KR20060046888A

KR20060046888A - 광섬유 라만 증폭기의 이득 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20060046888A
Application number: KR1020040092396A
Authority: KR
Inventors: 장순혁; 정희상; 이현재; 김광준
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2006-05-18

Abstract

본 발명은 다수 개 파장의 펌프 광원(LD)들을 이용하여 펌핑하는 방식의 광섬유 라만 증폭기에 있어서 자동으로 출력 이득을 제어할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 광섬유 라만 증폭기 이득 제어 장치는, 전송로 상에 순방향으로 전송되는 광신호에 대하여 복수의 펌프 광원들을 이용하여 상기 전송로에 펌핑광을 역방향으로 전달함으로써, 상기 광신호에 라만 이득을 제공하는 광섬유 라만 증폭기에서, 상기 광섬유 라만 증폭기의 출력에서 광파워의 일부를 분기하기 위한 광섬유 커플러와; 상기 광섬유 커플러에 의해 분기된 광파워로부터, 적어도 하나의 채널의 파워를 분리하기 위한 복수의 역다중화기와; 상기 각각의 역다중화기에 대하여 할당되고, 상기 각각의 역다중화기로부터 분리된 광파워를 전기신호로 변환하기 위한 복수의 광-전 변환기;및 상기 복수의 광-전 변환기로부터 출력된 전기신호를 측정한 후, 상기 각각의 광-전 변환기로부터 출력된 전기신호가 일정한 값을 갖도록 상기 복수의 펌프 광원의 출력을 조절하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

광섬유 증폭기, 라만 증폭기, 이득제어, fiber amplifier, Raman amplifier, gain control

Description

광섬유 라만 증폭기의 이득 제어 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR GAIN CONTROL IN FIBER RAMAN AMPLIFIER}

도 1은 일반적인 후방향 펌핑 방식 광섬유 라만 증폭기의 구성도.

도 2는 일반적인 후방향 펌핑 방식 광섬유 라만 증폭기에서, 전송로를 지나는 채널 개수의 변화에 따른 각 채널의 출력 파워의 변화를 나타내는 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 라만 증폭기의 이득 제어 장치의 구성도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 라만 증폭기의 이득 제어 장치를 적용한 경우에 있어서, 전송로를 지나는 채널의 개수의 변화에 따른 각 채널의 출력 파워의 변화를 나타내는 도면.

본 발명은 광섬유 라만 증폭기에 관한 것으로, 특히 다수 개 파장의 펌프 광원(LD)들을 이용하여 펌핑(pumping)하는 방식의 광섬유 라만 증폭기에 있어서 자동 으로 출력 이득을 제어할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 인터넷의 급속한 발전에 따라 전송 용량의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이와 같이 급격히 증가된 전송 용량의 수요를 충족시키기 위한 해결책으로 파장분할다중방식(Wavelength Division Multiplexing, WDM) 광전송 시스템이 대두되고 있다. 이러한 파장분할다중방식(WDM)의 전송 시스템에는 어븀첨가광섬유 증폭기(Erbium Doped Fiber Amplifier, EDFA), 또는 광섬유 라만 증폭기 (Fiber Raman Amplifier, FRA)등과 같은 넓은 이득 밴드(gain bandwidth)를 갖는 광섬유 증폭기가 중요하게 이용되고 있다.

한편, 최근의 전송 시스템에서는 전송 용량 못지않게 네트워크로서의 적응성(flexibility)을 가지는 것이 또한 중요한 요소가 되고 있으며, 특히 전송 용량의 조절이 자유롭게 가능하여야 한다. 이러한 전송 용량은 전송 신호광의 채널(signal channel)의 개수로 결정되며, 전송 중에 채널의 추가(add) 또는 삭제(drop)에 의하여 신호광 채널의 전송 성능이 영향을 받아서는 안 된다.

그러나, WDM 광전송 시스템에서 이용되는 광섬유 증폭기들은 신호 광채널의 개수가 변화함으로써 입력 광파워가 달라지면, 증폭기에서의 이득(gain)이 달라지며, 또한 출력에서 과도응답특성(transient effects)를 나타내는 문제가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 광섬유 증폭기에서는 자동 이득 제어 (Automatic Gain Control, AGC)의 기능이 필수적으로 이용된다.

광섬유 증폭기들에 존재하는 또 하나의 문제점은 전송 스팬(span)의 구성이 달라지거나, 환경적인 요인에 의하여 전송 스팬 손실(span loss)이 달라질 수 있다는 점이다. 이와 같이 손실이 달라지면 증폭기의 입력이 달라지게 되고, 이로 인하여 출력값도 달라지게 된다. 따라서 스팬 손실에 의하여 입력이 달라지더라도 일정한 출력을 얻을 수 있도록 하는 자동 출력 파워 레벨 제어(Automatic Level Control, ALC) 기능이 역시 이용된다.

광섬유 증폭기, 특히 어븀첨가광섬유 증폭기(EDFA)에 위에서 설명한 자동 이득 제어(AGC) 또는 자동 출력 파워 레벨 제어(ALC)의 기능을 구현한 결과들은 여러 논문, 특허 등에서 발표된 바 있다. K. Motoshima (IEEE Journal of Lightwave Technology, Vol.19, No.11, pp.1759-1767, Nov.2001) 등은 3단의 이득블록을 가지는 어븀첨가광섬유 증폭기(EDFA)에서 각 이득블록의 입출력을 모니터한 후, 각 이득블록별로 자동 이득 제어(AGC) 회로에 의하여 펌프 레이저 다이오드(Laser Diode, LD)의 광파워를 조절함으로써 AGC의 기능을 구현하였다. 또한 최종 출력에서 특정 채널의 파워를 필터링(filtering)하여 측정한 후 이 광파워가 일정하도록 1단과 2단 사이에 놓인 가변감쇄기(Variable Optical Attenuator, VOA)를 조정함으로써 자동 출력 파워 레벨 제어(ALC) 기능을 구현하였다. 이 논문에서 제시된 방법 이외에도 여러 가지 방식의 자동 이득 제어(AGC) 및 자동 출력 파워 레벨 제어 (ALC)의 방법이 보고된 바 있으나, K. Motoshima의 논문에서와 같이 펌프 LD의 출력파워를 조절하는 방법이 기술적으로 가장 안정되고, 신뢰할 만한 방법인 것으로 알려져 있다.

한편, 광섬유 라만 증폭기의 경우에서는 1개 파장의 펌프 LD를 이용한 펌핑의 경우, 펌프 LD의 파워를 조절하여 출력 파워를 일정하게 얻도록 함으로써 일정한 이득을 유지할 수 있다(C.-J. Chen, et al., Electronics Letters, vol. 37, pp. 1304-1305 (2001)). 그러나, 여러 개 파장의 펌프 LD들을 이용하여 넓은 파장 영역에서 라만 이득을 얻는 경우는 펌프광-펌프광, 펌프광-신호광, 신호광-신호광 사이의 SRS(Stimulated Raman Scattering) 상호 작용 (interaction)이 복잡하게 발생하여 일정한 이득을 얻기 위한 펌프 LD들의 파워를 조절하기가 어려운 문제가 있다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 다수 개 파장의 펌프 광원(LD)들을 이용하여 펌핑하는 방식의 라만 증폭기에서, 채널의 부가 또는 삭제로 인하여 신호광의 채널 수가 변하는 경우에도 일정한 채널당 출력 파워를 자동으로 얻을 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은, 광섬유 라만 증폭기에서 광선로의 국소적 손 실, 손실 변화 등에 관계없이 일정한 채널당 출력 파워를 자동으로 얻을 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광섬유 라만 증폭기 이득 제어 장치는, 전송로 상에 순방향으로 전송되는 광신호에 대하여 복수의 펌프 광원들을 이용하여 상기 전송로에 펌핑광을 역방향으로 전달함으로써, 상기 광신호에 라만 이득을 제공하는 광섬유 라만 증폭기에서, 상기 광섬유 라만 증폭기의 출력에서 광파워의 일부를 분기하기 위한 광섬유 커플러와; 상기 광섬유 커플러에 의해 분기된 광파워로부터, 적어도 하나의 채널의 파워를 분리하기 위한 복수의 역다중화기와; 상기 각각의 역다중화기에 대하여 할당되고, 상기 각각의 역다중화기로부터 분리된 광파워를 전기신호로 변환하기 위한 복수의 광-전 변환기;및 상기 복수의 광-전 변환기로부터 출력된 전기신호를 측정한 후, 상기 각각의 광-전 변환기로부터 출력된 전기신호가 일정한 값을 갖도록 상기 복수의 펌프 광원의 출력을 조절하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본 발명에 따른 광섬유 라만 증폭기 이득 제어 장치는, 상기 광섬유 커플러에 의해 분기된 광파워 중, 상기 복수의 역다중화기에 의하여 분리되지 않고 남은 광파워를 전기신호로 변환하기 위한 잔류광 변환기를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 복수의 역다중화기의 수는 상기 복수의 펌프 광원의 파장의 개수와 같거나 더 적은 것이 바람직하다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광섬유 라만 증폭기 이득 제어 방법은, 전송로 상에 순방향으로 전송되는 광신호에 대하여 복수의 펌프 광원들을 이용하여 상기 전송로에 펌핑광을 역방향으로 전달함으로써, 상기 광신호에 라만 이득을 제공하는 광섬유 라만 증폭기에서, 상기 광섬유 라만 증폭기의 출력에서 광파워의 일부를 분기하는 제1 단계와; 상기 제1 단계에서 분기된 광파워로부터, 적어도 하나의 채널의 파워를 분리하는 제2 단계와; 상기 제2 단계에서 분리된 각각의 채널의 파워를 전기신호로 변환하는 제3 단계;및 상기 제3 단계에서 변환된 전기신호를 측정한 후, 상기 전기신호가 일정한 값을 갖도록 상기 복수의 펌프 광원의 출력을 조절하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 광섬유 라만 증폭기 이득 제어 방법은, 상기 제2 단계에서 분리되지 않고 남은 광파워를 전기신호로 변환하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 참조번호 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

도 1은 일반적인 후방향 펌핑 방식 광섬유 라만 증폭기의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 일반적인 라만 증폭기(100)는 광섬유 전송로(101)와, WDM 커플러(102) 및 라만 펌프 모듈(Raman Pump LD's)(103)를 포함한다.

일반적인 라만 증폭기(100)에서 신호광(signals)은 상기 전송로(transmission fiber)(101)의 입력측으로부터 다음 단(next stage)에 연결된 출력측 방향, 즉 순방향(forward)으로 진행하며, 라만 펌프광은 상기 전송로(101)의 출력측으로부터 입력측 방향, 즉 역방향(backward)으로 진행하도록 구성되어 있다. 상기 WDM 커플러(102)는 상기 전송로(101)에 입력된 신호광을 순방향으로 계속 진행할 수 있도록 구성되며, 상기 라만 펌프 모듈(103)으로부터 출력된 라만 펌프광이 상기 전송로(101)로 유입되어 역방향으로 진행하도록 한다. 상기 라만 펌프 모듈(103)은 여러 개 파장의 펌프 광원들로 이루어져 있으며, 여러 개 파장의 펌프 광원들의 출력 파워는 펌프광 파장에 맞는 WDM 커플러나 다중화기(multiplexer)등에 의해 한 개의 광섬유, 또는 경로(path)로 모이도록 구성된다.

이와 같은 라만 증폭기(100)를 이용하면, 신호광은 긴 길이(보통 80~ 120 km)의 전송로(101)를 진행하면서, 유도 라만 산란(Stimulated Raman Scattering, SRS) 현상에 의해 라만 펌프광으로부터 라만이득을 얻게 된다. 일반적인 광전송 시스템에서 신호광의 파장은 1520~1610nm 영역이며, 라만 펌프광은 14xx nm영역의 여러 개의 파장의 레이저 다이오드(Laser Diode, LD)를 사용한다. 상기 라만 증폭기(100)를 지나면서 라만 이득을 얻은 신호광은 다음 단(next stage)인 어븀첨가광섬유 증폭기(EDFA)나 분산 보상 광섬유(Dispersion Compensated Fiber, DCF), 또는 다음 단의 전송로로 진행하게 된다.

최근의 WDM 광전송 시스템은 점대점(point-to-point) 전송 방식에서 한 단계 더 발전하여 OADM(Optical Add-Drop Multiplexing)을 구현하여 특정 채널을 원하는 노드(node)에서 추가(add) 또는 삭제(drop)할 수 있도록 진화하고 있다. 특히, R-OADM(Reconfigurable-OADM) 기능을 구현하기 위하여 광 스위치(optical switch)나 가변 트랜스폰더(tunable transponder) 등의 개발이 활발히 진행되고 있다. 이와 같이 전송로 상의 노드에서 발생하는 채널의 추가 또는 삭제에 의해 전송로를 진행하는 채널의 개수는 가변적인 상황이 된다. 그러나, 상기 종래의 라만 증폭기(100)의 경우, 입력 채널 수의 변화에 따라 신호광의 라만 이득이 달라지는 문제가 있다.

도 2는 일반적인 후방향 펌핑 방식 광섬유 라만 증폭기(100)에서, 전송로를 지나는 채널 개수의 변화에 따른 각 채널의 출력 파워의 변화를 나타내는 도면이다.

도 2에서 펌프광은 1430 nm 에서253 mW, 1450nm에서365mW의 광섬유 입력 펌프 파워를 가지는 것으로 가정하였다. 신호광은 전송로(101)의 입력에서 채널 당 4 dBm으로 하였다. 도 2를 참조하면, 채널의 개수가 40개에서 20개, 10개로 감소함에 따라 출력 채널 당 출력 파워는 커지는 것을 알 수 있다. 또한 채널의 위치에 따라 채널 별 파워의 변화량 또한 다르게 됨을 알 수 있다. 즉 도 2에 도시된 바와 같이 전송로의 입력 채널 수가 변화함에 따라 출력 별 채널 파워 즉, 라만 증폭기의 이득 값이 변화한다. 실제 전송로에서는 신호광의 채널 별 출력 파워는 일정하게 유지되어야 하지만, 위와 같이 종래의 라만 증폭기(100)를 사용하는 경우 입력 채널 수의 변화에 따른 각 채널의 출력 파워가 변하게 되는 문제가 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 라만 증폭기의 이득 제어 장치의 구성도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 라만 증폭기의 이득 제어장치는 다수 개 파장의 펌프 광원들을 이용하여 펌핑하는 방식의 라만 증폭기(100)에 적용되며, 광섬유 커플러(301)와, 복수의 역다중화기(λ1-demux, ..., λn-demux)(302 내지 304)와, 복수의 광-전 변환기(PD1 내지 PDn)(305 내지 307) 및 제어부(309)를 포함한다.

상기 라만 증폭기(100)는, 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 광섬유 전송로(101)와, WDM 커플러(102) 및 라만 펌프 모듈(Raman Pump LD's)(103)를 포함한 다. 상기 라만 증폭기(100)의 구성 및 작용은 위에서 설명한 바와 동일하다. 즉, 상기 라만 증폭기(100)에서 신호광(signals)은 상기 전송로(transmission fiber)(101) 상을 순방향(forward)으로 진행하며, 상기 라만 펌프 모듈(103)로부터 출력된 라만 펌프광은 상기 전송로(101) 상을 역방향(backward)으로 진행한다. 상기 WDM 커플러(102)는 상기 전송로(101)에 입력된 신호광을 순방향으로 계속 진행할 수 있도록 구성되며, 상기 라만 펌프 모듈(103)으로부터 출력된 라만 펌프광이 상기 전송로(101)로 유입되어 역방향으로 진행하도록 한다. 상기 라만 펌프 모듈(103)은 복수 개 파장의 펌프 광원들로 구성된다. 여기서 상기 펌프 광원은 레이저 다이오드(Laser Diode, LD)로 구성되는 것이 바람직하다. 또한 상기 라만 증폭기(100) 상으로 전달되는 신호광은, 위에서 설명한 바와 같이, 유도 라만 산란(SRS) 현상에 의해 라만 펌프광으로부터 라만이득을 얻은 후, 다음 단(next stage)으로 진행한다.

상기 광섬유 커플러(301)는 상기 라만 증폭기(100)로부터 출력되는 출력 광파워의 일부를 전송로(101) 밖으로 분리하는 기능을 한다.

상기 복수의 역다중화기(λ1-demux, ..., λn-demux)(302 내지 304)는 상기 광섬유 커플러(301)에 의해서 분리된 광파워로부터 상기 각각의 역다중화기(302 내지 304)에 할당된 특정 채널의 파워를 분리해내는 기능을 한다. 즉 상기 복수의 역다중화기(302 내지 304)는 각각 여러 개의 광채널 중에서 1개의 채널 만을 선택해 내도록 제작된 광필터에 해당한다. 따라서 상기 광섬유 커플러(301)로부터 분리된 광파워는 상기 복수의 역다중화기(302 내지 304)를 차례로 지나면서 λ1, λ2, ..., λn의 특정 채널의 파워가 분리될 수 있다.

상기 복수의 광-전 변환기(PD1, PD2, ..., PDn)(305 내지 307)는 상기 복수의 역다중화기(302 내지 304)에 대하여 하나씩 할당되며, 상기 역다중화기(302 내지 304)들로부터 출력된 각각의 채널 파워를 전기신호로 바꾸는 기능을 한다. 즉, 상기 제1 역다중화기(λ1-demux)(302)에 의하여 분리된 제1 채널(λ1)의 파워는 제1 광-전 변환기(PD1)(305)에 의하여 전기 신호로 변환되고, 상기 제2 내지 n 역다중화기(λ2-demux, ..., λn-demux)(303 내지 304)에 의하여 분리된 제2 내지 n 채널(λ1 내지 λn)의 파워는 제2 내지 n 광-전 변환기(PD2 내지 PDn)(306 내지 307)에 의하여 전기 신호로 변환된다. 그리고 본 발명의 실시예에서는 상기 복수의 역다중화기(demux)(302 내지 304) 중 마지막 n 번째 역다중화기(demux)(304)에는 잔류광 변환기(PD)(308)가 추가로 연결된다. 상기 잔류광 변환기(308)는 상기 복수의 역다중화기(302 내지 304)에 의하여 분리되지 않고서, 남아 있는 채널들의 총 광파워를 전기신호로 변환하는 기능을 한다. 상기 광-전 변환기(305 내지 307) 및 잔류광 변환기(PD)(308)는 광다이오드(Photo Diode, PD)로 제작되는 것이 바람직하다.

상기 제어부(controller)(309)는 상기 복수의 광-전 변환기(PD1, PD2, ..., PDn)(305 내지 307) 및 잔류광 변환기(PD)(308)로부터 출력된 전기신호를 이용하여 각각의 선택된 광채널의 세기를 읽고, 이를 이용하여 다음과 같이 상기 라만 펌프 모듈(103)의 동작을 제어하는 기능을 한다. 즉, 상기 전송로(101) 상에서 채널의 추가(add) 또는 삭제(drop)에 의해 신호광 채널의 개수가 변화하면 상기 라만 증폭기(100)의 출력으로부터 분리되어, 상기 역다중화기(demux)(302 내지 304) 및 광-전 변환기(PD1, PD2, ..., PDn)(305 내지 307)를 통하여 출력되는 광채널의 파워도 또한 변화한다. 이 때 상기 제어부(309)는 상기 복수의 광-전 변환기, 즉 PD1(305), PD2(306), ..., PDn(307)의 출력으로부터 측정되는 전기신호를 오류 신호(error signal)로 하여 라만 펌프 모듈(103) 내의 각각의 펌프 광원(LD)들의 전류값을 변동시킴으로써, PD1(305), PD2(306), ..., PDn(307)에서 읽는 전기신호의 값이 일정하게 유지되도록 변화시킨다. 이 때 라만 펌프 모듈(103)을 구성하는 라만 펌프 광원(LD)들의 파장의 개수를 m 이라고 하면, m ≥ n 의 관계가 성립한다. 즉, 각 파장의 펌프 광원(LD)은 각각의 광-전 변환기, 즉 PD1(307), PD2(308), ..., PDn(309)의 값을 오류 신호(error signal)로 하여, 상기 광-전 변환기(307 내지 309)에서 읽은 값이 일정하게 유지되도록 각각의 펌프 광원(LD)의 인가전류를 변화하도록 한다. 상기 광-전 변환기(307 내지 309)에서 읽은 값이 변화할 때 펌프 광원(LD)의 인가전류를 정해 주는 피드백(feedback) 방식은 PID(Proportional-Integral-Derivative) 피드백 또는 그 외의 다른 알려진 방법을 적용할 수 있으며, 결과적으로 상기 광-전 변환기(307 내지 309)에서 읽은 값이 빠른 시간 내에 일정한 값으로 회복되도록 구성할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 라만 증폭기의 이득 제어 장치를 적용한 경우에 있어서, 전송로를 지나는 채널의 개수의 변화에 따른 각 채널의 출력 파워의 변화를 나타내는 도면이다.

일 예로, 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 라만 증폭기의 이득 제어 장치를, 도 2에서와 같이 1430, 1450 nm의 두 개의 파장으로 펌핑하여 1530~1563 nm의 파장에서 라만 이득을 얻도록 구성된 라만 증폭기에서 두 개의 역다중화기(302,303) 및 광-전 변환기(305,306)을 이용함으로써, 즉 n=2로 하여 구성할 수 있다. 이 때 상기 두 개의 역다중화기(302,303)에 의하여 분리되는 λ1, λ2는 각각 이득 밴드 내에서 짧은 파장의 채널과 긴 파장의 채널 중에서 각각 1개씩 고르도록 한다. 예를 들어, λ1=1533.46, λ2=1553.35 nm로 할 수 있다. 이 때 본 발명에 따른 제어부(309)는 짧은 파장의 채널인 λ1=1533.46의 파워를 모니터하는 제1 광-전 변환기(PD1)(305)에서 읽은 전기신호를 이용하여 두 개의 펌프 파장 중에서 짧은 쪽인 1430 nm 펌프 광원(LD)의 피드백 신호를 조절한다. 또한 상기 제어부(309)는 긴파장 영역의 채널인 λ2=1553.35 nm의 파워를 읽은 제2 광-전 변환기(PD2)(306)의 전기신호를 이용하여 펌프 파장 중에서 긴 쪽인 1450 nm 의 펌프 광원(LD)의 출력을 조절한다. 본 발명에서는 각 파장의 펌프 광원(LD)을 조절하는 데 있어서, 각각의 서로 다른 채널 파워를 신호로 이용함으로써 라만 증폭기(100) 내에서의 펌프-펌프 간의 상호 작용에 관계없이 일정한 채널별 출력 파워를 얻을 수 있게 된다.

도 4는 이와 같은 방식으로 모니터하는 두 채널 즉, λ1=1533.46, λ 2=1553.35 nm의 채널 출력이 일정한 값이 되도록 각각의 펌프 광원(LD)의 출력 파워를 조절하였을 때의 출력 스펙트럼이다. 채널의 개수가 40개에서, 20개, 10개로 변화할 때 채널 별 출력 파워의 변동이 거의 없음을 알 수 있다. 각 채널의 출력 파워 변화는 +/- 0.2 dB 이내이다. 이와 같은 방법으로 여러 개 파장의 펌프 광원(LD)을 사용하여 넓은 파장 영역에서 신호광의 이득을 얻을 수 있는 라만 증폭기에서 라만 이득을 제어할 수 있다.

다른 예를 들면, 1420, 1430, 1445, 1465, 1490 nm의 5개의 펌프 파장을 이용하여 1530~1604 nm의 파장 대역에서 라만 이득을 얻을 수 있도록 설계된 라만 증폭기를 고려할 수 있다. 이 경우 n=4로 하여, λ1=1532.68, λ2=1557.36, λ3=1578.68, λ4=1599.74 nm의 출력을 광-전변환기(PD)를 이용하여 모니터하고, 모니터 된 출력을 오류 신호(error signal)로 하여 펌프 파장을 조절하도록 한다. 1420, 1430 nm의 펌프 광원(LD)은 λ1=1532.68의 출력을 이용하여, 1445nm의 펌프 광원(LD)은 λ2=1557.36, 1465 nm의 펌프 LD는 λ3=1578.68, 1490 nm의 펌프 광원(LD)은 λ4=1599.74 nm의 출력값을 이용한다. 이와 같은 방식으로 모니터하는 채널의 출력이 일정하도록 펌프 출력 파워를 조절하였을 때, 각 신호광의 채널 출력 파워는+/- 0.3 dB 내에서 일정하게 유지할 수 있다.

λ1, λ2 ,..., λn의 파장의 결정은 펌프 광원(LD)들의 파장과 관계되며, 채널의 추가 또는 삭제 시에 채널 출력 파워의 변동이 최소가 되도록 결정되어야 한다. 또한, 과도응답 현상(transient effect)을 최소로 하기 위해서는 피드백의 속도가 충분히 빨라야 한다. 위의 방법은 출력 파워를 모니터하여 일정한 출력 파워가 유지되도록 피드백하는 방식이므로, 전송로의 국소적 손실, 또는 손실의 변화가 있을 때에도 마찬가지로 적용할 수 있다.

본 발명에 따른 광섬유 라만 증폭기의 이득 제어 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현할 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 인터넷을 통한 전송과 같이 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면 다수 개 파장의 펌프 광원(LD)를 이용하는 라만 증폭기에서, 전송로의 채널 개수의 변화에 관계없이 일정한 채널별 출력 파워를 얻을 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명에 따르면, 전송로에서의 국소적 손실 또는 손실의 변화에 관계없이 일정한 채널별 출력 파워를 얻을 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명에 따르면, 전송로 내에서 발생하는 펌프광-펌프광, 펌프광-신호광, 신호광-신호광 사이의 복잡한 SRS 현상의 결과와 관계없이 적용할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명에 따르면, 광섬유 라만 증폭기로부터 출력되는 광파워의 일부를 분기한 후, 이를 빠른 피드백 과정에 의하여 상기 광섬유 라만 증폭기의 이득 제어에 이용함으로써 출력 파워의 과도 응답 현상(transient effects)을 억제할 수 있는 이점이 있다.

Claims

전송로 상에 순방향으로 전송되는 광신호에 대하여 복수의 펌프 광원들을 이용하여 상기 전송로에 펌핑광을 역방향으로 전달함으로써, 상기 광신호에 라만 이득을 제공하는 광섬유 라만 증폭기의 이득을 제어하기 위한 장치에 있어서,

상기 광섬유 라만 증폭기의 출력에서 광파워의 일부를 분기하기 위한 광섬유 커플러;

상기 광섬유 커플러에 의해 분기된 광파워로부터, 적어도 하나의 채널의 파워를 분리하기 위한 복수의 역다중화기;

상기 각각의 역다중화기에 대하여 할당되고, 상기 각각의 역다중화기로부터 분리된 광파워를 전기신호로 변환하기 위한 복수의 광-전 변환기;및

상기 복수의 광-전 변환기로부터 출력된 전기신호를 측정한 후, 상기 각각의 광-전 변환기로부터 출력된 전기신호가 일정한 값을 갖도록 상기 복수의 펌프 광원의 출력을 조절하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 라만 증폭기 이득 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 광섬유 커플러에 의해 분기된 광파워 중, 상기 복수의 역다중화기에 의하여 분리되지 않고 남은 광파워를 전기신호로 변환하기 위한 잔류광 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 라만 증폭기 이득 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 복수의 역다중화기의 수는 상기 복수의 펌프 광원의 파장의 개수와 같거나 더 적은 것을 특징으로 하는 광섬유 라만 증폭기 이득 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 광-전 변환기는 포토 다이오드(PD)로 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 라만 증폭기 이득 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 펌프 광원은 레이저 다이오드(LD)로 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 라만 증폭기 이득 제어 장치.
전송로 상에 순방향으로 전송되는 광신호에 대하여 복수의 펌프 광원들을 이용하여 상기 전송로에 펌핑광을 역방향으로 전달함으로써, 상기 광신호에 라만 이득을 제공하는 광섬유 라만 증폭기의 이득을 제어하기 위한 방법에 있어서,

상기 광섬유 라만 증폭기의 출력에서 광파워의 일부를 분기하는 제1 단계;

상기 제1 단계에서 분기된 광파워로부터, 적어도 하나의 채널의 파워를 분리하는 제2 단계;

상기 제2 단계에서 분리된 각각의 채널의 파워를 전기신호로 변환하는 제3 단계;및

상기 제3 단계에서 변환된 전기신호를 측정한 후, 상기 전기신호가 일정한 값을 갖도록 상기 복수의 펌프 광원의 출력을 조절하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 라만 증폭기 이득 제어 방법.
제6항에 있어서, 상기 제2 단계에서 분리되지 않고 남은 광파워를 전기신호로 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 라만 증폭기 이득 제어 방법.
제6항에 있어서, 상기 채널의 수는 상기 복수의 펌프 광원의 파장의 개수와 같거나 더 적은 것을 특징으로 하는 광섬유 라만 증폭기 이득 제어 방법.