KR100562089B1 - Clock extraction circuit of the optical receiver device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 NRZ 데이터를 PRZ 데이터로 변환하는 광학적 클락 추출장치에 관한 것으로, 특히 본 발명의 장치는 수신된 광신호의 NRZ 데이터를 입사받으며 입사된 광신호 펄스 에지에서 일어나는 주파수 처핑으로 PRZ 데이터를 발생하는 반도체 페브리-페롯 광필터와, 반도체 페브리-페롯 광필터의 PRZ 데이터를 클락 신호로 하여 출력 경로에 전달하는 써큘레이터를 포함한다. 그러므로 본 발명은 반도체 페브리-페롯 광필터에서 자기 위상 변조(SPM)에 의해 입사 광(NRZ 데이터)의 주파수 처핑으로 반사된 광을 PRZ 데이터로 하고 이 PRZ 데이터를 써큘레이터를 통해 분리하여 광수신기의 클락 정보로 이용하기 때문에 클락 추출을 저가격 및 안정적으로 얻을 수 있다.The present invention relates to an optical clock extraction apparatus for converting NRZ data into PRZ data. In particular, the apparatus of the present invention receives NRZ data of a received optical signal and generates PRZ data by frequency chirping at the incident optical signal pulse edge. And a circulator for transmitting the PRZ data of the semiconductor Fabry-Perot optical filter to the output path as a clock signal. Therefore, in the present invention, the light reflected by the frequency chirping of incident light (NRZ data) by magnetic phase modulation (SPM) in a semiconductor Fabry-Perot optical filter is used as PRZ data, and the PRZ data is separated through a circulator to provide an optical receiver Because it is used as the clock information of, the clock extraction can be obtained at low cost and stable.

클락 추출, 반도체 페브리-페롯 광필터Clark Extraction, Semiconductor Fabry-Perot Optical Filters

Description

광수신기의 클락 추출장치{CLOCK EXTRACTION CIRCUIT OF THE OPTICAL RECEIVER DEVICE}CLOCK EXTRACTION CIRCUIT OF THE OPTICAL RECEIVER DEVICE}

도 1은 NRZ 데이터의 클락 재생 과정을 나타낸 도면,1 is a view showing a clock reproduction process of NRZ data;

도 2는 본 발명에 따른 광수신기의 클락 추출장치를 나타낸 구성도,2 is a block diagram showing a clock extraction apparatus of the optical receiver according to the present invention,

도 3은 본 발명의 페브리-페롯 광필터의 반사 스펙트럼을 나타낸 도면,3 is a view showing a reflection spectrum of the Fabry-Perot optical filter of the present invention,

도 4는 본 발명에 따른 광수신기의 클락 추출장치에서 발생되는 주파수 처핑을 나타낸 도면,4 is a view showing a frequency chirp generated in the clock extraction apparatus of the optical receiver according to the present invention,

도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 광수신기의 클락 추출장치에 입사되는 광 파장의 NRZ 파형, 아이 패턴 파형, RF 파형을 각각 나타낸 도면들,5A to 5C are diagrams illustrating NRZ waveforms, eye pattern waveforms, and RF waveforms of light wavelengths incident on the clock extraction apparatus of the optical receiver according to the present invention;

도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 광수신기의 클락 추출장치에서 출력되는 광 파장의 PRZ 파형, 아이 패턴 파형, RF 파형을 각각 나타낸 도면들,6A to 6C are diagrams illustrating PRZ waveforms, eye pattern waveforms, and RF waveforms of optical wavelengths output from the clock extraction apparatus of the optical receiver according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따른 클락 추출의 결과가 주파수 처핑에 의한 것임을 보여주는 도면.7 shows that the result of clock extraction according to the present invention is due to frequency chirping.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

10 : 써큘레이터 12 : 편광 제어기10 circulator 12 polarization controller

14 : 반도체 페브리-페롯 광필터(FP-LD)14: semiconductor Fabry-Perot optical filter (FP-LD)

본 발명은 광통신 시스템의 광수신기에서 전광 클락 신호(all-optical clock signal)를 재생하는데 필요한 클락을 추출하는 장치에 관한 것으로서, 특히 반도체 페브리-페롯(Fabry-Perot) 광필터 소자의 자기 위상 변조(self-phase modulation: SPM)에 의한 주파수 처핑을 이용하여 클락 신호를 추출하는 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for extracting a clock necessary for reproducing an all-optical clock signal in an optical receiver of an optical communication system, and in particular, magnetic phase modulation of a semiconductor Fabry-Perot optical filter element. A device for extracting a clock signal using frequency chirping by self-phase modulation (SPM).

클락 재생 장치는 일반적인 광수신기 및 광 신호 재생기, 광 논리 소자, 시 분할 다중화 등에 사용되는 광통신의 필수 시스템이다. 이러한 클락 재생을 위해서는 광수신된 NRZ 데이터 자체에 클락 정보를 가지고 있지 않으므로 도 1과 같이 중간에 클락을 추출하는 장치가 반드시 필요하다.The clock reproducing apparatus is an essential system of optical communication used in general optical receivers and optical signal regenerators, optical logic elements, time division multiplexing, and the like. For such clock reproduction, since the clock information does not have the clock information in the light-received NRZ data itself, an apparatus for extracting the clock in the middle as shown in FIG.

종래에는 전기적인 방법으로 클락을 추출하기 때문에 고속 전자 소자들이 필요하지만, 광의 전송 속도가 수십 Gbps 정도로 높아지면서 소자의 신호처리 속도가 한계에 다다르고 있으며 그 비용도 상당히 높아지게 되었다.Conventionally, high-speed electronic devices are required because the clock is extracted by an electric method. However, as the transmission speed of light is increased to about tens of Gbps, the signal processing speed of the device is approaching its limit, and the cost thereof is considerably high.

고속 신호처리와 비용 감소를 위하여 광수신기에서는 상기 광전기 방식이 아닌 광학적 클락 추출 기술로만 클락 신호를 재생할 필요가 있으며 이를 위하여 클락 정보를 이미 가지고 있는 광수신 RZ(Return-to-Zero) 데이터로부터 클락 신호를 추출하는 연구가 시도되고 있다. 그러나 현재 광통신 시스템은 대역폭의 효율성을 위해 NRZ 형태의 광 데이터를 사용하고 있으며 이를 위한 클락 추출 기술에 대한 연구는 상대적으로 빈약한 실정이다. 이에 대해 기존에 발표된 클락 추출 방법들은 다음과 같다.For high speed signal processing and cost reduction, the optical receiver needs to reproduce the clock signal only by the optical clock extraction technology, not the photoelectric method. For this purpose, the clock signal is derived from the photo-received return-to-zero data that already has the clock information. Has been attempted to extract. However, current optical communication systems use optical data in the form of NRZ for bandwidth efficiency, and the research on clock extraction technology for this is relatively poor. The existing clock extraction methods are as follows.

첫 번째 클락 추출 방법은 반도체 광증폭기의 자기 위상 변조(SPM)를 이용하는 것이고, 두 번째는 간섭계를 이용하는 것이다. 첫 번째 반도체 광증폭기의 자기 위상 변조(SPM) 방식을 이용한 클락 추출은 값비싼 반도체 광증폭기와 좁은 대역의 광필터가 필요하기 때문에 전체적으로 비용이 비싼 단점이 있으며 필터의 안정성 또한 문제가 된다. 두 번째 간섭계를 이용한 클락 추출은 불안정한 특성을 갖는 간섭계를 사용하기 때문에 부가적인 안정화 회로가 필요하며 이 역시 비용과 안정성에 문제가 있다. The first clock extraction method uses magnetic phase modulation (SPM) of a semiconductor optical amplifier, and the second method uses an interferometer. Clock extraction using the magnetic phase modulation (SPM) method of the first semiconductor optical amplifier requires an expensive semiconductor optical amplifier and a narrow band optical filter as a whole and has a disadvantage in that it is expensive overall, and the stability of the filter is also a problem. The clock extraction using the second interferometer requires an additional stabilization circuit because the interferometer has an unstable characteristic, which also has a problem in cost and stability.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 반도체 페브리-페롯 광필터의 자기 위상 변조(SPM)에 의해 입사 광 펄스의 시작과 끝 에지에서 발생하는 주파수 처핑(chirping)으로 클락 신호를 추출함으로써 광학적 클락 추출을 저가격 및 안정적으로 구현하는 광수신기의 클락 추출장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to clock the frequency chirping generated at the start and end edges of an incident light pulse by magnetic phase modulation (SPM) of a semiconductor Fabry-Perot optical filter. The present invention provides a clock extraction apparatus of an optical receiver that provides low cost and stable optical clock extraction by extracting a signal.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 수신된 광신호에서 클락 신호를 추출하는 장치에 있어서, 수신된 광신호의 NRZ 데이터를 입사받으며 입사된 광신호 펄스 에지에서 일어나는 주파수 처핑으로 PRZ 데이터를 발생하는 반도체 페브리-페롯 광필터와, 반도체 페브리-페롯 광필터의 PRZ 데이터를 클락 신호로 하여 출력 경로에 전달하는 써큘레이터를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an apparatus for extracting a clock signal from a received optical signal, comprising: receiving a NRZ data of a received optical signal and generating PRZ data by frequency chirping at an incident optical signal pulse edge And a circulator for transmitting the PRZ data of the semiconductor Fabry-Perot optical filter to the output path as a clock signal.

본 발명에 따르면, 반도체 페브리-페롯 광필터에서는 자기 위상 변조(SPM)에 의해 입사되는 광(NRZ 데이터) 펄스의 '1'비트열의 시작과 끝 에지에서 주파수 처 핑이 발생하게 되는데, 이 주파 처핑으로 반사된 광을 PRZ 데이터로 변환하고 이 PRZ 데이터를 클락 신호로 하여 써큘레이터를 통해 출력 경로로 내보낸다.According to the present invention, in the semiconductor Fabry-Perot optical filter, frequency chirping occurs at the start and end edges of the '1' bit string of light (NRZ data) pulses incident by magnetic phase modulation (SPM). The light reflected by chirping is converted into PRZ data, which is then sent as a clock signal through the circulator to the output path.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 설명하고자 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 광수신기의 클락 추출장치를 나타낸 구성도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광수신기의 클락 추출장치는 써큘레이터(circulator)(10)와, 반도체 페브리-페롯 광필터(14)로 구성된다. 본 실시 예에서는 반도체 페브리-페롯 광필터 소자로서 페브리-페롯 레이저 다이오드를 사용하였다.Figure 2 is a block diagram showing a clock extraction apparatus of the optical receiver according to the present invention. Referring to FIG. 2, a clock extraction apparatus of an optical receiver according to an embodiment of the present invention includes a circulator 10 and a semiconductor Fabry-Perot optical filter 14. In this embodiment, a Fabry-Perot laser diode is used as the semiconductor Fabry-Perot optical filter element.

여기서 써큘레이터(10)는 반도체 페브리-페롯 광필터(14)에 수신된 광신호의 NRZ 데이터(SNRZ)를 전달하고, 반도체 페브리-페롯 광필터(14)로부터 반사된 PRZ 데이터(SPRZ)를 클락 신호로 분리하여 출력 경로인 도 1의 클락 재생기에 전달한다.Here, the circulator 10 transmits the NRZ data S NRZ of the optical signal received to the semiconductor Fabry-Perot optical filter 14, and PRZ data S reflected from the semiconductor Fabry-Perot optical filter 14. PRZ ) is separated into a clock signal and transmitted to the clock regenerator of FIG.

반도체 페브리-페롯 광필터(14)는 써큘레이터(10)로부터 전달된 NRZ 데이터(SNRZ)의 광 신호를 페브리-페롯 광필터의 공진 모드와 일치하는 부분을 흡수하는데, 흡수되는 광 펄스의 '1'비트열의 시작과 끝 에지에서 발생하는 주파수 처핑 부분이 공진 모드를 벗어나게 되어 흡수되지 않고 반사됨으로써 클락 정보를 갖는 PRZ 데이터(SPRZ)로 변환되어 써큘레이터(10)에 보내진다.The semiconductor Fabry-Perot optical filter 14 absorbs the optical signal of the NRZ data S NRZ transmitted from the circulator 10 to match the resonance mode of the Fabry-Perot optical filter. The frequency chirping portions occurring at the start and end edges of the '1' bit strings are out of the resonance mode and are not absorbed and reflected, thereby being converted into PRZ data S PRZ having clock information and sent to the circulator 10.

본 발명의 반도체 페브리-페롯 광필터(14)는 페브리-페롯 레이저 다이오드(FP-LD; Febry-Perot Laser Diode), 광섬유 페브리-페롯 레이저, 자기 위상 변조(SPM)의 매질층 물질을 갖는 페브리-페롯 광필터 소자중에서 어느 하나를 사용한다. 이러한 페브리-페롯의 레이저 다이오드, 광섬유 페브리-페롯 레이저, 페브리-페롯 광필터 등은 자체적으로 광을 필터링하는 역할을 하기 때문에 별도의 외부 필터가 필요하지 않다.The semiconductor Fabry-Perot optical filter 14 of the present invention is a medium layer material of a Febry-Perot Laser Diode (FP-LD), an optical fiber Fabry-Perot laser, and magnetic phase modulation (SPM). Any one of the Fabry-Perot optical filter elements having is used. The Fabry-Perot laser diode, the fiber-optic Fabry-Perot laser, the Fabry-Perot optical filter, etc., do not need a separate external filter because they play a role of filtering light.

본 발명의 광수신기 클락 추출장치는 반도체 페브리-페롯 광필터(14)에 입사된 광 파장의 편광을 TE(Transverse Electric) 또는 TM(Transverse Magnetic) 모드로 조절하는 편광 제어기(12)를 더 포함한다. 이러한 편광 제어기(12)를 거치는 이유는 페브리-페롯 광필터(14)로서 레이저 다이오드를 사용할 경우 자체의 편광 의존성이 발생하므로 이를 TE 또는 TM 편광 모드로 고정시켜야하기 때문이다. 만약 편광에 무관한 광필터 소자를 사용한다면 편광 제어기를 생략해도 된다.The optical receiver clock extracting apparatus of the present invention further includes a polarization controller 12 for adjusting the polarization of the light wavelength incident on the semiconductor Fabry-Perot optical filter 14 to a Transverse Electric (TE) or Transverse Magnetic (TM) mode. do. The reason for passing through the polarization controller 12 is that when the laser diode is used as the Fabry-Perot optical filter 14, its polarization dependence occurs, so it must be fixed in the TE or TM polarization mode. If an optical filter element independent of polarization is used, the polarization controller may be omitted.

한편, 본 발명의 반도체 페브리-페롯 광필터(14)는 주위 온도를 조절할 수 있는 온도 조절기나 혹은 수 ㎃ 크기의 전류를 공급하는 전류 제어부를 더 포함하여 페브리-페롯 공진 파장 대역의 주파수 위치를 조정함으로서 입력 신호의 파장에 무관한 광 추출 장치를 만들 수 있다.On the other hand, the semiconductor Fabry-Perot optical filter 14 of the present invention further includes a temperature controller capable of controlling the ambient temperature or a current controller for supplying a current of several microseconds, the frequency position of the Fabry-Perot resonance wavelength band. By adjusting, the light extraction device can be made independent of the wavelength of the input signal.

도 3은 페브리-페롯 필터의 반사 스펙트럼을 나타낸 도면이다. 예를 들어, 본 발명의 클락 추출 장치 내 반도체 페브리-페롯 광필터에 1550nm∼1555nm 광대역 ASE(Amplified Spontaneous Emission) 광 파장이 입사되었다가 반사된 스펙트럼을 보면 도 3의 그래프와 같이 1550.9nm, 1552.2nm, 1553.3nm, 1554.5nm의 페브리-페롯 필터의 공진 모드 대역에서 입사 광이 출력되지 못함을 알 수 있다. 3 shows a reflection spectrum of a Fabry-Perot filter. For example, when a wavelength of 1550 nm to 1555 nm wideband amplified spontaneous emission (ASE) light is incident on the semiconductor Fabry-Perot optical filter in the clock extraction apparatus of the present invention, the reflected spectrum is 1550.9 nm and 1552.2 as shown in FIG. It can be seen that incident light is not output in the resonant mode band of the Fabry-Perot filter of nm, 1553.3 nm, and 1554.5 nm.

본 발명의 반도체 페브리-페롯 광필터는 이러한 필터링 효과 이외에, 광필터 내부의 도파로를 구성하고 있는 반도체 매질층에 의해 자기 위상 변조(SPM; Self-Phase Modulation)가 일어나게 된다. 즉 입사된 광 파장이 반도체의 에너지 밴드 갭(Band Gap)에 걸쳐 있으면 흡수가 일어나며 반도체의 굴절률이 변화하게 되고 따라서 입사된 광은 자기 위상 변조를 겪게 된다. 자기 위상 변조(SPM)는 광 굴절율이 광 신호의 세기에 의존하여 변화됨으로써 광 펄스의 위상을 변화시키는 현상인데, 광 신호의 시간에 따라 위상이 변화하게 되고 이로 인해 주파수 처핑이 발생된다.In addition to the filtering effect, the semiconductor Fabry-Perot optical filter of the present invention generates self-phase modulation (SPM) by the semiconductor medium layer constituting the waveguide inside the optical filter. That is, when the incident light wavelength is in the band gap of the semiconductor, absorption occurs and the refractive index of the semiconductor changes, and thus the incident light undergoes magnetic phase modulation. Magnetic phase modulation (SPM) is a phenomenon in which the optical refractive index is changed depending on the intensity of the optical signal, thereby changing the phase of the optical pulse, and the phase is changed with time of the optical signal, thereby causing frequency chirping.

도 4는 본 발명에 따른 광수신기의 클락 추출장치에서 발생되는 주파수 처핑을 나타낸 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 반도체 페브리-페롯 광필터는 입사 광의 자기 위상 변조(SPM)에 의해 광 파장(λ)의 펄스 내에서 시간적으로 주파수가 증가(λ+Δλ)하거나 감소(λ-Δλ)하는 주파수 처핑을 일으킨다. 입사 광 파장(λ)은 반도체 페브리-페롯 광필터의 공진 주파수(흡수 골 파장 영역)에 위치하므로 이렇게 처핑된 부분만이 공진 주파수 대역을 벗어난다. 주파수 처핑은 입사광의 NRZ 데이터에서 '1' 비트열의 시작과 끝 부분에서만 일어나므로 본 발명의 광필터는 에지 검출기(edge detector)로서 작용하게 된다. 이에 반도체 페브리-페롯 광필터를 통해 출력된 광 신호는 입사된 광의 NRZ 데이터에 상응하는 PRZ 데이터로 변환된다. 변환된 PRZ 데이터는 일반적인 RZ 데이터와 마찬가지로 클락 정보를 가지고 있으므로 이를 이용하여 클락 추출을 용이하게 할 수 있다. 그러므로 본 발명은 반도체 페브리-페롯 광필터에서 발생하는 자기 위상 변조(SPM) 현 상에 의한 주파수 처핑을 이용하여 클락 정보를 추출한다. 4 is a view showing a frequency chirp generated in the clock extraction apparatus of the optical receiver according to the present invention. As shown in FIG. 4, the semiconductor Fabry-Perot optical filter of the present invention increases or decreases frequency (λ + Δλ) in time within a pulse of an optical wavelength λ by magnetic phase modulation (SPM) of incident light. (λ-Δλ) causes frequency chirping. Since the incident light wavelength λ is located at the resonance frequency (absorption bone wavelength region) of the semiconductor Fabry-Perot optical filter, only this chirped portion is out of the resonance frequency band. Since frequency chirping occurs only at the beginning and end of the '1' bit string in the NRZ data of the incident light, the optical filter of the present invention acts as an edge detector. Accordingly, the optical signal output through the semiconductor Fabry-Perot optical filter is converted into PRZ data corresponding to the NRZ data of the incident light. Since the converted PRZ data has clock information similar to the general RZ data, it is easy to extract the clock using the same. Therefore, the present invention extracts clock information by using frequency chirping caused by the magnetic phase modulation (SPM) phenomenon occurring in the semiconductor Fabry-Perot optical filter.

본 발명은 클락 추출장치의 실시 예를 구현하기 위하여 다음과 같은 실험 조건으로 도 5 및 도 6의 NRZ 파형, PRZ 파형 과 각각의 RF스펙트럼 그래프를 구한다. 우선 반도체 페브리-페롯 광필터는 11mA의 문턱 전류를 가지며 공진 모드(흡수 골 주파수) 간격은 1.16nm인 레이저 다이오드를 이용하되 전류를 가하지 않고 수동 소자로서 사용한다. 가변 광원에서 나온 광은 1551.11nm의 파장을 가지며 10Gb/s 패턴 발생기와 LiNbO3 변조기를 통해 NRZ 형태로 변조되어 본 발명의 클락 추출장치로 입사된다. 변조된 NRZ 광은 편광 제어기를 거쳐 TM 편광 모드로 되어 반도체 페브리-페롯 광필터에 입사된다.The present invention obtains the NRZ waveform, the PRZ waveform and the respective RF spectrum graphs of FIGS. 5 and 6 under the following experimental conditions to implement an embodiment of the clock extraction apparatus. First of all, the semiconductor Fabry-Perot optical filter has a threshold current of 11mA and a laser diode having a resonance mode (absorption bone frequency) interval of 1.16 nm, but is used as a passive device without applying a current. The light emitted from the variable light source has a wavelength of 1551.11 nm and is modulated in the form of NRZ through a 10 Gb / s pattern generator and a LiNbO 3 modulator to enter the clock extraction apparatus of the present invention. The modulated NRZ light enters the TM polarization mode via the polarization controller and is incident on the semiconductor Fabry-Perot optical filter.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 광수신기의 클락 추출장치에 입사되는 광 파장의 NRZ 파형, 아이 패턴(eye pattern) 파형, RF 스펙트럼을 각각 나타낸 도면들이다. 도 5a는 클락 추출장치의 반도체 페브리-페롯 광필터로 입사되는 NRZ 데이터(a)의 광 파형도이고, 도 5b는 231-1 길이를 가지는 PRBS(Pseudo Random Binary Sequence) 신호로 변조된 NRZ 데이터의 아이 패턴(b)을 나타낸 것이다. 도 5c는 NRZ 데이터의 RF 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 5c의 RF 스펙트럼을 살펴보면, NRZ 데이터에 포함된 10GHz의 클락 신호(c) 정보가 -54.50dBm으로 매우 작은 것을 알 수 있으며 특히 이 클락 신호(c)는 베이스 밴드(Base Band) 신호보다 더 작은 것을 볼 수 있다. 5A to 5C are diagrams illustrating NRZ waveforms, eye pattern waveforms, and RF spectra of light wavelengths incident on the clock extraction apparatus of the optical receiver according to the present invention, respectively. FIG. 5A is an optical waveform diagram of NRZ data (a) incident on a semiconductor Fabry-Perot optical filter of a clock extraction apparatus, and FIG. 5B is an NRZ modulated with a Pseudo Random Binary Sequence (PRBS) signal having a length of 2 31 -1. The eye pattern b of data is shown. 5C shows the RF spectrum of NRZ data. Referring to the RF spectrum of FIG. 5C, it can be seen that the clock signal (c) information of 10 GHz included in the NRZ data is very small at -54.50 dBm. In particular, the clock signal (c) is smaller than the base band signal. You can see that.

입사된 NRZ 광의 세기는 0.46dBm이며 반도체 페브리-페롯 광필터로부터 반사 되어 돌아온 PRZ 광은 써큘레이터를 통해 분리된다.The incident NRZ light intensity is 0.46dBm and the PRZ light reflected from the semiconductor Fabry-Perot optical filter is separated by the circulator.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 광수신기의 클락 추출장치에서 NRZ 데이터의 입력에 대응해서 출력된 광 파장의 PRZ 파형, 아이 패턴 파형, RF 스펙트럼을 각각 나타낸 도면들이다. 도 6a는 주파수 처핑으로 인해 클락 추출장치의 반도체 페브리-페롯 광필터에 흡수되지 않고 반사되어 나온 PRZ 데이터(d)의 광 파형도이고, 도 6b는 PRZ 데이터의 아이 패턴(e)을 나타낸다. 도 6c는 PRZ 데이터의 RF 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 6c의 RF 스펙트럼을 살펴보면, PRZ 데이터에 포함된 10GHz의 클락 신호(f) 정보가 약 -41.67dBm 크기로 NRZ 데이터에서의 클락보다 훨씬 커졌을 뿐만 아니라 베이스 밴드의 신호크기가 작아졌음을 알 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 반도체 페브리-페롯 광필터에 의해 변환된 PRZ 신호는 정확한 10GHz 클락 정보를 가지고 있다.6A to 6C are diagrams showing a PRZ waveform, an eye pattern waveform, and an RF spectrum of an optical wavelength output corresponding to the input of NRZ data in the clock extraction apparatus of the optical receiver according to the present invention. FIG. 6A is an optical waveform diagram of PRZ data d reflected and not absorbed by the semiconductor Fabry-Perot optical filter of the clock extraction apparatus due to frequency chirping, and FIG. 6B illustrates an eye pattern e of the PRZ data. 6C shows the RF spectrum of the PRZ data. Referring to the RF spectrum of FIG. 6C, the clock signal (f) of 10 GHz included in the PRZ data is about -41.67 dBm, which is much larger than the clock in the NRZ data, and the signal size of the baseband is smaller. . Therefore, the PRZ signal converted by the semiconductor Fabry-Perot optical filter according to the present invention has accurate 10 GHz clock information.

따라서, 이러한 실험 결과에 따른 도 5 및 도 6의 그래프들을 참조하면 클락 추출장치의 반도체 페브리-페롯 광필터에 의해서 클락 정보가 정확하게 추출됨을 확인할 수 있다.Therefore, referring to the graphs of FIGS. 5 and 6 according to the experimental results, it can be seen that the clock information is accurately extracted by the semiconductor Fabry-Perot optical filter of the clock extraction apparatus.

도 7은 본 발명에 따른 클락 추출의 결과가 주파수 처핑에 의한 것임을 보여주는 도면이다. (ㄱ)은 NRZ 데이터로부터 변환된 PRZ 데이터의 파형 그래프이다. 이 PRZ 신호가 주파수 처핑에 의한 것임을 확인하기 위하여 별도의 외부 필터를 통과시켰다. (ㄴ)은 외부 필터의 통과 대역이 장파장 쪽에 치우치게 했을 때의 출력 파형이며 (ㄷ)은 외부 필터의 통과 대역이 단파장 쪽에 치우치게 했을 때의 출력 파형이다. 그러므로, NRZ 데이터의 '1' 비트열의 양쪽 단에서 발생한 펄스의 파장 이 서로 다르다는 것을 볼 수 있으며 이는 분명히 주파수 처핑에 의한 효과임을 알 수 있다.7 shows that the result of clock extraction according to the present invention is due to frequency chirping. (A) is a waveform graph of PRZ data converted from NRZ data. A separate external filter was passed to confirm that this PRZ signal was due to frequency chirping. (B) is the output waveform when the pass band of the external filter is biased to the long wavelength side and (c) is the output waveform when the pass band of the external filter is biased to the short wavelength side. Therefore, it can be seen that the wavelengths of the pulses generated at both ends of the '1' bit string of the NRZ data are different from each other, which is clearly an effect of frequency chirping.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 저가격의 페브리-페롯 레이저 다이오드를 수동식 반도체 페브리-페롯 광필터로 이용하고 그로 인한 자기 위상 변조(SPM)에 의해 광수신기의 NRZ 데이터를 PRZ 데이터로 변환하여 클락 정보를 추출할 수 있다.As described above, the present invention uses a low-cost Fabry-Perot laser diode as a passive semiconductor Fabry-Perot optical filter and converts the NRZ data of the optical receiver into PRZ data by magnetic phase modulation (SPM). Information can be extracted.

그러므로, 본 발명은 종래의 광학적인 클락 추출 방법이 갖는 구성의 난이도 및 추출된 클락 신호의 불안정성을 개선하고, 최소한의 광 부품인 반도체 페브리-페롯 광필터와 써큘레이터를 사용하여 경제성이 높다.Therefore, the present invention improves the difficulty of the configuration of the conventional optical clock extraction method and the instability of the extracted clock signal, and has high economical efficiency by using a semiconductor Fabry-Perot optical filter and a circulator, which are minimal optical components.

한편, 본 발명은 상술한 실시 예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described embodiment, various modifications are possible by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention described in the claims to be described later.

Claims (11)

수신된 광신호에서 클락 신호를 추출하는 장치에 있어서,An apparatus for extracting a clock signal from a received optical signal, 상기 수신된 광신호의 NRZ 데이터를 입사받으며 입사된 광신호 펄스 에지에서 일어나는 주파수 처핑으로 PRZ 데이터를 발생하는 반도체 페브리-페롯 광필터와,A semiconductor Fabry-Perot optical filter that receives the NRZ data of the received optical signal and generates PRZ data by frequency chirping at the incident optical signal pulse edges; 상기 반도체 페브리-페롯 광필터의 PRZ 데이터를 클락 신호로 하여 출력 경로에 전달하는 써큘레이터A circulator that transmits PRZ data of the semiconductor Fabry-Perot optical filter as a clock signal to an output path 를 포함하는 광수신기의 클락 추출장치.Clock extraction device of the optical receiver comprising a. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 반도체 페브리-페롯 광필터는 공진 모드 파장 대역의 NRZ 데이터를 입사 받아 NRZ 광신호 펄스의 '1'비트열의 시작과 끝 에지에서 발생하는 주파수 처핑 파장을 추출하여 PRZ 데이터로 발생하는 것을 특징으로 하는 광수신기의 클락 추출 장치.The semiconductor Fabry-Perot optical filter receives the NRZ data of the resonant mode wavelength band and extracts the frequency chirping wavelength generated at the start and end edges of the '1' bit string of the NRZ optical signal pulse to generate PRZ data. Clock extraction device of the optical receiver. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 반도체 페브리-페롯 광필터에 상기 공진 모드 파장 대역의 주파수 위치를 제어하는 전류를 공급하는 전류 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광수신기의 클락 추출장치.And a current controller for supplying a current for controlling the frequency position of the resonance mode wavelength band to the semiconductor Fabry-Perot optical filter. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 전류 제어부의 전류 크기는 레이저 발진 문턱 전류 이하로 제어하는 것을 특징으로 하는 광수신기의 클락 추출장치.Clock extraction apparatus of the optical receiver, characterized in that the current magnitude of the current control unit to control the laser oscillation threshold current or less. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 반도체 페브리-페롯 광필터는 주위 온도를 조절하여 상기 공진 모드 파장 대역의 주파수 위치를 제어하는 온도 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광수신기의 클락 추출장치.The semiconductor Fabry-Perot optical filter further comprises a temperature controller for controlling the frequency position of the resonance mode wavelength band by adjusting the ambient temperature. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 반도체 페브리-페롯 광필터는 입사한 광이 자기 위상 변조에 의한 주파수 처핑을 일으킴과 동시에 페브리-페롯 필터 역할을 하는 것을 특징으로 하는 광수신기의 클락 추출 장치. The semiconductor Fabry-Perot optical filter is a clock extraction device of the optical receiver, characterized in that the incident light causes the frequency chirping by the magnetic phase modulation and at the same time serves as a Fabry-Perot filter. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반도체 페브리-페롯 광필터는 페브리-페롯 레이저 다이오드인 것을 특징으로 하는 광수신기의 클락 추출장치.The semiconductor Fabry-Perot optical filter is a clock extraction device of the optical receiver, characterized in that the Fabry-Perot laser diode. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반도체 페브리-페롯 광필터는 광섬유 페브리-페롯 레이저인 것을 특징으로 하는 광수신기의 클락 추출장치.The semiconductor Fabry-Perot optical filter is a clock extraction device of the optical receiver, characterized in that the optical fiber Fabry-Perot laser. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반도체 페브리-페롯 광필터는 자기 위상 변조를 일으키는 매질층 물질을 갖는 공진기 소자인 것을 특징으로 하는 광수신기의 클락 추출장치.And the semiconductor Fabry-Perot optical filter is a resonator element having a medium layer material causing magnetic phase modulation. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반도체 페브리-페롯 광필터에 입사된 광 파장의 편광을 조절하는 편광 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광수신기의 클락 추출장치.And a polarization controller for controlling the polarization of the light wavelength incident on the semiconductor Fabry-Perot optical filter. 제 10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 편광 제어기는 상기 입사된 광 파장을 TE 또는 TM 편광 모드로 제어하는 것을 특징으로 하는 광수신기의 클락 추출장치.And the polarization controller controls the incident light wavelength in a TE or TM polarization mode.
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