[논문]L-band EDFA 에서의 온도에 따른 이득 변화와 가변 감쇄기를 이용한 온도 보상

이원경; 정희상; 주무정

doi:10.3807/kjop.2003.14.1.012

L-band EDFA 에서의 온도에 따른 이득 변화와 가변 감쇄기를 이용한 온도 보상
A compensation method for a temperature-dependent gain tilt in L-band EDFA using a voltage-controlled attenuator 원문보기

$0^{\circ}C$에서 5$0^{\circ}C$까지 온도를 변화시켜 가며 100 GHz의 채널 간격으로 L-band 40채널을 운용했을 때, 온도에 따른 L-band EDFA의 출력 스펙트럼 변화와 이득 변동폭을 측정하였다. 이득 포화 영역에서의 이득의 변화로 인한 출력 스펙트럼의 변화는 온도에 따른 출력 스펙트럼의 변화와 상반되는 점을 이용하여 1단과 2단 사이에 삽입한 가변 감쇄기를 조절하여 온도에 따른 이득 변동을 보상하였다. 그 결과, $0^{\circ}C$에서 최대 3 dB까지 차이를 보이던 이득 변동 폭은 가변 감쇄기를 이용한 온도 보상으로 1 dB 이내로 줄어듦을 볼 수 있었다.

This paper presents a compensation method for a temperature-dependent gain tilt in L-band erbium-doped fiber amplifier using a voltage-controlled attenuator. The gain tilts in the L-band of 1570-1605 nm due to a temperature change have negative slopes, whereas they have positive slopes for the increasing optical input powers in a saturation region. The proposed method utilizes these opposite gain variations to compensate for the gain tilt over a wide range of temperature. While applying forty channels with a channel spacing of 100 GHz in the L-band and changing the ambient temperature from 0 to $50^{\circ}C$, the compensation method maintained the gain deviation within 1 dB.

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문제 정의

따라서 본 논문에서는 pump LD의 전류를 조절하는 방법으로 AGC 기능을 구현하였으며, 이러한 AGC 기능 하에 L-band (1570nm~1605nm) 40 채널을 운용하여 출력이 22 dBm 이상인 L-band EDFA의 온도에 따른 이득 변동과, 가변 감쇄기를이용한 온도 보상에 대하여 연구하였다.

가설 설정

채널 수의 변동으로 인한 입력 레벨의 변화나 중간 삽입 손실의 변화 등은 pump LD(Laser Diode) 의전류를 조절하거나 감시 채널을 추가하여 입력 레벨을 맞추는 방법의 AGC(Automatic Gain Control) 기능과 증폭기 1단과 2단 사이에 삽입된 가변 감쇄기를 이용하여 중간 삽입 손실을 조절하는 ALC(Automatic Level Control) 기능으로 이득 스펙트럼의 변형을 보상할 수 있다.[3,4] 주변 온도가 바뀌면 EDFA의 증폭 매체인 EDF의 흡수 스펙트럼과 방출 스펙트럼이 변하게 되어 EDFA의 이득 스펙트럼에 영향을 미치게 된다. 특히 L-band EDFA의 경우, 동일한 이득을 얻기 위한 증폭기에 들어가는 EDF의 길이가 C-band 증폭기의 경우에 비해 훨씬 더 길기 때문에 온도 변화에 큰 영향을 받는다.

제안 방법

감쇄기를 이용하는 방법 등이 발표되었다.[6] 후자의 방법은 L-band 파장을 가지는 4 채널을 운용하여 온도 특성을 측정하였으며, 1570nm의 감시 채널을 이용하여 AGC 기능을 구현하였다. 그러나 감시 채널을 이용한 AGC 기능은 채널 수가 증가함에 따라 감시 채널이 갖는 최대 입력 세기가 커지므로 비선형 현상을 겪게 되는 단점이 있다.
온도에 따른 이득 스펙트럼의 기울어짐을 보상하기 위해 EDFA의 1 단과 2단 사이에 삽입된 VCA를 이용하였다. L- band EDFA의 이득 스펙트럼은 이득에 따라 달라진다.
이득 블록 1과 2는 1480 nm의 LD에 의해 양방향으로 여기 된다. 이득 블록 1의 출력단에 사용된 GFF는 FBG(Fiber Bragg Grating)을 사용하였으며, 33nm의 대역에서 1 dB 이내의 이득 평탄도를 갖도록 하였다. 이득 블록 1의 최대 출력은 20 dBm이며, 이득 블록 2 의 입력이 2dBm이므로 GFF의 손실 이외에도 VCA와 DCF 에 의한 추가 삽입 손실을 최대 16dB까지 허용한다.

대상 데이터

이득 블록 1의 최대 출력은 20 dBm이며, 이득 블록 2 의 입력이 2dBm이므로 GFF의 손실 이외에도 VCA와 DCF 에 의한 추가 삽입 손실을 최대 16dB까지 허용한다. 입력 광은 100 GHz 간격의 채널 당 평균 세기 -18dBm이며 출력픈차 1.5 dB 이내인 L-band 40 채널(1571.2~1604.0 nm)을 사용하였으며, 이 경우의 최대 출력은 22 dBm 이상이다. L-band EDFA의 AGC 기능은 이득 블록 1과 이득 블록 2에 포함된 PD(Photo Diode)를 통해 입출력을 감시하여 이득을 구한 다음 일정한 이득을 유지하도록 LD의 전류를 조절함으로써 구현된다.

성능/효과

또한 온도에 따라 가변 감쇄기를 이용하여 2 단의 입력 광세기를 조절하기 때문에 증폭기 입력인 1단의 입력 광세기를 같게 하더라도 광신호대 잡음비 (OSNR)는 조금씩 바뀌게 된다. 그러나 UC에서 5VC까지 광신호대 잡음비 (OSNR)의 변화가 약 1 dB미만이었으며 잡음지수(Noise Figure) 의 변화도 1 dB 미만임을 확인하였다.
이는 2단 구조의 광증폭기에서 AGC 동작 하에 제2단의 이득을 변화시킴으로써 보상할 수 있다. 따라서 두 단의 중간에 가변 감쇄기를 삽입하여 제2단의 입력되는 광의 세기를 바꿔서 이득을 조절함으로써 온도를 보상한 결과 0~50℃의 온도변화에 따라 3dB 이상 차이가 나던 이득 변동 폭이 1 dB 이내로 감소하였다.

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DOI : 10.3807/KJOP.2003.14.1.012 [무료]
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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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