KR100328778B1 - The gain flattening filter for Er-doped fiber amplifier - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광섬유 증폭기용 이득평탄 필터에 관한 것으로, 광통신 시스템에 사용되는 광섬유 증폭기용 이득평탄 필터에 있어서, 상기 필터의 형성을 광섬유에 에르븀을 첨가한 후, 테이퍼형으로 인장시켜 형성시킴에 의해 보다 넓은 대역을 평탄화 할 수 있으며, 에르븀이 첨가되는 광섬유의 길이를 자유롭게 조절함에 의해 많은 종류의 다양한 광섬유 증폭기의 특성에 따라 제조할 수 있다. 또한 에르븀이 첨가된 광섬유를 단지 테이퍼형으로 인장함에 의한 1개의 보강제만 사용하므로 소자의 크기가 작아짐과 아울러, 온도에 따른 광학적 특성의 변화가 거의 없는 특성을 가진다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gain flatten filter for an optical fiber amplifier, wherein the gain flattener filter for an optical fiber amplifier is formed by adding erbium to an optical fiber and then stretching the tape to form a taper shape. The wide band can be flattened and can be manufactured according to the characteristics of many kinds of various optical fiber amplifiers by freely adjusting the length of the optical fiber to which erbium is added. In addition, since only one reinforcing agent is obtained by stretching the erbium-doped optical fiber into a tapered shape, the size of the device is reduced and the optical properties are hardly changed with temperature.
Description
본 발명은 광섬유 증폭기용 이득평탄 필터에 관한 것으로, 특히 광통신시스템에 사용되는 광섬유 증폭기(EDFA : Erbium Doped Fiber Amplifer)의 이득곡선을 평탄화하는 필터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gain flatten filter for an optical fiber amplifier, and more particularly, to a filter for flattening a gain curve of an Erbium Doped Fiber Amplifer (EDFA) used in an optical communication system.
에르븀이 첨가된 광섬유 증폭기(EDFA)는 1.55㎛ 파장대에서 광섬유가 지니고 있는 광섬유의 손실을 근복적으로 해결할 수 있는 이상적인 광증폭기라 할 수 있다.Erbium-doped fiber amplifier (EDFA) is an ideal optical amplifier that can solve the loss of optical fiber in the optical fiber at 1.55㎛ wavelength.
상기 EDFA 는 전송거리를 수십 Km에서 수백 Km 로 확장할 수 있고, 전송속도에 관계없이 신호를 증폭할 수 있으며, 광대역에 걸쳐서 고르게 신호를 증폭할 수 있기 때문에 파장분할다중화(WDM : Wave length Division Multiplexing) 전송도 가능하게 한다.The EDFA can extend the transmission distance from tens of Km to hundreds of Km, amplify the signal regardless of the transmission speed, and evenly amplify the signal over a wide bandwidth, so that wavelength division multiplexing (WDM) ) Also enables transmission.
도 1 은 종래의 일반적인 광섬유 증폭기(EDFA)의 구성을 도시한 개략도 이다.1 is a schematic diagram showing the configuration of a conventional general optical fiber amplifier (EDFA).
상기 도 1 에 도시된 바와 같이, EDFA를 구성하는 구성품은 다음의 몇가지로 구분된다. 즉, 광증폭 광섬유(EDF)(1), WDM 광커플러(2), 광아이솔레이터(3), 여기용 광원(4), 광필터(5) 등이다. 광증폭 광섬유(EDF)(1)는 증폭 매질로 에르븀이 첨가되어 있고, WDM 광커플러(2)는 신호광원과 여기광을 합쳐 주는 역할을 하는 소자이다. 광아이솔레이터(3)는 빛이 되돌아가는 것을 방지하고, 여기용 광원(4)는 광증폭 광섬유를 증폭해 주는 에너지원으로 작용한다. 이득 평탄형 광필터(5)는 불균일한 광증폭기를 평탄하게 하는 작용을 한다.As shown in FIG. 1, components constituting the EDFA are classified into the following. That is, optical amplification optical fiber (EDF) 1, WDM optical coupler 2, optical isolator 3, excitation light source 4, optical filter 5 and the like. In the optical amplification optical fiber (EDF) 1, erbium is added as an amplification medium, and the WDM optical coupler 2 is a device that combines a signal light source and an excitation light. The optical isolator 3 prevents light from returning, and the excitation light source 4 serves as an energy source for amplifying the optical amplified optical fiber. The gain flat type optical filter 5 functions to flatten the non-uniform optical amplifier.
도 2 는 종래의 일반적인 광섬유 증폭기의 시스템 파장을 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a system wavelength of a conventional general optical fiber amplifier.
상기와 같은 구조로 된 종래의 광섬유 증폭기(6)를 사용할 경우 광섬유 증폭기(6)에서 발생하는 증폭파장의 특성은 도 2 (a) 에 도시한 파장의 형상(ㄱ)으로 나타난다.When the conventional optical fiber amplifier 6 having the above structure is used, the characteristic of the amplified wavelength generated in the optical fiber amplifier 6 is represented by the shape (a) of the wavelength shown in FIG.
따라서 도 2a 의 (ㄴ)과 같은 파장특성을 갖는 필터(5)를 사용하여 도 2a의 (ㄷ)과 같은 파장의 특성을 갖도록 평탄화 하는데, 본 발명은 상기의 필터에 관련한 기술이다.Therefore, the filter 5 having the wavelength characteristic as shown in (b) of FIG. 2a is used to planarize to have the wavelength characteristic as shown in (c) of FIG. 2a. The present invention relates to the above filter.
상기 도 2a 의 (ㄱ)과 같은 특성을 갖는 파장처럼, 광섬유 증폭기의 고유한 특성상, 증폭된 부분은 평탄화되어 있지 않으며, 상기 평탄치 못한 부분을 평탄화하기 위해 일반적으로 필터를 사용한다.Like the wavelength having the characteristic as shown in (a) of FIG. 2a, due to the inherent characteristics of the optical fiber amplifier, the amplified portion is not flattened, and a filter is generally used to flatten the uneven portion.
도 3 의 (a)와 (b)는 종래의 광섬유 증폭기용 이득평탄 필터인 장주기 광섬유 격자형 필터 및 시스템 파장을 각각 도시한 도면이고,3 (a) and 3 (b) are diagrams showing a long-period optical fiber lattice filter and a system wavelength, respectively, which are gain gain filters for a conventional optical fiber amplifier,
도 4 의 (a)와 (b)는 종래의 광섬유 증폭기용 이득평탄 필터인 다단계 페브릿-페롯형 필터 및 시스템 파장을 각각 도시한 도면이다.4 (a) and 4 (b) are diagrams illustrating a multi-stage fabricated ferret-type filter and a system wavelength, respectively, which are gain gain filters for a conventional optical fiber amplifier.
현재 일반적으로 사용되는 필터는 상기 도면 3 (a)에 도시된 바와 같은, 광섬유(7)에 굴절률이 일정한 격자를 형성하여 만든 장주기 광섬유 격자형 필터(8)를다수 사용하는 방법이 있고, 또한 도 3 (b)에 도시된 바와 같은, 다단계 페브릿-페롯 형태의 필터(9)를 다수 사용하는 방법이 있다.A filter generally used at present is a method of using a plurality of long-period optical fiber lattice type filters 8 formed by forming a lattice having a constant refractive index in the optical fiber 7, as shown in Fig. 3 (a). There is a method using a plurality of filters 9 in the form of multistage ferret-ferot, as shown in 3 (b).
상기 광섬유 격자형 필터(8)를 사용하는 방법은 광섬유 증폭기를 통과하여 증폭된 파장(도 2a 의 ㄱ)에 적합하게 각각의 파장, 예컨대 도 3 (b)에 도시된 바와 같은 다수의 파장(ㅁ)과 같이 고유의 특성을 갖는 3∼7개의 광섬유 격자를 연결하여 도 5 (a)에 도시된 파장(ㅇ)과 같은 특성을 나타내도록 필터를 제조한다.The method using the optical fiber grating filter 8 includes a plurality of wavelengths as shown in each wavelength, e.g., in Figure 3 (b), to suit the wavelength amplified through the optical fiber amplifier (a in Figure 2a). A filter is manufactured so that three to seven optical fiber gratings having inherent characteristics are connected to each other so as to exhibit the characteristics as shown in FIG. 5 (a).
즉, 도 3 (b) 에 도시된 파장(ㅁ)과 같은 다수개의 파장의 필터를 사용하여 광섬유 증폭기의 이득곡선(ㄱ)과 적합하게 배치한 파장(ㄹ)과 같은 곡선이 되도록 제작한다.That is, using a filter having a plurality of wavelengths, such as the wavelength (ㅁ) shown in Figure 3 (b) is produced to be a curve such as the wavelength (d) and the gain curve (a) suitably arranged.
다른 하나의 방법은 도 4 에 도시된 바와 같은 다단계 페브릿-페롯 형태의 필터(9)를 사용하는 방법이다.Another method is to use a filter 9 in the form of a multi-stage ferret-perot as shown in FIG. 4.
이 방법 역시 도 4 (b) 에 도시된 파장(ㅁ')와 같은 특성을 갖는 각각의 필터를 (ㄹ')와 같은 특성곡선이 되도록 하기 위해 다수개의 파장의 필터를 연결하여 제작한다.This method is also manufactured by connecting a plurality of wavelength filters in order to make each filter having a characteristic such as wavelength (′ ′) shown in FIG. 4 (b) to have a characteristic curve such as (′ ′).
상기한 종래의 두 가지의 방법을 사용할 경우, 필터를 다단계로 제작해야 하므로 소자의 크기가 커짐과 동시에 제작 공정이 복잡해지게 되고, 각각의 부품들의 조합으로 이루어지게 되어 온도에 따른 특성이 변할 수 있다. 이로 인해 상기 종래의 필터를 제작하는 공정이 어려워지고, 이에 소요되는 비용 또는 증대하게 되는 문제점이 있다.In the case of using the two conventional methods described above, the filter must be manufactured in multiple stages, thereby increasing the size of the device and complicating the manufacturing process, and the combination of the respective components may change characteristics depending on temperature. . As a result, the process of manufacturing the conventional filter is difficult, and there is a problem in that the cost or increase is required.
따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 소자의 크기가 작고 온도에 따른 광학적 특성의 변화가 거의 없으며, 제작에 따른 비용이 저렴한 광섬유 증폭기용 이득 평탄형 필터를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and the present invention provides a gain flat filter for an optical fiber amplifier in which the size of the device is small and there is almost no change in optical characteristics according to temperature, and the manufacturing cost is low. There is this.
도 1 은 종래의 일반적인 광섬유 증폭기의 구성을 도시한 개략도1 is a schematic diagram showing the configuration of a conventional general optical fiber amplifier
도 2 는 종래의 일반적인 광섬유 증폭기의 시스템 파장을 도시한 도면2 is a diagram illustrating a system wavelength of a conventional general optical fiber amplifier.
도 3 의 (a)와 (b)는 종래의 광섬유 증폭기용 이득평탄 필터인 장주기 광섬유 격자형 필터 및 시스템 파장을 각각 도시한 도면3 (a) and 3 (b) show a long-period optical fiber grating filter and a system wavelength, respectively, which are gain gain filters for a conventional optical fiber amplifier.
도 4 의 (a)와 (b)는 종래의 광섬유 증폭기용 이득평탄 필터인 다단계 페브릿-페롯형 필터 및 시스템 파장을 각각 도시한 도면4 (a) and 4 (b) are diagrams illustrating a multi-stage fabricated ferret-type filter and a system wavelength, respectively, which are gain flatness filters for a conventional optical fiber amplifier.
도 5 는 본 발명의 기술에 따라 에르븀이 첨가된 광섬유와 테이퍼형으로 인장시켜 접속된 광섬유 소자의 특성을 도시한 도면FIG. 5 is a diagram showing characteristics of an optical fiber device which is tapered and connected to an optical fiber to which erbium is added according to the technique of the present invention. FIG.
도 6 은 본 발명의 광섬유 증폭기용 이득평탄 필터의 제조방법 및 그 구조를 도시한 도면6 is a view showing a method of manufacturing a gain flatten filter for an optical fiber amplifier of the present invention and its structure;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 광증폭 광섬유 2 : 광커플러1 optical amplification optical fiber 2 optical coupler
3 : 광 아이솔레이터 4 : 여기용 광원3: optical isolator 4: light source for excitation
5 : 이득평탄 필터 6 : 광섬유 증폭기5: gain flatness filter 6: fiber amplifier
7 : 광섬유 8 : 광섬유격자7: optical fiber 8: optical fiber lattice
9 : 페브릿-페롯 필터 10 : 테이퍼 인장부9: Ferret-Perot filter 10: Taper tension part
13 : 보강제13: reinforcing agent
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 광섬유 증폭기용 이득평탄 필터는,In order to achieve the above object, a gain flatten filter for an optical fiber amplifier of the present invention,
필터의 선단부에는 에르븀이 첨가된 광증폭 광섬유(EDFA)를 두어 소정 파장영역의 광을 흡수하여 광증폭기의 파장영역을 평탄화 하고;An optical amplification optical fiber (EDFA) to which erbium is added is placed at the front end of the filter to absorb light in a predetermined wavelength region to flatten the wavelength region of the optical amplifier;
상기 필터의 중간부위는 다수개의 광증폭 광섬유를 상호 꼬아 만든 후, 와이어에 열을 가하여 융착인장시켜 테이퍼부를 형성하며;The middle portion of the filter is made by twisting a plurality of optically amplified optical fibers with each other, and then heat-welded to form a tapered portion by applying heat to the wire;
상기 필터의 후단부에는 상기 융착 인장된 부위와 일반 광섬유가 연결되게 구성 한 것을 특징으로 한다.The rear end of the filter is characterized in that the fusion-strengthened portion and the general optical fiber is configured to be connected.
이하 첨부된 도면을 이용하여 본 발명에 따른 광섬유 증폭기용 이득평탄 필터에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a gain flatten filter for an optical fiber amplifier according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5 는 본 발명의 기술에 따라 에르븀이 첨가된 광섬유와 테이퍼 모형으로 인장된 광섬유 소자의 특성을 도시한 도면이고,5 is a view showing the characteristics of the optical fiber element tensioned by the erbium-added optical fiber and the tapered model according to the technique of the present invention,
도 6 은 본 발명의 광섬유 증폭기용 이득평탄 필터의 제조방법 및 그 구조를 도시한 도면이다.6 is a diagram showing a method of manufacturing a gain flatten filter for an optical fiber amplifier of the present invention and its structure.
상기 도 6 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광섬유 증폭기용 이득평탄 필터는 에르븀이 첨가된 광증폭 광섬유(1)의 흡수 특성과 테이퍼 형으로 인장된 광섬유 소자의 특성을 결합한 것이다. 이때 상기 테이퍼 인장부는 도면부호 (10)로 표기하였다. 전단에 광증폭 광섬유(1)을 두어 1530nm 영역의 흡수 특성을 이용하여 광증폭기의 1530nm 영역을 평탄화 하였고 1540nm 영역을 평탄화하기 위하여 일반광섬유(7)와 광증폭광섬유(EDF) 또는 광증폭 광섬유(EDF)와 광증폭 광섬유(EDF)(1)와 직접 접합하여 후단에 두어 전단의 광증폭 광섬유와 연결하여 만든 것이다.As shown in FIG. 6, the gain flattening filter for the optical fiber amplifier of the present invention combines the absorption characteristics of the optically amplified optical fiber 1 to which erbium is added and the characteristics of the tapered tensioned optical fiber element. At this time, the tapered tension portion is indicated by the reference numeral (10). An optical amplification fiber (1) was placed at the front end to flatten the 1530 nm area of the optical amplifier by using the absorption characteristics of the 1530 nm area, and in order to planarize the 1540 nm area, the general optical fiber (7) and the optical amplification fiber (EDF) or the optical amplification fiber (EDF). ) And the optical amplification optical fiber (EDF) (1) is directly connected to the optical amplification optical fiber of the front end is placed in the rear end.
본 발명품의 제조방법은 입력단의 일반광섬유(또는 광증폭광섬유)와 또 다른 입력단에 있는 광증폭 광섬유(EDF)(1)을 상호 180회전하여 꼬이게 만든 후 제 6 도의 (a)처럼 외부에서 열을 가한 후 융착하면서 인장한다. 이 때 일반 화이버로 들어온 광원과 광증폭 광섬유(EDF)(1)로 들어온 광원이 서로 합쳐져 출력단으로 나오게 된다. 이러한 상황에서 양단의 입력단에서 들어온 광원이 출력단에서 광학적 특성이 1540nm 영역에서 커플링 비율이 0% 또는 100%이 되는 특성이 나타나면 인장 작업을 종료한 후 제 6도의 (b) 처럼, 보강제(13)를 사용하여 제작한다.한편, 제 6도의 (c)는 최종 제품으로 사용되는 상태를 도시한 도면이다.In the manufacturing method of the present invention, the general optical fiber (or optical amplified fiber) at the input terminal and the optical amplified optical fiber (EDF) 1 at another input terminal are rotated by 180 turns to twist each other, and then heat is applied from the outside as shown in FIG. After application, they are fused and welded. At this time, the light source coming into the general fiber and the light source coming into the optical amplification fiber (EDF) 1 are combined with each other and come out to the output terminal. In this situation, when the light source coming from the both ends of the light source exhibits 0% or 100% of the coupling ratio in the 1540nm region at the output end, the tensioning operation is completed, and as shown in FIG. On the other hand, Figure 6 (c) is a view showing a state used as the final product.
에르븀이 첨가된 광섬유의 흡수 특성곡선은 도 5 (a)에 도시된 곡선(ㅂ)과 같이 된다. 그러나 테이퍼형으로 인장된 광섬유의 특성곡선은 광섬유의 테이퍼 인장부(10)를 지날 경우 곡선(ㅅ)과 같은 특성을 가지게 된다.The absorption characteristic curve of the erbium-doped optical fiber becomes as shown in the curve shown in Fig. 5A. However, the characteristic curve of the tapered optical fiber has the same characteristics as the curve (ㅅ) when passing through the tapered tension portion 10 of the optical fiber.
따라서 도 5 (a) 에 도시된 곡선 (ㅇ) 는 상기 두개의 곡선 (ㅂ)과 (ㅅ)을 합성한 것으로, 상기 각각의 곡선 특성을 결합시킬 경우 얻을 수 있게 된다. 그러므로 본 발명의 에르븀이 첨가된 광섬유를 테이퍼형으로 인장시켜 필터(12)를 제작할 경우 필터(12)의 특성곡선은 도 5 (a)의 곡선 (ㅇ)이 되는 것이다.Therefore, the curve (o) shown in FIG. 5 (a) is a combination of the two curves (i) and (s), which can be obtained by combining the respective curve characteristics. Therefore, when the filter 12 is manufactured by stretching the erbium-doped optical fiber of the present invention into a tapered shape, the characteristic curve of the filter 12 becomes the curve (o) of FIG.
따라서 상기 특성곡선 (ㅇ) 을 갖는 본 발명의 필터(12) 소자를 상기 도 1 의 도시된 광섬유 증폭기(EDFA)의 구성부품인 필터로 사용하게 되면 도 2 (a)의 곡선(ㄷ)과 같은 효과를 나타낸다.Therefore, when the filter 12 element of the present invention having the characteristic curve (o) is used as a filter which is a component of the optical fiber amplifier EDFA shown in FIG. 1, the curve (c) of FIG. Effect.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 광섬유 증폭기용 이득평탄 필터는 보다 넓은 대역을 평탄화할 수 있으며, 에르븀이 첨가되는 광섬유의 길이를 자유롭게 조절함에 의해 많은 종류의 다양한 광섬유 증폭기의 특성에 따라 제조할 수 있다.As described above, the gain flattening filter for the optical fiber amplifier of the present invention as described above can flatten a wider band and can be manufactured according to the characteristics of many kinds of various optical fiber amplifiers by freely adjusting the length of the optical fiber to which erbium is added. have.
또한 종래의 방법과는 달리 에르븀이 첨가된 광섬유를 단지 테이퍼형으로 인장함에 의한 1개의 보강제만 사용하므로 소자의 크기가 작아짐과 아울러, 온도에 따른 광학적 특성의 변화가 거의 없다.In addition, unlike the conventional method, since only one reinforcing agent is obtained by tensioning an erbium-doped optical fiber into a tapered shape, the size of the device is reduced and there is little change in optical characteristics with temperature.
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- 1999-05-31 KR KR1019990019847A patent/KR100328778B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
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Also Published As
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