KR940005756B1 - 광섬유 원격 통신회선용 증폭기 및 이 증폭기를 합체하는 광섬유 원격통신회선 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

광섬유 원격 통신회선용 증폭기 및 이 증폭기를 합체하는 광섬유 원격통신회선

제1도는 본 발명에 따른 회선의 개략도.

제2도는 본 발명에 따른 증폭기의 개략도.

제3도는 제2도의 증폭기 구성 부품에 대한 개략도.

본 발명은 소위 광섬유 원격 통신회선용 활성 코어 형태의 증폭기 및 이 증폭기를 합체하는 광섬유 원격 통신회선에 관한 것이다.

소위 활성 코어 증폭기는 이하에서 한정되는 활성 코어의 광섬유 길이 및 또한 이하에서 한정되는 펌핑(pumping) 복사광원으로 구성되어 있다.

활성 코어의 광섬유는 석영 유리(silica glass)로 이루어진 코어가 이하에 한정되는 바와같이 활성 도우펀트(dopant)를 포함하는 광섬유이며, 부가하여 상기 코어를 만드는데 필요한 도우펀트는 역시 석영 유리로 이루어진 반경상 최외각층인 클래딩(cladding)의 굴절률보다 큰 굴절률을 지닌다.

상기 언급된 활성 도우펀트는 예로, 희토류, 에르븀 등과 같은 물질과 함께 형성되며, 상기 활성 도우펀트는 펌핑 복사광으로 불리우는 복사광에 의하여 여기되는 경우(상기 복사광의 파장은 특수하게 선택된 도우펀트에 의존함) 복사 방출이라 불리우는 복사과정을 방출하는 속성을 지니지만, 상기 복사 방출은 여전히 특수하게 선택된 도우펀트에 의존하는 다른 파장을 지닌다.

이하에 언급되는 또 다른 활성 도우펀트의 특징은 상기 펌핑 복사광에 의하여 여기되는 경우, 후자와 동일한 파장의 복사광이 상기 활성 도우펀트에 충돌할때 상기 방출 복사광을 광범위한 방향으로 방출시킬 수 있는 사실이다.

상기 펌핑 복사 광원은 레이저이며 특히, 앞서 한정된 바와같은 활성 코어를 지니는 광섬유 코어내에 존재하는 활성 도우펀트를 여기시키는데 필요로 요구되는 것과 동일한 파장의 복사광을 방출할 수 있는 레이저 다이오드이다.

광섬유 원격 통신회선용 활성 코어 증폭기는 이미 본 기술에 공지되어 있다.

광섬유 원격 통신회선용 활성 코어를 지니는 광섬유 증폭기는 다이크로(dichroic)의 결합기에 광학적으로 접속된 펌핑 복사광원을 포함하며, 광섬유 전송 또는 원격 통신 라인의 제1부분이 상기 결합기에 광학적으로 연결되어 있다.

다시, 상기 다이크로의 결합기는 활성 코어를 지니는 광섬유 길이에 접속되며 이러한 제1길이는 다시 광섬유 전송 또는 원격 통신 라인의 제2부분에 접속된다.

상기 공지된 증폭기에 있어서, 상기 펌핑 복사광원은 상기 다이크로의 결합기를 통해 상기 활성 코어의 광섬유 길이에 전송되는데, 상기 펌핑 복사광원은 상기 광섬유내에 존재하는 활성 활성 도우펀트를 여기시킨다.

또한, 상기 광섬유 원격 통신회선의 제1부분으로부터 발생하고 증폭될 신호는 상기 다이크로의 결합기를 통해 상기 활성 코어의 광섬유 길이에 전송되며, 상기 증폭될 신호는 상기 활성 코어의 광섬유 길이내에 존재하는 활성 활성 도우펀트의 방출 파장과 동일한 파장을 반드시 지녀야 한다.

광신호가 활성 코어의 광섬유 길이에 입력되는 순간에 상기 광신호는 상기 펌핑 복사광으로 인해 여기된 상태의 도우펀트와 마주치게 되며, 앞서 기술된 이유로 해서, 복사광의 광범위한 방출이 발생하는데, 상기 복사광은 상기 신호와 동일한 파장을 지니므로 상기 신호를 증폭시킨다.

앞서 기술된 당해 증폭기에 있어서, 실현가능한 증폭 이득 및 인가된 펌핑 복사 전력간의 비율로서 의도되는 상기 증폭기의 수율(yield)를 증가시킴과 동시에 상기 증폭기가 실제 응용에 사용될 수 있도록 예로, 광섬유 원격 통신회선내의 상기 증폭기의 용이하며 인접한 삽입과 같은 충분한 신뢰성을 제공할 수 있는 대규모의 증폭기를 실현하는 문제점이 있다.

1988년 9월 11-15일자로 25-28면에 공개된 "Fourteenth European Conterence on Optical Conmunication"에서는 0.14 및 0.31dB/mW 사이에 포함되는 공지된 증폭기의 이득값이 있다. 광 증폭기의 이득을 향상시키기 위하여 실험을 통해 광 증폭기로 실현된 이득의 실험결과가 상기 동일한 공개서류에 기술되어 있는 바, 상기 실험 결과에 있어, 신호 및 펌핑 복사광 모두에의 단일 모드인 활성 코어의 광섬유 길이는 활성 활성 도우펀트로서 에르븀을 포함하고, 사용된 펌핑 복사광원은 980nm의 파장을 지니며, 상기 사용된 신호 복사광은 1536nm의 파장을 지닌다.

당해 공개 서류에 상세히 기술되어 있지는 않지만, 이하에 기술되는 광 증폭기에 적합한 다이크로의 결합기는 소위 마이크로 광 형태의 다이크로 결합기, 즉 상기 펌핑 및 신호 복사광을 활성 코어의 광섬유 길이내로 도입할 수 있도록 렌즈가 사용되는 다이크로 결합기인 것이 필연적인바, 이는 실존하는 다른 형태의 다이크로 결합기가 당해 활성 코어의 광섬유의 특수한 길이를 가지고 만족스러운 방식으로 동작할 수 없다는 사실에 기인한다.

이러한 공지된 해결책을 채택함으로써, 상기 사용된 펌핑 전력 및 이득한의 비율로서 의도된 2.2dB/mW의 수율이 도달될 수 있으며 이러한 값은 관심을 끄는 점이지만, 상기 증폭기는 이 증폭기에서 채택된 특수한 다이크로 결합기에 기인하여 대규모상에 사용하는데 신뢰성이 없다는 결점을 지닌다.

실제로, 상기 마이크로 광 형태의 다이크로 결합기는 자체적으로 매우 신중을 요하며 광섬유 원격 통신회선내에 거의 삽입될 수 없는 바, 이는 그러한 증폭기를 합체하여야만 하는 원격 통신회선의 신뢰성을 주지 못한다.

본 발명은 앞서 한정된 바와같은 수율을 지니는 공지된 증폭기보다 높은 수율, 특히 4.5dB/mW에 이르는 수율을 지닌 광 증폭기를 제공하는데 그 목적을 두며, 이러한 증폭기는 대규모 산업용도에 신뢰성이 있을뿐 아니라 상기 증폭기를 상기 광섬유 원격 통신회선내에 도입시키는데 필요한 작업을 최대한도로 단순화시킬 수 있는데, 여기서 후자의 경우를 실현하는 것이 보다 더 신뢰성을 준다.

그러므로, 본 발명은 신호를 전송하는 광섬유 원격 통신회선용이며, 상기 광섬유 원격 통신회선의 제1부분 및 상기 광섬유 원격 통신회선의 제2부분 사이에 삽입될 수 있는 증폭기를 제공하는 것인바, 상기 증폭기는 펌핑 복사광원, 상기 회선의 제1부분에 접속되며 펌핑 복사광원에 접속되는데 적합한 다이크로 결합기 및 신호 및 펌핑 복사 광 모두에의 단일 모드이며 상기 다이크로 결합기에 접속된 한 단부 및 상기 광섬유 원격 통신회선의 제2부분에 접속가능한 타단부를 지니는 활성 코어의 광섬유 길이를 포함하고, 상기 증폭기는 상기 다이크로 결합기가 상기 활성 코어의 광섬유 길이부분 표면에 나란한 관계로 배치되어 있는 비활성 코어의 광섬유 길이를 2개 포함하는 형태인 것을 특징으로 하며, 여기서 상기 활성 코어의 광섬유 길이는 각각의 클래딩을 용착함으로써 서로 광학적으로 결합되고 이들 자체적으로 상기 길이를 신장시킴으로써 상기 각각의 코어를 공통적으로 세트시키며, 상기 다이크로 결합기를 형성하는 광섬유 길이 모두는 신호 복사광 및 펌핑 복사광 모두에의 단일 모드인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 적어도 제1신호를 전송하는 광섬유 부분 및 적어도 제2신호를 전송하는 광섬유 부분을 포함하는 광섬유 원격 통신회선을 제공하는 것이며 상기 적어도 제2신호를 전송하는 광섬유 부분은 상기 적어도 제1신호를 전송하는 광섬유 부분 및 상기 제2신호를 전송하는 광섬유 부분 사이에 삽입된 광 증폭기를 통하여 서로에 광학적으로 접속되고, 상기 광 증폭기는 펌핑 복사광원, 상기 펌핑 복사광원과 광학적으로 관련되며 상기 제1신호를 전송하는 광섬유 원격 통신회선 부분과 광학적으로 관련된 다이크로 결합기, 상기 다이크로 결합기의 신호 및 펌핑 복사 하향 스트림(down stream) 광원 모두에의 단일 모드이며 상기 다이크로 결합기에 광학적으로 접속되는 활성 코어의 광섬유 길이를 포함하고, 상기 활성 코어의 광섬유 길이도 역시 상기 제2신호를 전송하는 광섬유 통신회선 부분에 광학적으로 접속되며, 상기 회선은 상기 다이크로 결합기가 상기 활성 코어의 광섬유 길이의 일부분 표면에 나란한 관계로 배치되어 있는 비도우펀트의 광섬유 길이를 2개 포함하는 형태인 것을 특징으로 하고, 여기서, 상기 다이크로 결합기는 각각의 클래딩을 용착함으로써 서로에 광학적으로 결합되고 이들 자체적으로 상기 길이를 신장시킴으로써 상기 각각의 코어를 공통적으로 세트시키며 상기 다이크로 결합기의 광섬유 길이 모두는 신호 및 펌핑 복사광 모두에의 단일 모드이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 기술하면 다음과 같다.

제1도에는 광 증폭기를 포함하는 광섬유 원격 통신회선이 도시되어 있다. 제1도에 도시된 바와같이, 상기 회선은 광신호를 신호 전송 광섬유에 전송할 수 있는 어느 공지된 형태의 송신기(1)를 포함하므로, 이는 본 명세서에 기술하지 않기로 한다.

송신기(1)는 신호를 방출하는 복사광원을 합체시킨 특수한 형태를 지니며 상기 복사광원의 파장은 예로, 1536nm의 파장을 지니는 복사광을 방출할 수 있는 DFE 레이저 다이오드와 같은 광 증폭기의 동작에 적합하다.

그러나, 상기 광섬유 원격 통신 필드에 통상적으로 채택된 것은 신호 복사광원의 상기 언급된 예는 본 발명의 범위에 대하여 한정하는 의미로 의도되어서는 안된다.

상기 회선이 신호를 전송하는 광섬유의 한 부분(2)을 포함하는 송신기(1)의 하향 스트림은 이 광섬유 한부분(2)의 한 단부에서 상기 송신기에 광학적으로 접속된다.

상기 제1광섬유 부분(2)은 광 증폭기(3)에 광학적으로 접속되는 타단부를 지니며 이러한 특징은 이하에 기술된다.

상기 증폭기(3)의 하향 스트림 및 이 증폭기(3)에 광학적으로 연결된 제2광섬유 부분(4)이 있는데, 이러한 특징은 제1광섬유 부분(2)의 특징과 동일하다.

한 단부가 상기 광 증폭기(3)에 광학적으로 접속된 광섬유 부분(4)은 어느 공지된 형태의 광 수신기(5)에 광학적으로 접속된 타단부를 지니므로 기술하지 않기로 한다.

상기 광 증폭기(3)는 제2도에 개략적으로 도시된다. 제2도에 도시된 바와같이, 상기 광 증폭기는 이하에 상세히 기술되는 특수한 다이크로 결합기(6)를 포함하며 펌핑 복사광(7)이 상기 다이크로 결합기(6)에 광학적으로 결합될 뿐만아니라 활성 코어의 광섬유(8) 길이는 상기 다이크로 결합기(6)의 하향 스트림에 위치되어 있다.

상기 광 증폭기(3)에 있어서, 활성 코어의 광섬유 길이는 신호 복사광 및 펌핑 복사광 모두에의 단일 모드 형태이다.

예를들면, 활성 도우펀트로서 상기 코어에 균일하게 분산된 원자가가 3인 에르븀을 포함하는 활성 코어의 광섬유 길이는 5.4μm의 코어 지름을 지니며 일반적으로 활성 코어의 광섬유 길이의 코어 지름이 5.2-5.6μm의 범위에 있다.

대조적으로, 상기 활성 코어의 광섬유 길이의 클래딩 외곽 지름은 대개 광섬유에 사용될 경우 예를들면 125μm이다.

상기 활성 코어의 광섬유에 있어서, 상기 코어의 굴절률 및 일반적으로 0.0051 및 0.0058사이에 포함되어 있는 상기 클래딩의 굴절률에 대하여 상기 클래딩의 굴절률 사이의 차이에 대한 비율은 예로, 0.0056이다.

예를들어, 상기 활성 코어의 광섬유 길이가 석영 유리로 이루어지며 어느 도우펀트라도 결여되어 있는 클래딩을 지니므로 1.450의 굴절률을 지니는 경우, 상기 활성 코어의 광섬유의 코어는 1.458의 굴절률을 지닌다.

확대된 상태로 제3도에 도시된 바와같은 증폭기(3)의 다이크로 결합기(6)는 2개의 광섬유 길이(9, 10)로 구성되어 있으며, 상기 2개의 광섬유 길이(9, 10) 모두는 석영 유리로 이루어지고 서로에 병렬되며 각각의 클래딩을 용착시킴으로써 결합되고 그후에 즉시 신장되므로, 상기 클래딩이 용착에 의해 모두 연계되는 부위의 작업후에 상기 코어가 부분(11)(제3도) 표면에 실질적으로 일치되어 실제로 단일 코어를 야기시킨다.

특히, 상기 증폭기(3)에 있는 다이크로 결합기(6)의 특징중 하나는 상기 결합기(6)를 구성하는 2개의 광섬유 길이의 결합부위(상기 광섬유 길이가 실제로 단일 코어를 야기시키도록 공통으로 세트된 각각의 코어를 지님)에서 단일 코어의 지름이 각각의 광섬유 길이의 단부에 있는 각 광섬유 길이의 코어 지름보다 작다는 점인데, 특히 상기 2개의 광섬유 길이의 실질적인 공통 코어의 지름 및 상기 광섬유 길이의 단부에 있는 후자의 코어 지름 사이의 비율이 0.3 및 0.5사이에 있다는 점이다.

상기 다이크로 결합기를 구성하는 2개의 광섬유 길이의 실질적인 공통 코어의 지름은 일반적으로 상기 코어에서 1dB 이하의 광전력 손실을 야기시킬 정도의 값으로 선택된다.

광 증폭기(3)의 어느 다이크로 결합기용으로 일반적으로 유용한 범위값은 기록될 수 없는데, 그 이유는 본 발명의 목적에 적합한 실질적인 공통 코어의 지름값을 결정하기 위하여 상기 채택된 신호 및 펌핑 복사광의 특수한 파장이 삽입되기 때문이며 이는 또다른 파장으로부터 현저하게 변할 수 있으나, 본 기술에 숙련되고 1dB 이하의 전력손실의 상기 진술을 소요한 기술자는 다이크로 결합기에 있는 2개의 광섬유 길이의 실질적인 공통 코어의 지름값을 결정하도록 적어도 실험적으로 산출할 수 있다.

예를들면, 상기 펌핑 복사광의 파장이 980nm이며 신호 복사광의 파장이 1536nm인 경우에, 상기 2개의 광섬유 길이의 실질적인 공통 코어 지름은 1.56-2.8μm의 범위에 있다.

증폭기(3)의 다이크로 결합기(6)에 있어서, 상기 2개의 광섬유 길이의 코어가 실질적으로 공통되어 있는 부분의 길이는 또한 상기 채택된 펌핑 및 신호 복사의 특수한 파장에 의존한다.

예를들면, 상기 펌핑 및 신호파장이 각각 980, 1536nm인 경우, 상기 부분의 길이는 0.9 및 1.2cm 사이에 포함된다. 상기 부분의 길이를 결정하는 일반적인 표준은 상기 길이로 인해 펌핑 및 신호 복사 모두가 상기 활성 코어의 광섬유 길이에 직면하는 다이크로 결합기의 2개의 터미널중 단지 한 터미널을 향해 전적으로 그리고 배타적으로 전달되는 것인데, 이러한 단일 표시에 의하여 본 기술에 숙련된 기술자는 상기 다이크로 결합기를 자체적으로 구성하는 동안 그러한 특징을 지니는 다이크로 결합기를 실현할 수 있다.

실제로, 상기 2개의 광섬유 길이의 단부중 한 단부를 상기 펌핑 및 신호 복사광원 각각에 결합시킴으로써, 상기 클래딩이 나란한 관계로 배치되는 부분에서 상기 클래딩을 용융시키기전에는 상기 길이에 적용되는 신장을 멈출 수 있으며 상기 클래딩을 용착하는 동안에는 어떠한 복사광도 상기 두개의 다른 단부중 한 단부만으로부터 발생되지 않는 반면에, 신호 및 펌핑 복사광 모두가 상기 다른 단부로부터 발생된다.

상기 다이크로 결합기(6)의 또다른 특징은 상기 증폭기(6)를 형성하는 2개의 광섬유 길이(9, 10)가 상기 라인에 사용되는 신호 및 펌핑 복사광 모두에의 단일 모드인 점이다.

상기 다이크로 결합기(6)의 또다른 특징은 상기 코어에 있는 비활성 도우펀트의 분배 및 상기 광섬유 구성 부품의 부분의 클래딩이 상기 활성 코어의 광섬유 길이에 존재하는 비활성 도우펀트의 분배와 실질적으로 동일하다는 점이다.

앞서 기술된 바와같이, 상기 광 증폭기(3)는 상기 기술된 특성을 지니는 활성 코어의 광섬유의 한 길이 및 상기 다이크로 결합기의 특징에 대하여 앞서 기술된 바와같으며 상기 활성 코어의 광섬유 길이와 직렬로 연결된 다이크로 결합기의 조립체로 구성된다.

바람직하게는, 상기 광 증폭기(3)에 있어 신호 전송라인의 광섬유 부분에의 용이하며 안전한 결합을 실현하고 상기 증폭기의 2개의 구성 부품사이에의 안전한 결합을 실현하기 위하여 또한 이하에 기술되는 특징이 있다.

상기 증폭기를 형성하는 광성을 길이에 관현하므로 상기 활성 코어의 광섬유 및 상기 다이크로 결합기를 형성하는 2개의 광섬유 길이에 관련하고 "CCITT Rule G 652 of 1976"에 따라 한정되며 검출가능한 전송신호의 파장에 대한 모드 지름은 상기 증폭기가 결합되도록 설계된 광섬유 원격통신회선 부분의 신호 파장에 대한 모드 지름과 실질적으로 동일하다.

상기 증폭기(3)의 구성 부품에 대한 상기 기술된 형태에 따라, 상기 구성 부품을 또 다른 구성 부품에 구성 부품에 접합시킴과 그들 모두를 상기 광섬유 원격통신회선 부분에 함께 접합시킴은 단지 버트(butt) 용착시킴으로써 달성된다. 즉 상기 포함된 광섬유의 상이한 형태의 단부가 결합하는 동안 실제적으로 손실을 초래함이 없이 연계된다.

특히, 제2도에 도시된 바와같이, 상기 회선의 신호를 전송하는 광섬유 부분(2)의 단부 사이의 결합은 버트 용착에 의하여 상기 다이크로 결합기(3)의 광섬유 길이(9)의 한 단부에 연계된다.

다시, 상기 다이크로 결합기(3)의 광섬유 길이(9)의 다른 단부는 버트 용착에 의하여 상기 화성코어의 광섬유(8) 길이의 한 단부에 연계되며 상기 활성 코어의 광섬유(8) 길이의 타단부는 버트 용착에 의하여 상기 원격통신 회선의 전송 광섬유(4) 부분에 연계된다.

최종적으로, 상기 펌핑 복시광원(7)(예로, 본질적으로 공지된n-Ga-As 레이저 다이오드로 구성되며 상기 활성코어의 광섬유가 3가의 에르븀으로 도우핑되고 상기 신호가 1536nm 파장의 복사광인 경우에 사용되는 것인 980nm 복사광을 방출시킬 수 있음)은 상기 다이크로 결합기의 광섬유 길이(10)의 한 단부에 광학적으로 결합된다.

상기 증폭기(3)의 동작 및 상기 증폭기와 합체이고 제1도에 도시된 회선의 동작이 지금부터 기술된다.

본질적으로 공지된 형태이며 광섬유 원격통신 회선에 통상적으로 사용되는 수신기(1)는 공지된 바와같이 제1도의 참조번호(2, 4)로 인식되는 상기 회선의 전송 광섬유내에서 최소 감쇠가 실현될 수 있도록 전송 신호의 파장인 실질적으로 1536nm의 파장을 지니는 복사광을 사용하여 신호를 방출시킨다.

송신기(1)로부터 상기 광섬유(2) 부분에 전송되는 신호는 전송되는 동안 감쇠에 종속되는 모든 경우에 있으며 상기 신호는 감쇠된채로 상기 증폭기(3)에 있는 다이크로 결합기(6)의 광섬유 길이(9)에 입력된다.

또한, 상기 레이저 다이오드(7)로부터 방출되는 펌핑 복사공은 상기 다이크로 결합기(6)에 계속 전송되는데, 더 정확히는 상기 다이크로 결합기(6)의 광섬유 길이(10)에 계속 전송된다.

앞서 기술된 바와같이 증폭기(3)를 예를 들면 980nm 파장으로 선택되는 펌핑 복사광은 상기 회선의 전송 광섬유 부분(2)으로부터 발생되는 감쇠된 1536nm 파장의 신호 복사광과 함께 상기 다이크로 결합기에서 겹쳐진다.

특히, 상기 다이크로 결합기내에서 2개의 신호 및 펌핑 복사광의 겹침은 제3도에 분명히 도시된 바와같이 상기 광섬유 구성 부품 길이의 2개의 코어가 실질적으로 일치한 부위(11)에 발생한다.

상기 다이크로 결합기(3)를 형성하는 2개의 광섬유 길이(9, 10)가 신호 및 펌핑 복사광 모두에의 단일 모드이므로, 상기 다이크로 결합기로부터 발생되는 복사광 겹쳐진 단일 모드이다.

부가하여, 상기 비활성 도우펀프의 분배가 상기 활성코어의 광섬유에 실재하는 비활성 도우펀트의 분배와 동일한 다이크로 결합기를 사용함으로 인해, 상기 증폭기에서 서로에 가중되는 복사광의 광 에너지 손실은 발생하지 않는다.

특히, 상기 다이크로 결합기의 입력에 전송되는 신호 및 펌핑 복사 모두는 상기 다이크로 결합기로부터 상기 활성코어의 광섬유 길이(8)와 직면하는 광섬유 길이(9)를 따라서만 출력한다. 그리고, 상기 비활성 도우펀트의 분배가 상기 다이크로 결합기의 구성부품 및 활성 코어의 광섬유 길이에서 동일하므로, 상기 2개의 복사광의 단일 모드 전력분배에 있어 어떠한 변경도 상기 구성부품의 접합 부위에서 발생할 수 없음에 따라 상기 구성 부품이 결합될 경우, 어떠한 손실도 발생할 수 없다.

전술된 내용으로부터 최대전력을 지닌 총체적인 펌핑 복사광 및 상기 광섬유 부분(2)을 통해 전송되는 결과로서 감쇠되는 총체적인 신호복사광 모두가 상기 다이크로 결합기(3)와 직면하는 활성코어의 광섬유(8)의 길이 단부로 손실없이 동시에 입력되는 결과를 초래하지만, 상기 후자의 경우가 상기 광섬유(2)로부터 출력되는 경우에 최대 전력을 지닌다.

상기 기술된 바와같이, 상기 결합기를 형성하는 광섬유 길이에 있는 비활성 도우펀트의 분배가 상기 활성 코어의 광섬유 길이에 존재하는 비활성 도우펀트의 분배와 동일하므로, 상기 다이크로 결합기로부터 상기 활성코어의 광섬유 길이로 상기 복사광을 전송하는 동안 어떠한 변경도 상기 복사광에 발생하지 않는다.

부가하여, 상기 활성코어의 광섬유 길이도 펌핑 및 신호 복사광 모두에의 단일 모드이라는 사실로 인해, 상기 펌핑 및 신호 복사 모두의 입력 및 송신이 상기 활성코어의 광섬유 길이에서 발생하므로 상기 방사의 전력분배는 상기 활성 코어의 광섬유 길이의 축에 대하여 대칭이다.

상기 활성코어의 광섬유 길이(8)의 코어를 통해 전송되는 펌핑 복사광은 상기 활성코어의 광섬유 길이(8)에 존재하는 활성 도우펀트를 여기시킨다. 상기 신호 복사광애 의하여 파격되는 순간에 상기 펌핑 복사광에 의하여 여기된 활성 도우펀트는 동일한 파장을 지닌 방사를 방출하는데, 이느 상기 광 신호를 증폭하는 결과를 초래한다.

그러한 식으로 증폭된 광신호는 상기 회선의 전송 광섬유(4) 부분에 전송되어 상기 수신기(5)에 도달된다.

실험상의 테스트는 본 발명을 구체화하는 증폭기를 사용하여 달성되었고 상기 테스트 양식과 아울러 실현된 결과치는 이하에 기술된다.

실험상의 테스트에 제공된 특수한 증폭기는 다음과 같은 구조를 지닌다.

상기 채택된 활성코어의 광섬유 길이는 계단형 굴절률 형태이며 상기 클래딩에 비활성 도우펀트가 전혀 결여되어 있고 상기 비활성 도우펀트는 석영 유리로 이루어져 있으므로 1,45굴절률을 지니는 반면에, 1.458굴절률을 제공하는데 충분한 양만큼 비활성 도우펀트로서 상기 코어에 게르마늄을 포함하고, 부가하여 상기 활성코어의 광섬유 길이가 5.4μm 코어 지름을 지니며 상기 클래딩이 125μm 외곽지름을 지닌다.

상기 기술된 비활성 도우펀트를 포함하는 것외에도 당해 활성 코어의 광섬유 길이의 코어는 또한 활성 도우펀트로서 3가 에르븀 이온을 포함하며, 상기 활성 도우펀트를 에르븀 산화물로서 표기되며 중량당 0.3% 농도를 지니는 코어내에 균일하게 분산된다.

마지막으로, 상기 실험상의 테스트에 사용되는 활성코어의 광섬유 길이는 8m 길이이다.

상기 사용된 다이크로 결합기는 서로 동일한 2개의 광섬유 구성부를 길이를 지니며, 상기 광섬유 구성부품 길이는 단계형 굴절률이고, 석영유리로 이루어져 있으며 상기 신호 복사광 및 펌핑 복사광 모두에의 단일 모드인데, 여기서 비활성 도우펀트 함유량 및 분배는 상기 활성 코어의 광섬유 길이의 비활성 도우펀트의 것과 동일하다.

특히, 상기 사용된 특수한 다이크로 결합기를 형성하는 광섬유 길이에 있어서, 상기 코어 및 상기 클래딩이 지름 및 굴절률은 상기 활성코어의 광섬유 길이의 것과 동일하며, 부가하여 상기 광섬유가 각각의 코어를 공통적으로 지니는 2개의 광섬유 길이 사이의 상호 결합부분은 0.9cm 길이이며, 상기 코어가 광섬유 길이 모두에 대하여 공통적인 코어지름을 2.1μm이다.

최종적으로, 상기 다이크로 결합기를 형성하는 2개의 광섬유 길이에 공통적인 코어지름 및 상기 광섬유 길이의 단부에서 상기 동일한 길이의 코어 지름사이의 비율은 0.4이다.

상기 사용된 펌핑 복사광원은 980nm 파장 및 6mW 전력의 연속적인 복사광을 방출하는 ln-Ga-As 레이저 다이오드이다.

상기 실험상의 테스트에 있어서, 광섬유 원격통신회선에 통상적으로 사용되는 형태이며 상기 증폭기를 형성하는 광섬유 길이의 지름과 동일한 신호방사의 모드 지름을 지니는 2개의 광섬유 부분도 채택되었다.

상기 실험상의 테스트에 있어서, 광섬유 원격통신회선에 통상적으로 사용되는 형태이며 상기 증폭기를 형성하는 광섬유 길이의 지름과 동일한 신호방사의 모드 지름을 지니는 2개의 광섬유 부분도 채택되었다.

상기 실험상의 테스트에 대하여, 100mW 전력과 함께 1536nm 파장을 지니는 복사광을 방출하는 DFB 레이저 다이오드가 상기 신호 복사광원으로서 사용되었고 이에 대하여 신호 전송 광섬유 부분이 단일 복사광에 대하여만 단일 모드이며 상기 펌핑 복사광에 대하여 다중 모드이다.

상기 목록된 상이한 구성 부품은 다음과 같이 조립되었다.

상기 신호복사광원은 신호 전송 광섬유 부분의 단부에 광학적으로 결합되어 있으므로 실제적으로 상기 신호원으로부터 발생된 총체적인 복사는 상기 광섬유 부분내로 도입된다.

상기 인용된 광섬유 부분의 타단부는 버트 용착에 의하여 상기 다이크로 결합기의 광섬유 길이중 한 길이의 단부에 연계 되었다.

부가하여, 상기 상세히 기술된 바와같이 상기 펌핑 복사 광원은 상기 광섬유 길이에 나란한 관계로 배치되어 있는 다이크로 결합기의 광섬유 길이 단부에 결합되었고, 상기 신호 전송 광섬유 부분은 상기 광섬유 길이 단부에 연계되어 있으므로 상기 신호 전송 광섬유 부분으로부터 발생된 총체적인 전력은 6mW이고 당해 다이크로 결합기의 광섬유 부분내로 관통한다.

상기 활성코어의 광섬유 길이의 한 단부는 버트 용착에 의해 신호 모두가 출력될 수 있는 다이크로 결합기의 광섬유 길이 단부에 접속되며 이러한 특징은 앞서 기술되었다.

상기 신호 전송 광섬유의 다른 부분중 한 단부가 상기 활성 코어의 광섬유 길이의 다른 단부에 버트용착된다.

상기 실험상의 테스트를 수행하는 장치는 상기 활성코어의 광섬유에 직접 결합되는 신호 전송 광섬유 부분의 반대 단부를, 상기 광섬유 부분으로부터 발생된 방사강도를 검출하도록 설계된 강도검출기, 특히 PIN포토다이오드에, 결합시킴으로써 완성되었다.

상기 수행된 실험상의 테스트로부터, 6mW 전력과 함께 980nm 파장을 지니는 펌핑복사를 방출하는 펌프원을 사용함으로써 1536nm인 상기 채택된 신호 복사광으로 실현된 이득은 25dB이다.

그러므로, 상기 실험상의 테스트로부터 상기 사용된 펌핑 복사광의 전력 및 이득 사이의 비율로서 표기되는 실현된 수율이 4.1dB/mW 이라는 결과를 초래한다.

당해 형태의 공지된 증폭기를 사용하여 도달될 수 있는 최대 수율이 관련 문헌으로 표출될 수 있음에 따라 2.2dB/mW로 나타나므로, 상기 실험상의 테스트를 사용하여 실현되는 결과는 상기 실시예가 100% 만큼 상기 증폭기의 수율을 개선시키고자 하는 앞서 기술된 목적에 도달하였음을 입증한다.

더우기, 앞서 기술된 특수한 실시예로부터, 또한 상기 증폭기의 제조 및 부가적으로 광섬유 원격통신회선내의 삽입이 용이하며 매우 신뢰할 수 있음을 보여주는데, 그 이유는 단지 버트 용착에 의하여 상기 포함된 광섬유 모두가 실현될 수 있기 때문이다.

본 발명에 따른 증폭기 및 회선의 특수한 실시예가 기술되었으며 예시되었지만, 본 기술에 숙련된자에게 접근할 수 있는 가능한 모든 변경은 본 발명의 범위내에 포함되고자 의도된 것이다.

Claims (10)

1. 신호 전송 광섬유 원격통신 회선용이며, 상기 회선의 광섬유 제1부분(2) 및 상기 회선의 광섬유의 제1부분(4) 사이에 삽입될 수 있고, 펌핑 복사광원(7), 상기 회선의 제1광섬유 부분(2)에 접속되며 상기 펌핑 복사광원(7)에 접속되는데 적합한 다이크로 결합기(6) 및 신호 복사원 및 펌핑 복사원 모두에의 단일모드이고 상기 다이크로 결합기(6)에 접속되는 한 단부 및 상기 회선의 제2광섬유 부분(4)에 접속될 수 있는 타단부를 지니는 활성코어의 광섬유 길이(8)를 포함하는 증폭기로서, 상기 다이크로 결합기(6)가 상기 활성 코어의 광섬유 길이부분(11) 표면에 나란한 관계로 배치되어 있는 비활성 코어의 광섬유 길이(9, 10)를 포함하는 형태이며, 상기 비활성 코어의 광섬유 길이는 각각의 클래딩을 용착함으로써 서로에 광학적으로 결합되고 이들 자체적으로 상기 길이를 신장시킴으로써 상기 각각의 코어를 공통적으로 세트시키며, 상기 다이크로 결합기(6)를 형성하는 광섬유 길이(9, 10) 모두는 신호 복사광 및 펌핑 복사광 모두에의 단일 모드인 것을 특징으로 하는 증폭기.
2. 제1항에 있어서, 상기 각각의 클래딩 및 코어내에 상기 다이크로 결합기(6)를 형성하는 광섬유 길이(9, 10)는 상기 증폭기(3) 자체의 활성-코어의 광섬유 길이(8)의 코어 및 클래딩에 있는 비활성 도우펀트의 분배와 실질적으로 동일한 비활성 도우펀트의 분배를 지니는 증폭기.
3. 제1항에 있어서, 상기 다이크로 결합기(6)에 있어 상기 2개의 광섬유 구성부품 길이(9, 10)의 실질적인 공통 코어의 지름 및 상기 광섬유 구성부품 길이의 코어 지름사이의 비율이 0.3~0.5 범위에 있는 것을 특징으로 하는 증폭기.
4. 제1항에 있어서, 상기 증폭기(3)를 형성하는 광섬유 길이(9, 10)에 있는 신호파장의 모드 지름은 상기 증폭기(3)가 설계되는 회선을 형성하는 광섬유 부분(2, 4)에 있는 신호 파장의 모드 지름과 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 증폭기.
5. 제1항에 있어서, 상기 다이크로 결합기(6)에 있어 상기 2개의 광섬유 구성부품 길이(9, 10)의 실질적인 공통코어 지름이 각기 1536nm 및 980nm 신호 및 펌핑 파장에 대하여 1.56μm 내지 2.8μm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 증폭기.
6. 적어도 제1신호 전송 광섬유 부분(2) 및 적어도 제2신호 전송 광섬유 부분(4)을 포함하여 상기 제2신호 전송 광섬유 부분(4)은 상기 제1신호 전송 광섬유 부분(2) 및 상기 제2신호 전송 광섬유 부분(4) 사이에 삽입된 광증폭기(3)를 통하여 서로에 광학적으로 접속되고, 상기 광 증폭기(3)는 펌핑 복사광원(7), 상기 펌핑 복사광원(7)과 광학적으로 관련되며 상기 회선의 제1광섬유 전송부분(2)에 광학적으로 관련된 다이크로 결합기(6), 상기 다이크로 결합기(6)의 신호 및 펌핑 복사 스트림 모두에의 단일 모드이고 광학적으로 접속되는 활성코어 광섬유의 제1부분을 포함하며 상기 활성 코어의 광섬유 길이(8)는 상기 회선의 신호 전송 광섬유의 제2부분(4)에 광학적으로 접속되는 광섬유 원격 통신회선으로서, 상기 회선은 상기 다이크로 결합기(6)가 비활성 코어의 광섬유 길이 부분(11) 표면에 나란한 관계로 배치되는 비활성 코어의 광섬유 길이 부분(11) 표면에 나란한 관계로 배치되는 비활성 코어의 광섬유 길이(9, 10)를 포함하는 형태이고, 상기 비활성 코어의 광섬유 길이는 각각의 클래딩을 용착함으로써 서로에 광학적으로 결합되며 이들 자체적으로 상기 길이를 신장시킴으로써 상기 각각의 코어를 공통적으로 세트시키고, 상기 다이크로 결합기(6)를 형성하는 광섬유 길이(9, 10) 모두가 신호 복사광 및 펌핑 복사광 모두에의 단일 모드인 것을 특징으로 하는 광섬유 원격통신회선.
7. 제6항에 있어서, 상기 다이크로 결합기(6)를 형성하는 광섬유 길이(9, 10)가 각각의 클래딩 및 코어에 있어 상기 증폭기(3) 자체의 활성 코어의 광섬유 길이(8)의 코어 및 클래딩에 존재하는 비활성 도우펀트의 분배에 실질적으로 동일한 비활성 도우펀트 분배를 지니는 것을 특징으로 하는 광섬유 원격통신회선.
8. 제6항에 있어서, 상기 다이크로 결합기(6)에 있어 상기 2개의 광섬유 구성부를 길이(9, 10)의 실질적인 공통코어 및 상기 광섬유 구성부품 길이 단부의 코어 지름사이의 비율이 0.3-0.5 범위에 있는 것을 특징으로 하는 광섬유 원격통신회선.
9. 제6항에 있어서, 상기 증폭기(3)를 형성하는 광섬유 길이(9, 10)의 신호 파장에 대한 모드 지름이 상기 회선의 광섬유 전송부분(2, 4)의 신호 파장에 대한 모드 지름과 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 광섬유 원격통신회선.
10. 제6항에 있어서, 상기 증폭기(3)의 다이크로 결합기(6)에 있어 상기 2개의 광섬유 구성부품 길이(9, 10)의 실질적인 공통코어 지름이 1.56μm 내지 2.8μm의 범위에 있으며 상기 광신호 및 측정방사가 각각 1536μm 및 980μm인 것을 특징으로 하는 광섬유 원격통신회선.