KR20150031056A

KR20150031056A - 대용량 광 트랜시버 모듈

Info

Publication number: KR20150031056A
Application number: KR20130110550A
Authority: KR
Inventors: 이준기; 강세경; 허준영
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2013-09-13
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2015-03-23
Also published as: KR101819254B1; US9287986B2; US20150078758A1

Abstract

대용량 광 트랜시버 모듈이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 대용량 광 트랜시버 모듈은, 외부로부터 입력받은 전기신호를 광신호로 변환하여 송신하되, 다수의 서브 그룹 단위로 전기신호를 광신호로 직접변조하여 다중화하는 광 송신부와, 외부로부터 광신호를 수신하고 수신된 광신호를 전기신호로 변환하여 출력하되, 다수의 서브 그룹 단위로 광신호를 역 다중화하여 전기신호로 변환하는 광 수신부를 포함한다.

Description

대용량 광 트랜시버 모듈 {Large capacity Optical transceiver module}

본 발명은 광통신 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광통신에 사용되는 대용량 광 트랜시버 모듈에 관한 것이다.

스마트폰, 테블릿 PC, 클라우드 서비스 등으로 인하여 인터넷 데이터가 지속적으로 증가하고 있으며, 인터넷을 위한 이더넷(Ethernet) 신호 역시 고속화, 대용량화되고 있다. 10G 이더넷이 2002년도에 표준화된 이후로 40G 및 100G 이더넷이 2010년도에 표준화되었으며, 최근에 100G 이더넷 광신호를 전송하기 위한 광 트랜시버 모듈이 상용화되기 시작하였다. 100G 이더넷 신호를 단일 모드 광섬유(single mode fiber: SMF)를 통해 10 km까지 전송하기 위해 25 Gb/s 속도의 파장을 갖는 광신호 4개를 4×25 Gb/s로 다중화하여 전송하는 100GBASE-LR4 등의 표준 등을 따른다.

100G 이더넷 광신호 전송을 위한 광 트랜시버 모듈은, 4개의 25 Gb/s 전기신호가 모듈 내부로 입력되면 클럭 및 데이터 재생기(Clock and Data Recovery: CDR) 등을 통해 재생되고 레이저 다이오드 드라이버(LD driver)를 통해 증폭되고 레이저 다이오드(Laser Diode: 이하 LD라 칭함)에서 광신호로 변환된다. 4개의 전기신호는 IEEE에서 표준화된 LAN-WDM 파장, 예를 들어 1295.56 nm, 1300.05 nm, 1304.58 nm, 1309.14 nm 파장을 갖는 광신호로 변환되고 광 다중화부(Optical MUX)를 통해서 파장분할 다중화되어 하나의 광섬유로 전송된다.

수신 단의 경우, 4개의 파장을 갖는 광신호가 입력되면 광 역 다중화부 (Optical DMUX)에서 파장 별로 분리하고 광 검출기(Photo Detector: 이하 PD라 칭함)와 트랜스임피던스 증폭기(Transimpedance Amplifier: 이하 TIA라 칭함)에서 광전변환 및 증폭되어 전기신호로 출력된다. 출력된 전기신호는 CDR에서 재생되어 광 트랜시버 모듈 외부로 출력된다. 광 트랜시버 모듈의 소형화를 위하여 4개의 LD와 하나의 광 다중화부가 하나의 광 송신 서브 어셈블리(Transmitter Optical Sub-Assembly: 이하 TOSA라 칭함)로 집적화되고, 4개의 PD, 4개의 TIA와 하나의 광 역 다중화부가 하나의 광 수신 서브 어셈블리(Receiver Optical Sub-Assembly: 이하 ROSA라 칭함)로 집적화된다.

한편, 400G 이더넷은 아직 표준화가 되어 있지 않으며, 광 트랜시버 모듈도 상용화되어 있지 않다. 400G 이더넷 신호를 전송하기 위한 방법으로 16개의 25 Gb/s 신호를 다중화하는 방법이 일반적으로 예상된다. 이 경우 16개의 LD와 하나의 광 다중화부가 하나의 TOSA로 집적화되고, 16개의 PD, TIA와 광 역 다중화부가 하나의 ROSA로 집적화될 것으로 예상된다.

그런데, 광 트랜시버 모듈이 대용량화됨에 따라 파장분할 다중화 방식으로 광 다중화되는 채널 수가 증가하게 되고, 집적화해야 하는 채널 수도 증가하게 된다. 채널 수가 증가하면 하나의 TOSA, ROSA에 집적화되는 LD, PD의 수가 증가하게 되고, 이 경우 패키징 공정 수가 늘어나고 패키징 난이도가 증가하므로 제작 중에 불량이 발생할 확률이 증가하게 된다. 또한 제작 중에 단지 어느 한 개의 칩에서 불량이 발생한 경우일지라도 광 트랜시버 모듈 전체에 대한 불량으로 간주되기 때문에 양산성(量産性)이 떨어지게 된다.

일 실시 예에 따라, 제작 시 발생할 수 있는 불량률을 줄이고 불량이 발생하더라도 효율적으로 수리하여 비용 및 시간 측면에서 입는 손해를 줄일 수 있는 광 트랜시버 모듈을 제안한다.

일 실시 예에 따른 광 트랜시버 모듈은, 외부로부터 입력받은 전기신호를 광신호로 변환하여 송신하되, 다수의 서브 그룹 단위로 전기신호를 광신호로 직접변조하여 다중화하는 광 송신부와, 외부로부터 광신호를 수신하고 수신된 광신호를 전기신호로 변환하여 출력하되, 다수의 서브 그룹 단위로 광신호를 역 다중화하여 전기신호로 변환하는 광 수신부를 포함한다.

다른 실시 예에 따른 광 트랜시버 모듈은, 외부로부터 입력받은 전기신호를 광신호로 변환하여 송신하되, 다수의 서브 그룹 단위로 전기신호를 광신호로 외부변조하여 다중화하는 광 송신부와, 외부로부터 광신호를 수신하고 수신된 광신호를 전기신호로 변환하여 출력하되, 다수의 서브 그룹 단위로 광신호를 역 다중화하여 전기신호로 변환하는 광 수신부를 포함한다.

또 다른 실시 예에 따른 광 트랜시버 모듈은, 외부로부터 입력받은 전기신호를 광신호로 변환하여 송신하되, 다수의 서브 그룹 단위로 전기신호를 광신호로 직접변조하여 다중화하는 광 송신부와, 외부로부터 광신호를 수신하고 수신된 광신호를 전기신호로 변환하여 출력하되, 단일 개의 그룹 내에서 수신된 광신호를 역 다중화하고 역 다중화된 광신호들을 채널 별로 전기신호로 변환하여 증폭하는 광 수신부를 포함한다.

일 실시 예에 따르면, 광 트랜시버 모듈을 대용량화하기 위해서 하나의 TOSA, ROSA로 집적화되는 채널 수를 4의 배수로 줄이고, 별도의 광 다중화기, 광 역 다중화기를 사용함에 따라, TOSA, ROSA를 제작하는 데 있어 불량률을 줄이고 양산성을 증가시킬 수 있다. 즉, TOSA, ROSA를 분리시킴에 따라, 광 트랜시버 모듈 제작 시 양산성을 높이며, 운용 중에 고장이 날 경우에도 문제가 발생한 일부 TOSA, ROSA만 교체하면 되기 때문에 효율적인 수리가 가능하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광 트랜시버 모듈의 구성도,
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광 트랜시버 모듈의 구성도,
도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광 트랜시버 모듈의 구성도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1 내지 도 3을 참조로 하여, 광 트랜시버 모듈을 통한 광 송신 및/또는 수신을 위해, 모듈에 집적화되는 채널 수를 줄여 모듈 제작 시 불량률을 줄이고 양산성을 증대시킬 수 있는 광 트랜시버 모듈의 다양한 실시 예에 대해 후술한다. 도 1 내지 도 3에서는 본 발명의 이해를 돕기 위해서 400Gb/s 속도를 갖는 400G 이더넷 광 트랜시버 모듈을 중심으로 설명하고자 하나, 광 트랜시버 모듈은 400G 급에 한정되지 않고 다른 급의 광 트랜시버 모듈에도 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 400G 이더넷 광 트랜시버 모듈의 경우, 채널 당 25Gb/s 속도를 갖는 16개의 채널로 구성되나, 채널 당 속도 및 채널 수는 광 트랜시버 모듈의 급에 따라 다양하게 변형 가능하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광 트랜시버 모듈의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 광 트랜시버 모듈은 광 송신부(1)와 광 수신부(2)를 포함하고, 광 송신부(1)와 광 수신부(2)는 각각 다수의 광 채널을 그룹핑하는 다수 개의 광 송신 서브 어셈블리(Transmitter Optical Sub-Assembly: 이하 TOSA라 칭함)와 다수 개의 광 수신 서브 어셈블리(Receiver Optical Sub-Assembly: 이하 ROSA라 칭함)를 포함한다.

세부적으로, 광 송신부(1)는 다수 개의 전기신호 처리부(10), 다수 개의 레이저 다이오드 드라이버(Laser Diode Driver: 이하 LD 드라이버라 칭함)(12), 다수 개의 TOSA를 포함하는 TOSA 어레이(14) 및 단일 개의 광 다중화부(Optical MUX)(16)를 포함하며, 각 TOSA(14)는 다수 개의 레이저 다이오드(Laser Diode: 이하 LD라 칭함)(140)와 단일 개의 서브 광 다중화부(Sub Optical MUX)(142)를 포함한다.

도 1에 도시된 400Gb/s 속도를 갖는 400G 이더넷 광 트랜시버 모듈을 예를 들면, 광 송신부(1)는 16개의 전기신호 처리부(10), 16개의 LD 드라이버(12), 4개의 TOSA를 포함하는 TOSA 어레이(14) 및 단일 개의 광 다중화부(16)를 포함하며, 각 TOSA(14)는 4개의 LD(140)와 단일 개의 서브 광 다중화부(142)를 포함한다.

전기신호 처리부들(10)은 각 채널 별로 전기신호를 입력받아 재생(recovery)한다. 전기신호 처리부(10)는 클럭 및 데이터 재생기(Clock and Data Recovery: 이하 CDR이라 칭함)일 수 있다. 전기신호 처리부들(10)은 입력받은 전기신호의 형태 변형을 보정할 수 있는데, 시스템 보드로부터 고속의 신호가 PCB(Printed Circuit Board)나 커넥터를 통과하여 입력되어 그 신호의 형태가 변형될 수 있기 때문에 전기신호 처리부들(10)은 이러한 신호의 형태 변형을 보정하게 된다.

LD 드라이버들(12)은 각 전기신호 처리부(10)로부터 전기신호를 입력받아 각 채널 별로 증폭한다. 입력신호는 형태뿐 아니라 그 크기 또한 약해질 수 있기 때문에 LD 드라이버들(12)은 입력신호를 증폭하게 된다. 또한, LD 드라이버들(12)은 다수의 TOSA(14) 내부의 LD들(140)을 인에이블 또는 디스에이블(enable/disable)시킬 수 있다. 이 경우, 각 TOSA(14) 내부의 LD들(140)은 서브 그룹 내에서 각 LD 드라이버(12)로부터 생성된 바이어스 전압에 의해 구동되어 전기신호를 광신호로 직접변조할 수 있다.

TOSA 어레이(14)는 다수의 서브 그룹으로 그룹핑되어 서브 그룹 단위로 각 LD 드라이버(12)로부터 증폭된 전기신호를 광신호로 직접변조하여 다중화한다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, TOSA 어레이(14)는 4개의 서브 그룹으로 그룹핑되고, 각 서브 그룹 내에는 4개의 채널이 형성된다. 따라서, 전체적으로 4×4×25G = 400Gb/s의 신호를 수용할 수 있게 된다. 이에 따라 TOSA 어레이(14)로 집적화되는 채널 수를 TOSA 어레이(14)가 4개의 서브 그룹으로 그룹핑되지 않는 경우에 비하여 1/4로 줄일 수 있게 된다.

세부적으로, TOSA 어레이(14)는 LD들(140)과 서브 광 다중화부(142)를 포함한다. 각 TOSA 내 LD들(140)은 각 서브 그룹 별로 각 LD 드라이버(12)로부터 증폭된 전기신호를 입력받아 광신호로 변환한다. 각 TOSA(14) 내 서브 광 다중화부들(142)은 서브 그룹 내에서 각 LD(140)를 통해 변환된 광신호들을 결합한다. 각 서브 광 다중화부(142)는 서브 그룹 내에서 각 LD(140)로부터 변조된 광신호를 입력받는 입력포트와, 입력포트를 통해 입력받은 광신호들이 서브 그룹 내에서 결합된 광신호를 출력하는 출력포트로 구성될 수 있다.

도 1의 각 서브 광 다중화부(142)는 광 파워 결합부(Optical power combiner)로 대체될 수 있다. 이 경우, 각 4채널 TOSA(14)는 LAN-WDM 파장 대역 중에 각각 다른 파장의 LD 4개(140)와 단일 개의 서브 광 다중화부(142) 또는 서브 광 파워 결합부로 구성될 수 있다. 광 다중화부(16)는 각 TOSA(14)로부터 출력된 광신호들을 결합하여 단일 개의 광섬유로 출력한다.

한편, 광 수신부(2)는 단일 개의 광 역 다중화부(Optical DMUX)(20), 다수 개의 ROSA를 포함하는 ROSA 어레이(22) 및 다수 개의 전기신호 처리부(24)를 포함하며, 각 ROSA(22)는 단일 개의 서브 광 역 다중화부(Sub Optical DMUX)(220)와, 다수 개의 포토 다이오드(Photo Diode: 이하 PD라 칭함)/트랜스 임피던스 증폭기(Transimpedance Amplifier: 이하 TIA라 칭함)(222)를 포함한다.

도 1에 도시된 400Gb/s 속도를 갖는 400G 이더넷 광 트랜시버 모듈을 예를 들면, 광 수신부(2)는 단일 개의 광 역 다중화부(20), 4개의 ROSA를 포함하는 ROSA 어레이(22) 및 16개의 전기신호 처리부(24)를 포함하며, 각 ROSA(22)는 단일 개의 서브 광 역 다중화부(220)와 4개의 PD/TIA(222)를 포함한다.

ROSA 어레이(22)는 다수의 서브 그룹으로 그룹핑되어 서브 그룹 단위로 광 역 다중화부(20)로부터 역 다중화된 광신호를 역 다중화하여 전기신호로 변조한다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, ROSA 어레이(22)는 4개의 서브 그룹으로 그룹핑되고, 각 서브 그룹 내에는 4개의 채널이 형성된다. 따라서, 전체적으로 4×4×25G = 400Gb/s의 신호를 수용할 수 있게 된다. 이에 따라 ROSA 어레이(22)로 집적화되는 채널 수를 1/4로 줄일 수 있게 된다.

세부적으로, 각 ROSA(22)는 단일 개의 서브 광 역 다중화부(220)와 PD/TIA(222)를 포함하는데, 서브 광 역 다중화부(220)는 서브 그룹 내에서 광 역 다중화부(20)로부터 역 다중화된 광신호를 수신하여 분리한다. 그리고, PD/TIA(222)는 서브 그룹 내에서 서브 광 역 다중화부(220)로부터 분리된 광신호들을 검출하여 전기신호로 변환하고, 변환된 전기신호들을 증폭한다.

각 서브 광 역 다중화부(220)는 서브 그룹 내에서 광 역 다중화부(2)로부터 역 다중화된 광신호를 입력받는 입력포트와, 입력포트를 통해 입력받은 광신호가 서브 그룹 내에서 역 다중화된 광신호들을 출력하는 출력포트를 포함할 수 있다.

수신 측의 전기신호 처리부들(24)은 각 채널 별로 각 ROSA(22)로부터 전기신호를 입력받아 재생한다. 전기신호 처리부들(24)는 CDR일 수 있다

도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광 트랜시버 모듈의 구성도이다.

도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 광 트랜시버 모듈은 광 송신부(3)와 광 수신부(4)를 포함하고, 광 송신부(3)는 다수의 서브 그룹 단위로 전기신호를 광신호로 외부변조하여 다중화하며, 광 수신부(4)는 다수의 서브 그룹 단위로 광신호를 역 다중화하여 전기신호로 변환한다. 이때, 광 송신부(3)의 TOSA 어레이(34)는 외부 변조기(342)를 사용한다. 즉, LD(340)를 직접변조하는 것이 아니라, 실리콘 포토닉스 기반의 외부 변조기(342)를 사용하여 외부변조하는 형태가 된다.

세부적으로, 광 송신부(3)는 다수의 변조기 드라이버(32), TOSA 어레이(34) 및 단일 개의 광 다중화부(Optical MUX)(36)를 포함하며, 각 TOSA(34)는 다수의 LD(340), 다수의 외부 변조기(342) 및 단일 개의 서브 광 다중화부(Sub Optical MUX)(344)를 포함한다.

도 2에 도시된 400Gb/s 속도를 갖는 400G 이더넷 광 트랜시버 모듈을 예를 들면, 광 송신부(3)는 16개의 전기신호 처리부(30), 16개의 변조기 드라이버(32), 4개의 TOSA를 포함하는 TOSA 어레이(34) 및 단일 개의 광 다중화부(36)를 포함하며, 각 TOSA(34)는 4개의 LD(340), 4개의 외부 변조기(342) 및 단일 개의 서브 광 다중화부(344)를 포함한다.

각 변조기 드라이버(32)는 채널 별로 외부로부터 입력받은 전기신호에 따라 외부변조를 위한 구동 전압을 생성한다. 각 TOSA(34)는 다수의 서브 그룹으로 그룹핑되어 서브 그룹 단위로 전기신호를 광신호로 외부변조하여 다중화한다. 그리고, 광 다중화부(36)는 각 TOSA(34) 별로 출력된 광신호들을 다중화한다.

각 TOSA(34)를 구성하는 LD들(340)은 서브 그룹 내에서 광신호를 발생하고, 외부 변조기(342)는 서브 그룹 내에서 각 변조기 드라이버(32)로부터 생성된 바이어스 전압에 의해 구동되어 각 LD(340)를 통해 발생한 광신호를 외부변조시킨다. 그리고, 각 서브 광 다중화부(34)는 서브 그룹 내에서 외부 변조기(342)를 통해 변조된 광신호들을 결합한다. 단일 개의 광 다중화부(36)는 각 TOSA(34) 별로 출력된 광신호들을 다중화한다.

도 2의 서브 광 다중화부들(344)은 광 파워 결합부들(Optical power combiners)로 대체될 수 있다. 이 경우, 각 4채널 TOSA(34)는 LAN-WDM 파장 대역 중에 각각 다른 파장의 LD 4개(340)와 하나의 4개의 외부 변조기(342)와 서브 광 다중화부(344) 또는 서브 광 파워 결합부로 구성될 수 있다.

한편, 광 수신부(4)는 단일 개의 광 역 다중화부(Optical DMUX)(40), 다수 개의 ROSA를 포함하는 ROSA 어레이(42) 및 다수 개의 전기신호 처리부(44)를 포함하며, 각 ROSA(42)는 단일 개의 서브 광 역 다중화부(Sub Optical DMUX)(422)와, 다수 개의 PD/TIA(420)를 포함한다.

도 2에 도시된 400Gb/s 속도를 갖는 400G 이더넷 광 트랜시버 모듈을 예를 들면, 광 수신부(4)는 단일 개의 광 역 다중화부(40), 4개의 ROSA를 포함하는 ROSA 어레이(42) 및 16개의 전기신호 처리부(44)를 포함하며, 각 ROSA(42)는 단일 개의 서브 광 역 다중화부(422)와 4개의 PD/TIA(420)를 포함한다.

ROSA 어레이(42)는 다수의 서브 그룹으로 그룹핑되어 서브 그룹 단위로 광 역 다중화부(40)로부터 역 다중화된 광신호를 역 다중화하여 전기신호로 변조한다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, ROSA 어레이(42)는 4개의 서브 그룹으로 그룹핑되고, 각 서브 그룹 내에는 4개의 채널이 형성된다. 따라서, 전체적으로 4×4×25G = 400Gb/s의 신호를 수용할 수 있게 된다. 이에 따라 ROSA 어레이(42)로 집적화되는 채널 수를 1/4로 줄일 수 있게 된다.

세부적으로, 각 ROSA(42)는 단일 개의 서브 광 역 다중화부(422)와, PD/TIA(420)를 포함하는데, 서브 광 역 다중화부(422)는 서브 그룹 내에서 광 역 다중화부(40)로부터 역 다중화된 광신호를 수신하여 분리한다. 그리고, PD/TIA(420)는 서브 그룹 내에서 서브 광 역 다중화부(422)로부터 분리된 광신호들을 검출하여 전기신호로 변환하고, 변환된 전기신호들을 증폭한다.

각 서브 광 역 다중화부(422)는 서브 그룹 내에서 광 역 다중화부(4)로부터 역 다중화된 광신호를 입력받는 입력포트와, 입력포트를 통해 입력받은 광신호가 서브 그룹 내에서 역 다중화된 광신호들을 출력하는 출력포트를 포함할 수 있다. 전기신호 처리부들(44)은 각 채널 별로 각 ROSA(42)로부터 전기신호를 입력받아 재생한다.

도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광 트랜시버 모듈의 구성도이다.

도 3을 참조하면, 광 수신부(6)의 경우 서브 광 역 다중화부를 2단으로 사용할 경우 삽입손실이 증가할 수 있는데, 광 수신부(6)의 경우 수신감도가 중요하기 때문에 도 3에 도시된 바와 같이 모든 채널을 단일 개의 ROSA(60)에 집적화한 형태를 사용할 수 있다. 즉, 일 실시 예에 따른 광 트랜시버 모듈의 광 송신부(5)는 다수의 광 채널을 그룹핑하는 다수 개의 TOSA(54)를 포함하지만, 광 수신부(6)는 수신감도가 중요하기 때문에 모든 채널을 단일 개의 ROSA(60)에 집적화한다.

세부적으로, 광 송신부(5)는 다수 개의 전기신호 처리부(50), 다수 개의 LD 드라이버(52), 다수 개의 TOSA를 포함하는 TOSA 어레이(54) 및 단일 개의 광 다중화부(Optical MUX)(56)를 포함하며, 각 TOSA(54)는 다수 개의 LD(540)와 단일 개의 서브 광 다중화부(Sub Optical MUX)(542)를 포함한다.

도 3에 도시된 400Gb/s 속도를 갖는 400G 이더넷 광 트랜시버 모듈을 예를 들면, 광 송신부(5)는 16개의 전기신호 처리부(50), 16개의 LD 드라이버(52), 4개의 TOSA를 포함하는 TOSA 어레이(54) 및 단일 개의 광 다중화부(56)를 포함하며, 각 TOSA(54)는 4개의 LD(540)와 단일 개의 서브 광 다중화부(542)를 포함한다.

전기신호 처리부들(50)은 각 채널 별로 전기신호를 입력받아 재생한다. 전기신호 처리부들(50)은 입력받은 전기신호의 형태 변형을 보정할 수 있는데, 시스템 보드로부터 고속의 신호가 PCB(Printed Circuit Board)나 커넥터를 통과하여 입력되어 그 신호의 형태가 변형될 수 있기 때문에 전기신호 처리부들(50)은 이러한 신호의 형태 변형을 보정하게 된다.

LD 드라이버들(52)은 각 전기신호 처리부(50)로부터 전기신호를 입력받아 각 채널 별로 증폭한다. 입력신호는 형태뿐 아니라 그 크기 또한 약해질 수 있기 때문에 LD 드라이버들(52)은 입력신호를 증폭하게 된다. 또한, LD 드라이버들(52)은 다수의 TOSA(54) 내부의 LD들(540)을 인에이블 또는 디스에이블(enable/disable)시킬 수 있다. 이 경우, 각 TOSA(54) 내부의 LD들(540)은 서브 그룹 내에서 각 LD 드라이버(52)로부터 생성된 바이어스 전압에 의해 구동되어 전기신호를 광신호로 직접변조할 수 있다.

TOSA 어레이(54)는 다수의 서브 그룹으로 그룹핑되어 서브 그룹 단위로 각 LD 드라이버(52)로부터 증폭된 전기신호를 광신호로 직접변조하여 다중화한다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, TOSA 어레이(54)는 4개의 서브 그룹으로 그룹핑되고, 각 서브 그룹 내에는 4개의 채널이 형성된다. 따라서, 전체적으로 4×4×25G = 400Gb/s의 신호를 수용할 수 있게 된다. 이에 따라 TOSA 어레이(54)로 집적화되는 채널 수를 1/4로 줄일 수 있게 된다.

세부적으로, TOSA 어레이(54)는 LD들(540)과 서브 광 다중화부(542)를 포함한다. 각 TOSA 내 LD들(540)은 각 서브 그룹 별로 각 LD 드라이버(52)로부터 증폭된 전기신호를 입력받아 광신호로 변환한다. 각 TOSA(54) 내 서브 광 다중화부들(542)은 서브 그룹 내에서 각 LD(540)를 통해 변환된 광신호들을 결합한다.

각 서브 광 다중화부(542)는 서브 그룹 내에서 각 LD(540)로부터 변조된 광신호를 입력받는 입력포트와, 입력포트를 통해 입력받은 광신호들이 서브 그룹 내에서 결합된 광신호를 출력하는 출력포트로 구성될 수 있다.

도 3의 서브 광 다중화부들(542)은 광 파워 결합부들(Optical power combiners)로 대체될 수 있다. 이 경우, 각 4채널 TOSA(54)는 LAN-WDM 파장 대역 중에 각각 다른 파장의 LD 4개(540)와 하나의 서브 광 다중화부(542) 또는 서브 광 파워 결합부로 구성될 수 있다. 광 다중화부(56)는 각 TOSA(54)로부터 출력된 광신호들을 결합하여 단일 개의 광섬유로 출력한다.

한편, 광 수신부(6)는 단일 개의 광 역 다중화부(600)와 다수의 PD/TIA(602)를 포함하는 단일 개의 ROSA(60)로 구성되는데, 광 역 다중화부(600)는 수신된 광신호들을 분리하고, 각 PD/TIA(602)는 광 역 다중화부(600)로부터 분리된 광신호들을 검출하여 채널 별로 전기신호로 변환하고, 변환된 전기신호들을 채널 별로 증폭한다.

도 1 내지 도 3을 참조로 하여, 광 다중화부 및 역 광 다중화부가 내장된 4채널 단위의 TOSA, ROSA가 불량률을 줄이고 양산성을 높이는데 적절한 실시 예들을 설명하였으나, 칩 기술과 패키징 기술 발달에 의하여 4×N 채널 단위의 TOSA, ROSA 단위로 다중화/역 다중화될 수 있다. 또한 개별 파장 채널에 적용되는 변조방식의 경우, 기존의 NRZ-OOK(non-return to zero On-Off Keying) 방식에 제한되는 것이 아니고, PAM(Pulse Amplitude Modulation)-4, PAM-8 등의 멀리 레벨 신호에 대해서도 적용될 수 있다. 또한, 채널 당 속도가 25 Gb/s로 한정되는 것이 아니며, 채널 개수도 16개로 한정되는 것이 아니다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

외부로부터 입력받은 전기신호를 광신호로 변환하여 송신하되, 다수의 서브 그룹 단위로 전기신호를 광신호로 직접변조하여 다중화하는 광 송신부; 및
외부로부터 광신호를 수신하고 수신된 광신호를 전기신호로 변환하여 출력하되, 다수의 서브 그룹 단위로 광신호를 역 다중화하여 전기신호로 변환하는 광 수신부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 트랜시버 모듈.
제 1 항에 있어서, 상기 광 송신부는,
외부로부터 입력받은 전기신호를 재생하는 다수의 전기신호 처리부;
각 전기신호 처리부로부터 재생된 전기신호를 증폭하는 다수의 레이저 다이오드 드라이버;
다수의 서브 그룹으로 그룹핑되어 서브 그룹 단위로 각 레이저 다이오드 드라이버로부터 증폭된 전기신호를 광신호로 직접변조하여 다중화하는 광 송신 서브어셈블리 어레이;
각 광 송신 서브어셈블리 별로 출력된 광신호들을 다중화하는 광 다중화부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 트랜시버 모듈.
제 2 항에 있어서, 각 광 송신 서브어셈블리는
서브 그룹 내에서 각 레이저 다이오드 드라이버로부터 생성된 바이어스 전압에 의해 구동되어 전기신호를 광신호로 직접변조하는 다수의 레이저 다이오드; 및
서브 그룹 내에서 각 레이저 다이오드를 통해 변조된 광신호들을 결합하는 서브 광 다중화부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 트랜시버 모듈.
제 3 항에 있어서, 각 서브 광 다중화부는
서브 그룹 내에서 각 레이저 다이오드로부터 변조된 광신호를 입력받는 입력포트; 및
상기 입력포트를 통해 입력받은 광신호들이 서브 그룹 내에서 결합된 광신호를 출력하는 출력포트;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 트랜시버 모듈.
제 1 항에 있어서, 상기 광 수신부는,
외부로부터 수신한 광신호를 역 다중화하는 광 역 다중화부;
다수의 서브 그룹으로 그룹핑되어 서브 그룹 단위로 상기 광 역 다중화부로부터 입력받은 광신호를 역 다중화하여 전기신호로 변환하는 광 수신 서브어셈블리 어레이;
각 광 수신 서브어셈블리로부터 각 채널 별로 전기신호를 입력받아 재생하는 다수의 전기신호 처리부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 트랜시버 모듈.
제 5 항에 있어서, 각 광 수신 서브어셈블리는
서브 그룹 내에서 상기 광 역 다중화부로부터 역 다중화된 광신호를 수신하여 분리하는 서브 광 역 다중화부;
서브 그룹 내에서 서브 광 역 다중화부로부터 분리된 광신호들을 검출하여 전기신호로 변환하는 다수의 포토 다이오드; 및
서브 그룹 내에서 상기 다수의 포토 다이오드를 통해 변환된 전기신호들을 증폭하는 다수의 트랜스임피던스 증폭부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 트랜시버 모듈.
제 6 항에 있어서, 각 서브 광 역 다중화부는
서브 그룹 내에서 상기 광 역 다중화부로부터 역 다중화된 광신호를 입력받는 입력포트; 및
상기 입력포트를 통해 입력받은 광신호가 서브 그룹 내에서 역 다중화된 광신호들을 출력하는 출력포트;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 트랜시버 모듈.
외부로부터 입력받은 전기신호를 광신호로 변환하여 송신하되, 다수의 서브 그룹 단위로 전기신호를 광신호로 외부변조하여 다중화하는 광 송신부; 및
외부로부터 광신호를 수신하고 수신된 광신호를 전기신호로 변환하여 출력하되, 다수의 서브 그룹 단위로 광신호를 역 다중화하여 전기신호로 변환하는 광 수신부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 트랜시버 모듈.
제 8 항에 있어서, 상기 광 송신부는
외부로부터 채널 별로 입력받은 전기신호에 따라 외부변조를 위한 구동 전압을 생성하는 다수의 변조기 드라이버;
다수의 서브 그룹으로 그룹핑되어 서브 그룹 단위로 전기신호를 광신호로 외부변조하여 다중화하는 광 송신 서브어셈블리 어레이;
각 광 송신 서브어셈블리 별로 출력된 광신호들을 다중화하는 광 다중화부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 트랜시버 모듈.
제 9 항에 있어서, 각 광 송신 서브어셈블리는
서브 그룹 내에서 광신호를 발생하는 다수의 레이저 다이오드;
서브 그룹 내에서 각 변조기 드라이버로부터 생성된 바이어스 전압에 의해 구동되어 각 레이저 다이오드를 통해 발생한 광신호를 외부변조시키는 외부 변조기; 및
서브 그룹 내에서 상기 외부 변조기를 통해 변조된 광신호들을 결합하는 서브 광 다중화부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 트랜시버 모듈.
제 8 항에 있어서, 상기 광 수신부는,
외부로부터 수신한 광신호를 역 다중화하는 광 역 다중화부;
다수의 서브 그룹으로 그룹핑되어 서브 그룹 단위로 상기 광 역 다중화부로부터 입력받은 광신호를 역 다중화하여 전기신호로 변환하는 광 수신 서브어셈블리 어레이;
각 광 수신 서브어셈블리로부터 각 채널 별로 전기신호를 입력받아 재생하는 다수의 전기신호 처리부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 트랜시버 모듈.
제 11 항에 있어서, 각 광 수신 서브어셈블리는
서브 그룹 내에서 상기 광 역 다중화부로부터 역 다중화된 광신호를 수신하여 분리하는 서브 광 역 다중화부;
서브 그룹 내에서 서브 광 역 다중화부로부터 분리된 광신호들을 검출하여 전기신호로 변환하는 다수의 포토 다이오드; 및
서브 그룹 내에서 상기 다수의 포토 다이오드를 통해 변환된 전기신호들을 증폭하는 다수의 트랜스임피던스 증폭부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 트랜시버 모듈.
제 12 항에 있어서, 각 서브 광 역 다중화부는
서브 그룹 내에서 상기 광 역 다중화부로부터 역 다중화된 광신호를 입력받는 입력포트; 및
상기 입력포트를 통해 입력받은 광신호가 서브 그룹 내에서 역 다중화된 광신호들을 출력하는 출력포트;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 트랜시버 모듈.
외부로부터 입력받은 전기신호를 광신호로 변환하여 송신하되, 다수의 서브 그룹 단위로 전기신호를 광신호로 직접변조하여 다중화하는 광 송신부; 및
외부로부터 광신호를 수신하고 수신된 광신호를 전기신호로 변환하여 출력하되, 단일 개의 그룹 내에서 수신된 광신호를 역 다중화하고 역 다중화된 광신호들을 채널 별로 전기신호로 변환하여 증폭하는 광 수신부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 트랜시버 모듈.
제 14 항에 있어서, 상기 광 송신부는,
외부로부터 입력받은 전기신호를 재생하는 다수의 전기신호 처리부;
각 전기신호 처리부로부터 재생된 전기신호를 증폭하는 다수의 레이저 다이오드 드라이버;
다수의 서브 그룹으로 그룹핑되어 서브 그룹 단위로 각 레이저 다이오드 드라이버로부터 증폭된 전기신호를 광신호로 직접변조하여 다중화하는 광 송신 서브어셈블리 어레이;
각 광 송신 서브어셈블리로부터 출력된 광신호들을 다중화하는 광 다중화부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 트랜시버 모듈.
제 15 항에 있어서, 각 광 송신 서브어셈블리는
서브 그룹 내에서 각 레이저 다이오드 드라이버로부터 생성된 바이어스 전압에 의해 구동되어 전기신호를 광신호로 직접변조하는 다수의 레이저 다이오드; 및
서브 그룹 내에서 각 레이저 다이오드를 통해 변조된 광신호들을 결합하는 서브 광 다중화부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 트랜시버 모듈.
제 16 항에 있어서, 각 서브 광 다중화부는
서브 그룹 내에서 각 레이저 다이오드로부터 변조된 광신호를 입력받는 입력포트; 및
상기 입력포트를 통해 입력받은 광신호들이 서브 그룹 내에서 결합된 광신호를 출력하는 출력포트;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 트랜시버 모듈.
제 14 항에 있어서, 상기 광 수신부는,
단일 개의 광 수신 서브어셈블리를 포함하며,
상기 광 수신 서브어셈블리는,
수신된 광신호들을 분리하는 광 역 다중화부;
상기 광 역 다중화부로부터 분리된 광신호들을 검출하여 채널 별로 전기신호로 변환하는 다수의 포토 다이오드;
상기 다수의 포토 다이오드를 통해 변환된 전기신호들을 채널 별로 증폭하는 다수의 트랜스임피던스 증폭부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 트랜시버 모듈.