KR101892196B1

KR101892196B1 - 소형화된 광섬유 증폭기

Info

Publication number: KR101892196B1
Application number: KR1020150105923A
Authority: KR
Inventors: 김성준; 김정미; 윤수영; 최명규; 이정권; 권한용
Original assignee: 주식회사 라이콤
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2018-08-28
Also published as: KR20170013059A

Abstract

기존의 광섬유 증폭기에 비해 소형화되고 LOS 알람 기능 및 APC 기능 등을 용이하게 구현하도록 하는 소형화된 광섬유 증폭기를 제시한다. 제시된 광섬유 증폭기는 입력단에 인가되는 입사 신호광을 모니터링하는 입력 모니터부, 및 출력단으로 인가되는 광 신호를 모니터링하는 출력 모니터부 중에서 어느 하나를 제거한 것이다.

Description

소형화된 광섬유 증폭기{Miniaturized optical fiber amplifier}

본 발명은 소형화된 광섬유 증폭기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 광섬유 증폭기에 비해 소형화된 광섬유 증폭기에 관한 것이다.

최근 급증하는 광통신 용량에 대처하기 위하여 기간 통신망의 대용량화와 가입자 수준까지의 광섬유 연결에 대한 개발이 활발하다. 이러한 시스템에서 광증폭기는 장거리 전송 또는 부품의 삽입 등으로 발생되는 손실을 보상해 주기 위해 매우 중요한 장치이다.

이와 같은 광증폭기로는 어븀 첨가 광섬유 증폭기(EDFA)가 주로 사용되고 있다.

도 1은 종래의 광섬유 증폭기(EDFA)의 내부 구조도이다. 참조부호 1은 광 신호의 대부분을 전송하되 모니터용으로 극히 일부 신호만을 분리해 내는 제 1 광 분기소자(Tap coupler)이다. 참조부호 2는 빛의 진행을 한 방향으로 보내며 빛의 반사를 최소화하는 제 1 아이솔레이터(Isolator)이다. 참조부호 3은 한 곳으로부터 입력되는 신호를 두 곳으로 나누어 파장을 분할하거나 반대로 두 곳으로 나누어진 파장을 한 곳으로 결합하는 파장 분할 다중화 커플러(WDM coupler)이다. 참조부호 4는 어븀(Erbium)이 도핑(dopping)된 광신호 증폭 매질(예컨대, EDF)이다. 참조부호 5는 빛의 진행을 한 방향으로 보내며 빛의 반사를 최소화하는 제 2 아이솔레이터(Isolator)이다. 참조부호 6은 광 신호의 대부분을 전송하되 모니터용으로 극히 일부 신호만을 분리해 내는 제 2 광 분기소자(Tap coupler)이다. 참조부호 7은 입력 광 신호를 수광하여 검출하는 입력 광 모니터용 포토 다이오드이다. 참조부호 8은 광 신호 증폭 에너지원으로 펌핑용 레이저 다이오드(Pump LD)이다. 참조부호 9는 출력 광 신호를 수광하여 검출하는 출력 광 모니터용 포토 다이오드이다. 참조부호 10은 빛의 전송을 목적으로 하는 섬유 모양의 도파관으로서 광섬유(optical fiber)이다. 참조부호 11은 광섬유 접속점이다.

이와 같은 구조의 종래의 광섬유 증폭기(EDFA)에서는 하기와 같은 문제점이 있다.

종래의 광섬유 증폭기(EDFA)의 LOS(Loss-of-Signal; 신호손실) 알람(Alarm) 발생 조건은 특정한 입력 파워보다 작은 입력이 들어오는 것이다. 특정한 입력 파워보다 작은 입력이 들어오면 LOS 알람을 발생시켜 시스템에 경보를 보내 광 송신기 부분에 문제가 발생하였음을 알려준다.

이와 같이 종래의 광섬유 증폭기(EDFA)에서 LOS 알람을 구현 및 설계하기 위해서는, 입력 모니터용 광 분배기(도 1에서 1), 입력 모니터 PD(도 1에서 7), PBA(Printed Board Assembly)에 PD(7)를 고정시키는 고정부(도시 생략), 전기 신호 증폭부(도시 생략), A/D 변환기(도시 생략), 및 노이즈 제어부(도시 생략) 등의 소자가 필요하다. 그러나, 이러한 소자들을 전부 배치하게 되면 소자 배치를 위한 공간이 증가하고, 소자들을 연결하기 위한 PBA 상의 패턴(pattern) 추가로 인해 광섬유 증폭기의 크기가 증가하게 된다.

한편, 종래의 광섬유 증폭기는 제품의 크기 및 사용자의 요구 사양에 따라 입력 모니터 PD의 배치 또는 PBA 설계 시 입력 모니터 PD의 위치를 호환성 있게 적용하기 어렵기 때문에 전혀 다른 위치에 배치해야 하는 문제점이 있다.

또한, 호환성이 없어 제품 설계 개발시 비용이 증가하고 설계 검증에 대한 많은 시간이 소요된다.

이하에서는 종래의 광섬유 증폭기(EDFA)에서의 또 다른 문제점을 설명한다.

종래의 광섬유 증폭기(EDFA)의 APC(Automatic Power Control) 기능은 입력 광에 무관하게 일정한 출력 파워를 출력하는 기능이다. APC 기능은 출력 모니터 PD(즉, 출력 광 모니터용 포토 다이오드(9))에서 출력 신호를 감지하여 일정한 파워가 출력되도록 펌핑용 레이저 다이오드(8)를 조절하는 Feedback 제어 방식을 사용한다.

이와 같이 종래의 광섬유 증폭기(EDFA)에서 APC 기능을 구현 및 설계하기 위해서는, 출력 모니터용 광 분배기(도 1에서 6), 출력 모니터 PD(도 1에서 9), PBA에 PD(9)를 고정시키는 고정부(도시 생략), 전기 신호 증폭부(도시 생략), A/D 변환기(도시 생략), 및 노이즈 제어부 등의 소자가 필요한다. 그러나, 이러한 소자들을 전부 배치하게 되면 소자 배치를 위한 공간이 증가하고, 소자들을 연결하기 위한 PBA 상의 패턴(pattern) 추가로 인해 광섬유 증폭기의 크기가 증가하게 된다.

한편, 종래의 광섬유 증폭기는 제품의 크기 및 사용자의 요구 사양에 따라 출력 모니터 PD의 배치 및 출력 파워를 근거로 PD로 유입되는 광 파워에 따라 사용되는 PD도 다르게 사용해야 한다. 그리고, PBA 설계 시 출력 모니터 PD의 위치를 호환성 있게 적용하기 어렵기 때문에 전혀 다른 위치에 배치해야 하는 문제점이 있다.

선행기술 1 : 대한민국 공개특허 제2003-0075295호(장파장대역용 에르븀첨가 광섬유증폭기) 선행기술 2 : 대한민국 공개특허 제1999-008734호(높은 소신호 이득을 갖는 광섬유증폭기)

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 기존의 광섬유 증폭기에 비해 소형화되고 LOS 알람 기능 및 APC 기능 등을 용이하게 구현하도록 하는 소형화된 광섬유 증폭기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 소형화된 광섬유 증폭기는, 입사 신호광을 증폭하기 위한 펌핑용 광을 인가하는 펌핑용 레이저 다이오드; 상기 입사 신호광과 상기 펌핑용 광을 결합시키는 파장 분할 다중화 커플러; 상기 파장 분할 다중화 커플러로부터의 광 신호를 증폭하여 출력단으로 보내는 광신호 증폭 매질; 및 상기 출력단으로 인가되는 광 신호를 모니터링하는 출력 모니터부;를 포함하고, 입력단에 인가되는 상기 입사 신호광을 모니터링하는 입력 모니터부를 제거한 것을 특징으로 하는 소형화된 광섬유 증폭기에 있어서,
상기 소형화된 광섬유 증폭기는 상기 펌핑용 레이저 다이오드의 전류 변화율을 근거로 LOS(Loss-of-Signal) 알람 기능이 구현되도록 하고,
상기 펌핑용 레이저 다이오드는 입력 신호의 유무시 피드 백워드 방식으로 상기 펌핑용 레이저 다이오드의 전류 변화율에 따라 상기 LOS 알람을 발생하거나 해제시키는 LOS 알람부에 연결되고, 상기 광신호 증폭 매질은 어븀 첨가 광증폭 광섬유인 것을 특징으로 하되,
상기 LOS 알람부는 기설정된 최소 입력 신호일 때의 LD Bias와 무신호(No Signal) 일 때의 LD Bias의 비율 차이가 나면 신호가 없는 것으로 판단하여 LOS 알람을 발생시키며,
LOS 알람이 발생하면 출력 파워는 뮤트 파워(Mute Power)(Output Power= 0dBm에 해당)로 동작하도록 제어하고, 이후, 입력 신호가 입력되면 입력 신호가 없을 때의 LD Bias와 대비하여 보다낮은 전류가 인가되기 때문에, 뮤트 파워(Mute Power) 상태에서 입력 신호의 유무에 따른 LD Bias의 비율을 비교 판단하며, 그에 따라, 입력 신호가 없을 때의 LD Bias보다 낮은 전류로 펌핑용 레이저 다이오드가 동작할 때 입력 신호가 입력된 것으로 판단하여 LOS 알람을 해제시킴과 더불어 정상적인 출력 파워가 출력되도록 광섬유 증폭기를 제어하는 것을 특징으로 하는 소형화된 광섬유 증폭기가 제공된다.

삭제

이러한 구성의 본 발명에 따르면, 광섬유 증폭기의 소형화를 위해 일반적으로 적용되는 입력 모니터측과 출력 모니터측 중에서 하나만 사용한다.

한 개의 모니터측만을 사용하더라도 두 개의 모니터측을 모두 사용하는 경우와 대등한 기능을 구현할 수 있다.

다시 말해서, 기존의 입력 모니터측을 제거함으로써 제품 제작 시간을 단축하여 생산성을 향상시킨다. 그리고, 제품의 내부 공간 확보를 통해 제품 크기를 축소시킴으로써 시스템 설치시 공간확보가 가능하다. 또한, 유사 제품 설계 시 LD Bias 변화율로 LOS 알람의 발생 및 해제 기능을 적용함으로써 제품 설계/개발시 유연성을 제공한다.

한편, 기존의 출력 모니터측을 제거함으로써 제품 제작 시간을 단축하여 생산성을 향상시킨다. 그리고, 제품의 내부 공간 확보를 통해 제품 크기를 축소시킴으로써 시스템 설치시 공간확보가 가능하다. 또한, 유사 제품 설계 시 입력 모니터링을 하여 피드 포워드(Feed forward) 제어로 LD Bias를 펌핑하고 LD BPM값을 모니터링하여 LD Bias를 조절할 수 있다. 이로 인해, 환경시험 조건에서도 일정한 출력 파워가 출력되도록 제어하는 기능을 적용함으로써 제품 설계/개발시 유연성을 제공한다.

도 1은 종래의 광섬유 증폭기의 내부 구조도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 소형화된 광섬유 증폭기의 내부 구조 및 LOS 알람부와의 연결을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에서의 피드 백워드 방식을 위한 정량적인 LD 바이어스를 비교한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제 1실시예에서 피드 백워드 방식을 위한 LOS 알람 해제를 위한 LD 바이어스를 비교한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 소형화된 광섬유 증폭기의 내부 구조 및 APC부와의 연결을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에서의 피드 포워드 방식을 위한 정량적인 LD 바이어스와 LD BPM을 비교한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에서의 피드 포워드 방식을 위한 정량적인 LD BPM 제어를 설명하는 그래프이다.
도 8은 종래의 광섬유 증폭기와 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예의 광섬유 증폭기를 비교한 표이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

(제 1 실시예)

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 소형화된 광섬유 증폭기의 내부 구조 및 LOS 알람부와의 연결을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에서의 피드 백워드 방식을 위한 정량적인 LD 바이어스를 비교한 그래프이고, 도 4는 본 발명의 제 1실시예에서 피드 백워드 방식을 위한 LOS 알람 해제를 위한 LD 바이어스를 비교한 그래프이다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 소형화된 광섬유 증폭기는, 제 1 아이솔레이터(22), 파장 분할 다중화 커플러(24), 광신호 증폭 매질(26), 제 2 아이솔레이터(28), 광 분기부(30), 펌핑용 레이저 다이오드(32), 및 출력 광 모니터용 포토 다이오드(34)를 포함한다.

제 1 아이솔레이터(isolator)(22)는 입력단(Input)을 통해 입력되는 빛을 출력단(Output)측으로 보내고, 빛의 반사를 최소화시킨다. 즉, 제 1 아이솔레이터(22)는 광신호 증폭 매질(26)에서 발생한 증폭된 자발방출(Amplified Sponstaneous Emission; ASE)이 신호 입력 콘넥터(connector)와 같은 광소자로부터 반사되어 광신호 증폭 매질(26)에 다시 입사함으로써 신호광의 증폭효율을 떨어뜨리는 것을 방지하기 위함이다.

파장 분할 다중화 커플러(WDM coupler; WSC)(24)는 제 1 아이솔레이터(22)를 통과한 광 및 펌핑용 레이저 다이오드(32)에 의해 펌핑된 광을 하나의 광섬유로 결합시켜 광신호 증폭 매질(26)로 입사한다.

광신호 증폭 매질(26)은 파장 분할 다중화 커플러(24)로부터 입력되는 신호를 증폭시킨다. 여기서, 광신호 증폭 매질(26)은 어븀 첨가 광증폭 광섬유(Erbium-doped Fiber; EDF)일 수 있다. 파장 분할 다중화 커플러(24)에 의해 하나로 결합된 광신호중에서 펌핑용 레이저 다이오드(32)에서의 펌핑광은 광신호 증폭 매질(26)에 첨가되어 있는 희토류 이온인 어븀을 여기시킨다. 이에 따라, 제 1 아이솔레이터(22)로부터의 신호광은 유도방출(stimulated emission)을 통해 증폭된 후에 제 2 아이솔레이터(28)에게로 입사된다.

제 2 아이솔레이터(isolator)(28)는 광신호 증폭 매질(26)을 통해 입력되는 빛을 출력단(Output)측으로 보내고, 빛의 반사를 최소화시킨다. 즉, 제 2 아이솔레이터(28)는 신호 출력 콘넥터와 같은 광소자로부터 반사되어 광신호 증폭 매질(26)에 재입사된 ASE와 증폭된 신호광으로 인한 EDFA의 증폭효율을 저하시키는 것을 막아주기 위함이다.

광 분기부(30)는 제 2 아이솔레이터(28)로부터의 광 신호의 대부분을 출력단(Output)측으로 보내고, 모니터용으로 극히 일부 신호를 분리하여 출력 광 모니터용 포토 다이오드(34)에게로 보낸다.

펌핑용 레이저 다이오드(32)는 신호광의 세기가 작은 입사 신호광을 증폭하기 위한 것으로서, 광신호 증폭 매질(26)내의 기저상태에 있는 어븀 이온을 여기시키기 위한 광원인 펌핑용 광을 출력한다. 한편, 펌핑용 레이저 다이오드(32)는 LOS 알람부(36)와 연결될 수 있다.

출력 광 모니터용 포토 다이오드(34)는 광 분기부(30)에서 분기되는 출력 광 신호를 수광하여 검출한다.

도 2에서, 미설명 부호 20은 빛을 전송하는 섬유 모양의 도파관으로서 광섬유라고 할 수 있다. 미설명 부호 38은 광섬유 접속점이다.

상술한 바와 같은 제 1 실시예의 소형화된 광섬유 증폭기는 종래와 비교하여 광섬유 증폭기를 구성하는 부품 중 입력 모니터부의 광 부품과 전기 부품 및 회로를 제거하였다. 즉, 제 1 실시예에서는 도 1에서의 제 1 광 분기 소자(1) 및 입력 광 모니터용 포토 다이오드(7) 등을 제거하였음을 알 수 있다. 그리고, 입력 신호의 유무시 피드 백워드(Feed backward) 방식으로 펌핑용 레이저 다이오드(32)의 전류 변화율을 근거로 LOS 알람을 발생하거나 해제시킬 수 있다.

다시 말해서, 광섬유 증폭기의 일정한 출력파워를 내기 위한 동작 입력 조건에서 LD Bias의 정량적인 값은 도 3에서 실선(L1)에 해당한다. 이때, LOS 알람부(36)는 기설정된 최소 입력 신호일 때의 LD Bias와 무신호(No Signal) 일 때의 LD Bias의 비율 차이가 나면 신호가 없는 것으로 판단하여 LOS 알람을 발생시킨다.

LOS 알람이 발생하면 출력 파워는 뮤트 파워(Mute Power)(Output Power = 0dBm에 해당)로 동작하도록 제어를 한다. 이후, 입력 신호가 입력되면 입력 신호가 없을 때의 LD Bias와 대비하여 보다 낮은 전류가 인가된다(도 4에서 L6 참조). 이와 같이, 뮤트 파워(Mute Power) 상태에서 입력 신호의 유무에 따른 LD Bias의 비율을 비교 판단한다. 그에 따라, 입력 신호가 없을 때의 LD Bias보다 낮은 전류로 펌핑용 레이저 다이오드(32)가 동작할 때 입력 신호가 입력된 것으로 판단하여 LOS 알람을 해제시킴(도 4 참조)과 더불어 정상적인 출력 파워가 출력되도록 광섬유 증폭기를 제어한다.

한편, 본 발명의 제 1 실시예에서는 펌핑용 레이저 다이오드(32)가 LOS 알람부(36)에 연결되는 것으로 도시하였으나, 그 LOS 알람부(36)는 ALS(Automatic Laser Shutdown)부로 바뀌어도 무방하다. ALS부는 입력 신호의 유무시 피드 백워드 방식으로 펌핑용 레이저 다이오드(32)의 전류 변화율에 따라 ALS(Automatic Laser Shutdown) 기능을 활성화하거나 비활성화시킨다. 필요에 따라서는 LOS 알람부(36)가 ALS부의 기능도 함께 수행하는 것으로 하여도 무방하다.

이와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 의하면, 기존의 입력 모니터측을 제거함으로써 제품 제작 시간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있다. 그리고, 제품의 내부 공간 확보를 통해 제품 크기를 축소시킴으로써 시스템 설치시 공간확보가 가능하다. 또한, 유사 제품 설계 시 LD Bias 변화율로 LOS 알람의 발생 및 해제 기능을 적용함으로써 제품 설계/개발시 유연성을 제공할 수 있다.

(제 2 실시예)

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 소형화된 광섬유 증폭기의 내부 구조 및 APC부와의 연결을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 제 2 실시예에서의 피드 포워드 방식을 위한 정량적인 LD 바이어스와 LD BPM을 비교한 그래프이고, 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에서의 피드 포워드 방식을 위한 정량적인 LD BPM 제어를 설명하는 그래프이다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 소형화된 광섬유 증폭기는, 광 분기부(42), 제 1 아이솔레이터(44), 파장 분할 다중화 커플러(46), 광신호 증폭 매질(48), 제 2 아이솔레이터(50), 입력 광 모니터용 포토 다이오드(52), 및 펌핑용 레이저 다이오드(54)를 포함한다.

광 분기부(42)는 입력단(Input)으로부터의 광 신호의 대부분을 출력단(Output)측으로 보내고, 모니터용으로 극히 일부 신호를 분리하여 입력 광 모니터용 포토 다이오드(52)에게로 보낸다.

제 1 아이솔레이터(isolator)(44)는 광 분기부(42)를 통해 입력되는 빛을 출력단(Output)측으로 보내고, 빛의 반사를 최소화시킨다. 즉, 제 1 아이솔레이터(44)는 광신호 증폭 매질(48)에서 발생한 증폭된 자발방출(Amplified Sponstaneous Emission; ASE)이 신호 입력 콘넥터(connector)와 같은 광소자로부터 반사되어 광신호 증폭 매질(48)에 다시 입사함으로써 신호광의 증폭효율을 떨어뜨리는 것을 방지하기 위함이다.

파장 분할 다중화 커플러(WDM coupler; WSC)(46)는 제 1 아이솔레이터(44)를 통과한 광 및 펌핑용 레이저 다이오드(54)에 의해 펌핑된 광을 하나의 광섬유로 결합시켜 광신호 증폭 매질(48)로 입사한다.

광신호 증폭 매질(48)은 파장 분할 다중화 커플러(46)로부터 입력되는 신호를 증폭시킨다. 여기서, 광신호 증폭 매질(48)은 어븀 첨가 광증폭 광섬유(Erbium-doped Fiber; EDF)일 수 있다. 파장 분할 다중화 커플러(46)에 의해 하나로 결합된 광신호중에서 펌핑용 레이저 다이오드(54)에서의 펌핑광은 광신호 증폭 매질(48)에 첨가되어 있는 희토류 이온인 어븀을 여기시킨다. 이에 따라, 제 1 아이솔레이터(44)로부터의 신호광은 유도방출(stimulated emission)을 통해 증폭된 후에 제 2 아이솔레이터(50)에게로 입사된다.

제 2 아이솔레이터(isolator)(50)는 광신호 증폭 매질(48)을 통해 입력되는 빛을 출력단(Output)측으로 보내고, 빛의 반사를 최소화시킨다. 즉, 제 2 아이솔레이터(50)는 신호 출력 콘넥터와 같은 광소자로부터 반사되어 광신호 증폭 매질(48)에 재입사된 ASE와 증폭된 신호광으로 인한 EDFA의 증폭효율을 저하시키는 것을 막아주기 위함이다.

입력 광 모니터용 포토 다이오드(52)는 광 분기부(42)에서 분기되는 입력 광 신호를 수광하여 검출한다.

펌핑용 레이저 다이오드(54)는 신호광의 세기가 작은 입사 신호광을 증폭하기 위한 것으로서, 광신호 증폭 매질(48)내의 기저상태에 있는 어븀 이온을 여기시키기 위한 광원인 펌핑용 광을 출력한다. 한편, 펌핑용 레이저 다이오드(54)는 APC부(56)와 연결될 수 있다.

도 5에서, 미설명 부호 40은 빛을 전송하는 섬유 모양의 도파관으로서 광섬유라고 할 수 있다. 미설명 부호 58은 광섬유 접속점이다.

상술한 바와 같은 제 2 실시예의 광섬유 증폭기는 종래와 비교하여 광섬유 증폭기를 구성하는 부품 중 출력 모니터부의 광 부품과 전기 부품 및 회로를 제거하였다. 즉, 제 2 실시예에서는 도 1에서의 제 2 광 분기 소자(6) 및 출력 광 모니터용 포토 다이오드(9) 등을 제거하였음을 알 수 있다. 그리고, 입력 모니터 값에 해당하는 LD Bias의 양과 펌핑용 레이저 다이오드(54)의 백 패시트 모니터(Back Facet Monitor) 값을 통해 출력 파워를 일정하게 출력할 수 있도록 하는 피드 포워드(Feed forward) 제어 방식을 사용한다.

다시 말해서, 상술한 제 2 실시예는 광섬유 증폭기의 일정한 출력파워를 내기 위한 동작 입력 조건에서 LD Bias의 정량적인 값은 도 6에서 제 1 실선(L2)에 해당할 수 있고, LD Back PD Monitor(BPM)의 정량적인 값은 제 2 실선(L3)에 해당할 수 있다. 이때, 입력 신호가 인가될 때의 LD Bias와 LD BPM의 기울기(Slope)를 구하여 출력 모니터가 없어도 입력 모니터를 통해 피드 포워드(Feed forward) 제어로 일정한 출력 파워가 출력되도록 펌핑용 레이저 다이오드(54)를 제어할 수 있다.

한편, 광섬유 증폭기는 환경시험에서도 안정적으로 출력파워를 출력하도록 제어되는 것이 중요하다. 따라서, 제 2 실시예에서는 출력 모니터 없이 환경시험 조건에서 일정한 출력 파워를 출력하기 위해, 상온에서 구한 LD BPM 값이 되도록 온도별 LD BPM 값을 보상해 주는 방식으로 펌핑용 레이저 다이오드(54)를 제어할 수 있다. 즉, 도 7에서 제 1 실선(L4)이 일정한 LD Bias를 인가하였을 때의 LD BPM 상태라고 한다. 이 경우, APC부(56)는 상온에서 구한 입력 파워에 따른 LD BPM 값(즉, 제 2 실선(L5) 참조)이 되도록 펌핑용 레이저 다이오드(54)를 제어한다. 예를 들어, 저온에서는 LD Bias를 크게 펌핑하여 LD BPM을 올려주고, 고온에서는 LD Bias를 작게 펌핑하여 LD BPM을 낮추어 줌으로써, 상온에서의 출력파워와 유사한 값이 되도록 한다.

이와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 의하면, 기존의 출력 모니터측을 제거함으로써 제품 제작 시간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있다. 그리고, 제품의 내부 공간 확보를 통해 제품 크기를 축소시킴으로써 시스템 설치시 공간확보가 가능하다. 또한, 유사 제품 설계 시 입력 모니터링을 하여 피드 포워드(Feed forward) 제어로 LD Bias를 펌핑하고 LD BPM값을 모니터링하여 LD Bias를 조절할 수 있다. 이로 인해, 환경시험 조건에서도 일정한 출력 파워가 출력되도록 제어하는 기능을 적용함으로써 제품 설계/개발 시 유연성을 제공할 수 있다.

도 8은 종래의 광섬유 증폭기와 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예의 광섬유 증폭기를 비교한 표이다.

종래의 광섬유 증폭기는 입력 모니터부를 제거하게 되면 LOS 알람 기능 및 ALS(Automatic Laser Shutdown) 기능을 지원할 수 없다. 이에 반해, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예의 광섬유 증폭기는 입력 모니터부를 제거하여도 LOS 알람 기능 및 ALS 기능을 지원할 수 있다.

한편, 종래의 광섬유 증폭기는 출력 모니터부를 제거하게 되면 APC 기능을 지원할 수 없다. 이에 반해, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예의 광섬유 증폭기는 출력 모니터부를 제거하여도 APC(Automatic Power Control) 기능을 지원할 수 있다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

20, 40 : 광섬유
22, 44 : 제 1 아이솔레이터
24, 46 : 파장 분할 다중화 커플러
26, 48 : 광신호 증폭 매질
28, 50 : 제 2 아이솔레이터
30, 42 : 광 분기부
32, 54 : 펌핑용 레이저 다이오드
34 : 출력 광 모니터용 포토 다이오드
36 : LOS 알람부
38, 58 : 광섬유 접속점
52 : 입력 광 모니터용 포토 다이오드

Claims

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입사 신호광을 증폭하기 위한 펌핑용 광을 인가하는 펌핑용 레이저 다이오드; 상기 입사 신호광과 상기 펌핑용 광을 결합시키는 파장 분할 다중화 커플러; 상기 파장 분할 다중화 커플러로부터의 광 신호를 증폭하여 출력단으로 보내는 광신호 증폭 매질; 및 상기 출력단으로 인가되는 광 신호를 모니터링하는 출력 모니터부;를 포함하고, 입력단에 인가되는 상기 입사 신호광을 모니터링하는 입력 모니터부를 제거한 것을 특징으로 하는 소형화된 광섬유 증폭기에 있어서,
상기 소형화된 광섬유 증폭기는 상기 펌핑용 레이저 다이오드의 전류 변화율을 근거로 LOS(Loss-of-Signal) 알람 기능이 구현되도록 하고,
상기 펌핑용 레이저 다이오드는 입력 신호의 유무시 피드 백워드 방식으로 상기 펌핑용 레이저 다이오드의 전류 변화율에 따라 상기 LOS 알람을 발생하거나 해제시키는 LOS 알람부에 연결되고, 상기 광신호 증폭 매질은 어븀 첨가 광증폭 광섬유인 것을 특징으로 하되,
상기 LOS 알람부는 기설정된 최소 입력 신호일 때의 LD Bias와 무신호(No Signal) 일 때의 LD Bias의 비율 차이가 나면 신호가 없는 것으로 판단하여 LOS 알람을 발생시키며,
LOS 알람이 발생하면 출력 파워는 뮤트 파워(Mute Power)(Output Power= 0dBm에 해당)로 동작하도록 제어하고, 이후, 입력 신호가 입력되면 입력 신호가 없을 때의 LD Bias와 대비하여 보다낮은 전류가 인가되기 때문에, 뮤트 파워(Mute Power) 상태에서 입력 신호의 유무에 따른 LD Bias의 비율을 비교 판단하며, 그에 따라, 입력 신호가 없을 때의 LD Bias보다 낮은 전류로 펌핑용 레이저 다이오드가 동작할 때 입력 신호가 입력된 것으로 판단하여 LOS 알람을 해제시킴과 더불어 정상적인 출력 파워가 출력되도록 광섬유 증폭기를 제어하는 것을 특징으로 하는 소형화된 광섬유 증폭기.
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