KR20040007352A - 페브리 페롯 레이저 다이오드의 주입 잠김을 이용한 광파장 변환 장치 및 그 방법 - Google Patents

페브리 페롯 레이저 다이오드의 주입 잠김을 이용한 광파장 변환 장치 및 그 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20040007352A
KR20040007352A KR1020030079380A KR20030079380A KR20040007352A KR 20040007352 A KR20040007352 A KR 20040007352A KR 1020030079380 A KR1020030079380 A KR 1020030079380A KR 20030079380 A KR20030079380 A KR 20030079380A KR 20040007352 A KR20040007352 A KR 20040007352A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical signal
polarization
wavelength
probe
laser diode
Prior art date
Application number
KR1020030079380A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100730363B1 (ko
Inventor
유학
이혁재
정용덕
원용협
강민호
Original Assignee
학교법인 한국정보통신학원
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 학교법인 한국정보통신학원, 삼성전자주식회사 filed Critical 학교법인 한국정보통신학원
Priority to KR1020030079380A priority Critical patent/KR100730363B1/ko
Publication of KR20040007352A publication Critical patent/KR20040007352A/ko
Priority to US10/833,832 priority patent/US7034989B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100730363B1 publication Critical patent/KR100730363B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/5036—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30 the arrangement being polarisation-selective
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S5/0064—Anti-reflection components, e.g. optical isolators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/509—Wavelength converting amplifier, e.g. signal gating with a second beam using gain saturation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 다중 모드의 페브리 페롯 레이저 다이오드를 이용하여 외부로부터 수신되는 광 신호의 파장을 변환하여 출력하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는, 프로브 광 신호의 편광을 조절하여 TM 편광의 프로브 광 신호로 출력시키며, 외부로부터 수신되는 펌프 광 신호의 편광을 조절하여 TE 편광의 펌프 광 신호로 출력시킨다. 이후, 출력된 각 신호의 편광과 무관하게 프로브 광 신호와 펌프 광 신호를 결합하며, 이중 프로브 광 신호와 펌프 광 신호의 각 모드가 페브리 페롯 레이저 다이오드의 TM(Transverse Magnetic) 및 TE(Transverse Electric) 모드에 맞도록 세부적으로 조절하여 출력한다. 이후, 페브리 페롯 레이저 다이오드는 TE 편광의 펌프 광 신호를 주입 잠김하여 TM 모드에 따른 흡수골(-출력 광신호의 크기가 최저인 지점-)의 위치를 변위시킴으로써, TE 편광의 펌프 광 신호의 파장을 상기 TM 편광의 프로브 광 신호의 파장으로 변환하여 출력한다.
이를 통하여, 넓은 파장 변환 대역을 제공함과 동시에, 반전 및 비반전의 파장 변환을 용이하게 수행할 수 있다.

Description

페브리 페롯 레이저 다이오드의 주입 잠김을 이용한 광 파장 변환 장치 및 그 방법 {OPTICAL WAVELENGTH CONVERTER APPARATUS AND METHOD USING THE INJECTION LOCKING OF A FABRY-PEROT LASER DIODE}
본 발명은 광 파장 변환 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에 페브리 페롯(Febry-Perot) 레이저 다이오드의 주입 잠김을 이용하여 광 신호의 파장을 변환하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
광 파장 변환 방법에는 광 신호를 전기적 신호로 변환하고 다른 파장의 광 송신기로 재전송하는 전기적 방식의 파장 변환 방법이 있으나, 이는 전기소자의 속도 한계와 전/광/전(O/E/O) 변환에 따른 고비용의 문제가 있다.
따라서, 광 신호를 전기적 신호로 변환하지 않은 채 광학적으로 파장 변환을 하는 전광 파장 변환 방법들이 많이 연구되고 있는데, 그 중 반도체 광 증폭기(Semiconductor Optical Amplifier, 이하 'SOA' 라 함)의 이득 포화 특성을 이용한 상호 이득 변조 방식이 있다.
이는, 간단한 구성과 비교적 안정된 동작 특성을 보이는 장점이 있으나, 상호 이득 변조 특성을 얻기 위해서는 입력 광원의 파워가 커야하며 출력된 광 신호의 소광비가 떨어지는 단점이 있으며, 고가의 SOA를 사용함에 따른 고비용의 문제까지 있다.
다른 전광 파장 변환 방법으로는, SOA의 이득차에 따른 위상 변조차를 이용한 상호 위상 변조 방식이 있는데, 이는 위상의 180도 변화를 기준으로 출력 신호가 디지털적으로 변조되기 때문에 높은 소광비를 보이는 장점이 있다. 그러나 이는, 상호 위상 변조를 얻기 위해 간섭계 구조를 구성해야 하며, 정확한 위상차를 얻기 위해 정밀한 설계와 컨트롤이 필요하다.
다른 전광 파장 변환 방법으로는, SOA 내의 비선형 특성인 4광파 혼합을 이용하는 방법이 있는데, 이는 SOA 내에서 생기는 비선형 현상인 4광파 혼합을 이용하므로 입력 광 신호의 비트 속도나 포맷에 무관하고 다채널의 파장 변환이 가능하다는 장점이 있다. 하지만, 비선형 현상을 이용하는 것이기 때문에 변환 효율이 다른 방법에 비해 나쁘고 이를 극복하기 위해서는 수 mW이상의 매우 높은 입력 광 파워를 요구하는 단점이 있다.
여기에 최근에는, 저가의 페브릿-페롯 레이저 다이오드(Febry-Perot Lazer Diode, 이하 'FP-LD' 라 함)에 프로브 및 펌프 광을 주입 잠김시켜 파장 변환을 하는 방식이 제안되었다.
먼저, FP-LD의 특정 모드에 CW 광원(프로브 광)이 주입 잠김된 상태가 되도록 하고 입력 광 신호(펌프 광)를 인가할 경우, 펌프 광 신호가 1이면 주입 잠김된 FP-LD의 굴절률이 변화하게 되고, 이에 따라 FP-LD 내의 모드들이 장파장 쪽으로 이동한다. 이때, 모드의 변위에 의해 기존에 주입 잠김 되어 있던 프로브 광이 주입 잠김에서 해제되면서 이득을 상실하게 된다.
반면, 펌프 광 신호가 0이면 장파장 쪽으로 이동하였던 모드들이 원래 자리로 돌아가면서 프로브 광이 다시 주입 잠김 되어 이득을 얻게 된다. 이러한 방식으로 펌프 광의 데이터가 반전된 형태로 프로브 광으로 옮겨지게 되는 것이다.
따라서, 이 방식은 프로브 광이 주입 잠김에 의해 겪는 이득을 입력 광 신호(펌프 광)를 통해 변조하는 상호 이득변조 방식이라 볼 수 있다.
그런데, 이러한 주입 잠김은 FP-LD 내의 이득 스펙트럼 안에서 이득을 얻는모드들에만 가능하기 때문에, 파장 변환의 범위가 FP-LD의 이득 스펙트럼에 의해 제한되어 협소하다는 단점이 있다.
또한, 비반전 파장 변환의 경우 펌프 광 신호가 1이면, 프로브 광과 펌프 광이 동시에 FP-LD의 어떤 두 모드에 주입 잠김이 되었다가 펌프 광 신호가 0일 때는 마찬가지로 동시에 주입 잠김이 해제되어야 한다. 하지만, 펌프 광 신호가 0이 되어 펌프 광에 의한 주입 잠김이 해제된다 하더라도, 프로브 광이 여전히 주입 잠김에서 해제되려고 하지 않는 특성이 있기 때문에 비반전 파장 변환을 얻기가 실제적으로 매우 어렵다는 단점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, TM 편광의 프로브 광 신호의 특성인 흡수골의 중심 파장 변위를 통해, 넓은 파장 변환 대역을 제공하며, 반전 및 비반전의 파장 변환을 용이하게 수행할 수 있는 페브리 페롯 레이저 다이오드의 주입 잠김을 이용한 광 파장 변환 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 페브리 페롯 레이저 다이오드의 주입 잠김을 이용한 광 파장 변환 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 페브리 페롯 레이저 다이오드의 반사 특성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 펌프 광원의 주입 잠김에 따른 광 파장 변환 과정을 개념적으로 도시한 스펙트럼 특성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 출력 광 신호의 오실로스코프 측정 결과를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 파장 변환한 광 신호의 비트 오류율(Bit Error Rate)을 측정한 그래프도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 파장 변환 장치에 서로 다른 파장의 프로브 광을 입력함에 따른 출력 광 신호의 소광비를 도시한 도면이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 페브리 페롯 레이저 다이오드의 주입 잠김을 이용한 광 파장 변환 장치는, 외부로부터 수신되는 광 신호의 파장을 변환하여 출력하는 장치에 있어서, 펌프 광 신호의 편광을 조절하여 TE(Transverse Magnetic) 편광의 펌프 광 신호로 출력하는 제1 편광 조절기; 프로브 광 신호의 편광을 조절하여 TM(Transverse Magnetic) 편광의 프로브 광 신호로출력하는 제2 편광 조절기; 상기 출력된 TM 편광의 프로브 광 신호와 상기 TE 편광의 펌프 광 신호를 결합하는 광 결합기; 상기 결합된 신호 중 TE 편광의 광 신호를 주입 잠김하여 TM(Transverse Magnetic) 모드에 따른 흡수골(-출력 광신호의 크기가 최저인 지점-)의 위치를 변위시켜 상기 TE 편광의 펌프 광 신호의 파장을 상기 TM 편광의 프로브 광 신호의 파장으로 변환하는 페브리 페롯(Febry-Perot) 레이저 다이오드; 및 상기 파장 변환된 프로브 광 신호를 외부로 출력시키는 순환기를 포함한다.
그리고, 상기 결합한 신호 중 상기 펌프 광 신호 및 상기 프로브 광 신호의 편광을 조절하여 상기 페브리 페롯 레이저 다이오드의 TE(Transverse Magnetic) 모드 및 TM 모드에 각각 일치시키는 제3 편광 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 특징에 따른 페브리 페롯 레이저 다이오드의 주입 잠김을 이용한 광 파장 변환 방법은, 다중 모드의 페브리 페롯 레이저 다이오드를 이용하여 외부로부터 수신되는 광 신호의 파장을 변환하여 출력하는 방법에 있어서, a)프로브 광 신호의 편광을 조절하여 TM(Transverse Magnetic) 편광의 프로브 광 신호로 출력하는 단계; b)펌프 광 신호의 편광을 조절하여 TE(Transverse Magnetic) 편광의 펌프 광 신호로 출력하는 단계; c)상기 출력된 TM 편광의 프로브 광 신호와 상기 TE 편광의 펌프 광 신호를 결합하는 단계; d)상기 결합된 신호 중 TE 편광의 광 신호를 주입 잠김하여 TM(Transverse Magnetic) 모드에 따른 흡수골(-출력 광 신호의 크기가 최저인 지점-)의 위치를 변위시켜 상기 TE 편광의 펌프 광 신호의파장을 상기 TM 편광의 프로브 광 신호의 파장으로 변환하는 단계; 및 e)상기 파장 변환된 프로브 광 신호를 외부로 출력시키는 단계를 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 페브리 페롯 레이저 다이오드의 주입 잠김을 이용한 광 파장 변환 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 페브리 페롯 레이저 다이오드의 주입 잠김을 이용한 광 파장 변환 장치(100)는 페브리 페롯 레이저 다이오드(110, 이하 'FP-LD' 라 함)와 프로브 광원(120), 제2 편광 조절기(130), 순환기(circulator, 140), 편광 빔 분리기(150), 아이솔레이터(isolator, 160), 제1 및 제3 편광 조절기(170, 180)를 포함한다.
그리고, FP-LD(110)는 다중 퀀텀 우물(Multiple Quantum Well) 구조를 이루며, 주위 온도를 조절할 수 있는 온도 조절기(미도시)를 더 포함한다. 또한, 프로브 광원(120)은 고정 또는 가변 파장 변환 방식에 따라, 고정 파장의 광원 또는 가변 파장의 광원을 출력시킨다.
자세히 설명하면, 먼저 프로브 광원(120)은 고정 또는 가변 파장의 프로브광 신호를 출력하며, 제2 편광 조절기(130)는 출력된 프로브 광 신호의 편광을 조절하여 TM(Transverse Magnetic, 이하 'TM' 이라 함) 편광의 프로브 광 신호로 출력시킨다. 즉, 제2 편광 조절기(130)는 FP-LD(110)의 TM 모드와 일치하도록 수신한 프로브 광 신호의 편광을 조절한다.
그리고, 순환기(140)는 TM 편광의 프로브 광을 편광 빔 분리기(150)로 전달하거나, 편광 빔 분리기(150)로부터 출력되는 출력 광신호(-TM 편광의 출력 광 신호-)를 출력 포트(미도시)로 내보낸다.
아이솔레이터(160)는 외부로부터 수신되는 펌프 광 신호가 다른 곳으로 입사되는 것을 방지하며, 제1 편광 조절기(170)는 아이솔레이터(160)로부터 수신하는 펌프 광 신호의 편광을 조절하여 TE(Transverse Electric, 이하 'TE' 라 함) 편광의 펌프 광 신호로 출력시킨다. 즉, 제1 편광 조절기(170)는 FP-LD(110)의 TE 모드와 일치하도록 수신한 펌프 광 신호의 편광을 조절한다.
편광 빔 분리기(150, 일명 광 결합기)는 제1 및 제2 편광 조절기(170, 130)를 통해 편광 조절된 펌프 광 신호와 프로브 광 신호를 편광과 무관하게 결합하여 출력시킨다. 이때, 편광 빔 분리기(150)는 TE 편광의 펌프 광 신호와 TM 편광의 프로브 광 신호를 결합하거나 분리하는 것으로서, 3dB 정도의 분리 손실을 허용한다면, 경우에 따라서는 생략할 수도 있다.
제3 편광 조절기(180)는 수신한 펌프 광 및 프로브 광 신호의 편광을 다시 세부 조절하여 FP-LD(110)의 TE 및 TM 모드와 일치하도록 한다.
FP-LD(110)는 각 모드(예를 들어, TE 및 TM 모드 등)들의 간격이 ITU_T에서권고하는 표준 파장 간격과 일치하는데, 온도 조절기(미도시)를 이용하여 모드 위치를 조정한다.
그러면 여기서, FP-LD(110)의 동작 원리 및 이를 이용한 광 파장 변환 장치(100)의 동작 과정에 대해 알아본다.
도 2는 도 1에 도시한 페브리 페롯 레이저 다이오드의 반사 특성을 도시한 도면이다.
먼저, 프로브 광원(120)이 프로브 광 신호를 출력하면, 제2 편광 조절기(130)는 FP-LD(110)의 TM 모드와 일치하도록 수신한 펌프 광 신호의 편광을 조절한다.
이후, 순환기(140)를 통해 편광 빔 분리기(150)로 TM 편광의 프로브 광 신호가 전달되면, 편광 빔 분리기(150)는 수신한 TM 편광의 프로브 광 신호를 제3 편광 조절기(180)를 거쳐 FP-LD(110)로 전달한다.
그리고, 이후에 FP-LD(110)가 반사시킨 광의 스펙트럼을 측정한 것이 바로 도 2의 실선이다.
도시되어 있듯이, FP-LD(110)의 각 TM 모드 위치에 흡수 골(화살표, -입력된 프로브 광 신호가 흡수되어 출력 광신호의 세기 최저인 지점)이 있으며, 흡수 골이 나타나는 스펙트럼 영역이 FP-LD(110)의 이득 스펙트럼(~20nm 정도)에 의해 제한되지 않고, ASE 광의 스펙트럼에 의해 제한되고 있음을 그림에서 알 수 있다.
이와 동시에, 제1 편광 조절기(170)가 외부로부터 수신한 펌프 광 신호의 편광을 FP-LD(110)의 TE 모드와 일치하도록 조절하여 출력하면, 이는 편광 빔분리기(150)를 거쳐 FP-LD(110)로 들어가 주입 잠김 상태가 된다.
그러면, 도 2의 실선처럼 FP-LD(110) 내의 굴절률이 변화하게 되고, 이에 따라 TM 모드의 흡수골들이 장파장(도 2에서 오른쪽으로) 쪽으로 이동하게 된다.
즉, TM 모드상의 흡수골 위치가 펌프 광의 주입 잠김에 따라 이동하게 되었음을 알 수 있으며, 이를 이용하여 넓은 파장 변환 대역과 비반전 및 반전의 파장 변환을 할 수 있다.
그러면, 이러한 원리를 이용한 파장 변환 장치의 구체적인 실시예에 대해 첨부한 도면을 통해 알아본다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 펌프 광원의 주입 잠김에 따른 광 파장 변환 과정을 개념적으로 도시한 스펙트럼 특성도이다.
먼저, 제2 편광 조절기(130)가 변환하고자 하는 파장(λ1)의 프로브 광원의 편광을 조절하여 출력하면, FP-LD(110)의 온도 조절기는 수신한 TM 편광의 프로브 광 신호를 어느 한 흡수골에 위치시킨다.
이후, 제1 편광 조절기(130)가 펌프 광(λ2)의 편광을 조절하여 출력시키면, 이는 FP-LD(110)의 TE 모드 중 하나에 입사되는데, 이러한 입력 광 파워에 따라 주입 잠김이 되어 굴절률 변화가 생기데 된다. 즉, 각 모드들이 장파장 쪽으로 이동함과 동시에 TM 모드의 흡수골 역시 장파장 쪽으로 이동한다.
따라서, FP-LD(110)로 입력된 프로브 광 신호는 흡수 골을 벗어나게 되어 도 3a에 도시되어 있듯이, 그 출력 특성이 향상됨을 알 수 있다.
결과적으로, 펌프 광(λ2)으로부터 CW 프로브 광(λ1)으로의 비반전된 광 파장 변환이 이루어지게 된다.
반면, TM 편광의 프로브 광 신호를 처음에 장파장 변이가 일어나는 정도로 흡수 골로부터 장파장 쪽에 위치시키면, 도 3b에 도시되어 있듯이, 펌프 광이 증가할 때 프로브 광이 흡수 골로 빠지게 되어 반전된 광 파장 변환이 일어난다.
상기와 같이, FP-LD(110)로의 펌프 광 신호의 유무에 따라 프로브 광 신호의 출력 크기가 약 20dB 이상 차이가 발생함을 알 수 있다. 즉, 고효율의 광 파장 변환이 가능함을 알 수 있다.
그러면, 출력 포트를 통해 출력되는 광 신호에 대해 첨부한 도면을 통해 자세히 알아본다.
실험 조건에 대해 먼저 설명하면, FP-LD(110)는 11mA의 문턱 전류를 가지며 모드 간격은 1.16nm인 MQW 구조이다. 그리고, 이러한 FP-LD(110)에 16mA의 전류를 인가한다.
펌프 광 신호는 가변 파장 광원에서 나온 1554.44nm 파장의 광을 사용하며, 이는 광 변조기를 통해 2.5 Gbps 속도와 231-1의 길이를 가지는 PRBS(Pseudo Random Binary Sequence)로 변조된다. 변조 후, 파장 변환 장치(100)에 입력 전 광 파워는 -2.4dBm이다.
프로브 광 신호 역시 가변 파장 광원에서 나온 광으로 비반전 파장 변환의 경우, 1550.03nm의 파장을 가지며 파장 변환 장치(100)에 입력 전 광 파워는6.7dBm이다. 반전 파장 변환의 경우, 프로브 광 신호의 파장은 1550.18nm이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 출력 광 신호의 오실로스코프 측정 결과를 도시한 도면이다.
앞서 언급한 실험 조건에 따라, 도 4a는 파장 변환 장치(100)에 입력되는 2.5 Gbps의 광 신호의 오실로스코프 측정 결과이며, 도 4b는 파장 변환 장치(100)가 비반전 파장 변환을 수행한 경우에 대한 출력 광 신호의 오실로스코프 측정 결과이다. 그리고, 도 4(c)는 파장 변환 장치(100)가 반전 파장 변환을 수행한 경우에 대한 출력 광 신호의 오실로스코프 측정 결과이다.
도시되어 있듯이, 비반전과 반전의 파장 변환에 따른 출력 광 신호의 신호 형태에 차이가 있음을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 파장 변환한 광 신호의 비트 오류율(Bit Error Rate)을 측정한 그래프도이다.
도 5a는 입력 광 신호의 비트 오류율을 측정한 그래프도이며, 도 5b는 비반전 파장 변환한 출력 광 신호의 비트 오류율을 측정한 그래프도이다. 그리고, 도 5c는 반전 파장 변환한 출력 광 신호의 비트 오류율을 측정한 그래프도이다.
참고로, 도 5 안의 아이 패턴(eye pattern) 파형은 비반전과 반전에 대한 출력 광 신호의 아이 패턴 파형이다.
도 5a 내지 도 5c에 도시되어 있듯이, 비트 오류율이 10-9에서 입력 광 신호를 바로 측정한 그래프에 대하여 비반전, 반전 결과 그래프는 각각 2dB, 6dB의 파워 패널티를 보인다.
이처럼, 비트 오류율 10-12까지 에러 플로어를 보이지 않으므로, 본 발명의 실시예에 따른 파장 변환 장치가 우수한 성능을 가지고 있음을 알 수 있다.
다음으로, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 파장 변환 장치에 서로 다른 파장의 프로브 광을 입력함에 따른 출력 광 신호의 소광비를 도시한 도면이다.
자세히 설명하면, 도 6은 펌프 광 파장을 1566.12nm로 고정시킨 후, 프로브 광을 1527.66nm, 1546.07nm, 1550.80nm, 1573.42nm 등으로 변환시켜 입력할 경우의 출력 광 신호의 소광비를 측정한 그래프이다.
그리고, 도 6 안에 도시되어 있는 아이 패턴 파형은 광 파장이 (a)1527.66nm, (b)1550.80nm, (c)1573.42nm일 경우의 아이 패턴 파형이다.
도 6에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 파장 변환 장치(100)는 약 50nm 대역에 걸쳐 10dB 이상의 소광비를 가지는 파장 변환 출력이 가능함을 알 수 있다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 페브리 페롯 레이저 다이오드의 주입 잠김을 이용한 광 파장 변환 장치 및 그 방법은 TM 편광의 프로브 광 신호가 보이는 흡수골 특성과 TE 편광의 펌프 광 신호가 보이는 주입 잠김 특성으로 인한 흡수골의 중심 파장 변위를 통해, 넓은 파장 변환 대역을 제공함과 동시에, 반전 및 비반전의 파장 변환을 용이하게 수행할 수 있다.
도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 따른 페브리 페롯 레이저 다이오드의 주입 잠김을 이용한 광 파장 변환 장치 및 그 방법은 TM 편광의 프로브 광 신호가 보이는 흡수골 특성과 TE 편광의 펌프 광 신호가 보이는 주입 잠김 특성으로 인한 흡수골의 중심 파장 변위를 통해, 넓은 파장 변환 대역을 제공함과 동시에, 반전 및 비반전의 파장 변환을 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 외부로부터 수신되는 광 신호의 파장을 변환하여 출력하는 장치에 있어서,
    펌프 광 신호의 편광을 조절하여 TE(Transverse Magnetic) 편광의 펌프 광 신호로 출력하는 제1 편광 조절기;
    프로브 광 신호의 편광을 조절하여 TM(Transverse Magnetic) 편광의 프로브 광 신호로 출력하는 제2 편광 조절기;
    상기 출력된 TM 편광의 프로브 광 신호와 상기 TE 편광의 펌프 광 신호를 결합하는 광 결합기;
    상기 결합한 신호 중 TE 편광의 펌프 광 신호를 주입 잠김하여 TM(Transverse Magnetic) 모드에 따른 흡수골(-출력 광 신호의 크기가 최저인 지점-)의 위치를 변위시켜 상기 TE 편광의 펌프 광 신호의 파장을 상기 TM 편광의 프로브 광 신호의 파장으로 변환하는 페브리 페롯(Febry-Perot) 레이저 다이오드; 및
    상기 파장 변환된 프로브 광 신호를 외부로 출력시키는 순환기
    를 포함하는 페브리 페롯 레이저 다이오드의 주입 잠김을 이용한 광 파장 변환 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 결합한 신호 중 상기 펌프 광 신호 및 상기 프로브 광 신호의 편광을조절하여 상기 페브리 페롯 레이저 다이오드의 TE(Transverse Magnetic) 모드 및 TM 모드에 각각 일치시키는 제3 편광 조절기
    를 더 포함하는 페브리 페롯 레이저 다이오드의 주입 잠김을 이용한 광 파장 변환 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 페브리 페롯(Febry-Perot) 레이저 다이오드는,
    주위 온도를 조절하여 상기 TE 모드와 상기 TM 모드의 위치를 제어하는 온도 조절기
    를 포함하는 페브리 페롯 레이저 다이오드의 주입 잠김을 이용한 광 파장 변환 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 파장 변환된 프로브 광 신호는,
    상기 광 신호와 관련한 각종 기관에서 권고하는 파장 간격과 동일한 파장 간격을 가지는 것을 특징으로 하는 페브리 페롯 레이저 다이오드의 주입 잠김을 이용한 광 파장 변환 장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 광 결합기는,
    편광 빔 분리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 페브리 페롯 레이저 다이오드의 주입 잠김을 이용한 광 파장 변환 장치.
  6. 다중 모드의 페브리 페롯 레이저 다이오드를 이용하여 외부로부터 수신되는 광 신호의 파장을 변환하여 출력하는 방법에 있어서,
    a)프로브 광 신호의 편광을 조절하여 TM(Transverse Magnetic) 편광의 프로브 광 신호로 출력하는 단계;
    b)펌프 광 신호의 편광을 조절하여 TE(Transverse Magnetic) 편광의 펌프 광 신호로 출력하는 단계;
    c)상기 출력된 TM 편광의 프로브 광 신호와 상기 TE 편광의 펌프 광 신호를 결합하는 단계;
    d)상기 결합한 신호 중 TE 편광의 펌프 광 신호를 주입 잠김하여 TM(Transverse Magnetic) 모드에 따른 흡수골(-출력 광 신호의 크기가 최저인 지점-)의 위치를 변위시켜 상기 TE 편광의 펌프 광 신호의 파장을 상기 TM 편광의 프로브 광 신호의 파장으로 변환하는 단계; 및
    e)상기 파장 변환된 프로브 광 신호를 외부로 출력시키는 단계
    를 포함하는 페브리 페롯 레이저 다이오드의 주입 잠김을 이용한 광 파장 변환 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    f)상기 펌프 광 신호 및 상기 프로브 광 신호의 편광을 조절하여 상기 페브리 페롯 레이저 다이오드의 TE(Transverse Magnetic) 모드 및 TM(Transverse Magnetic) 모드에 각각 일치시키는 단계
    를 더 포함하는 페브리 페롯 레이저 다이오드의 주입 잠김을 이용한 광 파장 변환 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 c)단계는,
    주위 온도를 조절하여 상기 TM 편광의 프로브 광 신호를 상기 TM 모드의 흡수골에 위치시키는 단계; 및
    상기 TE 편광의 광 신호를 주입 잠김하여 상기 흡수골에 위치한 TM 편광의 프로브 광 신호 파장을 변환하는 단계
    를 포함하는 페브리 페롯 레이저 다이오드의 주입 잠김을 이용한 광 파장 변환 방법.
KR1020030079380A 2003-11-11 2003-11-11 페브리 페롯 레이저 다이오드의 주입 잠김을 이용한 광파장 변환 장치 및 그 방법 KR100730363B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030079380A KR100730363B1 (ko) 2003-11-11 2003-11-11 페브리 페롯 레이저 다이오드의 주입 잠김을 이용한 광파장 변환 장치 및 그 방법
US10/833,832 US7034989B2 (en) 2003-11-11 2004-04-28 Optical wavelength conversion apparatus and method using injection locking of fabry-perot laser diode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030079380A KR100730363B1 (ko) 2003-11-11 2003-11-11 페브리 페롯 레이저 다이오드의 주입 잠김을 이용한 광파장 변환 장치 및 그 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040007352A true KR20040007352A (ko) 2004-01-24
KR100730363B1 KR100730363B1 (ko) 2007-06-19

Family

ID=34545834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030079380A KR100730363B1 (ko) 2003-11-11 2003-11-11 페브리 페롯 레이저 다이오드의 주입 잠김을 이용한 광파장 변환 장치 및 그 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7034989B2 (ko)
KR (1) KR100730363B1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080025353A1 (en) * 2006-07-28 2008-01-31 Govorkov Sergei V Wavelength locked diode-laser bar
JP5539381B2 (ja) * 2008-12-08 2014-07-02 ジーオン ネットワークス ソシエテ ア レスポンサビリテ リミテ 可同調局部発振器を備えたコヒーレント光学システム
WO2012121223A1 (ja) * 2011-03-04 2012-09-13 古河電気工業株式会社 光増幅器、光増幅システム、波長変換器、光増幅方法および光通信システム
US8558788B2 (en) * 2011-04-29 2013-10-15 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Diffusing light of a laser
CN102778801B (zh) * 2012-09-06 2014-11-05 电子科技大学 一种正相及反相全光波长转换装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE176100T1 (de) * 1995-06-30 1999-02-15 Hertz Inst Heinrich Wellenlängen-konverter
KR19990055420A (ko) * 1997-12-27 1999-07-15 정선종 반도체 광 증폭기와 편광 간섭계를 이용한 완전 광 파장 변환기
KR100470869B1 (ko) * 2000-05-23 2005-02-21 주식회사 케이티 광 파장 변환 장치
US6819476B2 (en) * 2002-05-03 2004-11-16 The Boeing Company Active optical system for changing the wavelength of an image
US7177330B2 (en) * 2003-03-17 2007-02-13 Hong Kong Polytechnic University Method and apparatus for controlling the polarization of an optical signal

Also Published As

Publication number Publication date
US20050100267A1 (en) 2005-05-12
US7034989B2 (en) 2006-04-25
KR100730363B1 (ko) 2007-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Durhuus et al. All optical wavelength conversion by SOA's in a Mach-Zehnder configuration
Yu et al. Single passband microwave photonic filter with continuous wideband tunability based on electro-optic phase modulator and Fabry–Pérot semiconductor optical amplifier
Nakarmi et al. Demonstration of all-optical NAND gate using single-mode Fabry–Pérot laser diode
Nakarmi et al. A simple controlled all-optical on/off switch using gain modulation in single mode FP-LD
Uddin et al. All-optical wavelength conversion by the modulation of self-locking state of a single-mode FP-LD
KR100730363B1 (ko) 페브리 페롯 레이저 다이오드의 주입 잠김을 이용한 광파장 변환 장치 및 그 방법
Eisenstein et al. Gain measurements of InGaAsP 1.5-μm optical amplifiers
Wu et al. All-optical Wavelength Conversion Using Optical Injection Induced Wavelength Switching in V-cavity Laser.
Xu et al. All-optical wavelength conversion using SOA at nearly symmetric position in a fiber-based sagnac interferometric loop
Chow et al. All-optical data-format and wavelength-conversion in two-wavelength injection-locked slave Fabry-Perot laser diodes
Nakarmi et al. Analysis of hysteresis width on optical bistability for the realization of optical SR flip-flop using SMFP-LDs with simultaneous inverted and non-inverted outputs
TWI236193B (en) Fast wavelength-tunable laser system using Fabry-Perot laser diode
Porzi et al. Phase-preserving amplitude noise compression of 40 Gb/s DPSK signals in a single SOA
CN110632764B (zh) 一种基于toad环的混沌光产生装置
Wong et al. High extinction ratio wavelength conversion at 10 Gbit/s using birefringence switching in semiconductor optical amplifier
Yoo et al. All‐optical wavelength conversion at 10 Gbit/s using absorption modulation in a Fabry‐Perot laser diode with a CW holding beam
KR100327006B1 (ko) 광신호 소강비 및 파장변환 대역폭 증가형 파장 변환장치
KR100665566B1 (ko) 광섬유 고리형 거울을 가진 간섭계형 파장변환기
Koh et al. Correlation between dispersion penalty and time-resolved chirp for an integrated widely tunable electroabsorption-modulated SGDBR laser across the EDFA gain bandwidth
Seo et al. Measurement of pump-induced absorption and refractive index changes in GaInAsP/InP waveguides using an optical loop mirror interferometer
Akiyama et al. Wavelength conversion (/spl sim/14 nm) of 1-Gbit/s signal by a low-temperature grown asymmetric Fabry-Perot all-optical device
Uddin et al. All-optical wavelength conversion with multicasting at 4× 10Gbits/s up and down using a Fabry-Perot laser diode
Soto et al. Experimental demonstration of all-optical logic gates using cross-polarization modulation in a semiconductor optical amplifier
Chow et al. External-pump-free polarization-insensitive wavelength converter with fast wavelength switching using orthogonal pumps four-wave mixing in a semiconductor optical amplifier
Zhang et al. All-optical wavelength conversion based on tunable V-cavity laser

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
B601 Maintenance of original decision after re-examination before a trial
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20060216

Effective date: 20070228

S901 Examination by remand of revocation
GRNO Decision to grant (after opposition)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120427

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee