KR100478506B1 - 높은 소광비 및 넓은 입력 다이너믹 영역을 갖는 ｘｇｍ방식의 광 파장변환장치 - Google Patents

높은 소광비 및 넓은 입력 다이너믹 영역을 갖는 ｘｇｍ방식의 광 파장변환장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100478506B1
KR100478506B1 KR10-2002-0068907A KR20020068907A KR100478506B1 KR 100478506 B1 KR100478506 B1 KR 100478506B1 KR 20020068907 A KR20020068907 A KR 20020068907A KR 100478506 B1 KR100478506 B1 KR 100478506B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
pump light
intensity
signal
optical
Prior art date
Application number
KR10-2002-0068907A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20040040708A (ko
Inventor
방준학
고제수
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR10-2002-0068907A priority Critical patent/KR100478506B1/ko
Priority to US10/360,453 priority patent/US6795233B2/en
Publication of KR20040040708A publication Critical patent/KR20040040708A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100478506B1 publication Critical patent/KR100478506B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2/00—Demodulating light; Transferring the modulation of modulated light; Frequency-changing of light
    • G02F2/004—Transferring the modulation of modulated light, i.e. transferring the information from one optical carrier of a first wavelength to a second optical carrier of a second wavelength, e.g. all-optical wavelength converter
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2/00—Demodulating light; Transferring the modulation of modulated light; Frequency-changing of light
    • G02F2/02—Frequency-changing of light, e.g. by quantum counters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
    • G02F1/3536—Four-wave interaction
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2/00—Demodulating light; Transferring the modulation of modulated light; Frequency-changing of light
    • G02F2/004—Transferring the modulation of modulated light, i.e. transferring the information from one optical carrier of a first wavelength to a second optical carrier of a second wavelength, e.g. all-optical wavelength converter
    • G02F2/006—All-optical wavelength conversion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/5054—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30 in which the wavelength is transformed by non-linear properties of the active medium, e.g. four wave mixing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 소광비의 저하를 개선하고 넓은 입력 다이너믹 영역을 갖도록 개선된 광파장변환장치에 관한 것이다. 본 발명은, 강도 변조된 펌프광을 이용하여 연속발진광원에서 출력되는 프로우브광을 파장변환하는 XGM 방식의 광파장변환장치에 있어서, 입력되는 펌프광을 소정의 광세기 비율에 따라 제1펌프광 및 제2펌프광으로 분리하는 광분리수단; 상기 제1펌프광의 광세기를 감지하고, 상기 제1펌프광 신호의 일부를 추출하는 제1광추출수단; 상기 일부 추출된 제1펌프광 신호를 검출하여 전기적 신호로 변환하는 제1광검출수단; 상기 전기적 신호 및 기설정된 전기적 옵셋 신호를 이용하여 상기 일부 추출된 제1펌프광의 광세기에 비례하여 상기 연속발진광원에서 출력되는 프로우브광의 세기를 조절하는 제1제어수단; 상기 제1펌프광에 의해 상호이득변조되고 상기 상호이득변조에 따라 상기 출력되는 프로우브광을 제1차 파장변환시키는 제1SOA; 상기 제2펌프광의 광세기에 비례하도록 상기 제1 SOA로부터 출력되는 제1차 파장변환된 프로우브광의 세기를 조정하는 제2제어수단; 및 상기 제2펌프광에 의해 상호이득변조되고 상기 상호이득변조에 따라 제2제어수단에 의해 광 세기가 조정된 상기 제1차 파장변환된 프로우브광을 제2차 파장변환시키는 제2SOA를 포함한다.

Description

높은 소광비 및 넓은 입력 다이너믹 영역을 갖는 ＸＧＭ 방식의 광 파장변환장치{Optical Wavelength Converting Apparatus based on XGM for High Extinction Ratio and Wide Input Power Dynamic Range}
본 발명은 상호이득변조(XGM)방식의 광파장변환장치에 관한 것으로 보다 상세하게는, 반도체 광 증폭기(Semiconductor Optical Amplifier; 이하, SOA라 한다) 내에서의 상호이득변조(Cross Grain Modulation;이하, XGM이라 한다) 특성을 이용한 파장변환장치에서 소광비의 저하를 개선하고 넓은 입력 다이너믹 영역을 갖도록 개선하는 높은 소광비 및 넓은 입력 다이너믹 영역을 갖는 XGM 방식의 광파장변환장치에 관한 것이다.
최근 국내외적으로 정보량의 급증에 따라 통신망에 가해지는 전송용량의 요구가 증가하고 있으며 이에 따른 전송시스템의 대용량화가 진행되고 있다. 이러한 점들을 감안하여 현재까지 제시된 여러 가지 통신속도 증가방법 중에서도 파장분할다중화(Wavelength Division Multiplexing;이하, WDM이라 한다) 전송기술은 여러 채널의 광 파장을 사용함으로써 광 섬유가 제공하는 넓은 대역폭에 걸쳐 통신이 가능하다는 점에서 최근 가장 활발하게 연구되고 있다. 이러한 WDM 전송장치를 이용하는 통신망에서 광 증폭기와 더불어 핵심요소가 되는 것이 광 파장변환장치이다. 광파장변환장치는 통상적으로 광 신호와 프로우브빔(probe beam)의 이득변조나 위상변조 또는 광/전/광 변환을 이용하여 신호의 파장을 변환시킨다.
일반적으로, 파장변환장치는 전송속도 및 전송방식에 무관하게 전송신호의 파장을 변환하는 장치로서, WDM 통신망 내에서의 파장 충돌(contention)에 의한 블로킹(blocking)을 줄일 수 있고, 유용한 파장을 재사용함으로써 고정된 파장들에 대한 망의 유연성(flexibility) 및 용량(capacity)을 증가시키는 역할을 수행할 수 있다. 또한 망을 분산시켜서 관리할 수 있도록 해주며, 보호 절체(protection switching)를 보다 쉽게 할 수 있도록 하는 것도 파장변환기의 부가적인 역할이다.
광 파장변환기를 구현하는 방식에는 여러 가지가 있는데, 크게 세 가지 방식으로 나눌 수 있다. 첫 번째는 SOA 내에서의 XGM 특성을 이용한 XGM 방식, 두 번째는 SOA 내에서의 상호위상변조(XPM;cross phase modulation) 특성을 이용한 XPM 방식, 그리고 세 번째는 4광파혼합(FWM;four wave mixing)을 통하여 새로운 파장의 광 신호를 생성하여 파장변환하는 FWM 방식이다. 그 중 XGM 방식이 일반적이며 구현하기에도 가장 단순하다.
이러한 종래의 XGM 방식의 광 파장변환장치가 도 1에 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 펌프(pump)광(102)은 파장이 λS인 강도 변조된 입력 신호광이며, 프로우브(probe)광(106)은 연속발진(continuous wave:이하, CW라 한다) 광원(104)에서 나오는 파장이 λC인 CW 광이다. 두 광은 SOA(101)에 동시에 입력된다. 한편, 상기 펌프광(102)에 의해 상기 SOA(101)의 이득이 변조되며 상기 프로우브광(106)이 이러한 이득 변조의 영향을 받아 펌프광과 같은 형태로 강도 변조가 된다. SOA(101)의 출력단에는 상기 펌프광(102) 및 파장변환된 프로우브광이 모두 나오므로 대역통과 필터(BPF;band-pass filter)(107)로 파장변환된 신호(103)만을 통과시킨다.
이와 같은 종래의 SOA 내 XGM 방식의 광파장변환장치는 SOA의 이득특성상 파장변환시 출력되는 파장변환된 신호의 소광비(extinction ratio)가 저하되고 또한 비트스트림(bit-stream)의 반전 및 입력 다이너믹 영역이 좁다는 문제점을 가지고 있다.
한편, Jay M. Wiesenfeld가 미국에서 특허등록을 받은 바 있는, SOA 내에서의 XGM 특성을 이용한 파장변환기에서 높은 비트율의 광신호를 파장변환하기 위해 SOA의 이득회복 시간을 줄이는 방법(US5,450,229호; Optical wavelength shifter with reduced gain recovery time)은 일반적인 광파장변환기에서 CW 광의 세기에 의해 증폭기의 이득회복시간을 감소시키고 그로 인해 CW 광의 이득변조시 rise time을 줄여주는 특성을 이용하여 높은 비트율의 광신호를 파장변환하기 위한 방법을 제공함으로써 SOA의 이득포화 특성을 이용하여 10 Gb/s 또는 그 이상의 비트율의 광신호에 대해서도 파장변환이 가능하도록 한 것이다.
또한, 1997년에 D. Mahgereft eh 등은 SOA 내에서 XGM 특성을 이용한 파장변환기에서 패턴의존성을 줄이는 방법(D. Mahgereft eh et al, "Technique for Suppression of Pattern Dependence in a Semiconductor Optical Amplifier Wavelength Converter" IEEE Photonics Technology Letters, Vol.9 No.12, pp.1583-1585, Dec.1997)이 제안하였다. 일반적으로 SOA 내에서 XGM 특성을 이용한 파장변환은 증폭기의 패턴에 의존하는 반응으로 변환시킬 수 있는 데이터의 비트율에 제약을 받게 되는데, 상기 방법에서는 광섬유격자필터를 사용하여 데이터 천이시 위상변조를 진폭변조로 변환시킴으로써 이와 같은 패턴의존성을 해결하였다.
상기와 같이 종래에 제시된 SOA 내에서 XGM 방식의 파장변환기의 경우 SOA의 이득특성상 파장변환시 출력되는 파장변환된 신호의 소광비 저하 및 입력 다이너믹 영역이 좁아지는 문제점을 근본적으로 해결하지 못했다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 광파장변환기에서 두 개의 SOA를 이용하여 앞단에서 펌프광에 의해서 이득변조의 영향을 받은 프로우브광이 뒷단에서 한번 더 이득변조의 영향을 받도록 하여 높은 소광비를 갖도록 함과 동시에 광파장변환기로 입력되는 신호광의 세기를 감지하고 이에 따라 프로우브광의 세기를 제어함으로써 넓은 입력 다이너믹 영역을 가지는 광파장변환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 강도 변조된 펌프광을 이용하여 연속발진광원에서 출력되는 프로우브광을 파장변환하는 상호이득변조(XGM) 방식의 광파장변환장치에 있어서, 입력되는 펌프광을 소정의 광세기 비율에 따라 제1 펌프광 및 제2 펌프광으로 분리하는 광분리수단; 상기 제1 펌프광 신호의 일부를 추출하는 제1광추출수단; 상기 일부 추출된 제1 펌프광 신호를 검출하여 전기적 신호로 변환하는 제1광검출수단; 상기 전기적 신호 및 기설정된 전기적 옵셋 신호를 이용하여 상기 일부 추출된 제1 펌프광의 광세기에 비례하여 상기 연속발진 광원에서 출력되는 프로우브광의 세기를 조절하는 제1 제어수단; 상기 제1 펌프광에 의해 상호이득변조되고 상기 상호이득변조에 따라 상기 출력되는 프로우브광을 제1차 파장변환시키는 제1 반도체 광 증폭기(SOA); 상기 제2 펌프광의 광세기에 비례하도록 상기 제1 반도체 광 증폭기로부터 출력되는 제1차 파장변환된 프로우브광의 세기를 조정하는 제2 제어수단; 및 상기 제2 펌프광에 의해 상호이득변조되고 상기 상호이득변조에 따라 상기 제2 제어수단에 의해 광 세기가 조정된 상기 제1차 파장변환된 프로우브 광을 제2차 파장변환시키는 제2 반도체 광 증폭기(SOA)를 포함한다.
여기서, 본 발명에 따른 광파장변환장치는 상기 제1 펌프광의 위상과 일치하도록 상기 제2 펌프광의 위상을 조절하는 광위상조절수단을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 제어수단은 상기 제2 펌프광 신호의 일부를 추출하는 제2 광추출수단과, 상기 일부 추출된 제2 펌프광 신호를 검출하여 전기적 신호로 변환하는 제2 광검출수단과, 상기 광검출수단의 출력 신호를 소정의 크기로 증폭하는 제2 증폭수단과, 상기 전기적 신호에 이용하여 상기 제1 반도체 광 증폭기로부터 출력되는 파장변환된 프로우브광 세기의 감쇄량을 조절하는 광감쇄수단을 포함한다.
본 발명은 높은 소광비와 넓은 입력 다이너믹 영역을 갖는 XGM 방식의 광 파장변환장치를 제공하기 위한 것으로서 특히, SOA 내에서 XGM 특성을 이용하여 광파장변환시 가장 문제가 되고 있는 소광비의 저하 및 입력 다이너믹 영역이 좁아지는 문제를 개선하기 위한 광 파장변환장치를 제공한다. 본 발명에서는 XGM 방식의 광파장변환장치에서 두 개의 SOA를 사용하여 프로우브 광이 펌프광에 의해 이득변조의 영향을 한 번 더 받게 하여 프로우브 광의 변조 폭을 보다 크게 함으로써 파장변환 후의 소광비를 개선하고, 이와 동시에 XGM 방식의 광 파장변환장치의 성능이 SOA에 입력되는 펌프광의 세기와 프로우브 광의 세기의 비에 의존하는 특성을 이용하여 광 파장변환장치로 입력되는 신호 광의 세기를 감지하고 이에 따라 프로우브광의 세기를 자동으로 제어함으로써 넓은 입력 다이너믹 영역을 갖도록 하는 XGM 방식의 광파장변환장치를 제공한다. 이는 기존의 SOA 1개를 사용하는 단순한 XGM 방식의 광 파장변환장치에서의 낮은 소광비 문제를 해결함과 동시에 기존의 프로우브 광 세기를 제어하지 않는 단순한 XGM 방식의 광 파장변환장치에서 입력 광세기에 따라 성능이 매우 민감하게 변하는 문제점을 개선하여 광 파장변환장치로 입력되는 신호광의 세기 변화에 대해서 충분히 넓은 동작 대역폭을 확보할 수 있게 된다. 또한, 기존의 방법에 비해 비트에러율(BER) 특성이 좋아 보다 향상된 성능을 가지며, 보다 넓은 범위의 입력 신호광 세기의 변화에 대해서도 일정한 소광비를 유지하면서 파장변환이 가능한 장점이 있다.
상술한 목적 및 특징들, 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 XGM 방식의 광 파장변환장치의 구성도에 대한 일실시예를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 소광비 및 입력 다이너믹 영역을 개선하기 위한 광 파장변환장치(200)는, 강도 변조된 펌프광을 분리하는 3-dB 커플러(202)와, 상기 각 분리된 제1 및 제2 펌프광의 일부를 추출하는 제1 및 제2 탭 커플러(205,220)와, 상기 분리된 제1 및 제2 펌프광의 위상을 일치시키기 위해 마련된 광위상조절수단(214)과, 펌프광과 프로우브광을 입력으로 받아 상호이득변조를 일으키는 제1 및 제2 SOA(215,221)와, 상기 제1 SOA(215)에 연속 발진하는 프로우브 광을 입력하는 CW 광원(211)과, 상기 각 펌프광의 세기를 감지하고 상기 감지된 각 펌프광의 세기에 따라 제1 및 제2 SOA(215,221)에 입력되는 프로우브광을 조절하는 제1 및 제2 제어수단(230,240)과, 그리고 상기 제1 및 제2 SOA(215,221)에서 출력되는 신호 중 파장변환된 프로우브광만을 통과시키는 제1 및 제2 대역통과필터(216,222)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 제1 제어수단(230)은 상기 제1 탭 커플러(205)에서 추출된 제1 펌프광(206)을 전기적 신호로 변환하는 광검출기(207)와, 상기 전기적 신호를 증폭하는 광증폭기(208)와, 상기 증폭된 신호와 기설정된 전기적 옵셋 신호(209)를 더하여 상기 연속발진광원(211)을 제어하는 광원구동제어부(210)를 포함하고, 상기 제2 제어수단(240)은 상기 제2 탭 커플러(220)에서 추출된 제1 펌프광을 전기적 신호로 변환하는 광검출기(217)와, 상기 전기적 신호를 증폭하는 광증폭기(218)와, 상기 전기적 신호를 이용하여 상기 제1 반도체 광 증폭기로부터 출력되는 파장변환된 프로우브광 세기의 감쇄량을 조절하는 가변 광 감쇄기(VOA)(219)를 포함하여 구성된다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 광파장변환장치는 연속발진(CW)광원(두 개의 SOA(215,221)를 구비하여 앞단과 뒷단에 각각 하나씩 배치하고 앞단의 제1 SOA(215)에서 펌프광(213)에 의해 상호이득변조의 영향을 받은 프로우브광이 뒷단의 제2 SOA(221)에서 한번 더 상호이득변조의 영향을 받게 하여 소광비를 개선하고, 이와 동시에 상기 제1 및 제2 SOA(215,221)에 입력되는 제1 펌프광(213) 및 제2 펌프광(204)의 광세기를 각각 제1 제어수단(230) 및 제2 제어수단(240)에서 감지하고, 상기 각 펌프광의 광세기에 따라 상기 제1 및 제2 SOA(215,221)에 입력되는 프로우브광을 조정함으로써 입력 다이너믹 영역을 넓게 개선하도록 한다.
도 2에 도시된 본 발명에 따른 XGM 방식의 광파장변환장치에서 신호의 흐름을 살펴보면, 제1 및 제2 펌프광(203,204)은 파장이 λS인 강도 변조된 입력 신호광(201)을 3-dB 커플러(202)를 이용하여 바람직하게는 50:50의 광세기 비율로 분배시킨 신호이며, 프로우브광(212)은 연속발진(CW) 광원(211)에서 나오는 파장이 λC인 CW 광이다. 상기 제1 펌프광(203)은 제1 탭 커플러(tap coupler)(205)를 거쳐 제1 SOA(215)로 입력되고(213), 제2 펌프광(204)은 광위상조절수단(214) 및 제2 탭 커플러(220)를 거쳐 제2 SOA(221)로 입력된다. 프로우브 광이 제1 및 제2 SOA(215,221)에서 같은 상호이득변조의 영향을 받도록 하기 위해서는 각각의 SOA에 입력되는 펌프광이 동일한 광원에서 동일한 광세기의 광신호가 되어야 하며 이를 위해서 입력 광신호(201)를 3-dB 커플러(202)로 분리시켜 각각의 SOA에 펌프광으로 입력시키는 것이다. 각각의 SOA에 입력되는 두 펌프광은 광신호에 실려있는 전기신호의 위상이 서로 일치하여야 하는데, 이 위상을 맞추어 주기 위해 광위상조절수단(214)을 사용하여 뒷단에 입력되는 펌프광 신호의 위상을 조절해 주게 된다.
또한, 제1 및 제2 제어수단(230,240)에서는 상기 제1 및 제2 SOA(215,221)로 입력되는 프로우브광의 세기를 펌프광의 세기에 비례하게 자동으로 제어한다. 즉, 상기 제1 제어수단(230)에서는 상기 제1 펌프광(203)의 일부를 추출하여 제1 펌프광의 세기에 비례하여 상기 CW 광원(211)이 프로우브광을 출력하도록 제어하고, 상기 제2 제어수단(240)은 상기 제2 펌프광(204)의 일부를 추출하여 제2 펌프광의 세기에 비례하여 상기 제1 SOA(215)로부터 출력되는 파장변환된 프로우브광의 세기를 조절하게 된다. 이를 위하여 각 펌프광(203,204) 세기를 감지해야 하므로 먼저, 제1 탭 커플러(204)를 사용하여 제1 펌프광(203)의 일부(206)를 추출한다. 이를 광검출기(photo detector:PD)(207)에서 전기신호로 바꾸고 이 신호는 매우 약하기 때문에 광 증폭기(208)로 증폭을 시킨 후 광원구동제어부(210)에 공급된다. 이 때, 상기 증폭된 신호는 광원구동제어부(210)에서 기설정된 오프셋 전압(또는 전류) 신호와 더해지게 되고, 그 더해진 결과값은 CW 광원(211)에 공급된다. 따라서 CW 광원(211)의 출력으로는 상기 제1 펌프광(203)의 세기에 비례하는 세기의 프로우브 광(212)이 나오게 된다. 계속하여, 제2 SOA(221) 입력의 경우에도 제2 펌프광(204)의 일부를 제2 탭 커플러(220)로 추출하고 광검출기(217)에서 이를 전기신호로 바꾼다. 상기 전기신호는 광증폭기(218)에 의해 증폭된 후 가변광감쇄기(VOA)(219)로 전달되는데, 상기 가변광감쇄기(219)에서는 상기 제2 펌프광(204)의 세기에 대응하는 전기신호에 따라 상기 제1 SOA(215)로부터 출력되는 프로우브 광을 조절하게 된다. 이로서, 상기 제2 SOA(222)에 입력되는 프로우브광의 세기를 상기 제2 펌프광(204)의 세기에 비례하게 자동으로 제어가 된다. 상기 제1 및 제2 대역통과필터(216,222)는 각각 제1 및 제2 SOA(215,221)로부터 출력되는 신호 중 파장변환된 프로우브 광만을 통과시킨다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 SOA 2개를 사용하여 프로우브광이 펌프광에 의해 이득변조의 영향을 한번 더 받게 하여 프로우브광의 변조 폭을 보다 크게 함으로써 파장변환 후의 소광비를 개선하고 그와 동시에, 펌프광의 일부를 탭 커플러로 추출하고 상기 추출된 펌프광의 광세기에 따라 CW 광원에 공급되는 바이어스 전류(전압)값이 자동 제어되어 프로우브광의 세기가 펌프광의 세기에 비례하도록 한다. 이와 같이 프로우브광의 세기를 펌프광의 세기에 따라 자동 제어함으로써 입력되는 신호광의 세기가 변할 때 광 파장변환기의 성능이 일정하게 유지되는 영역이 넓게 되어 입력 신호광의 다이너믹 영역을 개선시키게 되는 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 파장변환장치의 적용 전, 후의 소광비 개선 비교도를 도시한 것으로서, 종래의 파장변환장치와 본 발명에 따른 파장변환장치의 소광비를 비교한 일예를 나타낸 것이다. 도 3을 참조하면, (a)는 2.5Gb/s로 강도 변조된 입력 광신호의 아이패턴(eye pattern)이고, (b) 및 (c)는 10nm down-coversion 시에 종래의 파장변환장치와 본 발명의 일실시예에 따른 파장변환장치의 아이패턴을 각각 나타낸 그림이며, (d)와 (e)는 2nm up-coversion 시에 종래의 파장변환장치와 본 발명의 일실시예에 따른 파장변환장치의 아이패턴을 각각 나타내고 있다. 도 3의 (b)와 (c)를 비교하면 10nm down-conversion 시 종래의 파장변환장치의 소광비가 9.26dB인 반면, 본 발명의 일실시예에 따른 파장변환장치의 소광비는 12.91dB로서 소광비가 더 향상됨을 알 수 있다. 또한, 도 3에서 (d)와 (e)를 비교하면 2nm up-conversion시 종래의 파장변환장치의 소광비가 5.92dB인 반면, 본 발명에 따른 파장변환장치의 소광비는 8.86dB로서 역시 소광비가 향상됨을 알 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 파장변환장치가 종래의 파장변환장치에 비해 소광비가 향상됨을 알 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 광파장변환창치의 적용 전,후의 입력 다이너믹 영역 개선 비교도로서, 펌프광의 세기에 따른 광파장변환장치의 성능의 척도가 되는 파워 패널티(power penalty)의 변화를 나타낸 그림이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 펌프광의 세기를 -11 dBm 부터 3 dBm 까지 2 dB 간격으로 변화시키면서 각각의 펌프광 세기에 대해 프로우브광의 세기를 -6 dBm으로 고정시킨 경우에 측정한 파워 패널티의 그래프(401)와 본 발명에 따른 파장변환장치를 적용하여 프로우브광의 세기를 펌프광의 세기보다 3 dB 낮게 변화시킨 경우에 측정한 파워 패널티의 그래프(402)를 참조하여 상호 비교해 보면, 401의 경우에서 보듯이 프로우브광의 세기를 제어하지 않고 일정하게 유지시킨 경우에는 펌프광의 세기 변화에 따라 광 파장변환기의 성능이 매우 민감하게 변함을 알 수 있다. 반면, 402의 경우에서처럼 프로우브광의 세기를 제어해 주게 되면 펌프광의 세기가 변하더라도 광 파장변환기의 성능은 거의 일정하게 유지됨을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 따르면 약 14 dB의 입력 다이너믹 영역을 가지는 XGM 방식의 광 파장변환장치를 구현할 수 있다.
상기한 상세한 설명 및 도면의 내용은 본 발명의 일실시예에 대한 것으로서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 각 구성은 다양하게 응용되어 적용될 수 있을 것이며, 상기한 본 발명에 따른 광파장변환장치의 광신호의 파장을 변환시키는 어떠한 장치에도 적용이 가능할 것이다. 나아가, 본 발명에 따른 광파장변환장치는 그 적용되는 분야에 따라 그 구성요소를 치환, 변경 또는 수정이 가능할 것이라는 것을 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자라면 쉽게 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 권리의 범위는 상기한 상세한 설명 및 도면에 의해 결정되는 것이 아니라 첨부한 특허청구범위에 의해 결정되어야만 할 것이다.
본 발명에 의하면, 프로우브광이 펌프광에 의해 이득변조의 영향을 한번 더 받게 하여 프로우브광의 변조 폭을 보다 크게 함으로써 파장변환 후의 소광비가 개선되며, 광 파장변환장치로 입력되는 신호광의 세기를 감지하고 이에 따라 프로우브광의 세기를 자동으로 제어할 수 있도록 하여 넓은 입력 다이너믹 영역을 가지는 광 파장변환기를 구현할 수 있다.
또한, WDM 통신망에서 광파장변환장치로 입력되는 신호광의 세기가 10 dB 이상 변하더라도 최적의 소광비 또는 최소의 파워 패널티로 동작하도록 해 준다.
도 1은 종래의 XGM 방식의 광 파장변환장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 XGM 방식의 광파장변환장치 구성도의 일실시예이다.
도 3은 본 발명에 따른 광파장변환장치의 적용 전,후의 소광비 개선 비교도이다.
도 4는 본 발명에 따른 광파장변환창치의 적용 전,후의 입력 다이너믹 영역 개선 비교도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
201 : 강도변조된 입력신호광 202 : 3-dB 커플러
203 : 제1 펌프광 204 : 제2 펌프광
205 : 제1 탭 커플러 207,217 : 광검출기
208,218 : 광증폭기 210 : 광원구동제어부
211 : CW 광원 212 : 프로우브광
214 : 광위상조절수단 215 : 제1 SOA
216 : 제1 대역통과필터 219 : 가변 광 감쇄기(VOA)
220 : 제2 탭 커플러 221 : 제2 SOA
222 : 제2 대역통과필터 223 : 파장변환된 신호광

Claims (8)

  1. 강도 변조된 펌프광을 이용하여 연속발진광원에서 출력되는 프로우브광을 파장변환하는 상호이득변조(XGM) 방식의 광파장변환장치에 있어서,
    입력되는 펌프광을 소정의 광세기 비율에 따라 제1 펌프광 및 제2 펌프광으로 분리하는 광분리수단;
    상기 제1 펌프광 신호의 일부를 추출하는 제1광추출수단;
    상기 일부 추출된 제1 펌프광 신호를 검출하여 전기적 신호로 변환하는 제1광검출수단;
    상기 전기적 신호 및 기설정된 전기적 옵셋 신호를 이용하여 상기 일부 추출된 제1 펌프광의 광세기에 비례하여 상기 연속발진 광원에서 출력되는 프로우브광의 세기를 조절하는 제1 제어수단;
    상기 제1 펌프광에 의해 상호이득변조되고 상기 상호이득변조에 따라 상기 출력되는 프로우브광을 제1차 파장변환시키는 제1 반도체 광 증폭기(SOA);
    상기 제2 펌프광의 광세기에 비례하도록 상기 제1 반도체 광 증폭기로부터 출력되는 제1차 파장변환된 프로우브광의 세기를 조정하는 제2 제어수단; 및
    상기 제2 펌프광에 의해 상호이득변조되고 상기 상호이득변조에 따라 상기 제2 제어수단에 의해 광 세기가 조정된 상기 제1차 파장변환된 프로우브 광을 제2차 파장변환시키는 제2 반도체 광 증폭기(SOA)를 포함하는 것을 특징으로 하는 높은 소광비 및 넓은 입력 다이너믹 영역을 갖는 XGM 방식의 광파장변환장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 펌프광의 위상과 일치하도록 상기 제2 펌프광의 위상을 조절하는 광위상조절수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 높은 소광비 및 넓은 입력 다이너믹 영역을 갖는 XGM 방식의 광파장변환장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 광위상조절수단은,
    광 딜레이 라인(optical delay line)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 높은 소광비 및 넓은 입력 다이너믹 영역을 갖는 XGM 방식의 광파장변환장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 반도체 광 증폭기로부터 출력되는 광신호 중 각각 파장변환된 프로우브광만을 통과시키는 제1 및 제2 광학필터링수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 높은 소광비 및 넓은 입력 다이너믹 영역을 갖는 XGM 방식의 광파장변환장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 광분리수단은,
    상기 강도 변조된 펌프광을 50:50의 광세기 비율로 분리하는 것을 특징으로 하는 높은 소광비 및 넓은 입력 다이너믹 영역을 갖는 XGM 방식의 광파장변환장치.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제1 제어수단은,
    상기 광검출수단의 출력 신호를 소정의 크기로 증폭하는 제1 증폭수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 높은 소광비 및 넓은 입력 다이너믹 영역을 갖는 XGM 방식의 광파장변환장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 제2 제어수단은,
    상기 제2 펌프광 신호의 일부를 추출하는 제2 광추출수단;
    상기 일부 추출된 제2 펌프광 신호를 검출하여 전기적 신호로 변환하는 제2 광검출수단;
    상기 광검출수단의 출력 신호를 소정의 크기로 증폭하는 제2 증폭수단; 및
    상기 전기적 신호에 이용하여 상기 제1 반도체 광 증폭기로부터 출력되는 파장변환된 프로우브광 세기의 감쇄량을 조절하는 광감쇄수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 높은 소광비 및 넓은 입력 다이너믹 영역을 갖는 XGM 방식의 광파장변환장치.
KR10-2002-0068907A 2002-11-07 2002-11-07 높은 소광비 및 넓은 입력 다이너믹 영역을 갖는 ｘｇｍ방식의 광 파장변환장치 KR100478506B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0068907A KR100478506B1 (ko) 2002-11-07 2002-11-07 높은 소광비 및 넓은 입력 다이너믹 영역을 갖는 ｘｇｍ방식의 광 파장변환장치
US10/360,453 US6795233B2 (en) 2002-11-07 2003-02-06 Cross-gain modulation type optical wavelength converter having high extinction ratio and wide input dynamic range

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0068907A KR100478506B1 (ko) 2002-11-07 2002-11-07 높은 소광비 및 넓은 입력 다이너믹 영역을 갖는 ｘｇｍ방식의 광 파장변환장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040040708A KR20040040708A (ko) 2004-05-13
KR100478506B1 true KR100478506B1 (ko) 2005-03-28

Family

ID=32226252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2002-0068907A KR100478506B1 (ko) 2002-11-07 2002-11-07 높은 소광비 및 넓은 입력 다이너믹 영역을 갖는 ｘｇｍ방식의 광 파장변환장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6795233B2 (ko)
KR (1) KR100478506B1 (ko)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7154665B2 (en) * 2003-08-11 2006-12-26 Lucent Technologies Inc. Optical performance monitoring using a semiconductor optical amplifier
JPWO2006011262A1 (ja) * 2004-07-30 2008-05-01 日本山村硝子株式会社 光信号増幅３端子装置
US7342713B2 (en) * 2005-01-07 2008-03-11 Sanmina-Sci Corporation Non-inverting cross-gain modulation-based wavelength converter
WO2006114782A1 (en) * 2005-04-26 2006-11-02 University College Cork-National University Of Ireland, Cork. An optical switch
KR101011983B1 (ko) * 2008-07-15 2011-02-07 김영숙 음식물 쓰레기 처리장치용 교반조
JP5675219B2 (ja) * 2010-08-27 2015-02-25 キヤノン株式会社 光パルス発生装置、テラヘルツ分光装置およびトモグラフィ装置
EP2656516B1 (en) * 2010-12-22 2015-02-11 Xieon Networks S.à.r.l. System and method for converting an amplitude modulated signal in a phase modulated signal using a semiconductor optical amplifier
JP6128134B2 (ja) * 2013-01-21 2017-05-17 富士通株式会社 周波数変換装置、波長多重装置および周波数変換方法
CN106656320B (zh) 2015-10-29 2019-04-12 阿里巴巴集团控股有限公司 用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统、方法及装置
US10476587B2 (en) * 2016-05-31 2019-11-12 Alibaba Group Holding Limited System and method for enhancing reliability in a transport network
CN108631875A (zh) 2017-03-24 2018-10-09 阿里巴巴集团控股有限公司 双通道小型化可插拔模块、外壳和通信系统
US11394814B2 (en) 2020-05-20 2022-07-19 Alibaba Group Holding Limited Path control by end hosts in networks
US11057113B1 (en) 2020-06-02 2021-07-06 Alibaba Group Holding Limited High-speed silicon photonics optical transceivers
US11218222B1 (en) * 2020-07-31 2022-01-04 At&T Intellectual Property I, L.P. Method and an apparatus for transitioning between optical networks
US11668590B2 (en) 2020-11-11 2023-06-06 Alibaba Group Holding Limited System and method for fiber sensing
US11336376B1 (en) 2021-01-29 2022-05-17 Alibaba Group Holding Limited Flexible switch solution based on co-packaged optics
US11630261B2 (en) 2021-04-29 2023-04-18 Alibaba Singapore Holding Private Limited Co-packaged optics switch solution based on analog optical engines

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5450229A (en) * 1993-09-29 1995-09-12 At&T Corp. Optical wavelength shifter with reduced gain recovery time
KR100327897B1 (ko) * 1998-11-10 2002-08-08 한국전자통신연구원 상호이득변조방식의광파장변환기
US6867903B2 (en) * 2000-03-21 2005-03-15 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical parametric circuit

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"상호 이득변조 방식의 다단 파장변환기" (간행일자 : 02년 4월24일) *

Also Published As

Publication number Publication date
KR20040040708A (ko) 2004-05-13
US6795233B2 (en) 2004-09-21
US20040090662A1 (en) 2004-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100478506B1 (ko) 높은 소광비 및 넓은 입력 다이너믹 영역을 갖는 ｘｇｍ방식의 광 파장변환장치
US6208454B1 (en) All-optical mach-zehnder wavelength converter with monolithically integrated laser
KR910007710B1 (ko) 광 증폭기를 이용하는 광파 시스템
JP3458613B2 (ja) 波長変換装置及び光演算装置
US6160627A (en) Optical fiber Mach-Zehnder interferometer filter
US20080240725A1 (en) Optical receiver and optical transceiver using the same
KR100327897B1 (ko) 상호이득변조방식의광파장변환기
JP2002040504A (ja) 波長コンバータ
US5737459A (en) Loss interferometric power combiner comprising a feedback circuit
US7277222B2 (en) Apparatus and method for wavelength conversion and clock signal extraction using semiconductor optical amplifiers
Morgan et al. All-optical wavelength translation over 80 nm at 2.5 Gb/s using four-wave mixing in a semiconductor optical amplifier
TWI249293B (en) Monitoring apparatus and method of optical signal-to-noise ratio
US7031617B2 (en) Method and system for optical wavelength conversion and regeneration
EP1271810B1 (en) Method and device for shaping the waveform of an optical signal
KR100640622B1 (ko) Ｓｏａ-ｍｚｉ 파장변환기의 광 이득차 및 광 위상차 제어방법, 광 이득차 제어 방법, 광 위상차 제어 방법, 그리고이에 적합한 장치들
Bernasconi et al. Monolithically integrated 40Gb/s wavelength converter with multi-frequency laser
JP2904101B2 (ja) 雑音除去機能付き光増幅装置
JP4284278B2 (ja) 光信号処理方法及び装置
JP2003322888A (ja) 安定制御機能付き相互位相変調型波長変換器及び相互位相変調型波長変換器の安定制御方法
JP2001298416A (ja) 光増幅装置
KR100460670B1 (ko) 높은 소광비를 갖는 상호이득변조(ｘｇｍ)방식의광파장변환장치
Shtengel et al. Simultaneous laser wavelength locking and spectral filtering using fiber Bragg grating
KR100327006B1 (ko) 광신호 소강비 및 파장변환 대역폭 증가형 파장 변환장치
JP2000049713A (ja) 光通信システム
Mašanović et al. Detailed comparison of cross-phase modulation efficiency in offset quantum well and centered quantum well intermixed monolithically integrated widely-tunable MZI-SOA wavelength converters

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20090303

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee