장거리 (50 fiber spans ${\times}$ 80 km) 전송 링크의 융통적 구성을 위해 단일 모드 광섬유 (SMF; single mode fiber)의 길이와 중계 구간 당 잉여 분산 (RDPS; residual dispersion per span)이 랜덤하게 분포하는 링크에서 광 위상 공액과 결합된 분산 제어 (DM; dispersion management)를 통한 왜곡된 WDM 채널의 보상 특성을 살펴보았다.
본 연구에서는 분산 제어와 광 위상 공액이 적용된 링크에서 단일 모드 광섬유 길이와 중계 중간 당 잉여 분산 (RDPS)의 크기가 인위적으로 분포하고 이들이 일정한 간격마다 반복하는 구조의 광 전송 링크를 제안하고자 한다. 본 연구에서 제안한 광 전송 링크의 구조가 양호한 성능을 얻으면서 전체 전송로의 길이를 늘릴 수 있다는 것을 확인하였다.
단일 모드 광섬유(SMF sigle mode fiber)로 구성된 광전송 링크에서 축적되는 색 분산과 비선형 효과를 효과적으로 보상하는 광전송 링크 구성 방법을 제안하였다. 제안된 광전송 링크는 전체 전송로 중간에 광 위상 공액기 (optical phase conjugator)를 두고 SMF의 각 광 중계 간격에서 축적된 분산을 분산 보상 광섬유 (DCF dispersion compensating fiber)를 통해 보상하는 inline 분산 제어 (DM; dispersion management)가 적용된 구조이다. 광전송 링크의 전체 잉여 분산 (NRD; net residual dispersion)은 송신기 다음에 있는 DCF에 의해 결정되는 선치 보상 (precompensation)과 수신기 전에 있는 DCF에 의해 결정되는 후치 보상 (postcompensation)을 통해 조절하도록 설계하였다. 선치 보상이나 후치 보상 중 하나를 이용해 NRD을 결정하는 구조보다 선치 보상과 후치 보상을 동시에 변화시키면서 분산 맵의 구조가 OPC를 중심으로 대칭이 되는 링크 구조가 더욱 효과적이고 융통적이라는 것을 확인하였다.
광 위상 공액기 (OPC; optical phase conjugator)가 단일 모드 광섬유 (SMF; single mode fiber)로 이루어진 전체 전송 거리 1000 km의 50 km 간격으로 250 km부터 750 km까지 존재하는 광전송 랭크에 inline 분산제어 (DM; dispersion management)를 통해 $24{\times}40$ Gbps WDM 채널의 신호 왜곡을 보상하기 위한 최적의 전체 잉여 분산 (NRD; net residual dispersion)을 OPC 위치별로 도출하였고, 최적 NRD가 적용된 경우의 WDM 채널의 성능 개선 정도를 NRD = 0 ps/nm로 고정된 전송 링크에서의 수신 성능과 비교하였다. 최적 NRD는 OPC가 전체 전송 거리의 중간인 500km로부터 이동된 정도에 따라 결정되어야 하고, 최적 NRD의 결정과 적용에 있어 OPC가 500km로부터 수신부쪽으로 이동되는 경우보다 송신부쪽으로 이동되는 경우가 더욱 안정적이고 효과적임을 확인하였다. 또한 0 ps/nm로 NRD가 고정된 전송 랭크에 비해 최적 NRD로 셜계된 전 송 랭크에서의 WDM 채널의 눈 열림 패널티 (EOP; eye opening penalty)가 OPC 위치에 따라 1.5 dB부터 3dB까지 개선되는 것을 확인하였다.
그룹 속도 분산 (GVD; group velocity dispersion)과 비선형 효과의 상호 작용에 의해 왜곡되는 파장 분할 다중 (WDM; wavelength division multiplexing) 신호를 보상하기 위해 광 위상 공액기 (OPC; optical phase conjugator)와 분사 제어 (DM; dispersion management)가 적용된 광전송 링크에서의 전체 잉여 분산 (NRD; net residual dispersion)의 최적치와 유효 입사 전력 범위를 도출하였다. 실제 광전송 시스템의 융통적 설계를 위해 한 쪽 반 전송 구획에서의 단일 모드 광섬유 (SMF; single mode fiber) 중계 구간(span) 당 잉여 분산 (RDPS; residual dispersion per span)이 랜덤하게 분포하는 광전송 링크를 고려하였다. precompensation으로 전체 분산을 조절하는 링크의 최적 NRD는 10 ps/nm이고 이 경우 유효 입사 전력 범위는 -8~1 dBm인 것을 확인하였다. 또한 postcompensation으로 전체 분산을 조절하는 링크의 최적 NRD는 -10 ps/nm이고, 유효 입사 전력 범위는 -7.5~1 dBm인 것을 확인하였다.
분산 제어 (DM; dispersion management)와 광 위상 공액 (optical phase conjugation)이 적용된 파장 다중 (WDM; wavelength division multiplexing) 시스템의 유연한 구성을 위하여 중계 구간 당 잉여 분산 (RDPS; residual dispersion per span)이 랜덤하게 분포하는 전송 링크에서 전체 전송 거리에 따른 설계 기준을 도출하였다. 설계기준 분석에 사용된 DM 파라미터는 유효 전체 잉여 분산 (NRD; net residual dispersion)과 유효 입사 전력이다. 단일 모드 광섬유 (SMF; single mode fiber) 기준 전체 전송 거리가 1,000 km 이하인 링크에 랜덤 분포의 RDPS가 적용되는 경우 일정 분포에 비해 시스템 성능이 크게 차이나지 않아 유연한 네트워크 구성이 가능하고, 넓은 범위에 걸쳐 있는 WDM 채널에 대해 하나의 값이 아닌 폭넓은 NRD를 링크에 적용할 수 있다는 것을 확인하였다.
전체 전송로 중간에 광 위상 공액기 (OPC; optical phase conjugator)를 둔 광전송 링크에서 파장 분할 다중 (WDM; wavelength division multiplexed) 송신기부터 OPC까지의 전반 전송 구획과 OPC부터 WDM 수신부까지의 후반 전송 구획 각각을 구성하는 단일 모드 광섬유 (SMF; single mode fiber)의 중계 구간 (span)들 중 단지 하나의 중계 구간에서만 RDPS(residual dispersion per span)만 갖고 나머지 중계 구간에서는 RDPS가 0 ps/nm로 설계된 전송 링크에서 WDM 신호를 최상의 성능으로 전송하기 위한 최적의 링크 구조를 도출하였다.
We report the fabrication of double clad fiber (DCF) and DCF coupler, suitable for fiber based imaging systems requiring the dual-channel transmission. Unlike the conventional DCF which uses silica for both cladding layers, the proposed DCF uses a low-index polymer for its outer-cladding layer coated over the conventional silica inner-cladding layer. The DCF is drawn with a conventional SMF preform but a low-index polymer coating is used for both jacket and outercladding of the fiber. To achieve the cladding mode coupling, a DCF coupler is fabricated by simply twisting two pieces of the proposed DCF after removing the polymer-coating at contacting regions. A cladding mode coupling ratio of 30% was achieved with a contact length of 16 cm. The proposed DCF and DCF coupler were employed in a composite optical coherence tomography (OCT) and fluorescence spectroscopy (FS) system, and both OCT images and FS signal from a plant tissue are measured simultaneously.
전체 광 중계 구간 모두 불규칙한 분산 계수를 갖는 단일 모드 광섬유와 분산 보상 광섬유 (DCF; dispersion compensating fiber)를 이용한 융통적인 분산 제어 링크 구조를 제안하였다. 링크의 융통적 구성은 각 전송 반 구획에서 DCF의 분산 계수를 기준으로 이들을 인위적으로 분포시켜서 가능하게 하였다. 광 위상 공액기 전의 전송 반 구획에서는 DCF의 분산 계수를 점진적으로 증가시키고, 광 위상 공액기 다음의 전송 반 구획에서는 DCF의 분산 계수를 점진적으로 감소시키는 'AD' 분포에서 왜곡된 파장 분할 다중(WDM; wavelength division multiplexed) 신호가 최상으로 보상되는 것을 확인하였다. 따라서 왜곡된 WDM 채널의 보상 효과를 더욱 증가시키기 위해서는 광섬유의 길이, 중계 구간 당 잉여 분산뿐만 아니라 광섬유의 분산 계수에 상관없이 'AD' 분포를 선택할 필요가 있다는 것을 확인하였다.
$Si_{3}N_{4}/SiO_{2}/Si_{3}N_{4}$(N/O/N) 다이아프램과 결합된 고감도의 광섬유 Fabry-Peort 압력센서를 개발하여 스트레인 및 그 응답특성을 조사하였다. 먼저, 44 wt% KOH 수용액을 이용한 실리콘 이방성식각기술로 600 nm 두께의 N/O/N 다이아프램을 제조하였으며, 제조된 다이아프램과 광섬유 Fabry-Perot 간섭계를 결합하여 광섬유 압력센서를 구성하였다. 단일모드 광섬유(SMF)내에 $TiO_{2}$ 유전체 박막을 용융접합하여 공극의 길이가 약 2 cm인 광섬유 Fabry-Perot 간섭계를 제작하였다. 광섬유 Fabry-Perot 간섭계의 한쪽 끝은 N/O/N 다이아프램과 결합하였으며, 나머지 한쪽을 3 dB 광결합기를 통해 광측정장치에 연결하였다. $2{\times}2\;mm^{2}$ 및 $8{\times}8\;mm^{2}$ 크기의 N/O/N 다이아프램에 대해 응답특성을 조사한 결과, 각각 약 0.11 rad/kPa과 1.57 rad/kPa의 압력감도를 나타내었으며, 선형오차는 0.2 %FS이내였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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