KR19980075310A - 단일 활성섬유를 이용한 양방향성 광섬유증폭기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양방향 통신이 실행되는 광선로에 있어서 단일의 활성섬유를 이용하여 양방향 신호 모두를 증폭할 수 있도록 된 광섬유증폭기에 관한 것으로, 제1 방향 전송신호인 제1 광신호와 그 반대방향 전송신호인 제2 광신호가 단일의 전송로를 통해 양방향 통신이 실행되는 광선로상에 있어서, 상기 제1 광신호 입력단과 제2 광신호 입력단에 각각 구비되어 상기 두 전송신호의 방향성을 근거로 제1 광신호와 제2 광신호를 분리해내는 제1,제2 써큘레이터, 이 제1,제2 써큘레이터에 의해 분리출력되는 제1,제2 광신호를 양측 입력단에서 각각 단일의 광선로로 결합시키는 제1,제2 파장분할 다중 결합 커플러, 소정 파장의 여기광을 공급하는 펌핑광원, 상기 제1 파장분할 다중 결합 커플러와 제2 파장분할 다중 결합 커플러 사이에 설치됨과 더불어 상기 펌핑광원으로부터 공급되는 여기광을 근거로 양방향 전송신호를 증폭하는 광증폭광섬유, 및 상기 여기광을 광증폭광섬유에 결합시키기 위한 결합 커플러를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 의하면 광신호 전송시스템을 구현함에 있어 소요되는 부품수를 줄일 수 있게 되는 바, 결과적으로 제조비용을 절감할 수 있고 모듈화 할 경우 소형화를 가능하게 할 수 있는 효과를 발휘하게 된다.

Description

단일 활성섬유를 이용한 양방향성 광섬유증폭기

본 발명은 광신호를 증폭하는 광섬유증폭기에 관한 것으로, 특히 양방향 통신이 실행되는 광선로에 있어서 단일의 활성섬유를 이용하여 양방향 신호 모두를 증폭할 수 있도록 된 광섬유증폭기에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 광통신기술은 고속으로 대용량의 정보전송이 가능하고 전자기 유도에 의한 신호장애나 누화가 없기 때문에 해저 케이블을 통한 초장거리 정보통신에 주로 이용되고 있다.

신호의 초장거리 전송을 가능하게 하기 위해서는 일정 전송거리마다 전송파워의 레벨을 증폭하는 과정이 필수적이라 할 수 있는 바, 초기의 광신호증폭기는 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 광증폭광섬유(활성섬유)가 개발되면서 신호의 증폭을 위해 광신호를 전기적인 신호로 일시 변환하는 등의 물리적인 변화과정을 거치지않고 전송선로내에서 광신호 형태 자체로 증폭할 수 있게 되었다.

상기한 광증폭광섬유는 광섬유에 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 전송되는 광신호가 증폭되게 된다.

도1은 상기한 광증폭광섬유를 이용한 광섬유증폭기를 나타낸 구성도이다.

도1에서 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.

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, 양방향 통신이 실행되는 광선로에 있어서 단일의 활성섬유, 즉 광증폭광섬유를 이용하여 양방향 신호 모두를 증폭할 수 있도록 된 광섬유증폭기를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 광섬유증폭기를 나타낸 구성도.

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

도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 양방향성 광섬유증폭기를 나타낸 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

3 : 멀티플렉서 5,41 : 광증폭광섬유(EDF)

6 : 아이솔레이터 22,32 : 탭커플러

23,33 : 포토 다이오드 25,35 : 펌핑용 레이저 다이오드

26,36 : 써큘레이터 27,37 : 파장분할 다중 결합커플러

28,38 : 결합커플러 40 : 콘트롤회로

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 단일 활성섬유를 이용한 양방향성 광섬유증폭기는 제1 방향 전송신호인 제1 광신호와 그 반대방향 전송신호인 제2 광신호가 단일의 전송로를 통해 양방향 통신이 실행되는 광선로상에 있어서, 상기 제1 광신호 입력단과 제2 광신호 입력단에 각각 구비되어 상기 두 전송신호의 방향성을 근거로 제1 광신호와 제2 광신호를 분리해내는 제1,제2 써큘레이터, 이 제1,제2 써큘레이터에 의해 분리출력되는 제1,제2 광신호를 양측 입력단에서 각각 단일의 광선로로 결합시키는 제1,제2 파장분할 다중 결합 커플러, 소정 파장의 여기광을 공급하는 펌핑광원, 상기 제1 파장분할 다중 결합 커플러와 제2 파장분할 다중 결합 커플러 사이에 설치됨과 더불어 상기 펌핑광원으로부터 공급되는 여기광을 근거로 양방향 전송신호를 증폭하는 광증폭광섬유, 및 상기 여기광을 광증폭광섬유에 결합시키기 위한 결합 커플러를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

즉, 상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 양방향 통신이 실행되는 광선로에 있어서 단일의 활성섬유를 이용하여 양방향 신호 모두를 증폭할 수 있게 됨으로써 광신호 전송시스템을 구현함에 있어 소요되는 부품수를 줄일 수 있게 되는 바, 결과적으로 제조비용을 절감할 수 있고 모듈화 할 경우 소형화를 가능하게 할 수 있는 효과를 발휘하게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.

도2는 본 발명의 일실시예에 따른 양방향성 광섬유증폭기의 구성을 나타낸 도면으로, 도2에서 참조부호 S1은 광선로를 통해 제1 방향으로 전송되는 제1 광신호이고, S2는 상기 동일의 광선로를 통해 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로 전송되는 제2 광신호이다.

상기 제1 광신호(S1)는 제1 광선로(21)에, 그리고 제2 광신호(S2)는 제2 광선로(31)의 입력신호로서 결합되게 되는 바, 이들은 각각 제1,제2 탭커플러(22,32)에 의해 소정비 예컨대 99:1의 전송파워비로 분할되게 된다.

이 가운데 99의 비율로 분할된 제1 광신호(S1)는 제1 써큘레이터(26)에 의해 제3 광선로(24)에 인도되게 되고, 1의 비율로 분할된 광신호는 제1 포토 다이오드(Photo Diode)(23)에 인가되게 되는 바, 이 제1 포토 다이오드(23)는 상기 제1 탭커플러(22)에 의해 분할입력되게 되는 신호를 광전변환하여 전송파워 검출을 위한 모니터링 신호로서 콘트롤회로(40)로 출력하게 된다.

한편, 상기 제2 탭커플러(32)에 의해 99의 비율로 분할된 제2 광신호(S2)는 제2 써큘레이터(36)를 거쳐 제4 광선로(34)에 인도되게 되고, 1의 비율로 분할된 광신호는 제2 포토 다이오드(33)에 인가되게 되는 바, 이 제2 포토 다이오드(33)는 입력받은 광신호를 전기적인 신호로 광전변환하여 제2 광신호(S2)의 전송파워 검출을 위한 모니터링 신호로서 콘트롤회로(40)로 출력하게 된다.

이때, 상기 제1 및 제2 써큘레이터(26,36)는 정해진 방향으로 입력되는 신호만을 통과시키는 방향성을 갖고 있기 때문에 상기 제1 방향 전송신호인 제1 광신호(S1)와 제2 방향 전송신호인 제2 광신호(S2)에 대하여 잡음을 차단하는 기능을 수행하게 된다.

한편, 도면에서 참조번호 25는 상기 콘트롤회로(40)로부터 인가되는 소정 제어명령에 따라 제1 광신호(S1) 및 제2 광신호(S2) 증폭을 위한 제1 파장의 펌핑광을 생성출력하는 펌핑용 레이저 다이오드이고, 27은 상기 제3 광선로(24)를 통해 인가되는 제1 광신호(S1)와 그 역방향 전송신호인 제2 광신호(S2)를 단일의 광선로로 결합시키기 위한 파장분할 다중 결합 커플러이며, 참조번호 35는 상기 콘트롤회로(40)로부터 인가되는 소정 제어명령에 따라 제1 광신호(S1) 및 제2 광신호(S2) 증폭을 위한 제2 파장의 펌핑광을 생성출력하는 펌핑용 레이저 다이오드, 37은 상기 제4 광선로(34)를 통해 인가되는 제2 광신호(S2)와 그 역방향 전송신호인 제1 광신호(S1)를 단일의 광선로로 결합시키기 위한 파장분할 다중 결합 커플러이다.

그리고, 참조번호 41은 상기 제1,제2 광신호(S1,S2)의 전송로 상에 설치되어 상기 펌핑용 레이저 다이오드(25,35)에 의해 발생된 여기광을 근거로 상기 제1, 제2 광신호(S1,S2)를 증폭하는 활성섬유(이하, 광증폭광섬유라 칭함)이고, 28과 38은 각각 이 광증폭광섬유(41)에 대하여 상기 펌핑용 레이저 다이오드(25,35)에서 발생된 제1 및 제2 파장의 여기광을 공급하기 위한 제1,제2 결합 커플러이다.

즉, 상기한 구성에 있어서, 제1 광선로(21)를 통해 입력된 제1 광신호(S1)는 제1 탭커플러(22)로 인가되게 되며, 이 제1 탭커플러(22)는 제1 광신호(S1)의 전송파워를 예컨대 99:1의 비율로 분할하여 이 가운데 99%에 해당하는 신호는 제1 써큘레이터(26)에 공급하고 1%에 해당하는 신호는 제1 포토 다이오드(23)로 출력하게 된다.

이때, 제1 포토 다이오드(23)는 제1 탭커플러(22)로부터 인가되는 1%의 광신호를 전기적인 신호로 변환하여 이를 콘트롤 회로(40)로 출력함으로써 제1 광신호(S1)의 전송파워 검출을 위한 모니터링 신호를 제공하게 된다.

한편, 제2 광선로(31)를 통해 입력되는 제2 광신호(S2)는 제2 탭커플러(32)로 인가되게 되며, 이 제2 탭커플러(32)는 제2 광신호(S2)의 전송파워를 예컨대 99:1의 비율로 분할하여 이 가운데 99%에 해당하는 신호는 제2 써큘레이터(36)에 공급하고 1%에 해당하는 신호는 제2 포토 다이오드(33)로 출력하게 된다.

이때, 제2 포토 다이오드(33)는 제2 탭커플러(32)로부터 인가되는 1%의 광신호를 전기적인 신호로 변환하여 이를 콘트롤 회로(40)로 출력함으로써 제2 광신호(S2)의 전송파워 검출을 위한 모니터링 신호를 제공하게 된다.

한편, 상기 제1,제2 써큘레이터(26,36)는 각각 제1,제2 탭커플러(22,32)에 의해 분할되어 출력되는 99% 비율의 제1,제2 광신호(S1,S2)를 인가받아 이를 각기 제3 광선로(24)와 제4 광선로(34)로 인도함과 더불어 방향성을 갖는 특성을 이용하여 제1 방향으로 전송되는 제1 광신호(S1)와 그 반대방향으로 전송되는 제2 광신호(S2)에 대하여 각각 잡음을 차단하는 기능을 수행하게 된다.

제1 써큘레이터(26)를 거쳐 제3 광선로(24)에 인도된 제1 광신호(S1)는 제1 파장분할 다중 결합 커플러(27)에 의해 반대방향으로부터 전송되어 오는 제2 광신호(S2)와 결합되게 되며, 제2 써큘레이터(36)를 거쳐 제4 광선로(34)에 인도된 제2 광신호(S2)는 제2 파장분할 다중 결합 커플러(37)에 의해 제1 방향으로부터 전송되어 오는 제1 광신호(S1)와 각각 결합되게 된다.

한편, 콘트롤회로(40)는 상기 제1,제2 포토 다이오드(23,33)로부터 인가되는 모니터링 신호의 검출레벨을 근거로 각각 제1,제2 펌핑용 레이저 다이오드(25,35)를 구동함으로써 제1,제2 광신호(S1,S2)의 전송파워를 고려한 제1,제2 여기광을 공급하게 된다.

제1,제2 펌핑용 레이저 다이오드(25,35)로부터 공급되는 여기광은 상기 제1,제2 결합 커플러(28,38)에 의해 광증폭광섬유(EDF; Erbium Doped Fiber)(41)에 인가되게 되는 바, 결과적으로 이 단일의 광증폭광섬유(41)에 의해 제1 방향으로 전송되는 제1 광신호(S1)와 그 반대방향인 제2 방향으로 전송되는 제2 광신호(S2) 모두가 동시에 증폭되게 되는 결과를 얻게 된다.

즉, 상기 실시예에 의하면 양방향 통신이 실행되는 광선로에 있어서 단일의 활성섬유를 이용하여 양방향 신호 모두를 증폭할 수 있도록 된 광섬유증폭기를 실현할 수 있게 된다.

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

즉, 상기 실시예에 있어서는 광증폭광섬유(41)에 대한 여기광의 공급을 제1, 제2 광신호(S1,S2)의 전송방향인 양방향 모두 공급하는 방식으로서 구현하였으나, 단일의 여기광을 이용하여 예컨대 제1 방향의 제1 광신호(S1)에 비해 제2 방향의 제2 광신호(S2)를 보다 많이 증폭할 필요가 있는 경우, 도3에 도시된 바와 같이 전방향 여기구조로서 구현할 수도 있으며, 제1 방향으로 전송되는 제1 광신호(S1)를 크게 증폭할 필요가 있는 경우, 도4에 도시된 바와 같이 역방향 여기구조로서 구현할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 양방향 통신이 실행되는 광선로에 있어서 단일의 활성섬유를 이용하여 양방향 신호 모두를 증폭할 수 있게 됨으로써 광신호 전송시스템을 구현함에 있어 소요되는 부품수를 줄일 수 있게 되는 바, 결과적으로 제조비용을 절감할 수 있고 모듈화 할 경우 소형화를 가능하게 할 수 있는 효과를 발휘하게 된다.

Claims (3)

1. 제1 방향 전송신호인 제1 광신호와 그 반대방향 전송신호인 제2 광신호가 단일의 전송로를 통해 양방향 통신이 실행되는 광선로상에 있어서,

   상기 제1 광신호 입력단과 제2 광신호 입력단에 각각 구비되어 상기 두 전송신호의 방향성을 근거로 제1 광신호와 제2 광신호를 분리해내는 제1,제2 써큘레이터,

   이 제1,제2 써큘레이터에 의해 분리출력되는 제1,제2 광신호를 양측 입력단에서 각각 단일의 광선로로 결합시키는 제1,제2 파장분할 다중 결합 커플러,

   소정 파장의 여기광을 공급하는 펌핑광원,

   상기 제1 파장분할 다중 결합 커플러와 제2 파장분할 다중 결합 커플러 사이에 설치됨과 더불어 상기 펌핑광원으로부터 공급되는 여기광을 근거로 양방향 전송신호를 증폭하는 광증폭광섬유, 및

   상기 여기광을 광증폭광섬유에 결합시키기 위한 결합 커플러를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 단일 활성섬유를 이용한 양방향성 광섬유증폭기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 결합 커플러는 펌핑광원에서 공급되는 여기광이 제1 광신호의 전송방향과 동일한 방향으로 결합되도록 구현된 전방향 여기구조인 것을 특징으로 하는 단일 활성섬유를 이용한 양방향성 광섬유증폭기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 결합 커플러는 펌핑광원에서 공급되는 여기광이 제2 광신호의 전송방향과 동일한 방향으로 결합되도록 구현된 역방향 여기구조인 것을 특징으로 하는 단일 활성섬유를 이용한 양방향성 광섬유증폭기.