KR100639963B1 - 이득고정 반도체 광증폭기를 이용하여 라만 광증폭을 하는복합형 광증폭기 - Google Patents

이득고정 반도체 광증폭기를 이용하여 라만 광증폭을 하는복합형 광증폭기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이득고정 반도체 광증폭기를 이용하여 라만 광증폭을 하는 복합형 광증폭기에 관한 것으로, 광통신에서 전송로로 이용되는 광섬유; 상기 광섬유를 통해서 입력되는 광신호를 증폭하고, 광증폭 매질을 통하여 이득고정을 위한 자체발진 레이저를 생성하는 이득고정 반도체 광증폭기; 및 상기 이득고정 반도체 광증폭기로부터 생성되어 출력되는 자체발진 레이저를 상기 광섬유로 입사하도록 하여 라만 광증폭을 유도하는 역방향 펌핑 라만 광증폭기로 구성된다. 따라서, 이득고정 반도체 광증폭기를 이용하여 보다 간단한 구조로 라만 광증폭을 발생할 수 있게 된다.

Description

이득고정 반도체 광증폭기를 이용하여 라만 광증폭을 하는 복합형 광증폭기{Hybrid optical amplifier using gain-clamped semiconductor optical amplifier enabling Raman amplification}
도 1은 종래의 라만 광섬유증폭기와 반도체 광증폭기의 결합장치의 구성도이다.
도 2a 및 도 2b는 브래그(Bragg) 격자를 이용한 이득 고정된 반도체 광증폭기의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 반도체 광증폭기 외부에 레이저 공진기를 구성하는 경우를 도시한 도면이다.
도 4는 이득고정 반도체 광증폭기의 이득 특성을 도시한 도면이다.
도 5는 이득고정 반도체 광증폭기를 통과하여 증폭된 신호 채널과 이득고정 레이저 채널을 나타내는 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 역방향 라만 광증폭을 하는 이득고정 반도체 광증폭기를 이용한 복합형 광증폭기의 블럭도이다.
도 7은 도 6에서의 이득고정 반도체 광증폭기의 사시도를 나타낸다.
도 8은 도 6에서의 이득고정 반도체 광증폭기의 단면도를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 순방향 라만 광증폭을 하는 이득고 정 반도체 광증폭기를 이용한 복합형 광증폭기의 블럭도이다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 라만 광증폭을 하는 2 단 구조의 이득고정 반도체 광증폭기를 이용한 복합형 광증폭기의 블럭도이다.
본 발명은 광증폭기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복합형 광증폭기의 구조를 더욱 단순화시키고 제작이 용이하며 비용도 절감되는 이득고정 반도체 광증폭기를 이용하여 라만 광증폭을 하는 복합형 광증폭기에 관한 것이다.
반도체 광증폭기(SOA: Semiconductor Optical Amplifier, 이하 'SOA'라 한다)는 이득 매질이 반도체로 된 광증폭기이다. 그러나, SOA는 크기가 작고, 파장 대역 선택이 용이하며, 파장 대역이 넓은 장점이 있음에도 불구하고, 2.5Gbit/s 이상의 고속 광통신에서는 주로 광섬유 광증폭기(FOA: Fiber Optical Amplifier, 이하 'FOA'라 한다)가 이용되고 있다. 이를 살펴보면, SOA는 FOA와 비교하여 고속으로 변조되는 광신호에 대해서 크로스토크(cross-talk, 이하'cross-talk'라고 한다)가 크게 작용하기 때문이다.
예를 들면 대표적인 FOA인 EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier)는 10 ms 정도의 이득회복시간(GRT: Gain Recovery Time)을 갖기 때문에 2.5 Gbit/s (1 bit 주기는 400 ps)의 고속 변조되는 신호의 변화를 따라서 이득 특성이 바뀌지 않는다. 반면에 SOA는 수백 ps (1 ps =
Figure 112004040470047-pat00001
s) 정도의 GRT를 갖고 있어서 2.5 Gbit/s의 고속 변조되는 신호의 변화를 충분히 감지하고 이득 특성이 변조되는 신호의 패턴에 따라서 변화하게 된다. 즉, SOA에서의 이득 특성이 현재 입력되는 신호의 크기뿐만 아니라 이전에 입력되는 신호의 크기에 따라서도 변화하게 되는데, 이러한 종류의 cross-talk를 TDM(Time-Division Multiplexing) cross-talk라고 한다. 이와는 달리 SOA에 파장 다중화된(WDM: Wavelength-Division Multiplexing) 신호가 입력되는 경우에도 각 채널의 신호의 크기 변화는 다른 채널에서의 이득 특성 변화를 일으키는데 이를 WDM cross-talk라고 한다.
SOA를 고속 광통신에 이용하기 위해서는 상기에서 살펴본 cross-talk를 줄여야 한다. 이와 관련된 다양한 방법이 종래에 소개되어 있는데, 살펴보면 다음과 같다.
첫 번째, 외부에서 별도의 레이저를 입력하는 HLI(Holding-Light Injection) 방법이다. 이와 같은 방법을 이용할 경우 SOA의 GRT가 수십 ps 정도까지 빨라져서 TDM cross-talk가 감소하는 것으로 알려져 있다. 그러나 이와 같은 방법은 별도의 외부 레이저가 필요하므로 크기를 크게 한다는 점에서 작게 구성한다는 SOA의 장점을 살리기 어렵다는 문제점이 있다.
두 번째, 광신호의 변조 방식을 변경하는 방법이다. 예를 들어 참고논문 (IEEE Photonics Technology Letters Vol. 12, No. 10, A. K. Srivastava, et al., "A polarization multiplexing technique to mitigate WDM crosstalk in SOAs")에서는 두 파장의 다중화된 레이저 광원을 1:1의 비율로 분기하여 양 쪽을 서로 반대되는 신호 세기로 변조하고 편광 다중화기를 이용해서 합성하는 것이 기재되어 있다. 이와 같은 방법을 이용하여 변조된 신호는 일정한 신호 세기를 가지기 때문에 중계 구간에서 사용하는 SOA를 통과하면서 발생되는 cross-talk가 억제된다. 그리고 수신할 때는 편광 분리기를 이용해서 각 편광 상태에 따라서 신호를 분리한다. 이와 유사한 방법으로는 참고논문(IEEE Photonics Technology Letters Vol. 12, No. 10, Hyang K. Kim, et al., "Reduction of cross-gain modulation in the semiconductor optical amplifier by using wavelength modulated signal")에서 기재된 방법이 있다. 이와 같은 방법을 이용하면 주 신호와 이로부터 0.3 nm 정도 떨어진 파장의 보조 신호를 각각 반대의 패턴을 갖도록 변조하여 중계 구간의 SOA에 입력되는 광신호의 세기가 일정하도록 하여 cross-talk을 최소화 하게 된다. 그러나, 상기에서 살펴본 방법들은 SOA 자체는 그대로 유지하지만 광원을 송신하고 수신하는 부분을 변화시키므로 기존에 널리 쓰이고 있는 송수신기를 바꿔야 한다는 문제점이 있다.
세 번째, SOA 자체에 이득고정(Gain Clamping)을 할 수 있도록 레이저 발진을 유도하는 방법이다. 미국특허(등록번호: 5,184,247, "Optically stabilized feedback amplifier")에 의하면 SOA 내부에 파장선택을 위한 회절 격자(grating)를 포함하여 레이저 발진을 유도하는 방법이 기재되어 있다. 또한, 다른 미국특허(등록번호: 5,436,759, "Cross-talk free, low-noise optical amplifier")에 의하면 SOA의 신호 진행과 수직 방향으로 레이저 발진을 유도하고 SOA와 그 수직방향 레이 저가 이득 매질을 공유하도록 함으로써 증폭되는 신호가 안정되도록 하는 방법이 기재되어 있다. 세 번째 소개한 방법들은 첫 번째 방법과는 달리 외부 레이저를 별도로 사용할 필요가 없고, 두 번째 방법에서처럼 송수신기를 변경할 필요도 없다는 장점이 있다.
다음은, 라만 광증폭기(ROA: Raman Optical Amplifier, 이하 'ROA'라 한다)와 관련된 종래기술을 살펴보기로 한다. ROA는 주로 이득 매체로 이용되는 광섬유 내에서의 신호와 펌프 사이에 발생하는 유도 라만 산란에 의해서 펌프의 에너지가 신호로 전이되는 것을 이용하는 광증폭기이다. 광섬유 내에서의 유도 라만 산란은 빛이 첨가 물질들의 분자의 진동에 의한 상호 작용으로 발생한다. 펌프로 이용되는 빛은 이보다 더 긴 파장을 갖는 신호광의 주파수 차이만큼 주파수가 낮아지는 쪽으로 이동하는데 두 파장의 차이가 40THz(~300 nm)정도로 매우 크더라도 가능하다. 특히 두 빛의 주파수 차이가 13.2THz(1.55um 근처에서는 105nm, 1.3um 근처에서는 73nm)일 때 유도 라만 산란에 의한 증폭은 최대가 된다. 이와 같은 특성은 라만 광증폭에 있어서 중요한 역할을 한다. 즉, 펌프 파장의 선택으로 어떤 파장 대역에서도 증폭이 가능하다는 점이다. 그러나 일반적인 광섬유에서의 유도 라만 산란 효과는 작은 편이기 때문에 충분한 증폭을 위해서는 수 킬로미터 이상의 긴 길이의 광섬유와 매우 큰 세기의 펌프가 필요하게 된다.
상기에서 살펴본, ROA와 SOA는 이득이나 잡음특성 측면에서 상호 보완 할 수 있게 된다. SOA 중에서도 특히 cross-talk 문제를 해결한 이득고정 반도체 광증폭기(GCSOA: Gain-Clamped Semiconductor Optical Amplifier)는 출력이 EDFA에 비해 서 작기 때문에 GCSOA를 이용한 광전송 시스템은 상대적으로 동시에 사용할 수 있는 채널의 수가 적고, 중계 증폭기 사이의 간격이 좁게 된다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 ROA를 동시에 이용하여 문제점을 보완할 수 있게 되는 것이다. 예를 들어서 20dB 정도의 이득을 얻기 위해서 GCSOA가 10dB 정도의 이득을 얻을 수 있다면, ROA를 이용하여 10dB의 이득을 더 얻음으로써 전체적으로 20dB의 이득을 얻을 수 있게 된다.
도 1은 종래의 라만 광섬유증폭기와 반도체 광증폭기의 결합장치의 구성도이다.
도 1은 대한민국 등록특허공보(등록번호: 0395430, "라만 광섬유증폭기와 반도체 광증폭기의 결합장치")에 기재된 것으로, 여기에는 ROA와 SOA를 효과적으로 하나로 결합하기 위해서 펌프 레이저용 칩, SOA용 칩, 그리고 파장선택커플러를 하나의 패키지로 만든 복합형 광증폭기가 기재되어 있다.
도 1을 살펴보면, 라만 광섬유 증폭기와 반도체 광증폭기의 결합장치의 구성도로서, 전송용 광섬유(100)(110)와, 라만 광증폭용 레이저다이오드칩(121)과, 제 1 렌즈(122)를 통과한 입사 신호광은 통과시키고 상기 라만 광증폭용 레이저다이오드칩(121)으로부터의 레이저광은 입사 신호광과 역방향으로 조사하는 이색성거울(124)과, 라만 광증폭부와 반도체 광증폭부를 격리시키는 아이솔레이터(125)와, 상기 아이솔레이터(125)를 통과한 광신호를 증폭하는 반도체 광증폭칩(127)과, 상기 라만 광증폭용 레이저다이오드칩(121)에서 발생된 레이저광을 상기 이색성거울(124)로 조사하는 제 2 렌즈(123)와, 상기 아이솔레이터(125)로부터 전송된 광신호 를 집광하여 상기 반도체 광증폭칩(127)에 조사하는 제 3 렌즈(126)와, 상기 반도체 광증폭칩(127)에서 출력되는 신호광을 광섬유에 입력시키기 위해 집광하는 제 4 렌즈(128)를 하나의 패키지로 구성된다. 여기서, 이색성거울(124)에 공급하는 라만 광증폭용 레이저광은 패키지화된 하이브리드 광증폭기(120)의 내부에 구성된 라만광증폭용 레이저다이오드(121)로부터 공급받거나, 외부로부터 제공받을 수 있도록 구성된다.
그러나, 종래의 복합형 광증폭기는 라만 펌핑을 위한 펌핑용 레이저 칩, 파장 결합소자, GCSOA 칩을 하나의 패키지로 구성하였으나, 이와 같은 경우 펌핑용 레이저 칩, 파장 결합소자등을 구비하여야 한다는 점에서 그 구조가 복잡하고 제작이 용이하지 않다는 문제점이 있다.
또한, GCSOA는 보통의 SOA가 갖는 cross-talk을 줄임으로써 고속 신호의 전송을 가능케 하는 크기가 작은 광증폭기로, 여기에 ROA를 추가하여 복합형 광증폭기를 구성할 경우에 출력이 EDFA에 비해 작은 GCSOA의 단점을 보완할 수 있을 뿐만 아니라 잡음 지수가 작은 장점도 있다. 그러나 ROA의 추가에 의한 복합형 광증폭기의 크기가 증가하고 비용이 증가한다는 해결하여야 한다는 문제점이 있다.
본 발명은 이득고정 반도체 광증폭기를 이용하여 라만 광증폭을 하는 복합형 광증폭기에 관한 것으로, 종래의 복합형 광증폭기는 라만 펌핑을 위한 펌핑용 레이저 칩, 파장 결합소자, GCSOA 칩을 하나의 패키지로 구성하는 것과 비교하여 복합형 광증폭기의 구조를 더욱 단순화시키고 제작이 용이하며 비용도 절감되는 것에 관한 것이다.
그리고, 본 발명에 의한 복합형 광증폭기는 입력의 세기가 변화하면 이득고정 레이저의 출력이 자동으로 변화하여 라만 광증폭 이득도 자동 조절되므로 기존의 복합형 광증폭기에 비해 이득제어 기능을 제공하는 것에 관한 것이다.
또한, 본 발명에서는 별도의 라만 광증폭용 펌프를 추가하지 않고도 라만 광증폭을 가능하게 하는 GCSOA를 이용한 복합형 광증폭기를 제공하는 것에 관한 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 이득고정 반도체 광증폭기를 이용하여 라만 광증폭을 하는 복합형 광증폭기는, 광통신에서 전송로로 이용되는 광섬유; 상기 광섬유를 통해서 입력되는 광신호를 증폭하고, 광증폭 매질을 통하여 이득고정을 위한 자체발진 레이저를 생성하는 이득고정 반도체 광증폭기; 및 상기 이득고정 반도체 광증폭기로부터 생성되어 출력되는 자체발진 레이저를 상기 광섬유로 입사하도록 하여 라만 광증폭을 유도하는 역방향 펌핑 라만 광증폭기를 포함하는 것을 특징으로 가진다.
또한, 상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 이득고정 반도체 광증폭기를 이용하여 라만 광증폭을 하는 복합형 광증폭기는, 입사되는 광신호를 증폭하고, 광증폭 매질을 통하여 이득고정을 위한 자체발진 레이저를 생성하는 이득고정 반도체 광증폭기; 상기 이득고정 반도체 광증폭기로부터 광신호를 입력받아 전송하는 광통신에서 전송로로 이용되는 광섬유; 및 상기 이득고정 반도체 광증폭 기로부터 생성되어 출력되는 자체발진 레이저를 상기 광섬유로 입사하도록 하여 라만 광증폭을 유도하는 순방향 펌핑 라만 광증폭기를 포함하는 것을 특징으로 가진다.
또한, 상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 이득고정 반도체 광증폭기를 이용하여 라만 광증폭을 하는 복합형 광증폭기는, 광통신에서 전송로로 이용되는 제 1 광섬유; 상기 제 1 광섬유를 통해서 입력되는 광신호를 증폭하고, 광증폭 매질을 통하여 이득고정을 위한 제 1 자체발진 레이저를 생성하는 제 1 이득고정 반도체 광증폭기; 상기 제 1 이득고정 반도체 광증폭기로부터 생성되어 출력되는 제 1 자체발진 레이저를 상기 제 1 광섬유로 입사하도록 하여 라만 광증폭을 유도하는 역방향 펌핑 라만 광증폭기; 상기 제 1 이득고정 반도체 광증폭기로부터 출력되는 신호를 입력받아 분산되는 광을 보상하는 광섬유인 제 2 광섬유; 및 상기 제 2 광섬유를 통해서 입력되는 광신호를 증폭하고, 광증폭 매질을 통하여 이득고정을 위한 자체발진 레이저를 생성하는 제 2 이득고정 반도체 광증폭기를 포함하는 것을 특징으로 가진다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 이득고정 반도체 광증폭기를 이용하여 라만 광증폭을 하는 복합형 광증폭기를 상세히 설명한다.
GCSOA는 보통의 SOA가 갖는 cross-talk을 줄임으로써 고속 신호의 전송을 가능하게 하는 크기가 작은 광증폭기이다. 그리고, ROA를 추가하여 복합형 광증폭기를 구성할 경우에 출력이 EDFA에 비해 작은 GCSOA의 단점을 보완할 수 있을 뿐만 아니라 잡음 지수가 작게 된다는 이점도 있다.
이와 관련하여 먼저 도2a, 도2b 내지 도 5에서 GCSOA에 관하여 살펴보기로 한다.
도 2a, 도 2b는 이득고정 반도체 광증폭기의 예들로서 이득고정 반도체 광증폭기들의 구조를 도시한 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 브래그(Bragg) 격자를 이용한 이득 고정된 반도체 광증폭기의 구조를 도시한 도면이다. 도 2a는 반도체 칩 양단에 브래그 격자를 형성하는 방법이며 이와 같은 구조를 Distributed Bragg Reflector(DBR) 방식이라고 하며, 도 2b를 Distributed Feedback(DFB) 방식이라고 한다.
구체적으로, 반도체 광증폭기는 이득 매질인 반도체로 이루어진 광도파로(Optical Waveguide) 내부에 좁은 파장 대역만을 반사시키는 브래그 격자를 새겨 레이저 공진기 구조를 내부에 형성한다. 그리고, 공진기에서 발진하는 레이저는 반도체 광증폭기의 이득 고정에 이용된다. 즉, 반도체 광증폭기로 입력되는 입력 세기가 작으면 발진하는 레이저의 세기가 커져 이득이 고정되고, 입력 세기가 커지면 레이저의 세기는 작아져서 이득이 고정된다. 이와 같은 원리로 이득 고정 반도체 광증폭기는 입력의 세기에 상관없이 일정한 신호 이득을 나타낸다.
도 3은 반도체 광증폭기 외부에 레이저 공진기를 구성하는 경우를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, OADM(Optical Add Drop Multiflexter)는 세 개의 단자로 구성되며, '가'단자로 입력된 빛 중 특정 파장에 해당하는 빛은 '다'단자로 출력된다. '다'단자로 출력된 빛은 VOA(Variable Optical Attenuator)를 통해 출력된 빛 의 세기를 조절한 후 다시 OADM을 통해서 SOA로 입력된다. 따라서, '다'단자를 통과하는 빛은 SOA에 의해 증폭되고 다시 OADM의 '가'단자로 입력되는 과정을 반복하여 공진하게 된다. 이와 같은 구조의 레이저 공진기를 고리(Ring) 형 레이저 공진기라고 한다.
도 4는 이득고정 반도체 광증폭기의 이득 특성을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 이득 고정 반도체 광증폭기의 이득 특성을 도시한 도면으로, 항상 일정한 밀도반전(population inversion) 상태를 유지하므로 입력신호의 세기에 상관없이 항상 일정한 이득 특성을 보이는 것을 알 수 있다.
ROA와 SOA는 이득이나 잡음특성 측면에서 상호 보완 할 수 있다. SOA 중에서도 특히 cross-talk 문제를 해결한 GCSOA는 출력이 EDFA에 비해서 작기 때문에 GCSOA를 이용한 광전송 시스템은 상대적으로 동시에 사용할 수 있는 채널의 수가 적고, 중계 증폭기 사이의 간격이 좁다. 그러나 ROA를 동시에 이용하여 이런 문제점을 보완할 수 있다. 예를 들어서 20dB 정도의 이득을 얻기 위해서 GCSOA가 10dB 정도의 이득을 얻을 수 있다면 ROA를 이용하여 10dB의 이득을 얻음으로써 전체 20 dB의 이득을 얻을 수 있다. 국내특허 (등록번호: 0395430, "라만 광섬유증폭기와 반도체 광증폭기의 결합장치")는 ROA와 SOA를 효과적으로 하나로 결합하기 위해서 펌프 레이저용 칩, GCSOA용 칩, 그리고 파장선택커플러를 하나의 패키지로 만든 복합형 광증폭기를 제안하고 있다.
본 발명에서는 앞서 예시한 특허에서와 같이 별도의 ROA 칩과 SOA칩을 하나의 패키지로 결합하지 않고도 라만 증폭효과를 얻을 수 있는 GCSOA를 이용한 복합 형 광증폭기를 제안하고자 한다. GCSOA는 자체적으로 발진하는 레이저를 포함하고 있는데 이 발진용 레이저의 파장을 적절하게 조절하여 GCSOA와 연결되는 광섬유에 입사시키면 라만 이득을 얻을 수 있다.
도 2a, 도 2b, 도 3 및 도 4에 대한 내용은 본 발명과 동일한 출원인이 대한민국 특허청에 출원한 특허출원(출원번호 10-2004-0039985)(발명의 명칭: 이득 고정형 광증폭기를 이용한 광 선로 감시 시스템 - Optical time-domain reflectometer system with gain-clamped optical amplifiers)에 기재된 내용이다.
도 5는 이득고정 반도체 광증폭기를 통과하여 증폭된 신호 채널과 이득고정 레이저 채널을 나타내는 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, C-band에 해당하는 1530 - 1560 nm 파장 대역 (lSIGNAL)을 증폭하는 GCSOA의 레이저 발진 파장 lGC을 1445nm 정도로 한다면 게르마늄(Germanium)이 첨가된 실리카 광섬유에서는 1550nm에서 라만 이득의 최대치를 얻게 된다. 즉, 1445nm 에서 발진하는 레이저를 포함하는 GCSOA는 C-band에서 라만 이득을 추가적으로 획득하게 되는 것이다.
이와 같이 살펴본 GCSOA의 또 다른 실시예로서는 lGC을 1475nm 에서 하도록 한다면 L-band 대역인 1570-1600nm 대역에서 라만 이득을 갖게 되므로 C-band와 L-band 대역에서 이득을 얻을 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 역방향 라만 광증폭을 하는 이득고정 반도체 광증폭기를 이용한 복합형 광증폭기의 블럭도이다.
도 6을 참조하면, 우선 증폭을 원하는 입력 광신호(600)는 전송로에 해당하 는 광섬유(620)에 입사된다. 광섬유(620)와 연결된 GCSOA(640)는 광섬유(620)를 통하여 입사하는 광신호를 증폭하게 된다. 이때 GCSOA(640)에서 발생하는 이득고정을 위한 레이저 신호(660)가 광섬유(620)를 통하여 입사되는 신호와는 반대 방향으로 출력되게 된다. 레이저 신호(660)가 광섬유(620)로 입사되면서 광섬유(620)에서는 입력 광신호를 역방향 라만 펌핑이 이루어지게 된다. 따라서, GCSOA(640)를 통과하여 출력되는 최종 출력 신호(680)는 광섬유(620)에서 라만 효과에 의한 증폭이 되고 GCSOA(640)에서 반도체 광증폭기에 의한 증폭이 되어 출력되는 신호이다. 여기에서 살펴본, 광섬유(620)는 라만 펌핑이 없는 경우, 즉 이득고정을 위한 레이저 신호(660)가 입력되지 않는 경우에는 손실로 작용하게 된다. 최근에 사용되는 전송용 단일 모드 광섬유는 100km에 20dB 정도의 손실을 가지게 된다. 반도체 광증폭기의 이득제어를 위해서는 레이저 이득 제어 방법이 효과적이다. 레이저 이득 제어 방법이란 GCSOA(640)에 입력되어 통과하면서 증폭되어 출력되는 신호와는 별도로 광 증폭 매질에 의해서 레이저 발진하도록 하고 증폭기와 레이저의 이득 매질이 공유되게 함으로써 증폭되는 신호의 이득을 제어하는 방법을 말한다. 그런데 레이저 발진하는 채널은 보통 필터를 사용해서 제거하는 것이 보통이나, 본 발명의 일실시예에서는 레이저 발진 채널을 제거하지 않고 전송용 광섬유와 연결된 부분으로 출력시켜 라만 이득을 얻도록 함으로써 이득고정 반도체 광증폭기를 라만 이득을 얻는 데에 효과적으로 사용하는 방법을 제공하는 것이다.
참고로, 상기에서 언급한 미국특허(등록번호: 5,184,247, "Optically stabilized feedback amplifier")에서는 GCSOA의 레이저 채널을 이용하는 방법으로 전송로인 광섬유(620) 대신 EDF(Erbium-Doped Fiber)를 사용하는 것이 기재되어 있다. 종래의 미국특허에 기재된 실시예는, GCSOA에서 나오는 이득 고정용 레이저를 EDF의 1480nm 흡수 대역에 맞춤으로써 광 펌핑을 해주는 것으로 결국 EDFA와 GCSOA를 결합하여 구성하는 것이다. 이는 본 발명에서 하고자 하는 ROA와 GCSOA를 결합하려고 하는 것과 종래의 방법을 비교하면 동작 원리가 상이하고 그에 따른 효과도 상이하게 된다. 종래의 EDFA는 광 펌핑을 통해 매질 내에서 에르븀(Erbium) 이온들의 밀도 발전을 유발시키고 유도 방출의 과정을 통해서 증폭을 하는 레이저 원리를 기초로 하는 방식인 반면에, 본 발명에서의 ROA는 상기에서 살펴본 바와 같이 유도 라만 산란이라는 과정을 기초로 하여 증폭이 되는 방식이다. 또한, EDFA는 전송로와 별도로 구성된 EDF(보통 수 미터에서 수십 미터 정도의 길이를 사용)라는 매질을 사용하는 반면에, ROA는 빛을 전달하는 전송로 자체를 이용하는 것이다. 상기에서 살펴본 동작 원리의 상이와 더불어, 효과 측면에서도 종래의 EDFA방식보다 ROA방식에서 잡음 특성이 우수하게 된다.
GCSOA(640)와 관련하는 종래기술로써 소개한 미국특허(등록번호: 5,184,247, "Optically stabilized feedback amplifier")에서와 같이 SOA에 회절격자를 성장시키는 방법이 알려져 있다. 또 다른 방법으로는 참고논문 (IEEE Photonics Technology Letters Vol. 16, No. 4, Hoin Kim, et al., "A gain-clamped SOA with distributed Bragg reflectors fabricated under both ends of active waveguide with different lengths")에서와 같이 DBR을 이득고정 레이저의 파장 선택에 이용하는 방법도 있다.
도 7은 도 6에서의 이득고정 반도체 광증폭기의 사시도를 나타낸다.
도 7을 참조하면, GCSOA를 입체적으로 나타내기 위한 사시도를 보이고 있다. 가장 아래층은 기판층(700)으로써 1550nm 파장 대역에서는 InP 기판이 주로 사용된다. 기판층(700)의 바로 위층은 하부 클래딩층(710)이 형성되어 있는데, 하부 클래딩층(710)에는 레이저의 파장을 선택하는 격자를 새기거나 DBR을 형성할 수 있다. 하부 클래딩층(710) 바로 위층은 빛이 통과하면서 증폭이 일어나는 능동층(720)이 형성되어 있는데, 능동층(720)은 도파로에서 코어 역할을 하게 된다. 능동층(720)의 바로 위층은 상부 클래딩층(730)이 형성되어 있다. 하부 클래딩층(710)과 상부 클래딩층(730)은 능동층(320)에 비해서 유효 굴절률이 낮은 층으로써 GCSOA를 통과하는 빛의 모드를 형성하여 도파 되도록 한다. 상부 클래딩층(730) 바로 위층은 GCSOA에 전류를 인가하기 위한 전극을 형성하는 금속층(740)이 형성되어 있다.
도 8은 도 6에서의 이득고정 반도체 광증폭기의 단면도를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 도 6의 GCSOA에서 신호의 진행 방향에 수직 방향의 단면도를 나타낸 것이다. 700 내지 740 까지의 참조부호는 상기 도 7에서 살펴본 바와 같다. 도 7과 상이한 참조부호인 850과 860은 파장 선택을 위해서 DBR을 하부 클래딩층(710)에 형성한 것을 나타낸다. 850은 입력단의 DBR을 나타내고, 860은 출력단의 DBR을 나타낸다. 입력단의 DBR(850)과 출력단의 DBR(860)은 각각 길이를 대칭적으로 형성할 수도 있지만, 길이를 상이하게 형성할 수도 있다. 이와 같이 길이를 상이하게 형성함으로써 입력단과 출력단에서의 반사율을 조절할 수 있다. 반사율을 조절하는 경우 입력단과 출력단 방향으로 출력되는 이득고정 레이저의 세기 비율도 달라지게 된다. 이와 관련하여, 참고 문헌(IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 16, No. 4, pp. 999-1001, 2004)에 따르면 양쪽의 DBR 길이를 다르게 하면 GCSOA에 방향성이 나타나는데, DBR의 길이가 긴 쪽으로 신호를 입력하는 경우의 이득, 잡음, 포화출력이 DBR의 길이가 짧은 쪽으로 신호를 입력하는 경우보다 좋게 나타나게 된다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 순방향 라만 광증폭을 하는 이득고정 반도체 광증폭기를 이용한 복합형 광증폭기의 블럭도이다.
도 9를 참조하면, 우선 증폭을 원하는 입력 광신호(900)는 GCSOA(920)에 입사된다. GCSOA(920)와 연결된 광섬유(960)에서는 GCSOA(920)를 통하여 입사하는 광신호를 증폭하게 된다. 이때 GCSOA(920)에서 발생하는 이득고정을 위한 레이저 신호(940)가 광섬유(960)를 통하여 입사되는 신호와 같은 방향으로 출력되게 된다. 레이저 신호(940)가 광섬유(960)로 입사되면서 광섬유(960)에서는 GCSOA(920)를 통하여 입력되는 광신호를 순방향 라만 펌핑을 하게 된다. 따라서, 광섬유(960)를 통과하여 출력되는 최종 출력 신호(980)는 GCSOA(920)에서 반도체 광증폭기에 의한 증폭이 되고 광섬유(960)에서 라만 효과에 의한 증폭이 되어 출력되는 신호이다. 여기에서 살펴본, 광섬유(960)는 라만 펌핑이 없는 경우, 즉 이득고정을 위한 레이저 신호(940)가 입력되지 않는 경우에는 손실로 작용하게 된다. 최근에 사용되는 전송용 단일 모드 광섬유는 100km에 20dB 정도의 손실을 가지게 된다.
도 6에서는 라만 증폭기에서의 신호와 펌핑의 진행 방향이 반대이고, 도 9에 서는 같은 방향이다. 도 6에서는 GCSOA의 이득고정 레이저의 출력이 입력되는 신호와 반대 방향에서 크게 발진되어 나오도록 하는 것이 좋은 반면에, 도 9에서는 입력되는 신호와 같은 방향에서 크게 발진되어 나오도록 하는 것이 좋다.
도 6에서와 같은 역방향 라만 광증폭을 하는 이득고정 반도체 광증폭기의 경우 도 9의 순방향 라만 광증폭을 하는 이득고정 반도체 광증폭기를 이용한 복합형 광증폭기보다 GCSOA 입력을 크게 할 수 있어서 잡음을 억제하는데 더욱 효과적이다. 그러나, 도 9의 순방향 라만 광증폭을 하는 이득고정 반도체 광증폭기를 이용한 복합형 광증폭기의 경우에는 광섬유와 GCSOA 사이에 광 아이솔레이터(optical isolator)를 삽입할 수도 있어 역방향의 반사광을 효과적으로 차단할 수 있게 된다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 라만 광증폭을 하는 2 단 구조의 이득고정 반도체 광증폭기를 이용한 복합형 광증폭기의 블럭도이다.
도 10을 참조하면, 도 6에 나타난 역방향 라만 광증폭을 하는 이득고정 반도체 광증폭기를 이용한 복합형 광증폭기의 구조를 2단으로 구성한 것이다. 즉, 입사신호는 제 1 광섬유(1010)와 제 1 GCSOA(1030)를 통해서 증폭된 후 다시 제 2 광섬유(1050)와 제 2 GCSOA(1070)을 거쳐 광증폭 되게 된다. 그러나, 여기서 제 2 광섬유(1050)는 전송용 광섬유인 제 1 광섬유(1010)와는 달리 분산보상용 광섬유이다. 분산보상용 광섬유는 전송용 광섬유에 비하여 짧은 길이를 사용하나 손실은 작지 않다(예를 들면 80km 전송용 광섬유의 분산 보상을 위해서는 20km 이하의 길이를 사용하며 손실은 8dB 정도이다). 제 2 GCSOA(1070)에서 나오는 역방향 이득 고정 레이저는 제 2 광섬유(1050)에서 라만 펌핑 광으로 작용하여 손실을 줄이는 역할을 하게 된다. 따라서, 도 10에서 보인 2단 구조의 이득고정 반도체 광증폭기를 이용한 복합형 광증폭기는 분산보상 광섬유를 삽입해야 하는 노드에서 효과적으로 활용될 수 있다.
본 발명의 일실시예와 다른 일실시예로서 언급한 상기 도 6, 도 9 및 도 10의 복합형 광증폭기에서는, GCSOA 이득고정 레이저의 파장을 통해서 라만 광증폭의 이득 스펙트럼을 조절한다. 도 5에서 상술한 것처럼 라만 광증폭에서의 이득은 펌핑용 이득고정 레이저의 파장에 의해서 결정되기 때문이다. 라만 증폭기에서의 이득이 펌핑용 파장에서 13.2THz(1.55um 근처에서는 105nm, 1.3um 근처에서는 73nm) 떨어진 위치에서 최대가 되므로 입력하는 신호의 파장 대역을 고려하여 레이저 파장을 선택해야 한다. GCSOA의 이득고정 레이저의 파장과 함께 중요하게 고려해야 할 것은 이득고정 레이저의 출력이다. 이 레이저의 출력을 크게 함으로써 복합형 광증폭기의 라만 증폭에 의한 이득을 크게 할 수 있다. 그런데, 이득고정 레이저의 출력은 입력되는 신호의 세기에 따라서 자동 조절되는 특징을 갖고 있으므로, 라만 펌핑의 세기 또한 신호의 세기에 따라서 변화하게 된다. 따라서, 이 이득고정 레이저에 의해서 동작하는 라만 증폭기 역시 이득 조절 기능을 갖는 장점이 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사 용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명은 GCSOA의 이득고정 채널을 제거하지 않고 라만 증폭을 위한 펌핑 광으로 사용하여 단순한 구조를 갖는 ROA + GCSOA 복합형 광증폭기를 제안하였다. 기존의 복합형 광증폭기는 라만 펌핑을 위한 펌핑용 레이저 칩, 파장 결합소자, GCSOA 칩을 하나의 패키지로 구성하였으나, 본 발명에 따르면 GCSOA에서의 이득고정 레이저의 파장, 출력을 적절히 조절하면 복합형 광증폭기를 제작할 수 있다. 이 방식은 기존의 복합형 광증폭기에 비해 구조를 더 단순화 시켜서 제작이 용이하고 비용도 절감된다. 뿐만 아니라 이 복합형 광증폭기는 입력의 세기가 변화하면 이득고정 레이저의 출력이 자동으로 변화하여 라만 광증폭 이득도 자동 조절되므로 기존의 복합형 광증폭기에 비해 이득제어 기능이 뛰어나다.
GCSOA(Gain-Clamped Semiconductor Optical Amplifier)는 보통의 SOA가 갖는 cross-talk을 줄임으로써 고속 신호의 전송을 가능하게 하는 크기가 작은 광증폭기이다. 그리고, ROA를 추가하여 복합형 광증폭기를 구성할 경우에 출력이 EDFA에 비해 작은 GCSOA의 단점을 보완할 수 있을 뿐만 아니라 잡음 지수가 작게 된다는 장점도 있다.

Claims (10)

  1. 광통신에서 전송로로 이용되는 광섬유; 및
    상기 광섬유를 통해서 입력되는 광신호를 증폭하고, 광증폭 매질을 통하여 이득고정을 위한 자체발진 레이저를 생성하여 상기 광 신호와 반대 방향으로 상기 광섬유에 입사하도록 하여 역방향 라만 광증폭을 유도하는 이득고정 반도체 광증폭기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이득고정 반도체 광증폭기를 이용하여 라만 광증폭을 하는 복합형 광증폭기.
  2. 입사되는 광신호를 증폭하고, 광증폭 매질을 통하여 이득고정을 위한 자체발진 레이저를 생성하여 상기 광 신호와 같은 방향으로 상기 광섬유에 입사하도록 하여 순방향 라만 광증폭을 유도하는 이득고정 반도체 광증폭기; 및
    상기 이득고정 반도체 광증폭기로부터 광신호를 입력받아 전송하는 광통신에서 전송로로 이용되는 광섬유;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이득고정 반도체 광증폭기를 이용하여 라만 광증폭을 하는 복합형 광증폭기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자체발진 레이저는
    이득 매질인 반도체로 이루어진 광도파로 내부에 좁은 파장 대역만을 반사시 키는 브래그 격자를 새겨 형성된 레이저 공진기에서 생성되는 것을 특징으로 하는 이득고정 반도체 광증폭기를 이용하여 라만 광증폭을 하는 복합형 광증폭기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 이득고정 반도체 광증폭기는
    상기 이득고정 반도체 광증폭기로 입력되는 광신호의 입력 세기가 작아지면 발진 레이저의 세기가 커져 이득이 고정되고, 광신호의 입력 세기가 커지면 발진 레이저의 세기가 작아져 이득이 고정되는 것을 특징으로 하는 이득고정 반도체 광증폭기를 이용하여 라만 광증폭을 하는 복합형 광증폭기.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 이득고정 반도체 광증폭기는
    InP 기판으로 이루어진 기판층;
    상기 기판층의 상부에 형성되어 있고, 자체발진 레이저의 파장을 선택하는 DBR(Distributed Bragg Reflector)이 새겨져 있는 하부 클래딩층;
    상기 하부 클래딩층 상부에 형성되어 있고, 상기 광섬유를 통해서 입력되는 광신호를 증폭하는 능동층;
    상기 능동층의 상부에 형성되어 있는 상부 클래딩층; 및
    상기 상부 클래딩층의 상부에 형성되어 있고, 상기 이득고정 반도체 광증폭기에 전극을 형성하여 전류를 인가하는 금속층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이득고정 반도체 광증폭기를 이용하여 라만 광증폭을 하는 복합형 광증폭기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 하부 클래딩층과 상부 클래딩층은 상기 능동층에 비해서 유효 굴절률이 낮은 것을 특징으로 하는 이득고정 반도체 광증폭기를 이용하여 라만 광증폭을 하는 복합형 광증폭기.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 DBR(Distributed Bragg Reflector)은 상기 이득고정 반도체 광증폭기의 입력단과 출력단에 새겨져 있는 것을 특징으로 하는 이득고정 반도체 광증폭기를 이용하여 라만 광증폭을 하는 복합형 광증폭기.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 DBR은 상기 이득고정 반도체 광증폭기의 입력단과 출력단에 새겨져 있는데 상기 입력단의 DBR과 상기 출력단의 DBR은 각각 대칭적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이득고정 반도체 광증폭기를 이용하여 라만 광증폭을 하는 복합형 광증폭기.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 DBR은 상기 이득고정 반도체 광증폭기의 입력단과 출력단에 새겨져 있는데 상기 입력단의 DBR과 상기 출력단의 DBR은 길이가 상이하게 형성하여 상기 입력단과 출력단의 반사율을 조절하는 것을 특징으로 하는 이득고정 반도체 광증폭기 를 이용하여 라만 광증폭을 하는 복합형 광증폭기.
  10. 광통신에서 전송로로 이용되는 제 1 광섬유;
    상기 제 1 광섬유를 통해서 입력되는 광신호를 증폭하고, 광증폭 매질을 통하여 이득고정을 위한 제 1 자체발진 레이저를 생성하여 상기 광 신호와 반대 방향으로 상기 제 1 광섬유에 입사하도록 하여 역방향 라만 광증폭을 유도하는 제 1 이득고정 반도체 광증폭기;
    상기 제 1 이득고정 반도체 광증폭기로부터 생성되어 출력되는 제 1 자체발진 레이저를 상기 제 1 광섬유로 입사하도록 하여 라만 광증폭을 유도하는 역방향 펌핑 라만 광증폭기;
    상기 제 1 이득고정 반도체 광증폭기로부터 출력되는 신호를 입력받아 분산되는 광을 보상하는 광섬유인 제 2 광섬유; 및
    상기 제 2 광섬유를 통해서 입력되는 광신호를 증폭하고, 광증폭 매질을 통하여 이득고정을 위한 자체발진 레이저를 생성하여 상기 광 신호와 반대 방향으로 상기 제 2 광섬유에 입사하도록 하여 역방향 라만 광증폭을 유도하는 제 2 이득고정 반도체 광증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이득고정 반도체 광증폭기를 이용하여 라만 광증폭을 하는 복합형 광증폭기.
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KR100617686B1 (ko) * 2004-02-25 2006-08-28 삼성전자주식회사 이득 고정 반도체 광증폭기
US7508576B2 (en) * 2005-01-20 2009-03-24 Intel Corporation Digital signal regeneration, reshaping and wavelength conversion using an optical bistable silicon raman laser
TW201013291A (en) * 2008-09-19 2010-04-01 Univ Nat Chiao Tung Adjustable optical-signal delay module and method of same
JP5353582B2 (ja) * 2009-09-10 2013-11-27 富士通株式会社 光増幅装置
WO2012084027A1 (en) * 2010-12-22 2012-06-28 Nokia Siemens Networks Oy Optical network component and method for processing data in an optical network
WO2013148066A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-03 Applied Materials, Inc. Laser noise elimination in transmission thermometry

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0357288A (ja) 1989-07-17 1991-03-12 Siemens Ag 半導体レーザーを有するデバイスおよびその使用方法
US5436759A (en) 1994-06-14 1995-07-25 The Regents Of The University Of California Cross-talk free, low-noise optical amplifier
KR100420795B1 (ko) 2001-03-28 2004-03-02 이동한 반도체양자점 광증폭기
KR100420796B1 (ko) 2001-03-30 2004-03-02 이동한 반도체양자점 광증폭모듈 및 이를 이용한 광전송 시스템
US7116851B2 (en) * 2001-10-09 2006-10-03 Infinera Corporation Optical signal receiver, an associated photonic integrated circuit (RxPIC), and method improving performance
KR100395430B1 (ko) * 2001-10-29 2003-08-21 이동한 라만 광섬유증폭기와 반도체 광증폭기의 결합장치
US6751013B1 (en) * 2002-01-15 2004-06-15 Onetta, Inc. Gain-clamped semiconductor optical amplifiers with adjustable gain levels
KR100507235B1 (ko) 2002-07-12 2005-08-11 이동한 라만 광섬유증폭기와 반도체 광증폭기 결합 광증폭시스템
KR100547868B1 (ko) * 2003-06-11 2006-01-31 삼성전자주식회사 라만 증폭원리를 이용한 이득 고정 반도체 광증폭기
KR100617772B1 (ko) * 2004-02-25 2006-08-28 삼성전자주식회사 반도체 광증폭기 및 이를 이용한 광증폭 장치

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