KR20030028661A

KR20030028661A - Optical Fiber Amplifier

Info

Publication number: KR20030028661A
Application number: KR1020010059352A
Authority: KR
Inventors: 박상욱; 김승택; 조성칠; 이규행
Original assignee: 주식회사 머큐리
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2001-09-25
Publication date: 2003-04-10

Abstract

PURPOSE: A wide band optical fiber amplifier is provided, which improves amplification efficiency of the optical fiber amplifier, by performing the first amplification as to a wide band input light signal and then separately amplifying a long wavelength light signal from the first amplified light signal. CONSTITUTION: The first amplification unit(10) amplifies a single wavelength band of an input light. A wavelength division unit(13,22) separates the amplified light applied from the first amplification unit according to wavelength band and then outputs a long wavelength band light to the first output stage, and outputs a short wavelength band to the second output stage. The second amplification unit(20) is combined with the first output stage of the wavelength division unit, and amplifies the long wavelength band light applied from the first output stage. And a wavelength coupling unit(30,40) couples the short wavelength band light applied from the second output stage and the long wavelength band light applied from the second amplification unit.

Description

Broadband Fiber Amplifiers

본 발명은 광대역용 광섬유 증폭기에 관한 것으로서, 보다 상세히는 1530nm∼1560nm와 1570nm∼1600nm 대역의 광대역 입력광을 동시에 증폭시켜 출력할 수 있는 광대역용 광섬유 증폭기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wideband optical fiber amplifier, and more particularly, to a wideband optical fiber amplifier capable of simultaneously amplifying and outputting wideband input light in the bands 1530 nm to 1560 nm and 1570 nm to 1600 nm.

일반적으로 광통신 시스템은 하나의 전송 선로를 통해 파장이 각기 다른 광신호를 동시에 전송함으로써, 선로의 전송 효율을 높일 수 있는 파장분할다중(WDM: Wavelength Division Multiplexing, 이하 WDM 이라 함)기술을 이용하여 주로 1530nm∼1560nm 대역의 신호광을 예컨대 0.8nm 정도의 간격을 두고 전송하도록 구성된다. 이때, 광통신 시스템은 원할한 원거리 신호 전송을 위해 광섬유 증폭기를 이용하여 신호광을 증폭시켜 전송하게 된다.In general, an optical communication system mainly uses a wavelength division multiplexing (WDM) technique that can improve the transmission efficiency of a line by simultaneously transmitting optical signals having different wavelengths through a single transmission line. It is configured to transmit signal light in the 1530 nm to 1560 nm band at intervals of, for example, about 0.8 nm. At this time, the optical communication system amplifies and transmits the signal light by using the optical fiber amplifier for a smooth long distance signal transmission.

그러나, 통신 기술이 점차 발전되면서 상기한 파장대역, 즉, 1530nm∼1560nm의 단파장 대역만을 통한 신호전송 용량의 한계를 가져오게 되었으며, 이에 따라 보다 넓은 신호대역을 확보하기 위한 노력이 시도되었다.However, as the communication technology is gradually developed, the above-mentioned wavelength band, that is, the limitation of signal transmission capacity through only the short wavelength band of 1530 nm to 1560 nm has been brought, and thus efforts have been made to secure a wider signal band.

그 결과, 최근에는 1530nm∼1560nm의 단파장 대역과 1570nm∼1600nm의 장파장 대역을 신호대역으로 이용하기 위한 연구가 진행되고 있으며, 이러한 광대역의 광신호 전송을 수행하는 광통신 시스템을 구성하기 위해 광대역, 즉,1530nm∼1560nm의 단파장 대역과 1570nm∼1600nm의 장파장 대역의 광을 동시에 증폭시키기 위한 광대역용 광섬유 증폭기가 개발되고 있는 추세이다.As a result, in recent years, research has been conducted to use short wavelength bands of 1530 nm to 1560 nm and long wavelength bands of 1570 nm to 1600 nm as signal bands. In order to construct an optical communication system that performs optical signal transmission of broadband, Broadband optical fiber amplifiers are being developed to amplify light in the short wavelength band of 1530 nm to 1560 nm and the long wavelength band of 1570 nm to 1600 nm simultaneously.

도 1a와 도 1b는 일반적인 광섬유 증폭기의 내부 구성을 도시한 블록 구성도이다.1A and 1B are block diagrams illustrating an internal configuration of a general optical fiber amplifier.

도 1a 및 도 1b를 보면, 펌핑용 레이저 다이오드(2)로부터 출력되는 펌핑광은 아이솔레이터(isolator, 1)로부터 인가되는 광(S)과 파장분할 다중화기(3)에서 결합된 후 광증폭광섬유(EDF : Erbium Doped Fiber, 4)로 입력된다. 이후, 광증폭 광섬유(4)는 광증폭 광섬유(4)에 도우핑(doping)되어 있는 희토류(rare-earth)이온을 여기시켜 소정 파장의 유도 광자를 발생시키게 되고, 이 때 발생된 유도 광자가 광(S)에 유입됨으로써, 해당 광(S)이 증폭되어 출력된다.1A and 1B, the pumping light output from the pumping laser diode 2 is combined with the light S applied from the isolator 1 and the wavelength division multiplexer 3 and then the optical amplification optical fiber ( EDF is input to Erbium Doped Fiber, 4). Thereafter, the optical amplified optical fiber 4 excites rare-earth ions doped to the optical amplified optical fiber 4 to generate inductive photons of a predetermined wavelength, and the induced photon generated at this time By entering the light S, the light S is amplified and output.

이때, 광증폭 광섬유(4)에서 증폭되는 파장별 특성은 광증폭 광섬유(4)의 길이 및 펌핑광 레벨에 따라 달라지는데, 일반적으로 단파장대역용 광증폭 광섬유(6)는 도 2의 (A)에 도시된 바와 같이, 1530nm∼1560nm 대역에서 비교적 높은 증폭 특성을 나타내며, 장파장 대역용 광증폭 광섬유(7)는 도 2의 (B)에 도시된 바와 같이, 1570nm∼1600nm 대역에서 높은 증폭 특성을 나타낸다.At this time, the wavelength-specific characteristics to be amplified in the optical amplification optical fiber (4) depends on the length and the pumping light level of the optical amplification optical fiber (4), in general, the short-wavelength optical amplification optical fiber (6) is shown in FIG. As shown, the amplification characteristics are relatively high in the 1530 nm to 1560 nm band, and the optically amplified optical fiber 7 for the long wavelength band exhibits a high amplification characteristic in the 1570 nm to 1600 nm band, as shown in FIG.

따라서, 근래에는 입력된 광을 커플러를 통해 단파장과 장파장 대역별로 분리하고, 분리된 광을 단파장용 광섬유증폭기과 장파장용 광섬유증폭기를 통해 각각 분리한 후, 증폭 처리된 단파장 광신호와 장파장 광신호를 커플러를 통해 결합하여 출력하는 광대역 광섬유 증폭기가 제안된다. 즉, 단파장용 광섬유증폭기와 장파장용 광섬유증폭기가 병렬 결합된 구조를 갖는 광대역 광섬유 증폭기가 제안되고 있다.Therefore, in recent years, the input light is separated by the short wavelength and the long wavelength band through the coupler, and the separated light is separated through the short wavelength optical fiber amplifier and the long wavelength optical fiber amplifier, respectively, and the amplified short wavelength optical signal and the long wavelength optical signal are coupled to the coupler. A broadband optical fiber amplifier which combines and outputs through is proposed. That is, a broadband optical fiber amplifier having a structure in which a short wavelength optical fiber amplifier and a long wavelength optical fiber amplifier are coupled in parallel has been proposed.

그러나, 상기 광대역 광섬유 증폭기는 입력되는 광을 커플러를 통해 분리한 후 파장별 증폭처리를 함으로써, 입력 광에 대한 커플러 삽입 손실이 발생하게 되며, 이는 결과적으로 입력광의 증폭이득을 감소시키는 원인으로 작용한다.However, in the broadband optical fiber amplifier, the input light is separated through the coupler and then subjected to amplification for each wavelength, thereby causing coupler insertion loss to the input light, which results in a decrease in the amplification gain of the input light. .

또한, 증폭 이득이 감소된 상태에서 커플러를 통한 단파장 증폭광과 장파장 증폭광을 결합하는 경우에는 신호파장 대역간 결합손실, 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 단파장 광증폭 광섬유에서 출력되는 증폭광의 장파장 대역광과 장파장 광증폭 광섬유에서 출력되는 증폭광의 단파장 대역광이 상호 영향을 미치게 됨으로써, 광대역 전송신호 대역에서의 소정 대역, 즉 도 3의 (α)와 (β)대역을 광신호 전송대역으로 이용하지 못하게 된다.In addition, when combining the short wavelength amplified light and the long wavelength amplified light through the coupler in a state in which the amplification gain is reduced, the coupling loss between the signal wavelength bands, that is, as shown in FIG. 3, of the amplified light output from the short wavelength optical amplified optical fiber. The long wavelength band light and the short wavelength band light of the amplified light output from the long wavelength optical amplification fiber mutually influence each other, so that a predetermined band in the wideband transmission signal band, that is, the bands (α) and (β) of FIG. It will not be available.

또한, 상기한 광통신 시스템은 광신호의 전송처와 수신처 사이에 다수의 광섬유 증폭기가 설치되게 되는 바, 광섬유 증폭기로부터 출력된 증폭이득이 파장에 따라 다른 경우에는 전송처와 수신처간의 통신 경로에 따라 각 파장별 신호광이 광섬유 증폭기를 통과하면서 점차 다른 이득을 갖게 된다. 따라서, 수신처에 수신되는 수신광은 그 파장에 따라 비교적 큰 크기의 이득차이를 갖게 되고, 이는 국가간의 데이터 전송과 같이 초장거리 전송시에 크게 발생하여 실질적으로 다파장의 신호광을 이용하여 데이터를 전송하는 것은 불가능해진다.Further, in the optical communication system, a plurality of optical fiber amplifiers are installed between the optical signal transmission destination and the reception destination. When the amplification gain output from the optical fiber amplifier differs depending on the wavelength, the respective optical wavelengths correspond to the communication path between the transmission destination and the destination. As the signal light passes through the fiber amplifier, it gradually gains different gains. Accordingly, the received light received at the destination has a relatively large gain difference according to its wavelength, which is generated largely during ultra long distance transmission such as data transmission between countries, and transmits data using substantially multi-wavelength signal light. It is impossible to do.

따라서, 각 신호대역, 즉, 1530nm∼1560nm의 단파장 대역과 1570nm∼1600nm의 장파장 대역에서의 각 파장별 증폭이득이 평탄한 특성을 갖는 광대역 광섬유 증폭기가 요구된다.Therefore, there is a need for a wideband optical fiber amplifier having flat characteristics of amplification gain for each wavelength in each signal band, that is, a short wavelength band of 1530 nm to 1560 nm and a long wavelength band of 1570 nm to 1600 nm.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 광대역의 입력 광신호에 대해 1차 증폭을 수행하고, 1차 증폭된 광신호에서 장파장대역의 광신호만을 분리 증폭시킴으로써, 광대역용 광섬유증폭기의 증폭 효율을 향상시킬 수 있는 광대역용 광섬유 증폭기를 제공함으로 목적으로 하고 있다.The present invention has been made to solve the above problems, by performing a first-order amplification for a wideband input optical signal, by separating and amplifying only a long wavelength band optical signal from the first amplified optical signal, a wideband optical fiber amplifier It aims to provide a wideband optical fiber amplifier that can improve the amplification efficiency of the.

또한, 광대역의 입력 광신호에 대해, 평탄한 증폭 이득특성을 갖는 광대역용 광섬유 증폭기를 제공함을 목적으로 하고 있다.Another object of the present invention is to provide a wideband optical fiber amplifier having a flat amplification gain characteristic for a wideband input optical signal.

도 1a와 도 1b는 일반적인 광섬유 증폭기의 내부 구성을 도시한 블록 구성도,1A and 1B are block diagrams illustrating an internal configuration of a general optical fiber amplifier,

도 2는 도 1에 도시된 광증폭 광섬유의 증폭 특성을 도시한 그래프도,2 is a graph showing the amplification characteristics of the optical amplified optical fiber shown in FIG.

도 3은 기존의 광대역용 광섬유 증폭기의 출력 증폭 특성을 도시한 그래프도,3 is a graph showing the output amplification characteristics of a conventional broadband optical fiber amplifier,

도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광대역용 광섬유 증폭기의 내부 구성을 도시한 블록 구성도,4 is a block diagram showing an internal configuration of a broadband optical fiber amplifier according to a first embodiment of the present invention;

도 5a는 도 4에 도시된 제1 증폭부의 다른 구성 예를 도시한 도면,5A is a diagram illustrating another configuration example of the first amplifier illustrated in FIG. 4;

도 5b는 도 4에 도시된 제2 증폭부의 다른 구성 예를 도시한 도면,5B is a view illustrating another configuration example of the second amplifying unit illustrated in FIG. 4;

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 광대역용 광섬유 증폭기의 증폭특성 실험 과치를 나타낸 그래프도,6 and 7 are graphs showing the test results of amplification characteristics of the broadband optical fiber amplifier according to the present invention;

도 8a와 도 8b는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광대역용 광섬유 증폭기의 내부 구성을 도시한 블록 구성도,8A and 8B are block diagrams illustrating an internal configuration of a broadband optical fiber amplifier according to a second embodiment of the present invention;

도 9는 도시된 브래그 격자 필터의 투과 특성을 나타낸 도면이다.9 is a diagram showing the transmission characteristics of the Bragg grating filter shown.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※※ Explanation of code about main part of drawing ※

10 : 제1 증폭부 20 : 제2 증폭부10: first amplifier 20: second amplifier

30 : 제1 커플러 40 : 제2 커플러30: first coupler 40: second coupler

50 : 써큘레이터 60 : 브래그격자필터50: circulator 60: Bragg grating filter

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광대역용 광섬유 증폭기는,Broadband optical fiber amplifier according to the present invention for achieving the above object,

입력광의 단파장 대역을 증폭하는 제1 증폭 수단;First amplifying means for amplifying the short wavelength band of the input light;

상기 제1 증폭 수단으로부터 인가되는 증폭광을 파장 대역별로 분리하여 장파장대역 광은 제1 출력단으로 출력하고, 단파장대역 광은 제2 출력단으로 출력하는 파장분할수단;Wavelength dividing means for separating the amplified light applied from the first amplifying means for each wavelength band and outputting long wavelength band light to the first output terminal, and outputting short wavelength band light to the second output terminal;

상기 파장분할수단의 제1 출력단과 결합되어, 상기 제1 출력단으로부터 인가되는 장파장대역 광을 소정 레벨 증폭하여 출력하는 제2 증폭 수단; 및Second amplifying means coupled to the first output end of the wavelength dividing means and outputting a predetermined level amplified long wavelength band light applied from the first output end; And

상기 제2 출력단으로부터 인가되는 단파장대역 광과 상기 제2 증폭 수단으로부터 인가되는 장파장 대역광을 결합하여 출력하는 파장결합수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역용 광섬유 증폭기가 제공된다.And a wavelength combining means for combining and outputting short wavelength band light applied from the second output stage and long wavelength band light applied from the second amplifying means.

또한, 상기 제1 증폭 수단은 입력광의 단파장대역 증폭이득을 평탄화시켜 출력하는 것을 특징으로 한다.The first amplifying means may flatten and output the short wavelength band amplification gain of the input light.

즉, 상기한 바에 의하면, 1차 증폭된 입력광을 파장 대역별로 분리하여 장파장대역에 대해 2차 증폭을 수행하도록 함으로써, 광분리소자의 결합으로 인한 결합손실을 감소시켜 증폭이득을 향상시킬 수 있으며, 1차 증폭이득을 평탄화시키도록 하여 광대역에서의 증폭이득이 평탄화 된 특성을 갖는 광대역용 광섬유 증폭기가 제공된다.That is, according to the above, by separating the first amplified input light by wavelength band to perform the second amplification for the long wavelength band, it is possible to improve the amplification gain by reducing the coupling loss due to the coupling of the optical separation device In addition, a wideband optical fiber amplifier having a characteristic in which the amplification gain in the wideband is flattened by flattening the primary amplification gain is provided.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시 예에 따른 광대역용 광섬유 증폭기에 대해 설명한다.Hereinafter, a broadband optical fiber amplifier according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광대역용 광섬유 증폭기의 내부 구성을 도시한 블록 구성도이다. 도 4를 보면, 광대역용 광섬유 증폭기는 단파장대역 광을 증폭하기 위한 제1 증폭기(10) 및 장파장대역 광을 증폭하기 위한 제2 증폭기(20)가 소정의 파장 분할 수단인, 예컨대 제1 커플러(30) 및 제2 커플러(40)를 통해 직렬 결합된 것을 특징으로 한다.4 is a block diagram showing an internal configuration of a broadband optical fiber amplifier according to the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the broadband optical fiber amplifier includes, for example, a first coupler having a predetermined wavelength dividing means such that the first amplifier 10 for amplifying short wavelength band light and the second amplifier 20 for amplifying long wavelength band light are a predetermined wavelength dividing means. 30) and the second coupler 40 in series coupled.

제1 증폭기(10)는 아이솔레이터(11)를 통해 제1 파장분할다중화기(13)로 입력되는 광대역의 입력광(S)과, 제1 펌핑용레이저다이오드(12)로부터 제공되는 펌프광을 인가하고, 상기 제1 파장분할다중화기(13)를 통해 입력광(S)과 펌프광을 제1 광증폭광섬유(14)로 송출하도록 구성된다.The first amplifier 10 applies a wide band input light S input to the first wavelength division multiplexer 13 through the isolator 11 and a pump light provided from the first pumping laser diode 12. The input light S and the pump light are transmitted to the first optical amplified optical fiber 14 through the first wavelength division multiplexer 13.

이 때, 상기 제1 광증폭광섬유(14)는 입력된 펌핑광에 따라, 광대역 입력광 (S) 중, 단파장대역 광을 소정 레벨 증폭하여 제1 커플러(30)로 출력하게 된다.At this time, the first optical amplified optical fiber 14 amplifies a predetermined level of the short wavelength band of the wideband input light S according to the input pumping light and outputs the short wavelength band light to the first coupler 30.

한편, 제1 커플러(30)는 제1 광증폭광섬유(14)로부터 인가되는 입력광을 소정 파장대역별로 분리하여 제2 커플러(40) 및 제2 증폭기(20)로 각각 출력한다.즉, 제1 커플러(30)는 입력광에서 1530nm∼1560nm의 단파장대역 광은 제2 커플러 (40)로 출력하고, 1570nm∼1600nm의 장파장대역 광은 제2 증폭기(20)로 출력한다.On the other hand, the first coupler 30 separates the input light applied from the first optical amplified optical fiber 14 for each of the predetermined wavelength band and outputs it to the second coupler 40 and the second amplifier 20, respectively. The first coupler 30 outputs short wavelength band light of 1530 nm to 1560 nm from the input light to the second coupler 40, and outputs long wavelength band light of 1570 nm to 1600 nm to the second amplifier 20.

이 때, 제1 증폭기(10)는 단파장대역 광을 증폭시킴에 있어, 장파장대역 광도 소정 레벨 증폭시켜 출력하게 되는 바, 광선로와 제1 커플러(30)의 결합으로 발생되는 입력광에 대한 삽입 손실을 소정 레벨 보상받게 된다.In this case, the first amplifier 10 amplifies the short wavelength band light, and outputs the long wavelength band light by a predetermined level, so that the insertion loss of the input light generated by the combination of the optical path and the first coupler 30 is reduced. Will be compensated for a predetermined level.

한편, 상기 제2 증폭기(20)는 제1 커플러(30)로부터 제21 파장분할다중화기 (22)에 인가되는 입력 광신호와, 제21 펌핑용레이저다이오드(21)로부터 인가되는 펌핑광을 인가하며, 제21 파장분할다중화기(22)는 인가된 장파장대역의 입력광신호와 펌핑광을 장파장 대역용 제2 광증폭광섬유(23)로 출력하도록 구성된다.Meanwhile, the second amplifier 20 applies an input optical signal applied from the first coupler 30 to the twenty-first wavelength division multiplexer 22 and a pumping light applied from the twenty-first pumping laser diode 21. The twenty-first wavelength division multiplexer 22 is configured to output the input optical signal and the pumped light of the applied long wavelength band to the second optical amplified optical fiber 23 for the long wavelength band.

이때, 상기 제2 광증폭광섬유(23)의 일단은 제21 파장분할다중화기(22)와 결합되고, 그 타탄은 제22 파장분할다중화기(25)와 결합된다. 이로 인해, 상기 제22 파장분할다중기(25)는 제2 광증폭광섬유(23)로부터 인가되는 장파장대역 광은 아이솔레이터(26)로 출력하고, 제22 펌핑용레이저다이오드(24)로부터 인가되는 펌핑광은 제2 광증폭광섬유(23)로 역방향 인가함으로써, 장파장 대역 광신호의 이득만을 증폭시킨다.At this time, one end of the second optical amplified optical fiber 23 is combined with the twenty-first wavelength division multiplexer 22, and the tartan is coupled with the twenty-second wavelength division multiplexer 25. Accordingly, the 22nd wavelength division multiplexer 25 outputs the long wavelength band light applied from the second optical amplified optical fiber 23 to the isolator 26 and is pumped from the 22nd pumping laser diode 24. The light is reversely applied to the second optical amplified optical fiber 23, thereby amplifying only the gain of the long wavelength band optical signal.

한편, 상기 아이솔레이터(26)는 제22 파장분할다중화기(25)부터 인가되는 장파장대역 광을 제2 커플러(40)로 출력하는 바, 제2 커플러(40)는 상기 제1 커플러 (30)로부터 인가되는 단파장대역 증폭광과 제2 증폭기(20)로부터 인가되는 장파장대역 증폭광을 합성하여 광대역의 출력광을 출력한다.On the other hand, the isolator 26 outputs the long wavelength band light applied from the 22nd wavelength division multiplexer 25 to the second coupler 40, the second coupler 40 from the first coupler 30 The short wavelength band amplified light applied and the long wavelength band amplified light applied from the second amplifier 20 are synthesized to output wideband output light.

이 때, 제2 증폭기(20)는 제1 증폭기(10)를 통해 소정 레벨 증폭된 장파장대역 광을 증폭함과 더불어, 제2 광증폭광섬유의 양단으로 펌핑광을 제공하도록 함으로써, 입력광신호의 장파장대역광을 바로 증폭하는 구성에 비해, 장파장대역광의 증폭 효율이 향상된다.At this time, the second amplifier 20 amplifies the long wavelength band light amplified by a predetermined level through the first amplifier 10 and provides pumping light to both ends of the second optical amplified fiber, thereby providing The amplification efficiency of long wavelength band light improves compared with the structure which amplifies long wavelength band light directly.

또한, 상기 제2 증폭기(20)는 제21 및 제22 펌핑용레이저다이오드(21, 24)의 펌핑광의 레벨과 제2 광증폭광섬유의 길이를 조절함으로써, 장파장대역에서 그 출력이득특성이 평탄한 특성을 갖도록 한다.In addition, the second amplifier 20 adjusts the level of the pumping light of the 21 and 22 pumping laser diodes 21 and 24 and the length of the second optical amplified optical fiber, so that its output gain characteristics are flat in the long wavelength band. To have.

한편, 제1 증폭기(10)도 단파장대역에서 그 출력이득이 평탄한 특성을 갖도록 구성하여 실시할 수 있는 바, 도 5는 도 4에 도시된 제1 증폭기의 다른 내부 구성을 도시한 블록 구성도이며, 도 6은 도 4에 도시된 제2 증폭기의 다른 내부 구성을 도시한 블록 구성도이다.Meanwhile, the first amplifier 10 may also be configured to have a flat output characteristic in a short wavelength band. FIG. 5 is a block diagram illustrating another internal configuration of the first amplifier illustrated in FIG. 4. 6 is a block diagram illustrating another internal configuration of the second amplifier illustrated in FIG. 4.

도 5를 보면, 제1 증폭기(도 4의 10)는 제1 광섬유증폭기(14)로부터 출력되는 1차 증폭광을 아이솔레이터(15)를 통해 이득평탄화필터(16)로 인가함으로써, 1 차 증폭된 단파장대역 입력광의 증폭레벨을 평탄화하게 된다.Referring to FIG. 5, the first amplifier 10 of FIG. 4 applies primary amplified light output from the first optical fiber amplifier 14 to the gain flattening filter 16 through the isolator 15, thereby amplifying the first amplified light. The amplification level of the short wavelength band input light is flattened.

이때, 상기 이득평탄화필터(16)는 단파장대역 입력광에 대해, 그 증폭이득이 평탄화되도록 소정의 이득감쇠기능을 수행함으로써, 특정 파장의 신호레벨을 근거로 하여 다른 단파장의 신호레벨을 감쇠시키거나, 단파장 대역의 신호레벨이 기 설정된 신호 레벨이 되도록 증폭이득을 감쇠시킨다.In this case, the gain flattening filter 16 performs a predetermined gain attenuation function so that the amplification gain of the short wavelength band input light is flattened, thereby attenuating the signal level of another short wavelength based on the signal level of a specific wavelength. Therefore, the amplification gain is attenuated so that the signal level of the short wavelength band becomes a predetermined signal level.

이후, 이득평탄화필터(16)로부터 출력되는 이득평탄화된 1차 증폭광은 제11 펌핑용 레이저 다이오드(17)로부터 제공되는 펌핑광과 함께 제11 파장 분할 다중화기(18)로 인가되며, 제11 파장 분할 다중화기(18)는 인가되는 입력광과 펌핑광을제11 광증폭광섬유(19)로 인가한다. 이후, 제11 광증폭광섬유(19)는 입력광, 특히 단파장 대역광을 소정 레벨 증폭한 후, 제1 커플러(30)로 출력한다.Thereafter, the gain flattened primary amplified light output from the gain flattening filter 16 is applied to the eleventh wavelength division multiplexer 18 together with the pumping light provided from the eleventh pumping laser diode 17. The wavelength division multiplexer 18 applies the input light and the pumped light to the eleventh optically amplified optical fiber 19. Thereafter, the eleventh optical amplified optical fiber 19 amplifies a predetermined level of the input light, in particular, the short wavelength band light, and outputs the first light coupler 30.

따라서, 입력광을 1차 증폭한 단파장대역의 증폭광을 평탄화시킨 후, 다시 증폭시키도록 함으로써, 단파장대역 증폭광의 증폭이득을 향상시킴과 더불어 이득특성 또한 평탄화된다.Therefore, by flattening the amplified light of the short wavelength band in which the input light is first amplified and then amplifying it again, the amplification gain of the short wavelength band amplified light is improved and the gain characteristic is also flattened.

그리고, 제1 증폭기에서의 입력광에 대한 이단 증폭 수행은 제2 증폭기로 인가되는 장파장대역 광의 신호레벨을 높이게 되는 효과가 있으며, 이로 인해, 장파장대역 광의 증폭 효율도 향상된다.The two-stage amplification of the input light in the first amplifier has an effect of increasing the signal level of the long wavelength band light applied to the second amplifier, thereby improving the amplification efficiency of the long wavelength band light.

도 6과 도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 이득 평탄화 기능을 갖는 제1 증폭기를 포함하여 구성된 광대역용 광섬유 증폭기의 증폭특성을 도시한 그래프도이다.6 and 7 are graphs showing amplification characteristics of a broadband optical fiber amplifier including a first amplifier having a gain flattening function shown in FIGS. 5 and 6.

도 6을 보면, 입력광의 신호레벨이 -12.5dBm인 경우의 제2 커플러의 출력광특성으로서, 도시된 바와 같이, 단파장 대역과 장파장 대역에서 평탄한 이득특성을 나타낸다.Referring to FIG. 6, as the output optical characteristics of the second coupler when the signal level of the input light is -12.5 dBm, as shown in the figure, the gain characteristics are flat in the short wavelength band and the long wavelength band.

도 7을 보면, 광대역의 입력광에 대한 이득과 잡음지수특성을 나타낸 것으로서, (X)는 파장별 이득특성을, (Y)는 잡음지수특성을 나타낸 것이다.Referring to FIG. 7, the gain and noise figure characteristics of the wideband input light are shown, (X) shows gain characteristics for each wavelength, and (Y) shows noise figure characteristics.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광대역용 광섬유 증폭기는 입력광에 대해, 평균이득 22dB와 잡음지수 6dB이하를 가지며, 특히, 약 63nm대역에서 1dB이내의 평탄한 이득특성을 갖게 된다.As shown, the broadband optical fiber amplifier according to the present invention has an average gain of 22 dB and a noise figure of 6 dB or less with respect to the input light, and particularly has a flat gain characteristic of less than 1 dB in about 63 nm band.

또한, 본 발명에 따른 광대역용 광섬유 증폭기는 현재의 신호전송대역인 1530nm∼1560nm대역과 1570nm∼1600nm대역보다 더 넓은 대역인 1530nm∼1562nm대역과 1570nm∼1600nm대역에서 평탄한 이득특성을 갖게 된다.In addition, the broadband optical fiber amplifier according to the present invention has flat gain characteristics in the 1530 nm to 1560 nm band and the 1570 nm to 1600 nm band, which are wider than the current signal transmission band of 1530 nm to 1560 nm band and 1570 nm to 1600 nm band.

도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광대역용 광섬유 증폭기의 내부 구성을 도시한 블록 구성도이다. 도 8을 보면, 제1 증폭부(10)를 통해 단파장대역 입력광이 증폭되며, 증폭된 입력광은 써큘레이터(50)로 인가된다.8 is a block diagram showing an internal configuration of a broadband optical fiber amplifier according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, the short wavelength band input light is amplified by the first amplifier 10, and the amplified input light is applied to the circulator 50.

써큘레이터(50)는 제1 증폭부(10)로부터 인가되는 증폭광을 브래그 격자 필터(60)로 송출하며, 브래그 격자 필터(Bragg Grating Filter, 60)로부터 인가되는 반사광은 제2 증폭부로 출력하도록 구성된다.The circulator 50 transmits the amplified light applied from the first amplifying unit 10 to the Bragg grating filter 60, and the reflected light applied from the Bragg grating filter 60 is output to the second amplifying unit. It is composed.

이때, 상기 브래그 격자 필터(60)는 도 9에 도시된 바와 같이, 1530nm∼1560nm대역 광을 투과시키는 특성이 있어, 써큘레이터(50)로부터 인가되는 광대역 광 중, 제1 증폭부(10)에 의해 증폭된 단파장대역 광은 제2 커플러(40)로 출력하고, 장파장대역 광은 써큘레이터(50)로 반사시킨다.In this case, the Bragg grating filter 60 has a property of transmitting light of 1530 nm to 1560 nm band, as shown in FIG. 9, and is applied to the first amplifier 10 among the broadband light applied from the circulator 50. The short wavelength band light amplified by the output is output to the second coupler 40, and the long wavelength band light is reflected by the circulator 50.

즉, 제1 증폭부(10)를 통해 증폭된 단파장대역 광은 써큘레이터(50) 및 브래그 격자 필터(60)를 통해 제2 커플러(40)로 출력되는 반면, 제1 증폭부(10)를 통해 증폭된 장파장대역 광은 브래그 격자 필터(60)에 의해 반사되어 써큘레이터(50)와 결합된 제2 증폭부(20)로 인가됨으로써, 장파장대역 광이 증폭되어 제2 커플러(40)의 입력으로 인가된다.That is, while the short wavelength band light amplified by the first amplifier 10 is output to the second coupler 40 through the circulator 50 and the Bragg grating filter 60, the first amplifier 10 The long-wavelength band amplified by the light is reflected by the Bragg grating filter 60 is applied to the second amplifier 20 coupled to the circulator 50, the long-wavelength band is amplified and the input of the second coupler 40 Is applied.

다시 말하면, 1차 증폭된 입력광을 광소자인 써큘레이터 및 브래그 격자 필터를 통해 파장대역별로 분리함으로써, 커플러를 이용한 광섬유 증폭기에 비해, 광 삽입 손실을 감소시켜 증폭이득을 향상시킬 수 있게 된다.In other words, by separating the first amplified input light for each wavelength band through the optical element circulator and Bragg grating filter, it is possible to improve the amplification gain by reducing the optical insertion loss compared to the optical fiber amplifier using the coupler.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 입력광에 대해 단파장대역 위주의 1차 증폭을 수행하고, 1차 증폭된 입력광을 파장대역별로 분리하여 장파장대역 광에 대해 2차 증폭을 수행한 후, 1차 증폭된 단파장대역 광과 2차 증폭된 장파장대역 광을 합성함으로써, 소자 결합으로 인한 입력광의 삽입 손실을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 입력광에 대한 증폭이득을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, after performing the first amplification of the short wavelength band mainly on the input light, and performing the second amplification on the long wavelength band light by separating the first amplified input light by wavelength band, 1 By synthesizing the second amplified short wavelength band light and the second amplified long wavelength band light, the insertion loss of the input light due to device coupling can be reduced, and the amplification gain for the input light can be improved.

또한, 1차 증폭이득을 평탄화시킴으로써, 광대역에서의 증폭이득이 평탄화 된 특성을 나타낼 수 있는 효과가 있다.In addition, by flattening the primary amplification gain, there is an effect that the amplification gain in the broadband can exhibit a flattened characteristic.

또한, 단파장대역과 장파장대역간의 상호 결합 손실을 감소시켜 가이드밴드 영역을 줄임으로써, 넓은 신호대역의 확보가 가능해지는 효과가 있다.In addition, by reducing the mutual coupling loss between the short wavelength band and the long wavelength band and reducing the guide band region, it is possible to secure a wide signal band.

또한, 입력광에 대한 1차 증폭 시, 입력광에 대한 증폭이득을 평탄화시킨 후 2차 증폭을 수행함으로써, 광대역에서의 이득평탄화된 광섬유 증폭기를 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, in the first amplification of the input light, by performing the second amplification after flattening the amplification gain for the input light, there is an effect that it is possible to provide a gain flattened optical fiber amplifier in a wide band.

Claims

First amplifying means for amplifying the short wavelength band of the input light,

Wavelength dividing means for separating the amplified light applied from the first amplifying means for each wavelength band and outputting long wavelength band light to the first output terminal, and outputting short wavelength band light to the second output terminal;

A second amplification means coupled to the first output end of the wavelength division means for amplifying and outputting a long wavelength band of light applied from the first output end by a predetermined level;

And a wavelength combining means for combining and outputting the short wavelength band light applied from the second output terminal and the long wavelength band light applied from the second amplifying means.

According to claim 1,

The wavelength division means,

And a wavelength division first coupler and a wavelength division second coupler coupled in series with the first amplification means and the second amplification means.

According to claim 1,

The wavelength division means,

A circulator for outputting amplified light applied from the first amplifying means to a first input / output terminal and outputting light applied from the first input / output terminal to the second output terminal,

And a Bragg grating filter coupled with the first input / output terminal of the circulator and the second amplifying means to return the short wavelength band light applied from the circulator to the first input / output terminal of the circulator. Fiber amplifier

According to claim 1,

And said first amplifying means flattens and outputs the amplification gain of the short wavelength band of the input light.

According to claim 1,

The first amplification means,

A first wavelength division multiplexer for transmitting the pumping light and the input light to one transmission path;

A first optical amplified optical fiber for amplifying a predetermined level of input light applied from the first wavelength division multiplexer,

A gain flattening filter for flattening a gain of amplified light output from the first optical amplified optical fiber;

An eleventh wavelength division multiplexer for outputting the light and the pumping light applied from the gain flattening filter into one light beam,

And an eleventh optical amplified optical fiber for amplifying a predetermined level of light applied from the eleventh wavelength division multiplexer.

The method according to claim 1 or 4,

The second amplification means,

A twenty-first wavelength division multiplexer for outputting long wavelength band light and predetermined pumping light applied from the wavelength division means into one transmission path;

A second optical amplified optical fiber for amplifying and outputting a long wavelength band light applied from the twenty-first wavelength division multiplexer by a predetermined level;

Coupled to an output end of the second optical amplified fiber, the predetermined pumping light is applied in reverse direction to the second optical amplified fiber, and the long wavelength band amplified light applied by the second optical amplified fiber is output to the wavelength division means. Broadband optical fiber amplifier comprising a second wavelength division multiplexer.