KR101034120B1

KR101034120B1 - 수동 광 통신망에 이용되는 반도체 광증폭기의 제어 방법및 장치

Info

Publication number: KR101034120B1
Application number: KR1020070138910A
Authority: KR
Inventors: 루오딩 리; 다니엘 비. 그로스만; 윌리암 윅스
Original assignee: 제너럴 인스트루먼트 코포레이션
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2011-05-13
Also published as: CA2607364A1; MX2007015915A; KR20080063158A; CA2607364C; JP2008166719A; US7362498B1; EP1940052A1; JP4794531B2

Abstract

광증폭기는 입력 포트와 출력 포트를 가지며, 상기 광증폭기의 메인 신호 회선을 따라서 배치되어 있는 증폭기; 상기 메인 신호 회선에 결합된 출력부를 가지며, 더미 신호를 상기 증폭기에 입력하는 더미 레이저 생성 회로; 상기 증폭기에 입력된 상기 더미 신호의 파워 레벨을 검출하고 제1 파워 레벨 신호를 출력하는 제1 광검출기; 상기 증폭기에 의해 출력된 상기 더미 신호의 증폭된 파워 레벨을 검출하고 제2 파워 레벨 신호를 출력하는 제2 광검출기; 상기 증폭기의 이득 특성에 관한 교정 데이터를 저장하는 메모리 소자; 및 상기 제1 광검출기 및 상기 제2 광검출기로부터의 입력을 수신하며 상기 증폭기에 결합된 출력부를 갖는 이득 제어 회로를 포함한다. 이득 제어 회로는 제1 파워 레벨 신호, 제2 파워 레벨 신호 및 교정 데이터에 기초하여 증폭기의 이득을 제어하도록 동작한다.

SOA 이득 제어 회로, 비휘발성 메모리, 더미 레이저, 레이저 제어 회로

Description

수동 광 통신망에 이용되는 반도체 광증폭기의 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING A SEMICONDUCTOR OPTICAL AMPLIFIER FOR USE IN AN PASSIVE OPTICAL NETWORK}

본 발명은 수동 광 통신망에 이용되는 반도체 광증폭기를 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이며, 특히, 수동 광 통신망의 정상 동작 동안 반도체 광증폭기의 이득을 소정 레벨로 유지하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

현재 다양한 통신 시스템은 수동 광 통신망(PON;passive optical network) 기술을 이용하고 있다. 통신망 오퍼레이터는 현재 데이터, 서브스크립션 텔레비젼 및 텔레포니(telephony)와 같은 광대역 통신 서비스를 가정과 소기업에 제공하는데 PON을 이용하고 있다. 그러한 PON 시스템은 통상적으로 20Km의 최대 광화이버 도달 길이(즉, 중앙국으로부터 가입자까지)와 피더 화이버(feeder fiber)당 32 가입자의 최대 "분기 비율(split ratio)"을 지원할 수 있다. 이와 같은 제한은 시판되고 있는 구성부품의 광송신기 출력 및 광수신기 감도에 있어서의 한계에 기인한다. 도달 길이를 확장하고 PON의 분기 비율을 증가시키기 위한 한 방법은 광증폭기를 이용하여 부가적인 화이버 및 광 스플리터 손실을 보상하는 것이다. 이하 논의되 는 본 발명은 기가비트-성능 PON(GPON), ITU-T 레커멘데이션 G.984에 중점을 두고 있음에 유의한다. 그러나, 본 발명은 광대역 PON(BPON, ITU-T 레커멘데이션 G.983) 및 기가비트 이더넷 PON(GEPON, IEEE 802.3ah) 등을 포함해서 다른 PON 기술에도 적용될 수 있다.

기존 PON은 통상적으로 다운스트림 방향으로 대략 1490nm 및 업스트림 방향으로 1310nm의 파장 플랜(wavelength plan)으로 동작한다. 확장된 범위 및/또는 커진 분기 비율에 대해서 동일한 파장대를 이용하기 위해서, 가장 비용효과적인 기술로는 현재 1490nm 및 1310nm 파장대를 이용하기 위해 설계될 수 있는 반도체 광증폭기(SOAs;semiconductor optical amplifiers)가 있다.

SOA는 통상적으로 대략 40nm 이용가능 주파대를 가지고 있다. 표준 다운스트림 GPON 주파대는 1480nm 내지 1500nm의 범위 내, 즉 20nm 폭 내에 있다. 업스트림 송신의 경우, 현행 GPON 표준은 1260nm 내지 1360nm의 주파대, 즉 약 100nm 폭을 규정하고 있다. 통상의 업스트림 레이저는 실제로 주파대가 20nm 내지 30nm 폭인 대략 1310nm에서 동작한다. 업스트림 신호 품질에 대한 자연 증폭 방출(ASE) 노이즈 기여를 줄이기 위해서, 업 스트림 신호 대역은, 예를 들어, 저밀도파장분할다중(CWDM) 레이저를 이용하는 약 20nm, 이를테면, 1300nm로부터 1320nm까지의 대역에 한정되어야만 한다.

도 1은 통상의 증폭 PON 시스템(10)을 도시한다. 도 1을 참조하면, 이 시스템은 광 통신망 유닛(optical network unit; ONU)(12), 1xN 광 커플러(14)(변형으로서, 2xN 광 커플러가 보호 PON 설계에 이용된다), 제1 SOA(20) 및 제2 SOA(22)에 연결되는 제1 파장 분할 다중화기(wavelength division multiplexer; WDM)(16), 및 제2 파장 분할 다중화기(18)를 포함하고 있다. 소정 실시 형태에서, 제1 SOA(20)는 다운스트림 방향으로 전파되는 신호를 증폭하고, 제2 SOA(22)는 업스트림 방향으로 전파되는 신호를 증폭한다. 시스템(10)은 중앙국에 위치해 있는 광 회선 터미네이터(optical line terminator; OLT)를 더 포함하고 있다. 도시된 바와 같이, OLT는 송신기(26), 수신기(28), 및 송신기(26)와 수신기(28)를 피더 화이버에 결합하는 WDM(32)을 포함하고 있다.

동작에 대해서, ONU(12)가 송신해야할 데이터를 가지고 있으며 또한 PON 프로토콜에서 정의된 바와 같이 송신 승인을 받은 경우, ONU(12)는 하나(또는 그 이상)의 SOA(22)를 통해서 중앙국의 OLT로 가는 업스트림 방향으로 데이터 버스트를 전송한다. 증폭 PON(10)은 N-포트 광 커플러(14)에 의해서 제1 SOA(22)와 피더 화이버에 결합되는 다수의 ONU(12)를 갖고 있다. 그러므로, 업스트림 방향으로, 커플러(14)는 ONU(12)로부터의 출력 신호를 결합하고, 결합된 신호를 WDM 필터(16)를 통해서 제1 업스트림 SOA(22)의 입력에 결합한다. 업스트림 SOA(22)에서 수신된 파워 레벨은, 예를 들어, 분배 필터의 길이들 간의 차이 및 ONU 송신기 출력 파워에 있어서의 변동에 기인해서 ONU(12)들 간에 다를 수 있다. 그러므로, SOA(22)에서의 업스트림 입력 신호는 1㎲ 내지 수십 ㎲ 이상의 시간척도에 걸친 넓은 동적 범위를 가질 것이다.

SOA와 같은 그러한 광증폭기는 통상적으로 일정한 이득 또는 일정한 파워 증폭기로 설계된다. PON 어플리케이션에 있어서, 다운스트림 SOA(20)는 일정한 이득 이거나 일정한 파워일 수 있다. 그러나, 업스트림 SOA(22)의 경우, 다양한 ONU(12)로부터의 입력 신호 레벨의 차와 데이터를 업스트림 방향으로 송신하기 위한 버스트 모드 동작의 이용 때문에 일정한 이득 동작이 필요하다.

반도체 소자가 시간 경과 및 이용에 따라서 그들의 성능에 영향을 주는 그들의 결정 구조에 있어서의 영구적인 변화를 겪는다는 사실은 잘 알려져 있다. 이러한 에이징 효과 때문에, SOA 이득은 시간 경과에 따라서 표류할 것이다. 그러므로, 이득 변화에 대한 모니터 및 보상을 위한 적절한 조치가 이행되어야만 한다. 그러나, 에이징을 모니터하고 보상하기 위해 충분히 정확한 업스트림 SOA(22)의 이득 조치는 업스트림 입력 신호의 동적 범위에 의해 취하기가 어렵다.

따라서, PON 어플리케이션에서 업스트림 방향에 이용되는 SOA의 이득을 제어함과 동시에 중앙국(central office; CO)과 원격 노드 간의 통신을 위한 광 감시 채널을 제공할 수 있는 효과적인 비용 민감 방법 및 장치가 필요하다. 본 발명은 이러한 목적을 달성하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목표로 한다.

따라서, 본 발명은 반도체 광증폭기가 업스트림 방향으로 버스트 데이터를 처리하고 있는 경우에도 이 소자의 정상 동작 동안 이 소자의 이득을 소정 레벨에 유지하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

보다 구체적으로, 본 발명은 광증폭기에 관한 것으로서, 입력 포트와 출력 포트를 가지며, 상기 광증폭기의 메인 신호 회선을 따라서 배치되어 있는 증폭기; 상기 메인 신호 회선에 결합된 출력부를 가지며, 더미 신호를 상기 증폭기에 입력하는 더미 레이저 생성 회로; 상기 증폭기에 입력된 상기 더미 신호의 파워 레벨을 검출하고 제1 파워 레벨 신호를 출력하는 제1 광검출기; 상기 증폭기에 의해 출력된 상기 더미 신호의 증폭된 파워 레벨을 검출하고 제2 파워 레벨 신호를 출력하는 제2 광검출기; 상기 증폭기의 이득 특성에 관한 교정 데이터를 저장하는 메모리 소자; 및 상기 제1 광검출기 및 상기 제2 광검출기로부터의 입력을 수신하며 상기 증폭기에 결합된 출력부를 갖는 것으로서, 상기 제1 파워 레벨 신호, 상기 제2 파워 레벨 신호 및 상기 교정 데이터(calibration data)에 기반하여 상기 증폭기의 이득 을 제어하는 이득 제어 회로를 구비하는 광증폭기에 관한 것이다. 이득 제어 회로는 제1 파워 레벨 신호, 제1 파워 레벨 신호 및 교정 데이터를 기반으로 SOA의 이득을 계산한다. 이득 제어 회로는 또한, 예를 들어, SOA로 들어가는 구동 전류를 조정해서 상기 이득을 소정 레벨에 유지하기 위해 계산된 이득에 따라 동작하는 피드백 루프를 형성한다.

본 발명은 또한 광증폭기의 이득을 제어하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 예를 들어 어셈블리 동안 증폭기의 이득 특성에 관한 교정 데이터를 메모리 소자에 저장하는 단계; 증폭기에 입력되기 전에 업스트림 데이터 신호와 결합되는 더미 신호를 상기 광증폭기의 메인 신호 회선에 결합하고 상기 더미 신호를 상기 증폭기에 입력하는 단계; 상기 증폭기에 입력된 상기 더미 신호의 파워 레벨을 검출하고 제1 파워 레벨 신호를 출력하는 단계; 상기 증폭기에 의해 출력된 상기 더미 신호의 증폭된 파워 레벨을 검출하고 제2 파워 레벨 신호를 출력하는 단계; 및 상기 증폭기의 이득이 상기 광증폭기의 동작 동안 소정 레벨에 유지되도록 상기 제1 파워 레벨 신호, 상기 제2 파워 레벨 신호 및 상기 교정 데이터에 기반하여 상기 증폭기의 이득을 제어하는 단계를 포함한다.

본 발명은 종래 시스템에 중요한 장점을 제공한다. 가장 중요한 것으로, 본 발명은 간단하고 비용효과적인 회로를 이용하여, 소자 에이징에도 불구하고 SOA의 이득을 소정 레벨에 유지하면서 업스트립 버스트 데이터 신호의 처리를 제공하는 SOA를 이용하는 PON 통신망을 제공한다.

본 발명의 부가적인 장점은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 대한 다음의 상세한 설명을 통해서 본 기술에 숙련된 자에게 자명해질 것이다.

다른 목적 및 장점과 함께 본 발명 그 자체는 다음의 상세한 설명 및 첨부 도면을 참조하면 잘 이해할 수 있을 것이다.

본 발명을 논의하기 전에, 본 발명의 이해를 도모하기 위하여 SOA 및 에르븀 첨가(erbium-doped) 광섬유 증폭기(EDFA)와 같은 광증폭기를 제어하는 종래의 기술에 대해 간략히 설명하기로 한다. 도 2는 전형적인 광섬유 통신 어플리케이션에서 광증폭기를 제어하는 예시적인 종래의 접근법을 보여준다. 도 2를 참조하면, 입력 측에 있는 광검출기(31)는 커플러(33)를 통해서 입력 광신호 레벨을 측정하고, 광증폭기(25)의 출력 측에 있는 광검출기(32)는 커플러(34)를 통해서 출력 광신호를 측정한다. 증폭기 제어 회로(35)는 광증폭기(25)의 이득을 결정하기 위해 이들 측정된 광신호를 이용한다. 증폭기 제어 회로(35)는 또한 일정한 이득 또는 일정한 출력 파워를 유지하기 위한 시도로 광증폭기를 제어하는데 피드백 제어 회로를 이용한다. 종래의 시스템에서, 광증폭기는 SONET 또는 이더넷과 같은 점-대-점(point-to-point) 송신 시스템에 의해 생성되는 바와 같은 거의 일정한 평균 광신호를 취급하게 설계된다. 광증폭기(25)에 입력되는 평균 광신호 레벨은 거의 일정하기 때문에, 광신호 평균 파워을 측정하는데 비교적 느린 광검출기(31 및 32)를 이용할 수 있다. 그러나, PON 업스트림 광신호의 신호 레벨은 어느 ONU가 이 신호를 송신하는가에 따라서 버스트마다 다르다. 그러므로, 광증폭기를 제어하는데 이 용되는 도 2의 전통적인 제어 스킴은 PON 어플리케이션에 있어서 업스트림 증폭기를 제어하는데 적합하지 않다.

도 3은 업스트림 SOA(25)의 입력에서의 넓은 동적 신호 레벨과 업스트림 버스트의 변화 기간에 대한 예를 보여주고 있다. 입력 신호 레벨에 있어서의 이들 변화 때문에 입력 신호와 출력 신호를 정확히 비교하는 제어 회로를 설계하기가 어렵고, 그 결과 SOA 이득의 판독이 부정확해진다. 이와 같이, 앞서 언급하였고 도 2에 도시된 바와 같이, 이득을 측정하고 소정 레벨로 유지하기 위한 구동 전류의 조정을 가능케 하기 위해서 SOA의 입력 및 출력 레벨을 모니터하는데 피드백 루프가 필요하다. 더욱이, SOA가 노후화됨에 따라서, SOA는 통상적으로 그의 소정의 이득 설정을 유지하는데 높은 구동 전류를 필요로 한다. SOA가 수명을 거의 다했음을 나타내기 위해 구동 전류가 소정 임계치를 초과하면 경보가 발생할 수 있음을 유의한다. 따라서, SOA의 입력 측에서 광 버스트의 동적 범위 및 변화 기간에도 불구하고 SOA에 대한 입력 및 출력 광신호를 정확히 측정할 수 있다.

이하 상세히 설명하는 바와 같이, 본 발명은, 예를 들어, 버스트 모드 동작 및 SOA 및 ONU 부품과 같은 다양한 부품의 에이징에 기인한 입력 신호 레벨의 변화에도 불구하고 SOA의 이득 및 출력 파워 레벨을 원하는 레벨에 유지시킬 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 업스트림 모드 동작이 버스트 모드(업스트림 신호는 통상적으로 연속이며 단일 소스로부터 나온다)를 가능하게 해주므로, PON의 업스트림 신호 경로에 적용될 수 있다.

도 4는 본 발명의 SOA 회로(40)의 예시적인 실시 형태를 보여주고 있다. SOA 회로(40)는 도 2에 도시된 SOA 회로(동일한 참조 번호로 표기됨)와 동일한 기본 구성을 포함하고 있으나, 다음의 부품을 더 포함하고 있다. 도 4를 참조하면, 부가 부품은 더미 레이저(46)에 연결되는 레이저 제어 유닛(47)을 포함하고 있다. 더미 레이저(46)는 커플러(44)에 의해 메인 신호 회선에 연결된다. 더욱이, WDM 필터(43)는 커플러(33)와 제1 광검출기(31) 사이에 연결된다. 제1 광검출기(31)의 출력은 또한 레이저 제어 회로(47)에 연결된다. 계속해서 비휘발성 메모리(45)는 SOA 이득 제어 회로(36)에 연결된다. 마지막으로, WDM 필터(37)는 커플러(34)와 광검출기(32) 사이에 연결되고, 다른 WDM 필터(49)는 이 소자의 출력 측에서 메인 신호 회선에 배치된다.

도 4에 도시된 예시적인 실시 형태의 동작에 관해서, 더미 레이저(46)로부터의 신호는 업스트림 입력 광신호와 함께 제1 광 커플러(44)에 의해 SOA(25) 입력 포트 내로 연결된다. 제1 광 커플러(44)는, 예를 들어, 파워 커플러 또는 주파 분할 다중(WDM) 필터일 수 있다. 더미 레이저(46)는 업스트림 PON 주파대 밖이지만 SOA(25) 이득 스펙트럼 내에 있는 파장 λ_d를 가지고 있다. 제2 광커플러(33)는 결합된 광신호의 일부를 탭(tap)하면, 탭된 신호는 WDM 광신호 필터(43)를 통과한다. 이 필터(43)는 업스트림 버스트 광신호를 배제하면서 λ_d의 신호를 통과시킨다. WDM 광신호 필터(43)의 출력은 제1 광검출기(31)에 연결된다. 제1 광검출기(31)는 더미 신호를 측정하도록 동작한다. 이하 좀 더 상세히 설명하는 바와 같이, 제1 광검출(31)에 의해 측정되는 더미 신호는 SOA(25) 입력 레벨에 대한 기준으로서 이 용된다.

SOA(25)의 출력 포트에서, 제3 광 커플러(34)는 결합되어 증폭된 광신호의 작은 부분을 탭하는데 이용된다. 제2 광 WDM 필터(37)는, 증폭된 더미 신호를 통과시키면서 업스트림 버스트 PON 신호를 차단하는데 이용된다. 제2 광검출기(32)는 증폭된 더미 신호를 검출하며, 제2 광검출기(32)에서의 신호 레벨은 SOA 출력에 대한 기준으로서 이용된다. 제3 광 커플러(34)의 출력은, 증폭된 더미 레이저 신호는 차단하지만 증폭된 업스트림 버스트 PON 광신호만을 OLT 쪽으로 통과시키는 부가의 광 WDM 필터(49)에 결합될 수 있다.

회로 구성에 덤핑 WDM 필터(49)를 포함시켜야하는지 여부는 선택적인 사항임을 유의한다. 예를 들어, 증폭 PON 디자인에 다수의 SOA가 필요하다면, 더미 신호는 버스트 신호와 함께 다음 SOA로 전파될 수 있어야 한다. 이 SOA는 그 자신의 더미 레이저를 가져야할 필요가 없다. 더욱이, 더미 레이저를 변조하여 이하 설명되는 바와 같이 단신(simplex) 통신 채널에 이용할 수 있다.

다시 도 4를 보면, 주어진 실시 형태에서, 더미 레이저(46)는 변조되지 않은 연속파(CW) 신호를 생성한다. 이와 같이, 제1 광검출기(31) 및 제2 광검출기(32)에서 측정된 신호는 상당히 안정적이므로, SOA(25)의 이득 설정을 교정(calibration)하는데 이용될 수 있다. SOA(25)의 교정을 위해 표준 교정 절차를 이용할 수 있음을 유의한다. 일단 교정 처리가 완료되면, 제1 광검출기(31)와 제2 광검출기(32)에서 측정된 상대 신호 레벨은 다음과 같이 SOA 이득 값을 계산하는데 이용할 수 있다. 제1 광검출기(31)의 입사광이 광전류 I₁을 취하며 제2 광검출기(32)의 입사광이 광전류 I₂를 취하면, SOA(25)(업스트림 PON 신호 포함)에 대한 전체 이득 G는 수학식 1에 의해 정의된다.

G = a( I ₂ / I ₁ )

여기서, a는 상수이며 SOA 이득에 따라서 변하지 않는 교정 값이다. 교정 상수 a는 교정 처리가 일단 완료되면 비휘발성 메모리(45)에 저장된다. 이후, 동작 동안에, 제1 광검출기(31) 및 제2 광검출기(32)와 비휘발성 메모리(45)에 결합되는 SOA 이득 제어 회로(36)는 식 1에 의해 정의되는 관계에 따라서 소자의 동작 동안 SOA(25)의 일정한 이득을 유지하기 위해 SOA(25)에 인가된 바이어스를 제어한다.

상술한 바와 같이, 업스트림 PON 광신호는 20nm 내지 30nm의 광 파장 범위를 가져야만 한다. SOA는 통상적으로 이러한 이득 대역폭(즉, 약 3dB의 변화)에 비해 비교적 평탄한 이득을 갖는 대략 45nm의 이득 대역폭을 취하고 있다. 더욱이, SOA 이득 프로필은 통상적으로 동작 동안에는 많이 변하지 않는다. 그러므로, 더미 레이저 파장 λd에서 일정한 SOA 이득을 유지시키면, 업스트림 신호의 PON 파장에서 이득이 확실히 일정하게 유지될 것이다.

주어진 실시 형태에서, 더미 레이저(46)는 단지 측정 목적으로 이용되기 때문에, 더미 레이저가 광증폭기(25)의 입력 측에서 예상되는 최하위 업스트림 PON 광신호의 파워 레벨보다 낮은 파워 레벨(예를 들어, 수 dB 낮음)을 취하는 것이 바 람직하다. 그 결과, 더미 레이저 신호는 SOA(25) 동작에 무시할 수 있을 정도의 영향을 미친다. 도 5는 이득 프로필에 대한 업스트림 PON 광신호 및 더미 레이저 신호의 가능 파장은 물론이고 SOA 이득 프로필을 보여주고 있다. 도 5는 업스트림 PON 신호 범위로부터 분리되어야만 하고 SOA 이득 스펙트럼 윈도우 내에 있어야만 한다는 것을 보여주고 있다.

따라서, 이전 실시 형태의 구성의 결과로서, 업스트림 버스트 PON 광신호보다는 오히려 더미 레이저 신호가 SOA 이득을 제어하는데 이용되기 때문에, SOA는 비교적 간단한 제어 회로에 의해 정확히 설정될 수 있다.

시판되고 있는 SOA는 모든 증폭 SOA 어플리케이션에 충분한 이득을 제공할 수 없음을 유의한다. 더 많은 이득이 필요하다면, 2개 이상의 SOA의 케스케이드를 포함하는 2단 증폭기를 이용할 수 있다. 그러한 경우에, 본 발명의 제2 예시적인 실시 형태는 단일 더미 레이저로 SOA의 양단을 제어하는데 이용될 수 있다. 도 6은 본 발명의 제2 실시 형태의 예시적인 회로 구성을 보여주고 있다. 도 6을 참조해 보면, 제1 실시 형태에 포함된 구성요소 이외에도, 이 회로는 커플러(34)의 출력을 수신하는 제2 SOA(61) 및 제2 SOA의 출력 일부를 탭하는 광 커플러(62)를 포함한다. 이 신호는, 업스트림 버스트 신호는 차단하고 증폭된 더미 레이저 신호는 통과시키는 광 WDM 필터(63) 내로 결합된다. WDM 필터(63)의 출력은, 증폭된 더미 레이저 신호를 측정하는 광검출기(64)에 제공된다. 이후, 제1 증폭기 단(25)에 관한 제1 실시 형태에서 앞서 논의한 바와 같은 식으로, 광검출기(32)와 광검출기(64)에서 측정된 상대 신호 레벨은, 초기 교정 후에, 다음과 같은 식으로 제2 단 SOA(61)의 이득을 교정하는데 이용될 수 있다. 광검출기(32)의 입사광이 광전류 I₂를 취하고 광검출기(64)의 입사광이 I₂를 취하는 경우, 제2 단(stage) SOA(61)(업스트림 PON 신호 포함)에 대한 전체 이득 G'는 수학식 2에 의해 정의된다.

G' = a'( I ₃ / I ₂ )

여기서 a'는 통상적으로 제1 SOA(25)에 대한 교정 값인 a와 같지 않은 제2 SOA(61)에 대한 교정 값이다. 교정 값 a'는 또한 교정 처리의 완료시 비휘발성 메모리(45)에 저장된다. 동작 동안, 광검출기(32 및 64)와 비휘발성 메모리(45)에 결합되는 SOA 이득 제어 회로(36)는 식 2의 관계에 의해 정의된 제2 SOA(61)의 일정한 이득을 유지시키기 위해서 제2 SOA(61)에 인가되는 바이어스를 제어한다. 물론, 이 실시 형태에서, SOA 이득 제어 회로(36)는 또한 제1 실시 형태에서와 같이 제1 SOA(25)의 피드백 제어를 제공한다. 그러므로, 제1 단 및 제2 단 SOA의 이득은 동일한 더미 레이저 신호를 이용하여 독립적으로 제어될 수 있다.

도 7은 더미 레이저(46)에 대한 그의 입력 측과 다수의 WDM 필터 또는 광 커플러에 대한 그의 출력 측에서 결합된 예시적인 광파워 분할기(69)를 도시한다. 이들은 차례로 WDM 필터 또는 커플러를 통해서 메인 신호 회선에 결합되고 도 4에 도시된 제1 실시 형태에서와 같은 식으로 SOA 증폭기에 공급된다. 도 7은 단일 더미 레이저 신호가 다수의 SOA에 어떻게 결합될 수 있는지를 도시한다.

도 8은 텔레메트리(telemetry) 목적을 위한 더미 레이저 신호의 이용을 가능 케 해주는 예시적인 구성을 도시한다. 구체적으로, 도 8은 이전의 기능을 가능하게 해주고 이전 실시 형태들 중 임의 것에 부가될 수 있는 부가 구성요소를 도시한다. 이 실시 형태의 동작에 대한 이해를 도모하기 위해 필요한 이전 구성의 구성요소와 필요한 부가 구성요소만 도 8에 도시되었음을 유의한다. 도 8을 참조하면, 소자는 SOA의 동작 파라미터의 값을 모니터하는 하나 이상의 센서(71); 마이크로컨트롤러를 이용하여 구현될 수 있으며 센서(71)로부터의 데이터를 모아서 수신된 데이터를 메시지로 포맷하는 엘리먼트 관리 에이전트 소자(72); 엘리먼트 관리 에이전트(72)에 의해 형성된 메시지를 예를 들어 이더넷 프레임에 제한됨이 없이 소정 포맷의 데이터 패킷으로 배치하고, 메시지를 직렬화하고 이 메시지를 비트 스트림으로 소정 클럭 레이트로 송신하는 송신기(73); 및 송신기(73)가 활성일 때 더미 레이저(46)의 이득이 변조되도록 레이저 제어 회로(47)의 출력과 송신기(73)에 의해 출력된 메시지 데이터를 결합하기 위한 커플러 소자(74)를 포함하고 있다. OLT에서, 모니터링 시스템은 전체 업스트림 신호로부터 더미 레이저로부터 변조된 신호를 추출하는 WDM 필터(75)를 더 포함하고 있다. 이후 변조된 신호는 광검출기(76)에 의해 검출되고 수신기(77)에 의해 회복된 다음 데이터 패킷으로 포맷된다. 소자 매니저 유닛(78)은 PON은 물론이고 SOA와 그의 동작을 관리하는데도 이용되는 데이터 패킷 형태의 메시지를 처리한다. 수신기(77)와 소자 매니저(78)는 간결성을 위해 도시하지 않은 데이터 통신망, 예를 들어, 근거리 통신망을 통해서 결합될 수 있다.

도 4 내지 8을 참조해서 설명한 처리는 유선 소자, 프로세서에서 수행되는 펌웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 소프트웨어 또는 펌웨어 구현을 위한 처리 유닛은 바람직하게는 레이저 제어 회로(47) 내에 포함될 수 있고, 또는 일부는 SOA 이득 제어 회로(36) 내에 포함될 수도 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 CD 디스크, DVD 디스크, 자기 또는 광디스크, 테이프, 실리콘 기반 리무버블 또는 비휘발성 메모리를 포함해서, 마이크로프로세서에 의해 실행되는 명령어, 패킷형 또는 비패킷형 유선 또는 무선 송신 신호를 기억해 둘 수 있는 소정의 매체일 수 있다.

이 기술 분야에 숙련된 자이면 컴퓨터가 광증폭기에 입력된 파워 레벨을 제어하는 방법을 실행하기 위한 명령어를 컴퓨터 판독가능 매체가 기억해 둘 수 있는는 것을 이해할 것이며, 이 방법은 적어도 광증폭기의 증폭기 회로에 입력되는 것으로 상기 광증폭기의 입력 포트에서 검출되는 버스트 신호의 파워 레벨을 검출하는 단계; 상기 광증폭기의 입력 포트에 더미 레이저 생성 신호를 결합하는 단계; 및 상기 증폭기 회로에 입력되는 것으로서, 상기 버스트 신호와 더미 레이저 생성 신호의 결합 신호에 의해 형성되는 신호의 파워 레벨을 실질적으로 일정한 레벨로 유지하기 위해서 상기 더미 레이저 생성 회로에 의해 출력되는 신호의 파워 레벨을 제어하는 단계를 포함하고 있다. 이 명령어는 상기 더미 레이저 생성 회로에 의해 출력되는 신호의 파워 레벨을 제어하는 이득 제어 회로에 상기 버스트 신호의 적어도 일부를 결합하는 것; 결합 신호를 형성하기 위해 상기 더미 레이저 생성 신호의 출력과 상기 버스트 신호를 결합하는 것; 결합 신호의 적어도 일부를 이득 제어 회로에 결합하는 것을 더 포함한다.

본 발명은 종래의 시스템에 비해 중요한 장점을 제공한다. 아주 중요한 장점은, 본 발명이 간단하면서도 비용절감형의 회로를 이용하여 SOA의 이득을 소정 레벨에 유지하면서 업스트림 버스트 데이터 신호를 처리할 수 있는 PON 통신망을 제공할 수 있다는 것이다.

본 발명은 또한 종래의 소자에 비해서 부가적인 장점을 제공한다. 구체적으로, 앞서 언급한 것 외에도, 본 발명은 OLT에서 업스트림 광 파워의 감소 또는 업스트림 광신호의 손실이 발생하는 경우 장애 부분화(fault sectionalization)에 조력한다. 더미 레이저가 PON 통신망의 수동 분할기, 분배 화이버 및 드롭 화이버로부터 분리되므로, 더미 레이저 신호를 이용하여, SOA의 이득을 측정함으로써 SOA가 기능할 수 있는지 여부를 쉽게 판정할 수 있다. SOA가 기능적이라면, 문제는 광증폭기와 가입자 간의 화이버 플랜트(fiber plant)에 있음이 틀림없다. 한편, SOA 이득이 그의 정상 범위 내에 있지 않다면, 문제가 SOA에 있음을 확인할 수 있으며, 이를 교체하기 위해 기술자를 신속히 파견할 수가 없다. 본 발명이 개시하는 식으로 SOA를 제어하기 위한 더미 레이저 신호 없이는, 그러한 장애들을 구별할 수가 없다.

본 발명의 특정한 실시 형태가 개시되었을지라도, 본 발명의 정신 또는 근본적인 특징을 벗어남이 없이 본 발명이 다른 형태로 구현될 수 있음을 주지해야 한다. 따라서, 본 실시 형태는 제한적이 아닌 예시적인 것으로 모든 관점에서 고려되어야하며, 본 발명의 범위는 첨부 청구항들에 의해 정해지므로, 이들 청구항의 의미 및 균등 범위 내에 속하는 모든 변화는 여기에 포함된다.

다음의 도면은 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.

도 1은 예시적인 종래의 PON 디자인을 도시한다.

도 2는 종래의 SOA 구성을 도시한다.

도 3은 SOA에 입력된 예시적인 버스트 데이터 신호를 도시한다.

도 4는 본 발명에 따른 SOA 제어 회로의 예시적인 실시 형태를 도시한다.

도 5는 SOA의 예시적인 이득 프로필을 도시한다.

도 6은 본 발명의 다른 예시적인 실시 형태를 도시한다.

도 7은 다중 SOA에 연관된 단일 더미 레이저의 이용에 관한 예시적인 실시 형태를 도시한다.

도 8은 모니터링 목적을 위해 더미 레이저를 이용할 수 있게 해주는 본 발명의 예시적인 실시 형태를 도시한다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

25 … 광증폭기

33, 35 … 커플러

36 … SOA 이득 제어 회로

46 … 더미 레이저

47 … 레이저 제어 회로

69 … 분할기

71 … 센서

73 … 송신기

76 … 광검출기

77 … 수신기

Claims

광증폭기로서,

입력 포트와 출력 포트를 가지며, 상기 광증폭기의 메인 신호 회선을 따라서 배치되어 있는 증폭기와,

상기 메인 신호 회선에 결합된 출력부를 가지며, 더미 신호를 상기 증폭기에 입력하는 더미 레이저 생성 회로와,

상기 증폭기에 입력된 상기 더미 신호의 파워 레벨을 검출하고, 제1 파워 레벨 신호를 출력하는 제1 광검출기와,

상기 증폭기에 의해 출력된 상기 더미 신호의 증폭된 파워 레벨을 검출하고, 제2 파워 레벨 신호를 출력하는 제2 광검출기와,

상기 증폭기의 이득 특성에 관한 교정 데이터를 저장하는 메모리 소자와,

상기 제1 광검출기 및 상기 제2 광검출기로부터의 입력을 수신하며, 상기 증폭기에 결합된 출력부를 가지며, 상기 제1 파워 레벨 신호, 상기 제2 파워 레벨 신호 및 상기 교정 데이터에 기반하여 상기 증폭기의 이득을 제어하는 이득 제어 회로와,

상기 더미 레이저 생성 회로에 결합되고 상기 제1 광검출기로부터의 출력 신호를 수신하며, 상기 더미 신호의 진폭을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 레이저 제어 회로

를 포함하는 광증폭기.
제1항에 있어서,

상기 메인 신호 회선에 연결되어 있으며, 상기 더미 신호를 상기 메인 신호 회선에 결합하는 제1 커플러와,

상기 메인 신호 회선에 연결되어 있으며, 상기 제1 커플러에 의해 출력된 신호의 적어도 일부를 상기 제1 광검출기에 결합하는 제2 커플러와,

상기 메인 신호 회선에 연결되어 있으며, 상기 증폭기에 의해 출력된 신호의 적어도 일부를 상기 제2 광검출기에 결합하는 제3 커플러

를 더 포함하는 광증폭기.
제2항에 있어서,

상기 제1 커플러의 출력부와 상기 제1 광검출기의 입력부 사이에 배치되며, 상기 더미 신호만이 상기 제1 광검출기에 의해 수신되도록 상기 더미 신호 외의 신호를 필터링하는 제1 필터와,

상기 제2 커플러의 출력부와 상기 제2 광검출기의 입력부 사이에 배치되며, 상기 더미 신호만이 상기 제2 광검출기에 의해 수신되도록 상기 더미 신호 외의 신호를 필터링하는 제2 필터

를 더 포함하는 광증폭기.
제1항에 있어서,

상기 메모리 소자는 비휘발성 메모리를 포함하며, 상기 메모리는 상기 이득 제어 회로에 결합되는 광증폭기.
삭제
제1항에 있어서,

상기 더미 신호의 주파수는 상기 광증폭기에 의해 처리되는 업스트림 데이터 신호의 주파수와 구별되며, 상기 더미 신호의 상기 주파수는 상기 증폭기의 동작 대역폭 내에 있는 광증폭기.
제1항에 있어서,

상기 이득 제어 회로는 상기 광증폭기의 정상 동작 동안에 이득이 소정 레벨에 유지되도록 상기 증폭기의 이득을 제어하는 광증폭기.
제7항에 있어서, 상기 광증폭기에 의해 처리되는 업스트림 데이터 신호는 버스트 데이터 신호를 포함하는 광증폭기.
제1항에 있어서, 상기 증폭기는 반도체 광증폭기를 포함하는 광증폭기.
광증폭기의 이득을 제어하는 방법으로서,

증폭기에 입력되기 전에 업스트림 데이터 신호와 결합되는 더미 신호를 상기 광증폭기의 메인 신호 회선에 결합하고, 상기 더미 신호를 상기 증폭기에 입력하는 단계와,

상기 증폭기에 입력된 상기 더미 신호의 파워 레벨을 검출하고, 제1 파워 레벨 신호를 출력하는 단계와,

상기 증폭기에 의해 출력된 상기 더미 신호의 증폭된 파워 레벨을 검출하고, 제2 파워 레벨 신호를 출력하는 단계와,

상기 증폭기의 이득 특성에 관한 교정 데이터(calibration data)를 메모리 소자에 저장하는 단계와,

상기 증폭기의 이득이 상기 광증폭기의 동작 동안 소정 레벨에 유지되도록 상기 제1 파워 레벨 신호, 상기 제2 파워 레벨 신호 및 상기 교정 데이터에 기반하여 상기 증폭기의 이득을 제어하는 단계와,

상기 더미 신호의 진폭을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하기 위해 상기 제1 파워 레벨과 상기 제2 파워 레벨에 기초하여 레이저 제어 회로를 제어하는 단계

를 포함하는 광증폭기의 이득 제어 방법.
제10항에 있어서, 상기 더미 신호를 상기 메인 신호 회선에 결합하는 단계는 제1 커플러를 이용하여 실행되는 광증폭기의 이득 제어 방법.
제11항에 있어서, 상기 제1 커플러에 의해 출력된 신호의 적어도 일부를 상기 제1 광검출기에 결합하는 단계를 더 포함하는 광증폭기의 이득 제어 방법.
제12항에 있어서, 상기 증폭기에 의해 출력된 신호의 적어도 일부를 상기 제2 광검출기에 결합하는 단계는 제3 커플러를 이용하여 실행되는 광증폭기의 이득 제어 방법.
제13항에 있어서, 상기 더미 신호만이 상기 제1 광검출기에 의해 수신되도록 상기 더미 신호 외의 신호를 필터링하는 제1 필터를 상기 제1 커플러의 출력부와 상기 제1 광검출기의 입력부 사이에 배치하는 단계와,

상기 더미 신호만이 상기 제2 광검출기에 의해 수신되도록 상기 더미 신호 외의 신호를 필터링하는 제2 필터를 상기 제2 커플러의 출력부와 상기 제2 광검출기의 입력부 사이에 배치하는 단계를 더 포함하는 광증폭기의 이득 제어 방법.
제10항에 있어서, 상기 교정 데이터는 비휘발성 메모리에 저장되는 광증폭기의 이득 제어 방법.
제10항에 있어서, 상기 더미 신호의 주파수는 상기 광증폭기에 의해 처리되는 업스트림 데이터 신호의 주파수와는 구별되며, 상기 더미 신호의 상기 주파수는 상기 증폭기의 동작 대역폭 내에 있는 광증폭기의 이득 제어 방법.
제10항에 있어서, 상기 광증폭기에 의해 처리되는 업스트림 데이터 신호는 버스트 데이터 신호를 포함하는 광증폭기의 이득 제어 방법.
제10항에 있어서, 상기 증폭기는 반도체 광증폭기를 포함하는 광증폭기의 이득 제어 방법.
광증폭기를 갖는 통신 시스템으로서,

입력 포트와 출력 포트를 구비하며, 상기 광증폭기의 메인 신호 회선을 따라서 배치되는 증폭기와,

상기 메인 신호 회선에 결합된 출력부를 구비하는 더미 레이저 생성 회로와,

상기 더미 레이저 생성 회로에 결합되며 제1 광검출기로부터 출력 신호를 수신하고, 상기 더미 레이저 생성 회로에 연결되고 더미 신호의 진폭을 제어하는 출력 신호를 생성하는 레이저 제어 회로와,

상기 증폭기의 증폭을 모니터링하는 센서와,

상기 센서에 결합되어, 상기 센서로부터 데이터를 수신하고 상기 데이터를 송신 포맷으로 포맷하는 프로세서와,

상기 출력 신호를 상기 프로세서가 수신한 상기 데이터로 변조하는 변조 소자와,

상기 더미 레이저 생성 회로에 연결되며 상기 제1 광검출기로부터 출력 신호를 수신하고, 상기 더미 신호의 진폭을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 레이저 제어 회로를 포함하며,

상기 더미 레이저 생성 회로에 의해 출력된 상기 신호는 상기 프로세서가 수신한 데이터를 포함하는 변조 신호인 통신 시스템.
제19항에 있어서,

상기 프로세서가 수신한 데이터를 추출하기 위해서 상기 더미 레이저 생성 회로가 출력한 신호를 복조하는 복조 소자를 구비하는 수신기를 더 포함하는 통신 시스템.