KR100600626B1 - 개선된 양방향 광 증폭기 구조 - Google Patents

개선된 양방향 광 증폭기 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 한 가닥의 광섬유와 하나의 광 증폭기를 이용하여 간소화된 구조의 양방향 광 증폭기를 실현할 수 있도록 한 개선된 양방향 광 증폭기 구조에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 두개의 광섬유 및 2N개의 광 증폭기를 채용하는 구조를 갖는 종래의 양방향 광 증폭기 구조와는 달리, 광 회전기와 광섬유 격자를 이용하여 하나의 광섬유와 하나의 광 증폭기만으로 양방향 광 증폭기를 구현함으로써, 광 네트워크를 구성하는 데 있어서 구조의 간소화 및 저가격화를 실현할 수 있는 것이다.

Description

개선된 양방향 광 증폭기 구조{IMPROVED BI-DIRECTIONAL OPTICAL AMPLIFIER STRUCTURE}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 양방향 광 증폭기 구조의 블록구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
102, 108, 112, 116 : 광 회전기 104, 118 : 광 감쇄기
106, 114 : 광섬유 격자 110 : 광 증폭기
본 발명은 광신호를 소정 레벨로 증폭하는 광 증폭기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대도시 등에서 근거리 WDM 광 네트워크를 간소화된 구성하는 데 적합한 개선된 광 증폭기 구조에 관한 것이다.
근래들어, 가입자 망의 고속화를 위해 가입자 유닛(또는 단말)까지 광섬유를 연결하는 광 가입자 망에 대한 연구가 도처에서 활발하게 진행되고 있으며, 또한 일부 지역에서는 광 가입자 망의 보급화를 위해 광 가입자 시험망을 구축하여 운영하고 있다.
이러한 광 가입자 망을 구축하는 데 있어서는, 디지탈화된 전기적 신호를 임의의 파장대의 광신호로 변환하여 광섬유로 전송하고 광섬유를 통해 수신되는 임의의 파장대의 광신호를 검출하여 디지탈화된 전기적 신호로 역변환하는 광 송수신기와 광신호(신호광)를 목표로하는 임의의 레벨로 증폭하는 광 증폭기의 요구가 필수적이라 할 수 있다.
현재 상용화된 광 증폭기들은 단방향성(즉, 한 가닥의 광섬유를 통해 임의의 파장대의 광신호를 송신하고 다른 한 가닥의 광섬유를 통해 다른 파장대의 광신호를 수신하는 구조)이기 때문에 양방향 광 네트워크를 구성하는 경우 반드시 두 가닥의 광섬유와 2N(N=노드의 수)개의 광 증폭기를 필요로 한다.
따라서, 종래 광 증폭기들은 매우 고가인 두 가닥의 광섬유와 2N개의 광 증폭기를 채용하기 때문에 경제적인 측면에서 매우 바람직하지 못할 뿐만 아니라 전체 구조가 다소 복잡해진다는 단점을 갖는다. 특히, 종래 광 증폭기는 중간 노드가 많아질수록 경제적인 측면에서 많은 손실이 수반된다.
또한,“BIDIRECTIONAL OPTICAL AMPLIFIER HAVING FLAT GAIN”명칭의 미국특허 제5,887,091호에서는 광 회전기와 광섬유 격자를 이용하여 한 가닥의 광섬유만으로 구현한 광 증폭기 구조를 개시하고 있다.
그러나, 상술한 미국특허는 비록 광섬유는 한 가닥만을 필요로 하지만 역시 2N(N=노드의 수)개의 광 증폭기를 필요로 한다. 따라서, 전체 광 증폭기의 구조를 간소화하고 저가격화하는 데는 한계를 가질 수밖에 없다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 한 가닥의 광섬유와 하나의 광 증폭기를 이용하여 간소화된 구조의 양방향 광 증폭기를 실현할 수 있는 개선된 양방향 광 증폭기 구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상향 광신호와 하향 광신호를 소정 레벨로 증폭하여 출력하는 양방향 광 증폭기 구조에 있어서, 하나의 광섬유의 일단에 연결되어 상기 상향 광신호 또는 하향 광신호의 경로를 변환시키는 제 1 광 회전기; 상기 제 1 광 회전기의 출력에 연결된 제 1 광 감쇄기; 상기 제 1 광 감쇄기의 출력에 연결되며, 상기 상향 광신호의 WDM 채널 그룹은 통과시키고, 상기 하향 광신호의 WDM 채널 그룹은 반사시키는 제 1 광섬유 격자; 상기 제 1 광섬유 격자의 출력에 연결되며, 상기 제 1 광섬유 격자를 통해 제공되는 상기 상향 광신호의 WDM 채널 그룹과 상기 제 1 광섬유 격자를 통해 반사되는 상기 하향 광신호의 WDM 채널 그룹을 광 증폭기로 입력하는 제 2 광 회전기; 상기 상향 광신호의 WDM 채널 그룹 및 상기 하향 광신호의 WDM 채널 그룹을 소정 레벨로 증폭하는 상기 광 증폭기; 상기 증폭된 상향 광신호의 WDM 채널 그룹을 상기 하나의 광섬유의 타단으로 전달하고, 상기 타단으로부터 반사되는 상기 증폭된 하향 광신호의 WDM 채널 그룹의 경로를 변환시켜 상기 제 1 광 회전기로 전달하는 제 3 광 회전기; 상기 제 3 광 회전기의 출력에 연결되며, 상기 증폭된 상향 광신호의 WDM 채널 그룹은 통과시키고, 상기 증폭된 하향 광신호의 WDM 채널 그룹을 반사시켜 상기 제 3 광 회전기로 전달하는 제 2 광섬유 격자; 상기 제 2 광섬유 격자의 출력에 연결되며, 상기 증폭된 상향 광신호의 WDM 채널 그룹을 상기 타단으로 전달하고, 상기 타단으로부터 입력 되는 상기 하향 광신호의 WDM 채널 그룹을 상기 광 증폭기측으로 전달하는 제 4 광 회전기; 및 상기 제 4 광 회전기로부터 제공되는 상기 하향 광신호의 WDM 채널 그룹을 감쇄시켜 상기 제 2 광 회전기로 전달하는 제 2 광 감쇄기로 이루어진 개선된 양방향 광 증폭기 구조를 제공한다.
본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예로 부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 핵심 기술요지는, 두개의 광섬유 및 2N개의 광 증폭기를 채용하는 구조를 갖는 종래의 양방향 광 증폭기 구조와는 달리, 광 회전기와 광섬유 격자를 이용하여 하나의 광섬유와 하나의 광 증폭기만으로 양방향 광 증폭기 구조를 실현한다는 것으로, 이러한 기술적 수단을 통해 본 발명에서 목적으로 하는 바는 쉽게 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 양방향 광 증폭기 구의 블록구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 양방향 광 증폭기 구조는 4개의 광 회전기(102, 108, 112, 116), 두 개의 광 감쇄기(104, 118), 두 개의 광섬유 격자(106, 114) 및 하나의 광 증폭기(110)를 포함한다.
도 1에 도시된 양방향 광 증폭기 구조에 있어서, A 방향에서 B 방향으로 진행하는 WDM 채널(예를들면, 상향 광신호의 WDM 채널)은 제 1 광 회전기(Circulator : 102), 제 1 광 감쇄기(104), 제 1 광섬유 격자(Fiber Bragg Grating : 106) 및 제 2 광 회전기(108)를 통과하여 광 증폭기(110)로 입력되고, 광 증폭기(110)의 출력은 제 3 광 회전기(112), 제 2 광섬유 격자(114) 및 제 4 광 회전기(116)를 통과하여 도시 생략된 다음단의 양방향 광 증폭기나 최종 단국의 역자중화기로 전달된다.
또한, B 방향에서 A 방향으로 진행하는 WDM 채널(예를들면, 하향 광신호의 WDM 채널)은 제 4 광 회전기(116), 제 2 광 감쇄기(118), 제 2 광 회전기(108), 제 1 광섬유 격자(106) 및 제 2 광 회전기(108)를 통과하여 광 증폭기(110)로 입력되고, 광 증폭기(110)의 출력은 제 3 광 회전기(112), 제 2 광섬유 격자(114), 제 3 광 회전기(112) 및 제 1 광 회전기(102)를 통과하여 도시 생략된 다음단의 양방향 광 증폭기나 최종 단국의 역자중화기로 전달된다.
이때, 도 1의 A 지점에서는 WDM 파장 λ1, λ3, λ5, - - -, λn-1 또는 λ1, λ2, - - -, λm 이 입력되고, WDM 파장 λ2, λ4, λ6, - - -, λn 또는 λm+1, λm+2, - - -, λ2m 이 출력된다. 또한, B 지점에서는 WDM 파장 λ2, λ4, λ6, - - -, λn 또는 λm+1, λm+2, - - -, λ2m 이 입력되고, WDM 파장 λ1, λ3, λ5, - - -, λn-1 또는 λ1, λ2, - - -, λm 이 출력된다. 여기에서, 각 지점에서의 파장 그룹은 제 1 및 제 2 광섬유 격자(106, 114)의 파장을 조정하여 바꿀수도 있다.
또한, 제 1 및 제 2 광섬유 격자(106, 114)는 B 지점에서 A 지점으로 진행하는 WDM 채널 그룹은 반사시키고, A 지점에서 B 지점으로 진행하는 WDM 채널 그룹은 통과시키는 특성을 갖는다.
먼저, 도 1의 A 지점에서 입력되는 채널 λ1, λ3, λ5, - - -, λn-1 또는 λ1, λ2, - - -, λm 은 제 1 광 회전기(102)의 포트 2 및 3을 통해 제 1 광 감쇄기(104)로 입력된다. 여기에서, 광 감쇄기(104)는 B 지점에서 광 증폭기(110)로 입력되는 WDM 채널 그룹의 총 광파워와 A 지점에서 광 증폭기(110)로 입력되는 WDM 채널 그룹의 총 광파워의 레벨을 맞추도록 조정된다.
이어서, 제 1 광 감쇄기(104)를 통과한 WDM 채널 그룹은 제 1 광섬유 격자(106)와 제 2 광 회전기(108)의 포트 2 및 3을 경유하여 광 증폭기(110)로 입력되므로써, 소정 레벨의 광신호로 증폭된다.
다음에, 광 증폭기(110)를 통해 소정 레벨로 증폭된 WDM 채널 그룹은 제 3 광 회전기(112)의 포트 1 및 2와 제 2 광섬유 격자(114) 및 제 4 광 회전기(116)의 포트 1 및 2를 통해 출력되므로써, 도시 생략된 다음단의 양방향 광 증폭기 또는 최종 단국의 역다중화기로 전달된다.
한편, 도 1의 B 지점에서 입력되는 채널 λ2, λ4, λ6, - - -, λn 또는 λm+1, λm+2, - - -, λ2m 은 제 4 광 회전기(116)의 포트 2 및 3을 통해 제 2 광 감쇄기(118)로 입력되는 데, 제 2 광 감쇄기(118)는 A 지점에서 광 증폭기(110)로 입 력되는 WDM 채널 그룹의 총 광파워와 B 지점에서 광 증폭기(110)로 입력되는 WDM 채널 그룹의 총 광파워의 레벨을 맞추도록 조정된다.
이어서, 제 2 광 감쇄기(118)를 통과한 WDM 채널 그룹은 제 2 광 회전기(108)의 포트 1 및 2를 통해 제 1 광섬유 격자(106)로 진행되어 각 파장 대역에 부딪혀 반사되고, 반사된 WDM 채널 그룹은 제 2 광 회전기(108)의 포트 2 및 3을 통해 광 증폭기(110)로 입력되어 소정 레벨로 증폭된다.
다음에, 광 증폭기(110)를 통해 소정 레벨로 증폭된 WDM 채널 그룹은 제 3 광 회전기(112)의 포트 1 및 2를 통해 제 2 광섬유 격자(114)로 진행되어 각 파장 대역에 부딪혀 반사되고, 반사된 WDM 채널 그룹은 제 3 광 회전기(112)의 포트 2 및 3과 제 1 광 회전기(102)의 포트 1 및 2를 통해 출력되므로써, 도시 생략된 다음단의 양방향 광 증폭기 또는 최종 단국의 역다중화기로 전달된다.
한편, 본 발명의 양방향 광 증폭기 구조에 채용되는 제 1 및 제 2 광섬유 격자(106, 114)는, WDM 채널 그룹이 λ1, λ3, λ5, - - -, λn-1 또는 λ2, λ4, λ6, - - -, λn 일 때, 각 채널에 해당하는 격자를 모두 가지고 있어야 하며, 각 격자의 반사 스펙트럼은 반사 대역이 좁고 윗부분이 평탄해야 한다. 이것은 WDM 채널 그룹 각각의 파장에 변이가 발생하더라도 파워의 변동이 생기는 것을 방지하기 위해서이다.
또한, 본 발명의 양방향 광 증폭기 구조에 채용되는 제 1 및 제 2 광섬유 격자(106, 114)는, WDM 채널 그룹이 λ1, λ2, - - -, λm 또는 λm+1, λm+2, - - -, λ2m 일 때, 채널 그룹별에 해당하는 격자를 하나만 가지고 있어야 하며, 격자의 반사 대역은 채널 그룹의 모든 대역을 반사시킬 정도로 크고 윗부분이 평탄해야 한다. 이것은 WDM 채널 그룹 각각의 파장 파워에 차이가 생기는 것을 방지하기 위해서이다.
즉, 본 발명에 따른 양방향 광 증폭기 구조에 따르면, WDM 채널 그룹에 따라 광섬유 격자의 특성을 다르게 하므로써 경제적이면서도 유동적인 광 네트워크를 구성할 수 있다.
이상 설명한 바와같이 본 발명에 따르면, 두개의 광섬유 및 2N개의 광 증폭기를 채용하는 구조를 갖는 종래의 양방향 광 증폭기 구조와는 달리, 광 회전기와 광섬유 격자를 이용하여 하나의 광섬유와 하나의 광 증폭기만으로 양방향 광 증폭기를 구현함으로써, 광 네트워크를 구성하는 데 있어서 구조의 간소화 및 저가격화를 실현할 수 있다.

Claims (8)

  1. 상향 광신호와 하향 광신호를 소정 레벨로 증폭하여 출력하는 양방향 광 증폭기 구조에 있어서,
    하나의 광섬유의 일단을 통해 입력되는 상향 광신호의 WDM 채널 그룹을 광 증폭기로 입력하는 수단;
    상기 입력된 상향 광신호의 WDM 신호를 소정 레벨로 증폭하는 상기 광 증폭기;
    상기 광 증폭기를 통해 소정 레벨로 증폭된 상기 상향 광신호의 WDM 채널 그룹을 상기 하나의 광섬유의 타단으로 출력하는 수단;
    상기 하나의 광섬유의 타단을 통해 상기 상향 광신호의 반대 방향에서 입력되는 하향 신호의 WDM 채널 그룹을 광섬유 격자를 통해 반사시켜 상기 광 증폭기로 입력하는 수단; 및
    상기 광 증폭기를 통해 소정 레벨로 증폭된 상기 하향 광신호의 WDM 채널 그룹을 다른 광섬유 격자를 통해 반사시켜 상기 하나의 광섬유의 일단으로 출력하는 수단으로 이루어진 개선된 양방향 광 증폭기 구조.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 양방향 광 증폭기 구조는, 상기 하나의 광섬유의 일단에서 입력되는 상기 상향 광신호의 WDM 채널 그룹의 총 광파워와 타단에서 입력되는 상기 하향 광신호의 WDM 채널 그룹의 총 광파워 레벨을 맞추기 위한 광 감쇄 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개선된 양방향 광 증폭기 구조.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광섬유 격자와 다른 광섬유 격자 각각은, 상기 하나의 광섬유의 타단에서 입력되는 상기 하향 광신호의 WDM 채널 그룹이 λ1, λ3, λ5, - - -, λn-1 또는 λ2, λ4, λ6, - - -, λn 일 때, 각 채널에 해당하는 격자를 모두 가지며, 각 격자의 반사 스펙트럼은 반사 대역이 좁고 윗부분이 평탄한 것을 특징으로 하는 개선된 양방향 광 증폭기 구조.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광섬유 격자와 다른 광섬유 격자 각각은, 상기 하나의 광섬유의 타단에서 입력되는 상기 하향 광신호의 WDM 채널 그룹이 λ1, λ2, - - -, λm 또는 λm+1, λm+2, - - -, λ2m 일 때, 채널 그룹별에 해당하는 격자를 하나만 가지며, 격자의 반사 대역은 채널 그룹의 모든 대역을 반사시킬 정도로 크고 윗부분이 평탄한 것을 개선된 양방향 광 증폭기 구조.
  5. 상향 광신호와 하향 광신호를 소정 레벨로 증폭하여 출력하는 양방향 광 증폭기 구조에 있어서,
    하나의 광섬유의 일단에 연결되어 상기 상향 광신호 또는 하향 광신호의 경로를 변환시키는 제 1 광 회전기;
    상기 제 1 광 회전기의 출력에 연결된 제 1 광 감쇄기;
    상기 제 1 광 감쇄기의 출력에 연결되며, 상기 상향 광신호의 WDM 채널 그룹은 통과시키고, 상기 하향 광신호의 WDM 채널 그룹은 반사시키는 제 1 광섬유 격자;
    상기 제 1 광섬유 격자의 출력에 연결되며, 상기 제 1 광섬유 격자를 통해 제공되는 상기 상향 광신호의 WDM 채널 그룹과 상기 제 1 광섬유 격자를 통해 반사되는 상기 하향 광신호의 WDM 채널 그룹을 광 증폭기로 입력하는 제 2 광 회전기;
    상기 상향 광신호의 WDM 채널 그룹 및 상기 하향 광신호의 WDM 채널 그룹을 소정 레벨로 증폭하는 상기 광 증폭기;
    상기 증폭된 상향 광신호의 WDM 채널 그룹을 상기 하나의 광섬유의 타단으로 전달하고, 상기 타단으로부터 반사되는 상기 증폭된 하향 광신호의 WDM 채널 그룹의 경로를 변환시켜 상기 제 1 광 회전기로 전달하는 제 3 광 회전기;
    상기 제 3 광 회전기의 출력에 연결되며, 상기 증폭된 상향 광신호의 WDM 채널 그룹은 통과시키고, 상기 증폭된 하향 광신호의 WDM 채널 그룹을 반사시켜 상기 제 3 광 회전기로 전달하는 제 2 광섬유 격자;
    상기 제 2 광섬유 격자의 출력에 연결되며, 상기 증폭된 상향 광신호의 WDM 채널 그룹을 상기 타단으로 전달하고, 상기 타단으로부터 입력되는 상기 하향 광신호의 WDM 채널 그룹을 상기 광 증폭기측으로 전달하는 제 4 광 회전기; 및
    상기 제 4 광 회전기로부터 제공되는 상기 하향 광신호의 WDM 채널 그룹을 감쇄시켜 상기 제 2 광 회전기로 전달하는 제 2 광 감쇄기로 이루어진 개선된 양방향 광 증폭기 구조.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 광 감쇄기 각각은, 상기 하나의 광섬유의 일단에서 입력되는 상기 상향 광신호의 WDM 채널 그룹의 총 광파워와 타단에서 입력되는 상기 하향 광신호의 WDM 채널 그룹의 총 광파워 레벨을 맞추도록 조정되는 것을 특징으로 하는 개선된 양방향 광 증폭기 구조.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 광섬유 격자 각각은, 상기 하나의 광섬유의 타단에서 입력되는 상기 하향 광신호의 WDM 채널 그룹이 λ1, λ3, λ5, - - -, λn-1 또는 λ2, λ4, λ6, - - -, λn 일 때, 각 채널에 해당하는 격자를 모두 가지며, 각 격자의 반사 스펙트럼은 반사 대역이 좁고 윗부분이 평탄한 것을 특징으로 하는 개선된 양방향 광 증폭기 구조.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 광섬유 격자 각각은, 상기 하나의 광섬유의 타단에서 입력되는 상기 하향 광신호의 WDM 채널 그룹이 λ1, λ2, - - -, λm 또는 λm+1, λm+2, - - -, λ2m 일 때, 채널 그룹별에 해당하는 격자를 하나만 가지며, 격자의 반사 대역은 채널 그룹의 모든 대역을 반사시킬 정도로 크고 윗부분이 평탄한 것을 개선된 양방향 광 증폭기 구조.
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