KR20120099171A - 광신호 제어 장치와 그 방법 및 광신호 제어 장치를 구비하는 광신호 생성 장치 - Google Patents

광신호 제어 장치와 그 방법 및 광신호 제어 장치를 구비하는 광신호 생성 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광변조기의 두 간섭계 MZI 1, MZI 2 및 위상 천이를 위상 천이기 MZI 3을 모두 제어하기 위해서 광변조기 제어 부분과 신호 검출 부분을 포함한다. 신호 검출 부분은 같은 주파수를 갖는 신호를 검출하며, 광변조기 제어 부분은 검출 신호를 시간 분할하여 직류 전압이 최적화되도록 조절한다. 더불어, 본 발명은 광변조기 제어의 효율성을 더욱 높이기 위해 초기 동작 흐름과 순환 동작 흐름을 구분하며, 각각의 흐름을 통해 광변조기의 초기 상태 제어와 동작 중의 상태 제어를 수행한다. 본 발명은 광변조기를 제어하는 데에 이용되는 직류 전압 최적 위치를 자동으로 보정할 수 있어, 광변조기에 의해 생성되는 사분 위상 천이 방식의 광신호를 최적화시킬 수 있으며, 광변조기의 동작 온도 변화에 관계없이 안정적인 광신호 유지가 가능해진다.

Description

광신호 제어 장치와 그 방법 및 광신호 제어 장치를 구비하는 광신호 생성 장치 {Apparatus and method for controlling optical signal, and device for generating optical signal with the said apparatus}
본 발명은 광신호 제어 장치와 방법 및 광신호 제어 장치를 구비하는 광신호 생성 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 차동 사분 위상 천이 방식(DQPSK; Differential Quadrature Phase Shift Keying)의 광신호를 제어하는 광신호 제어 장치와 방법 및 광신호 제어 장치를 구비하는 광신호 생성 장치에 관한 것이다.
오늘날 광을 이용하여 고속 변조 데이터를 생성하는 방법은 광신호의 세기를 변화시키는 NRZ(Non-Return-to-Zero), RZ(Return-to-Zero) 방식 외에, 광신호의 위상을 변조시키는 PSK(Phase Shift Keying), DPSK(Differential Phase Shift Keying), DQPSK(Differential Quadrature Phase Shift Keying) 변조 방식 등 다양해지고 있다. 특히, 전송 데이터 속도가 증가함에 따라 요구되는 광전 주파수 특성이 증가되어 현실적으로 이를 극복하기 위한 기술로 심볼당 전송되는 비트 수를 증가시켜 전송 데이터 속도는 증가되어도 상대적으로 낮은 전기 신호 대역이 요구되는 광/전 또는 전/광 소자 구현으로 전근하는 변조 방법이 다양하게 연구 개발되고 있다. 광의 위상을 변화시킴으로써 전송하는 방식 중 한가지 방법인 차동 사분 위상 천이 방식(DQPSK)은 광신호 세기를 변화시키는 NRZ 및 RZ 온-오프 키잉(On-Off keying) 방식에 비해 광신호 고속화, 장거리 전송 방식을 위해서 많이 활용되고 있고, 현재에도 지속적으로 연구 개발되고 있다.
도 1은 차동 사분 위상 천이 방식의 광신호를 생성하는 광변조기(DQPSK optical modulator)의 내부 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다. 광변조기(100)는 외부로부터 입력되는 여러 신호들을 받아들이고, 이를 기초로 차동 사분 위상 천이 방식의 광신호를 생성한다. I(In-phase) 채널과 Q(Quadrature) 채널 생성을 위해서 마흐-젠더 간섭계(Mach-Zehnder Interforometer) MZI 1(110), MZI 2(120)가 병렬 연결된다. MZI 3(130)는 I 채널과 Q 채널 간의 π/2 위상 차이를 생성하기 위해서 사용된다. MZI 1(110), MZI 2(120), MZI 3(130)은 DC 전압을 입력받을 수 있게 각각 DC 바이어스 입력 포트(DC bias input port)를 구비한다. 입력 단자(140)로 입력되는 것(A)은 광원(CW light source)이며, 출력 단자(150)에서는 출력 광신호의 일부 세기를 분기하여 광 검출기(photo detector: 151)를 이용하여 전기 신호(B; DQPSK optical signal out)를 생성한다. 광 검출기(151)는 광변조기(100)에 내장되는 내장형 PD(embedded PD)로 구현될 수 있다.
도 2는 차동 사분 위상 천이 방식의 광신호를 생성하는 광변조기의 전달 곡선(Transfer Curve)과 직류 전압(DC Bias) 제어 위치에 대한 예시도이다. 도 1에서 언급한 I 채널과 Q 채널 생성을 위한 마흐-젠더 간섭계 MZI 1, MZI 2는 전달 곡선의 'Null'를 직류 전압 최적 위치로 사용하고, MZI 3은 전달 곡선의 'Quad+' 또는 'Quad-' 위치를 직류 전압 최적 위치로 사용한다. 이와 같이, 마흐-젠더 간섭계마다 전달 곡선 상에서의 직류 전압 최적 위치가 다르기 때문에 광변조기를 이용한 사분 위상 천이 방식 광신호 생성 및 안정적인 광신호 유지를 위해서는 모든 마흐-젠더 간섭계(MZI)의 직류 전압이 동시에 최적으로 조절되어야 한다.
도 3은 도 1의 광변조기에 입력되는 직류 전압을 최적 제어시킨 경우의 예시도로서, (a)는 인텐시티 아이 패턴(intensity eye pattern)이 형성된 광신호 아이 다이아그램(Eye Diagram)를 도시한 것이며, (b)는 성좌도(Constallation)를 도시한 것이다. 도 4는 도 1의 광변조기에 입력되는 직류 전압이 최적 제어되지 않은 경우의 예시도로서, 도 4의 경우와 마찬가지로 (a)는 광신호 아이 다이아그램를 도시한 것이며, (b)는 성좌도를 도시한 것이다. 도 3 (a)와 (b)에 비해 도 4 (a)와 (b)의 결과는 유효한 신호가 되기에 비트 오류율(BER; Bit Error Rate)에 안좋은 결과를 제공한다. 차동 사분 위상 천이된 광신호를 생성하기 위한 광변조기 내부에 사용되는 마흐-젠더형 간섭계(MZI)들은 주변 온도 변화에 따라 전달 곡선(transfer curve) 특성이 좌우로 이동하는 현상(DC bias drift)이 발생한다. 이에 따라, 차동 사분 위상 천이 광신호 생성을 위한 광변조기의 동작 온도 변화 대비 전달 특성 곡선의 변화는 도 4 (a), (b)와 같게 되어 결국 전송 시스템의 성능 저하를 초래한다. 따라서, 광변조기의 동작 온도 변화에도 안정된 광신호를 생성하여 출력할 수 있도록 광변조기의 직류 전압이 최적 위치에서 자동 보정 제어가 되어야 한다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 광변조기를 제어하는 데에 이용되는 직류 전압 최적 위치를 자동으로 보정하는 광신호 제어 장치와 방법 및 광신호 제어 장치를 구비하는 광신호 생성 장치를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 검출된 광신호로부터 획득된 획득 신호를 이용하여 미리 정해진 기준에 부합하는 전압 신호들을 생성하는 전압 신호 생성부; 생성된 전압 신호들과 동일한 개수의 시분할 신호들을 생성하는 시분할 신호 생성부; 및 생성된 전압 신호들과 생성된 시분할 신호들 중에서 상호 대응되는 전압 신호와 시분할 신호를 각각 결합시키며, 상기 결합에 의한 결합 신호들로 위상값을 변화시켜 출력될 광신호를 제어하는 광신호 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 제어 장치를 제공한다.
바람직하게는, 광신호 제어부는 광신호를 제어할 때에 제1 채널 신호를 생성하는 제1 간섭계, 제2 채널 신호를 생성하는 제2 간섭계, 및 제1 채널 신호와 제2 채널 신호 간 일정한 위상차를 생성하는 제3 간섭계를 포함하는 광변조기를 제어하며, 광변조기에 대한 제어가 최초일 때 광신호 제어부는 제1 간섭계와 제2 간섭계를 번갈아 제어한 뒤 제3 간섭계를 제어하며, 광변조기에 대한 제어가 최초가 아닐 때 광신호 제어부는 제1 간섭계 내지 제3 간섭계를 차례대로 제어한다.
바람직하게는, 광신호 제어 장치는 검출된 광신호를 증폭시키는 광신호 증폭부; 증폭된 광신호에서 미리 정해진 제1 대역의 신호를 추출하는 제1 신호 추출부; 추출된 제1 대역의 신호로부터 전압 신호를 생성하며, 생성된 전압 신호를 획득 신호로 제공하는 제1 신호 처리부; 및 증폭된 광신호에서 제1 대역보다 주파수가 낮은 제2 대역의 신호를 추출하며, 추출된 제2 대역의 신호를 획득 신호로 제공하는 제2 신호 처리부를 더욱 포함한다.
바람직하게는, 시분할 신호 생성부는 광변조기에 구비되는 간섭계들을 제어하기 위한 감시 신호를 생성하는 감시 신호 생성부; 및 생성된 감시 신호를 간섭계들과 동일한 개수의 시분할 신호들로 나누는 신호 분할부를 포함한다.
바람직하게는, 시분할 신호 생성부는 시분할 신호들을 생성할 때에 광신호를 생성하는 광변조기의 전달 곡선(transfer curve)을 이용한다. 더욱 바람직하게는, 광신호 제어부는 광변조기가 데이터 쓰기 활성화된 것인지 여부를 판단하는 제1 판단부; 광변조기가 데이터 쓰기 활성화된 것이면, 생성된 전압 신호들 중에서 선택된 전압 신호로부터 제1 전압값을 획득하는 전압값 획득부; 획득된 제1 전압값이 미리 정해진 목표값에 부합하는지 여부를 판단하는 제2 판단부; 획득된 제1 전압값이 목표값에 부합하지 않으면, 획득된 제1 전압값보다 더 큰 제2 전압값을 생성하는 제1 전압값 생성부; 생성된 제2 전압값이 전달 곡선 상에서 널(null) 지점의 좌측에 위치하는지 여부를 판단하는 제3 판단부; 생성된 제2 전압값이 널 지점의 좌측에 위치하지 않으면 제2 전압값이 널 지점의 좌측에 위치할 때까지 제2 전압값을 증가시키며, 생성된 제2 전압값이 널 지점의 좌측에 위치하면 제2 전압값이 목표값에 부합하는지 여부를 판단하는 제4 판단부; 제2 전압값이 목표값에 부합하지 않으면 제2 전압값보다 더 작은 제3 전압값을 생성하는 제2 전압값 생성부; 생성된 제3 전압값이 전달 곡선 상에서 쿼드 마이너스(Quad, -) 지점의 좌측에 위치하는지 여부를 판단하는 제5 판단부; 및 생성된 제3 전압값이 전달 곡선 상에서 쿼드 마이너스 지점의 좌측에 위치하지 않으면 제3 전압값이 쿼드 마이너스 지점의 좌측에 위치할 때까지 제3 전압값을 감소시키며, 생성된 제3 전압값이 쿼드 마이너스 지점의 좌측에 위치하면 제3 전압값을 미리 정해진 기준으로 제공하는 기준 제공부를 포함한다.
또한, 본 발명은 검출된 광신호로부터 획득된 획득 신호를 이용하여 미리 정해진 기준에 부합하는 전압 신호들을 생성하는 전압 신호 생성 단계; 생성된 전압 신호들과 동일한 개수의 시분할 신호들을 생성하는 시분할 신호 생성 단계; 및 생성된 전압 신호들과 생성된 시분할 신호들 중에서 상호 대응되는 전압 신호와 시분할 신호를 각각 결합시키며, 상기 결합에 의한 결합 신호들로 위상값을 변화시켜 출력될 광신호를 제어하는 광신호 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 제어 방법을 제공한다.
바람직하게는, 광신호 제어 단계는 광신호를 제어할 때에 제1 채널 신호를 생성하는 제1 간섭계, 제2 채널 신호를 생성하는 제2 간섭계, 및 제1 채널 신호와 제2 채널 신호 간 일정한 위상차를 생성하는 제3 간섭계를 포함하는 광변조기를 제어하며, 광변조기에 대한 제어가 최초일 때 광신호 제어 단계는 제1 간섭계와 제2 간섭계를 번갈아 제어한 뒤 제3 간섭계를 제어하며, 광변조기에 대한 제어가 최초가 아닐 때 광신호 제어 단계는 제1 간섭계 내지 제3 간섭계를 차례대로 제어한다.
바람직하게는, 광신호 제어 방법은 검출된 광신호를 증폭시키는 광신호 증폭 단계; 증폭된 광신호에서 미리 정해진 제1 대역의 신호를 추출하는 제1 신호 추출 단계; 추출된 제1 대역의 신호로부터 전압 신호를 생성하며, 생성된 전압 신호를 획득 신호로 제공하는 제1 신호 처리 단계; 및 증폭된 광신호에서 제1 대역보다 주파수가 낮은 제2 대역의 신호를 추출하며, 추출된 제2 대역의 신호를 획득 신호로 제공하는 제2 신호 처리 단계를 더욱 포함한다.
바람직하게는, 시분할 신호 생성 단계는 광변조기에 구비되는 간섭계들을 제어하기 위한 감시 신호를 생성하는 감시 신호 생성 단계; 및 생성된 감시 신호를 간섭계들과 동일한 개수의 시분할 신호들로 나누는 신호 분할 단계를 포함한다.
바람직하게는, 시분할 신호 생성 단계는 시분할 신호들을 생성할 때에 광신호를 생성하는 광변조기의 전달 곡선(transfer curve)을 이용한다. 더욱 바람직하게는, 광신호 제어 단계는 광변조기가 데이터 쓰기 활성화된 것인지 여부를 판단하는 제1 판단 단계; 광변조기가 데이터 쓰기 활성화된 것이면, 생성된 전압 신호들 중에서 선택된 전압 신호로부터 제1 전압값을 획득하는 전압값 획득 단계; 획득된 제1 전압값이 미리 정해진 목표값에 부합하는지 여부를 판단하는 제2 판단 단계; 획득된 제1 전압값이 목표값에 부합하지 않으면, 획득된 제1 전압값보다 더 큰 제2 전압값을 생성하는 제1 전압값 생성 단계; 생성된 제2 전압값이 전달 곡선 상에서 널(null) 지점의 좌측에 위치하는지 여부를 판단하는 제3 판단 단계; 생성된 제2 전압값이 널 지점의 좌측에 위치하지 않으면 제2 전압값이 널 지점의 좌측에 위치할 때까지 제2 전압값을 증가시키며, 생성된 제2 전압값이 널 지점의 좌측에 위치하면 제2 전압값이 목표값에 부합하는지 여부를 판단하는 제4 판단 단계; 제2 전압값이 목표값에 부합하지 않으면 제2 전압값보다 더 작은 제3 전압값을 생성하는 제2 전압값 생성 단계; 생성된 제3 전압값이 전달 곡선 상에서 쿼드 마이너스(Quad, -) 지점의 좌측에 위치하는지 여부를 판단하는 제5 판단 단계; 및 생성된 제3 전압값이 전달 곡선 상에서 쿼드 마이너스 지점의 좌측에 위치하지 않으면 제3 전압값이 쿼드 마이너스 지점의 좌측에 위치할 때까지 제3 전압값을 감소시키며, 생성된 제3 전압값이 쿼드 마이너스 지점의 좌측에 위치하면 제3 전압값을 미리 정해진 기준으로 제공하는 기준 제공 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 제3 채널 신호와 제4 채널 신호를 생성하는 데이터 생성부; 생성된 제3 채널 신호와 생성된 제4 채널 신호를 고려하여 입력 광원에 대한 광신호를 생성하며, 생성된 광신호를 외부로 출력시키는 광변조부; 광변조부에 구비되는 것으로서, 생성된 광신호를 검출하는 광검출부; 검출된 광신호로부터 획득된 획득 신호를 이용하여 미리 정해진 기준에 부합하는 전압 신호들을 생성하는 전압 신호 생성부; 생성된 전압 신호들과 동일한 개수의 시분할 신호들을 생성하는 시분할 신호 생성부; 및 생성된 전압 신호들과 생성된 시분할 신호들 중에서 상호 대응되는 전압 신호와 시분할 신호를 각각 결합시키며, 상기 결합에 의한 결합 신호들로 위상값을 변화시켜 출력될 광신호를 제어하는 광신호 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 생성 장치를 제공한다.
바람직하게는, 광변조부는 광신호 제어부와 연동되어 차동 사분 위상 천이(Differential Quadrature Phase Shift Keying) 광신호를 생성 출력시킨다.
바람직하게는, 광신호 제어부는 광신호를 제어할 때에 제1 채널 신호를 생성하는 제1 간섭계, 제2 채널 신호를 생성하는 제2 간섭계, 및 제1 채널 신호와 제2 채널 신호 간 일정한 위상차를 생성하는 제3 간섭계를 포함하는 광변조기를 제어하며, 광변조기에 대한 제어가 최초일 때 광신호 제어부는 제1 간섭계와 제2 간섭계를 번갈아 제어한 뒤 제3 간섭계를 제어하며, 광변조기에 대한 제어가 최초가 아닐 때 광신호 제어부는 제1 간섭계 내지 제3 간섭계를 차례대로 제어한다.
바람직하게는, 광신호 제어 장치는 검출된 광신호를 증폭시키는 광신호 증폭부; 증폭된 광신호에서 미리 정해진 제1 대역의 신호를 추출하는 제1 신호 추출부; 추출된 제1 대역의 신호로부터 전압 신호를 생성하며, 생성된 전압 신호를 획득 신호로 제공하는 제1 신호 처리부; 및 증폭된 광신호에서 제1 대역보다 주파수가 낮은 제2 대역의 신호를 추출하며, 추출된 제2 대역의 신호를 획득 신호로 제공하는 제2 신호 처리부를 더욱 포함한다.
바람직하게는, 시분할 신호 생성부는 광변조기에 구비되는 간섭계들을 제어하기 위한 감시 신호를 생성하는 감시 신호 생성부; 및 생성된 감시 신호를 간섭계들과 동일한 개수의 시분할 신호들로 나누는 신호 분할부를 포함한다.
바람직하게는, 시분할 신호 생성부는 시분할 신호들을 생성할 때에 광신호를 생성하는 광변조기의 전달 곡선(transfer curve)을 이용한다. 더욱 바람직하게는, 광신호 제어부는 광변조기가 데이터 쓰기 활성화된 것인지 여부를 판단하는 제1 판단부; 광변조기가 데이터 쓰기 활성화된 것이면, 생성된 전압 신호들 중에서 선택된 전압 신호로부터 제1 전압값을 획득하는 전압값 획득부; 획득된 제1 전압값이 미리 정해진 목표값에 부합하는지 여부를 판단하는 제2 판단부; 획득된 제1 전압값이 목표값에 부합하지 않으면, 획득된 제1 전압값보다 더 큰 제2 전압값을 생성하는 제1 전압값 생성부; 생성된 제2 전압값이 전달 곡선 상에서 널(null) 지점의 좌측에 위치하는지 여부를 판단하는 제3 판단부; 생성된 제2 전압값이 널 지점의 좌측에 위치하지 않으면 제2 전압값이 널 지점의 좌측에 위치할 때까지 제2 전압값을 증가시키며, 생성된 제2 전압값이 널 지점의 좌측에 위치하면 제2 전압값이 목표값에 부합하는지 여부를 판단하는 제4 판단부; 제2 전압값이 목표값에 부합하지 않으면 제2 전압값보다 더 작은 제3 전압값을 생성하는 제2 전압값 생성부; 생성된 제3 전압값이 전달 곡선 상에서 쿼드 마이너스(Quad, -) 지점의 좌측에 위치하는지 여부를 판단하는 제5 판단부; 및 생성된 제3 전압값이 전달 곡선 상에서 쿼드 마이너스 지점의 좌측에 위치하지 않으면 제3 전압값이 쿼드 마이너스 지점의 좌측에 위치할 때까지 제3 전압값을 감소시키며, 생성된 제3 전압값이 쿼드 마이너스 지점의 좌측에 위치하면 제3 전압값을 미리 정해진 기준으로 제공하는 기준 제공부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 광변조기를 제어하는 데에 이용되는 직류 전압 최적 위치를 자동으로 보정함으로써, 광변조기에 의해 생성되는 사분 위상 천이 방식의 광신호를 최적화시킬 수 있으며, 광변조기의 동작 온도 변화에 관계없이 안정적인 광신호 유지가 가능해진다.
본 발명에 따른 차동 사분 위상 천이 방식의 광송신 장치는 광변조기 내부에 구비되는 마흐-젠더 간섭계(MZI)들의 직류 전압을 최적으로 조절하기 위해서 광변조기 제어 부분과 검출 부분으로 구성되어 있다. 제어 부분은 같은 주파수를 갖는 신호를 시간 분할하고, 이들을 검출 부분 및 프로세서에 의해서 직류 전압이 최적화되도록 판단 과정을 통해서 본 발명의 목적을 실시한다. 이에 따라 본 발명에서는 차동 사분 위상 천이 방식 광신호 생성을 위해서 사용되는 광변조기 내부 다수개의 마흐-젠더 간섭계 (MZI)를 효율적으로 제어하는 효과를 얻을 수 있다.
더불어, 본 발명에서는 광변조기 제어 부분 및 검출 부분 동작 단계로 초기 동작 흐름과 순환 동작 흐름을 둔다. 이에 따라, 광변조기로부터 출력되는 사분 위상 천이 변조 방식 광신호를 생성하는 사용 목적 이외에 사분 위상 천이 변조 방식 광신호가 지속적으로 유효할 수 있게 현상 유지시키는 효과도 얻을 수 있다.
도 1은 차동 사분 위상 천이 방식의 광신호를 생성하는 광변조기의 내부 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 차동 사분 위상 천이 방식의 광신호를 생성하는 광변조기의 전달 곡선과 직류 전압 제어 위치에 대한 예시도이다.
도 3은 도 1의 광변조기에 입력되는 직류 전압을 최적 제어시킨 경우의 예시도이다.
도 4는 도 1의 광변조기에 입력되는 직류 전압이 최적 제어되지 않은 경우의 예시도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광신호 제어 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 6은 광신호 제어 장치의 일실시 예시도이다.
도 7는 본 실시예에 따라 광변조기를 제어하는 제어 부분 구동 예시도이다.
도 8은 본 실시예에 따른 광변조기의 제어 부분과 신호 검출 부분의 준비 단계 흐름도이다.
도 9는 본 실시예에 따른 광변조기 제어 부분과 신호 검출 부분의 초기 동작 흐름과 순환 동작 흐름의 실시예이다.
도 10은 MZI 최적화 실시예이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광신호 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광신호 생성 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광신호 제어 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 5에 따르면, 광신호 제어 장치(500)는 전압 신호 생성부(510), 시분할 신호 생성부(520), 광신호 제어부(530), 전원부(540) 및 주제어부(550)를 포함한다.
광신호 제어 장치(500)는 차동 사분 위상 천이 방식(DQPSK; Differential Quadrature Phase Shift Keying)의 광변조기를 제어하는 장치로서, 차동 사분 위상 천이 광신호를 생성하는 광변조기의 직류 전압 제어 최적화를 위한 제어 장치이다.
전압 신호 생성부(510)는 검출된 광신호로부터 획득된 획득 신호를 이용하여 미리 정해진 기준에 부합하는 전압 신호들을 생성하는 기능을 수행한다. 본 실시예에서 전압 신호 생성부(510)는 직류 전압 제어기(DC bias controller)로 구현될 수 있다.
시분할 신호 생성부(520)는 생성된 전압 신호들과 동일한 개수의 시분할 신호들을 생성하는 기능을 수행한다. 본 실시예에서 시분할 신호 생성부(520)는 오실레이터(oscillator)와 게이트(gate)로 구현될 수 있다.
시분할 신호 생성부(520)는 감시 신호 생성부와 신호 분할부를 포함할 수 있다. 감시 신호 생성부는 광변조기에 구비되는 간섭계들을 제어하기 위한 감시 신호를 생성하는 기능을 수행한다. 신호 분할부는 생성된 감시 신호를 간섭계들과 동일한 개수의 시분할 신호들로 나누는 기능을 수행한다. 본 실시예에서 감시 신호 생성부는 오실레이터(oscillator)로 구현될 수 있으며, 신호 분할부는 게이트(gate)로 구현될 수 있다.
시분할 신호 생성부(520)는 시분할 신호들을 생성할 때에 광신호를 생성하는 광변조기의 전달 곡선(transfer curve)을 이용할 수 있다.
광신호 제어부(530)는 생성된 전압 신호들과 생성된 시분할 신호들 중에서 상호 대응되는 전압 신호와 시분할 신호를 각각 결합시키며, 상기 결합에 의한 결합 신호들로 위상값을 변화시켜 출력될 광신호를 제어하는 기능을 수행한다. 본 실시예에서 광신호 제어부(530)는 프로세서(processor)와 가산기(adder)로 구현될 수 있다.
광신호 제어부(530)는 광변조기(optical modulator)를 제어함으로써 광신호를 제어할 수 있다. 광변조기가 제1 채널 신호를 생성하는 제1 간섭계, 제2 채널 신호를 생성하는 제2 간섭계, 및 제1 채널 신호와 제2 채널 신호 간 일정한 위상차를 생성하는 제3 간섭계를 포함하는 것일 경우, 광신호 제어부(530)는 광변조기에 대한 제어가 최초일 때 제1 간섭계와 제2 간섭계를 번갈아 제어한 뒤 제3 간섭계를 제어하며, 광변조기에 대한 제어가 최초가 아닐 때 제1 간섭계 내지 제3 간섭계를 차례대로 제어한다.
시분할 신호 생성부(520)가 광변조기의 전달 곡선을 이용하여 시분할 신호들을 생성할 경우, 광신호 제어부(530)는 제1 판단부, 전압값 획득부, 제2 판단부, 제1 전압값 생성부, 제3 판단부, 제4 판단부, 제2 전압값 생성부, 제5 판단부, 및 기준 제공부를 포함할 수 있다. 제1 판단부는 광변조기가 데이터 쓰기 활성화된 것인지 여부를 판단하는 기능을 수행한다. 광변조기가 데이터 쓰기 활성화된 것이면, 전압값 획득부는 생성된 전압 신호들 중에서 선택된 전압 신호로부터 제1 전압값을 획득하는 기능을 수행한다. 제2 판단부는 획득된 제1 전압값이 미리 정해진 목표값에 부합하는지 여부를 판단하는 기능을 수행한다. 본 실시예에서 목표값은 광변조기가 동작할 때마다 발생하는 온도 변화를 보정하여 일정한 광신호가 생성되게 광변조기를 제어시키기 위한 조건으로서, 예컨대 광변조기에 구비되는 간섭계에 입력될 직류 전압값이 이에 해당할 수 있다. 획득된 제1 전압값이 목표값에 부합하지 않으면, 제1 전압값 생성부는 획득된 제1 전압값보다 더 큰 제2 전압값을 생성하는 기능을 수행한다. 제3 판단부는 생성된 제2 전압값이 전달 곡선 상에서 널(null) 지점의 좌측에 위치하는지 여부를 판단하는 기능을 수행한다. 제4 판단부는 생성된 제2 전압값이 널 지점의 좌측에 위치하지 않으면 제2 전압값이 널 지점의 좌측에 위치할 때까지 제2 전압값을 증가시키며, 생성된 제2 전압값이 널 지점의 좌측에 위치하면 제2 전압값이 목표값에 부합하는지 여부를 판단하는 기능을 수행한다. 제2 전압값이 목표값에 부합하지 않으면, 제2 전압값 생성부는 제2 전압값보다 더 작은 제3 전압값을 생성하는 기능을 수행한다. 제5 판단부는 생성된 제3 전압값이 전달 곡선 상에서 쿼드 마이너스(Quad, -) 지점의 좌측에 위치하는지 여부를 판단하는 기능을 수행한다. 기준 제공부는 생성된 제3 전압값이 전달 곡선 상에서 쿼드 마이너스 지점의 좌측에 위치하지 않으면 제3 전압값이 쿼드 마이너스 지점의 좌측에 위치할 때까지 제3 전압값을 감소시키며, 생성된 제3 전압값이 쿼드 마이너스 지점의 좌측에 위치하면 제3 전압값을 미리 정해진 기준으로 제공하는 기능을 수행한다. 광변조기가 데이터 쓰기 금지된 경우, 제1 전압값이나 제2 전압값이 목표값에 부합하는 경우에는 광신호 제어부(530)가 더이상 아무런 기능을 수행하지 않는다.
전원부(540)는 광신호 제어 장치(500)를 구성하는 각 부에 전원을 공급하는 기능을 수행한다.
주제어부(550)는 광신호 제어 장치(500)를 구성하는 각 부의 전체 작동을 제어하는 기능을 수행한다.
광신호 제어 장치(500)는 광신호 증폭부, 제1 신호 추출부, 제1 신호 처리부, 제2 신호 처리부 등을 더욱 포함할 수 있다. 광신호 증폭부는 검출된 광신호를 증폭시키는 기능을 수행한다. 본 실시예에서 광신호 증폭부는 증폭기(amplifier)로 구현될 수 있다. 제1 신호 추출부는 증폭된 광신호에서 미리 정해진 제1 대역의 신호를 추출하는 기능을 수행한다. 본 실시예에서 제1 신호 추출부는 협대역 통과 필터(BPF; Band Pass Filter)로 구현될 수 있다. 제1 신호 처리부는 추출된 제1 대역의 신호로부터 전압 신호를 생성하며, 생성된 전압 신호를 상기 획득 신호로 제공하는 기능을 수행한다. 본 실시예에서 제1 신호 처리부는 실효치-직류 전압 변환기(RMS to DC converter)로 구현될 수 있다. 제2 신호 처리부는 증폭된 광신호에서 제1 대역보다 주파수가 낮은 제2 대역의 신호를 추출하며, 추출된 제2 대역의 신호를 상기 획득 신호로 제공하는 기능을 수행한다. 본 실시예에서 제2 신호 처리부는 저주파 통과 필터(LPF; Low Pass Filter)로 구현될 수 있다.
광신호 제어 장치(500)는 광변조기의 직류 전압 동작점을 자동으로 최적화시키기 위한 것으로서, 차동 사분 위상 천이 광신호 생성을 위한 광변조기의 동작 온도 변화 대비 전달 곡선 특성 변화로 인해 발생할 수 있는 전송 시스템의 성능 저하를 방지하기 위해서 광변조기의 직류 전압 최적 위치를 자동으로 보정시키는 기능을 수행한다. 이하에서는 이러한 광신호 제어 장치(500)를 일실시예를 들어 설명한다.
도 6은 광신호 제어 장치의 일실시 예시도이다. 도 6에 도시된 바와 같이 광신호 제어 장치(100)는 차동 사분 위상 천이 방식 광변조기의 제어 부분과 검출 부분으로 구성될 수 있다.
외부로부터 광원 입력이 수행되고(A: CW(Continuous wave) light source in), 데이터 생성기(data generator: 600)로부터 I(In-phase) 채널과 Q(Quadrature) 채널이 생성되어 차동 사분 위상 천이 방식 광신호 생성을 위한 광변조기(DQPSK Optical Modulator: 605)에 입력된다. 광변조기의 직류 전압 자동 최적화 방법 제공을 위한 광신호 제어 장치(500)가 구성되어 있어 광변조기의 원활한 동작을 위한 제어를 수행한다. 이에 따라 광변조기(605)는 차동 사분 위상 천이 방식의 광신호를 생성 출력한다(B: DQPSK optical signal out).
도 6에서 점선 부분은 광변조기의 직류 전압 자동 최적화 방법을 제공하기 위해서 제어 부분과 신호 검출 부분으로 나뉜다. 제어 부분은 프로세서(Processor: 610), 오실레이터(Oscillator: 615), 게이트(Gate: 620), 직류 전압 제어기(DC bias Controller: 625) 등으로 구성된다. 프로세서(610)는 오실레이터(615), 게이트(620), 직류 전압 제어기(625) 등을 제어한다. 신호 검출 부분은 증폭기(Amp.: 630), 협대역 통과 필터(Band Pass Filter: 635), 저주파 통과 필터(Low Pass Filter: 640), 실효치-직류전압 변환기(RMS to DC Converter: 645) 등으로 구성된다. 광변조기의 내장 광검출기(Embedded Photo Dectro)로부터 출력된 신호는 증폭기(630), 협대역 통과 필터(635), 저주파 통과 필터(640), 실효치-직류전압 변환기(645) 등을 지나 프로세서(610)에 의해서 신호 처리된다.
오실레이터(615)의 출력은 수 kHz 부분의 주파수 특성으로 광신호에 영향을 주지 않는 저주파 신호이다. 오실레이터(615)의 출력 신호는 프로세서(610)가 광변조기(605)의 여러 마흐-젠더 간섭계(MZI)를 동시에 최적 직류 전압이 되도록 조절하기 위한 감시 신호로 사용된다.
본 실시예에서 광변조기를 이용하여 차동 사분 위상 천이 방식의 광신호를 생성하고 안정적으로 광신호를 유지시키기 위해서는 3개의 마흐-젠더 간섭계(MZI)가 동시에 최적 직류 전압이 되도록 조절되어야 한다. 도 7는 본 실시예에 따라 광변조기를 제어하는 제어 부분 구동 예시도이다. 프로세서(610)는 직류 전압 제어기(625)의 3개 출력단(704, 706, 708)에 각 직류 전압을 생성시킨다. 프로세서(610)는 오실레이터(615)의 출력단(701)에 감시 신호(702)를 생성시키며, 1입력 3출력단을 갖는 게이트(620)에 의해서 3개의 출력단(703, 705, 707)으로 시간 분할 신호를 생성시킨다. 결국 감시 신호(702)가 시간 분할되고 직류 전압 제어기(625)의 출력과 결합된 결합 신호들(709, 710, 711)로 생성된다.
이에 따라, 도 6의 광변조기 직류 전압 입력 단자 1, 2, 3(DC bias input port 1, 2, 3)에는 직류 성분과 교류 성분이 입력되고, t1 시간, t2 시간, t3 시간은 각각 MZI 1를 제어하기 위한 시간, MZI 2를 제어하기 위한 시간, MZI 3을 제어하기 위한 시간으로 활용된다.
도 8은 본 실시예에 따른 광변조기의 제어 부분과 신호 검출 부분의 준비 단계 흐름도이다. S800 단계 내지 S820 단계에서는 MZI 1, MZI 2, MZI 3을 제어하기 위해서 신호 검출 부분을 이용한 목표치(Target Value)를 입력하며, S830 단계 내지 S850 단계에서는 각각의 제어 시간(t1, t2, t3)을 입력한다. 보다 자세하게 설명하면 다음과 같다. S800 단계는 LPF(640)를 통과한 신호와 실효치-직류전압 변환기(645)를 통과한 신호로부터 얻은 제1 간섭계로 목표치를 입력한다(Save target values of DC bias input port 1 from LPF and RMS to DC conversion). S810 단계는 LPF(640)를 통과한 신호와 실효치-직류전압 변환기(645)를 통과한 신호로부터 얻은 제2 간섭계로 목표치를 입력한다(Save target values of DC bias input port 2 from LPF and RMS to DC conversion). S820 단계는 LPF(640)를 통과한 신호와 실효치-직류전압 변환기(645)를 통과한 신호로부터 얻은 제3 간섭계로 목표치를 입력한다(Save target values of DC bias input port 3 from LPF and RMS to DC conversion). 본 실시예에서 제1 간섭계는 I 채널을 생성하기 위한 것이고, 제2 간섭계는 Q 채널을 생성하기 위한 것이다. 제3 간섭계는 I 채널과 Q 채널 간 일정한 위상차를 생성하기 위한 것이다. S830 단계는 t1 시간을 입력하는 단계이다. t1 시간은 제1 간섭계에 직류 전압을 공급시키기 위한 시간을 말한다. 마찬가지로, S840 단계와 S850 단계는 각각 t2, t3 시간을 입력하는 단계이다. t2, t3 시간은 각각 제2 간섭계, 제3 간섭계에 직류 전압을 공급시키기 위한 시간을 말한다.
도 9는 본 실시예에 따른 광변조기 제어 부분과 신호 검출 부분의 초기 동작 흐름과 순환 동작 흐름의 실시예이다. (a)가 초기 동작 흐름의 실시예이며, (b)가 순환 동작 흐름의 실시예이다. 초기 동작 흐름은 제어 부분과 신호 검출 부분의 각 구성 소자들에 전원이 입력된 후, 광변조기의 출력을 차동 사분 위상 천이 방식 광신호 초기 생성을 위함이다. 순환 동작 흐름은 초기 생성된 차동 사분 위상 천이 방식 광신호를 지속적으로 유지하기 위함이다. 초기 동작 흐름은 MZI 1 최적 제어(DC bias input port 1 optimization: S900) → MZI 2 최적 제어(DC bias input port 2 optimization: S910) → MZI 1 최적 제어(S920) → MZI 2 최적 제어(S930) 후, 마지막으로 MZI 3 최적 제어(DC bias input port 3 optimization: S940)를 한다. 순환 동작 흐름은 MZI 1 최적 제어(DC bias input port 1 optimization: S900) → MZI 2 최적 제어(DC bias input port 2 optimization: S910) → MZI 3 최적 제어(DC bias input port 3 optimization: S920)를 계속해서 반복한다.
도 10은 MZI 최적화 실시예이다. 도 10의 실시예는 도 9에서 각각의 MZI를 최적화시킬 때에 적용 가능하다. 도 8을 통해서 미리 입력된 시간 동안 목표치가 되도록 시작(start)부터 종료(stop)의 흐름 내부에서 계속적인 반복을 한다.
광변조기의 최적 제어는 사실상 광변조기에 입력되는 데이터가 정상적인 생성 과정으로부터 출력되고 이의 데이터를 사용하기에 적합한 것이어야 하므로, 최초 동작 조건으로 도 6의 데이터 고정(Data lock) 여부를 판단한다. 광변조기는 전달 곡선 특성처럼 현재의 제어 위치가 Null의 우측인지 좌측인지 판단할 필요가 있다. 더불어, 현재의 제어 위치가 Quad+ 주변 상위 또는 하위에 있는지 Quad- 주변 상위 또는 하위에 있는지 판단할 필요가 있다. 데이터 고정 여부 판단 이후부터는 도 8의 각 목표치(Target Value)가 되도록 제어 부분 구성과 신호 검출 부분 구성을 통해서 신호를 생성 조절 검출하고 프로세서로 이를 판단하며 직류 전압 제어기(DC bias Controller)의 각 출력을 조절해가는 과정을 실시한다. 도 10을 더욱 자세하게 설명하면 다음과 같다. 이하에서는 MZI 1을 최적 제어하는 경우를 예로 들어 설명한다.
먼저, 광변조기가 데이터 쓰기 활성화된 것인지 여부를 판단한다(Read 'Tx, lock error'?)(S1000). 광변조기가 데이터 쓰기 활성화된 것이면, MZI 1에 공급될 전압값을 획득하고, 이 전압값을 제1 값으로 저장한다(Read 'current value' and save it as '1st current value')(S1010). 이후, 제1 값이 미리 정해진 목표값에 부합하는지 여부를 판단한다('1st current value' = 'target value'?)(S1020). 제1 값이 목표값에 부합하지 않으면, 제1 값보다 전압이 더 높은 제2 값을 생성한다(Increasing voltage of DC bias input port n and save it)(S1030). 이후, 제2 값을 저장한다(Read 'current value' and save it as '2nd current value')(S1040). 이후, 제2 값이 전달 곡선 상에서 널(null) 지점의 좌측에 위치하는지 여부를 판단한다(Is '2nd current value' being closer to 'target value'?)(S1050). 제2 값이 널 지점의 좌측에 위치하지 않으면 제2 값이 널 지점의 좌측에 위치할 때까지 제2 값을 증가시키며, 제2 값이 널 지점의 좌측에 위치하면 제2 값이 목표값에 부합하는지 여부를 판단한다('2nd current value' = 'target value'?)(S1060). 제2 값이 목표값에 부합하지 않으면 제2 값보다 더 작은 제3 값을 생성한다(Decreasing voltage of DC bias input port n and save it)(S1070). 이후, 제3 값을 저장한다(Read 'current value' and save it as '2nd current value')(S1080). 이후, 제3 값이 전달 곡선 상에서 쿼드 마이너스(Quad, -) 지점의 좌측에 위치하는지 여부를 판단한다(Is '2nd current value' being closer to 'target value'?)(S1090). 제3 값이 전달 곡선 상에서 쿼드 마이너스 지점의 좌측에 위치하지 않으면 제3 값이 쿼드 마이너스 지점의 좌측에 위치할 때까지 제3 값을 감소시키며, 제3 값이 쿼드 마이너스 지점의 좌측에 위치하면 제3 값을 목표치로 제공한다.
다음으로, 광신호 제어 장치(500)의 광신호 제어 방법에 대해서 설명한다. 도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광신호 제어 방법을 도시한 순서도이다. 이하 설명은 도 11을 참조한다.
먼저, 검출된 광신호로부터 획득된 획득 신호를 이용하여 미리 정해진 기준에 부합하는 전압 신호들을 생성한다(전압 신호 생성 단계, S1100).
이후, 생성된 전압 신호들과 동일한 개수의 시분할 신호들을 생성한다(시분할 신호 생성 단계, S1110). 시분할 신호 생성 단계(S1110)는 감시 신호 생성 단계와 신호 분할 단계를 포함할 수 있다. 감시 신호 생성 단계는 광변조기에 구비되는 간섭계들을 제어하기 위한 감시 신호를 생성하는 단계이다. 신호 분할 단계는 생성된 감시 신호를 간섭계들과 동일한 개수의 시분할 신호들로 나누는 단계이다. 시분할 신호 생성 단계(S1110)는 시분할 신호들을 생성할 때에 광신호를 생성하는 광변조기의 전달 곡선을 이용한다.
이후, 생성된 전압 신호들과 생성된 시분할 신호들 중에서 상호 대응되는 전압 신호와 시분할 신호를 각각 결합시키며, 상기 결합에 의한 결합 신호들로 위상값을 변화시켜 출력될 광신호를 제어한다(광신호 제어 단계, S1120).
광신호 제어 단계(S1120)는 광변조기를 제어함으로써 광신호를 제어할 수 있다. 이때의 광변조기가 제1 채널 신호를 생성하는 제1 간섭계, 제2 채널 신호를 생성하는 제2 간섭계, 및 제1 채널 신호와 제2 채널 신호 간 일정한 위상차를 생성하는 제3 간섭계를 포함할 경우, 광신호 제어 단계(S1120)는 광변조기에 대한 제어가 최초일 때 제1 간섭계와 제2 간섭계를 번갈아 제어한 뒤 제3 간섭계를 제어하며, 광변조기에 대한 제어가 최초가 아닐 때 제1 간섭계 내지 제3 간섭계를 차례대로 제어한다. 광변조기에 대한 제어가 최초일 때 광신호 제어 단계(S1120)는 제1 간섭계와 제2 간섭계를 모두 최적 제어시킨 후에 제3 간섭계를 제어하는 것도 가능하다.
시분할 신호 생성 단계(S1110)에서 시분할 신호들을 생성할 때에 광변조기의 전달 곡선을 이용하는 경우, 광신호 제어 단계(S1120)는 제1 판단 단계, 전압값 획득 단계, 제2 판단 단계, 제1 전압값 생성 단계, 제3 판단 단계, 제4 판단 단계, 제2 전압값 생성 단계, 제5 판단 단계, 기준 제공 단계 등을 포함할 수 있다. 제1 판단 단계는 광변조기가 데이터 쓰기 활성화된 것인지 여부를 판단하는 단계이다. 전압값 획득 단계는 광변조기가 데이터 쓰기 활성화된 것일 때 생성된 전압 신호들 중에서 선택된 전압 신호로부터 제1 전압값을 획득하는 단계이다. 제2 판단 단계는 획득된 제1 전압값이 미리 정해진 목표값에 부합하는지 여부를 판단하는 단계이다. 제1 전압값 생성 단계는 획득된 제1 전압값이 목표값에 부합하지 않을 때 획득된 제1 전압값보다 더 큰 제2 전압값을 생성하는 단계이다. 제3 판단 단계는 생성된 제2 전압값이 전달 곡선 상에서 널(null) 지점의 좌측에 위치하는지 여부를 판단하는 단계이다. 제4 판단 단계는 생성된 제2 전압값이 널 지점의 좌측에 위치하지 않을 때에 제2 전압값이 널 지점의 좌측에 위치할 때까지 제2 전압값을 증가시키며, 생성된 제2 전압값이 널 지점의 좌측에 위치할 때에 제2 전압값이 목표값에 부합하는지 여부를 판단하는 단계이다. 제2 전압값 생성 단계는 제2 전압값이 목표값에 부합하지 않을 때에 제2 전압값보다 더 작은 제3 전압값을 생성하는 단계이다. 제5 판단 단계는 생성된 제3 전압값이 전달 곡선 상에서 쿼드 마이너스(Quad, -) 지점의 좌측에 위치하는지 여부를 판단하는 단계이다. 기준 제공 단계는 생성된 제3 전압값이 전달 곡선 상에서 쿼드 마이너스 지점의 좌측에 위치하지 않을 때에 제3 전압값이 쿼드 마이너스 지점의 좌측에 위치할 때까지 제3 전압값을 감소시키며, 생성된 제3 전압값이 쿼드 마이너스 지점의 좌측에 위치할 때에 제3 전압값을 미리 정해진 기준으로 제공하는 단계이다.
본 실시예에서 전압 신호 생성 단계(S1100) 이전에는 광신호 증폭 단계, 제1 신호 추출 단계, 제1 신호 처리 단계, 제2 신호 처리 단계 등이 수행될 수 있다. 광신호 증폭 단계는 검출된 광신호를 증폭시키는 단계이다. 제1 신호 추출 단계는 증폭된 광신호에서 미리 정해진 제1 대역의 신호를 추출하는 단계이다. 제1 신호 처리 단계는 추출된 제1 대역의 신호로부터 전압 신호를 생성하며, 생성된 전압 신호를 획득 신호로 제공하는 단계이다. 제2 신호 처리 단계는 증폭된 광신호에서 제1 대역보다 주파수가 낮은 제2 대역의 신호를 추출하며, 추출된 제2 대역의 신호를 획득 신호로 제공하는 단계이다.
다음으로, 광신호 제어 장치를 구비하는 광신호 생성 장치에 대해서 설명한다. 도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광신호 생성 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 12에 따르면, 광신호 생성 장치(1200)는 데이터 생성부(1210), 광변조부(1220), 광검출부(1230), 전압 신호 생성부(510), 시분할 신호 생성부(520), 광신호 제어부(530), 전원부(1240) 및 주제어부(1250)를 포함한다.
데이터 생성부(1210)는 제3 채널 신호와 제4 채널 신호를 생성하는 기능을 수행한다. 제3 채널 신호는 I(In-phase) 채널 신호를 의미하며, 제4 채널 신호는 Q(Quadrature) 채널 신호를 의미한다. 본 실시예에서 데이터 생성부(1210)는 데이터 생성기(data generator)로 구현될 수 있다.
광변조부(1220)는 생성된 제3 채널 신호와 생성된 제4 채널 신호를 고려하여 입력 광원에 대한 광신호를 생성하며, 생성된 광신호를 외부로 출력시키는 기능을 수행한다. 광변조부(1220)는 광신호 제어부(530)와 연동되어 차동 사분 위상 천이(Differential Quadrature Phase Shift Keying) 광신호를 생성 출력시킨다. 본 실시예에서 광변조부(1220)는 광변조기(optical modulator)로 구현될 수 있다.
광검출부(1230)는 광변조부(1220)에 구비되는 것으로서, 생성된 광신호를 검출하는 기능을 수행한다. 본 실시예에서 광검출부(1230)는 광변조기의 내장 광검출기(embedded photo detector)로 구현될 수 있다.
전압 신호 생성부(510)는 광검출부(1230)에 의해 검출된 광신호로부터 획득된 획득 신호를 이용하여 미리 정해진 기준에 부합하는 전압 신호들을 생성하는 기능을 수행한다.
시분할 신호 생성부(520)는 생성된 전압 신호들과 동일한 개수의 시분할 신호들을 생성하는 기능을 수행한다.
광신호 제어부(530)는 생성된 전압 신호들과 생성된 시분할 신호들 중에서 상호 대응되는 전압 신호와 시분할 신호를 각각 결합시키며, 상기 결합에 의한 결합 신호들로 위상값을 변화시켜 출력될 광신호를 제어하는 기능을 수행한다.
전원부(1240)는 광신호 생성 장치(1200)를 구성하는 각 부에 전원을 공급하는 기능을 수행한다. 본 실시예에서 전원부(540)와 전원부(1240)의 구별을 위해 전자를 제1 전원부(540)로, 후자를 제2 전원부(1240)로 각각 정의할 수 있다.
주제어부(1250)는 광신호 생성 장치(1200)를 구성하는 각 부의 전체 작동을 제어하는 기능을 수행한다. 전원부의 경우와 마찬가지로, 본 실시예에서는 두 주제어부의 구별을 위해 도 5의 주제어부(550)와 도 12의 주제어부(1250)를 각각 제1 주제어부와 제2 주제어부로 정의할 수 있다.
광신호 생성 장치(1200)는 전술한 구성 외에 도 5를 참조하여 설명한 광신호 제어 장치(500)의 구성을 더욱 포함할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 차동 사분 위상 천이 방식의 광변조기를 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 이더넷 분야나 광전송 분야에 적용될 수 있다.
500 : 광신호 제어 장치 510 : 전압 신호 생성부
520 : 시분할 신호 생성부 530 : 광신호 제어부
1200 : 광신호 생성 장치 1210 : 데이터 생성부
1220 : 광변조부 1230 : 광검출부

Claims (14)

  1. 검출된 광신호로부터 획득된 획득 신호를 이용하여 미리 정해진 기준에 부합하는 전압 신호들을 생성하는 전압 신호 생성부;
    생성된 전압 신호들과 동일한 개수의 시분할 신호들을 생성하는 시분할 신호 생성부; 및
    생성된 전압 신호들과 생성된 시분할 신호들 중에서 상호 대응되는 전압 신호와 시분할 신호를 각각 결합시키며, 상기 결합에 의한 결합 신호들로 위상값을 변화시켜 출력될 광신호를 제어하는 광신호 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광신호 제어부는 광신호를 제어할 때에 제1 채널 신호를 생성하는 제1 간섭계, 제2 채널 신호를 생성하는 제2 간섭계, 및 상기 제1 채널 신호와 상기 제2 채널 신호 간 일정한 위상차를 생성하는 제3 간섭계를 포함하는 광변조기를 제어하며,
    상기 광변조기에 대한 제어가 최초일 때 상기 광신호 제어부는 상기 제1 간섭계와 상기 제2 간섭계를 번갈아 제어한 뒤 상기 제3 간섭계를 제어하며, 상기 광변조기에 대한 제어가 최초가 아닐 때 상기 광신호 제어부는 상기 제1 간섭계 내지 상기 제3 간섭계를 차례대로 제어하는 것을 특징으로 하는 광신호 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    검출된 광신호를 증폭시키는 광신호 증폭부;
    증폭된 광신호에서 미리 정해진 제1 대역의 신호를 추출하는 제1 신호 추출부;
    추출된 제1 대역의 신호로부터 전압 신호를 생성하며, 생성된 전압 신호를 상기 획득 신호로 제공하는 제1 신호 처리부; 및
    증폭된 광신호에서 상기 제1 대역보다 주파수가 낮은 제2 대역의 신호를 추출하며, 추출된 제2 대역의 신호를 상기 획득 신호로 제공하는 제2 신호 처리부
    를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 시분할 신호 생성부는,
    광변조기에 구비되는 간섭계들을 제어하기 위한 감시 신호를 생성하는 감시 신호 생성부; 및
    생성된 감시 신호를 상기 간섭계들과 동일한 개수의 상기 시분할 신호들로 나누는 신호 분할부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 시분할 신호 생성부는 상기 시분할 신호들을 생성할 때에 광신호를 생성하는 광변조기의 전달 곡선(transfer curve)을 이용하는 것을 특징으로 하는 광신호 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 광신호 제어부는,
    상기 광변조기가 데이터 쓰기 활성화된 것인지 여부를 판단하는 제1 판단부;
    상기 광변조기가 데이터 쓰기 활성화된 것이면, 생성된 전압 신호들 중에서 선택된 전압 신호로부터 제1 전압값을 획득하는 전압값 획득부;
    획득된 제1 전압값이 미리 정해진 목표값에 부합하는지 여부를 판단하는 제2 판단부;
    획득된 제1 전압값이 상기 목표값에 부합하지 않으면, 획득된 제1 전압값보다 더 큰 제2 전압값을 생성하는 제1 전압값 생성부;
    생성된 제2 전압값이 상기 전달 곡선 상에서 널(null) 지점의 좌측에 위치하는지 여부를 판단하는 제3 판단부;
    생성된 제2 전압값이 널 지점의 좌측에 위치하지 않으면 상기 제2 전압값이 널 지점의 좌측에 위치할 때까지 상기 제2 전압값을 증가시키며, 생성된 제2 전압값이 널 지점의 좌측에 위치하면 상기 제2 전압값이 상기 목표값에 부합하는지 여부를 판단하는 제4 판단부;
    상기 제2 전압값이 상기 목표값에 부합하지 않으면 상기 제2 전압값보다 더 작은 제3 전압값을 생성하는 제2 전압값 생성부;
    생성된 제3 전압값이 상기 전달 곡선 상에서 쿼드 마이너스(Quad, -) 지점의 좌측에 위치하는지 여부를 판단하는 제5 판단부; 및
    생성된 제3 전압값이 상기 전달 곡선 상에서 쿼드 마이너스 지점의 좌측에 위치하지 않으면 상기 제3 전압값이 쿼드 마이너스 지점의 좌측에 위치할 때까지 상기 제3 전압값을 감소시키며, 생성된 제3 전압값이 쿼드 마이너스 지점의 좌측에 위치하면 상기 제3 전압값을 상기 미리 정해진 기준으로 제공하는 기준 제공부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 제어 장치.
  7. 검출된 광신호로부터 획득된 획득 신호를 이용하여 미리 정해진 기준에 부합하는 전압 신호들을 생성하는 전압 신호 생성 단계;
    생성된 전압 신호들과 동일한 개수의 시분할 신호들을 생성하는 시분할 신호 생성 단계; 및
    생성된 전압 신호들과 생성된 시분할 신호들 중에서 상호 대응되는 전압 신호와 시분할 신호를 각각 결합시키며, 상기 결합에 의한 결합 신호들로 위상값을 변화시켜 출력될 광신호를 제어하는 광신호 제어 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광신호 제어 단계는 광신호를 제어할 때에 제1 채널 신호를 생성하는 제1 간섭계, 제2 채널 신호를 생성하는 제2 간섭계, 및 상기 제1 채널 신호와 상기 제2 채널 신호 간 일정한 위상차를 생성하는 제3 간섭계를 포함하는 광변조기를 제어하며,
    상기 광변조기에 대한 제어가 최초일 때 상기 광신호 제어 단계는 상기 제1 간섭계와 상기 제2 간섭계를 번갈아 제어한 뒤 상기 제3 간섭계를 제어하며, 상기 광변조기에 대한 제어가 최초가 아닐 때 상기 광신호 제어 단계는 상기 제1 간섭계 내지 상기 제3 간섭계를 차례대로 제어하는 것을 특징으로 하는 광신호 제어 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    검출된 광신호를 증폭시키는 광신호 증폭 단계;
    증폭된 광신호에서 미리 정해진 제1 대역의 신호를 추출하는 제1 신호 추출 단계;
    추출된 제1 대역의 신호로부터 전압 신호를 생성하며, 생성된 전압 신호를 상기 획득 신호로 제공하는 제1 신호 처리 단계; 및
    증폭된 광신호에서 상기 제1 대역보다 주파수가 낮은 제2 대역의 신호를 추출하며, 추출된 제2 대역의 신호를 상기 획득 신호로 제공하는 제2 신호 처리 단계
    를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 제어 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 시분할 신호 생성 단계는,
    광변조기에 구비되는 간섭계들을 제어하기 위한 감시 신호를 생성하는 감시 신호 생성 단계; 및
    생성된 감시 신호를 상기 간섭계들과 동일한 개수의 상기 시분할 신호들로 나누는 신호 분할 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 제어 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 시분할 신호 생성 단계는 상기 시분할 신호들을 생성할 때에 광신호를 생성하는 광변조기의 전달 곡선(transfer curve)을 이용하는 것을 특징으로 하는 광신호 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 광신호 제어 단계는,
    상기 광변조기가 데이터 쓰기 활성화된 것인지 여부를 판단하는 제1 판단 단계;
    상기 광변조기가 데이터 쓰기 활성화된 것이면, 생성된 전압 신호들 중에서 선택된 전압 신호로부터 제1 전압값을 획득하는 전압값 획득 단계;
    획득된 제1 전압값이 미리 정해진 목표값에 부합하는지 여부를 판단하는 제2 판단 단계;
    획득된 제1 전압값이 상기 목표값에 부합하지 않으면, 획득된 제1 전압값보다 더 큰 제2 전압값을 생성하는 제1 전압값 생성 단계;
    생성된 제2 전압값이 상기 전달 곡선 상에서 널(null) 지점의 좌측에 위치하는지 여부를 판단하는 제3 판단 단계;
    생성된 제2 전압값이 널 지점의 좌측에 위치하지 않으면 상기 제2 전압값이 널 지점의 좌측에 위치할 때까지 상기 제2 전압값을 증가시키며, 생성된 제2 전압값이 널 지점의 좌측에 위치하면 상기 제2 전압값이 상기 목표값에 부합하는지 여부를 판단하는 제4 판단 단계;
    상기 제2 전압값이 상기 목표값에 부합하지 않으면 상기 제2 전압값보다 더 작은 제3 전압값을 생성하는 제2 전압값 생성 단계;
    생성된 제3 전압값이 상기 전달 곡선 상에서 쿼드 마이너스(Quad, -) 지점의 좌측에 위치하는지 여부를 판단하는 제5 판단 단계; 및
    생성된 제3 전압값이 상기 전달 곡선 상에서 쿼드 마이너스 지점의 좌측에 위치하지 않으면 상기 제3 전압값이 쿼드 마이너스 지점의 좌측에 위치할 때까지 상기 제3 전압값을 감소시키며, 생성된 제3 전압값이 쿼드 마이너스 지점의 좌측에 위치하면 상기 제3 전압값을 상기 미리 정해진 기준으로 제공하는 기준 제공 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 제어 방법.
  13. 제3 채널 신호와 제4 채널 신호를 생성하는 데이터 생성부;
    생성된 제3 채널 신호와 생성된 제4 채널 신호를 고려하여 입력 광원에 대한 광신호를 생성하며, 생성된 광신호를 외부로 출력시키는 광변조부;
    상기 광변조부에 구비되는 것으로서, 생성된 광신호를 검출하는 광검출부;
    검출된 광신호로부터 획득된 획득 신호를 이용하여 미리 정해진 기준에 부합하는 전압 신호들을 생성하는 전압 신호 생성부;
    생성된 전압 신호들과 동일한 개수의 시분할 신호들을 생성하는 시분할 신호 생성부; 및
    생성된 전압 신호들과 생성된 시분할 신호들 중에서 상호 대응되는 전압 신호와 시분할 신호를 각각 결합시키며, 상기 결합에 의한 결합 신호들로 위상값을 변화시켜 출력될 광신호를 제어하는 광신호 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호 생성 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 광변조부는 상기 광신호 제어부와 연동되어 차동 사분 위상 천이(Differential Quadrature Phase Shift Keying) 광신호를 생성 출력시키는 것을 특징으로 하는 광신호 생성 장치.
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