인터넷 이용자가 급속히 증가함에 따라 네트워크의 각 노드에서 감당해야 할 트래픽 용량이 수십 테라급에 이를 것으로 예상하고 있다. 한 개의 광섬유를 통해 테라비트 이상의 전송을 위해서는 기존의 시분할다중 방식 외에 파장분할다중 방식을 사용해야 한다. 파장분할다중 방식의 전송 용량을 확대하기 위해서는 채널당 전송 속도 또는 채널의 수를 증가시켜야 한다. 채널의 수를 증가시키기 위해서는 채널 간격을 줄이는 방안과 전송 대역폭을 넓히는 방안이 있다. 전송 대역폭을 넓히기 위해서는 초광대역 광증폭 기술이 필요하다. 본 논문에서는 C/L band에서 사용되는 에르븀 첨가 광섬유 증폭기, 광섬유 라만 증폭기 및 S band 광증폭기들을 소개하고, 다양한 광신호 증폭기술에 대한 발전 동향을 분석하고자 한다.
인터넷 이용자가 급속히 증가함에 따라 네트워크의 각 노드에서 감당해야 할 트래픽 용량이 수십 테라급에 이를 것으로 예상하고 있다. 한 개의 광섬유를 통해 테라비트 이상의 전송을 위해서는 기존의 시분할다중 방식 외에 파장분할다중 방식을 사용해야 한다. 파장분할다중 방식의 전송 용량을 확대하기 위해서는 채널당 전송 속도 또는 채널의 수를 증가시켜야 한다. 채널의 수를 증가시키기 위해서는 채널 간격을 줄이는 방안과 전송 대역폭을 넓히는 방안이 있다. 전송 대역폭을 넓히기 위해서는 초광대역 광증폭 기술이 필요하다. 본 논문에서는 C/L band에서 사용되는 에르븀 첨가 광섬유 증폭기, 광섬유 라만 증폭기 및 S band 광증폭기들을 소개하고, 다양한 광신호 증폭기술에 대한 발전 동향을 분석하고자 한다.
Affordable traffic capacity of each node in networks is expected to reach in Tb/s range in proportion to the rapid growth of Internet users. To transmit more than Tb/s per fiber pair, WDM should be used as well as existing TDM. To increase the capacity of transmission in WDM networks, there are two ...
Affordable traffic capacity of each node in networks is expected to reach in Tb/s range in proportion to the rapid growth of Internet users. To transmit more than Tb/s per fiber pair, WDM should be used as well as existing TDM. To increase the capacity of transmission in WDM networks, there are two ways, increasing channel speed or channel quantity. To increase the channel quantity, there are two ways, narrow spacing or expanding transmission bandwidth. To expand bandwidth, ultra-broadband optical amplifier technology is necessary. In this paper, we introduce EDFA in effect at C/L band, FRA, and some optical amplifiers in effect at S band, and analyze the development trend of various amplification technologies.
Affordable traffic capacity of each node in networks is expected to reach in Tb/s range in proportion to the rapid growth of Internet users. To transmit more than Tb/s per fiber pair, WDM should be used as well as existing TDM. To increase the capacity of transmission in WDM networks, there are two ways, increasing channel speed or channel quantity. To increase the channel quantity, there are two ways, narrow spacing or expanding transmission bandwidth. To expand bandwidth, ultra-broadband optical amplifier technology is necessary. In this paper, we introduce EDFA in effect at C/L band, FRA, and some optical amplifiers in effect at S band, and analyze the development trend of various amplification technologies.
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문제 정의
본 논문에서는 C/L band에서 사용되는 EDFA, S band에서 사용 가능한 FRA 및 TDFA 광증폭기, 그리고 다양한 광신호 증폭기술에 대한 발전 동향을 알아보았다.
가설 설정
이는 초고속 신호 및 파장 다중화 신호 전송에 용이하다. 둘째로 증폭기의 구조가 단순하다. 이는 보다 높은 신뢰도와 낮은 비용으로 광증폭기를 제작할 수 있다.
제안 방법
Raman recirculating loop를 구성하여 실험하였으며, 총 전송용량은 40×10Gb/s이다.
세 가지 증폭기는공통적으로 증폭기의 펌프 광으로 반도체 레이저 다이오드 사용에 초점을 맞춘다. 또한, WDM 광전송 시스템에 적합한 증폭기로 요구되는 이득평탄 특성을 고려한다. 살펴본 바에 의하면 EDFA로 가능한 C/L band에 비해 성능이 많이 떨어지는 것을 알 수 있다.
본 논문은 다양한 초광대역 광증폭 기술 동향을 이해하고 앞으로의 발전 방향을 예측하기 위하여, Ⅱ장에서는 현재 가장 많이 사용되고 있는 C/L band 증폭용 EDFA, Ⅲ장에서는 C/L/S band에서 사용이 가능한 FRA, Ⅳ장에서는 초광대역 광증폭 기술에 대하여 고찰하고, Ⅴ장에서는 논문의 내용을 요약, 정리하여 결론을 맺는 내용으로 구성하였다.
상용화된 S band 광증폭기는 Thulium doped fluoride fiber를 이용한 TDFA가 대부분이다. 상용화된 증폭기는 반도체 레이저 다이오드를 펌프광원으로 사용하여 증폭기의 크기를 최소화 하였으며, WDM시스템에 사용하기 위한 이득평탄 특성이 고려되었다. 특히 TDFA는 기존의 C/L band EDFA와 쉽게 연결하여 S+C+L band 증폭기를 구현하기에 편리하다.
대상 데이터
연구되고 있는 S band 증폭기는 크게 세 가지로 구분할 수 있다. Rare earth amplifier인 TDFA, GS-TDFA와 EDFA, all Raman amplifier, 그리고 hybrid amplifier(TDFA+FRA)이다. 세 가지 증폭기는공통적으로 증폭기의 펌프 광으로 반도체 레이저 다이오드 사용에 초점을 맞춘다.
Distributed 증폭기는 TrueWave 100km와 1,410nm 라만 펌프로 구성되어 있으며, discrete amplifier는 DCF를 증폭 매질로 사용함으로써 dispersion 보상과 span loss보상을 위한 Raman gain을 얻을 수 있다. 채널간 이득 차이를 최소화 하기 위해 DCF의 펌프 파장으로 1,393nm 와 1,427nm를 선택하였다. 그림 3.
성능/효과
결론적으로 S band를 사용하기 위해서는 아직까지 신뢰도가 높고 경제적인 증폭기가 없어 보이며, WDM 시스템의 측면에서 앞으로 계속 주목을 받을 것은 dual C/L band EDFA와 이와 결합된 FRA가 될 것으로 보인다.
둘째, 각 광증폭기 사이에 사용된 광섬유 케이블에서 색 분산에 의한 신호 펄스 파장 왜곡이 축적된다. 이러한 왜곡을 최소화하기 위해서는 잡음 없는 펄스와 적은 분산 값을 갖는 광섬유 회선이 필요하다.
셋째, 각 증폭기 사이의 광섬유 케이블 구간에서 광섬유 비선형 현상이 발생되어 신호 스펙트럼의 분산이 축적된다. 따라서 송신 전력, 영분산 파장과 같은 광섬유 비선형과 관련된 매개변수들을 고려해야 한다.
후속연구
상용 제품이 13dBm에 7dB의 잡음지수를 제공한다면 현재 C band에서 메트로 WDM 전송용으로 사용하고자 하는 연구가 진행되고 있는 LOA나 GCSOA (Gain-Clamped SOA)로 대체가 가능할 것이며, 라만을 결합한 RAGCSOA(RFA and GCSOA )의 사용도 고려할 필요가 있다. 이 경우 반도체의 에너지 갭만 조절함으로써 이득파장대역을 조절할 수 있어 개발이 어렵지 않을 것으로 보인다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
광증폭기는 무엇 때문에 광잡음이 추가 되는가?
광 시스템의 가장 중요한 성능 측정값은 비트 에러율(BER, Bit Error Rate)이다. BER을 결정하는 주요 요소 중 하나가 신호대 잡음비(SNR, Signal-to-Noise Ratio)이며, 광증폭기는 자연방출광 잡음(ASE, Amplified Spontaneous Emission) 때문에 광잡음이 추가 되는 것이 일반적 현상이다. 광증폭기를 사용하는 장거리 전송 시스템에서 ASE 잡음이 축적되어 전송거리에 제약을 받는다.
광 시스템의 가장 중요한 성능 측정값은?
광 시스템의 가장 중요한 성능 측정값은 비트 에러율(BER, Bit Error Rate)이다. BER을 결정하는 주요 요소 중 하나가 신호대 잡음비(SNR, Signal-to-Noise Ratio)이며, 광증폭기는 자연방출광 잡음(ASE, Amplified Spontaneous Emission) 때문에 광잡음이 추가 되는 것이 일반적 현상이다.
광 시스템의 비트 에러율을 결정하는 주요 요소는?
광 시스템의 가장 중요한 성능 측정값은 비트 에러율(BER, Bit Error Rate)이다. BER을 결정하는 주요 요소 중 하나가 신호대 잡음비(SNR, Signal-to-Noise Ratio)이며, 광증폭기는 자연방출광 잡음(ASE, Amplified Spontaneous Emission) 때문에 광잡음이 추가 되는 것이 일반적 현상이다. 광증폭기를 사용하는 장거리 전송 시스템에서 ASE 잡음이 축적되어 전송거리에 제약을 받는다.
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