KR100376797B1 - 레이저 다이오드의 이득 감소 보상 회로 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아날로그 광통신에 관한 것으로 특히, 중계기와 기지국 사이에 위치하여 신호를 광으로 전송하는 레이저 다이오드가 온도가 상승함에 따라 기능이 저하되어 이득이 감소되는 것을 일반 다이오드를 사용하여 직류 바이어스 포인트를 이동시켜 보상하는 레이저 다이오드의 이득 감소 보상 회로에 관한 것이다.
종래에 레이저 다이오드는 자동전력제어 회로로 구성되어 일정한 광출력을 유지하지만, 레이저 다이오드의 특성상 온도가 저온에서 고온으로 변함에 따라 기능이 저하되어 출력은 유지되나 이득이 감소되는 문제점이 있다.
본 발명에 의하면, 레이저 다이오드의 주변 온도가 상승함에 따라 과부하가 걸리는 것을 일반 다이오드로 제어하여 입출력을 유지시켜 일정 수준의 이득을 유지할 수 있으며, 따라서 레이저 다이오드의 수명이 길어지고 시스템의 안정을 유지할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 아날로그 광통신에 관한 것으로 특히, 중계기와 기지국 사이에 위치하여 신호를 광으로 전송하는 레이저 다이오드가 온도가 상승함에 따라 기능이 저하되어 이득이 감소되는 것을 일반 다이오드를 사용하여 직류 바이어스 포인트를 이동시켜 보상하는 레이저 다이오드의 이득감소보상 회로에 관한 것이다.
일반적으로, 레이저 다이오드(Laser Diode)는 자동전력제어(Automatic Power Control) 회로로 이루어지며 주변의 온도가 상승함에 따라 성능이 저하되어 출력은 유지되지만 이득은 감소된다.
종래에 레이저 다이오드의 출력을 일정하게 유지시키는 자동전력제어 회로는 도1에 도시된 바와 같으며, 구성은 캐패시터(10), 저항(11)으로 이루어진 임피던스 정합회로와 레이저 다이오드(12), 모니터링 광다이오드(13)(Monitoring Photo Diode), 증폭기(13, 14), 인덕터(17)로 이루어 진다.
캐패시터(10)는 무선주파수 신호가 입력되면 직류 성분을 차단하며, 저항(11)은 자동전력제어 회로와의 임피던스 정합을 위해 구비된다. 레이저 다이오드(12)는 입력되는 전류의 변화에 따라 광으로 변하고 광파이브로 입사하게 된다. 모니터링 광다이오드(13)는 광의 양을 감지하여 다시 소전류로 변화하는 기능을 하며, 증폭기(13, 14)는 입력되는 소전류를 증폭한다. 인덕터(17)는 입력되는 신호에서 교류는 제거하고 직류 전류만 공급하는 기능을 수행한다.
한편, 레이저 다이오드를(12) 구성하는 자동전력제어 회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.
무선주파수 신호가 입력되면 캐패시터(10)는 직류 성분을 차단하고 교류 성분을 출력하며, 저항(11)으로 입력된 교류성분은 50 오옴 임피던스 정합이 되어 레이저 다이오드(12)에 전송된다. 레이저 다이오드(12)는 입력되는 전류의 변화에 따라 광으로 변화시키고 광파이브로 입사시킨다. 모니터링 광다이오드(13)는 레이저 다이오드(12)에서 방출되는 광의 양을 감시하여 소전류로 변화하여 증폭기(13)로 입력한다. 증폭기(13)는 가변저항을 사용하여 적정한 출력을 유지하며 입력된 전류를 증폭시켜 다시 증폭기(14)로 입력한다. 증폭기(14)에서 출력된 전류는 레이저 다이오드(12)의 바이어스로 사용되며 레이저 다이오드(12)가 일정한 광출력이 되게 제어한다. 인덕터(17)는 입력되는 전류에서 교류 성분은 제거하고 직류 성분만 레이저 다이오드(12)에 전송하는 순서로 동작이 이루어 진다.
한편, 도면 도2는 종래에 레이저 다이오드(12)의 주변온도가 증가함에 따라 감소되는 이득을 나타낸 도면으로 설명하면 다음과 같다.
종래에 입력되는 무선주파수 신호의 변조폭(modulation depth)이 일정할 경우, 레이저 다이오드(12)의 주변 온도가에서로 상승함에 따라 레이저 다이오드(12)의 선형성이 감소되고 비선형성이 증가되어 직류 바이어스 포인트는 B에서 C로 이동하며, 레이저 다이오드(12)의 출력은 일정하게 유지되어 A와 같다. 따라서, 입력되는 전류는 증가하지만 출력은 고정되어 온도가 상승함에 따라 이득이'나'에서 '가'의 크기로 줄어든다.
이상과 같이, 종래에 레이저 다이오드(12)는 자동전력제어 회로로 구성되어일정한 광출력을 유지하지만, 레이저 다이오드(12)의 특성상 온도가 저온에서 고온으로 변함에 따라 기능이 저하되어 입력되는 전류는 증가하지만 출력은 일정하여 이득이 감소되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 레이저 다이오드의 적정한 무선주파수 이득을 유지시키기 위해 일반 다이오드를 사용하여 레이저 다이오드의 주변 온도가 저온에서 고온으로 상승함에 따라 직류 바이어스 포인트를 이동시켜 무선주파수 이득의 감소를 보상하는 것으로, 특정한 전압에서 일반 다이오드가 동작되어 전류가 더 이상 증폭되지 않도록 출력을 제어하여 이득의 감소를 보상하는 것을 목적으로 한다.
도1은 종래에 레이저 다이오드를 구성하는 자동전력제어 회로의 블럭도.
도2는 종래에 레이저 다이오드의 온도 변화에 따른 이득 변화 그래프.
도3는 본 발명에 따른 이득 보상 회로의 블럭도.
도4은 레이저 다이오드의 온도 변화에 따른 전류와 광출력 그래프.
도5는 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 온도 변화에 따른 이득 변화 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
10, 20 : 캐패시터 11, 21 : 저항
12, 22: 레이저 다이오드(laser diode)
13, 23 : 모니터링 광다이오드(Monitoring photo diode)
14, 15, 24, 25 : 증폭기 26 : 일반 다이오드
16, 27 : 인덕터.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 레이저 다이오드로부터 방출되는 광량을 모니터링 광다이오드에서 모니터링하여 전류를 출력하고, 입력된 전류를 제1증폭기와 제2증폭기에 의해 이단 증폭하여 상기 레이저 다이오드에 궤환시켜 레이저 다이오드의 이득을 보상하는 회로에 있어서,상기 제2증폭기의 입력단에 캐소드가 연결되고 상기 제2증폭기의 출력단에 아노드가 연결되어, 상기 제2증폭기에서 출력되는 전압이 특정 전압에 이르면 작동하여 상기 제2증폭기에 입력되는 전류가 더 이상 증폭되지 않도록 차단함으로써, 상기 레이저 다이오드의 광출력을 감소시켜 이득을 보상하는 전류제어용 다이오드를 더 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도3는 레이저 다이오드의 주변 온도가 상승하여도 적정한 무선주파수 이득을 유지하도록 일반 다이오드를 사용하여 보상하는 도면이다.
구성은 캐패시터(20), 저항(21)으로 이루어진 임피던스 정합회로와 레이저 다이오드(22), 모니터링 광다이오드(23), 제1증폭기(24)와 제2증폭기(25), 일반 다이오드(26), 인덕터(27)로 이루어 진다.
캐패시터(20)는 무선주파수 신호가 입력되면 직류 성분을 차단하고 교류 성분을 출력하며, 저항(21)은 자동전력 회로와의 50 오옴 임피던스 정합을 위해 구비된다. 레이저 다이오드(22)는 입력되는 전류를 광으로 변화시켜 전송하며, 모니터링 광다이오드(23)는 광의 양을 감지하여 다시 전류로 변화하여 출력한다.
제1증폭기(24)와 제2증폭기(25)는 입력되는 소전류를 증폭하며, 일반 다이오드(26)는 입력이 일정 전압에 이르렀을 때 동작을 하여 증폭을 제어하는 기능을 한다. 인덕터(27)는 입력되는 신호에서 교류는 제거하고 직류 전류만 공급하는 기능을 수행한다.
레이저 다이오드(22)의 무선주파수 이득을 보상하는 회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.
무선주파수 신호가 입력되면 캐패시터(20)는 직류 성분을 차단하고 교류 성분을 출력하며, 저항(21)으로 입력된 교류 성분은 50 오옴 임피던스 정합시켜 레이저 다이오드(22)에 전송한다. 레이저 다이오드(22)는 입력되는 전류의 량에 따라광으로 변화시키고 광파이브로 입사시킨다.
모니터링 광다이오드(23)는 레이저 다이오드(22)에서 방출되는 광의 양을 감시하여 소전류로 변화하여 제1증폭기(24)로 입력한다. 제1증폭기(24)에는 가변 저항이 있어 레이저 다이오드(22)에 입력될 바이어스전류를 결정하여 적정한 출력을 유지하도록 증폭하며, 온도가 상승함에 따라 제2증폭기(25)에서 출력된 전압이 증폭되어 일반 다이오드(26)가 동작되는 특정 전압에 이르면, 일반 다이오드(26)는 동작을 하여 전류는 더이상 증폭되지 않으며, 결과적으로 레이저 다이오드(22)의 출력이 감소되어 적정한 무선주파수 이득의 감소를 보상한다. 즉, 레이저 다이오드(22)의 입출력 특성이 선형성을 유지되도록 하는 것으로, 온도가 상승함에 따라 레이저 다이오드(22)에 입력되는 전류를 감소시켜 광출력을 줄임으로 이득의 감소를 보상하는 것이다.
한편, 인덕터(27)는 제2증폭기(25)로부터 입력되는 신호에서 교류 성분은 제거하고 직류 성분만 레이저 다이오드(22)에 공급하는 역할을 한다.
첨부한 도면 도4은 종래의 레이저 다이오드(12)와 본 발명에 따른 레이저 다이오드(22)의 온도변화에 따른 입력 전류 대 광출력의 특성을 비교하여 나타낸 도면으로 설명하면 다음과 같다.
레이저 다이오드(12, 22)는 주변 온도가에서로 저온에서 고온으로 변함에 따라 특성 곡선이 도면과 같이 비선형성이 증가하면서 기울기가 작아지게 된다.
한편, 종래의 레이저 다이오드(12)는 자동전력제어 회로로 구성되어 일정한광출력이 유지되어 출력은 그래프 A와 같이 일정하게 유지된다. 출력은 일정하게 유지되지만 도면과 같이 온도가 상승함에 따라 입력되는 전류가 증가하고 광출력은 일정하므로 입력대 출력의 비인 무선주파수 이득은 감소되게 된다.
그러나, 본 발명에 따른 레이저 다이오드(22)는 주변 온도가에서로 상승함에 따라 레이저 다이오드(22)에 입력되는 전류를 일반 다이오드(26)를 사용하여 감소시킴으로 광출력을 감소시켜 이득의 감소를 보상하는 것으로 B와 같다.
즉, 제2증폭기(25)에서 출력되는 전압이 특정 전압에 이르면 일반 다이오드(26)가 작동되어 더 이상 전류가 증폭되지 않도록 차단하여 레이저 다이오드(22)에 인가되는 전류를 감소시킴으로 광출력을 감소시켜 입력 대 출력의 비인 이득을 적정 수준으로 유지시킨다.
한편, 첨부한 도5는 본 발명에 따른 레이저 다이오드(22)의 이득을 나타내는 도면으로 설명하면 다음과 같다.
레이저 다이오드(22)의 주위 온도가에서로 상승함에 따라 직류 바이어스 포인트는 B에서 D로 이동하며, 제2증폭기(25)에 입력되는 전류의 크기도 증가하여 제2증폭기(25)의 출력 전압도 점점 증가한다.
그러나 출력 전압이 특정 전압에 이르면 일반 다이오드(26)가 동작하여 더 이상의 증폭을 방지하여 레이저 다이오드(22)에 입력되는 전류를 감소시킴으로 광출력 또한 감소되어 출력 그래프는 A와 같다.
이득을 나타내는 변조폭은 '나' 에서 '다'로 변하며, 종래의 레이저 다이오드의 이득을 도시한 도2에서 이득이 '나'에서 '가'로 감소되는 것 보다는 변조폭이덜 감소되어 이득의 감소가 보상되는 것을 볼 수 있다. 즉, 레이저 다이오드(22)의 광출력을 줄임으로써 입력 대 출력 비인 이득의 감소를 보상하는 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 출력을 일정하게 유지시키는 것 보다는 입력과 출력의 비인 이득의 적정선을 유지시키는 것으로, 출력보다는 이득을 유지시키는 것이 더 중요한 시스템에 많은 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시예는 상술한 것으로 한정하지 않고, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을가진 자라면 자명한 범위 내에서 본 발명을 여러가지로 수정 및 변경하여 실시할 수 있을 것이며, 이와같은 수정 및 변경은 본 발명의 기술적 범주에 해당함을 밝혀 둔다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 레이저 다이오드의 주변 온도가 상승함에 따라 과부하가 걸리는 것을 일반 다이오드로 제어하여 입출력을 유지시켜 일정 수준의 이득을 유지할 수 있으며, 따라서 레이저 다이오드의 수명이 길어지고 시스템의 안정을 유지할 수 있는 효과가 있다.
Claims (1)
- 레이저 다이오드로부터 방출되는 광량을 모니터링 광다이오드에서 모니터링하여 전류를 출력하고, 입력된 전류를 제1증폭기와 제2증폭기에 의해 이단 증폭하여 상기 레이저 다이오드에 궤환시켜 레이저 다이오드의 이득을 보상하는 회로에 있어서,상기 제2증폭기의 입력단에 캐소드가 연결되고 상기 제2증폭기의 출력단에 아노드가 연결되어, 상기 제2증폭기에서 출력되는 전압이 특정 전압에 이르면 작동하여 상기 제2증폭기에 입력되는 전류가 더 이상 증폭되지 않도록 차단함으로써, 상기 레이저 다이오드의 광출력을 감소시켜 이득을 보상하는 전류제어용 다이오드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 이득 감소 보상 회로.
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