KR19990061882A - Wavelength stabilization device of laser diode in WDM system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 WDM 시스템(Wave-length Division Multiplexing System)에 관한 것으로, 특히 간단한 회로의 구성으로 해당 시스템의 전원 온 시에 레이저 다이오드의 광 파장을 자동으로 희망 파장으로 안정화시켜 주도록 한 WDM 시스템에서 레이저 다이오드의 광파장 안정화 장치에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a WDM system (Wave-length Division Multiplexing System), and more particularly, to a WDM system in which a light wavelength of a laser diode is automatically stabilized at a desired wavelength, To a device for stabilizing a wavelength of light.
종래에는 시스템의 전원 온 시에 레이저 파장을 희망 파장으로 맞추기 위해 복잡한 컴퓨터를 사용하였으나, 본 발명에 의해 FBG에서의 희망 파장과 레이저 다이오드의 광 파장의 차이를 탭 카플러에서 탭핑하고 포토 검출기에서 검출하고 미분기에서 미분시켜 증폭기, 제1비교기를 거쳐 생성한 펄스와 해당 레이저 다이오드의 초기 광 파장이 데드 존에 접근 시에 윈도우 비교기에서 생성한 펄스에 의해 합산기의 출력을 통해 토글 플립플롭에서 극성 반전시켜 제2비교기에서 반전된 펄스를 적분기에 인가하여 전류의 방향을 바꿔 해당 레이저 다이오드의 광 파장이 희망 파장으로 고정되도록 함으로써, 시스템 전원의 온과 동시에 해당 레이저 다이오드의 광 파장을 희망 파장으로 안정화하여 복잡한 컴퓨터나 세밀한 조정이 필요없이 저렴한 비용으로 시스템의 구성을 간략화할 수 있다.Conventionally, a complicated computer is used to adjust the laser wavelength to the desired wavelength when the system is turned on. However, according to the present invention, the difference between the desired wavelength in the FBG and the optical wavelength of the laser diode is tapped in the tap coupler, The pulse generated by the amplifier and the first comparator is differentiated in the differentiator and the pulse generated by the window comparator when the initial light wavelength of the laser diode approaches the dead zone inverts the polarity in the toggle flip-flop through the output of the summer The second comparator applies the inverted pulse to the integrator to change the direction of the current so that the optical wavelength of the laser diode is fixed at the desired wavelength so that the optical wavelength of the laser diode is stabilized at the desired wavelength simultaneously with turning on the system power, Low cost without the need for a computer or fine tuning It is possible to simplify the configuration of the system.
Description
본 발명은 WDM 시스템(Wave-length Division Multiplexing System)에 관한 것으로, 특히 간단한 회로의 구성으로 해당 시스템의 전원 온 시에 레이저 다이오드의 광 파장을 자동으로 희망 파장으로 안정화시켜 주도록 한 WDM 시스템에서 레이저 다이오드의 광파장 안정화 장치에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a WDM system (Wave-length Division Multiplexing System), and more particularly, to a WDM system in which a light wavelength of a laser diode is automatically stabilized at a desired wavelength, To a device for stabilizing a wavelength of light.
종래에는 레이저 다이오드에서 발생시키는 파장을 디써링(Dithering)해 희망하는 파장에 안정화시키는 방식이 일반적이었으나, 최근에는 해당 파장 디써링 방식에 부가적인 기능으로 WDM 시스템이 오프된 상태에 있다가 전원을 온(On)했을 경우에도 해당 희망하는 파장을 찾아갈 수 있도록 하는 기능을 추가하여 실제로 시스템에 적용하였으나, 부가적인 장치가 복잡하였다.Conventionally, a method of stabilizing a wavelength generated by a laser diode to a desired wavelength by dithering has been generally used. However, in recent years, a WDM system has been turned off by an additional function of the wavelength desinging method, (On), it was applied to the actual system by adding the function of searching for the desired wavelength, but the additional device was complicated.
그러면, 종래 WDM 시스템에서 레이저 다이오드의 광파장 안정화 장치를 나타낸 구성을 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이, 주파수 신호를 발진시켜 디써링 전류와 기준 신호값을 제공하는 오실레이터(Oscillator ; 11)와, 해당 오실레이터(11)로부터 인가되는 디써링 전류와 파장 안정화를 제어하기 위해 인가되는 파장 교정 제어 신호 또는 디지탈 제어 신호에 의해 보상된 광 신호를 출력하는 레이저 다이오드(Raser Diode ; 12)와, 해당 레이저 다이오드(12)로부터 인가되는 광 신호를 검파하여 해당 광 신호의 파장이 희망 파장과의 오차를 출력하는 광 필터(Fabry-Perot filter ; 13)와, 해당 광 필터(13)로부터 인가되는 오차 광 신호를 검출하여 전기적인 신호로 변환시키는 포토 검출기(14)와, 해당 포토 검출기(14)로부터 인가되는 신호를 증폭해 출력하는 증폭기(15)와, 해당 증폭기(15)를 통해 인가되는 증폭된 오차 신호와 해당 오실레이터(11)로부터 인가되는 기준 신호값을 비교하여 해당 파장 교정 제어 신호를 생성하는 록인 앰프(Lock-in Amplifier ; 16)와, 해당 증폭기(15)를 통해 증폭된 오차 신호를 인가받아 레이저 파장을 맞추기 위한 쿨 스타트(Cold Start) 기능을 프로그램에 의해 수행해 디지탈 제어 신호를 생성하는 디지탈 제어부(17)와, 해당 디지탈 제어부(17)의 제어에 따라 해당 디지탈 제어부(17)로부터 인가되는 디지탈 제어 신호 또는 해당 록인 앰프(16)로부터 인가되는 파장 교정 제어 신호를 해당 레이저 다이오드(12)로 스위칭해 주는 스위칭부(18)를 포함하여 이루어져 있다.1, an oscillator 11 for oscillating a frequency signal to provide a deserialing current and a reference signal value, and a comparator (not shown) A laser diode (Raser diode) 12 for outputting an optical signal compensated by a wavelength calibration control signal or a digital control signal applied to control the de-standing current and wavelength stabilization applied from the oscillator 11, a laser diode A Fabry-Perot filter 13 for detecting an optical signal applied from the optical filter 13 and outputting an error between the wavelength of the optical signal and a desired wavelength; An amplifier 15 for amplifying and outputting a signal applied from the photo detector 14, A lock-in amplifier 16 for comparing the amplified error signal applied through the amplifier 15 with a reference signal value applied from the oscillator 11 to generate a corresponding wavelength calibration control signal, A digital control unit 17 for generating a digital control signal by performing a cold start function for adjusting a laser wavelength by receiving an amplified error signal through a control unit 15, And a switching unit 18 for switching a digital control signal applied from the corresponding digital control unit 17 or a wavelength calibration control signal applied from the corresponding amplifier 16 to the corresponding laser diode 12 according to the control signal.
그리고, 해당 쿨 스타트 기능이란 어떤 시스템에 전원을 인가하는 경우에 해당 전원의 온 순간에 지체없이 바로 동작을 수행하도록 하는 기능을 말한다.The cool-start function refers to a function of performing an operation immediately without delay when a power is applied to a certain system when the power is turned on.
상술한 바와 같이 구성된 WDM 시스템에서 레이저 다이오드의 광파장 안정화 장치는 다음과 같이 동작을 수행하는데, 먼저 해당 오실레이터(11)에서 주파수 신호를 발진시키는데, 레이저 다이오드(12)에서 발생되는 광 신호를 희망하는 파장으로 안정화시키기 위하여 디써링 전류를 해당 레이저 다이오드(12)에 인가시키고 해당 광 신호의 안정화를 위해 설정된 기준 신호값을 록인 앰프(16)에 인가하게 된다.In the WDM system configured as described above, the optical wavelength stabilization apparatus of the laser diode performs the following operation. First, the oscillator 11 oscillates the frequency signal. The optical signal generated in the laser diode 12 is converted into a desired wavelength The stabilizing current is applied to the corresponding laser diode 12 and the reference signal value set for stabilization of the optical signal is applied to the lock-in amplifier 16.
이에, 해당 레이저 다이오드(12)에서는 해당 오실레이터(11)로부터 인가되는 디써링 전류만큼 보상하여 광 신호를 생성시키고 해당 생성된 광 신호를 해당 광 필터(13)에 출력하며, 해당 광 필터(13)는 해당 레이저 다이오드(12)로부터 인가되는 광 파장을 검파함으로써 해당 레이저 다이오드(12)에서 생성된 광 신호의 파장이 희망 파장과의 벗어난 정도를 포토 검출기(14)에 출력시켜 준다.The laser diode 12 generates an optical signal by compensating for a deserial current applied from the oscillator 11 and outputs the generated optical signal to the optical filter 13, Detects the wavelength of light applied from the laser diode (12), and outputs the degree of deviation of the wavelength of the optical signal generated in the laser diode (12) to the desired wavelength to the photo detector (14).
그리고, 해당 포토 검출기(14)에서는 해당 광 필터(13)에서 검파된 광 신호를 검출하고 해당 검출한 광 신호를 전기적인 신호로 변환시켜 해당 증폭기(15)로 출력함으로써, 해당 증폭기(15)에서는 해당 포토 검출기(14)로부터 인가되는 전기적인 신호를 증폭해 해당 록인 앰프(16)와 디지탈 제어부(17)에 출력하게 된다.The photodetector 14 detects the optical signal detected by the optical filter 13, converts the detected optical signal into an electrical signal, and outputs the electrical signal to the amplifier 15, Amplifies the electric signal applied from the photo detector 14 and outputs the amplified electric signal to the corresponding amplifier 16 and the digital controller 17.
이에 따라, 해당 록인 앰프(16)에서는 해당 증폭기(15)를 통해 인가되는 전기적인 신호와 해당 오실레이터(11)로부터 인가되는 기준 신호값을 비교하고 상기 레이저 다이오드(12)의 광 신호 파장을 조절하기 위한 파장 교정 제어 신호를 스위칭부(18)를 통해 해당 레이저 다이오드(12)로 귀환시켜 주므로써, 해당 레이저 다이오드(12)는 해당 파장 교정 제어 신호만큼 보상해 광 신호를 출력하게 된다.Accordingly, in the corresponding lock-in amplifier 16, the electrical signal applied through the amplifier 15 is compared with the reference signal value applied from the oscillator 11, and the optical signal wavelength of the laser diode 12 is adjusted The wavelength calibration control signal is fed back to the corresponding laser diode 12 through the switching unit 18 so that the laser diode 12 compensates for the wavelength calibration control signal to output the optical signal.
그런데, 시스템이 오프된 상태에서 처음 전원을 온시켰을 경우, 상술한 바와 같은 동작으로는 파장을 안정되시키기에는 많은 시간이 필요하게 되는데, 해당 레이저 다이오드(12)의 광 파장이 희망 파장과 너무 멀리 떨어져 있기 때문에 대략적으로 해당 희망 파장 영역으로 맞추어 주어야 한다.However, when the power is turned on for the first time in a state where the system is turned off, it takes a long time to stabilize the wavelength with the above-described operation. If the optical wavelength of the laser diode 12 is too far from the desired wavelength It should be roughly adjusted to the desired wavelength range.
그래서, 레이저 파장을 맞추기 위한 쿨 스타트 기능을 프로그램에 의해 수행하는 디지탈 제어부(17)에서 해당 증폭기(15)를 통해 전기적인 신호를 인가받아 디지탈 제어 신호를 생성시켜 해당 스위칭부(18)를 통해 해당 레이저 다이오드(12)에 인가하여 파장 안정화에 보상하도록 해준다.Therefore, a digital control unit 17, which performs a cool-start function for matching the laser wavelength, with a program, receives an electrical signal through the amplifier 15, generates a digital control signal, And is applied to the laser diode 12 to compensate for the wavelength stabilization.
그러나, 해당 디지탈 제어부(17)의 동작 수행은 상당히 제한적인데, 즉 해당 레이저 다이오드(12)가 모두 파장 안정화가 되지는 않고 해당 레이저 다이오드(12)의 희망 파장에 대략적으로 맞추고자 하는 역할만 수행할 뿐, 나머지는 상술한 바와 같은 동작으로 상세하게 맞추어 주어야 한다.However, the operation of the digital control unit 17 is very limited. That is, the laser diode 12 does not perform wavelength stabilization, but merely performs a function of approximating the desired wavelength of the laser diode 12 And the rest should be set in detail by the operation as described above.
즉 다시 말해서, 처음 시스템의 전원을 온시켰을 경우에 해당 레이저 다이오드(12)의 광 파장을 희망 파장으로 대략적으로 맞추기 위해서 쿨 스타트 기능을 수행하는 복잡한 컴퓨터를 이용하는 디지탈 제어부(17)에 의해 가능하였으며, 또한 해당 디지탈 제어부(17)내에 있는 광 필터와 상기한 광 필터(13)가 서로 다른 경우에 알고리즘이 달라져야 하므로 설치 공간이 커지게 된다.That is to say, it is possible by the digital control unit 17 using a complicated computer that performs a cool-start function to roughly match the optical wavelength of the laser diode 12 to the desired wavelength when the power of the system is turned on for the first time, Also, when the optical filter in the digital controller 17 is different from the optical filter 13, the algorithm needs to be changed to increase the installation space.
이와 같이, 종래에는 시스템의 전원 온 시에 레이저 파장을 희망 파장으로 맞추기 위해 복잡한 컴퓨터를 사용하므로써, 구성이 복잡하여 신뢰성이 떨어지고 설치 공간이 부족할 뿐만 아니라 비용이 매우 많이 드는 문제점이 있었다.As described above, conventionally, a complicated computer is used to adjust the laser wavelength to a desired wavelength at the time of power-on of the system, so that the configuration is complicated, the reliability is low, the installation space is short, and the cost is very high.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 WDM 시스템에 사용되는 레이저 다이오드의 광파장 안정화에 관한 것으로, 간단한 회로 구성으로 시스템의 전원 온 시에 해당 레이저 다이오드의 광 파장을 자동으로 희망 파장으로 안정화시켜 줌으로써, 해당 희망 파장을 맞추기 위한 복잡한 컴퓨터나 세밀한 조정이 필요없이 저렴한 비용으로 시스템의 구성을 간략하게 만들어 주도록 하고자 하는데, 그 목적이 있다.In order to solve the problems described above, the present invention relates to stabilization of a wavelength of a laser diode used in a WDM system, and in a simple circuit configuration, the optical wavelength of the laser diode is automatically stabilized to a desired wavelength So as to simplify the configuration of the system at a low cost without requiring a complicated computer or fine adjustment for matching the desired wavelength.
도 1은 종래 WDM 시스템에서 레이저 다이오드의 광파장 안정화 장치를 나타낸 구성 블록도.FIG. 1 is a block diagram showing an optical wavelength stabilizing apparatus of a laser diode in a conventional WDM system. FIG.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 WDM 시스템에서 레이저 다이오드의 광파장 안정화 장치를 나타낸 구성 블록도.2 is a block diagram illustrating an apparatus for stabilizing an optical wavelength of a laser diode in a WDM system according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에 있어 광 파장의 전달 및 필터 특성을 나타낸 그래프.FIG. 3 is a graph showing transmission and filter characteristics of an optical wavelength in FIG. 2;
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Description of the Related Art [0002]
21 : FBG(Fiber Bragg Grating) 22 : 탭 카플러(Tap Coupler)21: FBG (Fiber Bragg Grating) 22: Tap Coupler
23 : 포토 검출기(Photo Detector) 24 : 미분기23: photo detector (photo detector) 24: differentiator
25 : 증폭기 26 : 제1비교기25: Amplifier 26: First comparator
27 : 윈도우 비교기 28 : 합산기27: window comparator 28: summer
29 : 토글 플립플롭(Toggle Flip-Flop)29: Toggle Flip-Flop
30 : 제2비교기 31 : 적분기30: second comparator 31: integrator
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 WDM 시스템에서 레이저 다이오드의 광파장 안정화 장치는 광 신호 안정화의 기준 희망 파장(λ0)을 생성하는 FBG와; 레이저 다이오드의 광 파장과 상기 FBG에서 생성한 희망 파장의 차이를 일정 퍼센트로 탭핑하는 탭 카플러와; 상기 탭 카플러에서 태핑한 광 파장을 검출해 전기적인 신호로 변환시키는 포토 검출기와; 상기 포토 검출기에서 변환시킨 전기 신호를 시간에 대해 미분하는 미분기와; 상기 미분기에서 생성한 미분한 값을 증폭하는 증폭기와; 상기 증폭기의 증폭한 값의 극성에 따라 펄스를 생성하는 제1비교기와; 상기 레이저 다이오드의 초기 광 파장이 상기 레이저 다이오드의 광 파장 한계치인 데드 존에 속하는지 여부에 따라 펄스를 생성시키는 윈도우 비교기와; 상기 제1비교기와 윈도우 비교기에서 생성한 두 펄스를 합산하는 합산기와; 상기 합산기에서 합산한 펄스의 레벨에 따라 극성을 반전시키는 토글 플립플롭과; 상기 토글 플립플롭의 극성 반전 제어에 의해 반전된 펄스를 생성하는 제2비교기와; 상기 제2비교기에서 생성한 펄스의 극성에 따라 전류 방향을 바꾸어 상기 레이저 다이오드의 광 파장을 증감시켜 상기 희망 파장으로 고정되도록 하는 적분기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for stabilizing an optical wavelength of a laser diode in a WDM system, the optical wavelength stabilizing apparatus comprising: an FBG generating a reference desired wavelength (? 0 ) of an optical signal stabilization; A tap coupler for tapping a difference between an optical wavelength of the laser diode and a desired wavelength generated in the FBG by a predetermined percentage; A photo detector for detecting a light wavelength tapped by the tap coupler and converting the light into an electric signal; A differentiator for differentiating the electric signal converted by the photo detector with respect to time; An amplifier for amplifying a differential value generated by the differentiator; A first comparator for generating a pulse according to the polarity of the amplified value of the amplifier; A window comparator for generating a pulse according to whether an initial light wavelength of the laser diode belongs to a dead zone which is an optical wavelength limit of the laser diode; A summer for summing the two pulses generated by the first comparator and the window comparator; A toggle flip-flop for inverting the polarity according to a level of a pulse summed by the adder; A second comparator for generating an inverted pulse by polarity inversion control of the toggle flip-flop; And an integrator for changing the current direction according to the polarity of the pulse generated by the second comparator to increase or decrease the wavelength of the laser diode to be fixed to the desired wavelength.
이하 첨부된 도면을 참고하여 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 WDM 시스템에서 레이저 다이오드의 광파장 안정화 장치를 나타낸 구성 블록도이고, 도 3은 도 2에 있어 광 파장의 전달 및 필터 특성을 나타낸 그래프이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating an apparatus for stabilizing an optical wavelength of a laser diode in a WDM system according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a graph illustrating transmission and wavelength characteristics of an optical wavelength in FIG.
본 발명의 실시예에 따른 WDM 시스템에서 레이저 다이오드의 광파장 안정화 장치는 도 2에 도시된 바와 같이, FBG(Fiber Bragg Grating ; 21)와, 3(dB)의 탭 카플러(Tap Coupler ; 22)와, 포토 검출기(Photo Detector ; 23)와, 미분기(24)와, 증폭기(25)와, 제1비교기(Comparator ; 26)와, 윈도우 비교기(27)와, 합산기(28)와, 토글 플립플롭(Toggle Flip-Flop ; 29)와, 제2비교기(30)와, 적분기(31)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 2, an apparatus for stabilizing a wavelength of a laser diode in a WDM system according to an embodiment of the present invention includes a fiber Bragg grating (FBG) 21, a tap coupler 22 of 3 dB, A photo detector 23, a differentiator 24, an amplifier 25, a first comparator 26, a window comparator 27, a summer 28, a toggle flip- Toggle Flip-Flop 29, a second comparator 30, and an integrator 31.
상기 FBG(21)는 상기 레이저 다이오드에서 생성하는 광 신호의 안정화를 위한 희망하는 파장(λ0)을 생성하고 상기 탭 카플러(22)에 인가한다.The FBG 21 generates a desired wavelength λ 0 for stabilizing the optical signal generated by the laser diode and applies the generated wavelength λ 0 to the tap coupler 22.
상기 탭 카플러(22)는 상기 레이저 다이오드에서 생성한 광 파장과 상기 FBG(21)에서 생성한 파장(λ0)의 차이를 일정 퍼센트로 탭핑(Tapping)하고 해당 탭핑된 광 파장을 상기 포토 검출기(23)로 출력한다.The tap coupler 22 taps the difference between the optical wavelength generated by the laser diode and the wavelength λ 0 generated by the FBG 21 to a predetermined percentage and outputs the tapped optical wavelength to the photo detector 23.
상기 포토 검출기(23)는 상기 탭 카플러(22)로부터 출력되는 태핑된 광 파장을 검출하고 해당 검출된 광 파장을 전기적인 신호로 변환시켜 상기 미분기(24)에 인가한다.The photo detector 23 detects a tapped light wavelength output from the tap coupler 22, converts the detected light wavelength into an electrical signal, and applies the electrical signal to the differentiator 24.
상기 미분기(24)는 상기 포토 검출기(23)로부터 인가되는 전기 신호값을 시간에 대해 미분하고 해당 미분된 값을 상기 증폭기(25)에 인가한다.The differentiator 24 differentiates an electrical signal value applied from the photodetector 23 with respect to time and applies the differentiated value to the amplifier 25.
상기 증폭기(25)는 상기 미분기(24)로부터 인가되는 미분된 값을 반전시키고 증폭시키며, 해당 증폭된 값을 상기 제1비교기(26)에 인가한다.The amplifier 25 inverts and amplifies the differentiated value applied from the differentiator 24, and applies the amplified value to the first comparator 26.
상기 제1비교기(26)는 상기 증폭기(25)로부터 인가되는 증폭된 값의 극성에 따라 `하이' 또는 `로우'레벨의 펄스를 상기 합산기(28)에 인가한다.The first comparator 26 applies a `high` or` low` level pulse to the summer 28 according to the polarity of the amplified value applied from the amplifier 25.
상기 윈도우 비교기(27)는 상기 레이저 다이오드에서 생성하는 광 신호의 파장이 계속적으로 증가하거나 감소하는 것을 방지하기 위한 데드 존(Dead Zone)을 미리 계산 및 측정에 의해 설정하여 두는데, 상기 레이저 다이오드의 써미스터로부터 인가되는 초기 광 파장이 해당 기설정된 데드 존에 다다르는 경우에 `하이'레벨의 펄스를 생성시켜 상기 합산기(28)에 인가한다.The window comparator 27 sets a dead zone in advance to prevent the wavelength of the optical signal generated by the laser diode from continuously increasing or decreasing. High "level pulse is generated and applied to the summer 28 when the initial light wavelength applied from the thermistor reaches the predetermined dead zone.
상기 합산기(28)는 상기 제1비교기(26)로부터 인가되는 펄스와 상기 윈도우 비교기(27)로부터 인가되는 펄스를 합산하고 해당 합산된 펄스를 상기 토글 플립플롭(29)에 인가한다.The adder 28 sums the pulse applied from the first comparator 26 and the pulse applied from the window comparator 27 and applies the summed pulse to the toggle flip flop 29.
상기 토글 플립플롭(29)은 상기 합산기(28)로부터 인가되는 합산된 펄스의 레벨에 따라 펄스를 튀게하여 상기 제2비교기(30)에 인가시켜 준다.The toggle flip flop 29 applies a pulse to the second comparator 30 according to the level of the summed pulses applied from the summer 28.
상기 제2비교기(30)는 상기 토글 플립플롭(29)에서 펄스를 튀는 경우에 극성을 바꾸어 상기 적분기(31)에 출력한다.The second comparator 30 changes the polarity of the pulses in the toggle flip flop 29 and outputs the pulses to the integrator 31.
상기 적분기(31)는 상기 제2비교기(30)로부터 인가되는 펄스에 따라 제어 회로의 전류 방향을 바꾸어 상기 레이저 다이오드에서 생성되는 광 파장을 상기 희망 파장(λ0)으로 고정시켜 준다.The integrator 31 changes the current direction of the control circuit according to the pulse applied from the second comparator 30 to fix the optical wavelength generated in the laser diode to the desired wavelength λ 0 .
본 발명의 실시예에 따른 WDM 시스템에서 레이저 다이오드의 광파장 안정화 장치는 다음과 같이 동작을 수행한다.In the WDM system according to the embodiment of the present invention, the optical wavelength stabilizing apparatus of the laser diode performs the following operation.
먼저, 상기 레이저 다이오드에서 생성하는 광 신호의 안정화를 위한 희망하는 파장(λ0)을 FBG(21)에서 생성시켜 탭 카플러(22)에 인가하면, 해당 탭 카플러(22)에서는 상기 레이저 다이오드에서 생성한 광 파장과 해당 FBG(21)에서 생성한 파장(λ0)의 차이를 일정 퍼센트로 탭핑하고 해당 탭핑된 광 파장을 포토 검출기(23)로 출력해 주게 된다.First, when a desired wavelength λ 0 for stabilizing an optical signal generated in the laser diode is generated in the FBG 21 and applied to the tap coupler 22, the tap coupler 22 generates The difference between a light wavelength and a wavelength? 0 generated by the FBG 21 is tapped to a certain percentage and the corresponding tapped light wavelength is output to the photo detector 23.
그리고, 상기 포토 검출기(23)에서는 상기 탭 카플러(22)에서 태핑된 광 파장을 검출하고 해당 검출된 광 파장을 전기적인 신호로 변환시켜 미분기(24)에 인가시키면, 해당 미분기(24)에서는 상기 포토 검출기(23)로부터 인가되는 전기 신호값을 시간에 대해 미분하는데, 상기 레이저 다이오드에서 생성한 광 파장과 해당 FBG(21)에서 생성한 파장(λ0)의 차이가 있을 경우에 해당 미분된 값은 마이너스(Minus) 값으로 극성이 마이너스인 증폭기(25)에 인가하게 된다.The photo detector 23 detects the light wavelength tapped by the tap coupler 22 and converts the detected light wavelength into an electrical signal to be applied to the differentiator 24, The electric signal value applied from the photo detector 23 is differentiated with respect to time. When there is a difference between the optical wavelength generated by the laser diode and the wavelength? 0 generated by the FBG 21, Is applied to the amplifier 25 whose polarity is negative with a minus value.
이에, 상기 증폭기(25)에서는 상기 포토 검출기(23)에서 검출한 광 파장을 증폭하는데, 상기 미분기(24)로부터 인가되는 미분된 마이너스 값에 의해 해당 증폭된 광파장을 플러스(Plus) 값으로 상기 제1비교기(26)에 인가하게 되며, 해당 제1비교기(26)에서는 상기 증폭기(25)로부터 인가되는 증폭된 플러스 값에 의해 `하이'레벨의 펄스를 합산기(28)에 인가하게 된다.The amplifier 25 amplifies the light wavelength detected by the photo detector 23 and amplifies the lightwave amplified by the differentiated minus value applied from the differentiator 24 to a positive value, 1 comparator 26. In the first comparator 26, a pulse of a `high` level is applied to the summer 28 by the amplified plus value applied from the amplifier 25.
이에 따라. 상기 합산기(28)에서는 상기 제1비교기(26)로부터 인가되는 펄스를 토글 플립플롭(29)에 인가하므로써, 해당 토글 플립플롭(29)은 펄스를 튀게하여 제2비교기(30)의 극성을 반전시켜 주게 되며, 해당 적분기(31)도 역시 해당 제2비교기(30)의 극성 반전으로 인해 제어 회로의 전류 방향을 바꾸어 상기 레이저 다이오드에서 생성되는 광 파장을 상기 희망 파장(λ0)으로 이동되도록 해 준다.Accordingly. The summing unit 28 applies a pulse applied from the first comparator 26 to the toggle flip flop 29 so that the toggle flip flop 29 bumps the pulse to change the polarity of the second comparator 30 And the integrator 31 also changes the current direction of the control circuit due to the polarity reversal of the second comparator 30 so that the optical wavelength generated by the laser diode is shifted to the desired wavelength λ 0 Do it.
그러면, 해당 WDM 시스템이 오프된 상태에 있다가 처음 전원을 온시켰을 경우, 상기 레이저 다이오드에서 처음에 생성되는 광 파장이 희망하는 파장과 너무 멀리 떨어져 있기 때문에 해당 희망 파장의 영역으로 맞추어 주어야 하는데, 도 3에 도시된 그래프를 참고하여 예를 들어 다음과 같이 설명한다.If the WDM system is turned off and the power is turned on for the first time, the optical wavelength initially generated in the laser diode is too far away from the desired wavelength, Referring to the graph shown in FIG. 3, for example, the following description will be given.
만약, 상기 레이저 다이오드에서 생성한 초기 광 파장이 `A', `B', `C', `D' 지점 중의 하나라고 한다면, 상기 희망 파장(λ0)으로 안정화시켜 주어야 한다.If the initial light wavelength generated by the laser diode is one of `A`,` B`, `C`, and` D` points, it should be stabilized to the desired wavelength (λ 0 ).
예로, 상기 레이저 다이오드에서 생성한 초기 광 파장이 `A' 지점일 경우, 이 때 상기 적분기(31)의 출력이 플러스 값이라고 한다면, 상기 레이저 다이오드에서 생성한 초기 광 파장이 `A' 지점에서 `E' 지점으로 갈 것이며, 이에 필터 특성에 의해 출력이 계속 줄어들고 상기 미분기(24)의 출력은 마이너스 값을 가지게 된다.For example, if the initial optical wavelength generated by the laser diode is `A` and the output of the integrator 31 is a positive value, then the initial optical wavelength generated by the laser diode is` E ', and the output is continuously reduced by the filter characteristic, and the output of the differentiator 24 has a negative value.
그리고, 상기 미분기(24)의 마이너스 출력은 증폭기(25)의 극성을 또한 마이너스로 만들어 주게 되며, 결국 상기 제1비교기(26)의 입력은 플러스 값이 되고 상기 제1비교기(26)의 출력을 플러스 값으로 만들어 상기 합산기(28)에 인가시켜 줌으로써, 상기 합산기(28)의 출력은 상기 토글 플립플롭(29)에서 펄스가 튀게 한다.The negative output of the differentiator 24 also makes the polarity of the amplifier 25 negative. As a result, the input of the first comparator 26 becomes a positive value and the output of the first comparator 26 becomes So that the output of the summer 28 causes the pulse to jump in the toggle flip-flop 29.
이에, 상기 토글 플립플롭(29)에서 펄스를 튀게 하면, 상기 제2비교기(30)의 출력 극성을 바꾸어 주므로 제어 회로의 전류 방향을 바꾸어 주게 되며, 결국 상기 레이저 다이오드에서 생성되는 광 파장이 `E' 측으로 이동하던 것을 `B' 측으로 이동 되게 한다.When the pulse is bounced by the toggle flip-flop 29, the output polarity of the second comparator 30 is changed, so that the current direction of the control circuit is changed. As a result, the optical wavelength generated by the laser diode is `E 'Side to the' B 'side.
이에 따라, 상기 레이저 다이오드에서 생성되는 광 파장이 상기 희망 파장(λ0)을 넘어 계속해서 `C' 측으로 이동하게 되는 경우, 또다시 상기 미분기(24)의 출력이 마이너스 값이 되어 상술한 바와 동일한 동작으로 상기 레이저 다이오드에서 생성되는 광 파장은 상기 희망 파장(λ0) 측으로 이동하게 하므로, 결국 해당 동작을 되풀이 함으로 상기 희망 파장(λ0)에 고정되게 된다.Thus, when the light wavelength generated by the laser diode continues to move to the `C 'side beyond the desired wavelength λ 0 , the output of the differentiator 24 becomes negative again, The optical wavelength generated by the laser diode is shifted to the desired wavelength? 0 , so that the optical wavelength is fixed to the desired wavelength? 0 by repeating the corresponding operation.
그런데, 만약 상기 레이저 다이오드에서 생성한 초기 광 파장이 `A', `B', `C', `D' 지점에 있지 않고 `E' 또는 `F' 지점에 있는 경우, 이 때에는 상기 적분기(31)의 출력이 플러스 값이거나 마이너스 값 중의 하나에 있게 되어 상기 레이저 다이오드에서 생성한 초기 광 파장이 무조건 증가하거나 감소하게 된다.However, if the initial optical wavelength generated by the laser diode is not at `A`,` B`, `C`, or` D` but at `E` or` F`, then the integrator 31 Is a positive value or a negative value, the initial light wavelength generated by the laser diode is unconditionally increased or decreased.
만약, 상기 레이저 다이오드에서 생성한 초기 광 파장이 `E' 지점에 있다가 감소하는 경우, 상기 레이저 다이오드에서 생성하는 광 신호의 파장이 계속적으로 증가하거나 감소하는 것을 방지하기 위한 데드 존을 미리 계산 및 측정에 의해 설정해 둔 윈도우 비교기(27)에서 상기 레이저 다이오드의 써미스터로부터 인가되는 초기 광 파장이 해당 기설정된 데드 존에 다다르는 경우에 `하이'레벨의 펄스를 생성시켜 상기 합산기(28)에 인가하게 된다.If the initial optical wavelength generated by the laser diode is at the `E` point and then decreases, a dead zone for preventing the wavelength of the optical signal generated by the laser diode from continuously increasing or decreasing is calculated and stored in advance. When the initial light wavelength applied from the thermistor of the laser diode reaches the predetermined dead zone in the window comparator 27 set by the measurement, a pulse of the `high` level is generated and applied to the summer 28 do.
이에, 상기 합산기(28)에서는 상기 윈도우 비교기(27)로부터 `하이'레벨의 펄스를 인가받아 상기 토글 플립플롭(29)에서 펄스가 튀게 함으로써, 상기 토글 플립플롭(29)의 극성을 바꾸게 한다.The summing unit 28 receives a high level pulse from the window comparator 27 and splits the pulse at the toggle flip flop 29 to change the polarity of the toggle flip flop 29 .
이렇게 하여, 상기 레이저 다이오드에서 생성한 초기 광 파장의 이동의 방향을 다시 바꾸어 주므로써, 결국 언제든지 상기 희망 파장(λ0)에 자동적으로 고정시키게 해 준다.In this way, the direction of movement of the initial light wavelength generated by the laser diode is changed again, so that it is automatically fixed to the desired wavelength (? 0 ) at any time.
이상과 같이, 본 발명에 의해 WDM 시스템에 사용되는 레이저 다이오드의 광파장 안정화에 있어 FBG에서의 희망 파장과 레이저 다이오드의 광 파장의 차이를 탭 카플러에서 탭핑하고 포토 검출기에서 검출하고 미분기에서 미분시켜 증폭기, 제1비교기를 거쳐 생성한 펄스와 해당 레이저 다이오드의 초기 광 파장이 데드 존에 접근 시에 윈도우 비교기에서 생성한 펄스에 의해 합산기의 출력을 통해 토글 플립플롭에서 극성 반전시켜 제2비교기에서 반전된 펄스를 적분기에 인가하여 전류의 방향을 바꿔 해당 레이저 다이오드의 광 파장이 희망 파장으로 고정되도록 함으로써, 시스템 전원의 온과 동시에 해당 레이저 다이오드의 광 파장을 희망 파장으로 안정화하여 복잡한 컴퓨터나 세밀한 조정이 필요없이 저렴한 비용으로 시스템의 구성을 간략화할 수 있다.As described above, in the optical wavelength stabilization of the laser diode used in the WDM system according to the present invention, the difference between the desired wavelength in the FBG and the optical wavelength of the laser diode is tapped in the tap coupler, detected in the photo detector, differentiated in the differentiator, The pulse generated by the first comparator and the pulse generated by the window comparator when the initial light wavelength of the laser diode approaches the dead zone are inverted in polarity in the toggle flip-flop through the output of the summer and inverted in the second comparator Pulse is applied to the integrator to change the direction of the current so that the optical wavelength of the laser diode is fixed at the desired wavelength so that the optical wavelength of the laser diode is stabilized at the desired wavelength simultaneously with turning on the system power, Can simplify the configuration of the system at low cost The.
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