KR19990063392A

KR19990063392A - Optical window signal generator

Info

Publication number: KR19990063392A
Application number: KR1019980057873A
Authority: KR
Inventors: 피에르파올로 보피; 루치아 마라찌; 마리오 마르티넬리; 파올라 파롤라리
Original assignee: 지아네시 피에르 지오반니; 피렐리 카비 에 시스테미 소시에떼 퍼 아찌오니
Priority date: 1997-12-23
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 1999-07-26
Also published as: CA2256873A1; JPH11266048A; NZ333525A; AU9811998A; AR014164A1; BR9805807A

Abstract

광 활성 펄스에 따라 광 출력 신호의 발생을 시작하고 광 비활성 펄스에 따라 광 출력 신호의 발생을 종결하는 광 윈도우 신호 발생기. 광 출력 신호의 상승시간은 광 활성 펄스의 상승시간과 동일하며, 그 강하시간은 광 비활성 펄스의 상승시간과 동일하다.An optical window signal generator for starting the generation of an optical output signal in accordance with an optically active pulse and terminating the generation of an optical output signal in accordance with an optical inactive pulse. The rise time of the light output signal is the same as the rise time of the light active pulse, and the fall time is the same as the rise time of the light inactive pulse.

Description

Optical window signal generator

본 발명은 광 통신 시스템(optical communication systems)에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 활성(activation) 및 비활성 광 펄스(deactivation optical pulse)에 따라 광 출력 신호를 발생시키는 광 윈도우 신호 발생 장치에 관한 것이다.The present invention relates to optical communication systems. More particularly, the present invention relates to an optical window signal generating apparatus for generating an optical output signal in accordance with activation and deactivation optical pulses.

많은 광 시스템에서, 이것은 광 펄스를 제어함에 따라 윈도우 펄스를 발생하는데 유용하다. 이러한 펄스는 예를 들어 디지털 광 신호의 샘플링, 인터럽션(interruption), 그리고 기능 시작에 사용된 광 윈도우를 활성화시킬 수 있다. 또한, 광 출력 신호로 일컬어지는 윈도우 펄스는 윈도우 펄스를 발생하는 장치가 활성 펄스를 수신할 때 시작한다. 윈도우 펄스는 펄스를 발생하는 장치가 비활성 펄스를 수신할 때 종결(termination)한다.In many optical systems, this is useful for generating window pulses by controlling the light pulses. Such pulses can, for example, activate the light window used to sample, interrupt, and start the function of the digital light signal. The window pulse, also referred to as the light output signal, starts when the device generating the window pulse receives an active pulse. The window pulse terminates when the device generating the pulse receives an inactive pulse.

윈도우 신호는 본질적으로 연장된 지속 시간의 스텝 펄스이다. 이는 다음과 같은 세 가지 주요 특징을 가진다: 윈도우의 지속 시간(duration), 상승 시간, 그리고 발생된 스텝의 강하 시간. 상승 시간은 활성 펄스가 수신된 후에 윈도우 신호가 얼마나 빨리 적절한 크기에 도달하는 지를 나타내고, 강하 시간은 비활성 펄스가 수신된 후에 윈도우 펄스가 얼마나 빨리 종결되는지를 나타낸다. 광 통신 시스템 및 스위칭 시스템에 적용하기 위해, 발생된 스텝 신호의 지속 시간 및 상승 시간이 샘플링된 전송의 비트 속도와 조화를 이룬다는 것은 중요하다. 특히, 비트를 인터럽트하지 않고 디지털 신호를 샘플링하기를 원한다면, 상승 시간은 비트 자체의 지속 시간 보다 10¹또는 바람직하게 10²빨라야 한다. 요구되는 윈도우 펄스의 지속 시간은 샘플링될 신호의 길이에 달려있다. 예를 들면, 패키지 전송의 전체 셀을 샘플링하기 원한다면, 윈도우의 지속 시간은 신호 비트의 지속 시간의 백 배일 수 있다. 이러한 샘플링을 실행하는 장치는 많은 디지털 서브시스템에서 유용하고, 컨버터, 카운터 및 광 디지털 컴퓨터에 사용된다. 이러한 적용들의 관점에서 윈도우 신호의 상승 시간 및 지속 시간을 정확하게 제어하는 것은 매우 중요하다.The window signal is essentially a step pulse of extended duration. It has three main characteristics: the duration of the window, the rise time, and the fall time of the generated step. Rise time indicates how quickly the window signal reaches the appropriate magnitude after the active pulse is received, and drop time indicates how quickly the window pulse terminates after the inactive pulse is received. For application in optical communication systems and switching systems, it is important that the duration and rise time of the generated step signal match the bit rate of the sampled transmission. In particular, if one wants to sample the digital signal without interrupting the bit, the rise time should be 10 ¹ or preferably 10 ² faster than the duration of the bit itself. The duration of the window pulse required depends on the length of the signal to be sampled. For example, if you want to sample the entire cell of a package transfer, the window's duration can be one hundred times the signal bit's duration. Devices that perform this sampling are useful in many digital subsystems and are used in converters, counters, and optical digital computers. In view of these applications, it is very important to accurately control the rise time and duration of the window signal.

현재 광 스위칭 시스템은 이러한 요구사항들을 효율적으로 만족시킬 수 없고 위에 열거된 목적에 적합한 상승 시간, 지속 시간 그리고 강하 시간을 가지는 광 윈도우 신호를 생산할 수 없다.Current optical switching systems cannot efficiently meet these requirements and produce optical window signals with rise times, durations and descent times suitable for the purposes listed above.

현행 방법의 또 다른 문제는 빛의 광 윈도우 신호의 발생을 조절하기 위한 방법이 간단하지 않다는 것인데, 이것은 간단한 빛의 펄스에 의해 활성되고 비활성되어야 한다.Another problem with current methods is that the method for controlling the generation of the light window signal of light is not simple, which must be activated and deactivated by a simple pulse of light.

페테히 등(Fatehi et al.)의 미국 특허 제5,537,243호는 주어진 시간에서 안정한 두 상태중 단 하나의 상태에서 함께 작동하도록 배열된 두 개의 광 증폭기를 사용하여 달성된 모든 광 플립-플롭(optical flip-flop)을 개시하고 있다. 작동의 제1 안정한 상태에서, 제1 광 증폭기는 제1 특성 파장을 가진 레이저로 작용한다. 광 신호 펄스가 제1 광 증폭기의 입력에 수신될 때, 배열은 제2 광 증폭기가 제2 특성 파장을 가진 레이저로 작용하는 편광의 제2 안정한 상태에 스위치되고, 이때, 제1 및 제2 특성 파장은 적어도 명목상 다르다. 이 배열은 광 신호 펄스가 제2 광 증폭기의 입력에 수신될 때 제1 안정한 상태로 다시 스위치된다.US Patent No. 5,537,243 to Fatehi et al. Discloses all optical flip-flops achieved using two optical amplifiers arranged to operate together in only one of two states stable at a given time. -flop) is started. In a first stable state of operation, the first optical amplifier acts as a laser having a first characteristic wavelength. When an optical signal pulse is received at the input of the first optical amplifier, the arrangement is switched to a second stable state of polarization in which the second optical amplifier acts as a laser having a second characteristic wavelength, wherein the first and second characteristics are The wavelength is at least nominally different. This arrangement switches back to the first stable state when an optical signal pulse is received at the input of the second optical amplifier.

오다가와(Odagawa)의 미국 특허 제5,007,061호는 레이저로부터 발사된 빛의 전달이 멈추는 리셋광 (reset light)을 조사하는 수단을 가진 쌍안정 반도체 레이저 다이오드 장치(bi-stable semiconductor laser diode device)가 개시되어 있다. 레이저는 광 이득을 얻기 위해 유도 방출이 발생되는 이득 영역, 그리고 유도 방출이 발생되지 않아서 레이저 발사 파장에서 광 이득을 얻지 않도록 하는 포화가능한 흡수 영역을 포함하는 활성 레이저를 포함한다. 레이저는 유도 방출에 의해 증폭되는 파장을 가진 빛으로 레이저의 이득 영역을 조사함으로써 리셋된다.Odagawa's U.S. Patent No. 5,007,061 discloses a bi-stable semiconductor laser diode device having means for irradiating reset light at which transmission of light emitted from the laser stops. Is disclosed. The laser includes an active laser comprising a gain region in which induced emission is generated to obtain an optical gain, and a saturable absorption region in which no induced emission is generated so that no optical gain is obtained at the laser emission wavelength. The laser is reset by irradiating the gain area of the laser with light having a wavelength amplified by the induced emission.

시미쯔 등(Shimizu et al.)의 문헌(Optics Letters, Vol. 17, No. 18, September 15, 1992, p. 1307-09)은 광범위하게 시간내에 광 주파수의 계단식 소인(sweeping)을 가능하게 하는 광 파장의 외부 주파수 이동(translation)에 대한 기술을 논하고 있다. 설명된 주파수 트렌스레이터(translator)는 광 펄스 변조기 및 음향-광 주파수 시프터(acousto-optic frequency shifter) 및 광 증폭기를 포함한 광 링 회로로 구성된다. 링 회로내로 보내진 펄스는 링 회로 주위에 각 완전 주행(complete trip)에 대해 주파수 시프트가 행해지고, 상기 주파수는 최초 입력 펄스로부터 상당히 이동된다.Enabling Simi Etsu etc. (Shimizu et al.) Of the document (Optics Letters, Vol. 17, No. 18, September 15, 1992, p. 1307-09) are widely cascade of optical frequencies in the time stamp (sweeping) A technique for external frequency translation of optical wavelengths is discussed. The described frequency translator consists of an optical ring circuit including an optical pulse modulator and an acoustic-optic frequency shifter and an optical amplifier. The pulse sent into the ring circuit is frequency shifted for each complete trip around the ring circuit, and the frequency is shifted considerably from the original input pulse.

시미쯔 등(Shimizu et al.)의 문헌(Applied Optics, Vol. 32, No. 33, 20 November 1993, p. 6718-26 그리고 in Applied Optics, Vol. 33, No. 15, 20 May 1994, p. 3209-19)은 시간에 대해 높은 직선성을 가진 광범위에 걸쳐 광 주파수의 단계형 소인을 허락하는 광 파장의 외부 주파수 이동에 대한 기술을 보고하고 있다. 상기 논문은 장치의 실험 및 이론적 분석을 보고한다.Document of Simi Etsu etc. (Shimizu et al.) (Applied Optics, Vol. 32, No. 33, 20 November 1993, p. 6718-26 , and in Applied Optics, Vol. 33, No. 15, 20 May 1994, p 3209-19 report a description of the external frequency shift of an optical wavelength that allows stepped sweep of the optical frequency over a wide range with high linearity over time. The paper reports experimental and theoretical analysis of the device.

우치야마 등(Uchiyama et al.)의 미국 특허 제5,500,762호는 광 펄스 신호 발생 기구; 광 펄스 신호가 전파하는 루프 주기의 수에 기초하여 계단식 주파수 시프트를 가진 광 신호를 발생시키는 광 신호 발생 기구; 그리고 신호 빛 레벨이 영이 될 때 희미한 빛을 발생시키고 상기 희미한 빛을 광 증폭 기구에 공급하기 위한 기구를 구비하는 광 주파수 제어 장치를 개시하고 있다. 이러한 장치의 목적은 출력 신호의 안정성을 향상시키고 출력 신호의 모양을 이룸으로써 광 주파수 시프터내에서 빛 펄스 신호의 루프 주기의 수를 증가시키고, 또한 광범위에 걸쳐 주파수 시프터, 또한 안정한 광 주파수의 변환을 행하는 것이다.(. Uchiyama et al) Uchiyama, etc. U.S. Patent No. 5,500,762 discloses an optical pulse signal generating mechanism; An optical signal generating mechanism for generating an optical signal having a stepped frequency shift based on the number of loop periods through which the optical pulse signal propagates; And an optical frequency control device having a mechanism for generating dim light when the signal light level becomes zero and for supplying the dim light to the optical amplification mechanism. The purpose of such a device is to improve the stability of the output signal and to shape the output signal, thereby increasing the number of loop periods of the light pulse signal within the optical frequency shifter, and also allowing for a wide range of frequency shifters and also stable optical frequency conversions. To do.

리 등(Lee et al.)의 미국 특허 제5,581,389호는 광 펄스 신호 발생 기구; 이러한 광 펄스 신호를 소정의 횟수로 순환시키고, 각 주기에서 광 펄스 신호를 지연시킴으로써 시프트시키고 그리고 광 펄스 신호를 출력하는 광 주파수 시프터; 주기의 두 번째 반쪽에서 광 펄스를 추출하기 위한 추출 기구, 그리고 상기 추출 기구에 의해 출력된 광 펄스 신호의 감쇠(attenuation)의 양에 기초한 순환 펄스의 편광을 조절하기 위한 광 주파수 시프터내의 편광 제어 기구를 구비하는 광 주파수 제어 장치를 개시하고 있다. 이러한 장치는 광 주파수의 편광 의존성을 감소하여 안정한 광 신호를 발생함으로써 광 신호의 주기의 횟수를 증가시킬 수 있는 광 주파수 제어 장치를 제공하기 위한 것이다.(. Lee et al) Lee et al, US Patent No. 5,581,389 discloses an optical pulse signal generating mechanism; An optical frequency shifter which circulates this optical pulse signal a predetermined number of times, shifts by delaying the optical pulse signal in each period, and outputs the optical pulse signal; An extraction mechanism for extracting the optical pulse in the second half of the period, and a polarization control mechanism in the optical frequency shifter for adjusting the polarization of the cyclic pulse based on the amount of attenuation of the optical pulse signal output by the extraction mechanism An optical frequency control device having a is disclosed. Such an apparatus is to provide an optical frequency control apparatus capable of increasing the number of cycles of an optical signal by reducing the polarization dependence of the optical frequency to generate a stable optical signal.

디서바이어 등(Desurvire et al.)의 미국 특허 제4,738,503호는 섬유 광 커플러에 의해 광학적으로 밀폐된 루프를 형성하는 광섬유의 스플라이스 자유 길이(a splice free length)를 포함하는 섬유 광 재순환 메모리(a fiber optic recirculating memory)를 개시하고 있다. 상기 커플러는 거기서 순환을 위한 루프에 광 신호 출력 펄스를 연결하고, 각 순환에 대해 신호 펄스의 일부를 출력하여 일련의 출력 펄스를 제공한다. 펌프원은 섬유 루프내에서 유도 라만 산란을 야기하고 그에 따라 순환 신호 펄스의 증폭을 야기하도록 의도된 것이다. Such diseo buyer (Desurvire et al.) In U.S. Patent No. 4,738,503 discloses a fiber optic recirculating memory, comprising a splice free length of the optical fiber to form an optical a closed loop by a fiber optical coupler (a splice free length) (a fiber optic recirculating memory). The coupler connects the optical signal output pulses to the loop for circulation there, and outputs a portion of the signal pulses for each cycle to provide a series of output pulses. The pump source is intended to cause induced Raman scattering in the fiber loop and thus to amplify the cyclic signal pulses.

스미스(Smith)의 미국 특허 제5,533,154호는 제1 파장의 광 신호를 저장하기 위한 광 메모리를 개시하고 있다. 스미스의 문헌에서 도 1은 공지의 광 메모리 형태를 보여준다. 그것의 기본 요소는 단일 모드 섬유의 긴 루프(실시예에서 25km), 3dB 섬유 커플러 그리고 단일 에르븀 처리된 섬유 증폭기(EDFA)로 구성된다. 단펄스는 제1 게이트를 통해 3 dB 커플러의 포트를 거쳐 루프로 들어간다. 120ms의 전체 지속 시간을 가지는 펄스 트레인(pulse train)은 25km 길이의 루프를 꼭 맞게 채운다. 단일 루프 이득(unity loop gain)이 유지되는 동안, 신호는 펄스 에너지에 있어서 감소되지 않고 순환을 계속한다. 3dB 커플러의 포트는 메모리에 대한 탭(tap)으로 작용하고, 제2 게이트는 원하는 시간 간격이 지나면 저장된 데이터를 선택한다. 스미스의 문헌에서 도 2(a)는 루프 EDFA에 대한 펌프 전력이 스위치 오프될 때 30ms의 지연을 통해 펄스 트레인의 초기 주입으로부터 루프의 출력의 감쇠(decay)를 나타낸다. 사용된 디지털 저장 오실로스코프의 제한된 분해능은 개별적인 120ms 펄스 트레인을 나타내지 않는다. 출원인은 루프내의 EDFA의 펌프 전력을 스위치 오프시킴으로써, EDFA의 에르븀의 여기된 레벨의 비교적 느린 하강 시간 때문에, 루프내의 펄스 트레인 전력의 비교적 느린 감쇠가 달성된다는 것을 말한다. Smith , US Pat. No. 5,533,154, discloses an optical memory for storing an optical signal of a first wavelength. 1 in Smith's literature shows a known optical memory form. Its basic elements consist of a long loop of single mode fiber (25 km in the embodiment), a 3 dB fiber coupler and a single erbium treated fiber amplifier (EDFA). The short pulse enters the loop through the port of the 3 dB coupler through the first gate. A pulse train with an overall duration of 120ms fills a 25km long loop. While the unity loop gain is maintained, the signal continues to cycle without decreasing in pulse energy. The port of the 3dB coupler acts as a tap for the memory, and the second gate selects the stored data after the desired time interval. 2 (a) in Smith's literature shows the decay of the output of the loop from the initial injection of the pulse train through a delay of 30 ms when the pump power for the loop EDFA is switched off. The limited resolution of the digital storage oscilloscope used does not represent an individual 120ms pulse train. Applicants say that by switching off the pump power of the EDFA in the loop, a relatively slow attenuation of the pulse train power in the loop is achieved because of the relatively slow fall time of the excited level of the erbium of the EDFA.

출원인은 어떠한 종래 방법도 만족스러운 광 윈도우 신호, 특히 디지털 광 신호를 샘플링하는데, 또는 발생된 광 윈도우 신호의 지속 시간, 상승 시간, 강하 시간의 정확한 제어를 요구하는 다른 적용을 위해서 필요한 지속 시간 및 상승 시간 특성을 갖는 광 윈도우 신호를 발생시킬 수 없다는 것을 알아냈다.Applicants believe that any conventional method is required to sample a satisfactory light window signal, in particular a digital light signal, or for other applications requiring precise control of the duration, rise time, and descent time of the generated light window signal. It was found that it is not possible to generate an optical window signal having a temporal characteristic.

따라서, 본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출한 것으로, 광 윈도우 신호 발생 장치에 관한 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems of the prior art, and relates to an optical window signal generating apparatus.

본 발명의 다른 특징 및 이점들이 하기의 기술에서 제시될 것이고, 부분적으로는 본 발명의 상세설명에서 명백히 알 수 있으며, 또는 본 발명의 실시를 통해 알 수 있을 것이다. 본 발명의 목적 및 다른 이점들은 상세설명과 청구항, 그리고 첨부 도면에서 특히 지적된 장치 및 공정을 통해 구현될 것이다.Other features and advantages of the invention will be set forth in the description which follows, and in part will be obvious from the description, or may be learned by practice of the invention. The objects and other advantages of the present invention will be realized through the devices and processes particularly pointed out in the description and claims and the accompanying drawings.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 윈도우 신호 발생기는 제1,2 입력 및 하나의 출력을 갖는 제1 빔 스플리터와; 제1 빔 스플리터의 출력에 광학적으로 연결되는 하나의 입력과, 제1 출력과, 제1 빔 스플리터의 제2 입력에 광학적으로 연결되어 광 피드백 루프(optical feedback loop)를 제공하는 제2 출력을 갖는 제2 빔 스플리터와; 그리고 피드백 루프에 포함된 광 증폭기(optical amplifier)를 포함하여 이루어진다. 광 윈도우 신호 발생기에서, 제1 빔 스플리터의 제1 입력에 전달되는 활성 광 펄스는, 제2 빔 스플리터의 제1,2 출력에서 각각 출력 광 신호 리드부(leading portion)와 광 피드백 신호로 분리된다. 피드백 광 신호는 광 증폭기에 의해 증폭되어 활성 광 펄스의 종결 후에도 출력 광 신호를 유지한다. 광 요소(optical element)가 또한 피드백 루프에 포함되어, 비활성 광 펄스를 입력받음에 따라 피드백 광 신호를 억제하여, 광 출력 신호를 종결하게 된다.An optical window signal generator according to the present invention for achieving the above object comprises: a first beam splitter having a first and a second input and one output; One input optically coupled to the output of the first beam splitter, the first output and a second output optically coupled to the second input of the first beam splitter to provide an optical feedback loop. A second beam splitter; And an optical amplifier included in the feedback loop. In the optical window signal generator, active light pulses transmitted to the first input of the first beam splitter are separated into an output optical signal leading portion and an optical feedback signal at the first and second outputs of the second beam splitter, respectively. . The feedback optical signal is amplified by the optical amplifier to maintain the output optical signal even after the termination of the active optical pulse. An optical element is also included in the feedback loop to suppress the feedback light signal as it receives an inactive light pulse, thereby terminating the light output signal.

본 발명의 또다른 측면에 따라, 광 활성 펄스에 의해 시작되고 광 비활성 펄스에 의해 종결되는 광 윈도우 신호를 발생시키는 방법은 광 활성 펄스를 광 피드백 루프에 전달하는 단계와; 광 활성 펄스를 출력 광 신호 리드부와 피드백 광 신호로 분리시키는 단계와; 피드백 광 신호를 증폭하여 광 활성 펄스의 종결 후에도 출력 광 신호를 유지하고 자활 증폭을 유지하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 광 비활성 펄스를 광 피드백 루프에 전달하는 단계와; 광 비활성 펄스에 따라 자활 증폭을 종결시킴으로써, 유지된 출력 광 신호를 종결시키는 단계를 더 포함한다.According to another aspect of the present invention, a method for generating an optical window signal initiated by an optically active pulse and terminated by an optically inactive pulse comprises: passing the optically active pulse to an optical feedback loop; Separating the optically active pulse into an output optical signal lead and a feedback optical signal; Amplifying the feedback optical signal to maintain the output optical signal and maintain self-supporting amplification even after the termination of the optically active pulse. The method also includes delivering a light inactive pulse to an optical feedback loop; Terminating the sustained output optical signal by terminating the self-supporting amplification according to the light inactive pulse.

또다른 측면에서, 본 발명은 광 활성 펄스를 피드백 루프에 삽입시키고 피드백 루프로부터 광 출력 신호를 추출하기 위한 광 커플러와; 피드백 루프에 포함된 광 요소 및 광 증폭기를 포함한다. 광 활성 펄스는 커플러에 의해 리드부와 피드백 광 신호로 분리되고, 상기 피드백 광 신호는 광 증폭기에 의해 증폭되어 광 커플러에 전달되고 광 활성 펄스를 유지하게 된다. 광 요소는 광 비활성 펄스를 입력받음에 따라 피드백 신호를 억제함으로써, 유지된 광 출력 신호가 종결된다.In another aspect, the invention provides an optical coupler for inserting an optically active pulse into a feedback loop and extracting an optical output signal from the feedback loop; It includes an optical element and an optical amplifier included in the feedback loop. The photoactive pulse is separated into a lead portion and a feedback optical signal by a coupler, and the feedback optical signal is amplified by the optical amplifier and transmitted to the optical coupler to maintain the photoactive pulse. The light element suppresses the feedback signal as it receives the light inactive pulse, thereby terminating the sustained light output signal.

전술한 일반적 설명과 하기의 상세 설명은 모두 예시적이고 설명적인 것이며 청구된 바와 같이 본 발명을 더욱 잘 설명하기 위해 제시된 것임을 이해해야 한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are presented to better explain the invention as claimed.

도 1은 윈도우 출력 신호를 만들어내기 위한 광 윈도우 신호 발생 장치의 개략도1 is a schematic diagram of an optical window signal generating apparatus for generating a window output signal;

도 2는 시간의 함수로 본 광 펄스(light pulse)의 진폭을 보여주는 그래프2 is a graph showing the amplitude of light pulses as a function of time

도 3은 비활성 광 신호를 유입하기 위한 광 증폭기와 빔 스플리터를 포함하는 본 발명 일실시예를 나타낸 개략도3 is a schematic diagram illustrating an embodiment of the present invention including an optical amplifier and a beam splitter for introducing an inactive optical signal;

도 4는 광 증폭기 및 광 인터럽터 장치를 포함하는 본 발명 제2 실시예를 나타낸 개략도4 is a schematic diagram showing a second embodiment of the present invention including an optical amplifier and an optical interrupter device;

도 5는 광선(light rays) 안내 경로로써 구현된 본 발명 일실시예를 나타낸 개략도5 is a schematic view showing one embodiment of the present invention implemented as a light rays guide path;

도 6은 도 5에 보인 장치로 행해진 실험 결과를 보여주는 도면6 shows the results of experiments performed with the device shown in FIG.

도 7은 도 5에 보인 장치로 행해진 두 번째 실험에서의 제1 측정을 보여주는 도면FIG. 7 shows a first measurement in a second experiment made with the device shown in FIG. 5.

도 8은 도 5에 보인 장치로 행해진 두 번째 실험에서의 제2 측정을 보여주는 도면FIG. 8 shows a second measurement in a second experiment made with the device shown in FIG. 5.

본 발명의 바람직한 실시예는 첨부 도면을 참조하여 설명된다. 가능하면, 같은 참조 번호는 도면에서 같은 부품이나 유사한 부품을 일컬을 때 사용된다.Preferred embodiments of the invention are described with reference to the accompanying drawings. Wherever possible, the same reference numbers are used to refer to the same or similar parts in the drawings.

본 발명은 광 윈도우 신호 발생기이다. 도 1을 참고해 보면, 본 발명의 일실시예를 계략적으로 보여주고 있으며, 여기서, 광 회로(10)는 광 출력 신호(14)의 발생을 시작하게 하는 광 활성 펄스(12)를 수신한다. 상기 광 회로(10)는 광 비활성 펄스(16)를 수신하면 광 출력 신호(14)의 발생을 종결한다. 광 펄스는 시간에 대한 펄스의 진폭을 그린 도 2의 그래프에 나타난 시간에 걸쳐 주어진 진폭을 가진다. 여기서 펄스는 광 스퀘어 펄스이지만, 다른 펄스모양, 예를 들어, 사인곡선 파장의 반쪽 사이클, 또는 가우시안 곡선모양의 신호도 이용될 수 있다. 스퀘어 펄스의 경우에는, 펄스의 상승 시간은 도 2에서의 점 A와 점 B사이의 시간축의 거리에 의해 표시되고 펄스가 얼마나 빨리 그 진폭에 도달하는지를 나타낸다. 펄스 지속 시간은 시간축의 점 B와 C사이의 거리에 의해 표시되고, 펄스의 강하 시간은 점 C와 점 D 사이의 시간축의 거리에 의해서 표시된다. 이러한 형태의 펄스는 광 활성 펄스 또한 광 비활성 펄스로 사용될 수 있다.The present invention is an optical window signal generator. Referring to FIG. 1, an embodiment of the present invention is shown schematically, wherein the optical circuit 10 receives an optically active pulse 12 that initiates the generation of an optical output signal 14. The optical circuit 10 terminates the generation of the light output signal 14 upon receiving the light inactive pulse 16. The light pulse has a given amplitude over time shown in the graph of FIG. 2, which plots the amplitude of the pulse against time. The pulse here is an optical square pulse, but other pulse shapes, for example half cycles of sinusoidal wavelengths, or Gaussian curve signals can also be used. In the case of a square pulse, the rise time of the pulse is represented by the distance on the time axis between point A and point B in FIG. 2 and indicates how quickly the pulse reaches its amplitude. The pulse duration is represented by the distance between points B and C on the time axis, and the dropping time of the pulse is represented by the distance on the time axis between points C and D. This type of pulse can be used as an optically active pulse or an optically inactive pulse.

본 장치의 윈도우 신호 발생 장치의 실시예는 도 3에 도시되어 있고 일반적으로 참조 번호 10으로 지정되어 있다. 본 발명에 따른 광 윈도우 신호 발생기는 제1 및 제2 입력 및 하나의 출력을 가진 제1 빔 스플리터, 상기 제1 빔 스플리터의 출력에 광학적으로 연결된 하나의 입력, 제1 출력, 그리고 상기 제1 빔 스플리터의 제2 입력에 광학적으로 연결되어 광 피드백 루프를 제공하는 제2 출력을 가지는 제2 빔 스플리터, 그리고 상기 피드백 루프에 포함된 광 증폭기를 구비한다. 또한 광 요소도 비활성 광 펄스에 따라 피드백 광 신호를 억제하기 위해 피드백 루프에 포함된다.An embodiment of the window signal generator of this apparatus is shown in FIG. 3 and is generally designated with reference numeral 10. The optical window signal generator according to the invention comprises a first beam splitter having first and second inputs and one output, one input optically coupled to the output of the first beam splitter, a first output and the first beam And a second beam splitter having a second output optically coupled to a second input of the splitter to provide an optical feedback loop, and an optical amplifier included in the feedback loop. An optical element is also included in the feedback loop to suppress the feedback optical signal following the inactive light pulse.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 피드백 광 신호를 억제하기 위한 광 요소는 제3 빔 스플리터이며, 상기 스플리터는 제1 입력 및 피드백 광 신호를 전송하기 위한 제1 출력을 가지고, 제2 입력, 그리고 광 증폭기에 광학적으로 연결된 제2 출력을 가진다.According to one embodiment of the invention, an optical element for suppressing a feedback optical signal is a third beam splitter, said splitter having a first input and a first output for transmitting a feedback optical signal, a second input, and And has a second output optically coupled to the optical amplifier.

도 3에 나타난 본 발명의 실시예는 자유 공간내의 광 전파를 이용한 회로이고, 여기서 광선은 프리즘, 거울 및 필터와 같은 광 요소사이에서 대기중 또는 진공중에 진행한다. 다르게는, 같은 광 회로는 광 성분사이에서 빛을 안내하기 위한 도파관, 광섬유, 그리고 광 증폭기와 같은 안내 전파 성분(guided propagation components)를 이용하여 얻어질 수도 있다. 세 번째 접근법(approach)으로는 공지의 평면 광 기술에 의해 평면 기판, 예를 들어 SiO₂또는 LiNbO₃상의 집적 회로로서 광 회로를 만드는 방법이 포함된다. 광 윈도우 신호 발생기내의 피드백 루프의 광 요소사이의 광 연결은 안내된 전파 장치에서 표준 광섬유 또는 평면 도파관에 의해 이루어질 수 있지만, 어떠한 적용에서는 자유 전파 장치가 바람직하다.The embodiment of the invention shown in FIG. 3 is a circuit using light propagation in free space, where light rays travel in air or in vacuum between light elements such as prisms, mirrors and filters. Alternatively, the same optical circuit may be obtained using guided propagation components such as waveguides, optical fibers, and optical amplifiers for guiding light between the optical components. A third approach includes methods of making optical circuits as integrated circuits on planar substrates, such as SiO ₂ or LiNbO ₃ , by known planar light techniques. The optical connection between the optical elements of the feedback loop in the optical window signal generator can be made by standard fiber optic or planar waveguide in the guided propagation device, but in some applications a free propagation device is preferred.

여기에서 구체화된 것처럼 그리고 도 3을 참고하면, 광 윈도우 신호 발생기는 제1 빔 스플리터(20), 광 필터(30), 그리고 제2 빔 스플리터(22)를 포함한 광 경로를 가진다. 광 성분이 자유 전파 장치에 사용되는 경우라면, 상기 빔 스플리터는 부분 반사형 거울 또는 프리즘일 수 있다. 다르게는 상기 빔 스플리터는 집적 도파관 장치(an integrated waveguide device), 융해된 섬유 장치(a fused fiber device), 간섭 커플러(an interferential coupler), 또는 특정 적용에 호환성이 있는 또 다른 장치로 만들어질 수 있다. 제1 빔 스플리터(20)의 출력은 제2 빔 스플리터(22)의 입력에 광학적으로 연결된다. 또한 윈도우 신호 발생기는 프리즘, 거울 등의 반사형 요소(24)에 의해 제2 빔 스플리터(22)의 하나의 출력에 광학적으로 연결되는 광 증폭기(26)를 포함하고, 또한 제3 빔 스플리터(28)에 의해 제1 빔 스플리터(20)의 하나의 입력에 광학적으로 연결된다. 만약 피드백 루프가 광섬유 또는 도파관으로 만들어졌다면, 빛은 간단히 광 증폭기에 이르는 경로를 따라 광섬유를 따라가기 때문에, 반사형 요소는 필요하지 않다.As embodied herein and referring to FIG. 3, the optical window signal generator has an optical path including a first beam splitter 20, an optical filter 30, and a second beam splitter 22. If light components are used in the free propagation device, the beam splitter may be a partially reflective mirror or prism. Alternatively, the beam splitter may be made of an integrated waveguide device, a fused fiber device, an interferential coupler, or another device that is compatible for a particular application. . The output of the first beam splitter 20 is optically coupled to the input of the second beam splitter 22. The window signal generator also includes an optical amplifier 26 optically connected to one output of the second beam splitter 22 by reflective elements 24 such as prisms, mirrors, etc., and also the third beam splitter 28 Is optically connected to one input of the first beam splitter 20. If the feedback loop is made of optical fiber or waveguide, no reflective element is needed, since light simply follows the optical fiber along the path to the optical amplifier.

광 활성 펄스(12)가 제1 빔 스플리터(20)에 전달될 때, 상기 펄스는 제1 빔 스플리터(20), 제2 빔 스플리터(22), 광 증폭기(26) 그리고 제3 빔 스플리터(28)에 의해 형성된 광 증폭기의 피드백 루프에 들어간다. 상기 활성 광 펄스(12)는 제2 빔 스플리터(28)에 의해 피드백 루프를 빠져나가는(exit) 출력 신호(14)의 리드부(leading portion)와, 광 증폭기(26)에 전송되는 피드백 광 신호로 분할된다. 상기 피드백 광 신호는 광 증폭기(26)에 의해 증폭되고 이어서 제2 빔 스플리터(22)로 다시 전송되고, 제3 빔 스플리터(28)와 제1 빔 스플리터(20)에 의해 도중에 반사된다. 이어서 제2 빔 스플리터(22)는 상기 피드백 광 신호를 초기 광 활성 펄스의 종결 후에도 출력 광 신호(14)를 유지하기 위해 전송되는 제1 부분과, 피드백 루프내의 자활 증폭(self-sustaining amplification)을 유지하기 위해 광 증폭기(26)에 다시 전송되는 제2 부분으로 분할한다. 출력 광 신호(14)는 자활 증폭이 피드백 루프에서 발생하는 동안 계속 유지된다.When an optically active pulse 12 is delivered to the first beam splitter 20, the pulse is transmitted to the first beam splitter 20, the second beam splitter 22, the optical amplifier 26 and the third beam splitter 28. Enters the feedback loop of the optical amplifier formed by The active light pulse 12 is the leading portion of the output signal 14 exiting the feedback loop by the second beam splitter 28 and the feedback light signal transmitted to the optical amplifier 26. Divided into. The feedback optical signal is amplified by the optical amplifier 26 and then transmitted back to the second beam splitter 22 and reflected halfway by the third beam splitter 28 and the first beam splitter 20. The second beam splitter 22 then performs a self-sustaining amplification in the feedback loop with the first portion that is transmitted to maintain the output optical signal 14 even after the termination of the initial optically active pulse. Split into a second part that is sent back to the optical amplifier 26 to maintain. The output optical signal 14 remains constant while self-supporting amplification occurs in the feedback loop.

바람직한 실시예에서, 광 증폭기(26)의 이득은 피드백 루프내에서 진행하는 동안 피드백 광 신호에 의해 발생된 손실을 보상하고 그리고 출력 신호를 유지하기 위해 분할된 피드백 광 신호의 부분을 만회하기에 충분하다. 광 증폭기(26)는 어떠한 종류의 광 증폭기를 사용해도 좋으며, 바람직하게는 반도체 광 증폭기 또는 에르븀으로 도핑된 섬유 증폭기(EDFA)와 같은 희토류 불순물(dopants)로 도핑된 도파관을 사용할 수 있다. 다른 또는 부가 희토류 불순물은 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 섬유 증폭기(26)에 사용될 수 있다. 자유 전파 레이저 장치(a free propagation laser apparatus)가 사용될 때, 광 증폭기는 종래 방법에서 희토류 원소와 같은 레이저 활성 불순물로 도핑된 유리 또는 크리스탈 판일 수 있다. 당업자에게는 자명할 것이므로, 증폭기의 이득, 포화 전력, 작동의 파장, 여기 상태의 하강 시간 그리고 증폭된 자발적 방출(ASE)은 특정 적용에서 사용하기 위한 형태의 증폭기를 사용할 수 있다.In a preferred embodiment, the gain of the optical amplifier 26 is sufficient to make up for the portion of the divided feedback optical signal to compensate for the losses caused by the feedback optical signal and to maintain the output signal while proceeding in the feedback loop. Do. The optical amplifier 26 may use any kind of optical amplifier, and may preferably use a waveguide doped with rare earth impurities such as a semiconductor optical amplifier or an erbium-doped fiber amplifier (EDFA). Other or additional rare earth impurities may be used in the fiber amplifier 26 without departing from the spirit and scope of the present invention. When a free propagation laser apparatus is used, the optical amplifier may be a glass or crystal plate doped with laser active impurities such as rare earth elements in a conventional method. As will be apparent to those skilled in the art, the amplifier's gain, saturation power, wavelength of operation, fall time of the excited state, and amplified spontaneous emission (ASE) may use an amplifier of the type for use in a particular application.

광 증폭기(26), 제1 빔 스플리터(20), 제2 빔 스플리터(22), 그리고 피드백 루프내에 진행하는 신호를 인터럽트하기 위한 광학 장치를 포함하고, 여기서 제3 빔 스플리터(28)에 의해 구체화된 광 피드백 루프는 피드백 루프를 통한 피드백 시간, 또는 재순환 시간을 가지는데, 상기 시간은 광 활성 펄스(12)의 펄스 지속 시간과 동일하다. 이러한 지속 시간은 도 2에서 거리 B-C에 의해 표시된다. 이러한 구성에 따라, 광 증폭기(26)에 의해 증폭된 각각의 연속 피드백 광 신호는 선행 피드백 광 신호의 끝단에 있는 빔 스플리터(22)에 도착할 것이며, 빔 스플리터에서 피드백 광 신호의 일부는 광 출력 신호를 유지할 것이다. 따라서 일정한 크기의 유지된 광 출력 신호는 윈도우 신호 발생 장치에 의해 출력된다. 만약 피드백 시간이 활성 펄스의 지속 시간보다 더 길다면, 출력 신호는 일련의 펄스일 것이고, 각각의 펄스는 피드백 시간과 같은 반복 주기를 가진 활성 펄스의 지속 시간을 가진다. 당업자는 광 활성 펄스 지속 시간이나 피드백 루프의 광 길이 중 어느 하나, 또는 두 가지 모두 효과적으로 선택하여, 피드백 시간이 활성 펄스 지속 시간과 같도록 함으로써 후자의 조건을 피할 수 있다. 요구된 피드백 루프의 광 길이는 예를 들어, 빔 스플리터(20, 22, 28)의 상대 위치 및/또는 리플렉터(24)의 상대 위치를 대응하게 선택함으로써 또는 피드백 루프내에 적절한 지연 라인(delay line)(예를 들면, 스플리터(22) 및 증폭기(26))을 배열함으로써 달성될 수 있다.An optical amplifier 26, a first beam splitter 20, a second beam splitter 22, and an optical device for interrupting a signal propagating within the feedback loop, whereby it is embodied by a third beam splitter 28 The given optical feedback loop has a feedback time, or recycle time, through the feedback loop, which is equal to the pulse duration of the optically active pulse 12. This duration is indicated by distance B-C in FIG. According to this configuration, each successive feedback optical signal amplified by the optical amplifier 26 will arrive at the beam splitter 22 at the end of the preceding feedback optical signal, in which part of the feedback optical signal is in the optical output signal. Will keep. Therefore, the constant light output signal of constant magnitude is output by the window signal generator. If the feedback time is longer than the duration of the active pulse, the output signal will be a series of pulses, with each pulse having the duration of the active pulse with the same repetition period as the feedback time. One of ordinary skill in the art can avoid the latter condition by effectively selecting either the optical active pulse duration, the optical length of the feedback loop, or both, such that the feedback time is equal to the active pulse duration. The optical length of the required feedback loop may be appropriately selected in the feedback loop, for example by correspondingly selecting the relative position of the beam splitters 20, 22, 28 and / or the relative position of the reflector 24. (E.g., splitter 22 and amplifier 26).

피드백 루프내에 레이저 발사를 피하기 위해, 피드백 루프의 재순환 시간은 입력 신호, 또는 활성 펄스의 코히어런스 시간보다 상당히 커야 한다. 코히어런스 시간은 활성 펄스의 스펙트럼의 라인폭 Dl의 함수이다.To avoid laser firing within the feedback loop, the recycle time of the feedback loop must be significantly greater than the coherence time of the input signal, or active pulse. Coherence time is a function of the line width Dl of the spectrum of the active pulse.

윈도우 신호 발생 장치의 바람직한 실시예에서, 유지된 출력 광 신호의 지속 시간은 광 증폭기에 의해 발생된 노이즈의 총량에 의해 영향을 받는다. 이러한 노이즈는 ASE 노이즈가 피드백 루프에 발생하는 경우에 광 증폭기의 전체 방출 스펙트럼에 걸쳐 있을 수 있다. 피드백 루프에 축적되는 증폭기(26)로부터의 노이즈의 양을 감소시키기 위해, 피드백 루프내에 광 필터(30)가 배치된다. 이러한 필터는 간섭 필터, 에탈론 필터(etalon filter), 마크-젠더 필터(Mach-Zehnder filter), 간섭 격자(interference grating), 회절 격자, 또는 어느 다른 적절한 장치일 수 있다. 피드백 루프와 광 필터(30)의 이러한 배치는 유지된 출력 광 신호의 오랜 지속 시간을 고려한 것으로, 예를 들어 긴 지속 시간의 광 디지털 데이터를 샘플링할 때 유용하다.In a preferred embodiment of the window signal generator, the duration of the sustained output optical signal is influenced by the total amount of noise generated by the optical amplifier. Such noise may span the entire emission spectrum of the optical amplifier if ASE noise occurs in the feedback loop. In order to reduce the amount of noise from the amplifier 26 that accumulates in the feedback loop, an optical filter 30 is disposed in the feedback loop. Such a filter may be an interference filter, an etalon filter, a Mach-Zehnder filter, an interference grating, a diffraction grating, or any other suitable device. This arrangement of the feedback loop and the optical filter 30 takes into account the long duration of the maintained output optical signal and is useful, for example, when sampling long duration optical digital data.

실시예에서, 활성 펄스 및 비활성 펄스의 파장은 서로 다르다. 이러한 실시예에서 필터(30)는 활성 펄스의 파장을 통과시키고 비활성 펄스의 파장을 멈추게 하여, 비활성 펄스가 장치 출력에 전송되는 것을 피하도록 하기 위해 선택되는 것이 바람직하다.In an embodiment, the wavelengths of the active pulse and the inactive pulse are different. In such an embodiment, the filter 30 is preferably selected to pass the wavelength of the active pulse and stop the wavelength of the inactive pulse, thereby avoiding the inactive pulse being transmitted to the device output.

만약 광 증폭기(26)의 이득이 피드백 경로의 손실에 대해 보상하도록 적절히 제어된다면 그리고 광 증폭기(26)의 노이즈 성분의 필터링이 필터(30)에 의해 실행된다면, 긴 지속 시간을 가진 일정한 출력 광 신호가 발생될 수 있다. 각 반복에 있어서, 피드백 광 신호의 일부는 선행 출력 펄스에 부가될 것이다. 만약 피드백 루프의 피드백 시간이 광 활성 펄스의 지속 시간과 같다면, 최초 활성 펄스의 지속 시간의 배인 지속 시간을 가지는 출력 광 신호가 발생될 것이다. 피드백 루프에서 펄스를 소정의 횟수로 재순환시킴으로써, 출력 광 신호는 소정 시간동안 유지될 것이다. 자연적으로, 출력 광 신호의 선단부가 최초 활성 펄스로부터 분할된 펄스에 의해 형성되었기 때문에, 출력 광 신호의 상승 시간은 활성 광 펄스의 상승 시간과 같을 것이다.If the gain of the optical amplifier 26 is properly controlled to compensate for the loss of the feedback path and if filtering of the noise component of the optical amplifier 26 is performed by the filter 30, a constant output optical signal with a long duration May be generated. In each iteration, part of the feedback optical signal will be added to the preceding output pulse. If the feedback time of the feedback loop is equal to the duration of the photoactive pulse, an output optical signal will be generated with a duration that is twice the duration of the first active pulse. By recycling the pulses a predetermined number of times in the feedback loop, the output optical signal will be held for a predetermined time. Naturally, since the leading end of the output light signal is formed by the pulse divided from the first active pulse, the rise time of the output light signal will be equal to the rise time of the active light pulse.

도 3에 도시된 실시예에 따르면, 유지된 출력 광 신호의 종결은 광의 비활성 펄스 (16)를 제 3 빔 스플리터 (28)에 전달함으로써 이루어진다. 광의 비활성 펄스는 광 증폭기 (26)에 전달되어 피드백 루프의 이득을 억제하게 되며, 광 증폭기는 광의 비활성 펄스 (16)에 의해 포화된다. 그리고 나서, 재순환 신호가 인터럽트된다. 포화 현상은 매우 급속히 발생할 수 있으므로 상기 종결 유지된 출력 광 신호의 강하 시간은 비활성 펄스의 상승 시간과 동일해질 수 있다. 포화 속도는 광 증폭기의 펌프 전력과 비활성 펄스의 전력에 따라 달라진다. 펌프 전력과 비활성 펄스 전력이 크면 클수록 포화는 더 빨리 발생한다.According to the embodiment shown in FIG. 3, the termination of the sustained output light signal is achieved by delivering an inactive pulse 16 of light to the third beam splitter 28. An inactive pulse of light is passed to the optical amplifier 26 to suppress the gain of the feedback loop, which is saturated by the inactive pulse 16 of light. Then the recycle signal is interrupted. Saturation can occur very rapidly, so the drop time of the terminated output optical signal can be equal to the rise time of the inactive pulses. The saturation rate depends on the pump power of the optical amplifier and the power of the inactive pulses. The greater the pump power and the inactive pulse power, the faster the saturation occurs.

스퀘어 포화 펄스의 경우, 포화 현상의 시간 상수(constant) t_sat는 t_sat= t/(1+p+q)에 의해 주어지고, 여기서, t는 증폭기에서 여기된 레이저 레벨에 대한 하강 시간이고, q는 펌프 파장 I_p에서 증폭기 포화 전력 P_sat(I_p)에 대해 정상화된 광 증폭기의 펌프 전력이고, p는 비활성 펄스의 파장 I_d에서 증폭기 포화 전력 P_sat(I_d)에 대해 정상화된 비활성 펄스의 전력이며, 파장 I에서 증폭기의 포화 전력은 다음과 같이 정의된다:For a square saturation pulse, the time constant t _sat of the saturation phenomenon is given by t _sat = t / (1 + p + q), where t is the fall time for the laser level excited in the amplifier, q is the pump power of the optical amplifier normalized to the amplifier saturation power P _sat (I _p ) at the pump wavelength I _p , and p is the inactive normalized to the amplifier saturation power P _sat (I _d ) at the wavelength I _d of the inactive pulse. The power of the pulse, and the saturation power of the amplifier at wavelength I is defined as:

P_sat(I) = h1A/[s_a(I) + s_e(I)]t,P _sat (I) = h 1 A / [s _a (I) + s _e (I)] t,

여기서, h는 플랜크(Planck's) 상수이고, A는 유효한 빔 영역이고, s_a(I)는 흡수 부분이고, s_e(I)는 방출 부분이다. 활성 섬유 증폭기의 경우, 유효 빔 영역 A는 pw²에 의해 주어지고, 여기서, w는 모드 반경이다 (예를 들어, Desurvire, 에르븀이 도핑된 섬유 증폭기, 원리 및 적용(Erbium-doped fiber amplifiers, Principles and applications), John Wiley Sons, 1994, p. 19 참조)Where h is the Planck's constant, A is the effective beam region, s _a (I) is the absorption portion and s _e (I) is the emission portion. For active fiber amplifiers, the effective beam area A is given by pw ² , where w is the mode radius (e.g., Desurvire, Erbium-doped fiber amplifiers, principles and applications (Erbium-doped fiber amplifiers, Principles) and applications), see John Wiley Sons, 1994, p. 19)

회복 시간 t_rec은 비활성 펄스가 종료한 후 광증폭기에 대한 초기 조건의 회복을 결정하는 시간 상수이고 광증폭기에 대한 펌프 전력이 증가함에 따라 적어진다. 스퀘어 포화 펄스의 끝단에서는 회복 시간이 다음과 같이 주어진다:The recovery time t _rec is a time constant that determines the recovery of the initial condition for the optical amplifier after the inactivity pulse has ended and decreases as the pump power for the optical amplifier increases. At the end of the square saturation pulse, the recovery time is given by:

t_rec= t/(1+q).t _rec = t / (1 + q).

본 실시예에 있어서 바람직한 증폭기는 반도체 증폭기이고, 여기된 레벨 t 에 대한 그 하강 시간은 섬유 증폭기에서 보다 빠르므로 더 빠른 강하 시간을 가져오거나 출력 신호의 종결을 가져온다. 이는 초 당 더 많은 데이터가 샘플링되게 한다. 일반적인 EDFA 증폭기에 있어서 하강 시간은 대략 마이크로세컨드(microseconds)이고, 반면에 반도체 레이저에 있어서 하강 시간은 대략 나노세컨드(nanoseconds)이다.The preferred amplifier in this embodiment is a semiconductor amplifier, and its fall time for the excited level t is faster than in the fiber amplifier, resulting in a faster fall time or termination of the output signal. This allows more data to be sampled per second. The fall time for a typical EDFA amplifier is approximately microseconds, while for semiconductor lasers the fall time is approximately nanoseconds.

광 비활성 펄스의 파장을 선택할 수 있으므로 피드백 루프의 광 필터는 비활성 펄스로 인한 피드백 신호의 분광 성분을 제거하게 된다. 이러한 방식으로, 광회로의 출력은 비활성 펄스로 인한 성분을 포함하지 않고 광활성 펄스만을 반영하게 된다.Since the wavelength of the light inactive pulses can be selected, the optical filter in the feedback loop eliminates the spectral components of the feedback signal due to the inactive pulses. In this way, the output of the optical circuit does not contain components due to the inactive pulses and reflects only the photoactive pulses.

본 발명의 제 2 실시예가 설명되며, 여기서, 같거나 유사한 부분은 동일한 참조 부호로 도면에 표시된다. 본 발명에 따른 광 윈도우 신호 발생기는 또한 광 명령을 갖는 광 인터럽터(interrupter)인 피드백 광신호를 억제하는 광 요소를 구비함으로써 광요소에 전달되는 광 비활성 펄스는 광요소로 하여금 피드백 루프 내의 광 신호를 인터럽트할 수 있도록 하여 유지된 출력 광신호를 종결시키게 된다.A second embodiment of the present invention is described, wherein the same or similar parts are indicated in the drawings by the same reference numerals. The optical window signal generator according to the invention also has an optical element that suppresses the feedback optical signal, which is an optical interrupter with optical commands, so that the optical inactive pulses transmitted to the optical element cause the optical element to receive the optical signal in the feedback loop. Interruption is allowed to terminate the sustained output optical signal.

여기에 구체화된 바와 같이, 그리고 도 4를 참조하면, 광윈도우 신호 발생기는 제 1 빔 스플리터(20)와, 제 2 빔 스플리터(22)와, 광증폭기(26)와, 필터(30)를 구비한다. 도 4는 자유 공간을 통한 전파 경로에 따른 빛을 나타내는 회로이다. 광 윈도우 신호 발생기는 또한 피드백 루프의 피드백 광신호를 인터럽트 시키기 위해 광요소를 구비한다. 이러한 광요소(40)는 여기에 구체화시킨바와 같이 인터럽터 빔 스플리터(34)와 광스위치(36)를 포함한다. 본 실시예에서는 상기 설명된 제 1 실시예와 유사한 방식으로, 광 활성 펄스(12)의 일부분이 광출력 신호(14)의 리드 부를 형성하고 피드백 루프를 통한 자활 증폭을 시작한다. 광인터럽터(40)는 광피드백 루프 내에 위치되고 피드백 내에서는 어느 곳이든 위치할 수 있으나 광회로에서 상기 인터럽터의 위치는 피드백 신호를 인터럽트하는데 있어서 딜레이를 피할 수 있도록 최대한 활용될 수 있다. 광 비활성 펄스(16)가 인터럽터 빔 스플리터 (34)에 전달될 때, 광 비활성 펄스는 피드백 루프의 광피드백 신호를 차단하는 광스위치(36)에 전송되고 자활 증폭을 종료한다. 예를 들어, 편광된 광피드백 신호가 인터럽터에 의해 흡수되도록 인터럽터에 의해 전송된 편광은 광 비활성 펄스에 의해 변화될 수 있다. 이는 광출력신호(14)를 종결시킨다. 광스위치(36)는 포켈 셀(Pockel cell)과 유사하게, CdTe:In과 같이 광펄스의 작용으로 편광 신호를 투명에서 불투명으로 즉시 변경시킬 수 있는 재질로 만들어질 수 있다. 인터럽터는 또한 비활성 펄스가 수신되지 않았을 때 인터럽터의 존재가 피드백 루프에 영향을 미치지 않는 한 예를 들어 전자-광 스위치 또는 음향-광(acousto-optical) 스위치로 만들어질 수 있다. 이러한 장치들에 대한 인터럽트 시간은 대략 나노세컨드 이하로 매우 빨라질 수 있고, 다음 출력신호가 피드백 루프에서 발생될 수 있을 때까지의 회복 시간은 광스위치(36)에 사용된 재질의 유형과 사용된 증폭기와 비활성 펄스(16)의 유형에 따라 대략 수 마이크로세컨드이다.As embodied herein and with reference to FIG. 4, an optical window signal generator includes a first beam splitter 20, a second beam splitter 22, an optical amplifier 26, and a filter 30. do. 4 is a circuit illustrating light along a propagation path through free space. The optical window signal generator also includes optical elements to interrupt the feedback optical signal of the feedback loop. This optical element 40 includes an interrupter beam splitter 34 and an optical switch 36 as embodied herein. In this embodiment, in a similar manner to the first embodiment described above, a portion of the photoactive pulse 12 forms the lead portion of the light output signal 14 and starts self-supporting amplification through the feedback loop. The optical interrupter 40 may be located within the optical feedback loop and anywhere within the feedback, but the position of the interrupter in the optical circuit may be utilized to avoid delays in interrupting the feedback signal. When the optically inactive pulse 16 is delivered to the interrupter beam splitter 34, the optically inactive pulse is transmitted to the optical switch 36 which blocks the optical feedback signal of the feedback loop and ends the self-supporting amplification. For example, the polarization transmitted by the interrupter may be changed by the light inactive pulses such that the polarized optical feedback signal is absorbed by the interrupter. This terminates the light output signal 14. Similar to the Pockel cell, the optical switch 36 may be made of a material capable of immediately changing the polarization signal from transparent to opaque by the action of an optical pulse, such as CdTe: In. The interrupter can also be made for example as an electro-optical switch or an acoustic-optical switch as long as the presence of the interrupter does not affect the feedback loop when no inactive pulse is received. The interrupt time for these devices can be very fast, roughly less than nanoseconds, and the recovery time until the next output signal can be generated in the feedback loop is based on the type of material used in the optical switch 36 and the amplifier used. And a few microseconds depending on the type of inactive pulse 16.

본 발명에 따른 방식에서, 광윈도우 신호 발생기는 자유로운 경로 전파 디자인에서 대량의 광 요소로 만들어질 수 있지만, 동일한 결과가 광섬유와 같은 도파관 광성분을 이용하여 적용에 따라 얻어질 수 있다. 짧은 지속시간 광윈도우 신호가 요구될 경우 (예를 들어, 대략 나노세컨드 또는 그 이하, 마이크로세컨드에 이르기까지), 자유 전파 장치들은 양호한 결과를 제공했다. 안내된 광경로 장치들은 상대적으로 긴 지속시간의 광윈도우가 요구될 때(예를 들어, 대략 마이크로세컨드 또는 그 이상) 보다 좋은 결과를 제공한다. 출력 광신호 또는 광윈도우의 발생은 활성 및 비활성 펄스의 시간 특성에 의해 제어되고, 따라서 피코세컨드(picosecond) 또는 그 이하의 범위에서 상승 및 강하 시간으로 광윈도우 펄스를 발생시키는데 적합하다. 전체 윈도우의 지속시간은 광증폭기에서 ASE 노이즈의 축적을 결합시키는 처리과정(processes)에 의해 제한된다. 인터럽트 처리의 회복 시간은 상기 설명된 바와 같이 사용된 광증폭기의 여기된 레벨의 실질적인 재거주(repopulation) 시간에 의해 제한된다. 이러한 시간은 통상적으로 반도체 광증폭기에 대한 대략 0.1 나노세컨드가 될 수 있고 EDFA 유형의 광증폭기에 대해서는 어느 정도의 마이크로세컨드가 될 수 있다.In the scheme according to the invention, the optical window signal generator can be made of large quantities of optical elements in a free path propagation design, but the same result can be obtained depending on the application using waveguide optical components such as optical fibers. When short duration light window signals are required (eg, approximately nanoseconds or less, up to microseconds), free propagation devices provided good results. Guided lightpath devices provide better results when a relatively long duration light window is required (eg, approximately microseconds or more). The generation of the output light signal or light window is controlled by the time characteristics of the active and inactive pulses and is therefore suitable for generating light window pulses with rise and fall times in the picoseconds or less. The duration of the entire window is limited by the processes that combine the accumulation of ASE noise in the optical amplifier. The recovery time of interrupt processing is limited by the substantial repopulation time of the excited level of the optical amplifier used as described above. This time can typically be approximately 0.1 nanoseconds for semiconductor optical amplifiers and some microseconds for EDFA type optical amplifiers.

본 발명의 또다른 실시예에 따른 방식에서, 광활성 펄스에 의해 시동되고 광비활성 펄스에 의해 종결된 광윈도우 신호를 발생시키는 방법은 광활성 펄스를 광피드백 루프에 전달시키는 단계와, 광활성 펄스를 출력 광신호의 리드 부와 피드백 광신호로 분리시키는 단계와, 광활성 펄스의 종결 이후에도 출력 광신호를 유지시키기 위해 그리고 자활 증폭을 유지시키기 위해 피드백 광신호를 증폭시키는 단계와, 광비활성 펄스를 광 피드백 루프에 전달하는 단계와, 광비활성 펄스에 따라 자활 증폭을 종결시켜 유지된 출력 광신호를 종결시키는 단계를 포함한다. 자활 증폭은 광비활성 펄스를 갖는 광증폭기를 포화시킴으로써 종결될 수 있다. 또다른 실시예에서, 자활 증폭은 광비활성 펄스에 의해 활성화되는 광인터럽터로 피드백 광신호를 억제함으로써 종료될 수 있다.In a manner according to another embodiment of the present invention, a method for generating an optical window signal started by an optically active pulse and terminated by the optically inactive pulse comprises delivering the optically active pulse to the optical feedback loop, and transmitting the optically active pulse to the output optical loop. Separating the lead portion of the signal into a feedback optical signal, amplifying the feedback optical signal to maintain the output optical signal even after the termination of the optically active pulse and to maintain self-supporting amplification; Delivering and terminating the retained output optical signal by terminating the self-supporting amplification in response to the light inactive pulses. Self-supporting amplification can be terminated by saturating the optical amplifier with light inactive pulses. In another embodiment, self-supporting amplification can be terminated by suppressing the feedback optical signal with an optical interrupt that is activated by the light inactive pulses.

여기에 구체화될 바와 같이 그리고 도 1 및 도 3을 참조하면, 광활성 펄스(12)는 제 1 빔 스플리터(20)와, 제 2 빔 스플리터(22)와 광증폭기(26)에 의해 형성된 피드백 루프를 입력한다. 광활성 펄스는 빔 스플리터(22)에 의해 출력광신호(14)의 리드부와 광증폭기(26)로 전송되는 피드백 광신호로 분리된다. 그리고나서, 증폭된 광피드백 신호는 제 2 빔 스플리터(22)로 다시 전송되며, 제 2 빔 스플리터에서 증폭된 광피드백 신호는 출력 활성 펄스의 종결 이후에도 출력 광신호를 유지시키는 일부분과 피드백 루프 내에서 자활 증폭을 유지시키는 또다른 부분으로 분리된다. 비활성 펄스(16)는 자활 증폭을 종결시키는 피드백 루프로 전달되어 유지된 광출력 신호(14)를 종결시킨다. 도 3에 예시된 바와 같이, 광비활성 펄스는 제 3 빔 스플리터(28)에 전달되고, 광증폭기(26)에 전송되어 광증폭기를 포화시키고 그에 따라 광출력 신호(14)를 종결시키도록 한다.As will be embodied herein and with reference to FIGS. 1 and 3, the photoactive pulses 12 may comprise a feedback loop formed by the first beam splitter 20, the second beam splitter 22, and the optical amplifier 26. Enter it. The photoactive pulses are separated by the beam splitter 22 into a feedback optical signal transmitted to the lead portion of the output optical signal 14 and the optical amplifier 26. The amplified optical feedback signal is then sent back to the second beam splitter 22, where the amplified optical feedback signal is within a portion and feedback loop that maintains the output optical signal even after the termination of the output active pulse. It is separated into another part to maintain self-support amplification. Inactive pulses 16 terminate the retained light output signal 14 in a feedback loop that terminates self-supporting amplification. As illustrated in FIG. 3, the optical inactive pulses are delivered to the third beam splitter 28 and transmitted to the optical amplifier 26 to saturate the optical amplifier and thereby terminate the optical output signal 14.

도 4에 예시된 바와 같이, 광비활성 펄스(16)는 빔스플리터(34)에 전달되고, 광스위치(38)에 전송되는데, 광스위치는 광비활성 펄스(16)에 따라 피드백 루프의 광신호를 인터럽트시킴으로써 자활 증폭을 종결시키고 출력신호(14)를 종결시키게 된다.As illustrated in FIG. 4, the optical inactive pulse 16 is transmitted to the beam splitter 34 and transmitted to the optical switch 38, which transmits the optical signal of the feedback loop in accordance with the optical inactive pulse 16. The interruption terminates the self-supporting amplification and terminates the output signal 14.

본 발명에 따르면, 광윈도우 발생기는 섬유 광 회로 또는 집적 광 회로에 적용할수 있도록 구조될 수 있다. 광 커플러는 피드백 루프에 광 활성 신호를 삽입하기 위해 사용되고, 또한 피드백 루프로부터 출력 광신호를 추출하기 위해 사용된다. 피드백 광신호를 억제하는 광요소와 광증폭기는 또한 피드백 루프에 포함된다.According to the present invention, an optical window generator can be constructed to be applicable to a fiber optical circuit or an integrated optical circuit. The optocoupler is used to insert the optical activation signal into the feedback loop and also to extract the output optical signal from the feedback loop. Optical elements and optical amplifiers that suppress the feedback optical signal are also included in the feedback loop.

도 5를 참조하면, 광섬유로 만든 광윈도우 발생기의 또다른 바람직한 실시예가 도식적으로 설명된다. 그러나, 집적 광회로 구조는 유사한 구성을 가질 수 있다. 광활성펄스를 발생시키기 위해 외부 광 변조기에 의한 레이저 소스의 변조와 같은 다른 방법들이 사용될 수 있지만 파형 발생기(42)와 레이저 소스(44)가 광활성 펄스(12)를 발생하는데 사용된다. 테스트 셋업에서, 펄스는 파장 1540nm을 갖는 ATT 레이저 다이오드와 낮은 출력 전력 800 mW에 의해 발생되었다. 외부 신호에 의해 유발된 테크로닉스(Tektronix) 임의 파형 발생기로 변조가 수행되었다. 광활성 펄스(12)는 광섬유에 의해 커플러(40)에 전송되며, 커플러는 광활성 펄스를 피드백 루프의 광섬유(54)에 전송되는 피드백 광신호와 광출력 신호(14)의 리드부로 분리시킨다. 커플러는 예를 들어 MP사에 의해 제조된 A 등급의 융해(fused) 섬유 커플러가 될 수 있고, 바람직한 실시예에서는 다른 커플링 비율도 가능하지만 50/50의 커플링 비율을 가질 수 있다. 이러한 커플링 비율에 따라, 광활성 펄스는 포트(40c)에 커플러(40)를 입력하고, 펄스의 대략 절반이 포트(40d)에서 출력신호(14)로서 출력되는 반면, 나머지 절반은 포트(40b)를 통해 피드백 루프를 입력한다.Referring to Fig. 5, another preferred embodiment of an optical window generator made of optical fiber is schematically illustrated. However, the integrated optical circuit structure can have a similar configuration. Waveform generator 42 and laser source 44 are used to generate photoactive pulses 12, although other methods may be used, such as modulation of a laser source by an external light modulator to generate photoactive pulses. In the test setup, the pulse was generated by an ATT laser diode with a wavelength of 1540 nm and a low output power of 800 mW. Modulation was performed with a Tektronix arbitrary waveform generator caused by an external signal. The photoactive pulses 12 are transmitted to the coupler 40 by the optical fiber, which couples the photoactive pulses into the feedback portion of the feedback optical signal and the optical output signal 14 transmitted to the optical fiber 54 of the feedback loop. The coupler may be, for example, a grade A fused fiber coupler manufactured by MP, and in a preferred embodiment other coupling ratios are possible but may have a coupling ratio of 50/50. According to this coupling ratio, the photoactive pulses input coupler 40 to port 40c, and approximately half of the pulses are output as output signal 14 at port 40d, while the other half are port 40b. Enter the feedback loop via.

또한, 커플러는 이버네센트(evanescent) 도파관 커플러 또는 광섬유 회로에서 적용하기에 적합한 기타 커플러가 될 수 있다. 집적 광회로에서 커플러는 예를 기판 상에 직접적으로 구현된 도파관으로부터 만들어질 수 있다.The coupler may also be an evanescent waveguide coupler or other coupler suitable for application in fiber optic circuits. Couplers in integrated optical circuits may be made from waveguides, for example, implemented directly on a substrate.

광피드백 신호가 피드백 루프에 있으면, 광피드백 신호는 광증폭기(26)에 의해 증폭되고, 포트(40a)를 통해 커플러(40)에 다시 전송된다. 이 신호의 일부는 활성 펄스의 종결 이후에도 광출력 신호(14)를 유지하기 위해 포트(40d)로부터 출력되고, 또다른 부분은 포트(40b)에서 출력되고 피드백 루프에 남아 있는다. 다른 실시예에 대해 설명된 바와 같이, 증폭기(26)의 이득과 루프의 피드백 시간은 자활 증폭을 유지하기 위해 제어되어 연속적인 광출력 신호(14)의 생성을 가져온다. 바람직한 실시예에서와 같이, 비활성 펄스 파장이 활성 펄스 파장과 다를 경우 광 필터(30)는 피드백 루프에 삽입되어 피드백 루프에서 발생되는 노이즈를 감소시키고 루프에서 비활성 펄스를 제거하게 된다. 패브리-페롯(Fabry-Perot) 조정가능(tunable) 필터 (JDS)가 1.1과 1.2nm사이의 대역폭과 동작 파장에서 2dB로 테스트 셋업에서 사용되었다.If the optical feedback signal is in the feedback loop, the optical feedback signal is amplified by the optical amplifier 26 and sent back to the coupler 40 through the port 40a. Part of this signal is output from port 40d to maintain light output signal 14 after the end of the active pulse, while another part is output from port 40b and remains in the feedback loop. As described for another embodiment, the gain of amplifier 26 and the feedback time of the loop are controlled to maintain self-supporting amplification resulting in the generation of a continuous light output signal 14. As in the preferred embodiment, when the inactive pulse wavelength is different from the active pulse wavelength, the optical filter 30 is inserted into the feedback loop to reduce noise generated in the feedback loop and to remove the inactive pulse from the loop. A Fabry-Perot tunable filter (JDS) was used in the test setup with a 2dB bandwidth and operating wavelength between 1.1 and 1.2nm.

광증폭기(26)는 EDFA 증폭기, 반도체 증폭기, 또는 광섬유 회로와 양립할 수 있는 유형의 증폭기가 될 수 있다. 집적 광회로에서의 적용에 있어서, 광 루프, 커플러 및 레이저 소스 하나 또는 레이저 소스 둘다워 함께 회로에 집적될 수 있도록 증폭기는 집적회로 외부에 있게 되거나 기판을 도핑하여 회로 상에 직접적으로 만들어질 수 있다.The optical amplifier 26 may be an EDFA amplifier, a semiconductor amplifier, or an amplifier of a type compatible with the optical fiber circuit. In applications in integrated optical circuits, the amplifier may be external to the integrated circuit or may be made directly on the circuit by doping the substrate such that the optical loop, coupler and laser source or both laser sources may be integrated together in the circuit. .

테스트 셋업에서, 본 출원인에 의해 제조되고 1=1550nm에서 통상적인 포화 출력 전력 13 dBm과 1530-1560nm의 광대역폭과 4.0dB보다 낮은 본래의 노이즈 수치를 가지는 AMPLIPHOS^TMOP-980-F 에르븀(erbium)이 도핑된 섬유 증폭기가 사용되었다.In the test setup, the AMPLIPHOS ^™ OP-980-F Erbium manufactured by the Applicant and having a typical saturation output power of 13 dBm at 1 = 1550 nm, a wide bandwidth of 1530-1560 nm and an original noise figure lower than 4.0 dB This doped fiber amplifier was used.

피드백 광신호를 억제하는 광요소는 커플러(40)와 유사하지만 다른 커플링 비율을 가질 수 있는 광커플러(52)가 될 수 있다. 테스트 셋업에서, 70/30의 커플링 비율을 갖는 커플러가 사용되었다. 또한, 비활성 펄스의 파장이 활성 펄스의 파장과 다를 경우, 커플러(52)는 파장 선택적인 (WDM) 커플러가 될 수 있다. 광비활성 펄스(16)는 패턴 발생기(46)와 레이저 소스(48)에 의해 발생되고, 커플러(52)를 통해 광증폭기(26)에 전송된다. 발명자들에 의해 실시된 테스트에서, 레이저 소스는 출력 전력 20 mW과 방출 파장 1557nm을 갖는 노텔(Nortel) LC 155CA-20 레이저 다이오드였고: 레이저는 최대 주파수 50 MHz를 갖는 휴렛 팩커드 (Hewlett Packard) 패턴 발생기에 의해 제어되는 그의 구동기에 의해 변조되었다.The optical element that suppresses the feedback optical signal may be an optocoupler 52 similar to the coupler 40 but with a different coupling ratio. In the test setup, a coupler with a coupling ratio of 70/30 was used. Also, if the wavelength of the inactive pulse is different from the wavelength of the active pulse, coupler 52 may be a wavelength selective (WDM) coupler. The optical inactive pulses 16 are generated by the pattern generator 46 and the laser source 48 and are transmitted to the optical amplifier 26 via the coupler 52. In tests conducted by the inventors, the laser source was a Nortel LC 155CA-20 laser diode with an output power of 20 mW and an emission wavelength of 1557 nm: the laser was a Hewlett Packard pattern generator with a maximum frequency of 50 MHz. Modulated by its driver, which is controlled by.

광비활성 펄스는 포트(52c)에서 커플러(52)를 입력하고, 포트(52b)로부터 피드백 루프로 전송된다. 피드백 루프의 피드백 광신호는 포트(52a)에서 커플러(52)를 입력하고, 대부분의 피드백 광신호는 포트(52b)를 통해 피드백 루프에서 체재한다. 상기 신호의 일부분은 신호가 모니터될 수 있는 보조 출구 포트(52d)를 통해 출력된다.The light inactive pulse enters the coupler 52 at port 52c and is sent from the port 52b to the feedback loop. The feedback optical signal of the feedback loop inputs the coupler 52 at the port 52a, and most of the feedback optical signal stays in the feedback loop through the port 52b. A portion of the signal is output through an auxiliary outlet port 52d through which the signal can be monitored.

비활성 광펄스(16)가 광증폭기(26)에 다다를 때, 광증폭기는 포화되고 피드백 루프는 인터럽트된다. 따라서 광출력신호(14)가 종결된다.When the inactive optical pulse 16 reaches the optical amplifier 26, the optical amplifier is saturated and the feedback loop is interrupted. Thus, the light output signal 14 is terminated.

발명자들에 의해 실시된 제 1 실험에서, 커플러(40)의 포트(40b)는 커플러(52)의 포트(52a)에 기계적으로 결합되었고, 여분의 섬유(54)가 추가되지 않았다. 피드백 루프 (증폭기(26)를 제외한)의 총 손실은 8.24dB였다.In the first experiment conducted by the inventors, the port 40b of the coupler 40 was mechanically coupled to the port 52a of the coupler 52 and no extra fiber 54 was added. The total loss of the feedback loop (except amplifier 26) was 8.24 dB.

증폭기(26)의 활성 섬유에서 트랜싯(transit)을 포함하는 피드백 루프 왕복주행 시간인 펄스 지속시간은 140ns로 세팅되었다. 출력 신호(14)는 새로운 포커스 포토다이오드(125MHz 대역)로 검출되었고 오실로스코프(oscilloscope)(1 GHz 대역)로 시각화되었다.The pulse duration, which is the feedback loop round trip time including the transit in the active fiber of the amplifier 26, was set to 140 ns. The output signal 14 was detected with a new focus photodiode (125 MHz band) and visualized with an oscilloscope (1 GHz band).

도 6은 시간(2ms/분할)에 대해 구성된 임의 장치에서 입력 펄스 세기 (하부 트레이스)와 출력 신호 세기 (상부 트레이스)를 보여준다. 실험에서, 출력 신호 세기는 루프의 펄스의 58 순환에 해당하는 약 8ms에 대한 최대값의 80% 내에 유지되었다. 출력의 점진적인 감쇠(attenuation)는 피드백 링에서 순환하는 신호에 대한 보다 적은(less-than) 단일 루프 이득에 의해 야기된다.6 shows the input pulse intensity (lower trace) and output signal strength (upper trace) in any device configured for time (2 ms / division). In the experiments, the output signal strength remained within 80% of the maximum for about 8 ms, corresponding to 58 cycles of the pulse of the loop. The gradual attenuation of the output is caused by a less-than single loop gain for the signal circulating in the feedback ring.

발명자들에 의해 실시된 제 2 실험에서, 광윈도우 발생기의 비활성 기능이 테스트되었다. 유용한 소스(48)로 이루어진 비활성 펄스의 최소 지속시간은 4ms의 상승 시간에 따라 13ms였다. 비활성 펄스 지속시간과 비교할 만한 10.8ms를 활성 펄스 지속시간을 채택하기 위해, 스텝 인덱스 모노모드(monomode) 광섬유(54)의 2km의 길이가 커플러(40)의 포트(40b)와 커플러(52)의 포트(52a) 사이에 연결되어 상기 활성 펄스 지속시간과 동일한 왕복 주행 시간을 달성할 수 있도록 하였다. 이 경우 피드백 루프 (증폭기(26)를 제외한)의 총 손실은 8.84 dB였다. 광섬유(54)를 커플러(52) 상방에 위치시켜 비활성 펄스 작용에 대한 딜레이가 최소화되었다.In a second experiment conducted by the inventors, the deactivation function of the light window generator was tested. The minimum duration of the inactive pulses made of a useful source 48 was 13 ms with a rise time of 4 ms. In order to adopt an active pulse duration of 10.8 ms comparable to the inactive pulse duration, a 2 km length of the step index monomode optical fiber 54 may be applied to the port 40b and the coupler 52 of the coupler 40. Connected between ports 52a to achieve the same round trip time as the active pulse duration. In this case the total loss of the feedback loop (except amplifier 26) was 8.84 dB. The optical fiber 54 was positioned above the coupler 52 to minimize delays for inactive pulse action.

활성 펄스 소스 (44)를 구동시키는 파형 발생기(42)와 비활성 펄스 소스(48)를 구동시키는 패턴 발생기(46)가 활성 펄스와 비활성 펄스 사이에서 소정 딜레이를 달성할 수 있도록 제어되었다.The waveform generator 42 driving the active pulse source 44 and the pattern generator 46 driving the inactive pulse source 48 were controlled to achieve a predetermined delay between the active and inactive pulses.

도 7 및 도 8은 활성 펄스의 시동 후 비활성 펄스 시동 38.7ms(도 7)와 51.7ms(도 8)의 두 가지 경우에서 시간(2ms/분할)에 대해 구성된 임의 장치에서 활성 펄스 세기 (하부 트레이스)와 출력 신호 세기 (상부 트레이스)를 보여준다. 실험에서, 1.36 ms와 1.37 ms의 상승 시간이 두 가지 경우에서 측정되었다. 활성 스위칭 에너지는 활성 펄스 에너지에 해당하는 약 10nJ였다.7 and 8 show the active pulse intensity (bottom trace) in any device configured for time (2 ms / division) in two cases of inactive pulse start 38.7 ms (FIG. 7) and 51.7 ms (FIG. 8) after start of the active pulse. ) And the output signal strength (top trace). In the experiments, rise times of 1.36 ms and 1.37 ms were measured in two cases. The active switching energy was about 10 nJ, corresponding to the active pulse energy.

발생된 광윈도우 펄스의 강하 시간 (즉, 최대 펄스 전력의 90%에서 10%까지 진행하기 위해 요구되는 시간)은 포화시간 t_sat과 비활성 펄스의 상승 시간 둘 다에 에 따라 달라진다. 실험에서, 6.40ms와 6.81ms의 강하 시간이 측정되었다. 비활성을 위한 소스(48)로부터 요구되는 스위칭 에너지는 실제로 증폭기(26)에 도달하는 비활성 펄스 에너지의 약 30%인 76nJ와 동일했다.The drop time of the generated light window pulse (ie the time required to proceed from 90% to 10% of the maximum pulse power) depends on both the saturation time t _sat and the rise time of the inactive pulse. In the experiment, drop times of 6.40 ms and 6.81 ms were measured. The switching energy required from the source 48 for inactivity was equal to 76 nJ, which is about 30% of the inactive pulse energy actually reaching the amplifier 26.

상승 및 강하 시간의 상기 주어진 값들은 실험이 실시되었을 때 유용한 기구(instrumentation)로 달성 가능한 것을 나타낸다. 예를 들어, 약 8 MHz의 스위칭 비율이 상기 설명된 바와 같이 도 5의 광윈도우 신호 발생기, 즉 약 100ns의 지속시간과 수백 nJ 범위의 에너지를 갖는 펄스를 방출하는 비활성 펄스 소스(48)로 달성될 수 있다는 것이 예측된다. 상기 주어진 값들보다 훨씬 짧은 상승 시간 및 강하 시간의 값들이 적절한 지속시간과 전력의 펄스를 방출하는 레이저 소스의 사용에 의해 예측된다.The above given values of rise and fall times indicate that achievable instrumentation can be achieved when the experiment is conducted. For example, a switching ratio of about 8 MHz is achieved with the light window signal generator of FIG. 5 as described above, i.e., an inactive pulse source 48 that emits a pulse having a duration of about 100 ns and an energy in the range of several hundred nJ. It is expected that it can be. Values of rise and fall times much shorter than the values given above are predicted by the use of a laser source that emits pulses of adequate duration and power.

상기에 제공된 개시를 기본으로 하여 당해 기술분야에서 숙련된 기술을 가진사람은 그의 특정 요구조건을 만족시키기 위해 활성 및 비활성 펄스 지속시간과, 전력 및 파장과, 광피드백 루프 길이와, 이득을 포함하는 증폭기 특성과, 하강 시간과, 활성 영역의 길이와, 포화전력 및 펌프 전력과 같은 변수들의 적절한 값들을 결정할 수 있다.Persons of ordinary skill in the art, based on the disclosure provided above, should include active and inactive pulse durations, power and wavelengths, optical feedback loop lengths, and gains to meet their specific requirements. Appropriate values of variables such as amplifier characteristics, fall time, active region length, saturation power and pump power can be determined.

본 발명의 정신 또는 영역을 벗어나지 않고 본 발명의 구조 및 방법에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있다는 것은 당해 기술분야에서 숙련된 기술을 가진 사람에게 분명해질 것이다. 따라서, 본 발명의 수정 및 변형이 첨부된 청구항 등의 영역 내에 있다는 것을 전제로 본 발명은 본 발명의 수정 및 변형을 포함한다는 것이 의도된다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the structure and method of the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Accordingly, it is intended that the present invention cover modifications and variations of this invention provided that they come within the scope of the appended claims and the like.

Claims

A first beam splitter having first and second inputs and one output;

A second beam splitter having one input optically coupled to the output of the first beam splitter, a first output, and a second output optically coupled to the second input of the first beam splitter to provide an optical feedback loop; ;

An optical amplifier included in the feedback loop;

A light element included in a feedback loop to suppress a feedback light signal upon receiving an inactive light pulse, thereby terminating the sustained output light signal,

The active light pulse transmitted to the first input of the first beam splitter is separated into an output optical signal lead and a feedback optical signal at the first and second outputs of the second beam splitter, respectively, and the feedback optical signal is amplified by an optical amplifier. An optical window signal generator characterized by maintaining an output optical signal even after the termination of an active optical pulse.

The method of claim 1,

And a light filter included in the feedback loop to remove noise generated in the feedback loop.

The method of claim 1,

The optical element for suppressing a feedback optical signal is a third beam splitter having a first input and a first output for transmitting a feedback optical signal, a third beam splitter having a second input and a second output optically coupled to the optical amplifier, An inactive light pulse delivered to the second input of the three-beam splitter is delivered to the optical amplifier to terminate the sustained output optical signal by saturating the optical amplifier.

The method of claim 1,

The optical element for suppressing a feedback optical signal is an optical interrupter having a light command, and the optical inactive pulses delivered to the optical element terminate the sustained output optical signal by causing the optical element to interrupt the feedback loop. Optical window signal generator.

The method of claim 4, wherein

And said optical element for suppressing a feedback optical signal is a Pockel cell.

The method of claim 1,

And said feedback loop has a feedback time equal to the pulse duration of an active pulse.

The method of claim 1,

And the optical amplifier has a gain that compensates for the loss caused by the feedback optical signal in the feedback loop.

The method of claim 1,

And the optical amplifier is a semiconductor optical amplifier.

The method of claim 1,

And the optical amplifier is a fiber amplifier doped with erbium.

The method of claim 1,

And said feedback loop is formed of an optical fiber.

The method of claim 1,

And the optically active and inactive pulses are square pulses.

Delivering an optically active pulse to the optical feedback loop;

Separating the optically active pulse into an output optical signal lead and a feedback optical signal;

Amplifying the feedback optical signal to maintain the output optical signal even after the termination of the optically active pulse and to maintain self-supporting amplification;

Delivering an optical inactive pulse to an optical feedback loop;

Terminating the self output amplification according to the light inactive pulses, thereby terminating the sustained output light signal.

The method of claim 12,

And wherein said self-supporting amplification is terminated by saturating the optical amplifier with optically inactive pulses, wherein said self-supporting amplification is terminated by optically inactive pulses.

The method of claim 12,

Wherein said self-supporting amplification is terminated by suppressing the feedback optical signal by an optical interrupter activated by the optical inactive pulses.

An optical coupler for inserting an optically active pulse into the feedback loop and extracting the optical output signal from the feedback loop;

An optical amplifier included in the feedback loop;

And a light element included in a feedback loop to suppress the feedback light signal upon receiving an optical inactive pulse, thereby terminating the sustained light output signal,

The optical active pulse transmitted to the optical coupler is separated by the optical coupler into the optical output signal lead portion and the feedback optical signal, and the feedback optical signal is amplified by the optical amplifier and transmitted to the optical coupler and the optical output even after the termination of the optical active pulse. An optical window signal generator, characterized by holding a signal.

The method of claim 15,

And the optical coupler is an Ibernescent waveguide coupler.

The method of claim 15,

And the optical coupler is a fusion fiber coupler.

The method of claim 15,

And the optical amplifier is a semiconductor optical amplifier.

The method of claim 15,

And the optical amplifier is a fiber optical amplifier.

The method of claim 15,

And the optical element for suppressing a feedback optical signal is a coupler that saturates the optical amplifier and terminates the optical output signal by delivering an optical inactive pulse to the optical amplifier.

The method of claim 15,

Wherein said optical element for suppressing a feedback optical signal is an optical interrupter having a light command, wherein said optical inactive pulse terminates the sustained light output signal by causing the optical element to interrupt the feedback loop.

The method of claim 15,

Said feedback loop having a feedback time equal to the duration of an optically active pulse, said optical amplifier having a gain that compensates for the losses caused by the feedback optical signal in the feedback loop.

The method of claim 15,

And said feedback loop is formed of an optical waveguide.

The method of claim 15,

And an optical filter for removing noise generated in the feedback loop.