KR100304794B1 - 광전력제어장치 - Google Patents

Abstract

광 전송 장치에서 사용되며, 알.에프.(RF) 신호로부터 변환된 광 신호의 광량을 제어하는 광 전력 제어 장치가 개시된다. 광 전송 장치에서 RF 신호를 광 신호로 변환하기 위해 발광부 및 수광부를 갖는 신호 변환 장치에 포함되며, 발광부를 제어하는 이 장치는, 양의 공급 전압과 연결되는 일측을 갖는 발광부의 타측과 기준 전위 사이에 연결되어, 제1 소정값 보다 적은 레벨을 갖는 제어 신호에 응답하여 발광부의 타측과 기준 전위 사이의 연결을 차단시키고, 제1 소정값 이상의 레벨을 갖는 제어 신호에 응답하여 발광부의 타측과 기준 전위를 연결시키는 광량 제어 수단 및 양의 공급 전압과 연결되는 일측을 갖는 수광부의 타측으로부터 입력되고 수광부에서 수광된 광 신호의 전기적인 량을 제1 기준 신호와 비교하고, 비교된 결과를 제어 신호로서 출력하는 광량 감지 수단을 구비하고, 발광부의 타측과 기준 전위가 연결될 때 발광부는 발광하고, 발광부의 타측과 기준 전위 사이의 연결이 차단될 때 발광부는 발광을 하지 않으며, 발광부에서 발광하는 광 신호의 광량은 제어 신호의 레벨에 비례하는 것을 특징으로 한다.

Description

광 전력 제어 장치{Apparatus for controlling optical power}

본 발명은 광을 이용하여 데이타를 유선 또는 무선으로 전송하는 유/무선 광 전송 장치에 관한 것으로서, 특히, 유/무선 광 전송 장치에서 예를 들면, 고주파 신호 또는 초고주파 신호와 같은 신호[이하, 알.에프.(RF) 신호라 함]를 광 신호로 변환하는 신호 변환 장치에 포함되는 광 전력 제어 장치에 관한 것이다.

유/무선 광 전송 장치에서, 신호 변환 장치는 외부의 예를 들면, 휴대용 단말기 따위로부터 입력된 RF 신호를 광 신호로 변환하는 역할을 수행한다. 이를 위해, 신호 변환 장치는 RF 신호를 구동하는 레이져 구동부, 레이져 구동부에서 구동된 RF 신호에 응답하여 광 신호를 발광하는 레이져 다이오드(LD:Laser Diode), 발광되는 광 신호를 수광하기 위한 포토 다이오드(PD:Photo Diode), 식힘(cooling)이나 가열(heating) 기능을 갖는 TEC:Thermoelectric cooler 및 LD를 제어하는 광 전력 제어 장치로 구성된다.

종래의 광 전력 제어 장치는 LD를 제어하기 위해, 양(兩) 전원과 단(單) 전원을 모두 사용하였다. 즉, 음(-) 전압과, 양(+) 전압 및 기준 전위 즉, 접지 전압을 모두 사용하였다. 그러므로, 외부로부터 음(-) 전압을 인가해 주는 예를 들면, 전원 변환 장치(DC TO DC converter)가 신호 변환 장치 외부에 별도로 부착되어야 한다. 이로 인해 광 전력 제어 장치의 회로 구성이 복잡해질 뿐만 아니라, 단가가 비싸지며, 불량이 발생할 확률이 많은 문제점들이 있었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 광 전송 장치에서 사용되며 알.에프. 신호로부터 변환된 광 신호의 광량을 제어하는 광 전력 제어 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 광 전력 제어 장치의 바람직한 일실시예의 회로도이다.

상기 과제를 이루기 위해, 광 전송 장치에서 알.에프. 신호를 광 신호로 변환하기 위해 발광부 및 수광부를 갖는 신호 변환 장치에 포함되며, 상기 발광부를 제어하는 이 장치는, 양의 공급 전압과 연결되는 일측을 갖는 상기 발광부의 타측과 기준 전위 사이에 연결되어, 제1 소정값 보다 적은 레벨을 갖는 제어 신호에 응답하여 상기 발광부의 타측과 상기 기준 전위 사이의 연결을 차단시키고, 상기 제1 소정값 이상의 레벨을 갖는 상기 제어 신호에 응답하여 상기 발광부의 타측과 상기 기준 전위를 연결시키는 광량 제어 수단 및 상기 양의 공급 전압과 연결되는 일측을 갖는 상기 수광부의 타측으로부터 입력되고 상기 수광부에서 수광된 광 신호의 전기적인 량을 제1 기준 신호와 비교하고, 비교된 결과를 상기 제어 신호로서 출력하는 광량 감지 수단으로 구성되고, 상기 발광부의 타측과 상기 기준 전위가 연결될 때 상기 발광부는 발광하고, 상기 발광부의 타측과 상기 기준 전위 사이의 연결이 차단될 때 상기 발광부는 발광을 하지 않으며, 상기 발광부에서 발광하는 상기 광 신호의 광량은 상기 제어 신호의 레벨에 비례하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 의한 광 전력 제어 장치의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 광 전력 제어 장치의 바람직한 일실시예의 회로도로서, 광량 제어부(10), 광량 감지부(12), 발광 알림부(14) 및 인에이블부(16)로 구성된다.

도 1에 도시된 광량 제어부(10)는 양(+)의 공급 전압과 연결되는 일측을 갖는 발광부의 타측과 기준 전위 사이에 연결되고, 제1 소정값 보다 적은 레벨을 갖는 제어 신호(30)에 응답하여 발광부의 타측과 기준 전위 사이의 연결을 차단시키고, 제1 소정값 이상의 레벨을 갖는 제어 신호에 응답하여 발광부의 타측과 기준 전위를 연결시키는 역할을 한다. 이를 위해, 광량 제어부(10)는 제1 트랜지스터(T1), 제1 및 제2 저항들(R1 및 R2)로 구성될 수 있다.

여기서, 제1 트랜지스터(T1)는 제어 신호(30)와 연결되는 베이스, 제1 저항(R1)의 일측과 제2 저항(R2)의 일측 사이에 연결되는 컬렉터 및 이미터를 갖고, 베이스로 입력되는 제어 신호(30)에 응답하여 턴 온 또는 턴 오프된다. 즉, 전류 제어 전류원의 역할을 수행하는 제1 트랜지스터(T1)의 베이스에 인가되는 제어 전류에 해당하는 제어 신호(30)의 레벨이 제1 소정값 이상인 경우 제1트랜지스터(T1)는 턴 온되어 발광부의 타측과 기준 전위를 연결시키고, 제어 신호(30)의 레벨이 제1 소정값 보다 적은 경우 제1 트랜지스터(T1)는 턴 오프되어 발광부의 타측과 기준 전위 사이의 연결을 차단시킨다. 여기서, 제1 소정값은 제1 트랜지스터(T1)의 베이스에 인가되어 제1 트랜지스터(T1)의 베이스-이미터간 전압을 일반적인 NPN 트랜지스터의 문턱전압 예를 들어 0.7볼트가 되도록 하는 제1 트랜지스터(T1)의 베이스 전류의 레벨을 의미한다. 발광부는 제1 저항(R1)의 타측과 양의 공급 전압(Vcc) 사이에 연결되는 레이져 다이오드(D2)로 구현될 수 있으며 제어 신호(30)의 레벨에 비례하는 광량을 갖는 광 신호를 발광한다. 이 때, 제1 저항(R1)의 타측은 레이져 다이오드(D2)의 음극과 연결되며, 제2 저항(R2)의 타측은 접지와 연결된다. 그러나, 후술되는 바와 같이 제2 저항(R2)의 타측과 기준 전위 사이에 인에이블부(16)가 선택적으로 마련될 수도 있다.

전술한 구성을 통해, 도 1에 도시된 광량 제어부(10)의 제1 트랜지스터(T1)가 제1 소정값 이상의 레벨을 갖는 제어 신호(30)에 응답하여 턴 온되면 양의 공급 전압(Vcc)과 기준 전위인 접지 사이에 전류 경로가 형성되어 레이져 다이오드(D2)는 제어 신호(30)의 레벨에 비례하는 광량을 갖는 광 신호를 발광한다. 그러나, 제1 트랜지스터(T1)가 제1 소정값 보다 적은 레벨을 갖는 제어 신호(30)에 응답하여 턴 오프되면 양의 공급 전압(Vcc)과 기준 전위 사이에 전류 경로가 형성되지 못하므로 레이져 다이오드(D2)는 광 신호를 발광하지 않는다. 결국, 제1 트랜지스터(T1)의 베이스로 인가되는 제어 신호(30)의 레벨에 의해, 레이져 다이오드(D2)의 발광 여부가 결정될 뿐만 아니라 레이져 다이오드(D2)에서 발광되는 광신호의 광량이 제어될 수 있다.

한편, 광량 감지부(12)는 양의 공급 전압과 연결되는 일측을 갖는 수광부로부터 입력되고 수광부에서 수광된 광 신호의 전기적인 량을 제1 기준 신호와 비교하고, 비교된 결과를 제어 신호(30)로서 출력하는 역할을 한다. 이를 위해, 광량 감지부(12)는 제1 비교기(20), 제3, 제4, 제5, 제6, 제7 및 제8 저항들(R3, R4, R5, R6, R7 및 R8), 제너 다이오드(ZD) 및 제1 및 제2 커패시터들(C1 및 C2)로 구성된다.

여기서, 제1 비교기(20)는 양의 공급 전압과 연결되는 일측을 갖는 수광부의 타측으로부터 입력되고 수광부에서 수광된 광 신호의 전기적인 량(34)과 제1 기준 신호(32)를 비교하고, 비교된 결과를 출력하는 역할을 한다. 수광부는 양의 공급 전압(Vcc)과 전기적인 량(34) 즉, 제1 비교기(20)의 음의 입력단자(-) 사이에 연결되는 포토 다이오드(D1)로 구현될 수 있으며, 광 신호를 수광한다. 이 때, 제3 저항(R3)과 제1 커패시터(C1)는 도 1에 도시된 바와 같이 전기적인 량(34)과 기준 전위 즉, 접지 사이에 병렬로 연결되어, 포토 다이오드(D1)에서 수광된 광 신호를 전기적인 량(34)으로 변환하여 제1 비교기(20)의 음의 입력 단자(-)로 출력한다. 예컨데, 레이져 다이오드(D2)로부터 발생되는 광량을 포토 다이오드(D1)에서 감지하면, 포토 다이오드(D1)에 전류가 흐르게 되고, 이 흐르는 전류는 제3 저항(R3)에 의해 감지되어 전압으로 환산되고, 환산된 전압은 전기적인 량(34)으로서 제1 비교기(20)의 음의 입력단자(-)로 출력된다. 또한, 제1 기준 신호(32)를 발생하기 위해, 제4 저항(R4)의 일측은 양의 공급 전압(Vcc)에 연결되고 그의 타측은 제너 다이오드(ZD)와 연결되며, 제너 다이오드(ZD)는 제4 저항(R4)의 타측과 기준 전위 사이에 연결되고, 제5 및 제6 저항들(R5 및 R6)은 제4 저항(R4)의 타측과 접지 사이에 직렬 연결된다. 여기서, 제1 기준 신호(32)는 제5 저항(R5)과 제6 저항(R6) 사이의 전압에 해당하며, 직렬 연결된 제5 및 제6 저항들(R5 및 R6)은 가변 저항으로도 구현될 수 있다. 이 때, 제7 저항(R7)은 제1 비교기(20)의 출력과 양의 공급 전압(Vcc) 사이에 연결되고, 제8 저항(R8)은 제1 비교기(20)의 출력과 제어 신호(30) 사이에 연결되며, 제2 커패시터(C2)는 제어 신호(30)와 기준 전위 사이에 연결되어 제1 비교기(20)에서 비교된 결과가 안정된 제어 신호(30)로서 출력되도록 한다. 예컨데, 제1 비교기(20)는 제8 저항(R8)과 제2 커패시터(C2)에 의한 적분 동작에 의해 전술한 전기적 량(34)과 제1 기준 신호(32)를 비교할 수 있다.

도 1에 도시된 광 전력 제어 장치에 선택적으로 마련될 수 있는 발광 알림부(14)는 광량 제어부(10)와 기준 전위 사이에 연결되어 발광부의 타측과 기준 전위사이의 연결 여부를 검사하고, 검사된 결과로부터 발광부에 해당하는 레이져 다이오드(D2)의 발광의 정도에 비례하는 전기적인 신호인 발광 정도 신호를 검출하고, 검출된 발광 정도 신호의 레벨이 제2 소정값 이하일 때 레이져 다이오드(D2)가 발광되지 않았음을 알려주는 발광 알림 신호를 출력하는 역할을 한다. 이를 위해, 발광 알림부(14)는 제2 저항(R2)의 양단에 걸리는 전압을 증폭하고, 증폭된 결과를 발광 정도 신호로서 출력단자 OUT1을 통해 출력하는 제1 증폭부(40) 및 제1 증폭부(40)의 출력과 제2 기준 신호(42)를 비교하고, 비교된 결과를 발광 알림 신호로서 출력단자 OUT2를 통해 출력하는 제2 비교기(24)로 구성된다. 여기서, 양의공급 전압(Vcc)과 접지 사이에 직렬 연결되는 제9 및 제10 저항들(R9 및 R10)은 제2 기준 신호(42)를 발생하는 역할을 하며, 가변저항으로 구현될 수도 있다.

도 1에 도시된 제1 증폭부(40)는 전술한 동작을 위해, 연산 증폭기(22), 제1 트랜지스터(T1)의 이미터와 연산 증폭기(22)의 양의 입력 단자(+) 사이에 연결되는 제11 저항(R11), 제2 저항(R2)의 타측과 연산 증폭기(22)의 음의 입력 단자(-) 사이에 연결되는 제12 저항(R12), 연산 증폭기(22)의 양의 입력 단자(+)와 접지 사이에 연결되는 제13 저항(R13), 연산 증폭기(22)의 음의 입력 단자(-)와 출력 단자 사이에 직렬 연결되는 제14 및 제15 저항들(R14 및 R15)로 구성된다. 여기서, 가변 저항인 제15 저항(R15)은 고정 저항으로 구현될 수도 있다.

상술한 구성을 통해 증폭되어 연산 증폭기(22)로부터 출력되는 신호는 레이져 다이오드(D2)에서 발광되는 광 신호의 광량을 아날로그적으로 나타내는 발광 정도 신호이다. 따라서, 사용자는 출력단자 OUT1을 통해 출력되는 신호를 이용하여 레이져 다이오드(D2)에서 발광되는 광량을 확인할 수 있다. 또한, 사용자는 제2 비교기(24)로부터 출력단자 OUT2를 통해 출력되는 디지탈 형태의 발광 알림 신호를 이용하여, 레이져 다이오드(D2)가 광 신호를 발광하고 있는가 그렇지 않는가를 알 수 있다. 이 때, 레이져 다이오드(D2)가 광 신호를 발광하고 있는가 그렇지 않는가를 시각적으로 사용자에게 알려주는 발광 다이오드(D3)는 비교기(24)로부터 출력되는 신호의 논리 레벨에 따라 빛을 방출한다. 게다가, 사용자는 레이져 다이오드(D2)의 발광 여부를 알람 따위와 같이 청각적으로도 인지하기 위해 출력단자 OUT2를 통해 출력되는 발광 알림 신호를 이용할 수도 있다.

한편, 도 1에 도시된 본 발명에 의한 광 전력 제어 장치는, 선로 고장시의 선로 수리, 선로 교체, 선로 시험등과 같이 통신 상태(또는, 전송 상태)에 따라 통신에 장애를 줄 염려가 있을 때 인위적으로 외부에서 레이져 다이오드(D2)의 동작을 차단할 수 있도록 인에이블부(16)를 선택적으로 더 마련할 수도 있다. 예컨데, 인에이블부(16)는 레이져 다이오드(D2)의 발광 여부 및 레이져 다이오드(D2)에서 발광되는 광 신호의 광량을 외부로부터 입력단자 IN을 통해 입력한 인에이블 신호에 응답하여 제어한다. 즉, 인에이블부(16)는 입력단자 IN을 통해 입력되는 인에이블 신호에 응답하여 광량 제어부(10)와 기준 전위 사이를 연결시키거나 또는 차단시킴으로써, 레이져 다이오드(D2)를 발광시킬 것인가 또는 발광시키지 않을 것인가를 외부에서 제어할 수 있도록 한다. 또한, 레이져 다이오드(D2)에서 발광되는 광 신호의 광량이 입력단자 IN을 통해 입력되는 인에이블 신호의 레벨에 비례하도록 함으로써 레이져 다이오드(D2)에서 발광되는 광량을 제어할 수 있다. 여기서, 인에이블 신호에 의해 발광 여부를 제어하거나 발광 정도를 제어하는 동작은 제어 신호(30)에 의해 발광 여부를 제어하거나 발광 정도를 제어하는 동작과 비슷하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 이를 위해, 인에이블부(16)는 일측이 인에이블 신호와 연결되는 제17 저항(R17), 제17 저항(R17)의 타측과 연결되는 베이스, 제2 저항(R2)의 타측과 기준 전위 즉, 접지 사이에 연결되는 컬렉터 및 이미터를 갖는 제2 트랜지스터(T2) 및 제2 트랜지스터(T2)의 베이스와 기준 전위 사이에 연결되는 제18 저항(R18)으로 구성될 수 있다.

전술한 도 1에 도시된 본 발명에 의한 광 전력 제어 장치는 개인용 통신 단말기(PCS:Personal Communications System)등을 위한 광 전송 장치에 적용될 수 있다.

또한, 전술한 도면과 명세서는 본 발명의 최적 실시예를 설명하였다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위해 사용된 것이 아니다. 즉, 도 1에 도시된 광 전력 제어 장치의 광량 제어부(10), 광량 감지부(12), 발광 알림부(14) 및 인에이블부(16)는 도 1에 도시된 실시예에 국한되지 않고, 각각에 해당하는 전술한 기능을 수행하기 위해 다양하게 구현될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 광 전력 제어 장치는 음(-) 전압 없이 양(+) 전압과 기준 전위만을 이용하여 레이져 다이오드(LD)의 발광여부 및 발광되는 광 신호의 광량을 제어할 수 있기 때문에, 음 전압을 공급받기 위한 회로를 외부에 별도로 마련할 필요가 없어, 회로 구성이 간단해지고, 단가가 저렴해지며, 불량이 발생할 확률이 적어지는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 광 전송 장치에서 알.에프. 신호를 광 신호로 변환하기 위해 발광부 및 수광부를 갖는 신호 변환 장치에 포함되며, 상기 발광부를 제어하는 광 전력 제어 장치에 있어서,

   양의 공급 전압과 연결되는 일측을 갖는 상기 발광부의 타측과 기준 전위 사이에 연결되어, 제1 소정값 보다 적은 레벨을 갖는 제어 신호에 응답하여 상기 발광부의 타측과 상기 기준 전위 사이의 연결을 차단시키고, 상기 제1 소정값 이상의 레벨을 갖는 상기 제어 신호에 응답하여 상기 발광부의 타측과 상기 기준 전위를 연결시키는 광량 제어 수단; 및

   상기 양의 공급 전압과 연결되는 일측을 갖는 상기 수광부의 타측으로부터 입력되고 상기 수광부에서 수광된 광 신호의 전기적인 량을 제1 기준 신호와 비교하고, 비교된 결과를 상기 제어 신호로서 출력하는 광량 감지 수단을 구비하고,

   상기 발광부의 타측과 상기 기준 전위가 연결될 때 상기 발광부는 발광하고, 상기 발광부의 타측과 상기 기준 전위 사이의 연결이 차단될 때 상기 발광부는 발광을 하지 않으며, 상기 발광부에서 발광하는 상기 광 신호의 광량은 상기 제어 신호의 레벨에 비례하는 것을 특징으로 하는 광 전력 제어 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 광 전력 제어 장치는

   상기 광량 제어 수단과 상기 기준 전위 사이에 연결되어, 상기 발광부의 타측과 상기 기준 전위 사이의 연결 여부를 검사하고, 검사된 결과로부터 상기 발광부의 발광 정도에 비례하는 전기적인 신호인 발광 정도 신호를 검출하고, 상기 검출된 발광 정도 신호의 레벨이 제2 소정값 이하일 때 상기 발광부가 발광되지 않았음을 알려주는 발광 알림 신호를 출력하는 발광 알림 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광 전력 제어 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 광 전력 제어 장치는

   외부로부터 인가되는 인에이블 신호에 응답하여 상기 광량 제어 수단과 상기 기준 전위 사이를 연결 또는 차단시키는 인에이블 수단을 더 구비하고,

   상기 발광부에서 상기 광 신호의 광량은 상기 인에이블 신호의 레벨에 비례하는 것을 특징으로 하는 광 전력 제어 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 광량 제어 수단은

   상기 제어 신호와 연결되는 베이스를 갖는 제1 트랜지스터;

   상기 제1 트랜지스터의 컬렉터와 상기 발광부의 타측 사이에 연결되는 제1 저항; 및

   일측이 상기 제1 트랜지스터의 이미터와 연결되고, 타측이 상기 기준 전위에 연결되는 제2 저항을 구비하는 것을 특징으로 하는 광 전력 제어 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 광량 감지 수단은

   상기 전기적인 량과 상기 제1 기준 신호를 비교하고, 그 결과를 출력하는 제1 비교 수단;

   상기 전기적인 량과 상기 기준 전위 사이에 연결되는 제3 저항;

   상기 제3 저항과 병렬 연결되는 제1 커패시터;

   일측이 상기 양의 공급 전압과 연결되는 제4 저항;

   상기 제4 저항의 타측과 상기 기준 전위 사이에 연결되는 제너 다이오드;

   상기 제4 저항의 타측과 상기 기준 전위 사이에 직렬 연결되는 제5 및 제6 저항들;

   상기 제1 비교 수단의 출력과 상기 양의 공급 전압 사이에 연결되는 제7 저항;

   상기 제1 비교 수단의 출력과 상기 제어 신호 사이에 연결되는 제8 저항; 및

   상기 제어 신호와 상기 기준 전위 사이에 연결되는 제2 커패시터를 구비하고,

   상기 제1 기준 신호는 상기 제5 저항과 상기 제6 저항 사이의 전압에 해당하는 것을 특징으로 하는 광 전력 제어 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 인에이블 수단은

   일측이 상기 인에이블 신호와 연결되는 제9 저항;

   상기 제9 저항의 타측과 연결되는 베이스, 상기 제2 저항의 타측과 상기 기준 전위 사이에 연결되는 컬렉터 및 이미터를 갖는 제2 트랜지스터; 및

   상기 제2 트랜지스터의 베이스와 상기 기준 전위 사이에 연결되는 제10 저항을 구비하는 것을 특징으로 하는 광 전력 제어 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 발광 알림 수단은

   상기 제2 저항의 양단의 전압을 증폭하고, 증폭된 결과를 상기 발광 정도 신호로서 출력하는 제1 증폭 수단; 및

   상기 제1 증폭 수단의 출력과 제2 기준 신호를 비교하고, 비교된 결과를 상기 발광 알림 신호로서 출력하는 제2 비교 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 광 전력 제어 장치.