KR100590759B1

KR100590759B1 - 광신호 감시장치 및 방법

Info

Publication number: KR100590759B1
Application number: KR1020030075799A
Authority: KR
Inventors: 한기호; 이왕주; 고제수
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2006-06-15
Also published as: US7123352B2; CN1612505A; US20050094130A1; KR20050040957A

Abstract

광신호 감시장치 및 방법이 개시된다. 편광조절부는 전송광섬유를 통해 수신된 광신호의 편광성분의 상태와 방향을 변환한다. 편광빔분할부는 편광조절부로부터 출력된 광신호로부터 서로 수직인 제1편광성분 및 제2편광성분을 분리한다. 광세기측정부는 제1편광성분의 광세기를 측정한다. 피드백제어부는 제2편광성분의 전기적 스펙트럼을 이용하여 광신호의 제1편광성분및 제2편광성분이 편광빔분할부의 두 축에 정렬되도록 편광조절부를 제어한다. 스크램블러는 피드백제어부에 의해 제1편광성분 및 제2편광성분이 편광빔분할부의 두 축에 정렬되면 전송광섬유로 입력되는 광신호를 스크램블링한다. 이로써, WDM 전송광시스템에서 채널별로 ASE 잡음의 세기가 다른 경우 및 전송광링크상에 편광모드분산(PMD)이 존재하는 경우에 정확한 광신호대잡음비(OSNR)을 측정할 수 있다.

주편광상태(PSP), 편광모드분산(PMD), 광신호대잡음비(OSNR)

Description

광신호 감시장치 및 방법{Apparatus and method for monitoring optical signal}

도 1은 본 발명에 따른 광신호 감시장치의 구성을 도시한 도면,

도 2는 주편광상태와 편광빔분리부 사이의 각도에 따른 전력의 변화를 시뮬레이션한 그래프,

도 3은 본 발명에 따른 광신호 감시장치의 실험을 위한 실험장치의 구성을 도시한 도면,

도 4는 종래의 OSNR 측정 에러값과 본 발명에 따른 OSNR 측정 에러값을 비교한 그래프,

도 5는 군 지연차(Differential Group Dealy:DGD)에 따른 종래의 OSNR 측정값과 본 발명에 따른 OSNR 측정값을 비교한 그래프, 그리고,

도 6은 본 발명에 따른 광신호 감시방법의 흐름을 도시한 흐름도이다.

본 발명은 파장분할다중화(Wavelength Division Mutiplexing:WDM) 광전송시스템에서 광신호를 감시하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광전송 시스템에서 편광모드분산(Polariztion Mode Dispersion:PMD)에 상관없이 정확하게 광신호를 감시할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

WDM 광전송시스템에서 광신호는 여러 광증폭기를 통해 전송구간에서 발생한 손실을 보상받는 동시에 증폭기에서 발생하는 ASE(amplified spontaneous emission)잡음의 영향을 함께 받는다. 이러한 ASE 잡음은 시스템의 성능을 저하시키고 광신호대잡음비(OSNR)를 감소시킨다. 따라서 WDM 광전송시스템의 성능을 감시하기 위해서는 각 채널별로 정확한 OSNR 측정이 요구된다.

여러 파장채널을 다중화하여 전송하는 WDM 광전송시스템에서 각 채널별 OSNR은 다를 수 있다. 이는 전광 전송망(all-optical transmission network)의 경우에 서로 다른 노드로부터 전송된 광신호들은 서로 다른 경로를 거치면서 서로 다른 수의 증폭기를 통과하므로 채널별로 ASE 잡음세기가 다를 수 있기 때문이다.

OSNR을 측정하기 위한 종래의 기술에는 K,Otsuka 등이 학회지 '97 European Conference on Optical Commnunication'의 "A high-performance optical spectrum monitor with high-speed measuring time for WDM optical networks"라는 논문에 발표한 기술이 있다. 이 기술은 회절격자와 광검출기어레이를 사용하여 각 파장을 공간적으로 분해하고 광파워를 측정함으로써 OSNR을 측정한다. 이 기술의 문제점은 각 채널별 광신호의 파워가 일정하다고 가정하면 각 채널별로 ASE 잡음세기가 다른 경우에도 채널별로 동일한 OSNR 값이 측정된다는 것이다. 또한 광학적 공간정렬에 민간하다는 단점이 있다.

OSNR을 측정하기 위한 종래의 다른 기술에는 K.Asahi 등이 '98 Optical Fiber Communication Conference'에서 발표한 논문인 "Optical performance monitor built into EDPA repeaters for WDM networks"이 있다. 이 기술은 음향광학가변필터를 이용하여 파장별로 스캔하면서 광신호파워와 ASE 파워를 측정하여 OSNR을 계산한다. 그러나 이 기술은 채널별로 서로 다른 OSNR을 정확히 측정할 수 없는 단점이 있다.

OSNR을 측정하기 위한 종래의 다른 기술에는 Y.C.Chung 등이 출원한 미국특허 US6433864 "Apparatus for monitoring optical singal-to-noise ration of optical signals in WDM optical transmission system"가 있다. 이 기술은 역다중화된 광신호로부터 전기적 필터를 이용하여 검출한 beat noise와 측정된 광신호의 파워로부터 OSNR을 계산하는 방법을 제시한다. 이 방법은 채널별로 서로 다른 OSNR을 측정할 수는 있으나 beat noise를 측정하는 특정주파수에서 신호의 영향으로 인해 에러가 발생할 수 있다. 또한 편광모드분산(PMD)의 영향으로 에러가 발생할 수 있다.

OSNR을 측정하기 위한 종래의 다른 기술에는 J.H.Lee 등이 논문지 IEEE Photonics Techonology Letters, vol 13, 2001에서 발표한 "OSNR monitoring technique using polarization-nulling method"가 있다. 이 방법은 quarter wave plate과 linear polarizer를 사용하여 광신호의 편광 조정를 통해 polarizer와 신호편광이 수평일 때 측정된 출력파워와 수직일때 즉 신호편광이 소멸되었을 때 측정된 출력파워(ASE 잡음)로부터 OSNR을 계산한다. 그러나, 전송광섬유에 PMD가 존재할 경우 광신호는 서로 시간지연된 두 편광성분 즉, 두 개의 주편광상태(principal states of polarization) 성분을 가지므로 신호편광을 조정한다고 해도 polarizer에 의해 신호편광이 소멸되지 않는다. 따라서 이 기술은 PMD가 증가할수록 OSNR측정값의 오류도 커지는 단점이 있다.

OSNR을 측정하기 위한 종래의 다른 기술에는 K.H.Han 등이 '2003 Optical Fiber Communication Conference'에서 발표한 논문 "Novel method for monitoring principal state of polarization for PMD compensation"이 있다. 이 기술은 전송광섬유에서 발생하는 PMD로 인해 서로 시간지연차가 발생한 두 PSP 성분을 편광조절기와 편광빔분리기(Polarization Beam Splitter:PBS), RF filter를 이용하여 특정주파수의 전력값을 추적하여 분리하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 채널별로 ASE(amplified spontaneous emission) 잡음세기가 다르고 편광모드분산(PMD)의 영향이 있는 파장분할다중화(WDM) 광전송시스템에서 채널별로 정확한 광신호대잡음비(OSNR)을 감시하는 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 광신호 감시장치의 일 실시예는, 전송광섬유를 통해 수신된 광신호의 편광성분의 상태와 방향을 변환하는 편광조절부; 상기 편광조절부로부터 출력된 광신호로부터 서로 수직인 제1편광성분 및 제2편광성분을 분리하는 편광빔분할부; 상기 제1편광성분의 광세기를 측정하는 광세기측정부; 상기 제2편광성분의 전기적 스펙트럼을 이용하여 상기 광신호의 제1 편광성분및 제2편광성분이 상기 편광빔분할부의 두 축에 정렬되도록 상기 편광조절부를 제어하는 피드백제어부; 및 상기 피드백제어부에 의해 상기 제1편광성분 및 상기 제2편광성분이 상기 편광빔분할부의 두 축에 정렬되면 상기 전송광섬유로 입력되는 광신호를 스크램블링하는 스크램블러;를 갖는다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 광신호 감시방법의 일 실시예는, (a) 전송광섬유를 통해 수신된 광신호의 편광성분의 상태와 방향을 변환하는 단계; (b) 상기 편광성분이 변환된 광신호로부터 서로 수직인 제1편광성분 및 제2편광성분을 분리하는 단계; (c) 상기 제1편광성분의 광세기를 측정하는 단계; (d) 상기 제2편광성분의 전기적 스펙트럼을 이용하여 상기 광신호의 제1편광성분및 제2편광성분이 소정의 두 축에 정렬되도록 피드백 제어하는 단계; 및 (e) 상기 피드백제어에 의해 상기 제1편광성분 및 상기 제2편광성분이 상기 두 축에 정렬되면 상기 전송광섬유로 입력되는 광신호를 스크램블링하는 단계;를 갖는다.

이로써, 채널별로 ASE 잡음세기가 다르고 편광모드분산(PMD)의 영향이 있는 파장분할다중화(WDM) 광전송시스템에서 채널별로 정확한 광신호대잡음비(OSNR)을 측정할 수 있다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 광신호 감시장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 광신호 감시장치의 일 실시예에 따른 구성을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 광신호 감시장치는 스크램블러(110), 광결 합부(125), 편광조절부(130), 편광빔분리부(135), 피드백제어부(136) 및 광세기측정부(160)로 구성된다. 피드백제어부는 광검출부(140), 필터부(145), 전력검출부(150) 및 주제어부(155)로 구성된다. 본 발명에 따른 OSNR 감시장치(100)는 송신부(105), 다중화부(107), 전송광섬유(115), 역다중화부(120) 및 수신부(165)로 구성되는 WDM 광전송시스템에 연결되어 OSNR을 감시한다.

송신부(105)는 여러 개로 구성되며 각 송신부(105)는 다양한 채널의 광신호를 출력한다. 다중화부(107)는 송신부(105)로부터 출력된 다채널 광신호들을 다중화하여 전송광섬유(115)에 입력한다. 다중화된 광신호는 전송광섬유(115)에 존재하는 편광모드분산(polarization mode dispersion:PMD)으로 인해 서로 수직한 두개의 편광성분 즉 두 개의 주편광상태(principa states of polarization:PSP)간에 시간지연차를 경험한다.

역다중화부(120)는 시간지연차를 겪은 광신호를 역다중화하여 채널별로 분리한다. 광결합부(125)는 채널별로 분리된 광신호를 분기하여 일부는 수신부(165)로 전달하고 일부는 본 발명에 따른 OSNR 감시장치(100)로 전송한다.

편광조절부(130)는 전송광섬유(115)를 통해 수신된 광신호의 편광성분의 상태와 방향을 변환한다. 편광조절부(130)는 liquid crystal cell로 구성되어 있고 각각은 driving voltage에 의해 구동된다.

편광빔분할부(135)는 편광조절부(130)로부터 출력된 광신호를 피드백과정을 거쳐 서로 수직인 제1편광성분 및 제2편광성분으로 분리한다. 편광빔분할부(135)는 광신호를 편광빔분할부의 두 축에 제1편광성분 및 제2편광성분이 나란히 정렬한다. 따라서, 편광빔분할부(135)는 결과적으로 광신호의 주편광상태(PSP)성분을 각각 분리한다.

피드백제어부(136)는 제2편광성분의 전기적 스펙트럼을 이용하여 광신호의 제1편광성분및 제2편광성분이 편광빔분할부(135)의 두 축에 정렬되도록 편광조절부(130)를 제어한다. 편광조절부(130)는 피드백제어부(136)의 제어신호에 따라 광신호의 편광상태를 변환한다.

피드백제어부(136)는 광검출부(140), 필터부(145), 전력검출부(150) 및 주제어부(155)로 구성된다. 광검출부(140)는 편광빔분리부(135)로부터 출력된 제2편광성분을 전기신호로 전환한다.

필터부(145)는 광검출부(140)에 의해 전환된 전기신호의 특정주파수대역의 신호만을 통과시킨다. 필터부(145)는 일반적으로 데이터 포맷(data format)이 10Gb/s NRZ인 경우에 10GHz의 주파의 대역을 중심으로 전기신호를 필터링한다. 필터부(145)는 특정주파수대역의 신호를 통과시키기 위하여 대역통과필터(Band Pass Filter:BFP)를 사용한다.

전력검출부(150)는 필터부(145)에 의해 필터링된 신호의 전력의 크기를 검출한다. 검출된 전력값은 주제어부(155)로 입력된다. 주제어부(155)는 이전에 측정된 전력값을 저장하고 있으며 현재 측정된 전력값과 이전에 측정된 전력값을 비교한다. 주제어부(155)는 현재 측정된 전력값이 이전에 측정된 전력값보다 작도록 편광조절부(130)를 제어한다.

피드백제어부(136)에 의한 피드백과정이 반복되면 전력값은 결국 최소값으로 수렴한다. 그리고 두 개의 주편광상태(PSP) 성분은 편광빔분리부(PBS)(135)의 두 축에 나란히 정열되고 각각 분리되어 편광빔분리부의 두 출력경로로 출력된다.

주제어부는 주편광상태(PSP)성분이 편광빔분리부(PBS)(135)의 두 축에 정열되면 스크램블러(110)에게 동작시작신호를 출력한다.

스크램블러(110)는 주제어부(155)로부터 동작시작신호를 수신하면 전송광섬유(115)로 입력되는 광신호에 대해 스크램블링을 수행한다. 즉 스크램블러(110)는 두 개의 주편광상태(PSP)성분 사이의 상대적인 광세기 비를 변하게 하여 편광빔분리부(PBS)(135)의 한 축으로부터 나오는 하나의 주편광상태(PSP) 성분의 파워가 최대값 및 최소값을 반복적으로 가지게 한다.

광세기측정부(160)는 스크램블러(110)의 동작에 의해 최대값과 최소값이 주기적으로 변하는 광신호의 최대값 및 최소값을 측정한다. 주제어부(155)는 광세기측정부(160)에 의해 측정된 광신호의 최대값 및 최소값을 이용하여 광신호대잡음비(OSNR)을 계산하여 출력한다.

이하에서, 두 개의 주편광상태(PSP)성분을 분리하는 원리 및 OSNR을 계산하는 방법을 수식을 통해 구체적으로 살펴본다.

전송광섬유(115)에는 fast axis와 slow axis 즉 수직한 두 개의 주편광상태(PSP)가 존재한다. 이 두 주편광상태(PSP)를 각각 PSP+ 와 PSP- 라고 표기한다. 단색광(monochoromatic light)의 광원이 외부변조기를 통과하여 전송광섬유(115)에 입사한다고 가정한다. 입사광은 두 개의 주편광상태(PSP)성분간의 군 지연차(Differential Group Delay:DGD)

만큼의 시간 지연차를 겪고 전송광섬유(115)와 역다중화기(120)를 통과한 후 편광조절부(130)와 편광빔분리부(PBS)(135)를 거쳐 광검출부(140)에 입력된다. 광검출부(140)에 의해 광전변환된 전력스펙트럼은 수학식 1과 같이 표현된다.

여기서,

와

는 각각

와

의 Fourier transform이고

,

이다.

는 외부변조기의 두 도파로(waveguide)사이의 위상차,

는 신호광의 주파수,

는 방향성 광결합부(125)를 포함한 전체 광링크의 손실,

는 광섬유 입력광의 편광과 광섬유의 fast axis(PSP+)가 이루는 각이고

는 편광빔분리부(PBS)(135) 입력편광의 PSP+ 성분과 편광빔분리부(PBS)(135)의 한 편광축(x-axis)이 이루는 각이다.

는 송신단 광원의 세기이고

이다.

도 2는 주편광상태와 편광빔분리부(135) 사이의 각도에 따른 전력의 변화를 시뮬레이션한 그래프이다.

도 2는 임의의 10Gb/s NRZ 광신호의 데이터 사각펄스열

가

(T:bit period)의 시간영역에서 01011100101100 이라고 가정했을 때 주편광상태(PSP)와 편광빔분리부(PBS)(135) 축 사이의 각도에 따른 10GHz에서 대역 투 과된 전력의 변화를 필터폭을 변화시켜가며 시뮬레이션을 통해 나타낸 그래프이다. 이 때

,

이다.

일반적으로 비트주기가 T인 PRBS(Pseudo Random Bit Sequence) NRZ 데이터의 사각형 펄스신호에 대한

의 envelope는 sinc함수를 가지며 주파수

(n=1,2,3,...)에서 0의 값을 가진다. 이 때

는

(n=0,1,2,...)에서 최소값에 수렴함을 도 2를 통해서 확인할 수 있다.

전력값이 수렴했을 때 즉

가

(n=0,1,2,...)중 어느 한 값일 때 두 주편광상태(PSP) 성분은 편광빔분리부(PBS)(135)의 수직한 두 축과 평행하게 정열되어 각각 따로 분리된다. 전력값의 수렴을 위해서 피드백제어부(136)는

의 현재측정값과 이전측정값을 비교하여 현재 측정된 값이 항상 이전 측정값보다 작은 값을 갖도록 편광조절부(130)에 피드백전압을 인가한다.

이러한 피드백과정을 반복하게 되면 전략값이

(n=0,1,2,...)로 수렴하게 되고 따라서 두 주편광상태(PSP)성분은 편광빔분리부(PBS)(135)에 의해 각각 분리되어 서로 다른 경로를 따라 각각 진행한다.

도 2에 도시된 바와 같이 이러한 수렴현상은 필터부(145)의 대역투과필터(band pass filter)의 변화에 대해서도 동일하게 이루어진다. 도 2의 그래프는 필터폭이 큰 경우 전력값이

(n=0,2,4,...)와

(n=1,3,5,...)에서 각각 서로 다른 최소값으로 수렴함을 보여준다. 이는 두 주편광상태(PSP)성분의 광세기 차이 때문이다.

데이터형이 RZ인 경우 bit time에 대한 펄스폭 비가 0.5일때 주편광상태(PSP)추적이 가능한 감시주파수는

(n=1,2,3,...)가 된다. 이러한 PSP 추적방법은 실시간으로 작동하므로 시간적으로 변화하는 편광모드분산(PMD)에서도 두 주편광상태(PSP) 성분이 항상 분리되어 유지된다.

두 주편광상태(PSP) 성분이 편광빔분리부(PBS)(135)의 두 축으로 각각 분리되어 출력되면 주제어부(155)는 송신단에 위치한 스크램블러(110)에게 광섬유 입력편광을 스크램블하라는 명령을 인가한다. 스크램블러(110)는 두 PSP 성분 사이의 상대적인 광세기 비를 변하게 하여 편광빔분리부(PBS)(135)의 한 축으로부터 나오는 하나의 주편광상태(PSP)성분의 파워를 최대값과 최소값사이에서 반복시킨다. 이 때 최대값과 최소값은 수학식 2와 같다.

(최대값)

(최소값)

여기서

와

는 광신호의 파워와 ASE 잡음의 파워를 각각 나타낸다. 이로부터 OSNR은 수학식 3에 의해 구해진다.

여기서

는 광필터대역폭을,

은 특정 resolution bandwidth이다.

도 3은 본 발명에 따른 광신호 감시장치의 구성과 원리를 실험적으로 증명하기위한 실험장치의 구성을 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 실험장치는 레이저다이오드(305 내지 308), 파장분할소자(AWG)(310), 마하젠더 세기변조기(315), 제1가변감쇠기(317), PMD 에뮬레이터(325), ASE 소스(335), 제2가변감쇠기(337), 광스펙트럼분석기(340) 및 OSNR 감시장치(300)로 구성된다.

4개의 레이저다이오드(305 내지 308)에서 출력되는 광원의 파장은 1553.3nm 에서 1555.7nm사이이고 각각의 레이저다이오드에서 출력되는 광원의 파장간격은 0.8nm이다. 파장분할소자(AWG)(310)는 4개의 레이저다이오드(305 내지 308)에서 출력되는 4채널의 광신호를 다중화 또는 역다중화하며 이를 위해 채널간격 0.8nm, 통과대역 0.41nm의 값을 가진다.

펄스패턴발생기에 의해 구동되는 마하젠더 세기변조기(315)는 패턴길이가 2³¹-1인 10Gb/s PRBS NRZ 신호를 발생한다. 외부변조기인 마하젠더 세기변조기(315) 다음에 위치한 제1가변감쇠기(317)는 신호광의 세기를 조절한다.

PMD 에뮬레이터(325)는 전송광링크에서 발생하는 편광모드분산(PMD)를 모사하기 위해 사용되며, PMD 에뮬레이터(325)의 구성원리는 편광빔분리부(PBS)로부터 분리된 서로 수직한 두 편광을 서로 시간적으로 지연시켜 다시 편광빔분리부(PBS)로 결합시키는 방식이다.

ASE 소스(335)는 ASE 잡음을 발생한다. ASE 소스(335)는 두 개의 gain block 으로 구성된 광증폭기 두 개를 사용하여 ASE 잡음을 발생한다. ASE 소스(335) 다음에 위치한 제2가변감쇠기(337)는 ASE 잡음세기를 변화시켜 OSNR을 조정한다. 광스펙트럼분석기(340)는 PMD 에뮬레이터(325) 및 ASE 소스(335) 다음에 설치되어 광신호의 광 스펙트럼을 측정한다. 측정된 광스펙트럼을 기초로 OSNR 감시장치의 성능을 평가한다. OSNR 성능에 관한 분석은 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.

OSNR 감시장치(300)는 편광조절부(345), 선편광부(350), 광세기측정부(380), 광검출부(355), 전기적증폭부(360), 필터부(365), 전력검출부(370), 주제어부(375) 및 스크램블러(320)로 구성된다. OSNR 감시장치(300)의 편광조절부(345), 광세기측정부(380), 광검출부(355), 필터부(365), 전력검출부(370), 주제어부(375) 및 스크램블러(320)는 도 1을 참조하여 설명한 본 발명에 따른 OSNR 감시장치(100)의 구성과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

선편광부(350)는 도 1에 도시된 OSNR 감시장치의 편광빔분리부(PBS)(135)대신에 사용되었다. 선편광부(linear polarizer)(350)는 편광빔분리부(135)보다 높은 polarization extinction ratio 를 보이며 광신호를 선편광으로 출력한다.

선편광부(350)의 출력광은 결합비가 1:1인 광결합기(미도시)에 의해 두 경로로 나누어진다. 그 중 한 경로를 진행하는 광신호는 광검출부(355)와 전기적 증폭부(360), 필터부(365) 및 전력검출부(370)를 차례로 통과하여 주제어부(375)로 전달된다. 전기적 증폭부(360)는 광검출부(355)에 의해 광전변환된 전기신호의 세기를 증폭한다.

주제어부(375)는 피드백제어신호를 편광조절부(345)에 전달하고, 편광조절부(345)는 피드백제어신호에 따라 광신호의 편광을 변환시켜서 두 개의 주편광상태(PSP)성분 중 하나의 주편광상태(PSP)성분만이 선편광부(350)를 통과하게 만든다.

하나의 주편광상태 성분만이 선편광부(345)를 통과하면 주제어부(375)는 스크램블러(320)에게 동작시작명령을 전송하고 광세기 측정부(380)로 하여금 광파워의 최대값과 최소값을 측정하도록 명령한다. 그리고 주제어부(375)는 광세기측정부(380)가 측정한 최대값 및 최소값을 이용하여 OSNR을 계산한다.

도 4는 도 3의 실험장치를 이용하여 종래의 OSNR 측정 에러값과 본 발명에 따른 OSNR 측정 에러값을 비교한 그래프이다.

도 4를 참조하면, PMD 에뮬레이터에 의해 군 지연차(Differntial Group Delay)가 10ps로 주어질 때, 주편광상태(PSP)를 분리하는 특성을 지닌 본 발명에 의한 OSNR 측정 에러값과 주편광상태(PSP)를 분리하는 과정없이 단순히 편광조절부만을 조정하여 선편광부의 출력값으로부터 측정한 OSNR 측정 에러값을 비교한 그래프이다.

도 4에 도시된 에러값은, 모든 채널에 대해 선편광부(350)에 입력되는 입력 신호광의 세기를 -10dBm으로 고정시키고 ASE 잡음 양의 조절에 의해 OSNR을 변화시키는 경우에, 상기 두 방법에 의한 OSNR 측정값과 광스펙트럼분석부(Optical Spcectrum Analyzer)(340)에 의한 측정값의 차이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 군지연차(DGD)가 10ps일때 주편광상태(PSP)를 추적 분리하지 않고 편광조절부(345)와 선편광부(350)만을 이용하여 측정한 에러값은 모든 채널에 대해 약 4.5 - 5.5dB 정도인데 반해, 주편광상태(PSP)를 추적 분리하는 본 발명에 따른 기술을 이용하는 경우에는 모든 채널에 대한 에러값이 약 0.4dB 이하임을 알 수 있다.

도 5는 군 지연차(Differential Group Dealy:DGD)에 따른 종래의 OSNR 측정값과 본 발명에 따른 OSNR 측정값을 비교한 그래프이다.

구체적으로 도 5는 파장이 1554.9nm인 채널 3에 대해 OSNR을 약 25dB로 고정시켰을 때 군 지연차(DGD)증가에 따른 OSNR 측정 에러값의 변화를 주편광상태(PSP) 분리없이 측정한 결과와 주편광상태(PSP)분리를 이용하는 본 발명에 따른 기술에 의한 결과를 비교한 그래프이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광신호 감시장치를 이용할 경우에 OSNR 측정 에러는 군 지연차(DGD)의 증가에도 불구하고 항상 약 0.4dB 이내의 일정한 값으로 유지되는 반면, 주편광상태(PSP)분리없이 측정한 실험에서는 측정 에러가 군 지연차(DGD)의 증가에 따라 큰 폭으로 증가한다. 또한, 도 5의 군 지연차(DGD)에 따른 에러의 증가곡선은 큰 군 지연차(DGD)값에 대해 포화되는 경향을 보인다.

도 6을 참조하면, 편광조절부(130)는 전송광섬유(115)로부터 입력되는 광신호의 편광성분의 상태와 방향을 변환한다(S600).

편광빔분리부(135)는 편광성분이 변환된 광신호로부터 서로 수직인 제1편광성분 및 제2편광성분을 분리한다(S605). 편광빔분리부(135)에 의해 분리된 제1편광 성분 및 제2편광성분은 광세기 측정부(160) 및 피드백제어부(136)로 각각 분리되어 출력된다. 피드백제어부(136)는 제1편광성분 및 제2편광성분이 편광빔분리부의 두 축에 나란히 정렬되도록 편광조절부(130)를 제어한다.

편광빔분리부(135)에 의해 분리된 제1편광성분 및 제2편광성붐이 편광빔분리부(135)의 두 축에 나란히 정렬되어 있지 않으면(S610), 다음과 같은 과정이 수행된다.

광검출부(140)는 제2편광성분을 전기신호로 변환한다(S615). 그리고 필터부(145)는 전기신호의 특정주파수대역만을 통과시킨다(S620). 전력검출부(150)는 필터링된 전기신호의 전력을 측정한다(S625).

주제어부(155)는 현재측정된 전력과 이전에 측정된 전력을 비교하여 현재 측정된 전력이 이전에 측정된 전력보다 작아지도록 편광조절부(130)를 제어하는 신호를 발생한다(S630). 편광조절부(130)는 주제어부(155)로부터 제어신호를 수신하면 제어신호에 대응하여 광신호의 편광성분의 상태와 방향을 변환한다(S600).

편광빔분리부(135)에 의해 분리된 제1편광성분 및 제2편광성분이 편광빔분리부(135)의 두 축에 나란히 정렬되면(S610), 다음과 같은 과정이 수행된다.

주제어부(155)는 스크램블러(110)에게 동작시작명령을 전송한다(S635). 동작시작명령을 수신한 스크램블러(110)는 송신부(105)로부터 출력되어 전송광섬유(115)로 입력되는 광신호를 스크램블링한다(S640). 스크램블링된 광신호는 최대값과 최소값을 주기적으로 반복한다.

광세기측정부(160)는 스크램블링된 광신호의 제1편광성분의 광세기를 측정한 다(S645). 스크램블링된 광신호는 최대값과 최소값을 주기적으로 반복하므로 광세기측정부(160)는 최대값과 최소값을 측정한다(S645). 주제어부(155)는 광세기측정부에 의해 측정된 최대값과 최소값을 이용하여 광신호대잡음비(OSNR)을 산출한다(S650).

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 실시 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 채널별로 ASE 잡음의 세기가 다르고 전송광링크상에 편광모드분산(PMD)이 존재하는 파장분할다중화(WDM) 광전송시스템에서 정확한 광신호대잡음비(OSNR)을 측정할 수 있다. 또한 편광모드분산(PMD)이 시간적으로 변화는 경우에도 정확한 OSNR을 측정할 수 있다

Claims

전송광섬유를 통해 수신된 광신호의 편광성분의 상태와 방향을 소정의 제어신호에 따라 변환하는 편광조절부;

상기 편광조절부에 의해 편광성분이 변환된 광신호로부터 서로 수직인 제1편광성분 및 제2편광성분을 분리하는 편광빔분할부;

상기 제1편광성분의 광세기를 측정하는 광세기측정부;

상기 광신호의 제1편광성분 및 제2편광성분이 상기 편광빔분할부의 두 축에 정렬되도록, 상기 제2편광성분의 전기적 스펙트럼을 기초로 상기 광신호의 편광성분의 상태와 방향을 변환시키는 상기 제어신호를 생성하여 상기 편광조절부로 출력하는 피드백 제어부; 및

상기 피드백제어부에 의해 상기 제1편광성분 및 상기 제2편광성분이 상기 편광빔분할부의 두 축에 정렬되면 상기 전송광섬유로 입력되는 광신호를 스크램블링하는 스크램블러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 감시장치.
제 1항에 있어서,

상기 광세기측정부는 최대값과 최소값이 주기적으로 변화하는 상기 제1편광성분의 광세기를 측정하는 것을 특징으로 하는 광신호 감시장치.
제 1항에 있어서,

상기 피드백제어부는,

상기 제2편광성분에 해당하는 전기신호를 출력하는 광검출부;

상기 전기신호 중 소정의 주파수 대역의 신호만을 통과시키는 필터부;

상기 통과된 신호의 전력을 측정하는 전력검출부; 및

상기 측정된 전력과 이전에 상기 전력검출부에 의해 측정된 전력을 비교하여 현재 측정된 전력이 이전 전력보다 작아지도록 상기 편광조절부를 제어하는 주제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 감시장치.
제 3항에 있어서,

상기 주제어부는 상기 제1편광성분 및 상기 제2편광성분이 상기 편광빔분할부의 두 축에 정렬되면 상기 광세기측정부에 의해 측정된 광세기를 기초로 ONSR을 산출하는 것을 특징으로 하는 광신호 감시장치.
제 1항에 있어서,

상기 광신호는 파장분할다중화(wavelength division mutiplexing:WDM) 광전송시스템에서 각 개별적 채널인 것을 특징으로 하는 광신호 감시장치.
제 1항에 있어서,

상기 전송광섬유와 상기 편광조절부 사이에 위치하여 상기 전송광섬유로부터 수신되는 WDM 광신호에 대하여 파장 채널별로 스캔하여 각 채널을 상기 편광조절부로 출력하는 파장가변필터부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 감시장치.
(a) 전송광섬유를 통해 수신된 광신호의 편광성분의 상태와 방향을 변환하는 단계;

(b) 상기 편광성분이 변환된 광신호로부터 서로 수직인 제1편광성분 및 제2편광성분을 분리하는 단계;

(c) 상기 제1편광성분의 광세기를 측정하는 단계;

(d) 상기 광신호의 제1편광성분 및 제2편광성분이 소정의 두 축에 정렬되도록, 상기 제2편광성분의 전기적 스펙트럼을 기초로 상기 (a) 단계의 광신호의 편광성분의 상태와 방향을 변환시키는 피드백 제어를 수행하는 단계;

(e) 상기 피드백 제어에 의해 상기 제1편광성분 및 상기 제2편광성분이 상기 두 축에 정렬되면 상기 전송광섬유로 입력되는 광신호를 스크램블링하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 감시방법.
제 7항에 있어서,

상기 (c)단계는 최대값과 최소값이 주기적으로 변화하는 상기 제1편광성분의 광세기를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 감시방법.
제 7항에 있어서,

상기 피드백제어단계부는,

(d1) 상기 제2편광성분에 해당하는 전기신호를 출력하는 단계;

(d2) 상기 전기신호 중 소정의 주파수 대역의 신호만을 통과시키는 단계;

(d3) 상기 통과된 신호의 전력을 측정하는 단계; 및

(d4) 상기 측정된 전력과 이전에 측정된 전력을 비교하여 현재 측정된 전력이 이전 전력보다 작아지도록 상기 편광성분을 변환하는 단계를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 감시방법.
제 9항에 있어서,

상기 (d4)단계는 상기 제1편광성분 및 상기 제2편광성분이 상기 두 축에 정 렬되면 상기 (c)단계에서 측정된 광세기를 기초로 ONSR을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 감시방법.
제 7항에 있어서,

상기 광신호는 파장분할다중화(wavelength division mutiplexing:WDM) 광전송시스템에서의 각 개별적 채널인 것을 특징으로 하는 광신호 감시방법.
제 7항에 있어서,

상기 (a)단계전에

(f) 상기 전송광섬유로부터 수신되는 WDM 광신호에 대하여 파장 채널별로 스캔하여 상기 WDM 광신호를 각 채널별로 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 감시방법.