KR100603595B1 - Bidirectional two-stage optical amplifier - Google Patents
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Abstract
2단 광증폭기 구조에서 후단 광증폭기를 공유하여 하나의 광증폭기로 양방향 증폭이 가능한 양방향 2단 광증폭기에 관한 것으로, 이를 위한 본 발명은 입력 신호광과 펌프광을 동시에 받아들여 에르븀첨가 광섬유내에서 증폭을 일으키는 증폭수단을 전단과 후단의 2 단으로 하여 출력세기를 크게하며 상기 후단을 양방향에 대해 서로 공유하는 2단 증폭 수단; 및 상기 2단 증폭수단의 전단과 후단 사이에 위치하며 이득평탄화필터를 사용하여 파장별 이득 특성을 동일하게 하는 이득평탄화 수단을 포함하되, 상기 2단 증폭수단의 후단은, 분배기를 사용하여 양방향으로 동일하게 펌프 광원을 공급해 주는 양방향 펌핑수단과 상기 후단의 출력을 서로 다른 방향의 신호 증폭경로와 서로 충돌하지 않도록 출력 경로를 제공해주는 회전기를 포함하고, 상술한 본 발명의 양방향 2단 광증폭기는 EDFA를 이용한 양방향 전송 시 통상의 일반적인 광증폭기를 각 선로에 하나씩 두 개를 사용하였던 것을 하나의 광증폭기로 양방향 증폭이 가능하도록 하므로써, WDM 방식의 전송망에서 EDFA를 이용한 양방향 전송 시 요구되는 광증폭기의 개수를 줄일 수 있어 경제성 및 유지보수 측면에서 효과가 있다.The present invention relates to a bidirectional two-stage optical amplifier capable of bidirectionally amplifying a single optical amplifier by sharing a rear stage optical amplifier in a two-stage optical amplifier structure. The present invention for simultaneously receiving an input signal light and a pump light and amplifying in an erbium-doped optical fiber Two-stage amplifying means for raising the output strength by using two amplifying means for generating the amplifying means, and sharing the rear end with each other in both directions; And gain leveling means positioned between the front and rear ends of the two-stage amplifying means and equalizing the gain characteristics for each wavelength using a gain flattening filter, wherein the rear end of the two-stage amplifying means is bidirectional using a divider. Equally, the bidirectional pumping means for supplying a pump light source and a rotor for providing an output path so that the output of the rear end does not collide with the signal amplification path in different directions, the bidirectional two-stage optical amplifier of the present invention described above is EDFA The number of optical amplifiers required for bidirectional transmission using EDFA in a WDM transmission network by enabling two-way amplification by using one optical amplifier that enables two conventional general optical amplifiers, one for each line, for bidirectional transmission. It can reduce the cost, which is effective in terms of economics and maintenance.
광증폭기, 에르븀첨가 광섬유, 파장분할다중화, 양방향 증폭Optical amplifier, Erbium-doped fiber, wavelength division multiplexing, bidirectional amplification
Description
도 1은 종래 기술의 2단 광증폭기를 나타낸 구성도,1 is a block diagram showing a two-stage optical amplifier of the prior art,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 양방향 증폭을 위한 2단 광증폭기를 나타낸 구성도.2 is a block diagram showing a two-stage optical amplifier for bidirectional amplification according to an embodiment of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100 : 전단 제 1 증폭수단 200 : 후단 증폭수단100: first front end amplification means 200: rear end amplification means
201 : 펌프 202 : 분배기201: pump 202: distributor
203,205 : WDM 커플러 104, 204, 304 : EDF203,205: WDM Coupler 104, 204, 304: EDF
300 : 전단 제 2 증폭수단 400,401 : 이득평탄화 필터300: second amplification means 400,401 shear flattening filter
500,501 : 회전기500,501: Rotator
본 발명은 광증폭기(Optical Amplifier; OA)에 관한 것으로, 단방향 광증폭 기에서 양방향 증폭을 할 수 있는 양방향 2단 광증폭기에 관한 것이다.The present invention relates to an optical amplifier (OA), and to a bidirectional two-stage optical amplifier capable of bidirectional amplification in a unidirectional optical amplifier.
최근 국내외적으로 정보량의 급증에 따라 전송 시스템의 대용량화가 진행되고 있다. 특히 여러 채널의 광파장을 사용함으로써 광섬유(Optical Fiber)가 제공하는 넓은 대역폭을 효과적으로 이용할 수 있는 파장분할다중(Wavelength Division Multiplexing: 이하 WDM이라 약칭함)에 의한 전송방식이 높은 관심을 끌고 있다. 이러한 WDM 전송장치를 이용하는 통신망에서 핵심 요소가 되는 것이 광증폭기(OA)이다. Recently, with the rapid increase in the amount of information at home and abroad, the capacity of transmission systems is increasing. In particular, a transmission scheme using wavelength division multiplexing (hereinafter, abbreviated as WDM) that can effectively use a wide bandwidth provided by an optical fiber by using optical wavelengths of various channels is drawing high attention. An optical amplifier (OA) is a key element in a communication network using such a WDM transmission device.
이러한 광증폭기는 광전변환 없이 광신호를 증폭하는 장치로서, 광섬유의 전송 손실이나 분배망의 분할손실을 쉽게 보상할 수 있다. 이러한 광증폭기에는 여러 종류가 있는데, 그 중에서도 희토류 금속인 에르븀(Erbium)이 첨가된 광섬유를 이용한 에르븀 첨가 광섬유 증폭기(Erbium-Doped Fiber Amplifier: 이하 EDFA라 약칭함)가 널리 사용되고 있다. 상기 EDFA는 전송 손실이 가장 작은 1.55㎛ 광통신 대역의 넓은 파장 범위에 걸쳐 높은 이득으로 광신호의 증폭이 가능하므로 광통신에서 광전력 증폭기, 광전치 증폭기 및 광중계기로 활용되고 있다. 특히 서로 다른 파장의 광신호들을 누화(crosstalk)없이 거의 한 번에 증폭할 수 있으므로 WDM 방식에 매우 유용하다. 따라서 WDM 방식의 초대용량 국간 전송망이나 가입자용 광통신 시스템의 핵심요소로 자리를 잡아가고 있다.Such an optical amplifier is an apparatus for amplifying an optical signal without photoelectric conversion, and can easily compensate for transmission loss of a fiber or splitting loss of a distribution network. There are many kinds of such optical amplifiers, and among them, an erbium-doped fiber amplifier (hereinafter abbreviated as EDFA) using an optical fiber containing erbium, which is a rare earth metal, is widely used. The EDFA is used as an optical power amplifier, photoelectric amplifier, and optical repeater in optical communication because it can amplify an optical signal with a high gain over a wide wavelength range of 1.55 占 퐉 optical communication band with the smallest transmission loss. In particular, since optical signals of different wavelengths can be amplified almost at once without crosstalk, they are very useful for the WDM method. Therefore, it is becoming a key element of the WDM-based super-capacity transmission network or subscriber optical communication system.
종래 기술의 EDF(Erbium-Doped Fiber)를 이용한 2단 광증폭기는 도 1에 도시된 것처럼, 일방향의 입력 신호광에 대한 증폭을 위해 전단 증폭수단(10), 후단 증폭수단(30)의 2단으로 이루어진 증폭기이다. The two-stage optical amplifier using the EDF (Erbium-Doped Fiber) of the prior art, as shown in Figure 1, to the two stages of the front end amplification means 10, the rear end amplification means 30 for amplifying the input signal light in one direction Amplifier.
이에 대해 자세히 설명하면, 입력되는 광신호는 증폭되고자 하는 파장분할다중화된 입력 신호 광이며, 이 신호광은 WDM 커플러(13)를 통하여 증폭을 위해 에너지 공급원의 역할을 하는 레이저다이오드(Laser Diode; LD)를 이용한 펌프(12)의 펌프 광(Pump light)과 함께 이득매질인 EDF(14)에 동시에 입사된다. 이때 EDF(14) 내에서는 펌프 광에 의해 에르븀(Erbium) 이온이 상위 에너지 레벨로 여기(Excite)되고, 상기 신호 광은 여기된 이온의 유도방출 시에 발생하는 에너지를 받아 증폭된다. 또한 광궤환(Optical Feedback)이나 발진을 방지하기 위하여 전단 증폭수단(10)의 입출력단에 아이솔레이터(11, 15)를 구성한다.In detail, the input optical signal is a wavelength division multiplexed input signal light to be amplified, which is a laser diode (LD) serving as an energy source for amplification through the
이 때 EDFA는 각 파장별 증폭 특성이 다르므로 이득평탄화(Gain Flattening)를 위해 전단 증폭수단(10)에 의해 증폭된 출력신호를 이득평탄화필터(Gain Flattening Filter; GFF)(20)로 통하도록 한다. At this time, since EDFA has different amplification characteristics for each wavelength, the output signal amplified by the shear amplification means 10 is passed through a gain flattening filter (GFF) 20 for gain flattening. .
상기 이득평탄화필터(20)의 출력은 출력 세기를 높이기 위해 후단 증폭수단 (30)으로 입력된다. 그리고 상기 후단 증폭수단(30) 내에서의 광학적인 작용은 전단 증폭수단(10)의 경우와 동일하다. 다만 출력세기를 크게 하기 위해 펌프(35)의 펌프 광을 입력 신호 광의 방향과 반대로 EDF(32) 내에 입사시킨다. 여기서 도면 부호 '31','34' 는 아이솔레이터, 도면 부호 '33'은 WDM 커플러를 나타낸다.The output of the
상술한 바와 같이, 종래기술에서는 파장분할다중화(WDM) 방식의 전송망에서 에르븀 첨가 광섬유 증폭기(EDFA)를 이용하여 양방향 전송 시, 단일 방향에 대해 각각 광증폭기가 별도로 필요하게 되므로, 양방향 전송 시 경제성 및 유지보수 측면에서 효율이 저하된다.As described above, in the prior art, an optical amplifier is separately required for a single direction in bidirectional transmission using an erbium-doped fiber amplifier (EDFA) in a wavelength division multiplexing (WDM) transmission network. In terms of maintenance, the efficiency is reduced.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 에르븀첨가 광섬유 증폭기(EDFA)를 이용한 양방향 전송 시, 2단 광증폭기 구조에 후단 광증폭기를 공유하여 하나의 광증폭기로 양방향 증폭이 가능한 양방향 2단 광증폭기에 관한 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and in bidirectional transmission using an erbium-doped fiber amplifier (EDFA), bidirectional two-way amplification is possible with one optical amplifier by sharing a rear-end optical amplifier in a two-stage optical amplifier structure. However, it relates to an optical amplifier.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 입력 신호광과 펌프광을 동시에 받아들여 에르븀첨가 광섬유내에서 증폭을 일으키는 증폭수단을 전단과 후단의 2 단으로 하여 출력세기를 크게하며 상기 후단을 양방향에 대해 서로 공유하는 2단 증폭 수단; 및 상기 2단 증폭수단의 전단과 후단 사이에 위치하며 이득평탄화필터를 사용하여 파장별 이득 특성을 동일하게 하는 이득평탄화 수단을 포함하되, 상기 2단 증폭수단의 후단은, 분배기를 사용하여 양방향으로 동일하게 펌프 광원을 공급해 주는 양방향 펌핑수단과 상기 후단의 출력을 서로 다른 방향의 신호 증폭경로와 서로 충돌하지 않도록 출력 경로를 제공해주는 회전기를 포함하여, 상기 2 증폭수단의 후단을 양방향에 대해 서로 공유하므로써 하나의 증폭수단으로 양방향 증폭이 가능한 양방향 광증폭 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention has an amplification means that simultaneously receives an input signal light and a pump light and causes amplification in an erbium-doped optical fiber in two stages, a front end and a rear end, thereby increasing the output strength and sharing the rear end with each other in both directions. Two-stage amplification means; And gain leveling means positioned between the front and rear ends of the two-stage amplifying means and equalizing the gain characteristics for each wavelength using a gain flattening filter, wherein the rear end of the two-stage amplifying means is bidirectional using a divider. Equally sharing the rear end of the two amplification means for both directions including a bidirectional pumping means for supplying a pump light source and a rotor providing an output path so that the output of the rear end does not collide with the signal amplification paths in different directions. Therefore, it provides a bidirectional optical amplifier capable of bidirectional amplification by one amplification means.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. .
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 양방향 2단 광증폭기를 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating a bidirectional two-stage optical amplifier according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 양방향 2단 광증폭기는, 순방향 입력(INPUT1) 신호광이 입력되는 전단(First stage) 제 1 증폭수단(100) 및 역방향 입력(INPUT2) 신호광이 입력되는 전단 제 2 증폭수단(300), 상기 전단 제 1 증폭수단(100)과 전단 제 2 증폭수단(300) 사이에 위치하여 순방향 및 역방향 펌핑을 하는 후단(Second stage) 증폭수단(200)으로 구성되며, 통상의 2단 광증폭기와 동일하게 상기 전단 제 1 증폭수단(100)과 전단 제 2 증폭수단(300)은 각각 순방향 및 역방향 입력 신호광의 잡음지수(Noise figure)를 향상시키며 후단 증폭수단 (200)은 출력광의 이득(Gain) 및 출력세기(Output power)를 증가시킨다. As shown in FIG. 2, the bidirectional two-stage optical amplifier according to an embodiment of the present invention includes first stage amplifying
그리고 전단 제 1, 2 증폭수단(100,300)은 각각 두 개의 아이솔레이터 (101,105,301,305), 하나의 WDM 커플러(102,302), 레이저다이오드를 이용한 하나의 펌프(103,303) 및 하나의 EDF(104,304)를 포함하고, 후단 증폭수단(200)은 두 개의 WDM 커플러(203,205), 하나의 EDF(204), 펌프(201) 및 분배기(202)로 구성된다. 여기서 상기 분배기(202)는 펌프(201)의 펌프광을 양방향 분배한다. 또한 전단 제 1, 2 증폭수단(100,300)과 후단 증폭수단(200) 사이에는 파장별 이득 특성을 동일하게 하는 이득평탄화필터(400,401), 순방향 입력신호광(또는 역방향 입력신호광)일 때 역방향(또는 순방향) 신호의 증폭경로와 서로 충돌하지 않도록 다른 경로를 제공해 주는 회전기(Circulator)(500,501)를 포함하여 구성된다. The first and second amplifying means 100 and 300 each include two
상기와 같이 증폭되고자 하는 입력 신호광과 에너지 공급원의 역할을 하는 펌프광을 동시에 받아들여 EDF(104,204,304)내에서 증폭하는 광증폭기를 2단으로 하여 출력세기를 크게하고, 두 개의 상기 2단 광증폭기 중 후단 증폭기를 양방향에 대해 서로 공유하는 양방향 증폭기 즉, 후단 증폭수단(200)을 구성하므로써 하나의 증폭기로 양방향 증폭이 가능하도록 한다. 또한 2단 광증폭기 사이에 이득평탄화 필터(400,401)를 사용하여 파장별 이득특성을 동일하게 한다.The optical amplifier which simultaneously receives the input signal light to be amplified and the pump light serving as the energy supply source and amplifies in the EDF (104, 204, 304) is made into two stages, and the output intensity is increased, and the rear end of the two two stage optical amplifiers. By configuring the bi-directional amplifier, that is, the rear-end amplifying means 200 to share the amplifier with each other for the bi-directional, it is possible to bi-directional amplification by one amplifier. In addition,
상기와 같이 구성된 양방향 2단 광증폭기의 동작에 대해 자세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the bidirectional two-stage optical amplifier configured as described above in detail.
먼저 순방향 증폭 경로(A)를 살펴보면, 순방향 입력(INPUT1) 신호광이 전단 제 1 증폭수단(100)으로 입력되고 광궤환이나 발진을 방지하는 입력단의 아이솔레이터(101)를 통과한 후, WDM 커플러(102)를 통해 레이저다이오드(Laser Diode)를 이용한 펌프(Pump)(103)의 펌프광(Pump light)과 동시에 이득매질인 EDF(104)에 입사되고, 이 때 EDF(104) 내에서는 펌프광에 의해 에르븀(Erbium) 이온이 상위 에너지 레벨로 여기되며, 신호광은 여기된 이온의 유도방출 시에 발생하는 에너지를 받아 증폭된다. 그리고 상기 증폭된 광은 출력단의 아이솔레이터(105)를 통과하는데, 상기 아이솔레이터(105)는 입력단의 아이솔레이터(101)와 동일한 역할을 한다. First, looking at the forward amplification path (A), the forward input signal INPUT1 is input to the front end first amplification means 100 and passes through the
이어 전단 제 1 증폭수단(100)의 출력 신호는 파장별 이득특성을 동일하게 하기 위해 이득평탄화필터(GFF)(400)를 통과하게 되고, 회전기(Circulator)(500)를 거쳐 후단 증폭수단(200)으로 입력된다. Subsequently, the output signal of the first first amplifying means 100 passes through a gain flattening filter (GFF) 400 to equalize the gain characteristic of each wavelength, and passes through the
그리고 상기 후단 증폭수단(200) 내에서의 광학적인 작용은 전단 제 1 증폭수단(100)의 경우와 동일하다. 다만 양방향 증폭을 위해 분배기(Splitter)(202)로 펌프(201)의 펌프광을 양방향으로 분배시켜서 WDM커플러(203)를 통해 신호광과 함 께 EDF(204)로 입사시킨다. 이 때 양방향으로 펌프광을 공급해주는 이유는 양방향 증폭시의 대칭성, 즉 동일한 특성을 유지하기 위함이다. And the optical action in the rear end amplification means 200 is the same as the case of the front end first amplification means (100). However, the pump light of the
이어 후단 증폭수단(200)의 출력은 역방향 신호의 증폭 경로와 충돌하지 않도록 다른 경로를 제공해주는 회전기(501)를 거쳐 제 1 출력단(OUTPUT1)으로 최종 출력된다. Subsequently, the output of the rear end amplifying
다음으로, 역방향 증폭 경로(B)를 살펴보면, 순방향 증폭 경로(A)의 경우와 마찬가지로 전단 제 2 증폭수단(300) 내에서 WDM 커플러(302)를 통해 역방향 입력 신호광과 펌프(303)의 펌프광이 동시에 이득매질인 EDF(304)에 입사되고, 증폭된 출력신호는 이득평탄화필터(401)를 통해 동일한 이득특성을 가지게 된 후, 회전기 (501)를 거쳐 후단 증폭수단(200)으로 입력된다. 순방향 증폭 경로와 동일한 광학적인 작용으로 증폭이 된 후, 회전기(500)를 거쳐 제 2 출력단(OUTPUT2)으로 출력된다.Next, looking at the reverse amplification path (B), as in the case of the forward amplification path (A), the reverse input signal light and the pump light of the
전술한 바와 같이, 2단 증폭수단 구조에서 후단 증폭수단(200)을 양방향에 대해 서로 공유하게 하고 후단 증폭수단(200)의 펌핑을 분배기(202)를 이용하여 양방향으로 하여 양방향으로 입력되는 신호광에 대해 동일한 증폭 특성을 유지하면서 양방향 증폭이 가능하도록 한다. 그리고 양방향 신호광의 원활한 경로를 제공해 주기 위해 회전기(500,501)를 사용한다.As described above, in the two-stage amplifying means structure, the rear amplifying
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
상술한 바와 같은 본 발명의 양방향 2단 광증폭기는 EDFA를 이용한 양방향 전송 시 통상의 일반적인 광증폭기를 각 선로에 하나씩 두 개를 사용하였던 것을 하나의 광증폭기로 양방향 증폭이 가능하도록 하므로써, WDM 방식의 전송망에서 EDFA를 이용한 양방향 전송시 요구되는 광증폭기의 개수를 줄일 수 있어 경제성 및 유지보수 측면에서 효과가 있다.As described above, the bidirectional two-stage optical amplifier of the present invention enables two-way amplification to one optical amplifier by using two conventional general optical amplifiers, one for each line, for bidirectional transmission using EDFA. In the transmission network, the number of optical amplifiers required for bidirectional transmission using EDFA can be reduced, which is effective in terms of economy and maintenance.
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- 2000-01-17 KR KR1020000001956A patent/KR100603595B1/en active IP Right Grant
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