KR100606100B1 - 바이어스 제어장치를 구비한 광변조장치 및 이를 이용한바이어스 제어방법 - Google Patents

바이어스 제어장치를 구비한 광변조장치 및 이를 이용한바이어스 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광변조장치에 관한 것으로, 특히 광변조기의 광 출력특성을 일정하게 유지하도록 바이어스를 자동으로 조절하기 위한 자동 바이어스 제어장치(automatic bias controller)를 구비한 광변조장치 및 이를 이용한 광변조기의 바이어스 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 바이어스 조절장치를 구비한 광변조장치는 광 반송파를 출력하는 광원과; 데이터 신호 및 바이어스 신호에 따라 상기 광 반송파를 변조하여 변조된 혼조파 신호(harmonic signal)를 출력하는 광변조기와; 상기 변조된 혼조파 신호의 2차 혼조파 신호를 검출하여 상기 2차 혼조파 신호의 최소점을 기준 바이어스 전압으로 설정하고, 외부 환경에 의해 변화하는 상기 2차 혼조파 신호의 전류값을 검출하여, 외부환경에 의해 변화하는 상기 2차 혼조파 신호의 전류값과 상기 기준 바이어스 전압에서 발생하는 혼조파 신호의 전류값의 비교결과에 따라 바이어스 신호의 전압값을 조절하여 상기 광변조기에 출력하는 바이어스 제어장치를 포함함을 특징으로 한다.
광변조기, 바이어스, 2차 혼조파, 전달곡선, 변곡점

Description

바이어스 제어장치를 구비한 광변조장치 및 이를 이용한 바이어스 제어방법{OPTICAL MODULATOR WITH AUTOMATIC BIAS CONTROLLER AND METHOD FOR BIAS CONTROLLING USING THE SAME}
도 1은 일반적인 광변조기의 구성예를 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 바이어스 변화에 따른 도 1의 광변조기의 광출력 특성변화를 나타낸 도면,
도 3은 도 1의 광변조기의 출력특성 변화에 따른 출력신호의 왜곡을 나타낸 도면,
도 4는 종래 광변조기의 바이어스 조절원리를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 바이어스 제어장치를 구비한 광변조장치의 구성을 나타낸 도면,
도 6은 일반적인 광변조기의 바이어스 인가전압에 따른 2차 혼조파 신호의 출력변화를 나타낸 도면,
도 7은 도 6의 출력신호의 RF 스펙트럼을 나타낸 도면,
도 8은 도 5의 광변조장치를 이용한 광변조기의 출력 특성변화에 따른 바이어스전압 제어방법을 도식화한 도면,
도 9는 도 5의 광변조장치를 이용한 광변조기의 출력 특성변화에 따른 바이어스전압 제어방법을 설명하는 흐름도.
본 발명은 광변조장치에 관한 것으로, 특히 광변조기의 광 출력특성을 일정하게 유지하도록 바이어스를 자동으로 조절하기 위한 자동 바이어스 제어장치(automatic bias controller)를 구비한 광변조장치 및 이를 이용한 광변조기의 바이어스 제어방법에 관한 것이다.
고밀도 파장분할다중방식(dense wavelength division multiplexing; DWDM)의 광전송 시스템은 하나의 광섬유 안에서 여러 개의 파장을 사용하여 전송함으로써 전송효율을 높일 수 있으며, 전송속도에 무관하게 광신호를 전송할 수 있으므로 최근과 같이 전송량이 증가하고 있는 초고속 인터넷망에 유용하게 사용되고 있는 시스템이다. 이와 같은 고밀도 파장분할다중방식 광 전송시스템에 있어서 일정한 전송성능의 유지와 각 채널간의 전송 성능의 차이를 줄이기 위해서는 송신단을 구성하는 광변조기의 광 출력특성을 일정하게 유지하는 것이 무엇보다 중요하다.
일반적으로 전광(electro-optic)효과를 이용한 광변조기는 인가전압에 따른 광변조기의 소광특성(on/off)이 정현함수의 특성을 가지면서 변화하며, 통상 on/off를 위한 전압(Vπ)으로 세기변조를 수행한다. 이때 광변조기를 통해 세기 변 조되어진 광신호의 완전한 on/off를 위해서는 인가되는 전기신호의 크기와 동작점(operation point)의 선정이 중요하다. 이와 같은 동작점은 통상 Vπ/2를 나타내는 광출력 특성의 1/2이 되는 지점에서 세기변조를 이루게 된다.
도 1은 일반적인 광변조기의 구성예를 개략적으로 나타낸 도면으로, 상기 광변조기(10)는 내부에 두 개의 간섭형 광도파로(10a, 10b)를 가지고 있고 상기 광도파로의 위상지연을 통하여 주기적인 광 출력 특성을 나타낸다. 위상 지연을 주기 위해 광변조기 내부에 있는 광도파로 사이에 RF 전극을 두어 위상 지연을 유도한다. 또한 광변조기 내에는 RF 전극 이외에도 별도의 바이어스 전극을 설치하여 동작전압을 조절한다.
도 2는 바이어스 변화에 따른 도 1의 광출력 특성변화를 나타낸 도면이다. 도면에서 on/off를 위해 Vπ의 크기를 갖는 신호의 인가가 요구되며, 일정한 출력특성을 유지하기 위해서 사용될 수 있는 동작점은 도 2에서 굵은 점선으로 표시된 부분과 같다. 이와 같은 동작점은 전송거리 및 신호의 인가방법에 따라 전송거리를 결정하는 중요한 변수(parameter)로 작용하게 된다.
상기와 같은 구조의 광변조기는 외부 온도 및 장시간의 운영에 따른 전달특성의 시간에 따른 미세한 변화가 유발될 수 있으며 외부적 환경 변화에 따른 전달특성의 변화는 곧 동작점의 변화를 의미하게 된다.
도 3은 광변조기의 출력특성 변화에 따른 출력신호의 왜곡을 나타낸 도면이다. 도면에서, Vπ/2를 갖는 동작점을 기준으로 on/off 변조를 수행하던 광변조기가 외부적 요인에 의해 전달특성이 변화하면 동일한 동작점을 유지한다 하더라도 동일한 출력특성을 얻을 수 없게 되며, 이는 변조된 신호의 왜곡을 의미하게 된다. 이와 같은 외부적 변화에 의해 변화되는 출력특성에 맞게 동작점이 위치하도록 하는 것이 바이어스 조절장치의 역할이 된다.
종래 광변조기의 바이어스 조절방법으로는 입력 광신호에 정보신호와 다른 일정 주파수를 갖는 파일럿 톤(Pilot Tone) 즉, 전기적인 흔들림(dithering) 신호를 인가하는 방식이 사용되고 있다.
도 4는 종래 광변조기의 바이어스 조절원리를 설명하기 위한 도면이다. 도면에서 광변조기의 처음에 위치한 동작점이 A라 할 때 광출력 단에 위치한 광검출기(photo detector)(41)의 평균 전류(42)는 완전한 on/off를 하였을 경우 0(zero)이 되며, 외부 변화에 따른 광 전달특성의 변화로 인해 동작점이 B 또는 C로 변화할 경우에는 평균 전류보다 낮거나(43) 높은 신호성분(44)이 발생하게 된다. 따라서, 이를 검출하고 추적하여 평균전류가 0(zero)이 되는 지점으로 인가 바이어스 전압을 조절하여 광 출력을 일정하게 유지하게 한다.
그러나, 상기 종래와 같은 구조는 신호의 왜곡 성분을 판별하기 위해 비교적 큰 진폭의 흔들림 신호(Pilot Tone)를 인가해야 하며, 이 경우 흔들림 신호가 정보신호의 잡음으로 작용하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 RF 신호 인가 시 광변조기의 비선형 전달특성에 의해 발생되는 광출력 신호의 2차 혼조파 신호 변화를 이용하여 비교적 간단하면서도 정확도가 높은 동작점을 유지할 수 있는 바이어스 조절장치를 구비한 광변조장치 및 이를 이용한 광변조기의 바이어스 제어방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 바이어스 조절장치를 구비한 광변조장치는 광 반송파를 출력하는 광원과;
데이터 신호 및 바이어스 신호에 따라 상기 광 반송파를 변조하여 변조된 혼조파 신호(harmonic signal)를 출력하는 광변조기와;
상기 변조된 혼조파 신호의 2차 혼조파 신호를 검출하여 상기 2차 혼조파 신호의 최소점을 기준 바이어스 전압으로 설정하고, 외부 환경에 의해 변화하는 상기 2차 혼조파 신호의 전류값을 검출하여, 외부환경에 의해 변화하는 상기 2차 혼조파 신호의 전류값과 상기 기준 바이어스 전압에서 발생하는 혼조파 신호의 전류값의 비교결과에 따라 바이어스 신호의 전압값을 조절하여 상기 광변조기에 출력하는 바이어스 제어장치를 포함함을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 바이어스 제어장치는
상기 변조된 혼조파 신호의 세기를 측정하는 광검출부와;
상기 검출된 혼조파 신호 중 상기 2차 혼조파 신호를 통과시키는 대역통과필터와;
상기 2차 혼조파 신호의 전류값과 상기 기준 바이어스 전압에서 발생하는 혼조파 신호의 전류값의 크기를 비교하는 비교기와;
상기 비교기의 비교 결과에 따라 상기 광변조기에 공급되는 상기 바이어스신호의 전압값을 조절하는 DC 바이어스 공급기와;
상기 바이어스 신호와 함께 상기 광변조기에 인가되며, 저주파수 특성을 갖는 RF 신호를 생성하는 RF 신호 발생기를 포함함을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 광변조기의 바이어스 제어방법은 데이터 신호 및 바이어스 신호에 따라 입력되는 광 반송파를 변조하여 변조된 광신호를 출력하는 광변조기의 바이어스 제어방법에 있어서,
상기 광변조기의 바이어스 동작전압(Vbias) 및 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD)을 미리 설정(preset)하는 제1 과정과;
상기 바이어스 동작전압에서 상기 2차 혼조파 신호가 최소값을 갖는가를 판단하는 제2 과정과;
상기 제2 과정에서, 상기 2차 혼조파 신호가 최소값을 갖지 않는 경우에는 상기 2차 혼조파 신호가 최소값을 갖도록 상기 광변조기에 공급되는 바이어스 신호의 전압값을 제어하는 제3 과정과;
상기 제2 과정에서, 상기 2차 혼조파 신호가 최소값을 갖는 경우에는 상기 바이어스 동작전압을 기준 바이어스 전압(Vref)으로 설정하고, 이때의 전류값을 기준 바이어스 전압에서 발생하는 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD_ref)으로 설정하는 제4 과정과;
상기 광변조기의 2차 혼조파의 전류값(ISHD)이 상기 기준 바이어스 전압에서 발생하는 2차 혼조파의 전류값(ISHD_ref)과 동일한 값을 갖도록 상기 광변조기에 공급되는 바이어스 전압의 크기를 제어하는 제5 과정을 포함함을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제5 과정은
상기 광변조기의 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD_ref)이 상기 기준 바이어스 전압에서 발생하는 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD_ref)보다 큰 경우에는, 상기 광변조기에 공급되는 바이어스 신호의 전압값을, 상기 기준 바이어스 전압보다 작아지도록 제어하는 제6 과정과,
상기 광변조기의 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD)이 상기 기준 바이어스 전압에서 발생하는 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD_ref) 보다 작은 경우에는, 상기 광변조기에 공급되는 바이어스 신호의 전압값을, 상기 기준 바이어스 전압보다 커지도록 제어하는 제7 과정과,
상기 광변조기의 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD)이 상기 기준 바이어스 전압에서 발생하는 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD_ref)과 동일한 경우에는, 상기 제4 과정으로 되돌아가는 제8 과정을 포함함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 바이어스 제어장치를 구비한 광변조장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 광변조장치(100)는 광원(110)과; 광입력포트(101), 데이터 신호 입력포트(102), 바이어스 신호 입력포트(103) 및 광출력포트(104)를 구비하며 상기 광원으로부터 입력되는 입력광을 광변조하는 광변조기(120)와; 상기 광변조기의 출력신호를 검출하여 바이어스를 조절하는 바이어스 제어장치(200)를 포함하여 구성된다.
상기 광원(110)은, 예를 들어 1550nm 파장대역에서 동작하는 레이저 다이오드로 구현할 수 있으며, 광 반송파(carrier)로 사용되는 광신호를 생성한다.
상기 광변조기(120)는 마흐-젠더(Mach-Zender) 변조기와 같은 간섭계형 변조기로 구현할 수 있다. 광변조기(120)는 내부에 두 개의 간섭형 광도파로(120a, 120b)를 구비하며, 광 입력포트(101)를 통하여 광 반송파를 수신하여 데이터 신호 입력포트(102) 및 바이어스 신호 입력포트(103)로 입력되는 전기신호에 따라 광 반송파를 변조하여 변조된 광신호를 생성한다.
상기 바이어스 제어장치(200)는 광검출부(210), 바이어스 제어부(220) 및 낮은 주파수 특성을 갖는 RF 신호 생성기(230)로 구성된다. 상기 광검출부(210)는 광커플러(211)와, 광검출기(212) 및 RF 증폭기(213)를 구비하며, 광출력포트(104)를 통해 출력되는 변조된 광신호를 광커플러(211)를 통해 추출하여 출력광의 세기를 측정한다. 광커플러(211)는 변조된 광신호 중에서 예를 들어 5% 이하의 적은 양을 추출하고, 나머지(예를 들어 95%)는 광도파로(105)를 통하여 출력한다. 상기 증폭기(213)는 광검출기(212)를 통해 검출된 전기신호를 증폭하며, 만일 광검출기(212)를 통해 검출된 전기신호의 크기가 충분히 클 경우 생략할 수 있다.
상기 바이어스 제어부(220)의 구성은 후술하기로 하며, 광변조기의 바이어스 인가전압에 따른 2차 혼조파 신호의 출력변화에 대해 살펴본다.
도 6은 광변조기의 바이어스 인가전압에 따른 2차 혼조파 신호의 출력변화를 나타낸 것이고, 도 7은 도 6의 출력신호의 RF 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 6에서 바이어스 전압은 저주파 특성을 갖는 RF 신호와 함께 인가된다. 일정 바이어스 전압과 함께 인가되는 Vc의 크기를 갖는 RF 신호를 VcSinWct라 가정하면, 혼조파 전달특성을 갖는 광변조기는 도 7에 도시된 바와 같은 혼조파 신호 출력신호를 생성하게 된다. 일반적으로, 혼조파 신호 전달곡선상에 있는 한 지점에서의 전달함수는 하기 <수학식 1>과 같이 테일러 전개(Taylor Series)에 의해 표현할 수 있으며, 각각의 미분항이 혼조파(harmonic) 신호의 성분을 규정한다.
Figure 112006019796798-pat00001
여기서, Vc는 인가되는 RF신호의 진폭을 나타내며, Wc는 RF신호의 각속도를 나타낸다. 그러므로, 임의의 시간(t)에 따라 일정한 각속도를 가지고 진행하는 RF신호가 임의의 동작점(Vb)에 인가된다고 가정할 경우, 광변조기를 통해서 출력되는 출력신호는 임의의 동작점에서 수식 1과 같이 표현될 수 있고, 수식 1의 Vm 부분은 인가되는 RF신호부분을 나타낸다. 즉, Vm=VcSinWct가 된다.
또한, 수식 1은 임의의 특정 바이어스 전압(Vb)을 기준으로 해서 변조속도인 Vm=VcSinWct를 광변조기에 인가하는 경우에 광변조기의 입출력특성을 수학적으로 근사화한 식이다. 즉, Pin은 광변조기에 인가되는 전압을, Pout은 광변조기의 출력전압을 나타내며, 광변조기의 입출력특성은 인가전압(V)의 함수이므로 f(V)로 표현할 수 있다. 이러한 인가전압(V)에 따른 입출력의 변화는 임의의 특정 바이어스 전압(Vb)에서 인가전압(V)에 대한 1~3차 미분변화율을 갖는 테일러 전개로 변환할 수 있다.
그러므로, 도 6의 MZM전송(전달곡선 61)과 함께 나타낸 2차 혼조파 신호(62)의 변화율 그래프는 인가전압(V)에 대한 전달곡선(61)을 2차 미분함으로써 발생하는 2차 혼조파 신호(62)의 변화를 함께 도시한 것이다. 따라서, 도 7은 임의의 특정 주파수를 갖는 Vm=VcSinWct의 RF신호가 광변조기에 인가된 후 이를 광변조기를 통해 RF 신호로 변환하는 경우에는 도 7에 도시된 바와 같이 기본 진폭수를 fc라 할 때 2차 혼조파 신호가 2fc의 위치에 발생하게 되며, 3차 혼조파 신호가 3fc의 위치에 발생하게 된다.
도 6 및 도 7에서 알 수 있는 바와 같이 2차 미분변화율의 크기 성분의 변화가 2차 혼조파(second harmonic) 성분을 결정하게 되며, 전달곡선(61)의 변곡점(inflection point)이 2차 혼조파 신호(62)가 최소가 되는 지점이 된다. 따라서, 변곡점에서의 기본 진동수(fundamental)의 크기는 3dB 감소하지만 2차 혼조파 신호의 크기는 최소가 된다. 이와 같이 비교적 작은 인가전압의 변화에도 출력신호의 차이 변화를 쉽게 알 수 있다. 따라서, 세기변조를 위해 전달곡선의 Vπ/2 지점인 변곡점(inflection point)에 동작점을 유지해야 하는 광변조기의 운용시에 2차 혼조파 신호의 크기변화를 통해 일정한 출력특성을 유지할 수 있다. 그러므로, 이와 같은 전달곡선과 비선형 출력신호와의 관계를 이용하여 외부적 환경의 변화에 의해 전달특성이 변화하는 경우에도 2차 혼조파 신호의 크기변화를 통해 일정한 출력특성을 유지할 수 있게 된다.
다시 도 5를 참조하면, 상기 바이어스 제어부(220)는 대역통과필터(221)와, 비교기(222) 및 DC 바이어스 공급기(223)를 구비한다.
상기 대역통과필터(band pass filter)(221)는 상기 광검출부(210)에 의해 검출된 신호 중 2차 혼조파 신호(harmonic signal)를 통과시킨다.
상기 비교기(222)는 대역통과필터(220)를 통과한 2차 혼조파 신호의 전류값인 ISHD 와 기준 바이어스 전압(Vref)에서 발생하는 2차 혼조파 신호의 전류값인 ISHD-ref의 크기를 비교한다.
상기 DC 바이어스 공급기(223)는 상기 비교기(222)의 비교 결과에 따라 상기 광변조기(120)에 공급되는 바이어스 전압을 증감한다. 검출된 2차 혼조파 신호의 전류값인 ISHD 가 기준 바이어스 전압(Vref)에서 발생하는 2차 혼조파 신호의 전류값인 ISHD-ref의 크기보다 큰 경우(ISHD > ISHD-ref) 바이어스 동작전압을 기준 바이어스 전압보다 낮추고, 역으로 작은 경우(ISHD < ISHD-ref) 바이어스 동작전압을 기준 바이어스 전압보다 높인다.
상기 낮은 주파수 특성을 갖는 RF 신호 생성기(230)는 아날로그 신호의 혼조파만을 추출하기 위한 것으로, DC 바이어스 공급기(223)에 의해 제공되는 바이어스 전압과 함께 상기 광변조기(120)에 인가된다.
상기 구성을 갖는 광변조장치의 동작을 도 5, 도 8 및 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 8은 도 5의 광변조장치를 이용한 광변조기의 출력 특성변화에 따른 바이어스전압 제어방법을 도식화한 것이다.
도 5 및 도 8을 참조하면, 최초 Vπ/2 지점인 변곡점(81)에서 맞추어진 바이어스 동작전압(Vbias)은 기준값(Vref)이 되어 이때의 2차 혼조파 신호는 최소값을 유지한다.
그러나 외부적 환경에 따라 전달특성이 변화할 때 기준 바이어스 전압(Vref)에서 최소가 되었던 2차 혼조파 신호는 외부 환경에 의해 감소 또는 증가(82, 83)하게 된다. 광검출기(212)와 대역통과필터(221)를 통해 검출된 2차 혼조파 신호는, 외부 전압의 조정을 통해 기준 바이어스 전압(Vref)에서 변화된 전달특성의 2차 혼조파 신호의 최소점(2차 혼조파 신호의 값이 0이 되는 점)으로 이동하게 된다.
이와 같은 2차 혼조파 신호의 최소점을 기준 바이어스 전압(Vref)으로 설정한 후, 온도 또는 기타 외부적인 요인으로 인하여 광변조기의 전달특성이 변화할 경우에 2차 혼조파 신호의 크기는 기준 바이어스 전압(Vref)에서 발생하는 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD_ref)을 기준으로 증가 또는 감소하게 된다. 따라서, 전달곡선의 최대점과 최소점의 50% 지점(즉, Vπ/2 지점)을 DC 바이어스 공급기(223)에 의해 세팅한 후 이를 비교기(222)의 기준 바이어스 전압(Vref)과 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD_ref)으로 제공한다.
2차 혼조파 신호의 전류가 증가하는 경우에는 전달곡선이 왼쪽(82)으로 변화하는 것을 의미한다. 이때에는 DC 바이어스 공급기(223)를, 기준 바이어스전압(Vref)에서 음의 값(Vref-V)으로 조정한다. 한편, 2차 혼조파의 전류가 감소하는 경우에는 전달곡선이 오른쪽(83)으로 변화하는 것을 의미하며, 따라서 DC 전압 공급기를 기준 바이어스 전압(Vref)에서 양의 값(Vref+V)으로 조정한다.
도 9는 도 5의 광변조장치를 이용한 광변조기의 출력 특성변화에 따른 바이어스전압 제어방법을 설명하는 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 광변조기의 바이어스 동작전압(Vbias) 및 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD)을 미리 설정(preset)하고(90) 비교기는 전달곡선의 50% 지점에 변곡점이 대응하는가를 판단(91)한다. 만일 전달곡선의 50% 지점이 아니면 DC 전압 공급기를 제어하며(92) 상기 동작을 반복한다. 반면, 전달곡선의 50% 지점이면 광변조기의 바이어스 동작전압(Vbias)을 비교기의 기준 바이어스 전압(Vref)으로 설정하고, 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD)을 기준 바이어스 전압(Vref)에서 발생하는 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD_ref)으로 설정한다(93).
비교기의 기준 바이어스 전압(Vref) 및 이때의 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD_ref)을 설정한 후(93), 비교기는 대역통과필터로부터 입력되는 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD)과 기준 바이어스 전압(Vref)에서 발생하는 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD_ref)을 비교한다. 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD)이 기준 바이어스 전압(Vref)에서 발생하는 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD_ref)보다 큰 경우에는(ISHD > ISHD_ref)(94) DC 바이어스 공급기를 음으로 제어하여(95) 기준 바이어스 전압(Vref)보다 작아지도록 바이어스 동작전압(Vbias)을 설정하며(Vbias = Vref - V)(96) 상기 동작을 반복한다.
만일, 2차 혼조파의 전류값(ISHD)이 기준 바이어스 전압(Vref)에서 발생하는 2차 혼조파의 전류값 보다 크지 않으면 다시 2차 혼조파의 전류값(ISHD)이 기준 바이 어스 전압(Vref)에서 발생하는 2차 혼조파의 전류값 보다 적은가를 판단한다(ISHD < ISHD_ref)(97). 상기 판단에서 적으면 DC 파워 공급기를 양으로 제어하여(98) 기준 바이어스 전압(Vref)보다 크도록 바이어스 동작전압(Vbias)을 설정하며(Vbias = Vref + V)(99) 상기 동작을 반복한다.
상기 97 과정에서, 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD)이 기준 바이어스 전압(Vref)에서 발생하는 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD_ref)보다 작지 않으면, 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD)과 기준 바이어스 전압(Vref)에서 발생하는 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD_ref)이 동일함을 의미하므로 이때의 값을 비교기의 기준 바이어스 전압(Vref) 및 기준 바이어스 전압(Vref)에서 발생하는 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD_ref)으로 설정한다(93).
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 광변조장치는 혼조파 신호(harmonic signal)의 검출을 통한 피드백-루프(feedback loop)를 이용하여 광변조기의 바이어스 전압을 제어하는 바이어스 제어장치를 구비한다. 따라서, 본 발명에 의하면 광변조기를 구 비하는 광통신 시스템의 구현에 있어서 안정적인 전송특성을 유지할 수 있으며, 또한 컴팩트(compact)한 구성이 가능한 장점이 있다.

Claims (9)

  1. 광 반송파를 출력하는 광원과;
    데이터 신호 및 바이어스 신호에 따라 상기 광 반송파를 변조하여 변조된 혼조파 신호(harmonic signal)를 출력하는 광변조기와;
    상기 변조된 혼조파 신호의 2차 혼조파 신호를 검출하여 상기 2차 혼조파 신호의 최소점을 기준 바이어스 전압으로 설정하고, 외부 환경에 의해 변화하는 상기 2차 혼조파 신호의 전류값을 검출하여, 외부환경에 의해 변화하는 상기 2차 혼조파 신호의 전류값과 상기 기준 바이어스 전압에서 발생하는 혼조파 신호의 전류값의 비교결과에 따라 바이어스 신호의 전압값을 조절하여 상기 광변조기에 출력하는 바이어스 제어장치를 포함함을 특징으로 하는 바이어스 제어장치를 구비한 광변조장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 바이어스 제어장치는
    상기 변조된 혼조파 신호의 세기를 측정하는 광검출부와;
    상기 검출된 혼조파 신호 중 상기 2차 혼조파 신호를 통과시키는 대역통과필터와;
    상기 2차 혼조파 신호의 전류값과 상기 기준 바이어스 전압에서 발생하는 혼조파 신호의 전류값의 크기를 비교하는 비교기와;
    상기 비교기의 비교 결과에 따라 상기 광변조기에 공급되는 상기 바이어스신호의 전압값을 조절하는 DC 바이어스 공급기와;
    상기 바이어스 신호와 함께 상기 광변조기에 인가되며, 저주파수 특성을 갖는 RF 신호를 생성하는 RF 신호 발생기를 포함함을 특징으로 하는 바이어스 제어장치를 구비한 광변조장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 기준 바이어스 전압은
    상기 변조된 혼조파 신호의 전달곡선의 변곡점에서의 전압임을 특징으로 하는 바이어스 제어장치를 구비한 광변조장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 변곡점은
    상기 변조된 혼조파 신호의 전달곡선의 50% 지점임을 특징으로 하는 바이어스 제어장치를 구비한 광변조장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 광검출부는
    상기 변조된 혼조파 신호 중에서 일부를 추출하는 광커플러와;
    상기 광커플러에 의해 추출된 광신호의 세기를 검출하는 광검출기와;
    상기 광검출기에 의해 검출된 신호를 증폭하는 증폭기를 구비함을 특징으로 하는 바이어스 제어장치를 구비한 광변조장치.
  6. 데이터 신호 및 바이어스 신호에 따라 입력되는 광 반송파를 변조하여 변조된 광신호를 출력하는 광변조기의 바이어스 제어방법에 있어서,
    상기 광변조기의 바이어스 동작전압(Vbias) 및 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD)을 미리 설정(preset)하는 제1 과정과;
    상기 바이어스 동작전압에서 상기 2차 혼조파 신호가 최소값을 갖는가를 판단하는 제2 과정과;
    상기 제2 과정에서, 상기 2차 혼조파 신호가 최소값을 갖지 않는 경우에는 상기 2차 혼조파 신호가 최소값을 갖도록 상기 광변조기에 공급되는 바이어스 신호의 전압값을 제어하는 제3 과정과;
    상기 제2 과정에서, 상기 2차 혼조파 신호가 최소값을 갖는 경우에는 상기 바이어스 동작전압을 기준 바이어스 전압(Vref)으로 설정하고, 이때의 전류값을 기준 바이어스 전압에서 발생하는 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD_ref)으로 설정하는 제4 과정과;
    상기 광변조기의 2차 혼조파의 전류값(ISHD)이 상기 기준 바이어스 전압에서 발생하는 2차 혼조파의 전류값(ISHD_ref)과 동일한 값을 갖도록 상기 광변조기에 공급되는 바이어스 전압의 크기를 제어하는 제5 과정을 포함함을 특징으로 하는 광변조기의 바이어스 제어방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제5 과정은
    상기 광변조기의 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD_ref)이 상기 기준 바이어스 전압에서 발생하는 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD_ref)보다 큰 경우에는, 상기 광변조기에 공급되는 바이어스 신호의 전압값을, 상기 기준 바이어스 전압보다 작아지도록 제어하는 제6 과정과,
    상기 광변조기의 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD)이 상기 기준 바이어스 전압에서 발생하는 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD_ref) 보다 작은 경우에는, 상기 광변조기에 공급되는 바이어스 신호의 전압값을, 상기 기준 바이어스 전압보다 커지도록 제어하는 제7 과정과,
    상기 광변조기의 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD)이 상기 기준 바이어스 전압에서 발생하는 2차 혼조파 신호의 전류값(ISHD_ref)과 동일한 경우에는, 상기 제4 과정으로 되돌아가는 제8 과정을 포함함을 특징으로 하는 광변조기의 바이어스 제어방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 기준 바이어스 전압은
    상기 변조된 혼조파 신호의 전달곡선의 변곡점에서의 전압임을 특징으로 하는 광변조기의 바이어스 제어방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 변곡점은
    상기 변조된 혼조파 신호의 전달곡선의 50% 지점임을 특징으로 하는 광변조기의 바이어스 제어방법.
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