WDM-PON 을 위한 파장 가변 레이저의 효율적인 자동제어방법

Automatic Wavelength Control Method Using Rayleigh Backscattering for WDM-PON

with Tunable Lasers

문상록*, 이훈근, 이창희

KAIST 광 네트워크 연구실

e-mail : changheelee@kaist.edu

Abstract We demonstrate an automatic wavelength control method using Rayleigh backscattering and wavelength modulation

for tunable lasers in a WDM-PON. By measuring the spectrum of backscattered light, we identified and tracked the allocated

wavelength.

파장 분할 다중방식 수동형 광가입자망 (WDM-PON)은 최근들어 폭발적으로 증가하고 있는 대

역폭 수요에 맞춰 높은 대역폭을 제공할 수 있고, 보안성이 우수하다는 장점 때문에 폭발적인 네

트워크 트래픽 증가에 대처할 궁극적인 가입자망으로 인식되고 있다[1]. 저가의 파장 무의존 광원

의 구현은 WDM-PON 에 관련해 논의되고 있는 이슈들 중에서도 가장 핵심적인 이슈이다. 그 중

에서, 파장 가변 레이저(tunable laser)는 고속전송과 장거리 전송이 가능하다는 장점이 있어 최근들

어 더욱 활발하게 연구되고 있다[2,3]. 그러나 파장 가변 레이저를 WDM-PON 에 적용하기 위해서

는 레이저의 발진 파장을 사용자에게 할당된 파장과 일치되도록 제어해 주어야 하며, 플러그 앤

플레이를 지원하기 위해서 ONT 단에서 할당된 파장을 자동으로 감지하여 파장 가변 레이저의 파

장과 일치시켜주는 알고리즘이 필요하다. 이에 관련하여, 전송선로에서 일어나는 레일리 역산란을

감지하여 그것을 최대화 하는 방향으로 파장을 제어하는 방법이 제안 한 바 있다[4]. 그러나 이

방법은 drop fiber 의 길이가 길어질 경우 일어나는 레일리 역산란에 의해 성능이 열화되는 단점을

가지고 있었다.

본 논문은 레일리 역산란광과 파장변조 파일럿 톤을 이용하여, 기 제안한 방식에서 발생하는 단

점을 극복하는 방법을 제안한다. 그림 1 은 본 논문에서 제안하는 방식을 이용한 WDM-PON 개념

도이다. 여기서는 상향신호의 전송만 도시하였다. 파장 가변 레이저의 출력광은 주어진 파일럿 톤

으로 파장변조 된 후에, WDM-PON 에서 파장분할 다중화기/역다중화기로 사용되는 배열격자

(AWG)를 통과한다. 이때 출력광의 파장과 AWG 의 통과파장이 일치할 경우 레이저의 출력광의 세

기는 그림 2 에서 보이는 바와

같이 파일럿 톤의 두 배에 해

당하는 주파수로 변조되게 된

다. 따라서, 파일럿 톤의 두 배

에 해당하는 주파수 성분을 검

출하여 파장을 제어 할 수 있

다.

이 방법의 가능성을 확인하

[그림 1] 제안된 자동 파장 제어 방법 개념도

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기 위하여, AWG 의 통과파장을 1550.0 nm 으로 설정한 후 레이저의 파장을 변화시켜 가면서 파일

럿 톤의 두 배의 주파수 성분을 검출하였다. 또 드랍 파이버에 의한 영향을 알아보기 위하여 길이

를 바꿔가면서 실험을 반복하였다. 그림 3 에 그 결과를 도시하였다. 예상했던 대로, 1550.0 nm 에서

피크가 관찰되었다. 삽입된 그림은 각각의 드랍 파이버의 길이에 대한 스펙트럼을 정규화해서 도

시한 그림이다. 이 그림을 보았을 때, 드랍 파이버의 길이가 늘어나도 파장 제어의 성능은 거의

열화 되지 않을 것이라고 생각 할 수 있다.

실제 제어는, 먼저 파장을 바꿔가면서 피크를 찾은 후 (Coarse Tuning), 그 피크로 이동한 후에

미세제어(Fine tuning)을 했다. 그림 4 는 실제로 제어를 수행한 결과이다. 그림 4(a)는 전체 튜닝 결

과이고, (b)와 (c)는 미세제어 결과이다. 제어 시간 동안 파장은 0.02 nm 안에서 제어되었으며 20

km drop fiber 를 사용했을 경우에도 성능 열화가 관찰되지 않음을 알 수 있다.

[그림 4] 제어 결과 (a) 전체 튜닝 결과. (b) 드랍파이버 없는 미세제어결과 (c) 20 km 드랍파이버를 사용한 미세제어결과

REFERENCE 1. S.-J. Park, C.-H. Lee, K.-T. Jeong, H.-J. Park, J.-G. Ahn, and K.-H.Song, J. Ligh w. Technol., vol.22, no.11,

pp. 2582-2591, Nov. 2004. 2. H. Suzuki, M. Fujiwarea, T. Suzuki, N. Yoshimoto, K. Iwatsuki, and T. Imai, “A Remote Wavelength

Setting Procedure based on Wavelength Sense Random Access (λ-RA) for Power-splitter-based WDM-PON,” in Eur. Conf. Opt. Commun. 2007, We3.p.157, 2007.

3. Jung-Hyung Moon, Ki-Man Choi, Sil-Gu Mun, and Chang-Hee Lee, “An Automatic Wavelength Control Method of a Tunable Laser for a WDM-PON,” IEEE Photon.Technol.Lett.,vol.21, no.5, pp. 325-327, Mar. 2009.

4. Sang-Rok Mun, Jung-Hyung Moon, Sang-Min Oh, and Chang-Hee Lee, “A Self Wavelength Tracking Method for a Cost Effective WDM-PON with Tunable Lasers, ” in Optical Fiber Commun. Conf. 2010, paper OWG7, 2010.

[그림 2] 파장 변조된 빛이 AWG를 통과 할 경우 생기는 세기

변조. [그림 3] 전체 튜닝 파장 대에서 스펙트럼.

삽입그림은 피크 근처에서 정규화해 도시한 스펙트럼.

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