본 연구는 파장 분할 다중화(WDM: Wavelength Division Multiplexing) 방식 전송 시스템 (Transmission System)에 사용되는 어븀 첨가 광섬유 증폭기(EDFA: Erbium-Doped Fiber Amplifier)의 이득 제어(Cain Control) 방법에 관한 것으로 어븀 첨가 광섬유에서 상호 이득 포화 (Cross Cain Saturation) 현상, 이득 비동질(Cain In-homogeneity) 특성, 그리고 어븀 이온의 밀도. 반전(Population Inversion)의 변화에 의해 출력되는 다 파장 광 신호들의 광세기가 각기 다르게 출력되는 현상을 고출력을 내도록 구성된 어븀 첨가 광섬유 증폭기와 고속 제어기를 구성하여 위 현상들을 억제하며 이득을 제어하기 위한 레이저 다이오드(Laser Diode : LD)의 제어전압 조사하고, 얻어 진 결과들을 토대로 이득 제어에 적합한 방법을 제시하고 제어기를 설계한다.
Frequency characteristics of gain-saturated erbium-doped fiber amplifier (EDFA) are experimentally evaluated to mitigate the optical signal fluctuation induced by atmospheric turbulence in terrestrial freespace optical communication systems. Here, an acousto-optic modulator (AOM) is used to emulate optical signal fluctuations induced by atmospheric turbulence. The waveform which is generated in proportion to the refractive-index structural parameters is used to drive the AOM at various periodic frequencies. Thus, the dependence of the signal fluctuation suppression on the frequency is evaluated. The experiment is conducted using a periodic frequency sweep of the AOM driving voltage waveform and signal input power variation of the amplifier. It is observed that a low periodic frequency and high input signal power effectively suppress the optical signal fluctuation. This study evaluates the experimental results from the high-pass filter and gain-saturation characteristics of the EDFA.
본 논문에서는 MSSI 보상 기법을 채택한 1,200 km의 WDM 전송 시스템에서의 비트 에러율, 수신 감도, 입사 전력 최소 허용치를 증폭기 간격에 따라 수치적으로 살펴보았다. 변조 파형 형식에 관계없이 수신 감도와 입사 전력 최소 허용치 모두 증폭기 간격이 증가할수록 나빠지는 것을 알 수 있었다. 수신 감도 측면에서는 NRZ 전송보다 RZ 전송을 하는 경우 감도를 개선할 수 있었지만 실제 입사 전력 허용치 면에서는 NRZ가 RZ 전송보다 유리한 것을 확인하였다. 아울러 증폭기 간격을 50 km 이하로 해야만 수신 감도와 입사 전력 최소 허용치 모두 분산 계수, 채널 파장, 펌프광 전력에 비교적 영향을 적게 받는 것을 확인할 수 있었다.
2.5 Gbps급 장거리 광통신 시스템에 소요되는 단일모우드 광섬유 부착 APD-FET 광수신모듈을 설계 및 제작하였다. 본 논문에서는 광수신모듈 제작시 고려해야 할 광학적, 전기적, 기계적 설계 및 제작 그리고 모듈의 특성평가에 대해 설명하였다. 광학적으로는 GRIN rod 렌즈와 경사 연마된 단일모우드 광섬유를 갖는 단일렌즈계로 구성하였으며 기계적으로는 광부품의 견고한 조립을 위해 레이저 용접법을 도입하였고 전기적으로는 Avalenche Photo Diode로부터의 소신호를 증폭하기 위한 GaAs FET 전치층폭기를 내장 하였다. 모듈 제작후 성능평가에서는 2.5 Gbps 속도에서 223-1의 길이를 갖는 입력광신호에 대해 $10^{-10}$ Bit Error Rate 조건에서 모듈 수신감도가 -30.3dBm으로 측정되어 국제전신전화 자문 위원회의 규격인 -26dBm은 물론 한국통신규격인 상온 -30dBm을 만족시키는 결과를 얻었다. 본 연구에서의 성공적인 모듈제작은 2.5 Gbps 광통신용 광수신모듈ㄹ의 실용화는 물론 앞으로 10 Gbps급 광통신용 광수신모듈 제작에 대한 밝은 전망을 보여주는 것이다.
본 논문에서는 $1.47mu$m 증폭대역을 구현하는 툴륨이 첨가된 플루오르 고아섬유 증폭기(Thulium doped fiuoride fiber amplifier : TDFFA)를 수치 해석적 방법으로 모델링하였다. 본 모델은 상위변환(unconvenverison) 펌핑 방식을 도입하였고, $0.8\mu$m, $1.4\mu$m, $ 1.9\mu$m, $2.3 \mu$m 등의 다양한 전이 대역이 존재하는 Tm3+ 이온을 모델링하기 위하여 6개의 에너지 준위에 대한 비율식과 관계된 전이과정들을 고려하는 전파식을 사용하였고 트랜스버스 모드와 파워의 전방과 후방 전파를 고려하였다. 본 모델은 쥬드-오펠트(J-O) 이론, 에너지 캡 법칙, 맥콤보 관계 등을 이용하여 구한 TDF의 분광 파라미터들을 사용하였다. 시뮬레이션 결과는 이득과 잡음지수 등이 기존의 실험 결과와 비교하여 잘 부화된 결과를 보인다.
본 논문에서는 반도체 광 증폭기가 삽입된 광섬유 루프 미러를 이용한 NRZ(NonReturn to Zero) 데이터에 대한 새로운 파장 변환기를 제안하고 실험적으로 검증한다. 기존의 비선형 광섬유 루프 미러는 RZ-to-RZ, NRZ-to-RZ, 그리고 RZ-to-NRZ 데이터 형태 변환이 가능한데 반해, 아직까지 NRZ-to-NRZ 변환에 대해 제안된 바 없다. 본 논문에서는 1300 nm 대역 반도체 광 증폭기의 편광의존 이득 특성과 광섬유 루프 미러를 이용하여 1.5 Gbps 속도를 갖는 1300 nm 대역의 NRZ 데이터 신호를 1550 nm 대역의 NRZ 데이터 신호로 바꾸어 주는 NRZ-to-NRZ 파장 변환 실험을 성공적으로 수행하였다.
본 논문은 기존 표준 단일모드 광섬유 링크를 통하여 초고속 광신호의 장거리 전송이 가능하도록 분산보상 광섬유를 이용한 최적 분산보상 기법에 기반을 둔 전송링크 설계 방법을 제안하였다. 제안한 방법에서는 광섬유의 비선형성에서 비롯되는 자기위상변조(Self-Phase Modulation: SPM)와 광증폭기에서 발생하는 증폭자연방출(Amplified Spontaneous Emission : ASE) 잡음에 대하여 증폭기간 거리와 중계기간 거리를 최적화함으로써 전송신호 속도에 따른 최대 전송거리를 제시하였다. 또한 주어진 증폭기간 거리와 중계기간 거리에 대하여 ASE 잡음과 SPM의 효과의 균형적 관계로부터 최적의 입력 신호전력의 범위가 있음을 제시하였다.
1530nm 파장 대역이 L밴드 (long-wavelength-band) EDFA(erbium-doped fiber amplifler)를 위한 펌프 파장으로 연구되었다. 이 펌프 광원은 파장 가변 광원과 직렬 연결된 C 밴드 (conventional-band) EDFA로 제작되었다. 이 L밴드 EDFA는 순방향 펌핑 구조를 사용하였다. 1530nm 대역 내에서 1545nm 펌프 파장을 사용하였을 때 0.454B/mW 이득 계수를 얻었는데 이는 기존에 사용되는 1480nm 파장으로 펌핑 하였을 경우보다 2배 이상 높은 수치이다. 1530nm 파장 펌핑의 잡음지수는 가장 좋지 않은 경우가 6.36dB였는데 이는 1480nm 펌핑보다 0.75dB 높은 값이다. 제안된 펌핑 파장을 이용하는 L밴드 EDFA에서 얻은 이 같은 골은 이득 계수는 이 L밴드 EDFA가 전력 소모를 적게 한다는 것을 의미한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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