KR200222421Y1 - Erbium doped fiber amplifier for long wavelength - Google Patents

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KR200222421Y1 KR2020000033029U KR20000033029U KR200222421Y1 KR 200222421 Y1 KR200222421 Y1 KR 200222421Y1 KR 2020000033029 U KR2020000033029 U KR 2020000033029U KR 20000033029 U KR20000033029 U KR 20000033029U KR 200222421 Y1 KR200222421 Y1 KR 200222421Y1
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이문섭
조현숙
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엘지전자주식회사
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Abstract

본 고안은 장파장용 어븀첨가 광섬유 증폭기를 제공하기 위한 것으로, 이러한 본 고안은 입력되는 신호광에 대해 반사된 빛은 차단하고 투과된 빛은 통과시키는 제 1 아이솔레이터와; 입력된 신호의 파워를 증가시켜 증폭매체에서의 밀도반전이 발생되도록 하는 제 1 펌핑 광원과; 상기 제 1 아이솔레이터와 상기 제 1 펌핑 광원의 출력을 결합시키는 제 1 광결합부와; 상기 제 1 광결합부로부터 입력되는 신호를 증폭시키는 증폭매체와; 펌핑 광을 발생시키는 제 2 펌핑 광원과; 상기 증폭매체와 상기 제 2 펌핑 광원의 출력을 결합시키는 제 2 광결합부와; 상기 제 2 광결합부의 출력을 입력받아 필터링하는 필터와; 상기 필터의 출력을 입력받아 반사된 빛은 차단하고 투과된 빛은 통과시키는 제 2 아이솔레이터를 포함하여 구성함으로서, 광증폭부의 후단에 단파장용 반사필터를 사용함으로써 광증폭기의 이득과 잡음지수를 개선하고 1560nm~1610nm 대역의 입력 광신호를 증폭시킬 수 있게 되는 것이다.The present invention is to provide a long wavelength erbium-added fiber amplifier, the present invention is a first isolator to block the reflected light to the input signal light and to pass the transmitted light; A first pumping light source for increasing the power of the input signal to cause density inversion in the amplifying medium; A first optical coupling unit coupling an output of the first isolator and the first pumping light source; An amplifying medium for amplifying a signal input from the first optical coupling unit; A second pumping light source for generating pumping light; A second optical coupling unit coupling the amplification medium and the output of the second pumping light source; A filter configured to receive and filter the output of the second optical coupling unit; By including a second isolator to block the reflected light receives the output of the filter and passes the transmitted light, by using a short wavelength reflection filter at the rear end of the optical amplifier to improve the gain and noise figure of the optical amplifier It will be able to amplify the input optical signal in the 1560nm ~ 1610nm band.

Description

장파장용 어븀첨가 광섬유 증폭기{Erbium doped fiber amplifier for long wavelength}Erbium doped fiber amplifier for long wavelength

본 고안은 광전송장치(Optical Transmission System)에 사용되는 장파장용 어븀첨가 광섬유 증폭기에 관한 것으로, 특히 광증폭부의 후단에 단파장용 반사필터를 사용함으로써 광증폭기의 이득과 잡음지수를 개선하고 1560nm~1610nm 대역의 입력 광신호의 증폭에 적당하도록 한 장파장용 어븀첨가 광섬유 증폭기에 관한 것이다.The present invention relates to a long wavelength Erbium-doped fiber amplifier used in an optical transmission system, and in particular, by using a short wavelength reflection filter at the rear end of the optical amplifier, the gain and noise figure of the optical amplifier are improved and the 1560 nm to 1610 nm band is used. The present invention relates to a long-wavelength Erbium-doped fiber amplifier suitable for amplifying an input optical signal.

일반적으로 광통신 시스템에는 신호의 손실을 보상하기 위해 광증폭기(Optical Amplifier)가 사용된다. 이러한 광증폭기는 장거리 광통신에 따른 광신호의 감쇠를 보완하기 위하여 광신호를 증폭하는 장치이다.In general, an optical amplifier is used in an optical communication system to compensate for signal loss. The optical amplifier is an apparatus for amplifying an optical signal to compensate for the attenuation of the optical signal due to long distance optical communication.

이러한 광증폭기는 미래의 통신 시스템에서 널리 사용될 것이 예측되고 있다. 특히 어븀첨가 광섬유증폭기(Erbium Doped Fiber Amplifier, EDFA)는 대량의 데이터가 한 가닥의 광섬유를 통해, 외부장치를 통한 인위적인 재생(regeneration) 없이, 장거리에 걸쳐 전송될 때 장거리 전송에 따르는 광신호의 감쇠를 막기 위하여 자체적이고도 주기적으로 광신호를 증폭해 주는데 사용된다. 그래서 어븀첨가 광증폭기는 전송되는 광신호 자체를 증폭시키기 때문에 증폭효율이 뛰어나고, 노이즈 발생을 억제할 수 있다.Such optical amplifiers are expected to be widely used in future communication systems. In particular, Erbium Doped Fiber Amplifiers (EDFAs) attenuate optical signals that follow long-distance transmissions when large amounts of data are transmitted over a single strand of fiber, over long distances, without artificial regeneration through external devices. It is used to amplify the optical signal on its own and periodically to prevent it. Therefore, since the erbium-added optical amplifier amplifies the transmitted optical signal itself, it is excellent in amplification efficiency and can suppress noise generation.

그러나 이러한 장거리 전송에 따른 광신호의 주기적인 증폭시 분산(dispersion)과 같은 문제점이 발생한다. 파장 분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing, WDM)는 분산의 문제점 일부를 해결하여, 대량의 데이터를 서로 다른 파장을 가진 여러 개의 캐리어(carrier)에 실어 전송하기 때문에 전송 속도 및 용량이 증가하게 된다.However, problems such as dispersion during periodic amplification of optical signals due to such long distance transmission occur. Wavelength Division Multiplexing (WDM) solves some of the problems of dispersion, and transmits a large amount of data in multiple carriers having different wavelengths, thereby increasing transmission speed and capacity.

하나의 광캐리어가 하나의 채널을 나타낸다고 가정하면, 신호의 강도를 나타내는 광파워는 채널이 다르면 다르게 전개될 수 있다. 이러한 파워 차이는 광증폭 시스템에서 신호가 감쇠되거나 반복적으로 재증폭될 때, 또는 신호가 광네트워크에서 다른 경로로 진행될 때 심하게 커질 수 있다.Assuming that one optical carrier represents one channel, the optical power representing the signal strength may develop differently if the channels are different. This power difference can be greatly increased when the signal is attenuated or repeatedly reamplified in an optical amplification system, or when the signal travels to another path in the optical network.

이러한 파워 차이는 다음과 같은 이유로 인해 일어날 수 있다.This power difference can occur for the following reasons.

첫째, 채널이 다르면 이득이 달라질 수 있다. 만일 EDFA와 같은 균일하게 확장된(homogeneously broadened) 광증폭기의 이득레벨이 변하게 되면, 파장의 변화에 따라 이득레벨의 크기도 다르게 변하게 된다. 더구나 이득수준은 시간에 따라 변하기 때문에 광증폭기가 어떤 이득수준에서 동작되는가를 알기는 어려우며 경우에 따라서는 불가능할 수도 있다. 동작조건에 독립적으로 이득이 평탄화되거나 균일화된 EDFA를 포함해서, 파장에 상관없이 이득이 평탄화되고, 채널이 달라져도 이득이 같게 되는 균일화된 EDFA는 존재하고 있다. 그러나 이득이 완벽하게 평탄화되거나 같게 되지는 않는다. 다수의 광증폭기가 연결되고 설치되어 있는 시스템에서는 채널간 이득차이가 비록 작더라도 시스템에 손실을 줄 수 있으며 중대한 파워 차이를 초래할 수 있다.First, different channels can have different gains. If the gain level of a homogeneously broadened optical amplifier, such as EDFA, is changed, the magnitude of the gain level will vary as the wavelength changes. Moreover, since the gain level changes over time, it is difficult to know at which gain level the optical amplifier operates and in some cases may not be possible. Including EDFAs whose gain is flattened or uniformed independently of the operating conditions, there are uniform EDFAs whose gains are flattened regardless of the wavelength and the gains are the same even if the channels are different. But the gain is not perfectly flattened or equalized. In systems with multiple optical amplifiers connected and installed, even small gain differences between channels can cause loss of the system and can lead to significant power differences.

둘째, 증폭기 간의 손실 등으로 인한 신호감쇠는 채널에 따라 달라질 수 있다. 이 역시 중대한 파워차이를 초래한다. 증폭과 관련해서 감쇠도 시간에 따라 변할 수 있으며, 감쇠의 시간에 따른 변화는 예측할 수 없는 방법으로 채널 또는 파장에 따라 서로 다르게 나타난다.Second, signal attenuation due to losses between amplifiers may vary depending on the channel. This too causes a significant power difference. With respect to amplification, the attenuation can also change over time, and the change in the attenuation over time can be different for different channels or wavelengths in unpredictable ways.

이처럼 다양한 동작조건 하에서 몇 개의 서로 다른 파장에서의 이득과 감쇠가 동시에 매칭되기는 매우 어렵다. 이는 접속감소(splice degradation), 전송경로 상에서 파워분배기 또는 다른 광소자의 결합, 분산보상 광섬유의 결합, 증가된 마이크로-벤딩(micro-bending) 손실 등의 원인에 의해 증폭기 간의 감쇠가 파장에 따라 서로 다르게 나타나기 때문에 그러하다. 그리고 신호파워의 손실이 파장에 따라 달라져 신호파워를 예측하는 것이 불확실하게 된다. 이러한 불확실성을 고려해 볼 때, 증폭기 간의 손실이 변하면 EDFA와 같은 균일하게 확장된 증폭기를 가지고 이득의 평탄화를 확실하게 한다는 것은 사실상 불가능하게 된다.Under these different operating conditions, it is very difficult to simultaneously match gain and attenuation at several different wavelengths. This is because the attenuation between amplifiers varies with wavelength due to splice degradation, coupling of power splitters or other optical devices on the transmission path, coupling of distributed compensation fibers, and increased micro-bending losses. It is because it appears. And the loss of signal power depends on the wavelength, making it difficult to predict the signal power. Given this uncertainty, it is virtually impossible to ensure gain flattening with a uniformly extended amplifier, such as EDFA, if the losses between the amplifiers change.

이득과 손실이 항상 모든 채널에 대하여 균형을 이룬다 할지라도, 즉 모든 채널에 대해 이득과 손실의 합이 0 dB로 된다 할지라도 이것이 모든 채널에서 파워가 같다는 것을 보장하는 것은 아니다.Although gain and loss are always balanced for all channels, i.e., the sum of gain and loss for all channels is 0 dB, this does not guarantee that the power is the same on all channels.

이처럼 파워가 동일하지 않은 것은 다음과 같은 이유 때문이다.The power is not the same for the following reasons.

(1) 시스템에 인가되는 신호 파워는 파장이 다르면 달라질 수 있다.(1) The signal power applied to the system can be different if the wavelength is different.

(2) 복잡한 네트워크에서 라우팅(routing)을 할 때, 서로 다른 각각의 채널은 각각 다른 경로를 지나간다. 그래서 각 채널에 대해 어떤 형태로든 파워제어가 이루어지지 않는 한 채널이 다시 결합될 때 채널들의 파워는 대부분 다르게 된다.(2) When routing in a complex network, different channels go through different paths. Thus, unless the power control is in some form for each channel, the power of the channels is mostly different when the channels are recombined.

(3) 동조 가능한 광학 탭(tap)을 사용하면, 예측할 수 없는 방식에 의해 선택적으로 채널들의 파워를 감쇠시킨다.(3) Using a tunable optical tap selectively attenuates the power of the channels in an unpredictable manner.

많은 응용 예에 있어서, 광증폭기에서 서로 다른 채널 간의 이득을 같게 하는 것보다는 파워를 같도록 하는 자동파워평탄화(Automatic Power Equalizer, APE)를 수행하는 것이 더 낫다. 적어도 파워 차이는 어떤 범위 내에서 유지되어야 한다. 이는 범위 밖의 낮은 입력 파워를 가진 한 채널의 이득이 범주내의 파워를 가진 채널들보다도 더 높아야 함을 요구한다. 이러한 효과를 다중채널 자동 파워조절(Multichannel Automatic Power Control, MAPC)이라 한다. 만약 MAPC가 주기적으로 증폭되는 전송 시스템에서 얻어진다면, 이득은 적정 채널 파워에 대한 각각의 채널과 모든 채널에 대한 손실을 없애는 것을 의미하며, 이것이 MAGC(Multichannel Automatic Gain Control)이다. 따라서 비록 평형신호 파워가 변한다 할지라도 시스템은 증폭기 간의 손실변화에 대해 안정하게 된다.In many applications, it is better to perform an Automatic Power Equalizer (APE) that equals power rather than equalizing the gain between different channels in an optical amplifier. At least the power difference must be kept within a certain range. This requires that the gain of one channel with low input power out of range be higher than the channels with power in range. This effect is called Multichannel Automatic Power Control (MAPC). If the MAPC is obtained in a transmission system that is periodically amplified, the gain means eliminating losses for each and every channel for proper channel power, which is Multichannel Automatic Gain Control (MAGC). Thus, even if the balanced signal power changes, the system is stable against loss variations between amplifiers.

MAPC는 불균일하게 확장된(inhomogeneously broadened) 증폭기에서 달성될 수 있다고 잘 알려져 있다. 그러나 상업적으로 이용 가능한 EDFA는 상온에서 지배적으로 균일하게 확장된(homogeneously broadened) 증폭기이다. 그 결과, 하나의 파장에서의 이득은 모든 다른 파장에서의 이득과 관련해서 거의 같게 되어, 이득은 채널의 파장에 의존적이 된다.It is well known that MAPC can be achieved in an inhomogeneously broadened amplifier. However, commercially available EDFAs are homogeneously broadened amplifiers at room temperature. As a result, the gain at one wavelength becomes about the same with respect to the gain at all other wavelengths, so that the gain is dependent on the wavelength of the channel.

불균일하게 확장된 증폭기에 있어서는, 어떤 한 파장에서의 이득은 다른 파장에서의 이득과 부분적으로 독립적이다. 장거리 WDM에서, 다른 파장에서의 신호파워 이득이 적어도 어느 정도까지 영향받지 않는다고 가정할 때, 어떤 한 파장에서 신호파워가 커진다면 그 파장에서의 신호이득은 감소될 것이다. 이를 이득압축(gain compression) 또는 이득포화(gain saturation)이라고 말한다.For a nonuniformly extended amplifier, the gain at one wavelength is partially independent of the gain at another wavelength. In long-range WDM, assuming that the signal power gain at other wavelengths is not affected at least to some extent, the signal gain at that wavelength will be reduced if the signal power increases at any one wavelength. This is called gain compression or gain saturation.

상기한 파장 대신 다른 파장에서의 이득을 압축하는 강한 신호가 있다면, 이득은 첫 번째 파장에서의 높은 이득을 그대로 유지한다.If there is a strong signal that compresses the gain at another wavelength instead of the above-mentioned wavelength, the gain remains the high gain at the first wavelength.

일반적으로 EDFA에서 MAPC 또는 다중채널 자동 이득조절(MAGC)을 얻기 위해 다음과 같은 방법들이 사용되고 있다.In general, the following methods are used to obtain MAPC or multi-channel automatic gain control (MAGC) in EDFA.

(1) 이득매체, 즉 어븀첨가 광섬유(Erbium Doped Fiber, EDF)를 매우 낮은 온도로 냉각한다. 이는 MAPC 또는 MAGC를 잘 얻을 수 있지만, 냉각을 하기 위해 필요한 부가적인 장치가 복잡하다는 것이 결점이다.(1) The cooling medium, ie Erbium Doped Fiber (EDF), is cooled to very low temperatures. This can achieve good MAPC or MAGC, but the drawback is that the additional equipment required for cooling is complex.

(2) 이중코아(twin-core) EDFA를 사용한다. 이는 이득 매체의 각각의 점 또는 모든 점이 지배적으로 균일하게 확장되어있다 할지라도, 다른 파장이 지나가는 경로를 공간적으로 분리시킴으로써, 전체로서 이득매체는 효과적으로 불균일하게 확장되어지게 하는 것이다. 그러나 이중코아 EDFA는 단일코아 EDFA보다 더 많은 잡음을 발생시키고, 바람직하지 않은 편광(polarization) 의존성을 일으키며, 파워의 상당량이 손실되는 약점이 있다. 또한 이중코아 광섬유는 제조하기가 어렵다.(2) Use twin-core EDFA. This allows the gain medium as a whole to be effectively unevenly expanded by spatially separating the path through which other wavelengths pass, even if each or all points of the gain medium are dominantly uniformly extended. However, dual core EDFAs have the disadvantage of generating more noise, undesired polarization dependencies, and a significant loss of power than single core EDFAs. Double core optical fibers are also difficult to manufacture.

(3) 다중 파장이 파장선택커플러(Wavelength Selective Coupler, WSC)에서 나누어져서 다른 어븀첨가 광섬유(EDF)에 의해 증폭한다. 따라서 채널들의 이득이 서로 분리될 수 있으며, 이는 불균일한 확장에 해당한다. 그러나 이 역시 증폭기가 훨씬 더 복잡하게 되고, 펌프 파워가 효율적으로 사용되지 않는 결점이 있다.(3) Multiple wavelengths are divided in a Wavelength Selective Coupler (WSC) and amplified by another Erbium-doped fiber (EDF). Thus, the gains of the channels can be separated from each other, which is a non-uniform extension. However, this also has the drawback that the amplifier is much more complicated and the pump power is not used efficiently.

한편 WDM 네트워크에서는 네트워크 구성의 변경, 구성요소의 고장과 채널의 빈번한 애드/드롭(Add/Drop) 등으로 채널수의 변화가 발생한다. 이에 따른 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.On the other hand, in WDM networks, the number of channels changes due to network configuration changes, component failures, and frequent add / drop of channels. As a result, a change in the input signal strength causes a transient phenomenon to occur in the optical output of the remaining channel, and a transmission error is instantaneously increased due to a change in gain. Therefore, in the WDM network, the gain change due to the change of the magnitude of the input signal should be minimized.

도 1은 종래 장파장용 어븀첨가 광섬유 증폭기의 블록 구성도 이다.1 is a block diagram of a conventional long wavelength Erbium-doped fiber amplifier.

이에 도시된 바와 같이, 입력되는 신호광에 대해 반사된 빛은 차단하고 투과된 빛은 통과시키는 제 1 아이솔레이터(Isolator)(11)와; 입력된 신호의 파워를 증가시켜 증폭매체(EDF)(14)에서의 밀도반전이 발생되도록 하는 제 1 펌핑 광원(pump Laser Diode, LD)(12)과; 상기 제 1 아이솔레이터(11)와 상기 제 1 펌핑 광원(12)의 출력을 결합시키는 제 1 광결합부(Wavelength Division Multiplexer, WDM)(13)와; 상기 제 1 광결합부(13)로부터 입력되는 신호를 증폭시키는 증폭매체(14)와; 펌핑 광을 발생시키는 제 2 펌핑 광원(15)과; 상기 증폭매체(14)와 상기 제 2 펌핑 광원(15)의 출력을 결합시키는 제 2 광결합부(16)와; 상기 제 2 광결합부(16)의 출력을 입력받아 반사된 빛은 차단하고 투과된 빛은 통과시키는 제 2 아이솔레이터(17)로 구성된다.As shown therein, a first isolator 11 for blocking the reflected light with respect to the input signal light and allowing the transmitted light to pass therethrough; A first pumping laser light source (LD) 12 for increasing the power of the input signal to cause density inversion in the amplification medium (EDF) 14; A first optical coupling part (WDM) 13 coupling the output of the first isolator 11 and the first pumping light source 12; An amplifying medium (14) for amplifying a signal input from the first optical coupling unit (13); A second pumping light source 15 for generating pumping light; A second optical coupling unit 16 coupling the amplification medium 14 and the output of the second pumping light source 15; The second isolator 17 receives the output of the second optical coupling unit 16 and blocks the reflected light and passes the transmitted light.

그래서 제 1 및 제 2 아이솔레이터(11)(17)는 입력되는 신호광에 대해 반사된 빛은 차단하고 투과된 빛은 통과시킨다. 그래서 어븀첨가 광섬유인 증폭매체(14)에서 나오는 자연방출광(ASE, Amplified Spontaneous Emission)이 광신호의 입력 또는 출력 단자에서 반사되어 다시 증폭매체(EDF)(14)로 들어가서 증폭효율을 떨어트리는 것을 막는다.Thus, the first and second isolators 11 and 17 block the reflected light with respect to the input signal light and pass the transmitted light. Therefore, ASE (Amplified Spontaneous Emission) emitted from the amplified medium 14, which is an erbium-doped fiber, is reflected at the input or output terminal of the optical signal and enters the amplified medium (EDF) 14 to decrease the amplification efficiency. Prevent.

제 1 및 제 2 펌핑 광원(12)은 펌핑광을 발생시켜 입력된 신호의 파워를 증가시켜 증폭매체(EDF)(14)에서의 밀도반전이 발생되도록 한다.The first and second pumping light sources 12 generate pumping light to increase the power of the input signal so that density inversion in the amplification medium (EDF) 14 occurs.

제 1 및 제 2 광결합부(13)(16)는 펌핑광과 신호광을 어븀첨가 광섬유인 증폭매체(14)로 보낸다.The first and second optical coupling units 13 and 16 send the pumping light and the signal light to the amplifying medium 14 which is an erbium-doped optical fiber.

그리고 자연방출광은 신호광과는 관계없이 어븀첨가 광섬유에서 발생하는 것으로, 자연방출광과 신호광과의 차이를 광학적 잡음지수라 한다.In addition, spontaneous emission light is generated in the erbium-doped fiber irrespective of the signal light, and the difference between the natural emission light and the signal light is called an optical noise index.

광결합기(13)(16)를 통해서 펌핑 광원(12)(15)에 의해 만들어진 펌핑광은 어븀첨가 광섬유인 증폭매체(14)를 지나면서 어븀이온을 들뜬 상태로 여기시킨다. 이때 약해진 신호광을 입력단을 통해서 어븀첨가 광섬유인 증폭매체(14)로 보내주면, 어븀이온이 들뜬 상태에서 바닥상태로 내려오면서 유도방출현상(Stimulated Emission)에 의해 광증폭되고, 이렇게 광증폭된 광신호는 출력단에 있는 제 2 아이솔레이터(17)를 지나면서 출력된다.The pumping light produced by the pumping light sources 12 and 15 through the optical coupler 13 and 16 excites the erbium ions in an excited state while passing through the amplifying medium 14, which is an erbium-doped optical fiber. At this time, when the weakened signal light is sent to the amplification medium 14, which is an erbium-doped optical fiber, through the input terminal, the light signal is amplified by Stimulated Emission as the erbium ion is lowered from the excited state to the ground state. Is output while passing through the second isolator 17 at the output stage.

어븀첨가 광섬유는 1550nm 대역이 이득이 크고, 1590 대역이 이득이 작기 때문에 어븀첨가 광섬유의 길이를 길게 함으로써 장파장 대역 즉, 1560nm~1610nm 대역의 광신호를 증폭하는데 사용한다.Since the Erbium-doped optical fiber has a large gain in the 1550 nm band and a small gain in the 1590 Band, it is used to amplify an optical signal in a long wavelength band, that is, in the 1560 nm to 1610 nm band by lengthening the Erbium-doped optical fiber.

그러나 어븀첨가 광섬유는 유도방출에 의한 신호광의 증폭 이외에도 자연방출광(ASE, Amplified Spontaneous Emission)이 존재한다.However, in addition to the amplification of signal light by induced emission, erbium-doped optical fiber also has natural emission light (ASE).

도 2는 이러한 종래 어븀첨가 광섬유 증폭기의 자연방출광을 보인 것으로, 자연방출광의 출력파워대 장파장간의 관계를 보인 도면이다.FIG. 2 shows the natural emission light of such a conventional erbium-doped fiber amplifier, showing the relationship between the output power versus the long wavelength of the natural emission light.

도 2를 보면, 자연방출광으로 인해 잡음지수가 높게 나타남을 알 수 있다. 또한 1530nm 대역과 1550nm의 높은 ASE 파워로 인해 신호광의 이득이 줄어들게 되고, 잡음지수가 높게 나타난다.2, it can be seen that the noise figure is high due to the natural emission light. In addition, the gain of signal light is reduced due to the high ASE power of 1530nm band and 1550nm, and the noise figure is high.

따라서 이러한 종래의 장파장용 광섬유증폭기는 장파장 대역의 광신호를 증폭할 수 있으나, 어븀첨가 광섬유증폭기의 발광대역이 넓기 때문에 단파장 대역에서의 ASE가 방출되고, 이로 인하여 종래의 광증폭기는 이득이 작고 잡음 지수가 나쁜 문제점이 있었다.Therefore, the conventional long-wavelength optical fiber amplifier can amplify the optical signal of the long-wavelength band, but because the emission band of the erbium-added fiber amplifier is wide, the ASE is emitted in the short-wavelength band, and thus the conventional optical amplifier has low gain and low noise. The index had a bad problem.

이에 본 고안은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 고안의 목적은 광증폭부의 후단에 단파장용 반사필터를 사용함으로써 광증폭기의 이득과 잡음지수를 개선하고 1560nm~1610nm 대역의 입력 광신호를 증폭할 수 있는 장파장용 어븀첨가 광섬유 증폭기를 제공하는 데 있다.Therefore, the present invention has been proposed to solve the conventional problems as described above, and an object of the present invention is to improve the gain and the noise index of the optical amplifier by using a short wavelength reflection filter at the rear end of the optical amplifier, and the 1560 nm to 1610 nm band. To provide a long-wavelength Erbium-doped fiber amplifier that can amplify the input optical signal of the.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 일실시예에 의한 장파장용 어븀첨가 광섬유 증폭기는,Long wavelength Erbium-added optical fiber amplifier according to an embodiment of the present invention in order to achieve the above object,

입력되는 신호광에 대해 반사된 빛은 차단하고 투과된 빛은 통과시키는 제 1 아이솔레이터와; 입력된 신호의 파워를 증가시켜 증폭매체에서의 밀도반전이 발생되도록 하는 제 1 펌핑 광원과; 상기 제 1 아이솔레이터와 상기 제 1 펌핑 광원의 출력을 결합시키는 제 1 광결합부와; 상기 제 1 광결합부로부터 입력되는 신호를 증폭시키는 증폭매체와; 펌핑 광을 발생시키는 제 2 펌핑 광원과; 상기 증폭매체와 상기 제 2 펌핑 광원의 출력을 결합시키는 제 2 광결합부와; 상기 제 2 광결합부의 출력을 입력받아 필터링하는 필터와; 상기 필터의 출력을 입력받아 반사된 빛은 차단하고 투과된 빛은 통과시키는 제 2 아이솔레이터를 포함하여 이루어짐을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.A first isolator for blocking the reflected light with respect to the input signal light and passing the transmitted light; A first pumping light source for increasing the power of the input signal to cause density inversion in the amplifying medium; A first optical coupling unit coupling an output of the first isolator and the first pumping light source; An amplifying medium for amplifying a signal input from the first optical coupling unit; A second pumping light source for generating pumping light; A second optical coupling unit coupling the amplification medium and the output of the second pumping light source; A filter configured to receive and filter the output of the second optical coupling unit; The technical configuration is characterized in that it comprises a second isolator for receiving the output of the filter to block the reflected light and pass the transmitted light.

도 1은 종래 장파장용 어븀첨가 광섬유 증폭기의 블록 구성도 이고,1 is a block diagram of a conventional long-wave Erbium-doped fiber amplifier,

도 2는 종래 어븀첨가 광섬유 증폭기의 자연방출광의 출력파워대 장파장간의 그래프이며,2 is a graph of output power versus long wavelength of natural emission light of a conventional erbium-doped fiber amplifier;

도 3은 본 고안에 의한 장파장용 어븀첨가 광섬유 증폭기의 블록 구성도 이다.3 is a block diagram of a long wavelength erbium-doped fiber amplifier according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

21, 28 : 아이솔레이터 22, 25 : 펌핑 광원21, 28: isolator 22, 25: pumping light source

23, 26 : 광결합부 24 : 증폭매체23, 26: optical coupling unit 24: amplification medium

27 : 필터27: filter

이하, 상기와 같은 본 고안, 장파장용 어븀첨가 광섬유 증폭기의 기술적 사상에 따른 일실시예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment according to the inventive concept of the present invention and the long wavelength erbium-doped fiber amplifier will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 고안에 의한 장파장용 어븀첨가 광섬유 증폭기의 블록 구성도 이다.3 is a block diagram of a long wavelength erbium-doped fiber amplifier according to the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 입력되는 신호광에 대해 반사된 빛은 차단하고 투과된 빛은 통과시키는 제 1 아이솔레이터(21)와; 입력된 신호의 파워를 증가시켜 증폭매체(EDF)(24)에서의 밀도반전이 발생되도록 하는 제 1 펌핑 광원(22)과; 상기 제 1 아이솔레이터(21)와 상기 제 1 펌핑 광원(22)의 출력을 결합시키는 제 1 광결합부(23)와; 상기 제 1 광결합부(23)로부터 입력되는 신호를 증폭시키는 증폭매체(24)와; 펌핑 광을 발생시키는 제 2 펌핑 광원(25)과; 상기 증폭매체(24)와 상기 제 2 펌핑 광원(25)의 출력을 결합시키는 제 2 광결합부(26)와; 상기 제 2 광결합부(26)의 출력을 입력받아 필터링하는 필터(27)와; 상기 필터(27)의 출력을 입력받아 반사된 빛은 차단하고 투과된 빛은 통과시키는 제 2 아이솔레이터(28)를 포함하여 구성된다.As shown therein, a first isolator 21 for blocking the reflected light with respect to the input signal light and allowing the transmitted light to pass therethrough; A first pumping light source 22 which increases the power of the input signal to cause density inversion in the amplification medium (EDF) 24; A first optical coupling part 23 coupling the output of the first isolator 21 and the first pumping light source 22; An amplifying medium 24 for amplifying a signal input from the first optical coupling unit 23; A second pumping light source 25 for generating pumping light; A second optical coupling part 26 coupling the output of the amplifying medium 24 and the second pumping light source 25; A filter 27 for receiving and filtering the output of the second optical coupling unit 26; It includes a second isolator 28 that receives the output of the filter 27 and blocks the reflected light and passes the transmitted light.

상기에서 필터(27)는, 상기 제 2 광결합부(26)의 출력을 입력받아 상기 증폭매체(24)에서 발생한 단파장 대역의 자연방출광을 다시 상기 증폭매체(24)로 보내기 위한 단파장대역 반사필터로 구성한다.The filter 27 receives the output of the second optical coupler 26 and reflects the short wavelength band to send the natural emission light of the short wavelength band generated by the amplifying medium 24 back to the amplifying medium 24. We configure with filter.

이와 같이 구성된 본 고안에 의한 장파장용 어븀첨가 광섬유 증폭기의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.The operation of the long wavelength Erbium-doped fiber amplifier according to the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저 제 1 및 제 2 아이솔레이터(21)(28)는 입력되는 신호광에 대해 반사된 빛은 차단하고 투과된 빛은 통과시킨다. 그래서 어븀첨가 광섬유인 증폭매체(24)에서 나오는 자연방출광(ASE, Amplified Spontaneous Emission)이 광신호의 입력 또는 출력 단자에서 반사되어 다시 증폭매체(EDF)(24)로 들어가서 증폭효율을 떨어트리는 것을 막는다.First, the first and second isolators 21 and 28 block the reflected light with respect to the input signal light and pass the transmitted light. Therefore, ASE (Amplified Spontaneous Emission) emitted from the amplified medium 24, which is an erbium-doped fiber, is reflected at the input or output terminal of the optical signal and enters the amplified medium (EDF) 24 to decrease the amplification efficiency. Prevent.

제 1 및 제 2 펌핑 광원(22)(25)은 펌핑광을 발생시켜 입력된 신호의 파워를 증가시켜 증폭매체(EDF)(24)에서의 밀도반전이 발생되도록 한다.The first and second pumping light sources 22 and 25 generate pumping light to increase the power of the input signal so that density inversion in the amplification medium (EDF) 24 is generated.

제 1 및 제 2 광결합부(23)(26)는 펌핑광과 신호광을 어븀첨가 광섬유인 증폭매체(24)로 보낸다.The first and second optical coupling units 23 and 26 send the pumping light and the signal light to the amplifying medium 24 which is an erbium-doped optical fiber.

광결합기(23)(26)를 통해서 펌핑 광원(22)(25)에 의해 만들어진 펌핑광은 어븀첨가 광섬유인 증폭매체(24)를 지나면서 어븀이온을 들뜬 상태로 여기 시킨다. 이때 약해진 신호광을 입력단을 통해서 어븀첨가 광섬유인 증폭매체(24)로 보내주면, 어븀이온이 들뜬 상태에서 바닥상태로 내려오면서 유도방출현상(Stimulated Emission)에 의해 광증폭되고, 이렇게 광증폭된 광신호는 출력단에 있는 제 2 아이솔레이터(28)를 지나면서 출력된다.The pumping light generated by the pumping light sources 22 and 25 through the optical couplers 23 and 26 excites the erbium ions in an excited state while passing through the amplifying medium 24, which is an erbium-doped optical fiber. At this time, when the weakened signal light is sent to the amplification medium 24, which is an erbium-doped optical fiber, through the input terminal, the light signal is amplified by Stimulated Emission as the erbium ion is lowered from the excited state to the ground state. Is output while passing through the second isolator 28 at the output.

이때 단파장대역 반사필터인 필터(27)는 제 2 광결합부(26)의 출력을 입력받아 증폭매체(24)에서 발생한 단파장 대역의 자연방출광을 다시 증폭매체(24)로 보낸다.At this time, the filter 27, which is a short wavelength band reflection filter, receives the output of the second optical coupler 26 and sends natural emission light of the short wavelength band generated by the amplifying medium 24 to the amplifying medium 24 again.

이러한 본 고안의 동작을 좀더 상세히 설명한다.The operation of the present invention will be described in more detail.

펌프 광원으로 사용되는 LD는 980nm 또는 1480nm의 펌프광을 발생시키며 이 펌프광은 광결합부(23)(26)를 통해 신호광과 같이 어븀첨가 광섬유인 증폭매체(24)로 입력된다.LD used as a pump light source generates pump light of 980 nm or 1480 nm, and the pump light is input to the amplifying medium 24, which is an erbium-doped optical fiber, such as signal light through the optical coupling units 23 and 26.

입력된 펌프광은 어븀이온을 들뜬 상태로 만들고, 그때 신호광이 입력되면 유도방출 현상에 의해 신호광을 증폭시킨다.The input pump light causes the erbium ions to be excited, and when the signal light is input, the signal light is amplified by the induced emission phenomenon.

신호광과 상관없이 어븀첨가 광섬유의 어븀이온이 바닥상태로 내려오면서 발생시킨 1530nm 대역과 1550nm 대역의 높은 자연방출광은 광섬유격자에 의해 다시 어븀첨가 광섬유인 증폭매체(24)로 입사되어 장파장 대역의 신호광을 증폭시켜 어븀첨가 광섬유인 증폭매체(24)의 증폭효율을 극대화시킨다.Irrespective of the signal light, high natural emission light in the 1530 nm band and the 1550 nm band generated when the erbium ions of the erbium-doped optical fiber descends to the ground state is incident on the amplification medium 24, which is an erbium-doped optical fiber, by the optical fiber grating, thereby causing signal light in the long wavelength band By amplifying the maximizing amplification efficiency of the amplification medium 24, which is an erbium-doped fiber.

즉, 1530nm와 1550nm의 ASE를 제거하지 않고 다시 어븀첨가 광섬유로 입사시킴으로서 신호광의 증폭에 기여하도록 한다.That is, by entering the erbium-doped optical fiber again without removing the ASE of 1530nm and 1550nm to contribute to the amplification of the signal light.

이처럼 본 고안은 단파장용 반사필터를 사용하여 광증폭기의 이득과 잡음지수를 개선하고 장파장 대역의 입력 광신호를 증폭하게 되는 것이다.As such, the present invention improves the gain and noise figure of the optical amplifier by using the short wavelength reflection filter and amplifies the input optical signal of the long wavelength band.

이상에서 본 고안의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 고안은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 고안은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 고안의 범위를 한정하는 것이 아니다.While the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention may use various changes, modifications, and equivalents. It is clear that the present invention can be applied in the same manner by appropriately modifying the above embodiments. Therefore, the above description does not limit the scope of the present invention as defined by the limitations of the following claims.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안에 의한 장파장용 어븀첨가 광섬유 증폭기는 광증폭부의 후단에 단파장용 반사필터를 사용함으로써 단파장, 즉 1530nm 대역과 1550nm 대역의 ASE를 다시 어븀첨가 광섬유에 입사시키고, 이 ASE를 장파장 대역의 신호광의 증폭에 이용함으로써 광증폭기의 이득과 증폭효율 및 잡음지수를 개선할 수 있는 효과가 있게 된다.As described above, the long wavelength erbium-doped fiber amplifier according to the present invention uses a short wavelength reflection filter at the rear end of the optical amplification part to inject ASE of short wavelength, that is, 1530 nm band and 1550 nm band, into the erbium-doped optical fiber again. By using in the amplification of signal light of long wavelength band, it is possible to improve the gain, amplification efficiency and noise figure of the optical amplifier.

Claims (2)

입력되는 신호광에 대해 반사된 빛은 차단하고 투과된 빛은 통과시키는 제 1 아이솔레이터와;A first isolator for blocking the reflected light with respect to the input signal light and passing the transmitted light; 입력된 신호의 파워를 증가시켜 증폭매체에서의 밀도반전이 발생되도록 하는 제 1 펌핑 광원과;A first pumping light source for increasing the power of the input signal to cause density inversion in the amplifying medium; 상기 제 1 아이솔레이터와 상기 제 1 펌핑 광원의 출력을 결합시키는 제 1 광결합부와;A first optical coupling unit coupling an output of the first isolator and the first pumping light source; 상기 제 1 광결합부로부터 입력되는 신호를 증폭시키는 증폭매체와;An amplifying medium for amplifying a signal input from the first optical coupling unit; 펌핑 광을 발생시키는 제 2 펌핑 광원과;A second pumping light source for generating pumping light; 상기 증폭매체와 상기 제 2 펌핑 광원의 출력을 결합시키는 제 2 광결합부와;A second optical coupling unit coupling the amplification medium and the output of the second pumping light source; 상기 제 2 광결합부의 출력을 입력받아 필터링하는 필터와;A filter configured to receive and filter the output of the second optical coupling unit; 상기 필터의 출력을 입력받아 반사된 빛은 차단하고 투과된 빛은 통과시키는 제 2 아이솔레이터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 장파장용 어븀첨가 광섬유 증폭기.And a second isolator configured to include the second isolator which blocks the reflected light while passing the output of the filter and passes the transmitted light. 제 1 항에 있어서, 상기 필터는,The method of claim 1, wherein the filter, 상기 제 2 광결합부의 출력을 입력받아 상기 증폭매체에서 발생한 단파장 대역의 자연방출광을 다시 상기 증폭매체로 보내기 위한 단파장대역 반사필터로 구성하는 것을 특징으로 하는 장파장용 어븀첨가 광섬유 증폭기.The short wavelength band erbium-doped fiber amplifier of claim 2, wherein the output of the second optical coupler is configured as a short wavelength band reflection filter for transmitting the natural emission light of the short wavelength band generated from the amplification medium to the amplification medium.
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