광통신 시스템을 위한 광섬유 라만 증폭기의 특성

Abstract

광섬유 라만 증폭기는 차세대 광통신 시스템의 개발을 위한 핵심 기술로 각광을 받고 있다. 이는 광섬유 라만 증폭기를 이용하는 경우 전송 신호의 광신호대 잡음비를 개선할 수 있고, 광섬유 내에서 발생하는 비선형 현상의 억제가 가능하며, 넓은 이득 대역폭을 제공하기 때문이다. 그러나 광섬유 라만 증폭기에 의한 성능 개선은 편광 의존 이득, 펌프 잡음의 신호로의 전달, 사광파 혼합 등에 의해 열화될 수 있다. 본 학위 논문에서는 WDM 방식 초고속 광통신 시스템을 위한 광섬유 라만 증폭기의 특성과 응용에 관하여 기술한다. 우선, 광섬유 라만 증폭기의 이득에 영향을 주는 파라미터인 펌프와 신호의 파장 간격, 광섬유의 손실과 편광 모드 분산, 그리고 펌프의 편광 정도(DOP: degree of polarization) 등을 고려하여 신호와 펌프의 편광 상태에 따른 편광 의존 이득을 순방향 및 역방향 라만 증폭기에 대해서 이론적으로 분석하였다. 그리고 이론적 분석 결과를 실험과 시뮬레이션을 통하여 검증한 내용에 대하여 기술하였다. 이러한 분석 결과를 바탕으로 광섬유 라만 증폭기의 편광 의존 이득을 효율적으로 억제하기 위한 방안을 제시하였다. 다음으로, 편광 결합된 펌프 광원을 사용하는 광섬유 라만 증폭기에서 펌프 변동의 신호로의 누화를 분석하고, 실험을 통해 검증한 내용을 기술하였다. 이러한 분석을 바탕으로 순방향 및 역방향 라만 증폭기를 위한 펌프 광원의 잡음 조건을 제시하였다. 또한, 광섬유 라만 증폭기가 사용된 WDM 전송 시스템에서의 사광파 혼합 효율을 이론적으로 분석하고, 실험을 통해 검증한 내용을 기술하였다. 그리고 이러한 분석 결과를 바탕으로 DSF나 NZ-DSF와 같이 낮은 색분산을 갖는 광섬유가 전송 선로로 사용된 광통신 시스템에서 WDM 전송을 위한 라만 증폭기의 이득과 광신호의 입력 전력의 최적화 방안에 관하여 논의하였다. 마지막으로 편광 의존 이득과 펌프 잡음의 신호로의 누화에 의한 성능 열화를 억제할 수 있는 광섬유 라만 증폭기를 사용하여 직접 변조된 10 Gb/s WDM 광신호의 무중계 전송 실험에 대한 결과를 기술하였다.