KR100917561B1 - 파장 분할 다중화 방식의 반도체 광 증폭기에서의 신호채널 설정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 채널간 누화 간섭 레벨 제어 방법은 광 증폭기의 최고 이득 파장과 상기 광 증폭기에 주입된 신호 채널들의 가장 짧은 파장 사이의 변위를 조절하여 상기 광 증폭기에서의 채널간 누화 발생이 가장 적은 파장을 상기 신호 채널들의 가장 짧은 파장으로 정하는 것으로, 신호 파장 변위 만을 조절하여 누화 간섭 레벨을 제어함으로써 제어가 보다 간단하고 비용 측면에서도 부가의 채널을 주입할 필요없이 전송하고자 하는 채널만으로 제어가 가능하여 매우 효과적이다.

Description

파장 분할 다중화 방식의 반도체 광 증폭기에서의 신호 채널 설정 방법{Channel selection method for semiconductor optical amplifier of WDM}

도 1은 종래 레져버(reservoir) 채널을 이용하여 누화 간섭 레벨을 제어하는 방법을 나타내는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 신호 파장 변위의 개념을 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 채널 설정을 위한 방법을 설명하기 위한 순서도.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 신호 파장 변위를 다양하게 조절하는 경우 조절된 각 신호 파장 변위에 대한 프로파일을 보여주는 도면.

도 5는 신호 파장 변위의 변화에 따른 채널간 누화 간섭 레벨을 도시한 도면.

본 발명은 파장 분할 다중화 방식(Wavelength Division Multiplexing 이하; WDM이라 함)의 광 전송 시스템에서 누화 간섭 레벨을 줄일 수 있는 채널을 설정하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 광 증폭기의 최고 이득 파장과 파장 분할 다중화 방식으로 전송되는 신호 채널의 가장 짧은 파장과의 차이를 조절하여 누 화 간섭 레벨이 가장 적은 채널을 통해 신호를 전송하는 방법에 관한 것이다.

WDM 방식 광통신 시스템은 파장이 다른 여러 개의 전송 레이저들을 하나의 광섬유에 다중화하여 전송하는 방식으로서 광섬유당 전송용량을 크게 증가시킬 수 있으므로 효율적으로 통신망을 광대역화하고 초고속화 할 수 있는 시스템이다.

그러나, 파장분할다중화 방식의 광전송 시스템에서 노화, 온도 변화 등에 의해 광신호의 광주파수가 바뀔 수 있으며 광주파수에 대한 광소자의 서로 다른 투과 특성 때문에, 각 채널의 광주파수 변화는 채널의 출력 전력을 변화시키고 인접한 채널에 누화를 일으켜 시스템의 성능에 크게 영향을 줄 수 있다.

그리고, 반도체 광 증폭기(SOA; semiconductor optical amplifier)는 고유의 광 증폭 기능을 이용하여 EDFA(Erbium-Doped Fiber Amplifier)를 대체하는 분야 뿐만 아니라, WDM용 파장 변환기(wavelength converter)나 광 스위치 소자(optical switching device)와 같은 기능 소자에도 폭넓게 응용되고 있다.

도 1은 종래 반도체 광 증폭기(SOA:Semiconductor Optical Amplifier)에서 레져버(reservoir) 채널을 이용하여 채널간 누화 간섭 레벨을 제어하는 방법을 나타내는 도면이다.

레져버 채널은 변조되지 않은 연속파장 광채널로 일반적으로 신호 채널의 전체 파워보다 10dB 이상 큰 파워를 가지며, 전송하고자 하는 신호 채널들과 함께 광 증폭기에 주입되어 신호 채널에서의 파워변동을 억압함으로써 신호 채널의 누화 간섭을 감소시킨다.

즉, 신호 채널의 전체 파워가 레져버 채널의 파워보다 낮은 경우에는 레져버 채널이 많은 파워 증폭을 일으키고 신호 채널의 전체 파워가 레져버 채널의 파워보다 높은 경우에는 레져버 채널이 적은 파워 증폭을 일으켜 결국 신호 채널이 큰 파워 변동을 일으키지 않고 거의 비슷한 패턴을 가질 수 있도록 하여 채널간 누화 간섭을 줄일 수 있게 된다.

이처럼 종래 반도체 광 증폭기에서 발생되는 채널간 누화 레벨을 감소시키기 위해 반도체 광 증폭기에 부가적으로 채널을 주입하여야 하므로 제어가 다소 복잡하고 경제적으로 추가 비용이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 반도체 광 증폭기에서 레져버 채널과 같이 부가적인 채널 주입 없이 전송하고자 하는 신호 채널만을 이용하여 보다 용이하고 경제적으로 누화 간섭 레벨을 감소시키는데 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 채널간 누화 간섭 레벨 제어 방법은 광 증폭기의 최고 이득 파장과 상기 광 증폭기에 주입된 신호 채널들의 가장 짧은 파장과의 변위차에 따른 채널간 누화 발생 정도를 산출하고 상기 신호 채널들 내에서 채널간 누화가 가장 적은 특정 채널의 파장을 상기 주입된 신호 채널들의 가장 짧은 파장으로 정한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 신호 파장 변위의 개념을 설명하기 위한 도면이다.

도면에서 둥근 곡선은 광전송에 사용되는 반도체 광 증폭기의 이득 프로파일 을 나타내며, 파장축에 수직한 세로 방향의 8개의 선들은 파장 분할 다중화 방식으로 전송되는 광신호들의 신호 채널 파장들을 나타낸다.

즉, 본 발명의 실시예에서는 8 채널로 파장 분할 다중화된 광신호들이 반도체 광 증폭기에 주입되는 경우에 대해 설명한다.

본 발명에서는 광 증폭기의 이득 프로파일 중 이득이 가장 높은 파장 즉 최고 이득 파장(gain peak wavelength)과 광신호가 전송되는 신호 채널들의 파장 중 가장 짧은 파장과의 차이를 신호 파장 변위로 정의하고 이러한 신호 파장 변위를 조절하여 채널간 발생되는 누화 간섭 레벨을 제어하는 것이다.

도 2에 있어서, 본 발명의 실시예에서 사용되는 광 증폭기의 최고 이득 파장(gain peak wavelength)은 1520 ㎚이며, 광신호들이 전송되는 신호 채널들 중 가장 짧은 파장을 갖는 채널의 파장은 1550 ㎚이다. 따라서, 본 발명에 따른 신호 파장 변위는 30 ㎚가 된다.

도 3은 본 발명에 따른 신호 채널 설정 방법을 이용하여 반도체 광 증폭기에서의 채널간 누화 간섭을 줄이는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.

우선, 반도체 광 증폭기에 주입되는 8개의 신호 채널들에 대한 반도체 광 증폭기의 전체 이득 대역폭에서 가장 이득이 높은 최고 이득 파장을 구한다(단계 301).

단계 301에서 구해진 최고 이득 파장과 전송하고자 하는 광신호의 신호 채널 중 가장 짧은 파장을 갖는 채널의 파장과의 거리 즉 기 정의된 신호 파장 변위를 조절하며 조절된 신호 파장 변위에 대하여 반도체 광 증폭기에 발생하는 전체 이득 대역폭에서 신호 전송에 적합한 이득을 갖는 대역 범위에서의 이득 프로파일을 구한다(단계 302).

도 4a 내지 도 4c는 신호 파장 변위를 30 ㎚, 40 ㎚ 및 50 ㎚로 각각 조정하였을 경우 반도체 광 증폭기의 이득 프로파일을 나타내고 있다.

광 증폭기에 단일 채널의 광신호를 주입하는 경우에는 이웃하는 신호 채널에 의한 누화 간섭의 문제가 발생될 여지가 없으나 여러 채널의 광신호가 주입되는 경우에는 주입되는 채널들간의 누화 간섭이 발생하게 된다.

따라서, 상술한 바와 같이 동일한 신호 채널에 대해 신호 파장 변위를 조절하는 경우 각 신호 파장 변위에 대해 반도체 광 증폭기에서 발생되는 누화 간섭 레벨을 산출한다(단계 303).

누화 간섭 레벨을 산출하는 방법으로는 단일 채널에 대한 반도체 광 증폭기의 출력 파워를 먼저 검출하고 이를 전송될 다수의 신호 채널의 광신호를 주입하였을 경우의 반도체 광 증폭기의 출력 파워와 비교하며, 이러한 과정은 각 신호 파장 변위에 대해 실행된다.

도 4에서는 신호 채널의 파장이 반도체 광 증폭기의 최고 이득 파장보다 큰 경우에 대해서만 나타내고 있으나 신호 파장 변위가 마이너스인 경우 즉 전송되는 신호 채널의 가장 짧은 파장이 최고 이득 파장보다 짧은 경우에 대해서도 단계 303의 과정이 수행된다.

도 5는 신호 파장 변위의 변화에 따른 반도체 광 증폭기의 전체 이득 대역폭에서의 채널간 누화 간섭 레벨을 도시한 도면이다.

이러한 신호 파장 변위의 변화에 따른 채널간 누화 간섭 레벨 산출은 종래 채널간 누화 간섭 레벨을 측정하는 어떠한 방법을 사용하여 측정하여도 무방하다.

도 5에서 양수의 신호 파장 변위 값은 가장 짧은 신호 채널의 파장이 반도체 광 증폭기의 최고 이득 파장보다 큰 경우를 나타내며, 음수의 신호 파장 변위 값은 가장 짧은 신호 채널의 파장이 반도체 광 증폭기의 최고 이득 파장보다 작은 경우를 나타낸다.

도 5에서 반도체 광 증폭기에 8 채널로 파장 분할 다중화된 광신호를 주입하고 신호 파장 변위를 30 ㎚, 40 ㎚ 및 50 ㎚로 하는 경우 반도체 광 증폭기에서 발생되는 누화 간섭 레벨은 각각 -11 dB, -13.5 dB 및 -17 dB임을 알 수 있다.

또한, 신호 파장 변위가 -50 ㎚인 경우 누화 간섭 레벨은 -12.5 dB이 됨을 알 수 있다.

이처럼 산출된 신호 파장 변위에 따른 채널간 누화 간섭 레벨을 이용하여 8개의 신호 채널을 전송하는데 있어 가장 적은 누화 간섭 레벨이 발생되는 신호 파장 변위를 구하고 이를 이용하여 전송하고자 하는 광신호에 대한 신호 채널의 가장 짧은 파장을 결정하여 광신호를 전송한다(단계 404).

본 실시예에서 신호 파장 변위를 크게 할 수록 채널간 누화 간섭 레벨이 적어지는 형상을 나타내고 있으나 원하는 신호 파장 변위를 구하는데 있어서는 해당 신호 파장 변위에 대한 반도체 광 증폭기의 이득이 광신호 전송에 적합한 정도인지 여부도 고려되어야 한다.

이때, 신호 파장 변위 결정을 위한 반도체 광 증폭기의 적정 이득 대역폭은 광 증폭기 간의 광선로 길이 등 광 전송시스템의 구조에 따라 결정되어질 수 있다.

이처럼, 동일한 반도체 광 증폭기에 신호 채널의 파장을 달리하여 파장 분할 다중화된 광신호를 주입하는 경우 채널간 누화 레벨이 상이하게 변화됨을 알 수 있다. 본 실시예의 경우 신호 파장 변위가 0 ㎚인 경우 -7 dB의 누화 간섭 레벨이 발생되고 신호 파장 변위가 50 ㎚인 경우 -17 dB의 누화 간섭 레벨이 발생되어 광신호 전송을 위한 반도체 광 증폭기의 적정 이득에 대해 최고 10 dB의 누화 레벨 차이가 발생되고 있음을 알 수 있다.

다시 말해, 본 발명에 따른 신호 파장 변위 만을 조절하여 반도체 광 증폭기에서 발생되는 채널간 누화 발생을 10dB 까지 줄여 전송 특성을 향상 시킬 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 별도의 채널을 부가하지 않고 신호 파장 변위 만을 조절하여 누화 간섭 레벨을 제어함으로써 보다 용이하고 경제적으로 반도체 광 증폭기의 누화 간섭 레벨을 줄여 광신호의 전송 특성을 향상 시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 광 증폭기의 최고 이득 파장과 상기 광 증폭기에 주입된 신호 채널들의 가장 짧은 파장과의 변위차에 따른 채널간 누화 발생 정도를 산출하고 상기 신호 채널들 내에서 채널간 누화가 가장 적은 특정 채널의 파장을 상기 주입된 신호 채널들의 가장 짧은 파장으로 정하는 파장 분할 다중화 방식의 반도체 광 증폭기에서의 신호 채널 설정 방법.
2. 광 증폭기의 최고 이득 파장을 구하는 제 1단계;

   상기 최고 이득 파장과 주입된 신호 채널들의 가장 짧은 파장 사이의 변위를 조절하며 변위차에 따른 채널간 누화 레벨을 구하는 제 2단계; 및

   상기 제 2단계에서 구해진 채널간 누화 레벨을 근거로 상기 신호 채널들내에서 채널간 누화가 가장 적은 특정 채널의 파장을 상기 주입된 신호 채널들의 가장 짧은 파장으로 정하여 광신호를 전송하는 제 3단계를 포함하는 파장 분할 다중화 방식의 반도체 광 증폭기에서의 신호 채널 설정 방법.

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