KR19980013662A - 전송광의 파장을 자동 추적하여 필터링하는 광섬유증폭기 및 그 운용방법 - Google Patents

전송광의 파장을 자동 추적하여 필터링하는 광섬유증폭기 및 그 운용방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광증폭 장치에 관한 것으로, 광증폭장치의 특성에 의한 잡음을 방지하기 위해 출력단에 장착된 광필터를 가지는 광섬유증폭기에 있어서, 전송광신호의 파장을 감지하여 상기 광필터의 중심파장을 전송광신호의 파장에 일치되도록 조절하는 파장조절부를 가짐을 특징으로 하는 전송광의 파장을 자동 추적하는 하여 필터링하는 광섬유증폭기를 제공함으로서, 전송되는 광신호를 증폭하는 광증폭기의 신뢰성을 높일 수 있는 잇점이 있고, 상기 광증폭기에서 원하는 파장의 전송광신호를 선택적으로 판별할 수 있는 잇점이 있다.

Description

전송광의 파장을 자동 추적하여 필터링하는 광섬유증폭기 및 그 운용방법
본 발명은 광증폭 장치에 관한 것으로, 특히 광증폭장치의 특성에 의한 잡음을 방지하기 위해 출력단에 장착된 광필터(optical filter)의 중심파장을 적절히 변경하여 전송되는 광신호의 파장에 맞추어지도록 전송광의 파장을 자동 추적하고, 필터링하는 광섬유증폭기 및 그 운용방법에 관한 것이다.
통상적으로 상기 광섬유 증폭장치는 송신단에서 전기적 신호를 광신호로 변환하여 전송매체인 광섬유를 통해 원하는 곳으로 전송할 시 일정거리에서 미약된 광신호를 증폭시켜 안정된 신호를 전송하도록 하며, 송/수신단에 설치되어 전력증폭및 전치증폭을 한다. 그러한, 상기 종래의 광섬유 증폭장치를 설명하면, 도 1은 종래의 싱글펌핑(single pumping)증폭장치의 블럭구성도로서, 입력콘넥터는 외부로부터 입입되는 광섬유와 광섬유증폭장치의 내부 광섬유를 연결한다. 상기 입력콘넥터에 의해 연결된 광섬유를 통해 인입되는 광신호를 일정비로 분리하는 분리탭(2)은 상기 인입된 광신호를 분리하여 포토다이오드(Photo Diode)(12)과 광아이솔레이터(optical isolater)(4)로 입력시킨다. 이때, 상기 포토다이오드(12)는 입력되는 광신호의 크기를 감시한다. 상기 광아이솔레이터(4)는 하나의 입력단과 하나의 출력단을 가지며, 일정 파장 영역내에서 입력단으로부터 출력단으로 입력되는 광신호의 손실은 줄이고 역으로 출력단으로부터 입력단으로 되유입되는 광신호를 막아주는 기능을 가지고 있다. 그럼으로써, 실제로 상기 광아이솔레이터(4)는 후단의 EDF(Erbium Doped Fiber)(16)로부터 발생하는 ASE(Amplified Spontaneous Emission)의 역방향 흐름을 막아주어 입력되는 광신호의 왜곡을 막아준다. 그리고, 상기 광아이솔레이터(4)로 부터 출력되는 광신호는 파장 분할 다중화기( WDM : Wavelength Division Multiplexer)(6)로 입력된다. 상기 파장 분할 다중화기(6)는 서로 다른 두개의 파장을 갖는 광신호를 각기 다른 입력단자로 입력받아 하나의 광섬유단자로 출력시키는 기능을 한다. 이때, 상기 입력되는 광신호의 파장은 1550나노미터 이고, 여기광원의 파장은 980나노미터 혹은 1480나노미터를 사용한다. 그리고, 상기 파장 분할 다중화기(6)의 출력단은 상기 980나노미터의 파장을 가진 여기광원과 상기 1550나노미터의 입력광신호를 EDF(16)로 출력한다. 상기 EDF(16)는 광섬유에 희토류 금속인 Erbium(원자번호68번)을 첨가한 것으로 특정한 파장대에 있어(800나노미터, 980나노미터, 1480나노미터등)서 높은 흡수율을 보이고, 또한 특정 파장대(1550나노미터)에서 60나노미터정도의 대역폭을 가지며 발산하는 스펙트럼을 가지므로 상기 입력되는 광신호를 증폭시킬수 있다. 그리고, 상기 EDF(16)의 출력단은 광아이솔레이터(8), 분리탭(10) 순으로 연결되며, 끝단에 출력콘넥터에 의해 출력단 광섬유와 연결된다. 이때, 상기 광아이솔레이터(8) 상기 분리탭(10)이나 출력콘넥터의 연결부위로부터 반사되어 되돌아 오는 광신호를 막아준다. 상기 분리탭(10)은 상기 광아이솔레이터(8)로부터 출력되는 광신호를 입력받아 상기 출력콘넥터를 통해 연결된 광섬유로 출력하는 광신호와 출력광신호를 감시하기 위한 감시용 광신호를 분리한다. 상기 감시용 광신호는 출력측 포토다이오드(Photo Diode)(14)에 의해 수신된다. 그리고, 상기 입력측포토다이오드(12)를 통해 수신된 입력측 전송광신호와, 상기 출력측포토다이오드(14)를 통해 수신된 출력측 증폭 전송광신호는 각 각의 아날로그증폭부(20,22)에 의해 증폭되어 전자조정부(24)에 입력된다. 상기 전자조정부(24)는 상기 입력되는 감시용 광신호들을 입력받아 펌프레이저다이오드(18)의 출력을 조정한다. 마지막으로 파장변동필터( = 파장고정필터)(26)는 상기 분리탭(10)을 통해 출력되는 증폭광신호에서 전송할 전송광신호를 제외한 나머지 잡음성분을 제거한다. 이때, 상기 파장변동필터(26)의 중심파장이 제2도의 그래프와 같이 1550나노미터의 전송광에 맞추어 졌을때 상기 증폭기의 고유잡음 성분(28)을 효과적으로 제거할 수 있다.
하지만, 상기와 같은 종래의 광증폭장치에서 사용하는 전송광신호의 동작파장은 항시 일정하지 않으며 사용되는 장비별로 변동이 가능하기 때문에 장기적으로 광증폭기를 동작시키는 경우에 전송광 신호파장의 변화가 생길 수 있으며, 주변의 온도에 따라 변동이 있을수도 있었다. 그러므로, 상기와 같은 변화가 발생할 경우를 대비하여 파장 고정형 필터 및 수동변환이 가능한 필터를 사용하여 보상하였지만, 순간적인 파장의 변화가 발생하는 경우에 전송광신호의 손실을 유발하였고, 또한 전송광신호의 세기를 저하시킬 수 있었던 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 광증폭장치에 마이크로 프로세서를 내장하여 출력단에 장착된 광필터(optical filter)의 중심파장을 적절히 변경하여 전송되는 신호광원의 파장에 맞추어지도록 전송광의 파장을 자동 추적하여 필터링하는 광섬유증폭기 및 그 운용방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 광증폭장치의 특성에 의한 잡음을 방지하기 위해 출력단에 장착된 광필터를 가지는 광섬유증폭기에 있어서, 전송광신호의 파장을 감지하여 상기 광필터의 중심파장을 전송광신호의 파장에 일치되도록 조절하는 파장조절부를 가짐을 특징으로 하는 전송광의 파장을 자동 추적하는 하여 필터링하는 광섬유증폭기.
도 1은 종래의 싱글펌핑(single pumping)증폭장치의 블록구성도.
도 2는 종래의 광필터를 사용하여 증폭기의 잡음을 제거하는 그래프.
도 3는 본발명의 실시예에 따른 전송광의 파장을 자동 추적하여 필터링하는 광섬유증폭기의 블록구성도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전송광신호의 세기별 광필터의 중심파장에 따른 출력광세기를 나타내는 그래프.
도 5a,5b는 본발명의 실시예에 따른 전송광의 파장을 자동 추적하여 필터링하는 제어하는 흐름도.
이하 본 발명에 첨부되는 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본발명의 실시예에 따른 전송광의 파장을 자동 추적하여 필터링하는 광섬유증폭기의 블럭구성도로서,
분리탭(202, 214), 광아이솔레이터(204, 208), 파장분할다중화기(206), EDF(210), 광 필터(212), 포토다이오드(216,220), 펌프레이저다이오드(218)는 상술한 종래의 광증폭장치와 동일한 구조 및 동일한 용도로 사용되므로 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 하지만, 상기 종래의 광증폭장치에서 감시용 광신호들을 입력받아 펌프레이저다이오드(18)의 출력을 조정했던 전자조정부(24)를 마이크로프로세서(224)로 대치하여 사용한다. 또한, 상기 마이크로프로세서(224)를 사용함에 따라 상기 두개의 포토다이오드(216,220)와 상기 마이크로프로세서(224)사이에 A/D컨버터(222,228)를 각 각 사용하여 아날로그신호를 디지탈신호로 컨버팅 한다. 상기 마이크로프로세서(224)는 상기 두개의 포토다이오드(216,220)로 부터 전송광신호의 세기를 입력받아 펌프레이저의 출력파워를 조절하며, 전송광신호의 파장을 감지하여 광필터(212)의 중심파장을 전송광신호의 파장에 일치되도록 조절하는 제어신호를 발생한다. 이때, 상기 광필터(212)는 출력측 광아이솔레이터(208)과 분리탭(214)의 사이에 위치한다. 그리고, 상기 광필터(212)와 상기 마이크로프로세서(224) 사이에 D/A컨버터를 두어 상기 마이크로프로세서(224)로 부터 출력되는 디지탈신호를 아날로그신호로 컨버팅 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전송광신호의 세기별 광필터의 중심파장에 따른 출력광세기를 나타내는 그래프로서, 1550나노미터의 전송광과 광실터의 중심파장을 일치시켰을 시 가장 큰 값의 광세기로 출력하며, 상기 좌우로 0.5나노미터씩 이동됨에 따른 출력값의 감쇠가 일어난다.
도 5a,5b는 본발명의 실시예에 따른 전송광의 파장을 자동 추적하여 필터링하는 제어하는 흐름도로서
도3도의 블럭구성도를 참조하여 상세히 설명한다. 먼저 502단계에서 상기 마이크로프로세서(224)는 시스템의 초기화 과정을 수행한다. 그런후, 504단계에서 상기 마이크로프로세서(224)는 전송광의 파장에 따른 광필터(212)의 조정단계값(Vhex)을 설정한다. 이때, 상기 조정단계값(Vhex)은 통상적으로 1540나노미터에서 1560나노미터 까지를 그 범위로 한다. 그런후, 506-508단계에서 상기 마이크로프로세서(224)는 상기 설정된 조정단계값(Vhex)을 첫단계(Vhex+1)로 부터 순차적으로 광필터(212)의 중심파장을 조정하고 출력광의 세기를 측정하여 저장한다. 이때, 상기 출력광의 세기는 출력측 포토다이오드(216)이 측정하여 상기 마이크로프로세서(224)에 입력한다. 그런후, 510단계에서 상기 마이크로프로세서(224)는 상기 순차적으로 증가된 단계 값이 미리 설정된 마지막 단계값 인가를 검출하여 마지막 단계가 아닐 시 506단계로 피이드백하여 다음단계값으로 광필터(212)의 중심파장을 조정한 후 광출력세기를 검출한다. 하지만, 상기 510단계에서 상기 순차적으로 증가된 단계 값이 미리 설정된 마지막 단계값일 시 512단계에서 상기 마이크로프로세서(224)는 상기 미리 설정된 광필터(212)의 중심파장 조정단계내에 광출력세기의 최대값(max)이 있는가를 검출한다. 이때, 만일 상기 미리 설정된 광필터(212)의 중심파장 조정단계내에 광출력세기의 최대값(max)이 없을 시 504단계로 피이드백하여 상기 파장에 따른 광필터(212)의 조정단계값을 다시 설정한다. 하지만, 상기 514단계에서 상기 미리 설정된 광필터(212)의 중심파장 조정단계내에 광출력세기의 최대값(max)이 있을 시 514단계에서 상기 마이크로프로세서(224)는 광필터(212)의 중심파장 상세추적모드를 수행한다. 그런후, 상기 상세 추적모드로 들어가 516단계에서 상기 마이크로프로세서(224)는 상기 미리 저장된 광출력세기의 최대값(MAX)을 가지는 단계값보다 작은 광출력세기를 발생하는 단계로 광필터(212)를 조정하여 출력되는 광세기를 측정한다. 그런후, 518단계에서 상기 마이크로프로세서(224)는 상기 광필터(212)의 중심파장 조정단계를 한단계 증가시켜 출력광의 세기를 측정한다. 그런후, 520단계에서 마이크로프로세서(224)는 상기 광필터(212)의 중심파장을 한단계 증가시켜 검출한 출력광의 세기와, 상기 광필터의 중심파장을 한단계 증가 시키기전에 검출한 출력광의 세기(즉, 512단계에서 조정된 단계로 검출한 광출력 세기)를 비교한다. 이때, 상기 광필터(212)의 중심파장을 한단계 증가시켜 검출한 출력광의 세기가 더 클 시는 상기 518단계를 다시 수행하여 조정단계를 증가시킨 후 출력광세기를 측정 한다. 하지만, 상기 광필터(212)의 중심파장을 한단계 증가시켜 검출한 출력광의 세기가 더 작을 시는 522단계에서 상기 마이크로프로세서(224)는 상기 광필터(212)의 중심파장 조정단계를 한단계 감소시켜 출력광의 세기를 측정한다. 그런후, 524단계에서 상기 마이크로프로세서(224)는 상기 한단계 감소 된 후의 출력광의 세기가 상기 한단계 감소되기 전의 출력광의 세기보다 작은지를 검출한다. 이때, 만일 상기 한단계 감소되기 전의 출력광의 세기가 더 작을 시 522단계를 다시 수행하여 상기 광필터(212)의 중심파장 조정단계를 한단계 더 감소 시킨 후 출력광의 세기를 측정한다. 하지만, 상기 524단계에서 상기 한단계 감소 된 후의 출력광의 세기가 더 클 시 526단계에서 상기 마이크로프로세서(224)는 상기 최초에 미리 저장한 광출력세기의 최대값(MAX)에서 현재 조정된 단계의 광출력세기를 뺀 값이 유효범위로 설정한 범위(통상적으로 5dB정도)보다 큰 지를 검출한다. 이때, 상기 유효범위로 설정한 범위보다 클 시 504단계로 피이드백하여 전송광의 파장에 따른 광필터(212)의 조정단계값을 다시 설정한 후 상술한 과정을 다시 수행하지만, 상기 유효범위로 설정한 범위보다 작을 시 상기 현재 조정된 단계로 광필터(212)의 중심파장을 조정하여 세팅한다. 그런후, 518단계로 루틴을 돌려 계속되는 전송광의 파장과 일치하도록 상기 광필터(212)의 중심파장을 미세 조정한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 광증폭장치에 마이크로 프로세서를 내장하여 출력단에 장착된 광필터(optical filter)중심파장을 적절히 변경하여 전송되는 신호광원의 파장에 맞추어지도록 신호광의 중심파장을 추적하는 추적장치 및 그 추적방법을 제공함으로서, 전송되는 광신호를 증폭하는 광증폭기의 신뢰성을 높일 수 있는 잇점이 있고, 상기 광증폭기에서 원하는 파장의 전송광신호를 선택적으로 판별할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (8)

  1. 광증폭장치의 특성에 의한 잡음을 방지하기 위해 출력단에 장착된 광필터를 가지는 광섬유증폭장치에 있어서,
    전송광신호의 파장을 감지하여 상기 광필터의 중심파장을 전송광신호의 파 장에 일치되도록 조절하는 파장조절부를 가짐을 특징으로 하는 전송광의 파장을 자동 추적하여 필터링하는 광섬유증폭기.
  2. 제1항에 있어서,
    입력되는 전송광신호의 크기를 감시하기 위해 전송광신호를 일정비로분리하는 입력측분리탭과,
    상기 입력측분리탭으로 부터 분리된 감시용 광신호를 수신하여 상기 파장조 절부로 입력시키는 입력측포토다이오드와,
    상기 입력측분리탭으로부터 일정비로 분리되어 출력되는 전송광신호를 증폭하기 위한 광증폭부와,
    상기 광증폭부로 부터 증폭된 전송광신호를 입력받으며, 상기 광증폭부의 특성에 의한 잡음을 방지하기 위한 광필터부와,
    상기 광필터부로부터 필터링되어 출력되는 전송광신호를 입력받아 그 크기 를 감시하기 위해 전송광신호를 일정비로 분리하는 출력측분리탭과,
    상기 출력측분리탭으로 부터 분리된 감시용 광신호를 수신하여 상기 파장조절부로 입력시키는 출력측포토다이오드를 더 구비함을 특징으로 하는 전송광의 파장을 자동 추적하여 필터링하는 광섬유증폭기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 입력측포토다이오드와 파장조절부사이에 위치하며, 상기 포토다이오드로부터 출력되는 아날로그신호를 디지탈신호로 컨버팅하는 입력측 아날로그/디지탈 변환부를 더 구비함을 특징으로 하는 전송광의 파장을 자동 추적하여 필터링하는 광섬유증폭기.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 출력측포토다이오드와 파장조절부사이에 위치하며, 상기 포토다이오드로부터 출력되는 아날로그신호를 디지탈신호로 컨버팅하는 출력측 아날로그/ 지탈 변환부를 더 구비함을 특징으로 하는 전송광의 파장을 자동 추적하여 필터링하는 광섬유증폭기.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 파장조절부와 상기 광학탭사이에 위치하며, 상기 파장조절부로부터 출력되는 디지탈신호를 아날로그신호로 컨버팅하는 디지탈/아날로그 변환부를 더구비함을 특징으로 하는 전송광의 파장을 자동 추적하여 필터링하는 광섬유증폭기.
  6. 제2항에 있어서, 광증폭부는,
    상기 파장조절부의 제어에 의해 제어되어 여기광신호를 발생하는 펌프레이저다이오드와,
    상기 입력된 전송광신호와 펌프레이저다이오드로부터 입력된 여기광신호를 두개의 입력단에서 입력받아 하나의 출력단으로 출력하는 파장분할 다중화기와,
    펌프레이저다이오드로부터 입력되는 여기광신호를 입력받아 입력단으로부터 입력된 전송광신호를 증폭하는 어븀첨가 광섬유와,
    상기 진행광의 역방향흐름을 차단하기 위해 상기 파장분할다중화기의 전단과,
    상기 어븀첨가 광섬유의 후단에 각 각 설치하는 광아이솔레이터로 구성됨을 특징으로 하는 전송광의 파장을 자동 추적하여 필터링하는 광섬유증폭기.
  7. 전송광의 파장을 자동 추적하여 필터링하는 방법에 있어서,
    전송되는 광신호의 파장에 따른 광필터의 중심파장 조정단계값을 설정한 후 그 조정단계에 따른 광필터의 중심파장을 조정하여 최종 출력되는 각 각의 광출력세기를 측정한 후 저장하는 과정과,
    상기 광필터의 조정단계에 따른 광출력세기를 저장한 후 상세 추적모드를 수행하여 광필터의 중심파장을 전송의 파장에 일치하도록 자동조정하는 과정을 수행함을 특징으로 하는 전송광의 파장을 자동 추적하여 필터링하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 상세추적모드는,
    상기 미리 저장된 전송광의 중심파장에 따른 광필터의 중심파장 조정단계내에서 광출력세기가 최대인 조정단계를 리드한 후 그 최대 광출력단계 보다 일정량 작은 조정단계로 광필터의 중심파장을 조정하는 과정과,
    상기 광필터의 중심파장을 조정한 후 상기 조정단계를 증/감하여 최종 광출력 최대값이 검출될 시 그 조정단계로 광필터의 중심파장을 자동 조정하는 과정을 수행함을 특징으로 하는 전송광의 파장을 자동 추적하여 필터링하는 방법.
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