KR19990066583A - 분산보상광섬유모듈을 이용한 광변조기의 처핑값 측정 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 분산보상광섬유모듈을 이용한 광변조기의 처핑값 측정 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 분산보상광섬유모델을 이용한 광변조기의 처핑값 측정 장치는 광변조기에 수MHz에서 20GHz정도의 소신호의 정현파 신호를 인가하는 종래의 소신호 해석 방식과 동일한 방식을 사용하되, 광변조기의 출력신호를 분산하는 분산매질로 단일모드 광섬유를 사용하는 것이 아니라 분산보상광섬유를 사용함으로써, 단일 모드 광섬유에 비해 상대적으로 손실이 적게되므로 측정시 광증폭기를 사용하지 않아도 되는 장점이 있다. 변조기의 처핑은 변조 신호가 매질의 굴절율 혹은 흡수율을 변화시키기 때문에 발생하며 변조기의 DC바이어스 전압을 조절하여 전송거리의 제한을 갖는 처핑값을 적절하게 선택하도록 한다.
Description
본 발명은 분산보상광섬유모듈을 이용한 광변조기의 처핑값 측정 장치에 관한 것이다.
광섬유의 색분산은 광섬유에서의 군속도가 파장에 따라 다르기 때문에 생기는 현상으로 광 펄스가 진행하면서 펄스폭이 넓어지는 정도를 나타낸다. 전송한 데이터의 펄스폭이 넓어지면 내부부호 간섭(Intersymbol Interference)이 발생함으로써 데이터 검출의 에러 요인이 되고 있다. 또한, 송신부의 신호 변조시 발생하는 처핑에 의한 발진 선폭의 증대는 광섬유를 통과하면서 색분산의 영향을 증대시켜 전송 거리를 제한하는 요인이 되고 있다. 그러나 변조기에 인가되는 바이어스(bias) 전압에 따라 변조기의 처핑값을 조절함으로써 전송거리를 최대한 확장하는 것이 가능하다.
광변조기의 처핑값 측정을 위한 종래의 기술로는 광변조기에 소신호의 정현파 신호를 인가한 상태에서 광변조기의 출력신호를 광증폭기와 단일모드 광섬유를 지나도록 함으로서 주파수 영역에서 공진피크가 발생하도록 하는 소신호 해석법을 사용하여 왔다.
도 1은 종래의 처핑값 측정 장치의 개략적 구성을 나타내는 블럭도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 처핑값 측정장치는 광원으로서 레이저 다이오드(1), 단일 모드 광섬유(Single Mode fiber)(2), 편광 조절기(3), 편광 모드 광섬유(Polarized Mode fiber)(4), 외부광 변조기(5), 광증폭기(6), 단일모드 광섬유(7), 광전변환기(8), DC 전원(9), DC 바이어스 선택 필터(10), DC차단 접지 회로(11) 및 회로망 분석기(12)로 구성되어 있다. 레이저 다이오드(1)에서 방출된 광출력 신호는 단일모드 광섬유(2)를 거쳐 편광조절기(3)에 입사된다. 편광 조절기(3)에 의해 편광조절된 광신호는 편광모드 광섬유(4)에 의해 특정 편광 성분만 선택되어 광변조기(5)의 광입력단자로 입력된다. 또한, 광변조기(5)의 rf단자에는 회로망 분석기(network analyzer)(12)의 주파수 발생기로부터 수MHz에서 20GHz정도의 소신호의 정현파 신호가 인가된다. 또한 광변조기(5)의 광출력 신호를 광증폭기(6)로 증폭하여 단일모드 광섬유(7)에 인가하고, 단일모드 광섬유(7)에서 분산시켜 광전 변환기(8)를 통해 다시 회로망 분석기(12)로 인가되도록 구성되어 있다. 이러한 측정 장치에 사용되는 80~100km 길이의 광섬유(7)는 분산을 발생시키는 분산매질로 사용되며 단일모드 광섬유의 분산값이 17ps/km/nm 이므로 80~100km의 경우 분산값은 1360~1700ps/nm 정도이다. 또한 단일모드 광섬유의 전송 손실이 0.2dB/km로 광섬유를 통과한 후의 신호가 매우 미약하게 되어 광증폭기(6)를 사용하여 증폭해야 하는 단점이 있다. 광증폭기(6)를 사용하는 경우 광증폭기(6)의 광스펙트럼이 흔들리게 되어 공진 피크점들의 흔들림이 상대적으로 크게 발생되어 공진 피크점을 측정하는 것이 광변조기의 종류에 따라 정확도가 떨어지는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창안된 것으로, 변조기에 인가되는 바이어스(bias) 전압에 따라 변조기의 처핑값을 조절함으로써 전송거리를 최대한 확장하는데에 필요한 변조기의 처핑값을 측정하기 위한 분산보상광섬유모듈을 이용한 광변조기의 처핑값 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 처핑값 측정 장치의 개략적인 구성을 나타내는 블럭도,
도 2는 본 발명에 따른 처핑값 측정 장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도,
도 3은 도 2의 분산보상 광섬유 모듈을 통과한 후의 공진피크를 측정한 그래프,
그리고 도 4는 인가 전압에 따른 처핑값의 변화를 측정한 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1. 레이저 다이오드(1) 2. 단일 모드 광섬유(Single Mode fiber)
3. 편광 조절기 4. 편광 모드 광섬유(Polarized Mode fiber)
5. 외부광 변조기 6. 광증폭기
7. 단일모드 광섬유 8. 광전변환기
9. DC 전원 10. DC 바이어스 선택 필터
11. DC차단 접지 회로 12. 회로망 분석기
21. 레이저 다이오드(1) 22. 단일 모드 광섬유(Single Mode fiber)
23. 편광 조절기 24. 편광 모드 광섬유(Polarized Mode fiber)
25. 외부광 변조기 26. 광증폭기
28. 광전변환기 29. DC 전원
30. DC 바이어스 선택 필터 31. DC차단 접지 회로
32. 회로망 분석기
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 분산보상광섬유모듈을 이용한 광변조기의 처핑값 측정 장치는, 단일모드의 광신호를 방출하는 광원; 상기 단일모드 광신호를 소정의 거리 이상을 전송하는 단일모드 광섬유; 상기 단일모드 광섬유로부터의 단일모드 광신호로부터 소정 편광 성분만을 선택적으로 선택하는 광편광 조절기; 소정의 DC 바이어스 전압을 제공하기 위한 DC 전원; 상기 DC 바이어스 전압 및 소정 주파수의 소신호 정현파 신호를 인가받아 상기 편광조절기로부터 선택되어 입사되는 편광성분의 광신호를 변조하는 광 변조기; 상기 단일모드광섬유에 의해 발생되는 분산을 보상하는 분산보상광섬유모듈; 상기 분산보상광섬유모듈로부터의 광신호를 전기적 신호로 변환하는 광전변환기; 및 상기 광전변환기로부터의 전기적 신호를 분석하여 상기 소정 주파수의 소신호 정현파 신호를 상기 광변조기의 고주파 단자에 제공하는 회로망 분석기;를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 소신호의 정현파 신호는 수MHz에서 20GHz 범위의 주파수를 가지며, 상기 분산보상광섬유모듈의 분산값은 -1405ps/nm 이고, 전송 손실은 9dB인 것이 바람직하다.
이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 분산보상광섬유모듈을 이용한 광변조기의 처핑값 측정 장치를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 처핑값 측정 장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 분산보상모듈을 이용한 광변조기의 처핑값 측정 장치는 레이저 다이오드(21), 단일 모드 광섬유(Single Mode fiber)(22), 편광 조절기(23), 편광 모드 광섬유(Polarized Mode fiber)(24), 외부광 변조기(25), 분산보상모듈(26), 광전변환기(28), DC 전원(29), DC 바이어스 선택 필터(30), DC차단 접지 회로(31) 및 회로망 분석기(32)로 구성된다. 레이저 다이오드(21)에서 방출된 광출력 신호는 단일모드 광섬유(22)를 거쳐 편광조절기(23)에 입사된다. 편광 조절기(23)에 의해 편광조절된 광신호는 편광모드 광섬유(24)에 의해 특정 편광 성분만 선택되어 광변조기(25)의 광입력단자로 입력된다. 또한, 광변조기(25)의 rf단자에는 회로망 분석기(network analyzer)(32)의 주파수 발생기로부터 수MHz에서 20GHz정도의 소신호의 정현파 신호가 인가된다. 또한 광변조기(25)의 광출력 신호를 80km의 단일모드광섬유에 의해 발생되는 분산을 보상하는 분산보상광섬유(DCF)모듈(26)에 인가하고, 분산보상광섬유모듈(26)의 광출력신호는 광전 변환기(28)를 통해 다시 회로망 분석기(32)로 인가되도록 구성된다. 이 때 사용된 분산보상모듈(26)의 분산값은 약 -1405ps/nm로 80km의 단일모드광섬유(1360ps/nm)의 경우와 유사한 분산값을 가지며, 전송 손실에 있어서 분산보상모듈(26)은 약 9dB로 단일모드광섬유의 약16dB에 비해 상대적으로 손실이 적다. 따라서, 광증폭기를 사용하지 않아도 되는 장점이 있다.
광변조기의 처핑값 측정을 위한 본발명에 따른 처핑값 측정 장치는 광변조기에 수MHz에서 20GHz정도의 소신호의 정현파 신호를 인가하는 종래의 소신호 해석 방식과 동일한 방식을 사용하나, 광변조기(25)의 출력신호를 분산하는 분산매질로 단일모드 광섬유를 사용하는 것이 아니라 분산보상광섬유(26)를 사용하는 점에 차이가 있다.
이상과 같은 구성의 분산보상광섬유모듈을 이용한 광변조기의 처핑값 측정 장치의 동작원리는 다음과 같다.
광전송거리를 제한하는 변조기의 처핑은 변조 신호가 변조기를 구성하는 매질의 굴절율 혹은 흡수율을 변화시키기 때문에 발생하며 흡수율 변화는 Kramer-Kronig 관계에 의해 굴절율 변화로 연결된다. 변조시 굴절율이 바뀐다는 것은 변조기를 통과하는 빛의 위상이 변한다는 것이므로 처핑(위상의 변화를 시간에 대해 미분한것)이 발생하게 된다. 일반적으로 직접 변조한 반도체레이저의 경우 보다 외부변조기를 사용하는 경우 그 양이 더 작으며 관계식은 수학식 1과 같다.
수학식 1에서 I 는 광세기, α는 처핑값을 나타내며 위상이 광세기의 변화에 따라 변함을 나타내고 있다.
또한, 도 2에서 수MHz에서 20GHz정도의 소신호의 정현파신호를 광변조기(25)를 통하여 분산보상광섬유모듈(26)에 인가하여 측정된 공진 피크들의 주파수값들을 수학식 2에 대입함으로써 처핑값 α를 얻을 수 있다.
수학식 2에서 LD는 분산보상광섬유모듈의 분산값에 해당되는 -1405 ps/nm, u는 공진피크의 수, α는 처핑파라메타, λ는 레이저 다이오드에서 출력되는 레이저 빔의 파장을 나타내고 있다.
<실시예>
레이저다이오드의 출력 레이저 빔의 파장은 1552.52nm, 마하젠더 외부광강도변조기, -1405ps/nm/km의 분산값을 갖는 분산보상 광섬유모듈, 광전변환기 등으로 측정 장치를 도 2에 도시된 바와 같이 구성한 후 외부광강도변조기의 인가전압에 따른 처핑값을 측정하였다. 도 3은 인가되는 DC 바이어스 전압을 2.5volt로 하였을 때의 공진피크를 나타내고 있고, 도 4는 외부변조기에 인가되는 전압에 따른 공진피크값을 측정하여 그결과를 수식 2로부터 계산하여 얻어낸 처핑값을 나타내고 있다. 여기서, 처핑 파라메타(chirping parameter)α의 값이 양(+)이면 분산과 동일한 방향을 나타내고, 음(-)이면 분산과 반대 방향을 나타내며, 아래첨자 MZ는 분산보상모듈이 Mach-Zender Modulator임을 나타낸다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 분산보상광섬유모델을 이용한 광변조기의 처핑값 측정 장치는 광변조기에 수MHz에서 20GHz정도의 소신호의 정현파 신호를 인가하는 종래의 소신호 해석 방식과 동일한 방식을 사용하되, 광변조기의 출력신호를 분산하는 분산매질로 단일모드 광섬유를 사용하는 것이 아니라 분산보상광섬유를 사용함으로써, 변조 신호가 변조기를 구성하는 매질의 굴절율 혹은 흡수율을 변화시키기 때문에 발생하며 광전송거리를 제한하는 요인이 되는 변조기의 처핑값을 DC바이어스전압으로 조절하여 광손실이 적절하게 보상되도록 한다. 따라서, 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 분산보상모듈의 손실값이 단일모드광섬유에 비해 상대적으로 적으므로 80~100km의 단일모드 광섬유를 사용하는 경우에 비해 광증폭기를 사용하지 않으므로 측정 장치가 단순화된다.
둘째, 광증폭기를 사용하지 않음으로 분산보상모듈에 의한 공진피크점들의 흔들림이 적게되어 측정값의 정확도가 향상된다.
셋째, 분산보상광섬유의 분산값을 알고 있으므로 측정값의 오차를 줄일 수 있다.
넷째, 측정이 신속하게 이루어진다.
Claims (4)
- 단일모드의 광신호를 방출하는 광원;상기 단일모드 광신호를 소정의 거리 이상을 전송하는 단일모드 광섬유;상기 단일모드 광섬유로부터의 단일모드 광신호로부터 소정 편광 성분만을 선택적으로 선택하는 광편광 조절기;소정의 DC 바이어스 전압을 제공하기 위한 DC 전원;상기 DC 바이어스 전압 및 소정 주파수의 소신호 정현파 신호를 인가받아 상기 편광조절기로부터 선택되어 입사되는 편광성분의 광신호를 변조하는 광 변조기;상기 단일모드광섬유에 의해 발생되는 분산을 보상하는 분산보상광섬유모듈;상기 분산보상광섬유모듈로부터의 광신호를 전기적 신호로 변환하는 광전변환기; 및상기 광전변환기로부터의 전기적 신호를 분석하여 상기 소정 주파수의 소신호 정현파 신호를 상기 광변조기의 고주파 단자에 제공하는 회로망 분석기;를구비한 것을 특징으로 하는 분산보상광섬유모듈을 이용한 광변조기의 처핑값 측정 장치.
- 제1항에 있어서,상기 소신호의 정현파 신호는 수MHz에서 20GHz 범위의 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 분산보상광섬유모듈을 이용한 광변조기의 처핑값 측정 장치.
- 제1항에 있어서,상기 분산보상광섬유모듈의 분산값은 -1405ps/nm 인 것을 특징으로 하는 분산보상광섬유모듈을 이용한 광변조기의 처핑값 측정 장치.
- 제1항에 있어서,상기 분산보상광섬유모듈의 전송 손실은 9dB인 것을 특징으로 하는 분산보상광섬유모듈을 이용한 광변조기의 처핑값 측정 장치.
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