For the realization of the practical wavelength-division-multiplexed passive optical network (WDM PON), the wavelength-independent operation of the optical network unit (ONU) is indispensable. To solve this problem, various types of colorless light sources have been proposed including the spectrum-sliced light sources, ASE-injected Fabry-Perot lasers, and reflective semiconductor optical amplifiers (RSOA's). In particular, the WDM PON based on the RSOA's, in which the downstream signal is reused for the upstream transmission, has a great potential for the practical deployment. However, due to the use of the same wavelength for the upstream and downstream signals, the system’s performance can be vulnerable to the external reflection (caused by fiber connectors, splices, etc.). Previously, the reflection tolerance of the upstream signal has been studied in a RSOA-based WDM PON with simple single-fiber loopback architecture, in which the cw light sent from the central office was used as the seed light of the RSOA in the ONU for the upstream transmission.
In this thesis, we investigate the effect of the external reflection on the performances of both the upstream and downstream signals in the RSOA-based WDM PON using the modulated downstream signal itself (instead of the cw light) as the seed light for the RSOA in the ONU. First, we classify the effects of the reflection into three types and discuss their impacts. We then evaluate the reflection tolerance of the RSOA-based WDM PON as a function of the RSOA gain, the bit rate of the downstream signal, and the length of the reflection path. The results show that the external reflection can cause severe impairments to both the upstream and downstream signals. In particular, the reflection of the upstream signal back to the ONU causes the most deleterious effect, since the reflected light is re-amplified by the RSOA, which, in turn, results in the large optical beat interference (OBI) noise.
최근 전화와 데이터 통신의 융합, 유선과 무선의 융합, 방송과 통신의 융합 등 디지털 기술을 기반으로 한 각종 통신 서비스 간의 융합 현상이 가속화되고 있을 뿐 아니라, 고품질 멀티미디어 서비스를 기반으로 한 여러 가지 새로운 인터넷 서비스에 대한 수요가 급증하고 있다. 이에 따라 광섬유를 각 가정에 있는 가입자 장치까지 연결하여 광대역 데이터 전송을 가능하게 해주는 초고속 광 가입자 망에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다 [1]-[3]. 이러한 광 가입자 망 중에서도 특히 파장 분할 방식 수동형 광 가입자 망(Wavelength-Division-Multiplexed Passive Optical Network: WDM PON)은 각 가입자 별로 서로 다른 파장을 할당하여 통신을 하기 때문에 구조가 간단하고 보안성과 확장성이 뛰어나며, 가입자 망 구성을 구성할 때 별도의 전원공급이 필요 없는 수동형 광 소자와 부품들을 사용하기 때문에 망의 관리나 유지 보수가 쉽다는 장점이 있다 [4]-[6]. 하지만 각 가입자마다 고유한 파장을 할당해 주어야 하므로 가입자 광원에 대한 가격 부담이 높아진다는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 스펙트럼 분할방식 광원(spectrum-sliced light source), 파장 잠김된 페브리 페롯 레이저(ASE-injected Fabry-Perot laser), 반사형 반도체 광 증폭기 (RSOA: reflective semiconductor optical amplifier)와 같은 여러 가지의 광원이 파장에 무관하게 동작하는 가입자 광원으로서 제안된 바 있다 [7]-[11]. 이 중에서, 특히 RSOA 를 이용하여 구현한 WDM PON 은 수신된 하향신호를 증폭, 변조하여 상향신호를 만드는데 재사용하므로 각 가입자 장치가 파장에 무관하게 동작할 수 있으며, RSOA 의 증폭특성으로 인해 충분한 출력을 얻을 수 있다는 장점을 가진다. 그러나 이 방식은 상, 하향신호가 같은 파장을 사용하는 관계로 시스템의 성능이 광 커넥터 등에서 발생하는 외부 반사로 인하여 저하될 수 있다. 이러한 문제점은 단일 광섬유 루프백 방식으로 이루어진 RSOA 기반의 WDM PON환경에서 (즉, RSOA에 변조되지 않은 cw (continuous wave) 광을 입력하여 상향신호를 발생시킨 경우) 분석하여 보고된 바 있다 [12]-[13].
본 논문에서는 재변조 방식(즉, 변조된 하향신호를 RSOA 에 입력하여 상향신호를 발생시킨 경우)을 사용하는 RSOA 기반 WDM PON에서 외부의 반사가 상, 하향신호의 성능에 미치는 영향을 조사하였다. 먼저, 반사의 유형을 세가지로 분류한 뒤 각 유형의 반사가 미치는 영향을 실험, 분석하고, 다음으로 RSOA 의 이득, 하향신호의 전송속도, 반사 경로의 길이 등이 reflection tolerance에 미치는 영향을 실험하였다. 실험 결과는 외부 반사가 상, 하향 신호에 모두 큰 영향을 줄 수 있음을 보여주었다. 특히 상향신호가 반사되어 가입자 장치에 다시 입력되는 경우, RSOA 의 이득으로 인하여 큰 광 비트간섭 (OBI: optical beat interference) 잡음이 발생하는 관계로 상, 하향신호의 전송품질이 모두 크게 저하가 된다는 것을 실험을 통해 확인하였으며, 상향신호의 반사가 미치는 영향을 정확히 분석하기 위해서는 반사율뿐만 아니라 RSOA 의 이득도 중요한 고려사항이라는 사실을 확인하였다.
