KR100675461B1 - 제어되는 이득을 가진 광섬유 증폭기 - Google Patents
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Abstract
WDM-신호용 광섬유 증폭기는 펌프 소스(17)로부터의 펌핑 광으로 펌핑되는 활성 광섬유(1, 3)를 포함한다. 활성 WDM-신호의 수에 관계없이 WDM-신호에 대해 일정한 이득을 증폭기에 제공하기 위해, 추가 광원(29)이 배열되어 필요한 경우 전력 결합기(27)를 통해 적어도 광섬유 부분(3)의 활성 광섬유로 여분의 광을 주입한다. 주입된 광은 WDM-채널의 파장과 상이한 파장을 가지며, 활성 광섬유에 증폭 또는 펌핑 효과를 일으키지 않고 상기 활성 광섬유에서 여전히 증폭될 수 있도록 더 긴 파장이 바람직하다. 광원(29)은 출력 전력 측정 장치(23)로부터 얻어진 신호에 의해, WDM-채널이 비활성이 될 때 여분의 광을 주입하도록 제어된다. 따라서, 상기 여분의 광의 전력은 신호 채널의 수, 즉 입력되는 광신호의 총 전력에 관계없이 광섬유 증폭기를 일정한 이득으로 포화시키도록 선택된다. 광 필터(18)는 활성 광섬유(1, 3)의 출력단에 접속되어, 광원(29)으로부터 발생된 광의 파장에 대응하는 파장을 가진 광을 차단할 수 있다. "여분의 신호 광"을 주입하여 이득을 제어하는 것은 펌핑 광의 전력을 제어하는 것보다 훨씬 더 신속하게 이루어진다.
광섬유 증폭기, 광섬유 네트워크, 광원, 결합기, WDM, 선로 증폭기, 펌핑
Description
본 발명은 에르븀 첨가 섬유(erbium-doped fiber)를 기반으로 하는 광 증폭기, 및 상기 광 증폭기를 포함하는 광섬유 네트워크에 관한 것이다.
현재 광섬유는, 주로 이것의 높은 신뢰성, 전기적인 인터페이스에 대한 둔감성(insensitivity) 및, 높은 통신 용량(capacity)으로 인해 원격통신 시스템에서와 같이 정보를 전달하는데 널리 이용되고 있다. 물론, 현재의 원격통신 네트워크에서는, 특히 장거리 통신에 대하여, 상기 광섬유의 설치 비용이 분명히 높기 때문에, 광섬유 네트워크 내의 이용가능한 광섬유를 가능한 효과적으로 이용하도록 하는 요구가 따른다. 광섬유를 이용하는 현재의 통신 시스템 및 설정될 새로운 통신 시스템에서 파장 분할 다중화 방식(wavelength division multiplexing)(WDM)을 이용하면, 복수의 개별적인 파장 채널이 동일한 광섬유 상에서 전송되므로 광섬유를 통해 전송되는 정보가 증가될 수 있다.
장거리 통신을 위한 광섬유 네트워크에서, 광신호를 증폭할 필요가 있을 수 있다. 상기 증폭은 물론, 직송식(straight-forward way)으로 형성된 중계기(repeater)에 의해 이루어지는데, 상기 중계기는 광신호를 전기 신호로 변환하는 부품, 전기 신호를 증폭하는 부품, 및 전기 신호를 광신호로 변환하는 부품을 포함한다. WDM 신호의 경우, 증폭은 WDM 전송에 이용되는 파장 채널마다 하나의 광전기 변환기(optoelectrical converter) 및 하나의 전기광 변환기(electrooptical converter)를 필요로 하며, 또한 입중계(incoming) 신호 중 상이한 파장을 필터링하기 위한 하나의 필터(filter) 또는 복조기(demodulator)를 필요로 한다. 이것은 분명 비용이 매우 많이 들며, 전기적 및 광학적 면 모두에 있어서 다수의 부품이 필요하게 되어 신뢰성 문제가 발생하게 된다.
또 다른 유형의 증폭기는, 희토류(rare-earth) 금속이 첨가된 광섬유를 기반으로 한 광섬유 증폭기, 일반적으로는 에르븀 첨가 광섬유 증폭기를 포함한다. 상기 증폭기는 예컨대 광섬유와의 호환성 및 높은 이득으로 인해 광섬유 시스템에서 이용될 때 많은 장점을 가지며, 특히 상기 증폭기는 다수의 WDM 채널을 동시에 증폭할 수 있으며 제한된 양의 전자 부품을 필요로 하므로 파장 다중화 전송 방식에 이용될 때 유리하다. 에르븀 첨가 광섬유 증폭기의 기본적인 설계는 어떤 길이의 활성의 에르븀 첨가 광섬유를 포함하는데, 그 입력이 2-대-1 광 결합기(coupler) 출력에 접속된다. 상기 광 결합기의 한 입력에서는 증폭될 신호를 수신하고, 상기 결합기의 다른 입력에서는 신호를 증폭하기 위한 전력을 제공하는 더 큰 에너지의 광을 수신한다. 이와 같은 큰 에너지 광을 펌프 광(pump light)이라 칭하며, 이는 광 펌프라 칭하는 광 전원(optical power source)으로부터 얻어진다. 펌프 광은 신호의 파장보다 더 짧은 파장을 가지며, 일반적으로 더 활력적이고 에르븀 첨가 광섬유에서 에르븀 이온을 하위 에너지 상태로부터 상위 에너지 상태로 올릴 수 있다. 다음으로, 이온이 하위 에너지 레벨로 복귀하면 광섬유에서 광이 발생된다.
전형적인 WDM 시스템에서, 이용되는 파장 채널의 수는 보통 임의적으로 변경된다. 통상적인 방법으로 동작하는 에르븀 첨가 광섬유 증폭기의 이득은 증폭기의 총 출력 전력이 일정하므로 파장 채널의 수에 의존한다(도 1에 도시된 도면 참조). 도 1에서, 일반적인 에르븀 첨가 광섬유 증폭기의 이득은 하나의 WDM 파장 채널이 이용되는 경우(위쪽 곡선)와 모든 채널이 활성 또는 이용되는 경우(아래쪽 곡선)에 대해 파장에 대한 함수로서 표시되어 있다. 이득은 1540 - 1560nm의 중요한 파장 대역에서 적어도 10dB 정도의 차이를 갖는다. 이는 원격통신에 이용되는 일반적인 WDM 시스템에 에르븀 첨가 광섬유 증폭기가 이용될 때 이득이 또한 임의적으로 변하게 된다는 것을 의미한다.
WDM 시스템에서, 이용되는 파장 대역에서 일정하고 평탄한(flat) 출력 이득을 갖는 것이 분명 중요한데, 그 이유는 이것에 의해 예컨대 다른 부품의 최적화가 가능하게 되기 때문이다. 또한, 이득 평탄화 필터(gain flattening filter)를 이용하는 것은 비효율적인데(1997년 10월, Paul F. Wysocki 등에 의한 IEEE Photonics Techn. Lett. Vol 9, 10의 "Broad-band Erbium-Doped Fiber Amplifier Flattened Beyond 40 nm Using Long-Period Grating Filter" 참조), 그 이유는 상기 필터가 증폭기의 실제 이득에 따라 설계되어야 하기 때문이다. 가능한 해결방법은 활성 광섬유에 공급되는 펌프 전력을 제어하는 것이지만, 이는 활성 광섬유 내의 여기된(excited) 에르븀 이온의 수명이 길어지는 것으로 인해 발생하는 단점을 포함한다.
공개된 유럽 특허 출원 제0777346호에는, 광 증폭 매체, 즉 에르븀 첨가 광섬유, 펌프 광원(pump light source) 및, 프로브(probe) 광원을 포함하는, 통신 시스템에 이용되는 광 증폭기가 개시되어 있으며, 상기 두 가지 광원 모두 증폭 매체에 광을 주입한다. 프로브 광은 광 증폭 매체의 증폭 대역에 포함되는 파장을 가지며, 신호 광의 파장과는 상이한 것이 바람직하다. 제어 수단은 입력 신호에 대한 이득을 일정하게 유지한다. 제어시, 프로브 광의 전력과 입력 신호 광의 전력이 상호 가산되며, 상기 전력은 가산 동작시에 적합한 가중치(weight)를 부여받는다. 프로브 광의 전력을 조절함으로써, 상기 가중화된 가산 결과가 일정하게 제어된다.
본 발명의 목적은 활성 파장 채널의 수에 관계없는 이득 곡선을 가진 광섬유 증폭기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상이한 파장 채널에 대해, 고려된 각 채널에 있어서 다른 채널이 비활성으로 되거나 또는 활성으로 되는 것에 의해 가능한 적게 및/또는 가능한 단시간 동안만 영향을 받는 시간적으로 거의 일정한 이득을 갖는 광섬유 증폭기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고려된 각 채널에서 거의 일정한 이득을 상이한 파장 채널에 대해 가지며, 간단한 제어 유닛만을 필요로 하는 광섬유 증폭기를 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명에 의해 해결되는 문제는 상이한 파장의 광신호를 증폭하여 존재하는 입력 신호의 수에 관계없이 모든 입중계 광신호에 대해 시간적으로 사실상 동일한 이득을 갖도록 하는데 이용되는 광섬유 증폭기를 제공하는 방법, 및 파장 채널에 대한 이득이 다른 채널에 의해 가능한 거의 영향을 받지 않도록 하는 방법이다.
에르븀 첨가 광섬유 증폭기를 설계할 때, 증폭기의 이득은 모든 WDM-채널이 활성인 경우에 대하여 측정된다. 증폭기의 이득은 여기된 에르븀 이온의 수에 따르고, 상기 수가 충분한 입력 펌프 광 전력에 대해 거의 일정하면, 증폭기는 포화 상태(saturated state)로 동작하게 된다. 이 결과, 증폭될 입력 신호의 수에 관계없이 증폭기의 출력 전력이 거의 일정해진다. 다음으로, 하나 이상의 WDM-채널이 비활성으로 되면 이득이 증가되는 결과가 나타난다. 여기된 에르븀 이온의 수는 증폭기에 공급되는 펌프 광전력을 변경함으로써 바뀔 수 있으며, 이는 이득 특성을 변화시키는 결과를 나타낸다. 적합한 제어를 위해, 증폭기는 활성 WDM-채널의 수에 관계없이 사실상 일정한 이득을 가지도록 이루어질 수 있는데, 이것이 보편적으로 이용되는 광섬유 증폭기 제어 방법이다. 그러나, 상기 제어에 대한 응답 시간은 상기 나타나있는 바와 같이 지나치게 길어질 수 있는데, 이는 활성 광섬유내의 여기된 에르븀 이온이 약 10 ms 정도의 지나치게 긴 수명을 가지기 때문이다.
대신, 광섬유 증폭기에서, 스위치-오프(switched-off) 채널 또는 채널들이 더미(dummy) 또는 아이들링(idling) 채널로 대체될 수 있는데, 상기 채널은 WDM-채널에 의해 이용되는 파장 대역을 벗어난 파장을 가지며, 일반적으로는 두 파장 대역 사이의 파장과 같이 상기 WDM-채널에 의해 이용되는 것과 상이한 파장을 갖는다. 실제로, 아이들링 채널에 이용되는 파장은 신호 전송에 이용되는 파장보다 더 큰 파장, 예컨대 약 1530-1550 nm 정도의 보편적으로 이용되는 파장 대역보다 더 큰 파장이 될 수 있다. 아이들링 파장 채널을 제공하는 레이저 다이오드는 전체 증폭기의 출력이 실제로 일정하게 유지되게 그 출력 전력을 변경하도록 신속하게 제어될 수 있는데, 이 결과 입력 펌프 전력을 제어함으로써 얻을 수 있는 것보다 더 우수한 응답 시간 및 더 일정한 이득이 나타난다.
따라서, WDM-신호에 대한 광섬유 증폭기, 즉 파장 대역 또는 파장 영역에 일반적으로 포함되는 상이한 파장 채널의 광신호에 대한 광섬유 증폭기는 희토류 금속이 첨가된 유형의 활성 광섬유를 포함한다. 활성 광섬유 길이는 레이저 다이오드와 같은 펌프 소스로부터의 펌핑 광으로 펌핑된다. 활성 WDM-신호의 수에 관계없이 WDM-신호에 대해 일정한 이득을 증폭기에 제공하기 위해, 추가 광원이 배열되어, 필요한 경우, 즉 하나 이상의 WDM-신호가 비활성으로 되면, 활성 광섬유에 여분의 광을 주입하여, 떨어지는 입력 광 전력을 대신한다. 여분의 광을 주입하는 것은 활성 광섬유 길이의 일부분에서만 이루어질 수 있으며, 그 다음 활성 광섬유 길이의 출력단에 인접해 있는 마지막 부분 또는 단부에서 이루어질 수 있다. 상기 주입은 활성 광섬유 길이 내의 의도한 위치에 접속된 어떤 종류의 전력 결합기(combiner)에 의해 이루어진다. 상기 주입된 광은 활성 광섬유에서의 신호 광의 전파를 간섭하지 않도록 선택된다. 따라서, 상기 광은 각 WDM-채널의 파장과 상이한 파장을 갖는다. 더욱이, 상기 파장은 활성 광섬유에서 증폭 또는 펌핑 효과를 일으키지 않도록 모든 신호 광의 파장보다 더 긴 것이 바람직하다. 그러나, 파장은 활성 광섬유에서 여전히 증폭될 수 있도록 선택된다. 광원은 출력 전력 측정 장치로부터 얻어지는 신호에 의해, WDM-채널이 비활성으로 되면 여분의 광을 주입하도록 제어된다. 따라서, 여분의 광의 전력은 광섬유 증폭기를 포화시키도록 선택되는데, 이것은 신호 채널의 수, 즉 입력 광신호의 전력에 관계없이 일정한 이득을 제공하게 된다. 주입된 여분의 광이 활성 광섬유의 의도한 부분 이상을 전파하지 못하도록 광 필터가 활성 광섬유에 접속되는 것이 바람직하다.
따라서, WDM-신호를 증폭하기 위한 광섬유 증폭기가 제공되며, 이 증폭기는 상이한 채널에 대해, 고려된 각 채널에 있어서 시간적으로 일정한 이득을 갖는다. 고려된 채널의 이득은 매우 짧은 시간 동안에는, 다른 채널이 비활성으로 되는지 또는 활성으로 되는지에 거의 영향을 받지 않는다. 다른 파장 채널이 비활성으로 되거나 활성으로 되면, 고려된 채널에 대한 일정한 이득은 짧은 응답 또는 조정 시간으로 유지되어, 다른 채널이 활성으로 되거나 비활성으로 되는 순간의 매우 짧은 시간 동안의 이득 증가나 이득 감소, 또는 감지할 수 있을 정도의 이득 증가나 이득 감소가 전혀 없게 된다.
이제, 본 발명은 첨부 도면을 참조하여 비-제한적인 실시예를 통해 상세히 설명된다.
도 1은 종래 기술에 따른 광섬유 증폭기에 대한 이득을 파장에 대한 함수로서 나타내는 도면.
도 2는 개선된 이득 안정성을 가진 일반적인 광섬유 증폭기의 구성을 나타내는 개요도.
도 3은 개선된 이득 안정성을 가진 선택적인 광섬유 증폭기 설계에 대한 일반적인 구성을 나타내는 개요도.
도 4는 광섬유 증폭기를 이용하는 간단한 광섬유 네트워크를 나타내는 개요도.
현재 광섬유 증폭기는 도 4에 도시되어 있는 바와 같은 광섬유 네트워크 내부의 다양한 위치에서 이용된다. 여기서, 송신 노드(101)는 레이저(103)에 의해 광신호로 변환되는 전기 신호를 수신한다. 광신호는 부스터 증폭기(booster amplifier)(105)에 의해 증폭되어, 상기 증폭기로부터 긴 광섬유(107) 상에서 전송된다. 신호는 광섬유(107)를 따라 전파할 때 감쇠될 수 있고, 그렇게 되면 상기 신호는 선로 증폭기(line amplifier)(109)에 의해 증폭되어야 한다. 광섬유(107) 상의 광신호는 수신 노드(111)에 의해 수신되는데, 여기서 상기 신호는 먼저 전치증폭기(preamplifier)(113)에 의해 증폭된다. 상기 증폭된 신호는 광 검파기(light detector)(115)에 의해 검파되어 여기서 전기 신호로 변환되는데, 상기 전기 신호가 상기 노드로부터 제공된다. 이러한 네트워크에서, 일반적으로 부스터(105), 선로 증폭기(109) 및, 전치 증폭기(113) 모두 증폭 매체 또는 소자와 같은 활성 광섬유 길이를 이용하는 광섬유 증폭기를 포함한다.
도 2에는 광섬유 증폭기의 일반적인 구성이 도시되어 있다. 증폭기의 활성 부분은 두 개의 에르븀 첨가 광섬유 길이(1, 3)로서, 이들은 서로 직렬 접속된다. 제1 길이(1)는 어떠한 소스(도시되지 않음)로부터 광신호를 수신하는데, 상기 신호는 커넥터(connector)(7)에 도달하며, 상기 커넥터(7)로부터 전력 분할 장치(power splitting device) 또는 결합기(9)에 전달되어, 상기 광섬유 상의 광 전력 중 적은 부분, 예컨대 1% 가 PIN-다이오드(11)와 같은 전력 측정 장치로 연결된다. 광 전력의 상당 부분은 광 아이솔레이터(isolator)(13)로 이어지고, 상기 광 아이솔레이터로부터 전력 결합기(15)의 한 입력으로 이어진다. 전력 결합기(15)의 다른 입력은 예컨대 980 nm 또는 1480 nm 의 광을 발생시키는 펌프 광원 또는 제1 광원(17)으로부터 펌핑 광 전력을 수신한다. 전력 결합기(15)의 출력은 제1 광섬유 길이(1)의 입력단에 접속된다.
제2 광섬유 길이(3)의 출력단은 광 필터(18)를 통해 광 아이솔레이터(19)의 입력에 접속되며, 상기 광 아이솔레이터(19)의 출력은 전력 분할 결합기(21)에 접속된다. 상기 전력 분할 결합기는 입력측의 전력 분할기(9)와 같이 광섬유상의 광 전력 중 적은 부분, 예컨대 1% 를 출력 전력 측정 장치(23)로 연결한다. 출력 전력의 상당 부분은 커넥터(25)를 통해 전력 분할기(21)로부터 소정의 목적지(도시되지 않음)로 전달된다.
제1 광섬유 길이(1)와 제2 광섬유 길이(3) 사이에는 또 다른 전력 결합기(27)가 접속된다. 이것은 예컨대 1550-1570 nm 의 파장 범위의, 어쨌든 WDM 시스템의 파장 채널에 이용되는 파장 대역의 파장과 상이한 파장이며 바람직하게는 그 보다 큰 파장의 광을 발생시키는 제2 광원(29)으로부터 포화 광(saturating light)을 수신한다. 따라서, 제2 광원(29)으로부터 발생된 광은 증폭기를 "펌핑"하는데 이용될 수 있는 것이 아니라, 대신 활성 광섬유의 제2길이(3)에서 증폭된 다음, 예컨대 긴 주기의 회절격자 필터(long-period grating filter)일 수 있는 임의의 필터(18)에 의해 필터링되게 된다(예컨대, A. Vengsarkar에 의한 Conf. Optical Fiber Communications, 1996 Tech. Dig. Ser. Washington DC: Opt. Soc. Amer. 1996, Vol.2, pp.269-270, paper ThP4의 "Long-period fiber gratings" 참조).
에르븀 첨가 광섬유 증폭기는 일반적으로 포화 상태에서 동작하며, 여기서 입력 펌프 전력이 충분하다면, 상기 증폭기는 입력 전력에 관계없이 거의 일정한 출력 전력을 갖는다. 에르븀 첨가 광섬유 증폭기를 설계할 때, 증폭기의 이득은 원하는 크기를 갖도록 또는 이와 대응하게 증폭기가 포화 상태에서 동작하도록 정해져, 증폭기의 출력 전력이 원하는 값이 되도록 해야 한다. 다음으로, 모든 WDM-채널이 활성인, 즉 모든 WDM-채널의 파장의 광이 증폭기의 입력단으로 전달되는 경우를 고려해야 한다. 상기 경우에 대한 일반적인 광섬유 증폭기의 이득이 도 1의 도면에서 아래쪽 곡선으로 도시되어 있다. 하나 이상의 채널이 이용되지 않는다면, 입력 전력이 감소하고 출력 전력은 거의 일정하게 되므로, 이득이 증가하는 결과가 나타난다. 따라서, 모든 채널이 활성인 또는 이용되는 경우에 가장 낮은 이득 곡선이 나타난다. 채널이 비활성으로 됨으로써 나타나는 효과가 도 1의 위쪽 곡선으로 도시되어 있는데, 이는 단 하나의 WDM-채널만 이용되거나 활성인 경우에 대한 이득을 도시하는 것이다.
비활성인 채널이 적어도 하나 존재하는 경우, 상기 이용되지 않은 채널에 대응하는 입력 광을 대신하여 레이저(29)에 의해 발생된 광이 이득을 일정하게 유지함으로써, 도 1의 곡선에 도시된 방식으로 이득이 증가하지 않을 수 있다. 따라서, 레이저 다이오드(29)가 적절히 제어되는데, 이는 포화 신호 전력이 증폭기의 광 출력 전력과 상관된다는 사실에 의해 가능하다. 출력 전력은 도 2에 도시된 제어 유닛(31)과 같은 전기 회로에 의해, 출력 측정장치(23)로부터 수신되며 광 출력 전력을 나타내는 신호로부터 결정될 수 있다.
따라서, 모든 채널이 활성인 경우, 포화 레이저(29)의 광 출력 전력은 0이 되도록 제어된다. 하나의 WDM-채널이 활성이 아닌 경우에는, 상기 파장 채널의 광 전력을 대신하여 활성 광섬유에서 유사한 반전 분포(population inversion)를 발생시키도록, 포화 레이저(29)가 제어된다(1996년 12월, IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 8, No. 12, pp. 1615-1617의 D.M. Baney 및 J. Stimple에 의한 "WDM EDFA Gain Characterization with a Reduced Set of Saturating Channels" 참조).
따라서, 제2 광원(29)은 항상 출력측의 전력 측정 장치(23)의 출력 신호로부터 얻어진 제어 신호에 따라 상기 발생된 광의 세기를 변경하도록 제어된다. 상기 전력 측정 장치는 어떠한 방법으로 출력 전력을 측정하도록 설계되며, 특히 증폭기가 증폭하도록 되어 있는 WDM-채널이 모두 있는지 없는지를 측정하도록 설계될 수 있다. 이는 예컨대, 파일럿 톤(pilot tone)을 이용하여 수행될 수 있다(공개된 유럽 특허 출원 제0637148 A1 참조). 다음으로, 출력 전력 검파기(23)로부터 측정 신호를 수신하고, 제2 광원(29)으로 제어 신호를 전송하여, 상기 제2 광원의 출력 전력을 제어하여 포화 광 전력을 제공하기 위한 전자 제어 유닛(31)이 접속된다.
제1 광섬유 길이(1)는 길이가 0이 되어, 완전히 제거될 수 있다. 그 후, 제2 광원에 의해 발생된 광이 모든 활성 광섬유를 통해 전달되어 증폭된다. 또한, 펌프 소스(17)로부터 광을 주입하는 결합기(15) 앞에 제2 광원(29)으로부터 발생된 광을 주입하는데 이용되는 전력 결합기(27)를 접속할 수 있다. 이러한 대안적인 실시예에서, 제2 광원(29)에 의해 발생된 광의 파장에 대응하는 파장의 추가 삽입 손실이 나타나며, 그 결과 총 잡음 지수(noise figure)가 높아지게 된다.
가능한 또 다른 실시예(도 3 참조)는 제2 광원(29)으로부터의 여분의 광이 전체 활성 광섬유 길이에 주입되어 역방향으로 전달되는 것을 포함한다. 다음으로, 전력 결합/분할기(27)가 제2 활성 광섬유 부분(3)의 출력단에 접속된다. 광 필터(18)가 두 필터 길이(1, 3) 사이에 접속되어, 제2 광원(29)에 의해 발생된 광의 파장과 대응하는 파장을 가진 광을 제거한다.
상기 설명된 증폭기는 주로 전자기파 단일 모드 유형의 광신호를 증폭하기 위한 것이다. 이것은 이용되는 모든 부품이 신호 광 및 펌프 광 모두의 전자기파 모드의 광에 영향을 미치지 않아야 함을 의미한다. 이러한 경우 또한, 부품, 특히 광 전력 결합기(15)와 광 필터(18)는 단일 모드의 신호 광 및 펌프 광의 각각의 파장의 광을 전송하도록 설계되어야 한다.
따라서, WDM-네트워크에서와 같이 WDM-신호를 증폭하는데 이용되는 광섬유 증폭기는 여기서, 이용되는 WDM-채널에 대해 실제 이용된 채널의 수에 관계없이 사실상 일정한 이득을 제공하며, 하나의 WDM-채널이 비활성이거나 활성으로 될 때 짧은 제어 또는 조정 시간을 갖는 것으로 기재되어 있다.
Claims (14)
- 파장 대역 내의 광신호를 증폭하는 광섬유 증폭기에 있어서:상기 파장 대역에 포함된 파장 영역 내의 파장을 갖는 증폭될 광신호를 수신하도록 적응되는 입력단 및 활성 광섬유에서 광신호를 전파하는 동안 광신호의 파장에 특정된 이득 팩터 만큼 증폭된 광신호를 전송하도록 적응되는 출력단을 가진 활성 광섬유;펌핑 광을 상기 활성 광섬유에 주입하기 위해 접속되는 펌프 소스;활성 광섬유의 출력단에 접속되어, 출력단에서 파장 영역 내의 파장을 갖는 광의 전력을 측정하는 출력 전력 측정 장치; 및파장 영역을 벗어나지만 파장 대역 내에 있고, 활성 광섬유에서 증폭 또는 펌핑 효과를 일으킬 수 없도록 선택되며, 광섬유 증폭기에 의해 증폭될 수 있도록 선택되는 파장을 가진 광을 활성 광섬유에 주입하는 광원을 포함하며;상기 광원은 상기 출력 전력 측정 장치에 접속되어, 상기 출력 전력 측정 장치에 의해 행해지는 측정된 광 전력에 따라서 상기 광원에 의해 주입되는 주입 광의 세기를 제어하여 이득 팩터를 일정하게 유지하도록 하는 광섬유 증폭기.
- 제 1 항에 있어서,상기 광섬유 증폭기는 파장 영역 내의 상이한 파장을 갖는 신호 채널의 광신호를 증폭하도록 배열되며, 상기 광원은 자신에 의해 주입되는 광의 전력이 신호 채널의 수에 관계없이 및/또는 입력 광신호의 총 전력에 관계없이 광섬유 증폭기를 일정한 이득으로 포화시키도록 접속되는 것을 특징으로 하는 광섬유 증폭기.
- 제 1 항에 있어서,상기 활성 광섬유는 두 부분으로 분할되는데, 제1 부분은 증폭될 광신호를 수신하는 입력단을 가지며, 제2 부분은 증폭된 광신호가 전달되는 출력단을 가지며, 상기 광원은 상기 제2 부분으로만 광을 주입하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 광섬유 증폭기.
- 제 3 항에 있어서,상기 제2 부분으로 주입될 광을 상기 광원으로부터 수신하기 위해, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 사이에 접속되는 광 결합 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 증폭기.
- 제 4 항에 있어서,상기 제2 부분으로부터의 광신호를 통과시키지만 상기 광원으로부터 발생된 광의 파장에 대응하는 파장을 가진 광을 차단하기 위해, 상기 제2 부분의 출력단에 접속되는 광 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 증폭기.
- 제 3 항에 있어서,상기 제2 부분으로부터의 광을 통과시키고 상기 광신호의 방향과 대향하는 방향으로 제2 부분으로 주입되는 상기 광원으로부터의 광을 수신하기 위해, 상기 제2 부분의 출력단에 접속되는 광 분할/결합 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 증폭기.
- 제 4 항에 있어서,상기 제1 부분으로부터의 광신호를 통과시키지만 상기 광원으로부터 발생된 광의 파장에 대응하는 파장을 가진 광을 차단하기 위해, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 사이에 접속되는 광 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 증폭기.
- 적어도 송신 노드와 수신 노드, 및 파장 대역 내의 광신호를 증폭하는 하나 이상의 광섬유 증폭기를 포함하는 광섬유 네트워크에 있어서:상기 하나 이상의 광섬유 증폭기는,상기 파장 대역에 포함된 파장 영역 내의 파장을 갖는 광신호를 수신하도록 적응되는 입력단 및 활성 광섬유에서 광신호를 전파하는 동안 광신호의 파장에 특정된 이득 팩터 만큼 증폭된 광신호를 전송하도록 적응되는 출력단을 가진 활성 광섬유;펌핑 광을 상기 활성 광섬유에 주입하기 위해 접속되는 펌프 소스;상기 광이 상기 광섬유에서 전파되는 동안 상기 광섬유에서 증폭된 이후에, 파장 영역 내의 파장을 갖는 광을 전력을 측정하는 출력 전력 측정 장치; 및파장 영역을 벗어나고, 활성 광섬유에서 증폭 또는 펌핑 효과를 일으킬 수 없도록 선택되며, 광섬유 증폭기에 의해 증폭될 수 있도록 선택되는 파장을 가진 광을 활성 광섬유에 주입하는 광원을 포함하며;상기 광원은 하나 이상의 광섬유 증폭기의 출력 전력 측정 장치에 접속되어, 주입 광의 세기를 제어하여 하나 이상의 광 섬유 증폭기의 이득 팩터를 일정하게 유지하도록 하며, 상기 출력 전력 측정 장치 및 상기 광원과 통신하는 제어기는 자신이 상기 출력 전력 측정 장치로부터 수신하는 입력의 함수로서 상기 광원의 출력을 제어하는 광섬유 네트워크.
- 제 8 항에 있어서,상기 하나 이상의 광섬유 증폭기는 파장 영역 내의 상이한 파장을 갖는 신호 채널에 포함된 광신호를 증폭하도록 배열되며, 상기 하나 이상의 광섬유 증폭기의 광원은 자신에 의해 주입되는 광의 전력이 상기 하나 이상의 광섬유 증폭기의 신호 채널의 수에 관계없이 및/또는 상기 하나 이상의 광섬유 증폭기로 입력되는 광신호의 총 전력에 관계없이 상기 하나 이상의 광섬유 증폭기를 일정한 이득으로 포화시키도록 접속되는 것을 특징으로 하는 광섬유 네트워크.
- 제 8 항에 있어서,상기 하나 이상의 광섬유 증폭기의 상기 활성 광섬유는 두 부분으로 분할되는데, 제1 부분은 증폭될 광신호를 수신하는 입력단을 가지며, 제2 부분은 증폭된 광신호가 전달되는 출력단을 가지며, 상기 하나 이상의 광섬유 증폭기의 광원은 상기 제2 부분으로만 광을 주입하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 광섬유 네트워크.
- 제 10 항에 있어서,상기 하나 이상의 광섬유 증폭기는 상기 제2 부분으로 주입될 광을 자신의 광원으로부터 수신하기 위해 자신의 활성 광섬유의 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 사이에 접속되는 광 결합 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 네트워크.
- 제 11 항에 있어서,상기 하나 이상의 광섬유 증폭기는 상기 제2 부분으로부터의 광신호를 통과시키지만 자신의 광원으로부터 발생된 광의 파장에 대응하는 파장을 가진 광을 차단하기 위해, 자신의 활성 광섬유 상기 제2 부분의 출력단에 접속되는 광 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 네트워크.
- 제 10 항에 있어서,상기 하나 이상의 광섬유 증폭기는상기 제2 부분으로부터의 광을 통과시키고 자신으로 입력되는 광신호의 방향과 대향하는 방향으로 제2 부분으로 주입되는 자신의 광원으로부터의 광을 수신하기 위해, 자신의 활성 광섬유의 상기 제2 부분의 출력단에 접속되는 광 분할/결합 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 네트워크.
- 제 11 항에 있어서,상기 하나 이상의 광섬유 증폭기는 상기 제1 부분으로부터의 광신호를 통과시키지만 자신의 광원으로부터 발생된 광의 파장에 대응하는 파장을 가진 광을 차단하기 위해, 자신의 활성 광섬유의 제1 부분 및 상기 제2 부분 사이에 접속되는 광 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 네트워크.
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