KR100407825B1 - 저잡음 분산보상 하이브리드 형 광섬유 증폭기 - Google Patents

저잡음 분산보상 하이브리드 형 광섬유 증폭기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단일모드 광섬유를 전송 선로로 사용하는 파장분할다중 광전송 장치에서 장거리 전송을 하기 위해 사용되는 저잡음의 광섬유 증폭기에 관한 것으로, 전단 광섬유와, 전단 광섬유로 펌핑광을 공급하기 위한 제1결합기를 포함하는 제1 광섬유 증폭기; 제1 광섬유 증폭기와 연결되며, 광선로에서 축적된 분산을 보상함과 함께 라만이득을 발생시키는 분산보상 광섬유(DCF)와, 분산보상 광섬유에 라만 펌핑광을 공급하기 위한 제2결합기를 포함하는 분산보상 광섬유 모듈(DCRA); 및 분산보상 광섬유 모듈과 연결되며, 후단 광섬유와, 후단 광섬유로 펌핑광을 공급하기 위한 제3결합기를 포함하는 제2 광섬유 증폭기를 포함하며, 기존의 광 증폭기에 비해 현저히 낮은 잡음지수를 보이므로, 보다 먼 거리의 장거리 전송에 유용하게 이용될 것이고, 보다 유연한 광 네트워트 구성에 유용하게 이용 될 수 있다.

Description

저잡음 분산보상 하이브리드 형 광섬유 증폭기 {Low noise dispersion compensating hybrid-type optical fiber amplifier}
본 발명은 단일모드 광섬유를 전송 선로로 사용하는 파장분할 다중 (Wavelength Division Multiplexing : WDM) 광전송 장치에서 장거리 전송을 하기 위해 사용되는 저잡음의 광섬유 증폭기에 관한 것이다.
광섬유 증폭기는 WDM 광전송장치에 사용되며, EDFA를 이용한 연구가 계속되고 있다. 최근 통신량이 급격하게 많아지면서 WDM 광전송장치가 보다 많은 채널 수를 수용할 것이 요구되고, 따라서 광대역의 광섬유 증폭기에 대한 요구는 급속도로 커지고 있다. 또한 광대역 광신호의 장거리 전송을 위하여 많은 연구들이 행하여 지고 있다. 이러한 광대역 장거리 전송을 위해서는 낮은 잡음지수를 갖는 광증폭기를 사용하는 방법, 광선로 자체에서 라만 이득을 유도하는 방법, 중계기 간 거리를 50 km 내외로 짧게 하는 방법 등이 선택적으로 사용된다.
지상용(Terrestrial) 시스템의 경우는 광중계기 간의 거리가 80 km 이상이며, 기존에 매설되어 있는 단일모드 광섬유(Single Mode optical Fiber; SMF)의 사용을 고려해야 하고, 또한 채널의 추가/삭제(add/drop)에 따른 네트워크 구성의 변경도 고려하여야 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 단일모드 광섬유를 전송 선로로 사용하는 지상용 WDM 광전송 장치에서 장거리 전송을 하기 위해 사용되는 저잡음의 분산보상용 광섬유 증폭기를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명이 실시예에 따른 광섬유 증폭기의 개략적인 구조를 나타내는 그림이다.
도 2 내지 6은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 증폭기의 특성을 나타내는 그래프들이다.
도 7과 8은 본 발명이 다른 실시예에 따른 광섬유 증폭기의 개략적인 구조를 나타내는 그림이다.
상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 저잡음 분산보상 하이브리드형 광섬유증폭기는, 전단 광섬유와, 상기 전단 광섬유로 펌핑광을 공급하기 위한 제1결합기를 포함하는 제1 광섬유 증폭기; 상기 제1 광섬유 증폭기와 연결되며, 광선로에서 축적된 분산을 보상함과 함께 라만이득을 발생시키는 분산보상 광섬유(DCF)와, 상기 분산보상 광섬유에 라만 펌핑광을 공급하기 위한 제2결합기를 포함하는 분산보상 광섬유 모듈(DCRA); 및 상기 분산보상 광섬유 모듈과 연결되며, 후단 광섬유와, 상기 후단 광섬유로 펌핑광을 공급하기 위한 제3결합기를 포함하는 제2 광섬유 증폭기를 포함한다.
상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 다른 저잡음 분산보상 하이브리드형 광섬유증폭기는, 전단 광섬유와, 상기 전단 광섬유로 펌핑광을 공급하기 위한 제1결합기를 포함하는 제1 광섬유 증폭기; 상기 제1 광섬유 증폭기와 연결되며, 광선로에서 축적된 분산을 보상함과 동시에 라만이득을 발생시키는 분산보상 광섬유(DCF)와, 서로 편광이 수직인 두 개의 라만 펌프광을 편광 다중화하여 상기 분산보상 광섬유에 순방향으로 공급하기 위한 제2결합기와, 상기 분산보상 광섬유에 역방향으로 제3의 라만 펌핑광을 공급하기 위한 제3결합기를 포함하는 분산보상 광섬유 모듈(DCRA); 및 상기 분산보상 광섬유 모듈과 연결되며, 후단 광섬유와, 상기 후단 광섬유로 펌핑광을 공급하기 위한 제4결합기를 포함하는 제2 광섬유 증폭기를 포함한다.
상기 저잡음 분산보상 하이브리드형 광섬유증폭기는 상기 전단 광섬유의 길이 및 상기 전단 광섬유로 공급되는 펌핑광의 세기는 입력 신호 광세기의 영역에서 상기 제1 광섬유 증폭기가 비포화 영역에서 동작되도록 하면서, 전단 광섬유 증폭기의 출력 광세기는 상기 분산보상 라만증폭 모듈이 비선형영역에서 동작하지 않도록, 상기 제1 광섬유 증폭기의 이득이 조정되는 것이 바람직하다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 증폭기를 나타내는 블록도로서, 채널 추가/삭제(add/drop)에 대해 이득이 고정된 넓은 동적 범위를 갖는 저잡음 분산보상 하이브리드형 광섬유 증폭기의 개략적인 구조를 나타내는 그림이다.
본 발명은 색분산(Chromatic Dispersion)을 보상하기 위해 사용하는 분산보상광섬유(Dispersion Compensating Fiber : DCF)를 분산보상 라만증폭 모듈(Dispersion Compensating Raman Amplifier; DCRA)에 사용한다. DCRA를 어븀첨가 광섬유 증폭기(Erbium Doped Fiber Amplifier : EDFA)와 결합하고, 앞단에 짧은 길이의 EDFA를 연결함으로써 저잡음의 하이브리드 형 광섬유 증폭기를 구성한 것이다.
도 1의 광섬유 증폭기는 전단 어븀첨가 광섬유(pre-stage EDF, 11), 제1결합기(114) 및 제1광원(112)을 포함하는 제1 어븀첨가 광섬유 증폭기(EDFA)와, 제1 EDFA와 연결되며, 분산보상 광섬유(DCF, 122), 제2결합기(128), 광섬유 역편광기(depolarizer, 126), 제2광원(124)을 포함하는 분산보상 광섬유 모듈 (DCRA, 12)과, 후단 어븀첨가 광섬유(post-stage EDF), 980/1550 nm 결합기(144), 1480/1550 nm 결합기(154), 및 두 광원(142, 152)을 포함하는 제2 어븀첨가 광섬유 증폭기(EDFA)를 포함한다.
제1 EDFA로는 광신호가 입력되며, 제1결합기(114)는 입력 광신호 및 980nm 펌핑광을 입력받아 이를 결합하여 전단 EDF(11)로 공급하며, 제1광원(112)은 제1결합기(114)로 입사되는 980nm 펌핑광을 발생한다. 또한, 제1 EDFA로는 980 nm 파장의 펌핑광이 순방향으로 입사되거나 다른 파장의 펌핑광이 순방향 혹은 역방향으로 입사될 수도 있다.
DCRA(12)는 제1 EDFA와 연결되며, 광선로에서 축적된 분산을 보상함과 동시에 라만이득을 발생시키는 분산보상 광섬유(DCF, 122)를 구비한다. 제2결합기(128)는 분산보상 광섬유(122)에 역방향으로 라만 펌핑광을 공급하며, 제2광원(124)은 제2결합기(128)로 입사되는 라만 펌핑광을 발생한다. 그리고, 제2광원(124)으로부터의 라만 펌핑광을 역편광시켜 라만 이득의 펌프 편광 의존성을 없애기 위하여, 제2광원(124)과 제2결합기(128) 사이에 리옷-타입(Lyot type) 광섬유 역편광기(depolarizer)를 구비할 수 있다. 분산보상 광섬유(122)에 펌핑광을 제공하는 광원으로는 신호의 파장대역에서 좋은 전송 성능을 얻기 위해, 예를 들어 1440 nm 또는 1450 nm의 광을 발생하는 레이저 다이오드와 같은 펌핑 광원이 사용될 수 있다.
제2 EDFA에서, EDF(15)의 전단에는 980 nm의 펌핑광을 발생하는 980nm 광원(142) 및 980nm 펌핑광을 EDF(15)에 순방향으로 공급하기 위한 980/1550 WDM결합기(144)를 구비하며, EDF(15)의 후단에는 1480 nm의 펌핑광을 발생하는 1480nm 광원(152) 및 EDF(15)에 1480 nm의 펌핑광을 역방향으로 공급하기 위한 1480/1550 WDM결합기(154)를 구비한다.
한편, DCRA(12)와 제2 EDFA 사이에는 파장별 이득을 평탄하게 하는 이득 평탄화 필터(GFF, 13)를 더 구비할 수 있다. 또한, DCRA(12)에 의하여 보상된 광선로의 분산 외에 남아 있는 광선로의 분산을 보상하기 위한 제2 분산보상 광섬유(DCF2, 14)를 더 구비할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 증폭기의 이득 및 잡음지수를 보여주는 그래프이다. -18.5 dBm의 광세기를 가진 40개의 채널이 입력된 경우, 1530 ~1565nm 사이의 35nm 영역에서 이득이 23.5 ±0.5 dB이고, 잡음지수가 4.4 ±0.5 dB임을 보여준다.
도 3은 입력 광신호의 세기가 각각 -5 dBm, -2.5 dBm, 0 dBm인 경우 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 증폭기의 이득을 보여주는 그래프이다. 입력광의 세기가 변할 때 분산보상 라만증폭 모듈의 펌핑광의 세기를 조절함으로써 입력 광세기가 변하는 양만큼 이득이 변하도록 하여 채널당 광세기가 일정하게 출력됨을 보여준다.
도 4a, b는 채널 추가/삭제에 의해 채널 수가 변할 때 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 증폭기의 이득을 보여주는 그래프이다. 도 4a는 1, 2, 4개의 채널이 남은 경우, 도 4b는 8, 16, 24개의 채널이 남은 경우를 나타낸다. 채널 수가 변할 경우 뒷단 EDFA의 펌핑 광 세기를 순방향(feed forward)으로 조절하여, 일정한 이득을 얻을 수 있음을 보여 준다.
도 5는 선로 증폭기 사이의 손실이 25dB(이는 전송길이 114 km에 해당하며, 스팬손실이 0.22 dB/km 일 경우임)인 경우 1482km 전송 후 각 신호 채널 별 OSNR (Optical Signal to Noise Ratio)을 보여주는 그래프이다.
도 6은 수신 광전력에 대해 측정된 BER (Bit Error Ratio)을 보여주는 그래프로서, 2280 km 전송 후에도 10-9이하의 BER을 얻을 수 있음을 보여준다. 1482 km 전송 후 10-11이하의 BER 값에서 error floor가 나타나지 않음을 볼 수 있다.
분산보상 라만증폭 모듈(DCRA)은 분산보상 광섬유 및 라만 펌핑 광원으로쓰이는 1개의 레이저 다이오드로 구성된다. 1550nm 부근의 신호에 대해 이득을 얻기 위해 펌핑 레이저 다이오드의 중심파장이 1450nm가 되도록 하였다. 라만 이득의 펌프광 편광 의존도를 없애기 위해 광섬유 역편광기를 사용하였고, 펌프광의 요동에 따른 이득의 요동을 없애기 위해 펌프광을 역방향으로 입사시켰다.
실험에 의하면, 최적의 라만 이득은 60 km SMF (Single Mode Fiber) 보상용 분산보상 광섬유를 사용하였을 경우로 나타났다. 따라서, 60 km SMF 보상용 분산보상 광섬유를 DCRA에서 사용하는 것이 바람직하며, SMF 60km 이상을 분산보상 해야 할 경우에는 이득 평탄화 필터(Gain Flattening Filter : GFF) 뒷단에 추가적인 분산보상 광섬유를 위치시키는 것이 바람직하다. 뒷단의 EDFA는 30m 길이의 EDF에 980 nm 펌핑광을 순방향으로 펌핑하고 또한 1480 nm 펌핑광을 역방향으로 펌핑한다.
5m 길이의 짧은 EDF에 100 mW 의 980 nm 레이저 다이오드로 펌핑이 되는 전단 EDFA가 증폭기의 제일 앞단에 위치된다. 전단 EDFA는 길이가 짧은 광섬유에 충분한 세기의 펌핑광을 가함으로써 광신호의 세기 영역에서 비포화 (non-saturation) 상태에서 동작하도록 하여 낮은 잡음지수를 갖도록 할 수 있으며, 전단 EDFA를 광증폭기의 제일 앞단에 위치시킴으로써 전체 광증폭기의 잡음지수를 낮게하는 역할을 한다. 전단 EDFA의 출력광(즉, 분산보상 라만증폭 모듈의 입력광)의 세기가 분산보상 광섬유 내에서 비선형 현상을 일으키지 않을 정도로, 전단계 EDFA의 이득을 적절히 조정하여, 적당한 이득을 가지면서도 잡음지수 또한 감소될 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 분산보상 라만 증폭 모듈의 후단에 EDFA를 결합하면서 앞단에 짧은 길이의 EDFA를 연결함으로써 저잡음의 하이브리드 형 분산보상 광섬유 증폭기를 구현한다. 그럼으로써, 광섬유 증폭기의 이득, 출력 광세기, 잡음지수을 개선하고, 동시에 증폭기의 넓은 동적 범위를 갖는 동작 특성을 보여 준다. 본 실시예에 따른 광섬유 증폭기를 선로 증폭기로 이용하고, 재순환 루프(re-circulating loop)을 사용하여 전송 실험을 하였을 때, 25dB 스팬 손실(스팬손실을 0.22dB/km로 가정하는 경우 114 km의 전송 길이에 해당)이 있는 경우 2280km (20회전) 전송 후에도 BER이 10-9이하라는 결과를 얻을 수 있었다.
또한, 광섬유 증폭기는 광선로의 손실 변화에 의해 증폭기의 입력 광세기가 5dB 영역에서 변화했을 때 분산보상 라만증폭 모듈의 펌프 구동 전류와 온도만을 조절함으로써 일정한 광출력을 유지할 수 있었고, 입력 광신호의 입력 채널 수가 1~40 개 사이에서 변한 경우는 뒷단 EDFA의 구동 전류만을 조절함으로써 일정한 채널 당 광세기를 갖는 출력을 얻을 수 있었다.
도 7과 8은 도 1의 광섬유 증폭기에 라만 펌핑광을 더 추가하여 보다 더 잡음지수를 낮춘 저잡음 분산보상 광섬유 증폭기의 구조를 보여준다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광섬유 증폭기의 구조를 나타내는 도면이다. 도 7의 광섬유 증폭기는 전단 어븀첨가 광섬유(71), 제1결합기(714) 및 제1광원(712)을 포함하는 제1 어븀첨가 광섬유 증폭기(EDFA)와, 제1 EDFA와 연결되며, 제1 분산보상 광섬유(DCF1, 722), 제2결합기(728), 광섬유 역편광기(726), 라만 펌프광을 발생하는 제2광원(724)을 포함하는 제1 분산보상 광섬유 모듈(DCRA1,72)과, 후단 어븀첨가 광섬유(75), 980/1550 nm WDM결합기(754), 1480/1550 nm WDM결합기(758), 및 두 광원(752, 756)을 포함하는 제2 어븀첨가 광섬유 증폭기(EDFA)를 포함한다.
도 7에 도시된 광섬유 증폭기는 도 1에 도시된 것과 비교할 때, 길이가 60 km 이상인 SMF의 분산을 보상하여야 할 때, 추가적으로 사용된 DCF2(742)에도 라만 펌핑광을 펌핑하여 라만 이득을 유도하기 위한 제2 분산보상 라만증폭 모듈(DCRA2, 74)이 더 포함된 것이다. 분산보상 라만증폭 모듈(74)은 제2분산보상 광섬유(DCF2, 742), 제3결합기(748), 광섬유 역편광기(746), 라만 펌프광을 발생하는 제3광원(744)을 포함한다. DCF2(74)는 광선로의 분산을 보상함과 아울러 라만이득을 발생시킨다. 그럼으로써, 선로의 길이가 100 km 인 경우, 40 km SMF 분산 보상용으로 사용되는 DCF2(742)에 라만 펌핑광을 펌핑하여 0.4 dB 이상의 추가적인 잡음지수 감소 효과를 얻을 수 있다. 또한, 이득 평탄화 필터(73)가 DCRA1(72)과 DCRA2(74) 사이에 구비될 수 있다.
도 8은 선로의 길이가 60 km 이상 되더라도 DCF 모듈을 2 개로 분리하지 않고, 복수의 펌핑광들을 편광 다중화하여 DCF에 순방향으로 펌핑하는 구조를 포함하는 저잡음 분산보상 광섬유 증폭기의 다른 구성을 보여준다.
분산보상 광섬유를 펌핑하기 위한 광원으로서 한 개의 광원이 아닌 여러 개의 광원이 여러가지 형태의 방법으로 동시에 입사되어 라만 이득을 유도할 수 있다. 또한, 분산보상 광섬유에 펌핑광을 펌핑할 때 증폭기 이득에 대한 펌프광 편광 의존성을 없애기 위해 역편광기를 사용하는 방법 대신 서로 편광이 수직인 두개의 펌프광을 편광 다중화(multiplexing)하여 사용하는 것이 가능하다.
도 8에 도시된 하이브리드형 광섬유 증폭기는 제1 광섬유 증폭기(EDFA), 분산보상 광섬유 모듈(DCRA, 82), 이득 평탄화 필터(GFF, 83) 및 제2 광섬유 증폭기(EDFA)를 포함한다.
제1 EDFA는 전단 어븀 첨가 광섬유(81), 전단 광섬유로 펌핑광을 공급하기 위한 제1결합기(814) 및 제1결합기(814)로 펑핑광을 공급하는 980 nm 광원(812)을 포함한다. 제2 EDFA는 후단 어븀첨가 광섬유(84), 980/1550 nm 결합기(844), 1480/1550 nm 결합기(848), 980/1550 nm 결합기(844)로 980 nm 펌핑광을 공급하는 광원(842) 및 1480/1550 nm 결합기(848)로 1480 nm 펌핑광을 공급하는 광원(846)을 포함한다.
DCRA(82)는 제1 EDFA와 연결되며, 광선로에서 축적된 분산을 보상함과 동시에 라만이득을 발생시키는 분산보상 광섬유(DCF, 822), 두 광원(823, 824)에서 발생된 서로 편광이 수직인 두 개의 라만 펌프광을 편광 다중화하는 다중화기(825), 편광 다중화된 라만 펌핑광을 분산보상 광섬유(822)에 순방향으로 공급하기 위한 제2결합기(826)를 포함한다. 또한, DCRA(82)는 분산보상 광섬유(822)에 역방향으로 제3의 라만 펌핑광을 공급하기 위한 제3결합기(829)를 포함한다. 제4광원(827)으로부터의 라만 펌핑광을 역편광시켜 라만 이득의 펌프 편광 의존성을 없애기 위하여, 광섬유 역편광기(828)이 사용될 수 있다.
한편, 전술한 실시예들에서, 분산보상 광섬유를 펌핑할 때 펌프광 편광도를 없앤 후 역방향, 순방향 또는 양방향의 구조로 펌핑하는 것이 가능하며, 제2 EDFA에서 980 nm 순방향과 1480 nm 역방향 펌핑 외에 다른 파장 및/또는 다른 구조로 펌핑하는 것도 가능하다. 또한, C-band EDFA 외에 다른 파장의 EDFA(예, L-band EDFA)를 분산보상 광섬유 모듈과 결합하여 구현할 수 있다. 앞단 광섬유 또는 뒷단 광섬유는 EDF 이외에 다른 종류의 희토류 물질이 첨가된 광섬유로도 사용할 수 있다.
전단 EDFA의 길이 및 펌핑 광의 세기를 입력 신호가 갖는 광세기의 영역에서 전단 EDFA가 비포화 영역 내에서 동작하는 범위 내에서 EDFA가 충분히 큰 이득값을 갖도록 하여 증폭기 전체의 잡음지수를 낮추는 한편, 전단 EDFA의 출력광의 세기는 분산보상 라만증폭 모듈에서 비선형 영역에서 동작하지 않도록, EDFA의 이득이 조정되도록 하는 것이 바람직하다. 전단 EDFA와 분산보상 라만증폭 모듈을 비포화 영역에서 동작하게 함으로써 입력 광신호의 레벨이 변화할 때 분산보상 라만증폭 모듈의 펌프광의 세기 만을 조절하여 채널 당 광 출력 세기가 일정하게 되도록 유지할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 분산보상 라만증폭 모듈을 EDFA와 결합하고 앞단에 비포화 영역에서 동작하는 짧은 길이의 전단 EDFA를 위치시킴으로써 저잡음 분산보상 하이브리드형 광섬유증폭기를 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 광섬유 증폭기는 지상용 WDM 광전송용으로서 기존의 광 증폭기에 비해 현저히 낮은 잡음지수를 보이므로, 보다 먼 거리의 장거리 전송에 유용하게 이용될 것이고, 보다 유연한 광 네트워트 구성에 유용하게 이용 될 수 있다.
한편, 광선로 자체에서 라만 이득을 유도하는 방법은 광중계기 사이의 거리를 늘리고, 많은 수의 채널을 수용하는 데 도움을 준다. 하지만, 기존 전송로에 높은 광세기의 라만 펌프광을 입사해야만 하고, 라만 이득계수가 DCF에 비해 상대적으로 작은 SMF 광전송로에서 라만이득을 얻기 위해서는 그러한 라만 펌프광의 세기가 매우 커야 하며, 가능하면 매설되어 있는 광선로는 광전송시 단순히 신호광의 전송 기능만을 담당하도록 하는 것이 바람직하므로 광선로 라만 증폭 기술의 도입은 전체 네트워크 및 시스템 적인 측면에서 여러가지를 고려하여 수용해야 할 부분이다.
낮은 잡음지수를 갖는 광증폭기를 개발 사용하는 것은 여러 측면으로 이득이라 할 수 있다. 하지만, 단일모드 광섬유를 전송로로 사용하고, 매 단국에서 채널의 추가/삭제가 있는 경우는 광중계기 내부에서 매 광섬유 스팬의 분산을 보상해 주는 분산보상 모듈을 포함하고 있어야 한다. 이렇게 되면 분산보상 모듈 및 이득 평탄화 모듈이 광 증폭기에 포함되어야 하므로 증폭기의 구조가 이단 혹은 다단 구조가 되고, 이득 블록들(gain blocks) 사이에 분산보상 모듈과 이득 평탄화 모듈이 위치하게 되며 이러한 중간단의 손실 때문에 저잡음의 광증폭기를 구성하는데 어려움이 있었다. 본 발명에서는 기존의 단일모드광섬유를 광전송선로로만 사용하고, 중계기 사이의 거리가 100 km 이상이 되어도 장거리 전송이 가능한 낮은 잡음지수를 가진 분산보상 하이브리드 형 광섬유 증폭기를 구현할 수 있다. 또한, 본 발명의 광섬유 증폭기는 입력레벨이 변하거나 채널의 추가/삭제에 의해 입력 채널 수가 바뀌어도 증폭기의 펌프광 세기를 적절히 조절함으로써 채널당 출력 광세기가 일정하게 유지된다.

Claims (10)

  1. 전단 광섬유와, 상기 전단 광섬유로 펌핑광을 공급하기 위한 제1결합기를 포함하는 제1 광섬유 증폭기;
    상기 제1 광섬유 증폭기와 연결되며, 광선로에서 축적된 분산을 보상함과 함께 라만이득을 발생시키는 분산보상 광섬유(DCF)와, 상기 분산보상 광섬유에 라만 펌핑광을 공급하기 위한 제2결합기를 포함하는 분산보상 광섬유 모듈(DCRA); 및
    상기 분산보상 광섬유 모듈과 연결되며, 후단 광섬유와, 상기 후단 광섬유로 펌핑광을 공급하기 위한 제3결합기를 포함하는 제2 광섬유 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 저잡음 분산보상 하이브리드형 광섬유증폭기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 DCRA와 상기 제2 광섬유 증폭기 사이에 연결되어 파장별 이득을 평탄하게 하는 이득 평탄화 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저잡음 분산보상 하이브리드형 광섬유증폭기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 DCRA와 상기 제2 광섬유 증폭기 사이에 연결되어 상기 DCRA에 의하여 보상된 광선로의 분산 외에 남아 있는 광선로의 분산을 보상하기 위한 제2의 분산보상 광섬유(DCF)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저잡음 분산보상 하이브리드형 광섬유증폭기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2의 DCF에 라만 펌핑광을 공급하기 위한 결합기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저잡음 분산보상 하이브리드형 광섬유증폭기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 DCRA는 상기 라만 펌핑광을 역편광시켜 라만 이득의 펌프 편광에 대한 의존성을 없애기 위한 광섬유 역편광기(depolarizer)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저잡음 분산보상 하이브리드형 광섬유증폭기.
  6. 전단 광섬유와, 상기 전단 광섬유로 펌핑광을 공급하기 위한 제1결합기를 포함하는 제1 광섬유 증폭기;
    상기 제1 광섬유 증폭기와 연결되며, 광선로에서 축적된 분산을 보상함과 동시에 라만이득을 발생시키는 분산보상 광섬유(DCF)와, 서로 편광이 수직인 두 개의 라만 펌프광을 편광 다중화하여 상기 분산보상 광섬유에 순방향으로 공급하기 위한 제2결합기와, 상기 분산보상 광섬유에 역방향으로 제3의 라만 펌핑광을 공급하기 위한 제3결합기를 포함하는 분산보상 광섬유 모듈(DCRA); 및
    상기 분산보상 광섬유 모듈과 연결되며, 후단 광섬유와, 상기 후단 광섬유로 펌핑광을 공급하기 위한 제4결합기를 포함하는 제2 광섬유 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 저잡음 분산보상 하이브리드형 광섬유증폭기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 DCRA는 상기 제3의 라만 펌핑광을 역편광시켜 라만 이득의 펌프 편광에 대한 의존성을 없애기 위한 광섬유 역편광기(depolarizer)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저잡음 분산보상 하이브리드형 광섬유증폭기.
  8. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 제2 광섬유 증폭기는 상기 후단 광섬유로 980 nm의 펌핑광을 순방향으로 공급하기 위한 980/1550 nm 결합기와, 상기 후단 광섬유로 1480 nm의 펌핑광을 역방향으로 공급하기 위한 1480/1550 nm 결합기를 포함하는 것을 특징으로 하는 저잡음 분산보상 하이브리드형 광섬유증폭기.
  9. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 전단 광섬유 또는 후단 광섬유는 어븀을 포함한 희토류계 물질이 첨가된 광섬유인 것을 특징으로 하는 저잡음 분산보상 하이브리드형 광섬유증폭기.
  10. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 전단 광섬유의 길이 및 상기 전단 광섬유로 공급되는 펌핑광의 세기는 입력 신호 광세기의 영역에서 상기 제1 광섬유 증폭기가 비포화 영역에서 동작되도록 하면서, 전단 광섬유 증폭기의 출력 광세기는 상기 분산보상 라만증폭 모듈이 비선형영역에서 동작하지 않도록, 상기 제1 광섬유 증폭기의 이득이 조정되는 것을 특징으로 하는 저잡음 분산보상 하이브리드형 광섬유증폭기.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100432558B1 (ko) * 2002-09-05 2004-05-24 주식회사 라이콤 광증폭기
KR100462029B1 (ko) * 2003-03-14 2004-12-18 한국전자통신연구원 광섬유 증폭기 및 이의 제어 방법
KR100496989B1 (ko) * 2003-07-09 2005-06-23 한국전자통신연구원 광증폭기의 온도변화에 따른 이득 스펙트럼 보상장치,방법 및 이를 구비한 장파장 대역 분산보상 하이브리드광증폭기
KR100737374B1 (ko) * 2004-12-09 2007-07-09 한국전자통신연구원 이득고정형 광섬유 증폭기
US7173756B2 (en) * 2005-02-17 2007-02-06 Jds Uniphase Corporation Optical amplification system for variable span length WDM optical communication systems
KR100687751B1 (ko) * 2005-09-27 2007-02-27 한국전자통신연구원 동적 파장분할다중화 시스템에서 신호대잡음비 및비트에러율의 과도현상을 감소시키기 위한어븀첨가광섬유증폭기 및 증폭 방법
US7365903B2 (en) * 2005-12-08 2008-04-29 Electronics And Telecommunications Research Institute Apparatus and method for all-optical control of gain and gain flattening on an optical amplifier
US7924497B2 (en) * 2006-09-21 2011-04-12 Tyco Electronics Subsea Communications Llc System and method for gain equalization and optical communication system incorporating the same
JP2010524245A (ja) * 2007-04-13 2010-07-15 テレフオンアクチーボラゲット エル エム エリクソン（パブル） 光信号増幅器、光増幅の方法、および光ネットワーク
CA2711309A1 (en) * 2008-01-07 2009-07-16 Xtera Communications, Inc. Optical amplifier bandwidth alteration
EP2693672A1 (en) * 2012-07-30 2014-02-05 Xieon Networks S.à.r.l. Optical network and optical network element
US9831943B2 (en) 2013-12-17 2017-11-28 Neptune Subsea Ip Limited Repeater OTDR using repeater based raman pumps
CN105207719B (zh) 2015-08-25 2017-06-27 武汉光迅科技股份有限公司 级联Hybrid放大器的控制方法及系统
US20210318182A1 (en) * 2020-04-13 2021-10-14 Nec Laboratories America, Inc Distributed fiber optic sensing of temperature using a polarization scrambler

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09230399A (ja) * 1996-02-23 1997-09-05 Furukawa Electric Co Ltd:The 光増幅装置
JPH1184440A (ja) * 1997-09-03 1999-03-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光増幅器及びこれを用いた光伝送システム
JPH11119056A (ja) * 1997-10-14 1999-04-30 Japan Aviation Electron Ind Ltd 無偏光光源
JPH11174504A (ja) * 1997-09-12 1999-07-02 Lucent Technol Inc 光ファイバ通信システム
US6081366A (en) * 1997-08-28 2000-06-27 Lucent Technologies Inc. Optical fiber communication system with a distributed Raman amplifier and a remotely pumped er-doped fiber amplifier
KR20020039447A (ko) * 2000-11-21 2002-05-27 오길록 소극기를 이용한 분산보상 라만 증폭기 및 그를 이용한하이브리드형 광섬유 증폭장치
US6396623B1 (en) * 2000-12-19 2002-05-28 Onetta, Inc. Wide-band optical amplifiers with interleaved gain stages

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1841022A3 (en) * 1995-03-20 2009-12-02 Fujitsu Limited Apparatus and method for processing an optical signal
JP2001230477A (ja) * 2000-02-16 2001-08-24 Nec Corp 光増幅装置
AU2002323053A1 (en) * 2001-08-07 2003-02-24 Corning Incorporated Dispersion managed discrete raman amplifiers

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09230399A (ja) * 1996-02-23 1997-09-05 Furukawa Electric Co Ltd:The 光増幅装置
US6081366A (en) * 1997-08-28 2000-06-27 Lucent Technologies Inc. Optical fiber communication system with a distributed Raman amplifier and a remotely pumped er-doped fiber amplifier
JPH1184440A (ja) * 1997-09-03 1999-03-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光増幅器及びこれを用いた光伝送システム
JPH11174504A (ja) * 1997-09-12 1999-07-02 Lucent Technol Inc 光ファイバ通信システム
JPH11119056A (ja) * 1997-10-14 1999-04-30 Japan Aviation Electron Ind Ltd 無偏光光源
KR20020039447A (ko) * 2000-11-21 2002-05-27 오길록 소극기를 이용한 분산보상 라만 증폭기 및 그를 이용한하이브리드형 광섬유 증폭장치
US6396623B1 (en) * 2000-12-19 2002-05-28 Onetta, Inc. Wide-band optical amplifiers with interleaved gain stages

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