KR100377456B1 - All optical serial-parallel data format converter using SLALOM - Google Patents

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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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Abstract

본 발명은 파장분할 다중화 기법과 전광 신호처리 기법을 결합한 초고속 광전송, 광교환, 광신호처리, 광 컴퓨터 장치의 실현을 위하여 전광 직렬에서 병렬로의 데이터 형식 변환 장치 및 전광 병렬에서 직렬로의 데이터 형식 변환을 SLALOM(semicondutor laser amplifier in a loop mirror)을 응용하여 실현하는 직/병렬 데이터 형식 변환 장치에 관한 것이다.The present invention is an all-optical serial-to-parallel data format converter and an all-optical parallel-to-serial data format for the realization of ultra-fast optical transmission, optical exchange, optical signal processing, and optical computer devices combining wavelength division multiplexing and all-optical signal processing. The present invention relates to a serial / parallel data format conversion device that realizes conversion by applying a SLALOM (semicondutor laser amplifier in a loop mirror).

특히, 전광(全光) 직렬에서 병렬로의 데이터 형식 변환 장치는 다파장 클럭 신호의 지연 및 다중화ㆍ역다중화기법과 신호처리 기법을 활용함으로써 구현을 위해 요구되는 광소자의 수를 현저히 감소시키는 특징과, 전광(全光) 병렬에서 직렬로의 데이터 형식 변환 장치는 단일 파장 또는 다파장의 클럭신호의 지연 및 전광(全光)신호 처리기법을 이용하여 병렬로 입력되는 광 신호데이터를 직렬의 광 신호 데이터로 형식 변환시킴으로써 종래의 전기적인 병렬에서 직렬 데이터 형식 변환 장치에 비해 고속의 효율적인 데이터 형식 변환이 가능한 매우 뛰어난 효과가 있다.In particular, the all-optical serial-to-parallel data format conversion device significantly reduces the number of optical elements required for implementation by utilizing delay and multiplexing / demultiplexing and signal processing techniques of multi-wavelength clock signals. All-optical parallel-to-serial data format conversion device uses a single wavelength or multi-wavelength clock signal delay and all-optical signal processing technique to convert the optical signal data inputted in parallel to the optical signal in series. By converting the data into data, there is a very good effect of converting the data into a high speed and efficient data format in comparison with the conventional serial data format converter.

Description

SLALOM을 이용한 전광 직/병렬 데이터 형식 변환 장치 {All optical serial-parallel data format converter using SLALOM}All-optical serial / parallel data format converter using SLALOM {All optical serial-parallel data format converter using SLALOM}

본 발명은 광신호 처리장치에서 효율적인 데이터 처리를 위하여 입력되는 직렬 데이터를 병렬 데이터로 출력하는 데이터 형식 변환 장치 및 병렬 입력 데이터를 직렬 출력 데이터로 형식 변환하는 데이터 형식 변환 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직렬 데이터 신호들을 병렬 데이터로 또는 병렬 데이터를 직렬 데이터로 전광학적(全光學的)으로 구현하면서, 가급적 기존의 구조보다 적은 수의 소자들로 구성할 수 있고, 또한 전기적이 아닌 전광 처리를 함으로써 처리 속도를 향상시킨 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a data format converter for outputting serial data as parallel data for efficient data processing in an optical signal processing apparatus, and a data format converter for format converting parallel input data to serial output data. All-optical implementation of serial data signals in parallel data or parallel data in serial data can be composed of as few elements as possible, and also by non-electric all-optical processing. It is related with the apparatus which improved the processing speed.

이미지, 음성, 동영상, 데이터 등의 신호처리를 기반으로 하는 멀티미디어통신이 발전하고 인터넷을 통한 정보를 이용하는 사용자가 급증하면서 기간 통신망에서 처리해야 할 정보 용량이 가까운 미래에는 수 Tbps 이상이 될 전망이다. 또한, 미래에 구현될 화상 회의, 화상 전화, 이동 화상 단말기 등의 구현과 컴퓨터 한 대를 이용해서 이러한 여러 가지 기능을 처리하기 위해서는 사용자의 컴퓨터도 고속화되어야 할 전망이므로, 이러한 대용량의 데이터를 고속으로 처리하기 위해 전기적인 신호의 한계를 극복할 수 있는 전광 신호 처리 기법의 도입이 반드시 필요한 실정이다.As multimedia communication based on signal processing such as image, voice, video, and data has evolved and the number of users using information through the Internet has increased, the amount of information to be processed in the main communication network is expected to be more than several Tbps in the near future. In addition, in order to process various functions using a single computer and the implementation of video conferencing, video telephony, mobile video terminal, etc. to be implemented in the future, the user's computer is also expected to be high speed. In order to process the introduction of the all-optical signal processing technique that can overcome the limitations of the electrical signal is essential.

현재 광컴퓨터에 대한 연구는 세계 주요국에서 이루어지고 있으나 아직은 그 성과가 실용화되기에는 부족한 형편이고, 또한, 광 컴퓨터가 구현될 경우 이용될 수 있을 것으로 예측되는 전광 직/병렬 데이터 형식 변환기의 연구 또한 아직은 활발하지 못하며 전광 직렬에서 병렬로의 데이터 형식 변환기의 구현 연구가 발표된 정도로 아직은 미비한 수준이다.Currently, research on optical computers is being conducted in major countries of the world, but the results are still insufficient for practical use, and the research on all-optical serial / parallel data format converters, which are expected to be used when optical computers are implemented, is still in progress. It is not active and is still incomplete, as research has been published on the implementation of data format converters from all-optical serial to parallel.

종래의 직렬-병렬 및 병렬-직렬 데이터 형식 변환장치는 전기적으로 구현되는 장치로서 대부분 반도체 소자로 실현된 장치가 있으며, 최근들어 광학적으로 동작하는 전광 직렬에서 병렬로의 데이터 형식 변환 장치가 제안되었으며, 이러한 종래의 기술은 대부분 LiNbO3변조기를 이용한 방식으로 100Gb/s고속 데이터를 8 채널의 병렬 데이터로 변환시키는 고속 동작이 가능한 것이 있었다.Conventional serial-to-parallel and parallel-to-serial data format converters are electrically implemented devices, and most of them are semiconductor devices, and recently, optically-optical serial-to-parallel data format converters have been proposed. Most of the conventional techniques have been capable of high-speed operation of converting 100Gb / s high-speed data into 8 channels of parallel data using a LiNbO 3 modulator.

이러한 종래 기술은 완전한 전광 직렬에서 병렬로의 데이터 형식 변환기는 아니며, LiNbO3변조기를 구동하기 위한 전기적 제어 또는 클럭 신호가 필요한 문제점과, LiNbO3와 기타 전자 반도체 소자를 사용함으로써 주변 환경과 가해진 전압의 변화에 따라 바이어스가 불안정하고 그 이상의 속도처리에 제한이 있는 문제점과, 입력 또는 출력의 채널수가 증가할 경우에 사용되는 소자의 수가 증가하는 문제점이 있었다.This prior art is not a data format converter from a complete all-optical series to parallel, requires the need for electrical control or clock signals to drive the LiNbO 3 modulator, and the use of LiNbO 3 and other electronic semiconductor devices to reduce the potential According to the change, the bias is unstable and there is a problem of limiting further speed processing, and the number of devices used when the number of input or output channels increases.

이러한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명은 요구되는 광소자의 수를 현저히 감소시키면서 고속 동작이 가능한 전광 직렬에서 병렬로의 데이터 형식 변환과 전광 병렬에서 직렬로의 데이터 형식 변환을 위하여 비선형 광신호처리 요소인 SLALOM(semiconductor laser amplifier in a loop mirror)을 응용한 전광 직/병렬 데이터 변환 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention provides a non-linear optical signal for data type conversion from all-optical serial to parallel and data type conversion from all-optical parallel to serial that enables high-speed operation while significantly reducing the number of optical elements required. The purpose of the present invention is to provide an all-optical serial / parallel data conversion device using a SLALOM (semiconductor laser amplifier in a loop mirror).

이상과 같은 목적 달성을 위해 본 발명은 입력되는 클럭 펄스들을 비트주기Tb의 정수배로 지연시키는 광섬유 지연선과; 상기 광섬유 지연선을 지난 다파장 신호를 다중화시키는 파장 다중화기와; 루프를 구성하는 광 커플러 1과, 입력되는 직렬 데이터를 루프 속으로 입력시키는 광 커플러 2와; 상기 입력된 직렬 데이터에 의해 상기 입력된 클럭 펄스들의 위상 변화를 주는 반도체 광 증폭기와; 루프를 구성하는 광섬유와; 상기 루프에서 출력되는 신호에서 파장을 역 다중화시키는 파장 역다중화기와; 상기 파장 역다중화기의 출력 데이터를 동시에 출력시키기 위한 Tb의 정수배의 시간 지연을 갖는 광섬유 지연선;를 포함하여 구성한 전광직렬에서 병렬로의 데이터 형식 변환 장치와, 또한 입력되는 병렬 데이터를 비트주기 Tb의 정수배로 시간을 지연시키는 광섬유 지연선과; 상기 시간 지연된 병렬 데이터를 결합시키는 Nx1 광 커플러와; 루프를 구성하는 50 : 50 광 커플러 1과; 상기 병렬 데이터를 루프로 결합시키는 50 : 50 광 커플러 2와; 상기 병렬 데이터 신호에 의해 입력되는 직렬 클럭 신호에 위상변화를 일으키는 반도체 광 증폭기와; 출력되는 신호중에서 직렬데이터만 통과시키는 광 대역통과 필터;를 포함하여 구성한 전광병렬에서 직렬로의 데이터 형식 변환 장치를 제공함으로써 그 목적을 달성하였다.The present invention for achieving the above object is an optical fiber delay line for delaying the input clock pulses by an integer multiple of the bit period T b ; A wavelength multiplexer for multiplexing the multi-wavelength signal past the optical fiber delay line; An optical coupler 1 constituting the loop, and an optical coupler 2 for inputting input serial data into the loop; A semiconductor optical amplifier for changing a phase of the input clock pulses by the input serial data; An optical fiber constituting a loop; A wavelength demultiplexer for demultiplexing wavelengths in the signal output from the loop; An optical-type delay line having an integer multiple of a time delay of T b for simultaneously outputting the output data of the wavelength demultiplexer; an optical fiber delay line for delaying time by an integer multiple of b ; An Nx1 optical coupler for coupling the time delayed parallel data; 50: 50 optocouplers 1 and 50 to form a loop; A 50:50 optocoupler 2 for coupling the parallel data in a loop; A semiconductor optical amplifier causing a phase change to a serial clock signal input by the parallel data signal; The object of the present invention has been achieved by providing an apparatus for converting an all-optical parallel to serial data format including a wide band pass filter for passing only serial data in an output signal.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 전광 직렬에서 병렬로의 데이터 형식 변환 장치를 도시한 블록도,1 is a block diagram showing an apparatus for converting a data format from all-optical serial to parallel according to a preferred embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 전광 직렬에서 병렬로의 데이터 형식 변환 장치의 작동 상태를 도시한 예시도,2 is an exemplary view showing an operating state of an apparatus for converting a data format from all-optical serial to parallel according to a preferred embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 전광 병렬에서 직렬로의 데이터 형식 변환 장치를 도시한 블록도,3 is a block diagram showing an apparatus for converting a data format from all-optical parallel to serial according to a preferred embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 전광 병렬에서 직렬로의 데이터 형식 변환 장치의 작동 상태를 도시한 예시도이다.4 is an exemplary diagram showing an operating state of an apparatus for converting a data format from an all-optical parallel to a serial according to a preferred embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1 : 광섬유 지연선 2 : 파장 다중화기1: optical fiber delay line 2: wavelength multiplexer

3 : 광 커플러 1의 입력 포트 4 : 광 커플러 13: Input port of optical coupler 1 4: Optical coupler 1

5 : 직렬 데이터 입력 포트 6 : 병렬 클럭 입력 포트5: serial data input port 6: parallel clock input port

7 : 변환된 병렬 데이터 출력 포트 8 : 광 커플러 27 converted parallel data output port 8 optical coupler 2

9 : 반도체 광 증폭기 10 : 루프9: semiconductor optical amplifier 10: loop

11 : 광 커플러 1의 출력 포트 12 : 파장 역 다중화기11: output port of optocoupler 1 12: wavelength demultiplexer

13 : 광섬유 지연선13: optical fiber delay line

14 : 루프중심점에서 반도체 광증폭기간의 거리14: Distance of semiconductor optical amplification period from loop center point

15 : 루프중심점15: loop center point

16 : 첫 번째 직렬 데이터의 1번 비트16: Bit 1 of the first serial data

17 : 두 번째 직렬 데이터의 1번 비트17: Bit 1 of the second serial data

18 : 첫 번째 직렬 데이터의 3번 비트18: Bit 3 of the first serial data

19 : 첫 번째 직렬 데이터의 4번 비트19: Bit 4 of the first serial data

20 : 비트주기 Tb21 : 직렬 데이터 주기 Td 20: bit period T b 21: serial data period T d

22 : 병렬 데이터 D1의 클럭 1번 비트22: Clock 1 bit of parallel data D1

23 : 병렬 데이터 D1의 클럭 2번 비트23: Clock bit 2 of parallel data D1

24 : 병렬 데이터 D2의 클럭 1번 비트24: Clock 1 bit of parallel data D2

25 : 병렬 데이터 D3의 클럭 1번 비트25: Clock 1 bit of parallel data D3

26 : 병렬 데이터 Dn의 클럭 1번 비트26: Clock bit 1 of parallel data Dn

27 : 파장 다중화기 출력의 1번 비트27 bit 1 of the wavelength multiplexer output

28 : 파장 다중화기 출력의 2번 비트28: bit 2 of the wavelength multiplexer output

29 : 파장 다중화기 출력의 3번 비트29: Bit 3 of the wavelength multiplexer output

30 : 파장 다중화기 출력의 n번 비트30: bit n of the wavelength multiplexer output

31 : 파장 역다중화기 입력의 1번 비트31: Bit 1 of the wavelength demultiplexer input

32 : 파장 역다중화기 입력의 3번 비트32: Bit 3 of the wavelength demultiplexer input

33 : 출력 병렬 데이터 D1의 1번 비트33: Bit 1 of output parallel data D1

34 : 출력 병렬 데이터 D2의 1번 비트34: Bit 1 of output parallel data D2

35 : 출력 병렬 데이터 D3의 1번 비트35: Bit 1 of output parallel data D3

36 : 출력 병렬 데이터 Dn의 1번 비트36: Bit 1 of output parallel data Dn

37 : 병렬 데이터 입력포트 38 : 직렬 클럭 신호 입력포트37: parallel data input port 38: serial clock signal input port

39 : 직렬 데이터 출력포트 40 : 광섬유 지연선39: serial data output port 40: optical fiber delay line

41 : 광 커플러 1 42 : 광 커플러 241: optocoupler 1 42: optocoupler 2

43 : 광 커플러 3 44 : 반도체 광 증폭기43: Optical Coupler 3 44: Semiconductor Optical Amplifier

45 : 루프중심점에서 반도체 광증폭기간의 거리45: Distance of semiconductor optical amplification period from loop center point

46 : 루프중심점 47 : 루프46: loop center point 47: loop

48 : 광 대역통과 필터48: wide bandpass filter

49 : 입력 병렬 데이터 D1의 1번 비트49: Bit 1 of input parallel data D1

50 : 입력 병렬 데이터 D2의 1번 비트50: Bit 1 of input parallel data D2

51 : 입력 병렬 데이터 D3의 1번 비트51: bit 1 of input parallel data D3

52 : 입력 병렬 데이터 Dn의 1번 비트52: Bit 1 of input parallel data Dn

53 : 직렬로 정렬된 병렬 데이터 D1의 1번 비트53: Bit 1 of serially aligned parallel data D1

54 : 직렬로 정렬된 병렬 데이터 D2의 1번 비트54: Bit 1 of serially aligned parallel data D2

55 : 직렬로 정렬된 병렬 데이터 D3의 1번 비트55: Bit 1 of serially aligned parallel data D3

56 : 직렬로 정렬된 병렬 데이터 Dn의 1번 비트56: Bit 1 of serially aligned parallel data Dn

57 : 직렬 클럭 신호의 1번 비트57: bit 1 of the serial clock signal

58 : 직렬 클럭 신호의 2번 비트58: bit 2 of the serial clock signal

59 : 출력 직렬 데이터의 1번 비트59: Bit 1 of output serial data

60 : 출력 직렬 데이터의 3번 비트60: bit 3 of the output serial data

61 : 출력 직렬 데이터의 4번 비트61: bit 4 of the output serial data

62 : 출력 두 번째 직렬 데이터의 1번 비트62: Bit 1 of output second serial data

63 : 비트주기 Tb64 : 직렬 데이터주기 Td 63: bit period T b 64: serial data period T d

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 바람직한 실시예를 통해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings through preferred embodiments.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전광 직렬에서 병렬로의 데이터 형식 변환 장치는 입력되는 병렬 클럭 신호를 비트주기Tb의 정수배로 시간을 지연시키는 광섬유 지연선(1)과;1, the data format conversion device in the front light of the present invention in series in parallel to delay the time to an integer multiple of the bit period of the parallel clock signal input to the optical fiber delay line T b (1) and;

상기 지연된 병렬 클럭 신호를 파장 다중화시키는 파장 다중화기(2)와;A wavelength multiplexer (2) for wavelength multiplexing the delayed parallel clock signal;

상기 파장 다중화기의 출력을 루프로 입력하는 광 커플러 1의 입력 포트(3)와;An input port (3) of optocoupler 1 for inputting the output of the wavelength multiplexer into a loop;

상기 입력포트(3)의 신호를 루프에 입력시키는 50:50 광 커플러 1(4)와;A 50:50 optocoupler 1 (4) for inputting the signal of the input port (3) to the loop;

직렬 데이터가 입력되는 직렬데이터 입력포트(5)와;A serial data input port 5 to which serial data is input;

상기 입력된 직렬 데이터가 제어 신호로 사용되기 위해 루프로 결합되는 광 커플러 2(8)와;An optocoupler 2 (8) coupled in a loop for the input serial data to be used as a control signal;

상기 제어 신호에 의해 입력 클럭 신호에 위상 변화를 일으키는 반도체 광 증폭기(9)와;A semiconductor optical amplifier (9) for causing a phase change in an input clock signal by the control signal;

광섬유(10)로 구성된 루프(10)와;A loop 10 composed of an optical fiber 10;

상기 루프의 출력과 파장 역다중화기를 연결시키는 광 커플러 1의 출력포트 (11)와;An output port (11) of optical coupler 1 connecting the output of the loop and the wavelength demultiplexer;

출력되는 병렬 데이터를 파장 역다중화시켜 병렬 데이터를 분리하는 파장 역다중화기(12)와;A wavelength demultiplexer (12) for separating the parallel data by wavelength demultiplexing the output parallel data;

상기 분리된 병렬데이터를 동시에 출력시키기 위해 시간 지연시키는 광섬유 지연선(13)을 포함하여 구성한다.And an optical fiber delay line 13 for delaying time to simultaneously output the separated parallel data.

이하, 이상과 같이 구성된 전광 직렬에서 병렬로의 데이터 형식 변환 장치의 작동원리를 도 1 내지 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation principle of the data format conversion device in the all-optical serial to parallel configuration as described above will be described in detail with reference to Figs.

먼저, 도 2는 본 발명의 전광 직렬에서 병렬로의 데이터 형식 변환 장치의 작동 원리를 설명하기 위한 예시도로서, 도 2a는 직렬데이터 입력신호를 도시한 신호 파형도이고, 도 2b는 병렬 클럭신호를 도시한 신호 파형도이고, 도 2c는 파장 다중화기의 출력 신호를 도시한 신호 파형도이고, 도 2d는 파장 역다중화기의 입력 신호를 도시한 신호 파형도이고, 도 2e는 병렬 데이터 출력 신호를 도시한 신호 파형도이다.First, Figure 2 is an exemplary diagram for explaining the operating principle of the data format conversion device in the all-optical serial to parallel of the present invention, Figure 2a is a signal waveform diagram showing a serial data input signal, Figure 2b is a parallel clock signal 2C is a signal waveform diagram showing an output signal of the wavelength multiplexer, FIG. 2D is a signal waveform diagram showing an input signal of the wavelength demultiplexer, and FIG. 2E is a parallel data output signal. A signal waveform diagram is shown.

1/Td(21)의 데이터 속도를 갖는 병렬 데이터의 클럭 비트(22, 24, 25, 26)들이 병렬 클럭 입력 포트(6)로 입력되어 각각 Tb의 정수배로 시간을 지연시키는 광섬유 지연선(1)을 통과하고, 지연된 상기 각 병렬 클럭 비트(22, 24, 25, 26)들은 파장 다중화기(2)에서 파장 다중화되어서 파장 λ1의 클럭 1번 비트(22)는 파장 다중화기 출력의 1번 비트(27)로, 파장 λ2의 클럭 1번 비트(24)는 파장 다중화기 출력의 2번 비트(28)로, 파장 λ3의 클럭 1번 비트(25)는 파장 다중화기 출력의 3번 비트(29)로, 파장 λn의 클럭 첫 번째 비트(26)는 파장 다중화기 출력의 n번 비트(30)로 각각 지연되어 광 커플러 1의 입력 포트(3)로 입력되어 광 커플러 1(4)을 지나 50:50으로 분파되어 루프로 진행한다. 이때, 루프로 입력된 클럭 신호들은 각각 루프 내부를 시계 방향과 반시계 방향으로 나누어 진행한다.Clock bits 22, 24, 25, and 26 of parallel data having a data rate of 1 / T d (21) are input to the parallel clock input port 6 to delay the time by an integer multiple of T b respectively. Each of the parallel clock bits 22, 24, 25, and 26, passed through (1) and delayed, is wavelength multiplexed in the wavelength multiplexer 2 so that clock 1 bit 22 of wavelength λ 1 Bit 1 of 27, clock bit 1 of wavelength λ 2 is bit 2 of the wavelength multiplexer output, and bit 1 clock 25 of wavelength λ 3 is of the wavelength multiplexer output. Bit 3, the clock first bit 26 of wavelength λ n is delayed into bit 30 of the wavelength multiplexer output, respectively, and is input to the input port 3 of optocoupler 1 to optocoupler 1 Pass (4) and proceed to loop at 50:50. At this time, the clock signals input to the loop proceed by dividing the inside of the loop into clockwise and counterclockwise directions, respectively.

한편, 직렬 데이터는 직렬 데이터 입력포트(5)에 입력되어 50:50 광 커플러 2(8)를 통하여 루프로 결합된 후 시계 방향으로 진행하는 광 클럭 신호들과 같이 루프를 진행한다. 이때, 첫 번째 직렬 데이터 1번 비트(16)와 두 번째 직렬 데이터 1번 비트(17) 사이의 시간 간격은 직렬 데이터주기Td(21)이고, 직렬 데이터 속도는 첫 번째 직렬 데이터의 3번 비트(18)와 첫 번째 직렬 데이터의 4번 비트(19)와 같이 인접한 두 비트 사이의 시간간격인 비트주기Tb(20)의 역수 1/Tb로 쓸 수 있다.On the other hand, the serial data is input to the serial data input port (5) is coupled to the loop through the 50:50 optical coupler 2 (8) and then loops like optical clock signals proceeding clockwise. At this time, the time interval between the first serial data bit 1 (16) and the second serial data bit 1 (17) is the serial data period T d (21), and the serial data rate is bit 3 of the first serial data. It can be written as the inverse 1 / T b of the bit period T b (20), which is the time interval between two adjacent bits, such as (18) and bit 4 of the first serial data (19).

또한, 상기 루프(10) 내부를 시계방향과 반시계 방향으로 진행하는 병렬 클럭 신호들은 직렬 데이터(제어신호)가 없을 때 루프를 서로 반대방향으로 진행한후 간섭 현상에 의하여 광 커플러 1(4)의 입력포트(3)로 출력되고, 또한, 직렬 데이터가 있는 경우에는 즉, 직렬 데이터의 1번 비트(16)와 3번 비트(18) 등은 펄스가 있으므로 직렬 데이터에 의하여 반도체 광증폭기(9)에 캐리어 밀도 변화가 생기므로 직렬 데이터 신호의 영향을 받지 않는 반시계 방향으로 진행하는 클럭펄스 신호와 영향을 받는 시계 방향으로 진행하는 클럭펄스 신호간의 간섭현상에 의하여 광 커플러 1(4)의 출력 포트(11)로 파장 변환된 병렬 클럭펄스(27, 29)들이 비트(31, 32)로 출력된다.In addition, the parallel clock signals traveling in the clockwise and counterclockwise directions inside the loop 10 are processed in the opposite direction to each other when there is no serial data (control signal). Is outputted to the input port 3 of the semiconductor optical amplifier 9 in the case where there is serial data, i.e., the first bit 16 and the third bit 18 of the serial data have pulses. ), The output of the optical coupler 1 (4) is caused by the interference between the clock pulse signal which is not affected by the serial data signal and the clock pulse signal which is affected by the clockwise signal. The parallel clock pulses 27 and 29 wavelength-converted to the port 11 are output as bits 31 and 32.

상기 출력된 병렬 데이터들은 파장 역 다중화기(12)에서 파장별로 신호가 분리된 후 광섬유 지연선(13)을 통과하여 각각 병렬데이터 출력 비트(33, 34, 35, 36)들로 병렬 데이터 출력포트(7)로 출력된다.The outputted parallel data are separated by the wavelength by the wavelength demultiplexer 12 and then passed through the optical fiber delay line 13 to the parallel data output bits 33, 34, 35, and 36, respectively. Outputs to (7).

이상과 같이 작동되는 전광 직렬에서 병렬로의 데이터 형식 변환 장치는 종래의 장치에 비해 현저히 감소된 광소자들로 구성되며 전광으로 작동하므로 장치의 성능이 향상되는 특징이 있다.The all-optical serial-to-parallel data type conversion device operated as described above is composed of optical elements that are significantly reduced compared to the conventional devices, and has a feature in that the performance of the device is improved because it operates in all-optical light.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전광 병렬에서 직렬로의 데이터 변환 장치는 입력되는 병렬 데이터를 비트주기Tb의 정수배로 시간을 지연시키는 광섬유 지연선(40)과;On the other hand, as shown in Figure 3, the all-optical parallel to serial data conversion apparatus of the present invention includes an optical fiber delay line 40 for delaying the time of the input parallel data by an integer multiple of the bit period T b ;

병렬 데이터 입력포트(37)와;A parallel data input port 37;

직렬 클럭 신호 입력포트(38)와;A serial clock signal input port 38;

직렬로 형식변환된 직렬 데이터 출력포트(39)와;A serial data output port 39 serially converted;

상기 시간 지연된 병렬 데이터를 결합시키는 Nx1 광 커플러 3(43)과;An Nx1 optical coupler 3 (43) for combining the time delayed parallel data;

상기 정렬된 병렬 데이터를 루프로 결합시키는 광 커플러 2(42)와;Optical coupler 2 (42) for combining the aligned parallel data in a loop;

입력되는 직렬 클럭 신호를 루프로 입력시키는 광 커플러 1(41)과;An optical coupler 1 (41) for inputting an input serial clock signal into a loop;

상기 병렬 데이터 신호에 의해 입력되는 직렬 클럭 신호에 위상변화를 일으키는 반도체 광 증폭기(44)와;A semiconductor optical amplifier (44) for causing a phase change in the serial clock signal input by the parallel data signal;

광섬유로 구성된 루프(47)와;A loop 47 composed of an optical fiber;

직렬 데이터 파장만을 통과시키는 광 대역통과 필터(48)를 포함하여 구성한다.The optical bandpass filter 48 which passes only a serial data wavelength is comprised.

이하, 이상과 같이 구성된 전광 병렬에서 직렬로의 데이터 형식 변환 장치의 작동 원리를 도 3과 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation principle of the data format conversion device in the all-optical parallel to the serial configuration as described above will be described in detail with reference to FIGS.

도 4는 본 발명의 전광 병렬에서 직렬로의 데이터 형식 변환 장치의 작동 원리를 설명하기 위한 예시도로서, 도 4a는 병렬데이터 입력신호를 도시한 신호 파형도이고, 도 4b는 커플러 3의 출력신호를 도시한 신호 파형도이고, 도 4c는 직렬 클럭 신호를 도시한 신호 파형도이고, 도 4d는 직렬 데이터 출력 신호를 도시한 신호 파형도이다.4 is an exemplary diagram for explaining the operation principle of the data format conversion device in the all-optical parallel to serial of the present invention, Figure 4a is a signal waveform diagram showing a parallel data input signal, Figure 4b is an output signal of the coupler 3 4C is a signal waveform diagram showing a serial clock signal, and FIG. 4D is a signal waveform diagram showing a serial data output signal.

병렬 데이터 입력포트(37)에 입력되는 병렬 데이터의 비트(49, 50, 51, 52)들은 광섬유 지연선(40)에서 비트주기Tb의 정수배로 시간을 지연시킨 후 Nx1 광 커플러 3(43)에서 결합되어 직렬로 정렬된 병렬 데이터의 비트(53, 54, 55, 56)들이 광 커플러 2(42)를 통하여 루프(47)로 입력된다.The bits 49, 50, 51, and 52 of the parallel data input to the parallel data input port 37 are delayed by an integer multiple of the bit period T b in the optical fiber delay line 40, and then Nx1 optical coupler 3 (43). The bits 53, 54, 55, 56 of parallel data combined and serially aligned at are input into loop 47 through optocoupler 2 42.

한편, 직렬 클럭 신호 입력포트(38)로 입력되는 직렬 클럭 신호는 50:50 광 커플러 1(41)을 통하여 루프(47)로 입력되면 50:50의 비율로 분파되어 각각 시계방향과 반시계방향으로 진행한다. 이때, 시계방향으로 진행하는 직렬 클럭 신호는 50:50 광 커플러 2(42)를 통하여 입력된 직렬로 정렬된 병렬 데이터 신호와 겹쳐져서 시계방향으로 진행한다.On the other hand, when the serial clock signal input to the serial clock signal input port 38 is input to the loop 47 through the 50:50 optocoupler 1 (41), the serial clock signal is divided at a ratio of 50:50 and clockwise and counterclockwise, respectively. Proceed to At this time, the serial clock signal traveling in the clockwise direction overlaps with the serially aligned parallel data signal input through the 50:50 optocoupler 2 42 and proceeds in the clockwise direction.

상기 시계방향으로 진행하는 직렬 클럭 신호와 직렬로 정렬된 병렬 데이터 신호는 반도체 광 증폭기(44)를 통과한다. 이때, 병렬 데이터 신호에 의해 캐리어 밀도 변화가 발생하며, 그로 인해 시계방향으로 진행하는 직렬 데이터 신호의 위상차가 180°발생한다. 즉, 병렬 데이터D1의 1번 비트(53)에 의해 직렬 클럭 신호의 1번 비트(57)가 위상변화를 일으키며 광 커플러 1(41)에서 시계방향 진행 신호와 반시계방향 진행 신호간의 간섭에 의해 광 커플러 1(41)의 오른쪽으로 직렬 클럭 신호의 1번 비트(57)가 출력된다. 한편, 직렬로 정렬된 병렬 데이터D2의 1번 비트 (54)의 경우는 펄스가 없으므로 직렬 클럭 비트(58)에 영향을 주지 않으므로 직렬 클럭 비트(58)는 시계 방향 진행 신호와 반시계 방향 진행 신호간의 간섭에 의해 광 커플러 1(41)의 왼쪽 포트로 출력된다.The parallel data signal aligned in series with the clockwise serial clock signal passes through the semiconductor optical amplifier 44. At this time, the carrier density change occurs due to the parallel data signal, and therefore, the phase difference of the serial data signal running in the clockwise direction is generated by 180 degrees. That is, the first bit 57 of the serial clock signal causes a phase change by the first bit 53 of the parallel data D1, and the optical coupler 1 41 causes the interference between the clockwise progression signal and the counterclockwise progression signal. Bit 1 of the serial clock signal 57 is output to the right of the optocoupler 1 41. On the other hand, in the case of bit 54 of the serially aligned parallel data D2, since there is no pulse, the serial clock bit 58 does not affect the serial clock bit 58, so that the serial clock bit 58 and the clockwise progress signal are counterclockwise. It is output to the left port of the optical coupler 1 (41) by the interference between them.

상기와 같은 작동에 의해 출력되는 형식 변환된 직렬 데이터는 광 대역 통과 필터(48)를 통과하여 출력(39)된다. 출력되는 데이터의 직렬 데이터주기는 첫 번째 직렬 데이터 1번 비트(59)에서 두번째 직렬 데이터 1번 비트(62)까지 시간 간격 Td(64)이고, 직렬 데이터 속도는 3번 비트(60)와 4번 비트(61)와 같이 인접한 두 비트 사이의 시간간격인 비트주기Tb(63)의 역수 1/Tb이다.The format-converted serial data outputted by the above operation is passed through the optical band pass filter 48 to be output 39. The serial data period of the output data is the time interval T d (64) from the first serial data bit 1 (59) to the second serial data bit 1 (62), and the serial data rate is bit 3 (60) and 4 It is the inverse 1 / T b of the bit period T b 63, which is the time interval between two adjacent bits such as the bit 61.

상기와 같은 작동을 하는 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 형식변환이 가능한 특징이 있다.The all-optical serial-to-parallel data format converter and the parallel-to-serial data format converter, which operate as described above, differ from the conventional electrically controlled data format converters to convert the optical data through all-optical processing. Therefore, it is possible to convert the format of optical signal.

상기 실시예를 통해 설명한 바와 같이, 본 발명의 전광 직렬에서 병렬로의 데이터 형식 변환 장치는 다파장 클럭 신호의 지연 및 역 다중화 방식과 전광 신호 처리 기법을 이용함으로써 종래의 직렬에서 병렬로의 데이터 형식 변환 장치에 비해 광소자들의 수를 현저히 감소시키는 효과를 가지며, 또한, 전광 병렬에서 직렬로의 데이터 형식 변환 장치는 하나의 파장 또는 다파장의 클럭 신호의 지연과 전광 신호 처리 기법을 이용하여 병렬로 입력되는 광 데이터를 직렬의 광 데이터로 형식 변환함으로써 종래의 전기적인 병렬에서 직렬로의 데이터 형식 변환 장치와는 달리 초고속의 전광 병렬에서 직렬로의 데이터 형식 변환이 용이한 효과를 가지므로, 본 발명의 SLALOM을 이용한 전광 직/병렬 데이터 형식 변환 장치는 향후 전광 통신망 구축시 초고속 광전송, 광교환, 광 신호처리, 광 컴퓨팅 장치의 실현을 보다 현실적으로 가능하게 하는 효과가 있으므로 초고속 통신망 산업상 매우 유용한 발명인 것이다.As described through the above embodiments, the all-optical serial-to-parallel data format converter of the present invention uses a delay and demultiplexing scheme of a multi-wavelength clock signal and an all-optical signal processing technique to provide a conventional serial-to-parallel data format. Compared to the conversion device, the number of optical elements is significantly reduced. In addition, the data conversion device from all-optical parallel to serial data delays of one wavelength or multi-wavelength clock signal and the all-optical signal processing technique are performed in parallel. By converting input optical data into serial optical data, the data format conversion from ultra-fast all-optical parallel to serial is easy, unlike conventional electrical parallel to serial data format conversion apparatuses. All-optical serial / parallel data format conversion device using SLALOM Transmitting, optical switching, optical signal processing, because the realization of the optical effect of a computing device and more feasible very useful inventions the broadband industry.

Claims (2)

전광 직/병렬 데이터 형식 변환 장치에 있어서,In the all-optical / parallel data format converter, 직렬에서 병렬로의 데이터 형식 변환하는 광학 장치는 입력 클럭 신호를 일렬로 정렬하기 위한 광섬유 지연선(1)과;An optical apparatus for converting data format from serial to parallel includes an optical fiber delay line (1) for aligning input clock signals in a line; 상기 지연된 클럭 신호를 파장 다중화시키는 파장 다중화기(2)와;A wavelength multiplexer (2) for wavelength multiplexing the delayed clock signal; 상기 파장 다중화기의 출력을 루프로 입력하는 광 커플러 1의 입력 포트(3)와;An input port (3) of optocoupler 1 for inputting the output of the wavelength multiplexer into a loop; 상기 입력포트(3)의 신호를 루프에 입력시키는 50:50 광 커플러(4)와;A 50:50 optical coupler (4) for inputting the signal of the input port (3) to the loop; 직렬 데이터가 입력되는 직렬 데이터 입력포트(5)와;A serial data input port 5 to which serial data is input; 상기 입력된 직렬 데이터가 제어 신호로 사용되기 위해 루프로 결합되는 광 커플러 2(8)와;An optocoupler 2 (8) coupled in a loop for the input serial data to be used as a control signal; 상기 제어 신호에 의해 입력 클럭 신호에 위상 변화를 일으키는 반도체 광 증폭기(9)와;A semiconductor optical amplifier (9) for causing a phase change in an input clock signal by the control signal; 루프를 구성하는 광섬유(10)와;An optical fiber 10 constituting a loop; 상기 루프의 출력과 파장 역 다중화기를 연결시키는 광 커플러 1의 출력포트 (11)와;An output port (11) of optical coupler 1 connecting the output of the loop and the wavelength demultiplexer; 출력되는 병렬 데이터를 파장 역 다중화시켜 병렬 데이터를 분리하는 파장 역다중화기(12)와;A wavelength demultiplexer 12 for separating the parallel data by wavelength demultiplexing the output parallel data; 상기 파장 역다중화기(12)의 출력 데이터를 동시에 출력시키기 위해 시간 지연시키는 광섬유 지연선(13)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 SLALOM을 이용한 전광 직/병렬 데이터 형식 변환장치.And an optical fiber delay line (13) for delaying time to output the output data of the wavelength demultiplexer (12) at the same time. 전광 직/병렬 데이터 형식 변환 장치에 있어서,In the all-optical / parallel data format converter, 전광 병렬에서 직렬로의 데이터 변환하는 광학 장치는 입력되는 병렬 데이터를 비트주기Tb의 정수배로 시간을 지연시키는 광섬유지연선(40)과;An optical device for converting data from all-optical parallel to serial includes an optical fiber delay line 40 for delaying time of input parallel data by an integer multiple of the bit period Tb; 병렬 데이터 입력포트(37)와;A parallel data input port 37; 직렬 클럭 신호 입력포트(38)와;A serial clock signal input port 38; 직렬로 형식변환된 직렬 데이터 출력포트(39)와;A serial data output port 39 serially converted; 상기 시간 지연된 병렬 데이터를 결합시키는 Nx1 광 커플러 3(43)과;An Nx1 optical coupler 3 (43) for combining the time delayed parallel data; 상기 정렬된 병렬 데이터를 루프로 결합시키는 광 커플러 2(42)와;Optical coupler 2 (42) for combining the aligned parallel data in a loop; 입력되는 직렬 클럭 신호를 루프로 입력시키는 광 커플러 1(41)과;An optical coupler 1 (41) for inputting an input serial clock signal into a loop; 상기 병렬 데이터 신호에 의해 입력되는 직렬 클럭 신호에 위상변화를 일으키는 반도체 광 증폭기(44)와;A semiconductor optical amplifier (44) for causing a phase change in the serial clock signal input by the parallel data signal; 광섬유로 구성된 루프(47)와;A loop 47 composed of an optical fiber; 직렬 데이터 파장만을 통과시키는 광 대역통과 필터(48)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 SLALOM을 이용한 전광 직/병렬 데이터 형식 변환장치.An all-optical serial / parallel data format converter using SLALOM, comprising an optical bandpass filter (48) for passing only serial data wavelengths.
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