KR980013060A

KR980013060A - 펌프파워를 분리하여 양방향 여기시켜 전송광을 증폭하는 광섬유 증폭장치

Info

Publication number: KR980013060A
Application number: KR1019960028586A
Authority: KR
Inventors: 홍미영
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1996-07-15
Filing date: 1996-07-15
Publication date: 1998-04-30
Also published as: US6011645A; CN1175104A; DE19729639A1; GB9714810D0; FR2751098A1; JPH1075001A; GB2315361A; GB2315361B

Abstract

본 발명은 펌프파워를 분리하여 양방향 여기시켜 전송광을 증폭하는 광섬유 증폭장치에 관한 것으로, 여기 광원으로부터 입력되는 여기 광신호를 입력받아 입력단으로부터 입력된 전송광신호를 증폭하는 어븀첨가 광첨유와, 상기 어븀첨가 광섬유의 전단에 위치하여 입력되는 전송광신호와 여기광원으로부터 입력된 여기광신호를 두 개의 입력단에서 입력받아 상기 어븀첨가 광섬유로 상기 두신호를 순방향 출력시키는 순방향 파장분할 다중화기와, 상기 어븀첨가 광섬유의 후단에 위치하여 여기광원으로부터 입력된 여기광신호를 어븀첨가 광섬유로 역방향 출력시키고, 상기 어븀첨가 광섬유를 통해 증폭 출력된 전송광신호를 입력받아 출력단으로 출력하는 역방향 파장분할 다중화기와, 상기 여기광원으로부터 입력되는 여기광원을 분리하고, 상기 순방향/역방향 파자 분할 다중화기로 동시에 상기 여기광원을 분리 출력하여 양방향 펌핑하는 광커플러로 구성되는 광섬유 증폭장치를 제공함으로서, 출력파워를 향상시킬 수 있고 사용자의 요구에 부합되는 성서능을 나타내는 광 증폭기를 설계할 수 있는 잇점이 있고, 분산 손실 보상 광섬유를 추가 설치하여 고속 전송망에서 문제시 되는 분산손실에 대한 이득감소를 향상 시킬수 있는 잇점이 있다.

Description

펌프파워를 분리하여 양방향 여기시켜 전송광을 증폭하는 광섬유 증폭장치

본 발명은 광통신 장치에 관한 것으로, 특히 입력되는 광신호를 증폭하기 위해 여기광원을 사용하는 광학부의 구조를 달리한 광섬유 증폭장치(EDFA : Eribium Doped Fiber Ampiifier)에 관한 것이다.

통상적으로 상기 광섬유 증폭장치는 송신단에서 전기적 신호를 광신호로 변환하여 전송매체인 광섬유를 통해 원하는 곳으로 전송할 시 일정거리에서 미약된 광신호를 증폭시켜 안정된 신호를 전송하도록 하며, 송/수신단에 설치되어 전력증폭 및 전치증폭을 한다. 그러한, 상기 종래의 광섬유 증폭장치를 설명하면, 도 1는 종래의 싱글펌핑(single pumping)증폭장치의 블록구성도로서 입력콘넥터는 외부로부터 인입되는 광섬유와 광섬유증폭장치의 내부 광섬유를 연결한다. 상기 입력콘넥터에 의해 연결된 광섬유를 통해 인입되는 광신호를 일정비로 분리하는 분리탭(2)은 상기 인입된 광신호를 분리하여 포토다이오드(Photo Diode)(12)와 광아이솔레이터(optical isolater)(4)로 입력시킨다. 이때, 상기 포토다이오드 입력되는 광신호의 크기를 감시한다. 상기 광아이솔레이터(4)는 하나의 입력단과 하나의 출력단을 가지며, 일정 파장 영역내에서 입력단으로부터 출력단으로 진행하는 광신호는 통과시키고, 역으로 출력단으로부터 입력단으로 되유입되는 광신호를 막아주는 기능을 가지고 있다. 그럼으로써, 실제로 상기 광아이솔레이터(4)는 후단의 EDF(Eribrium Doped Fiber)(16)로부터 발생하는 ASE(Amplified Spontaneous Emission)의 역방향 흐름을 막아주어 입력되는 광신호의 왜곡을 막아준다. 그리고, 상기 광아이솔레이터(4)로부터 출력되는 광신호는 파장 분할 다중화기(WDM : waveiength Division Multiplexer)(6)로 입력된다.

상기 파장 분할 다중화기(6)는 서로 다른 두 개의 파장을 갖는 광신호를 각기 다른 입력단자로 입력받아 하나의 광섬유단자로 출력시키는 기능을 한다. 이때 상기 입력되는 광신호의 파장은 1550나노미터이고, 여기 광원의 파장은 980나노미터 혹은 1480나노미터를 사용한다. 그리고, 상기 파장 분할 다중화기(6)의 출력단은 상기 980나노미터의 파장을 가진 여기광원과 상기 1550나노미터의 입력광신호를 EDF(16)로 출력한다.

상기 EDF(16)는 광섬유에 회토류 금속인 Eribium(원자번호68번)을 첨가한 것으로 특정한 파장대에 있어(800나노미터, 980나노미터, 1480나노미터등)서 높은 흡수율을 보이고, 또한 트겅 파장대(1550나노미터)에서 60나노미터정도의 대역폭을 가지며 발산하는 스펙트럼을 가지므로 상기 입력되는 광신호를 증폭시킬 수 있다.

그리고, 상기 EDF(16)의 출력단은 광아이솔레이터(8), 탭(10) 순으로 연결되며, 끝단에 출력콘넥터에 의해 출력단 광섬유와 연결된다. 이때, 상기 광아이솔레이터(8)은 상기 탭(10)이나 출력콘넥터의 연결부위로부터 반사되어 되돌아오는 광신호를 막아준다. 상기 탭(10)은 상기 강아이솔레이터(8)로부터 출력되는 광신호를 입력받아 상기 출력콘네터를 통해 연결된 광섬유로 출력하는 광신호와 출려광신호를 감시하기 위한 감시용 광신호를 분리한다. 상기 감시용 광신호는 PD(Photo Diod)(14)에 의해 감시된다.

상기와 같이 싱글펌핑(single pumping)증폭장치의 경우 두가지 방법이 이용되는데 상기 EDF(16)의 전단에서 상기 파장분할 다중화기(6)에 의해 여기 파장의 광원을 공급해주는 순방향 펌핑구조와, 상기 EDF(16)의 후단에서 상기 파장분할다중화기(6)에 의해 여기파장의 광원을 공급해주는 역방향 펌핑구조로 나뉘어 진다. 이때, 상기 순방향 펌핑구조는 광섬유증폭기의 경우 상대적으로 작은 신호 이득이 높고 잡음이 적은 980나노미터의 펌프광을 사용하여 통신수단에서 수신단의 바로앞에 높이는 전치증폭기에 많이 이용된다.

그리고, 상기 역방향 펌핑구조는 광섬유증폭기의 경우 순방향 ASE보다 그 세기가 상대적으로 더 큰 역방향의 ASE를 이용하여 대신호를 증폭하여 포화출력을 크게 하므로 통신수단에서 송신단의 바로앞에 놓이는 전력증폭기에 많이 이용된다. 또한, 상기 두가지를 싱글펌핑 증폭기 구조를 혼합하여 출력파워의 크기를 크게 하고, 이득값을 크게 하기위한 도 2와 같은 더블펌핑구조를 많이 채용한다.

하지만, 상기와 같이 출력파워를 크게 하기 위해 사용한 더블펌핑 증폭기의 구조는 고가의 펌프레이저 다이오드를 2개 사용해야 하기 때문에 전체 광섬유증폭기의 가격이 올라가는 문제점이 있으며, 또한, 상기 2개의 펌프레이저다이오드를 2개를 동시에 사용할 경우 교대로 사용하는것보다 수명이 짧아지는 문제점이 있었다.

그리고, 또다른 문제점으로서 기존의 광증폭장치를 통해 고속전송망에 사용할 시 분산손실에 의한 전송광신호의 이득이 감소되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기 더블펌핑증폭기구조에서 하나의 펌프레이저 다이오드를 사용하고도 고출력 광신호로 증폭할 수 있는 구조를 가진 광섬유 증폭장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 분산 손실보상 광섬유를 추가 설치하여 고속전송망에서 문제시 되는 분산손실에 대한 이득감소를 줄일 수 있는 구조를 가진 광섬유 증폭장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본발명은, 펌프파워를 출력하는 두 개의 여기광원을 구비하여 교대사용 및 동시사용이 가능하도록 양방향 여기시켜 전송광을 증폭하는 광신호 증폭장치에 있어서, 여기광원으로부터 입력되는 여기광신호를 입력받아 입력단으로부터 입력된 전송광신호를 증폭하는 어븀첨가 광섬유와, 상기 어븀첨가 광섬유의 전단에 위치하여 입력되는 전송광신호와 여기광원으로부터 입력된 여기광신호를 두 개의 입력단에서 입력받아 상기 어븀첨가 광섬유로 상기 두신호를 순방향 출력시키는 순방향 파장분할 다중화기와, 상기 어븀첨가 광섬유의 후단에 위치하여 여기광원으로부터 입력된 여기 광신호를 어븀첨가 광섬유로 역방향 출력시키고, 상기 어븀첨가 광섬유를 통해 증폭 출력된 전송광신호를 입력받아 출력단으로 출력하는 역방향 파장 분할 다중화기와, 상기 여기광원으로부터 입력되는 여기광원을 분리하고, 상기 순방향/역방향 파장분할 다중화기로 동시에 상기 여기광원을 분리 출력하여 양방향 펌핑하는 광커플러를 구비함을 특징으로 하는 광섬유 증폭장치.

도 1은 종래의 싱글펌핑(single pumping)증폭장치의 블록구성도,

도 2는 종래의 더블펌핑(double pumping)증폭장치의 블록구성도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유증폭기의 블록구성도,

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 분산손실보상 광섬유를 구비하는 광섬유 증폭기의 블럭구성도.

도 3는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유증폭기의 블록구성도로서, 입력 코넥터는 외부로부터 인입되는 광섬유와 광섬유증폭장치의 내부 광섬유를 연결한다. 상기 입력콘넥터에 의해 연결된 광섬유를 통해 인입되는 광신호를 일정비로 분리하는 분리탭(44)은 상기 인입된 전송광신호를 분리하여 제1포토다이오드(Photo Diode)(56)과 제1광아이솔레이터(optical isolater)(46)로 입력시킨다. 이때, 상기 제1포토다이오드(56)는 입력되는 광신호의 크기를 감시하고, 상기 제1광아이솔레이터(46)는 하나의 입력단과 하나의 출력단을 가지며, 후단의 EDF(Eribrium Doped Fiber)(62)로부터 발생하는 ASE(Amplified Spontaneous Emission)의 역방향 흐름을 막아주어 입력되는 광신호의 왜곡을 막아준다.

그리고, 상기 제1광아이솔레이터(64)를 통과한 전송광신호는 증폭부(64)에 입력되어 증폭한다. 이때, 상기 증폭부(64)는 제1파장분할 다중화기(48)와, 제2파장분할 다중화기(50), 두 개의 펌프 레이저 다이오드(60, 61), 광 커플러(58), 증폭광섬유(62)로 구성된다.

상기 제1파장 분할 다중화기(46)는 상기 제1아이솔레이터(46)로부터 입력되는 전송광신호와, 상기 광커플러(58)에 의해 분리된 여기광신호를 입력받아 하나의 증폭광섬유단자(62)로 순방향 출력시키는 기능을 한다.

상기 제2파장 분할 다중화기(50)은 상기 광 커플러(58)로부터 분리된 여기광원을 입력받아 증폭광섬유단자(62)로 역방향 출력시키고, 상기 증폭광섬유로부터 최종증폭된 전송 광신호를 출력하는 기능을 한다.

상기 증폭광섬유(62)는 상기 제1파장 분할 다중화기와 상기 제2파장분할 다중화기의 사이에 위치하여 상기 두 개의 다중화기를 통해 양방향 펌핑되어 입력되는 여기광신호를 입력받아 전송광신호를 증폭한 후 상기 제2파장 분할 다중화기로 출력한다. 이때 상기 입력되는 전송광신호의 파장은 1550나노미터이고, 여기 광원의 파장은 980나노미터 혹은 1480나노미터를 사용한다.

상기 광커플러(58)는 펌프레이저다이오드(6)으로부터 펌핑된 여기광원을 상기 제1파장분할 다중화기와 상기 제2파장분할 다중화기에 50 : 50 혹은, 40 : 60, 30 : 70으로 분배하여 출력하는 기능을 한다. 그리고, 상기 증폭광섬유(62)의 출력단은 광아이솔레이터(52), 탭(54)순으로 연결되며, 끝단에 출력콘넥터에 의해 출력단 광섬유와 연결된다. 이때, 상기 광아이솔레이터(52) 상기 탭(54)이나 출력콘넥터의 연결부위로부터 반사되어 되돌아 오는 광신호를 막아준다.

상기 탭(54)은 상기 광아이솔레이터(52)로부터 출력되는 광신호를 입력받아 상기 출력콘넥터를 통해 연결된 광섬유로 출력하는 광신호와 출력광신호를 감시하기 위한 감시용광신호를 분리한다. 상기 감시용 광신호는 PD(Photo Diode)(62)에 의해 감시된다.

상기와 같은 구성을 가진 광섬유증폭장치의 동작을 설명하면, 상기 입력콘넥터를 통해 입력된 1550나노미터의 파장을 가진 전송광신호는 분리탭(44)을 통해 광아이솔레이터(46)으로 입력된다. 이때, 상기 분리탭(44)에 의해 분리된 전송광신호의 세기를 포토다이오드(56)가 감시한다. 그런후, 상기 광아이솔레이터(46)를 통과한 전송광신호는 제1파장분할 다중화기(48)의 일입력으로 입력된다. 그리고, 두 개의 펌프레이저다이오드(60, 61)을 통해 교대로 펌핑된 980나노미터 혹은, 1480나노미터의 여기광신호의 세기가 광커플러(58)에 의해 소정비율로 분배되어 상기 제1파장분할 다중화기(48)의 또다른 입력으로 입력된다. 그런 후, 상기 제1파장 분할 다중화기(48) 두 개의 입력단을 통해 입력된 전송광신호 및 여기광신호는 후단의 증폭광섬유(62)로 순방향 입력되어 1차 증폭된다. 그런후, 상기 증폭광섬유의 후단에 연결된 제2파장분할 다중화기(50)를 통해 입력된 여기광원에 의해 상기 전송광신호가 2차증폭된 후 상기 제2파장분할 다중화기(50)를 통해 후단의 광아이솔레이터(52)로 전송광신호를 출력한다. 이때, 상기 제2파장분할 다중화기(50)에 입력되는 여기광신호는 상기 광커플러(58)로부터 소정비율로 분배된 여기광신호이다.

결국, 상기 후단의 광아이솔레이터(52)에 입력된 전송광신호는 최종적으로 상기 출력콘넥터를 통해 출력된다. 이때, 상기 후단의 분리탭(54)에 연결된 포토다이오드(62)는 증폭되어 출력되는 전송광신호의 세기를 감시한다.

본 발명의 또다른 실시예를 도 4를 통해 설명하면, 도4는 본 발명의 실시예에 따라 분산손실 보상 광섬유를 구비하는 광섬유 증폭기로서, 상기 입력콘넥터를 통해 입력된 1550나노미터의 파장을 가진 전송광신호는 분리탭(44)을 통해 광아이솔레이터(46)으로 입력된다. 이때 상기 분리탭(44)에 의해 분리된 전송광신호의 세기를 포토다이오드(56)가 감시한다. 그런후, 상기 광아이 솔레이터(46)를 통과한 전송광신호는 증폭광섬유(88)에 입력된다. 이때, 상기 증폭광섬유의 후단에 연결된 제1파장분할 다중화기(70)를 통해 입력된 여기광원에 의해 상기 전송광신호가 역방향 1차증폭된 후 상기 제1파장분할 다중화기(70)를 통해 분산 손실보상 광섬유(Dispersion Compensate Fiber : DCF)(92)로 전송광신호를 출력한다. 이때, 상기 제1파장분할 다중화기(70)에 입력되는 여기광신호는 상기 광커플러(80)로부터 소정비율로 분배된 여기광신호이다. 그런후, 상기 분산 손실보상 광섬유(92)로 입력된 전송광신호는 분산손실이 보상되어 상기 제2파장분할 다중화기(72)의 일입력으로 입력된다. 그리고, 광커플러(80)에 의해 소정비율로 분배되어 상기 제2파장분할 다중화기(72)의 또다른 입력으로 입력된다. 그런후, 상기 제2파장분할 다중화기(72) 두 개의 입력단을 통해 입력된 전송광신호 및 여기광신호는 후단의 증폭광섬유(92)로 순방향 입력되어 2차 증폭되어 출력한다. 그런후, 상기 증폭되어 출력된 전송광신호는 상기 후단의 광아이솔레이터(52)에 입력되고, 최종적으로 상기 출력콘넥터를 통해 출력된다. 이때, 상기 후단의 분리탭(54)에 연결된 포토다이오드(62)는 증폭되어 출력되는 전송광신호의 세기를 감시한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 상기 더블펌핑증폭기구조에서 하나의 펌프레이저 다이오드를 사용하고도 고출력 광신호로 증폭할 수 있는 구조를 가진 광섬유증폭장치를 제공함으로서, 출력파워를 향상시킬 수 있고 사용자의 요구에 부합되는 성능을 나타내는 광증폭기를 설계할 수 있는 잇점이 있고, 분산 손실보상 광섬유를 추가 설치하여 고속전송망에서 문제시되는 분산 손실에 대한 이득감소를 향상시킬 수 있는 잇점이 있다.

Claims

펌프파워를 출력하는 두 개의 여기광원을 구비하여 교대사용 및 동시사용이 가능하도록 양방향 여기시켜 전송광을 증폭하는 광신호 증폭장치에 있어서, 여기광원으로부터 입력되는 여기광신호를 입력받아 입력단으로부터 입력된 전송광신호를 증폭하는 어븀첨가 광섬유와, 상기 어븀첨가 광섬유의 전단에 위치하여 입력되는 전송광신호와 여기광원으로부터 입력된 여기광신호를 두 개의 입력단에서 입력받아 상기 어븀첨가 광섬유로 상기 두신호를 순방향 입력시키는 순방향 파장분할 다중화기와, 상기 어븀첨가 광섬유의 후단에 위치하여 여기광원으로부터 입력된 여기 광신호를 어븀첨가 광섬유로 역방향 입력시키고, 상기 첨가 광섬유를 통해 증폭 출력된 전송광신호를 입력받아 출력단으로 출력하는 역방향 파장 분할 다중화기와, 상기 여기광원으로부터 입력되는 여기광원을 분리하고, 상기 순방향/역방향 파장분할 다중화기로 동시에 상기 여기광원을 분리 력하는 광커플러를 구비함을 특징으로 하는 광섬유 증폭장치.
제1항에 있어서, 상기 진행광의 역방향흐름을 차단하기위해 상기 순방향 파장분할다중화기의 전단과, 상기 역방향 파장분할다중화기의 후단에 각각 설치하는 광아이솔레이터와, 상기 순방향 광아이솔레이터의 전단과 역방향광아이솔레이터의 후단에 각각 위치하여 입력되는 전송광신호의 크기를 감시하기 위해 전송광신호를 일정비로 분리하는 분리탭과, 상기 두 개의 분리탭으로부터 각각 분리된 감시용 광신호를 수신하여 입력되는 전송광신호의 세기를 감시하는 포토다이오드를 더 구비함을 특징으로 하는 광섬유 증폭장치.
펌프파워를 출력하는 두 개의 여기광원을 구비하여 교대사용 및 동시사용이 가능하도록 양방향 여기시켜 전송광을 증폭하는 광신호 증폭장치에 있어서, 여기광원으로부터 입력되는 여기광신호를 입력받아 입력단으로부터 입력된 전송광신호를 역방향 증폭하는 제1어븀첨가 광섬유와, 상기 어븀첨가 광섬유의 후단에 위치하여여기광원으로부터 입력된 여기광신호를 상기 어븀첨가 광섬유로 역방향 입력시키고, 상기 어븀첨가 광섬유를통해 증폭 출력된 전송광신호를 다음단으로 출력시키는 역방향 파장분할 다중화기와, 상기 역방향 파장분할다중화기의 후단에 위치하여 전송광신호의 분산특성에 의한 손실을 보상하는 분산이동 광섬유와, 상기 분산이동 광섬유의 후단에 위치하여 입력되는 전송광신호와 여기광원으로부터 입력된 여기광신호를 두 개의 입력단에서 입력받아 하기의 제2어븀첨가 광섬유로 상기 두신호를 순방향 입력시키는 순방향 파장분할 다중화기와, 상기 순방향 파장분할 다중화기의 후단에 이치하여 상기 입력되는 여기광신호를 통해 전송광신호를 순방향 증폭하는 제2어븀첨가 광섬유를 구비함을 특징으로 하는 광섬유 증폭장치.
제3항에 있어서, 상기 진행광의 역방향흐름을 차단하기위해 상기 순방향 파장분할다중화기의 전단과, 상기 역방향 파장분할다중화기의 후단에 각각 설치하는 광아이솔레이터와, 상기 순방향 아이솔레이터의 전단과 역방향광아이솔레이터의 후단에 각각 위치하여 입력되는 전송광신호의 크기를 감시하기 위해 전송광신호를 일정비로 분리하는 분리탭과, 상기 두 개의 분리탭으로부터 각각 분리된 감시용 광신호를 수신하여 입력되는 전송광신호의 세기를 감시하는 포토다이오드를 더 구비함을 특징으로 하는 광섬유 증폭장치.

※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.