KR101706772B1 - 자기 자동이득제어 분산형 라만증폭기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자기 자동이득제어 분산형 라만증폭기에 관한 것으로, 전송 파이버를 통해 펌프/신호 컴바이너를 거쳐 셀프-AGC 모니터장치 및 PD로 신호가 전달되며, 이후 RFA 컨트롤 회로부, 셀프 AGC 펌웨어부, 및 ASCII 통신부를 거치게 되고, 라만 펌핑 레이저 모듈은 상기 RFA 컨트롤 회로부와 통신하며, 상기 펌핑/신호 컴바이너에 신호를 전달하는 것을 특징으로 한다.

Description

자기 자동이득제어 분산형 라만증폭기{Self Automatic Gain Control Distributed Raman Fiber Amplifier}
본 발명은 자기 자동이득제어 분산형 라만증폭기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타겟 라만게인과 게인 틸트(tilt)를 제어하기 위한 자동 셀프 제어를 수행하고, 라만 게인 및 틸트의 자동 셀프 추정을 수행하며, 여러 증폭기 중첩(cascade)에 의해 야기된 라만 게인 및 게인 틸트 에러의 자기 보상을 수행하는 자기(self) 자동이득제어 분산형 라만증폭기에 관한 것이다.
종래 분산형 라만 증폭기(Distributed Raman Fiber Amplifier:DRFA)의 기본구성 및 원리는 도 1을 참조해보면, 전송 파이버(10)에 WDM(20)을 통하여 라만 펌핑 레이저 모듈(30)의 라만 펌핑광을 전송 파이버에 입사하게 된다. 입사된 펌핑 레이저는 라만 효과(Raman effect)를 일으키고 이를 이용하여 광 신호 증폭을 수행하는 것이다.
종래의 DRFA의 기본적인 제어방법은 도 2를 참조 해보면 라만 펌핑 레이저 모듈(30)의 레이저 전류 또는 세기를 제어장치(90)를 통해 모니터하고, 제어를 통해 목표값을 유지하도록 DRFA 사용자가 직접 조절하게 된다.
다른 제어방법은 도 3을 참조하면, 전송 파이버(10)에 탭(Tap)(50)을 이용하여 광수신기(PD)(40)를 이용하여 DRFA의 라만 펌핑 레이저 모듈(30)을 모니터하여 제어장치(90)로 신호가 전달된다. DRFA 모니터 값을 이용하여 DRFA 사용자는 라만 게인 목표값이 되도록 제어장치(90)를 통하여 WDM 커플러(20)를 통한 전송파이버(10)에 입사되는 라만 펌핑 레이저 세기를 제어하게 된다.
또 다른 제어 방법은, 도 4를 참조하면, DRFA의 출력되는 신호세기를 스플리터(60) 및 신호 모니터링부(70)를 거쳐 라만 증폭 제어부(80)를 통해 라만 펌핑 레이저 모듈(30)을 제어하여 DRFA 사용자의 라만 게인 목표값이 되도록 제어한다.
즉, 출력신호를 모니터링하고 출력신호가 일정하도록 라만 펌핑 레이저 모듈(30)을 제어한다.
그러나 상기한 종래 분산형 라만 증폭기는 전송 파이버 형태에 따라 총 펌핑 레이저 파워를 조정해야 하는 문제점이 있었다.(도 5 참조)
또한, 전송 파이버 길이에 따라 고려하는 총 펌핑 레이저 파워를 조정해야 하는 문제점이 있었다.(도 6참조)
또한, 라만 이득(Raman Gain)은 전송 파이버 손실이 변할 때 가변된다는 문제점이 있었다.(도 7 참조)
또한 게인 평탄도(gain flatness)를 최소화하기 위하여 라만 펌핑 레이저의 펌프 파워 비율의 최적화가 요구된다는 문제점이 있었다.(도 8참조)
또한, 재구성 또는 재구조화, 자연재해, 파이버의 노화로 인해 파이버 손실이 발생되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로, 타겟 라만 게인과 게인 틸트(tilt)를 유지하기 위한 자동 셀프 제어를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 라만 게인 및 틸트의 자동 셀프 추정을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 증폭기 중첩(cascade)에 의해 야기된 라만 게인 및 게인 틸트 에러의 자기 보상을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면,
전송파이버에서 발생되는 신호손실을 보상하기 위해 펌핑광을 발생시키는 라만 펌프 레이저 모듈(Raman Pump Laser Module)(140), 펌핑광을 전송파이버에 입력시키기 위한 펌프/신호 컴바이너(Pump/Signal Combiner)(110)를 포함하는 자기 자동이득제어 분산형 라만광증폭기에 있어서,
셀프-자동이득제어(AGC:Automatic Gain Control)상태를 모니터하여 광신호를 전기신호로 변환시켜 출력하기 위한 셀프(Self)-AGC 모니터부(120),
상기 셀프(Self)-AGC 모니터부(120)에서 출력된 전기신호를 이용하여 라만 펌프 레이저 모듈(Raman Pump Laser Module)을 제어하기 위한 전기신호를 발생시키는 알에프에이(RFA:Raman Fiber Amplifier) 제어회로부(Control Circuit)(150),
상기 RFA 제어회로부(150)를 통해 입력받은 모니터신호를 이용하여 타겟 펌프 레이저(Target Pump Laser)값을 발생시키고 RFA 제어회로부(Control Circuit)에 제어신호를 전달하는 셀프(Self) AGC 펌웨어(Firmware)(160), 및
외부 사용자에게 모니터 및 제어정보를 제공하거나 제공받기 위한 ASCII 통신부(Communication)(170)를 포함하여 구성되고,
상기 셀프(Self)-AGC 모니터부(120)는 제1 필터(122)와 제2 필터(124), 그리고 탭 커플러(Tap Coupler)(126)로 구성되고, 상기 제1 필터(122)와 제2 필터(124), 탭 커플러(126)는 B-PD(PhotoDiode)(123)와 R-PD(PhotoDiode)(125), 그리고 O-PD(PhotoDiode)(127)로 각각 연결되며,
상기 라만 펌프 레이저 모듈(140)은 B-펌프(142)와 R-펌프(144) 및 펌프 컴바이너(Pump Combiner)(141)로 구성되며,
상기 RFA 제어 회로부(150)는 펌프 LD(Laser Diode) 바이어스 및 TEC(Thermal Electric Cooler) 제어 회로부(152) 및 저 파워 모니터링 회로부(154) 및 광 다이내믹 레인지 모니터링 회로부(156)로 구성되고,
상기 셀프 AGC 펌웨어부(160)는 펌프 LD(Laser Diode) APC(Auto Power Control) 알고리즘(162), EDFA(Erbium-Doped Fiber Amplifier) ASE(Amplified Spontaneous Emission) 보상 알고리즘 및 총 파워 변환 소프트웨어를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 자동이득제어 분산형 라만광증폭기가 제공된다.
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또한 바람직하게는, 상기 제1 필터(122)는 신호광파장과 겹치지 않는 단파장대역중에서 일부 파장을 필터링 하는 것을 특징으로 하며, 구체적으로는 1515~1525 nm의 파장대역의 일부파장을 필터링하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 제 2 필터(124)는 신호광파장과 겹치지 않는 장파장대역중에서 일부 파장을 필터링 하는 것을 특징으로 하며, 구체적으로는 1567~1575 nm의 파장대역의 일부파장을 필터링하는 것을 특징으로 한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자기 자동이득제어 분산형 라만증폭기 및 자동이득제어방법에 의하면, 타겟 게인과 틸트(tilt)를 유지하기 위한 자동 셀프 제어를 수행하는 효과가 있다.
또한 라만 게인 및 틸트의 자동 셀프 추정을 수행하는 효과가 있다.
또한 증폭기 중첩(cascade)에 의해 야기된 라만 게인 및 틸트 에러의 자기 보상을 수행하는 효과가 있다.
도 1 내지 도 4는 종래 분산형 라만 증폭기(Distributed Raman Fiber Amplifier:DRFA)의 기본구성을 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 8은 종래 분산형 라만 증폭기(Distributed Raman Fiber Amplifier:DRFA)의 문제점을 그래프로 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 자기 자동이득제어 분산형 라만증폭기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 자기 자동이득제어 분산형 라만증폭기의 구성을 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 자기 자동이득제어 분산형 라만증폭기를 이용한 자동이득제어 에러보상 과정을 나타낸 도면이다.
도 12는 도 11에 의한 과정을 수식으로 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명에 따른 자기 자동이득제어 분산형 라만증폭기의 보상 알고리듬을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14는 본 발명에 따른 자기 자동이득제어 분산형 라만증폭기의 파이버 타입 결정과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하 본 발명에 따른 자기 자동이득제어(AGC) 분산형 라만증폭기 및 자동이득제어방법을 첨부도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 9를 참조하면, 전송 파이버(10)를 통해 펌프/신호 컴바이너(110)를 거쳐 셀프-AGC 모니터장치(120)로 신호가 전달되며,
이후 알에프에이(RFA:Raman Fiber Amplifier) 컨트롤 회로부(150), 셀프 AGC 펌웨어부(160), 및 ASCII 통신부(170)를 거치게 된다.
라만 펌핑 레이저 모듈(140)은 상기 RFA 컨트롤 회로부(150)와 통신하며, 상기 펌프/신호 컴바이너(110)에 신호를 전달한다.
좀더 자세히 설명하면, 자기 자동이득제어 분산형 라만증폭기는,
전송파이버에서 발생되는 신호손실을 보상하기 위해 펌핑광을 발생시키는 라만 펌프 레이저 모듈(Raman Pump Laser Module)(140),
펌핑광을 전송파이버에 입력시키기 위한 펌프/신호 컴바이너(Pump/Signal Combiner)(110),
셀프-AGC상태를 모니터하여 광신호를 전기신호로 변환시켜 출력하기 위한 셀프(Self)-AGC 모니터부(120),
상기 셀프(Self)-AGC 모니터부(120)에서 출력된 전기신호를 이용하여 라만 펌프 레이저 모듈(Raman Pump Laser Module)을 제어하기 위한 전기신호를 발생시키는 알에프에이(RFA) 제어회로부(Control Circuit)(150),
상기 RFA 제어회로부(150)를 통해 입력받은 모니터신호를 이용하여 타겟 펌프 레이저(Target Pump Laser)값을 발생시키고 RFA 제어회로부(Control Circuit)에 제어신호를 전달하는 셀프(Self) AGC 펌웨어(Firmware)(160), 및
외부 사용자에게 모니터 및 제어정보를 제공하거나 제공받기 위한 ASCII 통신부(Communication)(170)로 구성된다.
도 10을 참조하면, 도 9에 비해 구체적인 블록구성도이다.
여기서 상기 셀프 AGC 모니터부(120)는 제1 필터(122) 및 제2 필터(124)가 설치되며, 상기 제1 필터(122)는 B-PD(PhotoDiode)(123)와 상기 제2 필터(124)는 R-PD(PhotoDiode)(125)와 연결되고, O-PD(PhotoDiode)(127)는 상기 셀프-AGC 모니터부(120)의 후단부의 탭 커플러(Tap coupler)(126)에 연결된다.
상기 제1 필터(122)는 신호광파장과 겹치지 않는 단파장대역중에서 일부 파장을 필터링 하는 것을 특징으로 하며, 구체적으로는 1515~1525 nm의 파장대역의 일부파장을 필터링하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 필터(124)는 신호광파장과 겹치지 않는 장파장대역중에서 일부 파장을 필터링 하는 것을 특징으로 하며, 구체적으로는 1567~1575 nm의 파장대역의 일부파장을 필터링하는 것을 특징으로 한다.
상기 라만 펌핑 모듈(140)은 B-펌프(142)와 R-펌프(144) 및 펌프 컴바이너(Pump Combiner)(141)로 구성된다.
상기 RFA 제어 회로부(150)는 펌프 LD(Laser Diode) 바이어스 및 TEC(Thermal Electric Cooler) 제어 회로부(152) 및 저 파워 모니터링 회로부(154) 및 광 다이내믹 레인지 모니터링 회로부(156)을 포함한다.
셀프 AGC 펌웨어(소프트웨어)부(160)은 펌프 LD(Laser Diode) APC(Auto Power Control) 알고리듬(162), EDFA(Erbium-Doped Fiber Amplifier) ASE(Amplified Spontaneous Emission) 보상 알고리듬(164) 및 총 파워 변환 소프트웨어(166)를 포함한다.
도 11을 참조하면, 중첩된 증폭기 링크내에서의 셀프 AGC는 라만 게인 에러 보상 알고리즘은 제1 내지 제 N 채널의 신호를 증폭하는 제 1 증폭기(100-1), 제1 전송 파이버(10)를 통해 수신된 신호를 증폭하여 제2 전송파이버(20)로 출력하는 제2 증폭기(100-2), 및 제2 증폭기(100-2)를 통해 증폭되어 제2 전송파이버(20)로부터 입력되는 신호를 증폭하여 제3 전송파이버(30)로 출력한다.
이 과정에서 각각의 수식 및 총 ASE 수식은 도 12와 같다.
즉 셀프 자동이득 RFA는 라만 펌핑 파워를 시작시키기 전에 ASE 레벨을 검지한다(Detected). 따라서, 새로운 셀프 AGC RFA는 중첩된 증폭기의 에러를 제외시켜 전송 링크 내에서의 요구되는 기준 게인(Reference gain)을 유지할 수 있다.
도 13을 참조하면, EDFA ASE 보상 알고리듬 흐름도 셀프 AGC를 나타낸다.
먼저 라만 게인을 먼저 세팅한다(S2).
이후 안전도 체크(입력 알람, 반사 알람 등)를 수행한다(S4).
이후 펌핑용 LD에 의해 파이버 형태 분석을 수행한다(S6).
이후 파이버 형태 및 EDFA ASE의 결정을 수행한다(S8),
목표 라만 게인을 위한 기준 RFD 및 BPD 값을 계산한다(S10).
기준 BPD 및 RPD와 셀프 AGC 모니터값(BPD,RPD, OPD)의 비교를 판단하는 과정을 수행한다(S12).
이후 B-펌프를 제어하고(S14), 이후 기준 BPD와 셀프 AGC 모니터값(BPD)과 일치하는 지 여부를 판단하는 과정을 수행한다(S16). 이후 R-펌프를 제어하고(S18), 이후 Reference RPD와 셀프 AGC 모니터값(RPD)과 같은지 여부를 판단하는 과정을 수행한다(S20).
도 14을 참조하면, 펌프 LD에 의해 파이버 형태를 분석을 통해 Reference RPD 및 BPD를 계산하는 과정을 살펴본다.
먼저 셀프 AGC RFA의 설정되어진 바이어스 인가가 시작된다(S22).
이후 기준 데이터와 OPD값 비교를 수행한다(S24,S26,S28). 그 결과는 파이버 형태를 A,B,C를 판단한다.
본 발명에 따르면 타겟 라만 게인과 게인 틸트(tilt)를 유지하기 위한 자동 셀프 제어를 수행한다.
또한 라만 게인 및 틸트의 자동 셀프 추정을 수행한다.
또한 증폭기 중첩(cascade)에 의해 야기된 라만 게인 및 틸트 에러의 자기 보상을 수행한다.
110: 펌프/신호 컴바이너
120: 셀프-AGC 모니터부
140: 라만 펌프 레이저 모듈
150: RFA 제어회로부
160: 셀프 AGC 펌웨어부
170: ASCII 통신부

Claims (4)

  1. 전송파이버에서 발생되는 신호손실을 보상하기 위해 펌핑광을 발생시키는 라만 펌프 레이저 모듈(Raman Pump Laser Module)(140), 펌핑광을 전송파이버에 입력시키기 위한 펌프/신호 컴바이너(Pump/Signal Combiner)(110)를 포함하는 자기 자동이득제어 분산형 라만광증폭기에 있어서,
    셀프-자동이득제어(AGC:Automatic Gain Control)상태를 모니터하여 광신호를 전기신호로 변환시켜 출력하기 위한 셀프(Self)-AGC 모니터부(120),
    상기 셀프(Self)-AGC 모니터부(120)에서 출력된 전기신호를 이용하여 라만 펌프 레이저 모듈(Raman Pump Laser Module)을 제어하기 위한 전기신호를 발생시키는 알에프에이(RFA:Raman Fiber Amplifier) 제어회로부(Control Circuit)(150),
    상기 RFA 제어회로부(150)를 통해 입력받은 모니터신호를 이용하여 타겟 펌프 레이저(Target Pump Laser)값을 발생시키고 RFA 제어회로부(Control Circuit)에 제어신호를 전달하는 셀프(Self) AGC 펌웨어부(Firmware)(160), 및
    외부 사용자에게 모니터 및 제어정보를 제공하거나 제공받기 위한 ASCII 통신부(Communication)(170)를 포함하여 구성되고,
    상기 셀프(Self)-AGC 모니터부(120)는 제1 필터(122)와 제2 필터(124), 그리고 탭 커플러(Tap Coupler)(126)로 구성되고, 상기 제1 필터(122)와 제2 필터(124), 탭 커플러(126)는 B-PD(PhotoDiode)(123)와 R-PD(PhotoDiode)(125), 그리고 O-PD(PhotoDiode)(127)로 각각 연결되며,
    상기 라만 펌프 레이저 모듈(140)은 B-펌프(142)와 R-펌프(144) 및 펌프 컴바이너(Pump Combiner)(141)로 구성되며,
    상기 RFA 제어 회로부(150)는 펌프 LD(Laser Diode) 바이어스 및 TEC(Thermal Electric Cooler) 제어 회로부(152) 및 저 파워 모니터링 회로부(154) 및 광 다이내믹 레인지 모니터링 회로부(156)로 구성되고,
    상기 셀프 AGC 펌웨어부(160)는 펌프 LD(Laser Diode) APC(Auto Power Control) 알고리즘(162), EDFA(Erbium-Doped Fiber Amplifier) ASE(Amplified Spontaneous Emission) 보상 알고리즘 및 총 파워 변환 소프트웨어를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 자동이득제어 분산형 라만광증폭기.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 필터(122)는 신호광파장과 겹치지 않는 단파장대역중에서 일부 파장을 필터링 하는 것을 특징으로 하며, 구체적으로는 1515~1525 nm의 파장대역의 일부파장을 필터링하는 것을 특징으로 하는 자기 자동이득제어 분산형 라만광증폭기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 필터(124)는 신호광파장과 겹치지 않는 장파장대역중에서 일부 파장을 필터링 하는 것을 특징으로 하며, 구체적으로는 1567~1575 nm의 파장대역의 일부파장을 필터링하는 것을 특징으로 하는 자기 자동이득제어 분산형 라만광증폭기.
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JP2004310119A (ja) * 2003-04-09 2004-11-04 Lucent Technol Inc 光伝送システム内で電力の過渡変化の影響を制御するための方法、装置およびシステム

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