KR100470871B1 - 반도체 레이저 다이오드를 이용한 클럭 추출 회로 - Google Patents

반도체 레이저 다이오드를 이용한 클럭 추출 회로 Download PDF

Info

Publication number
KR100470871B1
KR100470871B1 KR10-1999-0055311A KR19990055311A KR100470871B1 KR 100470871 B1 KR100470871 B1 KR 100470871B1 KR 19990055311 A KR19990055311 A KR 19990055311A KR 100470871 B1 KR100470871 B1 KR 100470871B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
semiconductor laser
laser diode
phase difference
phase
Prior art date
Application number
KR10-1999-0055311A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20010054481A (ko
Inventor
조성대
Original Assignee
주식회사 케이티
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 케이티 filed Critical 주식회사 케이티
Priority to KR10-1999-0055311A priority Critical patent/KR100470871B1/ko
Publication of KR20010054481A publication Critical patent/KR20010054481A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100470871B1 publication Critical patent/KR100470871B1/ko

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/12Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H01S5/124Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers incorporating phase shifts
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J9/00Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength
    • G01J9/02Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength by interferometric methods
    • G01J9/0246Measuring optical wavelength
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094076Pulsed or modulated pumping

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체 레이저 다이오드를 위상 검출에 이용함으로써 고속의 신호 처리가 가능하면서도 저렴한 비용으로 제조할 수 있도록 한 반도체 레이저 다이오드를 이용한 클럭 추출 회로에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 대단히 고가인 반도체 레이저 증폭기를 사용하는 전술한 종래 방법과는 달리, 상대적으로 저가인 반도체 레이저 다이오드를 채용하고, 두 개의 고주파 신호를 반도체 레이저 다이오드에 인가할 때 발생하는 매개 증폭 현상의 위상 의존성을 이용하여 두 신호의 위상차를 검출하며, 이를 이용하여 위상 동기 루프(PLL)을 구성함으로써, 고주파 신호에 대한 고속의 신호 처리를 실현할 수 있을 뿐만 아니라 저렴한 비용으로 제조 가능한 클럭 추출 회로를 제공할 수 있는 것이다.

Description

반도체 레이저 다이오드를 이용한 클럭 추출 회로{CLOCK RECOVERY CIRCUIT USING SEMICONDUCTOR LASER DIODE}
본 발명은 클럭 추출 회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두 개의 고주파 신호를 반도체 레이저에 인가할 때 발생하는 매개 증폭 현상의 위상 의존성을 이용하여 두 신호의 위상차를 검출하고, 이를 이용하여 위상 동기 루프(PLL : Phase Locked Loop)의 구성할 수 있는 반도체 레이저 다이오드를 이용한 클럭 추출 회로에 관한 것이다.
이 기술분야에 잘 알려진 바와같이, 고속의 통신 시스템에서 전송된 데이터를 복구하는 데는 고주파 신호의 위상과 클럭 추출이 필수적으로 사용되고 있다. 통신 시스템에서의 클럭은 PLL, SAW 필터 등을 통해 추출할 수 있으며, 특히 PLL은 FM 복조기, FSK 복조기, 주파수 합성기, 동기 AM 복조, 모터 속도 제어 등 다양한 분야에서 응용되고 있으며, 또한 많은 연구, 개발이 이루어지고 있다.
한편, PLL은 기준 클럭 신호와 입력 신호간의 위상차를 검출하는 위상 검출기, 저역 통과 필터, 증폭기, 전압 제어 발진기(VCO) 등으로 구성되는 데, 전기적 회로의 집적화 기술의 발달로 인해 매우 작은 크기로 제작할 수 있으며, 높은 속도에서도 동작이 가능한 제품이 실용화되어 있다.
그러나, 상기한 바와같은 PLL 회로는 위상 검출기와 증폭기가 별도로 구성되어 있으며, 고주파 신호에서의 클럭 검출은 DSP 신호 처리에서의 어려움을 가중시키고 있는 실정이다.
한편, 상기한 점을 고려하여 고속 신호의 위상 검출과 PLL 구성을 위하여, 반도체 레이저 증폭기를 사용하여 입력신호와 VCO에서 발생되는 기준 클럭과의 위상차를 검출하는 방법이 제안되었다. 이 방법은 파장이 다른 광 입력신호와 기준 클럭 신호를 반도체 레이저 증폭기에 인가하고, 두 신호간의 위상차에 따라 클럭 추출 대상 신호의 증폭 효율이 달라지는 현상을 이용하고 있다.
그러나, 반도체 레이저 증폭기는 사용하는 방법은 고가의 반도체 레이저 증 폭기를 사용하기 때문에 경제적인 측면에서 매우 바람직하지 못하다.
또한, 반도체 레이저 증폭기에 파장이 다른 기준 클럭의 광신호와 클럭 추출 대상의 광신호를 인가할 때 발생하는 4광파 혼합 효율의 두 신호간 위상 의존성을 이용하여, PLL 회로에서 필수적인 위상차를 검출하고, 이를 VCO의 기준 주파수 제어에 이용하는 방법이 제안되었으나, 이 방법 역시 고가의 반도체 레이저 증폭기를 사용하여야만 하기 때문에 경제적인 측면에서 매우 바람직하지 못하다는 단점을 갖는다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 반도체 레이저 다이오드를 이용함으로써 고속의 신호 처리가 가능하면서도 저렴한 비용으로 제조할 수 있는 반도체 레이저 다이오드를 이용한 클럭 추출 회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 주파수가 다른 입력 신호와 기준 클럭 신호를 합파하여 혼합신호를 생성하는 합파기, 혼합 신호에서 위상차 신호를 검출하는 위상 검출기, 상기 검출된 위상차 신호를 저역 통과 필터링하는 저역 통과 필터, 저역 통과 필터링된 전압 신호에 의거하여 적응적으로 증감되는 기준 클럭 주파수를 발생하여 상기 합파기로 제공하는 전압 제어 발진기를 갖는 클럭 추출 회로에 있어서, 상기 위상 검출기가: 상기 혼합된 두 신호의 위상차에 따른 매개 증폭의 위상 의존성을 이용하여 입력 신호와 기준 클럭간의 위상차 신호를 검출하는 반도체 레이저 다이오드; 상기 검출된 위상차 신호를 전기적인 신호로 변환하는 광 검출 블록; 상기 변환된 전기 신호를 필터링하여 상기 기준 클럭 주파수 성분을 제거하는 대역 통과 필터; 및 상기 필터링된 출력 신호에서 첨두치를 검출하고, 이 검출된 첨두치 신호를 상기 저역 통과 필터로 제공하는 첨두 검출 블록으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드를 이용한 클럭 추출 회로를 제공한다.
본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예로 부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 레이저 다이오드를 이용한 클럭 추출 회로의 블록구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 클럭 추출 회로는 합파기(110), 위상 검출기(120), 저역 통과 필터(130, LPF) 및 전압 제어 발진기(140, VCO)를 포함하며, 위상 검출기(120)는 반도체 레이저 다이오드(121, LD), 광 검출 블럭(123, PD), 대역 통과 필터(125, BPF) 및 첨두 검출 블록(127)을 포함한다.
먼저, 클럭을 추출하고자하는 입력 신호(i s )는 합파기(110)의 일측 입력으로 제공되어, 후술하는 전압 제어 발진기(140)를 통해 합파기(110)의 타측 입력으로 제공되는 기준 클럭 신호(i c )와 합해지며, 이와같이 합해진 혼합 신호는 위상 검출기(120)내의 반도체 레이저 다이오드(121)로 인가된다.
이때, 합파기(110)로부터 반도체 레이저 다이오드(121)로 인가되는 혼합 신호는, 반도체 레이저 증폭기를 사용하여 위상 정보를 추출하는 전술한 종래 방법과는 달리, 광신호가 아니라 전기적 신호이다.
한편, 반도체 레이저 다이오드(121)에서는 비선형 특성으로 인하여, VCO(140)에서 제공하는 기준 클럭 주파수(f c )에서 검출하려는 입력 신호 변조 주파수(f s )로 에너지가 이동하기 때문에 입력 신호 변조 주파수(f s )의 광 출력이 증가하는 매개 증폭 현상이 발생하게 된다. 이러한 매개 증폭 현상은 입력되는 두 신호의 주파수가 대략 2배의 차이가 날 때 그 효율이 최대가 될 뿐만 아니라 두 신호의 위상차에도 민감하게 효율이 변화한다. 따라서, 본 발명에서는 매개 증폭 효율의 위상 의존성을 이용하여 위상 검출기로 사용한다.
다음에, 두 입력 신호의 위상에 따라 결정되는 광 출력은 광 검출 블록(123)을 통해 전기적인 신호로 변환되며, 이와같이 변환된 광 출력의 전기적인 신호는 다음단의 대역 통과 필터(125)로 제공된다.
이어서, 대역 통과 필터(125)에서는 광 검출기(123)로부터 제공되는 전기적인 신호에서 VCO(140)의 클럭 주파수 성분(f c )을 필터링으로 제거하고 주파수 성분(f s )만을 통과시켜 다음단의 첨두 검출 블록(127)으로 제공한다. 또한, 첨두 검 출 블록(127)에서는 필터링된 주파수 성분(f s )에서 첨두치를 검출하여 저역 통과 필터(130)로 전달한다.
한편, 저역 통과 필터링 블록(130)에서는 첨두 검출 블록(127)으로부터 제공되는 첨두치에 대해 저역 통과 필터링을 수행하는 데, 여기에서 검출된 첨두치를 저역 통과 필터링하는 것은 잡음을 포함한 급격한 신호의 변화에 PLL 회로가 덜 민감하게 반응하도록 하기 위해서이다.
따라서, 검출된 입력 신호와 기준 클럭과의 위상차에 의한 위성 정보는 상기한 바와같은 과정을 통해 전압 신호로 변환되어 전압 제어 발진기(140)로 제공되므로써, 전압 제어 발진기(140)에서 출력되는 기준 클럭 변조 주파수(f c )를 조정하게 된다.
즉, 전압 제어 발진기(140)는 저역 통과 필터(130)로부터 제공되는 필터링된 전압 신호에 의거하여 증감되는 기준 클럭 변조 주파수(f c )를 발생하고, 이 발생된 기준 클럭 변조 주파수(f c )를 기준 클럭과 발진기 출력의 위상차 제어를 위해 합파기(110)의 타측 입력으로 제공한다.
예를들어, 클럭을 추출하고자하는 입력 신호의 변조 주파수(f s )가 약간 증가하여 위상이 증가하면 입력 신호 변조 주파수(f s )에서의 반도체 레이저 다이오드(121)의 광 출력이 증가하고, 그 결과 광 검출 블록(123)과 첨두 검출 블록(127)의 전압이 증가하게 된다. 따라서, 전압 제어 발진기(140)에서 출력되는 기 준 클럭 변조 주파수(f c )가 증가하게 된다. 또한, 입력 신호 변조 주파수(f s )가 감소할 때는 상기와는 반대로 전압 제어 발진기(140)에서 출력되는 기준 클럭 변조 주파수(f c )가 감소하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 클럭 추출 회로에 채용되는 반도체 레이저 다이오드(121)에서 클럭을 추출하려는 입력 신호(i s )와 기준 클럭(i c )과의 위상차에 따른 매개 증폭의 효율 변화가 도 2에 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 고정된 주파수(f c )의 기준 클럭에 대하여 입력 신호(i s )의 위상이 0 - 2π 변화할 때, 주파수(f s )에서의 출력 신호와 입력 신호의 비를 의미하는 매개 이득의 변화를 보여주고 있다. 따라서, 도 2를 참조하면, 두 변조 전류 사이의 위상이 정합되면 매개 이득이 증가하지만 부정합되면 매개 이득이 감소하고 오히려 음수가 될 때가 있음을 보여준다. 따라서, 신호 주파수(f s )가 클럭 주파수(f c )의 1/2이 되므로, 신호 전류의 위상을 0 - 2π 변화시킬 때 매개 이득이 최대가 되는 위상이 두 번 발생함을 알 수 있다.
이상 설명한 바와같이 본 발명에 따르면, 대단히 고가인 반도체 레이저 증폭기를 사용하는 전술한 종래 방법과는 달리, 상대적으로 저가인 반도체 레이저 다이오드를 채용하고, 두 개의 고주파 신호를 반도체 레이저 다이오드에 인가할 때 발생하는 매개 증폭 현상의 위상 의존성을 이용하여 두 신호의 위상차를 검출하며, 이를 이용하여 위상 동기 루프(PLL)을 구성함으로써, 고주파 신호에 대한 고속의 신호 처리를 실현하면서도 저렴한 비용으로 제조 가능한 클럭 추출 회로를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 레이저 다이오드를 이용한 클럭 추출 회로의 블록구성도,
도 2는 입력 신호와 기준 클럭간의 위상 변화에 따른 반도체 레이저 다이오드에서의 매개 이득 변화도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 합파기 120 : 위상 검출기
121 : 반도체 레이저 다이오드(LD) 123 : 광 검출 블록(PD)
125 : 대역 통과 필터(BPF) 127 : 첨두 검출 블록
130 : 저역 통과 필터(LPF) 140 : 전압 제어 발진기(VCO)

Claims (2)

  1. 주파수가 다른 입력 신호와 기준 클럭 신호를 합파하여 혼합신호를 생성하는 합파기, 혼합 신호에서 위상차 신호를 검출하는 위상 검출기, 상기 검출된 위상차 신호를 저역 통과 필터링하는 저역 통과 필터, 저역 통과 필터링된 전압 신호에 의거하여 적응적으로 증감되는 기준 클럭 주파수를 발생하여 상기 합파기로 제공하는 전압 제어 발진기를 갖는 클럭 추출 회로에 있어서,
    상기 위상 검출기가:
    상기 혼합된 두 신호의 위상차에 따른 매개 증폭의 위상 의존성을 이용하여 입력 신호와 기준 클럭간의 위상차 신호를 검출하는 반도체 레이저 다이오드;
    상기 검출된 위상차 신호를 전기적인 신호로 변환하는 광 검출 블록;
    상기 변환된 전기 신호를 필터링하여 상기 기준 클럭 주파수 성분을 제거하는 대역 통과 필터; 및
    상기 필터링된 출력 신호에서 첨두치를 검출하고, 이 검출된 첨두치 신호를 상기 저역 통과 필터로 제공하는 첨두 검출 블록으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드를 이용한 클럭 추출 회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 반도체 레이저 다이오드는, 클럭 추출 대상 신호를 매개 증폭시켜 광 출력으로 변환하고, 그 변환 효율이 상기 입력 신호와 기준 클럭간의 위상차에 따라 달라지는 특성을 상기 위상차 검출에 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드를 이용한 클럭 추출 회로.
KR10-1999-0055311A 1999-12-07 1999-12-07 반도체 레이저 다이오드를 이용한 클럭 추출 회로 KR100470871B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-1999-0055311A KR100470871B1 (ko) 1999-12-07 1999-12-07 반도체 레이저 다이오드를 이용한 클럭 추출 회로

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-1999-0055311A KR100470871B1 (ko) 1999-12-07 1999-12-07 반도체 레이저 다이오드를 이용한 클럭 추출 회로

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010054481A KR20010054481A (ko) 2001-07-02
KR100470871B1 true KR100470871B1 (ko) 2005-02-21

Family

ID=19623869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-1999-0055311A KR100470871B1 (ko) 1999-12-07 1999-12-07 반도체 레이저 다이오드를 이용한 클럭 추출 회로

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100470871B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04207645A (ja) * 1990-11-30 1992-07-29 Nec Corp Fsk方式光直接増幅中継器のagc回路
JPH07261219A (ja) * 1994-03-23 1995-10-13 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光位相同期ループ回路
JPH07264136A (ja) * 1994-03-16 1995-10-13 Ando Electric Co Ltd 光pll回路
JPH08213967A (ja) * 1995-02-02 1996-08-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光多重アクセス方式
US5894247A (en) * 1996-12-04 1999-04-13 Nec Corporation Optical PLL circuit and method of controlling the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04207645A (ja) * 1990-11-30 1992-07-29 Nec Corp Fsk方式光直接増幅中継器のagc回路
JPH07264136A (ja) * 1994-03-16 1995-10-13 Ando Electric Co Ltd 光pll回路
JPH07261219A (ja) * 1994-03-23 1995-10-13 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光位相同期ループ回路
JPH08213967A (ja) * 1995-02-02 1996-08-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光多重アクセス方式
US5894247A (en) * 1996-12-04 1999-04-13 Nec Corporation Optical PLL circuit and method of controlling the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20010054481A (ko) 2001-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7907005B2 (en) Demodulation circuit for ASK coded or amplitude modulated signals as wells as NFC and RFID devices comprising the same
KR100884170B1 (ko) 위상동기루프용 디지털 위상 검출기
JP3434806B2 (ja) 光学ネットワークシステムにおける入力データ信号を処理するための受信機および光学ネットワークにおける入力データ信号のデータ伝送速度を決定する方法
US20030103591A1 (en) Phase locked loop circuit and clock reproduction circuit
US7653318B2 (en) Photonic phase locked loop detector/discriminator
JPS5835428B2 (ja) 搬送波再生回路
KR100470871B1 (ko) 반도체 레이저 다이오드를 이용한 클럭 추출 회로
CN109768832B (zh) 低噪声相干光学及射频频率标准同时解调装置
Lee et al. A 32-Gb/s CMOS receiver with analog carrier recovery and synchronous QPSK demodulation
US10862720B2 (en) Phase locked loop frequency shift keying demodulator using an auxiliary charge pump and a differential slicer
JP2798526B2 (ja) 周波数弁別器
JPS644386B2 (ko)
JP2633593B2 (ja) コヒーレント光通信用偏波ダイバーシティ光受信装置
CN217388683U (zh) 一种利用pll技术来消除数字音频传输时产生时钟抖动的电路
Tarar et al. Injection-locked phase-locked loop for BPSK coherent demodulation: Theory and design
JPH06216769A (ja) Pll回路およびpll回路を有するデジタル復調回路
JP3191380B2 (ja) マルチバンドラジオic
JP3368936B2 (ja) ダイレクトコンバージョンfsk受信機
JP4470728B2 (ja) 自動周波数制御回路
US4766391A (en) Video demodulator system
JP2552170B2 (ja) ディジタル多重無線装置の復調器
KR100281713B1 (ko) 코드분할다중접속방식 수신기의 클럭발생회로
JP2722611B2 (ja) デイレイロツクループ回路
JPH0752809B2 (ja) Fm復調回路
JPS5875333A (ja) 低減搬送波単側波帯信号受信方式

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20100108

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee