KR20000023409A - Optical amplifying unit and optical transmission system - Google Patents

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디파스쿠알레파브리지오
멜리파우스토
사치지오반니
투롤라실비아
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지아네시 피에르 지오반니
피렐리 카비 에 시스테미 소시에떼 퍼 아찌오니
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    • H01S5/00Semiconductor lasers
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Abstract

PURPOSE: An optical amplifier and an optical transmission system are provided to amplify an optimum optical signal by utilizing an amplified fiber, a pump source, and a coupler. CONSTITUTION: An optical transmission system comprises an optical transmission device(10),an optical reception device(20), an optical fiber link, and an optical amplification device(100,100'). The optical transmission device transmits an optical signal within the transmission wave band more than 1570nm. The optical reception device receives the transmitted optical signal. The optical fiber link combines the transmission device to the optical reception device. The optical amplification device is combined by the optical fiber link. The optical amplification device comprises an input(101), an output(102), and optical amplifiers(104,104'). The optical amplifiers comprise amplified fibers(108,113,114), pump sources(109,110,115,116), and optical couplers(111,112,117,118).

Description

광 증폭 장치 및 광 전송 시스템{OPTICAL AMPLIFYING UNIT AND OPTICAL TRANSMISSION SYSTEM}Optical amplification device and optical transmission system {OPTICAL AMPLIFYING UNIT AND OPTICAL TRANSMISSION SYSTEM}

본 발명은 광 통신을 위해 사용되기 위한 광 증폭 장치, 광 전송 시스템, 특히 상기 광 증폭 장치를 사용하는 파장 분할 멀티플렉싱(WDM) 광 전송 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an optical amplification apparatus, an optical transmission system for use for optical communication, in particular a wavelength division multiplexing (WDM) optical transmission system using the optical amplification apparatus.

WDM 광 전송 시스템에 있어서, 다양한 광 채널들을 포함한 전송 신호들은 파장 분할 멀티플렉싱 방법에 의해 동일 라인(line)(적어도 광 증폭기를 포함한다) 상으로 보내진다. 그 전송된 채널들은 디지털이거나 아날로그일 수 있고 그 들 각각은 특정 파장으로 관련되어지기 때문에 구별할 수 있다.In a WDM optical transmission system, transmission signals including various optical channels are sent on the same line (including at least an optical amplifier) by a wavelength division multiplexing method. The transmitted channels can be digital or analog and can be distinguished because each of them is associated with a particular wavelength.

현재 장거리 고 용량 광 전송 시스템들은 이전에 사용된 전자 재생기들과는 다르게 OE/EO 변환을 필요로 하지 않는 광 화이버 증폭기들을 사용한다. 광 화이버 증폭기들은 펌프 라디에이션(pump radiation)에 의해 여기 될 때 자극된 방사에 의한 광 신호들을 증폭하기 위하여 하나 이상의 희토류(rare earth)를 가지고 도우프된(doped) 코어(core)를 갖는 미리 셋트된 길이의 광 화이버를 포함한다. 에르븀(erbium)(Er)을 가지고 도우프된 광 화이버들은 광 증폭기들 및 레이져(laser)들 모두로의 사용을 위해 개발되어 왔다. 이들 디바이스들(devices)은 그들 동작 파장이 1550nm 부근의 광 화이버용 제3 윈도우(window)와 일치하기 때문에 상당히 중요하다. 출원인 이름으로의 유럽(EP) 특허 출원 번호 98110594.3는 그 1529-1535nm 및 1541-1561nm의 파장 대역들에서 에르븀으로 도우프된 광 증폭기들(EDFAs)을 사용하는 32 채널 WDM 광 전송 시스템을 제안한다.Currently, long distance high capacity optical transmission systems use optical fiber amplifiers that do not require OE / EO conversion unlike previously used electronic regenerators. Optical fiber amplifiers are preset with a core doped with one or more rare earths to amplify optical signals due to stimulated radiation when excited by pump radiation. It includes a fiber optic of a long length. Optical fibers doped with erbium (Er) have been developed for use with both optical amplifiers and lasers. These devices are of great importance because their operating wavelengths coincide with a third window for the optical fiber around 1550 nm. European (EP) Patent Application No. 98110594.3 under Applicant's name proposes a 32 channel WDM optical transmission system using erbium doped optical amplifiers (EDFAs) in the wavelength bands of 1529-1535 nm and 1541-1561 nm.

예로서 증폭 이득 및 증폭 대역 과 같은 견지에서 시스템 성능을 개선하기 위한 여러가지 방법들이 제안되어 왔다.For example, several methods have been proposed to improve system performance in terms of amplification gain and amplification band.

그 시스템 성능을 개선하기 위한 한가지 기술이 이테르븀(Yb)을 가지고 에르븀-도우프된 증폭 화이버를 함께 도우핑 하는 것으로 이루어진다. 에르븀과 이테르븀을 가지고 활성 화이버를 함께 도우핑 하는 것은 펌프 파장의 선택에 있어서 훨씬 더 큰 유연성을 제공하여 800nm부터 1100nm까지의 펌프 흡수 대역을 넓혀 줄 뿐 만 아니라 보다 높은 흡수 단면 및 이테르븀의 도우펀트(dopant) 용해도 때문에 바닥 상태의 흡수 율을 크게 증가시킨다. 상기 이테르븀 이온들은 많은 펌프 빛(light)을 흡수하고 그 이테르븀과 에르븀의 인접하는 이온들 사이의 잇따른 상호 이완은 그 흡수된 에너지가 그 에르븀 시스템으로 전달되는 것을 허용한다. 그루브(Grubb)외 다수의 논문("다이오드 펌프된 Nd:YLF 레이져에 의해 펌프된 +24.6dBm 출력 파워의 Er/Yb로 함께 도우프된 광 증폭기", Electronics Letters, 1992, 28, (13) pp.1275-1276),과 메이커와 퍼거슨(Maker, Ferguson)의 논문("다이오드-펌프된 Nd:YAG 및 Nd:YLF 레이져들에 의해 펌프된 1.56 마이크로 미터 Yb-감광된 Er 화이버 레이져", Electronics Letters,1988,24,(18),pp. 1160-1161)에 의해 기술된 바와 같이, 그 동반 도우핑(co-doping) 기술은 이테르븀 흡수 스펙트럼의 장 파장 후미에서 직접 펌핑을 통해 화이버 증폭기들 및 레이져들을 효율적으로 여기하기 위하여 적용될 수 있다. 이 펌핑은 다이오드-펌프된 고체 상태 레이져들, 예로서 1047nm Nd:YLF 레이져들 또는 Nd:YAG 레이져들을 수단으로 하여 적절히 수행된다.One technique for improving the system performance consists of doping together erbium-doped amplified fibers with ytterbium (Yb). Doping active fibers together with erbium and ytterbium provides much greater flexibility in the choice of pump wavelengths, as well as broadening the pump absorption band from 800 nm to 1100 nm, as well as higher absorption cross sections and ytterbium dopants ( dopant) greatly increases the absorption of the ground state because of solubility. The ytterbium ions absorb many pump lights and subsequent mutual relaxation between the ytterbium and the adjacent ions of erbium allows the absorbed energy to be transferred to the erbium system. Grobb et al. ("Optical Amplifiers Doped Together with Er / Yb of + 24.6dBm Output Power Pumped by Diode-pumped Nd: YLF Lasers", Electronics Letters, 1992, 28, (13) pp 1275-1276) and the paper by Maker and Ferguson ("1.56 micrometer Yb-sensitized Er fiber lasers pumped by diode-pumped Nd: YAG and Nd: YLF lasers", Electronics Letters As described by 1988, 24, (18), pp. 1160-1161, the accompanying co-doping technique uses fiber amplifiers and lasers through direct pumping at the long wavelength tail of the ytterbium absorption spectrum. Can be applied to effectively excite them. This pumping is suitably performed by means of diode-pumped solid state lasers, for example 1047 nm Nd: YLF lasers or Nd: YAG lasers.

통신 신호들을 증폭하기 위한 에르븀 및 이테르븀으로 동반 도우프된 (co-doped) 증폭 화이버가 유럽 특허 출원 EP0803944A2 및 미국 특허 5,225,925에 더 기술되어 있다. 상기 유럽 특허 출원 0803944A2는 1544-1562nm의 파장 대역 내에서 동작하는 그리고 Er 및 Al을 포함하는 제1 단계와 Er 및 추가의 희토류 원소, 예로서 Yb를 포함하는 제2 단계를 구비하는 다단계 Er-도우프된 화이버 증폭기(EDFA)를 언급한다. 그러한 다단계 EDFA는 모든 에르븀 증폭 시스템들에 걸쳐서 상기 인용된 파장 대역내에서의 유리한 특성들, 예로서 노이즈 형태의 심각한 퇴화 없이 상대적으로 넓은 균일 이득 영역, 그리고 상대적으로 높은 출력 파워을 갖을 수 있다. 그러나, 출원인은 상기 EP0803944A2에서 제안된 그 증폭기는 전송된 채널의 수, 아직도 상대적으로 좁은 (크게 개발된) 1544-1562nm대역으로 제한된 증폭의 견지에서 아무런 장점이 없다. 더우기, 상기 Er/Yb의 제2 단계는 1064nm를 방출하는 다이오드-펌프된 Nd-도우프된 화이버 레이져를 수단으로 하여 펌프되어진다. 단일 형태의(mono-modal) 증폭 화이버의 여기를 위해 주로 사용된 펌프 소스(source)는 상대적으로 비싸고 장애가 된다.Co-doped amplified fibers with erbium and ytterbium for amplifying communication signals are further described in European patent application EP0803944A2 and US Pat. No. 5,225,925. The European patent application 0803944A2 has a multistage Er-dough which operates within a wavelength band of 1544-1562 nm and has a first stage comprising Er and Al and a second stage comprising Er and additional rare earth elements, eg Yb. It refers to a doped fiber amplifier (EDFA). Such multi-stage EDFAs can have advantageous properties within the above-mentioned wavelength bands over all erbium amplification systems, such as a relatively wide uniform gain region, and a relatively high output power, without significant degradation of the noise form. Applicants, however, have no advantage in terms of the amplification proposed in EP0803944A2, which is limited to the number of channels transmitted, still in the relatively narrow (large developed) 1544-1562 nm band. Moreover, the second step of Er / Yb is pumped by means of a diode-pumped Nd-doped fiber laser emitting 1064 nm. The pump source used mainly for the excitation of mono-modal amplified fibers is relatively expensive and impaired.

미국 특허 5,225,925는 단일 횡단 모드(tranverse mode)에서 빛 신호를 소싱(sourcing)하거나 또는 증폭하는 광 화이버에 관한 것이다. 그 화이버는 에르븀(Er)을 가지고 도우프된 주 글래스(glass)와 이테르븀(Yb) 또는 아이언(Fe: iron) 같은 감광제를 구비한다. 바람직하게 그 주 글래스는 도우프된 실리카 글래스(예로서, 도우프된 인산염 또는 붕산염) 이다. 출원인은 상기 미국 특허 5,225,925는 그것의 이득 커브의 형상 때문에 그것은 특별히 WDM 전송에 적당하지 않고 1535nm의 단일 채널의 전송을 위해 적응되었다는 것을 주목하였다. 더우기, 그러한 증폭 화이버는 위에서 언급한 단점들을 갖는 다이오드-펌프된 Nd-도우프된 화이버 레이져를 수단으로 펌프되도록 적응되어진다.U. S. Patent 5,225, 925 relates to an optical fiber for sourcing or amplifying light signals in a single transverse mode. The fiber includes main glass doped with erbium (Er) and a photosensitizer such as ytterbium (Yb) or iron (Fe). Preferably the main glass is doped silica glass (eg doped phosphate or borate). Applicant noted that the U. S. Patent 5,225, 925, because of the shape of its gain curve, was not particularly suitable for WDM transmission and was adapted for transmission of a single channel of 1535 nm. Moreover, such amplified fibers are adapted to be pumped by means of diode-pumped Nd-doped fiber lasers having the disadvantages mentioned above.

EP0803944A2와 US5,225,925의 어느 것도 1550nm주위의 전송 대역과는 다른 파장 대역내에서 신호의 Er/Yb 동반 도우프된 광 증폭기에 의한 증폭을 언급하지 않는다.None of EP0803944A2 and US Pat. No. 5,225,925 mention amplification by Er / Yb-doped optical amplifiers of signals in wavelength bands other than the transmission band around 1550 nm.

Er/Yb 증폭 화이버들의 개선은 직접 코어내에서 하는 것 대신 그 코어를 둘러쌓은 내부 클래딩 영역내에서 활성 화이버를 펌핑하는 것을 구비한 클래딩 펌핑 기술에 의해 얻어져 왔다. 클래딩 펌핑은 고 파워의 넓은 스트라이프(stripe) 다이오드가 효율적이고 저가이며 더블-클래드(double-clad) 희토류가 도우프된 단일 모드 화이버들용의 작은 치수를 갖는 펌프로서 채용되는 것을 허용하는 기술이다. 수백 밀리 와트로부터 수십 와트까지의 출력 파워들은 이 기술에 의해 얻어질 수 있다. 예로서, 980nm에서 다이오드 어레이에 의해 펌프된 Er/Yb 화이버는 미넬리(Minelly)외 다수의 논문("Er3/Yb3가 동반 도우프된 화이버 레이져들 및 증폭기들의 다이오드 어레이, IEEE Photonics Technology Letters,1993,5,(3),pp. 301-303)에서 기술되어진다. 상기 에르븀-이테르븀이 동반 도우프된 설계는 단일 도우프된 에르븀 화이버들 보다 약 980nm의 대역에서 에르븀을 위해 훨씬 높은 바닥 상태(ground state)를 가능하게 한다. 그 결과 훨씬 더 짧은 최적 길이를 갖게 된다. 상기 코어의 외부로 화이버의 일 부분으로 상기 펌프 라디에이션(radiation)을 삽입하는 기술은(외부 코어의 또는 내부 클래딩으로서 동일하게 인식될 수 있는), 예로서 국제 특허 출원(PCT) 번호 95/10868과 미국 특허 5696782에 기술되어 있다.Improvements in Er / Yb amplified fibers have been achieved by cladding pumping techniques that include pumping active fibers in the inner cladding region surrounding the core instead of directly in the core. Cladding pumping is a technique that allows high power, wide stripe diodes to be employed as an efficient, low cost, small dimension pump for double-clad rare earth doped single mode fibers. Output powers from hundreds of milliwatts to tens of watts can be obtained by this technique. As an example, Er / Yb fibers pumped by a diode array at 980 nm are described in Minelly et al. ("Diode Array of Fiber Lasers and Amplifiers Doped with Er3 / Yb3, IEEE Photonics Technology Letters, 1993," 5, (3), pp. 301-303. The erbium- ytterbium co-doped design provides much higher ground for erbium in the band of about 980 nm than single doped erbium fibers. This results in a much shorter optimum length The technique of inserting the pump radiation out of the core into part of the fiber (same as the outer core or as the inner cladding) Perceptible), for example, described in International Patent Application (PCT) No. 95/10868 and US Pat. No. 5696782.

전송되기 위한 채널들의 수를 증가시키기 위해 여러 방법들이 제안되어 왔다. 채널 수를 증가시키기 위한 한 방법은 채널 간격을 좁게 하는 것이다. 그러나, 채널 간격을 좁히는 것은 크로스(cross)- 위상 변조 또는 4개 파의 혼합과 같은 비선형 효과들을 악화시키고, 광 전송기들의 정확한 파장 제어를 필요로 한다. 출원인은 50GHz 보다 낮은 채널 간격은 위의 이유들 때문에 실질적으로 행하는 것은 어렵다는 것을 목격했다.Several methods have been proposed to increase the number of channels to be transmitted. One way to increase the number of channels is to narrow the channel spacing. However, narrowing the channel spacing exacerbates nonlinear effects such as cross-phase modulation or mixing of four waves, and requires precise wavelength control of the optical transmitters. Applicants have witnessed that channel spacing lower than 50 GHz is difficult to achieve substantially for the above reasons.

채널 수를 증가시키는 다른 방법은 상기 화이버의 저 손실 영역내에서 사용 가능한 파장 대역을 넓게 하는 것이다. 하나의 핵심 기술은 종래 1550nm 전송 대역에 걸친 상기 파장 대역 내에서의 광 증폭이다. 특히, 1590nm 주위의 고 파장 대역과 보다 정밀하게는 1565nm와 1620nm사이에서의 고 파장 대역은 매우 높은 수의 채널들이 그 대역내에서 할당될 수 있다는 점에서 장거리 광 전송용으로서 매우 유망하다. 그 1565-1620nm의 대역용 광 증폭기가 높은 수의 채널들을 취급해야 한다면, 그러한 증폭기들의 스펙트럼 이득 특성들은 그 시스템의 성능과 가격을 최적화 하기 위하여 기본적이다. 상기 1530-1550 파장 영역들에 평행하게 에르븀 도우프된 화이버 증폭기들의 1590nm의 전송 파장 영역의 사용은 매력적이며 최근에 고려되어지고 있다. 부가적인 장점으로서 상기 1590nm 파장 영역을 채용하는 것에 의해 4개파의 혼합에 의해 야기된 어떤 퇴화없이 WDM 전송용 분산 이동된 화이버를 사용하는 것이 가능하게 된다. 특허 및 비 특허 문헌에서의 여러 내용들은 고 파장 전송 대역(1565nm부터 1620nm까지)에서의 증폭을 기술한다. 모든 이들 서류들은 단지 에르븀-도우프된 화이버 증폭기들을 고려한다.Another way to increase the number of channels is to widen the available wavelength band within the low loss region of the fiber. One key technique is optical amplification within this wavelength band over a conventional 1550 nm transmission band. In particular, the high wavelength band around 1590 nm and more precisely the high wavelength band between 1565 nm and 1620 nm are very promising for long distance light transmission in that very high numbers of channels can be allocated within that band. If the 1565-1620nm band optical amplifier must handle a high number of channels, the spectral gain characteristics of such amplifiers are fundamental to optimize the performance and cost of the system. The use of a 1590 nm transmission wavelength region of erbium doped fiber amplifiers parallel to the 1530-1550 wavelength regions is attractive and has been considered recently. As an additional advantage, employing the 1590 nm wavelength range makes it possible to use distributed shifted fibers for WDM transmission without any degradation caused by the mixing of the four waves. Many of the details in the patent and non-patent literature describe amplification in the high wavelength transmission band (from 1565 nm to 1620 nm). All these documents only consider erbium-doped fiber amplifiers.

다음 서류들은 고 파장 전송 대역에 대해 사용 가능한 대역을 확장시키기 위한 여러 방법을 제안한다.The following documents suggest several methods for extending the available bands for high-wavelength transmission bands.

미국 특허 5,500,764는 1.55 마이크로 미터와 1.47 마이크로 미터 광 소스들에 의해 펌프되고 1.57 마이크로 미터와 1.61 마이크로 미터 사이에서 광 신호들을 증폭시키도록 적응된 에르븀으로 도우프된 SiO2-Al2O3-GeO2단일 모드 광 화이버(150m와 200m 사이의 거리)에 관한 것이다.U.S. Patent 5,500,764 discloses erbium doped SiO 2 -Al 2 O 3 -GeO 2 pumped by 1.55 micrometers and 1.47 micrometer light sources and adapted to amplify optical signals between 1.57 micrometers and 1.61 micrometers. It relates to a single mode optical fiber (distance between 150 m and 200 m).

오노(ono)외 다수의 논문("1.57 내지 1.60 마이크로 미터 파장 영역내에서의 WDM 신호용 이득이 균일화된 Er3+-도우프된 화이버 증폭기", IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, Vol.9, No.5, May 1997, pp.596-599)는 1.58마이크로 미터 대역 WDM 신호용 이득이 균일화된 Er+3-도우프된 실리카를 기초로한 화이버 증폭기를 공개 한다. 이 논문에서 다른 화이버 길이들이 테스트되어졌고 저자들은 200미터가 고이득 저 잡음을 갖는 EDFA를 만들기 위한 에르븀-도우프된 화이버(EDF)의 최적 길이라는 것을 발견하였다.Ono et al. (“Er3 + -doped fiber amplifiers with uniform gain for WDM signals in the 1.57 to 1.60 micrometer wavelength range”, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, Vol. 9, No. 5, May 1997 , pp. 596-599, disclose a fiber amplifier based on Er + 3-doped silica with uniform gain for 1.58 micrometer band WDM signals. In this paper, different fiber lengths were tested and the authors found that 200 meters was the optimal length of erbium-doped fibers (EDF) for making EDFAs with high gain and low noise.

마수다(masuda)외 다수의 논문("50nm보다 작은 3DB 대역 폭들을 갖는 광대역, 균일 이득, 에르븀 도우프된 화이버 증폭기들", ELECTRONICS LETTERS, 5th June 1997, Vol. 33, No. 12, pp.1070-1072)은 실리케이트(silicate) 에르븀 도우프된 화이버 증폭기용 52nm 대역(1556-1608nm)과 플루오르화물(Fluoride) 에르븀 도우프된 화이버 증폭기용 50nm 대역(1554-1604nm)을 얻는 두단계 에르븀 도우프된 화이버들 및 중간 이퀄라이져(equalizer)를 갖는 계획을 제안한다. 실리케이트 에르븀 도우프된 화이버 증폭기의 경우에 있어서, 그 두단계는 50m EDF 및 26m EDF를 각각 포함한다.Masuda et al. ("Broadband, Uniform Gain, Erbium Doped Fiber Amplifiers with 3DB Bandwidths Less Than 50nm", ELECTRONICS LETTERS, 5th June 1997, Vol. 33, No. 12, pp. 1070-1072 is a two-stage erbium-doped 52 nm band (1556-1608 nm) for silicate erbium-doped fiber amplifiers and a 50 nm band (1554-1604 nm) for fluoride erbium-doped fiber amplifiers We propose a scheme with fibers and an intermediate equalizer. In the case of silicate erbium doped fiber amplifiers, the two stages include 50m EDF and 26m EDF, respectively.

졸리(Jolley)외 다수의 논문("고농도로 도우프된 에르븀 화이버를 사용한 초 균일 광대역 EDFA내에서의 무시할 수 있는 다 경로 간섭 및 낮은 PMD의 증명", "광 증폭기들 및 그것들의 응용" 컨퍼런스, Vail, Colorado, July 27-29 1998, TuD2-1/124-127)은 1570에서 +18.3dBm보다 큰 최대 외부 파워에 도달하는 그리고 45m의 에르븀 화이버를 사용하여 1585nm 대역내에서 신호들을 증폭하는 광역 밴드 EDFA를 제안한다.Joley et al. ("Proof of Negligible Multipath Interference and Low PMD in Ultra Homogeneous Wideband EDFAs Using Highly Doped Erbium Fibers", "Optical Amplifiers and Their Applications" Conference, Vail, Colorado, July 27-29 1998, TuD2-1 / 124-127), a wide band that reaches maximum external power greater than +18.3 dBm at 1570 and amplifies signals in the 1585 nm band using 45 m erbium fiber Suggest EDFA.

본 발명의 목적은 광 통신들에 사용되기 위한 광 증폭 장치를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide an optical amplification apparatus for use in optical communications.

본 발명의 다른 목적은 상기 광 증폭 장치를 이용한 광 전송 시스템, 특히 파장 분할 멀티플렉싱 광 전송 시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an optical transmission system using the optical amplifying apparatus, in particular a wavelength division multiplexing optical transmission system.

본 발명의 또 다른 목적은 아날로그 CATV 시스템들에 사용되도록 적응된 광 증폭 장치를 제공하는데 있다.It is yet another object of the present invention to provide an optical amplification device adapted for use in analog CATV systems.

출원인은 고 파장 대역내에서의 광 신호들을 증폭하기 위하여 적응된 라인 EDFA가 거의 -10dBm부터 19dBm보다 낮은 최대 파워 값, 즉 거의 29dB의 최대 이득을 갖는 입력 파워를 갖는 광 신호를 증폭할 수 있다는 것을 목격하였다. 거의-10dBm의 입력 파워는 적절한 기준값으로서 장거리 전송 시스템에서의 광 증폭기들을 위해 전형적이다. 더 낮은 입력 파워는 EDFA들이 높은 파워 입력 신호들용 보다 저 파워 입력 신호들용의 보다 높은 이득들을 갖는다 하더라도, 이 경우에서 ASE(증폭된 자발적인 방출)는 신호대 잡음비가 로우(low)로 되도록 하는 값들까지 증가한다. 반대로, 전송 화이버 길이의 손상에 대한 예로서 얻어질 수 있는 -10dBm 이상의 신호 입력 파워들은 그 이득을 포화 시켜 원하지 않는 에너지의 낭비로 이끈다. 1575nm와 1602nm사이의 64 채널들을 전송하고 EDFA들을 사용하는 광 전송 시스템은 약 0.2dBm의 라인 EDFA들의 출력에서 채널마다 최대 파워를 제공하고 실질적으로 100km 보다 작은 길이로 최대 거리(span) 길이를 제한할 것이다.Applicants note that the line EDFA adapted to amplify optical signals within the high wavelength band can amplify an optical signal with an input power with a maximum power value of nearly -10 dBm to less than 19 dBm, ie a maximum gain of nearly 29 dB. I witnessed it. An input power of nearly -10 dBm is typical for optical amplifiers in long distance transmission systems as an appropriate reference value. Although lower input power has higher gains for lower power input signals than for EDFAs, in this case ASE (amplified spontaneous emission) is a value that causes the signal-to-noise ratio to be low. To increase. Conversely, signal input powers of -10 dBm or more, which can be obtained as an example of damage to the transmission fiber length, saturate its gain, leading to waste of unwanted energy. An optical transmission system that transmits 64 channels between 1575 nm and 1602 nm and uses EDFAs will provide maximum power per channel at the output of the line EDFAs of about 0.2 dBm and will limit the maximum span length to substantially less than 100 km in length. will be.

출원인은 더우기 미리 결정된 길이의 에르븀 도우프된 활성 화이버에서 이득대 에르븀 농도의 커브(curve)는 에르븀 농도의 최적값에 상응하는 최대치까지의 증가 그리고 감소를 갖는다는 것을 목격했다. 보다 높은 이득들은 단지 에르븀을 가지고 도우프된 활성 영역의 길이를 증가시키는 것을, 즉 활성 화이버의 길이를 증가시키는 것을 얻을 수 있다. 종래 에르븀 도우프된 활성 화이버들을 사용한 고 파장용 장거리 전송(long-haul) WDM 광 전송 시스템은 상대적으로 고 이득에 도달하기 위하여 몇백 미터의 화이버 길이를 요구한다. 실제로, 보다 큰 코어 직경을 갖는 특별한 에르븀-도우프된 활성 화이버들이 사용되고, 그것은 30-40m까지의 아래로의 화이버 길이를 갖고 상대적으로 고 이득을 얻는 것을 허용한다.Applicants further observed that the curve of gain versus erbium concentration in erbium-doped activated fibers of predetermined length has an increase and decrease to a maximum corresponding to the optimal value of erbium concentration. Higher gains can only be obtained by increasing the length of the active region doped with erbium, ie by increasing the length of the active fiber. Conventional long-haul WDM optical transmission systems using erbium doped activated fibers require fiber lengths of several hundred meters to reach relatively high gains. Indeed, special erbium-doped activated fibers with a larger core diameter are used, which allows for a relatively high gain with a fiber length down to 30-40 m.

출원인은 1565-1620nm 대역에서 에르븀-이테르븀이 동반 도우프된 증폭기들을 포함한 전송 시스템들은 매우 높은 성능을 제공하고, 특히 단지 에르븀이 도우프된 광 증폭기들에 대해 보다 높은 성능을 제공한다는 것을 발견하였다. 특히 출원인은 길이와 도우핑 측면에서 최적화된 에르븀과 이테르븀이 동반 도우프된 화이버 증폭기를 포함하는 광 증폭 장치가 1565nm 위에서 위치하고 적어도 27nm의 폭을 갖는 파장 영역에서의 매우 균일한 증폭 대역(±0.5dB) 및 매우 높은 이득을 제공할 수 있다. 좀 더 상세하게, 출원인은 최적화된 에르븀-이테르븀이 동반 도우프된 화이버 증폭기를 포함하는 광 증폭 장치는 1575-1602nm의 파장 영역에서 거의 -10dBm 파워의 입력에 응답하여 23dBm까지의 출력 신호 파워를 제공할 수 있다는 것을 발견했다. 출원인은 더우기 그러한 높은 파워는 전치 증폭기를 포함한 바람직 하게는 광 증폭 장치 안으로 에르븀 도우프된 전치 증폭기를 포함시키는 것에 의해 도달될 수 있다는 것을 발견하였다.Applicants have found that transmission systems including erbium- ytterbium co-doped amplifiers in the 1565-1620 nm band provide very high performance, especially for erbium doped optical amplifiers. In particular, Applicants note that an optical amplification device comprising an erbium and ytterbium-doped fiber amplifier optimized in terms of length and doping has a very uniform amplification band (± 0.5 dB in the wavelength region where it is located above 1565 nm and has a width of at least 27 nm. ) And very high gains. In more detail, Applicants note that an optical amplification device comprising an optimized erbium- ytterbium-doped fiber amplifier provides an output signal power of up to 23 dBm in response to an input of nearly -10 dBm power in the wavelength region of 1575-1602 nm. I found it possible. Applicants have furthermore found that such high power can be reached by including an erbium doped preamplifier into the optical amplification device, preferably including a preamplifier.

더우기, 출원인은 에르븀-이테르븀이 동반 도우핑된 화이버에 대해서 이드 대 에르븀 농도 커브내의 증가 영역이 에르븀 도우프된 화이버들 보다 훨씬 더 연장된다는 것을 목격했고 1565-1620nm 대역내에서 상대적으로 짧은 활성 화이버들이 사용될 수 있다는 것을 발견하였다. 출원인은 증폭 장치의 활성 화이버내의 에르븀 농도 및 증폭 장치의 입력에서 단일 파워 같은 시스템 파라메타들에 종속적으로 그 활성 화이버의 최적 화이버 길이가 고려된 파장 대역의 이득 경사를 최소화하기 위해 선택될 수 있다는 것을 발견하였다.In addition, the Applicant has observed that for erbium-ytterbium-doped fibers, the increasing region in the droid-erbium concentration curve extends far more than erbium-doped fibers and relatively short active fibers within the 1565-1620nm band. It has been found that it can be used. Applicants have found that the optimum fiber length of the active fiber can be chosen to minimize the gain slope of the considered wavelength band depending on the erbium concentration in the active fiber of the amplifier and the system parameters such as single power at the input of the amplifier. It was.

더우기, 출원인은 고려된 고 파장 대역에서 고 펌프 성능들이 다중 모드 펌핑 기계류의 장점을 취하는 에르븀-이테르븀 더블-클래드 화이버를 사용하여 얻어 질 수 있다는 것을 발견하였다.Moreover, Applicants have found that high pump performances in the high wavelength bands considered can be obtained using erbium- ytterbium double-clad fibers taking the advantage of multimode pumping machinery.

더우기 출원인은 위에 기술된 증폭 장치는 1620nm까지의 파장 영역내에서 고 전송 효율을 얻기 위하여 장거리 WDM 전송 시스템에서 유리하게 사용될 수 있다는 것을 발견하였다. 특히, 출원인은 광 대역 장거리(long-haul) WDM 전송 시스템이 그 파장 전송 대역을 1529-1535nm, 1541-1561nm 및 1575-1602nm에 상응하는 3개의 부 대역들(sub-bands)로 분할하고, 그리고 적어도 Er/Yb가 동반 도우프된 증폭기 바람직하게는 Er 도우프된 전치 증폭기와 결합된 광 증폭 장치를 수단으로 하여 그 1575-1602nm의 부 대역을 증폭하는 것에 의해 구현 될 수 있다는 것을 발견하였다. 예로서, 그러한 광 대역은 50GHz의 간격을 갖는 64채널들의 효율적 전송을 허용한다.Furthermore, the Applicant has found that the amplification apparatus described above can be advantageously used in long distance WDM transmission systems to obtain high transmission efficiency in the wavelength range up to 1620 nm. In particular, Applicant notes that a wideband long-haul WDM transmission system divides its wavelength transmission band into three sub-bands corresponding to 1529-1535 nm, 1541-1561 nm and 1575-1602 nm, and It has been found that at least Er / Yb can be realized by means of amplifying the subbands of 1575-1602 nm by means of an optical amplification device coupled with an accompanying doped amplifier, preferably an Er doped preamplifier. By way of example, such a wide band allows for efficient transmission of 64 channels with a spacing of 50 GHz.

더우기, 출원인은 고 파장 대역에서의 Er/Yb가 동반 도우프된 증폭기를 수단으로 얻어질 수 있는 고 이득의 사례로 1575-1602nm 대역에서의 WDM전송 시스템은 잇따른 증폭 단계들 사이의 130Km와 동등하거나 보다 큰 길이를 갖는 화이버 간격을 포함할 수 있다는 것을 발견하였다.Furthermore, Applicants note that the high gain that the Er / Yb in the high wavelength band can be achieved by means of a co-doped amplifier means that a WDM transmission system in the 1575-1602 nm band is equal to 130 Km between subsequent amplification steps, or It has been found that it can include fiber spacing with larger lengths.

제1 형태에 따르면, 본 발명은 1570nm 위의 전송 파장 대역에서 광 신호를 전송하도록 적응된 광 전송 장치, 상기 광 신호를 수신하는 광 수신 장치, 상기 전송 장치를 상기 수신 장치로 광 커플링(coupling)하는 광 화이버 링크(link), 상기 링크를 따라 커플링된 광 증폭 장치를 포함한 광 전송 시스템에 관한 것이다. 상기 광 증폭 장치는 상기 전송 파장 대역을 포함하는 증폭 파장 대역을 갖으며, 상기 링크로부터 상기 광 신호의 입력을 위한 입력과 상기 링크로부터 상기 광 신호의 출력을 위한 출력 및 상기 광 신호를 증폭하기 위하여 상기 입력 및 출력 사이에 위치된 광 증폭기를 구비하며, 상기 광 증폭기는 증폭 화이버, 펌프 라디에이션을 발생하는 펌프 소스(source)와 상기 펌프 소스를 상기 증폭 화이버로 광 커플링 하는광 커플러를 포함한다. 상기 증폭 화이버는 에르븀 및 이테르븀으로 동반 도우프된 광 화이버를 포함한다.According to a first aspect, the present invention provides an optical transmission device adapted to transmit an optical signal in a transmission wavelength band above 1570 nm, an optical reception device for receiving the optical signal, and optical coupling of the transmission device to the reception device. And an optical fiber link, an optical amplification device coupled along the link. The optical amplifying apparatus has an amplifying wavelength band including the transmission wavelength band, and an input for input of the optical signal from the link and an output for outputting the optical signal from the link and amplifying the optical signal. An optical amplifier positioned between the input and output, the optical amplifier including an amplifying fiber, a pump source for generating pump radiation, and an optical coupler for optically coupling the pump source to the amplifying fiber. . The amplified fiber comprises an optical fiber doped with erbium and ytterbium.

특히, 상기 광 증폭 장치는 상기 광 신호가 적어도 -10.5dBm의 입력 파워를 갖으며 상기 증폭 파장 대역내의 파장을 갖을 때 29dB보다 훨씬 더 큰 파워 이득을 갖는다. 바람직하게는 상기 광 증폭 장치는 상기 광 신호가 적어도 -10.5dBm의 입력 파워와 상기 증폭 대역내의 파장을 갖을 때 적어도 31dB의 파워 이득을 갖는다. 좀더 바람직하게는 상기 광 증폭 장치는 상기 광 신호가 적어도 -10.5dBm의 입력 파워와 상기 증폭 파장 대역내의 파장을 갖을 때 적어도 33dB의 파워 이득을 갖는다.In particular, the optical amplifying device has a power gain much greater than 29 dB when the optical signal has an input power of at least -10.5 dBm and a wavelength within the amplifying wavelength band. Advantageously, said optical amplifying apparatus has a power gain of at least 31 dB when said optical signal has an input power of at least -10.5 dBm and a wavelength within said amplification band. More preferably the optical amplifying device has a power gain of at least 33 dB when the optical signal has an input power of at least -10.5 dBm and a wavelength within the amplifying wavelength band.

바람직하게, 상기 증폭 파장 대역의 폭은 적어도 15nm 좀 더 바람직하게 적어도 27nm이다.Preferably, the width of the amplification wavelength band is at least 15 nm more preferably at least 27 nm.

바람직하게, 상기 증폭 파장의 하한 파장 제한은 1575nm와 동일하거나 더 크다.Preferably, the lower wavelength limit of the amplification wavelength is equal to or greater than 1575 nm.

바람직하게, 상기 광 증폭 장치는 상기 증폭 파장 대역내에서 1dB보다 낮은 이득 변동을 갖는다.Preferably, the optical amplifying apparatus has a gain variation lower than 1 dB within the amplifying wavelength band.

바람직하게, 상기 광 전송 시스템은 상기 광 증폭 장치의 입력과 상기 광 증폭기 사이에 상기 광 신호를 전치 증폭하기 위해 위치된 광 전치 증폭기를 더 구비한다.Advantageously, said optical transmission system further comprises an optical preamplifier positioned for preamplifying said optical signal between an input of said optical amplifying device and said optical amplifier.

바람직하게, 상기 증폭 화이버는 거의 600ppm과 1000ppm 사이의 에르븀 농도를 갖는 코어를 구비한다.Preferably, the amplifying fiber has a core having an erbium concentration between approximately 600 ppm and 1000 ppm.

바람직하게, 상기 증폭 화이버는 거의 5:1 및 30:1 사이의 이르븀 농도와 이테르븀 농도 사이의 비를 갖는 코어를 갖는다.Preferably, the amplifying fiber has a core having a ratio between an ybium concentration and an ytterbium concentration between about 5: 1 and 30: 1.

바람직하게, 상기 증폭 화이버는 30m 보다 낮은 길이 좀 더 바람직하게 13m 보다 낮은 길이를 갖는다.Preferably, the amplifying fiber has a length of less than 30m and more preferably less than 13m.

바람직하게, 상기 증폭 화이버는 코어, 그 코어를 둘러쌓는 내측 클래딩(inner cladding) 및 상기 내측 클래딩을 둘러쌓는 외측 클래딩(outer cladding) 갖는 더블-클래드 화이버이다.Preferably, the amplifying fiber is a double-clad fiber having a core, an inner cladding surrounding the core and an outer cladding surrounding the inner cladding.

바람직하게, 상기 광 링크는 적어도 130Km의 길이를 갖는 광 화이버 간격들을 포함한다.Advantageously, said optical link comprises optical fiber spacings having a length of at least 130Km.

제2 형태에서, 본 발명은 일 파장 대역내의 파장을 갖는 광 신호를 발생하고 상기 파장 대역은 1570nm 보다 훨씬 더 큰 하한 제한을 갖는 스텝;In a second aspect, the invention provides an optical signal having a wavelength within one wavelength band, said wavelength band having a lower limit of much greater than 1570 nm;

상기 신호를 광 링크로 공급하는 스텝;Supplying the signal to an optical link;

상기 신호를 상기 광 링크를 따라 증폭하는 스텝; 그리고Amplifying the signal along the optical link; And

상기 광 링크로부터의 상기 광 신호를 수신하는 스텝을 구비하고 상기 증폭 스텝은 상기 신호를 에르븀과 이테르븀으로 동반 도우프된 활성 화이버 안으로 공급하는 것을 특징으로 하는 광 신호 전송방법에 관한 것이다.And receiving said optical signal from said optical link, said amplifying step feeding said signal into an active fiber doped with erbium and ytterbium.

바람직하게, 상기 공급 스텝은 상기 활성 화이버의 한쪽 끝으로 상기 신호를 공급하는 스텝을 구비하고, 상기 활성 화이버는 자신의 다른 쪽 끝에서의 광 신호의 파워 이득이 적어도 25dB가 되도록 이테르븀 농도, 에르븀 농도 및 길이를 갖는다.Preferably, the supplying step includes a step of supplying the signal to one end of the active fiber, the active fiber having a ytterbium concentration and an erbium concentration such that the power gain of the optical signal at its other end is at least 25 dB. And length.

좀더 바람직하게, 상기 공급 스텝은 상기 신호를 한쪽 끝으로 공급하는 스텝을 구비하고, 상기 활성 화이버는 상기 활성 화이버의 다른 쪽 끝에서 상기 광 신호의 파워 이득이 적어도 31dB가 되도록 길이, 에르븀 농도 및 이테르븀 농도를 갖는다.More preferably, the supplying step has a step of supplying the signal to one end, wherein the active fiber has a length, erbium concentration and ytterbium such that the power gain of the optical signal is at least 31 dB at the other end of the active fiber. Has a concentration.

바람직하게, 상기 파장 대역은 적어도 27nm의 폭을 갖는다.Preferably, the wavelength band has a width of at least 27 nm.

다른 형태에 있어서, 본 발명은 광 전송 시스템에 있어서 광 신호들을 증폭하기 위한 광 증폭 장치에 관한 것이다. 상기 광 증폭 장치는 적어도 15nm의 폭과 1570nm 보다 훨씬 더 큰 하한 파장 제한을 갖는 증폭 파장 대역을 갖는다. 이 광 증폭 장치는 증폭 화이버, 펌프 라디에이션을 발생하는 펌프 소스와 상기 펌프 소스를 상기 증폭 화이버로 광 커플링 하는 광 커플러를 포함하고 상기 광 화이버는 에르븀 및 이테르븀으로 동반 도우프된 광 화이버를 포함하는 것을 특징으로 한다. 앞서의 일반적인 설명 및 다음의 상세 설명은 단지 예를 들어 설명한 것일 뿐 본 발명의 청구항을 제한하지 않는다. 발명의 실시 및 다음의 설명은 추가의 장점들 및 발명의 목적들을 제안한다.In another aspect, the present invention relates to an optical amplifying apparatus for amplifying optical signals in an optical transmission system. The optical amplifying device has an amplifying wavelength band having a width of at least 15 nm and a lower limit wavelength limit much greater than 1570 nm. The optical amplification apparatus includes an amplifying fiber, a pump source for generating pump radiation and an optical coupler for optically coupling the pump source to the amplifying fiber, the optical fiber comprising optical fibers doped with erbium and ytterbium. Characterized in that. The foregoing general description and the following detailed description are by way of example only and do not limit the claims of the invention. The practice and the following description of the invention suggest further advantages and objects of the invention.

도 1은 본 발명과 일치하는 광 전송 시스템의 블록 다이어그램이다.1 is a block diagram of an optical transmission system consistent with the present invention.

도 2는 신호 전송 대역들(BB, RB1 그리고 RB2) 지정을 갖는 도 1의 광 전송 시스템의 스펙트럼 이득 특성의 정성 그래프이다.FIG. 2 is a qualitative graph of the spectral gain characteristics of the optical transmission system of FIG. 1 with signal transmission bands BB, RB1 and RB2 designation.

도 3은 도 1에서 광 전송 시스템의 멀티 플렉싱 부분의 상세 다이어그램이다.3 is a detailed diagram of the multiplexing portion of the optical transmission system in FIG.

도 4는 도 1에서 광 전송 시스템의 전송기 파워 증폭기 부분의 상세 다이어그램이다.4 is a detailed diagram of the transmitter power amplifier portion of the optical transmission system in FIG.

도 5는 본 발명의 전송기 파워 증폭기용 비 강조 필터의 필터 성능 형상 그래프이다.5 is a filter performance shape graph of the non-emphasis filter for a transmitter power amplifier of the present invention.

도 6은 도 1에서 광 전송 시스템의 중간 스테이션의 상세 다이어그램이다.6 is a detailed diagram of the intermediate station of the optical transmission system in FIG.

도 7은 도 1에서 광 전송 시스템의 수신기 전치 증폭기의 상세 다이어그램이다.7 is a detailed diagram of a receiver preamplifier of the optical transmission system in FIG.

도 8은 도 1에서 광 전송 시스템의 디멀티플렉싱 부분의 상세 다이어그램이다.FIG. 8 is a detailed diagram of the demultiplexing portion of the light transmission system in FIG. 1.

도 9는 본 발명에 따른 광 증폭 장치의 제1실시예의 도식 표현이다.9 is a schematic representation of a first embodiment of an optical amplifying apparatus according to the present invention.

도 10a와 도 10b는 두 채널 전송의 경우에 있어서, 도 9의 광 증폭 장치로 얻어진 수식 시뮬레이션 결과이다.10A and 10B are equation simulation results obtained with the optical amplifier of FIG. 9 in the case of two-channel transmission.

도 11a와 도 11b 및 도 11c는 두 채널 전송의 경우에 있어서 도 9의 광 증폭 장치를 가지고 얻어진 추가 수식 시뮬레이션 결과를 보여준다.11A, 11B and 11C show the results of additional equation simulations obtained with the optical amplifier of FIG. 9 in the case of two channel transmission.

도 12a와 도 12b는 도 9의 광 증폭 장치를 테스트하기 위하여 사용된 실험 배열의 도식 표현들이다.12A and 12B are schematic representations of the experimental arrangement used to test the optical amplification device of FIG. 9.

도 13a와 도 13b는 두 채널 전송의 경우에 있어서, 도 12a와 도 12b의 실험 배열을 가지고 얻어진 실험 결과들을 보여 준다.13A and 13B show experimental results obtained with the experimental arrangement of FIGS. 12A and 12B in the case of two channel transmission.

도 14a와 도 14b는 64채널의 전송의 경우에 있어서, 도 12a와 도 12b의 실험 배열을 가지고 얻어진 실험 결과들을 보여준다.14A and 14B show experimental results obtained with the experimental arrangement of FIGS. 12A and 12B in the case of transmission of 64 channels.

도 15는 본 발명에 따른 광 증폭 장치의 제2 실시예의 도식 표현이다.15 is a schematic representation of a second embodiment of an optical amplifying apparatus according to the present invention.

도 16은 본 발명에 따른 광 증폭 장치의 제3 실시예의 도식 표현이다.16 is a schematic representation of a third embodiment of an optical amplifying apparatus according to the present invention.

도 17a와 도 17b는 더블 클래딩 화이버의 다중-모드 펌핑의 그리고 광 증폭 장치에서 사용된 더블 클래딩 화이버의 도식 표현들이다.17A and 17B are schematic representations of multi-mode pumping of double cladding fibers and of double cladding fibers used in an optical amplification apparatus.

도 1을 참조하면, 광 전송 시스템(1)은 제1 터미널(terminal) 위치, 제2터미널 위치(20), 그 두 터미널 위치(10)(20)들을 연결하는 광 화이버 라인(30), 그리고 상기 광 화이버 라인(30)을 따라서 상기 터미널 위치들(10)(20) 사이에 위치된 적어도 하나의 라인 위치(40)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the optical transmission system 1 includes a first fiber terminal 30, a second terminal location 20, an optical fiber line 30 connecting the two terminal locations 10, 20, and At least one line position 40 located between the terminal positions 10 and 20 along the optical fiber line 30.

간략화를 위해, 이하에서 설명된 상기 광 전송 시스템(1)은 단 방향이다. 즉, 신호들은 한 터미널 위치로부터 다른 하나의 위치로 여행한다(현재의 경우에 있어서 제1 터미널 위치로부터 제2 터미널 위치로). 그러나, 뒤따르는 어떠한 고려는 신호들이 양방향으로 이동하는 양방향 시스템을 위해 타당하게 고려되기 위한 것이다. 더우기, 광 전송 시스템(1)은 128채널들까지 전송하기 위하여 적응되었을 지라도 이후의 설명으로부터 채널의 수는 본 발명의 범위 및 원리를 위한 제한 특징이 아니고 128채널 이상의 채널이 특정 광 전송 시스템의 요구에 종속하여 사용될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 제1 터미널 위치(10)는 바람직하게 멀티플렉싱부분(MUX)(11), 전송기 파워 증폭기 부분(TPA)(12) 및 복수개의 입력 채널들(16)을 포함한다. 제2 터미널 위치(20)는 바람직하게 수신기 전치 증폭기(RPA) 부분(14), 디멀티플렉싱 부분(DMUX)(15) 및 복수개의 출력 채널들(17)을 포함한다.For simplicity, the light transmission system 1 described below is unidirectional. That is, the signals travel from one terminal location to another (in the present case, from the first terminal location to the second terminal location). However, any consideration that follows is intended to be reasonably considered for a bidirectional system in which signals travel in both directions. Moreover, although the optical transmission system 1 has been adapted to transmit up to 128 channels, the number of channels from the following description is not a limiting feature for the scope and principle of the present invention and more than 128 channels are required for a specific optical transmission system. It will be apparent that it can be used in dependence upon. The first terminal position 10 preferably comprises a multiplexing portion (MUX) 11, a transmitter power amplifier portion (TPA) 12 and a plurality of input channels 16. The second terminal position 20 preferably comprises a receiver preamplifier (RPA) portion 14, a demultiplexing portion (DMUX) 15 and a plurality of output channels 17.

각 입력 채널(16)은 멀티플렉싱 부분(11)에 의해서 수신된다. 도3을 참조로 하여 이하에서 설명될 멀티플렉싱 부분(11)은 양자택일적으로 입력 채널들(16)을 3 보다 작은 또는 3 보다 큰 수로 그룹화 시킬 수 있다 하더라도, 입력 채널들(16)을 바람직하게 청색 대역(RB1), 제1 적색 대역(RB2) 및 제2 적색 대역(RB3)으로 언급된 3개의 부 대역(sub-band)들로 멀티플렉스(multiplex) 하거나 또는 그룹화(group) 시킨다.Each input channel 16 is received by the multiplexing portion 11. Although the multiplexing portion 11, which will be described below with reference to FIG. 3, may alternatively group the input channels 16 to a number less than 3 or greater than 3, the input channels 16 are preferably selected. The three sub-bands referred to as the blue band RB1, the first red band RB2, and the second red band RB3 are multiplexed or grouped.

그리고나서 상기 3개의 부 대역들(BB, RB1, RB2)은 TPA 부분(12), 적어도 하나의 라인 위치(40) 및 제2 터미널 위치(20)에 의해 연속적으로 분리된 부 대역들 또는 결합된 광 대역들에 의해 수신되어진다. 광 화이버 라인들(30)의 부분들은 TPA 부분(12), RPA 부분(14) 및 가능하게는 다른 라인 위치들(40)(나타내지 않음)과 함께 적어도 하나의 라인 위치(40)에 인접한다. 도 4를 참조로 하여 후에 설명될 TPA 부분(12)은 멀티플렉싱 부분(11)로부터 그 분리된 부 대역들(BB, RB1, RB2)을 수신하고, 증폭하고, 최적화 한다. 그리고 나서, 광 화이버 라인(30)의 제1 부분상에 전송용 단일 광대역(SWB)으로 그것들을 결합한다. 도 6을 참조로하여 후에 설명될 라인 위치(40)는 그 단일 광대역(SWB) 수신하고 상기 단일 광 대역(SWB)를 상기 3개의 부 대역들(BB, RB1, RB2)로 재분할하고, 궁극적으로 각 부 대역(BB, RB1, RB2)에서 신호들을 더하고(add) 드롭(drop)하며, 그 3개의 부 대역들(BB, RB1, RB2)을 증폭하고 최적화 한다. 그리고 나서, 그것들을 단일 광 대역(SWB)으로 재 결합 한다. 상기 더하고 드롭하는 동작을 위해 라인 위치(40)는 알려진 형상의 광 더함/드롭 멀티플렉서들(OADM)과 함께 제공될 수 있다.The three subbands BB, RB1, RB2 are then subbands or combined contiguously separated by a TPA portion 12, at least one line position 40 and a second terminal position 20. Received by light bands. Portions of the optical fiber lines 30 adjoin at least one line position 40 together with the TPA portion 12, the RPA portion 14 and possibly other line positions 40 (not shown). The TPA portion 12, which will be described later with reference to FIG. 4, receives, amplifies, and optimizes the subbands BB, RB1, RB2 separated from the multiplexing portion 11. Then combine them into a single wideband (SWB) for transmission on the first portion of the optical fiber line 30. The line position 40, which will be described later with reference to FIG. 6, receives its single wideband (SWB) and subdivids the single wideband (SWB) into the three subbands (BB, RB1, RB2), ultimately. Add and drop signals in each subband BB, RB1, RB2, and amplify and optimize those three subbands BB, RB1, RB2. Then recombine them into a single wide band (SWB). Line position 40 may be provided with known add / drop multiplexers (OADM) of known shape for the adding and dropping operations.

광 화이버 라인(30)의 제2 부분은 상기 라인 위치(40)의 출력을 또 다른 위치(40)(나타나지 않음) 또는 제2터미널 위치(20)의 RPA 부분(14)으로 결합한다(couples). 도 7을 참조하여 후에 설명될 RPA 부분(14)은 또한 상기 단일 광대역 SWB를 증폭하고 최적화 한다. 그리고 상기 단일 광 대역(SWB)을 그들을 출력하기 전에 3개의 부 대역들(BB, RB1, RB2)로 나눌 수 있다.The second portion of the optical fiber line 30 couples the output of the line position 40 to another position 40 (not shown) or to the RPA portion 14 of the second terminal position 20. . The RPA portion 14, which will be described later with reference to FIG. 7, also amplifies and optimizes the single wideband SWB. The single wide band SWB can then be divided into three subbands BB, RB1 and RB2 before outputting them.

도8을 참조하여 이후에 설명될 비멀티플렉싱 부분(15)은 상기 RPA 부분(14)로부터 3개 부 대역들(BB, RB1, RB2)을 수신하고 그 3개 부 대역들(BB, RB1, RB2)을 출력 채널들(17)의 개별 파장들로 나눈다. 입력 채널들(16)과 출력 채널들(17)의 수는 약간의 채널들이 라인 위치(40)(또는 라인 위치들)내에서 더해지거나 드롭될 수 있다는 사실 때문에 동등하지 않을 수 있다.The non-multiplexing portion 15 to be described later with reference to FIG. 8 receives three subbands BB, RB1 and RB2 from the RPA portion 14 and the three subbands BB, RB1 and RB2. ) Is divided by the individual wavelengths of the output channels 17. The number of input channels 16 and output channels 17 may not be equivalent due to the fact that some channels may be added or dropped within line position 40 (or line positions).

위에 따르면, 각 부 대역(BB, RB1, RB2)용 광 링크는 TPA 부분(12)의 대응하는 입력과 RPA 부분(14)의 대응하는 출력 사이에서 정의된다.According to the above, the optical link for each subband BB, RB1, RB2 is defined between the corresponding input of the TPA part 12 and the corresponding output of the RPA part 14.

도 2는 화이버 링크 및 상기 3개 부 대역들(BB, RB1, RB2)의 다른 할당을 통해 이동하는 신호들을 위한 다른 이득에 거의 대응하는 광 전송 시스템에서 사용되는 증폭기들의 스펙트럼 방사 영역들의 정성 그래프이다. 특히, 상기 제1 부 대역(BB)는 바람직하게 에르븀 도우프된 화이버 증폭기들의 제1 증폭 파장 영역에 대응하는 1529nm와 1535nm 사이의 영역을 커버(cover)하고 16개까지의 채널들을 할당 한다.; 제2 부 대역 (RB1)은 에르븀 도우프된 화이버 증폭기들의 제2 증폭 파장 영역에 해당하는 1541nm와 1561nm 사이로 떨어지며, 48개 채널까지를 할당한다.; 상기 제3 부 대역(RB2)은 본 발명에 따라 에르븀/이테르븀 도우프된 화이버 증폭기들의 증폭 파장 영역에 해당하는 1575nm와 1602nm 사이의 영역을 커버하며 64개까지의 채널들을 할당한다. 에르븀/이테르븀 도우프된 화이버 증폭기들의 이득 스펙트럼 그래프는 1575nm-1602nm 영역 증폭의 견지에서 최고의 성능을 제공한다 할지라도 채널들은 1565nm까지 아래로 그리고 1620nm까지 위로 유리하게 할당될 수 있다. 좀 더 상세하게, 출원인은 하한선 1570nm는 이 파장 영역에서 ER/Yb가 동반 도우프된 화이버의 파워 스펙트럼의 형상때문에 상기 RB2 대역에서의 채널 할당을 위해 선호되어진다.FIG. 2 is a qualitative graph of the spectral radiated regions of amplifiers used in an optical transmission system corresponding to different gains for signals traveling through fiber link and other allocations of the three subbands BB, RB1, RB2. . In particular, the first subband BB preferably covers an area between 1529 nm and 1535 nm corresponding to the first amplified wavelength region of the erbium-doped fiber amplifiers and allocates up to 16 channels; The second subband RB1 falls between 1541 nm and 1561 nm, corresponding to the second amplified wavelength region of the erbium-doped fiber amplifiers, and allocates up to 48 channels; The third subband RB2 covers an area between 1575 nm and 1602 nm corresponding to the amplified wavelength region of the erbium / ytterbium doped fiber amplifiers according to the present invention and allocates up to 64 channels. Although the gain spectral graph of erbium / ytterbium doped fiber amplifiers provides the best performance in terms of 1575 nm-1602 nm area amplification, channels can be advantageously allocated down to 1565 nm and up to 1620 nm. More specifically, Applicants note that the lower limit of 1570 nm is preferred for channel assignment in the RB2 band because of the shape of the power spectrum of the fiber doped with ER / Yb in this wavelength range.

상기 제안된 128 채널 시스템에서 인접 채널들은 50GHz의 일정 간격을 갖는다. 양자택일적으로, 상기 주파수 간격은 상기 알려진 4개파의 혼합 현상을 완화시키기 위하여 동등하지 않을 수 있다.In the proposed 128 channel system, adjacent channels have a predetermined interval of 50 GHz. Alternatively, the frequency spacing may not be equivalent to mitigate the mixing of the four known waves.

에르븀 증폭 대역에서, 상기 BB 대역은 이득 응답에서 실질적인 혹(hump)을 포함하는 반면 상기 RB1과 RB2 대역들은 매우 균일한 이득 특성을 갖는다. 아래에 설명된 바와 같이, 상기 BB 대역내에서 에르븀 도우프된 화이버 스펙트럼 방사 영역을 사용하기 위해서 광 전송 시스템(1)은 그 영역에서의 이득 특성을 균일하게 하기 위한 등화 수단을 사용한다. 그 결과 에르븀 도우프된 1529-1602nm의 화이버 스펙트럼 방사 영역을 각각 BB 대역, RB1 대역, RB2 대역을 포함하는 3개의 부 영역들로 분할하는 것에 의해, 광 전송 시스템(1)은 밀집된 WDM을 위해 효율적으로 에르븀 도우프된 화이버 스펙트럼 방사 영역을 사용하고 제공할 수 있다.In the erbium amplification band, the BB band includes a substantial hump in the gain response while the RB1 and RB2 bands have very uniform gain characteristics. As described below, in order to use an erbium-doped fiber spectral emission region in the BB band, the optical transmission system 1 uses equalization means for equalizing gain characteristics in that region. As a result, by dividing the erbium-doped 1529-1602 nm fiber spectral emission region into three subregions, each comprising a BB band, an RB1 band, and an RB2 band, the optical transmission system 1 is efficient for dense WDM. Erbium-doped fiber spectral radiant regions can be used and provided.

다음은 도 1에 묘사된 본 발명의 다양한 모듈들의 보다 상세한 설명을 제공한다.The following provides a more detailed description of the various modules of the invention depicted in FIG.

도3은 제1 터미널 위치(10)의 멀티플렉싱 부분(11)의 보다 상세한 부분을 보여준다. 상기 제1 터미널 위치(10)은 상기 멀티플렉싱 부분(11)과 TPA 부분(12)(도3에 나타나지 않음)에 부가하여, 광 라인 터미널 부분(OLTE)(41)과 파장 변환기 부분(WCS)(42)을 포함한다.3 shows a more detailed portion of the multiplexing portion 11 of the first terminal position 10. The first terminal position 10 is in addition to the multiplexing portion 11 and the TPA portion 12 (not shown in FIG. 3), such as an optical line terminal portion (OLTE) 41 and a wavelength converter portion (WCS) ( 42).

SONET, ATM, IP, 또는 SDH 시스템에서의 사용을 위한 스탠다드 라인 종료(terminating) 장비와 교신할 수 있는 OLTE(41)는 WDM 시스템(10)내에서의 채널수와 동일한 양내의 송신/수신(TX/RX) 장치(나타나지 않음)를 포함한다. 적절한 실시예에서, OLTE(41)는 128개의 TX/RX 장치들을 갖는다. 멀티플렉싱 부분(11)에서, OLTE(41)는 일반 파장에서 복수개의 신호들을 전송한다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 적절한 실시예에 있어서, OLTE(41)는 제1 그룹의 16(16) 채널들, 제2 그룹의 48(48) 채널들 및 제3그룹의 64(64) 채널들을 출력 한다. 그러나 위에서 지시한 바와 같이, 채널들의 수는 특별한 광 전송 시스템의 요구와 필요에 종속하여 변화될 수 있다.OLTE 41, which can communicate with standard line terminating equipment for use in SONET, ATM, IP, or SDH systems, transmits / receives (TX) within the same amount of channels in the WDM system 10. / RX) device (not shown). In a suitable embodiment, the OLTE 41 has 128 TX / RX devices. In the multiplexing portion 11, the OLTE 41 transmits a plurality of signals at a normal wavelength. As shown in FIG. 3, in a suitable embodiment, the OLTE 41 may store 16 (16) channels of the first group, 48 (48) channels of the second group and 64 (64) channels of the third group. Output. However, as indicated above, the number of channels may vary depending on the needs and needs of a particular optical transmission system.

통상의 지식을 가진자에 의해 쉽게 이해될 수 있듯이, OLTE(41)는 WCS(42)로 정보 주파수들을 공급할 3과 같은 보다 작은 수의 OLTEs의 집합을 구비할 수 있다. 따라서, WCS(42)는 128개의 파장 변환기 모듈(WCM1-WCM128)을 포함한다.As will be readily appreciated by one of ordinary skill in the art, OLTE 41 may have a smaller set of OLTEs, such as three, that will supply information frequencies to WCS 42. Thus, the WCS 42 includes 128 wavelength converter modules WCM1-WCM128.

장치들(WCM1-WCM16)은 각각 OLTE(41)로부터 방사된 제1 그룹의 신호들 중 어느 하나를 수신하고, 장치들(WCM17-WCM64)은 각각 상기 OLTE(41)로부터 방사된 제2그룹의 신호들 중 어느 하나를 수신하고, 그리고 장치들(WCM65-WCM128)은 각각 상기 OLTE(41)로부터의 제3그룹의 신호들 중 어느 하나를 수신한다. 각 장치는 일반 파장으로부터의 신호를 선택된 파장으로 변환하고 그 신호를 재 전송하는 것이 가능하다. 그 장치들은 OC-48 또는 STM-16과 같은 스탠다드 형태로 신호들을 수신하고 재전송 할 수 있으나, WCM1-128의 바람직한 동작은 채택된 특정 데이터 형태에 대해 명료하다.Devices WCM1-WCM16 each receive one of the first group of signals emitted from OLTE 41, and devices WCM17-WCM64 each of the second group emitted from the OLTE 41. Receive any one of the signals, and devices WCM65-WCM128 each receive one of the third group of signals from the OLTE 41. Each device is capable of converting a signal from a normal wavelength to a selected wavelength and retransmitting the signal. The devices can receive and retransmit signals in standard form such as OC-48 or STM-16, but the preferred operation of the WCM1-128 is clear for the particular data type adopted.

각 WCM1-128은 바람직하게 상기 OLTE(41)로부터 광 신호를 수신하고 그리고 그것을 전기 신호로 변환하는 포토 다이오드(나타나지 않음), 고정된 캐리어(carrier) 파장을 발생하기 위한 레이져 또는 광원(나타나지 않음), 그리고 그 전기 신호와 함께 상기 고정된 캐리어 파장을 외부적으로 변조하는 마크-젠더(Mach-Zehnder) 변조기(나타나지 않음)와 같은 전자 광 변조기를 구비한다. 양자택일적으로 각 WCM1-128은 상기 수신된 파장을 상기 레이져 다이오드의 캐리어 파장으로 변환하기 위하여 전기 신호와 함께 직접 변조된 레이져 다이오드와 함께 포토 다이오드(나타나지 않음)를 구비한다. 추가의 양자 택일로서, 각 WCM1-128는 트렁트(trunk) 화이버 라인의 말단(end)으로부터 예로서 파장 디멀티플렉서를 거쳐 광 신호를 수신하고(예로서, SDH 또는 SONET에 따라) 그것을 전기 신호로 변환하는 고 감도 수신기를 갖는 모듈(module), 그리고 직접 변조 또는 외부 변조 레이져원을 구비한다. 상기 후자의 양자 택일에 의해, 발명의 광 통신 시스템내에서의 전송 및 트렁크 화이버 라인의 출력으로부터의 신호의 재생이 가능하며 그것은 전체 링크의 길이를 연장하는 것을 허용한다.Each WCM1-128 preferably has a photodiode (not shown) for receiving an optical signal from the OLTE 41 and converting it into an electrical signal, a laser or a light source (not shown) for generating a fixed carrier wavelength. And an electron light modulator, such as a Mark-Zehnder modulator (not shown) that externally modulates the fixed carrier wavelength with the electrical signal. Alternatively each WCM1-128 has a photodiode (not shown) with a laser diode directly modulated with an electrical signal to convert the received wavelength into a carrier wavelength of the laser diode. As an additional alternative, each WCM1-128 receives an optical signal (eg according to SDH or SONET) from the end of the trunk fiber line, for example via a wavelength demultiplexer and converts it into an electrical signal. A module having a high sensitivity receiver and a direct modulation or an external modulation laser source. This latter alternative allows for the reproduction of signals from the output of transmission and trunk fiber lines in the inventive optical communication system, which allows to extend the length of the entire link.

도 3이 상기 신호들이 OLTE(41) 및 상기 장치들(WCM1-WCM128)의 조합에 의해 제공되고 발생되는 것을 보여준다 하더라도 그 신호들은 그들 근본에 대한 제한 없이 소스(source)에 의해 직접 발생되거나 제공될 수 있다.Although FIG. 3 shows that the signals are provided and generated by the combination of OLTE 41 and the devices WCM1-WCM128, the signals may be generated or provided directly by a source without limitation to their roots. Can be.

상기 멀티플렉싱 부분(11)은 3개의 파장 멀티플렉서들(WM)(43,44,45)을 포함한다. 상기 적절한 128(128) 채널 시스템에 대하여, 장치들(WCM1-WCM16)로부터 출력된 각 선택된 파장 신호는 WM(43)에 의해 수신되고, 장치들(WCM 17-WCM64)로부터 출력된 각 선택된 파장 신호는 WM(44)에 의해 수신되고, 장치들(WCM65-WCM128)로부터 출력된 각 선택된 파장 신호는 WM(45)에 의해 수신된다. WM(43,44,45)들은 상기 3대역들(BB,RB1,RB2)의 상기 수신된 신호들을 3개의 각 파장 분할 멀티플렉스된 신호들로 결합한다. 도 3에 나타낸 바와 같이, WM(43)은 종래 1X16 평면 광 분할기와 같은 16 채널 파장 멀티플렉서이다. WM(44)는 16개의 미사용된 포트(port)들을 갖는 종래 1X64 평면 광 분할기와 같은 48 채널 파장 멀티플렉서이다. WM(45)는 종래 1X64 평면 광 분할기와 같은 64 채널 파장 멀티플렉서이다. 각 멀티플렉서는 광 감시 채널(나타나지 않음)을 갖는 광 전송 시스템(1)을 제공하기 위한 제2포트(예로서, 2X16과 2X64 분할기들)를 포함할 수 있다. 게다가, WM(43, 44, 45)들은 시스템 성장을 위한 공간을 제공하기 위하여 상기 시스템에 의해 사용된 것 보다 더 많은 입력들을 갖을 수 있다. 예로서, 비활성 실리카-온 실리콘(Silica on Silicon)(SiO2-Si) 또는 실리카 온 실리카(SiO2-SiO2) 기술을 사용한 파장 멀티플렉서는 통상의 지식을 갖은자에 의해 다른 기술들이 삽입 손실들을 감소 시키기 위한 상기 WM들을 위해 사용될 수 있다. 예들은 배열된 도파관 그레이팅(grating)(AWG), 화이버 그레이팅, 및 간섭 필터(filter)이다.The multiplexing portion 11 comprises three wavelength multiplexers (WMs) 43, 44 and 45. For the appropriate 128-128 channel system, each selected wavelength signal output from devices WCM1-WCM16 is received by WM 43 and each selected wavelength signal output from devices WCM 17-WCM64. Is received by the WM 44 and each selected wavelength signal output from the devices WCM65-WCM128 is received by the WM 45. WMs 43, 44 and 45 combine the received signals of the three bands BB, RB1 and RB2 into three respective wavelength division multiplexed signals. As shown in FIG. 3, the WM 43 is a 16 channel wavelength multiplexer, such as a conventional 1x16 planar light splitter. WM 44 is a 48 channel wavelength multiplexer, such as a conventional 1x64 planar optical splitter with 16 unused ports. WM 45 is a 64 channel wavelength multiplexer, such as a conventional 1x64 planar optical splitter. Each multiplexer may include a second port (eg, 2X16 and 2X64 splitters) for providing an optical transmission system 1 having an optical supervisory channel (not shown). In addition, the WMs 43, 44, 45 may have more inputs than used by the system to provide space for system growth. As an example, a wavelength multiplexer using inert Silica on Silicon (SiO 2 -Si) or Silica on Silica (SiO 2 -SiO 2 ) technology can be used by those of ordinary skill in the art to determine insertion losses. Can be used for the WMs to reduce. Examples are an arrayed waveguide grating (AWG), fiber grating, and interference filter.

도 4를 참조하여, 멀티플렉싱 부분(11)으로부터 출력된 상기 대역(BB, RB1, 그리고 RB2)는 상기 TPA 부분(12)에 의해 수신된다. 상기 대역(BB, RB1, RB2)의 신호들은 상기 OLTE(41), WCS(42), 그리고 도 3에 묘사된 WM(43,44,45)의 형상과는 다른 소스로부터 상기 TPA 부분(12)으로 제공될 수 있다. 예로서, 상기 대역(BB,RB1,RB2)의 신호들은 이하에서 좀 더 상세하게 설명된 본 발명의 의도로부터 떠나는 것 없이 사용 고객에 의해 발생될 수 있고 직접 상기 TPA 부분(12)으로 공급될 수 있다.Referring to FIG. 4, the bands BB, RB1 and RB2 output from the multiplexing portion 11 are received by the TPA portion 12. The signals in the bands BB, RB1, RB2 are from the OLTE 41, the WCS 42, and from a source different from the shape of the WMs 43, 44, 45 depicted in FIG. It may be provided as. By way of example, the signals in the bands BB, RB1, RB2 may be generated by the user and supplied directly to the TPA portion 12 without departing from the intention of the invention described in more detail below. have.

상기 TPA 부분(12)는 각 대역(BB, RB1, 그리고 RB2)용 3개의 증폭기 부분들(51,52,53), 커플링 필터(54), 및 등화 필터(61)를 포함한다. 증폭기 부분들(51,52)은 바람직하게 에르븀 도우프된 두 단계 화이버 증폭기들이고(다른 희토류 도우프된 화이버 증폭기들이 사용될 수 있을지라도) 반면에 본 발명에 따르면 증폭기 부분(53)은 도9, 15, 및 16을 참조로 하여 상세히 설명될 에르븀-이테르븀 도우프된(Er/Yb) 화이버 증폭기이다.The TPA portion 12 comprises three amplifier portions 51, 52, 53, a coupling filter 54, and an equalization filter 61 for each band BB, RB1, and RB2. The amplifier portions 51, 52 are preferably erbium-doped two-stage fiber amplifiers (although other rare earth-doped fiber amplifiers may be used), while in accordance with the present invention the amplifier portion 53 is shown in FIGS. And erbium- ytterbium doped (Er / Yb) fiber amplifiers, which will be described in detail with reference to FIG.

증폭기들(51,52,53)의 출력들은 상기 대역들(BB, RB1, RB2)을 단일 광 대역(SWB)으로 결합한 필터(54)에 의해 수신된다.The outputs of the amplifiers 51, 52, 53 are received by a filter 54 which combines the bands BB, RB1 and RB2 into a single wide band SWB.

증폭기들(51,52)의 각각은 그것이 증폭하는 상기 신호들에 대한 이득을 제공하기 위하여 하나 또는 2개 레이져 다이오드에 의해 펌프(pump) 되어진다. 길이 및 펌프 파장을 포함하여 각 증폭기의 특성들은 그것이 증폭하는 특정 부 대역용 증폭기의 성능을 최적화 하기 위하여 선택되어진다. 예로서, 증폭기 부분(51,52)들의 제1 단계는 선형 또는 포화 영역내에서 각각 대역(BB)과 대역(RB1)을 증폭하기 위하여 980nm에서 동작하는 레이져 다이오드(나타나지 않음)를 가지고 펌프될 수 있다. 적절한 레이져 다이오드들은 출원인으로부터 이용 가능하다. 상기 레이져 다이오드들은 시장에서 보통 구입 가능한 980/1550 WDM 커플러(coupler)를 예로서 미국 캘리포니아주 산호세-시 런디 에비뉴 1885(1885 Lundy Ave. San Jose, CA USA)에 위치한 이-텍 다이내믹스 인크(E-TEK DYNAMICS, INC.)로부터의 모델명 SWDM0915SPR를 사용한 전치 증폭기들의 광 경로로 결합될 수 있다. 상기 980nm 레이져 다이오드는 다른 가능한 펌프 파장들과 비교된 증폭기들용 저 잡음 형태를 제공한다.Each of the amplifiers 51 and 52 is pumped by one or two laser diodes to provide a gain for the signals it amplifies. The characteristics of each amplifier, including its length and pump wavelength, are chosen to optimize the performance of the amplifier for the particular subband it amplifies. By way of example, the first stage of the amplifier portions 51 and 52 may be pumped with a laser diode (not shown) operating at 980 nm to amplify the band BB and RB1, respectively, in a linear or saturation region. have. Suitable laser diodes are available from the applicant. The laser diodes are commonly available on the market as 980/1550 WDM couplers, e.g., E-Tek Dynamics Inc. (1885 Lundy Ave. San Jose, CA USA), San Jose-C. Can be combined into the optical path of the preamplifiers using the model name SWDM0915SPR from TEK DYNAMICS, INC. The 980 nm laser diode provides a low noise form for amplifiers compared to other possible pump wavelengths.

각 증폭기 부분(51-53)이 제2 단계는 바람직하게 포화 상태로 동작한다. 증폭기 부분(51)의 제2 단계는 바람직하게 에르븀으로 도우프되고 위에서 설명된 WDM 커플러(나타나지 않음) WDM 커플러를 사용하여 상기 대역(BB)의 광 경로와 결합된 또다른 980nm 펌프(나타나지 않음)를 가지고 상기 대역(BB)을 증폭한다. 상기 980nm 펌프는 1529-35nm를 커버하는 저 대역 영역 내에서의 신호들용 노이즈 형상용 및 보다 낳은 이득 형태를 제공한다. 상기 증폭기 부분(52)의 제2 단계는 바람직하게 에르븀 도우프되고 1480nm에서 동작하는 레이져 다이오드 펌프 소스를 가지고 상기 대역(RB1)을 증폭한다. 그러한 레이져 다이오드는 캐나다 온타리오주 네피언 헤스튼 드라이브 570(570 Heston Drive, Nepean, Ontario Canada)에 위치한 제이 디 에스 휘텔, 인크(JDS Fitel, Inc.)에 의해서 공급된 모델명(FOL1402PAX-1)과 같이 시장에서 구입 가능하다. 상기 1480nm 펌프는 1542-61nm를 커버하는 영역 내에서의 훨씬 더 많은 수의 채널들 용 대역(RB1)내에서 필요한 보다 낳은 포화된 변환 효율 형태를 제공한다. 양자 택일적으로 보다 높은 파워 980nm 펌프 레이져 또는 멀티플렉스된 980nm 펌프 소스들이 사용될 수 있다. 부분(53)은 도 9, 도 15 및 도 16을 참조하여 상세히 설명될 것이다.The second stage of each amplifier portion 51-53 preferably operates in saturation. The second stage of the amplifier portion 51 is preferably another 980 nm pump (not shown) which is doped with erbium and combined with the optical path of the band BB using the WDM coupler (not shown) described above. To amplify the band (BB). The 980 nm pump provides a better shape and noise shape for signals in signals in the low band region covering 1529-35 nm. The second stage of the amplifier portion 52 preferably amplifies the band RB1 with a laser diode pump source erbium-doped and operating at 1480 nm. Such laser diodes have the same model name (FOL1402PAX-1) supplied by JDS Fitel, Inc., located at 570 Heston Drive, Nepean, Ontario Canada. Available in the market. The 1480 nm pump provides a better form of saturated conversion efficiency required in the band RB1 for a much larger number of channels in the region covering 1542-61 nm. Alternatively higher power 980 nm pump lasers or multiplexed 980 nm pump sources may be used. Portion 53 will be described in detail with reference to FIGS. 9, 15, and 16.

필터(61)는 상기 대역(RB1)을 가로질러 상기 시스템 출력에서 SNR 및 신호 레벨(level)들을 등화시키기 위한 도움용 상기 RB1 대역 증폭기내에 위치된다. 특히, 필터(61)는 상기 대역(RB1)내에서의 고 증폭의 파장 영역을 감쇄시키는 비 강조 필터를 구비한다. 사용된다면 상기 비 강조 필터는 장기간 브래그 그레이팅 기술(long period Bragg Grating Technology), 분리-빔 푸리에 필터(split-beam fourier filter) 등을 사용할 수 있다. 예로서, 상기 비 강조 필터는 1541-1561nm의 동작 파장 영역을 갖을 수 있다. 그리고 1541-1542nm과 1559-1560nm에서 피크(peak) 전송의 파장 들을 갖으며 이들 피크치들 사이의 파장들 용의 상대적으로 더 낮은 일정 전송을 갖는다. 도 5는 바람직한 비강조 필터 (61)의 상대적 감소 성능 또는 필터 형상을 예시한다. 도 5의 그래프는 비강조 필터(61)가 1542nm와 1560nm 주위에서 피크 전송의 영역을, 그리고 약 1546nm과 1556nm 사이의 상대적으로 일정하고 또는 균일 감소의 영역을 갖는 것을 보여준다. 에르븀 도우프된 화이버 증폭기용 비강조 필터(61)는 상기 고 대역을 가로질러 상기 이득 응답을 균일하게 하는 것을 돕기 위하여 상기 피크치들 사이의 파장들에서 단지 3-4dB의 감소를 더하는 것이 필요하다. 상기 비강조 필터(61)는 화이버 증폭기에서 사용된 도우펀트 또는 그들 증폭기들용 펌프 소스의 파장과 같이 채용된 실제 시스템의 이득-균일 요구 사항에 종속하여 도 5에 나타낸 것과는 다른 감소 특성을 갖을 수 있다.A filter 61 is located in the RB1 band amplifier for assistance in equalizing SNR and signal levels at the system output across the band RB1. In particular, the filter 61 is provided with a non-emphasis filter for attenuating the region of high amplification wavelengths in the band RB1. If used, the non-emphasis filter may use a long period Bragg Grating Technology, a split-beam fourier filter, or the like. For example, the non-emphasis filter may have an operating wavelength range of 1541-1561 nm. And have peak transmission wavelengths at 1541-1542 nm and 1559-1560 nm and a relatively lower constant transmission for wavelengths between these peak values. 5 illustrates the relative reduction performance or filter shape of the preferred non-highlight filter 61. The graph of FIG. 5 shows that the non-highlight filter 61 has a region of peak transmission around 1542 nm and 1560 nm, and a region of relatively constant or uniform decrease between about 1546 nm and 1556 nm. The non-highlight filter 61 for erbium-doped fiber amplifiers needs to add only a 3-4 dB reduction in wavelengths between the peaks to help uniformize the gain response across the high band. The non-highlight filter 61 may have a reduction characteristic different from that shown in FIG. 5 depending on the gain-uniformity requirements of the actual system employed, such as the wavelength of the dopant used in the fiber amplifiers or the pump source for those amplifiers. have.

양자택일적으로, 상기 비-강조 필터(61)는 생략될 수 있고 그 비-강조 동작은 눈금 측정된(calibrated) 감소를 수단으로 상기 제1터미널 위치(10)의 멀티플렉스 부분(11)에서 얻어질 수 있다.Alternatively, the non-highlighting filter 61 can be omitted and the non-highlighting operation at the multiplex portion 11 of the first terminal position 10 by means of calibrated reduction. Can be obtained.

상기 TPA(12)를 통과한 후에 상기 증폭기들(51, 52, 53)로부터 각각 출력된 상기 증폭된 대역들(BB, RB1, RB2)은 필터(54)에 의해 수신된다. 필터(54)는 대역 조합 필터이고 예로서 3개의 포트들을 갖는 두 개의 종속된(cascaded) 간섭 필터들(나타나지 않음), 상기 대역(BB)과 대역(RB1)을 결합하는 제1 커플링, 상기 대역(RB2)를 가지고 상기 제1필터에 의해 제공된 상기 대역들(BB/RB1)과 상기 대역(RB2)과의 제2 커플링을 포함할 수 있다.The amplified bands BB, RB1, RB2 output from the amplifiers 51, 52, 53, respectively, after passing through the TPA 12 are received by the filter 54. Filter 54 is a band combination filter and is, for example, two cascaded interference filters with three ports (not shown), a first coupling combining the band BB and band RB1, the And a second coupling between the bands BB / RB1 and the band RB2 provided by the first filter with a band RB2.

통신 채널들과는 다른 파장 예로서 1480nm에서 WDM 1480/1550 간섭 필터(나타나지 않음)를 통해 광 모니터(monitor)(나타나지 않음)와 서비스 라인용 삽입이 공통 포트에서 추가될 수 있다. 상기 광 모니터는 광 전송 시스템(1)에서 아무런 파괴가 없는 것을 보장하기 위하여 광 신호들을 검출한다. 상기 서비스 라인 삽입은 광 감독 채널을 통해 경보의 원격 측정(telemetry), 감독(surveillance), 성능 및 데이터의 모니터링, 제어와 경보의 관리(housekeeping), 그리고 음성 주파수 오더 와이어(order wire)를 관리할 수 있는 라인 서비스 모듈용 엑세스를 제공한다. 상기 TPA 부분(12)의 필터(54)로부터 출력된 상기 단일 광 대역은 상기 단일 광 대역(SWB)내에서 신호들을 감쇄시키는 100Km와 같은 광 화이버 라인(30)의 전송 화이버(나타나지 않음)의 길이를 거쳐 통과 한다. 결과적으로, 라인 위치(40)은 상기 단일 광 대역(SWB)내에서 상기 신호들을 수신하고 증폭한다. 도6에서 나타난 바와같이, 라인 위치(40)는 여러개의 증폭기들(AMP)(64-69), 3개의 필터들(70-72), 등화 필터(EQ)(74), 그리고 3개의 OADM 단계들(75-77)을 포함한다.Inserts for optical monitors (not shown) and service lines can be added at the common port via WDM 1480/1550 interference filters (not shown) at wavelengths different from communication channels, for example at 1480 nm. The optical monitor detects optical signals to ensure that there is no breakdown in the optical transmission system 1. The service line insertion is used to manage telemetry, surveillance, performance and data monitoring, control and housekeeping, and voice frequency order wire through alarm supervision channels. Provide access for line service modules. The single light band output from the filter 54 of the TPA portion 12 is the length of the transmission fiber (not shown) of the optical fiber line 30, such as 100 Km, which attenuates the signals within the single light band (SWB). Pass through. As a result, line position 40 receives and amplifies the signals within the single wide band (SWB). As shown in FIG. 6, line position 40 includes several amplifiers (AMP) 64-69, three filters 70-72, equalization filter (EQ) 74, and three OADM stages. (75-77).

필터(70)는 상기 단일 광 대역(SWB)을 수신하고 상기 대역들(BB,RB1)로부터 상기 대역(RB2)를 분리한다. 증폭기(64)는 상기 대역(BB)와 대역(RB1)을 수신하고 증폭한다. 그래서 필터(71)는 증폭기(64)로부터의 출력을 수신하고 상기 대역들(BB, RB1)을 분리한다. 상기 대역(BB)은 등화 필터(74)에 의해 등화되고, 기 설정된 신호들이 드롭되고/또는 더해지며 더욱이 추가로 증폭기에 의해 추가로 증폭되는 상기 제1 OADM 단계(75)에 의해 수신된다. 이미 TPA(12)에서 비-강조 필터(61)를 통해 통과된 상기 대역(RB1)은 먼저 증폭기(66)에 의해 증폭되고 나서 기설정된 신호들이 드롭되고/또는 더해지며 추가로 증폭기(67)에 의해 증폭되는 상기 제2 OADM 단계(76)에 의해 수신된다. 상기 대역(RB2)는 먼저 증폭기들(68)에 의해 증폭되고 나서 기 설정된 신호들이 드롭되고/또는 더해지며 추가로 증폭기(69)에 의해 추가로 증폭되는 제3 OADM 단계(77)에 의해 수신된다. 상기 증폭된 대역들(BB, RB1, RB2)은 그때 필터(72)에 의해 상기 단일 광 대역(SWB)으로 재결합된다.The filter 70 receives the single wide band SWB and separates the band RB2 from the bands BB, RB1. The amplifier 64 receives and amplifies the band BB and the band RB1. So filter 71 receives the output from amplifier 64 and separates the bands BB, RB1. The band BB is received by the first OADM step 75 which is equalized by the equalization filter 74 and the predetermined signals are dropped and / or added and further further amplified by the amplifier. The band RB1 already passed through the non-highlight filter 61 in the TPA 12 is first amplified by the amplifier 66 and then the predetermined signals are dropped and / or added and further added to the amplifier 67. Is received by the second OADM step 76 which is amplified by. The band RB2 is first received by a third OADM stage 77 which is amplified by the amplifiers 68 and then the predetermined signals are dropped and / or added and further amplified by the amplifier 69. . The amplified bands BB, RB1, RB2 are then recombined by the filter 72 into the single wide band SWB.

상기 단일 광대역(SWB)을 수신하는 증폭기(64)는 바람직하게 선형영역에서 동작되는 단일 광 화이버 증폭기를 구비한다. 즉, 증폭기(64)는 그것의 출력 파워가 그것의 입력 파워에 종속하는 상태로 동작된다. 실제 도구화에 종속하여, 증폭기(64)는 양자 택일적으로 단일 단계 또는 다단계 증폭기일 수 있다. 선형 조건으로 그것을 동작 시키는 것에 의해, 증폭기(64)는 상기 대역들(BB, RB1) 사이에 상대적 파워의 독립을 보장하는 것을 돕는다. 다시말해서, 선형 조건으로 동작하는 증폭기를 가지고 상기 두 대역들(BB, RB1) 중의 어느 하나에서 개별 채널들의 출력 파워(그리고 신호대 잡음비)는 다른 부 대역(BB, RB1)에서의 채널들이 더해지거나 제거되지 않는다면 심각하게 변하지 않는다. 밀도 WDM 시스템에서 채널들 모두 또는 일부 존재에 대해 강함(robustness)을 얻기 위하여, 제1 단계 증폭기(증폭기 64 그리고 증폭기 68)는 분리 등화 및 증폭용 채널들의 부분을 발췌하기 전에 불포화된 영역에서 그리고 라인 위치(40)에서 동작되어야 한다. 적절한 실시예에서, 증폭기들(64, 68)은 각 대역을 위해 바람직하게 5.5dB 보다 더 적은 잡음 형상을 얻기 위해 980nm에서 펌프 동작하는 레이져 다이오드(나타나지 않음)와 함께 동반 -전파 방향으로 펌프된 에르븀 도우프된 화이버 증폭기들이다.The amplifier 64 receiving the single wideband (SWB) preferably has a single optical fiber amplifier operated in a linear region. That is, amplifier 64 is operated with its output power dependent on its input power. Depending on the actual tooling, the amplifier 64 may alternatively be a single stage or multistage amplifier. By operating it in a linear condition, the amplifier 64 helps to ensure independence of relative power between the bands BB, RB1. In other words, with an amplifier operating under linear conditions, the output power (and signal-to-noise ratio) of the individual channels in either of the two bands BB, RB1 is added or removed from the other subbands BB, RB1. If it doesn't, it doesn't change seriously. In order to obtain robustness for the presence of all or some of the channels in a density WDM system, the first stage amplifiers (amplifiers 64 and 68) are placed in an unsaturated region and line before extracting portions of the channels for separation equalization and amplification. It must be operated in position 40. In a suitable embodiment, the amplifiers 64, 68 are erbium pumped in the accompanying-propagation direction with a laser diode (not shown) pumped at 980 nm to obtain a noise figure that is preferably less than 5.5 dB for each band. Doped fiber amplifiers.

필터(71)는 예로서 3개 포트 장치, 바람직하게는 상기 대역(BB)을 등화 필터(74) 안으로 공급하는 드롭 포트 그리고 상기 대역(RB1)을 상기 증폭기(66) 안으로 공급하는 반사 포트(reflection port)를 갖는 간섭 필터를 구비한다.Filter 71 is for example a three port device, preferably a drop port for feeding the band BB into an equalization filter 74 and a reflection port for feeding the band RB1 into the amplifier 66. an interference filter having a port).

증폭기(66)는 바람직하게는 그것의 출력 파워가 실질적으로 그것의 입력 파워로부터 독립 하도록 포화 상태에서 동작하는 단일 에르븀 도우프된 화이버 증폭기이다. 이 방법에서, 증폭기(66)는 상기 대역(BB)내의 채널들과 비교된 상기 대역(RB1)내의 채널들로 파워 부스트(boost)를 더하는 동작을 수행한다. 상기 적절한 실시예에서 즉 16에 반대되는 48 채널들에서 상기 대역(BB)과 비교된 상기 대역(RB1)내의 훨씬 더 큰 채널 수 때문에, 상기 대역(RB1)의 채널들은 전형적으로 증폭기(64)를 거쳐 통과할 때 다 낮은 이득을 갖을 것이다. 그 결과, 증폭기(66)는 상기 대역(BB)과 비교된 대역(RB1)내의 채널들 용 파워의 균형을 잡는데 도움을 준다. 물론, 상기 대역들(BB, RB1) 사이의 채널들의 다른 배열을 위해 증폭기(66)는 요구되지 않을 수도 있고 또는 라인 위치(40)의 대역(BB)측 상에 양자택일적으로 요구될 수도 있다.Amplifier 66 is preferably a single erbium doped fiber amplifier that operates in saturation such that its output power is substantially independent of its input power. In this method, the amplifier 66 performs an operation of adding a power boost to the channels in the band RB1 compared to the channels in the band BB. Because of the much larger number of channels in the band RB1 compared to the band BB in the appropriate embodiment, i.e. at 48 channels opposite 16, the channels in the band RB1 typically turn off the amplifier 64. When passing through, they will all have low gains. As a result, the amplifier 66 helps to balance the power for the channels in the band RB1 compared to the band BB. Of course, an amplifier 66 may not be required for other arrangements of channels between the bands BB, RB1 or alternatively may be required on the band BB side of the line position 40. .

상기 대역(RB1)의 채널들에 대해서, 증폭기들(64, 66)은 성형 모드로 동작된 제1 단계 그리고 포화 상태로 동작하는 제2 단계를 갖는 두 단계 증폭기로서 함께 보여질 수 있다. 상기 대역(RB1)내 채널들 사이의 출력 파워를 안정시키는 것을 돕기 위하여, 증폭기들(64, 66)은 바람직하게 동일 레이져 다이오드 펌프 소스로서 펌프 되어진다. 이 방법으로, EP695049에 설명된 바와 같이, 상기 증폭기(64)로부터의 여분의 펌프 파워는 증폭기(66)로 제공되어진다. 상세하게, 라인 위치(40)는 상기 증폭기(64)의 출력에서 남는 980nm의 펌프 빛을 추출하는 필터(71)와 증폭기(64) 사이에 위치된 WDM 커플러를 포함한다. 이 WDM 커플러는 예로서 미국 캘리포니아주 산호세시 런디 에비뉴 1885에 위치된 이-텍 다이내믹스 인크에 의해 공급된 모델명(SWDMCPR3PS110)일 수 있다. 이 WDM 커플러로부터의 출력은 증폭기(66)후의 광 경로에 위치된 동일형의 제2 WDM 커플러(나타나지 않음)로 공급된다. 이들 두 커플러들은 상대적으로 낮은 손실을 갖는 상기 여분의 980nm펌프 신호들을 전송하는 광 화이버(78)에 의해 결합된다. 상기 제2 WDM 커플러는 상기 여분의 980nm 펌프 파워를 카운터-전파 방향으로 증폭기(66) 안으로 통과시킨다.For the channels of the band RB1, the amplifiers 64, 66 can be seen together as two stage amplifiers having a first stage operated in shaping mode and a second stage operating in saturation. To help stabilize the output power between the channels in the band RB1, the amplifiers 64, 66 are preferably pumped as the same laser diode pump source. In this way, as described in EP695049, the extra pump power from the amplifier 64 is provided to the amplifier 66. In detail, line position 40 includes a WDM coupler positioned between amplifier 71 and filter 71 which extracts 980 nm of pump light remaining at the output of amplifier 64. This WDM coupler can be, for example, a model name (SWDMCPR3PS110) supplied by E-Tek Dynamics Inc., located at Rundy Avenue 1885, San Jose, California. The output from this WDM coupler is fed to a second WDM coupler of the same type (not shown) located in the optical path after amplifier 66. These two couplers are coupled by an optical fiber 78 which transmits the redundant 980 nm pump signals with a relatively low loss. The second WDM coupler passes the excess 980 nm pump power into the amplifier 66 in the counter-propagation direction.

증폭기(66)로부터, 대역(RB1)의 신호들은 OADM 단계(76), 예로서 알려진 타입의 OADM으로 이송되어진다. 상기 OADM 단계(76)로부터 대역(RB1)의 신호들은 증폭기(67)로 공급된다. 상기 적절한 에르븀-도우프된 화이버 증폭기를 위해, 증폭기(67)는 예로서 증폭기들(64, 66)을 구동하는 상기 레이져(나타나지 않음)를 초과한 펌프 파워를 갖는 레이져 다이오드 소스(나타나지 않음)로부터의 1480nm의 펌프 파장을 갖는다. 상기 1480nm의 파장은 에르븀 도우프된 화이버들용 다른 펌프 파장들과 비교된 고 출력 파워의 출력을 위한 양호한 변환 효율을 제공한다. 양자택일적으로, 고 파워 980nm 펌프 소스 또는 980nm에서의 두 개 펌프 소스 또는 975nm에서의 하나 그리고 986nm에서의 다른 하나와 같은 멀티 플렉스된 펌프 소스들의 그룹이 증폭기(67)를 구동하기 위하여 사용될 수 있다. 증폭기(67)는 바람직하게 대역(RB1)내의 신호들로 상기 파워 부스트를 제공하기 위하여 포화 상태로 동작한다. 그리고 원한다면 다단계 증폭기를 구비할 수도 있다.From the amplifier 66, the signals in the band RB1 are transferred to an OADM stage 76, an example of known type of OADM. From the OADM stage 76 the signals of band RB1 are fed to amplifier 67. For the appropriate erbium-doped fiber amplifier, amplifier 67 is for example from a laser diode source (not shown) with pump power exceeding the laser (not shown) driving amplifiers 64, 66. Has a pump wavelength of 1480 nm. The 1480 nm wavelength provides good conversion efficiency for high output power output compared to other pump wavelengths for erbium doped fibers. Alternatively, a group of multiplexed pump sources such as a high power 980 nm pump source or two pump sources at 980 nm or one at 975 nm and the other at 986 nm can be used to drive the amplifier 67. . Amplifier 67 preferably operates in saturation to provide the power boost with signals in band RB1. And if desired, it can be equipped with a multi-stage amplifier.

증폭기(64)와 필터(71)를 거쳐 통과한 후에, 상기 대역(BB)은 등화 필터(74)로 들어간다. 위에서 언급한 바와 같이, 에르븀 도우프된 스펙트럼 방사 영역용 이득 특성은 상기 대역(BB) 영역내에서 피크 또는 험프(hump)를 갖으나 상기 대역(RB1)의 영역내에서 매우 균일함을 유지한다. 그 결과 대역(BB) 또는 단일 광 대역(SWB)(BB 대역을 포함하는)이 에르븀 도우프된 화이버 증폭기로 증폭될 때, 대역 (BB)의 영역내 채널들은 불균등하게 증폭된다. 또한, 위에서 언급한 바와 같이, 등화 수단이 그 불균등 문제를 극복하기 위하여 적용되었을 때, 상기 등화 수단은 채널의 전체 스펙트럼에 걸쳐 적용되어 그 결과 연속된 이득 불균형(disparities)을 야기한다. 그러나 그 스펙트럼의 채널들을 대역(BB)과 대역(RB1)으로 분할하는 것에 의해 상기 대역(BB)의 감소된 동작 영역내 등화는 상기 대역(BB)의 채널들용 이득 특성의 적합한 균일화를 제공 할 수 있다.After passing through the amplifier 64 and the filter 71, the band BB enters the equalization filter 74. As mentioned above, the gain characteristic for the erbium doped spectral radiant region has a peak or hump in the band BB region but remains very uniform in the region of the band RB1. As a result, when the band BB or the single wide band SWB (including the BB band) is amplified with an erbium-doped fiber amplifier, the channels in the region of the band BB are amplified unevenly. Also, as mentioned above, when equalization means are applied to overcome the problem of inequality, the equalization means are applied over the entire spectrum of the channel, resulting in continuous gain disparities. However, by dividing the channels of the spectrum into bands BB and RB1, reduced in-band equalization of the band BB will provide adequate uniformity of gain characteristics for the channels of the band BB. Can be.

적절한 실시예에 있어서, 상기 등화 필터(74)는 다른 파장들에서의 선택된 감쇄를 주는 장 기간 정보 전송(chirped) 브레그 그레이팅 기술을 기초로 한 두 개 포트의 디바이스를 구비한다. 예로서, 상기 대역(BB)용 등화 필터(74)는 1530.3nm와 1530.7nm 사이에서의 계곡 바닥에서의 파장과 함께 1529nm부터 1536nm까지의 동작 파장 영역을 갖을 수 있다. 등화 필터(74)는 최적 필터 형상을 제공하고 그래서 상기 WDM 시스템(1)에서 사용된 특정 증폭기들용 이득 등화를 제공하기 위하여 다른 필터들(나타나지 않음)과 종속 형태로 결합될 수 있고 홀로 사용될 필요가 없다. 등화 필터(74)는 통상의 지식을 가진자에 의해 제조될 수 있고 또는 이 분야의 많은 공급자들로부터 얻어질 수 있다. 상기 등화 필터(74)를 위해 사용된 특정 구조는 숙련된 기술자들의 영역내에 있으며 예로서 장기간 그레이팅 같은 특별화된 브레그 그레이팅, 간섭 필터, 또는 마크-젠더형 광 필터들을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.In a suitable embodiment, the equalization filter 74 has two ports of devices based on a long term chirped bragg grating technique that gives selected attenuation at different wavelengths. For example, the equalization filter 74 for the band BB may have an operating wavelength range from 1529 nm to 1536 nm with a wavelength at the valley bottom between 1530.3 nm and 1530.7 nm. Equalization filter 74 may be combined in a dependent form with other filters (not shown) and need to be used alone to provide an optimum filter shape and thus to provide gain equalization for the particular amplifiers used in the WDM system 1. There is no. Equalization filter 74 may be manufactured by one of ordinary skill in the art or may be obtained from many suppliers in the art. It should be understood that the particular structure used for the equalization filter 74 is within the scope of skilled artisans and may include, for example, specialized Bragg grating, interference filters, or mark-gendered optical filters such as long term gratings. do.

등화 필터(74)로부터 상기 대역(BB)의 신호들은 OADM 단계(76)의 동일 형인 OADM 단계(75)로 이송되고 나서 증폭기(65)로 이송된다. 적절한 에르븀 도우프된 화이버 증폭기와 함께, 증폭기(65)는 레이져 다이오드 소스(나타나지 않음)에 의해 제공되고 반대 전파 방향으로 상기 증폭기(65)를 펌프 하기 위한 광 경로로 WDM 커플러(나타나지 않음)를 거쳐 결합된 980nm의 펌프 파장을 갖는다. 상기 대역(BB)내의 채널들은 증폭기들(64, 65) 모두를 거쳐 통과하기 때문에 등화 필터(74)는 두 증폭기들에 의해 야기된 이득 불균형을 보상할 수 있다. 그래서, 등화 필터용 데시벨(decibel)의 드롭은 상기 대역(BB)용 라인 파워 요구 및 전체 증폭에 따라 결정되어야 한다. 상기 증폭기(65)는 바람직하게는 상기 대역(BB)내의 신호들로 파워 부스트를 제공하기 위하여 포화 상태로 동작하며, 그리고 원한다면 다단계 증폭기로 구성 할 수 있다.The signals of the band BB from the equalization filter 74 are transferred to the OADM stage 75 which is the same type of the OADM stage 76 and then to the amplifier 65. With an appropriate erbium doped fiber amplifier, amplifier 65 is provided by a laser diode source (not shown) and via a WDM coupler (not shown) in the optical path for pumping the amplifier 65 in the opposite propagation direction. Combined pump wavelength of 980 nm. Since the channels in the band BB pass through both amplifiers 64 and 65, equalization filter 74 can compensate for the gain imbalance caused by the two amplifiers. Thus, the drop in decibels for the equalization filter should be determined according to the line power requirement for the band BB and the overall amplification. The amplifier 65 preferably operates in saturation to provide a power boost to the signals in the band BB, and can be configured as a multistage amplifier if desired.

상기 대역(RB2)은 시스템의 요구에 종속하여 바람직하게는 980nm 또는 1480nm 펌프 빛으로 펌프된 에르븀 도우프된 화이버 증폭기인 화이버 증폭기(68)로부터 수신된다. 증폭기(68)로부터, 대역(RB2)의 채널들은 예로서 OADM 단계들(75, 76)의 동일 타입인 OADM(77)로 이송되고 나서 증폭기(69)로 공급된다. 본 발명에 따르면, 증폭기(69)는 대역(RB2)을 증폭하도록 적응된 에르븀/이테르븀 동반 도우프된 증폭기로서 도 9, 도 15 및 도 16을 참조하여 상세히 설명될 것이다.The band RB2 is received from the fiber amplifier 68, which is an erbium-doped fiber amplifier, preferably pumped with 980 nm or 1480 nm pump light, depending on the requirements of the system. From amplifier 68, the channels of band RB2 are transferred to OADM 77, which is the same type of OADM steps 75 and 76, for example, and then to amplifier 69. According to the present invention, the amplifier 69 will be described in detail with reference to FIGS. 9, 15 and 16 as an erbium / ytterbium co-doped amplifier adapted to amplify the band RB2.

증폭기들(65, 67, 69)을 각각 통과한 후에, 상기 증폭된 BB, RB1, RB2 대역들은 그때 상기 단일 광 대역(SWB)로 필터(72)에 의해 재결합된다. 도 4의 필터(54) 처럼 필터(72)는 예로서 두 개의 종속 간섭 3포트 필터(나타나지 않음)를 포함할 수 있다. 첫 번째는 RB1 대역과 BB 대역을 커플링 하고, 두 번째는 상기 RB2 대역과 상기 제1 필터에 의해 제공된 상기 BB 및 RB1 대역들을 커플링 한다.After passing through the amplifiers 65, 67, 69, respectively, the amplified BB, RB1, RB2 bands are then recombined by the filter 72 into the single optical band (SWB). Like filter 54 of FIG. 4, filter 72 may include, for example, two cascaded three-port filters (not shown). The first couples the RB1 band and the BB band, and the second couples the RB2 band and the BB and RB1 bands provided by the first filter.

TPA 부분(12)처럼, 라인 위치(40)는 또한 광 모니터 및 예로서 WDM 1480/1550 간섭 필터(나타나지 않음)를 통한 서비스 라인 삽입 및 추출을 포함할 수 있다. 이들 요소들 중 하나 또는 그 이상이 라인 위치(40)의 상호 연결 포인트들 중 어느 위치에서 포함될 수 있다.Like the TPA portion 12, the line position 40 may also include service line insertion and extraction through an optical monitor and, for example, a WDM 1480/1550 interference filter (not shown). One or more of these elements may be included at any of the interconnection points of the line location 40.

증폭기들(64-69), 필터들(70-72 그리고 74) 및 OADM 단계들(75-77) 외에도, 라인 위치(40)는 장거리 통신 링크(link)을 따라서 신호들의 전송 중에 발생 할 수 있는 색채 분산(chromatic dispersion)용 보상을 위한 분산 보상 모듈(DCM)(나타나지 않음)을 포함할 수 있다. 상기 DCM(나타내지 않음)은 바람직하게 상기 BB, RB1, RB2대역들 내의 채널들의 분산을 보상하기 위한 증폭기들(65, 67, 69) 중 상측 하나 이상과 결합된 부 장치들로 구성되며 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 예로서, 상기 DCM(나타나지 않음) 상기 3 대역들(BB, RB1, RB2) 중 하나 이상 내의 채널들을 수신하기 위하여 접속된 제1 포트를 갖는 광 순환기를 갖을 수 있다. 정보 전송 브레그 그레이팅(chirped bragg grating)은 상기 순환기의 제2 포트에 부착될 수 있다. 상기 채널들은 상기 제2 포트를 빠져 나갈 것이고 색상 분산을 보상하기 위하여 상기 정보 전송된 브레그 그레이팅 내에 반영될 것이다. 상기 분산 보상된 신호들은 그때 상기 WDM 시스템 내에서 연속된 전송용 순환기의 다음 포트를 빠져 나갈 것이다. 분산 보상 화이버의 길이 같은 정보 전송(chirped) 브레그 그레이팅 외의 다른 디바이스들(devices)이 색상 분산 보상을 위해 사용될 수 있다. 상기 DCM 부분의 설계 및 사용은 본 발명을 제한하지 않고 그 DCM 부분은 시스템 도구화를 위한 전체 요구에 종속하여 상기 WDM 시스템(1) 내에서 채용되거나 빠질 수 있다. 라인 위치(40) 후에, 상기 결합된 단일 광 대역 (SWB) 신호는 광 화이버 라인(30)의 장거리 광 전송 화이버의 길이를 거쳐 통과한다. 만약, 상기 제1 및 제2 터미널 위치(10,20) 사이의 거리가 광 신호들의 감쇄를 야기하도록 충분히 길다면 예로서 100Km처럼 길다면, 증폭을 제공하는 하나 이상의 부가적 라인 위치들(40)이 사용될 수 있다. 실질적인 배열에 있어서, 5 지간(five spans)의 장거리 전송 화이버가 사용되고(각 지간은 0,22dB/Km의 파워 손실과, 거의 25dB의 전체 지간 손실을 제공하기 위한 길이를 갖는), 그 5 지간들은 4개의 증폭 라인 위치(40)에 의해 분리된다.In addition to amplifiers 64-69, filters 70-72 and 74, and OADM steps 75-77, line position 40 may occur during transmission of signals along a long distance communication link. A dispersion compensation module (DCM) (not shown) for compensation for chromatic dispersion may be included. The DCM (not shown) preferably consists of sub-devices combined with one or more of the upper ones of the amplifiers 65, 67 and 69 to compensate for the dispersion of the channels in the BB, RB1 and RB2 bands. Can be taken. For example, the DCM (not shown) may have an optical circulator having a first port connected to receive channels in one or more of the three bands BB, RB1, RB2. A chirped bragg grating may be attached to the second port of the circulator. The channels will exit the second port and will be reflected in the information transmitted Bragg grating to compensate for color dispersion. The dispersion compensated signals will then exit the next port of a continuous transmission circulator within the WDM system. Devices other than chirped bragg grating, such as the length of the dispersion compensation fiber, may be used for color dispersion compensation. The design and use of the DCM portion does not limit the present invention and the DCM portion may be employed or omitted within the WDM system 1 depending on the overall need for system tooling. After the line position 40, the combined single wide band (SWB) signal passes through the length of the long distance light transmission fiber of the optical fiber line 30. If the distance between the first and second terminal positions 10 and 20 is long enough to cause attenuation of the optical signals, for example as long as 100 km, one or more additional line positions 40 providing amplification may be used. Can be. In a practical arrangement, five spans of long distance transmission fibers are used (each span having a length to provide 0,22 dB / Km power loss and nearly 25 dB total span loss). Separated by four amplification line positions 40.

상기 전송 화이버의 마지막 지간을 뒤따라, RPA 부분(14)은 마지막 라인 위치(40)로부터의 상기 단일 광 대역(SWB)을 수신하고 상기 통신 링크의 끝에서 수취 및 검출을 위한 상기 단일 광 대역(SWB)의 신호들을 준비한다. 도 7에 나타낸 바와 같이, RPA 부분(14)은 증폭기들(AMP)(81-85), 필터들(86, 87), 등화 필터(88), 그리고 필요하다면 3개 루터 모듈(router modules)(91-93)을 포함할 수 있다. 필터(86)는 단일 광 대역(SWB)을 수신하고 상기 BB 및 RB1 대역들로부터 상기 대역 RB2를 분리한다. 증폭기(81)는 바람직하게 에르븀으로 도우프 되고 상기 BB와 RB1 대역들 내의 채널들을 용 신호 대 잡음비를 개선하는 것을 돕기 위하여 상기 BB 및 RB1 대역을 증폭한다. 예로서, 증폭기(81)는 상기 증폭기용 저 잡음 형상을 제공하기 위한 어느 다른 파장에서의 펌프를 가지고 또는 980nm 펌프를 가지고 펌프 되어진다. 상기 BB 및 RB1 대역들은 필터(87)에 의해 차례로 분리되어진다. TPA 부분(12)과 라인 위치(40)와 함께, 증폭기(82, 83)는 상기 BB 대역 및 RB1 대역을 980nm 펌핑을 가지고 각각 증폭한다. 상기 RB1 대역내의 채널들 사이의 출력 파워를 안정시키기 위하여, 증폭기(81, 83)는 바람직하게 상대적으로 낮은 손실을 갖고 여분의 980nm 펌프 신호를 전송하는 결합 광 화이버(89)를 사용하는 것에 의해 동일한 980nm 레이져 다이오드 펌프를 가지고 펌프 되어진다. 특별히, 증폭기(81)는 증폭기(81)와 필터(87) 사이에 위치되고 증폭기(81)의 출력에서 남는 상기 980nm 펌프 빛을 추출하는 WDM 커플러와 연관된다. 이 WDM 커플러는 예로서 미국 캘리포니아주 산호세시 런디 에비뉴 1885에 위치한 이-텍 다이내믹스, 인크에 의해 공급된 모델 번호(SWDMCPR3PS110)일 수 있다. 상기 WDM 커플러로부터의 출력은 증폭기(83)후의 광 경로내에 위치된 동일형의 제2 WDM 커플러로 공급된다. 위 두 커플러들은 상대적으로 낮은 손실을 갖는 잔여 980nm 펌프 신호를 전송하는 광 화이버(89)에 의해 결합된다. 상기 제2 WDM 커플러는 반대 전파 방향으로 증폭기(83) 안으로 그 잔여 980nm 펌프 파워를 통과시킨다. 그래서, 증폭기들(81-83), 필터(87), 그리고 등화 필터(88)는 라인 위치(40)의 증폭기들(64, 65, 67), 필터(71) 및 등화 필터(74)의 동일 기능들을 각각 수행하고 전체 시스템 요구에 종속하여 동일한 또는 등가 부분들로 구성할 수 있다.Following the last span of the transmission fiber, the RPA portion 14 receives the single wide band (SWB) from the last line position 40 and at the end of the communication link the single wide band (SWB) for reception and detection. Prepare the signals of). As shown in FIG. 7, RPA portion 14 includes amplifiers (AMP) 81-85, filters 86 and 87, equalization filter 88, and, if necessary, three router modules ( 91-93). Filter 86 receives a single wide band (SWB) and separates the band RB2 from the BB and RB1 bands. Amplifier 81 is preferably doped with erbium and amplifies the BB and RB1 bands to help improve the signal-to-noise ratio for the channels in the BB and RB1 bands. As an example, amplifier 81 may be pumped with a pump at any other wavelength or with a 980 nm pump to provide a low noise shape for the amplifier. The BB and RB1 bands are in turn separated by a filter 87. With TPA portion 12 and line position 40, amplifiers 82 and 83 amplify the BB band and RB1 band with 980 nm pumping, respectively. In order to stabilize the output power between the channels in the RB1 band, the amplifiers 81 and 83 preferably have the same by using a coupling optical fiber 89 which transmits an extra 980 nm pump signal with a relatively low loss. It is pumped with a 980nm laser diode pump. In particular, amplifier 81 is associated with a WDM coupler located between amplifier 81 and filter 87 and extracting the 980 nm pump light that remains at the output of amplifier 81. This WDM coupler may be, for example, a model number (SWDMCPR3PS110) supplied by E-Tek Dynamics, Inc., located at Rundy Avenue 1885, San Jose, CA. The output from the WDM coupler is fed to a second WDM coupler of the same type located in the optical path after amplifier 83. The two couplers are coupled by an optical fiber 89 which transmits a residual 980 nm pump signal with a relatively low loss. The second WDM coupler passes its remaining 980 nm pump power into the amplifier 83 in the opposite propagation direction. Thus, the amplifiers 81-83, the filter 87, and the equalization filter 88 are identical to the amplifiers 64, 65, 67, the filter 71 and the equalization filter 74 at the line position 40. Each function can be performed and configured into identical or equivalent parts depending on the overall system requirements.

증폭기(84)는 상기 RB2 대역을 수신하고 증폭하기 위하여 필터(86)로 결합한다. 예로서, 증폭기(84)는 도 6의 증폭기(86)과 동일한 에르븀 도우프된 증폭기 이다. 상기 그리고 나서 RB2 대역 채널들은 예로서 알려진 타입의 에르븀 도우프된 증폭기인 증폭(85)에 의해 수신된다.Amplifier 84 combines with filter 86 to receive and amplify the RB2 band. By way of example, amplifier 84 is the same erbium doped amplifier as amplifier 86 of FIG. The RB2 band channels are then received by amplification 85 which is an erbium doped amplifier of a known type as an example.

RPA 부분(14)은 추가로 디멀티플렉싱 부분(15)의 채널 분리 용량으로 상기 BB, RB1, RB2 대역들 내의 채널 간격(spacing)을 적응시키는 것을 허용하는 루팅(routing) 단계를 구비 한다. 특히, 디멀티플렉싱 부분(15)의 채널 분리 용량이 상대적으로 넓은 채널 간격(spacing)(예로서, 100GHz 그리드)을 위한 것이고 반면에 WDM 시스템(1)내의 채널들이 밀도 있는 간격(50GHz) 이라면 그때 RPA 부분(14)은 도 7에 나타낸 상기 루팅 단계(90)을 포함할 수 있다. 다른 구조들은 디멀티플렉싱 부분(15)의 채널 분리 용량에 의존하여 상기 RPA 부분(14)으로 더해질 수 있다.The RPA portion 14 further has a routing step that allows adapting the channel spacing in the BB, RB1, RB2 bands with the channel separation capacity of the demultiplexing portion 15. In particular, if the channel separation capacity of the demultiplexing portion 15 is for a relatively wide channel spacing (eg 100 GHz grid) while the channels in the WDM system 1 are at a dense interval (50 GHz) then RPA Portion 14 may include the routing step 90 shown in FIG. 7. Other structures may be added to the RPA portion 14 depending on the channel separation capacity of the demultiplexing portion 15.

루팅 단계(90)는 3개의 루터 모듈들(91-93)을 갖는다. 각 루터 모듈(91-93)은 각 대역을 두 개의 부 대역들로 분리하고, 각 부대역은 그 대응하는 대역의 채널들의 반을 포함한다. 예로서, 상기 BB대역이 16개의 채널들(λ116)을 갖고 각각은 50GHz로 분리되면, 그때 루터 모듈(91)은 상기 BB 대역을 100GHz에 의해 분리된 채널들(λ1, λ2, λ3, ...,λ15)을 갖는 제1 부 대역(BB')과 100GHz에 의해 분리되고 상기 부 대역내의 채널들과 인터리브된(interleaved) 채널들(λ1, λ2, λ3, ...,λ16)을 갖는 제2 부 대역(BB'')으로 분할된다. 비슷한 방법으로, 루터 모듈(92, 93)은 상기 대역(RB1)와 대역(RB2)를 각각 제1 부 대역들(RB1', RB2')과 제2 부 대역들(RB1'', RB2'')로 나눈다.The routing step 90 has three router modules 91-93. Each router module 91-93 divides each band into two subbands, each subband containing half of the channels of its corresponding band. For example, if the BB band has 16 channels λ 116 and each is separated by 50 GHz, then the router module 91 divides the BB band by channels λ 1 , λ separated by 100 GHz. Channels λ 1 , λ 2 , λ separated by a first subband BB ′ having 2 , λ 3 ,..., Λ 15 and 100 GHz and interleaved with the channels in the subband. 3 ,..., Λ 16 ). In a similar manner, the router module 92, 93 may divide the band RB1 and the band RB2 into first subbands RB1 'and RB2' and second subbands RB1 " and RB2 ", respectively. Divide by)

각 루터 모듈들(91-93)은 예로서, 제1 포트로 붙여진 제1 시리즈의 브레그 그레이팅과 제2 포트로 붙여진 제2 시리즈의 그레이팅들을 갖는 커플러(나타나지 않음)를 포함한다. 상기 제1 포트로 붙여진 브레그 그레이팅 모든 다른 채널(예로서 짝수 채널)에 대응하는 반사 파장들을 갖는 반면, 상기 제2 포트로 붙여진 상기 브레그 그레이팅은 그 남은 채널들(예로서 홀수 채널들)에 대응하는 반사 파장들을 갖을 것이다. 이러한 그레이팅 배열은 또한 두 배의 채널 대 채널 간격을 갖는 두 개의 출력 경로들로 상기 단일 입력 경로를 나누기 위한 역할을 한다.Each router module 91-93 includes, for example, a coupler (not shown) having a first series of bragg gratings attached to the first port and a second series of gratings attached to the second port. The bragg grating attached to the first port has reflection wavelengths corresponding to all other channels (eg even channels), while the bragg grating attached to the second port is applied to its remaining channels (eg odd channels). Will have corresponding reflection wavelengths. This grating arrangement also serves to divide the single input path into two output paths with twice the channel-to-channel spacing.

상기 RPA 부분(14)을 통과한 후에, 상기 대역들(BB, RB1, RB2) 또는 그들 각각의 부 대역들은 디멀티플렉싱 부분(15)에 의해 수신된다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 디멀티플렉싱 부분(15)은 그 각 부 대역들(BB', BB'', RB1', RB1'', RB2', RB2'')을 수신하고 그 출력 채널들(17)을 발생하는 6개의 파장 디멀티플렉서들(WDs)(95', 95'', 96', 96'', 97', 97'')을 포함한다. 디멀티플렉싱 부분(15)은 더욱이 그 출력 채널(17)들을 수신하기 위한 수신 장치들(RX1-RX128)을 포함한다. 상기 파장 디멀티플렉서들은 바람직하게는 배열된 도파관 그레이팅 디바이스들을 구비하나 동일 또는 유사한 파장 분리를 얻기 위한 대치 구조들이 고려되어 진다. 예로서, 간섭 필터들, 훼브리-페롯(Fabry Perot) 필터들 또는 상기 부 대역들(BB', BB'', RB1', RB1'', RB2', RB2'')내의 채널들을 디멀티플렉스하는 종래 방법으로서 인-화이버(in-fiber) 브레그 그레이팅을 사용할 수 있다.After passing through the RPA portion 14, the bands BB, RB1, RB2 or their respective subbands are received by the demultiplexing portion 15. As shown in FIG. 8, the demultiplexing portion 15 receives its respective subbands BB ′, BB ″, RB1 ′, RB1 ″, RB2 ′, RB2 ″ and its output channels 17. Six wavelength demultiplexers (WDs) 95 ', 95' ', 96', 96 '', 97 ', 97' '. The demultiplexing portion 15 further comprises receiving devices RX1-RX128 for receiving its output channels 17. The wavelength demultiplexers preferably have arranged waveguide grating devices but alternative structures are contemplated to achieve the same or similar wavelength separation. As an example, demultiplex the channels in interference filters, Fabry Perot filters or subbands BB ', BB' ', RB1', RB1 '', RB2 ', RB2' '. In-fiber bragg grating can be used as a conventional method.

적절한 실시예에 있어서, 디멀티플렉서 부분(15)은 간섭 필터와 AWG 필터 기술을 조합한다. 양자택일적으로, 훼브리-페롯 필터들 또는 인-화이버 브레그 그레이팅을 사용할 수 있다. 바람직하게 간섭 필터들을 갖는 8개 채널 디멀티플렉서들인 WDs(95', 95'')는 각각 제1 부 대역(BB')과 제2 부 대역(BB'')을 수신하고 디멀티플렉스 한다. 특별히, WD(95')는 채널들(λ1, λ3, ...,λ15)을 디멀티플렉스하고 WD(95'')는 채널들(λ2, λ4, ...,λ15)을 디멀티플렉스한다. 그러나 WD(95')(95'') 둘 다 1X8 타입의 AWG 100GHz 디멀티플렉서들 일 수 있다. 유사하게, WDs(96', 96'')는 채널들(λ1764)을 만들기 위하여 제1 부 대역(RB1')와 제2 부 대역(RB1'')을 각각 수신하고 디멀티플렉스한다. WDs(97',97'')들은 채널들(λ65128)을 만들기 위하여 제1 부대역(RB2')와 제2 부 대역(RB2'')을 각각 수신하고 멀티플렉스 한다. WD(96',96'') 둘 다는 이용 가능한 디멀티플렉서들 포트들 중 단지 24개를 사용하기 위하여 아래에 장치된 1X32 타입 AWG 100GHz 디멀티플렉서들일 수 있고, WD(97',97'')들 둘 다는 모든 이용 가능한 디멀티플렉서 포트들을 사용하는 1x32 타입의 AWG 100GHz의 디멀티플렉서들 일 수 있다. 출력 채널들(17)은 WDs(95',95'',96',96'',97',97'')에 의해 디멀티플렉스된 개별 채널들로 구성되고, 출력 채널들(17) 각각은 수신 장치들(RX1-RX128) 중 어느 하나에 의해 수신된다.In a suitable embodiment, the demultiplexer portion 15 combines the interference filter and the AWG filter technique. Alternatively, Fabry-Perot filters or in-fiber bragg grating can be used. WDs 95 'and 95'', preferably eight channel demultiplexers with interference filters, receive and demultiplex the first subband BB' and the second subband BB '', respectively. In particular, WD 95 'demultiplexes channels λ 1 , λ 3 ,..., Λ 15 and WD 95''has channels λ 2 , λ 4 , ..., λ 15 ) demultiplex. However, both WD 95 'and 95''may be 1 × 8 type AWG 100 GHz demultiplexers. Similarly, WDs 96 ', 96''receive and demultiplex the first subband RB1' and the second subband RB1 '', respectively, to make channels λ 1764 . do. WDs 97 ′, 97 ″ receive and multiplex first subband RB2 ′ and second subband RB2 ″, respectively, to create channels λ 65128 . Both WD (96 ', 96'') can be 1X32 type AWG 100 GHz demultiplexers installed below to use only 24 of the available demultiplexers ports, and both WD (97', 97 '') It can be a 1x32 type AWG 100 GHz demultiplexers using all available demultiplexer ports. The output channels 17 consist of individual channels demultiplexed by WDs 95 ', 95'',96', 96 '', 97 ', 97'', each of the output channels 17 Is received by any one of the receiving devices RX1-RX128.

도 9는 본 발명에 따라 상기 대역(RB2)를 증폭하기 위하여 상기 광 전송 시스템에서 사용되기 위한 적응된 에르븀/이테르븀 화이버 증폭 장치(100)를 예시한다. 특히, 증폭 장치(100)는 도 4의 증폭기 부분들(53) 및 도 6의 증폭기 부분들(69)의 적절한 실시예들 이다.9 illustrates an erbium / ytterbium fiber amplification apparatus 100 adapted for use in the optical transmission system to amplify the band RB2 in accordance with the present invention. In particular, the amplifying apparatus 100 is suitable embodiments of the amplifier portions 53 of FIG. 4 and the amplifier portions 69 of FIG. 6.

증폭 장치(100)는 입력(101), 출력(102), 에르븀 화이버 전치 증폭기(103), 및 에르븀/이테르븀 화이버 증폭기(104)를 포함한다. 전치 증폭기(103) 및 증폭기(104)는 직렬로 배열되고 그 전치 증폭기(103)는 입력(101)과 입력(101)에서 수신된 RB2 채널들로 제1 증폭을 제공하기 위한 증폭기(104) 사이에 위치된다.The amplification apparatus 100 includes an input 101, an output 102, an erbium fiber preamplifier 103, and an erbium / ytterbium fiber amplifier 104. The preamplifier 103 and the amplifier 104 are arranged in series and the preamplifier 103 is between the input 101 and the amplifier 104 to provide a first amplification to the RB2 channels received at the input 101. Is located in.

증폭 장치(100)는 또한 바람직하게 제1 및 제2 격리기(isolator)(105,106)들을 구비한다. 제1 격리기(105)는 전치 증폭기(103)와 증폭기(104) 사이에 위치되고 증폭기(104)로부터 전치 증폭기(103)을 향해 지시된 빛을 차단하도록 적응되어 진다. 제2 격리기(106)는 증폭기(104)와 출력(102) 사이에 위치되고 출력(102)로부터 광 증폭기(104)를 향해 지시된 빛을 차단하도록 적응되어 진다.The amplification device 100 also preferably has first and second isolators 105, 106. The first isolator 105 is positioned between the preamplifier 103 and the amplifier 104 and is adapted to block light directed from the amplifier 104 toward the preamplifier 103. The second isolator 106 is positioned between the amplifier 104 and the output 102 and is adapted to block the light directed from the output 102 towards the optical amplifier 104.

전치 증폭기(103)는 예로서 시스템 요구에 종속하여 980nm 및/또는 1480nm에서 펌프된 알려진 타입의 단일 단계 에르븀 도우프된 화이버 증폭기일 수 있다. 전치 증폭기내에서 그 에르븀 도우프된 활성 화이버의 전체 길이는 바람직하게는 80nm와 150nm 사이에 있다. 전치 증폭기(103)는 입력(101)로부터 대역(RB2)를 수신하고예로서 15-17dBm까지 제1 파워 레벨로 그 RB2 채널들을 증폭한다. 전치 증폭기(103)에 의해 수행된 그 제1 증폭은 이후에 보여지는 바와 같이 증폭기(104)의 출력에서의 고 파워 레벨에 도달하는 것을 허용한다. 전치 증폭기(103)는 또한 증폭 장치(100)의 잡음 형상(NF)을 개선하고 상기 RB2 대역 채널들을 등화시키는 것을 허용한다.The preamplifier 103 may be, for example, a known type of single stage erbium doped fiber amplifier pumped at 980 nm and / or 1480 nm depending on system requirements. The total length of the erbium doped active fibers in the preamplifier is preferably between 80 nm and 150 nm. Preamplifier 103 receives band RB2 from input 101 and amplifies its RB2 channels at a first power level up to 15-17 dBm, for example. The first amplification performed by preamplifier 103 allows to reach a high power level at the output of amplifier 104 as will be seen later. Preamplifier 103 also allows to improve the noise figure (NF) of amplifying device 100 and equalize the RB2 band channels.

증폭기(104)는 미리 셋트된 길이를 갖는 증폭 광 화이버(108)를 포함하는 양 방향 펌핑을 갖는 단일 단계 화이버 증폭기이다.The amplifier 104 is a single stage fiber amplifier with bidirectional pumping that includes an amplified optical fiber 108 having a preset length.

출원인은 그 고려된 파장 대역 내에서 그 이득 경사를 최소화하기 위해 그 활성 화이버의 최적 전체 길이는 단일 입력 파워 및 그 활성 화이버내의 에르븀 농도 같은 시스템 파라메타들에 종속하여 발견될 수 있다고 결정하였다.Applicants have determined that the optimum overall length of the active fiber can be found dependent on system parameters such as single input power and erbium concentration in the active fiber in order to minimize its gain slope within the considered wavelength band.

출원인은 증폭기(104)의 입력에서 약 15-17dBm을 가지고 그리고 이하에서 지시된 영역내 증폭기(104)의 활성 화이버내의 에르븀 농도를 가지고 10nm와 20nm 사이의 상기 활성 화이버의 전체 길이는 받아들여 줄 수 있을 정도의 낮은 이득 경사를 얻게하며, 그 최소 이득 경사는 거의 12m의 전체 화이버 길이를 위해 얻어진다.Applicants can accept the total length of the active fiber between 10 nm and 20 nm with about 15-17 dBm at the input of the amplifier 104 and with an erbium concentration in the active fiber of the amplifier 104 in the region indicated below. You get a reasonably low gain slope, and the minimum gain slope is obtained for a total fiber length of nearly 12m.

증폭기(104)는 추가로 상기 증폭 광 화이버(108)로 펌프 라디에이션을 제공하는 제1 및 제2 펌프 레이져(109, 110)와, 그리고 상기 제1 및 제2 펌프 레이져들(109, 110)로부터의 빛을 상기 증폭 광 화이버(108)로 결합하는 제1 및 제2 WDM 광 커플러(111, 112)를 포함한다.Amplifier 104 further includes first and second pump lasers 109 and 110 for providing pump radiation to the amplified optical fiber 108, and the first and second pump lasers 109 and 110. First and second WDM optical couplers 111 and 112 that couple light from the amplified optical fibers 108.

광 화이버(108)는 바람직하게 광 화이버(108)의 비척도( not-in-scale) 부분인 도 17a를 참조하여 이하에서 설명될 타입의 더블-클래딩 화이버 이다. 화이버(108)는 제1 굴절률 또는 굴절률(refraction index)(n1)을 갖는 코어(140), 그 코어(140)을 둘러쌓고 그 코어(140)에 동축(coaxial)이며 제2 굴절률(n2)(n2<n1)을 갖는 내부 클래딩(cladding)(141), 그리고 상기 내부 클래딩(141)을 둘러쌓고, 그 내부 클래딩(141)에 대해 동축이며 제3 굴절률(n3)(n3<n2)을 갖는 외부 클래딩(outer cladding)(142)을 포함한다. 도 17b에 나타낸 바와 같이, 증폭 장치(100)의 정상 동작 조건하에서, 그 전송된 신호가 그 코어(140) 안으로 제한되는 반면, 그 펌프 라디에이션은 그 내부 클래딩(141) 안으로 공급되고 그 활성 매체를 여기하는 상기 코어(140)에 의해 순차적으로 흡수된다. 화이버(108)는 바람직하게 90마이크로 미터의 외부 클래딩(142)의 외부 직경, 65 마이크로 미터의 내부 클래딩(141)의 외부 직경 및 약 5 마이크로 미터의 코어(140)의 외부 직경을 갖는다. 코어(140)는 바람직하게 Er/Yb로 동반 도우프된 SiO2/P2O5/Al2O3으로 만들어진다. 좀 더 자세히, 코어(140)는 바람직하게 10퍼센트 보다 더 큰 (바람직하게 20 퍼센트) P2O5의 중량 퍼센트, 2 퍼센트 보다 더 낮은 Al2O3의 중량 퍼센트, 600ppm과 1000ppm 사이의 에르븀 농도 및 1000ppm과 20000ppm 사이의 이테르븀 농도를 갖는다. 이테르븀과 에르븀 농도 사이의 비는 바람직하게 10:1 그리고 30:1 사이에 있고, 좀 더 바람직하게는 약 20:1 이다. 그 코어(140)와 내부 클래딩(141) 사이의 굴절률 차는 바람직하게는 Δn=n1-n2=0.013 +/- 0.002 이고, 내부 클래딩(141)과 외부 클래딩(142)의 굴절률 차는 바람직하게는 Δn'=n2-n3= 0.017 +/- 0.003 이다(주로 외부 클래딩 142의 플루오린(F) 도핑 때문에). 상기 코어(140)와 내부 클래딩(141)은 제1 수치 에퍼춰(aperture) NA1= 0.19 +/- 0.02를 갖는 전송 신호들의 안내용 단일 모드 도파관을 정의하는 반면, 내부 클래딩(141) 및 외부 클래딩(142)은 제2 수치 에퍼춰 NA2 = 0.22 +/- 0.01를 갖는 펌프 라디에이션의 안내용 다중 모드 도파관을 정의한다.The optical fiber 108 is preferably a double-clad fiber of the type described below with reference to FIG. 17A, which is preferably the not-in-scale portion of the optical fiber 108. The fiber 108 is a core 140 having a first refractive index or refractive index n1, surrounding the core 140 and coaxial with the core 140 and having a second refractive index n2 ( an inner cladding 141 with n2 <n1, and an outer cladding surrounding the inner cladding 141 and coaxial with respect to the inner cladding 141 and having a third refractive index n3 (n3 <n2) An outer cladding 142. As shown in FIG. 17B, under normal operating conditions of the amplifying device 100, the transmitted signal is confined into the core 140, while the pump radiation is supplied into the inner cladding 141 and the active medium. Are sequentially absorbed by the core 140 to excite them. The fiber 108 preferably has an outer diameter of the outer cladding 142 of 90 micrometers, an outer diameter of the inner cladding 141 of 65 micrometers and an outer diameter of the core 140 of about 5 micrometers. Core 140 is preferably made of SiO 2 / P 2 O 5 / Al 2 O 3 co-doped with Er / Yb. In more detail, core 140 preferably has a weight percent of P 2 O 5 greater than 10 percent (preferably 20 percent), a weight percent of Al 2 O 3 lower than 2 percent, an erbium concentration between 600 ppm and 1000 ppm and 1000 ppm and It has a ytterbium concentration between 20000 ppm. The ratio between ytterbium and erbium concentrations is preferably between 10: 1 and 30: 1, more preferably about 20: 1. The difference in refractive index between the core 140 and the inner cladding 141 is preferably Δn = n 1 -n 2 = 0.013 +/− 0.002, and the difference in refractive index between the inner cladding 141 and the outer cladding 142 is preferably Δn '= n 2 -n 3 = 0.017 +/- 0.003 (mainly due to fluorine (F) doping of the outer cladding 142). The core 140 and inner cladding 141 define a single mode waveguide for guiding the transmission signals having a first numerical aperture NA1 = 0.19 +/- 0.02, while the inner cladding 141 and the outer cladding 142 defines a guiding multi-mode waveguide of the pump radii with the second numerical aperture NA2 = 0.22 +/- 0.01.

화이버(108)를 만들기 위해, 두 개의 다른 예비 형성품(preform)(나타나지 않음)들이 사용되어 진다. 제1 예비 형성 품은 상기 코어(140)와 내부 클래딩(141)을 얻기 위해 사용되고 순수 실리카 예비 형성 품안으로 MCVD 방법(화학 증착 방법:CVD 방법으로 알려진 또다른 방법)을 수단으로 SiO2및 P2O5를 증착하고 나서, 알려진 용해 도우핑(solution doping) 방법으로 알루미늄 및 희토류 에르븀 및 이테르븀을 도입하는 것에 의해 만들어진다. 상기 제1 예비 형성 품은 코어(140) 및 내부 클래딩(141) 사이의 미리 셋트된 기하학적 비를 얻기 위하여 작동된다.To make the fiber 108, two different preforms (not shown) are used. A first preform was used to obtain the core 140 and the inner cladding 141 and SiO 2 and P 2 O by means of MCVD method (chemical vapor deposition method: another method known as CVD method) into pure silica preform. 5 is deposited and then introduced by introducing aluminum and rare earth erbium and ytterbium by known solution doping methods. The first preform is operated to obtain a preset geometric ratio between the core 140 and the inner cladding 141.

상업형의 제2 예비 형성 품은 외부 클래딩(142)을 얻기 위하여 사용된다. 그 제2 예비 형성품은 순수 SiO2의 중앙 영역과 불소가 도우프된 SiO2의 주변 영역을 갖는다. 상기 제2 예비 형성 품의 중앙 영역은 상기 제1 예비 형성 품이 도입된 중앙 종방향(longitudinal) 홀을 얻기 위해 제거된다. 그렇게 얻어진 그 3개 층의 예비 형성 품은 광 화이버(108)를 얻기 위해 보통 방법으로 유출된다.A commercial second preform is used to obtain the outer cladding 142. The second preform has a central region of pure SiO 2 and a peripheral region of SiO 2 doped with fluorine. The central region of the second preform is removed to obtain a central longitudinal hole into which the first preform is introduced. The three layers of preforms thus obtained are flowed out in the usual way to obtain the optical fiber 108.

도 9를 참조하여 펌프 레이져들(109, 110)은 파장 영역 920-980nm에 포함된 방사 파장을 갖는, 예로서 920nm에서 의 다중 모드 광역 레이져들이며, 각각은 광 화이버(108)로 거의 400mW의 펌프 파워를 제공하기 위해 적응된다. 예로서 펌프 레이져(109, 110)들은 미국 캘리포니아주 산호세시 런디 에비뉴 1885에 위치한 이-텍 다이내믹스 인크에 의해 공급된 모델 번호(MECP7PR6)일 수 있다.With reference to FIG. 9, the pump lasers 109, 110 are multi-mode wide-range lasers with an emission wavelength included in the wavelength region 920-980 nm, for example at 920 nm, each pumping nearly 400 mW into the optical fiber 108. Is adapted to provide power. As an example the pump lasers 109, 110 may be a model number (MECP7PR6) supplied by E-Tek Dynamics Inc., located at Rundy Avenue 1885, San Jose, CA.

상기 제1 및 제2 커플러(111, 112)들은 광 화이버(108)의 양 끝에 위치된 마이크로 광(미러 또느 거울 타입) WDM 커플러들이다. 커플러들(111, 112)은 111a, 111b, 111c와 112a, 112b, 112c를 갖는 두가지 케이스에서 지시되는 바와 같이 각각 제1, 제2, 및 제3 엑세스 화이버를 포함한다. 커플러들(111, 112)의 각각은 더욱이 형상으로 나타나지 않고 그것의 엑세스 화이버들 사이에서 그 빛의 빔을 지시하는 집속(converging) 렌즈 시스템과, 예로서 111d와 112d를 가지고 각각 지시되는 기울어진 세그먼트를 가지고 도식적으로 나타내는 이종(dichroic) 미러와 같은 선택 반사 표면을 포함한다. 그 커플러의 내부의 다이크로익 또는 이종 미러의 실제 경사는 그 신호와 펌프 라디에이션을 이송하는 들어오는 광 빔들의 방향에 종속한다. 커플러들(111, 112)내의 상기 선택 반사 표면은 상기 RB2 대역 채널들의 파장들에 대해 투명하고 펌핑 라디에이션의 파장들에 대해 반사한다. 이 방법으로, 상기 RB2 대역 채널들은 실질적으로 손실 없이 그 반사 표면을 통과하는 반면, 그 펌프 라디에이션은 그 증폭 화이버(108)의 클래딩 안으로 그 반사 표면에 의해 반사된다. 양자 택일적으로, 각 커플러(111, 112)는 상기 RB2 대역 채널들의 파장들에 대해 반사하고 펌핑 라디에이션의 파장에 대해 전송적인 선택 반사 표면을 갖는다.The first and second couplers 111 and 112 are micro optical (mirror or mirror type) WDM couplers located at both ends of the optical fiber 108. Couplers 111, 112 include first, second, and third access fibers, respectively, as indicated in two cases having 111a, 111b, 111c and 112a, 112b, 112c. Each of the couplers 111, 112 is furthermore not in shape but a converging lens system which directs the beam of light between its access fibers, for example an inclined segment indicated with 111d and 112d respectively. It includes a selective reflective surface, such as a dichroic mirror, which is represented graphically. The actual tilt of the dichroic or heterogeneous mirror inside the coupler depends on the direction of the incoming light beams carrying the signal and pump radiation. The selective reflective surface in couplers 111 and 112 is transparent to the wavelengths of the RB2 band channels and reflects to the wavelengths of the pumping radiation. In this way, the RB2 band channels pass through the reflective surface substantially without loss, while the pump radiation is reflected by the reflective surface into the cladding of the amplifying fiber 108. Alternatively, each coupler 111, 112 has a selective reflecting surface that reflects on the wavelengths of the RB2 band channels and transmits to the wavelength of the pumping radiation.

커플러(111)는 상기 전치 증폭된 RB2 대역 채널들을 수신하기 위하여 전치 증폭기(103)(격리기 105를 통해)의 출력과 광 적으로 결합된 그것의 제1 엑세스 화이버(111a)와, 펌프 라디에이션을 수신하기 위하여 펌프 레이져(109)와 광 적으로 결합된 제2 엑세스 화이버들(111b), 동일 전파 방향으로 상기 RB2 대역 채널들 및 펌프 라디에이션 둘 모두를 화이버(108)로 공급하기 위하여 증폭 화이버(108)의 입력에 광 적으로 결합된 제3 엑세스 화이버(111c)를 갖는다.Coupler 111 has its first access fiber 111a optically coupled with the output of preamplifier 103 (via isolator 105) to receive the preamplified RB2 band channels, and pump radiation. Second access fibers 111b optically coupled with the pump laser 109 to receive the amplified fiber for feeding both the RB2 band channels and pump radiation to the fiber 108 in the same propagation direction. It has a third access fiber 111c optically coupled to the input of 108.

커플러(112)는 상기 증폭된 RB2 대역 채널들을 출력(102)으로 전송하기 위하여 출력(102)(격리기 105를 통해)과 광 결합된 제1 엑세스 화이버(112a)와 상기 펌프 라디에이션을 수신하기 위하여 상기 펌프 레이져(110)로 광 결합된 제2 엑세스 화이버(112b) 및 상기 증폭 화이버(108)로부터 상기 증폭된 RB2 대역 채널들을 수신하기 위하여 그리고 상기 전송된 신호들에 대하여 반대 전파 방향으로 펌프 레이져(110)에 의해 발생된 그 펌프 라디에이션을 화이버(108)로 공급하기 위하여 증폭 화이버(108)의 출력과 광 결합된 제3 엑세스 화이버(112c)를 갖는다.Coupler 112 receives the pump radiation and the first access fiber 112a optically coupled with output 102 (via isolator 105) to transmit the amplified RB2 band channels to output 102. To receive the amplified RB2 band channels from the second access fiber 112b and the amplified fiber 108 optically coupled to the pump laser 110 and to pump pump laser in the opposite propagation direction with respect to the transmitted signals. It has a third access fiber 112c optically coupled with the output of the amplifying fiber 108 to feed its pump radiation generated by 110 to the fiber 108.

제1 엑세스 화이버들(111a, 112a)은 1300nm±30nm의 파장 컷 오프(cutoff), 125㎛의 클래딩 직경 및 수치 에퍼춰 NA=0.2를 갖는 단일 모드 화이버들 이다. 제2 엑세스 화이버들(111b, 112b)은 65 마이크로 미터의 코어 직경, 90 마이크로 미터의 클래딩 직경 및 수치 에퍼춰 NA=0.22를 갖는다. 제3 엑세스 화이버들(111c, 112c)은 증폭 화이버(108)의 동일 화학 및 기하학적 특성을 갖으나 아무런 활성 도핑(doping)이 없다.The first access fibers 111a and 112a are single mode fibers having a wavelength cutoff of 1300 nm ± 30 nm, a cladding diameter of 125 μm and a numerical aperture NA = 0.2. The second access fibers 111b and 112b have a core diameter of 65 micrometers, a cladding diameter of 90 micrometers and a numerical aperture NA = 0.22. The third access fibers 111c and 112c have the same chemical and geometrical characteristics of the amplifying fiber 108 but have no active doping.

커플러들(111, 112)은 제1 엑세스 화이버(111a/112a)로부터 제3 엑세스 화이버(111c, 112c)로 또는 역으로 통과하는 광 신호들을 위해 1550nm에서 측정된 거의 1,02dB의 삽입 손실과, 제2 엑세스 화이버(111b, 112b)로부터 제3 엑세스 화이버(111c, 112c)로 또는 역으로 통과하는 광 신호들을 위해 980nm에서 측정된 거의 0.22dB의 삽입 손실을 갖는다. 더우기, 커플러(111, 112)들은 제 1엑세스 화이버들(111a/112a)와 제3엑세스 화이버(111c/112c) 사이에서 980nm에서 측정된 30dB 보다 훨씬 더 큰 광 격리와 제2 및 제3 엑세스 화이버 사이에서 1550nm 에서 측정된 20 dB 보다 훨씬 더 큰 광 격리를 갖는다.Couplers 111, 112 have an insertion loss of approximately 1,02 dB measured at 1550 nm for optical signals passing from first access fiber 111a / 112a to third access fiber 111c, 112c or vice versa, It has an insertion loss of approximately 0.22 dB measured at 980 nm for the optical signals passing from the second access fibers 111b and 112b to the third access fibers 111c and 112c or vice versa. Moreover, the couplers 111 and 112 are much larger than the 30 dB optical isolation and the second and third access fibers measured at 980 nm between the first access fibers 111a / 112a and the third access fibers 111c / 112c. Has an optical isolation much greater than 20 dB measured at 1550 nm in between.

도 10a와 도 10b는 증폭 장치(100)를 통한 두 채널 전송의 수치 시뮬레이션(simulation)을 보여준다. 그 두 채널들은 둘 다 -13.5dBm의 입력 파워(입력 101에서)를 가지고 상기 RB2 대역의 극단들(extremes)에서 예로서 1575nm 및 1602nm에서 선택되어 졌다. 특히, 도 10a와 도 10b 는 전치 증폭기(103)의 출력에서 그리고 증폭기(104)의 출력에서 각각 두개의 다른 크로스 마크(cross mark)를 수단으로 각 형상으로 나타낸 그 두 채널들의 추정 스펙트럼 및 추정 파워 레벨들을 보여준다.10A and 10B show numerical simulations of two channel transmissions through the amplification apparatus 100. Both channels had an input power of -13.5 dBm (at input 101) and were selected at 1575 nm and 1602 nm as examples at the extremes of the RB2 band. In particular, FIGS. 10A and 10B show estimated spectra and estimated power of the two channels, each represented in a shape by means of two different cross marks at the output of preamplifier 103 and at the output of amplifier 104, respectively. Show the levels.

도 11a, 도 11b 및 도 11c 는 1575nm와 1602nm에서 위 두 채널들의 광 증폭기(104)를 통한 전송에 관련된 추가의 수치 결과들을 보여준다. 특히, 이 계산은 전치 증폭기(103)에 의해 선행되지 않는 Er/Yb 증폭기(104)를 포함하는 라인 증폭 부분을 통과한 그 두 채널들의 전송을 시뮬레이션 한다. 도 11a, 도 11b 및 도 11c는 각각 채널마다 -12 dBm,채널마다 +5 dBm 그리고 채널마다 +10dBm인 다른 입력 신호 파워들을 위해 그 활성 Er/Yb 화이버(z)의 길이 상에서의 그 ASE(증폭 자극 방사) 및 신호 파워의 종속성을 예시한다. 그 결과들은 전치 증폭(103)의 부재중에, 예로서 그 RB2 대역 채널들을 증폭하기 위하여 단지 Er/Yb 동반 도우프된 증폭 화이버들을 사용하는 것에 의해 입력 신호 파워영역 상에 제한들이 부과되도록 -12dBm의 채널마다의 파워를 갖는 신호들은 상대적으로 낮은 이득을 갖는다. 이것은 Er/Yb 동반 도우프된 화이버의 1536nm에서의 고 형광성 피크에 기인하는 것으로 간주된다. 실제로, 대역 폭(1575nm-1602nm) 내의 저 신호 파워들은 직접 증폭기(104)로 직접 공급 된다면, 그 신호 이득은 증폭된 자발적인 방사(ASE)의 축적에 의해 포화되고 낮은 출력 파워를 얻게 된다. 이때 그 결과는 전치 증폭기의 사용, 예로서 에르븀 도우프된 전치 증폭기의 사용은 그 제한된 형상 내에서 높은 포화 출력 파워를 보장하는데 유리하다. 왜냐하면 고 증폭 효율 및 포화 출력 파워를 보장하기 위하여 단지 Er/Yb 동반 도우프된 증폭 화이버들의 사용은 그 입력 신호(거의 0dBm)상에 더 낮은 제한을 부과하기 때문이다. 반면에, 그 제한된 조합된 형상(Er도우프된 전치 증폭기와 Er/Yb 동반 도우프된 파워 증폭기)은 -20dBm 까지 아래로의 입력 파워들을 위해 고효율 및 높은 포화 출력 파워를 허용한다. 이 강한 포화는 그 신호 대역 폭 밖의 초과 증폭된 자발적인 축적을 피하게 된다. 그러나, 이전에 설명된 증폭 계획보다 덜 적절한 양자택일적인 증폭 단계는 그 증폭된 자발적인 방사를 진압하기 위한 필터들의 추가와 함께 Er/Yb 동반 도우프된 증폭 화이버들의 캐스캐이드 접속을 포함할 수 있다. 이 배열은 상대적으로 고 입력 파워 신호들을 갖는 파워 증폭기 단계로서 유리하게 사용될 수 있으나, 위에 따르면 에너지의 실질적 낭비를 겪을 수 있으며 특히 매우 낮은 파워 레벨의 입력 신호들을 수신하고 나서 증폭된 자발적인 방사( emission)의 높은 값들을 발생하는 경향이 있는 제1 단계에서 그 같은 에너지 낭비를 겪을 수 있다.11A, 11B and 11C show additional numerical results related to transmission through the optical amplifier 104 of the above two channels at 1575 nm and 1602 nm. In particular, this calculation simulates the transmission of those two channels through the line amplification portion including the Er / Yb amplifier 104 which is not preceded by the preamplifier 103. 11A, 11B and 11C show the ASE (amplification) on the length of the active Er / Yb fiber z for different input signal powers of -12 dBm per channel, +5 dBm per channel and +10 dBm per channel, respectively. Stimulus radiation) and signal power dependence. The results show that in the absence of preamplification 103, limitations are imposed on the input signal power region by using only Er / Yb accompanied doped amplification fibers to amplify the RB2 band channels, for example. Signals with power per channel have a relatively low gain. This is considered to be due to the high fluorescence peak at 1536 nm of Er / Yb accompanied doped fibers. In fact, if the low signal powers in the bandwidth (1575nm-1602nm) are fed directly to the amplifier 104, its signal gain is saturated by the accumulation of amplified spontaneous emission (ASE) and a low output power is obtained. The result is that the use of a preamplifier, such as the use of an erbium doped preamplifier, is advantageous to ensure high saturation output power within its limited configuration. Because the use of only Er / Yb-doped amplified fibers to impose high amplification efficiency and saturation output power imposes a lower limit on the input signal (almost 0 dBm). On the other hand, its limited combined shape (Er doped preamplifier and Er / Yb accompanied doped power amplifier) allows for high efficiency and high saturation output power for input powers down to -20 dBm. This strong saturation avoids over-amplified spontaneous accumulation outside of the signal bandwidth. However, an alternative amplification step that is less appropriate than the previously described amplification scheme may include cascaded connections of Er / Yb-doped doped amplification fibers with the addition of filters to suppress the amplified spontaneous emission. . This arrangement can be advantageously used as a power amplifier stage with relatively high input power signals, but according to the above it can suffer substantial waste of energy, especially amplified spontaneous emission after receiving very low power level input signals. Such energy waste may be experienced in the first stage, which tends to produce high values of.

도 12a와 도 12b는 증폭 장치(100)를 테스트하기 위해 사용된 실험 장치들을 보여준다. 도 12a의 실험 장치는 전치 증폭기(103), 전치 증폭기(103)의 입력 안으로 광 신호들을 내보내기 위한 광 발생기(150), 전치 증폭기(103)의 출력에서 그 스펙트럼을 검출하기 위한 광 스펙트럼 분석기(152)를 포함한다. 특히, 발생기(150)은 바람직하게는 각각이 상기 RB2 대역내의 각 파장을 발생하는 레이져 어레이(64) 이다. 도 12b 의 실험 장치에 있어서, 증폭기(104)는 전치 증폭기(103)로 직렬로 더해질 수 있고 광 스펙트럼 분석기(152)는 증폭기(104)의 출력에서의 스펙트럼을 검출한다. 감쇄 필터들(151, 151')는 광 스펙트럼 분석기(152)의 안전을 위해 도 12a와 도 12b의 실험 장치들에 포함될 수 있다. 더우기, 파워 미터(meter)(나타나지 않음)는 전치 증폭기(103)의 출력에서 그리고 증폭기(104)의 출력에서 각각 광 파워를 모니터링 하기 위하여 도 12a와 도 12b의 실험 장치들에 더해질 수 있다.12A and 12B show experimental devices used to test the amplification device 100. The experimental apparatus of FIG. 12A includes a preamplifier 103, a light generator 150 for exporting optical signals into the input of the preamplifier 103, and an optical spectrum analyzer 152 for detecting the spectrum at the output of the preamplifier 103. ). In particular, generator 150 is preferably a laser array 64 each of which generates each wavelength in the RB2 band. In the experimental setup of FIG. 12B, the amplifier 104 can be added in series to the preamplifier 103 and the optical spectrum analyzer 152 detects the spectrum at the output of the amplifier 104. Attenuation filters 151 and 151 ′ may be included in the experimental apparatus of FIGS. 12A and 12B for the safety of the light spectrum analyzer 152. Furthermore, a power meter (not shown) may be added to the experimental devices of FIGS. 12A and 12B to monitor optical power at the output of preamplifier 103 and at the output of amplifier 104, respectively.

도 13a와 도 13b는 거의 -10.5dBm의 전체 파워(채널마다 거의 -13.5dBm의 파워와 등가인 )를 갖는 1575nm와 1602nm 에서의 두 채널들을 포함하는 입력 신호에 응답하여 광 스펙트럼 분석기(152)를 수단으로 하여 전치 증폭기(103)의 출력에서 그리고 증폭기(104)의 출력에서 각각 검출된 스펙트럼들을 보여준다. 어느 감쇄 필터도 이 경우에 포함되지 않았다. 왜냐하면 전치 증폭기(103)와 증폭기(104)의 출력에서 각각 광 파워는 상기 스펙트럼 분석기(152)를 위해 위험하지 않다. 도 13a와 도 13b의 스펙트럼들에 있어서, 그 두개의 검출된 채널들의 파워 피크들은 그 전치 증폭기(103)의 파워 방사와 전치 증폭기(103) 및 증폭기(104)의 조합된 파워 방사들로 각각 중첩된다. 이들 실험 결과들은 도 10a 및 도 10b의 수치 결과들을 확인 한다. 특히, 도 13b의 실험 결과들은 모든 RB2 대역에 있어서, 그 증폭 장치(100)는 거의 23dBm의 전체 포화 출력에 도달하기 위하여 -10.5dBm 입력 파워 신호(두개의 -13.5dBm 채널들과 같은)를 증폭 할 수 있다는 것을 보여준다. 다시말해서, 33 dB보다 훨씬 더 큰 파워 이득 그 RB2 대역내의 입력 신호들과 거의 -10dBm의 입력 광 파워를 위해 얻어졌다. 상기 캐스캐이드 전치 증폭기(103)와 증폭기(104) 배열의 그 이득 스펙트럼 커브는 거의 균일하고 1575nm와 1602nm에서 즉 그 RB2 대역의 양측 끝 사이에서 0.55dB의 변동을 갖는다.13A and 13B show an optical spectrum analyzer 152 in response to an input signal comprising two channels at 1575 nm and 1602 nm having a total power of approximately -10.5 dBm (equivalent to approximately -13.5 dBm of power per channel). By means of means, the detected spectra are shown at the output of the preamplifier 103 and at the output of the amplifier 104 respectively. No attenuation filter was included in this case. Because optical power at the output of preamplifier 103 and amplifier 104 respectively is not dangerous for the spectrum analyzer 152. In the spectra of FIGS. 13A and 13B, the power peaks of the two detected channels overlap with the power radiation of the preamplifier 103 and the combined power emissions of the preamplifier 103 and the amplifier 104, respectively. do. These experimental results confirm the numerical results of FIGS. 10A and 10B. In particular, the experimental results in FIG. 13B show that for all RB2 bands, the amplifier 100 amplifies a -10.5 dBm input power signal (such as two -13.5 dBm channels) to reach a full saturation output of nearly 23 dBm. Show that you can. In other words, a power gain much greater than 33 dB was obtained for input signals in the RB2 band and input optical power of nearly -10 dBm. The gain spectral curve of the cascade preamplifier 103 and amplifier 104 arrangement is nearly uniform and has a variation of 0.55 dB at 1575 nm and 1602 nm, ie between both ends of its RB2 band.

도 14a와 도 14b 는 거의 -9.5dBm의 전체 입력 신호 파워를 갖으며, 64 채널의 경우에 있어서 도 12a와 도 12b의 배열을 가지고 검출된 실험적인 파워 스펙트럼들을 보여준다. 이 경우에 있어서, 감쇄 필터(151)(20dB 감쇄) 및 (151')(25dB 감쇄)는 광 스펙트럼 분석기(152)의 안전을 위해 추가 되었다. 거의 22dBm의 포화 출력 파워는 도 12b의 배열을 갖는 파워 미터에 의해 증폭기(104)의 출력에서 검출되었다. 이 파워는 두 채널 전송의 경우에 있어서, 검출된 것 보다 약간 더 낮다. 이 두 실험에서 그 목격된 파워 차는 아마도 신호들을 조합하는 채널의 수에서의 차이가 아니라 그 두 실험들에서 사용된 광 접속기들 및 전치 증폭기들의 다른 특성들의 차에 기인한다. 이것은 더 높은 포화 출력 파워에 도달하기 위하여 예로서 펌프 파워를 증가시키거나 증폭기 디자인을 개선시키는 것에 의한 추가의 최적화를 위한 여지를 남긴다. 특히, 출원인은 400mW 이상으로 펌프를 증기 시키는 것에 의해 그리고 그 광 접속을 최적화 시키는 것에 의해 26dBm까지의 출력 파워들이 거의 -10dBm의 입력 파워를 가지고 도달될 수 있다고 판단하였다.14A and 14B show experimental power spectra detected with an overall input signal power of approximately -9.5 dBm and with the arrangement of FIGS. 12A and 12B for a 64 channel case. In this case, attenuation filters 151 (20 dB attenuation) and 151 '(25 dB attenuation) were added for the safety of the optical spectrum analyzer 152. Saturated output power of nearly 22 dBm was detected at the output of amplifier 104 by a power meter having the arrangement of FIG. 12B. This power is slightly lower than that detected in the case of two channel transmissions. The power difference seen in these two experiments is probably not due to the difference in the number of channels combining the signals, but due to the difference in the other characteristics of the optical connectors and preamplifiers used in the two experiments. This leaves room for further optimization by, for example, increasing the pump power or improving the amplifier design to reach higher saturation output power. In particular, Applicants have determined that output powers up to 26 dBm can be reached with an input power of nearly -10 dBm by steaming the pump above 400 mW and by optimizing its optical connection.

도 13과 도 14는 그 광 신호들이 거의 -10.5dBm 또는 -9.5dBm 주의의 입력 파워를 갖고 1575 nm와 1602nm 사이의 파장들을 갖을 때, 본 발명의 광 증폭 장치는 25dB 보다 훨씬 더 큰 파워 이득을 허용한다. 특히, 그 언급된 조건들(예로서 적어도 -10.5dBm의 입력 파워)내에서 동작하는 발명의 광 증폭 장치를 가지고, 31dB 보다 훨씬 더 큰 파워 이득은 그리고 특별히 33dB 보다 훨씬 더 큰 파워 이득이 입증되었다. 이들 값들은 동일 조건들에서 에르븀 도우프된 증폭기들의 목격된 29dB 보다 훨씬 더 높다.13 and 14 show that the optical amplification device of the present invention has a power gain much greater than 25 dB when its optical signals have an input power of about -10.5 dBm or -9.5 dBm and have wavelengths between 1575 nm and 1602 nm. Allow. In particular, with the inventive optical amplification device operating within the stated conditions (eg at least -10.5 dBm input power), a power gain of much greater than 31 dB and especially a power gain of much greater than 33 dB has been demonstrated. . These values are much higher than the 29 dB seen with erbium doped amplifiers under the same conditions.

도 15에서, 상기 RB2 대역을 증폭하기 위하여 광 전송 시스템(1)에서의 사용을 위한 증폭 장치의 제2 실시예가 예시되었다. 도 15의 증폭 장치(100')는 여기에서 104'로 지시되는 바와 같이 에르븀/이테르븀 증폭기의 구조에서 단지 도9의 증폭 장치(100)와는 다르다. 증폭 장치(101')의 다른 광 요소들은 도9의 대응하는 요소들과 동일한 참조 번호들을 가지고 지시되어 진다.In Fig. 15, a second embodiment of an amplifying apparatus for use in the optical transmission system 1 for amplifying the RB2 band is illustrated. The amplifier 100 'of FIG. 15 differs from the amplifier 100 of FIG. 9 only in the structure of the erbium / ytterbium amplifier as indicated here by 104'. The other optical elements of the amplifying apparatus 101 'are indicated with the same reference numerals as the corresponding elements in FIG.

증폭기(104')는 동반 전파 펌핑을 갖는 더블 단계 증폭기로서, 에르븀과 이테르븀으로 도우프된 제1 및 제2 증폭 화이버(113, 114), 제1및 제2 증폭 광 화이버(113, 114)로 각각 펌프 라디에이션을 제공하기 위한 제1 및 제2 펌프 레이져들(115, 116),제1 및 제2 펌프 레이져들(115, 116)을 각각 제1 및 제2 증폭 광 화이버(113, 114)로 광 결합하기 위한 제1 및 제2마이크로 광(미러형)WDM 광 커플러(117, 118), 그리고 바람직하게 증폭 화이버들(113, 114)의 그 증폭된 자발적인 방사의 부분을 진압하기 위하여 그 두 증폭 단계들 사이에 위치된 잡음 제거 필터(119)를 포함한다.The amplifier 104 ′ is a double stage amplifier with accompanying propagation pumping, with first and second amplified fibers 113 and 114, first and second amplified optical fibers 113 and 114 doped with erbium and ytterbium. The first and second pump lasers 115 and 116 and the first and second pump lasers 115 and 116, respectively, to provide pump radiation, respectively, and the first and second amplified optical fibers 113 and 114, respectively. First and second micro-optical (mirror) WDM optical couplers 117 and 118 for optical coupling to the two, and preferably both to suppress the portion of the amplified spontaneous emission of the amplifying fibers 113 and 114. Noise cancellation filter 119 located between the amplification stages.

제1 및 제2 증폭 화이버(113, 114)는 예로서 동일 에르븀/이테르븀 화이버의 두 스트레치( stretch)를 포함하며, 바람직하게는 도9의 동일 형의 화이버(108)의 두 스트레치를 포함한다. 화이버 길이들은 그 시스템 요구에 종속하여 선택될 수 있다.The first and second amplified fibers 113, 114 include two stretches of the same erbium / ytterbium fiber as an example, and preferably include two stretches of the same type of fiber 108 of FIG. 9. Fiber lengths can be selected depending on the system requirements.

펌프 레이져들(115, 116)은 예로서 동일형의 펌프 레이져들(109, 110)의 다중 형상의 레이져들로서 거의 400mW의 펌핑 파워를 가지고 920nm와 980nm 사이의 펌핑 라디에이션을 제공한다.The pump lasers 115, 116 are, for example, multiple shaped lasers of the same type of pump lasers 109, 110 with pumping power of nearly 400 mW and provide pumping radii between 920 nm and 980 nm.

커플러들(117, 118)은 도9의 동일 타입의 커플러들(111, 112)의 마이크로 광 커플러들이다. 특히, 마이크로 광 커플러(117, 118)의 각각은 집속 렌즈 시스템 및 예로서 상기 RB2 대역 채널들의 파장들에 대해 투명하고 펌핑 라디에이션의 파장에 대해 반사하는 선택 반사 표면을 포함한다. 이 방법으로, 상기 RB2 대역 채널들은 손실 없이 실질적으로 그 반사 표면을 거쳐 통과하는 반면, 그 펌프 라디에이션은 그 전송된 신호들에 대해 동일 방향으로 그 증폭 화이버(113, 114)의 클래딩 안으로 각각 그 반사 표면에 의해 반사되어진다.Couplers 117 and 118 are micro optical couplers of the same type couplers 111 and 112 of FIG. In particular, each of the micro-optical couplers 117, 118 includes a focusing lens system and, for example, a selective reflective surface that is transparent to the wavelengths of the RB2 band channels and reflects to the wavelength of the pumping radiation. In this way, the RB2 band channels pass through the reflective surface substantially without loss, while the pump radii respectively pass into the cladding of the amplifying fibers 113 and 114 in the same direction with respect to the transmitted signals. Reflected by the reflective surface.

잡음 제거 필터(119)는 증폭 화이버(113)과 커플러(118) 사이에 위치되고, 채널 등화 및 출력 파워의 견지에서 증폭 장치(100')의 성능을 개선하기 위하여 증폭 화이버들(113, 114)의 그 증폭된 자발적인 방사를 여과토록 적용되어진다. 다른 제거 필터(나타나자 않음)가 필터(119)에 부가하여 또는 양자택일적으로 격리기(106)와 출력(102) 사이에 위치될 수 있다. 증폭 부분(100')은 거의 10dBm의 입력 신호의 파워와 함께 거의 22dBm의 포화 출력 파워를 제공 할 수 있다.The noise canceling filter 119 is positioned between the amplifying fiber 113 and the coupler 118, and amplifying fibers 113 and 114 to improve the performance of the amplifying device 100 'in terms of channel equalization and output power. Its amplified spontaneous emission is applied to filter. Another elimination filter (not shown) may be located in addition to or alternatively to filter 119 between isolator 106 and output 102. The amplification portion 100 'can provide nearly 22 dBm of saturated output power with nearly 10 dBm of input signal power.

도 16은 상기 RB2 대역을 증폭하기 위하여 시스템(1)에서 사용되도록 적응된 증폭 장치의 제3 실시예 이다. 도 15의 증폭 장치(100'')는 여기에 104''로 지시되는 바와 같이 에르븀/이테르븀 증폭기구조에서 단지 도 9의 증폭 장치(100) 및 도 15의 증폭 장치(100')와 다르다.16 is a third embodiment of an amplification apparatus adapted to be used in the system 1 to amplify the RB2 band. The amplifying device 100 ″ of FIG. 15 differs from the amplifying device 100 of FIG. 9 and the amplifying device 100 ′ of FIG. 15 only in the erbium / ytterbium amplifier structure, as indicated herein by 104 ″.

증폭기(104'')는 양방향 펌핑을 갖는 더블 단계 증폭기로서, 에르븀과 이테르븀으로 동반 도우프된 제1 및 제2 증폭 화이버(120, 121), 펌프 라디에이션을 제1 및 제2 활성 화이버(120, 121)로 각각 제공 하기 위한 제1 및 제2 펌프 레이져(122, 123), 상기 제1 펌프 레이져를 상기 제1 화이버(120)로 양방향으로 결합 하기 위한 제1 및 제2 WDM 광 커플러(124, 125), 상기 제2 펌프 레이져(123)를 상기 제2 화이버(121)로 양방향으로 결합 하기 위한 제3 및 제4 WDM 광 커플러들(126, 127), 그리고 화이버(120, 121)의 증폭된 자발적인 방사 부분을 진압하기 위한 잡음 제거 필터(128)를 포함한다.The amplifier 104 '' is a double stage amplifier with bidirectional pumping, the first and second amplifying fibers 120 and 121 co-doped with erbium and ytterbium, and pump radiating the first and second active fibers 120 First and second pump lasers 122 and 123 for providing to the first and second pump lasers, respectively, and first and second WDM optical couplers 124 for bidirectionally coupling the first pump laser to the first fiber 120. 125, amplification of third and fourth WDM optocouplers 126 and 127, and fibers 120 and 121 for bidirectionally coupling the second pump laser 123 to the second fiber 121 And a noise canceling filter 128 for suppressing the spontaneous radiated part.

제1 및 제2 활성 화이버들(120, 121)은 바람직하게 시스템 요구 사항들에 종속하여 선택될 수 있는 각 길이들을 갖는 도9에서의 화이버(108)와 동일한 더블-클래드 화이버들이다. 펌프 레이져들(122, 123)은 예로서 400mW의 펌핑 파워를 가지고 920nm와 980nm 사이의 펌핑 라디에이션을 제공하는 펌프 레이져들(109, 110)의 동일 타입인 다중 형상의 레이져들 이다.The first and second active fibers 120, 121 are preferably the same double-clad fibers as the fiber 108 in Fig. 9 having respective lengths that can be selected depending on the system requirements. The pump lasers 122, 123 are, for example, multiple shaped lasers of the same type of pump lasers 109, 110 that provide pumping radii between 920 nm and 980 nm with a pumping power of 400 mW.

커플러들(124-127)은 그 활성 화이버들(120, 121)의 내부 클래딩 안으로 펌프 라디에이션을 공급하도록 적응되어진다. 커플러들(124, 126)은 바람직하게는 960/1550nm 또는 920/1550nm 타입의 용해된 화이버 WDM 커플러들이다. 예로서, 커플러들(124, 126)은 출원인에 의해서 만들어진 모델(MW9850-P05) 이다. 좀 더 상세히, 커플러(124)는 펌프 레이져(122)와 화이버(120) 사이에 끼워져 있고, 커플러(126)은 펌프 레이져(123)와 화이버(121) 사이에 끼워져 있다. 그 커플러들(124, 126)의 각각은 상기 RB2 대역 채널들을 수신하는 제1 엑세스 화이버, 펌프 라디에이션을 수신하는 제2 엑세스 화이버, 상기 RB2 대역 채널들과 펌프 라디에이션 파워의 거의 50 퍼센트(전형적으로 약 48 퍼센트)를 모두 대응하는 증폭 화이버(120, 121)로 공급하는 제3 엑세스 화이버, 그 잔여 펌프 라디에이션 (펌프 라디에이션 파워의 거의 50 퍼센트)가 이송되는 제4 엑세스 화이버를 갖는다. 바람직하게, 제1 및 제3 엑세스 화이버들은 동일 더블-클래드 화이버의 반대되는 끝 부분들이며, 반면에 제2 및 제4 엑세스 화이버들은 동일 다중 형상 화이버의 반대되는 끝 부분들이다.Couplers 124-127 are adapted to supply pump radiation into the inner cladding of the active fibers 120, 121. Couplers 124 and 126 are preferably dissolved fiber WDM couplers of the 960/1550 nm or 920/1550 nm type. By way of example, couplers 124 and 126 are models MW9850-P05 made by the applicant. More specifically, coupler 124 is sandwiched between pump laser 122 and fiber 120, and coupler 126 is sandwiched between pump laser 123 and fiber 121. Each of the couplers 124, 126 has a first access fiber receiving the RB2 band channels, a second access fiber receiving a pump radiation, and approximately 50 percent of the RB2 band channels and pump radiation power (typically About 48 percent) to the corresponding amplifying fibers 120 and 121, and a fourth access fiber to which the remaining pump radii- tion (nearly 50 percent of the pump radiant power) is conveyed. Preferably, the first and third access fibers are opposite ends of the same double-clad fiber, while the second and fourth access fibers are opposite ends of the same multi-shaped fiber.

커플러들(125, 127)은 바람직하게 도 9의 동일 타입의 커플러들(111, 112)의 마이크로 광(미러 형) WDM 커플러들이다. 이들 각각은 그 대응하는 용해된 화이버 커플러(124, 126)에 대해서 그 상응하는 화이버 증폭기(120, 121)의 반대 측에 위치된다. 각 마이크로 광 커플러(125,127)은 활성 화이버(120, 121)에 각각 광 결합된 제1 엑세스 화이버, 상기 여분의 펌프 라디에이션을 수신하고 그것을 0.3dB 보다 크지 않는 손실을 가지고, 좀 더 정확하게 약 0.22dB의 손실로 반대 전파 방향으로 각 활성 화이버(120, 121) 안으로 전달하기 위하여 각 광 화이버(130, 131)를 수단으로 하여 그 대응하는 용해된 화이버 커플러(124, 126)의 제4 엑세스 화이버로 광 결합되는 제2 엑세스 화이버, 그리고 그 증폭된 전송 신호들을 이송하는 제3 엑세스 화이버를 갖는다. 각 마이크로 광 커플러(125,127)는 상기 RB2 대역 채널들이 매우 낮은 손실을 가지고 전송 되도록 상기 RB2 대역을 포함하는 신호 통과 대역을 갖는다. 이전에 설명된 상기 특정 커플링 배열은 각 펌프 레이져(122, 123)에 의해 발생된 펌프 파워의 약 85 퍼센트를 각 화이버 증폭기(120, 121)로 공급하도록 적응되어 진다. 그러므로, 매우 높은 효율 펌핑을 제공한다.The couplers 125, 127 are preferably micro-optical (mirror type) WDM couplers of the same type couplers 111, 112 of FIG. 9. Each of these is located on the opposite side of its corresponding fiber amplifier 120, 121 relative to its corresponding dissolved fiber coupler 124, 126. Each micro optocoupler 125, 127 receives a first access fiber optically coupled to an active fiber 120, 121, the redundant pump radii and has a loss not greater than 0.3 dB, more precisely about 0.22 dB By means of each optical fiber 130, 131 to transfer into the fourth access fiber of its corresponding dissolved fiber coupler 124, 126 in order to pass into each active fiber 120, 121 in the opposite propagation direction with a loss of A second access fiber coupled, and a third access fiber carrying the amplified transmission signals. Each micro optocoupler 125,127 has a signal pass band that includes the RB2 band such that the RB2 band channels are transmitted with very low loss. The particular coupling arrangement described previously is adapted to supply about 85 percent of the pump power generated by each pump laser 122, 123 to each fiber amplifier 120, 121. Therefore, very high efficiency pumping is provided.

도 15의 증폭 부분(100')처럼, 상기 증폭 부분(100')은 거의 -10dBm의 입력 파워를 가지고 22dBm까지의 포화 출력 파워를 제공하도록 적응되어진다.Like the amplifying portion 100 'of FIG. 15, the amplifying portion 100' is adapted to provide a saturated output power of up to 22 dBm with an input power of approximately -10 dBm.

본 발명의 본질을 설명하기 위하여 위에서 예시되고 기술된 부분들의 상세하고 다양한 변화, 물질 ,단계들, 및 배열들이 부속된 청구항들에서 표현되는 바와 같이 본 발명의 원리 및 범위내에서 통상의 지식을 가진자들에 의해 만들어질 수 있다.Detailed and various changes, materials, steps, and arrangements of the parts exemplified and described above to explain the nature of the present invention are to be understood as those of ordinary skill in the art and scope of the present invention as expressed in the appended claims. Can be made by them.

예로서, 전송 시스템은 모든 대역과 단지 RB2 대역, 또는 RB2 대역의 부분 또는 상기 RB2 대역을 포함하는 대역을 포함하는 전송 파장 대역을 갖으며 만들어질 수 있다. 단지 RB2 대역내에서 전송하도록 적응된 전송 시스템은 예로서 2,5Gbit/s에서 50GHz의 간격을 갖는 64 채널들을 발생하는 전송 장치, 그 전송 장치의 한쪽 끝에 결합된 광 링크, 그리고 그 광 링크의 또 다른 끝에 결합된 수신 장치를 구비한다.By way of example, a transmission system may be made with a transmission wavelength band including all bands and only the RB2 band, or a portion of the RB2 band or a band comprising the RB2 band. A transmission system adapted to transmit only in the RB2 band is, for example, a transmission device generating 64 channels with a spacing of 50 GHz at 2,5 Gbit / s, an optical link coupled to one end of the transmission device, And a receiving device coupled to the other end.

상기 광 링크는 잇따른 단계들 사이에서 심지어 130Km 보다 긴 화이버 스팬(또는 지간)을 갖을 수 있으며, 각 화이버 스팬은 약 28dB의 손실을 도입한다(약 0.22 dB/Km의 손실을 갖는 화이버들을 사용하여).The optical link can have a fiber span (or span) even longer than 130Km between subsequent steps, each fiber span introducing about 28dB of loss (using fibers with a loss of about 0.22 dB / Km). .

Claims (33)

1570nm 이상의 전송 파장 대역내에서 광 신호를 전송하도록 적응된 광 전송 장치(10);An optical transmission device 10 adapted to transmit an optical signal within a transmission wavelength band of 1570 nm or more; 상기 광 신호를 수신하는 광 수신 장치(20);An optical receiver 20 for receiving the optical signal; 상기 전송 장치를 상기 수신 장치로 광 결합하는 광 화이버 링크; 그리고An optical fiber link optically coupling the transmitting device to the receiving device; And 그리고 상기 링크를 따라 결합된 광 증폭 장치(100, 100');를 포함하고,And optical amplification apparatuses 100 and 100 'coupled along the link. 상기 광 증폭 장치는 상기 전송 파장 대역을 포함하는 증폭 파장 대역을 갖으며, 상기 링크로부터의 상기 광 신호의 입력용 입력(101), 상기 링크 안으로의 상기 광 신호의 출력용 출력(102), 그리고 상기 광 신호를 증폭하기 위하여 상기 입력(101)과 상기 출력(102) 사이에 위치된 광 증폭기들(104, 104')로 구성되고,The optical amplifying apparatus has an amplifying wavelength band including the transmission wavelength band, an input for input 101 of the optical signal from the link, an output 102 for outputting the optical signal into the link, and Consisting of optical amplifiers 104, 104 'positioned between the input 101 and the output 102 to amplify an optical signal, 상기 광 증폭기들(104, 104')은 증폭 화이버(108; 113, 114), 펌프 라디에이션을 발생하는 펌프 소스(109, 110; 115, 116), 그리고 상기 펌프 소스(109, 110; 115, 116)와 상기 증폭 화이버(108; 113, 114)를 광 커플링 하는 광 커플러들(111, 112; 117, 118)을 포함하며, 그리고The optical amplifiers 104, 104 'are amplified fibers 108; 113, 114, pump sources 109, 110; 115, 116 for generating pump radiation, and the pump sources 109, 110; 115, 116 and optical couplers 111, 112; 117, 118 for optically coupling the amplification fibers 108; 113, 114, and 상기 증폭 화이버(108; 113, 114)는 에르븀과 이테르븀으로 동반 도우프된 광 화이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 전송 시스템.The amplifying fiber (108; 113, 114) comprises an optical fiber doped with erbium and ytterbium. 제 1 항에 있어서, 상기 광 증폭 장치(100; 100')는 상기 광 신호가 적어도 -10.5dBm의 입력 파워와 상기 증폭 파장 대역내의 파장을 갖을 때 29dB보다 훨씬 더 큰 파워 이득을 갖는 것을 특징으로 하는 광 전송 시스템.2. The optical amplification apparatus (100; 100 ') has a power gain of greater than 29 dB when the optical signal has an input power of at least -10.5 dBm and a wavelength within the amplification wavelength band. Optical transmission system. 제 1 항과 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 증폭 장치(100; 100')는 상기 광 신호가 적어도 -10.5dBm의 입력 파워와 상기 증폭 파장 대역내의 파장을 갖을 때 적어도 31dB의 파워이득을 갖는 것을 특징으로 하는 광 전송 시스템.3. The optical amplifying apparatus (100) according to any one of claims 1 and 2, wherein the optical amplifying apparatus (100; 100 ') has a power of at least 31 dB when the optical signal has an input power of at least -10.5 dBm and a wavelength within the amplifying wavelength band. Optical transmission system characterized in that it has a gain. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 증폭 장치(100; 100')는 상기 광 신호가 적어도 -10.5dB의 입력 파워를 그리고 상기 증폭 파장 내의 파장을 갖을 때 적어도 33dB의 파워 이득을 갖는 것을 특징으로 하는 광 전송 시스템.3. The optical amplifying apparatus (100) of claim 1, wherein the optical amplifying apparatus (100; 100 ') has a power of at least 33 dB when the optical signal has an input power of at least -10.5 dB and a wavelength within the amplification wavelength. Optical transmission system characterized in that it has a gain. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증폭 파장 대역의 폭은 적어도 15nm임을 특징으로 하는 광 전송 시스템.The optical transmission system according to claim 1, wherein the width of the amplified wavelength band is at least 15 nm. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증폭 파장 대역의 폭은 적어도 27nm임을 특징으로 하는 광 전송 시스템.The optical transmission system according to any one of claims 1 to 2, wherein the width of the amplified wavelength band is at least 27 nm. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증폭 파장 대역의 보다 낮은 파장 제한은 1575nm 보다 훨씬 더 크거나 동등한 것을 특징으로 하는 광 전송 시스템.The optical transmission system according to claim 1, wherein the lower wavelength limit of the amplified wavelength band is much greater than or equal to 1575 nm. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 증폭 장치(100; 100')는 상기 증폭 파장 대역내에서 1dB 보다 더 낮은 이득 변동을 갖는 것을 특징으로 하는 광 전송 시스템.3. Optical transmission system according to any one of the preceding claims, characterized in that the optical amplification device (100; 100 ') has a gain variation lower than 1 dB within the amplification wavelength band. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 증폭 장치(100; 100')의 입력(101)과 상기 광 신호를 전치 증폭하기 위한 상기 광 증폭기(104; 104') 사이에 위치된 광 전치 증폭기를 추가로 포함함을 특징으로 하는 광 전송 시스템.3. An optical device as claimed in any preceding claim, located between the input (101) of the optical amplification device (100; 100 ') and the optical amplifiers (104; 104') for preamplifying the optical signal. And a further optical preamplifier. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증폭 화이버는 SiO2, P2O5, Al2O3를 구비하며 Er/Yb를 가지고 동반 도우프됨을 특징으로 하는 광 전송 시스템.The optical transmission system according to any one of claims 1 to 2, wherein the amplifying fiber comprises SiO 2 , P 2 O 5 , Al 2 O 3 and is doped together with Er / Yb. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증폭 화이버는 거의 600ppm-1000ppm 사이의 에르븀 농도를 갖는 코어(140)를 갖는 것을 특징으로 하는 광 전송 시스템.The optical transmission system according to any one of claims 1 to 2, wherein the amplifying fiber has a core (140) having an erbium concentration of approximately 600 ppm to 1000 ppm. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증폭 화이버는 거의 1000ppm-20000ppm 사이의 이테르븀 농도를 갖는 코어(140)를 갖는 것을 특징으로 하는 광 전송 시스템.The optical transmission system according to any one of claims 1 to 2, wherein the amplifying fiber has a core (140) having a ytterbium concentration of approximately 1000 ppm to 20000 ppm. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증폭 화이버는 거의 5:1 과 30:1 사이에서 에르븀과 이테르븀의 농도 비를 갖는 코어를 갖는 것을 특징으로 하는 광 전송 시스템.The optical transmission system according to any one of claims 1 to 2, wherein the amplifying fiber has a core having a concentration ratio of erbium and ytterbium between about 5: 1 and 30: 1. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증폭 화이버는 10퍼센트 보다 훨씬 더 큰 P2O5의 중량 퍼센트와 2 퍼센트 보다 더 낮은 Al2O3의 중량 퍼센트를 갖는 코어를 갖는 것을 특징으로 하는 광 전송 시스템.The amplifying fiber of claim 1, wherein the amplifying fiber has a core having a weight percent of P 2 O 5 , which is much larger than 10 percent, and a weight percent of Al 2 O 3, which is lower than 2 percent. An optical transmission system characterized by the above. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증폭 화이버는 30m 보다 더 낮은 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 광 전송 시스템.The optical transmission system according to any one of claims 1 to 2, wherein the amplifying fiber has a length lower than 30 m. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증폭 화이버는 13m 보다 더 낮은 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 광 전송 시스템.The optical transmission system according to any one of claims 1 to 2, wherein the amplifying fiber has a length lower than 13m. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증폭 화이버는 코어(140), 그 코어를 둘러쌓는 내부 클래딩(141), 및 상기 내부 클래딩을 둘러쌓는 외부 클래딩(142)을 갖는 더블-클래드 화이버임을 특징으로 하는 광 전송 시스템.The amplification fiber according to any one of the preceding claims, wherein the amplifying fiber has a double- having a core (140), an inner cladding (141) surrounding the core, and an outer cladding (142) surrounding the inner cladding. Optical transmission system, characterized in that the clad fiber. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펌프 소스(109, 110; 115, 116)는 920nm과 982nm 사이의 방사 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 광 전송 시스템.3. Light transmission system according to any one of the preceding claims, wherein the pump source (109, 110; 115, 116) has an emission wavelength between 920 nm and 982 nm. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펌프 소스(109, 110; 115, 116)는 다중 모드 광역 레이져임을 특징으로 하는 광 전송 시스템.3. Light transmission system according to any one of the preceding claims, wherein the pump source (109, 110; 115, 116) is a multimode wide area laser. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 증폭기(104; 104')는 양방향 펌핑을 갖는 단일 단계 화이버 증폭기(104)로서, 증폭 화이버(108), 두개의 펌프 소스(109, 110), 및 상기 증폭 화이버(108)의 반대측 끝들에서 결합되고 그들 각각은 상기 증폭 화이버(108)로 상기 두개의 펌프 소스들(109, 110) 중 각 하나를 결합하는 두개의 광 커플러(111, 112)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 전송 시스템.The optical amplifier (104; 104 ') is a single-stage fiber amplifier (104) having bidirectional pumping, wherein the amplifying fiber (108), two pump sources (109). 110, and two optical couplers 111, coupled at opposite ends of the amplifying fiber 108, each of which couples each one of the two pump sources 109, 110 to the amplifying fiber 108. 112). 제 20 항에 있어서, 상기 두 광 커플러들(109, 110)은 마이크로 광 WDM 커플러들임을 특징으로 하는 광 전송 시스템.21. The optical transmission system according to claim 20, wherein the two optical couplers (109, 110) are micro optical WDM couplers. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 증폭기(104; 104')는 동반 전파 펌핑을 갖는 더블 단계 증폭기이고, 상기 더블 단계 증폭기의 각 단계는 증폭 화이버(113, 114), 펌프 소스(115, 116) 및 광 커플러(117, 118)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 전송 시스템.3. The optical amplifier (104) (104 ') according to any one of claims 1 to 2, wherein the optical amplifiers (104; 104') are double stage amplifiers with accompanying propagation pumping, wherein each stage of the double stage amplifiers is amplified fibers (113, 114), And a pump source (115, 116) and an optical coupler (117, 118). 제 22 항에 있어서, 상기 더블 단계 증폭기(104')의 각 단계내 상기 커플러(117,118)는 마이크로 광 WDM 커플러임을 특징으로 하는 광 전송 시스템.23. The optical transmission system of claim 22 wherein the coupler (117, 118) in each stage of the double stage amplifier (104 ') is a micro optical WDM coupler. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 그것은 다른 파장들에서 복수개의 광 전송 장치들을 구비함을 특징으로 하는 광 전송 시스템.The optical transmission system according to any one of claims 1 to 2, characterized in that it comprises a plurality of optical transmission devices at different wavelengths. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 링크는 적어도 130km의 길이를 갖는 광 화이버의 지간들을 갖는 것을 특징으로 하는 광 전송 시스템.The optical transmission system according to any one of claims 1 to 2, wherein the optical link has intervals of optical fibers having a length of at least 130 km. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 그것은 적어도 53nm의 폭을 갖는 파장 전송 대역을 갖는 것을 특징으로 하는 광 전송 시스템.The optical transmission system according to claim 1, wherein the optical transmission system has a wavelength transmission band having a width of at least 53 nm. 파장 대역 내의 파장을 갖는 광 신호를 발생하고, 상기 파장 대역은 1570nm 보다 훨씬 더 큰 하한 제한을 갖는 스텝;Generating an optical signal having a wavelength within the wavelength band, the wavelength band having a lower limit much greater than 1570 nm; 상기 신호를 광 링크로 공급하는 스텝;Supplying the signal to an optical link; 상기 광 링크를 따라 상기 신호를 증폭하는 스텝; 그리고Amplifying the signal along the optical link; And 상기 광 링크로부터 상기 광 신호를 수신하는 스텝; 을 구비하고,Receiving the optical signal from the optical link; And 상기 증폭 스텝은 상기 신호를 에르븀과 이테르븀으로 동반 도우프된 활성 화이버 안으로 공급하는 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 광 신호를 전송하는 스텝.And said amplifying step comprises feeding said signal into an active fiber doped with erbium and ytterbium. 제 27 항에 있어서, 상기 공급하는 스텝은 상기 신호를 적어도 -10.5dBm의 입력 파워를 가지고 상기 활성 화이버의 일측 끝으로 공급하고, 상기 활성 화이버는 상기 활성 화이버의 반대측 끝에서 상기 광 신호의 광 파워가 적어도 29dB가 되도록 하는 길이, 에르븀 농도 및 이테르븀 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 광 신호를 전송하는 방법.28. The optical power supply of claim 27, wherein the supplying step feeds the signal to one end of the active fiber with an input power of at least -10.5 dBm, wherein the active fiber is the optical power of the optical signal at the opposite end of the active fiber. And a length, erbium concentration and ytterbium concentration such that is at least 29 dB. 제 27 항에 있어서, 상기 공급하는 스텝은 적어도 -10.5dBm의 입력 파워를 가지고 상기 활성 화이버의 일측 끝으로 상기 신호를 공급하는 것을 포함하고, 상기 활성 화이버는 상기 활성 화이버의 그 반대측 끝에서 상기 광 신호의 상기 광 파워가 적어도 31dB가 되도록 길이, 에르븀 농도, 및 이테르븀 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 광 신호를 전송하는 방법.28. The method of claim 27, wherein the supplying step comprises supplying the signal to one end of the active fiber with an input power of at least -10.5 dBm, the active fiber being the optical at the other end of the active fiber. And a length, erbium concentration, and ytterbium concentration such that the optical power of the signal is at least 31 dB. 제 27 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파장 대역은 적어도 27nm의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 광 신호를 전송하는 방법.30. The method of any of claims 27-29, wherein the wavelength band has a width of at least 27 nm. 제 27 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 신호를 상기 활성 화이버로 공급하기 전에 상기 광 신호를 전치 증폭하는 스텝을 추가로 구비함을 특징으로 하는 광 신호를 전송하는 방법.30. The method of any one of claims 27 to 29, further comprising preamplifying the optical signal before feeding the optical signal to the active fiber. 제 27 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서, 920nm와 980nm의 사이의 파장을 갖는 다중 모드 펌프 라디에이션을 가지고 상기 활성 화이버를 펌핑하는 스텝을 더 구비함을 특징으로 하는 광 신호를 전송하는 방법.30. The method of any of claims 27 to 29, further comprising the step of pumping the active fiber with a multi-mode pump radiation having a wavelength between 920 nm and 980 nm. Way. 1570nm 보다 훨씬 더 큰 하한 파장 제한을 갖고 적어도 15nm의 폭을 갖는 증폭 파장을 갖으며,Has an amplification wavelength with a lower wavelength limit much greater than 1570 nm and a width of at least 15 nm, 증폭 화이버(108; 113, 114), 펌프 라디에이션을 발생하는 펌프 소스(109, 110; 115, 116) 그리고 상기 펌프 소스(109, 110; 115, 116)를 상기 증폭 화이버(108; 113, 114)로 광 결합하는 광 커플러(111, 112; 117, 118)를 포함하며,Amplifying fibers 108; 113, 114, pump sources generating pump radii 109, 110; 115, 116 and pump sources 109, 110; 115, 116 to the amplifying fibers 108; 113, 114 Optical couplers (111, 112; 117, 118) for optical coupling with 상기 증폭 화이버(108; 113, 114)는 에르븀과 이테르븀으로 동반 도우프된 광 화이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 전송 시스템 내에서 광 신호들을 증폭하는 광 증폭 장치.And wherein said amplifying fiber (108; 113, 114) comprises an optical fiber doped with erbium and ytterbium.
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