KR100326318B1

KR100326318B1 - 파장분할다중화 시스템용 광섬유 증폭기의 일시 과도 현상억제 장치

Info

Publication number: KR100326318B1
Application number: KR1020000005903A
Authority: KR
Inventors: 최도인; 신홍석
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 2000-02-09
Filing date: 2000-02-09
Publication date: 2002-03-08
Anticipated expiration: 2020-02-09
Also published as: CN1130594C; US20010012148A1; JP4006185B2; JP2001267668A; US6490079B2; KR20010078556A; CN1308246A

Abstract

본 발명은 광섬유 증폭기를 구비한 파장분할다중화 시스템에 있어서, 입력된 광신호를 광전 변환하여 출력하는 입력 감지부와; 상기 입력 감지부의 출력을 소정 시간만큼 홀딩한 후 채널수 변화량에 비례하는 펄스 형태로 출력하는 일시 과도 억제부와; 미리 설정된 기준 전압과 상기 일시 과도 억제부에서 출력된 펄스 크기를 비교하여 채널수 변화시 트리거 신호를 출력하는 전압 비교부와; 펌프 지시 신호의 입력에 응답하여 펌프 레이저다이오드로 구동 전압을 공급하는 펌프 레이저다이오드 구동부와; 상기 트리거 신호의 입력에 응답하여 변화된 채널수에 해당하는 펌프 지시 신호를 출력하는 제어기를 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중화 시스템용 광섬유 증폭기의 일시 과도 현상 억제 장치를 제공한다.

Description

파장분할다중화 시스템용 광섬유 증폭기의 일시 과도 현상 억제 장치{SUPPRESSION DEVICE FOR TRANSIENT EFFECT OF OPTICAL FIBER AMPLIFIER IN WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXING SYSTEM}

본 발명은 파장분할다중화 시스템(Wavelength Division Multiplexing System)을 적용한 광통신에 관한 것으로서, 특히 광섬유 증폭기에서 채널수의 변화에 따른 잔여 채널의 일시 과도 현상(Transient effect)을 억제하는 장치에 관한 것이다.

광섬유를 이용한 초고속, 대용량의 정보 전송을 위해, 하나의 광섬유에 상이한 파장을 가진 다수 채널의 광신호를 동시에 전송하는 파장분할다중화 시스템이 적용되고 있다.

상기 파장분할 다중화 시스템은 광전 변환없이 광신호를 증폭시켜 주기 위해 광섬유 증폭기(Optical fiber amplifier)를 구비한다. 상기 광섬유 증폭기는 어븀 (Erbium) 이온과 같은 희토류 원소가 첨가된 광섬유의 증폭 작용을 이용하여 광신호를 증폭시키는 수단으로서, 미국특허번호 제5,218,608호, 제5,245,690호 및 제5,467,218호 등에 상세히 개시되어 있다. 이와 같은 광섬유 증폭기를 구비한 파장분할다중화 시스템의 유지 및 보수를 위해서는 임의의 구간에 전송되는 채널수, 각 채널의 출력 세기 및 신호대잡음비(Signal-to-Noise Ratio, SNR)를 모니터링하는 것이 필수적이다.

한편, 광섬유 증폭기를 구비한 파장분할 다중화 시스템에 있어서 채널의 온/오프(On/Off) 또는 채널의 애드/드롭(Add/Drop)시 광섬유 증폭기에서 발생하는 잔여 채널의 일시 과도 현상은 광신호의 전송 품질을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 안정적인시스템 운영을 방해하는 중요한 요인이 된다. 예를 들어, 16채널을 전송하는 파장분할 다중화 시스템에서 갑자기 8채널을 전송하게 되는 채널 드롭이 발생할 경우, 광섬유 증폭기에서는 16채널에 맞는 출력 제어를 하다가 8채널 광신호가 입력됨으로써 입력 신호가 갑작스럽게 즐어들게 되므로, 16채널의 전체 출력 파워를 일정하게 유지하기 위해 채널당 출력을 증가시켜 채널별 출력이 기준보다 커진다. 이로인해, 상기 광섬유 증폭기에서는 순간적으로 출력에 오버슈트(Overshoot) 혹은 언더슈트(Undershoot)와 같은 일시 과도 현상이 발생하게 된다.

상술한 일시 과도 현상을 억제하기 위한 방법으로 광섬유 증폭기의 광학적인 구조를 변경하는 광학적인 방법과 펌프 레이저 다이오드의 광세기를 조절하는 방법 등이 있다. 상기 광학적인 방법은 일시 과도 현상만을 억제하는데는 효과적이라 할 수 있으나, 광섬유 증폭기의 구조가 복잡해지고, 광섬유 증폭기가 위치하는 지점에서의 조건에 따라 동작 파라미터의 튜닝이 어려운 문제점이 있었다. 또한, 펌프 레이저 다이오드의 광세기를 조절하는 방법은 단일 채널 혹은 소수 채널에 대한 일시 과도 현상 억제는 가능하지만 많은 수의 채널 변화가 일어날 경우에는 효과적으로 대처하지 못하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 채널 온/오프 혹은 채널 애드/드롭으로 인한 일시 과도 현상을 억제하여 광신호의 전송 품질 저하를 방지하기 위한 파장분할다중화 시스템용 광섬유 증폭기의 일시 과도 현상 억제 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 많은 수의 채널 변화가 있더라도 변경된 채널수에 따라 광섬유 증폭기에 대한 적절한 이득 제어를 가능하게 하는 파장분할다중화 시스템용 광섬유 증폭기의 일시 과도 현상 억제 장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 광섬유 증폭기를 구비한 파장분할다중화 시스템에 있어서, 입력된 광신호를 광전 변환하여 출력하는 입력 감지부와; 상기 입력 감지부의 출력을 소정 시간만큼 홀딩한 후 채널수 변화량에 비례하는 펄스 형태로 출력하는 일시 과도 억제부와; 미리 설정된 기준 전압과 상기 일시 과도 억제부에서 출력된 펄스 크기를 비교하여 채널수 변화시 트리거 신호를 출력하는 전압 비교부와; 펌프 지시 신호의 입력에 응답하여 펌프 레이저다이오드로 구동 전압을 공급하는 펌프 레이저다이오드 구동부와; 상기 트리거 신호의 입력에 응답하여 변화된 채널수에 해당하는 펌프 지시 신호를 출력하는 제어기를 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중화 시스템용 광섬유 증폭기의 일시 과도 현상 억제 장치를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파장분할다중화 시스템용 광섬유 증폭기의 일시 과도 현상 억제 장치를 나타낸 구성도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일시 과도 현상 억제 장치의 파형도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 입력 감지부 200 : 일시 과도 억제부

210 : 저역주파수 통과필터 220 : 차동 증폭기

230 : 피크전압 홀딩기 300 : 전압 비교부

310 : 제1전압 비교기 320 : 제2전압 비교기

330 : 논리합 게이트 400 : 펌프 레이저다이오드 구동부

500 : 제어기

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파장분할다중화 시스템용 광섬유 증폭기의 일시 과도 현상 억제 장치를 나타낸 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파장분할다중화 시스템용 광섬유 증폭기의 일시 과도 현상 억제 장치는 크게 입력 감지부(100), 일시 과도 억제부(200), 전압 비교부(300), 펌프 레이저다이오드 구동부(400) 및 제어기(500)로 구성된다.

1. 입력 감지부

상기 입력 감지부(100)는 광섬유 증폭기에 입력된 광신호를 광전 변환하여 출력한다. 상기 입력 감지부(100)는 입력 탭(Input tab, 110), 포토 다이오드(Photo diode, 120) 및 증폭기(Amplifier, 130)를 포함한다.

상기 입력 탭(110)은 광섬유 증폭기로 입력되는 광신호를 소정 비율만큼 분리한다. 상기 포토 다이오드(120)는 상기 입력 탭(110)을 통해 입사된 광신호를 전기 신호로 변환하여 출력한다. 상기 증폭기(130)는 상기 포토 다이오드(120)에서 광전 변화되어 출력된 전기 신호를 증폭하여 출력한다.

2. 일시 과도 억제부

상기 일시 과도 억제부(200)는 상기 입력 감지부(100)의 출력을 소정 시간만큼 홀딩한 후 채널수 변화량에 비례하는 펄스 형태로 출력한다. 상기 일시 과도 억제부(200)는 저역주파수 통과필터(Low frequency pass filter, 210), 차동증폭기(Differential amplifier, 220) 및 피크전압 홀딩기(Peak voltage holder, 230)를 포함한다.

상기 저역주파수 통과필터(210)는 상기 입력 감지부(100)에서 출력된 전기 신호를 지연시켜 출력한다. 상기 저역주파수 통과필터(210)는 급격한 채널수 변화로 인해 입력된 전기 신호가 급변할 경우 시간 지연된 상태로 출력이 이루어져, 상기 포토 다이오드(120) 출력과의 시간 차가 생기도록 한다.

상기 차동 증폭기(220)는 상기 입력 감지부에서 출력된 전기 신호와 저역주파수 통과필터(210)에서 출력된 전기 신호의 전압차에 비례하는 크기의 펄스를 출력한다. 채널수의 급격한 변화가 일어나기 전에는 상기 포토 다이오드(120)의 출력과 저역주파수 통과필터(210)를 통과한 출력간의 차이가 거의 없으므로, 상기 차동 증폭기(220)의 출력은 제로에 가까운 상태를 유지한다. 반면, 채널수가 급격히 변화한 경우 상기 저역주파수 통과필터(210)의 시간 지연에 기인하여 상기 포토 다이오드(120)의 출력과 저역주파수 통과필터(210)를 통과한 출력간에 차이가 발생하고, 이로인해 상기 차동 증폭기(220)의 출력은 채널수의 변화량에 비례하는 크기의 펄스로 나타난다.

상기 피크전압 홀딩기(230)는 상기 차동 증폭기(220)에서 출력된 펄스를 소정 시간만큼 홀딩한 후 출력한다. 상기 피크전압 홀딩기(230)는 최소한 제어기(500)가 반응하여 제어 개시를 하기 전까지의 시간만큼 일시 과도 현상을 억제하는 기능을 하며, 이때의 억제 유지 시간은 제어기(500)의 처리 성능에 따라 조절할 수 있다.

3. 전압 비교부

상기 전압 비교부(300)는 미리 설정된 기준 전압과 상기 일시 과도 억제부(200)에서 출력된 펄스 크기를 비교하여 채널수 변화시 트리거 신호를 출력한다. 상기 전압 비교부(300)는 제1전압 비교기(310), 제2전압 비교기(320) 및 논리합 게이트(330)를 포함한다.

상기 제1전압 비교기(310)는 오버 슈트에 대비하여 입력된 펄스 크기를 미리 설정된 양의 기준 전압과 비교하여 출력한다. 상기 제2전압 비교기(320)는 언더 슈트에 대비하여 입력된 펄스 크기를 미리 설정된 음의 기준 전압과 비교하여 출력한다. 상기 양의 기준 전압 및 음의 기준 전압은 각각 광섬유 증폭기에 입력 가능한 한 개 채널의 최소 광세기와 동일한 전압값으로 설정한다.

상기 논리합 게이트(330)는 상기 제1전압 비교기(310)와 제2전압 비교기(320) 중 하나 이상에서 트리거 온 신호가 출력될 경우 트리거 신호를 출력함으로써, 제어기(500)에 채널수 변동이 있음을 알려준다.

4. 펌프 레이저다이오드 구동부

상기 펌프 레이저다이오드 구동부(400)는 제어기(500)에서 출력된 펌프 지시 신호의 입력에 응답하여 광섬유 증폭기의 펌프 레이저다이오드로 구동 전압을 공급한다.

5. 제어기

상기 제어기(500)는 전압 비교부(300)로부터 트리거 신호가 입력되면 변화된 채널수에 해당하는 펌프 지시 신호를 펌프 레이저다이오드 구동부(400)로 출력한다. 상기 제어기(500)는 채널수 감지가 완료되어 제어 준비가 완료되면, 상기 피크전압 홀딩기(230)의 방전에 맞춰 변경된 채널수에 해당하는 펌프 지시 신호를 출력함으로써 이득 제어를 수행한다. 상기 제어기(500)는 일시 과도 현상이 발생하더라도 정상적인 이득 제어가 수행되기 전까지 일시 과도 억제부(200)가 억제 유지를 해 줌으로써 오버 슈트 및 언더 슈트와 같은 일시 과도 현상을 막을 수 있다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일시 과도 현상 억제 장치의 파형도이다. 원 안에 표시된 1번부터 7번까지는 도 1에 도시된 각 해당 번호의 출력 신호를 나타내고 있으며, 급격한 채널수 증가가 발생한 경우에 본 발명의 일시 과도 현상 억제 장치가 일시 과도 현상을 억제하는 과정을 보여주고 있다. 또한, 상기 7번 아래에는 본 발명의 특징에 따라 억제 제어를 수행한 경우와 그렇지 않은 경우를 비교하고 있는데, 억제 제어가 수행되었을 경우에는 ±1 dB 이하에서 잔여 채널의 오버 슈트 및 언더 슈트가 억제되고 있음을 보여준다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 파장분할다중화 시스템용 광섬유 증폭기의 일시 과도 현상 억제 장치는 채널 온/오프나 채널 애드/드롭에 의해 채널수의 급격한 변화가 일어나더라도 이를 감지하여 그에 따른 적절한 출력 제어가 이루어지므로 일시 과도 현상에 의한 광전송 품질 저하를 막을 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 파장분할다중화 시스템용 광섬유 증폭기의 일시 과도 현상 억제 장치는 비교적 간단한 회로의 사용으로 잔여 채널에 대한 일시 과도 현상을 막을 수 있으므로, 소형화 및 저가격화를 실현할 수 있는 효과가 있다.

Claims

광섬유 증폭기를 구비한 파장분할다중화 시스템에 있어서,

입력된 광신호를 광전 변환하여 출력하는 입력 감지부와;

상기 입력 감지부의 출력을 소정 시간만큼 홀딩한 후 채널수 변화량에 비례하는 펄스 형태로 출력하는 일시 과도 억제부와;

미리 설정된 기준 전압과 상기 일시 과도 억제부에서 출력된 펄스 크기를 비교하여 채널수 변화시 트리거 신호를 출력하는 전압 비교부와;

펌프 지시 신호의 입력에 응답하여 펌프 레이저다이오드로 구동 전압을 공급하는 펌프 레이저다이오드 구동부와;

상기 트리거 신호의 입력에 응답하여 변화된 채널수에 해당하는 펌프 지시 신호를 출력하는 제어기를 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중화 시스템용 광섬유 증폭기의 일시 과도 현상 억제 장치.
제 1항에 있어서,

상기 입력 감지부는,

광섬유 증폭기로 입력되는 광신호를 소정 비율만큼 분리하는 입력 탭과;

상기 입력 탭을 통해 입사된 광신호를 전기 신호로 변환하는 포토 다이오드와;

상기 포토 다이오드에서 출력된 전기 신호를 증폭하여 출력하는 증폭기를 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중화 시스템용 광섬유 증폭기의 일시 과도 현상 억제 장치.
제 1항에 있어서,

상기 일시 과도 억제부는,

상기 입력 감지부에서 출력된 전기 신호를 지연시켜 출력하는 저역주파수 통과 필터와;

상기 입력 감지부에서 출력된 전기 신호와 저역주파수 통과필터에서 출력된 전기 신호의 전압차에 비례하는 크기의 펄스를 출력하는 차동 증폭기와;

상기 차동 증폭기에서 출력된 펄스를 소정 시간만큼 홀딩한 후 출력하는 피크전압 홀딩기를 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중화 시스템용 광섬유 증폭기의 일시 과도 현상 억제 장치.
제 1항에 있어서,

상기 전압 비교부는,

입력된 펄스 크기를 미리 설정된 양의 기준 전압과 비교하여 출력하는 제1전압 비교기와;

입력된 펄스 크기를 미리 설정된 음의 기준 전압과 비교하여 출력하는 제2전압 비교기와;

상기 제1전압 비교기와 제2전압 비교기 중 하나 이상에서 트리거 온 신호가 출력될 경우 트리거 신호를 출력하는 논리합 게이트를 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중화 시스템용 광섬유 증폭기의 일시 과도 현상 억제 장치.
제 4항에 있어서,

상기 양의 기준 전압과 음의 기준 전압값은 광섬유 증폭기에 입력 가능한 한 개 채널의 최소 광세기와 동일한 전압값으로 설정함을 특징으로 하는 파장분할다중화 시스템용 광섬유 증폭기의 일시 과도 현상 억제 장치.
광섬유 증폭기를 구비한 파장분할다중화 시스템에 있어서,

상기 광섬유 증폭기로 입력되는 광신호를 소정 비율만큼 분리하는 입력 탭과;

상기 입력 탭을 통해 입사된 광신호를 전기 신호로 변환하는 포토 다이오드와;

상기 포토 다이오드에서 출력된 전기 신호를 증폭하여 출력하는 증폭기와;

상기 증폭기에서 출력된 전기 신호를 지연시켜 출력하는 저역주파수 통과 필터와;

상기 증폭기에서 출력된 전기 신호와 저역주파수 통과필터에서 출력된 전기 신호의 전압차에 비례하는 크기의 펄스를 출력하는 차동 증폭기와;

상기 차동 증폭기에서 출력된 펄스를 소정 시간만큼 홀딩한 후 출력하는 피크전압 홀딩기와;

상기 차동 증폭기에서 출력된 펄스 크기를 미리 설정된 양의 기준 전압과 비교하여 출력하는 제1전압 비교기와;

상기 차동 증폭기에서 출력된 펄스 크기를 미리 설정된 음의 기준 전압과 비교하여 출력하는 제2전압 비교기와;

상기 제1전압 비교기와 제2전압 비교기 중 하나 이상에서 트리거 온 신호가 출력될 경우 트리거 신호를 출력하는 논리합 게이트와;

펌프 지시 신호의 입력에 응답하여 펌프 레이저다이오드로 구동 전압을 공급하는 펌프 레이저다이오드 구동부와;

상기 트리거 신호의 입력에 응답하여 변화된 채널수에 해당하는 펌프 지시 신호를 출력하는 제어기로 구성함을 특징으로 하는 파장분할다중화 시스템용 광섬유 증폭기의 일시 과도 현상 억제 장치.