KR101892210B1

KR101892210B1 - 초소형 광섬유 증폭기

Info

Publication number: KR101892210B1
Application number: KR1020110019873A
Authority: KR
Inventors: 김성준; 김정미; 윤수영; 최명규; 이정권
Original assignee: 주식회사 라이콤
Priority date: 2011-03-07
Filing date: 2011-03-07
Publication date: 2018-08-28
Also published as: JP2012186443A; US20120230632A1; JP5762266B2; KR20120101828A; US8761557B2

Abstract

본 발명은 광모듈의 크기를 최소화함으로써, 보드 실장시 장착의 자유도를 향상시킬 수 있도록 된 초소형 광섬유 증폭기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 초소형 광섬유 증폭기는 다수의 광소자가 배치되는 광모듈과, 상기 광모듈에 구비된 광소자와 결합되면서 광모듈의 외측에 권취형태로 배치되는 광섬유를 구비하여 구성되고, 상기 광섬유는 광모듈 내부에 배치되는 다수의 광소자와 결합되는 결합용 광섬유와, 광신호 증폭을 위한 광증폭 광섬유를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 있어서는 상기 광모듈이 적어도 하나 이상의 능동 광소자가 배치되는 제1 광모듈과, 적어도 하나 이상의 수동 광소자가 배치되는 제2 광모듈로 분리되는 형태로 구성되는 될 수 있다.

Description

초소형 광섬유 증폭기{Miniaturized optical fiber amplifier}

본 발명은 광모듈의 크기를 최소화함으로써, 보드 실장시 모듈의 장착 자유도를 향상시킬 수 있도록 된 초소형 광섬유 증폭기에 관한 것이다.

광섬유 증폭기는 광신호를 전기 신호로 변환하지 않고 광의 레벨 그대로 증폭 작용을 하는 광증폭기로서, 특히 광섬유를 증폭 매체로 한 광증폭기를 말한다.

최근 광섬유를 이용하는 응용범위가 확대되고 각종 분야에서 부품 경량화와 최소화 및 집적화가 일반화됨에 따라, 특정 분야에서는 크기가 매우 작은 초소형 광섬유 증폭기를 요구하고 있는 실정이다.

도1은 일반적인 광섬유 증폭기의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도1에 도시된 바와 같이 일반적으로 광섬유 증폭기는 모듈(M) 내부에 광섬유 증폭기를 구성하는 적어도 하나 이상의 광소자로 구성되는 광소자블럭(1)과, 광소자블럭(1)에 구비된 광소자를 연결하기 위한 결합 광섬유(21)와 광증폭을 수행하는 광증폭 광섬유(22)를 포함하여 구성되는 광섬유블럭(2) 및 광섬유 증폭기의 전반적인 동작을 제어하기 위한 제어블럭(3)을 포함하여 구성된다. 또한, 모듈(M)의 외측에는 외부 광을 유입하기 위한 광입력단(IP)과 증폭된 광을 출력하기 위한 광출력단(OP)이 구비된다.

이때, 광섬유 증폭기는 최소의 공간 점유를 위해 광증폭 광섬유가 권취된 형태로 배치되고, 신호손실을 방지하기 위해 광섬유 권취시 일정 곡률반경을 유지하도록 배치된다.

즉, 상기한 광섬유 증폭기는 예컨대, 어븀도우프드 광섬유가 일정 곡률반경을 유지하도록 권취되어 배치됨에 따라 모듈의 크기를 소형화하는데 한계가 있게 된다.

예컨대, 광섬유 증폭기를 하나의 보드 상에 다른 다수의 통신모듈과 배치되어야 하는 경우 통신사업자는 광섬유증폭기 모듈의 사이즈를 다른 모듈과 조합하는 것이 가능한 사이즈로 요구하게 된다. 즉 도2는 광통신 보드에서 요구되는 모듈 배치상태를 예시한 것으로, A는 보드상에 실장되는 카드이고, B,C,D,E,F는 타 통신모듈이며, H는 광섬유 증폭기 모듈로서, 상기 종래 규격화된 광섬유 증폭기 모듈의 사이즈가 도시되어 있다. 여기서, 상기 B,C,D,E,F와 같은 타 통신모듈로는 전원모듈과 송수신모듈 및 제어모듈 등이 될 수 있다.

즉, 상기한 광섬유 증폭기는 통신사업자가 요구하는 제품에 장착시 모듈의 크기가 크다는 이유로 장착이 불가능하게 되는 문제가 있게 된다.

이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로, 신호 손실에 따른 곡률반경을 유지하도록 광섬유를 권취형으로 배치하면서, 보드 실장시 모듈의 장착 자유도를 향상시킬 수 있도록 해 주는 초소형 광섬유 증폭기를 제공함에 그 기술적 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 초소형 광섬유 증폭기는 다수의 광소자가 배치되는 광모듈과, 상기 광모듈에 구비된 광소자와 결합되면서 광모듈의 외측에 권취형태로 배치되는 광섬유를 구비하여 구성되고,
상기 광섬유는 광모듈 내부에 배치되는 다수의 광소자와 결합되는 결합용 광섬유와, 광신호 증폭을 위한 광증폭 광섬유를 포함하여 구성되되,
상기 결합용 광섬유는 광모듈의 입력단으로 유입되어 광모듈 내부에 배치된 광소자의 입력단과 결합되고, 광소자의 출력단에 결합된 결합용 광섬유가 광모듈의 출력단으로 인출되어 광소자 사이를 결합하면서 권취 형태로 광모듈의 외측에 배치되되,
상기 결합용 광섬유는, 상기 광모듈의 내측으로 입력되는 결합 광섬유가 제1 광소자의 입력단으로 유입되고, 제1 광소자의 출력단에 결합된 결합 광섬유가 광모듈의 출력단을 통해 상기 광모듈의 외부로 인출되어 권취 형태로 배치된 후 상기 광모듈의 입력단으로 다시 유입되어 제2 광소자의 입력단으로 유입되며, 제2 광소자의 출력단에 결합된 결합 광섬유가 상기 광모듈의 출력단을 통해 상기 광모듈의 외부로 인출되는 형태로 상기 제1 및 제2 광소자 사이를 결합시키게 되며,
상기 광증폭 광섬유는 광모듈의 입력단으로 유입되어 광모듈 내부에 배치된 가이드를 따라 광모듈의 출력단으로 인출되어 권취 형태로 광모듈의 외측에 배치되며, 상기 광증폭 광섬유는 어븀도우프드 광섬유인 것을 특징으로 하되,
상기 광증폭 광섬유는 적어도 두 번 상기 광모듈을 관통하면서 적어도 두 회 이상 권취되어 동일한 형태인 하나의 권취 형태를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 관점에 따른 초소형 광섬유 증폭기는 적어도 하나 이상의 능동 광소자가 배치되는 제1 광모듈과, 적어도 하나 이상의 수동 광소자가 배치되는 제2 광모듈 및, 상기 제1 및 제2 광모듈에 구비된 광소자와 결합되면서 제1 및 제2 광모듈의 외측에 권취 형태로 배치되는 다수의 광섬유를 구비하여 구성되고,
상기 다수의 광섬유는 광모듈 내부에 배치되는 다수의 광소자와 결합되는 하나 이상의 결합용 광섬유와, 광신호 증폭을 위한 하나 이상의 광증폭 광섬유를 포함하여 구성되고,
상기 하나 이상의 결합용 광섬유는 제1 또는 제2 광모듈의 입력단으로 유입되어 제1 또는 제2 광모듈 내부에 배치된 광소자의 입력단과 결합되고, 광소자의 출력단에 결합된 하나 이상의 결합용 광섬유가 제1 또는 제2 광모듈의 출력단으로 인출되어 광소자 사이를 결합하면서 권취 형태로 광모듈의 외측에 배치되고,
상기 하나 이상의 광증폭 광섬유는 제1 또는 제2 광모듈의 입력단으로 유입되어 제1 또는 제2 광모듈 내부에 배치된 가이드를 따라 제1 또는 제2 광모듈의 출력단으로 인출되어 권취 형태로 제1 또는 제2 광모듈의 외측에 배치되고, 상기 하나 이상의 광증폭 광섬유는 어븀도우프드 광섬유인 것을 특징으로 하되,
상기 하나 이상의 광증폭 광섬유는 적어도 두 번 상기 제1 또는 제2 광모듈을 관통하여 적어도 두 회 이상 권취되어 동일한 형태인 하나의 권취 형태를 포함하는 것을 특징으로 한다.

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본 발명에 의하면, 일정 길이 이상의 광섬유에 대해 신호 손실을 고려한 일정 곡률 반경을 유지하는 것이 가능하도록 하면서 광섬유보드상에 공간을 차지하는 광모듈의 사이즈를 축소시킴으로써, 광섬유 증폭기의 보드 장착 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.

도1은 종래 광섬유 증폭기의 모듈 내부 구성을 예시한 도면.
도2는 광통신 보드에서 요구되는 모듈 배치 상태를 예시한 도면.
도3은 본 발명의 제1 관점에 따른 초소형 광섬유 증폭기의 구성을 도시한 도면.
도4는 도3에 도시된 결합 광섬유(210)와 광모듈(100) 내부에 배치된 광소자간의 결합구성을 설명하기 위한 도면.
도5는 도3에 도시된 초소형 광섬유 증폭기의 내부구성을 기능적으로 분리하여 나타낸 블록구성도.
도6은 도3에 도시된 초소형 광섬유 증폭기를 도2에 도시된 광통신 보드에 장착한 상태를 도시한 도면.
도7은 본 발명의 제2 관점에 따른 초소형 광섬유 증폭기의 구성을 도시한 도면.
도8은 도7에 도시된 초소형 광섬유 증폭기를 도2에 도시된 광통신 보드에 장착한 상태를 도시한 도면.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다. 단, 이하에 설명하는 실시예는 본 발명의 하나의 바람직한 구현예를 예시적으로 나타낸 것으로서, 이러한 실시예의 예시는 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 발명은 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.

도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초소형 광섬유 증폭기의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 초소형 광섬유 증폭기는 다수의 광소자(미도시) 및 제어수단(미도시)이 배치되는 광모듈(100)과, 상기 광모듈(100)에 구비된 광소자와 결합되면서 광모듈(100)의 외측에 권취형태로 배치되는 광섬유(200)를 구비하여 구성된다.

여기서, 상기 광섬유(200)는 광모듈(100)의 내부에 배치되는 다수의 광소자와 결합되는 결합 광섬유(210)와, 광증폭을 위한 광증폭 광섬유(220), 예컨대 어븀도우프드 광섬유(Erbium-Doped Fiber: 이하 "EDF"라 칭함)를 포함하여 구성된다.

또한, 도3에는 상기 결합 광섬유(210)와 광증폭 광섬유(220)가 하나의 라인으로 도시되었으나, 다수의 라인이 권취된 형태로 구성되어 광모듈(100)의 입력단(IP)을 통해 유입됨과 더불어 출력단(OP)를 통해 인출되도록 구성된다.

또한, 상기 결합 광섬유(210)는 도4에 도시된 바와 같이 광모듈(100)의 내측으로 입력되는 결합 광섬유(210)가 제1 광소자(110)의 입력단으로 유입되고, 제1 광소자(110)의 출력단에 결합된 결합 광섬유(210)가 광모듈(100)의 출력단을 통해 광모듈(100)의 외부로 인출되어 권취 형태로 배치된 후 광모듈(100)의 입력단으로 다시 유입되어 제2 광소자(120)의 입력단으로 유입되며, 제2 광소자(120)의 출력단에 결합된 결합 광섬유(210)가 광모듈(100)의 출력단을 통해 광모듈(100)의 외부로 인출되는 형태로 광소자 사이를 결합시키게 된다.

또한, 상기 광모듈(100)의 내측에는 상기 광증폭 광섬유, 즉 EDF(220)를 고정 유지시키기 위한 가이드(미도시)가 형성되도록 구성될 수 있다.

한편, 도6은 도3에 도시된 형상의 초소형 광섬유 증폭기를 보드상에 장착한 상태를 예시한 도면이다.

즉, 도6에 도시된 바와 같이 광섬유 증폭기를 구성하는 광모듈(100)의 사이즈가 축소되고, 광섬유(200)가 광모듈(100)의 외부로 권취형태로 배치됨에 따라, 통신사업자가 요구하는 보드상에 광섬유 증폭기를 용이하게 배치시키는 것이 가능하게 된다. 도5에서 H는 광모듈(100)이고, G는 광섬유(200)이다.

한편, 도5는 도3에 도시된 초소형 광섬유 증폭기의 구성을 기능적으로 분리하여 나타낸 블록구성도이다.

도5에 도시된 바와 같이 초소형 광섬유 증폭기는 입력되는 광신호(S)를 제1 커플러(101)를 통해 예컨대 99:1로 분리하여 "99"에 해당하는 입력광은 제1 아이솔레이터(102)를 통해 파장분할 멀티플렉서(Wavelength Division Multiplexing: WDM, 103)로 출력하고, "1"에 해당하는 입력광(S)은 제1 포토다이오드(Photo Diode: PD, 104)를 통해 전기적인 신호로 변환한 후 제어수단(109)으로 제공한다.

또한, 파장분할 멀티플렉서(103)는 제1 아이솔레이터(102)를 통해 인가되는 입력광(S)과 펌핑광 레이저다이오드(Laser Diode: LD, 105)로부터 인가되는 펌핑광을 순방향 여기방식으로 EDF(220)로 제공하고, EDF(220)는 입력광(S)을 일정 레벨 증폭시킨 후 제2 아이솔레이터(106)를 통해 출력하도록 구성된다.

또한, 상기 제2 아이솔레이터(106)의 출력단에 제2 커플러(107)를 결합하여 증폭된 광신호를 예컨대 99:1로 분리하여 "99"에 해당하는 증폭광은 출력광으로써 출력하고, "1"에 해당하는 증폭광은 제2 포토다이오드(108)를 통해 전기적인 신호로 변환한 후 제어수단(109)으로 인가하게 된다.

또한, 상기 제어수단(109)은 제1 포토다이오드(104) 및 제2 포토다이오드(108)로부터 인가되는 광신호를 근거로 상기 펌핑광 레이저다이오드(105)를 통해 출력되는 펌핑광세기를 조절함으로써, 항상 일정한 세기의 광신호가 출력되도록 조절하게 된다.

한편, 상기 도5에서 상기 제1 및 제2 커플러(101,107), 제1 및 제2 아이솔레이터(102,106) 및 파장분할 멀티플렉서(103)는 수동 광소자이고, 제1 및 제2 포토다이오드(104,108)와 펌핑광 레이저다이오드(105)는 능동 광소자이다. 따라서, 본 발명에 있어서는 광소자를 그 특성에 따라 상기 수동소자와 능동소자로 분리하여 제1 광모듈과 제2 광모듈로 분리하여 초소형 광섬유증폭기를 구현하는 것도 가능하다.

도7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초소형 광섬유증폭기의 구성을 도시한 도면이다.

도7에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 초소형 광섬유증폭기는 능동 광소자가 배치되는 제1 광모듈(300)과, 수동 광소자가 배치되는 제2 광모듈(400) 및, 상기 제1 및 제2 광모듈(300,400)에 구비된 능동 또는 수동 광소자와 결합되면서 제1 및 제2 광모듈(300,400)의 외측에 권취형태로 배치되는 EDF(220)를 포함하는 광섬유(200)를 구비하여 구성된다.

여기서, 상기 제1 광모듈(300)의 내부에는 예컨대, 도5에 도시된 제1 및 제2 포토다이오드(104,108)와 펌핑광 레이저다이오드(105)의 능동 광소자가 구비될 수 있다. 또한, 상기 제1 광모듈(300)에는 제어수단(109)이 구비될 수 있다.

또한, 상기 제2 광모듈(400)의 내부에는 예컨대, 도5에 도시된 제1 및 제2 커플러(101,107), 제1 및 제2 아이솔레이터(102,106) 및 파장분할 멀티플렉서(103)와 같은 수동소자가 구비될 수 있다.

즉, 입력광(S)은 제2 광모듈(400)의 입력단(IP2)통해 유입되어 제1 커플러(101)로 입력되고, 제1 커플러(101)의 출력단에 결합되는 결합 광섬유는 제2 광모듈(400)의 출력단(OP2)를 통해 인출되어 제1 광모듈(300)의 입력단(IP1)으로 유입된다.

이때, 상기 제1 커플러(101)의 출력단에는 2개의 결합 광섬유가 결합되고, 하나의 결합 광섬유는 제1 광모듈(300)의 입력단(IP1)으로 유입되어 제1 포토다이오드(104)의 입력으로 연결된다.

그리고, 제1 커플러(101)의 출력단에 결합된 나머지 결합 광섬유는 제2 광모듈(400)에 배치된 제1 아이솔레이터(102)를 통해 파장분할 다중화기(103)에 결합된다.

한편, 제1 광모듈(300)에 구비된 펌핑용 레이저다이오드(105)의 출력단에 결합된 결합 광섬유는 제1 광모듈(300)의 출력단(OP1)을 통해 인출되어 제2 광모듈(400)의 입력단(IP2)로 유입되어 파장분할 멀티플렉서(103)의 입력단에 결합된다.

즉, 제2 광모듈(400)에 배치된 파장분할 멀티플렉서(103)의 입력단에는 상기 제1 아이솔레이터(102)로부터 인가되는 광신호와 상기 펌핑용 레이저다이오드(105)로부터 인가되는 펌핑광신호가 인가된다.

또한, 상기 파장분할 멀티플렉서(103)의 출력단에는 EDF(220)가 결합되어 제2 광모듈(400) 및 제1 광모듈(300)을 관통하도록 일정 횟수 권취형태로 배치되다가 제2 광모듈(400)의 제2 아이솔레이터(106)의 입력단에 결합된다. 또한, 제2 아이솔레이터(106)의 출력단은 제2 광모듈(400) 내부에 배치된 제2 커플러(107)에 결합된다.

이때, 상기 제2 커플러(107)의 출력단에는 2개의 결합 광섬유가 결합되고, 하나의 결합 광섬유는 제1 광모듈(300)의 입력단(IP1)으로 유입되어 제2 포토다이오드(108)의 입력으로 연결된다.

그리고, 제2 커플러(107)의 출력단에 결합된 나머지 결합 광섬유는 제2 광모듈(400)의 출력단(OP2)을 통해 출력광을 출력하게 된다.

한편, 도8은 도7에 도시된 형상의 초소형 광섬유 증폭기를 보드상에 장착한 상태를 예시한 도면이다.

즉, 도8에 도시된 바와 같이 광섬유 증폭기를 구성하는 광모듈이 2개의 모듈로 분리되어 사이즈가 축소되고, 광섬유가 제1 및 제2 광모듈의 외부에 권취형태로 배치됨에 따라, 통신사업자가 요구하는 보드상에 광섬유 증폭기를 보다 용이하게 배치시키는 것이 가능하게 된다. 도8에서 H1과 H2는 제1 및 제2 광모듈이고, G는 광섬유이다.

따라서, 본 발명에 의하면 보드상에 공간을 차지하는 광모듈의 사이즈를 축소시킴으로써, 광섬유 증폭기의 보드 장착 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.

100, 300, 400 : 광모듈, 200 : 광섬유,
101, 107 : 커플러, 102, 106 : 아이솔레이터,
103 : 파장분할 멀티플렉서, 104, 108 : 포토 다이오드,
105 : 펌핑용 레이저다이오드, 109 : 제어수단,
110, 120 : 광소자, 210 : 결합 광섬유,
220 : 광증폭 광섬유.

Claims

다수의 광소자가 배치되는 광모듈과, 상기 광모듈에 구비된 광소자와 결합되면서 광모듈의 외측에 권취형태로 배치되는 광섬유를 구비하여 구성되고,
상기 광섬유는 광모듈 내부에 배치되는 다수의 광소자와 결합되는 결합용 광섬유와, 광신호 증폭을 위한 광증폭 광섬유를 포함하여 구성되되,
상기 결합용 광섬유는 광모듈의 입력단으로 유입되어 광모듈 내부에 배치된 광소자의 입력단과 결합되고, 광소자의 출력단에 결합된 결합용 광섬유가 광모듈의 출력단으로 인출되어 광소자 사이를 결합하면서 권취 형태로 광모듈의 외측에 배치되되,
상기 결합용 광섬유는, 상기 광모듈의 내측으로 입력되는 결합 광섬유가 제1 광소자의 입력단으로 유입되고, 제1 광소자의 출력단에 결합된 결합 광섬유가 광모듈의 출력단을 통해 상기 광모듈의 외부로 인출되어 권취 형태로 배치된 후 상기 광모듈의 입력단으로 다시 유입되어 제2 광소자의 입력단으로 유입되며, 제2 광소자의 출력단에 결합된 결합 광섬유가 상기 광모듈의 출력단을 통해 상기 광모듈의 외부로 인출되는 형태로 상기 제1 및 제2 광소자 사이를 결합시키게 되며,
상기 광증폭 광섬유는 광모듈의 입력단으로 유입되어 광모듈 내부에 배치된 가이드를 따라 광모듈의 출력단으로 인출되어 권취 형태로 광모듈의 외측에 배치되며, 상기 광증폭 광섬유는 어븀도우프드 광섬유인 것을 특징으로 하되,
상기 광증폭 광섬유는 적어도 두 번 상기 광모듈을 관통하면서 적어도 두 회 이상 권취되어 동일한 형태인 하나의 권취 형태를 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 광섬유 증폭기.
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적어도 하나 이상의 능동 광소자가 배치되는 제1 광모듈과, 적어도 하나 이상의 수동 광소자가 배치되는 제2 광모듈 및, 상기 제1 및 제2 광모듈에 구비된 광소자와 결합되면서 제1 및 제2 광모듈의 외측에 권취 형태로 배치되는 다수의 광섬유를 구비하여 구성되고,
상기 다수의 광섬유는 광모듈 내부에 배치되는 다수의 광소자와 결합되는 하나 이상의 결합용 광섬유와, 광신호 증폭을 위한 하나 이상의 광증폭 광섬유를 포함하여 구성되고,
상기 하나 이상의 결합용 광섬유는 제1 또는 제2 광모듈의 입력단으로 유입되어 제1 또는 제2 광모듈 내부에 배치된 광소자의 입력단과 결합되고, 광소자의 출력단에 결합된 하나 이상의 결합용 광섬유가 제1 또는 제2 광모듈의 출력단으로 인출되어 광소자 사이를 결합하면서 권취 형태로 광모듈의 외측에 배치되고,
상기 하나 이상의 광증폭 광섬유는 제1 또는 제2 광모듈의 입력단으로 유입되어 제1 또는 제2 광모듈 내부에 배치된 가이드를 따라 제1 또는 제2 광모듈의 출력단으로 인출되어 권취 형태로 제1 또는 제2 광모듈의 외측에 배치되고, 상기 하나 이상의 광증폭 광섬유는 어븀도우프드 광섬유인 것을 특징으로 하되,
상기 하나 이상의 광증폭 광섬유는 적어도 두 번 상기 제1 또는 제2 광모듈을 관통하여 적어도 두 회 이상 권취되어 동일한 형태인 하나의 권취 형태를 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 광섬유 증폭기.
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