KR20150045561A - 자기 궤환 f-p ld를 이용한 wdm-pon에서의 파장 가변 레이저 광원 - Google Patents

자기 궤환 f-p ld를 이용한 wdm-pon에서의 파장 가변 레이저 광원 Download PDF

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이창희
황지홍
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Abstract

본 발명은 자기 궤환 F-P LD를 이용한 WDM-PON에서의 파장 가변 레이저 광원에 관한 것으로서, DC 신호를 생성하는 Bias-Tee(10)와; 상기 Bias-Tee(10)의 출력단에 연결되는 레이저 다이오드(20)와; 상기 레이저 다이오드(20)에 펄스신호를 공급하는 변조기(30)와; 상기 레이저 다이오드(20)에 연결되는 광써큐레이터(40)와; 상기 광써큐레이터(40)에 연결되는 PC(50)와 커플러(60) 상기 PC(50)에 연결되는 필터(70) 및 상기 커플러(60)와 상기 필터(70) 사이에 연결되어 광결합과 광분배를 하는 SMF(80)로 이루어지는 중앙국(CO)과; 상기 중앙국(CO)에 연결되는 리모트 노드(RN) 및; 상기 리모트 노드(RN)에 연결되는 광망종단장치(ONU)로 구성되어 광원으로 저가의 F-P LD를 이용하고, 광 써큘레이터, 편광 조절기, 0.8nm 선폭의 Tunable BPF, 그리고 50:50 커플러만으로 구성됨으로써 WDM-PON을 저가격 및 쉽게 파장을 제어할 수 있고 매우 경제적이며, 성능이 좋은 파장대역에서 상대적 잡음 밀도(RIN)가 10Gb/s의 속도를 전송할 수 있는 RIN threshold를 충족하여 10Gb/s의 고속 전송에서도 효율적으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 WDM-PON에 적용할 수 있는 새로운 자기 궤환(Self-Seeding) 방식의 F-P LD를 이용하여 파장 가변 레이저 광원을 제공할 수 있는 장점이 있는 유용한 발명이다.

Description

자기 궤환 F-P LD를 이용한 WDM-PON에서의 파장 가변 레이저 광원{Tunable laser for WDM-PON using an self seeded F-P LD}
본 발명은 파장 분할 다중화(WDM) 방식 수동형 광 가입자 망(PON)에서의 파장 가변 레이저 광원에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 WDM-PON에 적용할 수 있는 새로운 자기 궤환(Self-Seeding) 방식의 F-P LD를 이용하여 가변 파장 광원의 구조를 구현하는 자기 궤환 F-P LD를 이용한 WDM-PON에서의 파장 가변 레이저 광원에 관한 것이다.
최근 인터넷의 급속한 확산과 영상 중심의 멀티미디어 서비스의 발전으로 인해 서비스 가입자들의 개인방송, 실시간 영상 서비스 이용이 증가하게 되므로 인해, 가입자들의 요구에 기존 가입자 망 기술은 물리적 한계에 이르렀으며 이를 해결하고자 광 가입자 망 기술이 많은 연구가 되고 있다.
그 중에서 파장 분할 다중화 방식 수동형 광가입자망(Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network)은 각 가입자에게 독립된 파장을 제공하며 100Mbps 이상의 넓은 대역폭 및 높은 QoS(Quality of Service)의 콘텐츠 서비스 제공이 가능하며 다양한 형태의 프로토콜의 적용이 가능하여 차세대 광 가입자망 기술로 각광받고 있다.
즉, 상기 파장 분할 다중화 방식 수동형 광가입자망(Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network)은 다른 가입자망 기술에 비해 시설 유지 비용이 낮아 경제적이고, 가입자에게 넓은 대역폭을 제공하기 때문에 연구 개발에 주요 관심사가 되고 있으며, WDM-PON 기술 중에서 가입자 장치(ONU)가 파장에 무관한 Colorless한 특성을 갖는 광원 기술로 ASE 주입 방식의 파장 가변 레이저는 가변되는 파장의 범위가 넓은 장점이 있지만 광원의 높은 가격과 파장제어가 어려운 단점이 있다.
현재까지 기존의 WDM 방식의 가입자망을 현장에 적용하기 위해서는 저가의 광소자 확보가 핵심 사안이다. 특히 광원은 전체 시스템 구현에서 상대적으로 높은 비중을 차지하기 때문에 저가의 광원 개발이 필수적이다. 또한 기존의 가변 파장 레이저 기술은 안정된 단일 파장을 위한 온도제어와 전류제어가 필요하고, 고가인 단점으로 가입자망에 적용하기 실제로 힘들뿐만 아니라 주입 잠김 F-P 레이저 다이오드(LD) 방법은 고가의 외부 광원을 필요로 함으로써 여전히 가격 경쟁력을 갖추기 어렵다.
또한 주입 F-P LD 방법은 고가의 외부 광원이 필요하여 가격 경잭력을 갖추기 어렵다.
그에 따라 WDM-PON의 독립된 파장을 각 가입자에게 제공하기 위해 Colorless한 광원들이 소개된바 있다(비특허문헌 1 ∼ 3).
여러 가지 광원기술 중에서 가변 파장 레이저는 파장 범위의 조절 가능과 2.5Gb/s 이상의 속도에서 직접 변조가 가능하며 유지 보수비용이 저렴한 장점을 가지고 있다. 하지만 높은 가격과 파장 제어가 어려운 단점을 가지고 있다(비특허문헌 4).
H.D.Kim et al.,"A Law-Cost WDM sOURCE with an ASE Injected Fabry-Perot Semiconductor Laser", IEEE Photonics Technology Letters, Vol.12, No.8, p.p 1067-1069. K.M.Choi et al.,"Color-Free Operation of Dense WDM-PON Based on the Wavelength-Locked Fabry-Perot Laser Diodes Injecting a Law-Noise BLS", IEEE Photonics Technology Letters, Vol.18, No.10, p.p 1167 - 1169, May, 2006. K.Y.Cho et al.,"Operating Wavelength Range of 1.25-Gb/s WDM PON Implemented by using Uncooled RSOA's",OFC/NFOEC, 2008. S.H.Oh et al.,"Tunable External Cavity Laser by Hybrid Integration of a Superluminescent Diode and a Polyer Bragg Reflector",IEEE Journal of Selected Topics In Quantum Electronics,Vol.17, No.6, p.p 1534-1541, November, 2011.
본 발명은 상기한 실정을 고려하여 발명한 것으로서, 그 목적은 광원으로 저가의 F-P LD를 이용하고, 광 써큘레이터, 편광 조절기, 0.8nm 선폭의 Tunable BPF, 그리고 50:50 커플러만으로 구성됨으로써 WDM-PON을 저가격 및 쉽게 파장을 제어할 수 있는 매우 경제적인 자기 궤환 F-P LD를 이용한 WDM-PON에서의 파장 가변 레이저 광원을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 성능이 좋은 파장대역에서 상대적 잡음 밀도(RIN)가 10Gb/s의 속도를 전송할 수 있는 RIN threshold를 충족하여 10Gb/s의 고속 전송에서도 효율적으로 사용할 수 있는 자기 궤환 F-P LD를 이용한 WDM-PON에서의 파장 가변 레이저 광원을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 WDM-PON에 적용할 수 있는 새로운 자기 궤환(Self-Seeding) 방식의 F-P LD를 이용하여 파장 가변 레이저 광원을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 자기 궤환 F-P LD를 이용한 WDM-PON에서의 파장 가변 레이저 광원은 DC 신호를 생성하는 Bias-Tee(10)와; 상기 Bias-Tee(10)의 출력단에 연결되는 레이저 다이오드(20)와; 상기 레이저 다이오드(20)에 펄스신호를 공급하는 변조기(30)와; 상기 레이저 다이오드(20)에 연결되는 광써큐레이터(40)와; 상기 광써큐레이터(40)에 연결되는 PC(50)와 커플러(60) 상기 PC(50)에 연결되는 필터(70) 및 상기 커플러(60)와 상기 필터(70) 사이에 연결되어 광결합과 광분배를 하는 SMF(80)로 이루어지는 중앙국(CO)과; 상기 중앙국(CO)에 연결되는 리모트 노드(RN) 및; 상기 리모트 노드(RN)에 연결되는 광망종단장치(ONU)로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 광원으로 저가의 F-P LD를 이용하고, 광 써큘레이터, 편광 조절기, 0.8nm 선폭의 Tunable BPF, 그리고 50:50 커플러만으로 구성됨으로써 WDM-PON을 저가격 및 쉽게 파장을 제어할 수 있고 매우 경제적이며, 성능이 좋은 파장대역에서 상대적 잡음 밀도(RIN)가 10Gb/s의 속도를 전송할 수 있는 RIN threshold를 충족하여 10Gb/s의 고속 전송에서도 효율적으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 WDM-PON에 적용할 수 있는 새로운 자기 궤환(Self-Seeding) 방식의 F-P LD를 이용하여 파장 가변 레이저 광원을 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명 자기 궤환 F-P LD를 이용한 WDM-PON에서의 파장 가변 레이저 광원의 구성도,
도 2는 파장대역에 따른 표준편차와 아이 패턴(Eye Pattern)의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 자기 궤환 F-P LD를 이용한 WDM-PON에서의 파장 가변 레이저 광원을 바람직한 실시예로서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명 자기 궤환 F-P LD를 이용한 WDM-PON에서의 파장 가변 레이저 광원의 구성도, 도 2는 파장대역에 따른 표준편차와 아이 패턴(Eye Pattern)의 측정 결과를 나타낸 그래프로서, 본 발명 자기 궤환 F-P LD를 이용한 WDM-PON에서의 파장 가변 레이저 광원은 DC 신호를 생성하는 Bias-Tee(10)와; 상기 Bias-Tee(10)의 출력단에 연결되는 레이저 다이오드(20)와; 상기 레이저 다이오드(20)에 펄스신호를 공급하는 변조기(30)와; 상기 레이저 다이오드(20)에 연결되는 광써큐레이터(40)와; 상기 광써큐레이터(40)에 연결되는 PC(50)와 커플러(60) 상기 PC(50)에 연결되는 필터(70) 및 상기 커플러(60)와 상기 필터(70) 사이에 연결되어 광결합과 광분배를 하는 SMF(80)로 이루어지는 중앙국(CO)과; 상기 중앙국(CO)에 연결되는 리모트 노드(RN) 및; 상기 리모트 노드(RN)에 연결되는 광망종단장치(ONU)로 구성되어 있다.
상기 변조기(30)로는 직접 변조기를 바람직하게 사용할 수 있고, 상기 필터(70)로는 가변 대역 통과필터(BPF)가 바람직하게 사용된다.
다음에는 상기한 바와 같이 구성된 본 발명 자기 궤환 F-P LD를 이용한 WDM-PON에서의 파장 가변 레이저 광원의 작용을 상세하게 설명한다.
본 발명 자기 궤환 F-P LD를 이용한 WDM-PON에서의 파장 가변 레이저 광원은 도 1에 도시한 바와 같이 중앙국(CO)에 있는 레이저 다이오드(20)에서 PRBS(Pseudo Random Bit Sequence)의 패턴 길이가 29 - 1인 1.25Gb/s의 속도로 직접 변조된 신호가 90:10 커플러(60)를 통하여 광써큐레이터(40)에 도입되어 가변 대역 통과필터(BPF)인 필터(70)를 통해 단일 파장으로 분할되어 다시 레이저 다이오드(20)에 인가되어 광원이 생성된다.
이렇게 생성된 광원은 리모트 노드(RN)인 AWG(Arrayed Waveguide Grating)를 통하여 광망종단장치(ONU ; Optical Network Unit)에 위치한 가입자에게 전송된다.
도 2는 자기 궤환(Self-Seeded) F-P LD를 이용하여 구현된 파장 가변 레이저 광원의 파장 대역에 따른 표준편차(Standard Deviation)과 아이 패턴(Eye Pattern)에 대한 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 도 2로부터 확인할 수 있는 바와 같이 약 20nm 파장 대역에서 파장 가변 범위가 고르게 분포되어 있으며, 단파장 대역에서 좋은 성능을 볼 수 있었다.
또한 아이 패턴(Eye Pattern)의 측정 결과로 파장 대역을 가변하며 실험 결과 비팅 잡음이 발생하지만 성능 변화가 없음을 알 수 있었다.
상대적 밀도 잡음(RIN)은 -124dB/Hz의 성능으로 10Gb/s 고속 전송을 위한 최저 RIN Threshold를 수용할 수 있음을 알 수 있었다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.
10 : Bias-Tee 20 : 레이저 다이오드
30 : 변조기 40 : 광써큐레이터
50 : PC 60 : 커플러
70 : 필터 80 : SMF
CO : 중앙국 RN : 리모트 노드
ONU : 광망종단장치

Claims (3)

  1. DC 신호를 생성하는 Bias-Tee(10)와; 상기 Bias-Tee(10)의 출력단에 연결되는 레이저 다이오드(20)와; 상기 레이저 다이오드(20)에 펄스신호를 공급하는 변조기(30)와; 상기 레이저 다이오드(20)에 연결되는 광써큐레이터(40)와; 상기 광써큐레이터(40)에 연결되는 PC(50)와 커플러(60) 상기 PC(50)에 연결되는 필터(70) 및 상기 커플러(60)와 상기 필터(70) 사이에 연결되어 광결합과 광분배를 하는 SMF(80)로 이루어지는 중앙국(CO)과; 상기 중앙국(CO)에 연결되는 리모트 노드(RN) 및; 상기 리모트 노드(RN)에 연결되는 광망종단장치(ONU)로 구성된 자기 궤환 F-P LD를 이용한 WDM-PON에서의 파장 가변 레이저 광원.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 변조기(30)로는 직접 변조기를 사용하는 것을 특징으로 하는 자기 궤환 F-P LD를 이용한 WDM-PON에서의 파장 가변 레이저 광원.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 필터(70)로는 가변 대역 통과필터(BPF)를 사용하는 것을 특징으로 하는 자기 궤환 F-P LD를 이용한 WDM-PON에서의 파장 가변 레이저 광원.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108833016A (zh) * 2018-06-29 2018-11-16 华中科技大学 一种单片集成的波分复用单纤双向数据传输模块

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