KR20030063322A - Polarization-insensitive double-pass two-stage EDFA - Google Patents

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KR20030063322A KR1020030047559A KR20030047559A KR20030063322A KR 20030063322 A KR20030063322 A KR 20030063322A KR 1020030047559 A KR1020030047559 A KR 1020030047559A KR 20030047559 A KR20030047559 A KR 20030047559A KR 20030063322 A KR20030063322 A KR 20030063322A
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손익부
송재원
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손익부
송재원
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    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics

Abstract

PURPOSE: A polarization insensitive double-path two-stage EDFA(Erbium-doped fiber amplifier) is provided to remove polarization sensitiveness of a gain flattening filter and an amplifier while having a high gain and a low noise figure. CONSTITUTION: An input end(1) receives signal light. An isolator(2) passes forward signal light while interrupting a backward proceed to prevent a noise due to reflection. A pump light source(3) generates pump light. A wavelength selection combiner(4) separates the signal light from the pump light or combines the signal light with the pump light. An FRM(Faraday Rotator Mirror)(8) is attached to a second erbium doped optical fiber(7) for reflecting the signal light and the pump light proceeded a first erbium doped optical fiber(5) and the second erbium doped optical fiber by rotating the signal light and the pump light at an angle of 90 deg. A circulator(6) outputs the amplified signal light reflected from the FRM. A GFF(Gain Flattening Filter)(10) is inserted into the second erbium doped optical fiber for flattening gain of an amplifier amplified in the first and second erbium doped optical fibers.

Description

편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA {Polarization-insensitive double-pass two-stage EDFA}Polarization-insensitive double-pass two-stage EDFA

본 발명은 광통신 시스템 소자에 관한 것으로, 특히 높은 이득 특성과 낮은 잡음 특성을 갖는 편광 무의존 이중 경로 2단 광섬유 증폭기(Polarization insensitive double-pass two-stage EDFA)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to optical communication system devices, and more particularly, to a polarization insensitive double-pass two-stage EDFA having high gain characteristics and low noise characteristics.

급증하는 통신 수요를 감당하기 위한 방법으로, 파장 분할 다중화(Wavelength Devision Multiplexing; WDM) 방식의 광통신 기술이 꾸준히 개발되어 왔으며 그 핵심 기술 중의 하나가 어븀 첨가 광섬유 증폭기(erbium-doped fiber amplifier; EDFA)이다.To cope with the rapidly increasing communication demand, wavelength-demultiplexing (WDM) optical communication technology has been steadily developed, and one of its core technologies is an erbium-doped fiber amplifier (EDFA). .

EDFA의 성능을 나타내는 기본적인 항목으로 이득(gain; G) 및 잡음지수(noise figure; NF)가 있는데, 광섬유 증폭기의 성능을 향상시키기 위해서 여러 가지 구조가 연구되었고, 이중 경로 2단 EDFA(double-pass two-stage EDFA)는 이득을 향상시키기 위한 광증폭기 구조 중 하나이다. 일반적인 EDFA는 신호광(signal light) 및 펌프광(pump light)이 이득 매질을 한번만 지나가는 반면에 이중 경로 광섬유 증폭기는 이득매질 한 쪽 끝에 거울(mirror)을 부착시켜 신호광 및 펌프광이 이득 매질을 두 번 진행하게 되므로 큰 이득을 갖는다. 또한 어븀 첨가 광섬유의 중간에 삽입된 서큘레이터에 의해 입력단으로 진행하는 증폭된 자발 방출광(ASE)이 차단되기 때문에 이득 매질 앞단의 밀도반전이 낮아지지 않아서 낮은 잡음지수를 유지할 수 있다. 그러나 기존의 EDFA는 어븀 첨가 광섬유의 복굴절성(birefragence) 때문에 PDG, PDL, PMD, PHB과 같은 편광 의존성을 가진다는 단점이 있다.The basic items representing the performance of EDFA are gain (G) and noise figure (NF). Various structures have been studied to improve the performance of fiber amplifiers. two-stage EDFA) is one of the optical amplifier structures to improve the gain. Typical EDFAs allow signal and pump light to pass through the gain medium only once, while dual-path fiber amplifiers attach a mirror to one end of the gain medium to allow the signal and pump light to advance the gain medium twice. It has a big gain. In addition, since the amplified spontaneous emission light (ASE) traveling to the input stage is blocked by the circulator inserted in the middle of the erbium-doped optical fiber, the density inversion at the front end of the gain medium is not lowered, thereby maintaining a low noise figure. However, the existing EDFA has a disadvantage in that it has polarization dependence such as PDG, PDL, PMD, and PHB due to the birefragence of the erbium-doped optical fiber.

이러한 EDFA의 편광 의존성을 극복하기 위한 방법으로 편광 유지 광섬유(polarization maintaing fiber)를 사용하여 단일 편광(single-polarization) EDFA가 제안되었다. 그러나 상기 단일 편광 EDFA는 제작이 어렵고 비싸기 때문에 실용적이지 못한 단점이 있다.As a method for overcoming the polarization dependency of the EDFA, a single-polarization EDFA using a polarization maintaing fiber has been proposed. However, since the single polarized EDFA is difficult and expensive to manufacture, it is not practical.

도 1은 종래의 이중 경로 2단 광섬유 증폭기를 나타낸 도면으로서, 반사형 구조의 핵심 광소자는 이득매질인 어븀첨가 광섬유 끝단에 위치한 거울과 중간에삽입된 서큘레이터이다. 입력단 쪽에서 어븀 첨가 광섬유에 입사된 펌프광 및 신호광은 서큘레이터를 통과하여 어븀첨가 광섬유를 진행한 뒤 거울에서 반사되어 다시 어븀 첨가 광섬유를 진행한 뒤 서큘레이터에 의해서 출력단으로 빠져나가게 된다. 이와 같이 둘째단의 어븀 첨가 광섬유를 두 번 진행하게 되어 신호광은 기존의 단일 경로 광섬유 증폭기에 비해서 더 큰 이득을 갖는다.1 is a view showing a conventional dual path two-stage optical fiber amplifier, the core optical element of the reflective structure is a circulator inserted in the middle and a mirror located at the end of the erbium-added optical fiber as a gain medium. The pump light and the signal light incident on the erbium-doped optical fiber at the input end pass through the circulator to advance the erbium-doped optical fiber, then are reflected from the mirror, and then proceed to the erbium-doped optical fiber and then exit to the output end by the circulator. As such, the second stage of the erbium-doped optical fiber is processed twice, so that the signal light has a greater gain than the conventional single path optical fiber amplifier.

또한 서큘레이터에 의해서 입력단으로 진행하는 ASE를 차단하여 잡음지수가 커지는 것을 막아준다.It also prevents the noise figure from increasing by blocking the ASE traveling to the input stage by the circulator.

본 발명은 상기한 이중 경로 2단 광섬유 증폭기의 거울을 FRM(Faraday rotatro mirror)로 대치함으로써, 이중 경로 2단 EDFA의 높은 이득과 낮은 잡음지수 특성을 유지하면서 이득 평탄화를 위해서 필연적으로 삽입되는 이득 평탄화용 필터(GFF)와 증폭기의 편광 의존성을 제거하는 데 그 목적이 있다.The present invention replaces the mirror of the dual path two-stage optical fiber amplifier with Faraday rotatro mirror (FRM), so that gain flattening is inevitably inserted for gain flattening while maintaining the high gain and low noise figure characteristics of the dual path two-stage EDFA. The purpose is to eliminate polarization dependence of the GFF and the amplifier.

도 1은 종래의 이중 경로 2단 EDFA의 구성도,1 is a configuration diagram of a conventional dual path two-stage EDFA,

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 제1 펌프 광원을 갖는 편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA의 구성도,2 is a block diagram of a polarization independent dual path two-stage EDFA having a first pump light source according to a first embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 이득 평탄화용 필터를 구비한 편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA의 구성도,3 is a block diagram of a polarization independent dual path two-stage EDFA having a gain flattening filter according to a second embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 제1 및 제2 펌프 광원을 갖는 이중 경로 2단 EDFA의 구성도,4 is a configuration diagram of a dual path two-stage EDFA having first and second pump light sources according to a third embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 이득 평탄화용 필터를 구비한 제1 및 제2 펌프 광원을 갖는 이중 경로 2단 EDFA의 구성도,5 is a configuration diagram of a dual path two-stage EDFA having first and second pump light sources having a gain flattening filter according to a fourth embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 이중 경로 2단 EDFA의 파장에 따른 이득과 잡음지수 그래프.6 is a graph of gain and noise figure according to the wavelength of the dual path two-stage EDFA according to the fourth embodiment of the present invention.

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

1 : 입력단1: input terminal

2 : 아이솔레이터(ISO)2: Isolator (ISO)

3 : 제1 펌프 광원3: first pump light source

4 : 제1 파장 선택 결합기(WSC)4: first wavelength selective coupler (WSC)

5 : 제1 어븀 첨가 광섬유(EDF1)5: first erbium-doped optical fiber (EDF1)

6 : 서큘레이터(Circulator)6: Circulator

7 : 제2 어븀 첨가 광섬유(EDF2)7: second erbium-doped optical fiber (EDF2)

8 : FRM(Faraday rotator mirror)8: FRM (Faraday rotator mirror)

9 : 출력단9: output terminal

10 : 이득 평탄화용 필터(GFF)10: gain flattening filter (GFF)

11 : 제2 파장 선택 결합기(WSC)11: second wavelength selective coupler (WSC)

12 : 제2 펌프 광원12: second pump light source

13 : 이득 평탄화 전의 이득 스펙트럼13: Gain spectrum before gain flattening

14 : 이득 평탄화 후의 이득 스펙트럼14: gain spectrum after gain flattening

15 : 거울(mirror)15 mirror

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA는 파장 선택 결합기와 펌프 광원으로 이루어진 광펌핑 장치, 및 신호광과 펌프광이 진행하는 이득 광섬유를 포함하는 광증폭기에 있어서, 상기 이득 광섬유를 제1 이득 광섬유와 제2 이득 광섬유로 구분하는 서큘레이터, 및 상기 제2 이득 광섬유의 끝단에 부착되어 상기 제1 이득 광섬유와 제2 이득 광섬유를 진행한 신호광과 펌프광의 편광을 90o회전하여 반사시키는 FRM(Faraday rotatormirror)를 포함하며, 상기 FRM에서 반사된 신호광과 펌프광이 상기 제2 이득 광섬유를 진행한 후 상기 서큘레이터에 의해서 출력단으로 출력되는 것을 특징으로 하고, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA는 파장 선택 결합기와 펌프 광원으로 이루어진 광펌핑 장치, 및 신호광과 펌프광이 진행하는 이득 광섬유를 포함하는 광증폭기에 있어서, 상기 이득 광섬유를 제1 이득 광섬유와 제2 이득 광섬유로 구분하는 서큘레이터, 상기 제2 이득 광섬유의 중간에 삽입되어 상기 제1 이득 광섬유와 제2 이득 광섬유에서 증폭된 증폭기의 이득을 평탄화시키는 이득 평탄화용 필터, 및 상기 제2 이득 광섬유의 끝단에 부착되어 상기 제1 이득 광섬유와 제2 이득 광섬유를 진행한 신호광과 펌프광의 편광을 90o회전하여 반사시키는 FRM를 포함하며, 상기 FRM에서 반사된 신호광과 펌프광이 상기 제2 이득 광섬유를 진행한 후 상기 서큘레이터에 의해서 출력단으로 출력되는 것을 특징으로 하고, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA는 신호광과 펌프광이 진행하는 이득 광섬유를 포함하는 광증폭기에 있어서, 상기 이득 광섬유를 제1 이득 광섬유와 제2 이득 광섬유로 구분하는 서큘레이터, 상기 제2 이득 광섬유의 끝단에 부착되어 상기 제1 이득 광섬유와 제2 이득 광섬유를 진행한 신호광과 펌프광의 편광을 90o회전하여 반사시키는 FRM, 상기 제1 이득 광섬유만을 광펌핑하는 제1 펌프 광원과 제1 파장 선택 결합기, 및 상기 제2 이득 광섬유만을 광펌핑하는 제2 펌프 광원과 제2 파장 선택 결합기를 포함하고, 상기 FRM에서 반사된 신호광과 펌프광이 상기 제2 이득 광섬유를 진행한 후 상기 서큘레이터에 의해서출력단으로 출력되는 것을 특징으로 하며, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA는 신호광과 펌프광이 진행하는 이득 광섬유를 포함하는 광증폭기에 있어서, 상기 이득 광섬유를 제1 이득 광섬유와 제2 이득 광섬유로 구분하는 서큘레이터, 상기 제2 이득 광섬유에 삽입되어 상기 제1 이득 광섬유와 제2 이득 광섬유에서 증폭된 이득을 평탄화시키는 이득 평탄화용 필터, 상기 제2 이득 광섬유의 끝단에 부착되어 상기 제1 이득 광섬유와 제2 이득 광섬유를 진행한 신호광과 펌프광의 편광을 90o회전하여 반사시키는 FRM, 상기 제1 이득 광섬유만을 광펌핑하는 제1 펌프 광원과 제1 파장 선택 결합기, 및 상기 제2 이득 광섬유만을 광펌핑하는 제2 펌프 광원과 제2 파장 선택 결합기를 포함하고, 상기 FRM에서 반사된 신호광과 펌프광이 상기 제2 이득 광섬유를 진행한 후 상기 서큘레이터에 의해서 출력단으로 출력되는 것을 특징으로 한다.A polarization independent dual path two-stage EDFA according to a first embodiment of the present invention for achieving the above object is an optical pumping device comprising a wavelength selective coupler and a pump light source, and a light including a gain optical fiber through which the signal light and the pump light propagates An amplifier comprising: a circulator for dividing the gain optical fiber into a first gain optical fiber and a second gain optical fiber, and a signal light and a pump light which are attached to ends of the second gain optical fiber and propagate the first gain optical fiber and the second gain optical fiber. Faraday rotator mirror (FRM) for reflecting by rotating the polarized light of 90 ° , characterized in that the signal light and the pump light reflected from the FRM is output to the output terminal by the circulator after the second gain optical fiber, Polarization-independent dual path two-stage EDFA according to a second embodiment of the present invention is an optical pumping comprising a wavelength selective coupler and a pump light source 1. An optical amplifier including a gain fiber and a gain optical fiber through which the signal light and the pump light propagate, the circulator dividing the gain optical fiber into a first gain optical fiber and a second gain optical fiber; A gain flattening filter for flattening the gain of the amplifier amplified by the first gain optical fiber and the second gain optical fiber, and a signal light and a pump light which are attached to the ends of the second gain optical fiber and propagate the first gain optical fiber and the second gain optical fiber. And a FRM for reflecting the polarized light by rotating the light at 90 ° , wherein the signal light and the pump light reflected by the FRM are output to the output terminal by the circulator after the second gain optical fiber. The polarization independent dual path two-stage EDFA according to the embodiment is provided in an optical amplifier including a gain optical fiber through which signal light and pump light travel. , The gain fiber to the first gain fiber and the second separated by a gain optical fiber circulator, the second is attached to the end of the second gain fiber of the first gain fiber and the second one goes to a gain optical fiber the signal light and the pump beam polarization of the 90 o FRM to rotate and reflect, a first pump light source and a first wavelength selective coupler to optically pump only the first gain optical fiber, and a second pump light source and a second wavelength selective coupler to optically pump only the second gain optical fiber; And the signal light and the pump light reflected from the FRM are output to the output terminal by the circulator after the second gain optical fiber, and the polarization independent dual path two-stage EDFA according to the fourth embodiment of the present invention. An optical amplifier including a gain optical fiber through which a signal light and a pump light travel, wherein the optical fiber divides the gain optical fiber into a first gain optical fiber and a second gain optical fiber. A gain flattening filter inserted into the second gain optical fiber to planarize the gain amplified in the first gain optical fiber and the second gain optical fiber, and attached to an end of the second gain optical fiber, An FRM that reflects the polarized light of the signal and the pump light traveling through the two-gain optical fiber by rotating 90 ° , a first pump light source and a first wavelength selective coupler that optically pump only the first gain optical fiber, and optically pump only the second gain optical fiber And a second pump light source and a second wavelength selective coupler, and the signal light and the pump light reflected from the FRM are output to the output terminal by the circulator after the second gain optical fiber.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA를 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA는 신호광이 입력되는 입력단(1), 순방향으로 진행하는 상기 입력 신호광을 통과시키고 역방향 진행을 차단하여 반사에 의한 잡음을 방지하는 아이솔레이터(2), 펌프광을 발생시키는 펌프 광원(3), 상기 신호광과 펌프광을 분리 또는 결합하기 위한 파장 선택 결합기(4), 상기 펌프광에 의해 여기되는 제1 및 제 2 어븀 첨가 광섬유(5, 7), 상기 제2 어븀 첨가 광섬유(7)의 끝단에 부착되어 신호광과 펌프광의 편광을 90o회전하여 반사시키는 FRM(Faraday rotator mirror)(8), 상기 제1 어븀 첨가 광섬유(5)와 제2 어븀 첨가 광섬유(7)의 사이에 연결되어 상기 FRM(8)에서 반사된 증폭 신호광을 출력하는 서큘레이터(6)로 구성된다.2 is a view showing a polarization independent dual path two-stage EDFA according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the polarization independent dual path two-stage EDFA according to the first embodiment of the present invention passes an input terminal 1 through which signal light is input, the input signal light traveling in a forward direction, and blocks a reverse process. An isolator 2 for preventing noise due to reflection, a pump light source 3 for generating pump light, a wavelength selective coupler 4 for separating or combining the signal light and the pump light, and first and second excitations by the pump light An erbium-doped optical fiber 5, 7 and a FRM (Faraday rotator mirror) 8 attached to the end of the second erbium-doped optical fiber 7 to rotate the polarized light of the signal light and the pump light by 90 ° and add the first erbium And a circulator 6 connected between the optical fiber 5 and the second erbium-doped optical fiber 7 to output the amplified signal light reflected by the FRM 8.

상기와 같이 구성된 편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA는 입력단 쪽에서 입사되어 첫번째 이득매질인 제1 어븀 첨가 광섬유(5), 서큘레이터(6), 그리고 두번째 이득매질인 제2 어븀 첨가 광섬유(7)를 진행하여 FRM(8)에 의해서 편광이 90o회전하여 반사된 신호광 및 펌프광은 제2 어븀 첨가 광섬유만(7)을 진행한 뒤에 서큘레이터(6)를 통해서 출력된다. 따라서 제2 어븀 첨가 광섬유(7)에서 이중으로 증폭이 이루어져 이득이 높고, 증폭기 이득매질의 앞부분 즉, 제1 어븀 첨가 광섬유(5)는 증폭된 신호광 및 증폭된 자발 방출광(ASE)에 노출되지 않기 때문에 밀도반전이 낮아지지 않아 증폭기의 잡음지수가 커지지 않게 된다. 또한 FRM(8)에 의해서 상기 제2 어븀 첨가 광섬유(7)의 모든 위치에서 왕복하는 신호광 사이의 편광이 반대이기 때문에 증폭기의 편광 의존성이 제거된다. 또한 상기 제1 및 제2 어븀 첨가 광섬유(5, 7)의 길이를 변화시키면서 이득 및 잡음지수를 조절할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 어븀 첨가 광섬유(5, 7)의 길이가 일정할 때 상기 서큘레이터(6)의 위치를 바꾸어 이득 및 잡음지수를 조절할 수 있다.The polarization-independent dual path two-stage EDFA configured as described above is incident on the input terminal side to form the first gain medium erbium-containing fiber 5, the circulator 6, and the second gain medium second erbium-doped fiber 7. The signal light and the pump light reflected by the 90 ° rotation of the polarized light by the FRM 8 are then output through the circulator 6 after the second erbium-doped optical fiber 7 is advanced. Therefore, the gain is increased by double amplification in the second erbium-doped optical fiber 7, and the front part of the amplifier gain medium, that is, the first erbium-doped optical fiber 5 is not exposed to the amplified signal light and the amplified spontaneous emission light ASE. Since the density inversion does not decrease, the noise figure of the amplifier does not increase. In addition, the polarization dependency of the amplifier is eliminated because the polarization between the signal light reciprocating at all positions of the second erbium-doped optical fiber 7 by the FRM 8 is reversed. In addition, the gain and noise index may be adjusted while changing the lengths of the first and second erbium-doped optical fibers 5 and 7, and when the lengths of the first and second erbium-doped optical fibers 5 and 7 are constant, The gain and noise figure can be adjusted by changing the position of the circulator 6.

도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA를 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA는 신호광이 입력되는 입력단(1), 순방향으로 진행하는 상기 입력 신호광을 통과시키고 역방향 진행을 차단하여 반사에 의한 잡음을 방지하는 아이솔레이터(2), 펌프광을 발생시키는 펌프 광원(3), 상기 신호광과 펌프광을 분리 또는 결합하기 위한 파장 선택 결합기(4), 상기 제2 이득 광섬유(7)의 끝단에 부착되어 상기 제1 이득 광섬유(5)와 제2 이득 광섬유(7)를 진행한 신호광과 펌프광의 편광을 90o회전하여 반사시키는 FRM(8), 상기 펌프광에 의해 여기되는 제1 및 제2 어븀 첨가 광섬유, 상기 제1 어븀 첨가 광섬유(5)와 제2 어븀 첨가 광섬유(7)의 사이에 연결되어 상기 FRM(8)에서 반사된 증폭 신호광을 출력하는 서큘레이터(6), 상기 제2 어븀 첨가 광섬유(7)에 삽입되어 상기 제1 및 제2 어븀 첨가 광섬유에서 증폭된 증폭기의 이득을 평탄화시키는 이득 평탄화용 필터(GFF)(10)로 구성된다.3 is a view illustrating a polarization independent dual path two-stage EDFA according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the polarization-independent dual path two-stage EDFA according to the second embodiment of the present invention passes an input terminal 1 through which signal light is input, the input signal light traveling in a forward direction, and blocks a reverse process. At an end of the isolator 2 for preventing noise due to reflection, a pump light source 3 for generating pump light, a wavelength selective coupler 4 for separating or combining the signal light and the pump light, and an end of the second gain optical fiber 7 is attached to said first gain fiber 5 and the second gain optical fiber the first and second erbium-7, the signal light and the pump beam polarization of the progress FRM (8), for reflecting by 90 o rotation to be excited by the pump A circulator 6 connected between the addition optical fiber, the first erbium-doped optical fiber 5 and the second erbium-doped optical fiber 7, and outputting the amplified signal light reflected by the FRM 8; Inserted into the optical fiber 7 and the A gain flattening filter (GFF) 10 for flattening the gain of the amplifier amplified in the first and second erbium-doped optical fibers.

상기와 같이 구성된 편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA는 입력단 쪽에서 입사되어 첫번째 이득매질인 제1 및 제2 어븀 첨가 광섬유를 진행(5, 7)하여 FRM(8)에서 반사된 신호광 및 펌프광은 제2 어븀 첨가 광섬유(7)만을 진행한 뒤에 서큘레이터(6)에 의해서 출력된다. 따라서 증폭기 이득매질의 앞부분 즉, 첫번째 이득매질은 증폭된 신호광 및 증폭된 자발방출광(ASE)에 노출되지 않기 때문에 밀도반전이 낮아지지 않아 증폭기의 잡음지수가 커지지 않게 된다. 또한 FRM(8)에 의해서 상기 제2 어븀 첨가 광섬유(7)의 모든 위치에서 왕복하는 신호광 사이의 편광이 반대이기 때문에 상기 제2 어븀 첨가 광섬유(7)에 삽입된 상기 이득 평탄화용 필터(10)와증폭기의 편광 의존성이 제거된다. 또한 상기 제1 및 제2 어븀 첨가 광섬유(5, 7)의 길이를 변화시키면서 이득 및 잡음지수를 조절할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 어븀 첨가 광섬유(5, 7)의 길이가 일정할 때 상기 서큘레이터(6)의 위치를 바꾸어 이득 및 잡음지수를 조절할 수 있다.The polarization-independent dual path two-stage EDFA configured as described above enters the first and second erbium-doped optical fibers, which are incident from the input end (5, 7), and the signal light and pump light reflected from the FRM 8 are second. After only the erbium-doped optical fiber 7 is advanced, it is output by the circulator 6. Therefore, since the first gain medium, that is, the first gain medium is not exposed to the amplified signal light and the amplified spontaneous emission light (ASE), the density inversion is not lowered and thus the noise figure of the amplifier is not increased. The gain flattening filter 10 inserted into the second erbium-doped optical fiber 7 because the polarization between the signal light reciprocating at all positions of the second erbium-doped optical fiber 7 by the FRM 8 is reversed. The polarization dependence of the vortex amplifier is eliminated. In addition, the gain and noise index may be adjusted while changing the lengths of the first and second erbium-doped optical fibers 5 and 7, and when the lengths of the first and second erbium-doped optical fibers 5 and 7 are constant, The gain and noise figure can be adjusted by changing the position of the circulator 6.

도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA를 나타낸 도면으로서, 신호광이 입력되는 입력단(1), 순방향으로 진행하는 상기 입력 신호광을 통과시키고 역방향 진행을 차단하여 반사에 의한 잡음을 방지하는 아이솔레이터(2), 제1 펌프광을 발생시키는 제1 펌프 광원(3), 상기 신호광과 제1 펌프광을 분리 또는 결합하기 위한 제1 파장 선택 결합기(4), 상기 제1 펌프광에 의해 여기되는 제1 어븀 첨가 광섬유(5), 제2 펌프광을 발생시키는 제2 펌프 광원(12), 상기 제1 어븀 첨가 광섬유(5)를 통과한 제1 펌프광과 신호광과, 제2 펌프광을 결합하는 제2 파장 선택 결합기(11), 상기 제2 펌프광에 의해 여기되는 제2 어븀 첨가 광섬유(7), 상기 제2 어븀 첨가 광섬유(7)를 통과한 증폭된 신호광의 편광을 90o회전하여 반사시키는 FRM(8), 제1 어븀 첨가 광섬유(5)와 제2 어븀 첨가 광섬유(7) 사이에 연결되어 상기 FRM(8)에서 반사된 증폭된 신호광을 출력하는 서큘레이터(6)로 구성되며, 제1 펌프광원(3)으로 서큘레이터(6) 앞단의 제1 어븀 첨가 광섬유(5)만을 펌핑하고, 제2 펌프광원(12)으로 서큘레이터(6) 뒷단의 제2 어븀 첨가 광섬유(7)만을 펌핑한다. 이 때 제2 펌핑 장치 즉, 제2 펌프 광원(12)과 제2 파장 선택 결합기(11)는 서큘레이터(6)와 제2 어븀 첨가 광섬유(7) 사이에 두거나 제2어븀 첨가 광섬유(7)와 FRM(8) 사이에 둘 수 있으며, 또한 두 곳에 동시에 둘 수도 있다.FIG. 4 is a diagram illustrating a polarization independent dual path two-stage EDFA according to a third embodiment of the present invention, which passes through the input terminal 1 through which signal light is input, the input signal light traveling in the forward direction, and blocks the reverse travel to reflect Isolator (2) to prevent noise caused by the first, a first pump light source (3) for generating a first pump light, a first wavelength selective combiner (4) for separating or combining the signal light and the first pump light, the first pump light The first pump light, the signal light, and the second pump light passing through the first erbium-doped optical fiber 5, the second pump light source 12 generating the second pump light, and the first erbium-doped optical fiber 5 90 ° of polarization of the amplified signal light passed through the second wavelength selective coupler 11 to be coupled, the second erbium-doped optical fiber 7 excited by the second pump light, and the second erbium-doped optical fiber 7 FRM (8) to reflect, 1st Erbium addition It is composed of a circulator 6 connected between the fiber 5 and the second erbium-doped optical fiber 7 to output the amplified signal light reflected by the FRM 8, and the circulator as the first pump light source 3. (6) Only the first erbium-doped optical fiber 5 at the front end is pumped, and only the second erbium-doped optical fiber 7 at the rear end of the circulator 6 is pumped by the second pump light source 12. At this time, the second pumping device, that is, the second pump light source 12 and the second wavelength selective coupler 11 are placed between the circulator 6 and the second erbium-doped optical fiber 7 or the second erbium-doped optical fiber 7 It can be placed between and FRM (8), it can also be placed in two places at the same time.

상기와 같이, 본 발명의 제3 실시 예에서는 이득 매질인 어븀 첨가 광섬유를 각각 독립된 펌프 광원으로 펌핑하여 이득을 높이고 잡음지수를 낮출 수 있으며, 또한 FRM(8)에 의해서 상기 제2 어븀 첨가 광섬유(7)의 모든 위치에서 왕복하는 신호광 사이의 편광이 반대이기 때문에 증폭기의 편광 의존성이 제거된다. 또한 상기 제1 및 제2 어븀 첨가 광섬유(5, 7)의 길이를 변화시키면서 이득 및 잡음지수를 조절할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 어븀 첨가 광섬유(5, 7)의 길이가 일정할 때 상기 서큘레이터(6)의 위치를 바꾸어 이득 및 잡음지수를 조절할 수 있다.As described above, in the third embodiment of the present invention, the erbium-doped optical fiber, which is a gain medium, may be pumped by an independent pump light source, respectively, to increase the gain and lower the noise figure, and also by the FRM 8, the second erbium-doped optical fiber ( The polarization dependence of the amplifier is eliminated because the polarization between the reciprocating signal light at all positions in 7) is reversed. In addition, the gain and noise index may be adjusted while changing the lengths of the first and second erbium-doped optical fibers 5 and 7, and when the lengths of the first and second erbium-doped optical fibers 5 and 7 are constant, The gain and noise figure can be adjusted by changing the position of the circulator 6.

도 5는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA를 나타낸 도면으로서, 신호광이 입력되는 입력단(1), 순방향으로 진행하는 상기 입력 신호광을 통과시키고 역방향 진행을 차단하여 반사에 의한 잡음을 방지하는 아이솔레이터(2), 제1 펌프광을 발생시키는 제1 펌프 광원(3), 상기 신호광과 제1 펌프광을 분리 또는 결합하기 위한 제1 파장 선택 결합기(4), 상기 제1 펌프광에 의해 여기되는 제1 어븀 첨가 광섬유(5), 제2 펌프광을 발생시키는 제2 펌프 광원(12), 상기 제1 어븀 첨가 광섬유(5)를 통과한 제1 펌프광과 신호광과, 제2 펌프광을 결합하는 제2 파장 선택 결합기(11), 상기 제2 펌프광에 의해 여기되는 제2 어븀 첨가 광섬유(7), 상기 제2 어븀 첨가 광섬유(7)를 통과한 증폭된 신호광의 편광을 90o회전하여 반사시키는 FRM(8), 제1 어븀 첨가 광섬유(5)와 제2 어븀 첨가 광섬유(7)사이에 연결되어 상기 FRM(8)에서 반사된 증폭된 신호광을 출력하는 서큘레이터(6), 및 상기 제2 어븀 첨가 광섬유(7)에 삽입되어 상기 제1 어븀 첨가 광섬유(5)와 제2 어븀 첨가 광섬유(7)에서 증폭된 증폭기의 이득을 평탄화시키는 이득 평탄화용 필터(GFF)(10)로 구성되며, 제1 펌프광원(3)으로 서큘레이터(6) 앞단의 제1 어븀 첨가 광섬유(5)만을 펌핑하고, 제2 펌프광원(12)으로 서큘레이터(6) 뒷단의 제2 어븀 첨가 광섬유(7)만을 펌핑한다. 이 때 제2 펌핑 장치 즉, 제2 펌프 광원(12)과 제2 파장 선택 결합기(11)는 서큘레이터(6)와 제2 어븀 첨가 광섬유(7) 사이에 두거나 제2 어븀 첨가 광섬유(7)와 FRM(8) 사이에 둘 수 있으며, 또한 두 곳에 동시에 둘 수도 있다. 상기와 같이, 본 발명의 제4 실시 예에서는 이득 매질인 어븀 첨가 광섬유를 각각 독립된 펌프 광원으로 펌핑하여 이득을 높이고 잡음지수를 낮출 수 있으며, 또한 FRM(8)에 의해서 상기 제2 어븀 첨가 광섬유(7)의 모든 위치에서 왕복하는 신호광 사이의 편광이 반대이기 때문에 상기 제2 어븀 첨가 광섬유(7)에 삽입된 상기 이득 평탄화용 필터(10)와 증폭기의 편광 의존성이 제거된다. 또한 상기 제1 및 제2 어븀 첨가 광섬유(5, 7)의 길이를 변화시키면서 이득 및 잡음지수를 조절할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 어븀 첨가 광섬유(5, 7)의 길이가 일정할 때 상기 서큘레이터(6)의 위치를 바꾸어 이득 및 잡음지수를 조절할 수 있다.FIG. 5 is a diagram illustrating a polarization independent dual path two-stage EDFA according to a fourth embodiment of the present invention, in which an input terminal 1 through which signal light is input, passes through the input signal light traveling in a forward direction, and blocks a reverse traveling to reflect Isolator (2) to prevent noise caused by the first, a first pump light source (3) for generating a first pump light, a first wavelength selective combiner (4) for separating or combining the signal light and the first pump light, the first pump light The first pump light, the signal light, and the second pump light passing through the first erbium-doped optical fiber 5, the second pump light source 12 generating the second pump light, and the first erbium-doped optical fiber 5 90 ° of polarization of the amplified signal light passed through the second wavelength selective coupler 11 to be coupled, the second erbium-doped optical fiber 7 excited by the second pump light, and the second erbium-doped optical fiber 7 FRM (8) to reflect, 1st Erbium addition A circulator 6 connected between the fiber 5 and the second erbium-doped optical fiber 7 to output the amplified signal light reflected by the FRM 8, and inserted into the second erbium-doped optical fiber 7 And a gain flattening filter (GFF) 10 for flattening the gain of the amplifier amplified by the first erbium-doped optical fiber 5 and the second erbium-doped optical fiber 7, and being a circular pump as the first pump light source 3 Only the first erbium-doped optical fiber 5 at the front end of the radar 6 is pumped, and only the second erbium-doped optical fiber 7 at the rear end of the circulator 6 is pumped by the second pump light source 12. At this time, the second pumping device, that is, the second pump light source 12 and the second wavelength selective coupler 11 are placed between the circulator 6 and the second erbium-doped optical fiber 7 or the second erbium-doped optical fiber 7 It can be placed between and FRM (8), it can also be placed in two places at the same time. As described above, in the fourth embodiment of the present invention, the erbium-doped optical fiber, which is a gain medium, may be pumped by independent pump light sources, respectively, to increase the gain and lower the noise figure, and also by the FRM 8, the second erbium-doped optical fiber ( The polarization dependence of the gain flattening filter 10 inserted in the second erbium-doped optical fiber 7 and the amplifier is eliminated because the polarization between the signal light reciprocating at all positions in 7) is reversed. In addition, the gain and noise index may be adjusted while changing the lengths of the first and second erbium-doped optical fibers 5 and 7, and when the lengths of the first and second erbium-doped optical fibers 5 and 7 are constant, The gain and noise figure can be adjusted by changing the position of the circulator 6.

도 6은 본 발명의 제4 실시 예에서 파장에 따른 이득을 나타낸 그래프로서, 제1 펌프 광원(3)과 제2 펌프 광원(12)은 980 nm와 1480 nm 파장의 반도체 레이저 다이오드로 각각 45 mW와 80 mW로 펌핑 하였다. 이득 평탄화되기 전의 증폭기의 이득 스펙트럼(13)은 제2 어븀 첨가 광섬유의 58 % 위치에 삽입된 비교적 편광 의존성이 큰 마이크로 밴딩 장주기 광섬유 격자를 이용한 이득 평탄화용 필터(10)에 의해서 평탄화 되었다. 이득 평탄화 후에 서로 다른 편광의 두 입력 신호광에 따른 평탄화된 이득 스펙트럼(14)이 일정하며 편광 의존성이 제거되었음을 알 수 있다.FIG. 6 is a graph showing gain according to a wavelength in a fourth embodiment of the present invention, in which the first pump light source 3 and the second pump light source 12 are semiconductor laser diodes having wavelengths of 980 nm and 1480 nm, respectively, 45 mW. And pumped to 80 mW. The gain spectrum 13 of the amplifier before gain flattening was flattened by a gain flattening filter 10 using a micro banding long period optical fiber grating having a large polarization dependence inserted at 58% position of the second erbium-doped optical fiber. It can be seen that after gain flattening, the flattened gain spectrum 14 according to two input signal lights of different polarizations is constant and polarization dependence is removed.

상술한 본 발명은 EDFA에 FRM와 서큘레이터를 구비하므로써 높은 이득과 낮은 잡음지수를 가지며 이득 평탄화용 필터와 증폭기의 편광 의존성을 제거할 수 있다.The present invention described above has a high gain and a low noise figure by including the FRM and the circulator in the EDFA, and can eliminate the polarization dependency of the gain flattening filter and the amplifier.

Claims (12)

파장 선택 결합기와 펌프 광원으로 이루어진 광펌핑 장치, 및 신호광과 펌프광이 진행하는 이득 광섬유를 포함하는 광섬유 증폭기에 있어서,An optical pump comprising a wavelength selective coupler and a pump light source, and an optical fiber amplifier comprising a gain optical fiber through which signal light and pump light travel, 상기 이득 광섬유를 제1 이득 광섬유와 제2 이득 광섬유로 구분하는 서큘레이터;A circulator for dividing the gain optical fiber into a first gain optical fiber and a second gain optical fiber; 상기 제2 이득 광섬유의 끝단에 부착되어 상기 제1 이득 광섬유와 제2 이득 광섬유를 진행한 신호광과 펌프광의 편광을 90o회전하여 반사시키는 FRM(Faraday rotator mirror)를 포함하며,Faraday rotator mirror (FRM) is attached to the end of the second gain optical fiber to reflect the polarization of the signal light and the pump light propagated through the first and second gain optical fibers by 90 °, FRM (Faraday rotator mirror), 상기 FRM에서 반사된 상기 신호광과 펌프광이 상기 제2 이득 광섬유를 진행한 후 상기 서큘레이터를 통해 증폭된 신호광이 출력되는 것을 특징으로 하는 편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA.And a signal light amplified through the circulator is output after the signal light and the pump light reflected by the FRM pass through the second gain optical fiber. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 서큘레이터에 의해서 증폭기 이득 매질의 앞부분, 즉 제1 이득 광섬유로 진행하는 증폭된 자발 방출광(ASE)를 차단하기 때문에 밀도 반전이 낮아지지 않아 증폭기의 잡음지수가 커지지 않게 되는 것을 특징으로 하는 편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA.Since the circulator blocks the amplified spontaneous emission light ASE traveling to the front part of the amplifier gain medium, that is, the first gain optical fiber, the density inversion is not lowered and the noise index of the amplifier is not increased. Independent dual path two-stage EDFA. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 FRM에 의해서 상기 제1 이득 광섬유와 제2 이득 광섬유를 진행한 신호광과 펌프광을 반사시켜 제2 이득 광섬유에서 이중으로 증폭이 이루어져 증폭기의 이득이 향상되는 것을 특징으로 하는 편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA.The polarization-independent dual path two-stage is characterized in that the gain of the amplifier is improved by reflecting the signal light and the pump light propagated through the first gain fiber and the second gain fiber by the FRM and performing amplification in the second gain fiber. EDFA. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 이득 광섬유의 길이를 변화시켜 증폭기의 잡음지수를 조절하는 것을 특징으로 하는 편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA(제1 어븀 첨가 광섬유의 최적 길이는 4~6 m 임).Polarization-independent dual path two-stage EDFA (the optimal length of the first erbium-doped optical fiber is 4 ~ 6 m), characterized in that the noise figure of the amplifier is adjusted by changing the length of the first gain optical fiber. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 FRM에 의해서 반사되기 전과 후의 상기 신호광의 편광 상태를 상기 제2 이득 광섬유의 모든 위치에서 항상 반대가 되게 하여 증폭기의 편광 의존성을 제거하는 것을 특징으로 하는 편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA.A polarization independent dual path two-stage EDFA, characterized in that the polarization state of the signal light before and after being reflected by the FRM is always reversed at all positions of the second gain optical fiber to remove the polarization dependency of the amplifier. 신호광과 펌프광이 진행하는 이득 광섬유를 포함하는 광섬유 증폭기에 있어서,An optical fiber amplifier comprising a gain optical fiber through which signal light and pump light travel, 상기 이득 광섬유를 제1 이득 광섬유와 제2 이득 광섬유로 구분하는 서큘레이터,A circulator for dividing the gain optical fiber into a first gain optical fiber and a second gain optical fiber; 상기 제2 이득 광섬유의 끝단에 부착되어 상기 제1 이득 광섬유와 제2 이득 광섬유를 진행한 신호광과 펌프광의 편광을 90o회전하여 을 반사시키는 FRM(Faraday rotator mirror),Faraday rotator mirror (FRM) attached to an end of the second gain optical fiber to rotate the polarization of the signal light and the pump light through the first and second gain optical fibers 90 °, and reflects FRM, 상기 제1 이득 광섬유만을 광펌핑하는 제1 펌프 광원과 제1 파장 선택 결합기,A first pump light source and a first wavelength selective combiner for optically pumping only the first gain optical fiber, 상기 제2 이득 광섬유만을 광펌핑하는 제2 펌프 광원과 제2 파장 선택 결합기,A second pump light source and a second wavelength selective coupler for optically pumping only the second gain optical fiber; 상기 FRM에서 반사된 상기 신호광과 펌프광이 상기 제2 이득 광섬유를 진행한 후 상기 서큘레이터를 통해 증폭된 신호광이 출력되는 것을 특징으로 하는 편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA.And a signal light amplified through the circulator is output after the signal light and the pump light reflected by the FRM pass through the second gain optical fiber. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제2 이득 광섬유에 이득 평탄화용 필터를 삽입하여 불규칙한 증폭기의 이득을 평탄화하는 것을 특징으로 하는 편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA.And a gain flattening filter is inserted into the second gain optical fiber to flatten the gain of an irregular amplifier. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 FRM에 의해서 반사되기 전과 후의 상기 신호광의 편광 상태를 상기 제2 이득 광섬유의 모든 위치에서 항상 반대가 되게 하여 증폭기의 편광 의존성을 제거하는 것을 특징으로 하는 편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA.A polarization independent dual path two-stage EDFA, characterized in that the polarization state of the signal light before and after being reflected by the FRM is always reversed at all positions of the second gain optical fiber to remove the polarization dependency of the amplifier. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 제2 이득 광섬유에 삽입된 이득 평탄화용 필터의 위치를 조절하여 증폭기의 이득과 잡음지수를 향상시키는 것을 특징으로 하는 편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA.A polarization-independent dual path two-stage EDFA characterized in that to improve the gain and noise figure of the amplifier by adjusting the position of the gain flattening filter inserted in the second gain optical fiber. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제 2 펌프 광원과 제 2 파장 선택 결합기는 상기 제 2 이득 광섬유와 서큘레이터 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA.And wherein the second pump light source and the second wavelength selective coupler are provided between the second gain optical fiber and the circulator. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제 2 펌프 광원과 제2 파장 선택 결합기는 상기 제 2 이득 광섬유와 FRM 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA.And the second pump light source and the second wavelength selective coupler are provided between the second gain optical fiber and the FRM. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제 2 펌프광원과 제 2 파장 선택 결합기는 상기 서큘레이터와 제 2 이득 광섬유 그리고 상기 제 2 이득 광섬유와 FRM 사이에 동시에 구비되는 것을 특징으로 하는 편광 무의존 이중 경로 2단 EDFA.And the second pump light source and the second wavelength selective coupler are simultaneously provided between the circulator, the second gain optical fiber, and the second gain optical fiber and the FRM.
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