일반기술

편광 분리기와 거울을 이용한 이중 경로를 갖는 광섬유 증폭기의 이득 및 잡음지수 향상방법

본 발명은 편광 분리기(PBS: Polarization Beam Splitter)와 거울(mirror)을 이용하여 초고속 광통신을 위한 파장분할 다중화(WDM: Wavelength Division Multiplexing)에 응용할 수 있는 이득(gain)과 잡음지수(NF: NoiseFigure)가 향상된 이중 경로(double-pass)를 갖는 광섬유 증폭기(EDFA: Erbium Doped Fiber Amplifier) 구현에 관한 것이다. 본 발명은 편광 분리기(PBS)와 거울(mirror)을 이용하여 신호 광을 서로 다른 두 편광의 신호 광으로 분리하여 어븀 첨가 광섬유(EDF)를 왕복하면서 증폭한 후에 다시 합치는 과정에서 잡음의 원인이 되는 증폭 자발방출(ASE: Amplified Spontaneous Emission)의 50%를 제거함으로써 이득(gain)과 잡음지수(NF)가 향상된 이중 경로(double-pass)를 갖는 광섬유 증폭기(EDFA)를 구현하고자 한다.이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명에서 제안한 4 포트용 편광 분리기(PBS)와 패러데이 거울(Faraday mirror)을 이용하여 이득(gain)과 잡음지수(NF)가 향상된 이중 경로(double-pass)를 갖는 광섬유 증폭기(EDFA)의 구성도 이다. 입력 신호 광은 편광 분리기(PBS)(2)에 의하여 서로 다른 두 편광의 신호 광으로 분리된다. 이렇게 분리된 두 편광의 신호 광은 패러데이 거울(Faraday mirror)(7)에 의하여 어븀 첨가 광섬유(EDF)(6)를 왕복하면서 파장 분할 다중화기(WDM)(4)를 통해서 입사된 여기(pump) 광에 의해서 이중으로 증폭되고 각각의 편광은 90°회전하여 서로 반대 편광으로 바뀌게 된다. 이렇게 증폭되고 편광이 바뀐 두 편광의 신호 광은 다시 편광 분리기(PBS)(2)를 통해서 출력 단으로 합쳐지게 된다. 이 때 증폭 과정에서 발생한 증폭 자발방출(ASE)중에서 신호 광과 편광이 일치하지 않는 50%가 제거된다. 그 결과로 기존의 광섬유 증폭기(EDFA)에 비해서 이중으로 증폭하고 증폭 자발방출(ASE) 성분들간의 비트(beat) 잡음(noise)이 감소하여 이득(gain)과 잡음지수(NF)가 향상된 이중 경로(double-pass)를 갖는 광섬유 증폭기(EDFA)를 구현할 수 있다. 도 2는 본 발명에서 제안한 3 포트용 편광 분리기(PBS), 거울(mirror), 그리고 서큘레이터(circulator)를 이용하여 이득(gain)과 잡음지수(NF)가 향상된 이중 경로(double-pass)를 갖는 광섬유 증폭기(EDFA)의 구성도 이다. 입력 단에서 신호 광이 편광분리기(PBS)(3)에 의하여 각각 서로 다른 두 편광의 신호 광으로 분리된다. 서로 다른 두 편광의 신호 광은 거울(mirror)(8)에 의해서 어븀 첨가 광섬유(EDF)(6)를 왕복하면서 이중으로 증폭된다. 이렇게 증폭된 두 편광의 신호광은 다시 편광 분리기(PBS)(3)에 의해서 입력 단으로 합쳐서 나가게 되고, 서큘레이터(circulator)(9)에 의해서 증폭된 두 편광의 신호 광은 출력 단으로 보내지게 된다. 이 때 증폭 과정에서 발생한 증폭 자발방출(ASE)은 편광 분리기(PBS)(3)에 의해서 신호 광의 편광과 일치하지 않는 50%가 제거된다. 그 결과로 기존의 광섬유 증폭기(EDFA)에 비해서 이중으로 증폭하고 증폭 자발방출(ASE) 성분들간의 비트(beat) 잡음(noise)이 감소하여 이득(gain)과 잡음지수(NF)가 향상된 이중 경로(double-pass)를 갖는 광섬유 증폭기(EDFA)를 구현할 수 있다.