KR20020037795A - 광통신 시스템의 이득고정평탄 광증폭기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광통신 시스템의 평탄한 이득을 가진 이득고정 광증폭기(Optical Amplifier)를 제공하기 위한 것으로, 이러한 본 발명은 광신호를 입력받아 보상신호를 인가하여 입력신호가 채널별로 같은 출력을 가지도록 이득을 고정시키는 이득고정증폭부와; 상기 이득고정증폭부에서 입력되는 신호광을 통과시키고 반대방향으로 오는 빛을 차단하는 제 2 아이솔레이터와; 상기 제 2 아이솔레이터의 신호를 입력받아 출력이득 스펙트럼의 모양을 평탄하게 변화시키는 이득평탄필터와; 상기 이득이 고정된 이득평탄필터의 신호를 증폭하는 후치증폭부를 포함하여 구성함으로써, 입력 신호의 변화에 따른 증폭기의 밀도 반전을 일정하게 유지하도록 하여 이득을 자동으로 고정시키고 전송용량을 증가시키도록 신호대역을 넓히는 이득평탄화가 수행되는 것이다.

Description

광통신 시스템의 이득고정평탄 광증폭기{Optical amplifier for clamping and equalizing gain in optical communication system}
본 발명은 광통신 시스템의 이득평탄화된 증폭이득 고정형 광증폭기에 관한 것으로, 특히 입력 신호의 변화에 따른 증폭기의 밀도 반전을 일정하게 유지하도록 하여 이득을 자동으로 고정시키고 전송용량을 증가시키도록 신호대역을 넓히는 이득평탄화가 수행되기에 적당하도록 한 광통신 시스템의 이득고정평탄 광증폭기에 관한 것이다.
일반적으로 광통신 시스템에는 신호의 손실을 보상하기 위해 광증폭기(Optical Amplifier)가 사용된다. 이러한 광증폭기는 장거리 광통신에 따른 광신호의 감쇠를 보완하기 위하여 광신호를 증폭하는 장치이다.
이러한 광증폭기는 앞으로의 통신 시스템에서 널리 사용될 것이 예측되고 있다. 특히 에르븀 도핑 광섬유증폭기(Erbium Doped Fiber Amplifier, EDFA)는 대량의 데이터가 한 가닥의 광섬유를 통해 재생(regeneration)되는 일 없이 장거리에 걸쳐 전송될 때 장거리 전송에 따르는 광신호의 감쇠를 막기 위하여 주기적으로 광신호를 증폭해 주는데 사용된다.
파장 분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing, WDM) 광전송시스템을 이용하면 대량의 데이터를 서로 다른 파장을 가진 여러 개의 캐리어(carrier)에 실어 전송하기 때문에 전체 전송 용량이 파장수에 비례하여 급격하게 증가하게 된다.
WDM 네트워크에서는 네트워크 구성의 변경, 구성요소의 고장과 채널의 빈번한 애드/드롭(Add/Drop) 등으로 채널수의 변화가 발생한다. 이에 따른 전체 입력 신호 세기의 변화는 남은 채널의 광출력에 과도현상이 발생되도록 하고, 이득의 변동으로 인하여 전송오류가 순간적으로 증가하게 된다. 따라서 WDM 네트워크에서는 입력신호의 크기 변화에 따른 이득변화를 최소로 하여야 한다.
이러한 광증폭기의 이득을 자동 조절하는 방법으로는 펌프광을 조절하는 방법과 보상신호를 인가하는 방법으로 크게 나누어 볼 수 있다. 보상신호를 인가하는 방법의 최근 연구결과를 살펴보면 최대 16nm 정도로 평탄한 이득대역을 사용한 비교적 낮은 출력의 연구결과를 보이고 있다.
그러나 최근에는 32채널 이상을 사용하고자 하는 움직임이 활발한데 이 경우 한 파장에 해당하는 신호광의 세기는 거의 동일하여 전체 입력신호의 세기가 상당히 커지며 이에 따라 전체 출력도 파장수에 비례하여 커져야 한다. 이러한 경우 기존의 이득고정 광증폭기로는 충분한 출력을 낼 수가 없다. 또한 평탄한 이득대역이 충분히 넓어야 하며 평탄한 이득도 장거리 전송을 위해서는 평탄도가 아주 좋아야만 하는데 이 경우는 이득평탄 필터를 반드시 필요로 한다. 이러한 문제점을 동시에 해결해야만 앞으로의 WDM 네트워크에서 사용할 수 있기 때문에 이의 개발이 상당히 중요하다. 본 발명은 간단하고 신뢰성이 높은 구조로 이러한 문제점들을 해결한다.
도 1은 종래 이득고정 광증폭기의 블록구성도이다.
이에 도시된 바와 같이, 입력되는 신호광에 대해 한쪽 방향으로만 통과시키는 제 1 아이솔레이터(Isolator)(21)와; 상기 제 1 아이솔레이터(21)와 필터(31)의 출력을 결합시키는 제 1 광결합부(11)와; 증폭매체(EDF)(41)에서의 밀도반전이 발생되도록 하는 펌프(71)와; 상기 제 1 광결합부(11)와 상기 펌프(71)의 출력을 결합시키는 제 2 광결합부(12)와; 상기 제 2 광결합부(12)로부터 입력되는 신호를 증폭시키는 증폭매체(41)와; 상기 증폭매체(41)의 출력에 대해 반사된 빛은 차단하고 투과된 빛은 통과시키는 제 2 아이솔레이터(22)와; 상기 제 2 아이솔레이터(22)의 출력을 분배하는 제 3 광결합부(13)와; 상기 제 3 광결합부(13)에서 분배된 신호에 대해 아이솔레이팅을 수행하는 제3아이솔레이터(23)와; 상기 제 3아이솔레이터(23)의 출력에서 특정 파장만을 통과시켜 상기 제 1 광결합부(11)로 전송하는 필터(31)와; 상기 제 3 광결합부(13)에서 분배된 신호를 입력받아 아이솔레이팅을 수행하여 보상신호가 인가된 광신호를 출력하는 제 4 아이솔레이터(24)로 구성된다.
그래서 이러한 도 1의 광증폭기 구조는 보상신호를 인가하는 구조이다.
제 2 광결합기(12)로부터 입력되는 신호를 증폭시키는 증폭매체(41), 증폭매체(41)에 밀도반전을 일으키기 위한 펌프(71), 보상신호를 인가하기 위해서 환형구조를 이루는 두 개의 광결합기(11)(13)가 사용되고, 특정파장을 통과시키는 필터(31)로 이루어진다.
이러한 종래의 이득 고정형 광증폭기의 이득은 환형구조를 이루는 두 개의 광결합기(11)(13)의 손실에 의해서 결정된다. 신호의 출력을 증가시키기 위해서 펌프(71)의 파워를 증가시키면, 보상신호로 사용되는 레이저 신호만 증폭되고 입력신호의 출력은 변하지 않는다. 또한 출력단 쪽의 제 3 광결합기(13)의 손실로 인해서출력이 감소하게 된다.
결과적으로 도 1에 도시한 종래의 이득고정형 광증폭기는 이득평탄화는 고려되지 않았기 때문에 WDM 시스템에는 적용할 수 없다.
도 2는 도 1에서 이득평탄필터가 포함된 광증폭기의 블록구성도이다.
이에 도시된 바와 같이, 입력되는 신호광에 대해 반사된 빛은 차단하고 투과된 빛은 통과시키는 제 1 아이솔레이터(21)와; 상기 제 1 아이솔레이터(21)와 필터(31)의 출력을 결합시키는 제 1 광결합부(11)와; 입력된 신호의 파워를 증가시켜 증폭매체(41)에서의 밀도반전이 발생되도록 하는 펌프(71)와; 상기 제 1 광결합부(11)와 상기 펌프(71)의 출력을 결합시키는 제 2 광결합부(12)와; 상기 제 2 광결합부(12)로부터 입력되는 신호를 증폭시키는 증폭매체(41)와; 상기 증폭매체(41)의 출력에 대해 반사된 빛은 차단하고 투과된 빛은 통과시키는 제 2 아이솔레이터(22)와; 상기 제 2 아이솔레이터(22)의 출력을 분배하는 제 3 광결합부(13)와; 상기 제 3 광결합부(13)에서 분배된 신호에 대해 아이솔레이팅을 수행하는 제 3 아이솔레이터(23)와; 상기 제 3 아이솔레이터(23)의 출력에서 특정 파장만을 통과시켜 상기 제 1 광결합부(11)로 전송하는 필터(31)와; 상기 제 3 광결합부(13)에서 분배된 신호를 입력받아 이득평탄필터링을 수행하는 이득평탄필터(51)와; 상기 이득평탄필터(51)의 출력에 대해 아이솔레이팅을 수행하여 보상신호가 인가된 광신호를 출력하는 제 4 아이솔레이터(24)로 구성된다.
이러한 도 2의 종래의 이득평탄필터가 포함된 광증폭기는 도 1의 이득고정형 광증폭기의 출력단에 이득평탄필터를 두어 단순히 이득평탄과 이득고정을 적용한예이다.
도 2의 구성에 의하면, 1530~1560nm에서 약 30nm 정도의 평탄한 이득대역을 얻은 결과가 있다.
그러나 이러한 이득평탄필터가 포함된 광증폭기의 경우에도 출력단에 필터를 사용하기 때문에 신호의 출력에 많은 손실을 가져오게 되는 문제점이 있다.
도 3은 종래의 이득평탄 광증폭기의 블록구성도이다.
이에 도시된 바와 같이, 입력되는 신호광을 통과시키고 반대방향으로 오는 빛을 차단하는 제 1 아이솔레이터(21)와; 입력된 신호의 파워를 증가시켜 제 1 증폭매체(41)에서의 밀도반전이 발생되도록 하는 제 1 펌프(71)와; 상기 제 1 아이솔레이터(21)와 상기 제 1 펌프(71)의 출력을 결합시키는 제 2 광결합부(12)와; 상기 제 2 광결합부(12)로부터 입력되는 신호를 증폭시키는 제 1 증폭매체(41)와; 상기 제 1 증폭매체(41)의 출력을 아이솔레이팅하는 제 2아이솔레이터(22)와; 상기 제 2아이솔레이터(22)의 신호를 입력받아 이득평탄필터링을 수행하는 이득평탄필터(51)
와; 입력된 신호의 파워를 증가시켜 제 2 증폭매체(42)에서의 밀도반전이 발생되도록 하는 제 2 펌프(72)와; 상기 이득평탄필터(51)와 상기 제 2 펌프(71)의 출력을 결합시키는 제 3 광결합부(13)와; 상기 제 3 광결합부(13)로부터 입력되는 신호를 증폭시키는 제 2 증폭매체(42)와; 상기 제 2 증폭매체(42)의 출력을 아이솔레이팅하여 이득평탄화된 신호를 출력하는 제 4 아이솔레이터(24)로 구성된다.
그래서 이러한 이득평탄화된 광증폭기에서는 제 1 증폭단과 제 2 증폭단 사이에 이득평탄필터(51)를 두어 30nm 이상의 평탄한 이득을 얻을 수 있으며 큰 출력을 얻을 수 있다.
도 4는 도 3의 이득평탄화된 광증폭기를 적용한 이득고정 광증폭기의 블록구성도이다.
이에 도시된 바와 같이, 입력되는 신호광을 통과시키고 반대방향으로 오는 빛을 차단하는 제 1 아이솔레이터(21)와; 상기 제 1 아이솔레이터(21)와 필터(31)의 출력을 결합시키는 제 1 광결합부(11)와; 입력된 신호의 파워를 증가시켜 제 1 증폭매체(41)에서의 밀도반전이 발생되도록 하는 제 1 펌프(71)와; 상기 제 1 광결합부(11)와 상기 제 1 펌프(71)의 출력을 결합시키는 제 2 광결합부(12)와; 상기 제 2 광결합부(12)로부터 입력되는 신호를 증폭시키는 제 1 증폭매체(41)와; 상기 제 1 증폭매체(41)의 출력을 아이솔레이팅하는 제 2 아이솔레이터(22)와; 상기 제 2 아이솔레이터(22)의 신호를 입력받아 이득평탄필터링을 수행하는 이득평탄필터
(51)와; 입력된 신호의 파워를 증가시켜 제 2 증폭매체(42)에서의 밀도반전이 발생되도록 하는 제 2 펌프(72)와; 상기 이득평탄필터(51)와 상기 제 2 펌프(71)의 출력을 결합시키는 제 3 광결합부(13)와; 상기 제 3 광결합부(13)로부터 입력되는 신호를 증폭시키는 제 2 증폭매체(42)와; 상기 제 2 증폭매체(42)에서 출력되는 광신호를 분배하는 제 4 광결합부(14)와; 상기 제 4 광결합부(14)의 출력을 아이솔레이팅하는 제 3 아이솔레이터(23)와; 상기 제 3 아이솔레이터(23)의 출력에서 특정 파장만을 통과시켜 상기 제 1 광결합부(11)로 전송하는 필터(31)와; 상기 제 4 광결합부(14)의 출력을 아이솔레이팅하여 이득고정되고 평탄화된 신호를 출력하는 제 4 아이솔레이터(24)로 구성된다.
그래서 도 4의 이득평탄화된 광증폭기를 적용한 이득고정 광증폭기는 도 1의 경우와 같이 환형구조 내에 이단구성을 하고, 이득평탄필터(51)를 사용하였으므로 평탄한 이득을 얻을 수 있게 된다.
그러나 도 1과 동일한 문제가 발생하게 된다. 즉, 출력단에 제 4 광결합부
(14)가 있어서 고출력을 얻기가 어렵다.
이와 같이 종래의 또는 단순히 두 기술을 결합한 이득고정형 광증폭기는 보상신호를 인가함으로 인하여 얻을 수 있는 이득이 제한되기 때문에 시스템이 원하는 충분한 이득을 얻기 어려운 문제점이 있었다. 또한 이득을 평탄화하기 위해서는 증폭기의 마지막 단에 필터를 두게 되는데, 이렇게 하면 이득은 감소하고 출력 손실은 증가하게 되는 문제점이 있게 된다.
이처럼 이득고정형 광증폭기에서 30nm 이상의 이득대역을 얻은 결과는 발표되지 않았으며, 그 개념을 확대 적용한 예에서도 상기한 여러 가지 문제점으로 좋은 특성을 얻을 수 없었던 문제점이 있었다.
또한 전송용량을 증가시키기 위해서 채널 수의 증가가 계속되고 있으며, 장거리 전송 시스템에서는 이미 30nm 이상의 넓은 이득 대역을 사용하고 있지만, WDM 네트워크 시스템에서 사용되는 광증폭기는 입력신호의 변화로 인하여 아직까지는 네트워크에 사용될 증폭기의 개발이 부진한 상태이다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 입력 신호의 변화에 따른 증폭기의 밀도 반전을 일정하게유지하도록 하여 이득을 자동으로 고정시키고 전송용량을 증가시키도록 신호대역을 넓히는 이득평탄화가 수행될 수 있도록 한 광통신 시스템의 이득고정평탄 광증폭기를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 WDM 네트워크에서 채널당 이득을 고정시키며 30nm 이상의 평탄한 이득대역을 제공하며 WDM 시스템이 요구하는 고출력을 가지는 광대역 이득고정형 광증폭기를 제공하는 데 있다.
도 1은 종래 이득고정 광증폭기의 블록구성도이고,
도 2는 도 1에서 이득평탄필터가 포함된 광증폭기의 블록구성도이며,
도 3은 종래 이득평탄 광증폭기의 블록구성도이고,
도 4는 도 3을 이용한 이득고정 광증폭기의 블록구성도이며,
도 5는 본 발명에 의한 광통신 시스템의 이득고정평탄 광증폭기의 블록구성도이고,
도 6은 도 5의 상세구성도이며,
도 7은 도 5에 의한 입력신호의 세기에 따른 이득특성을 보인 그래프이고,
도 8은 도 5에 의한 이득이 고정된 경우의 입력변화에 따른 균일한 이득스펙트럼을 보인 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 이득고정증폭부 200 : 후치증폭부
11, 12, 13 : 광결합부 21, 22, 23, 24 : 아이솔레이터
31 : 필터 41, 42 : 증폭매체
51 : 이득평탄필터 61, 62 : FBG
71, 72, 73 : 펌프
이하, 상기와 같은 본 발명, 광통신 시스템의 이득고정평탄 광증폭기의 기술적 사상에 따른 일실시예를 첨부한 도면에 의거 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 의한 광통신 시스템의 이득고정평탄 광증폭기의 블록구성도이다.
이에 도시된 바와 같이, 광통신 시스템의 광증폭기에 있어서, 광신호를 입력받아 보상신호를 인가하여 입력신호가 채널별로 같은 출력을 가지도록 이득을 고정시키는 이득고정증폭부(100)와; 상기 이득고정증폭부(100)에서 입력되는 신호광을 통과시키고 반대방향으로 오는 빛을 차단하는 제 2 아이솔레이터(22)와; 상기 제 2 아이솔레이터(22)의 신호를 입력받아 출력이득 스펙트럼의 모양을 평탄하게 변화시키는 이득평탄필터(51)와; 상기 이득평탄필터(51)의 신호를 증폭하는 후치증폭부
(200)를 포함하여 구성된다.
상기에서 이득고정증폭부(100)는, 증폭매체의 양단에 레이저 공진이 되도록 링 레이저(Ring Laser)로 구성하여 보상신호를 인가한다.
상기에서 이득고정증폭부(100)는, FBG를 사용하여 보상신호를 인가한다.
상기에서 이득고정증폭부(100)는, 추가 LD를 사용하여 직접 보상신호를 인가한다.
상기에서 이득평탄필터(51)는, 상기 이득고정증폭부(100)와 상기 후치증폭부
(200)의 이득 특성을 고려하여 구성한다.
상기에서 후치증폭부(200)는, 순방향 펌핑 구조를 사용하여 고출력을 얻도록 한다.
상기에서 후치증폭부(200)는, 역방향 펌핑 구조를 사용하여 고출력을 얻도록 한다.
상기에서 후치증폭부(200)는, 양방향 펌핑 구조를 사용하여 고출력을 얻도록 한다.
도 6은 도 5의 상세구성예이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기에서 이득고정증폭부(100)는, 입력된 신호의 파워를 증가시켜 제 1 증폭매체(41)에서의 밀도반전이 발생되도록 하는 제 1펌프(71)
와; 상기 입력된 신호와 제 1 펌프(71)의 출력을 결합시키는 제 1 광결합부(11)와; 상기 제 1 광결합부(11)로부터 입력되는 신호를 증폭시키는 제 1 증폭매체(EDF1)
(41)와; 보상신호를 만들어 이득을 고정시키는 레이저공진기로 구성된다.
상기 이득고정증폭부는 입력된 신호광을 통과시키고 반대 방향으로 오는 빛을 차단하는 제 1 아이솔레이터(21)를 더 포함할 수 있다.
상기에서 후치증폭부(200)는, 입력된 신호의 파워를 증가시켜 제 2증폭매체(42)에서의 밀도반전이 발생되도록 하는 제 2 및 제 3 펌프(72)(73)와; 상기 이득평탄필터(51)와 상기 제 1 펌프(71)의 출력을 결합시키는 제 2 광결합부
(12)와; 상기 제 2 광결합부(12)로부터 입력되는 신호를 증폭시키는 제 2 증폭매체(EDF2)(42)와; 상기 제 2 증폭매체(42)와 상기 제 3 펌프(73)의 출력을 결합시키는 제 3 광결합부(13)를 포함하여 구성된다.
본 발명에서는 또한 상기 후치증폭부(200)는 제 3 광결합부(13)의 출력을 아이솔레이팅하여 이득고정되고 평탄화된 신호를 출력하는 제 3 아이솔레이터(23)를 더 포함한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 광통신 시스템의 이득고정평탄 광증폭기의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 전송용량을 증가시키기 위해서 채널 수의 증가가 계속되고 있으며, 장거리 전송 시스템에서는 이미 30nm 이상의 넓은 이득 대역을 사용하고 있다. 하지만 WDM 네트워크 시스템에서 사용되는 광증폭기는 입력신호의 변화로 인하여 아직까지는 네트워크에 사용될 증폭기의 개발이 부진한 상태이다.
도 5는 본 발명에 의한 광통신 시스템의 이득고정평탄 광증폭기의 블록구성도이고, 도 6은 도 5의 상세 구성예이다.
그래서 본 발명은 크게 이득고정증폭부(100)와 후치증폭부(200)로 구성되어 동작한다.
이득고정증폭부(100)는 입력되는 광신호를 결합시키는 제 1 광결합부(11)와, 제 1 광결합부(11)로부터 신호를 증폭시켜 출력하는 제 1 증폭매체(41), 이 증폭매체에 밀도 반전을 일으키기 위한 제 1 펌프(71)를 구비하고, 이득고정을 위해서 보상신호를 제공하기 위한 레이저 공진기를 구성하는 FBG(Fiber Bragg Grating)(61)(62)로 이루어져 있다.
이득고정증폭부(100)에서 증폭된 신호는 제 2 아이솔레이터(22)와 이득평탄필터(51)를 통과하여 제 2 증폭단인 후치증폭부(200)에 입력된다.
후치증폭부(200)는 제 2 광결합부(22)와 증폭매체(42), 펌프(72)(73)를 구비하여 신호가 충분한 이득을 갖도록 한 다음 출력한다.
중간단의 이득평탄필터(51)의 설계에 있어서는 제 1 증폭단인 이득고정증폭부(100)와 제 2 증폭단인 후치증폭부(200)의 이득 특성을 고려하여야 한다.
이러한 본 발명에 의하면 WDM 네트워크 시스템에서 채널 수의 변화에 따른 입력신호의 변화에도 일정한 증폭이득을 얻을 수 있으며, 동시에 이득 평탄화된 광증폭기를 구현할 수 있게 된다.
따라서 제 1 증폭단인 이득고정증폭부(100)에서는 보상신호를 인가하는 방법을 이용하여 이득을 고정시킨다. 이러한 경우 보상 신호로 인해서 증폭단의 밀도 반전이 일정하게 유지된다. 이에 따라 채널별 이득 또한 고정되고, 보상신호를 포함한 전체 출력도 고정된다.
이렇게 전체 출력과 이득 스펙트럼이 고정된 신호가 제 2 증폭단인 후치증폭부(200)로 전해지면, 중간의 이득평탄필터(51)는 제 1 증폭단과 제 2 증폭단의 이득이 평탄해지도록 출력 이득 스펙트럼의 모양을 평탄하게 변화시킨다. 그래서 제 2 증폭단인 후치증폭부(200)는 통과한 신호가 채널별로 같은 값을 갖도록 증폭하며, 각 채널별 이득 또한 고정시킨다.
이러한 구조를 이용하면 도 3의 이득평탄화 기술을 그대로 적용할 수 있으며, 도 1과 같은 여러 가지 이득고정형 광증폭기의 기술을 적용시킬 수가 있게 되므로, 각각의 경우에 넓은 이득 대역을 갖는 이득고정형 광증폭기를 제작할 수 있게 된다.
또한 도 6에서와 같이, 제 1 광결합부(11)를 통해 이득고정증폭부(100)로 입력된 신호는 파장이 같은 두 개의 FBG(61)(62)로 구성된 공진기에 의해서 이득이 고정된다. 이때 이득고정을 위해 보상신호를 인가할 때는 링 레이저 형태로 구성하거나 또는 FBG를 사용하거나 또는 추가 LD(Laser Diode)를 사용하여 직접 보상신호를 인가할 수 있다. 그 결과 밀도반전이 일정하게 되어 제 2 아이솔레이터(22)를 통과하게 되고, 이득평탄필터(51)를 지나 제 2 증폭단인 후치증폭부(200)에 입력된다. 후치증폭부(200)는 고출력을 위해서 두 개의 광결합기(12)(13)를 사용하여 양방향 펌핑 구조를 채택하였다. 이러한 구조는 순방향 또는 역방향 또는 양방향으로 펌핑 구조를 사용할 수 있다.
도 7은 도 5에 의한 입력신호의 세기에 따른 이득특성을 보인 그래프이다.
앞단과 뒷단에 각각 180mW의 펌핑파워와 EDF 19m, 11m를 사용하였고, 귀환 파장은 1560nm이다. 입력신호는 32(64)채널을 사용하여 전체 입력 신호의 세기는 - 2dBm로서 채널당 -17(-20)dBm에 해당한다.
이득고정(Gain-Clamping)을 하지 않는 경우는 소신호 입력 신호에서 34dB의 이득을 가지며, 입력신호가 증가함에 따라 이득이 줄어드는 것을 알 수 있다. 이는입력변화에 따라 전체적인 이득이 변화함을 나타내며, 채널의 애드/드롭(Add/Drop)이 있는 WDM 시스템에서는 사용할 수 없다.
이득고정을 하는 경우 -22dBm에서부터 -2dBm의 입력변화에서 이득이 20dB로 고정되었음을 알 수 있다.
따라서 입력신호가 -2dBm에서 -20dBm까지 18dB, 즉, 한 채널에서 64 채널까지의 변화에서 일정한 20dB의 이득을 얻고 있음을 알 수 있다.
EDFA의 경우 1530nm 대역의 이득이 높기 때문에 30nm 이상의 넓은 대역을 사용하기 위해서는 반드시 이득을 평탄화시켜야 한다.
도 8은 도 5에 의한 이득이 고정된 경우의 입력변화에 따른 균일한 이득스펙트럼을 보인 그래프이다.
도 8의 경우 채널당 입력신호는 -20dBm이고, 64채널에 해당하는 -2dBm을 입력하였다.이득고정증폭부(100)는 980nm 펌프 160mW를 사용하였고, 후치증폭부(200)
는 1480nm 펌프 220mW를 백워드(Backward)로 인가하였다. 도 8은 이러한 경우에 64채널에 해당하는 전체 입력신호 -2dBm에서 한 채널에 해당하는 -20dBm까지의 입력신호 변화에서 파장에 따른 이득과 잡음지수의 특성을 나타내고 있다.
약 30nm의 이득영역에서 20dB의 이득을 가지고, 전체 입력신호의 세기에 따른 이득은 거의 일정한 것을 알 수 있다. 잡음지수는 전체적으로 6dB 이하의 값을 가진다. 또한 1480nm 펌프를 양방향으로 펌핑하는 경우는 이득이 23dB로 향상되어 최대 21dBm의 출력을 얻을 수 있다.
따라서 도 8에서는 1529nm에서 1562nm까지 33nm 이상에서 평탄한 이득 스펙트럼을 얻고 있음을 알 수 있다.
이처럼 본 발명은 입력 신호의 변화에 따른 증폭기의 밀도 반전을 일정하게 유지하도록 하여 이득을 자동으로 고정시키고 전송용량을 증가시키도록 신호대역을 넓히는 이득평탄화를 수행하게 되면서 높은 출력을 제공하는 것이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 광통신 시스템의 이득고정평탄 광증폭기는 입력 신호의 변화에 따른 증폭기의 밀도 반전을 일정하게 유지하도록 하여 이득을 자동으로 고정시키고 전송용량을 증가시키도록 신호대역을 넓히는 이득평탄화를 수행할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한 본 발명을 통해 WDM 네트워크 시스템에서도 30채널 이상의 넓은 평탄한 이득을 가지고 고출력이 가능하며, 채널의 변화에 따라서 일정한 이득을 갖는 구조의 광증폭기를 구현하여 차세대 전광 증폭기로서 유용하게 사용할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (12)

  1. 광통신 시스템의 광증폭기에 있어서,
    광신호를 입력받아 보상신호를 인가하여 입력신호가 채널별로 같은 출력을 가지도록 이득을 고정시키는 이득고정증폭부와;
    상기 이득고정증폭부에서 입력되는 신호광을 통과시키고 반대방향으로 오는 빛을 차단하는 제 2 아이솔레이터와;
    상기 제 2 아이솔레이터의 신호를 입력받아 출력이득 스펙트럼의 모양을 평탄하게 변화시키는 이득평탄필터와;
    상기 이득평탄필터의 신호를 증폭하는 후치증폭부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광통신 시스템의 이득고정평탄 광증폭기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 이득고정증폭부는,
    증폭매체의 양단에 레이저 공진이 되도록 링 레이저로 구성하여 보상신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 광통신 시스템의 이득고정평탄 광증폭기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 이득고정증폭부는,
    FBG를 사용한 레이저 공진기를 구성하여 보상신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 광통신 시스템의 이득고정평탄 광증폭기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 이득고정증폭부는,
    추가 LD를 사용하여 직접 보상신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 광통신 시스템의 이득고정평탄 광증폭기.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 이득고정증폭부는,
    입력된 신호의 파워를 증가시켜 제 1 증폭매체에서의 밀도반전이 발생되도록 하는 제 1펌프와;
    상기 입력된 신호와 제 1 펌프의 출력을 결합시키는 제 1 광결합부와;
    상기 제 1광결합부로부터 입력되는 신호를 증폭시키는 제 1증폭매체와;
    보상신호를 만들어 이득을 고정시키는 레이저공진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신 시스템의 이득고정평탄 광증폭기.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 이득고정증폭부는 입력된 신호광을 통과시키고 반대방향으로 오는 빛을 차단하는 제 1 아이솔레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신 시스템의 이득고정평탄 광증폭기.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 이득평탄필터는,
    상기 이득고정증폭부와 상기 후치증폭부의 이득 특성을 이용하여 구성하는 것을 특징으로 하는 광통신 시스템의 이득고정평탄 광증폭기.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 후치증폭부는,
    순방향 펌핑 구조를 사용하여 고출력을 얻도록 하는 것을 특징으로 하는 광통신 시스템의 이득고정평탄 광증폭기.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 후치증폭부는,
    역방향 펌핑 구조를 사용하여 고출력을 얻도록 하는 것을 특징으로 하는 광통신 시스템의 이득고정평탄 광증폭기.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 후치증폭부는,
    양방향 펌핑 구조를 사용하여 고출력을 얻도록 하는 것을 특징으로 하는 광통신 시스템의 이득고정평탄 광증폭기.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 후치증폭부는,
    입력된 신호의 파워를 증가시켜 제 2 증폭매체에서의 밀도반전이 발생되도록 하는 제 2 및 제 3 펌프와;
    상기 이득평탄필터와 상기 제 1 펌프의 출력을 결합시키는 제 2 광결합부와;
    상기 제 2 광결합부로부터 입력되는 신호를 증폭시키는 제 2 증폭매체와;
    상기 제 2 증폭매체와 상기 제 3 펌프의 출력을 결합시키는 제 3 광결합부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광통신 시스템의 이득고정평탄 광증폭기.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 후치증폭부는,
    상기 제 3 광결합부(13)의 출력을 아이솔레이팅하여 이득고정되고 평탄화된 신호를 출력하는 제 3 아이솔레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신 시스템의 이득고정평탄 광증폭기.
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