초록 ▼

광 전송용량의 폭발적인 증가로 인해 C-band EDFA의 이득대역은 곧 포화될 것으로 예상 된다.본 연구의 목적은C-band EDFA의 이득대역을 포함하여 S, S+, C, L 밴드를 이득대역 으로 하는 초광대역 광증폭기의 개발과 성능의 향상이다. 본 연구의 범위는 과도응답 penalty, 디자인 이슈, 신소재, 수치 해석, 전송 penalty, 온도 의존성, 광섬유 디자인 등 초광대역 증폭기 개발에 관련된 거의 모든 주제를 다룬다. 본 연구에서는, 초 광대역 광증폭기 전반의 모든 문제에 대하여 많은 연구결과를 내었다. L-ban

광 전송용량의 폭발적인 증가로 인해 C-band EDFA의 이득대역은 곧 포화될 것으로 예상 된다.본 연구의 목적은C-band EDFA의 이득대역을 포함하여 S, S+, C, L 밴드를 이득대역 으로 하는 초광대역 광증폭기의 개발과 성능의 향상이다. 본 연구의 범위는 과도응답 penalty, 디자인 이슈, 신소재, 수치 해석, 전송 penalty, 온도 의존성, 광섬유 디자인 등 초광대역 증폭기 개발에 관련된 거의 모든 주제를 다룬다. 본 연구에서는, 초 광대역 광증폭기 전반의 모든 문제에 대하여 많은 연구결과를 내었다. L-band EDFA의 경제성 문제를 해결하기 위해 L-band EDFA의 낮은 전력 변환율을 높이는 광섬유 구조를 제안하였다. TDFA가 제공하는 새로운 증폭대역의 이용을 위하여서 수치해석 모델을 만들어 실험과 비교하였으며 이를 바탕으로 펌프파장 의존성, 과도응답특성 등을 세계 최초로 분석하였다. 현장에 쉽게 적용가능하며 Raman 증폭기의 내부 dynamics도 알 수 있는 두 가지의 참신한 Raman 증폭기 설계 툴이 개발되었다. 또한, 10년이상 고전적으로 사용되어 오던 라만 미분 방정식을 matrix 형태의 적분 방정식으로 바꾸어, 획기적으로 빠른 수치해석 및 디자인 algorithm, 실시간 이득 제어에 대한 방법을 개발하였다. 아울러 Raman 증폭기에 수반되는 다양한 광학 잡음을 간단하게 측정할 수 있는 기법을 개발하였고, 효율적으로 라만 전송 시스템을 최적화하는 기법을 개발하였다. FTTH망에 적용이 기대되는 초소형, 저가형 광증폭기를 위한 신소재 개발로서 실리콘 나노크리스탈을 사용한 EDWA를 연구하였다. 본 연구는 WEDFA와 TDFA 및 Raman 증폭기, 신소재를 채용한 EDWA에서의 성능향상, 주요 dyanmics 분석 및 시스템 디자인기술 등과 같이 실제 시스템 적용에 있어서 필수적인 부분에 대해 중점적으로 수행되었다. 이러한 연구결과들은 학문적이나 실제적인 면에 있어서 상당한 가치를 가지며, 따라서 앞으로의 광대역 광증폭기 연구에 널리 응용될 수 있으리라고 사료된다.또한 광대역 광증폭기의 시제품 생산에 있어서도,제안된 여러 연구결과들이 실질 적인 성능개선이나 효율적인 디자인의 방법론적 제안 등으로 활용될 것으로 기대된다.

Abstract ▼

With the exploding demand for the data capacity, it is expected that the gain bandwidth of conventional EDFA is expected to saturate in near future. The purpose of this study lies in the development and performance enhancement of ultra-wideband amplifiers, extending the gain bandwidth beyond the C-b

With the exploding demand for the data capacity, it is expected that the gain bandwidth of conventional EDFA is expected to saturate in near future. The purpose of this study lies in the development and performance enhancement of ultra-wideband amplifiers, extending the gain bandwidth beyond the C-band, to include S, S+, C, L band. The scope of this study covers most of the issues in the development of ultrawideband optical amplifier, including transient penalty, design issues, materials, numerical analysis, transmission penalty, temperature dependencies, and fiber designs. We have obtained vast amount of research results covering most of the issues present in optical amplifiers. To resolve the issues related with the L-band amplification costs, we suggested a new EDF structure with better power conversion efficiency. To fully utilize the new amplification window provided by TDFA, numerical model have been constructed comparing with experiments. Dependency of TDFA dynamics on the pump wavelength, transient behaviors have been explained with our model for the first time. Two types of novel design tools for the Raman amplifier have been developed, to be used in the field, and also to help the understanding of internal dynamics. Re-writing the traditional Raman differential equation into closed form integral equations, we demonstrated an ultra-fast numerical analysis / gain engineering of Raman amplifier with the possibility of real time gain control. Simple method for the characterization of optical noises of Raman amplifiers was developed, and was applied for the development of efficient Raman amplifier system optimization technique. Novel Nanocrystal Si-sensitized Er doped waveguide amplifier have been analysed for the FTTH applications. The research efforts for this study have been focused to essential aspects of optical amplifier, with practical system applications in mind. Obtained results are thus valuable not only in terms of academic, but in terms of and practical perspectives, and we expect it to be useful both for the future research and prototype development.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요...8
• 제 1 절 연구개발 개요...8
• 제 2 절 연구개발의 필요성...12
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...16
• 제 1 절 WEDFA...16
• 제 2 절 TDFA ...16
• 제 3 절 Raman Amplifier...17
• 제 4 절 NC-Si EDWA...18
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...19
• 제 1 절 WEDFA의 전력변환효율 향상을 위한 연구...19
• 제 2 절 TDFA dynamics와 시스템 응용을 위한 연구...37
• 제 3 절 새로운 Raman 증폭기 설계 도구의 개발 및 라만 증폭 전송 시스템 디자인...57
• 제 4 절 초광대역 동작을 위한 이득평탄화 향상 및 차세대 광증폭기에 대한 연구...99
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...111
• 제 1 절 연도별 연구목표...111
• 제 2 절 연구개발 목표의 달성도...113
• 제 3 절 관련분야의 기여도...114
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...119
• 제 1 절 추가연구의 필요성...119
• 제 2 절 타 연구에의 응용...120
• 제 3 절 기업화 추진방안...120
• 제 6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...122
• 제 7 장 참고문헌...124