KR20220028256A - Laser device having double ring structure - Google Patents
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Abstract
Description
실시예들은 레이저 장치에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는 더블링 구조를 가지며 스위칭을 통해 출력 광신호의 광 증폭 효율이 감소하지 않는 레이저 장치에 관한 것이다.Embodiments relate to a laser device, and more particularly, to a laser device having a doubling structure and in which optical amplification efficiency of an output optical signal does not decrease through switching.
서로 다른 파장을 가지는 빛은 서로 간섭하지 않고 전파한다. 서로 다른 파장에 정보를 실어 단일 광섬유로 전송할 경우, 각 정보는 상호 간섭 없이 광섬유를 따라 전파한다. 이러한 전송 방식을 파장 분할 다중화 전송 방식(WDM, Wavelength Divisional Multiplexing)이라 한다. 파장 분할 다중화 기술은 광섬유의 정보 전송 용량을 크게 증가시킬 수 있어, 광통신 분야에서 폭넓게 사용되고 있다. Lights of different wavelengths propagate without interfering with each other. When information is carried on different wavelengths and transmitted over a single optical fiber, each piece of information propagates along the optical fiber without mutual interference. This transmission method is called a wavelength division multiplexing transmission method (WDM, Wavelength Divisional Multiplexing). Wavelength division multiplexing technology can greatly increase the information transmission capacity of optical fibers, and is widely used in the optical communication field.
광통신 분야에서 정보는 레이저 장치에서 방출되는 광신호에 실려 전송된다. 레이저는 광 세기와 파장 영역, Line-Width, lasing interval(FSR) 등의 다양한 광학 특성을 가진다. 따라서, 사용하고자 하는 어플리케이션에 따라 적합한 광학 특성을 갖는 레이저를 선택해야 한다. In the field of optical communication, information is transmitted on an optical signal emitted from a laser device. Lasers have various optical properties such as light intensity, wavelength range, line-width, and lasing interval (FSR). Therefore, it is necessary to select a laser having suitable optical properties according to the intended application.
파장 분할 다중화 기술에 적합한 광학 특성은 1530nm-1625nm의 파장 범위, 즉 C-밴드(conventional band)와 L-밴드(long wave length band)의 파장 범위이다. 레이저 내부에서 증폭된 광신호의 출력 파워가 해당 파장 범위에서 높아야 정보의 손실이 없는 고성능 전송이 가능하다. An optical characteristic suitable for the wavelength division multiplexing technique is a wavelength range of 1530 nm-1625 nm, that is, a wavelength range of C-band (conventional band) and L-band (long wave length band). High-performance transmission without loss of information is possible only when the output power of the optical signal amplified inside the laser is high in the corresponding wavelength range.
따라서, C-밴드 및/또는 L-밴드 범위에서 레이저 내부에서 증폭된 광신호의 출력 파워가 전체적으로 낮은 세기를 갖거나, 해당 영역에 포함되는 서브 범위(예컨대, C-밴드 및/또는 L-밴드 중 특정 파장 범위)에서 낮은 세기를 갖는 경우 낮은 전송성능을 갖는 한계가 있다.Therefore, the output power of the optical signal amplified inside the laser in the C-band and/or L-band range has an overall low intensity, or a sub-range (eg, C-band and/or L-band) included in the corresponding region. In the case of having a low intensity in a specific wavelength range), there is a limit to having low transmission performance.
본 발명의 일 측면에 따르면 C-밴드 및/또는 L-밴드 범위 내에서 발생 가능한 특정 파장 범위에서의 광 증폭 효율 감소를 제거한 레이저 장치를 제공할 수 있다. According to an aspect of the present invention, it is possible to provide a laser device in which a decrease in optical amplification efficiency in a specific wavelength range that may occur within a C-band and/or an L-band range is eliminated.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치는 C-밴드 또는 L-밴드 파장 성분을 순환시키는 링 구조를 가진다. 상기 레이저 장치는: C-밴드에 속하는 파장 및 L-밴드에 속하는 파장 중 하나 이상을 포함한 제1 광을 수신하여 제1 ASE 광을 발생시키는 제1 증폭기; C-밴드에 속하는 파장 및 L-밴드에 속하는 파장 중 하나 이상을 포함한 제2 광을 수신하여 제2 ASE 광을 발생시키는 제2 증폭기; 상기 링 구조를 진행하는 광 중 일부를 상기 링 구조의 외부로 출력하는 광 분배기; 출력되지 않은 나머지 광에서 C-밴드 또는 L-밴드에 속하는 파장을 갖는 광을 필터링하는 가변 필터(tunable filter); 상기 제1 증폭기와 제2 증폭기 사이의 광 경로에 위치하며, 상기 제1 증폭기로부터 제1 스플리터로 향하는 제1 경로 또는 상기 제1 증폭기로부터 상기 제2 증폭기로 향하는 제2 경로로 상기 제1 ASE 광을 전파하게 하는 광 스위치; 및 상기 제1 경로 및 제2 경로의 광을 단일 광으로 결합하여 상기 광 분배기로 출력하는 광 결합기를 포함할 수도 있다.A laser device according to an embodiment of the present invention has a ring structure for circulating a C-band or L-band wavelength component. The laser device includes: a first amplifier for receiving first light including at least one of a wavelength belonging to C-band and a wavelength belonging to L-band to generate a first ASE light; a second amplifier for receiving a second light including at least one of a wavelength belonging to the C-band and a wavelength belonging to the L-band to generate a second ASE light; a light splitter configured to output a portion of the light traveling through the ring structure to the outside of the ring structure; a tunable filter for filtering light having a wavelength belonging to C-band or L-band from the remaining light that is not output; located in the optical path between the first amplifier and the second amplifier, the first ASE optical in a first path from the first amplifier to a first splitter or in a second path from the first amplifier to the second amplifier an optical switch to propagate; and a light coupler for combining the light of the first path and the second path into a single light and outputting the light to the light splitter.
일 실시예에서, 상기 광 스위치는: 제1 시간 동안 상기 제2 경로를 연결하여 상기 제1 증폭기에 의해 발생한 제1 ASE 광을 상기 제2 증폭기로 진행하게 하도록 구성될 수도 있다..In one embodiment, the optical switch may be configured to: couple the second path for a first time to cause a first ASE light generated by the first amplifier to travel to the second amplifier.
일 실시예에서, 상기 광 스위치는: 제2 시간 동안 상기 제1 경로를 연결하여 상기 제1 증폭기에 의해 발생한 제1 ASE 광을 상기 광 결합기로 진행하게 하도록 구성될 수도 있다.In one embodiment, the optical switch may be configured to: couple the first path for a second time to cause a first ASE light generated by the first amplifier to travel to the optical coupler.
일 실시예에서, 상기 광 스위치는: 상기 링 구조의 외부로 출력되는 광의 파형이 의도하지 않은 출력 파형으로 변형되는 것을 방지하기 위해 광 경로를 변경하는데 일정한 전환 시간을 갖도록 더 구성될 수도 있다.In one embodiment, the optical switch may be further configured to have a constant switching time for changing the optical path in order to prevent the waveform of the light output to the outside of the ring structure from being unintentionally transformed into the output waveform.
일 실시예에서, 상기 가변 필터는 전기 신호에 기초하여 필터링 파장이 설정되도록 구성될 수도 있다. 상기 가변 필터는 상기 제1 시간 동안 L-밴드에 속하는 파장이 필터링 파장으로 설정되어 해당 파장을 갖는 성분을 통과시키고, 상기 제2 시간 동안 C-밴드에 속하는 파장이 필터링 파장으로 설정되어 해당 파장을 갖는 성분을 통과시킨다. In an embodiment, the tunable filter may be configured to set a filtering wavelength based on an electrical signal. In the tunable filter, the wavelength belonging to the L-band is set as the filtering wavelength for the first time to pass the component having the corresponding wavelength, and the wavelength belonging to the C-band for the second time is set as the filtering wavelength to obtain the corresponding wavelength the components with it are passed through.
일 실시예에서, 상기 제1 시간 동안 L-밴드에 속하는 파장 범위에 대응하는 제1 전기 신호가 상기 가변 필터에 인가되고, 상기 제2 시간 동안 C-밴드에 속하는 파장 범위에 대응하는 제2 전기 신호가 상기 가변 필터에 인가될 수도 있다. In an embodiment, a first electrical signal corresponding to a wavelength range belonging to the L-band for the first time is applied to the tunable filter, and a second electrical signal corresponding to a wavelength range belonging to the C-band for the second time period A signal may be applied to the variable filter.
일 실시예에서, 상기 가변 필터에 제1 범위 또는 제2 범위의 전기 신호가 인가되기 이전에 초기 전기 신호가 인가되며, 상기 제1 범위의 전기 신호 및 제2 범위의 전기 신호가 인가된 이후 다시 초기 전기 신호가 인가될 수도 있다. 상기 초기 전기 신호는 상기 가변 필터 내 압전 물질의 전압과 압력의 기울기, 그리고 L-밴드 범위에 대응하는 전압 구간과 C-밴드 범위에 대응하는 전압 구간에 기초하여 설정된다. In one embodiment, an initial electrical signal is applied to the variable filter before the electrical signal of the first range or the second range is applied, and after the electrical signal of the first range and the electrical signal of the second range is applied An initial electrical signal may be applied. The initial electrical signal is set based on a voltage and a pressure gradient of the piezoelectric material in the variable filter, and a voltage section corresponding to the L-band range and the voltage section corresponding to the C-band range.
일 실시예에서, 상기 초기 전가 신호의 초기 전압은 상기 L-밴드 범위에 대응하는 전압 구간 또는 C-밴드 범위에 대응하는 전압 구간 보다 높은 전압일 수도 있다.In an embodiment, the initial voltage of the initial imputation signal may be a voltage higher than a voltage section corresponding to the L-band range or a voltage section corresponding to the C-band range.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치는 더블 링 구조를 가지고, L-밴드 및/또는 C-밴드 파장 범위 중에서 특정 파장 범위에서 발생 가능한 광 증폭 효율 감소 현상을 제거하도록 구성된다. The laser device according to an embodiment of the present invention has a double ring structure and is configured to eliminate a phenomenon of reduction in optical amplification efficiency that may occur in a specific wavelength range among L-band and/or C-band wavelength ranges.
그 결과, 파장 분할 다중화 방식(WDM; Wavelength Division Multiplexing)의 통신 시스템에서 높은 성능을 가진다. As a result, it has high performance in a wavelength division multiplexing (WDM) communication system.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
본 발명 또는 종래 기술의 실시예의 기술적 해결책을 보다 명확하게 설명하기 위해, 실시예에 대한 설명에서 필요한 도면이 아래에서 간단히 소개된다. 아래의 도면들은 본 명세서의 실시예를 설명하기 목적일 뿐 한정의 목적이 아니라는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 설명의 명료성을 위해 아래의 도면들에서 과장, 생략 등 다양한 변형이 적용된 일부 요소들이 도시될 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 레이저 장치의 개념적인 구성도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 증폭기(104)에서 발생한 ASE 광 출력을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른, 증폭기(108)에서 발생한 ASE 광 출력을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 압전 전압과 필터링 파장 간의 관계를 도시한 도면이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 필터링 파장과 스위칭 동작과의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실험예에 따른, 증폭기(108)에서 출력되는 광신호의 특성을 설명하기 위한 도면이다.In order to more clearly explain the technical solutions of the embodiments of the present invention or the prior art, drawings necessary for the description of the embodiments are briefly introduced below. It should be understood that the drawings below are for the purpose of explaining the embodiments of the present specification and not for the purpose of limitation. In addition, some elements to which various modifications such as exaggeration and omission have been applied may be shown in the drawings below for clarity of description.
1 is a conceptual configuration diagram of a laser device according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for explaining the ASE optical output generated in the
3A and 3B are diagrams for explaining an ASE light output generated by the
4 is a diagram illustrating a relationship between a piezoelectric voltage and a filtering wavelength according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram for explaining a relationship between a filtering wavelength and a switching operation according to an embodiment of the present invention.
6A and 6B are diagrams for explaining the characteristics of the optical signal output from the
실시예들은 여기에 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다 그러나, 여기에 개시된 원리들은 많은 상이한 형태로 구현될 수도 있으며 여기에서 기재된 실시예로 제한되어 생각되지 않아야 한다. 발명의 상세한 설명에서, 잘 알려진 특징 및 기술에 대한 상세한 설명이 실시예의 특징을 불필요하게 불명확하게 하는 것을 피하기 위해 생략될 수도 있다. Embodiments will be described herein with reference to the accompanying drawings, however, the principles disclosed herein may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the detailed description of the invention, detailed descriptions of well-known features and techniques may be omitted to avoid unnecessarily obscuring the features of the embodiments.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 확정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것이지, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 발명 및 첨부 된 특허청구의 범위에서 사용되는 단수 표현은 아래위 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현도 포함하는 것을 의도한다. 또한 본 발명에서 사용한 “및/또는”이라는 용어에 대해서는 하나 또는 복수의 관련되는 열거한 항목들의 임의 또는 모든 가능한 조합들을 포함하는 것으로 이해 하여야 한다.The terminology used in the present invention is only used to describe the confirmed embodiment, and is not intended to limit the present invention. As used in the present invention and the appended claims, the singular expression is intended to include the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. It should also be understood that the term “and/or” as used herein includes any or all possible combinations of one or more related listed items.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.The terms first, second and third etc. are used to describe, but are not limited to, various parts, components, regions, layers and/or sections. These terms are used only to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, a first part, component, region, layer or section described below may be referred to as a second part, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of referring to specific embodiments only, and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular forms also include the plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. As used herein, the meaning of "comprising" specifies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component, and the presence or absence of another characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component It does not exclude additions.
본 명세서에서 파장 밴드는 광통신 밴드(Telecommunication bands)로서 아래의 표 1과 같이 국제통신연합통신표준섹터(ITU-T)의 기준에 따른다. In the present specification, the wavelength band is an optical communication band (Telecommunication bands), as shown in Table 1 below, according to the standards of the International Telecommunication Union Telecommunication Standard Sector (ITU-T).
따라서, 본 명세서에서 C-밴드에 속하는 광(또는 성분)은 1525∼1565 nm 중 어느 하나의 파장을 갖는 광을 지칭하며, L-밴드에 속하는 광(또는 성분)은 1565-1625 nm 중 어느 하나의 파장을 갖는 광을 지칭한다. 본 명세서에서, 증폭되는 광은 증폭기에서 광 에너지가 증폭되어 발생하는 ASE(Amplified Spontaneous Emission) 광에서의 증폭으로 해석되지 않는다. 구체적으로, ASE 광에서의 증폭은 980nm의 펌프용 레이저 다이오드를 통한 에너지 증폭을 의미하지만, 본 발명에서 광을 증폭하는 것은 SE(Stimulated Emission)를 의미한다. Accordingly, in the present specification, light (or component) belonging to the C-band refers to light having a wavelength of any one of 1525 to 1565 nm, and light (or component) belonging to the L-band is any one of 1565-1625 nm. refers to light with a wavelength of In this specification, amplified light is not interpreted as amplification in ASE (Amplified Spontaneous Emission) light generated by amplifying light energy in an amplifier. Specifically, amplification in ASE light means energy amplification through a 980 nm pump laser diode, but amplifying light in the present invention means SE (Stimulated Emission).
이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용은 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, specific details for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 레이저 장치의 개념적인 구성도이다. 1 is a conceptual configuration diagram of a laser device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 레이저 장치(1)는 펌프용 레이저 다이오드(101, 102), 증폭기(104, 108), 광 스위치(106), 광 결합기(110), 광 분배기(111), 가변 필터(112)를 포함한다. 레이저 장치(1) 내 광경로를 진행하는 레이저 광신호를 증폭하여 순환시키는 링 구조를 가진다. 링 구조에서 증폭된 광신호 중 일부는 외부로 출력된다. Referring to FIG. 1 , a
상기 광경로는 레이저 광신호가 진행하는 경로로서, 예를 들어 광섬유, 광도파로 등을 포함한다. The optical path is a path through which a laser optical signal travels, and includes, for example, an optical fiber, an optical waveguide, and the like.
상기 레이저 장치(1)는 C-밴드 성분을 증폭하는 링 구조(이하, "C-밴드의 링 구조")와 L-밴드 성분을 증폭하는 링 구조(이하, "L-밴드의 링 구조")를 포함한 더블 링 구조를 광 경로로 포함한다. The
도 1에 도시된 바와 같이, C-밴드 링 구조는 펌프용 레이저 다이오드(101), 증폭기(104), 광 분배기(111), 가변 필터(112)를 포함한다. 한편, L-밴드 링 구조는 펌프용 레이저 다이오드(102), 증폭기(108)를 포함한다. As shown in FIG. 1 , the C-band ring structure includes a
펌프용 레이저 다이오드(101)는 C-밴드의 링 구조, 또는 C-밴드의 링 구조와 L-밴드의 링 구조에 광 에너지를 주입한다. 펌프용 레이저 다이오드(102)는 L-밴드의 링 구조에 광 에너지를 주입한다. 이러한 광 에너지는 광 에너지 증폭을 위한 펌핑 에너지로 사용될 수도 있다. The
예를 들어, 펌프용 레이저 다이오드(101, 102)는, 970 내지 990nm의 파장(예컨대, 980nm)의 파장을 갖는 펌핑 에너지를 C-밴드의 링 구조 또는 L-밴드의 링 구조에 주입한다. For example, the
펌프용 레이저 다이오드(101 또는 102)에 의해 주입된 광 에너지는 증폭기(104 또는 108)로 전달되고, 증폭기(104, 108)가 증폭된 광을 출력하게 한다. The light energy injected by the
또한, 상기 광경로는 C-밴드의 링 구조와 L-밴드의 링 구조가 분기하고 결합하는 지점을 갖도록 구성된다. In addition, the optical path is configured to have a point where the C-band ring structure and the L-band ring structure diverge and combine.
도 1의 레이저 장치(1)는 C-밴드의 링 구조와 L-밴드의 링 구조를 분기하는 지점에 배치된 광 스위치(106), 그리고 C-밴드의 링 구조와 L-밴드의 링 구조가 결합되는 지점에 배치된 광 결합기(110)를 포함한다. The
광 스위치(106)는 입력단의 광신호를 서로 다른 출력단의 광경로로 진행하게 한다. 일 실시예에서, 상기 광 스위치(106)는 증폭기(108)로 입력단의 광경로가 진행하게 하는 출력단을 가진다. 또한 상기 광 스위치(106)는 증폭기(108)로 입력되지 않고 광경로가 광 결합기(110)를 통해 광 분배기(111)로 진행하게 하는 출력단을 가진다. 즉, 광 스위치(106)는 C-밴드의 링 구조의 광경로와 L-밴드의 링 구조의 광경로를 광학적으로 연결하거나, 또는 C-밴드의 링 구조 내 하나의 광경로와 C-밴드의 링 구조 내 다른 광경로를 연결하도록 구성된다.The
이와 같이, 광 스위치(106)는 입력된 광신호를 L-밴드의 링 구조로 진행하게 하거나 또는 C-밴드의 링 구조로 진행하게 하기 위한 스위칭 동작을 수행하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 레이저 장치(1)는 광 스위치(106)의 스위칭 동작을 제어하는 스위칭 제어 모듈(미도시)를 더 포함할 수 있다. 광 스위치(106)의 스위칭 동작에 대해서는 아래의 도 5를 참조하여 보다 상세하게 서술한다. In this way, the
한편, 증폭기(104) 또는 증폭기(108)는 입력된 광신호에서 C-밴드 및/또는 L-밴드의 파장을 갖는 광(또는 성분) 중 적어도 일부를 증폭하도록 구성된다.Meanwhile, the
일 실시예에서, 증폭기(104)는 C-밴드에 포함된 파장을 갖는 성분을 L-밴드에 포함된 파장을 갖는 성분보다 더 크게 증폭할 수 있다. 즉, 증폭기(104)는 C-밴드에 속하는 파장의 광을 주로 증폭하도록 구성된다. In an embodiment, the
증폭기(104)에서 증폭되는 성분의 범위 및/또는 세기는 증폭기(104)의 증폭 매개물 또는 길이 등의 특성에 의존한다. 이러한 특성이 변경되면 증폭기(104)의 증폭 성능이 조절될 수도 있다. 그러면, 증폭기(104)의 특성의 변화를 통해 상이한 광 출력 결과를 얻을 수도 있다. The range and/or strength of the components to be amplified in the
증폭기(104)는 예를 들어, EDFA(Er-doped fiber amplifier)일 수 있으나, 이에 제한되진 않는다. 증폭기(104)가 EDFA인 경우, 증폭기(104)에서 발생하는 광 출력은 ASE(Amplified Spontaneous Emission) 광으로 지칭된다. The
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 증폭기(104)에서 발생한 ASE 광 출력을 설명하기 위한 도면이다. 2 is a diagram for explaining the ASE optical output generated in the
도 2를 참조하면, 증폭기(104)는 광 에너지에서 C-밴드에 속하는 성분, 즉 1525-1565 nm의 범위 내 파장을 펌프용 레이저 다이오드(101)로부터 입력 받고, ASE 광을 출력한다. 도 2에 도시된 바와 같이, C-밴드에 속하는 성분이 주로 증폭된다. 상기 C-밴드에 속하지 않는 성분에서 증폭되는 일부 성분은 L-밴드 범위에서 C-밴드에 인접한 구간에 속한다. 상기 일부 성분은, 도 2에 도시된 바와 같이, C-밴드에 속하는 성분 보다 낮은 세기로 증폭된다. 이와 같이, 증폭기(104)는 C-밴드에 속하지 않는 광을 거의 증폭하지 않는다. 한편, ASE 영역 외의 광은 거의 무시된다. Referring to FIG. 2 , the
증폭기(104)에 의해 발생한 광 에너지는 광 스위치(106)에 의해 광 결합기(110)로 진행될 수 있다. The optical energy generated by the
또한, 증폭기(104)에 의해 발생한 광 에너지는 광 스위치(106)에 의해 증폭기(108)로 진행될 수 있으며, 이때 증폭기(108)의 증폭을 도울 수 있다. 증폭기(104)에서 출력되는 ASE 광의 일부 또는 전부가 L-밴드의 링구조의 증폭기(108)로 진행하면, L-밴드의 링구조에서의 증폭 영역 및/또는 증폭 정도를 높여준다. Additionally, optical energy generated by the
일 실시예에서, 증폭기(108)는 광 경로를 진행하는 광에서 L-밴드에 속하는 성분을 증폭하도록 구성된다. 증폭기(108)는 L-밴드에 포함된 파장을 갖는 성분을 C-밴드에 포함된 파장을 갖는 성분보다 더 크게 증폭할 수 있다. 그러면, 증폭기(108)에 의해 L-밴드에 속하는 파장이 주로 증폭된다. In one embodiment,
또한, 증폭기(108)에서 증폭되어 출력된 광은 입력된 광신호에서 L-밴드에 속하지 않는 성분 중 일부를 더 포함할 수도 있다. 상기 L-밴드에 속하지 않는 성분에서 증폭되는 일부 성분은 C-밴드 범위에서 L-밴드에 인접한 구간에 속한다. 상기 일부 성분은 L-밴드에 속하는 성분 보다 낮은 세기로 증폭된다. In addition, the light amplified and output by the
증폭기(108) 또한 증폭기(104)와 유사하게, 증폭되는 범위와 세기를 바꾸기 위해 증폭기의 증폭 매개물 또는 길이 등의 특성을 바꿀 수 있다.
증폭기(108)는 예를 들어, EDFA(Er-doped fiber amplifier)일 수 있으나, 이에 제한되진 않는다. 증폭기(108)가 EDFA인 경우, 증폭기(108)는 ASE 광 출력을 발생시킨다. The
증폭기(108)는 펌프용 레이저 다이오드(101 또는 102)에 의해 입력된 광 에너지서 L-밴드에 속하는 성분, 즉 1565-1625 nm의 범위 내 파장을 갖는 ASE 광을 출력한다. The
증폭기(104)로부터 출력된 ASE 광과 펌프 레이저 다이오드(102)로부터 주입된 광 에너지가 증폭기(108)를 통해 L-밴드의 링 구조를 진행한다. 여기서, 증폭기(104)에 의해 발생한 광 에너지(예컨대, ASE 광)는 광 스위치(106)에 의해 증폭기(108)로 진행된다. 증폭기(108)에 입력되는 에너지는 증폭기(104)로부터 주입된 광 에너지 및/또는 펌프 레이저 다이오드(102)로부터 주입된 광 에너지를 포함한다.The ASE light output from the
증폭기(104)의 광 에너지는 증폭기(108)가 L-밴드에 속하는 성분의 세기가 주로 증가한 ASE 광을 발생시키는 것을 도울 수도 있다. 광 스위치(106)를 포함한 레이저 장치(1)는 아래의 도 3에 도시된 그래프 형태의 EDFA의 ASE 광을 얻게 된다. The optical energy of the
도 3a 및 도 3b는, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른, 증폭기(108)에서 발생한 ASE 광 출력을 설명하기 위한 도면이다. 3A and 3B are diagrams for explaining an ASE light output generated by the
증폭기(108)에 펌프용 레이저 다이오드(102)의 광과 도 2의 증폭기(104)에서 발생한 ASE 광 중 일부 또는 전부가 입력되면, 도 3의 ASE 광이 증폭기(108)에서 발생할 수도 있다. When some or all of the light of the
상기 증폭기(108)에서 출력되는 광 파워는 입력 광의 파워 및/또는 더블 링 구조에 의존한다. The optical power output from the
도 3b에 도시된 바와 같이, 펌프용 레이저 다이오드(102)의 입력 광만이 증폭기(108)에 입력되면, 370mW의 입력 광이 205mW의 입력 광에 비해 더 높은 파워를 갖는 ASE 광이 출력된다. As shown in Fig. 3B, when only the input light of the
한편, 도 1의 레이저 광 장치(1)는 더블 링 구조로 인해, 증폭기(104) 및 증폭기(108)을 통과한 광은 단일 증폭기(예컨대, 108) 만을 갖는 경우에 비해 높은 파워를 가진다. 전술한 바와 같이 증폭기(104)의 광 에너지는 증폭기(108)가 L-밴드에 속하는 성분의 세기가 주로 증가한 ASE 광을 발생시키는 것을 도울 수도 있다. 80mW의 증폭기(104)의 ASE 광과 205mW의 펌프용 레이저 다이오드(102)의 광이 증폭기(108)에 입력되면, 도 3b에 도시된 바와 같이 단일 증폭기의 파워(370mW)를 갖는 경우에 비해 더 높은 광 파워를 갖는 ASE 광이 출력된다. On the other hand, due to the double ring structure of the
증폭기(104 및/또는 108)에 의해 발생한 ASE 광의 적어도 일부는 가변 필터(tunable filter)(112)에 입력된다. At least a portion of the ASE light generated by the
가변 필터(112)는 미리 설정된 필터링 파장에 해당하는 성분을 필터(112)에 입력된 ASE 광 출력에서 필터링하도록 구성된다. The
일 실시예에서, 가변 필터(112)는 압전 소자 기반 가변 필터일 수 있다. 상기 압전 소자 기반 가변 필터는 압전 물질을 포함한다. 상기 가변 필터(112)는 인가되는 전기 신호에 따라 필터링 파장을 조절하도록 구성된다. 예를 들어, 가변 필터(112)는 인가되는 전기 신호의 전압에 따라 필터링 파장이 조절된다. 상기 가변 필터(112)는 압전 물질을 포함한다. 상기 압전 물질은, 예를 들어, 질화알루미늄(AlN), 산화아연(ZnO), 티탄산지르콘산납(PZT), 티탄산납(PbTiO3) 및 이들의 조합을 포함한 그룹에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 압력에 따라 전기 신호가 변화하는 다양한 압전물질을 포함할 수 있다. In one embodiment, the
다른 실시예들에서, 가변 필터(112)는 원하는 대역, 즉 L 대역 또는 C 대역의 파장을 필터링 가능한 다양한 광학필터일 수도 있다. In other embodiments, the
특정 실시예에서, 레이저 장치(1)는 가변 필터(112)를 제어하는 필터 제어 모듈(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 필터 제어 모듈은 가변 필터(112)에 필터링 제어 신호를 인가하여 압전 전압이 가변 필터(112)에 적용되도록 구성된다. In a specific embodiment, the
가변 필터(112)는 입력단의 광에서 필터링 파장에 대응하는 광을 통과하도록 구성된다. 통과된 광은 필터링 파장 조절 전압에 따른 신호를 갖게되고, 가변 필터(112)에 의해 광 에너지는 광 신호로 변환된다. The
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 압전 전압과 필터링 파장 간의 관계를 도시한 도면이다. 4 is a diagram illustrating a relationship between a piezoelectric voltage and a filtering wavelength according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 가변 필터(112)는 인가되는 전압(즉, 압전 전압)에 따른 필터링 파장(또는 필터링 주파수)가 선형적으로 조절될 수 있다. 제어 모듈은 가변 필터(112)에 원하는 필터링 파장을 설정하기 위해 도 4의 필터링 파장(또는 필터링 파장)에 대응하는 전압을 인가할 수 있다. Referring to FIG. 4 , in the
그러면, 레이저 장치(1)의 광경로를 통해 진행하는 광신호는 펌프 레이저 다이오드(101, 102)로부터 입력된 펌핑 광 에너지, C-밴드에 속하는 파장을 갖는 필터링된 광신호, 및/또는 L-밴드에 속하는 파장을 갖는 필터링된 광신호를 포함한다. 전술한 다양한 성분을 갖는 광경로의 광은 파장 분할 다중화기(103, 107)에 입력되고 다중화 처리되어 출력된다. Then, the optical signal traveling through the optical path of the
이러한 더블 링 구조를 갖는 레이저 장치(1)에서 광경로의 광은 광 분배기(111)에 의해 일부가 링 외부로 방출된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 광 결합기(110)를 통과한 광의 일부는 광 분배기(111)에 의해 C-밴드의 링 구조로부터 분기될 수도 있다. In the
또한, 특정 실시예들에서, 레이저 장치(1)는 증폭기(104 또는 108)에서 발생한 ASE 광이 역방향으로 진행하지 않도록 증폭기(104 및/또는 108)의 출력단에 각각 배치된 광 고립기(isolator)(105 및/또는 109)를 더 포함할 수도 있다. 또한, 레이저 장치(1)는 가변 필터(112)의 출력단에 배치된 광 고립기(113)를 더 포함할 수도 있다. Further, in certain embodiments, the
광 스위치(106)의 스위칭 동작은 가변 필터(112)의 필터링 동작과 서로 연계된다. 즉, 가변 필터(112)의 필터링 파장에 기초하여 광 스위치(106)의 스위칭 동작이 수행되어 출력단의 광경로가 연결된다. The switching operation of the
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 필터링 파장과 스위칭 동작 간의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 5 is a diagram for explaining a relationship between a filtering wavelength and a switching operation according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 가변 필터(112)는 스위칭 주기 동안 필터링 파장이 조절될 수도 있다. 상기 스위칭 주기는 L-밴드에 속하는 파장을 필터링하는 L-밴드 샘플링 시간 및 C-밴드에 속하는 파장을 필터링하는 C-밴드 샘플링 시간을 포함한다. 상기 L-밴드 샘플링 시간은 L-밴드 샘플링 구간으로 지칭되고, 상기 C-밴드 샘플링 시간은 C-밴드 샘플링 구간으로 지칭될 수도 있다. Referring to FIG. 5 , in the
일 실시예에서, 레이저 장치(1)는 L-밴드 샘플링 시간 동안 L-밴드 스위핑(L-band sweeping) 동작을 수행할 수도 있다. 또한, 레이저 장치(1)는 C-밴드 샘플링 시간 동안 C-밴드 스위핑(C-band sweeping) 동작을 수행할 수도 있다. In an embodiment, the
상기 L-밴드 샘플링 시간 동안 광 필터(112)가 L-밴드 내 파장 신호를 필터링해서 광 회로로 순환시키기 위해, 스위칭 제어 모듈은 광 스위치(106)를 광 증폭기(108)로의 광 경로를 만들도록 스위칭시켜 증폭기(104)로부터 출력된 광신호가 증폭기(108)로 진행하게 한다. During the L-band sampling time, the
가변 필터(112)는 L-밴드 샘플링 시간 동안 L-밴드에 속하는 파장을 필터링 파장으로 가진다. 예를 들어, 가변 필터(112)는 L-밴드 샘플링 시간 동안 1565-1625 nm 범위의 파장을 필터링 파장으로 갖도록 제어된다. 그러면, 가변 필터(112)의 입력 광에서 L-밴드에 속하면서 필터링 파장으로 설정된 파장 성분이 필터링된다.The
필터 제어 모듈은 L-밴드의 파장에 대응하는 전기 신호를 L-밴드 샘플링 시간 동안 가변 필터(112)에 인가한다. 예를 들어, L-밴드 샘플링 시간 동안 도 5에 도시된 바와 같이 선형의 전압이 인가될 수도 있다. The filter control module applies an electric signal corresponding to the wavelength of the L-band to the
한편, 상기 L-밴드 샘플링 시간 동안 레이저 장치(1)에서는 L-밴드의 파장의 빛이 주로 증폭된다. 가변 필터(112)는 증폭기(108)에 의해 발생한 ASE 광의 일부 또는 전부의 성분을 패스시키며, 증폭기(104)에 의해 발생한 ASE 광의 대부분 또는 전부를 패스시키지 않기 때문이다. 필터링된 광 신호는 광 회로를 빠른 속도로 순환하며 SE(Stiumulated Emission)을 통한 신호 증폭을 발생시킨다. 필터링된 광신호는 다시 광 증폭기(108)에 의해 크게 증폭되고, 증폭된 광 신호가 광 분배기(111)로부터 일부 출력되며, 나머지는 다시 증폭을 위해 순환하게 된다.Meanwhile, in the
L-밴드 샘플링 시간 동안 증폭기(108)에서 출력된 ASE광은 광 고립기(109), 광 결합기(110), 광 분배기(111), 가변 필터(112), 광 고립기(113), 파장 분활 다중화기(103), 증폭기(104) 및 광 스위치(106)를 순서대로 진행하여 다시 증폭기(108)로 순환하는데, 이 순환 도중 모든 광학 구성요소에서 에너지 손실이 발생한다. 특정 실시예들에서, 증폭기(104)에서 높은 광 흡수가 발생하기 때문에, 증폭기(108)는 ASE 광의 파워가 크도록 구성된다. 이를 위해, 증폭기(108)는 이에 대응하는 증폭 매개 또는 길이 등의 증폭 특성을 갖도록 구성된다. The ASE light output from the
레이저 장치(1)의 동작 시간이 상기 L-밴드 샘플링 시간이 경과하고 C-밴드 샘플링 시간에 도달하면, 광 스위치(106)는 증폭기(104)로부터 출력된 의 ASE 광이 광 스위치(106)로부터 광 결합기(110)로 곧바로 진행하게 한다. 여기서, "곧바로 진행"의 의미는 증폭기(108)을 통해 광 결합기(110)로 진행하지 않는 것을 의미하며, 광 스위치(106)와 광 결합기(110) 사이에 임의의 구성요소를 통과하지 않고 진행하는 것을 의미하는 것이 아니다. When the operation time of the
제어 모듈은 광 스위치(106)가 C-밴드의 광신호를 필터링하는 시간 동안 C-밴드의 링 구조의 광경로를 연결하게 한다. 예를 들어, C-밴드 샘플링 시간의 시작 시각에 도달하면 스위칭 제어 모듈은, 증폭기(104)의 ASE 광이 광 스위치(106)로부터 증폭기(108)로 진행하지 않고 광 결합기(110)로 바로 진행하도록 광 스위치(106)를 스위칭 제어한다. 그러면, 상기 C-밴드 샘플링 시간 동안 광 필터(112)가 C-밴드 내 파장 신호를 필터링해서 광 회로로 순환시킨다. The control module allows the
가변 필터(112)는 C-밴드 샘플링 시간 동안 C-밴드에 속하는 파장을 필터링 파장으로 가진다. 예를 들어, 가변 필터(112)는 입력된 광에서 C-밴드 샘플링 시간 동안 1525-1565 nm 범위의 파장을 필터링 파장으로 갖도록 제어되고, 그러면 가변 필터(112)의 입력 광에서 C-밴드에 속하면서 필터링 파장으로 설정된 파장 성분이 필터를 통과하고 계속 진행하게 된다.The
필터 제어 모듈은 C-밴드의 파장에 대응하는 전기 신호를 C-밴드 샘플링 시간 동안 가변 필터(112)에 인가한다. 상기 필터링 파장은 C-밴드 샘플링 시간 동안 C-밴드 범위 내에서 조절될 수도 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, C-밴드 샘플링 시간 동안 선형의 전압이 인가될 수도 있다. The filter control module applies an electrical signal corresponding to the wavelength of the C-band to the
한편, 상기 C-밴드 샘플링 시간 동안 레이저 장치(1)에서는 C-밴드의 파장의 빛이 주로 증폭된다. 가변 필터(112)는 증폭기(104)에 의해 발생한 ASE 광에서 C-밴드에 속하는 성분을 대부분 또는 전부 패스시키고, L-밴드에 속하는 성분을 대부분 또는 전부 패스시키지 않기 때문이다. 필터링된 광 신호는 광 회로를 빠른 속도로 순환하며 SE(Stiumulated Emission)을 통한 신호 증폭을 발생시킨다. 필터링 된 광신호는 다시 광 증폭기(104)에 의해 크게 증폭되고 증폭된 C-밴드 성분을 포함한 광 신호가 광 분배기(111)로부터 일부 출력되며, 나머지는 다시 증폭을 위해 순환하게 된다.Meanwhile, in the
이와 같이, 시간대 별로 특정 파장의 빛만 레이저 장치(1)에서 증폭 및 순환하게 된다. In this way, only light of a specific wavelength for each time period is amplified and circulated in the
일 실시예에서, 광 스위치(106)는 L-밴드 샘플링 시간과 C-밴드 샘플링 시간 사이에 전환 시간을 갖도록 더 구성된다. 상기 전환 시간은 링 구조의 외부로 출력되는 광의 파형이 의도하지 않은 출력 파형으로 변형되는 것을 방지하기 위함이다. In one embodiment, the
예를 들어, 광 스위치(106)는 L-밴드 샘플링 시간 동안의 증폭기(108)로의 광경로를 연결하고, 상기 전환 시간에 도달하면 스위칭 동작을 한 뒤 다른 광경로를 C-밴드 샘플링 시간 동안 연결한다. For example, the
전환 시간을 갖지 않을 경우, 레이저 장치(1)는 설계자가 의도한 동작(예컨대, 설계된 증폭, 순환 및/또는 필터링 동작)이 아닌 의도하지 않는 동작을 가질 수 있다. 상기 의도하지 않는 동작은, 예를 들어 출력 파워가 감소하거나, 출력 주파수에 따른 출력 파워의 그래프 형태가 의도하지 않은 출력 파형으로 생기는 영역이 발생하는 것을 포함한다. Without the switching time, the
레이저 장치(1)는 스위치 시간을 가짐으로써 설계된 증폭, 순환 및/또는 필터링 동작 등을 정확하게 수행할 수 있다. The
또한, 가변 필터(112)는 L-밴드에 속하는 필터링 파장에 대응하는 전기 신호 또는 C-밴드에 속하는 필터링 파장에 대응하는 전기 신호가 인가되기 이전에 초기 전기 신호가 인가되도록 더 구성된다. 필터 제어 모듈은 하나의 주기 내에서 C-밴드 또는 L-밴드 성분의 필터링 동작을 수행하기 이전에 초기 전압이 가변 필터(112)에 인가되도록 제어 신호를 전송한다. In addition, the
해당 초기 전기 신호가 인가되는 동안 필터 제어 모듈은, 증폭기(104 또는 108)를 이루는 광 증폭 매개가 갖는 자발 방출의 라이프타임(Lifetime)을 가질 수 있도록, 초기 전기 신호를 인가할 수도 있다. 광 증폭기(104 또는 108)에 사용되는 광 증폭 매개, 예를 들어 광 도핑 희토류 물질은 에너지 상태(state)를 가진다. 맨 처음 1회 동작 때 특정 에너지 상태(state)에서 다른 에너지 상태로 자발 방출할 때 걸리는 시간인 라이프타임(lifetime) 문제가 발생할 수도 있기 때문이다. While the corresponding initial electric signal is applied, the filter control module may apply the initial electric signal so that the light amplification medium constituting the
필터 제어 모듈은 가변 필터(112)가 L-밴드 또는 C-밴드 성분의 필터링 동작을 수행하게 한 이후 상기 초기 전기 신호의 초기 전압이 다시 인가되게 한다. 예를 들어, 도 5와 같이 제어 전압이 초기 전압으로부터 멀어진 경우, 필터링을 위해 인가된 마지막 제어 전압의 값으로부터 초기 전압의 값으로 복귀하는 제어 신호를 가변 필터(112)에 인가할 수 있다. 일부 실시예에서, 마지막 제어 전압의 값으로부터 초기 전압의 값으로 복귀하는 과정은 비-즉시, 즉 일정한 기울기를 갖는 구간을 포함한 제어 신호가 인가되어 점진적으로 수행되며, 복귀 시간은 제어 안정화 시간(또는 램프 안정화(ramp stabilizing) 시간)으로 지칭될 수 있다. The filter control module causes the
또한, 레이저 장치(1)는 L-밴드 샘플링 시간 동안의 스위칭 동작 및 C-밴드 샘플링 시간 동안의 스위칭 동작을 복수의 주기 당 반복하도록 더 구성될 수도 있다. 그러면, 각 스위칭 동작에 대응하는 필터링 동작이 연계되어 하나의 주기 당 C-밴드의 광신호의 증폭과 L-밴드의 광신호의 증폭이 모두 수행된다.Also, the
이러한 필터링 및 증폭 과정에서 특정 파장 영역의 증폭 효율을 낮추는 광경로 상의 파장별 투과 특성 또는 파장별 반사 특성의 차이가 발생하지 않는다. 레이저 장치(1)에서 필터링 및 증폭 과정에 연계된 광경로의 변경은 스위칭 동작에 의해 구현되며, 파장별 투과 특성 및/또는 파장별 반사 특성의 차이를 갖는 광 분배기(coupler) 등은 사용되지 않기 때문이다. In the filtering and amplification process, there is no difference in transmission characteristics for each wavelength or reflection characteristics for each wavelength on an optical path that lowers the amplification efficiency of a specific wavelength region. In the
상기 스위칭 주기 및 전환 시간은 광 스위치(106)의 스위칭 사양(specification), L-밴드의 링 구조의 길이, C-밴드의 링 구조의 길이, 가변 필터(112) 내 압전 물질의 전압과 필터링 파장과의 관계(예컨대, 전압 당 파장 변화율) 등에 의존하여 결정된다. The switching period and switching time are the switching specifications of the
이와 같이, 상기 스위칭 주기는 L-밴드 범위의 파장 전체를 조절하는데 걸리는 시간(즉, L-밴드 샘플링 시간) 및 C-밴드 범위의 파장 전체를 조절하는데 걸리는 시간(즉, C-밴드 샘플링 시간)을 포함하거나, 전환 시간을 더 포함할 수도 있다. As such, the switching period is a time taken to adjust the entire wavelength of the L-band range (ie, L-band sampling time) and a time taken to control the entire wavelength of the C-band range (ie, C-band sampling time) or may further include a transition time.
상기 스위칭 주기는 예를 들어, 9,000us 이상 11,000us 이하, 대략 10,000us일 수 있다. 상기 스위칭 주기에서 전환 시간은, 예를 들어 100us 이상, 대략 200us 이상일 수 있다. The switching period may be, for example, 9,000 us or more and 11,000 us or less, or approximately 10,000 us. The switching time in the switching period may be, for example, 100 us or more, approximately 200 us or more.
상기 가변 필터(112)에 인가되는 초기 전기 신호(예컨대 초기 전압)은 압전 물질의 압전 전압과 압력 기울기에 기초하여 L-밴드 범위 및 C 밴드 범위를 모두 제어 가능한 최소한의 임계 전압 이상의 임의의 값으로 결정될 수 있다. 특정 실시예들에서 상기 초기 전압 값은 필터링 파장을 조절한 이후의 너무 많은 복귀 에너지가 소모되는 것을 방지하기 위해 임계 전압 근처의 값으로 결정될 수 있다. The initial electrical signal (eg, initial voltage) applied to the
예를 들어, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 초기 전압은 대략 30V일 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 상기 초기 전압은 C-밴드에서 L-밴드 범위의 전압 범위 이상 (예를 들어, 8 또는 11V)일 수 있다. For example, as shown in FIGS. 4 and 5 , the initial voltage may be approximately 30V, but is not limited thereto, and the initial voltage is greater than or equal to the voltage range of the C-band to the L-band (for example, 8 or 11V).
상기 광 결합기(110)는, 예를 들어 스플리터(splitter) 또는 커플러(coupler)일 수 있다. 또한, 상기 광 결합기(110)는 L-밴드 링 구조의 광신호와 C-밴드 링 구조의 광신호를, 예를 들어 50:50으로 합성하도록 구성될 수 있다. 광 결합기(110)에 의해 서로 다른 광경로의 광신호가 단일 광신호로 합성된다. The
상기 광 분배기(111)는, 예를 들어 스플리터(splitter) 또는 커플러(coupler)일 수 있다. The
위에서 서술한 실시예들에서, 레이저 장치(1)의 광 스위치(106) 및 가변 필터(112)는 별도로 구현된 다수의 제어 구성요소(필터 제어 모듈 및 스위칭 제어 모듈)에 의해 개별적으로 제어되는 것으로 서술되었으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 스위치 제어 모듈 및 필터 제어 모듈은 단일 제어 모듈로 구현될 수 있으며, 상기 단일 제어 모듈은 레이저 장치(1)의 광 스위치(106) 및 가변 필터(112)에 각각의 제어 신호를 전송하도록 구현될 수도 있다. In the above-described embodiments, the
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실험예에 따른, 증폭기(108)에서 출력되는 광신호의 특성을 설명하기 위한 도면이다. 6A and 6B are diagrams for explaining the characteristics of the optical signal output from the
상기 실험예에서 레이저 장치(1)는 980nm의 펌프용 레이저 다이오드(101, 102)를 사용해 각각 15m 길이의 C-밴드의 링구조 어븀 도핑 파이버(EDF)와 18m 길이의 L-밴드의 링구조 어븀 도핑 파이버(EDF)를 가지며, 이전 순환의 자발적 방출(ASE)를 필터링한 광신호를 어븀 도핑 파이버(EDF)에서 증폭시킨다. In the above experimental example, the
도 6a를 참조하면, 증폭기(108)에서 출력되는 광신호의 출력 파워는 C밴드 및 L밴드 범위의 모든 파장에서 양의 dBm을 가진다. Referring to FIG. 6A , the output power of the optical signal output from the
도 6a를 참조하면, EDFA를 두 개 사용하는 더블 링 구조에서는 단일 EDFA를 사용하는 경우에 비해 더 큰 L-밴드 증폭을 얻을 수 있다. 광 스위치(Optical Switch)(106)를 이용하여 L-밴드 샘플링 시간 동안 주로 증폭되지 않는 C-밴드 성분에서의 ASE(Amplified Spontaneous Emission) 광의 일부를 L-밴드 성분 증폭에 사용해 더 큰 L-밴드 증폭을 얻을 수 있다. 또한, 단일 EDFA를 사용하는 경우에 비해 더 큰 C-밴드 증폭을 얻을 수도 있다. Referring to FIG. 6a , in the double-ring structure using two EDFAs, larger L-band amplification can be obtained compared to the case of using a single EDFA. A portion of Amplified Spontaneous Emission (ASE) light in the C-band component that is not mainly amplified during the L-band sampling time using the
특히, 상기 레이저 장치(1)는 대략 1570 nm 주변, 예를 들어 1565∼1573 nm 부분의 광신호가 다른 부분에 비해 상대적으로 낮은 출력 파워를 갖지 않는다. In particular, in the
한편, 만약 레이저 장치(1)가 광 스위치(106) 대신에 191.8∼200.0 THz 및 1500∼1564 nm의 투과 특성을 갖는 광 커플러를 포함할 경우, 회로에서 증폭되는 광의 전체적인 파워는 0dBm 이하의 낮은 파워를 가지며, 1570 nm 주변, 예를 들어 1565∼1573 nm 부분의 광이 다른 파장의 파워에 비해 상대적으로 낮은 출력 파워를 가지게 되는 단점이 있다. On the other hand, if the
또한, 도 6b를 참조하면, 증폭기(108)에서 출력되는 광신호는 약 6.178GHz의 반치폭을 가진다. Also, referring to FIG. 6B , the optical signal output from the
이와 같이, 광 스위치(106)를 포함한 레이저 장치(1)를 이용하면 L-밴드 및/또는 C-밴드 파장 범위 중에서 특정 파장 범위에서 광증폭 효율이 감소되지 않는다. As such, when the
이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the present invention described above has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and variations of the embodiments are possible therefrom. However, such modifications should be considered to be within the technical protection scope of the present invention. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
1: 레이저 장치
101, 102: 레이저 다이오드
103, 107: 파장 분할 다중화기
104, 108: 증폭기
105, 109, 113: 광 고립기
106: 광 스위치
110: 광 결합기
111: 광 분배기
112: 가변 필터1: laser device
101, 102: laser diode
103, 107: wavelength division multiplexer
104, 108: amplifier
105, 109, 113: optical isolators
106: optical switch
110: optical coupler
111: optical splitter
112: variable filter
Claims (8)
C-밴드에 속하는 파장 및 L-밴드에 속하는 파장 중 하나 이상을 포함한 제1 광을 수신하여 제1 ASE 광을 발생시키는 제1 증폭기;
C-밴드에 속하는 파장 및 L-밴드에 속하는 파장 중 하나 이상을 포함한 제2 광을 수신하여 제2 ASE 광을 발생시키는 제2 증폭기;
상기 링 구조를 진행하는 광 중 일부를 상기 링 구조의 외부로 출력하는 광 분배기;
출력되지 않은 나머지 광에서 C-밴드 또는 L-밴드에 속하는 파장을 갖는 광을 필터링하는 가변 필터(tunable filter);
상기 제1 증폭기와 제2 증폭기 사이의 광 경로에 위치하며, 상기 제1 증폭기로부터 제1 스플리터로 향하는 제1 경로 또는 상기 제1 증폭기로부터 상기 제2 증폭기로 향하는 제2 경로로 상기 제1 ASE 광을 전파하게 하는 광 스위치; 및
상기 제1 경로 및 제2 경로의 광을 단일 광으로 결합하여 상기 광 분배기로 출력하는 광 결합기를 포함하는 레이저 장치.
A laser device having a ring structure for circulating a C-band or L-band wavelength component, the laser device comprising:
a first amplifier for receiving first light including at least one of a wavelength belonging to the C-band and a wavelength belonging to the L-band to generate a first ASE light;
a second amplifier for receiving a second light including at least one of a wavelength belonging to the C-band and a wavelength belonging to the L-band to generate a second ASE light;
a light splitter configured to output a portion of the light traveling through the ring structure to the outside of the ring structure;
a tunable filter for filtering light having a wavelength belonging to C-band or L-band from the remaining light that is not output;
located in the optical path between the first amplifier and the second amplifier, the first ASE optical in a first path from the first amplifier to a first splitter or in a second path from the first amplifier to the second amplifier an optical switch to propagate; and
and a light coupler for combining the light of the first path and the second path into a single light and outputting the light to the light splitter.
제1 시간 동안 상기 제2 경로를 연결하여 상기 제1 증폭기에 의해 발생한 제1 ASE 광을 상기 제2 증폭기로 진행하게 하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
The method of claim 1 , wherein the optical switch comprises:
The laser device of claim 1, wherein the first ASE light generated by the first amplifier is propagated to the second amplifier by connecting the second path for a first time.
제2 시간 동안 상기 제1 경로를 연결하여 상기 제1 증폭기에 의해 발생한 제1 ASE 광을 상기 광 결합기로 진행하게 하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
3. The method of claim 2, wherein the optical switch comprises:
and connecting the first path for a second time to cause the first ASE light generated by the first amplifier to travel to the optical coupler.
상기 링 구조의 외부로 출력되는 광의 파형이 의도하지 않은 출력 파형으로 변형되는 것을 방지하기 위해 광 경로를 변경하는데 일정한 전환 시간을 갖도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
4. The method of claim 3, wherein the optical switch comprises:
The laser device, characterized in that it is further configured to have a constant switching time to change the optical path in order to prevent the waveform of the light output to the outside of the ring structure from being transformed into an unintended output waveform.
상기 가변 필터는 전기 신호에 기초하여 필터링 파장이 설정되도록 구성되며,
상기 제1 시간 동안 L-밴드에 속하는 파장이 필터링 파장으로 설정되어 해당 파장을 갖는 성분을 통과시키고,
상기 제2 시간 동안 C-밴드에 속하는 파장이 필터링 파장으로 설정되어 해당 파장을 갖는 성분을 통과시키는 것을 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
4. The method of claim 3,
The tunable filter is configured to set a filtering wavelength based on an electrical signal,
During the first time, a wavelength belonging to the L-band is set as a filtering wavelength to pass a component having the corresponding wavelength,
A wavelength belonging to the C-band during the second time period is set as a filtering wavelength, and the component having the corresponding wavelength is passed through the laser device.
상기 제1 시간 동안 L-밴드에 속하는 파장 범위에 대응하는 제1 전기 신호가 상기 가변 필터에 인가되고, 상기 제2 시간 동안 C-밴드에 속하는 파장 범위에 대응하는 제2 전기 신호가 상기 가변 필터에 인가되는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
6. The method of claim 5,
During the first time, a first electrical signal corresponding to a wavelength range belonging to the L-band is applied to the tunable filter, and for the second time, a second electrical signal corresponding to a wavelength range belonging to the C-band is applied to the tunable filter Laser device, characterized in that applied to.
상기 가변 필터에 제1 범위 또는 제2 범위의 전기 신호가 인가되기 이전에 초기 전기 신호가 인가되며,
상기 제1 범위의 전기 신호 및 제2 범위의 전기 신호가 인가된 이후 다시 초기 전기 신호가 인가되며,
상기 초기 전기 신호는 상기 가변 필터 내 압전 물질의 전압과 압력의 기울기, 그리고 L-밴드 범위에 대응하는 전압 구간과 C-밴드 범위에 대응하는 전압 구간에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
7. The method of claim 6,
An initial electrical signal is applied to the variable filter before the electrical signal of the first range or the second range is applied,
After the electrical signal of the first range and the electrical signal of the second range are applied, the initial electrical signal is applied again,
The initial electrical signal is set based on a voltage and a pressure gradient of the piezoelectric material in the variable filter, and a voltage section corresponding to the L-band range and a voltage section corresponding to the C-band range.
상기 초기 전가 신호의 초기 전압은 상기 L-밴드 범위에 대응하는 전압 구간 또는 C-밴드 범위에 대응하는 전압 구간 보다 높은 전압인 것을 특징으로 하는 레이저 장치. 8. The method of claim 7,
The initial voltage of the initial imputation signal is a voltage higher than a voltage section corresponding to the L-band range or a voltage section corresponding to the C-band range.
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