KR101067917B1 - Optical Regenerator of Intensity Modulated Optical Signals Using Non-Soliton Pulses - Google Patents

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Abstract

논솔리톤 펄스를 사용하는 세기 변조 광신호의 광학 재생기에 관하여 개시한다. 본 발명의 장치는, 비선형 광섬유 거울과; 비선형 광섬유 거울의 입력단 전단에 설치되는 제1 광학 대역통과필터와; 비선형 광섬유 거울에서 반사되지 않은 광신호가 출력되는 상기 비선형 광섬유 거울의 후단에 설치되는 제2 광학 대역통과필터가 구비되어, 논솔리톤 펄스를 사용하는 세기 변조 광신호의 스펙트럼이 넓어지는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 종래의 비선형 광섬유 거울 기반의 광학 재생기를 듀티비가 매우 낮은 극초단 솔리톤 펄스뿐만 아니라 일반적인 세기 변조된 신호에 적용할 수 있게 함으로써 광전송망의 디자인을 용이하게 하고 송신단에서 신호를 변조함에 있어서 복잡도를 줄여준다. Disclosed are an optical regenerator of an intensity modulated optical signal using non-soliton pulses. The apparatus of the present invention comprises: a nonlinear optical fiber mirror; A first optical bandpass filter disposed in front of the input end of the nonlinear optical fiber mirror; A second optical bandpass filter is provided at a rear end of the nonlinear optical fiber mirror through which the non-reflective optical signal is output from the nonlinear optical fiber mirror, thereby preventing the spectrum of the intensity modulated optical signal using the non-soliton pulse from being widened. It is done. According to the present invention, the conventional nonlinear optical fiber mirror-based optical regenerator can be applied to general intensity modulated signals as well as ultra-low soliton pulses with very low duty ratios, thereby facilitating the design of the optical network and modulating the signals at the transmitting end. Reduces complexity.

Description

논솔리톤 펄스를 사용하는 세기 변조 광신호의 광학 재생기{Optical regenerator for intensity modulation optical signal using non-soliton pulse}Optical regenerator for intensity modulation optical signal using non-soliton pulse}

본 발명은 논솔리톤 펄스를 사용하는 세기 변조 광신호의 광학 재생기에 관한 것으로, 특히 비선형 광섬유 거울(nonlinear optical loop mirror, 이하에서 NOLM 이라 한다.)을 이용한 논솔리톤 펄스를 사용하는 세기 변조 광신호의 광학 재생기에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical regenerator of an intensity modulated optical signal using non-soliton pulses, and more particularly to an optical regenerator using a nonlinear optical loop mirror (hereinafter referred to as NOLM). An optical regenerator.

최근 정보화의 급격한 발전과 인터넷을 비롯한 각종 데이터 서비스의 급증으로 인하여 광통신망의 전송 용량 및 전송 거리의 확대가 요구되고 있다. 이러한 요구를 충족시키기 위해서는 광통신망에서 전송품질을 열화시키는 다양한 장애요인들을 극복해야 한다. 이러한 장애요인으로는 광증폭기에서 발생하는 자연방출광(amplified spontaneous emission, ASE) 잡음의 누적으로 인한 광신호대잡음비 감소, 색분산 현상, 비선형 현상 등이 있다. 특히 광신호대잡음비의 감소는 전송 거리를 제한하는 주된 요인이다. Recently, due to the rapid development of informatization and the proliferation of various data services including the Internet, it is required to increase the transmission capacity and transmission distance of the optical communication network. In order to meet these demands, it is necessary to overcome various obstacles that degrade the transmission quality in optical communication networks. These obstacles include optical signal-to-noise ratio reduction, color dispersion, and nonlinear phenomena due to the accumulation of amplified spontaneous emission (ASE) noise generated in the optical amplifier. In particular, the reduction of the optical signal to noise ratio is a major factor limiting the transmission distance.

이러한 문제를 해결하기 위해서는 광선로 상에 광학 재생기를 일정한 거리마다 주기적으로 설치해 주어야 하므로 광학 재생을 위해 많은 연구가 활발히 진행되어 왔다. 구체적으로는 EAM(electro-absorption modulator), 반도체 광증폭기, 비선형 광섬유 등을 이용한 다양한 방법이 제안되었으며, 특히 NOLM을 이용한 광학 재생기는 비교적 구동이 간단한 소자만으로 구현되기 때문에 구조가 간단하고 경제적인 장점을 가지고 있다. In order to solve this problem, since the optical regenerator must be periodically installed on the optical path at regular distances, many studies have been actively conducted for optical regeneration. Specifically, various methods using an EAM (electro-absorption modulator), a semiconductor optical amplifier, a nonlinear optical fiber, and the like have been proposed. In particular, an optical regenerator using a NOLM is implemented with only a relatively simple driving device, so the structure is simple and economical. Have.

하지만, NOLM 기반의 광학 재생기는 NOLM에서 발생하는 자기 위상 변조( Self-Phase Modulation, 이하에서 SPM이라 한다.)에 의해 스펙트럼이 급격히 넓어지는 문제가 발생한다. 따라서 종래의 NOLM 기반의 광학 재생기를 사용할 때에는 입력신호의 모양이 솔리톤 펄스(soliton pulse)로 제한되었다. 뿐만 아니라 펄스간의 상호작용을 억제하기 위해 듀티비(duty ratio)가 매우 낮은 극초단 펄스 트레인을 사용하였다. 그러나 이러한 극초단 솔리톤 펄스 트레인은 생성하기 어렵고 생성하여도 광전송망에서 그 특성을 유지하기가 어려운 문제점이 있다. However, NOLM-based optical regenerators have a problem in that the spectrum is rapidly widened by self-phase modulation (hereinafter referred to as SPM) generated in NOLM. Therefore, when using a conventional NOLM-based optical regenerator, the shape of the input signal is limited to a soliton pulse. In addition, an ultra-short pulse train with a very low duty ratio was used to suppress the interaction between pulses. However, these ultra-short soliton pulse trains are difficult to generate and have difficulty in maintaining their characteristics in the optical transmission network.

반면에, 극초단 솔리톤 펄스 트레인을 사용하지 않고 일반적인 세기 변조된 광신호를 사용하는 경우 광학 스펙트럼이 넓어져서, 광신호가 색분산에 의한 영향을 많이 받아 색분산이 조금만 누적되어도 광신호의 품질이 열화되고 채널당 대역폭을 많이 차지하므로 파장분할다중화 전송이 어렵다. On the other hand, when using a general intensity modulated optical signal without using an ultra-short soliton pulse train, the optical spectrum is widened, and the optical signal deteriorates in quality even when only a small amount of color dispersion accumulates due to color dispersion. And it takes up a lot of bandwidth per channel, making wavelength division multiplexing transmission difficult.

상술한 바와 같은 이유로, NOLM 기반의 광학 재생기는 구조가 간단하고 우수한 광 재생 성능을 가지고 있음에도 불구하고 고속 광전송망에 널리 사용되지 못하고 있다.
For the same reason as described above, the NOLM-based optical regenerator is not widely used in a high speed optical transmission network despite its simple structure and excellent optical reproduction performance.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 광전송망의 설계가 용이하도록 일반적인 세기 변조된 신호를 재생할 수 있는 NOLM을 이용한 논솔리톤 펄스를 사용하는 세기 변조 광신호의 광학 재생기를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical regenerator of an intensity modulated optical signal using a non-soliton pulse using a NOLM capable of reproducing a general intensity modulated signal for easy design of an optical transmission network.

상기 기술적 과제들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 논솔리톤 펄스를 사용하는 세기 변조 광신호의 광학 재생기는: 비선형 광섬유 거울(nonlinear optical loop mirror, NOLM)과; 상기 비선형 광섬유 거울의 입력단 전단에 설치되는 제1 광학 대역통과필터와; 상기 비선형 광섬유 거울에서 반사되지 않은 광신호가 출력되는 상기 비선형 광섬유 거울의 후단에 설치되는 제2 광학 대역통과필터가 구비되어,An optical regenerator of an intensity modulated optical signal using a non-soliton pulse according to the present invention for achieving the above technical problems comprises: a nonlinear optical loop mirror (NOLM); A first optical bandpass filter installed in front of the input end of the nonlinear optical fiber mirror; A second optical bandpass filter is provided at a rear end of the nonlinear optical fiber mirror through which the optical signal that is not reflected from the nonlinear optical fiber mirror is output.

논솔리톤 펄스(Non-soliton pulse)를 사용하는 세기 변조 광신호의 스펙트럼이 넓어지는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the spectrum of the intensity modulated optical signal using a non-soliton pulse is prevented from being widened.

이 때, 상기 비선형 광섬유 거울은, 비선형 광섬유와; 상기 비선형 광섬유를 서로 반대 방향으로 진행하는 광신호의 편광을 일치시키는 편광조절기와; 상기 비선형 광섬유와 연결되어 광신호가 입출력 되며, 입력에 대한 출력의 파워비가 비선형의 특성을 갖도록 결합비가 비대칭으로 조절되는 광섬유 결합기가 포함되는 것을 특징으로 한다.In this case, the nonlinear optical fiber mirror, the nonlinear optical fiber; A polarization controller for matching the polarizations of optical signals propagating the nonlinear optical fibers in opposite directions; The optical signal is connected to the nonlinear optical fiber, and the optical signal is input and output, and the optical fiber coupler is asymmetrically controlled so that the coupling ratio of the power ratio of the output to the input has a nonlinear characteristic.

또한, 상기 비선형 광섬유 거울과 상기 제1 광학 대역통과필터 사이에는 광감쇄기가 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, an optical attenuator is installed between the nonlinear optical fiber mirror and the first optical bandpass filter.

나아가, 상기 제1 광학 대역통과필터의 중심 주파수는 상기 비선형 광섬유 거울에 입력되는 광신호의 중심 주파수와 일치하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 제1 대역통과필터의 대역폭은, 상기 비선형 광섬유 거울에 입력되는 광신호의 대역폭의 70%이상이고, 상기 입력된 광신호가 상기 비선형 광섬유 거울을 통과하면서 스펙트럼이 넓어졌을 때의 광신호의 대역폭보다 좁은 것을 특징으로 한다.In addition, the center frequency of the first optical bandpass filter may be identical to the center frequency of the optical signal input to the nonlinear optical fiber mirror. The bandwidth of the first bandpass filter is 70% or more of the bandwidth of the optical signal input to the nonlinear optical fiber mirror, and the optical signal when the spectrum is widened while the input optical signal passes through the nonlinear optical fiber mirror. It is characterized by a narrower than the bandwidth.

더 나아가, 상기 제2 광학 대역통과필터의 중심 주파수는 상기 비선형 광섬유 거울에 입력되는 광신호의 중심 주파수에 오프셋을 준 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 제2 광학 대역통과필터의 대역폭은 상기 비선형 광섬유 거울에 입력되는 광신호의 대역폭보다 넓고, 상기 제2 광학 대역통과필터의 오프셋은 상기 제1 광학 대역통과필터의 대역폭의 반보다 큰 것을 특징으로 한다.
Furthermore, the center frequency of the second optical bandpass filter may be offset by the center frequency of the optical signal input to the nonlinear optical fiber mirror. The bandwidth of the second optical bandpass filter is wider than the bandwidth of the optical signal input to the nonlinear optical fiber mirror, and the offset of the second optical bandpass filter is greater than half of the bandwidth of the first optical bandpass filter. It features.

상술한 본 발명에 의하면, 종래의 NOLM 기반의 광학 재생기를 듀티비가 매우 낮은 극초단 솔리톤 펄스뿐만 아니라 일반적인 세기 변조된 신호에 적용할 수 있게 함으로써 광전송망의 디자인을 용이하게 하고 송신단에서 신호를 변조함에 있어서 복잡도를 줄여준다. According to the present invention described above, the conventional NOLM-based optical regenerator can be applied to general intensity modulated signals as well as ultrashort soliton pulses with very low duty ratios, thereby facilitating the design of the optical transmission network and modulating the signals at the transmitting end. Reduces complexity.

따라서, 본 발명에 의한 광학 재생기를 광전송망의 중간에 삽입함으로써 경제적이고 간단한 방법으로 초고속 데이터의 장거리 전송이 가능하다.Therefore, by inserting the optical player according to the present invention in the middle of the optical transmission network, it is possible to transmit the long distance of the ultra-high speed data in an economical and simple manner.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 논솔리톤 펄스를 사용하는 세기 변조 광신호의 광학 재생기를 설명하기 위한 개략도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광학 재생기에서 NOLM의 입력 파워에 따른 출력 파워를 나타낸 그래프;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광학 재생기에 입력된 광신호의 오프셋과 필터의 대역폭에 따른 Q값을 나타낸 그래프;
도 4a는 종래의 NOLM에 제2 대역통과필터를 사용하지 않는 경우에 RZ 포맷으로 변조된 40Gb/s의 광신호를 인가한 후 입력 신호의 아이 다이어그램(1)과 광학 스펙트럼(2);
도 4b는 제2 대역통과필터를 사용하는 본 발명의 실시예에 따른 광학 재생기에 RZ 포맷으로 변조된 40Gb/s의 광신호를 인가한 후 출력 신호의 아이 다이어그램(1)과 광학 스펙트럼(2);
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광학 재생기에 Q값이 15.8dB인 40Gb/s RZ 광신호를 인가한 후 제2 대역통과필터의 중심 주파수와 광신호의 중심 주파수를 일치 시킨 경우에 광학 재생기를 통과한 신호의 아이 다이어그램(a)과 광학 스펙트럼(b);
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광학 재생기의 제2 대역통과필터에 오프셋을 주고, Q값이 15.8dB인 40Gb/s RZ 광신호를 인가했을 때 재생된 광신호의 아이 다이어그램(a)과 광학 스펙트럼(b); 및
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광학 재생기에 의해 Q값이 15.8dB인 40Gb/s RZ 광신호를 인가하고 재생된 광신호의 색분산에 대한 내성을 알아보기 위해, 8ps/nm의 색분산이 누적되었을 때 NOLM 기반의 광학 재생기에서 제2 대역통과필터의 유무에 따른 광신호의 아이 다이어그램들이다.1 is a schematic diagram illustrating an optical regenerator of an intensity modulated optical signal using a non-soliton pulse according to an embodiment of the present invention;
2 is a graph showing the output power according to the input power of the NOLM in the optical player according to an embodiment of the present invention;
3 is a graph showing an offset of an optical signal input to an optical player according to an embodiment of the present invention and a Q value according to a bandwidth of a filter;
4A shows an eye diagram 1 and an optical spectrum 2 of an input signal after applying a 40 Gb / s optical signal modulated in the RZ format when the second bandpass filter is not used in a conventional NOLM;
4B is an eye diagram 1 and an optical spectrum 2 of an output signal after applying an optical signal of 40 Gb / s modulated in RZ format to an optical player according to an embodiment of the present invention using a second bandpass filter. ;
5 is an optical regenerator when the center frequency of the second bandpass filter and the center frequency of the optical signal are matched after applying a 40 Gb / s RZ optical signal having a Q value of 15.8 dB to the optical regenerator according to an embodiment of the present invention. An eye diagram (a) and an optical spectrum (b) of the signal passing through it;
6 is an eye diagram (a) of an optical signal reproduced when an offset is applied to a second bandpass filter of an optical regenerator according to an embodiment of the present invention, and a 40 Gb / s RZ optical signal having a Q value of 15.8 dB is applied thereto; Optical spectrum (b); And
FIG. 7 is a view illustrating the application of a 40Gb / s RZ optical signal having a Q value of 15.8 dB to an optical regenerator according to an embodiment of the present invention, and to determine the immunity to chromatic dispersion of the reproduced optical signal. FIG. Are eye diagrams of optical signals with or without a second bandpass filter in a NOLM-based optical regenerator.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following examples are only presented to understand the content of the present invention, and those skilled in the art will be capable of many modifications within the technical spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited to these embodiments.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 논솔리톤 펄스를 사용하는 세기 변조 광신호의 광학 재생기를 설명하기 위한 개략도이다.1 is a schematic diagram illustrating an optical regenerator of an intensity modulated optical signal using a non-soliton pulse according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 논솔리톤 펄스를 사용하는 세기 변조 광신호의 광학 재생기는 NOLM(100)과, 제1 대역통과필터(210) 및 제2 대역통과필터(220)와, 가변 광감쇄기(300)를 구비한다.Referring to FIG. 1, an optical regenerator of an intensity modulated optical signal using a non-soliton pulse according to an embodiment of the present invention is a NOLM 100, a first band pass filter 210, and a second band pass filter 220. And a variable optical attenuator 300.

본 발명의 실시예에 따른 광학 재생기가 적용되는 광신호의 변조 방식은 NRZ(non-return-to-zero), RZ(return to zero) 또는 CSRZ(carrier-suppressed return-to-zero) 등 일반적인 세기 변조된 신호이다. The optical signal modulation method to which the optical regenerator is applied according to an embodiment of the present invention has a general intensity such as non-return-to-zero (NRZ), return to zero (RZ), or carrier-suppressed return-to-zero (CSRZ). It is a modulated signal.

본 발명에 따른 광학 재생기는 비선형 현상을 이용하기 때문에 광학 재생기에 인가되는 광신호의 파워가 비선형 현상을 일으키기 충분할 정도로 커야 하므로 큰 파워로 인해 야기될 수 있는 자극된 브릴루앙 산란(Stimulated Brillouin Scattering)을 억제해주어야 한다. 또한, 광신호의 재생을 효과적으로 하기 위해서는 NOLM에 인가되는 광신호의 파장을 NOLM을 구성하는 비선형 광섬유의 영분산 파장에 가깝게 함으로써 펄스 간 상호작용을 억제해야 한다. Since the optical regenerator according to the present invention uses a nonlinear phenomenon, the power of the optical signal applied to the optical regenerator must be large enough to cause the nonlinear phenomenon, and thus the stimulated Brillouin scattering may be caused by the large power. It must be restrained. In addition, in order to effectively reproduce the optical signal, the pulse-to-pulse interaction must be suppressed by making the wavelength of the optical signal applied to the NOLM close to the zero dispersion wavelength of the nonlinear optical fiber constituting the NOLM.

NOLM(100)은 광신호가 진행하는 비선형 광섬유(110)와, 편광조절기(120)와, 광섬유 결합기(130)를 포함한다. 광섬유 결합기(130)의 입력단을 통하여 입력되고 광섬유(110)를 통하여 진행하는 광신호 중에서 반사되지 않은 광신호는 광섬유 결합기(130)의 출력단을 통하여 출력된다.The NOLM 100 includes a nonlinear optical fiber 110 through which an optical signal travels, a polarization controller 120, and an optical fiber coupler 130. The optical signal input through the input terminal of the optical fiber combiner 130 and not reflected among the optical signals traveling through the optical fiber 110 is output through the output terminal of the optical fiber combiner 130.

편광조절기(120)는 비선형 광섬유(110)를 서로 반대 방향으로 진행하는 광신호의 편광을 일치시킨다.The polarization controller 120 matches the polarization of the optical signal propagating the nonlinear optical fiber 110 in the opposite direction.

광섬유 결합기(130)는 입력에 대한 출력의 파워비가 비선형의 특성을 갖도록 결합비가 비대칭, 예컨대 90:10으로 조절된 것을 특징으로 한다.The optical fiber coupler 130 is characterized in that the coupling ratio is adjusted asymmetrically, for example 90:10, so that the power ratio of the output to the input has a nonlinear characteristic.

제1 대역통과필터(210)는 NOLM(100)의 입력단, 즉 광섬유 결합기(110)의 입력단 전단에 설치된다. 제1 대역통과필터(210)는 중심 주파수가 NOLM(100)에 입력되는 광신호의 중심 주파수와 일치하고 신호 대역 밖의 노이즈, 즉 광신호의 스펙트럼 외부에 있는 자연방출광 잡음을 제거하는 기능을 한다. 제1 대역통과필터(210)를 통과한 광신호는 NOLM(100)을 지나면서 SPM 현상에 의해 광신호가 재생되고 대역폭이 넓어진다. 이 때, 제1 대역통과필터(210)의 대역폭은 하한이 비선형 NOLM(100)에 입력되는 광신호의 대역폭의 70% 이고, 상한은 그 광신호가 비선형 광섬유 거울(100)을 통과하면서 SPM에 의해 주파수 천이되어 스펙트럼이 넓어졌을 때의 광신호 대역폭보다 좁은 것이 바람직하다.The first band pass filter 210 is installed at the input end of the NOLM 100, that is, at the front end of the input end of the optical fiber combiner 110. The first bandpass filter 210 functions to remove noise outside the signal band, that is, natural emission light noise outside the spectrum of the optical signal, when the center frequency coincides with the center frequency of the optical signal input to the NOLM 100. . As the optical signal passing through the first band pass filter 210 passes through the NOLM 100, the optical signal is reproduced by the SPM phenomenon and the bandwidth is widened. At this time, the bandwidth of the first band pass filter 210 is the lower limit is 70% of the bandwidth of the optical signal input to the nonlinear NOLM (100), the upper limit is the SPM by the SPM while the optical signal passes through the nonlinear optical fiber mirror (100) It is preferable to narrow the optical signal bandwidth when the frequency shifts and the spectrum is widened.

가변 광감쇄기(300)는 NOLM(100)의 입력단과 제1 광학 대역통과필터(210) 사이에 설치된다. 가변 광감쇄기(300)를 이용하여 NOLM(100)에 인가된 광파워를 적절히 조절하면 NOLM(100)을 서로 반대방향으로 진행하는 광신호가 서로 간섭을 일으키게 함으로써 후술하는 도 2의 비선형한 파워 전달 곡선에서 기울기가 비교적 평평한 부분만으로 광신호의 세기잡음을 억제한 광신호를 재생할 수 있다.The variable optical attenuator 300 is installed between the input terminal of the NOLM 100 and the first optical bandpass filter 210. Properly adjusting the optical power applied to the NOLM 100 using the variable optical attenuator 300 causes the optical signals traveling in the opposite direction to the NOLM 100 to interfere with each other, thereby reducing the nonlinear power transfer curve of FIG. 2. The optical signal can be reproduced by suppressing the intensity noise of the optical signal with only a portion where the slope is relatively flat.

제2 대역통과필터(220)는 NOLM(100) 출력단, 즉 광섬유 결합기(130)의 출력단의 후단에 설치된다. 제2 대역통과필터(220)는 NOLM(100)을 통과하면서 넓어진 광신호의 대역폭을 줄여준다. 이 때, 광학 재생 성능을 유지하기 위해서는 제2 대역통과필터(220)로서 가변 대역통과필터를 사용하여 제2 대역통과필터(220)의 중심 주파수를 광신호의 중심 주파수에서 어느 정도 오프셋, 바람직하게는 제1 광학 대역통과필터(210)의 대역폭의 반보다 크게 오프셋을 준 것으로 하면 광신호의 광학 재생 효과는 유지한 채 광학 스펙트럼을 줄일 수 있다. 광신호의 재생 원리가 광신호를 구성하는 주파수 성분의 위상이 SPM에 의해 바뀌게 되고 이러한 위상 변화로 인해 주파수 성분 간에 서로 간섭을 일으켜 세기잡음을 억제하는 것인데, SPM은 위상 변화뿐만 아니라 캐리어 주파수에 실린 데이터 성분 또한 중심에서부터 천이하게 만든다. 따라서 광학 재생 성능을 유지한 채 스펙트럼을 줄이기 위해서 데이터 성분의 주파수 천이를 고려하여 오프셋을 조절하여 광신호를 필터링함으로써 광신호의 에너지를 상대적으로 많이 유지해주기 위하여 입력된 광신호의 중심 주파수에 대하여 제2 대역통과필터(220)의 중심 주파수에 오프셋을 준 것이다. 이와 같이, 광신호의 에너지가 많이 유지됨으로써 데이터 성분이 많이 제거되지 않으면서도 NOLM(100)에 의한 광학 재생 효과를 얻을 수 있다. 이 때, 입력된 광신호의 중심 주파수에서 벗어난 부분은 제1 대역통과필터(210)에 의해 자연방출광 노이즈가 이미 제거되었으므로 광신호대잡음비를 개선할 수 있다. The second band pass filter 220 is installed at the output end of the NOLM 100, that is, the output end of the optical fiber coupler 130. The second band pass filter 220 reduces the bandwidth of the widened optical signal while passing through the NOLM 100. In this case, in order to maintain the optical reproduction performance, the center frequency of the second band pass filter 220 is offset to some extent from the center frequency of the optical signal by using the variable band pass filter as the second band pass filter 220. If the offset is greater than half of the bandwidth of the first optical bandpass filter 210, the optical spectrum can be reduced while maintaining the optical reproduction effect of the optical signal. The principle of optical signal reproduction is to change the phase of the frequency components constituting the optical signal by the SPM, and the phase change causes interference between the frequency components, thereby suppressing the intensity noise. The data component also makes the transition from the center. Therefore, to reduce the spectrum while maintaining the optical reproduction performance, the optical signal is filtered by adjusting the offset in consideration of the frequency shift of the data component, so that the center frequency of the input optical signal is maintained in order to maintain the energy of the optical signal relatively. The offset is given to the center frequency of the two band pass filter 220. In this manner, the energy of the optical signal is maintained so that the optical reproduction effect by the NOLM 100 can be obtained without removing much data components. At this time, since the natural emission light noise has already been removed by the first band pass filter 210, the portion deviating from the center frequency of the input optical signal can improve the optical signal to noise ratio.

광신호의 재생 성능은 제2 대역통과필터(220)의 오프셋뿐만 아니라 대역폭에도 영향을 받게 된다. 제2 대역통과필터(220)의 대역폭을 넓게 하면 필터에 의해 잘려나가는 성분이 줄어들기 때문에 광신호의 재생 효과는 증가하는 반면 대역폭이 넓어지기 때문에 색분산에 더 취약해지게 되고 파장 분할 다중화에도 불리하다. 따라서, 제2 대역통과필터(220)의 대역폭은 요구되는 광신호의 재생 효과와 색분산 내성, 파장 분할 다중화를 위한 채널 간격 등을 고려하여 조절되어야 하며, 제2 광학 대역통과필터(220)의 대역폭은 NOLM(100)에 입력되는 광신호의 대역폭보다 넓은 것이 바람직하다.The reproduction performance of the optical signal is affected not only by the offset of the second band pass filter 220 but also by the bandwidth. Increasing the bandwidth of the second bandpass filter 220 reduces the components cut off by the filter, thereby increasing the reproduction effect of the optical signal, while being wider, making it more vulnerable to color dispersion and disadvantageous in wavelength division multiplexing. Do. Therefore, the bandwidth of the second band pass filter 220 should be adjusted in consideration of the required reproduction effect of the optical signal, chromatic dispersion tolerance, channel spacing for wavelength division multiplexing, and the like. The bandwidth is preferably wider than the bandwidth of the optical signal input to the NOLM 100.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광학 재생기는 NOLM(100) 전단에 설치된 제1 대역통과필터(210)에 의해 노이즈가 제거된 대역을 사용함으로써 광신호대잡음비가 개선되고, NOLM(100) 후단에 설치된 제2 대역통과필터(220)에 의해 오프셋 필터링함으로써 NOLM(100)을 통과하면서 SPM에 의해 주파수 천이되어 스펙트럼이 넓어진 세기변조 방식 광신호의 스펙트럼을 잘라내어 광신호의 성능저하 없이 스펙트럼을 줄일 수 있다.As described above, the optical regenerator according to the embodiment of the present invention uses the band from which the noise is removed by the first band pass filter 210 installed in front of the NOLM 100, thereby improving the optical signal-to-noise ratio, and improving the NOLM 100. By offset filtering by the second band pass filter 220 installed at the rear stage, the spectrum of the intensity modulation type optical signal is shifted by the SPM while passing through the NOLM 100, and the spectrum is widened, thereby removing the spectrum without degrading the performance of the optical signal. Can be reduced.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광학 재생기에서 NOLM의 입력 파워에 따른 출력 파워를 나타낸 그래프이다. 2 is a graph illustrating output power according to input power of a NOLM in an optical regenerator according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 상술한 바와 같이 NOLM을 구성하는 광섬유 결합기의 결합비를 90:10 정도로 조절하면 비선형한 파워 전달 곡선을 얻을 수 있고, 이를 이용하여 광신호의 세기잡음을 억제하여 광신호를 재생할 수 있다. Referring to FIG. 2, when the coupling ratio of the optical fiber coupler constituting the NOLM is adjusted to about 90:10, a non-linear power transmission curve can be obtained, and the optical signal is suppressed by suppressing the intensity noise of the optical signal using the same. Can play.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광학 재생기에 입력된 광신호의 오프셋과 필터의 대역폭에 따른 Q값을 나타낸 그래프이다.3 is a graph illustrating Q values according to offsets of optical signals and bandwidths of filters input to an optical player according to an exemplary embodiment of the present invention.

이 때, 입력 광신호는 40Gb/s RZ이고 제1 대역통과필터의 대역폭은 100GHz이다. 입력 광신호의 Q값은 16.1dB이다.At this time, the input optical signal is 40Gb / s RZ and the bandwidth of the first bandpass filter is 100GHz. The Q value of the input optical signal is 16.1 dB.

도 3을 참조하면, 제2 대역통과필터의 중심 주파수가 광학 재생기에 입력된 광신호의 중심주파수와 일치하는 경우 광신호의 품질이 심각하게 열화되는 것을 알 수 있다. 이것은 광신호가 NOLM을 지나면서 SPM 현상에 의해 광신호의 스펙트럼이 넓어지게 되어 광신호의 에너지가 넓은 대역으로 분산되는 반면에 기존 신호 대역 내에 존재하는 자연방출광 잡음은 낮은 파워로 인해 SPM에 의한 영향을 받지 않으므로 노이즈의 에너지가 기존 신호 대역 내에 그대로 남아있게 되고, 따라서 필터를 통해 넓어진 스펙트럼의 중심을 잘라내는 경우 광신호대잡음비가 감소하여 광신호가 열화되기 때문이다. Referring to FIG. 3, it can be seen that the quality of the optical signal is seriously degraded when the center frequency of the second band pass filter matches the center frequency of the optical signal input to the optical regenerator. This is because the spectrum of the optical signal is widened by the SPM phenomenon as the optical signal passes through the NOLM, and the energy of the optical signal is dispersed in the wide band, while the natural emission noise existing in the existing signal band is affected by the SPM due to the low power. Since the energy of the noise remains in the existing signal band, the optical signal is degraded because the optical signal-to-noise ratio is reduced when the center of the broadened spectrum is cut through the filter.

하지만, 본 발명에 따른 광학 재생기를 이용하여 RZ 포맷으로 변조된 40Gb/s의 광신호를 광학 재생하면 제2 대역통과필터의 오프셋이 ±125 GHz에서 최상의 광학 재생 효과를 얻을 수 있었다. 이 때, 오프셋이 너무 작은 경우에는 노이즈가 효과적으로 제거되지 못하고 오프셋이 너무 큰 경우에는 제2 대역통과필터를 통과하는 신호의 데이터 성분이 줄어들기 때문에 적절한 조절이 필요하다.However, when the optical reproduction of the 40Gb / s optical signal modulated in the RZ format by using the optical regenerator according to the present invention was able to obtain the best optical reproduction effect when the offset of the second band pass filter is ± 125 GHz. At this time, when the offset is too small, noise is not effectively removed, and when the offset is too large, an appropriate adjustment is necessary because the data component of the signal passing through the second bandpass filter is reduced.

도 4a는 종래의 NOLM에 제2 대역통과필터를 사용하지 않는 경우에 RZ 포맷으로 변조된 40Gb/s의 광신호를 인가한 후 입력 신호의 아이 다이어그램(1)과 광학 스펙트럼(2)이고, 도 4b는 제2 대역통과필터를 사용하는 본 발명의 실시예에 따른 광학 재생기에 RZ 포맷으로 변조된 40Gb/s의 광신호를 인가한 후 출력 신호의 아이 다이어그램(1)과 광학 스펙트럼(2)이다.4A is an eye diagram 1 and an optical spectrum 2 of an input signal after applying a 40 Gb / s optical signal modulated in a RZ format when a second bandpass filter is not used in a conventional NOLM. 4b is an eye diagram 1 and an optical spectrum 2 of an output signal after applying an optical signal of 40 Gb / s modulated in the RZ format to an optical player according to an embodiment of the present invention using a second bandpass filter. .

이 때, 제1 대역통과필터의 대역폭은 0.84nm이다. At this time, the bandwidth of the first bandpass filter is 0.84 nm.

도 4a 및 4b를 참조하면, Q값이 15.8dB인 입력 신호가 광학 재생기를 통과한 후 Q값이 5.3dB 개선되었지만 신호의 스펙트럼이 광학 재생 전과 비교하여 훨씬 넓어졌음을 알 수 있다. 이것은 상술한 바와 같이 SPM 현상에 의한 처프(chirp)가 발생했기 때문이다.4A and 4B, it can be seen that the Q value is 5.3 dB improved after the input signal having a Q value of 15.8 dB passes through the optical regenerator, but the spectrum of the signal is much wider than before optical reproduction. This is because chirp has occurred due to the SPM phenomenon as described above.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광학 재생기에 Q값이 15.8dB인 40Gb/s RZ 광신호를 인가한 후 제2 대역통과필터의 중심 주파수와 광신호의 중심 주파수를 일치 시킨 경우에 광학 재생기를 통과한 신호의 아이 다이어그램(a)과 광학 스펙트럼(b)이다.5 is an optical regenerator when the center frequency of the second bandpass filter and the center frequency of the optical signal are matched after applying a 40 Gb / s RZ optical signal having a Q value of 15.8 dB to the optical regenerator according to an embodiment of the present invention. The eye diagram (a) and the optical spectrum (b) of the signal passing through.

도 5를 참조하면, 도 3에서와 마찬가지로 제2 대역통과필터의 중심 주파수에 오프셋을 주지 않음으로써 광신호의 품질이 열화된 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 5, it can be seen that the quality of the optical signal is deteriorated by not offsetting the center frequency of the second bandpass filter like in FIG. 3.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광학 재생기의 제2 대역통과필터에 오프셋을 주고, Q값이 15.8dB인 40Gb/s RZ 광신호를 인가했을 때 재생된 광신호의 아이 다이어그램(a)과 광학 스펙트럼(b)이다. 6 is an eye diagram (a) of an optical signal reproduced when an offset is applied to a second bandpass filter of an optical regenerator according to an embodiment of the present invention, and a 40 Gb / s RZ optical signal having a Q value of 15.8 dB is applied thereto; Optical spectrum (b).

이 때, 제2 대역통과필터의 중심 주파수는 입력 광신호의 중심 주파수에 대하여 -125GHz의 오프셋을 주었다. At this time, the center frequency of the second band pass filter gave an offset of -125 GHz with respect to the center frequency of the input optical signal.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 광학 재생기를 사용함으로서 광신호의 Q값을 3.0dB 개선할 수 있다. 또한, 광학 스펙트럼의 적색 점선과 검정색 실선을 비교해보면 SPM에 의해 넓어진 스펙트럼이 필터를 통과한 후 줄어든 것을 알 수 있다. 이 때 광신호의 3dB 대역폭은 2.84nm에서 0.84nm로 줄었다. SPM에 의해 스펙트럼이 넓어진 신호는 색분산에 취약해지게 되는데 상술한 방법으로 광신호를 필터링하면 신호의 광학 재생 효과는 유지한 채 스펙트럼을 줄여 색분산에 대한 내성을 갖게 할 수 있다. Referring to FIG. 6, the Q value of the optical signal may be improved by 3.0 dB by using the optical regenerator according to the present invention. In addition, when comparing the red dotted line and the black solid line of the optical spectrum, it can be seen that the spectrum broadened by the SPM decreases after passing through the filter. At this time, the 3dB bandwidth of the optical signal was reduced from 2.84nm to 0.84nm. A signal whose spectrum is widened by the SPM is vulnerable to color dispersion. Filtering an optical signal in the above-described manner can reduce the spectrum while maintaining the optical reproduction effect of the signal, thereby making it resistant to color dispersion.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광학 재생기에 의해 Q값이 15.8dB인 40Gb/s RZ 광신호를 인가하고 재생된 광신호의 색분산에 대한 내성을 알아보기 위해, 8ps/nm의 색분산이 누적되었을 때 NOLM 기반의 광학 재생기에서 제2 대역통과필터의 유무에 따른 광신호의 아이 다이어그램들이다.FIG. 7 is a view illustrating the application of a 40Gb / s RZ optical signal having a Q value of 15.8 dB to an optical regenerator according to an embodiment of the present invention, and to determine the immunity to chromatic dispersion of the reproduced optical signal. FIG. Are eye diagrams of optical signals with or without a second bandpass filter in a NOLM-based optical regenerator.

이 때 광학 재생기에 인가된 광신호는 RZ 포맷으로 변조된 40Gb/s 신호이며, 도 7의 (a)는 제2 대역통과필터를 사용하지 않은 경우의 아이 다이어그램이고, 도 7의 (b)는 제2 대역통과필터를 사용한 경우의 아이 다이어그램이다. In this case, the optical signal applied to the optical regenerator is a 40Gb / s signal modulated in the RZ format, and FIG. 7A is an eye diagram when the second bandpass filter is not used, and FIG. This is an eye diagram when a second band pass filter is used.

도 7을 참조하면, 제2 대역통과필터 사용하지 않은 경우(a)는 색분산에 의한 Q값의 감소가 5.4dB인 반면에, 제2 대역통과필터를 사용한 경우(b)는 Q값의 감소가 0.5dB로 매우 작음을 알 수 있다.Referring to FIG. 7, when the second bandpass filter is not used (a), the Q value decreases due to color dispersion is 5.4 dB, whereas when the second bandpass filter is used (b), the Q value decreases. It can be seen that is very small at 0.5dB.

한편, 상술한 실시예 외에도 광학 재생기에 인가되는 신호의 특성에 따라 NOLM 앞과 뒤에 위치한 광학 대역 통과 필터의 중심 주파수와 대역폭, 필터 타입을 다르게 할 수 있다. 이 때, 본 발명에 따른 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자는 본 발명에 따른 광학 재생기를 이용하여 광전송망의 변화에 충분히 반영시켜 구현할 수 있다고 판단되므로 상세한 설명은 생략한다.Meanwhile, in addition to the above-described embodiments, the center frequency, bandwidth, and filter type of the optical band pass filter located before and after the NOLM may be changed according to the characteristics of the signal applied to the optical regenerator. In this case, a person skilled in the art according to the present invention can be realized by reflecting sufficiently to the change of the optical transmission network using the optical regenerator according to the present invention, detailed description thereof will be omitted.

100: 비선형 광섬유 거울 110: 비선형 광섬유
120: 편광조절기 130: 광섬유 결합기
210: 제1 광학 대역통과필터 220: 제2 광학 대역통과필터
300: 광감쇄기100: nonlinear optical fiber mirror 110: nonlinear optical fiber
120: polarization controller 130: optical fiber coupler
210: first optical bandpass filter 220: second optical bandpass filter
300: optical attenuator

Claims (10)

비선형 광섬유 거울(nonlinear optical loop mirror, NOLM)과;
상기 비선형 광섬유 거울의 입력단 전단에 설치되는 제1 광학 대역통과필터와;
상기 비선형 광섬유 거울에서 반사되지 않은 광신호가 출력되는 상기 비선형 광섬유 거울의 후단에 설치되는 제2 광학 대역통과필터가 구비되어,
논솔리톤 펄스(Non-soliton pulse)를 사용하는 세기 변조 광신호의 스펙트럼이 넓어지는 것을 방지하되,
상기 비선형 광섬유 거울은,
비선형 광섬유와;
상기 비선형 광섬유를 서로 반대 방향으로 진행하는 광신호의 편광을 일치시키는 편광조절기와;
상기 비선형 광섬유와 연결되어 광신호가 입출력 되며, 입력에 대한 출력의 파워비가 비선형의 특성을 갖도록 결합비가 비대칭으로 조절되는 광섬유 결합기를 포함하는 것을 특징으로 하는 논솔리톤 펄스를 사용하는 세기 변조 광신호의 광학 재생기.Nonlinear optical loop mirrors (NOLMs);
A first optical bandpass filter installed in front of the input end of the nonlinear optical fiber mirror;
A second optical bandpass filter is provided at a rear end of the nonlinear optical fiber mirror through which the optical signal that is not reflected from the nonlinear optical fiber mirror is output.
Prevent broadening the spectrum of the intensity modulated optical signal using a non-soliton pulse,
The nonlinear fiber mirror,
Nonlinear optical fiber;
A polarization controller for matching the polarizations of optical signals propagating the nonlinear optical fibers in opposite directions;
The optical signal of the intensity modulated optical signal using the non-soliton pulse, characterized in that it is connected to the non-linear optical fiber and the optical signal is input and output, and the coupling ratio is asymmetrically adjusted so that the power ratio of the output to the input has a non-linear characteristic Player. 제 1항에 있어서, 상기 광신호의 세기 변조 방식은 NRZ(non-return-to-zero), RZ(return to zero) 또는 CSRZ(carrier-suppressed return-to-zero)인 것을 특징으로 하는 논솔리톤 펄스를 사용하는 세기 변조 광신호의 광학 재생기.The method of claim 1, wherein the intensity modulation method of the optical signal is a non-soliton, characterized in that the non-return-to-zero (NRZ), return to zero (RZ) or carrier-suppressed return-to-zero (CSRZ) Optical regenerator of intensity modulated optical signals using pulses. 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 비선형 광섬유 거울과 상기 제1 광학 대역통과필터 사이에는 광감쇄기가 설치되는 것을 특징으로 하는 논솔리톤 펄스를 사용하는 세기 변조 광신호의 광학 재생기.2. The optical regenerator of an intensity modulated optical signal using a non-soliton pulse according to claim 1, wherein an optical attenuator is provided between said nonlinear optical fiber mirror and said first optical bandpass filter. 제 1항에 있어서, 상기 제1 광학 대역통과필터의 중심 주파수는 상기 비선형 광섬유 거울에 입력되는 광신호의 중심 주파수와 일치하는 것을 특징으로 하는 논솔리톤 펄스를 사용하는 세기 변조 광신호의 광학 재생기.The optical regenerator of claim 1, wherein the center frequency of the first optical bandpass filter coincides with the center frequency of the optical signal input to the nonlinear optical fiber mirror. 제 1항에 있어서, 상기 제1 대역통과필터의 대역폭의 하한은 상기 비선형 광섬유 거울에 입력되는 광신호의 대역폭의 70% 이고, 상기 제1 대역통과필터의 대역폭의 상한은 상기 입력된 광신호가 상기 비선형 광섬유 거울을 통과하면서 스펙트럼이 넓어졌을 때의 광신호의 대역폭보다 좁은 것을 특징으로 하는 논솔리톤 펄스를 사용하는 세기 변조 광신호의 광학 재생기.The bandwidth of the first bandpass filter is 70% of the bandwidth of the optical signal input to the nonlinear optical fiber mirror, and the upper limit of the bandwidth of the first bandpass filter is the input optical signal. An optical regenerator of an intensity modulated optical signal using a non-soliton pulse, characterized by being narrower than the bandwidth of the optical signal when the spectrum is widened while passing through the nonlinear optical fiber mirror. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 7 was abandoned upon payment of a set-up fee. 제 1항에 있어서, 상기 제1 광학 대역통과필터는 상기 비선형 광섬유 거울에 입력되는 광신호의 대역 밖에 존재하는 잡음을 제거하는 것을 특징으로 하는 논솔리톤 펄스를 사용하는 세기 변조 광신호의 광학 재생기. The optical regenerator of claim 1, wherein the first optical bandpass filter removes noise existing outside a band of the optical signal input to the nonlinear optical fiber mirror. 제 1항에 있어서, 상기 제2 광학 대역통과필터의 중심 주파수는 상기 비선형 광섬유 거울에 입력되는 광신호의 중심 주파수에 오프셋을 준 것을 특징으로 하는 논솔리톤 펄스를 사용하는 세기 변조 광신호의 광학 재생기. The optical regenerator of claim 1, wherein the center frequency of the second optical bandpass filter is offset to the center frequency of the optical signal input to the nonlinear optical fiber mirror. . 제 1항에 있어서, 상기 제2 광학 대역통과필터의 대역폭은 상기 비선형 광섬유 거울에 입력되는 광신호의 대역폭보다 넓고, 상기 제2 광학 대역통과필터의 오프셋은 상기 제1 광학 대역통과필터의 대역폭의 반보다 큰 것을 특징으로 하는 논솔리톤 펄스를 사용하는 세기 변조 광신호의 광학 재생기.The bandwidth of the second optical bandpass filter is larger than the bandwidth of the optical signal input to the nonlinear optical fiber mirror, and the offset of the second optical bandpass filter is equal to the bandwidth of the first optical bandpass filter. An optical regenerator of an intensity modulated optical signal using non-soliton pulses, characterized in that it is greater than half. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 10 was abandoned upon payment of a setup registration fee. 제 1항에 있어서, 상기 제1 대역통과필터에 의해 광신호대잡음비가 개선되고, 상기 제2 대역통과필터에 의해 광신호의 성능저하 없이 스펙트럼을 줄이는 것을 특징으로 하는 논솔리톤 펄스를 사용하는 세기 변조 광신호의 광학 재생기.The intensity modulation using non-soliton pulses according to claim 1, characterized in that the optical signal-to-noise ratio is improved by the first bandpass filter and the spectrum is reduced by the second bandpass filter without degrading the optical signal. Optical regenerator of optical signals.
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US6201621B1 (en) * 1997-02-18 2001-03-13 Alcatel Optical regeneration for optical-fiber transmission systems for non-soliton signals

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