KR19980059168A

KR19980059168A - 양방향성 광섬유증폭기

Info

Publication number: KR19980059168A
Application number: KR1019960078505A
Authority: KR
Inventors: 양태수
Original assignee: 유기범; 대우통신 주식회사
Priority date: 1996-12-31
Filing date: 1996-12-31
Publication date: 1998-10-07

Abstract

본 발명은 광섬유를 통해 전송되는 양방향의 광신호를 선별적으로 각각 증폭할 수 있도록 된 양방향성 광섬유증폭기에 관한 것이다.

본 발명에 있어서는 단일의 광선로를 통해 양방향으로 전송되는 제1 및 제2 광신호를 써큘레이터를 통해 제1 및 제2 광선로로 분리하여 결합시키고, 상기 제1 및 제2 광선로상에 설치된 광증폭광섬유로 제1 및 제2 광신호를 각각 증폭하게 된다.

그리고, 상기와 같이 증폭된 제1 및 제2 광신호를 다시 써큘레이터를 통해 단일의 광선로로 결합시키게 된다.

또한, 상기 광증폭광섬유의 증폭동작을 위한 펌핑광을 단일 또는 복수의 펌핑광원을 통해 생성한 후 이를 멀티플렉서를 통해 제1 및 제2 광증폭광섬유로 인가하게 된다.

따라서, 본 발명에 있어서는 단일의 광섬유를 통해 서로 반대방향으로 전송되는 광신호에 영향을 주지 않으면서 각각의 광신호를 증폭할 수 있게 됨으로써, 광신호의 양방향전송을 통해 기존의 광케이블에 대한 추가적인 부설없이 2배의 용량을 갖는 광전송 네트워크를 실현할 수 있게 된다.

Description

양방향성 광섬유증폭기

본 발명은 광신호를 증폭하는 광섬유증폭기에 관한 것으로, 특히 광섬유를 통해 전송되는 양방향의 광신호를 선별적으로 각각 증폭할 수 있도록 된 양방향성 광섬유증폭기에 관한 것이다.

현재, 광섬유를 통해 정보를 전송하는 광통신기술이 개발되어 사용되고 있다. 이러한 광통신기술은 고속으로 대용량의 정보전송이 가능하고 전자기 유도에 의한 신호장애나 누화가 없기 때문에 해저 케이블을 통한 국가간의 정보통신에 주로 이용되고 있으며, 최근에는 광통신에 대한 다중화기술이나 네트워크 기술이 진보되면서 교환기간의 음성 및 데이터통신과, CATV(Cable TV)나 VOD(Video On Demand) 등을 포함하는 고속 광대역 멀티미디어 통신을 위한 기간통신망으로서 그 사용범위가 점차 확대되고 있다.

광통신기술은 주로 광신호를 증폭하는 광섬유증폭기의 발전을 통해 진보되어 왔는 바, 광섬유증폭기의 발전은 광신호의 고속전송과 초장거리 전송을 가능하게 하였다. 그리고, 최근에 이르러서는 파장다중기술을 가능하게 하는 이득파장이 평탄화된 증폭기와 영상분배기술의 진보에 대응한 고이득증폭기에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

초기의 광섬유증폭기는 광신호를 애벌런치형 포토다이오드(Avalanch Type Photo Diode : APD)를 통해 전기신호로 변환하여 증폭하고, 그 증폭된 전기신호를 다시 레이저 다이오드를 통해 광신호로 변환하는 구성으로 되어 있었다. 그러나, 최근에 이르러 광증폭광섬유가 개발되면서 광신호증폭을 위한 신호변환과정을 생략할 수 있게 되었다.

상기한 광증폭광섬유는 활성광섬유에 어븀(Er)이나 프라세오듐(Pr), 또는 네오듐(Nd) 등의 희토류(rare-earth) 이온을 도우핑하여 생성하게 되는데, 이러한 광증폭광섬유에 소정 파장을 갖는 여기광(Pump Signal)을 공급하게 되면 상기 희토류 이온의 여기에 의해 소정의 파장을 갖는 유도광자가 방출되게 됨으로써 해당 광섬유를 통해 전파되는 광신호가 증폭되게 된다.

도 1은 상기한 광증폭광섬유를 이용한 광섬유증폭기를 나타낸 구성도이다.

도 1에서 전송 광신호(S)가 제1 광선로(1)에 결합되고, 여기광인 펌핑광(P)이 제2 광선로(2)에 결합되며, 상기 제1 및 제2 광선로(1, 2)는 멀티플렉서(3)의 입력으로서 결합된다.

그리고, 상기 멀티플렉서(3)의 출력인 제3 광선로(4)는 광증폭광섬유(5)와 아이솔레이터(6 : Isolator)를 통해서 출력선로인 제4 광선로(7)에 결합된다.

상기 구성에 있어서, 제1 및 제2 광선로(1, 2)를 통해서 입력되는 광신호(S)와 펌핑광(P)은 멀티플렉서(3)에서 결합되어, 멀티플렉서(3)의 출력인 제3 광선로(4)에는 광신호(S)와 펌핑광(P)이 포함되어 있게 된다.

이어, 상기한 광신호(S)와 펌핑광(P)은 광증폭광섬유(5)에 인가되게 되는데, 여기서 상기 펌핑광(P)은 광증폭광섬유(5)에 도우핑된 희토류이온을 여기시켜 소정 파장의 유도광자를 발생시키게 되고, 이때 발생된 광자가 광신호(S)에 유입되게 됨으로써 광신호증폭이 이루어지게 된다.

또한, 상기 아이솔레이터(6)는 상기 광신호와 역방향으로 진행되는 광신호, 예컨대 후단에 설치되는 다른 광증폭광섬유로부터의 펌핑광이나 광신호의 반사신호가 상기 광증폭광섬유(5)로 유입되는 것을 차단하기 위한 것이다.

그런데, 상술한 광섬유증폭기에 있어서는 다음과 같은 문제가 있게 된다.

즉, 최근에 이르러 광통신시스템의 초고속, 대용량화에 대응하여 광케이블의 추가적인 부설없이 2배의 네트워크 용량을 제공할 수 있는 양방향성을 갖는 광통신시스템에 대한 요구가 대두되고 있다.

그러나, 상기한 광섬유증폭기에 있어서는 아이솔레이터의 채용에 의해 역방향으로의 광신호전송이 불가능하게 되는 바, 이는 단일의 광섬유를 통한 양방향통신을 실현함에 있어 큰 장애로 되게 된다.

이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 단일의 광섬유를 통한 양방향으로의 광신호전송을 가능하게 함과 더불어, 각 방향으로의 광신호를 증폭할 수 있도록 된 양방향성 광섬유증폭기를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 광섬유증폭기를 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 양방향성 광섬유증폭기를 나타낸 구성도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 양방향성 광섬유증폭기를 나타낸 구성 도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

22, 32 : 써큘레이터, 24, 31, 35, 38 : 아이솔레이터,

25, 36 : 광증폭광섬유, 26, 37 : 파장분할 멀티플렉서,

27, 41, 42 : 레이저 다이오드, 28 : 탭커플러.

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 양방향성 광섬유증폭기는 제1 광신호가 전송되는 제1 광선로와, 제2 광신호가 상기 제1 광신호에 대해 역방향으로 전송되는 제2 광선로, 상기 제1 광선로에 설치됨과 더불어 희토류이온이 도우프된 제1 광증폭광섬유, 상기 제2 광선로에 설치됨과 더불어 소정의 희토류이온이 도우프된 제2 광증폭광섬유, 소정의 파장을 갖는 펌핑광을 출력하는 펌핑광원, 상기 펌핑광원으로부터 출력되는 펌핑광을 소정 비율의 제1 및 제2 펌핑광으로 분리하는 광분리수단, 상기 제1 펌핑광을 상기 제1 광선로에 대해 결합시키는 제1 멀티플렉서, 상기 제2 펌핑광을 상기 제2 광선로에 대해 결합시키는 제2 멀티플렉서 및, 상기 제1 및 제2 광선로를 단일의 광선호에 결합시키는 써큘레이터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제2 관점에 따른 양방향성 광증폭광섬유는 제1 광신호가 전송되는 제1 광선로와, 제2 광신호가 상기 제1 광신호에 대해 역방향으로 전송되는 제2 광선로, 상기 제1 광선로에 설치됨과 더불어 소정의 희토류이온이 도우프된 제1 광증폭광섬유, 상기 제2 광선로에 설치됨과 더불어 소정의 희토류이온이 도우프된 제2 광증폭광섬유, 소정의 파장을 갖는 제1 펌핑광을 출력하는 제1 펌핑광원, 소정의 파장을 갖는 제2 펌핑광을 출력하는 제2 펌핑광원, 상기 제1 펌핑광을 상기 제1 광선로에 대해 결합시키는 제1 멀티플렉서, 상기 제2 펌핑광을 상기 제2 광선로에 대해 결합시키는 제2 멀티플렉서 및, 상기 제1 및 제2 광선호를 단일의 광선로에 결합시키는 써큘레이터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 단일 광선로를 통해 양방향으로 전송되는 제1 및 제2 광신호를 써큘레이터를 통해 제1 및 제2 광선로로 분리하여 결합시키고, 상기 제1 및 제2 광선로상에 설치된 광증폭광섬유로 제1 및 제2 광신호를 각각 증폭하게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 양방향성 광섬유증폭기의 구성을 나타낸 구성도이다.

도 2에서 참조부호 S1은 광선로를 통해 제1 방향으로 전송되는 제1 광신호이고, S2는 상기 제1 방향과 동일의 광선로를 통해 전송됨과 더불어 그 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 전송되는 제2 광신호이다.

상기 제1 광신호(S1)는 제1 광선로(21)에 입력신호로서 결합되고, 제1 써큘레이터(22 : Circulator)에 의해 제2 광선로(23)로 인도된다. 그리고, 이 제2 광선로(23)에 인도된 제1 광신호(S1)는 제1 아이솔레이터(24)를 통해서 제1 광증폭광섬유(25)로 인도되고, 이 제1 광증폭광섬유(25)의 출력광은 제1 파장분할 멀티플렉서(Wavelength Division Multiplex : 26)에 입력으로서 결합된다. 이때 상기 제1 광신호(S1)는 예컨대 1533㎚의 파장을 갖고, 상기 제1 광증폭광섬유(25)는 어븀이 도우프된 광섬유로 구성된다.

한편, 도면에서 참조번호 27은 소정의 파장, 예컨대 980㎚나 1480㎚의 파장을 갖는 광신호를 출력하는 레이저 다이오드로서, 이 레이저 다이오드(27)의 출력광은 50:50의 분배비율을 갖는 탭커플러(Tap Coupler : 28)에 의해 제1 및 제2 분로(29, 30)로 분리되어 출력된다. 그리고, 상기 제1 분로(29)는 제1 파장분할 멀티플렉서(26)에 결합되는데, 이때 제1 멀티플렉서(26)는 상기 제1 분로(26)를 통해 입력되는 광신호를 상기 제2 광선로(23)에 대해 결합시킴으로써 상기 제1 광증폭광섬유(25)에 대한 펌핑광으로서 공급하게 된다.

또한, 여기서 상기 제1 아이솔레이터(24)는 이 제1 광증폭광섬유(25)를 통해 출력되는 잔존 펌핑광과 상기 제1 멀티플렉서(26)에 의해 반사된 제1 광신호가 제2 광선로(23)를 따라 제1 광신호(S1)와 역방향으로 전송되는 것을 차단하게 된다.

이어, 상기 제1 광증폭광섬유(24)에 의해 증폭된 제1 광신호(S1)는 거의 손실없이 상기 제1 멀티플렉서(26)를 통해 출력되어 제2 아이솔레이터(31)에 결합되고, 이 제2 아이솔레이터(31)를 통해 출력되는 제1 광신호(S1)는 제2 써큘레이터(32)를 통해 제3 광선로(33)로 인도되어 전송되게 된다.

한편, 상기 제3 광선로(33)를 통해 입력되는 상기 제1 광신호(S1)와 역방향의 제2 광신호(S2)는 제2 써큘레이터(32)에 의해 제4 광선로(34)에 결합된다. 그리고, 이 제4 광선로(34)로 인도된 제2 광신호(S2)는 제3 아이솔레이터(35)를 통해서 제2 광증폭광섬유(36)에 인도되고, 이 제2 광증폭광섬유(36)의 출력광은 제2 파장분할 멀티플렉서(37)에 입력으로서 결합된다. 이때 상기 제2 광신호(S2)는 예컨대 1557㎚의 파장을 갖고, 상기 제2 광증폭광섬유(36)는 어븀이 도우프된 광섬유로 구성된다.

한편, 상기 탭커플러(28)에 결합된 제2 분로(30)가 상기 제2 멀티플렉서(37)에 결합되는데, 이때 상기 제2 멀티플렉서(30)는 제2 분로(30)를 통해 입력되는 광신호(P)를 상기 제4 광선로(34)에 대해 결합시킴으로써 상기 광신호를 제2 광증폭광섬유(36)에 대한 펌핑광으로서 공급하게 된다.

또한, 여기에 있어서도 상기 제3 아이솔레이터(35)는 상기 제2 광증폭광섬유(36)를 통해 출력되는 잔존 펌핑광과 상기 제2 멀티플렉서(37)에 의해 반사된 제2 광신호가 제4 광선로(34)를 따라 제2 광신호(S2)와 역방향으로 전송되는 것을 차단하게 된다.

그리고, 상기 제2 광증폭광섬유(36)에 의해 증폭된 제2 광신호(S2)는 거의 손실없이 상기 제2 멀티플렉서(37)를 통해 출력되어 제4 아이솔레이터(38)에 결합되고, 이 제4 아이솔레이터(38)를 통해 출력되는 제2 광신호(S2)는 상기 제1 써큘레이터(22)를 통해 제1 광선로(21)로 인도되어 전송되게 된다.

즉, 상기 구성에 있어서 제1 광선로(21)를 통해 입력된 제1 광신호(S1)는 제1 써큘레이터(22)에 의해 제2 광선로(23)로 인도되어 제1 광증폭광섬유(25)로 입력되게 된다.

또한, 이때 상기 제1 광증폭광섬유(25)는 레이저 다이오드(27)로부터 출력되어 제1 멀티플렉서(26)를 통해 도입된 펌핑광에 의해 증폭동작을 함으로써 상기 제1 광신호(S1)를 증폭하게 된다.

그리고, 상기와 같이 증폭된 제1 광신호(S1)는 제3 아이솔레이터(31)와 제2 써큘레이터(32)를 통해 제3 광선로(33)에 결합되어 그 제3 광선로(33)를 통해 기존의 진행방향과 동일하게 전송되게 된다.

한편, 상기 제3 광전송로(33)를 통해 제1 광신호(S1)와 역방향으로 전송되어 온 제2 광신호(S2)는 제2 써큘레이터(32)를 통해 제4 광선로(34)로 인도되어 제2 광증폭광섬유(36)로 입력되게 된다.

또한, 이때 상기 제2 광증폭광섬유(36)는 레이저 다이오드(27)로부터 출력되어 제2 멀티플렉서(26)를 통해 도입된 펌핑광에 의해 증폭동작을 함으로써 상기 제2 광신호(S2)를 증폭하게 된다.

그리고, 상기와 같이 증폭된 제2 광신호(S2)는 제4 아이솔레이터(38)와 제1 써큘레이터(22)를 통해 제1 광선로(21)에 결합되어 그 제1 광선로(21)를 통해 기존의 진행방향과 동일하게 전송되게 된다.

따라서, 상기 실시예에 있어서는 단일의 광선로를 통해 각각 소정의 광신호를 양방향으로 전송할 수 있게 되고, 또한 양방향으로 전송되는 광신호를 각각 선별적으로 증폭할 수 있게 됨으로써 광섬유를 통한 양방향통신을 실현할 수 있게 된다.

또한, 상기 실시예에 있어서는 상호 양방향으로 전송되는 광신호를 각각 증폭하기 위한 광증폭광섬유에 대해 단일의 레이저 다이오드를 사용하여 펌핑광을 공급할 수 있게 됨으로써 광증폭기를 효율적으로 구성할 수 있게 된다.

한편, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 양방향성 광섬유증폭기를 나타낸 구성도로서, 도 3은 상술한 도 2에 나타낸 실시예와 달리 제1 광증폭광섬유(25)와 제2 광증폭광섬유(36)에 펌핑광을 공급하기 위한 레이저 다이오드를 개별적으로 설치하여 구성한 것이다.

즉, 도 3에서 참조번호 41은 제1 파장의 펌핑광을 출력하는 제1 레이저 다이오드이고, 42는 제2 파장의 광신호를 출력하는 제2 레이저 다이오드이다.

여기서, 상기 제1 레이저 다이오드(41)로부터 출력되는 제1 펌핑광(P1)은 제5 광선로(43)에 결합되고, 이 제5 광선로(43)는 상술한 제1 멀티플렉서(26)의 입력으로서 결합된다. 그리고, 상기 제1 멀티플렉서(26)는 상기 제5 광선로(43)를 통해 입력되는 제1 펌핑광(P1)을 제2 광선로(23)를 통해 제1 광증폭광섬유(25) 측으로 공급함으로써 그 제1 광증폭광섬유(25)를 통해 전송되는 제1 광신호(S1)를 증폭시키게 된다.

또한, 상기 제2 레이저 다이오드(42)로부터 출력되는 제2 펌핑광(P2)은 상술한 제1 펌핑광(P1)과 동일한 방식으로 제6 광선로(44)에 결합되고, 이 제6 광선로(44)는 상술한 제2 멀티플렉서(37)의 입력으로서 결합된다. 그리고, 상기 제2 멀티플렉서(37)는 상기 제6 광선로(44)를 통해 입력되는 제2 펌핑광(P2)을 제4 광선로(34)를 통해 제2 광증폭광섬유(36) 측으로 공급함으로써 그 제2 광증폭광섬유(36)를 통해 전송되는 제2 광신호(S2)를 증폭시키게 된다.

상기 실시예에 있어서는 제1 광증폭광섬유(25)를 위한 제1 펌핑광(P1)을 출력하는 레이저 다이오드와 제2 광증폭광섬유(36)를 위한 제2 펌핑광(P2)을 출력하는 레이저 다이오드를 각각 별개의 것으로 구성한다. 그리고, 이때 상기 제1 및 제2 레이저 다이오드(41, 42)는 동일한 파장의 것을 사용할 수도 있고, 또 서로 다른 파장의 것을 사용할 수도 있다.

특히, 여기서 상기 제1 및 제2 레이저 다이오드(41, 42)를 각각 다른 파장의 것을 사용하게 되면, 예컨대 제1 광신호(S1)의 파장을 1550㎚, 제2 광신호(S2)의 파장을 1310㎚로 하는 협대역 파장분할다중 광전송시스템에 적용할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 상기 실시에에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있게 된다.

예를 들어, 상기 실시예에 있어서는 제1 광증폭광섬유(25, 36)에 대한 펌핑광의 공급을 제1 또는 제2 광신호(S1, S2)에 대해 역방향으로 실행하는 역방향여기를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 펌핑광의 공급을 제1 또는 제2 광신호(S1, S2)에 대해 동일한 방향으로 실행하는 전방향여기와 양방향여기에 대해서도 동일한 방식으로 실현할 수 있게 된다.

또한, 상기 실시예에 있어서는 단일의 광섬유를 이용하여 양방향으로 광신호를 전송하는 양방향전송에 본 발명을 적용한 경우를 설명하였으나, 상술한 제1 실시예의 경우에는 각각 다른 광섬유를 통해 전송되는 광신호를 단일의 펌프광원을 통해 증폭할 수 있도록 적용하여 실시할 수 있다

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 단일의 광섬유를 통해 서로 반대방향으로 전송되는 광신호에 영향을 주지 않으면서 각각의 광신호를 증폭할 수 있는 양방향 광섬유증폭기를 제공할 수 있게 된다.

따라서, 광신호의 양방향전송을 통해 기존의 광케이블에 대한 추가적인 부설없이 2배의 용량을 갖는 광전송 네트워크를 실현할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 있어서는 단일의 펌프광원을 통해 송수신되는 양방향의 광신호를 증폭할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명은 기존의 단일채널 광증폭기에 비해 광증폭기 시스템의 구성을 간단화 하여 그 제조비용 및 설치공간의 크기를 저감할 수 있게 된다.

Claims

제1 광신호가 전송되는 제1 광선로와, 제2 광신호가 상기 제1 광신호에 대해 역방향으로 전송되는 제2 광선로, 상기 제1 광선로에 설치됨과 더불어 소정의 희토류이온이 도우프된 제1 광증폭광섬유, 상기 제2 광선로에 설치됨과 더불어 소정의 희토류이온이 도우프된 제2 광증폭광섬유, 소정의 파장을 갖는 펌핑광을 출력하는 펌핑광원, 상기 펌핑광원으로부터 출력되는 펌핑광을 소정 비율의 제1 및 제2 펌핑광으로 분리하는 광분리수단, 상기 제1 펌핑광을 상기 제1 광선로에 대해 결합시키는 제1 멀티플렉서 및 상기 제2 펌핑광을 상기 제2 광선로에 대해 결합시키는 제2 멀티플렉서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 양방향성 광섬유증폭기.
제 1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 광선로가 써큘레이터를 통해 단일의 광선로에 결합되는 것을 특징으로 하는 양방향성 광섬유증폭기.
제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 광신호는 각각 1520∼1570㎚의 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 양방향성 광섬유증폭기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 희토류이온은 어븀 이온인 것을 특징으로 하는 양방향성 광섬유증폭기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 광증폭광섬유와 써큘레이터의 사이에는 아이솔레이터가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 양방향성 광섬유증폭기.
제1 광신호가 전송되는 제1 광선로와, 제2 광신호가 상기 제1 광신호에 대해 역방향으로 전송되는 제2 광선로, 상기 제1 광선로에 설치됨과 더불어 소정의 희토류이온이 도우프된 제1 광증폭광섬유, 상기 제2 광선로에 설치됨과 더불어 소정의 희토류이온이 도우프된 제2 광증폭광섬유, 소정의 파장을 갖는 제1 펌핑광을 출력하는 제1 펌핑광원, 소정의 파장을 갖는 제2 펌핑광을 출력하는 제2 펌핑광원, 상기 제1 펌핑광을 상기 제1 광선로에 대해 결합시키는 제1 멀티플렉서, 상기 제2 펌핑광을 상기 제2 광선로에 대해 결합시키는 제2 멀티플렉서 및 상기 제1 및 제2 광선호를 단일의 광선로에 결합시키는 써큘레이터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 양방향성 광섬유증폭기.
제 6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 펌핑광은 상호 파장이 다른 것을 특징으로 하는 양방향성 광섬유증폭기.
제 6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 광신호는 상호 파장이 다른 것을 특징으로 하는 양방향성 광섬유증폭기.
제 8항에 있어서, 상기 제1 광신호는 1550㎚의 파장을 갖고, 상기 제2 광신호는 1310㎚의 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 양방향성 광섬유증폭기.
제 6항에 있어서, 상기 제1 광증폭광섬유와 써큘레이터의 사이에는 아이솔레이터가 설치되는 것을 특징으로 하는 양방향성 광섬유증폭기.