KR20020095119A - 광통신링크 - Google Patents

Abstract

사용되어질 파장 영역에서 음의 분산값을 가지는 음의 분산광섬유와 함께 양의 분산값을 가지는 양의 분산광섬유를 결합함으로써 구성된 광전송라인을 가지는 광통신링크는:

양의 분산광섬유의 분산값은 5 ps/nm/km 이상이고 15 ps/nm/km 이하이며, 또한

양의 분산광섬유 및 음의 분산광섬유의 양쪽 DPS(dispersion per slope) 값은 250 nm 이상이고, DPS 값은 분산기울기로 1550 nm 파장에서 각각의 섬유의 분산값을 나눔으로서 얻어지는 것을 특징으로 한다.

Description

광통신링크{OPTICAL COMMUNICATION LINK}

본 발명은 파장-분할다중(WDM) 광전송을 수행하는 광섬유를 사용하는 광통신링크에 관련된 것이다.

광섬유의 전송능력을 증가시키기 위하여, WDM광전송을 수행하는 기술이 광범위하게 연구되었다. 특히, 최근에는 채널전송속도가 40Gbps 이상인 초속 WDM광전송도 연구되어졌다.

일반적으로, WDM광전송을 실현하기 위하여, 릴레이 지점 및 광수신장치에서 회복불능의 파형왜곡을 발생하지 않는 것이 요구된다. 이를 실현하기 위하여, 광전송라인에서 비선형현상의 억제 및 누적분산의 감소가 효과적이라고 생각된다. 또한, 각각의 광신호의 파장 사이에서 분산값에서 차이가 존재하면, 이는 파장 중에서 파형왜곡량의 차이에 의해 발생된 전송질의 불안정에 이르게 된다. 따라서, 가능한 한 작은 광전송라인에서 파장에 의존하는 분산값(분산 기울기)에서 변화를 감소할 것이 요구된다.

그 결과, 많은 광전송시스템에서, 음의 분산(분산값)(이하에서 "음분산광섬유"로 칭한다)을 가지는 광섬유와 함께 양의 분산(분산값)(이하에서 "양의 분산 광섬유"로 칭한다)을 가지는 광섬유를 결합함으로써 수행된 광전송라인을 채택해왔다.

그러나, 광전송라인에서 비선형현상을 억제하고 누적분산을 충분히 감소시킬 수 있는 종래의 어떠한 WDM 광전송시스템도 실제적으로 사용되지 않았다.

또한, 파장사이에서, 누적분산과 비선형현상으로 상호작용에 의해 발생된 누적분산과 회복불능의 파형왜곡의 불안정을 억제하기 위하여, 또한 광전송라인을 구성하는 광섬유에서 분산기울기를 충분히 감소시킬 것도 요구된다. 그러나, 그러한 요구를 만족하는 양의 분산광섬유 및 음의 분산광섬유를 결합시킴으로써 구성된 어떠한 광전송라인도 실제적으로 사용되지 않았다.

상술한 바와 같은 이유로, 초속 WDM광전송시스템을 구성하는 것은 극히 어려웠다.

본 발명은 사용되어질 파장영역에서, 음의 분산값을 가지는 음의 분산광섬유와 함께 양의 분산을 가지는 양의 분산광섬유를 결합함으로써 구성된 광전송라인을 포함하여 구성되는 광통신링크로서, 양의 분산광섬유의 분산값은 5 ps/nm/km 이상이고 15 ps/nm/km 이하이며, 양의 분산광섬유과 음의 분산광섬유 사이의 DPS 값은 250 nm 이상이고, DPS 값은 분산기울기에 의해 파장 1550 nm에서 각각의 섬유의 분산값을 나눔으로써 얻어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 기타 다른 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련하여 이하의 발명의 상세한 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.

첨부된 도면에서 :

도 1은 본 발명의 광통신링크의 제 1 실시예를 나타내는 개략적인 설명도이다.

도 2는 본 발명의 광통신링크의 제 2 실시예를 나타내는 개략적인 설명도이다.

도 3은 본 발명의 광통신링크의 제 3 실시예를 나타내는 개략적인 설명도이다.

도 4는 본 발명의 광통신링크의 제 4 실시예를 나타내는 개략적인 설명도이다.

도 5는 본 발명의 광통신링크에 따른 실시예에서 사용되어질 양의 분산광섬유 및 음의 분산광섬유의 굴절률 프로파일 구조의 예를 나타내는 개략적인 설명도이다.

도 6은 본 발명의 광통신링크에 따른 실시예에서 사용되어질 양의 분산광섬유 및 음의 분산광섬유의 굴절률 프로파일 구조의 다른 예를 나타내는 개략적인 설명도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 광전송장치2 : 광수신장치

3 : 양의 분산광섬유 전송라인 4 : 음의 분산광섬유 전송라인

5 : 음의 분산광섬유 모듈6 : 분산보상기

51, 61 : 중앙코어52 : 링형상의 영역

53 : 클래딩62 : 제 1 링형상 영역

63 : 제 2 링형상 영역64 : 클래딩

본 발명에 따라, 이하의 수단이 제공된다:

(1) 사용되어질 파장영역에서 음의 분산값을 가지는 음의 분산광섬유와 함께 양의 분산값을 가지는 양의 분산광섬유를 결합함으로써 구성된 광통신라인을 포함하여 구성되는 광통신링크로서,

양의 분산광섬유의 분산값이 5 ps/nm/km 이상이고 15 ps/nm/km 이하이며; 또한

양의 분산광섬유 및 음의 분산광섬유의 양쪽 DPS 값이 250 nm 이상이고, DPS 값은 분산기울기로 파장 1550 nm에서 각각의 섬유의 분산값을 나눔으로써 얻어지는 것을 특징으로 하며,

(2)상기 (1)에 따른 광통신링크로서, 광전송라인에 남은 분산을 보상하는 분산보상기를 더욱 포함하여 구성되는 광통신링크.

상기 (1)에 기술된 본 발명의 광통신링크는 집중적으로 수행된 연구 및 실험의 결과에 기초한 것이다. 광전송라인이 사용되는 광통신링크를 구성하는 양의 분산광섬유 및 음의 분산광섬유가 상술한 바와 같은 방식으로 결정될 때, 광통신라인에서 누적분산 및 비선형현상의 영향이 억제된다. 그 결과, 바람직하게는 40 Gbps/ch 이상의 초속 WDM 광전송을 수행할 수 있게 된다.

여기서, 양의 분산 광섬유의 분산값이 5 ps/nm/km 이상이고 15 ps/nm/km 이하가 되도록 설정되는 이유가 이하에 서술된다. 분산값이 5 ps/nm/km 보다 작으면, 4-파장 혼합(four-wave mixing)으로 불리는 비선형현상이 발생하는 경향이 있다. 또한, 분산값이 15 ps/nm/km 보다 크면, 광전송라인에서 누적분산이 증가된다. 그러므로, 이들 양쪽 경우는 초속 WDM광전송을 위해 적당하지 않다.

상기 (2)에 기술된 방식으로, 광통신링크가 분산보상기를 사용함으로써 구성될때, 파장 사이의 분산값의 차이가 릴레이 지점 및 광수신장치에서 더욱 감소되어서, 초속 WDM광전송을 더욱 바람직하게 수행할 수 있게 된다.

본 발명의 실시예가 도면을 참고로 하여 이하에서 기술될 것이다. 이하에서, 이하의 발명의 상세한 설명 및 각 도면에서 동일부호는 동일 수단을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 광통신링크의 제 1 실시예를 나타내는 개략적인 설명도이다. 도 1에서, 참조부호 1은 광전송장치를 나타내며; 2는 광수신장치; 3은 양의 분산광섬유전송라인; 및 4는 음의 분산광섬유전송라인을 나타낸다. 여기서, 양의 분산광섬유전송라인(3)은 광섬유케이블 등으로 양의 분산광섬유를 내장함으로써 구성된 광통신라인이며, 반면에 음의 분산광섬유전송라인(4)은 광섬유케이블 등으로 음의 분산광섬유를 내장함으로써 구성된 광통신라인이다.

도 2는 본 발명의 광통신링크의 제 2 실시예를 나타내는 개략적인 설명도이다. 도 2에서, 참조부호 5는 음의 분산광섬유모듈을 나타낸다. 여기서 음의 분산광섬유모듈(5)은 릴 등의 주변에 음의 분산광섬유를 감음으로써 얻어지고 얻어진 모듈 (5)은 본 실시예에서 광수신장치(2) 바로 앞에 정렬된다.

도 3은 본 발명의 광통신링크의 제 3 실시예를 나타내는 개략적인 설명도이다. 도 3에서, 참조부호 6은 분산보상기를 나타낸다. 여기서 분산보상기(6)는 음의 분산광섬유전송라인(4)와 함께 양의 분산광섬유전송라인(3)을 결합함으로써 구성된 광통신라인에 남아있는 순간 분산을 보상한다. 이 실시예에서, 제 1 실시예에서 구성은 광수신장치(2) 바로 앞에 분산보상기(6)를 정렬함으로써 변경된다.

도 4는 본 발명의 광통신링크의 제 4 실시예를 나타내는 개략적인 설명도이다.이 실시예에서, 제 2 실시예에서의 구성이 광수신장치(2) 바로 앞에 분산보상기(6)를 정렬함으로써 변경된다.

본 발명의 실시예는 도 1 내지 도 4에서, 광전송장치(1)과 광수신장치(2) 중 하나 이상이 광반복장치로 대체되는 형태를 포함한다는 것을 주목해야 한다. 광반복장치는 예컨대 광신호를 전기신호로 변환하지 않고 수신된 광신호를 증폭하는 광증폭기로 구성되는 것을 주목해야 한다.

또한, 음의 분산광섬유전송라인(4)의 외관은 음의 분산광섬유 모듈(5)의 외관과는 명백히 다르지만, 동일종류의 음의 분산광섬유가 이들 각각에 사용될 지라도 아무런 문제를 발생시키지 않는다.

또한, 예컨대, 분산보상기(6)는 전체 광통신라인에서 분산기울기를 보상하는 광섬유로 구성되거나 격자가 코어 등으로 형성되는 구성을 가지는 광섬유로 구성된다. 그러나, 분산보상기(6)의 형태는 광통신링크의 요구된 특질등에 의해 적절히 결정된다.

이 섬유가 5 ps/nm/km 이상과 15 ps/nm/km 이하의 분산값과 250 nm 이상의 DPS를 가지는 동안은 본 실시예의 광통신링크에서 사용하기 위한 양의 분산광섬유의 굴절률 프로파일 구조에 특별한 제한은 없다.

상술한 양의 분산광섬유의 특질에 대하여, 직경 20mm 의 경우에 굴곡손실의 증가량은 사용된 파장영역에서 가장 긴 파장측에 대하여 10 dB/m 이하인 것이 바람직하고 평균 편광(모드)분산은 0.15 ps·km^-1/2이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 광통신링크와 함께, 바람직하게는 40 Gbps/ch 이상의 초고속 WDM 광전송을 수행할 수 있는 초고속 WDM 광전송시스템을 구성할 수 있게 된다.

본 발명에 따라, 특정한 음의 분산광섬유와 함께 특정한 양의 분산광섬유를 결합함으로써, 얻어진 구성은 초고속 WDM 광전송을 위하여 바람직한 광통신링크를 부여하는 것에 우수한 효과를 나타낼 수 있다.

이하의 발명의 상세한 설명에서, 본 발명은 실시예를 인용하여 보다 상세하게 설명될 것이지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 제한되는 것을 의미하지는 않는다.

실시예

이하의 실시예에서, 도 1에 보여진 바와 같이, 광전송장치(1) 및 광수신장치(2) 사이에서 광섬유전송라인을 연결함으로써 구성된 광통신링크에 대하여, 양의 분산광섬유전송라인(3) 및 음의 분산광섬유전송라인(4)의 구성은 여러 방식으로 변형되었다. 여러 구성의 평가를 지수로서 비트에러율(BER)을 사용하여, 광통신링크에 의해 전송된 광신호의 열화를 평가함으로써 실시하였다,

이하의 실시예에서, 광전송장치(1) 및 광수신장치(2) 사이의 간격을 약 100km로 설정하고, 40 Gbps/ch에서 광신호의 16 파장은 1540 nm 내지 1564nm 의 파장영역 내에서 규칙적인 간격으로 정렬하였고, 광수신장치(2)에서 시그널광레벨을 일정하게 되도록 설정하였음을 이하에서 주목해야 한다.

이 실시예에서 사용된 양의 분산 광섬유(양의 분산 1,2 및 3으로 나타낸 바와 같음)의 3가지 타입의 특질은 이하에 주어진 표 1에 나타내며, 반면에 음의 분산광섬유(음의 분산 1,2 및 3으로 나타낸 바와 같음)의 3가지 타입의 특질은 이하에 주어진 표 2에 나타낸다. 상술한 양의 분산광섬유 및 음의 분산광섬유의 분산값 및 DPS 값은 상기 (1)에 정의된 바와 같은 조건을 만족하였다. 종래 실시예로서 단일모드 광섬유(SMF) 및 비제로 분산시프팅광섬유(NZDSF)의 특질도 참조로서, 표 1에 나타내어진다. 각 광섬유에서, 각 광섬유 Δ1, Δ2, 및 Δ3에 대하여 상대 굴절률 차이의 유니트는 "%"이고, 클래딩의 내부직경의 유니트는 "㎛"이고, 분산의 유니트는 "ps/nm/km"이고, DPS의 유니트는 "nm"이고, 유효한 코어 횡단면 영역 A_eff는 "㎛²" 임을 주목해야 한다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 양의 분산(1) 및 음의 분산(1 및 2)로 각각 나타내어진 광섬유는 굴절률 프로파일 구조를 가졌다. 도 5에서, 참조부호 51은 중앙코어; 52는 링형상의 영역; 53은 클래딩을 나타낸다. 또한 중앙코어(51)는 클래딩(53)에 대하여 최대의 상대굴절률 차이 Δ2를 가졌고, 링형상의 영역(52)은 클래딩(53), Δ1〉0, 및 Δ2〈0에 대하여 최소의 상대굴절률 차이 Δ2를 가졌다. 중앙코어 (51), 링형상의 영역(52) 및 클래딩(53) 중에서 각각의 경계를 클래딩(53)의 굴절률과 동일한 각각의 굴절률이 얻어진 지역에 위치되었음을 주목해야 한다.

또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 양의 분산(2 및 3) 및 음의 분산(3)으로 나타내어진 바와 같은 광섬유는 굴절률 프로파일 구조를 가졌다. 도 6에서, 참조부호 61은 중앙코어; 62는 제 1 링형상 영역; 63은 제 2 링형상 영역; 64는 클래딩을 나타낸다. 또한, 중앙코어(61)는 클래딩(64)에 대하여 최대 상대굴절률 차이 Δ1을 가졌고, 제 1 링형상영역(62)는 클래딩(64)에 대하여 최소 상대굴절률 차이 Δ2를 가졌고, 제 2 링형상 영역(63)은 클래딩(64), Δ1〉0, Δ2〈0, 및 Δ3〉0에 대하여 최대 상대굴절률 차이Δ3을 가졌다. 중앙코어(61), 제 1 링형상 영역(62), 제 2링형상 영역(63) 및 클래딩(64) 중에서 각각의 경계는 클래딩(64)의 굴절률과 동일한 각 굴절률이 얻어진 지역에 위치되어졌음을 주목해야 한다.

(실시예 1)

광전송에서 실험을 도 1에 나타낸 바와 같은 광통신링크를 사용하여 실행하였다. 이 실시예에서, 양의 분산광섬유 및 음의 분산광섬유의 여러 결합이 얻어졌다. 즉, 이하에 주어진 표 3에 나타낸 바와 같이, 양의 분산(1)으로 나타내어지는 광섬유는 실시예 1a에서 음의 분산(1)으로 나타내어진 바와 같은 광섬유와 결합되어졌고, 반면에 양의 분산(3)으로 나타내어진 광섬유는 실시예 1b에서 음의 분산(2)으로 나타내어진 바와 같은 광섬유와 결합되어졌다. 또한, 광전송에서 실험의 결과에 대하여,광통신링크를 통하여, 열화되지 않고 1×10^-11미만의 BER 값을 가지는 각 결과는 "우수"로 판정하고, 1×10^-11이상에 대하여 열화한 BER 값을 가지는 각 결과는 "열등"으로 판정하였다.

또한, 비교예 1과 같이, 16.9 ps/nm/km의 분산을 가지는 표 1에 나타낸 단일모드 광섬유(SMF)는 음의 분산(2)으로 나타낸 바와 같은 광섬유와 결합되어졌다. 또한, 비교예 2에서와 같이, DPS 값 100nm를 가지는 표 1에 나타낸 비제로 분산시프트광섬유(NZDSF)는 음의 분산(3)으로 나타내어진 바와 같은 광섬유와 결합되었다.

이하에 주어진 표 3에 나타낸 바와 같은 실험결과에 대하여, 우수한 결과(??)는 상기 (1)에 정의된 바와 같은 특질을 만족한 양의 분산광섬유 및 음의 분산광섬유를 각각 사용한 실시예 1a 및 1b로 얻어졌고, 반면에 열등한 결과(×)는 15ps/nm/km을 초과하는 분산값을 가지는 SMF를 사용한 비교예 1로 얻어졌다. 또한,250 nm 미만의 DPS 값을 가지는 NZDSF를 사용한 비교예 2에서 분산기울기는 보상되지 않았고 BER에서의 결과는 긴파장측과 짧은 파장측 양쪽에서 열등하였다.

(실시예 2)

도 2에서 나타낸 바와 같이, 광전송에서 실험을 광통신링크를 사용하여 행하였다. 이 실험에서, 상기 실시예 1과 같이, 양의 분산광섬유 및 음의 분산광섬유의 다양한 결합을 얻었다. 즉, 아래의 표 4에 나타낸 바와 같이, 양의 분산 2로 나타낸 광섬유를 실시예 2a에서 음의 분산 2로 나타낸 광섬유와 결합하였고; 양의 분산 3으로 나타낸 광섬유는 실시예 2b에서 음의 분산 2로 나타낸 광섬유와 결합하였고; 양의 분산 3으로 나타낸 광섬유는 실시예 2c에서 음의 분산 3으로 나타낸 광섬유와 결합하였다.

또한, 비교예 3과 같이, 표 1에 나타낸 16.9 ps/nm/km의 분산을 가지는 SMF는 음의 분산 3으로 나타낸 광섬유와 결합하였다.

실험결과에 관한 한, 이하의 표 4에 나타낸 바와 같이, 우수한 결과(??)는 양의 분산 광섬유 및 음의 분산광섬유를 각각 사용하여 상기 (1)에 정의된 바와 같은 특질을 만족한 실시예 2a, 2b 및 2c에서 얻어졌고, 반면에 열등한 결과(×)는 15ps/nm/km을 초과하는 분산값을 가지는 SMF를 사용하는 비교예 3에서 얻어졌다.

표 3 및 4의 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 이들 실시예의 광통신링크는 바람직하게는 40 Gbps/ch 이상의 초고속 WDM 광전송을 수행할 수 있음을 알 수 있다. 또한 비교예로서 서술된 광통신링크는 초고속 WDM 광전송에 적합하지 않음도 알 수 있다. 이는 예컨대 15 ps/nm/km 보다 큰 SMF의 분산값에 의해 발생된 누적분산의 증가에 의한 것으로 추측된다.

본 실시예와 관련하여 본 발명을 서술함에 따라, 본 발명은 특별히 특정하지 않는 한 발명의 상세한 설명에 의해 한정되지 않고 오히려 첨부된 도면에서 설명된 바와 같은 정신 및 범위 내에서 넓게 구성될 수 있다.

본 발명에 따라, 특정한 음의 분산광섬유와 함께 특정한 양의 분산광섬유를 결합함으로써, 얻어진 구성은 초고속 WDM 광전송을 위하여 바람직한 광통신링크를 부여하는 것에 우수한 효과를 나타낼 수 있다.

Claims (6)

1. 사용되어질 파장 영역에서 음의 분산값을 가지는 음의 분산광섬유와 함께 양의 분산값을 가지는 양의 분산광섬유를 결합함으로써 구성된 광전송라인을 포함하여 구성되는 광통신링크로서:

   양의 분산광섬유의 분산값은 5 ps/nm/km 이상이고 15 ps/nm/km 이하이며, 또한

   양의 분산광섬유 및 음의 분산광섬유의 양쪽 DPS 값은 250 nm 이상이고, DPS 값은 분산기울기로 1550 nm 파장에서 각각의 섬유의 분산값을 나눔으로서 얻어지는 것을 특징으로 하는 광통신링크.
2. 제 1 항에 있어서, 광전송라인에 남아있는 분산을 보상하는 분산보상기를 더욱 포함하여 구성하는 광통신링크.
3. 제 1 항에 있어서, 광전송장치, 광수신장치 및 장치들 사이에 정렬된 광전송라인을 더욱 포함하여 구성되는 광통신링크.
4. 제 3 항에 있어서, 광전송장치 및 광수신장치로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상이 광반복장치인 것을 특징으로 하는 광통신링크.
5. 제 1 항에 있어서, 직경 20 mm의 경우에, 사용된 파장영역에서 가장 긴 파장측에 대하여, 양의 분산광섬유는 10 dB/m 이하의 굴곡손실의 증가량을 가지는 것을 특징으로 하는 광통신링크.
6. 제 1 항에 있어서, 양의 분산광섬유는 평균 편광분산이 0.15 ps·km^-1/2이하인 것을 특징으로 하는 광통신링크.