위자와 희토류 원소가 이룬 휘발성 복합체 및 알루미늄을 이용하여 제조한 어븀 도핑 광섬유(EDF)와 980nm 펌프 광원을 사용하여 순방향 펌핑구조로 제작한 어븀 도핑 광섬유 증폭기의 구성도이다. 이 어븀 도핑 광섬유 증폭기는 알루미늄과 휘발성 복합체를 사용하여 제조된 희토류 원소 첨가 광섬유를 이득매체로 하여 제작되며, 1500nm 영역대에서 넓은 파장영역을 가져 서로 다른 여러가지 파장의 광을 전송할 수 있다.
이러한 어븀 도핑 광섬유 증폭기는 펌프 광원인 레이저 다이오드(6)와, 펌프광과 신호광을 단일 광섬유로 배분하여 공급하는 수동 광소자인 파장 분할 멀티플렉싱(WDM) 커플러(3)와, 신호의 역류를 방지하여 신호와의 반사광에 의한 간섭으로 신호광이 감쇠되거나 혹은 발진하는 등의 부작용을 방지하는 수동 광소자인 아이소레이터(2)와, 유기 배위자와 희토류가 이룬 휘발성 복합체 및 알루미늄을 사용하여 제조된 증폭 매체인 어븀 도핑 광섬유(4)와, 입력되는 신호광의 파워를 모니터하기 위한 포토 다이오드(7)와, 출력되는 신호광의 파워를 모니터하기 위한 포토 다이오드(7'), 상기 입력 신호광으로 부터 소량의 모니터용 광을 분기시키는 탭(1) 및 상기 출력 신호광으로 부터 모니터용 광을 분기시키는 탭(5), 그리고 부수적인 제어부(8), 표시부(9), 알람부(11)) 및 감시부(11) 등으로 구성된다.
상기와 같은 구조에서, 펌핑용 레이저 다이오드(6)는 자체에서 방출되는 980nm의 펌프 광의 진행 방향을 순방향 혹은 역방향으로 하는 순방향 펌핑 혹은 역방향 펌핑 구조로 구성하며, 양방향 펌핑 구조로 구성하기도 한다. 또한 펌핑 레이저 다이오드(6)는 그 발진 파장이 1480nm의 것을 사용하기도 한다.
어븀 도핑 광섬유(4)는 여러 유기 배위자 중에서 디피벨로일메탄(dipivaloilmethane)을 이용하고 희토류 원소중에서 어븀(Er)이 포함된 즉, 디피벨로일메탄(dipivaloilmethane)을 가지는 희토류 원소 어븀의 휘발성 복합체를 사용하여 제조한다. 어븀 도핑 광섬유(4) 제조에 사용되는 휘발성 복합체의 유기 배위자로는 디피밸로일메탄(dipivaloilmethane) 외에도 삼사이클로펜타디에닐 [tris(cyclopen-tadienyl)], 삼아이소프로필사이클로펜타디에닐[tris(isopropylcyclopen-tadienyl)], 아세틸아세톤(acetylacetone), 트리플루오르아세틸아세톤(trifluoroacetylacetone) 및 헥사플루오르아세틸아세톤(hexafluoracetylacetone) 등이 있다. 이러한 배위자들은 어븀(Er)도핑시 어븀과 결합하여 어븀을 반응관 내로 운반하는 역할을 하며, 결국에는 어븀과 분리되어 배출된다.
이 어븀 도핑 광섬유를 증폭매체로 사용한 파장 분할 다중 통신용 어븀 도핑 광섬유 증폭기의 동작을 설명하면 다음과 같다.
상기 1550nm 신호광 및 레이저 다이오드(6)로부터 나오는 980nm 펌프광을 수동 광소자인 파장 분할 멀티플렉싱(WDM) 커플러(3)에 통과시키면, WDM 커플러(3)의출력 단자로부터 파장 분할 되어 나오는 두파장(1550nm, 980nm)이 상기 어븀 도핑 광섬유(4)에 입사된다. 상기 입력단의 광학 텝(1, optical tap)은 99:1 커플러로 입력신호의 99%는 어븀 도핑 광섬유단으로 입사시키고, 입력 신호의 1%는 분기시켜 광 검출용의 포토 다이오드(7)에 입력시킨다. 이 분기된 1%의 신호광의 파워를 포토 다이오드(7)에서 모니터한다. 사용되는 어븀 도핑 광섬유(4)의 적정 길이는 4.5M 이며, 어븀 농도를 증가시키면 적정 길이를 줄일 수 있다. WDM 커플러(3) 앞단의 아이소레이터(2)는 어븀 도핑 광섬유(4)에서 발생되는 역증폭 자발 방출(Backward Amplified Spontaneous Emission)에 의한 입력 신호광의 왜곡(distortion)을 방지하며, 어븀 도핑 광섬유(4) 뒷단의 아이소레이터(2')는 뒷단에 있는 외부 디바이스로부터 반사되어 어븀 도핑 광섬유(4)로 되돌아 오는 신호광에 의한 간섭으로 증폭기의 특성이 저하하는 현상을 막기 위한 것이다.
이상과 같이 동작하는 광섬유 증폭기는, 제2도에 도시된 바와 같이, 어븀이 도핑된 광섬유를 이득 매체로 사용함으로써 높은 스펙트럼 이득을 얻을 수 있고, 또한 높은 이득 평탄도를 얻을 수 있다. 제2도는 제1도의 어븀 도핑 광섬유 증폭기에서 펌프 파워를 40mW, 광신호 파워를 -30dBm으로 입사시켜 신호파장이 1520nm에서 1570nm 범위까지 측정된 이득 및 잡음지수를 나타낸 것이다. 최대 피크 파장은 1530nm이며, 이때 최대이득은 악 28dB이다. 파장 분할 다중 통신용(WDM) 광증폭기에 응용시 중요한 인자인 3dB감소 이득 대역폭이 약 37nm임을 보여준다.
한편, 제3도는 본 발명의 제2실시예로서, 제2도의 1520nm에서 1570nm 까지의 전범위에서 이득 평탄도를 얻기 위해 1530nm 영역대에서의 최대 이득 피크(peak)를낮추어주는 광섬유 점감 필터(fiber tapered filter,8)를 제1실시예의 어븀 도핑 광섬유(4)의 뒷단에 설치한 어븀 도핑 광섬유 증폭기를 보여준다.
제2실시예의 어븀 도핑 광섬유 증폭기도, 제1실시예의 증폭기와 같이, 유기 배위자와 희토류 원소가 이룬 휘발성 복합체 및 알루미늄을 이용하여 제조한 어븀 도핑 광섬유(EDF)와 980nm 펌프 광원을 사용하여 순방향 펌핑구조로 제작한 것이다. 이 희토류 원소 첨가 광섬유를 이득매체로 하여 제작된 어븀 도핑 광섬유 증폭기는 1500nm 영역대에서 더욱 넓은 파장영역을 가져 보다 많은 여러가지 파장의 광을 전송할 수 있다.
이러한 제2실시예의 어븀 도핑 광섬유 증폭기의 구조는 제1실시예의 어븀 도핑 광섬유 증폭기와 거의 동일하며, 앞서 설명한 바와 같이, 이득 평탄도를 높이기 위하여 1530nm 대의 피크 이득을 낮춰주는 광섬유 점감 필터(12)가 추가된 점 만이 다르다. 따라서, 펌프 레이저 다이오드(6), 파장 분할 멀티플렉싱(WDM) 커플러(3), 아이소레이터(2), 어븀 도핑 광섬유(4), 입력단의 포토 다이오드(7)와, 출력단의 포토 다이오드(7'), 입릭단 탭(1) 및 출력단 탭(5), 그리고 부수적인 제어부(8), 표시부(9), 알람부(10) 및 감시부(11) 등의 기능은 제1실시예의 어븀 도핑 광섬유 증폭기의 것들과 똑같다. 그리고 광섬유 점감 필터(12)의 구조는, 제4도에 도시된 바와 같이, 일정한 굵기의 어븀 도핑 광섬유의 일부분에서 그 굵기가 작게 형성된 구조로 되어 있다.
이와 같은 제2실시예의 구조에서도, 펌핑용 레이저 다이오드(6)는 자체에서 방출되는 980nm의 펌프 광의 진행 방향을 순방향 혹은 역방향으로 하는 순방향 펌핑 혹은 역방향 펌핑 구조로 구성하며, 양방향 펌핑 구조로 구성하기도 한다. 또한 펌핑 레이저 다이오드(6)는 그 발진파장이 1480nm의 것을 사용하기도 한다.
마찬가지로, 어븀 도핑 광섬유(4)도 제1실시예의 유기 배위자를 그대로 사용하여 제조한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 휘발성 복합체를 이용하여 제조된 광섬유를 이득매체로 하여 제작된 파장 분할 다중 통신용 어븀 도핑 광섬유 증폭기(EDFA)는 기존의 어븀 도핑 광섬유 증폭기보다 1.55㎛ WDM 통신을 위한 넓은 이득 대역폭과 사용 어븀 도핑 광섬유의 적정길이를 줄여주어 어븀 도핑 광섬유 증폭기의 패키징(packaging)이 용이하다는 등의 큰 장점이 있다.
이러한 장점들을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
첫째, 호스트 매트릭스(Host matrix)가 불화(Fluoride)계인 경우로서, 대표적인 불화(Fluoride)계인 ZBLAN(ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF) 호스트 조성에 희토류 어븀이 첨가되어 제조된 광섬유(EDF)를 이득매체로 장착한 어븀 도핑 광섬유 증폭기(EDFA)와 비교하여 볼때 본 발명에 의한 어븀 도핑 광섬유 증폭기는 사용 광섬유의 강도가 크고, 화학적 및 열적 내구성이 크며, 이어 맞추기(splicing)이 쉬운 등의 장점이 있다.
둘째, 호스트 매트릭스(host matrix)가 SiO2/GeO2/Er2O3인 광섬유(EDF)를 증폭 매체로 사용한 실리카 어븀 도핑 광섬유 증폭기와 비교하면 본 발명에 의한 어븀 도핑 광섬유 증폭기는 3db 감소 이득 대역폭(gain bandwidth)이 넓고, 더욱이이득 평탄한 범위 또한 넓어 파장 분할 다중(WDM)통신에 유리하다.
세째, 알루미늄이 첨가되어 코아 부분이 SiO2/GeO2/Al2O3/Er2O3인 어븀 도핑 광섬유(EDF)를 증폭 매체로 사용한 실리카 어븀 도핑 광섬유 증폭기와 비교하면, 본 발명에 의한 어븀 도핑 광섬유 증폭기는 밴드폭(bandwidth)이 넓고, 이득 스팩트럼 평탄도가 다소 좋은 등의 장점이 있고, 더욱이 어븀 도핑 광섬유 증폭기의 이득 매체로 단지 수십cm의 광섬유 만을 사용함으로써 어븀 도핑 광섬유 증폭기의 전체적인 크기를 줄일 수 있어 소형화가 가능하며, 파장 분할 다중(WDM) 통신 시스템 응용을 하기에 충분한 이득 평탄도를 갖고 있다.
네째, MCVD 방식(modified chemical vapor deposition method)과 용액 도핑 방식(solution doping technology)으로 코어부분이 SiO2/GeO2/Al2O3/Er2O3인 어븀 도핑 광섬유(EDF) 대신에 GeO2가 제외된 SiO2/Al2O3/Er2O3의 호스트 매트릭스(host matrix)를 갖는 광섬유를 증폭매체로 이용한 실리카 어븀 도핑 광섬유 증폭기와 비교하면 본 발명에 의한 어븀 도핑 광섬유 증폭기는 높은 굴절률차(△n)를 갖는 광섬유를 증폭매체로 사용하므로 보다 높은 펌핑 효율과 낮은 잡음지수를 얻을 수 있다 또한 넓은 밴드폭(bandwith), 좋은 이득 스펙트럼 평탄도로 인해 파장 분할 다중 통신(WDM)에 이용할 수 있고, 단지 수 미터[m]의 어븀 도핑 광섬유를 증폭매체로 사용하므로 어븀 도핑 광섬유 증폭기의 패키징이 용이하다.
제1도는 본 발명에 따른 유기 배위자와 희토류 원소로 구성된 휘발성 복합체 및 알루미늄을 함유한 어븀 도핑 광섬유 및 980nm 펌프 광원을 이용한 순방향 펌핑 구조클 갖는 어븀 도핑 광섬유 증폭기의 구성도이고,
제2도는 제1도의 어븀 도핑 광섬유 증폭기에 각각 펌프 파워가 40mW, 신호 파워가 -30dBm인 광들을 입사시켜 신호 파장이 1520nm에서 1570nm 범위까지 측정된 이득 및 잡음지수 선도이며,
제3도는 본 발명에 따른 광섬유 점감(漸減) 필터(tapered filter)가 어븀 도핑 광섬유의 뒷단에 설치된 980nm 펌프광을 이용한 순방향 펌핑 구조를 갖는 어븀 도핑 광섬유 증폭기의 구성도이며,
그리고 제4도는 제3도의 어븀 도핑 광섬유 증폭기에 사용된 광섬유 점감(漸減) 필터(tapered filter)의 구조도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1. 탭 입력 단자 2. 아이솔레이터
3. 파장 분할 멀티플렉서 4. 어븀 도핑 광섬유 증폭기
5. 탭 출력 단자 6. 펌프 레이저 다이오드
7. 광 검출용 포토 다이오드 8. 제어부
9. 표시부 10. 알람부
11. 감시부 12. 광섬유 점감(漸減) 필터

Claims (9)

  1. 입사광 신호의 반사파를 차단하여 반사파에 의한 간섭 현상을 없애주는 아이솔레이트, 상기 입사광 신호를 증폭하기 위하여 상기 입사광 신호와 다른 파장의 펌핑용 광을 인가하여 주기 위한 펌핑용 레이징 수단, 상기 입사광과 상기 펌핑용 광의 파장을 적절하게 파장분할하여 공급하기 위한 파장 분할 멀티플렉서 및 상기 파장 분할 멀티플렉서로부터 인가되는 상기 입사광 신호를 상기 멀티플렉서로부터 인가되는 펌핑용 광으로 증폭하여 주는 증폭 매체를 구비하여 된 적어도 1개 이상의 단위 광섬유 증폭기를 구비하는 파장 분할 다중 통신용 어븀 도핑 광섬유 증폭기에 있어서,
    코어 부분에 희토류 원소인 어븀이 첨가된 휘발성 복합체를 사용하여 희토류 원소 어븀이 증착됨과 동시에 Al2O3가 공동 증착되어 제조된 어븀 도핑 광섬유를 상기 각 단위 광섬유 증폭기의 상기 증폭매체로 사용하여 소정의 주파수 대역에 대한 이득 및 이득 평탄도가 향상되고,
    상기 각 단위 광섬유 증폭기들은 적어도 하나의 980nm 펌프광을 이용한 순방향 또는 양방향의 펌핑구조를 갖는 어븀 도핑 광섬유 증폭기인 것을 특징으로 하는 파장 분할 다중 통신용 어븀 도핑 광섬유 증폭기.
  2. 제1항에 있어서 ,
    상기 980nm 펌프광을 이용한 양방향의 펌핑구조를 갖는 상기 단위 어븀 도핑 광섬유 증폭기들은 980nm 펌프 레이저 다이오드를 2개 구비하고, 앞단은 역방향 펌핑 구조로 형성하고, 뒷단은 순방향 펌핑 구조로 형성하며, 그 중간에 아이솔레이터를 삽입한 것을 특징으로 하는 파장 분할 다중 통신용 어븀 도핑 광섬유 증폭기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 각 단위 광섬유 증폭기들은 적어도 하나의 1480nm 펌프광을 이용한 순방향 또는 양방향의 펌핑구조를 가지는 어븀 도핑 광섬유 증폭기인 것을 특징으로 하는 파장 분할 다중 통신용 어븀 도핑 광섬유 증폭기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 1480nm 펌프광을 이용한 양방향의 펌핑구조를 갖는 상기 단위 어븀 도핑 광섬유 증폭기들은 1480nm 펌프 레이저 다이오드를 2개 구비하고, 앞단은 순방향 펌핑 구조로 형성하고, 뒷단은 역방향 펌핑 구조로 형성하며, 그 중간에 아이솔레이터를 삽입한 것을 특징으로 하는 파장 분할 다중 통신용 어븀 도핑 광섬유 증폭기.
  5. 입사광 신호의 반사파를 차단하여 반사파에 의한 간섭 현상을 없애주는 아이솔레이트, 상기 입사광 신호를 증폭하기 위하여 상기 입사광 신호와 다른 파장의 펌핑용 광을 인가하여 주기 위한 펌핑용 레이징 수단, 상기 입사광과 상기 펌핑용광의 파장을 적절하게 파장분할하여 공급하기 위한 파장 분할 멀티플렉서 및 상기 파장 분할 멀티플렌서로부터 인가되는 상기 입사광 신호를 상기 멀티플렉서로부터 인가되는 펌핑용 광으로 증폭하여 주는 증폭 매체를 구비하여 된 적어도 1개 이상의 단위 광섬유 증폭기를 구비하는 파장 분할 다중 통신용 어븀 도핑 광섬유 증폭기에 있어서,
    코어 부분에 희토류 원소인 어븀이 첨가된 휘발성 복합체를 사용하여 희토류 원소 어븀이 증착됨과 동시에 Al2O3가 공동 증착되어 제조된 어븀 도핑 광섬유를 상기 각 단위 광섬유 증폭기의 상기 증폭매체로 사용하여 소정의 파장대에서의 최대 이득을 낮추어주는 광섬유 점감 필터를 구비하고,
    상기 광섬유 점감 필터는 적어도 하나의 상기 어븀 도핑 광섬유의 뒷단에 위치하거나 상기 어븀 도핑 광섬유들 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 파장 분할 다중 통신용 어븀 도핑 광섬유 증폭기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 각 단위 광섬유 증폭기들은 적어도 하나의 980nm 펌프광을 이용한 순방향 또는 양방향의 펌핑구조를 갖는 어븀 도핑 광섬유 증폭기인 것을 특징으로 하는 파장 분할 다중 통신용 어븀 도핑 광섬유 증폭기
  7. 제6항에 있어서,
    상기 980nm 펌프광을 이용한 양방향의 펌핑구조를 갖는 상기 단위 어븀 도핑 광섬유 증폭기들은 980nm 펌프 레이저 다이오드를 2개 구비하고, 앞단은 역방향 펌핑 구조로 형성하고, 뒷단은 순방향 펌핑 구조로 형성하며, 그 중간에 아이솔레이터를 삽입한 것을 특징으로 하는 파장 분할 다중 통신용 어븀 도핑 광섬유 증폭기.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 각 단위 광섬유 증폭기들은 적어도 하나의 1480nm 펌프광을 이용한 순방향 또는 양방향의 펌핑구조를 가지는 어븀 도핑 광섬유 증폭기인 것을 특징으로 하는 파장 분할 다중 통신용 어븀 도핑 광섬유 증폭기
  9. 제8항에 있어서,
    상기 1480nm 펌프광을 이용한 양방향의 펌핑구조를 갖는 상기 단위 어븀 도핑 광섬유 증폭기들은 1480nm 펌프 레이저 다이오드를 2개 구비하고, 앞단은 순방향 펌핑 구조로 형성하고, 뒷단은 역방향 펌핑 구조로 형성하며, 그 중간에 아이솔레이터를 삽입한 것을 특징으로 하는 파장 분할 다중 통신용 어븀 도핑 광섬유 증폭기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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