KR100564745B1 - 광학적 지연을 이용한 광증폭기 및 이득제어방법 - Google Patents

Abstract

광학적 지연을 이용한 광증폭기 및 이득제어방법이 개시된다. 제1커플러는 입력되는 광신호를 제1광신호 및 제2광신호로 분기한다. 광지연선로부는 소정길이의 광섬유로 구성되어 제1광신호의 출력을 지연시킨다. 광검출부는 제2광신호의 변화량에 따른 전기신호를 발생한다. 광증폭부는 지연된 제1광신호를 전기신호에 대응하여 발생시킨 펌프광을 이용하여 증폭한다. 피드백제어부는 광증폭부에 의해 증폭된 광신호의 일부를 분기하여 광증폭부로 출력한다. 본 발명에 따르면, 펌프광의 세기를 이용하는 전기적 이득제어방법 및 피드백을 이용한 광학적 이득제어방법을 사용하므로 어느 하나의 이득제어만을 수행하는 경우보다 출력특성이 향상된다. 특히, 광학적 지연을 이용하여 전기적 이득제어의 전자회로 처리속도의 한계 문제를 해결하므로 출력특성이 향상된다

펌프광, 증폭, 피드백

Description

광학적 지연을 이용한 광증폭기 및 이득제어방법{Optical amplifier and gain control method using optical delay}

도 1a은 이득제어 기능이 없는 종래의 광증폭기의 채널변화에 따른 출력변화를 도시한 도면,

도 1b는 전기적 이득제어 기능이 있는 종래의 광증폭기의 입력채널변화에 따른 출력을 도시한 도면,

도 1c는 광학적 이득제어 기능이 있는 종래의 광증폭기의 입력채널변화에 따른 출력을 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 광증폭기의 일 예를 도시한 블록도,

도 3a 및 도 3b는 광증폭기의 입력채널변화에 따른 출력을 도시한 도면, 그리고,

도 4는 본 발명에 따른 이득제어방법의 흐름을 도시한 도면이다.

본 발명은 광 증폭기 및 이득제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 광 증폭기의 입력채널변화에 따른 출력의 순간적인 변화를 줄일 수 있는 광 증폭기 및 이득제어방법에 관한 것이다.

광 전송장치에 사용되는 광 증폭기의 기본구조는 광 증폭기의 이득을 갖는 이득매질에 펌프광을 입사시킴으로서 이득을 얻는 것으로, 광 증폭기는 장거리 전송용 광전송장치에서 광선로 중간 중간에 위치하여 광신호가 광선로를 진행함에 따라 발생하는 손실을 보상하여 광신호가 장거리까지 도달할 수 있도록 해주는 기능을 수행한다.

광 증폭기로는 어븀첨가광섬유(EDF:Erbium-Doped Fiber)에 펌핑해주는 광원의 에너지를 입력되는 광신호의 에너지로 전이하여 증폭하는 어븀첨가광섬유증폭기(EDFA:Erbium-Doped Fiber Amplifier)가 많이 사용된다. EDFA는 보통 출력이 높은 포화영역에서 동작할 경우에 입력 세기의 변화에 대하여 출력 변화가 적은 특성이 있다. 예를 들어, 40개의 채널에 대한 출력이 100mW이고 각 채널의 세기가 균일하다면 각 채널은 2.5mW의 세기를 갖는다. 이러한 광증폭기에 20개의 채널이 입력되고 광증폭기가 포화영역에서 동작하여 전체 출력의 변화가 없다면 각 채널당 세기는 5mW로 두배가 된다. 이처럼 입력채널의 수가 변화는 경우에는 전체 출력의 변화는 없지만 각 채널당 출력이 변화된다. 따라서, 여러 개의 증폭기를 거치는 경우 광신호는 출력변화의 누적에 의해 최종수신단에서 수신할 수 있는 적절한 수신 레벨의 범위에서 벗어날 수 있다.

파장분할다중(WDM: Wavelength Division Multiplexing) 광통신 시스템은 다수의 채널을 동시에 전송하는 방식이나 실제로는 수용 가능한 최대 채널을 항상 사용하지는 않으므로 광증폭기는 이점을 고려해서 입력 채널의 수가 변화하더라도 채 널 당 출력은 일정하도록 유지해야 한다. 특히, 최근에는 선형의 점 대 점(point-to-point) 전송 방식에서 더 나아가 다수의 WDM 시스템을 묶어주는 광크로스커넥트(Optical Cross Connect) 시스템으로 진화하고 있어서 서로 다른 선로를 통해 전송된 WDM 전송 채널들이 만나는 각 노드에서의 신호의 분기 및 결합이 발생하게 되어 광 증폭기의 입력 채널 수 또한 변화하게 된다. 또한, 전송 선로의 손실이 변화하는 경우와 네트워크의 재구성이나 광 분기 결합기에 의해 신호들이 분기 결합되어 광 증폭기의 입력 채널의 수가 변화하는 경우가 있다. 따라서, 채널 수의 변화에 무관하게 각 채널별 출력을 일정하게 유지하기 위한 광 이득제어가 필요하다.

종래의 이득제어의 방법은 전기적인 제어방법 및 광학적인 제어방법으로 나눌 수 있다.

종래의 전기적 제어방법은 입력이 변화할 때 펌프광의 세기를 구동하는 전류의 크기를 조절하여 제어하는 방법이다. 정성적으로는 일정한 크기의 광신호가 입력될 때 펌프의 세기가 크면 이득(증폭률)이 크고 반대로 펌프의 세기가 약하면 이득이 작으므로, 입력이 작아지는 경우에 펌프를 줄여주면 출력도 줄어든다. 따라서, 각 채널의 입력의 변화에 무관하게 일정한 출력의 세기를 얻을 수 있다. 그러나 전기적인 제어에서는 광신호의 입력변화를 감지하고 펌프를 변화시키는 전기회로의 속도에 따라서 순간적인 이득 변화의 정도가 좌우된다. 따라서, 가능한 제어하는 전기회로의 속도를 빠르게 하여야 하지만 그 속도에는 한계가 있다.

980nm 펌프를 이용하여 1550nm 파장 대역의 신호를 증폭하고 입력의 크기에 따라서 980nm 펌프의 세기를 조절하는 전기적 제어(펌프이득제어)방법은 미국특허 제5,923,462호에 개시되어 있다.

종래의 광학적 제어방법은 광 증폭기에서 빛이 진행하는 경로를 수정하여 광신호의 파장 대역의 일부 혹은 근처에서 레이저 발진이 일어나도록 하는 방법이다. 이러한 광학적 제어에 관하여는 미국특허 제6,094,298호에 개시되어 있다. 광학적 제어방법의 경우 펌프의 전류는 고정된 값이므로 펌프의 세기를 조절하는 고속의 제어회로가 필요하지 않는다. 그러나 채널이 변화할 때 각 채널에 진동이 실리는 relaxation oscillation(RO)현상이 발생하는 문제점이 있다.

도 1은 이득제어 기능이 없는 종래의 광 증폭기에서 입력채널의 수가 절반으로 줄었다가 다시 증가하는 경우의 한 채널의 출력을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 입력채널의 수가 절반으로 줄어드는 경우 전체출력은 일정하므로 각 채널의 세기가 3dB(2배)증가한다. 그러나, 그 변화되는 양상은 단순하지 않고 순간적으로 매우 커졌다가 점차 정상 상태로 접근한다. 즉, A로 표시된 순간적인 변화와 B로 표시된 정상 상태의 변화가 나타난다. 반대로 사라졌던 절반의 채널을 일정시간 후에 넣어주면 원래의 세기로 복귀하지만 순간적으로 더 작은 값으로 바뀐 다음 서서히 정상상태로 변한다.

도 2는 전기적 이득제어 기능을 가지는 종래의 광 증폭기에서 입력채널의 수가 절반으로 줄었다가 증가하는 경우의 한 채널의 출력을 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 도 1에 비하여 A 및 B 로 표시된 부분의 변화가 모두 감소하는 효과가 나타난다. 그러나 여전히 채널의 변화에 따른 순간적인 과도응답의 변화가 크게 나 타난다.

도 3은 광학적 이득제어 기능을 가지는 종래의 광 증폭기에서 입력채널의 수가 40에서 1로 변화였다가 다시 40으로 변화는 경우의 출력 변화를 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면 입력채널의 수가 변화는 경우 순간적으로 RO(relaxation oscillation)가 발생한다. 출력의 세기는 도 1,2의 경우보다 작다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 광 증폭기에서의 입력채널 수의 변화에 무관하게 각 채널별 출력을 일정하게 유지하고, 순간적인 과도응답특성을 향상시키기 위한 광증폭기 및 이득제어방법을 제공하는 데 있다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 광학적 지연을 이용한 광증폭기의 일 실시예는, 입력되는 광신호를 제1광신호 및 제2광신호로 분기하는 제1커플러; 소정길이의 광섬유로 구성되어 제1광신호의 출력을 지연시키는 광지연선로부; 상기 제2광신호의 변화량에 따른 전기신호를 발생하는 광검출부; 상기 지연된 제1광신호를 상기 전기신호에 대응하여 발생시킨 펌프광을 이용하여 증폭하는 광증폭부; 및 상기 광증폭부에 의해 증폭된 광신호의 일부를 분기하여 상기 광증폭부로 출력하는 피드백제어부;를 갖는다.

바람직하게는, 상기 광증폭부는 상기 광검출부에 의해 발생한 전기신호를 기초로 전류를 발생하는 전자제어부; 상기 전자제어부에 의해 발생한 전류의 세기에 해당하는 펌프광을 출력하는 펌핑부; 상기 펌프광과 상기 지연된 제1광신호를 통합 하는 파장다중화부; 상기 파장다중화부에 의해 통합되어 출력된 광신호를 희토류원소가 도핑된 광섬유를 이용하여 증폭하는 어븀증폭부; 및 상기 어븀증폭부에 의해 증폭된 광신호를 일정방향으로 출력하는 광고립부;를 갖는다.

바람직하게는, 상기 피드백제어부는 상기 광고립부에 의해 출력된 광신호의 일부를 분기하는 제2커플러; 상기 분기된 광신호의 특정파장을 통과시키는 필터부; 상기 필터부에 의해 필터링된 광신호의 세기를 감소시키는 감쇠부; 및 상기 감쇠부에 의해 감쇠된 광신호를 상기 광지연선로부에 의해 출력된 광신호와 통합시키는 제3커플러;를 갖는다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 광학적 지연을 이용한 이득제어방법은, 입력된는 광신호를 제1광신호 및 제2광신호로 분기하는 단계; 상기 제1광신호를 소정시간동안 지연시킨 후 출력하는 단계; 상기 제2광신호의 변화량에 따른 전기신호를 발생하는 단계; 상기 지연된 제1광신호를 상기 전기신호에 대응하여 발생시킨 펌프광을 이용하여 증폭하는 단계; 및 상기 증폭된 광신호의 일부를 분기하여 상기 증폭단계로 출력하는 단계;를 갖는다.

본 발명에 따르면, 펌프광의 세기를 이용하는 전기적 이득제어방법 및 피드백을 이용한 광학적 이득제어방법을 사용하므로 어느 하나의 이득제어만을 수행하는 경우보다 출력특성이 향상된다. 특히, 광학적 지연을 이용하여 전기적 이득제어의 전자회로 처리속도의 한계 문제를 해결하므로 출력특성이 향상된다

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 광학적 지연을 이용한 광증폭기 및 이득제어방법을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 광학적 지연을 이용한 광증폭기의 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 광증폭기는 광지연부(200), 광증폭부(220) 및 피드백제어부(240)로 구성된다.

광지연부(200)는 입력되는 광신호를 분기하여 분기된 일부 광신호를 일정 시간동안 지연시킨 후 출력하고, 분기된 나머지 광신호를 광신호 증폭을 위한 제어신호로 사용한다. 광지연부(200)는 제1커플러(202), 광지연선로부(204) 및 광검출부(206)로 구성된다.

제1커플러(202)는 광전송시스템으로부터 전송받는 광신호를 분기한다. 분기된 광신호의 일부는 광신호지연을 위한 광지연선로부(204)로 출력되고 나머지 분기된 광신호는 광신호의 변동을 검출하기 위한 광검출부(206)로 출력된다.

광지연선로부(204)는 제1커플러(202)로부터 출력된 광신호를 일정시간 동안 지연시킨다. 광지연선로부(204)는 소정길이의 광섬유로 구성된다. 빛이 매질에서 전달되는 속도는 (진공중의 빛의 속도)/(매질의 굴절률) 이므로 전송용 광섬유의 굴절률이 대략 1.5근처인 경우 광섬유에서의 광신호의 속도은 대략 2*10⁸ m/s 이다. 따라서, 1 Km 의 광섬유는 5㎲의 광학적 지연시간을 제공한다.

광증폭부(220)는 입력되는 광신호의 변동을 감지하여 광신호의 변동에 따른 제어전류 발생 및 제어전류에 따른 펌프광의 발생 과정을 요구하므로 증폭제어를 위한 유한한 시간이 필요하다. 따라서, 광신호가 시간적 지연없이 광증폭부(220)에 입력되는 경우 광증폭부(220)의 전기적 제어를 위한 시간적 제한때문에 광신호의 입력보다 증폭을 위한 펌프광의 출력이 늦어진다. 광신호의 입력과 펌프광의 출력 시간차가 크면 클수록 증폭의 출력특성은 나빠지게 된다. 그러므로 광지연선로부(204)의 지연시간은 광증폭부(220)의 전기적 제어를 위하여 필요한 시간만큼 지연되는 것이 바람직하다.

광검출부(206)는 제1커플러(202)로부터 분기한 광신호를 검출하여 검출된 광신호에 해당하는 전기신호를 출력한다. 광검출부(206)는 입력되는 광신호의 세기가 약하면 약한 전기신호를 출력하고 광신호의 세기가 강하면 강한 전기신호를 출력한다. 광검출부는 포토다이오드(Photo Diode)에 의해 구성될 수 있다.

광증폭부(220)는 광지연부로부터 출력된 광신호를 증폭한다. 광증폭부(220)는 전자제어부(222), 펌핑부(224), 파장다중화부(226), 어븀증폭부(228) 및 광고립부(230)로 구성된다.

전자제어부(222)는 광검출부(206)로부터 출력된 전기신호에 대응하여 전류를 발생한다. 전자제어부(222)에 의한 전류의 세기는 광검출부(206)에 의해 발생하는 전기신호와 전기신호에 따른 펌프광의 세기의 상관관계에 대한 실험적 또는 이론적 조사결과에 의해 최적화되는 것이 바람직하다.

펌핑부(224)는 전자제어부(222)에 의해 발생한 전류에 대응하여 펌프광을 발생한다. 펌프광은 어븀증폭부(228)의 밀도반전(population inversion)을 발생시킨다. 펌핑부(224)의 펌프광의 파장은 일정하며 전류의 세기에 따라 펌프광의 세기가 변화한다. 펌프광의 파장은 주로 980㎚ 또는 1480㎚ 이다. 펌프광의 세기를 결정하는 전류의 세기는 전자제어부에 의해 결정되어 출력된다. 전자제어부(222)는 전류 의 세기 제어를 위한 시간이 필요하므로 광지연선로부(204)에 의한 광신호 지연은 전자제어의 효율을 높이는 결과가 된다.

파장다중화부(226)는 광지연부(200)로부터 출력되는 광신호와 광증폭을 위하여 펌핑부(224)로부터 출력된 펌프광을 통합한다. 파장다중화부(226)는 광신호와 펌프광의 파장이 다르므로 하나의 광섬유로 출력하기 위하여 통합하는 것으로 서로의 세기에는 영향을 미치지 않는다.

어븀증폭부(228)는 파장다중화부로부터 출력되는 펌프광을 이용하여 광신호를 증폭한다. 어븀증폭부(228)는 희토류원소가 도핑된 광섬유로 구성되며, 주로 희토류원소 중 어븀이 도핑된 광섬유를 사용한다. 즉, 어븀증폭부(228)로는 어븀첨가광섬유증폭기(EDFA:Erbium-Doped Fiber Amplifier)가 주로 사용된다. 어븀첨가광섬유증폭기에서는 입력되는 펌프광에 의해 어븀이온은 여기되고, 여기된 어븀이온은 입력되는 광신호에 의해 유도방출되는 과정을 통하여 광신호는 증폭된다. 어븀증폭부(228)는 펌프광에 의한 여기 및 광신호에 의한 유도방출이라는 과정을 통하여 광신호를 증폭하는 것으로써 어븀첨가광섬유증폭기 이외의 광증폭기가 사용될 수 있다. 어븀증폭부(228)는 1,530~1,560nm 파장 대역을 증폭하는 C-band EDF을 사용하거나 1,570~1,600nm 파장 대역을 증폭하는 L-band EDF로 구성될 수 있다. C-band EDF 및 L-band EDF는 도핑된 어븀의 양과 관계가 있으므로 도핑율의 증가 또는 EDF의 길이증가에 의해 C-band 및 L-band를 위한 증폭부를 쉽게 구현할 수 있다.

광고립부(230)는 어븀증폭부(228)에 의해 증폭되어 출력된 광신호를 한방향으로 출력한다. 광고립부(230)는 광신호의 반사에 의한 노이즈를 제거하기 위하여 사용된다.

피드백제어부(240)는 광신호의 출력특성을 향상시키기 위하여 사용된다. 피드백제어부(240)는 제2커플러(248), 제3커플러(242), 필터부(244) 및 감쇠부(246)로 구성된다.

제3커플러(242)는 광증폭부(220)에 의해 증폭되어 출력되는 광신호를 분기한다. 분기된 광신호의 일부는 피드백제어를 위한 피드백제어부(240)로 출력된다. 필터부(244)는 제3커플러(242)로부터 분기되어 출력된 광신호의 특정파장만을 통과시키는 BPF(Band Pass Filter)이다. 통과되는 파장은 광신호의 파장과 겹치지는 않지만 광신호의 파장대역근처에 있는 파장이다. 감쇠부(246)는 필터부(244)에 의해 선택 통과된 특정파장의 세기를 감소시킨다. 제2커플러(248)는 피드백경로의 피드백제어용 광신호를 광지연부로부터 출력되는 광신호와 통합한다.

필터부(244)에 의해 선택된 특정파장의 광신호 즉 레이저는 피드백경로에 의해 증폭 및 감쇠의 과정을 거치는 하나의 루프를 형성한다. 레이저는 레이저 파장에서의 이득과 손실이 일치하는 특성을 가지므로, 피드백제어부(240)의 광학적 경로에서 발생하는 손실과 광증폭부(220)에 의해 발생하는 이득은 일치한다. 즉, 레이저 파장에서의 증폭률은 레이저의 루프 경로상에 존재하는 손실 성분인 수동소자에 의하여 결정된다. 감쇠부(246)는 레이저의 경로상의 손실을 결정하는 역할을 한다. 감쇠부(246)에 의한 경로상의 손실 결정은 광증폭부(220)의 증폭률을 결정하는 효과가 있다.

광증폭부(220)의 이득 매질인 어븀첨가광섬유(EDF)는 균질성(homogeneity)이 비교적 큰 매질이므로 피드백제어부(240)의 레이저 파장의 근처의 대역에서도 동일한 특성을 가진다. 따라서, 피드백제어부(220)는 레이저파장대역의 근처에 있는 광신호의 이득을 고정시키는 효과가 있다.

상기한 기술적 구성에 의해 본 발명은 광학적 지연에 의하여 펌프광에 의한 이득제어의 특성을 향상시키고 피드백제어에 의한 출력특성을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 3a는 광학적 지연이 없는 광증폭기의 입력채널변화에 따른 출력을 도시한 도면이고, 도 3b는 본 발명에 따른 광학적 지연을 이용한 광증폭기의 입력채널변화에 따른 출력을 도시한 도면이다.

도 3b는 입력채널이 40에서 1로 변했다가 다시 40으로 변화는 경우이고, 광학적 지연이 있는 경우이다. 광학적 지연시간은 약 7㎲이다. 도 3a 및 도 3b를 비교하면 순간적인 변화의 최대치에서 최소치를 뺀 크기는 광학적 지연을 포함하지 않는 경우에 0.8dB이나, 광학적 지연을 포함하는 경우에는 0.5dB로 줄어든다.

도 4는 본 발명에 따른 광학적 지연을 이용한 이득제어방법의 흐름을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 제1커플러(202)는 입력되는 광신호를 분기하여 분기된 광신호의 일부는 광지연선로부(204)로 출력하고 나머지 분기된 광신호는 광검출부(206)로 출력한다(S400). 분기비율은 광지연선로부(204)로 입력되는 광신호의 크기가 광검출부(206)로 입력되는 광신호의 크기보다 클수록 좋다. 분기되는 비율은 99:1, 98:2, 95:5, 90:10 등이 주로 사용된다.

광지연선로부(204)로 출력된 광신호의 경우에(S405), 소정길이의 광섬유로 구성된 광지연선로부(204)는 광신호의 광증폭부(220)로의 진입시간을 지연시킨다(S425). 광신호 지연을 위한 광섬유의 길이는 광증폭부(220)의 증폭제어를 위한 전자제어처리시간만큼 지연될 수 있도록 설정한다. 광신호의 속도는 광섬유의 굴절률과 관계하므로 빛의 속도 및 굴절률을 기초로 필요한 지연시간에 따른 광섬유의 길이를 계산할 수 있다.

광지연선로부(204)에 의해 지연되어 출력된 광신호는 제2커플러(248)에 의해 피드백제어부(240)에 의한 피드백 제어용 광신호와 통합된다(S430). 피드백 제어는 광신호의 출력특성을 양호하게 한다.

제1커플러(202)에 분기된 광신호의 일부가 광검출부(206)로 출력되는 경우에(S405), 광검출부(206)는 입력되는 광신호의 변동을 감지하고 감지된 광신호의 변동에 따른 전기신호를 출력한다(S410). 출력되는 전기신호는 주로 전압의 형태이다.

광검출부(206)로 출력된 전기신호는 광증폭부(220)의 전자제어부(222)로 입력된다. 전기신호를 입력받은 전자제어부(222)는 전기신호를 기초로 펌프광 제어를 위한 전류를 발생한다(S415). 펌핑부(224)는 전자제어부(222)에 의해 발생한 전류의 세기에 따른 펌프광을 출력한다. 펌프광의 파장은 고정되어 있으며 전류의 세기에 따라 펌프광의 세기가 변화한다.

파장다중화부(226)는 피드백 제어용 광신호와 통합된 광신호에 펌프광을 통합하여 출력한다. 통합되어 출력된 광신호는 어븀증폭부(228)에서 펌프광의 세기에 따라 증폭된다(S435). 광고립부(230)는 증폭된 광신호를 반사되지 않도록 하고 일정방향으로 출력한다.

제3커플러(242)는 증폭되어 출력된 광신호를 분기하여 일부는 출력하고 나머지 일부는 피드백제어를 위하여 피드백 제어부로 출력한다(S445). 필터부(244)는 피드백제어부(240)로 출력된 광신호의 특정파장을 필터링하여 선택한다(S450). 선택되는 특정파장은 광신호의 파장과 겹치지 아니하고 광신호의 대역폭 근처에 존재하는 파장이다. 필터링하여 선택된 특정파장의 광신호는 피드백 제어용 광신호로 사용된다.

필터부(244)에 의해 선택된 피드백 제어용 광신호는 감쇠부(246)에 의해 세기가 감쇠된다(S455). 필터부(244)에 의해 선택된 특정파장의 광신호 즉 레이저는 증폭 및 감쇠의 과정을 거치는 하나의 루프를 형성한다. 레이저는 레이저 파장에서의 이득과 손실이 일치하는 특성을 가지므로, 피드백제어부에 의한 광학적 경로에서 발생하는 손실과 광증폭부에 의해 발생하는 이득은 일치한다. 감쇠부(246)는 레이저의 경로상의 손실을 결정하므로 광증폭부의 증폭률을 결정할 수 있다.

감쇠부(246)에 의해 감쇠된 피드백 제어용 광신호는 광지연부(200)에 의해 출력된 광신호와 통합되어 광증폭부(220)로 입력된다.

이상의 설명은 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며 첨부한 특허청구범위 내에서 다양하게 변경 가능하다. 예를 들어 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있다.

본 발명에 따르면, 펌프광의 세기를 이용하는 전기적 이득제어 및 피드백을 이용한 광학적 이득 제어를 사용하므로 어느 하나의 이득제어만을 수행하는 경우보다 출력특성이 향상된다. 특히, 광학적 지연을 이용하여 전기적 이득제어를 위한 전자회로 처리속도의 한계 문제를 해결하므로 출력특성이 향상된다. 또한, 본 발명에 따른 광학적 지연을 이용한 경우에는 광학적 지연을 이용하지 않는 경우보다 채널변화에 따른 과도응답의 특성이 향상된다.

Claims (8)

1. 입력되는 광신호를 제1광신호 및 제2광신호로 분기하는 제1커플러;

   소정길이의 광섬유로 구성되어 제1광신호의 출력을 지연시키는 광지연선로부;

   상기 제2광신호의 변화량에 따른 전기신호를 발생하는 광검출부;

   상기 지연된 제1광신호를 상기 전기신호에 대응하여 발생시킨 펌프광을 이용하여 증폭하는 광증폭부; 및

   상기 증폭된 광신호의 일부를 분기하여 상기 광증폭부의 입력으로 출력하는 피드백제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 지연을 이용한 광증폭기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 광섬유의 길이는 상기 전기신호의 발생부터 상기 펌프광의 발생까지 소 요되는 시간만큼 광신호를 지연시키는 길이로 설정하는 것을 특징으로 하는 광학적 지연을 이용한 광증폭기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 광증폭부는,

   상기 광검출부에 의해 발생한 전기신호를 기초로 전류를 발생하는 전자제어부;

   상기 전류의 세기에 해당하는 펌프광을 출력하는 펌핑부;

   상기 펌프광과 상기 지연된 제1광신호를 통합하는 파장다중화부;

   상기 파장다중화부에 의해 통합되어 출력된 광신호를 희토류원소가 도핑된 광섬유를 이용하여 증폭하는 어븀증폭부; 및

   상기 어븀증폭부에 의해 증폭된 광신호를 일정방향으로 출력하는 광고립부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 지연을 이용한 광증폭기.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 피드백제어부는,

   상기 광고립부에 의해 출력된 광신호의 일부를 분기하는 제2커플러;

   상기 분기된 광신호의 특정파장을 통과시키는 필터부;

   상기 필터부에 의해 필터링된 광신호의 세기를 감소시키는 감쇠부; 및

   상기 감쇠된 광신호를 상기 광지연선로부에 의해 지연된 제1광신호와 통합시 키는 제3커플러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 지연을 이용한 광증폭기;
5. (a) 입력된는 광신호를 제1광신호 및 제2광신호로 분기하는 단계;

   (b) 상기 제1광신호를 소정시간동안 지연시킨 후 출력하는 단계;

   (c) 상기 제2광신호의 변화량에 따른 전기신호를 발생하는 단계;

   (d) 상기 지연된 제1광신호를 상기 전기신호에 대응하여 발생시킨 펌프광을 이용하여 증폭하는 단계; 및

   (e) 상기 증폭된 광신호의 일부를 분기하여 상기 증폭단계의 입력으로 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 지연을 이용한 이득제어방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 소정의 지연시간은 상기 전기신호의 발생부터 상기 펌프광의 발생까지 소요된 시간에 상응하는 시간으로 설정하는 것을 특징으로 하는 광학적 지연을 이용한 이득제어방법.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 (d) 단계는,

   (d1) 상기 발생한 전기신호를 기초로 전류를 발생하는 단계;

   (d2) 상기 발생한 전류의 세기에 해당하는 펌프광을 출력하는 단계;

   (d3) 상기 펌프광을 상기 지연된 제1광신호와 통합하는 단계;

   (d4) 상기 통합된 광신호를 희토류원소가 도핑된 광섬유를 이용하여 증폭하는 단계; 및

   (d5) 상기 증폭된 광신호를 일정방향으로 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 지연을 이용한 광 이득제어방법.
8. 제 5항에 있어서,

   상기 (e) 단계는,

   (e1) 상기 증폭되어 출력된 광신호의 일부를 분기하는 단계;

   (e2) 상기 분기된 광신호의 특정파장을 통과시키는 단계;

   (e3) 상기 특정파장의 광신호의 세기를 감쇠시키는 단계; 및

   (e4) 상기 감쇠된 광신호를 상기 지연된 광신호와 통합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 지연을 이용한 광 이득제어방법.

Images