KR100322813B1 - 무선주파수피변조광학방사원및이를포함하는파이버를통한무선통신시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 주파수 피변조 광방사원 및 이를 포함하는 파이버를 통한 무선 통신시스템에 관한 것으로서, 반도체 전기흡수 변조기는 전기흡수 변조기에 인가된 전기 변조 주파수의 고조파에서 입력 광신호를 효을적으로 변조하고, 파이버를 통한 무선 통신시스템에 이용하기 위해 전기 구동신호의 보다 높은 차수의 고조파를 발생하는데 저주파수에서 동작하도록 설계되고, 저가인 전기흡수 변조기가 이용될 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 주파수 피변조 광방사원 및 이를 포함하는 파이버를 통한 무선 통신시스템

본 발명은 무선 주파수 피변조 광방사원 및 이를 포함하는 파이버를 통한 무선 통신시스템에 관한 것이다.

앞으로 10년 동안 가정 및 작은 사업체에 대한 광대역 통신 서비스의 요구가 크게 증가할 것으로 예측되고 있다. 광파이버와 밀리파 무선은 모두 이러한 서비스와 연관된 큰 대역폭 요구를 충족시킬 수 있다. 광파이버 케이블을 가정 또는 사업체에 연결하는 것은 고용량을 제공하는 하나의 방법이지만 동작상의 이유 때문에 항상 적절한 해결책이 되지는 못한다. 대안적으로 RACE 이동식 광대역 시스템(MBS)과 같은 밀리파 무선 시스템은 유연성이 있고, 편리하다는 이점을 제공한다.

최근 몇 년간 상기 두 가지 기술을 혼용한 것이 개발되었고, 이것은 파이버를 통한 무선이라 불린다. 파이버를 통한 무선 시스템은 무선신호를 자유 공간 방사의 한 지점으로 인도하기 위해 광파이버 전송을 이용한다. 파이버를 통한 무선 시스템의 애플리케이션에 따라 무선신호는 VHF, UHF, 마이크로파 또는 밀리파 주파수일 수 있다. 일반적으로, 파이버를 통한 무선 통신 시스템은 무선 주파수 캐리어를 가지는 광신호가 발생되는 제 1 또는 중앙 사이트, 광파이버에 의해 제 1 사이트에 연결되며, 송신용 무선 안테나를 가지는 제 2 또는 원격 사이트 및 수신용 무선 안테나를 가지는 제 3 사이트를 포함할 것이다. 따라서 제 1 사이트에서 광캐리어에 의해 인코딩된 데이터는 광파이버를 통하여 원격 사이트로 광학적으로 전송되고, 이 원격 사이트로부터 제 3 사이트의 수신용 무선 안테나로 자유공간 무선신호로서 전송되고, 복조된다. 무선신호를 광파이버 링크를 통하여 광학적으로 인도함으로써 대체로 쉽게 접속할 수 없고 환경이 양호하지 않은 원격 사이트에서 고주파 무선 캐리어를 발생시킬 필요가 없다. 광파이버는 낮은 손실, 고주파수 및 광대역 용량 때문에 이러한 목적을 달성하는데 이상적인 전송매체이다. 파이버를 통한 무선 시스템의 이점은 대부분의 비싸고, 주파수가 높은 설비는 중앙 사이트에 집중시키고, 간단하고, 크기가 작고, 경량이며, 전력 소비가 적은 나머지 설비는 원격 사이트에 위치하도록 할 수 있다는 것이다. 이것은 직립형 설치를 가능하게 하고, 보수가 적으며, 전력 제공을 위한 옵션을 어느 정도 단순화한다. 고주파 설비의 집중은 또한 동작 유연성 및 많은 사용자 사이의 주파수 공유 또는 주파수 재사용 가능성을 증가시킨다. 게다가, 방사 주파수는 심각한 기후 변화로부터 차폐된 환경하에서 중앙에서 제어될 수 있고, 따라서 매우 안정적일 수 있다.

파이버를 통한 무선 통신시스템의 핵심적인 문제는 파이버를 통한 무선 시스템의 이점을 이용하기 위해 광신호에 대한 피변조 무선 주파수 캐리어는 고역변환 없이 송신용 무선 안테나에 의한 직접적인 재전송에 적합해야 하는 무선 주파수 피변조 광신호의 효율적인 발생일 것이다. 보다 낮은 무선 주파수, 예를 들면 1GHz 내지 15 또는 20GHz에서 변조된 광신호를 발생하는 기술과 구성요소들이 존재하지만, 필요한 무선 주파수 피변조 광신호의 주파수가 증가할 때 이러한 광신호를 효율적으로 발생하는 것이 점점 어렵게 되고, 비용도 증가한다. 보다 높은 주파수의파이버를 통한 무선 통신 시스템은 특히 멀티포인트 비디오 분산 서비스(MVDS) 및 이동식 광대역 시스템(MBS)과 같은 많은 애플리케이션에 적합한 방식이다. 밀리파 범위의 주파수 대역은 유럽에서 상기 애플리케이션에 대하여 40 내지 42GHz 및 62 내지 66GHz로 할당되었다. 보다 높은 주파수 대역에서 작업하는 이점은 전자 스펙트럼 분야의 이용가능성 뿐만 아니라 높은 안테나 이득, 작은 물리적 안테나 크기 및 시각 경로선을 지나는 높은 전파 손실과 대기 감쇠로 발생하는 양호한 주파수 재사용과 같은 기술적인 요인으로부터 유래한다. 보다 높은 주파수의 파이버를 통한 무선 통신시스템이 상용가능하다면, 이때 저렴한 비용의 무선 주파수 피변조 광신호를 발생하는 방법이 필수적이다.

무선 주파수, 특히 밀리파 피변조 광신호를 발생하는 방법은 많이 알려져 있다. 레이저 다이오드의 직접 변조가 밀리파 주파수에서 실행가능하지는 않지만, 1994년, IEEE Photonic Technology Letters, Vol. 6, No. 4, 568-570페이지에 기술된 J. B. Georges, M. H. Kiang, K. Heppell, M. Sayed 및 K. Lau의 "Optical Transmission of Narrowband Millimetre-wave Signals by Resonant modulation of Monolithic Semiconductor Lasers"에서 제시된 바와 같이 외부 공동의 사용에 의한 레이저 주파수 응답의 공진 향상은 주파수 45GHz에서 피변조 광신호를 발생할 수 있다. 그러나 공진 향상 기술은 근본적으로 통신시스템에 의해 전송되는 데이터 신호의 대역폭을 제한한다. 1992년, Applied Physics Letters, Vol. 6, No. 1, 1-3페이지에 기술된 "60GHz Sources Using Optically Driven Heterojunction Bipolar Transistors"에서 제시된 바와 같이 광학 헤테로다인 발생 기술은 매우 효율적으로광신호를 발생할 수 있는 기술이지만 낮은 위상 잡음을 가지는 비트 신호를 얻기 위해 복잡한 안정화를 필요로 한다. 광전 구성요소에 인가된 전기적인 구동신호의 고조파가 이용되는 고조파 발생 기술은 비교적 낮은 주파수를 허용하고, 저렴한 비용의 광전 구성요소가 이용되며, 광신호의 순도가 전기적 구동신호로부터 도출되기 때문에 관심을 모아지는 기술이다. 레이저와 광변조기는 모두 무선 주파수 피변조 광신호의 고조파 발생에 사용된다. 광주파수 피변조 레이저는 1992년, Electronics Letters, Vol. 28, No. 21, 2024-2025페이지에 기술된 "Video Transmission Over a 40GHz Radio-fibre Link"에서 D. Wake, I. C. Smith, N. G. Walker, I. D. Henning 및 R. D. Carver에 의해 분산형 파이버와 함께 사용되었다. 이 기술은 분산 제어량이 존재해야 하는 문제가 존재한다. 또한 Mach-Zehnder(MZ) 변조기를 사용한 고조파 발생은 예를 들면 1992년, Electronics Letters, Vol. 28, No. 25, 2309-2311페이지에 기술된 J. J. O'Reilly, P. M. Lane, R. Heiderman 및 R. Hofstetter의 "Optical Generation of Very Narrow Linewidth Millimetre-wave Signals"에 제시되어 있다.

일반적으로 고조파 발생을 이용할 때는 보다 높은 차수의 고조파가 낮은 전력을 포함하고, 따라서 최대 자유공간 전송거리가 보다 짧아지기 때문에 최소한의 비용으로 가능한 고조파를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 주어진 자유공간 전송 주파수를 발생하는데 보다 낮은 차수의 고조파를 이용하기 위해서는 고조파 발생기는 보다 높은 주파수에서 동작하도록 설계되어야 한다. 반도체 변조기에 있어서 이러한 것들은 변조기 설계의 복잡성과 변조기 패키징의 비용을 증가시킨다. 변조기의 설계 주파수가 증가될 때 이 주파수의 크기가 이용된 전기신호의 파장에 근접하기 때문에 패키징에서의 작은 결점은 변조기의 성능에 보다 많은 영향을 끼친다. 부가적으로, 패키지의 공진 모드는 주의 깊게 분석되어야 하고 보다 높은 주파수에서 동작되지 못하도록 해야 한다. 게다가 (본드 와이어 인덕턴스와 같은) 기생 및 절연재료의 손실은 모두 보다 높은 주파수에서의 변조기 성능에 영향을 끼친다. 따라서 고조파 발생에 이용되는 광변조가 효율적으로 고조파를 발생할 수 있는 것이 특히 중요하고, 따라서 저주파수 변조기 설계는 자유공간 전송을 위한 보다 높은 차수의 고조파에 충분한 전력을 제공할 수 있다.

본 발명의 목적은 무선 주파수 피변조 광신호를 효율적으로 발생하는데 있다.

본 발명의 제 1 태양에 따르면 광학 입력, 전기 입력 및 광학 출력을 가지고, 반도체 전기흡수 변조기와 이 반도체 전기흡수 변조기의 전기 입력에 전기적으로 연결되는 무선 주파수 전기 방사원을 포함하고, 반도체 전기흡수 변조기의 광학 입력에 대한 광신호 입력이 전기 방사 주파수에서 변조되고, 반도체 전기흡수 변조기의 광학 출력으로부터 출력되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 피변조 광학 방사원이 제공된다.

본 발명은 반도체 전기흡수 변조기가 전기흡수 변조기에 적용된 전기 변조 주파수의 고조파에서 광신호를 효율적으로 변조할 수 있다는 발견사항에 기초를 두고 있다.

본 발명의 제 2 태양에 따르면 제 1 사이트에 무선 주파수 피변조 광신호,제 2 사이트에 송신용 무선 안테나, 제 3 사이트에 수신용 무선 안테나 및 제 1 단에서 무선 주파수 피변조 광신호에 결합되고, 제 2 단에서 송신용 무선 안테나에 결합되는 광파이버를 포함하고, 제 1 사이트에서 발생된 신호가 광파이버를 통하여 제 2 사이트로 광학적으로 전송된 다음, 제 2 사이트의 상기 송신용 무선 안테나로부터 제 3 사이트의 상기 수신용 무선 안테나로 자유공간을 통하여 전송되고, 상기 무선 주파수 피변조 광신호원이 반도체 전기흡수 변조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이버를 통한 무선 통신시스템이 제공된다.

본 발명의 제 3 태양에 따르면

반도체 전기흡수 변조기에 광신호를 입력하는 단계;

상기 반도체 전기흡수 변조기에 전기 변조 신호를 적용하는 단계; 및

상기 전기흡수 변조기로부터 전기신호의 고조파에서 변조된 광신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피변조 광신호를 발생하는 방법이 제공된다.

이후 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

제 1 도는 고조파 발생을 측정하는 실험 구성의 개략도;

제 2 도는 본 발명에 따른 전기흡수 변조기의 개략도;

제 3 도는 1555nm의 파장에서 전기흡수 변조기의 흡수 특성을 보여주는 그래프;

제 4a 도 내지 제 4d 도는 전기흡수(EA)와 Mach-Zehnder(MZ) 변조기에 의해 발생된 최초 5개 고조파의 최대 전력레벨에 대한 것으로서, 제 4a 도는 +16dBm의전기구동력으로 이론적으로 예측된 성능, 제 4b 도는 +16dBm의 전기구동력으로 실험적으로 관측된 성능, 제 4c 도는 +22dBm의 전기구동력으로 이론적으로 예측된 성능 및 제 4d 도는 +22dBm의 전기구동력으로 실험적으로 관측된 성능을 보여주는 도면;

제 5 도는 +22dBm의 전기구동력에 대한 바이어스 전압에 의한 전기 고조파 전력레벨의 변화에 대한 것으로서, 제 5a 도는 EA 변조기, 제 5b 도는 MZ 변조기에 대한 변화를 보여주는 도면; 및

제 6 도는 EDFA와 함께 사용될 때 EA 변조기에 의해 발생된 최초 5개 고조파의 실험적으로 관측된 최대 전력레벨을 보여주는 그래프이다.

제 1 도는 반도체 전기흡수 변조기(1)와 무선 주파수 전기 방사원(2)을 포함하는 본 발명에 따른 무선 주파수 피변조 광학 방사원을 보여준다. 반도체 전기흡수 변조기(1)는 광학 입력(3), 광학 출력(4) 및 전기 입력(5)을 가진다. 제 1 도는 또한 전기흡수 변조기(1)의 광학 입력(3)에 결합된 레이저(6), 전기흡수 변조기(2)의 광학 출력(4)에 결합된 광파이버(7), 고속 포토다이오드(18) 및 RF 스펙트럼 분석기(19)를 보여준다.

제 2 도는 전기흡수 변조기(1)를 보다 상세히 보여준다. 전기흡수 변조기(1)는 반도체 성장 분야에서 숙련된 기술자에게는 잘 알려진 표준 MOVPE 기술을 이용하여 성장된다. 전기흡수 변조기는 광도파관과 공동으로 역바이어스가 걸린 PIN 접합을 포함한다. n형 InP 기판층(9)위에 n형 InP 버퍼층(15)이 성장된다. 이버퍼층(15)은 두께가 3㎛이고, 도핑농도는 1×10¹⁸cm^-3S이다. 이 버퍼층(15)위에 전기흡수층(14)이 성장되고, 그 위에 두께가 0.4㎛이고, 도핑농도가 5×10¹⁷cm^-3인 InP층(13)이 성장된다. 상기 3개의 층(13, 14, 15)은 PIN 접합과 광도파관을 형성한다. 제 2 도에 도시된 리지(ridge) 구조를 달성하기 위하여 표준 포토리소그래피, 에칭 및 과잉성장(overgrowth) 기술이 이용된다. 전기흡수 변조기(1)에 인가된 변조 전압이 전기흡수층(14)에 효율적으로 걸리도록 하기 위해 철 도핑농도가 10¹⁷cm^-3(반절연)인 전류 저지 구조에 상기 PIN 접합이 삽입된다. n형 InP 기판(9)은 접촉충(8)을 제공하기 위해 TiAu층에 의해 금속화되고, 상기 장치의 상단은 ASG 절연층(11)으로 패시베이션(passivation)된다. 접점은 p⁺⁺3중 접촉층(16)과 TiAu 본드 패드(17)를 통하여 장치의 상단에 형성된다.

전기흡수층(14)은 17 주기에 걸친 94Å의 InGaAsP 우물(λ=1.55㎛)과 55Å의 InGaAsP 장벽(λ=1.1㎛)의 다중 양자우물구조를 포함한다. 이 다중 양자우물구조는 양자 한정 스타크(Stark) 효과가 양자 숙련된 기술자에게 잘 알려진 방법으로 뚜렷한 흡수 특성을 제공하는데 이용될 수 있도록 설계된다. 전기흡수 변조기(1)에 인가된 전압을 흡수하여 큰 변화를 발생하기 위하여 다중 양자우물구조는 전기흡수 변조기(1)에 대한 전계의 애플리케이션이 전기흡수 변조기(1)의 동작 파장을 지나는 MQW 구조의 여기자(exciton) 피크를 이동하도록 설계된다. 여기에 개시된 MQW 구조는 1555nm의 전기흡수 변조기에 대한 입력 파장에서 보다 효율적으로 작용하도록 설계된다. 전기흡수층(14)의 아래에는 PIN 접합을 마무리하는 n형 도핑 InP층(15)이 성장된다.

전기흡수 변조기(1)로는 광도파관 방향으로 325㎛의 길이를 가지는 것이 선택된다. 전기흡수 변조기의 길이가 증가할 때 동작 속도를 감소시키는 커패시턴스 또한 증가한다. 그러나 높은 변조 깊이, 다시 말하면 on 및 off 상태 사이의 양호한 전환을 위해 상기 장치를 통한 높은 흡수가 요구된다. 흡수는 상기 장치의 길이와 한정 지수에 따라 증가하지만, 한정 지수가 증가하면 주어진 인가 전압에 대한 전기흡수층에 걸리는 전계가 감소한다. 150과 350㎛ 사이의 전기흡수 변조기가 이러한 경쟁적인 요구조건을 충족시킨다는 사실을 알 수 있었다. 전기흡수 변조기 칩은 단면(3, 4)이 비굴절 코팅되고, 고속이며 파이버가 연결된 모듈로 패키지화된다. 상기 장치의 1MHz에서의 커패시턴스는 0.47pF이고, 15Ω, 10nF의 임피던스 정합회로를 사용하는 패키지화된 전기흡수 변조기의 작은 신호 3dB의 전기대역폭은 10.7GHz이다. 전기흡수 변조기의 측정된 흡수 특성은 제 3 도에 도시되어 있다. 제 3 도에 도시된 바와 같이 상기 장치는 뚜렷한 흡수 특성을 가진다.

전기흡수 변조기가 무선 주파수 피변조 광신호를 조화 있게 발생할 수 있는 효율성을 나타내기 위하여 전기흡수 비교기는 이론 및 실험적으로 Mach-Zehnder 변조기와 비교된다. 이러한 비교를 위하여 사용되는 Mach-Zehnder 변조기는 GEC Advanced Optical Products사의 상용제품인 Ti:LiNbO₃MZ 변조기(제품번호 Y-35-8931-01)이다. Mach-Zehnder 변조기는 8GHz의 대역폭, 9.5dB의 최소 광 주입손실을가지며, DC 변조 및 2.5GHz에서의 변조시에 각각 7.7V, 14.9V의 V_χ값(최대 및 최소 전송을 위해 변조기를 구동하는데 필요한 인가전압)을 가진다. MZ 변조기가 RF 주파수에서 구동될 때 특성 임피던스가 22Ω인 전송되는 파형 전극에 50Ω의 입력을 연결하는데 임피던스 변환이 사용되기 때문에 상기 두 개의 값은 상당히 차이가 있다. 상기 두 개의 변조기에 대한 실험적인 비교를 위하여 제 1 도에 도시된 구성이 이용된다. 전기적 발진기(2)의 구동 주파수는 2.5GHz로 세트되고, 따라서 비교의 결과는 변조기의 제한된 전기적 주파수 응답에 의해 영향을 받지 않는다. 레이저(6)로부터의 변조기에 대한 광학 입력 전력은 1mW로 세트되고, 각 변조기에 의해 발생된 고조파는 (18GHz의 대역폭을 가지는) 고속 포토다이오드(18)와 RF 스펙트럼 분석기(19)를 사용하여 측정된다. 최초 5개 고조파의 전력은 각 변조기에 인가된 DC 바이어스 전압의 범위를 넘는 것으로 측정된다. 상기한 변조기들은 모두 50Ω의 부하에서 측정된 2.5GHz의 정현파 전기파형의 두 개의 인가전력(+16 및 +23dBm)에 대해 측정을 행한다.

전기흡수 변조기를 사용하는 고조파 발생은 제 3 도에 도시된 흡수 특성에 운형 곡선을 일치시키고 정현파 구동 전압을 인가함으로써 발생하는 전송된 빛의 세기의 진폭을 푸리에 급수로 계산함으로써 모형화된다. 1mW의 광학 입력 전력을 위해 결과가 정규화되고, RF 출력 전력으로의 변환을 위해 이상적인 포토다이오드 특성을 가정한다. 실제의 변조기 주입 손실이 계산에 이용된다(10.8dB).

Mach-Zehnder 변조기는 전기흡수 변조기와 동일한 방식으로 모형화된다. 시스템 임피던스(50Ω)로부터 변조기 송신선 임피던스(22Ω)로의 내부 임피던스 변환의 결과로서 V_χ의 실효값은 지정된 수치와는 다르다. 이용되는 특정 변조기에 대하여 V_χ의 실효값은 15V로 계산된다.

상기한 변조기 형태들과 인가된 신호레벨에 대한 각 고조파의 이론적으로 예측되고 실험에 의해 달성된 최대 RF 전력 레벨은 제 4 도에 도시되어 있다. 점으로 표시된 값들은 100%의 양자 효율성과 무한정의 대역폭을 가지는 이상적인 포토다이오드라면 검출될 수 있었던 것이고, 따라서 제 4 도에 도시된 각 고조파의 상대적 인 레벨은 상기 주파수에서의 실제 포토다이오드 응답성과는 무관하다. 도시된 바와 같이 예측되고 실험에 의해 얻어진 결과들은 거의 일치한다. 각각의 구동 레벨(16 및 22dBm)에서 보다 높은 차수의 고조파를 발생하는데는 MZ 변조기보다는 EA 변조기가 보다 효율적이다. 제 4 도에 도시된 변조기 성능을 정확히 모형화하기 위해 사용되었던 동일한 모형화 방식을 사용하면, +16 및 +22dBm의 구동 전력에서 EA 변조기를 사용할 때만큼 효율적으로 제 5 고조파를 발생하기 위하여 MZ 변조기는 구동 주파수에서 각각 2.9 및 4.4V만큼 낮은 V_χ'값을 가져야 한다는 것을 알 수 있다.

파이버를 통한 무선 애플리케이션에 대하여 바람직한 주파수(18, 30 및 60GHz)에서 캐리어를 발생하기 위해 사용된 변조기는 EA 및 MZ 변조기의 비교를 위해 사용된 주파수 2.5GHz보다 높은 주파수에서 구동되어야 한다. EA 변조기는 10GHz 이상의 대역폭을 가지며, 따라서 전기 변조 주파수가 2.5GHz 보다 높을 때광학 캐리어 또한 상기한 보다 높은 주파수에서 효율적으로 발생될 것이다. 동일한 구동 전력을 사용할 때 제 5 고조파를 발생하는데 있어서 EA 변조기의 효율에 맞출 수 있는 충분히 높은 변조 주파수에서 충분히 낮은 Vπ' 값을 가지는 MZ 변조기는 없다.

전기흡수 변조기와 Mach-Zehnder 변조기의 성능은 변조기에 인가된 전압에 따라 변화가 심하다. 이것은 바이어스 전압에 대하여 +22dBm의 전기구동력, 동일한 입력 광전력레벨과 이상적인 포토다이오드에 대한 최초 5개 고조파의 측정된 전력 레벨을 보여주는 제 5b 도로부터 명백하게 알 수 있다. 보다 효율적인 고조파 발생에 덧붙여 Mach-Zehnder 변조기보다는 전기흡수 변조기를 이용하는 것의 다른 이점은 제 3 도로부터 추론할 수 있다. 전기흡수 변조기에 대한 DC 및 고조파 전력레벨이 보다 높은 역바이어스하에서 집중되고, Mach-Zehnder 변조기에 대해서는 그렇지 않다는 것을 제 3 도로 부터 알 수 있다. 이러한 집중은 역바이어스가 증가함에 따라 증가하는 변조 깊이의 결과이다. 따라서 전기흡수 변조기는 적절한 바이어스 전압에서 Mach-Zehnder 변조기보다는 보다 양호한 변조 깊이를 가질 것이다. 이것은 포토다이오드의 포화를 방지하고, 광학 증폭기가 사용될 때 중요하다. 주어진 광학 증폭기에 있어서 입력 광신호가 보다 높은 변조 깊이를 가지고, 보다 낮은 DC 성분을 가지면, 광학 증폭기가 포화되기 전에 보다 유용한 광학 이득이 얻어질 수 있다.

이러한 효과는 전기흡수 변조기로부터 나오는 광신호를 증폭하기 위하여 -20dBm 이상의 입력 전력에 대하여 +15dBm의 출력 전력 포화를 가지는 에르븀이 도핑된 파이버 증폭기를 이용함으로써 실험적으로 보여진다. EDFA에는 포토다이오드의 포화를 방지하기 위하여 14dB로 설정된 광학 감쇠기가 연결된다. 전기 스펙트럼의 고조파 전력 레벨에 대한 측정이 EA 변조기에 가해진 전력 +16 및 +22dBm의 2.5GHz 신호에 대하여 실시된다. 측정된 고조파 값들은 광감쇠기 없이 이상적인 포토다이오드로부터 발생되는 전력레벨을 제공하기 위해 보정되고, 그 결과는 제 6 도에 나타나 있다. 고조파 수가 증가함에 따른 전력의 감소는 EDFA가 사용되지 않을 때(제 4 도) 동일한 구동력에서 관측되는 것보다 정도가 덜하다. 따라서 EA 변조기는 광학 증폭기가 전송에 앞서 신호를 증폭시키기 위해 사용될 때 파이버를 통한 무선 시스템에서 고조파 발생기로서 유리하게 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 실시예는 다중 양자우물 전기흡수 변조기를 이용하고 있지만 벌크형(bulk) 반도체 전기흡수층도 또한 본 발명에서 이용될 수 있다. 이 경우에 인가된 전압으로 전기흡수 변조기의 흡수 특성의 변화를 향상시키기 위하여 Franz-Keldsh 효과가 사용될 수도 있다. 게다가 기술된 전기흡수 변조기는 역 p-n 접합 구조를 이용하고 있지만 대안적으로 n-i-n 구조 또는 쇼트키 구조와 같은 반도체 구조가 이용될 수 있다.

Claims (10)

1. 광학 입력, 전기 입력 및 광학 출력을 가지는 반도체 전기흡수 변조기 및

   상기 반도체 전기흡수 변조기의 전기 입력에 전기적으로 연결된 무선 주파수 전기 방사원을 포함하고,

   상기 변조기의 작동 상태는 상기 반도체 전기흡수 변조기의 광학 입력에 대한 광신호 입력이 전기 방사 주파수의 고조파에서 변조되고, 상기 반도체 전기흡수 변조기의 광학 출력으로부터 출력되도록 유발하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 피변조 광학 방사원.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전기흡수 변조기는 다중 양자우물 전기흡수층을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 피변조 광학 방사원.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 전기흡수 변조기는 역바이어스된 p-n 접합 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 피변조 광학 방사원.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 전기흡수 변조기는 광학 입력과 광학 출력 사이의 길이가 150㎛ 내지350㎛ 사이인 것을 특징으로 하는 무선 주파수 피변조 광학 방사원.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 전기흡수 변조기는 분산형 피드백 레이저에 결합되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 피변조 광학 방사원.
6. 제 1 사이트에 무선 주파수 피변조 광신호원,

   제 2 사이트에 광검출기 및 송신용 무선 안테나,

   제 3 사이트에 수신용 무선 안테나 및

   제 1 단에서 상기 무선 주파수 피변조 광신호원과 결합되고, 제 2 단에서 상기 송신용 무선 안테나에 결합되어, 상기 제 1 사이트에서 발생된 신호가 제 2 사이트로 광학적으로 전송되고, 다음에 자유공간을 통하여 상기 제 2 사이트의 상기 송신용 무선 안테나로부터 상기 제 3 사이트의 수신용 무선 안테나로 전송되도록 하는 광파이버를 포함하고,

   상기 무선 주파수 피변조 광신호원은 상기 반도체 전기흡수 변조기에 대한 전기 무선 주파수 신호 입력의 적어도 하나의 고조파에서 변조되는 상기 변조기에 대한 광신호 입력을 갖는 반도체 전기흡수 변조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이버를 통한 무선 통신시스템.
7. 제 6 항에 있어서,

   무선 주파수 피변조 광신호를 증폭하는 상기 제 1 및 제 2 사이트 사이에 배치된 광학 증폭기를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 파이버를 통한 무선 통신시스템.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 전기흡수 변조기에 인가된 전기 구동신호의 제 2 또는 보다 높은 차수의 고조파는 상기 제 1 사이트로부터 상기 제 3 사이트로 통신 데이터를 전송하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 파이버를 통한 무선 통신시스템.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 제 2 사이트로부터 상기 제 3 사이트로의 자유공간 전송은 밀리파형 주파수에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 파이버를 통한 무선 통신시스템.
10. 반도체 전기흡수 변조기에 광신호를 입력하는 단계,

    상기 반도체 전기흡수 변조기에 전기 변조 신호를 인가하는 단계 및

    상기 전기흡수 변조기로부터 상기 전기신호의 적어도 하나의 고조파 주파수에서 변조된 광신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 무선 주파수 신호의 고조파 주파수에서 피변조 광신호를 발생하는 방법.