KR100560426B1 - 클락 재생 방법과 이를 구현하는 시스템 - Google Patents

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Abstract

재생되는 클락의 펄스 형태에 가변성을 가지는 클락 재생 방법 및 시스템을 개시한다. 본 발명에 따른 클락 재생 방법은, 광학적 주입 잠금에 의해 광신호를 재생하는 1차 재생 단계; 재생된 광신호를 전기신호로 바꾸는 단계; 및 전기적 주입 잠금에 의해 펄스폭이 작은 클락을 재생하는 2차 재생 단계를 포함한다.

Description

클락 재생 방법과 이를 구현하는 시스템{Clock recovery method and system therefor}
도 1은 본 발명에 따른 클락 재생 시스템의 일 구성을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 클락 재생 시스템의 다른 구성을 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 클락 재생 시스템의 또 다른 구성을 나타낸다.
본 발명은 광통신을 위한 광전송기술에 관한 것으로, 특히 클락 재생(clock recovery) 방법 및 이를 구현하는 시스템에 관한 것이다.
광통신에서 신호의 왜곡은 피할 수 없는 문제이다. 이를 극복하기 위해 3R(Retiming, Reshaping, Reamplifying) 재생기는 필수적이다. 그 중에 기술적으로 가장 중요한 부분이 리타이밍(Retiming)으로 알려진 클락 재생이다. 현재는 주로 전기적인 PLL(Phase Locked Loop)회로를 사용하고 있는데 속도 제한을 가지고 있다.
이러한 제한을 극복하기 위해 완전광 클락 재생이 대안으로 제시되고 있다. 현재 펄스 발진 레이저 다이오드(pulsating LD)에서의 광학적 주입 잠금(optical injection locking) 현상을 이용한 방법에 대해 많은 연구가 진행되고 있다.
주입 잠금 현상을 이용한 구성은 매우 간단하고, 가격면에서 장점을 가지고 있다. 그러나, 패터닝 효과(patterning effect)나 타이밍 지터(timing jitter) 등에 문제점을 안고 있다. 이러한 문제를 개선하기 위해 FP(Fabry-Perrot) 필터를 사용하여 패터닝 효과를 줄이는 방법 또는 두 개의 자기-펄스 발진(self-pulsating) LD를 이용하여 다단계 클락 재생을 하는 방법 등이 제안된 바 있다.
주입 잠금 현상에서 문제점은 펄스 발진 LD에 의해 펄스 트레인(pulse train)의 형태가 결정되기 때문에 재생되는 클락의 펄스 형태를 바꿀 수 없다는 것이다. WDM(Wavelength Division Multiplexing) 시스템에서의 RZ 신호일 경우는 사인함수적(sinusoidal)인 비트를 이용하는 경우가 일반적이라 자기-펄스 발진 LD가 적합하지만, OTDM(Optical Time Division Multiplexing) 시스템은 펄스폭(pulse duration 혹은 pulse width)이 상대적으로 좁은 모드-록킹(mode-locked) LD가 적합하다. 광통신 네크워크가 WDM과 OTDM의 복합구조로 발전할 경우 클락 펄스의 형태에 가변성을 지녀야 할 것이다. 또한, 2R 재생에서 NOLM(Nonlinear Optical Loop Mirror)나 SLALOM(Semiconductor Laser Amplifier in the Loop Mirror)같은 결정회로(decision circuit)에서 주입되는 클락의 펄스폭이 가변성을 가질 경우 결정창(decision window) 조절에 유익하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 재생되는 클락의 펄스 형태에 가변성을 가지는 클락 재생 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 본 발명의 클락 재생 방법을 구현할 수 있는 클락 재생 시스템을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 클락 재생 방법에서는, 1차적으로 광학적 주입 잠금에 의해 광신호를 재생한다. 재생된 광신호를 전기신호로 바꾼 후, 2차적으로 전기적 주입 잠금시켜 펄스폭이 작은 클락을 재생한다. 이와 같이 두 번의 재생 단계를 통해 광클락을 재생한다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 전기신호로부터 패터닝 효과를 제거하는 단계를 더 포함함이 바람직하다. 사용하는 네트워크의 특성에 맞춰, 상기 클락의 펄스폭을 조절하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 클락 재생 시스템은, 자기-펄스 발진 레이저 다이오드(self-pulsating LD), 광전변환수단, 및 모드-록킹 레이저 다이오드(mode-locked LD)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 자기-펄스 발진 LD는 광신호를 입력받아 광학적 주입 잠금 현상에 의해 재생된 광신호를 출력한다. 상기 광전변환수단은 상기 재생된 광신호를 전기신호로 변환한다. 상기 모드-록킹 LD는 상기 전기신호를 입력받아 전기적 주입 잠금에 의해 펄스폭이 작은 클락을 발생시킨다.
본 발명에 따른 시스템에 있어서, 상기 광전변환수단과 상기 모드-록킹 LD 사이에 상기 전기신호를 통과시키는 대역통과 필터(bandpass filter)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 모드-록킹 LD로부터의 클락의 펄스폭을 조절하 도록 파장 필터(wavelength filter)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 광전변환수단은 포토다이오드(PD)일 수 있다. 상기 PD는 전기적인 필터와 조합하여 사용될 수도 있다. 특히, 본 발명에 따른 클락 재생 시스템에서 재생된 클락의 파장은 입력된 광신호의 파장과는 무관하고 상기 모드-록킹 LD에 의해 결정된다.
본 발명의 목적과 더불어 그의 다른 목적 및 신규한 특징은, 본 명세서의 기재 및 첨부 도면에 의하여 명료해질 것이다.
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 도면 상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.
도 1은 본 발명에 따른 클락 재생 시스템의 일 구성을 나타낸다. 본 발명에 따른 클락 재생 시스템은 도 1에서와 자기-펄스 발진 LD(100), 광전변환수단으로서의 PD(150), 그리고 모드-록킹 LD(200)를 포함하여 구성된다.
상기와 같은 클락 재생 시스템을 이용해 클락을 재생하는 과정은 다음과 같이 이루어진다. 우선 데이터 광신호가 자기-펄스 발진 LD(100)에 들어와 광학적 주입 잠금 현상에 의해 1차적으로 재생된다. 재생된 신호는 패터닝 효과에 의해 진행되는 펄스의 진폭이 일정하지 않다. 이러한 신호를 PD(150)를 통과시켜 전기신호로 바꾼다. 이 전기신호를 RF 증폭기(190)를 통과시켜 모드-록킹 LD(200)에 걸어준다. 예컨대, DC 바이어스와 함께 모드-록킹 LD(200)의 포화 흡수체(saturable absorber)에 걸어준다. 이렇게 하여, 모드-록킹 LD(200)에서의 전기적 주입 잠금에 의한 2차 재생에 의해 패터닝 효과가 없는 깨끗하고 펄스폭이 작은 재생 클락을 얻게 된다. 여기서, RF 증폭기(190)는 생략할 수도 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 클락 재생 방법에서는 두 번의 재생 단계를 거치기 때문에 패터닝 효과와 타이밍 지터 측면에서 효과가 뛰어나다. 두 번째 재생 단계에서 전기적으로 주입 잠금을 함으로써 임의의 파장을 가지는 클락 재생을 달성할 수 있다. 이 파장은 모드-록킹 LD(200)에 의해서 결정된다.
도 2는 본 발명에 따른 클락 재생 시스템의 다른 구성을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 도 1에 비해 자기-펄스 발진 LD(100)와 PD(150) 사이에 파장 필터(140)를, PD(150)와 RF 증폭기(190) 사이에 대역통과 필터(180)를 더 포함한다. 파장 필터(140)는 자기-펄스 발진 LD(100)로부터의 재생 광신호에서 불필요한 신호를 걸러준다. 그리고, 대역통과 필터(180)를 더 포함하는 것은 진폭 변조(amplitude modulation)에 의해 생기는 서브하모닉(subharmonic) RF 성분 또는 펄스의 왜곡에 의한 높은 하모닉(higher harmonic) 성분을 제거하기 위해서이다. 이러한 대역통과 필터(180)를 사용하면, PD(150)에서 변환된 전기신호로부터 더욱 완벽히 패터닝 효과를 제거할 수 있고, 더욱 축소된 타이밍 지터를 얻을 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 클락 재생 시스템의 또 다른 구성을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 도 2에 비해 모드-록킹 LD(200) 다음에 제2의 파장 필터(210)를 더 포함한다. 파장 필터(210)를 이용하여, 모드-록킹 LD(200)로부터 출력된 재생 클락의 펄스폭을 더 조절할 수 있다. 이는, 모드 록킹에서 펄스의 폭이 모드 록킹에 관계되는 모드의 수에 결정되기 때문이다. 재생 클락의 펄스폭을 더 조절하면 네트워크에 가장 적합한 형태의 펄스를 얻을 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 클락 재생 시스템은 전기신호를 이용하기 때문에 성능향상에 더 많은 가능성을 가진다. 자기-펄스 발진 LD에 의한 클락 재생으로 보다 손쉽게 전기신호를 만들어 대역통과 필터를 이용하여 완벽히 패터닝 효과를 제거할 수 있다.
두 단계에 걸친 클락 재생으로 한 번의 클락 재생으로 얻어지는 신호보다 적은 타이밍 지터를 가지는 클락을 얻을 수 있다. 두 번째 단계에서 전기적 주입 잠금을 함으로써 특정 파장을 가지는 클락 재생을 달성할 수 있다. 이 파장은 모드-록킹 LD에 의해서 결정된다. 두 번째 단계에서 모드-록킹 LD를 사용하여 재생되는 클락의 펄스폭을 가변할 수 있다.

Claims (8)

  1. 광학적 주입 잠금(optical injection locking)에 의해 광신호를 재생하는 1차 재생 단계;
    재생된 광신호를 전기신호로 바꾸는 단계; 및
    상기 전기신호를 모드-락킹(mode-locking) 소자에 인가하여 전기적 주입 잠금에 의해 펄스폭이 작은 클락을 재생하는 2차 재생 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 클락 재생 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 1차 재생된 광신호는 패터닝 효과(pattern effect) 및 타이밍 지터(timing jitter)가 축소된 광클락이며,
    상기 전기신호로 바꾸는 단계 이후에 대역 통과 필터를 사용하여 상기 2차 재생 단계의 광신호의 패터닝 효과 및 타이밍 지터를 더욱 축소하는 것을 특징으로 하는 클락 재생 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 2차 재생 단계 이후에 파장 필터를 이용하여 상기 클락의 펄스폭을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클락 재생 방법.
  4. 광신호를 입력받아 광학적 주입 잠금에 의해 재생된 광신호를 출력하는 자기-펄스 발진 레이저 다이오드(self-pulsating LD);
    상기 재생된 광신호를 전기신호로 변환하는 광전변환수단; 및
    상기 전기신호를 입력받아 전기적 주입 잠금에 의해 펄스폭이 작은 클락을 발생시키는 모드-록킹 레이저 다이오드(mode-locked LD)를 포함하는 것을 특징으로 하는 클락 재생 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광전변환수단과 상기 모드-록킹 레이저 다이오드 사이에 상기 전기신호를 통과시키는 대역통과 필터(bandpass filter)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클락 재생 시스템.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 모드-록킹 레이저 다이오드로부터의 클락의 펄스폭을 조절하도록 파장 필터(wavelength filter)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클락 재생 시스템.
  7. 제4항에 있어서, 상기 광전변환수단은 포토다이오드(PD)인 것을 특징으로 하는 클락 재생 시스템.
  8. 제4항에 있어서, 재생된 클락의 파장이 입력된 광신호의 파장과는 무관하고 상기 모드-록킹 레이저 다이오드에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 클락 재생 시스템.
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