채널 레벨 컨트롤러는 DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing) 방식의 OXC(Optical Cross Connect), OADM(Optical Add/Drop Multiplexer), 광 증폭기(EDFA : Erbium Doped Fiber Amplifier) 등의 시스템에서 채널별 광 신호의 세기를 조절하여 시스템의 신뢰성을 높이는 중요한 제어기다. 본 논문에서는 12채널 VOA(Variable Optical Attenuator) 4개를 사용하여 40채널의 광 신호 레벨을 제어할 수 있는 컨트롤러를 구현하였다. 각 채널의 광 신호 레벨을 제어하는데 하나의 마이크로프로세서가 5개의 채널을 제어하고 총 8개의 마이크로프로세서로 40채널을 분산 제어하도록 구성하였다. 또한 외부와 통신을 하고 사용자로부터의 명령을 각각의 마이크로프로세서에 전달하기 위한 마이크로프로세서를 추가하였다. 출력 되는 광 신호의 세기를 측정하여 VOA를 제어하고 VOA 출력에서 바로 PD(Photo Detector)로 입력하였다. 일반적으로는 AWG(Arrayed Waveguide Grating) 출력에서 광 신호를 다시 분파하여 PD에 입력하는 방법으로 매우 복잡하다. 본 연구는 이를 개선하여 매우 간단한 방법으로 다 채널의 광 신호를 제어 할 수 있었다.
Markom, Arni Munira;Muhammad, Ahmad Razif;Paul, Mukul Chandra;Harun, Sulaiman Wadi
Current Optics and Photonics
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제6권1호
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pp.32-38
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2022
Erbium-doped fiber amplifiers (EDFAs) have saturated the technological market but are still widely used in high-speed and long-distance communication systems. To overcome EDFA saturation and limitations, its erbium-doped fiber is co-doped with other materials such as zirconia and bismuth. This article demonstrates and compares the performance using three different fibers as the gain medium for zirconia-erbium-doped fibers (Zr-EDF), bismuth-erbium-doped fibers (Bi-EDF), and commercial silica-erbium-doped fibers (Si- EDF). The optical amplifier was configured with a double-pass amplification system, with a broadband mirror at the end of its configuration to allow double-pass operation in the system. The important parameters in amplifiers such as optical properties, optical amplification and noise values were also examined and discussed. All three fibers were 0.5 m long and entered with different input signals: 30 dBm for low input and 10 dBm for high input. Zr-EDF turned out to be the most relevant optical amplifier as it had the highest optical gain, longest transmission distance, highest average flatness gain with minimal jitter, and relevant noise figures suitable for the latest communication technology.
Spectroscopic and thermal analysis indicates that tellurite glasses doped with $B_2O_3$ and $GeO_2$ are promising candidate host materials for wide-band erbium doped fiber amplifier (EDFA) with a high 980 nm pump efficiency. In this study, we measured the thermal stabilities and the emission cross-sections for $Er^{3+}:^{4}I_{13/2}\;{\to}\;^{4}I_{15/2}$ transition in this tellurite glass system. We also determined the Judd-Ofelt parameters and calculated the radiative transition rates and the multiphonon relaxation rates in this glass system. The 15 mol% substitution of $B_2O_3$ for $TeO_2$ in the $Er^{3+}-doped\;75TeO_2-20ZnO-5K_2O$ glass raised the multiphonon relaxation rate for $^4I_{11/2}\;{\to}\;^4I_{13/2}$ transition from 4960 $s^{-1}$ to 24700 $s^{-1}$, but shortened the lifetime of the $^4I_{13/2}$ level by 14 % and reduced the emission cross-section for the $^4I_{13/2}\;{\to}\;^4I_{15/2}$ transition by 11%. The 15 mol% $GeO_2$ substitution in the same glass system also reduced the emission cross-section but increased the lifetime by 7%. However, the multiphonon relaxation rate for $^4I_{11/2}{\to}^4I_{13/2}$ transition was raised merely by 1000 $s^{-1}$. Therefore, a mixed substitution of $B_2O_3$ and $GeO_2$ for $TeO_2$ was concluded to be suitable for the 980 nm pump efficiency and the fluorescence efficiency of $^4I_{13/2}{\to}^4I_{15/2}$ transition in $Er^{3+}-doped$ tellurite glasses.
사용자의 시선 위치를 파악하는 연구는 많은 응용분야를 가지고 지난 몇년간 눈부시게 발전되어 왔다. 기존의 대부분 연구에서는 영상 처리 방법만에 의존하여 시선 위치 추적 연구를 수행하였기 때문에 처리 속도도 늦고 많은 사용 제약을 가지는 문제점이 있었다. 이 논문에서는 적외선 조명이 부착된 단일 카메라를 이용한 컴퓨터 비전 시스템으로 시선 위치 추적 연구를 수행하였다. 사용자의 시선 위치를 파악하기 위해서는 얼굴 특징점의 위치를 추적해야하는데, 이를 위하여 이 논문에서는 적의선 기반 카메라와 SVM(Support Vector Machine) 알고리즘을 사용하였다. 사용자가 모니터상의 임의의 지점을 쳐다볼 때 얼굴 특징점의 3차원 위치는 3차원 움직임량 추정(3D motion estimation) 및 아핀 변환(affine transformation)에 의해 계산되어 질 수 있다. 얼굴 특징점의 변화된 3차원 위치가 계산되면. 이로부터 3개 이상의 얼굴 특징점으로부터 생성되는 얼굴 평면 및 얼굴 평면의 법선 벡터가 구해지게 되며, 이러한 법선 백터가 모니터 스크린과 만나는 위치가 사용자의 시선위치가 된다. 또한. 이 논문에서는 보다 정확한 시선 위치를 파악하기 위하여 사용자의 눈동자 움직임을 추적하였으며 이를 위하여 신경망(다층 퍼셉트론)을 사용하였다. 실험 결과, 얼굴 및 눈동자 움직임에 의한 모니터상의 시선 위치 정확도는 약 4.2cm의 최소 자승 에러성능을 나타냈다.
40Gbps로 동작하는 WDM시스템의 성능 최적화를 위해 그 특성을 numerical simulation 을 통해 알아 보았다. 이때 광섬유는 가장 널리 사용되고 있는 표준 단일 모드로 가정하였으며, 변조 방식 역시 가장 간단하면서 널리 사용되고 있는 NRZ 방식을 사용하였다. 이는 40Gbps의 새로운 시스템을 설치하는 경우보다 기존의 시스템에서 각 채널의 전송율을 40Gbps로 증가시킴으로써 최종 전송용량을 향상시킬 경우를 고려하였기 때문이다. 수신단의 필터(optical 및 electrical) 특성을 최적화하고 색분산 보상 및 입력신호 크기의 최적화를 통해 기존에 매설된 단일 모드광섬유로 약 480km (BER < 10-15)까지 전송할 수 있음을 알았다. 또한 시스템의 성능이 EDFA의 ASE 노이즈 특성에 의해 크게 제한 될 때, 수신단의 광 필터는 삽입 손실이 5dB 이상 크지 않다면, Gaussian모양보다는 Flattop 모양의 광 필터가 성능개선에 더 유리함을 알 수 있었다.
외부에서 주입된 비간섭성 광원 (BLS: Broadband Light Source)에 파장 잠김된 패브리 페롯 레이저 다이오드(wavelength-locked F-P LD: wavelength-locked Fabry-Perot Laser Diode)를 광원으로 사용해서 50 GHz의 채널 간격을 갖는 양방향 장거리 저송 35 채널 고밀도 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망 (DWDM-PON: Dense Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network)을 구현한다. 장거리 전송을 위해 F-P LD의 발진 모드를 제어하여 F-P LD에 주입이 요구되는 BLS 파워를 감소시키면서 출력 파워를 높인다. 결과적으로 광 증폭기의 사용 없이 70 km 단일 모드 광섬유를 통해 가입자당 100 Mb/s 이상의 대역폭을 제공하면서 모든 상하향 70 채널에서 손실 없이 이더넷 패킷을 전송하였다. 구현된 장거리 저송 DWDM-PON은 다수의 중앙국을 바이패스(Bypass)함으로써 메트로망과 가입자망을 통합할 수 있다. 또한, 구현한 DWDM-PON은 상용의 어븀 첨가 광섬유 증폭기를 광대역 광원으로 사용하여 80 가입자를 수용할 수 있으며, 반도체 광대역 광원을 사용하면, 100 가입자 이상의 수용이 가능하다.
분자선 에피택시(molecular beam epitaxy, MBE)로 성장된 InGaAs 양자점 레이저 다이오드(quantum dot laser diode, QD-LD)와 InGaAs 양자우물 레이저 다이오드(quantum well laser diode, QW-LD)의 특성을 비교하였다. 펄스 입력전류 하에서 문턱전류밀도(threshold current density, $J_{th}$), 특성온도(characteristic temperature, $T_0$), 온도에 따른 발진파장의 변화도($d{\lambda}/dT$)를 측정한 결과, 양자우물 레이저 다이오드는 $J_{th}\;=\;322\;A/cm^2,\;T_0\;=\;55.2\;K,\;d{\lambda}/dT\;=\;0.41\;nm/^{\circ}C$로 측정되었으며, 양자점 레이저 다이오드는 $J_{th}\;=\;116\;A/cm^2,\;T_0\;=\;81.8\;K,\;d{\lambda}/dT\;=\;0.33\;nm/^{\circ}C$로 측정되었다. 양자점 레이저 다이오드는 양자우물 레이저 다이오드와 비교하였을 때, 문턱전류밀도 및 발진 광 파워가 상대적으로 우수한 결과를 보여주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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