KR20000018397A - 이득평탄화기능을 갖춘 광통신시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파장분할다중화 방식의 광통신시스템에 있어서, 광선로를 통해 전송되는 파장별 광신호의 출력크기를 평탄화시키고, 이를 통해 광네트워크의 구성을 용이하게 실행할 수 있도록 된 이득평탄화기능을 갖춘 광통신시스템에 관한 것이다.

본 발명에 있어서는 다파장의 광신호를 그 파장별로 분리하는 역다중화기(61)와, 이 역다중화기에서 출력되는 각 광신호의 이득을 소정 값으로 설정하는 다수의 감쇠기(62)가 구비된다. 그리고, 상기 감쇠기(62)는 해당 감쇠기에서 출력되는 광신호의 레벨이 상호 동일하게 되도록, 또는 해당 광신호가 수신되는 수신장치의 입력 레벨이 상호 동일하게 되도록 광신호를 감쇠시키게 된다.

따라서, 본 발명에 의하면, 각 광증폭기(60)를 통해 증폭되어 전송되는 광신호의 이득이 전체적으로 동일하게 설정되게 되므로, 다수의 광송수신장치를 결합하는 광네트워크의 구성을 보다 용이하게 실행할 수 있게 된다.

Description

이득평탄화기능을 갖춘 광통신시스템

본 발명은 파장분할다중화 방식의 광통신시스템에 관한 것으로서, 특히 광선로를 통해 전송되는 파장별 광신호의 출력이득을 평탄화시키고, 이를 통해 광네트워크의 구성을 용이하게 실행할 수 있도록 된 이득평탄화기능을 갖춘 광통신시스템에 관한 것이다.

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

광통신기술의 발달은 신호의 증폭을 위해 광신호를 전기적인 신호로 일시 변환하는 등의 물리적인 변화를 가하지 않고 광선로내에서 광신호 형태 자체로 그 신호이득을 높일 수 있도록 된 광증폭기가 개발되면서 더욱 가속화되었으며, 최근에 이르러서는 하나의 전송선로를 통해 파장이 각기 다른 광신호를 동시에 전송함으로써 선로의 전송효율을 높일 수 있도록 된 파장분할다중화(WDM : Wavelength Division Multiplexing)기술이 개발되어 상용화되고 있다.

일반적으로, 상기한 광증폭기는 도 1에 나타낸 바와 같이 그 광증폭광섬유를 통해 전송되는 광신호의 파장에 따라 그 증폭이득이 다르게 설정되게 된다. 따라서, 상기한 광증폭기를 채용하고 있는 광통신 시스템에 있어서는 이 광증폭기에 의해 양호한 증폭이득을 얻을 수 있는 파장대역, 즉 최저 이득손실이 발생하는 파장대역인 1530㎚∼1560㎚ 파장대의 광신호를 사용하여 데이터 송수신을 실행하고 있다. 특히, 상기한 파장 대역 중에서도 광증폭기를 통해 균일한 증폭이득을 얻을 수 있는 1540㎚∼1560㎚ 파장의 광신호를 사용하고 있는데, 이는 전송되는 신호광의 파장이 상호 다르게 설정되는 경우에는 수신측에서 특정한 신호광을 수신하지 못하는 문제가 발생하게 되기 때문이다. 즉, 광통신 시스템에 있어서는 통상 초장거리 전송을 통해 약화된 신호광의 이득을 증폭하여 전송데이터를 검출하도록 하고 있는데, 만일 이때 가장 레벨이 작은 신호광을 기준으로 증폭이득을 설정하게 되면 레벨이 높은 신호광이 과도하게 증폭되게 됨으로써 수신장치 측의 포토 다이오드 등이 소손되는 문제가 발생하게 되고, 레벨이 높은 신호광을 기준으로 증폭이득을 설정하게 되면 레벨이 낮은 신호광이 노이즈신호로 간주되게 됨으로써 그 신호광을 검출할 수 없게 되는 문제가 발생하기 때문이다.

그러나, 상술한 바와 같이 광증폭기를 통해 이득특성이 균일하게 나타나는 파장의 신호광을 선택적으로 사용하는 경우에도 다음과 같은 문제가 발생하게 된다.

즉, 일반적으로 광선로를 통해 전송되는 신호광은 그 전송거리에 비례하여 이득이 감소하게 되므로 일정한 전송거리 마다 광증폭기를 설치하여 그 신호광의 이득을 증폭시키는 것이 필요하게 된다. 또한, 상기 광증폭기는 도 1에서 알 수 있는 바와 같이 대략 1540㎚∼1560㎚의 파장대에서 대체적으로 균일한 이득특성을 갖고는 있으나, 그 광증폭기를 통해 출력되는 신호광의 레벨은 파장에 따라 약간씩 차이가 있게 된다. 따라서, 만일 광통신 시스템의 전송처와 수신처 사이에 다수의 광증폭기가 설치되는 경우에는 각 신호광이 광증폭기를 통과하면서 점차 다른 이득을 갖게 됨으로써 수신처에서 수신되는 신호광은 그 파장에 따라 비교적 큰 크기의 이득차이를 갖게 된다. 특히, 이러한 문제는 국가간의 데이터 전송과 같이 초장거리 전송시에 크게 발생하여 실질적으로 다파장의 신호광을 이용하여 데이터를 전송하는 것이 불가능하게 된다.

따라서, 최근에는 특정 파장대의 광에 대해 차단특성을 갖는 광섬유 브래그 격자필터(Fiber Bragg grating)를 이용하여 신호광의 이득을 평탄화하는 방법과, 이득 스펙트럼이 서로 다른 다수의 광증폭광섬유를 접속하여 전체이득대역을 평탄화하도록 하는 방법이 제안된 바 있다.

그러나, 상기한 방법은 단지 특정한 광증폭광섬유를 통해서 출력되는 신호광간의 이득을 평탄화시키도록 되어 있을 뿐, 해당 광증폭광섬유를 통해 출력되는 전체 신호광의 이득을 원하는 레벨로 설정하는 것은 불가능하기 때문에 광네트워크를 구성하는데 있어서는 여전히 문제점을 갖고 있게 된다.

즉, 최근에 광통신 시스템이 네트워크화되면서 다수의 광전송 장치와 다수의 광수신장치를 스위칭장치를 통해 결합시키는 추세로 가고 있는 바, 이러한 광네트워크에 있어서는 각 광전송장치별로 그 출력되는 신호광의 레벨이 상호 다르게 설정된다. 따라서, 상기한 이득평탄화방법을 채용하여 각 전송장치별로 출력되는 신호광의 이득을 평탄화시킨다 하더라도 각 신호광이 스위칭되어 수신장치측으로 입력되는 경우에는 각 신호광에 따라 이득이 다르게 설정되게 됨으로써 실질적으로 수신장치에 있어서는 상술한 바와 같이 해당 수신장치가 소손되거나 또는 특정한 신호광을 검출하지 못하는 문제가 발생할 수 있게 된다.

이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 각 광증폭기로부터 출력되는 신호광의 이득특성을 전체적으로 평탄화시키는 것이 가능하고, 또한 이를 통해 광네트워크의 구성을 용이하게 실행할 수 있도록 해주는 이득평탄화기능을 갖춘 광통신시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 광증폭기의 증폭특성을 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이득평탄화 기능을 갖춘 광통신시스템의 구성을 나타낸 블록구성도.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이득평탄화 기능을 갖춘 광통신시스템의 구성을 나타낸 블록구성도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

50, 60 : 광증폭기,

51, 61 : 광도파로 배열격자 역다중화기,

52, 62 : 감쇠기,

53, 64 : 광도파로 배열격자 다중화기,

63 : 스위칭부.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 이득평탄화기능을 갖춘 광통신시스템은 하나의 광선로를 통해 다파장의 광신호를 동시에 전송하도록 된 파장분할다중화방식 광통신시스템에 있어서, 다파장 광신호를 각 파장별로 역다중화하여 출력하는 광신호 역다중화수단과, 상기 광신호 역다중화수단으로부터 출력되는 각 파장의 광신호에 각각 결합되어 해당 광신호를 소정의 레벨로 감쇠시키는 다수의 감쇠수단 및, 상기 감쇠수단으로부터 출력되는 다수의 광신호를 다중화하여 출력하는 광신호 다중화수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제2 관점에 따른 이득평탄화기능을 갖춘 광통신시스템은 다파장의 광신호를 송수신하기 위한 다수의 송수신장치를 구비하는 광통신시스템에 있어서, 다파장의 입력 광신호를 각 파장별로 역다중화하여 출력하는 적어도 하나의 광신호 역다중화수단과, 상기 광신호 역다중화수단으로부터 출력되는 각 파장의 광신호에 각각 결합되어 해당 광신호를 소정 레벨로 감쇠시키는 다수의 감쇠수단, 상기 감쇠수단으로부터 출력되는 다수의 광신호를 그 전송처에 대응하여 스위칭출력하는 스위칭수단 및, 상기 스위칭수단으로부터 출력되는 다수의 광신호를 다중화하여 출력하는 광신호 다중화수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 감쇠수단은 그 감쇠수단으로부터 출력되는 광신호의 레벨이 소정값을 갖도록 그 감쇠이득이 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 감쇠수단은 그 감쇠수단으로부터 출력되는 광신호가 전송되는 수신장치의 입력 레벨이 소정값을 갖도록 그 감쇠이득이 설정되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 수신장치로 전송될 다파장 광신호를 파장분할한 후, 감쇠수단을 통해 각 파장의 광신호가 상호 동일한 이득을 갖도록 설정하게 된다. 따라서, 전송되는 전체적인 광신호가 모두 동일한 이득레벨을 갖게 되므로 광네트워크의 구성이 매우 용이해지게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이득평탄화기능을 갖춘 광통신시스템의 구성을 나타낸 블록구성도이다.

도면에서, 참조번호 50은 희토류 이온, 예컨대 어븀이 첨가된 광증폭기(Erbium Doped Fiber Amplifier:EDFA)이다. 이 광증폭기는 입력되는 광신호를 소정 레벨로 증폭하여 출력하도록 된 것으로서, 그 증폭이득특성은 도 1에서 설명한 바와 같이 입력되는 광신호의 파장에 따라 각각 다른 이득특성을 갖게 된다. 그리고, 이 광증폭기(50)의 입력으로서는 다파장의 광신호가 다중화되어 결합되게 된다.

이어, 상기 광증폭기(50)로부터 출력되는 광신호는 광도파로 배열격자 역다중화기(Arrayed Waveguide Grating:AWG)(51)의 입력으로서 결합된다. 이 광도파로 배열격자 역다중화기(51)는 상기 광증폭기(50)로부터 입력되는 다파장의 광신호를 각각 파장별로 역다중화하여 출력하게 된다. 그리고, 이 광도파로 배열격자 역다중화기(51)의 광신호 출력은 감쇠부(52)의 입력으로서 결합된다.

감쇠부(52)는 상기 광도파로 배열격자 역다중화기(51)에서 출력되는 서로 다른 파장을 갖는 각각의 광신호에 대해 결합되어 해당 광신호의 이득을 감쇠시키는 다수의 감쇠기(52₁∼52_N)를 구비하여 구성된다. 여기서, 상기 감쇠기(52₁∼52_N)는 각각 소정의 감쇠이득을 갖게 되는데, 각 감쇠기(52₁∼52_N)의 감쇠이득은 해당 감쇠기와 결합되는 광신호의 입력이득에 따라 결정되게 된다.

즉, 일반적으로 광시스템을 구성하는 경우에는 해당 광시스템에서 송출되는 각 파장광의 이득, 즉 도 2에서 광증폭기(50)에서 출력되는 각 파장광의 이득을 알 수 있다. 따라서, 상기 각 파장광의 이득을 근거로 각 감쇠기(52₁∼52_N)의 감쇠이득을 설정하게 되면 각 감쇠기(52₁∼52_N)로부터 출력되는 각 파장광의 이득을 동일한 레벨로 설정할 수 있게 된다.

한편, 상기 감쇠부(52)의 각 출력 광신호는 광도파로 배열격자 다중화기(53)의 입력으로서 결합된다. 그리고, 이 광도파로 배열격자 다중화기(53)는 감쇠부(52)의 각 감쇠기(52₁∼52_N)로부터 출력되는 다파장의 광신호를 다중화하여 출력하게 된다.

상기한 구성에 있어서, 다파장의 광신호는 광증폭기(50)로 입력되어 소정의 이득레벨로 증폭되게 된다. 그리고, 이와 같이 증폭된 광신호는 광도파로 배열격자 역다중화기(51)에 입력되어 그 파장별로 분리된 후 감쇠부(52)에 입력되게 된다.

한편, 감쇠부(52)에 있어서 각 감쇠기(52₁∼52_N)는 입력되는 각각의 광신호를 소정의 레벨로 감쇠시키게 된다. 이때 상기 감쇠기(52₁∼52_N)의 감쇠이득은 상술한 바와 같이 광증폭기(50)로부터 출력되는 각 파장광의 이득에 따라 설정되게 된다. 따라서, 상기 감쇠부(52)를 구성하는 각 감쇠기(52₁∼52_N)의 감쇠이득을 해당 감쇠기로부터 출력되는 광신호의 이득레벨이 동일하게 되도록 설정하게 되면 각 감쇠기(52₁∼52_N)로부터 출력되는 각각의 광신호는 그 이득레벨이 동일하게 설정되게 된다. 그리고, 이와 같이 이득조정된 광신호는 다시 광도파로 배열격자 다중화기(53)를 통해 다중화되어 전송되게 된다.

즉, 상기 실시예에 있어서는 광증폭기(50)로부터 출력되는 다파장 광신호를 그 파장별로 분리하여 이득조정을 실행하게 된다. 그리고, 이때의 이득조정은 해당 이득조정 후의 광신호 레벨이 상호 동일하게 되도록 실행하게 된다. 그리고, 이와 같이 이득조정된 각 파장광을 다시 다중화하여 전송하게 된다.

따라서, 상기 실시예에 의하면 단순한 구성으로 다파장 광신호의 각 이득을 동일하게 설정할 수 있게 된다.

한편, 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이득평탄화기능을 갖는 광통신시스템을 나타낸 블록구성도로서, 이는 도 2에 도시된 장치를 광네트워크의 구성에 적용한 경우를 나타낸 것이다.

도면에서 참조번호 60(60₁∼60_N)은 입력되는 다파장 광신호를 소정 레벨 증폭하는 광증폭광섬유이고, 61(61₁∼61_N)은 각 광증폭광섬유(60₁∼60_N)로부터 출력되는 광신호를 입력하여 그 광신호를 파장별로 각각 분리하여 출력하는 광도파로 배열격자 역다중화기이다. 또한, 참조번호 62(62₁∼62_N)는 이 광도파로 배열격자 역다중화기(61₁∼61_N)로부터 출력되는 각 파장의 광신호에 대하여 그 이득을 소정 레벨 감쇠시키는 감쇠부로서, 이는 도 2에 나타낸 감쇠부(52)와 동일하게 다수의 감쇠기를 구비하여 구성되고, 또한 각 감쇠기는 상기 광도파로 배열격자 역다중화기(61)를 통해 출력되는 각 파장 광신호의 이득에 따라 그 감쇠이득이 적절하게 설정된다.

그리고, 도면에서 참조번호 63(63₁∼63_N)은 상기 각 감쇠부(62)로부터 출력되는 각 파장의 광신호를 입력함과 더불어, 이를 소정의 제어신호(도시되지 않음)에 따라 스위칭하여 출력하는 스위칭장치이고, 64(64₁∼64_N)는 이 스위칭장치(63)로부터 출력되는 각 파장의 광신호를 입력하여 다중화된 광신호를 출력하는 광도파로 배열격자 다중화기이다.

상기한 구성에 있어서, 상기 감쇠부(62)를 구성하는 각 감쇠기의 감쇠이득설정은 다음 2가지를 기준으로 실행할 수 있다.

(1) 각 감쇠부(62₁∼62_N)에서 출력되는 광신호의 레벨이 모두 동일하게 되도록 각 감쇠기의 감쇠이득을 설정.

(2) 해당 광신호가 입력되는 수신장치, 본 예에서는 스위칭장치(63)에 입력되는 광신호의 레벨이 모두 동일하게 되도록 각 감쇠기의 감쇠이득을 설정.

여기서, 첫 번째 이득조정방법은 스위칭장치(63)에 대해 출력하는 광신호의 레벨을 소정 값으로 정해놓고 각 감쇠기의 출력 광신호 레벨이 상기 소정값이 되도록 그 감쇠이득을 설정하면 되므로 감쇠이득 설정을 용이하게 실행할 수 있다. 또한, 두 번째 이득조정방법은 실제로 수신측으로 입력되는 광신호의 레벨이 소정 값이 되도록 정해놓고 감쇠기의 감쇠이득을 설정하게 되므로 수신측으로 입력되는 광신호의 레벨을 비교적 정밀하게 설정할 수 있다. 다만, 이 경우에 있어서는 감쇠기로부터 수신측 까지의 전송거리에 따른 감쇠율 등을 고려하여 감쇠기의 감쇠이득을 설정하여야 하므로 첫 번째 방법에 비해 감쇠이득설정이 보다 어렵게 된다.

상기 실시예에 있어서는 각 광증폭기(60)로부터 출력되는 다파장 광신호를 광도파로 배열격자 역다중화기(61)를 이용하여 파장별로 분리한 후, 각 파장의 광신호를 감쇠부(62)로 감쇠시켜 스위칭장치(63)로 입력되는 광신호의 이득을 동일하게 설정하게 된다.

따라서, 광네트워크를 구성함에 있어서, 다수의 광신호를 스위칭하여 수신장치로 전송함에 있어 각 광신호의 이득레벨을 고려할 필요가 없어지게 되므로 광네트워크의 구성을 용이하게 실행할 수 있게 된다.

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

즉, 예를 들어 상기 실시예에 있어서는 광증폭기에서 증폭되어 출력되는 광신호를 파장분리하여 각각 감쇠시키는 방법을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명에 있어서 감쇠기의 설치위치는 특정한 위치에 한정되지 않고 필요에 따라 적당한 위치에 설치하는 것이 가능하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 각 광증폭기로부터 출력되는 신호광의 이득특성을 전체적으로 평탄화시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명에 의하면 각 광증폭기로부터 출력되어 전송되는 광신호의 전체적인 이득이 동일하게 설정되므로 광네트워크의 구성을 용이하게 실행할 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 하나의 광선로를 통해 다파장의 광신호를 동시에 전송하도록 된 파장분할다중화방식 광통신시스템에 있어서,

   다파장 광신호를 각 파장별로 역다중화하여 출력하는 광신호 역다중화수단과,

   상기 광신호 역다중화수단으로부터 출력되는 각 파장의 광신호에 각각 결합되어 해당 광신호를 소정의 레벨로 감쇠시키는 다수의 감쇠수단 및,

   상기 감쇠수단으로부터 출력되는 다수의 광신호를 다중화하여 출력하는 광신호 다중화수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이득평탄화기능을 갖춘 광통신시스템.
2. 다파장의 광신호를 송수신하기 위한 다수의 송수신장치를 구비하는 광통신시스템에 있어서,

   다파장의 입력 광신호를 각 파장별로 역다중화하여 출력하는 적어도 하나의 광신호 역다중화수단과,

   상기 광신호 역다중화수단으로부터 출력되는 각 파장의 광신호에 각각 결합되어 해당 광신호를 소정 레벨로 감쇠시키는 다수의 감쇠수단,

   상기 감쇠수단으로부터 출력되는 다수의 광신호를 그 전송처에 대응하여 스위칭출력하는 스위칭수단 및,

   상기 스위칭수단으로부터 출력되는 다수의 광신호를 다중화하여 출력하는 광신호 다중화수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이득평탄화기능을 갖춘 광통신시스템.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 감쇠수단은 그 감쇠수단으로부터 출력되는 광신호의 레벨이 소정값을 갖도록 그 감쇠이득이 설정되는 것을 특징으로 하는 이득평탄화기능을 갖춘 광통신시스템.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 감쇠수단은 그 감쇠수단으로부터 출력되는 광신호가 수신되는 수신장치의 입력 레벨이 소정값을 갖도록 그 감쇠이득이 설정되는 것을 특징으로 하는 이득평탄화기능을 갖춘 광통신시스템.