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Loss mechanism을 고려한 밀도 반전이 고정된 EDFA의 black box 모델링에 대한 연구
민범기,이원재,박재형,박남규 한국광학회 2001 한국광학회지 Vol.12 No.3
본 논문에서는 최근 주목받고 있는 장파장 EDFA(Erbium-Doped Fiber Amplifer)에서의 성능 분석, 특히 전력변환률(Power Conversion Efficiency)의 예측을 위한 밀도반전이 고정된 상태에서의 black box 모델을 유도하고 이득이 평탄화된 장파장 EDFA의 요구되는 펌프파워측면에서 수치해석과 실험을 통하여 유도된 모델의 유용성을 증명하였다. 모델을 통한 펌프파워의 예측치는 실험오차 범위내에서 1.9%이내의 정확성을 보였다. 밀도반전이 고정된 상태에서의 black box 모델은 일반적으로 980nm, 1480m, 펌핑의 경우 모두 적용이 가능하며 EDF의 3가지 이상의 길이에 대하여 입력 펌프파워와 입력/출력 신호파워의 관계를 측정하여 밀도반전이 일정한 상태에서 다른 동작점의 성능을 예측할 수 있었다. 또한 단파장 EDFA에서는 손실의 효과가 크게 나타나지 않아 해석적인 해와 일치하는 결과가 알려져 있었으나 이에 비해 장파장 EDFA에서는 여러 가지 손실의 효과가 더욱 크게 작용하게 되며 특히 paired ion의 효과로 인한 손실로써 비선형적인 관계식이 유도됨을 보였다. We propose a constant inversion black box model of erbium-doped fiber amplifiers (EDFAs) for exact performance predictions for EDFAs operated in the gain-flattened condition. The validity of the newly proposed model was experimentally verified by predicting the performance of EDFAs for the L band, within 1.9% required pump power discrepancy. The role of ion pairing effects on the power conversion efficiency is also discussed. ussed.
박재형,민범기,박남규 한국광학회 2001 한국광학회지 Vol.12 No.2
이 논문에서는 광섬유의 구조에 따라 증폭기 이득과 이중 레일레이 교차 잡음의 함수로서의 라만 광섬유 증폭기의 성능을 살펴보았다. 라만 증폭은 높은 펌프 파워를 필요로 하는 비선형 현상이므로 작은 유효면적을 갖는 광섬유를 사용하면 펌프파워의 효율면에서 장점을 가질 수 있다는 것을 쉽게 생각할 수 있다. 여기서 쉽게 간과할 수 있는 사실이 레일레이 후방 산란에 대한 것이다. 레일레이 후방 산란 역시 광섬유의 유효 면적이 작아짐에 따라 증가함으로 증폭기의 이득 증가에 따른 잡음의 증가도 고려해야 한다. 더구나 이중 레일레이 산란은 증폭 매질인 광섬유내에서 두 번 반사하면서 더욱 크게 증폭된다. 그러므로 이와 같은 이중 레일레이 산란에 의한 시스템 성능 저하가 크게 문제가 될 수 있다. 그러므로 라만 광섬유 증폭기에서 광섬유 구조의 변화에 대해서 얻어지는 이익(증가된 이득)과 시스템 페널티(이중 레일레이 교차 잡음)에 대한 분석이 필요하다 이를 바탕으로 적절한 광섬유를 디자인 함으로써 라만 광섬유증폭기에서 시스템 패널티 없이 라만 증폭 효율을 증가시킬 수 있다. We examine the performance of a Raman amplifier as a function of fiber structure with respect to amplifier gain and double Rayleigh crosstalk penalty. Variations on fiber core radius or index affect both the Raman gain efficiency and Rayleigh backscattering. Contrary to the common concept, the penalty from the doubly amplified Rayleigh scattering could exceed the benefits of higher gain efficiency of small effective area fibers. Appropriate fiber designing parameters are required to increase Raman amplifier efficiency without system penalties. lties.