KR20010026827A - 배열 도파로 회절격자를 이용한 양방향 광 증폭기 - Google Patents

배열 도파로 회절격자를 이용한 양방향 광 증폭기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배열 도파로 회절격자를 이용하는 상하향 광신호의 증폭을 통해 증폭 매질과 펌핑 레이저의 개수를 줄임으로써 그 구조를 간소화할 수 있도록 한 배열 도파로 회절격자를 이용한 양방향 광 증폭기에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 단지 하나의 증폭기와 하나의 배열 도파로 회절격자를 이용하여, 상하향 방향에서 전송되는 파장 분할 다중화된 광신호를 각각 역다중화하고, 하나의 증폭기의 같은 방향으로 통과시켜 소정 레벨로 각각 증폭하며, 다시 이 증폭된 각 광신호를 다중화하여 상하향 방향으로 전송하도록 함으로써, 다수의 광 서큘레이터 및 증폭기를 사용하는 종래 장치에 비해, 그 구조의 간소화를 실현할 수 있으며, 또한 N×N 의 배열 도파로 회절격자를 이용하는 역자중화 및 다중화 기법을 통해 상하향신호를 증폭하기 때문에, 광 서큘레이터를 사용하는 종래 장치에서 야기되었던 레이징 현상의 방지는 물론 ASE 잡음을 절감할 수 있는 것이다.

Description

배열 도파로 회절격자를 이용한 양방향 광 증폭기 {BIDIRECTIONAL OPTICAL AMPLIFIER USING ARRAYED WAVEGUIDE GRATING}
본 발명은 광 증폭기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양방향에서 전송된 파장 분할 다중화(WDM)된 광신호를 역다중화한 후에 같은 방향으로 증폭기를 통과시켜 소정 레벨로 증폭하는 데 적합한 양방향 광 증폭기에 관한 것이다.
잘 알려진 바와같이, 에르븀이 도핑된 광 증폭기(Erbium Doped Fiber Amplifier : EDFA)는 광통신 시스템에서 전치 증폭기, 후치 증폭기, 선로 증폭기 등 광범위한 범위에서 적용되고 있으나, 이러한 다수의 시스템은 단방향 전송을 목표로 하고 있다. 단일 광섬유를 이용하여 파장 분할된 광신호의 양방향 전송은 기포설된 광선로의 수를 반으로 줄일 수 있으므로 광선로의 비용을 절감할 수 있는 경제적 이점을 얻을 수 있으며, 제한된 광선로의 이용 효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 수동광 통신망에서 광 분배기와 같은 수동소자의 개수를 줄일 수 있으며, 단방향 전송에 비해 양방향 전송은 전송되는 채널수를 반으로 줄일 수 있으므로 전송 용량을 제한하는 4광파 혼합 현상, 자기 위상 변조 등의 비선형 효과에 강인한 특성을 갖는다.
종래에는 양방향 광 증폭기로써 주로 4포트 광 서큘레이터를 사용하거나 3포트 광 서큘레이터를 사용하였는 데, 4포트 광 서큘레이터를 사용하는 종래 기술로는 Jabr 등에 의해 제안되어“Bidirectional Optical Amplifier Having Flat Gain”의 명칭으로 미국상표특허청에 등록된 U.S. Patent. No. 5887091가 있으며, 3포트 광 서큘레이터를 사용하는 종래 기술로는 Kim 등에 의해 제안되어“Bidirectional Optical Amplifier”의 명칭으로 미국상표특허청에 등록된 U.S. Patent. No. 5815308가 있다.
한편, 3포트 광 서큘레이터는 n포트로 입력된 광신호가 n+1포트로 출력되는 순환적인 특성, 즉 A포트로 입력된 광신호가 B포트로 출력되고, B포트로 입력된 광신호가 C포트로 출력되며, C포트로 입력된 광신호가 A포트로 출력되는 순환적인 특성을 갖는다.
그러나, 상기한 바와같이 3포트 광 서큘레이터를 이용하여 양방향 광 증폭기를 설계하는 경우, 최소한 두 개 이상의 광 서큘레이터와 두 개의 EDF(광 증폭기를 구성하는 증폭 매질)가 필요하다. 따라서, 광 서큘레이터가 매우 고가인 점을 고려할 때, 3포트 광 서큘레이터를 사용하는 종래의 양방향 광 증폭기는 상용화를 위한 경제적 측면에서 매우 바람직하지 못하다는 문제가 있다. 더욱이, 4포트 광 서큘레이터를 이용하는 종래의 양방향 광 증폭기 또한 적어도 두 개의 광 서큘레이터와 두 개의 EDF(광 증폭기를 구성하는 증폭 매질)를 구비해야만 하기 때문에 상술한 3포트 광 서큘레이터서와 마찬가지로 유사한 문제를 갖는다.
더욱이, 상술한 종래의 양방향 광 증폭기에 채용되는 광 서큘레이터는 각 포트의 고립율(즉, A포트로 입력된 광신호가 B포트로만 완전히 출력되지 않고 C포트나 D포트로 일부 누설되는 비율)이 무한히 크지 않으므로 광 서큘레이터를 이용한 양방향 증폭기에 있어서 증폭된 상향신호가 완전히 출력되지 않고 그 일부가 하향신호와 섞여(즉, 누설되어) 다시 증폭기를 통과하게 되는 현상이 야기되는 데, 이 경우 누설된 상향신호가 하향신호에 비해 상대적으로 큰 파워를 갖고 있으므로 증폭 과정에서 누설된 상향신호가 더 큰 이득을 얻을 수 있고 이러한 과정이 되풀이될 경우 레이징 현상이 야기됨므로써 새로운 파장의 광신호가 나타나게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배열 도파로 회절격자를 이용하는 상하향 광신호의 증폭을 통해 증폭 매질과 펌핑 레이저의 개수를 줄임으로써 그 구조를 간소화할 수 있는 배열 도파로 회절격자를 이용한 양방향 광 증폭기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 종래의 양방향 광 증폭기에서 나타나는 레이징 현상의 발생을 방지하고, 증폭 과정에서 발생하는 ASE(Amplified Spontaneous Emission) 잡음을 줄일 수 있는 배열 도파로 회절격자를 이용한 양방향 광 증폭기를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 다중화된 상하향의 광신호를 소정 레벨로 각각 증폭하여 각각의 입출력 포트를 통해 출력하는 양방향 광 증폭기에 있어서, N×N 배열의 다수의 입출력 포트를 가지며, 상하향 방향에서 전송되는 다중화된 광신호를 파장별로 역다중화하고, 다수의 입출력 포트중 하나의 특정 포트를 통해 상기 역다중화된 광신호를 증폭기로 전달하며, 상기 증폭기로부터 출력되어 다른 특정 포트를 통해 입력되는 역다중화된 증폭 광신호를 다중화하여 다수의 입출력 포트중 기설정된 상하향 포트로 각각 출력하는 배열 도파로 회절격자; 및 상기 특정 포트를 통해 전달되는 역다중화된 광신호를 증폭하여 상기 역다중화된 증폭 광신호를 발생하는 상기 증폭기로 이루어진 배열 도파로 회절격자를 이용한 양방향 광 증폭기를 제공한다.
도 1은 16×16 배열 도파로 회절격자의 구조도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배열 도파로 회절격자를 이용한 양방향 광 증폭기의 구성도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배열 도파로 회절격자를 이용한 양방향 광 증폭기의 구성도.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
200, 300 : 증폭기
240, 340 : 배열 도파로 회절격자(AWG)
본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예로 부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 핵심 기술요지는, 배열 도파로 회절격자(Arrayed Waveguide Grating : AWG)를 이용하여 양방향 광 증폭기를 구현한다는 것으로, 이러한 기술적 수단을 통해 상하향 광신호를 역다중화한 후 같은 방향으로 증폭기를 통과시켜 양방향 증폭을 실현함으로써 본 발명에서 목적으로 하는 바를 쉽게 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 양방향 광 증폭기에 채용되는 16×16 배열 도파로 회절격자의 구조를 일예로서 도시한 도면으로, 각각 16개의 입출력 포트를 갖는다.
도 1을 참조하면, L1 내지 L16 및 R1 내지 R16은 하향신호(도 1의 왼쪽에서 오른쪽으로 전송되는 광신호)에 대해서는 각각 입력 포트와 출력 포트로써 기능하고, 상향신호(도 1의 오른쪽에서 왼쪽으로 전송되는 광신호)에 대해서는 출력 포트와 입력 포트로써 기능한다. 여기에서, 배열 도파로 회절격자(AWG)는 L1 - L16의 입력 포트중 어느 한 곳으로 여러 파장의 광신호가 들어오면 파장에 따라 서로 다른 출력 포트(R1 - R16)로 내보내는 것이다.
즉, 배열 도파로 회절격자에서 특정 입력 포트와 출력 포트를 연결할 수 있는 파장은 하나이다. 따라서, 여러 입력 포트에서 동일한 하나의 출력 포트로 광신호가 동시에 나가기를 원하는 경우 입력 포트로 입력되는 광신호의 파장은 서로 달라야 되며 이들 사이에는 순환적인 규칙이 존재한다. 예를들어 아래의 표 1에 도시된 바와같이, R1 광신호로 나올 수 있는 광신호는 표 1에서 각각의 입력 포트로 들어오는 신호의 파장이 R1 행렬에 주어진 파장을 갖는 경우이다.
R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 R16
L1 λ1 λ2 λ3 λ4 λ5 λ6 λ7 λ8 λ9 λ10 λ11 λ12 λ13 λ14 λ15 λ16
L2 λ2 λ3 λ4 λ5 λ6 λ7 λ8 λ9 λ10 λ11 λ12 λ13 λ14 λ15 λ16 λ1
L3 λ3 λ4 λ5 λ6 λ7 λ8 λ9 λ10 λ11 λ12 λ13 λ14 λ15 λ16 λ1 λ2
L4 λ4 λ5 λ6 λ7 λ8 λ9 λ10 λ11 λ12 λ13 λ14 λ15 λ16 λ1 λ2 λ3
L5 λ5 λ6 λ7 λ8 λ9 λ10 λ11 λ12 λ13 λ14 λ15 λ16 λ1 λ2 λ3 λ4
L6 λ6 λ7 λ8 λ9 λ10 λ11 λ12 λ13 λ14 λ15 λ16 λ1 λ2 λ3 λ4 λ5
L7 λ7 λ8 λ9 λ10 λ11 λ12 λ13 λ14 λ15 λ16 λ1 λ2 λ3 λ4 λ5 λ6
L8 λ8 λ9 λ10 λ11 λ12 λ13 λ14 λ15 λ16 λ1 λ2 λ3 λ4 λ5 λ6 λ7
L9 λ9 λ10 λ11 λ12 λ13 λ14 λ15 λ16 λ1 λ2 λ3 λ4 λ5 λ6 λ7 λ8
L10 λ10 λ11 λ12 λ13 λ14 λ15 λ16 λ1 λ2 λ3 λ4 λ5 λ6 λ7 λ8 λ9
L11 λ11 λ12 λ13 λ14 λ15 λ16 λ1 λ2 λ3 λ4 λ5 λ6 λ7 λ8 λ9 λ10
L12 λ12 λ13 λ14 λ15 λ16 λ1 λ2 λ3 λ4 λ5 λ6 λ7 λ8 λ9 λ10 λ11
L13 λ13 λ14 λ15 λ16 λ1 λ2 λ3 λ4 λ5 λ6 λ7 λ8 λ9 λ10 λ11 λ12
L14 λ14 λ15 λ16 λ1 λ2 λ3 λ4 λ5 λ6 λ7 λ8 λ9 λ10 λ11 λ12 λ13
L15 λ15 λ16 λ1 λ2 λ3 λ4 λ5 λ6 λ7 λ8 λ9 λ10 λ11 λ12 λ13 λ14
L16 λ16 λ1 λ2 λ3 λ4 λ5 λ6 λ7 λ8 λ9 λ10 λ11 λ12 λ13 λ14 λ15
상기한 바와같은 배열 도파로 회절격자의 특성은「H. Takahashi rt al.,“Transmission characteristics of arrayed waveguide N×N wavelength multiplexing”, Journal of Lightwave Technology vol. 13,no.3,1995」문헌에 상세하게 개시되어 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배열 도파로 회절격자를 이용한 양방향 광 증폭기의 구성도로서, 본 실시예의 양방향 광 증폭기는 하나의 증폭기(200)와 하나의 배열 도파로 회절격자(240)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 채용되는 배열 도파로 회절격자(240)는 상하향 광신호를 한 방향으로 입력시키고, 다중화된 상하향 광신호를 역다중화하며, 특정 입출력 포트를 서로 연결하여 역다중화된 광신호를 하나의 증폭기(200)로 입력시키고, 증폭기(200)에서 출력되는 증폭된 광신호를 순환시켜 원하는 상하향 포트로 출력시키도록 기능한다.
이를 위하여, 도 2에 도시된 배열 도파로 회절격자(240)에서 좌측의 포트가 L1 - L16 이고, 우측의 포트가 R1 - R16 이라고 가정할 때, 입력 포트 L1 및 L2가 라인(202)으로, 입력 포트 L3 및 L4가 라인(204)으로, 입력 포트 L5 및 L6이 라인(206)으로, 출력 포트 R1 및 R2가 라인(222)으로, 출력 포트 R3 및 R4가 라인(224)으로, 출력 포트 R5 및 R6이 라인(226)으로 각각 연결된다.
또한, 입력 포트 L11과 출력 포트 R12는 라인(210)으로, 입력 포트 L12와 출력 포트 R11은 라인(212)으로, 입력 포트 L13과 출력 포트 R14는 라인(214)으로, 입력 포트 L14와 출력 포트 R13은 라인(216)으로, 입력 포트 L15와 출력 포트 R16는 라인(218)으로, 입력 포트 L16과 출력 포트 R15는 라인(220)으로 각각 연결된다.
즉, N×N 배열 도파로 회절격자의 1번 포트에서부터 (n/2-2) 포트까지는 좌우 대칭적으로 연결(도 2에서 L1 - L6 및 R1 - R6에 해당됨)하고, (n/2+3) 포트에서부터 n번 포트중에서 m((n/2)+3≤m≥n)번 입력 포트는 (m+1)번 출력 포트와 연결하고, m번 출력 포트는 (m+1)번 입력 포트와 연결한다. 이때, (n/2)번 포트(도 2의 L8 및 R8 포트)는 하향신호와 상향신호에 대해 각각 입력/출력 포트 및 출력/입력 포트의 기능을 수행한다.
또한, (n/2+1) 번 포트(도 2의 L9 및 R9)는 증폭기(200)와 각각 연결, 즉 입력 포트 L9는 라인(208)을 통해 증폭기(200)의 입력단과 연력하고, 출력 포트 R9는 라인(228)을 통해 증폭기(200)의 출력단에 연결함으로써, 배열 도파로 회절격자(240)와 증폭기(200) 사이에 루프를 형성한다.
먼저, 본 실시예에 따른 양방향 광 증폭기가 하향신호를 처리하는 과정에 대하여 설명한다.
상술한 바와같이, 배열 도파로 회절격자(240)와 증폭기(200)를 연결한 경우, 라인(230)을 통해 입력 포트 L8로 들어온 하향 채널 λ9는, 전술한 표 1로부터 알 수 있는 바와같이, 출력 포트 R2로 나가게 되고, 출력 포트 R2가 라인(222)을 통해 R1과 연결되어 있으므로 λ9 채널은 다시 출력 포트 R1으로 들어가고, 전술한 표 1에 따르면 출력 포트 R1으로 들어간 광신호가 입력 포트 L9로 출력되며, 입력 포트 L9가 증폭기(200)의 입력단에 연결되어 있으므로 λ9 채널은 증폭기(200)를 통과하면서 소정 레벨로 증폭된다.
그런다음, 증폭된 λ9 채널은 라인(228)을 통해 출력 포트 R9로 들어가고, 전술한 표 1에 따라, 출력 포트 L1로 출력되는 데, L1이 라인(202)을 통해 L2에 연결되어 있으므로 증폭된 λ9 채널은 L2 입력 포트로 다시 입력되고, 이 입력된 신호는 출력 포트 R8로 출력된다. 즉, 상술한 바와같은 루프를 통해 입력 포트 L8을 통해 입력되는 하향신호는 증폭기(200)를 통해 소정 레벨로 증폭된 다음 출력 포트 R8을 통해 출력된다.
한편, 광 증폭기를 이용하여 광신호를 증폭할 때 비교적 넓은 대역의 ASE 잡음이 필연적으로 혼입되는 데, 배열 도파로 회절격자를 이용하는 본 발명의 양방향 광 증폭기에서는 배열 도파로 회절격자가 갖는 필터 특성으로 인해 ASE 잡음이 확실하게 제거된다.
또한, 입력 포트 L8로 입력되는 나머지 하향 채널(λ11, λ13)도, 상술한 바와 유사하게, 경유하는 루프를 통해 증폭되어 출력 포트 R8로 출력, 모든 하향신호는 입력 포트 L8로 입력되어 증폭된 다음 출력 포트 R8로 출력된다.
이해의 증진을 위해 하향 채널 λ9, λ11, λ13 에 대해 그 경로를 정리해 보면, 채널 λ9는 L8 → R2 → R1 → L9 → 증폭기 → R9 → L1 → L2 → R8의 경로를 통해 출력되고, 채널 λ11은 L8 → R4 → R4 → L9 → 증폭기 → R9 → L3 → L4 → R8의 경로를 통해 출력되며, 채널 λ13은 L8 → R6 → R5 → L9 → 증폭기 → R9 → L5 → L6 → R8의 경로를 통해 출력된다.
다음에, 본 실시예에 따른 양방향 광 증폭기가 상향신호를 처리하는 과정에 대하여 설명한다.
먼저, 라인(232)에 연결된 포트 R8을 통해 들어온 다중화된 상향 채널 λ3, λ5, λ7은 파장별로 역다중화되어, 전술한 표 1로부터 알 수 있는 바와같이, 서로 포트 L12, L14, L16으로 각각 나오는 데, 포트 L12, L14, L16 각각은 각 라인(212, 216, 220)을 통해 포트 R11, R13, R15에 각각 연결되어 있으므로 λ3, λ5, λ7 각 채널은 포트 R11, R13, R15로 입력되어 배열 도파로 회절격자를 한 번 더 통과하게 된다.
이어서, 포트 R11, R13, R15로 입력된 λ3, λ5, λ7 채널은, 전술한 표 1로부터 명백한 바와같이, 동일한 포트 L9를 통해 파장간의 충돌없이 동시에 나오게 되며, 포트 L9로 출력된 다중화된 λ3, λ5, λ7 채널은 라인(208)에 연결된 증폭기(200)의 입력단으로 입력되어 소정 레벨로 증폭된 다음 라인(228)에 연결된 증폭기(200)의 출력단으로부터 포트 R9로 입력된다. 그런다음, 다중화된 상기 증폭 신호는 포트 L11, L13, L15를 통해 각각 파장별로 역다중화된다.
다음에, 포트 L11, L13, L15가 각 라인(210, 214, 218)을 통해 포트 R12, R14, R16에 각각 연결되어 있으므로, 증폭된 λ3, λ5, λ7 각 채널은 포트 R12, R14, R16으로 입력되어 배열 도파로 회절격자를 통과한 후 각각 동일한 포트 L8로 다중화되어 나온다. 즉, 포트 R8로 입력된 상향신호는 증폭된 후에 포트 L8로 출력된다.
보다 상세하게, 전술한 하향신호에서와 유사하게, 상향 채널 λ3, λ5, λ7은 포트 R8로 입력되어 소정 레벨로 증폭된 다음 포트 L8로 출력되는 데, 상향 채널 λ3은 R8 → L12 → R11 → R9 → 증폭기 → R9 → L11 → R12 → L8의 경로로 출력되고, 상향 채널 λ5는 R8 → L14 → R13 → R9 → 증폭기 → R9 → L13 → R14 → L8의 경로로 출력되며, 상향 채널 λ7은 R8 → L16 → R15 → R9 → 증폭기 → R9 → L15 → R16 → L8의 경로로 출력된다.
따라서, 본 실시예에 따른 양방향 광 증폭기는, 단지 하나의 증폭기와 하나의 배열 도파로 회절격자로 된 간소화된 구조를 이용하여, 상술한 바와같이 양방향에서 전송된 파장 분할 다중화(WDM)된 광신호를 각각 역다중화하고, 하나의 증폭기의 같은 방향으로 통과시켜 소정 레벨로 증폭하며, 다시 이 증폭된 광신호를 다중화하여 양방향으로 전송한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배열 도파로 회절격자를 이용한 양방향 광 증폭기의 구성도로서, 본 실시예의 양방향 광 증폭기는 하나의 증폭기(300)와 하나의 배열 도파로 회절격자(340)를 포함한다는 점에서 전술한 일실시예와 동일하지만, L4 및 R4를 입출력 포트로 사용하기 때문에 증폭할 수 있는 상하향신호의 채널은 달라진다.
도 3을 참조하면, 라인(306)을 통해 포트 L4로 들어온 하향신호를 증폭하여 포트 R4로 내보내기 위해 포트 L1 및 L2와 R1 및 R2를 각각 연결한다. 또한, 배열 도파로 회절격자로 들어온 상하향신호를 증폭기(300)로 입력시키기 위해 라인(310)을 통해 포트 L5를 증폭기(300)의 입력단으로 연결하고, 증폭된 광신호를 다시 배열 도파로 회절격자(340)로 궤환시키기 위해 라인(312)을 통해 증폭기(300)의 출력단을 포트 R4에 연결한다.
또한, 라인(308)상에 연결된 포트 R4를 통해 입력되는 상향신호의 증폭을 위해 포트 L8 및 R7을 라인(314)으로, 포트 R8 및 L7을 라인(316)으로, 포트 L9 및 R10을 라인(318)으로, 포트 R9 및 L10을 라인(320)으로, 포트 L11 및 R12를 라인(322)으로, 포트 R11 및 L12를 라인(324)으로, 포트 L13 및 R14를 라인(326)으로, 포트 R13 및 L14를 라인(328)으로, 포트 L15 및 R16을 라인(330)으로, 포트 R15 및 L16을 라인(332)으로 각각 연결한다.
먼저, 본 실시예에 따른 양방향 광 증폭기가 하향신호를 처리하는 과정에 대하여 설명한다.
도 3을 참조하면, 라인(306)상에 연결된 포트 L4를 통해 입력되는 하향 채널 λ7은, 전술한 표 1로부터 알 수 있는 바와같이, 포트 L2로 나가고 포트 R2 및 R1이 라인(304)으로 연결되어 있으므로 다시 배열 도파로 회절격자(340)로 궤환되어 포트 L5로 출력된다.
이어서, 포트 L5로 나온 하향 채널 λ7은 라인(310)을 통해 증폭기(300)의 입력단으로 입력되어 소정 레벨로 증폭되며, 여기에서 증폭된 신호는 라인(312)에 연결된 포트 R5를 통해 배열 도파로 회절격자(340)로 다시 입력된다. 그런다음, 포트 R5로 출력된 λ7 채널은 포트 L1으로 나가고 포트 L1가 L2가 연결되어 있으므로, 증폭된 λ7 채널은 배열 도파로 회절격자를 다시 경유하여 포트 R4로 출력된다.
즉, 하향 채널 λ7은 L4 → R2 → R1 → L5 → 증폭기 → R5 → L1 → L2 → R4의 경로로 소정 레벨로 증폭되어 출력된다.
다음에, 본 실시예에 따른 양방향 광 증폭기가 상향신호를 처리하는 과정에 대하여 설명한다.
도 3을 참조하면, 라인(308)상에 연결된 포트 R4를 통해 입력되는 상향 채널 λ11, λ13, λ15, λ1, λ3은, 전술한 표 1로부터 맹백한 바와같이, 포트 L8, L10, L12, L14, L16으로 각각 출력된다. 이때, 포트 L8, L10, L12, L14, L16 각각이 각 라인(314, 320, 324, 328, 332)을 통해 포트 R7, R9, R11, R13, R15와 연결되어 있으므로, 역다중화된 상향 채널 λ11, λ13, λ15, λ1, λ3은 배열 도파로 회절격자(340)로 다시 궤환되어 포트 L5를 통해 증폭기(300)의 입력단으로 동시에 입력되어 소정 레벨로 증폭된다.
다음에, 포트 R7, R9, R11, R13, R15로 각각 입력된 λ11, λ13, λ15, λ1, λ3 각 채널은 다중화된 다음 포트 L5로 나와 포트 R5로 입력되고, 포트 L7, L9, L11, L13, L15가 포트 R8, R10, R12, R14, R16과 연결되어 있으므로 증폭된 λ11, λ13, λ15, λ1, λ3 각 상향 채널은 각각 포트 R8, R10, R12, R14, R16을 통해 배열 도파로 회절격자를 통과하여 동일한 포트 L4로 다중화되어 라인(306)을 통해 상향 전송된다.
즉, 상향 채널 λ11은 R4 → L8 → R7 → L5 → 증폭기 → R5 → L7 → R8 → L4의 경로를 통해 증폭되고, λ13은 R4 → L10 → R9 → L5 → 증폭기 → R5 → L9 → R10 → L4의 경로를 통해 증폭되며, λ15는 R4 → L12 → R11 → L5 → 증폭기 → R5 → L11→ R12 → L4의 경로를 통해 증폭되고, λ1은 R4 → L14 → R13 → L5 → 증폭기 → R5 → L13 → R14 → L4의 경로를 통해 증폭되며, λ3은 R4 → L16 → R15 → L5 → 증폭기 → R5 → L15 → R16 → L4의 경로를 통해 증폭된다.
따라서, 본 실시예에 따른 양방향 광 증폭기는, 단지 하나의 증폭기와 하나의 배열 도파로 회절격자로 된 간소화된 구조를 이용하여, 상술한 바와같이 양방향에서 전송된 파장 분할 다중화(WDM)된 광신호를 각각 역다중화하고, 하나의 증폭기의 같은 방향으로 통과시켜 소정 레벨로 증폭하며, 다시 이 증폭된 광신호를 다중화하여 양방향으로 전송한다.
한편, 상술한 실시예들에서는 상하향신호의 입출력 포트로 L8 및 R8과 L4 및 R4를 사용하는 것으로하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 국한되는 것은 아니며 다른 포트, 즉 L7 및 R7, L6 및 R6, L5 및 R5를 각각 입출력 포트로 사용할 수도 있다. 이때, L7 및 R7을 입출력 포트로 사용하는 경우 하향신호 λ11, λ9와 상향신호 λ1, λ3, λ5를 증폭할 수 있고, L6 및 R6을 입출력 포트로 사용하는 경우 하향신호 λ7, λ9와 상향신호 λ15, λ1, λ3, λ5를 증폭할 수 있으며, L5 및 R5을 입출력 포트로 사용하는 경우 하향신호 λ7과 상향신호 λ13, λ15, λ1, λ3을 증폭할 수 있다.
다른한편, 상술한 실시예들에서는 16 채널을 사용하여 양방향으로 증폭하는 것으로하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 국한되는 것은 아니며, 48 채널, 128 채널로 등으로 확장하는 것이 충분히 가능하다. 따라서, 48 채널을 사용하는 경우 양방향으로 증폭할 수 있는 채널은 최대 22 채널이 되며, 128 채널을 사용하는 경우 양방향으로 증폭할 수 있는 채널은 최대 62 채널이 된다.
따라서, 본 발명에 따라 배열 도파로 회절격자를 이용하는 양방향 광 증폭기는 장거리 전송 및 가입자 지역 전송 등에 매우 적합한다.
이상 설명한 바와같이 본 발명에 따르면, 적어도 두 개의 광 서큘레이터 및 두 개의 증폭기를 이용하여 광신호를 증폭하는 전술한 종래 장치와는 달리, 단지 하나의 증폭기와 하나의 배열 도파로 회절격자를 이용하여, 상하향 방향에서 전송되는 파장 분할 다중화된 광신호를 각각 역다중화하고, 하나의 증폭기의 같은 방향으로 통과시켜 소정 레벨로 각각 증폭하며, 다시 이 증폭된 각 광신호를 다중화하여 상하향 방향으로 전송하도록 함으로써, 양방향 광 증폭기의 구조 간소화를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 양방향 광 증폭기는, N×N 의 배열 도파로 회절격자를 이용하는 역자중화 및 다중화 기법을 통해 상하향신호를 증폭하기 때문에, 광 서큘레이터를 사용하는 종래 장치에서 야기되었던 레이징 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 ASE 잡음을 효과적으로 절감할 수 있다.

Claims (9)

  1. 다중화된 상하향의 광신호를 소정 레벨로 각각 증폭하여 각각의 입출력 포트를 통해 출력하는 양방향 광 증폭기에 있어서,
    N×N 배열의 다수의 입출력 포트를 가지며, 상하향 방향에서 전송되는 다중화된 광신호를 파장별로 역다중화하고, 다수의 입출력 포트중 하나의 특정 포트를 통해 상기 역다중화된 광신호를 증폭기로 전달하며, 상기 증폭기로부터 출력되어 다른 특정 포트를 통해 입력되는 역다중화된 증폭 광신호를 다중화하여 다수의 입출력 포트중 기설정된 상하향 포트로 각각 출력하는 배열 도파로 회절격자; 및
    상기 특정 포트를 통해 전달되는 역다중화된 광신호를 증폭하여 상기 역다중화된 증폭 광신호를 발생하는 상기 증폭기로 이루어진 배열 도파로 회절격자를 이용한 양방향 광 증폭기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 배열 도파로 회절격자는, 16×16의 입출력 포트 배열을 가지며, 양방향으로 증폭 가능한 최대 채널수가 6채널인 것을 특징으로 하는 배열 도파로 회절격자를 이용한 양방향 광 증폭기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 배열 도파로 회절격자는, 48×48의 입출력 포트 배열을 가지며, 양방향으로 증폭 가능한 최대 채널수가 22채널인 것을 특징으로 하는 배열 도파로 회절격자를 이용한 양방향 광 증폭기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 배열 도파로 회절격자는, 128×128의 입출력 포트 배열을 가지며, 양방향으로 증폭 가능한 최대 채널수가 62채널인 것을 특징으로 하는 배열 도파로 회절격자를 이용한 양방향 광 증폭기.
  5. 다중화된 상하향의 광신호를 소정 레벨로 각각 증폭하여 각각의 입출력 포트를 통해 출력하는 양방향 광 증폭기에 있어서,
    각 하나의 포트를 통해 입력되는 다중화된 상하향 광신호를 파장별로 1차 역다중화하여 다수의 포트로 출력하는 제 1 수단;
    상기 1차 역다중화된 상하향 광신호를 1차 다중화하여 하나의 포트를 통해 출력하는 제 2 수단;
    상기 하나의 포트를 통해 출력되는 상기 1차 다중화된 상하향 광신호를 소정 레벨로 증폭하는 증폭 수단;
    상기 증폭된 상하향 광신호를 파장별로 2차 역다중화하여 다수의 포트를 통해 출력하는 제 3 수단; 및
    상기 2차 역다중화된 상하향 광신호를 2차 다중화하여 상하향 포트를 통해 출력하는 제 4 수단으로 이루어진 배열 도파로 회절격자를 이용한 양방향 광 증폭기.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 수단 내지 제 4 수단은, 하나의 N×N 배열 도파로 회절격자로 구성된 것을 특징으로 하는 배열 도파로 회절격자를 이용한 양방향 광 증폭기.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 배열 도파로 회절격자는, 16×16의 입출력 포트 배열을 가지며, 양방향으로 증폭 가능한 최대 채널수가 6채널인 것을 특징으로 하는 배열 도파로 회절격자를 이용한 양방향 광 증폭기.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 배열 도파로 회절격자는, 48×48의 입출력 포트 배열을 가지며, 양방향으로 증폭 가능한 최대 채널수가 22채널인 것을 특징으로 하는 배열 도파로 회절격자를 이용한 양방향 광 증폭기.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 배열 도파로 회절격자는, 128×128의 입출력 포트 배열을 가지며, 양방향으로 증폭 가능한 최대 채널수가 62채널인 것을 특징으로 하는 배열 도파로 회절격자를 이용한 양방향 광 증폭기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100600626B1 (ko) * 1999-12-14 2006-07-13 주식회사 케이티 개선된 양방향 광 증폭기 구조

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