KR100351502B1 - Ｍａｃｈ-Ｚｅｈｎｄｅｒ 간섭계를 이용한 전광 직렬-병렬데이터 형식 변환 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 파장 분할 다중화 기법과 전광 신호처리 기법을 결합하여 초고속 광전송, 광교환, 광 신호 처리, 광 컴퓨팅 장치 등의 광신호 처리과정에 사용될 수 있는 전광 직렬에서 병렬로의 데이터 형식 변환 장치 및 전광 병렬에서 직렬로의 데이터 형식 변환 장치에 관한 것으로 전광 직렬에서 병렬로의 데이터 형식 변환 장치는 다파장 클럭 신호의 지연 및 다중화 역 다중화 기법과 전광 신호처리 기법을 활용함으로써 구현을 위해 요구되는 광소자의 수가 현저히 감소하며 고속 동작을 할 수 있고 전광 병렬에서 직렬로의 데이터 형식 변환 장치는 단일 파장 또는 다파장의 클럭 신호의 지연 및 전광 신호처리 기법을 이용하여 병렬로 입력되는 광 신호 데이터를 직렬의 광 신호 데이터로 변환시킴으로써 종래의 전기적인 병렬에서 직렬 데이터 형식 변환 장치에 비해 고속의 효율적인 데이터 변환이 가능한 뛰어난 효과가 있다.
Description
본 발명은 광신호 처리장치에서 효율적인 데이터 처리를 위하여 입력되는 직렬 데이터를 병렬 데이터로 출력하는 데이터 형식 변환장치 및 병렬 입력 데이터를 직렬 출력 데이터로 변환하는 데이터 형식 변환장치에 관한 것으로, 특히 직렬 데이터 신호들을 병렬 데이터로 또는 병렬 데이터를 직렬 데이터로 전광학적으로 구현하면서 기존의 구조보다 적은 수의 소자들로 구성할 수 있고 또한 전기적이 아닌 전광 처리를 함으로써 처리속도를 향상시킨 장치에 관한 것이다.
종래의 직렬/병렬 및 병렬/직렬 데이터 형식 변환장치는 전기적으로 구현되는 장치로서 대부분 반도체 소자로 실현되는 장치이고 그 밖에 광학적으로 동작하는 데이터 형식 변환 장치의 경우가 있으며 대부분 LiNbO3변조기를 이용한 방식으로 100Gb/s의 고속의 데이터를 8체널의 병렬 데이터로 변환시켜 고속 동작을 하고 있었다.
그러나, LiNbO3를 구동하기 위한 전기적 제어 또는 클럭 신호가 필요하며 LiNbO3와 기타 전자소자를 사용함으로써 주변 환경과 가해진 전압의 변화에 따라 바이어스가 불안정하고 그 이상의 속도처리에 제한이 있는 문제점이 있고 또한, 입력 또는 출력의 채널 수가 증가할 경우에 사용되는 소자의 수가 증가하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 본 발명의 목적은 비선형 광신호처리 요소인 간섭계(MZI : Mach Zehnder Interferometer)를 이용하여 전광(all-optical) 데이터 변환장치를 구현함으로써 요구되는 광소자의 수를 현저히 감소시키고 보다 높은 속도에서 동작이 가능한 전광 직렬에서 병렬로의 데이터 형식 변환 장치와 전광 병렬에서 직렬로의 데이터 형식 변환 장치를 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 목적은 전광 직렬에서 데이터 변환 장치는 입력되는 클럭펄스들을 일정한 시간간격 Tb의 정수배로 지연시키는 광섬유 지연선과, 상기 지연선을 지난 다파장 신호를 다중화시키는 파장 다중화기와, 간섭계(MZI)를 구성하는 광 커플러 1과, 광 커플러 1을 지난 병렬 클럭 신호 펄스에 이득과 위상변화를 주는 위쪽과 아래쪽 반도체 광 증폭기와, 아래쪽 반도체 광 증폭기에 이득 포화 현상을 일으키기 위한 제어신호(직렬 데이터 신호 펄스)를 커플링 시키는 광 커플러 3과, 상기 입력된 직렬데이터에 의해 위상 변화가 생긴 상기 입력된 병렬 클럭 펄스들의 간섭이 발생하는 광 커플러 2와, 상기 간섭계(MZI) 출력포트에서 출력되는 신호에서 파장을 역 다중화시키는 파장 역 다중화기와, 상기 파장 역 다중화기의 출력 데이터를 동시에 출력시키기 위한 Tb의 정수배의 시간 지연을 갖는 광섬유 지연선을 구비한다.
또한, 전광 병렬에서 직렬로의 데이터 변환 장치는 입력되는 병렬데이터를 Tb의 정수배의 시간지연을 시키는 광섬유 지연선과, 상기 지연된 병렬데이터를 결합시키는 Nx1 광 커플러와, 간섭계(MZI)를 구성하며 입력되는 직렬 클럭 입력 신호 펄스의 파워를 상하의 가지로 나누어 진행시키는 광 커플러 1과, 상기 병렬 데이터를 MZI의 아래쪽 가지로 결합시키는 간섭계(MZI)를 구성하는 광 커플러 3과, 상기 직렬 클럭 입력 신호 펄스에 이득과 위상 변화를 주는 상하의 반도체 광 증폭기와, 상기 병렬 데이터 신호에 의해 위상 차이가 발생하는 상하의 가지로 진행하는 직렬 신호 펄스들의 간섭이 발생하는 광 커플러 2로 구성되는 것을 달성하였다.
도 1a는 본 발명의 바람직한 실시예의 Mach-Zehnder 간섭계를 이용한 전광 직렬-병렬 데이터 형식 변환 장치에 의한 전광 직렬에서 병렬로의 데이터 형식 변환 장치를 도시한 블록도,
도 1b는 본 발명의 바람직한 실시에의 도 1a의 전광 데이터 형식 변환 장치의 동작을 설명하기 위한 예시도,
도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예의 Mach-Zehnder 간섭계를 이용한 전광 직렬-병렬 데이터 형식 변환 장치에 의한 전광 병렬에서 직렬로의 데이터 형식 변환 장치를 도시한 블록도,
도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예의 도 2a의 전광 데이터 형식 변환 장치의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1, 1-1, 1-2 : Tb의 정수배의 지연을 갖는 광섬유 지연선
2 : 파장 다중화기
3, 3-1 : Mach-Zehnder 간섭계(MZI)의 입력포트
4, 4-1 : 간섭계(MZI)를 구성하는 광 커플러 1
5 : 직렬 데이터 입력포트
6 : 병렬 클럭 입력포트
7 : 변환된 병렬 데이터 출력부
8, 8-1 : 간섭계를 구성하는 광커플러 2
9, 9-1 : 간섭계의 위쪽 반도체 광 증폭기
10, 10-1 : 간섭계의 아래쪽 반도체 광증폭기
11 : 간섭계의 출력 포트
12 : 파장 역 다중화기
13, 13-1 : 간섭계(MZI)를 구성하는 광 커플러 3
14, 14-1 : 간섭계(MZI : Mach-Zehnder Interferometer)
15 : 첫 번째 직렬 데이터의 1번 비트
16 : 두 번째 직렬 데이터의 1번 비트
17 : 첫 번째 직렬 데이터의 3번 비트
18 : 첫 번째 직렬데이터의 4번 비트
19 : 비트주기 Tb
20 : 직렬 데이터 주기 Td
21 : 병렬 데이터 D1의 클럭 1번 비트
22 : 병렬 데이터 D1의 클럭 2번 비트
23 : 병렬 데이터 D2의 클럭 1번 비트
24 : 병렬 데이터 D3의 클럭 1번 비트
25 : 병렬 데이터 Dn의 클럭 1번 비트
26 : 파장 다중화기 출력의 1번 비트
27 : 파장 다중화기 출력의 2번 비트
28 ; 파장 다중화기 출력의 3번 비트
29 : 파장 다중화기 출력의 n번 비트
30 : 파장 역다중화기 입력의 1번 비트
31 : 파장 역다중화기 입력의 3번 비트
32 : 출력 병렬 데이터 D1의 1번 비트
33 : 출력 병렬 데이터 D2의 1번 비트
34 : 출력 병렬 데이터 D3의 1번 비트
35 : 출력 병렬 데이터 Dn의 1번 비트
36 : 병렬 데이터 입력부
37 : 직렬 클럭신호 입력부
38 : 직렬 데이터 출력부
39 : Nx1 광 커플러
40 : 입력 병렬 데이터 D1의 1번 비트
41 : 입력 병렬 데이터 D2의 1번 비트
42 : 입력 병렬 데이터 D3의 1번 비트
43 : 입력 병렬 데이터 Dn의 1번 비트
44 : 직렬로 정렬된 병렬 데이터 D1의 1번 비트
45 : 직렬로 정렬된 병렬 데이터 D2의 1번 비트
46 : 직렬로 정렬된 병렬 데이터 D3의 1번 비트
47 : 직렬로 정렬된 병렬 데이터 Dn의 1번 비트
48 : 직렬 클럭 신호의 1번 비트
49 : 직렬 클럭 신호의 2번 비트
50 : 출력 직렬 데이터의 1번 비트
51 : 출력 직렬 데이터의 3번 비트
52 : 출력 직렬 데이터의 4번 비트
53 : 출력 두 번째 직렬 데이터의 1번 비트
54 : 직렬 데이터 주기 Td
55 : 비트 주기 Tb
이하, 본 발명의 구성을 바람직한 실시예를 들어 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명한다.
도 1a는 바람직한 실시예의 Mach-Zehnder 간섭계를 이용한 전광 직렬-병렬 데이터 형식 변환 장치에 의한 전광 직렬에서 병렬로의 데이터 형식 변환 장치를 도시한 블록도로 다음과 같이 구성된다.
입력 클럭 신호를 일렬로 정렬하기 위한 광섬유 지연선(1)과;
상기 지연된 클럭 신호를 파장 다중화 시키는 파장 다중화기(2)와;
상기 파장 다중화기 출력 신호를 간섭계(MZI)로 입력시키는 간섭계(MZI)의 입력포트(3)와;
상기 간섭계(MZI)의 입력포트(3)의 신호를 상하의 가지로 분기하는 광 커플러 1(4)과;
직렬 데이터가 제어신호로서 입력되는 간섭계(MZI)의 직렬 데이터 입력부(5)와;
상기 입력된 직렬 데이터가 간섭계(MZI)의 아래 가지로 결합되는 광 커플러 3(13)과;
상기 직렬 데이터에 의해 입력 클럭 신호에 위상 변화를 일으키는 반도체 광 증폭기 2(10)와;
간섭계(MZI)의 위쪽 가지를 구성하는 반도체 광 증폭기 1(9)와;
상기 간섭계(MZI)의 출력과 파장 역 다중화기를 연결시키는 간섭계(MZI)의 출력포트(11)와;
출력되는 병렬데이터를 파장 역 다중화시켜 병렬 데이터를 분리하는 파장 역 다중화기(12)와;
상기 분리된 병렬데이터를 동시에 출력시키기 위해 시간 지연시키는 광섬유 지연선(1-1)으로 구성되어 있다.
도 1b는 본 발명의 바람직한 실시예의 도 1a의 전광 데이터 형식 변환 장치의 동작을 설명하기 위한 예시도로 다음과 같다.
1/Td(20)의 데이터 속도를 갖는 병렬 클럭 비트(21, 23, 24, 25)가 병렬 클럭 입력부(6)에서 입력되면 각각 Tb의 정수배의 시간 지연을 시키는 광섬유지연선(1)을 지나고 지연된 각 클럭 비트들은 파장 다중화기(2)에서 파장 다중화 되어서 파장 λ1의 클럭 첫 번째 비트(21)는 비트(26)로, 파장 λ2의 클럭 첫 번째 비트(23)는 비트(27)로 파장 λ3의 클럭 첫 번째 비트(24)는 비트(28)로 파장 λn의 클럭 첫 번째 비트(25)는 비트(29)로 각각 지연되어 간섭계(MZI) 입력포트(3)을 지나 Mach-Zehnder 간섭계를 구성하는 광 커플러 1(4)을 지나 간섭계(MZI) 상하의 가지로 나뉘어 진행한다.
다음, 직렬 데이터는 입력(5)되어 간섭계(MZI)를 구성하는 광 커플러 3(13)를 통하여 간섭계(MZI)의 아래쪽 가지로 결합된 후 아래 가지로 진행하는 광 클럭 신호들과 반대방향으로 진행하고 직렬 데이터의 길이는 첫 번째 직렬데이터 1번 비트(15)와 두 번째 직렬 데이터 1번 비트(16) 사이의 시간 간격 Td(20)이고 직렬 데이터 속도는 3번 비트(17)와 4번 비트(18)와 같이 인접한 두 비트 사이의 시간간격 Tb(19)의 역수 1/Tb이다.
또한, 상기 간섭계(MZI)의 상하의 가지로 진행하는 병렬 클럭 신호들은 직렬데이터(제어신호)가 없을 때 각각 상하의 가지로 진행한 후 간섭계(MZI)를 구성하는 광 커플러 2(8)에서 결합되며 상쇄간섭현상을 일으켜 간섭계(MZI)의 출력포트 (11)로 출력되지 않고 직렬데이터가 있는 경우에는 즉, 직렬 데이터의 1번 비트 (15)와 3번 비트(17)등은 펄스가 있으므로 직렬 데이터가 간섭계(MZI)의 아래쪽 가지의 반도체 광 증폭기를 지나면 광 증폭기의 캐리어 밀도를 변화시키며 이때 반도체 광 증폭기를 통과하는 병렬 클럭 펄스에는 위상변화가 발생하고 간섭계(MZI)를 구성하는 광 커플러 2(8)에서 보강간섭현상을 일으키며 간섭계(MZI)의 출력포트 (11)로 파장 변환된 병렬 클럭펄스(26, 28)들이 비트(30, 31)으로 출력되는 것이다.
그리고 상기 출력된 병렬 데이터들은 파장 역 다중화기(12)에서 파장별로 신호가 분리된 후 광섬유 지연선(1-1)을 통과하여 각각 비트(32, 33, 34, 35)와 같이 병렬 데이터 출력부(7)에서 출력되며 상기의 방식으로 동작되는 전광 직렬에서 병렬로의 데이터 변환 장치는 종래의 장치에 비해 현저히 감소된 광소자들로 구성되며 전광으로 동작하므로 장치의 성능이 향상되는 것이다.
도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예의 Mach-Zehnder 간섭계를 이용한 전광 직렬-병렬 데이터 형식 변환 장치에 의한 전광 병렬에서 직렬로의 데이터 형식 변환 장치를 도시한 블록도로 다음과 같이 구성되어 있다.
병렬 데이터의 입력부(36)와;
직렬 클럭의 입력부(37)와;
직렬로 변환된 데이터의 출력부(38)와;
입력되는 병렬 데이터들을 Tb의 정수배의 시간 지연을 시키는 광섬유 지연선 (1-2)과;
상기 지연된 병렬 데이터들을 결합하여 일렬로 정렬하는 Nx1 광 커플러(39)와;
상기 정렬된 병렬 데이터를 간섭계(MZI)로 입력시키는 간섭계(MZI)의 입력포트(3-1)과;
입력되는 직렬 신호를 간섭계(MZI)의 상하의 가지로 분기시키는 간섭계(MZI)를 구성하는 광 커플러 1(4-1)과;
병렬 데이터에 의해 직렬 클럭 신호에 위상 변화를 만들기 위한 아래쪽 가지의 반도체 광 증폭기(10-1)와;
위쪽 가지의 반도체 광 증폭기(9-1)로 구성되어 있다.
도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예의 도 2a의 전광 데이터 형식 변환 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
입력되는 병렬 데이터 비트들(40, 41, 42, 43)은 광섬유 지연선(1-2)에서 Tb의 정수배 시간 지연을 겪은 후 Nx1 광 커플러(39)에서 결합되어 비트(44, 45, 46, 47)와 같이 일렬로 정렬되어 간섭계(MZI)의 입력포트(3-1)를 통하여 간섭계(MZI)로 입력된다.
한편, 직렬 클럭 입력부(37)에서 입력되는 직렬 신호는 간섭계(MZI)를 구성하는 광 커플러 1(4-1)을 통하여 간섭계(MZI)의 상하의 가지로 분기되며 각각 진행한다.
상기 간섭계(MZI)의 아래쪽 가지로 진행하는 직렬 클럭 신호와 일렬로 정렬된 병렬 데이터 신호는 반도체 광 증폭기(10-1)를 통과하며 이때 병렬 데이터 신호에 의해 캐리어 밀도변화가 발생하며 이로 인하여 같이 반대반향으로 진행하는 직렬 데이터 신호의 위상변화가 180° 발생하며 즉, 병렬 데이터 비트 D1(44)에 의해직렬 클럭 비트(48)가 위상변화를 일으키며 간섭계(MZI)의 출력포트(38)로 직렬 클럭 비트(50)이 출력되고 병렬 데이터 비트 D2(45)의 경우 펄스가 없으므로 직렬 클럭 비트(49)에 영향을 주지 않으므로 직렬 클럭 비트(49)는 간섭계(MZI)를 구성하는 광 커플러 2(8-1)에서 상쇄간섭현상으로 간섭계(MZI)의 출력포트(38)로 출력되지 않는다.
그리고 출력되는 데이터의 직렬 데이터 길이는 첫 번째 직렬 데이터 1번 비트(50)에서 두 번째 직렬 데이터 1번 비트(53)까지 Td(54)이고 직렬 데이터 속도는 직렬 데이터 3번 비트(51)과 4번 비트(52)와 같이 인접한 두 비트 사이의 시간(55)의 역수 1/Tb이다.
상기의 방식으로 동작하는 전광 직렬에서 병렬로의 데이터 형식 변환 장치와 병렬에서 직렬로의 데이터 형식 변환 장치는 종래의 전기적 제어 데이터 형식 변환 장치들과 달리 전광 처리를 통해 광 데이터의 형식 변환을 하므로 초고속으로 광 신호의 변환이 가능한 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 직렬에서 병렬로의 데이터 형식 변환 장치는 다파장 클럭 신호의 지연 및 다중화 역다중화 방식과 전광 신호처리 기법을 이용함으로써 종래의 직렬에서 병렬로의 데이터 형식 변환 장치에 비해 현저히 감소된 광소자들로 실현이 가능하고 또한, 전광 병렬에서 직렬로의 데이터 형식 변환장치는 하나의 파장 또는 다파장의 클럭 신호의 지연과 전광 신호처리 기법을 이용하여 병렬로 입력되는 광 데이터를 직렬의 광 데이터로 형식을 변환함으로써 기존의 전기적인 장치들과 달리 초고속의 전광 병렬에서 직렬로의 데이터 형식 변환이 가능하며 상기에서 설명한 전광 직렬에서 병렬로의 데이터 형식 변환 장치 및 전광 병렬에서 직렬로의 데이터 형식 변환 장치는 향후 전광 통신망 구축시 초고속 광전송, 광교환, 광 신호 처리, 광 컴퓨팅 장치 등의 실현을 보다 현실적으로 유용한 효과가 있으므로 광통신 장치 산업상 매우 뛰어난 발명인 것이다.
Claims (2)
- 입력되는 클럭 펄스들을 일정한 시간간격 Tb의 정수배로 지연시키는 광섬유 지연선(1)과, 상기 지연선을 지난 다파장 신호를 다중화시키는 파장 다중화기(2)와, MZI를 구성하며 입력되는 병렬클럭 신호를 상하의 가지로 분기하는 광 커플러 1(4)과, 광 커플러 1을 지난 병렬 클럭 신호 펄스에 이득과 위상변화를 주는 위쪽과 아래쪽 반도체 광 증폭기(9, 10)와, 아래쪽 반도체 광 증폭기에 이득 포화 현상을 일으키기 위한 제어신호(직렬 데이터 신호 펄스)를 커플링 시키는 광 커플러 3(13)과, 상기 입력된 직렬 데이터에 의해 위상 변화가 생긴 상기 입력된 병렬 클럭 펄스들의 간섭이 발생하는 광 커플러 2(8)와, 상기 MZI 출력포트에서 출력되는 신호에서 파장을 역 다중화시키는 파장 역 다중화기(12)와, 상기 파장 역 다중화기의 출력 데이터를 동시에 출력시키기 위한 Tb의 정수배의 시간 지연을 갖는 광섬유 지연선으로 구성되는 전광 직렬에서 병렬로 데이터 형식 변환하는 것을 특징으로 하는 Mach-Zehnder 간섭계를 이용한 전광 직렬-병렬 데이터 형식 변환 장치.
- 입력되는 병렬데이터를 Tb의 정수배의 시간지연을 시키는 지연선(1-2)과, 상기 시간 지연된 병렬 데이터를 결합시키는 Nx1 광 커플러(39)와, MZI를 구성하며 입력되는 직렬 클럭 입력 신호 펄스의 파워를 상하의 가지로 나누어 진행시키는 광커플러 1(4-1)과, 상기 병렬 데이터를 MZI의 아래쪽 가지로 결합시키는 MZI를 구성하는 광 커플러 3(13-1)과, 상기 직렬 클럭 입력 신호 펄스에 이득과 위상 변화를 주는 상하의 반도체 광 증폭기(9-1, 10-1)와, 상기 병렬 데이터 신호에 의해 위상 차이가 발생한 상하의 가지로 진행하는 직렬 클럭 신호 펄스들의 간섭이 발생하는 광 커플러 2(8-1)로 구성되는 전광 병렬에서 직렬로 데이터 형식 변환하는 것을 특징으로 하는 Mach-Zehnder 간섭계를 이용한 전광 직렬-병렬 데이터 형식 변환 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020000076226A KR100351502B1 (ko) | 2000-12-13 | 2000-12-13 | Ｍａｃｈ-Ｚｅｈｎｄｅｒ 간섭계를 이용한 전광 직렬-병렬데이터 형식 변환 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020000076226A KR100351502B1 (ko) | 2000-12-13 | 2000-12-13 | Ｍａｃｈ-Ｚｅｈｎｄｅｒ 간섭계를 이용한 전광 직렬-병렬데이터 형식 변환 장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20020047691A KR20020047691A (ko) | 2002-06-22 |
| KR100351502B1 true KR100351502B1 (ko) | 2002-09-05 |
Family
ID=27681648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020000076226A KR100351502B1 (ko) | 2000-12-13 | 2000-12-13 | Ｍａｃｈ-Ｚｅｈｎｄｅｒ 간섭계를 이용한 전광 직렬-병렬데이터 형식 변환 장치 |
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- 2000-12-13 KR KR1020000076226A patent/KR100351502B1/ko not_active IP Right Cessation
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|---|---|
| KR20020047691A (ko) | 2002-06-22 |
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