KR100557142B1

KR100557142B1 - Ｒｚ-ａｍｉ 광송신기 모듈

Info

Publication number: KR100557142B1
Application number: KR1020030071287A
Authority: KR
Inventors: 김훈; 오윤제; 황성택
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-10-14
Filing date: 2003-10-14
Publication date: 2006-03-03
Also published as: EP1524783A3; EP1524783A2; KR20050035991A; JP2005122171A; US20050078965A1

Abstract

본 발명에 따른 광송신기 모듈은 신호를 이진 신호로 부호화시켜서 출력하는 프리코더와, 상기 프리코더에서 부호화된 이진 신호를 증폭시키는 증폭기와, 상기 증폭기에서 증폭된 이진 신호를 제한된 3진 신호로 변환시키는 변환기와, 반주파수를 갖는 정현파를 생성하는 주파수 생성기와, 상기 변환기에서 출력되는 상기 3진 신호에 상기 주파수 생성기에서 생성된 상기 정현파를 곱하는 승산기와, 일정한 세기를 갖는 간섭성의 CW 광을 출력하는 CW 광원과, 상기 승산기와 상기 CW 광원을 연결함으로써 상기 CW 광을 상기 승산기로부터 입력된 3진 신호에 따라서 변조시키는 마하젠더 변조기를 포함한다.

마하젠더 변조기, RZ-AMI, CW 광

Description

ＲＺ-ＡＭＩ 광송신기 모듈{RZ-AMI OPTICAL RECEIVER MODULE}

도 1은 종래 기술에 따른 광송신 모듈의 구성을 나타내는 도면,

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 승산기를 포함하는 광송신 모듈의 구성을 나타내는 도면,

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 승산기를 포함하는 광송신 모듈의 구성을 나타내는 도면,

도 4는 도 2에 도시된 변환기의 동작 특성을 설명하기 위한 아이 다이어 그램,

도 5는 도 2에 도시된 승산기의 동작 특성을 설명하기 위한 아이 다이어 그램,

도 6은 도 2에 도시된 마하젠더 변조기의 동작 특성을 설명하기 위한 그래프,

도 7은 도 2에 도시된 마하젠더 변조기의 동작 특성을 설명하기 위한 그래프.

본 발명은 광 전송장치에 관한 것으로, 특히 높은 수신 감도와 광섬유의 비선형성에 강한 특성으로 주목받고 있는 제로복귀 광 전송장치에 관한 것이다.

고밀도 파장 분할 다중 방식(Dense Wavelength Division Multiplexing : 이하 DWDM이라 칭함)의 광전송 시스템은 하나의 광섬유 내에 서로 다른 파장을 갖는 다수의 채널들로 구성된 광 신호를 전송함으로써 전송 효율을 높일 수 있다. 현재 DWDM을 사용하여 100개 이상의 채널들을 하나의 광섬유를 이용하여 전송하는 시스템이 상용화되었으며, 하나의 광섬유에 200개 이상의 40Gbps 채널들을 동시에 전송하여 10Tbps 이상의 전송속도를 가지는 시스템에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다.

최근, DWDM 광전송 시스템에서 광변조 방식으로 RZ(Return-to-Zero: 이하 RZ라 칭함) 방식이, 수신 감도와 광섬유의 비선형성에 대한 특성면에서 NRZ 방식에 비해 더 우수한 성능을 가지는 것으로 알려져 있다.

더욱이 AMI(Alternate-Mark-Inversion) 변조 방식은 광신호의 세기에 정보를 싣고 있으면서 매 "1" 비트마다 신호의 위상이 역전된다.

상술한 RZ와 AMI를 결합한 방식의 RZ-AMI 방식의 신호는 RZ와 동일한 세기(Intensity) 정보를 지니면서 AMI의 위상 역전 특성을 포함하는 신호 처리 방식이다.

상술한 RZ-AMI 방식은 RZ 변조 방식은 20 Gb/s 이상의 데이타 속도를 갖는 광통신 시스템에 있어서 광섬유 등의 비선형 성에 강하며, 매 "1" 비트 마다 위상이 반전되므로 반송파 주파수 성분의 억제로 인해서 브릴루앙 비선형 효과에 강하다. 더욱이 신호의 스펙트럼 폭이 좁아서 고밀도 파장 분할 다중 방식의 광통신 시스템의 채널 수 확보가 용이하다는 등의 많은 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 두 개의 마하젠더 변조기를 포함하는 광송신 모듈의 구성을 나타내는 도면이다. 도1 을 참조하면, 상기 광송신 모듈은 RZ-AMI 신호 변조 방식의 광송신 모듈은 프리코더(110)와, 증폭기(120a, 120b)들과, 변환기(130a. 130b)들과, 주파수 생성기들(150a, 150b)와, 제1 마하젠더 변조기(140)와, 광원(170)과, 제2 마하젠더 변조기(160)를 포함한다.

상기 프리코더(Precpder; 110)는 대개 한 비트 지연 소자와 exclusive-OR 논리 소자로 구현되며 입력 이진 신호를 부호화시켜서 출력하며, 상기 증폭기들(120a, 120b)은 상기 프리코더(110)에서 부호화된 이진 신호들 각각을 증폭시켜서 출력한다. 상기 변환기들(130a, 130b)은 상기 증폭기들(120a, 120b)에서 증폭된 이진 신호들을 3진 신호로 변환시켜서 출력하며, 대역폭이 데이터 전송 속도의 약 1/4인 저대역 통과 필터(Low Pass Filter) 등을 포함한다.

상기 광원(170)은 레이저 광원들을 포함하며, 간섭성의 CW 광을 상기 제1 마하젠더 변조기(140)로 출력한다. 상기 제1 마하젠더 변조기(140)는 상기 변환기들(130a, 130b)에서 출력되며, 이 때의 상기 제1 마하젠더 변조기(140)의 바이어스는 null poin에 위치된다.

상기 제2 마하젠더 변조기(160)는 상기 제1 마하젠더 변조기(140)와 상기 주 파수 생성기들(150a, 150b)의 사이에 위치됨으로써 상기 제1 마하젠더 변조기(140)로부터 입력된 상기 광변조 신호에 상기 주파수 생성기들(150a, 150b)로부터 입력된 상기 정현파를 실은 Carrier-suppressed된 제로 복귀 신호를 생성한다.

결과적으로 상기 제1 마하젠더 변조기(140)는 전기 신호인 3진 신호를 광듀오바이너리 신호로 변환시켜서 출력하고, 상기 제2 마하젠더 변조기(160)는 상기 광듀오바이너리 신호에 매 비트마다 신호의 위상을 반전시킨 광듀오바이너리 Carrier-suppressed RZ(DCS-RZ)라고도 불리우는 RZ-AMI 신호를 생성하게 된다.

그러나, 종래의 광송신 모듈은 두 개의 마하젠더 변조기들을 포함함으로써 광송신 모듈의 가격을 상승시키는 요인으로 작용하는 문제가 있으며, 다수의 RF 드라이버가 추가적으로 필요할 뿐만 아니라 마하젠더 변조기들 사이의 시간이 정확히 일치해야 하는 등의 많은 문제가 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 단 하나의 마하젠더 변조기를 포함하는 광송신 모듈을 제공함에 있다.

본 발명에 따른 광송신 모듈은,

전기 신호를 이진 신호로 부호화시켜서 출력하는 프리코더와;

상기 프리코더에서 부호화된 이진 신호를 증폭시키는 증폭기와;

상기 증폭기에서 증폭된 이진 신호를 제한된 3진 신호로 변환시키는 변환기와;

상기 3진 신호에 대해서 반주파수를 갖는 정현파를 생성하는 주파수 생성기와;

상기 변환기에서 출력되는 상기 3진 신호에 상기 주파수 생성기에서 생성된 상기 정현파를 곱하는 승산기와;

일정한 세기를 갖는 간섭성의 CW 광을 출력하는 CW 광원과;

상기 승산기와 상기 CW 광원을 연결함으로써 상기 CW 광을 상기 승산기로부터 입력된 3진 신호에 따라서 변조시키는 마하젠더 변조기를 포함한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 승산기를 포함하는 광송신 모듈의 구성을 나타내고, 도 4내지 도 6은 도 2에 도시된 상기 광송신 모듈의 동작 특성을 설명하기 위한 아이 다이어 그램이다. 도 2와, 도 4내지 도 6을 참조하면, 상기 광송신 모듈은 프리코더(210)와, 증폭기들(220a, 220b)과, 변환기들(230a, 230b)과, 주파수 생성기들(270a, 270b)과, 승산기들(240a, 240b)와, 광원(250)과, 마하젠더 변조기(260)를 포함한다.

상기 프리코더(210)는 대개 한 비트 지연 소자와 exclusive-OR 논리소자로 구현되며 입력 이진 신호를 부호화시켜서 출력하며, 상기 프리코더(210)를 통과한 상기 이진 신호들은 상기 각 증폭기(220a, 220b)에 의해 증폭된다.

도 4는 상기 변환기들(230a, 230b)에서 변환된 3진 신호의 아이 다이어그램을 나타낸다. 상기 각 변환기(230a, 230b)는 상기 증폭기에서 증폭된 이진 신호들을 3진 신호로 변환시키며, 상기 변환기들(230a, 230b)로는 저대역 통과 필터(Low Pass Filter) 등을 포함할 수 있다.

상기 주파수 생성기들(270a, 270b)은 상기 변환기들(230a, 230b)에서 생성된 상기 3진 신호에 대해서 반주파수를 갖는 정현파를 생성하며, 생성된 상기 정현파를 상기 승산기들(240a, 240b) 각각으로 입력시킨다. 상술한 반주파수의 정현파가 상기 3진 신호의 비트 시간의 두 배 주기를 갖게 됨을 의미하고, 데이터 전송 속도의 반에 해당되는 주파수를 의미한다. 예를 들자면, 상기 3진 신호가 10Gb/s라면, 정현파는 5㎓ 주기를 갖는다.

도 5는 상기 승산기들(240a, 240b)을 통과한 상기 3진 신호에 상기 정현파가 승산된 신호의 아이 다이어그램을 나타낸다. 상기 승산기들(240a, 240b)는 상기 변환기들(230a, 230b)와 상기 주파수 생성기들(270a, 270b) 각각에 연결됨으로써 상기 변환기들(230a, 230b)로부터 입력된 상기 3진 신호에 상기 주파수 생성기들(270a, 270b)에서 생성된 상기 정현파를 승산시킨다.

상기 광원(250)은 일정한 세기를 갖는 간섭성의 CW 광을 생성할 수 있는 반도체 레이저 또는 레이저 등을 포함할 수 있다. 상기 마하젠더 변조기(260)는 상기 승산기들(240a, 240b)과 상기 광원(250) 각각에 연결됨으로써 상기 광원(250)으로부터 입력된 광을 상기 승산기들(240a, 240b)로부터 입력된 신호를 RZ-AMI 신호로 변조시킨다.

상기 마하젠더 변조기(260)는 상기 승산기들(240a, 240b)로부터 입력된 신호를 상기 마하젠더 변조기(260)의 전달 특성의 최소값인 null point에 위치시킨다. 상기 마하젠더 변조기(260)에 입력되는 상기 3진 신호들은 상기 주파수 생성기(270a, 270b)들에서 생성된 정현파에 의해서 상기 마하젠더 변조기(260)의 반파장-전압(Half-wave voltage, V_??)와 동일한 크기로 인가된다.

도 6과 도 7은 상기 마하젠더 변조기에서 출력된 RZ-AMI 신호의 아이 다이어그램과 스펙트럼을 나타낸다. 도 6의 그래프는 RZ 신호와 동일한 패턴을 나타낸다. 도 7은 위상 반전 효과로 인한 캐리어 성분이 억제됨을 나타내고 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 승산기를 포함하는 광송신 모듈의 구성을 나타낸다. 도 3을 참조하면, 상기 광송신 모듈은 전기 신호를 이진 신호로 부호화시켜서 출력하는 프리코더(310), 상기 프리코더(310)에서 부화된 이진 신호를 증폭시키는 증폭기(320)와, 상기 증폭기(320)에서 증폭된 이진 신호를 제한된 3진 신호로 변환시키는 변환기(330)와, 상기 3진 신호에 대해서 반주파수를 갖는 정현파를 생성하는 주파수 생성기(370)와, 상기 변환기(330)에서 변환된 상기 3진 신호에 상기 주파수 생성기(370)에서 생성된 정현파를 곱하는 승산기(340)와, 일정한 세기를 갖는 간섭성의 CW 광을 생성하는 광원(350)과, 상기 승산기(340)와 상기 광원(340) 각각과 연결됨으로써 상기 광을 상기 승산기(340)로부터 입력된 3진 신호에 따라서 변조시키는 single - arm x - cut 형태를 갖는 마하젠더 변조기(360)를 포함한다.

본 발명의 실시예들에 적용된 마하젠더 변조기는 크게 Z-cut 또는 X-Cut 구조를 갖는다. 상술한 Z-cut 구조의 마하젠더 변조기는 그 양단에 3진 신호들이 인가됨으로써 구동가능하며, 상술한 X-Cut 구조의 마하젠더 변조기는 일단에 인가된 3진 신호에의해서 구동된다.

즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광송신 모듈은 Z-cut 구조를 갖는 dual - arm Z - cut 형태의 마하젠더 변조기를 포함함으로써 상호 반대 되는 위상을 갖는 두 개의 3진 신호에 의해서 RZ-AMI 신호를 생성한다. 반면에 본 발명의 제2 실시예에 따른 광송신 모듈은 X-cut 구조를 갖는 single - arm X - cut 형태의 마하젠더 변조기를 포함함으로써 그 일단에 인가된 3진 신호를 RZ-AMI신호로 변조시킨다.

본 발명에 따른 RZ-AMI 변조 방식의 광송신기 모듈은 단 하나의 마하젠더 변조기만을 사용함으로써 광송신기 모듈의 생산비를 절감할 수 있으며, RZ-AMI 변조 방식의 광송신기 모듈의 구성을 단순화시킴으로써 생산성 및 제품의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims

전기 신호를 이진 신호로 부호화시켜서 출력하는 프리코더와;

상기 프리코더에서 부호화된 이진 신호를 증폭시키는 증폭기와;

상기 증폭기에서 증폭된 이진 신호를 제한된 3진 신호로 변환시키는 변환기와;

상기 3진 신호에 대해서 반주파수를 갖는 정현파를 생성하는 주파수 생성기와;

상기 변환기에서 출력되는 상기 3진 신호에 상기 주파수 생성기에서 생성된 상기 정현파를 곱하는 승산기와;

일정한 세기를 갖는 간섭성의 CW 광을 생(성하는 광원과;

상기 승산기와 상기 광원 각각과 연결됨으로써 상기 CW 광을 상기 승산기로부터 입력된 3진 신호에 따라서 변조시키는 마하젠더 변조기를 포함하는 광송신 모듈.
제 1항에 있어서,

상기 변환기는 상기 전기 신호의 전송 속도에 1/4에 해당하는 대역폭을 갖는 저대역 통과 필터를 포함함을 특징으로 하는 광송신 모듈.
제 1항에 있어서,

상기 마하젠더 변조기는 dual - arm Z - cut 형태의 마하젠더 변조기를 포함함을 특징으로 하는 광송신 모듈.
제 1항에 있어서,

상기 마하젠더 변조기는 single-arm c-cut 형태의 마하젠더 변조기를 포함함을 특징으로 하는 광송신 모듈.
제 1항에 있어서,상기 주파수 생성기는 상기 변환기로부터 상기 승산기에 입력되는 상기 삼진 신호의 클럭 주파수에 반주파수를 갖는 정현파를 생성함을 특징으로 하는 광송신 모듈.