KR100607924B1 - 광을 이용한 신호 전송장치 - Google Patents

Abstract

발광소자 어레이와 발광소자 어레이를 구동하는 구동부를 포함하여, 입력되는 복수 채널의 전기신호를 복수 채널의 광신호로 변환하는 송신부와, 송신부에서 출력되는 광신호를 전송하는 복수 채널의 광케이블과, 광케이블을 통해 전송된 송신부로부터의 광신호를 수광하는 광검출기 어레이를 구비하여 복수 채널의 전기신호로 복원시키는 수신부와, 수신부측에서 비교적 일정한 주기를 갖는 채널의 신호를 구동부측으로 피드백하는 수단을 구비하여, 외부 환경 변화에 따른 발광소자 어레이의 광출력 특성을 보정하도록 된 것을 특징으로 하는 광을 이용한 신호 전송장치가 개시되어 있다.

이러한 광을 이용한 신호 전송장치는 외부 환경 변화에 의해 대략 일률적으로 영향을 받는 발광소자 어레이의 광출력 변화를 보정하기 위한 구성이 간단하고 이에 따라 제조단가가 저렴하다. 또한, 이러한 피드백수단에 의하면, 그 구조상 어레이로의 배치가 쉬운 반면에 모니터용 광검출기를 이용한 광출력의 모니터링이 어려운 표면광 레이저 어레이의 경우에도 외부 환경 변화에 의한 광출력 변화를 쉽게 보정할 수 있으므로, 발광소자 어레이로 표면광 레이저 어레이를 구비하는 것이 가능하다.

Description

광을 이용한 신호 전송장치{Apparatus of transmitting signal by using light}

도 1은 본 발명에 따른 광을 이용한 신호 전송장치의 구성을 개략적으로 보인 블록도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10...구동부 20...발광소자 어레이

30...광케이블 40...광검출기 어레이

50...증폭부 60...실효치 측정부

70....전선 케이블

본 발명은 광을 이용한 신호 전송장치에 관한 것으로, 상세하게는 전기신호를 광신호로 변환하는 발광소자의 광출력이 외부 환경 변화에 관계없이 안정화되도록 된 광을 이용한 신호 전송장치에 관한 것이다.

복수 채널의 전기신호를 상대적으로 먼 거리에 고속으로 전송하기 위해 광케이블을 통하여 신호를 전송하는 장치가 사용되고 있다. 이와 같이 신호전송수단으 로 광케이블을 채용하는 경우, 전송장치의 송신부 측에는 전송하고자 하는 복수 채널 전기신호를 각각 광신호로 변환하는 발광소자가 어레이로 구비되고, 수신부측에는 발광소자에서 출사되고 각 발광소자에 대응하는 광케이블을 통해 전송된 광신호를 각각 수광하여 전기신호로 변환하는 광검출기가 어레이로 구비되어 있다.

이때, 상기 발광소자는 외부환경 특히, 온도에 의해 그 광출력이 민감하게 변한다. 외부환경의 영향으로 광출력이 변화 예컨대, 감소하게 되는 경우, 광검출기 어레이에서 검출되는 전류신호가 감소한다. 따라서, 이를 전압으로 변환해보면 전압 레벨이 떨어져 특히, 디지털 신호 전송의 경우에 디지털 신호인 "0", "1"의 기준을 설정하고 판단하기가 모호해진다. 따라서, 모니터용 광검출기로 상기 발광소자에서 출사된 광출력을 모니터링하고 이 모니터용 광검출기로부터 피드백된 검출신호에 의해 외부 환경 변화에 따른 발광소자의 광출력 변화를 제어하는 자동출력제어회로(APC: Auto Power Control)가 필수적으로 채용된다.

상기 발광소자로 통상적인 반도체 레이저인 측발광 레이저(edge emitting laser)를 채용하는 경우, 상기 측발광 레이저는 양측면으로 광을 출사하므로 통상적으로 베이스에 마운트를 설치하고 상기 측발광 레이저는 상기 마운트의 일면에 설치한다. 따라서, 모니터용 광검출기는 상기 측발광 레이저의 일 측면 측에 설치되어 측발광 레이저의 광출력을 모니터링한다. 여기서, 측발광 레이저의 다른 측면으로 출사되는 광은 신호 전송을 위해 사용된다.

한편, 복수 채널의 신호를 전송하기 위해 상기와 같은 측발광 레이저를 어레이로 구비하는 경우, 각 측발광 레이저에 대응되게 모니터용 광검출기를 구비하여 채널별로 모니터링을 하므로, 이에 의해 외부 환경 변화에 따른 광출력 변화를 보상하기 위한 자동출력제어회로가 각 채널별로 필요하다.

따라서, 발광소자로 측발광 레이저를 구비하는 경우, 측발광 레이저를 어레이로 배치하고 또한 각 채널을 독립적으로 모니터하고 광출력을 보상하는 구조의 전송장치는 구조가 복잡할 뿐만아니라, 장치를 구성하기 위한 제조단가가 높은 단점이 있다.

또한, 발광소자로 반도체 물질층의 적층방향으로 광을 출사하는 표면광 레이저(VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser)를 구비하는 경우, 동일 기판상에 표면광 레이저를 어레이로 배치하기가 쉬운 반면에, 그 구조상 광출력을 모니터링하도록 모니터용 광검출기를 채용하기가 어렵다.

본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 종래의 모니터용 광검출기를 채용하지 않고 수신부측의 신호를 이용하여 외부 환경의 영향에 의한 발광소자의 광출력 변화를 제어할 수 있도록 된 광을 이용한 신호 전송장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 발광소자 어레이와, 상기 발광소자 어레이를 구동하는 구동부를 포함하여, 입력되는 복수 채널의 전기신호를 복수 채널의 광신호로 변환하는 송신부와; 상기 송신부에서 출력되는 광신호를 전송하는 복수 채널의 광케이블과; 상기 광케이블을 통해 전송된 상기 송신부로부터의 광신 호를 수광하는 광검출기 어레이를 구비하여, 복수 채널의 전기신호로 복원시키는 수신부;를 포함하는 광을 이용한 신호 전송장치에 있어서, 상기 수신부측에서 비교적 일정한 주기를 갖는 채널의 신호를 상기 구동부측으로 피드백하는 수단;을 구비하여, 외부 환경 변화에 따른 상기 발광소자 어레이의 광출력 특성을 보정하도록 된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 피드백 수단은, 상기 수신부에서 복원된 비교적 일정한 주기를 갖는 채널의 전기신호의 실효치를 측정하는 실효치 측정부와; 상기 실효치 측정부에서 측정된 실효치를 상기 구동부측으로 피드백하는 전선 케이블;을 포함하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 비교적 일정한 주기를 갖는 채널의 신호는 클럭신호인 것이 바람직하다.

한편, 상기 발광소자 어레이는 반도체 물질층의 적층방향으로 광을 출사하는 표면광 레이저가 어레이로 배치되어 이루어질 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 광을 이용한 신호 전송장치의 구성을 개략적으로 보인 블록도이다.

도면을 참조하면, 복수 채널의 전기신호를 복수 채널의 광신호로 변환하는 송신부와, 상기 송신부에서 출력되는 광신호를 전송하는 복수 채널의 광케이블(30)과, 상기 송신부로부터의 광신호를 수광하여 복수 채널의 전기신호로 복원시키는 수신부와, 상기 수신부측에서 비교적 일정한 주기를 갖는 채널의 신호를 상기 구동부(10)측으로 피드백하는 수단을 포함하여 구성된다.

상기 송신부는 발광소자 어레이(20)와, 상기 발광소자 어레이(20)를 구동하는 구동부(10)를 포함한다. 일 장치(미도시)로부터 입력되는 복수 채널의 전기신호(

) 즉, 전압신호는 상기 구동부(10)에서 각각 구동 전류신호(

)로 변환되어 각 채널에 대응하는 발광소자에 입력된다. 따라서, 상기 발광소자 어레이(20)는 상기 구동 전류신호에 따라 각 채널의 전기신호(

)에 해당하는 광신호를 출력한다.

상기 수신부는 상기 각 광케이블(30)을 통해 전송된 상기 송신부로부터의 광신호를 수광하는 광검출기를 어레이로 구비한다. 상기 광검출기 어레이(40)의 각 광검출기는 각 광케이블(30) 채널을 통해 전송된 광신호를 수광하여 원래의 전기신호로 복원시킨다. 이때, 상기 수신부에는 전기신호로 복원된 신호를 적절히 증폭하여 상기 송신부로 입력되는 원래의 전압 레벨을 갖는 전기신호(

)로 복원되도록 하는 증폭부(50)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

이 증폭부(50)는 바람직하게는, 상기 광검출기 어레이(40)에서 출력되는 전류신호(

)를 전압신호로 변환하고, 원래의 전기신호(

)로 복원되도록 소정의 증폭률로 증폭한다. 따라서, 상기 수신부에서는 상기 송신부에 입력되는 전기신호와 대략 같은 복수 채널의 전기신호(

)가 출력된다.

상기 피드백 수단은 상기 수신부측에서 비교적 일정한 주기를 갖는 예컨대, n번째 채널의 신호 즉, 전기신호 또는 광신호를 상기 송신부의 구동부(10)측으로 피드백하여 외부 환경 변화에 따른 각 발광소자의 광출력 특성이 보정되도록 상기 발광소자 어레이(20)를 제어한다. 여기서, 비교적 일정한 주기를 갖는 채널의 신호라 함은 듀티(duty) 사이클이나 주파수가 비교적 일정한 신호로서 예를 들어, 클럭신호가 될 수 있다.

본 실시예에 있어서, 상기 피드백 수단은 상기 수신부에서 복원된 비교적 일정한 주기를 갖는 n번재 채널의 전기신호(

) 바람직하게는, 클럭신호의 실효치(RMS:Root Mean Square)를 측정하는 실효치 측정부(60)와, 상기 측정된 실효치를 상기 구동부(10)측으로 피드백하는 전선 케이블(70)을 구비한다.

이때, 상기 실효치 측정부(60)에서 측정된 전기신호(

)의 실효치 변화 예컨대, 감소는 n번째 채널 발광소자의 광출력의 평균적인 감소에 해당된다. 즉, 상기 n번째 채널의 신호가 비교적 일정한 주기를 갖는 신호이므로, 상기 신호(

)의 실효치 감소는 발광소자 광출력의 최대 피크값의 감소를 의미한다.

그리고, 발광소자 어레이(20)를 이루는 모든 발광소자가 거의 동일한 외부 환경 변화 특히, 온도 변화를 격을 것이라는 것은 자명하므로, 상기 n번째 채널 발광소자와 마찬가지로 다른 채널의 발광소자의 광출력의 피크값도 비례적으로 감소하게 된다.

따라서, 외부 환경의 영향에 의한 n번째 채널의 발광소자 광출력 변화율을 적용하여 발광다이오드 어레이를 이루는 모든 발광소자의 광출력을 보정하면, 외부 환경 변화가 발광소자 어레이(20)에 미치는 영향이 제거되어, 발광소자 어레이(20)를 이루는 각 발광소자에서 출력되는 광출력의 최대 피크값이 대략 일정하게 유지되고, 이에 따라 광검출기 어레이(40)에서 검출되는 신호의 최대 피크값이 일정하게 유지된다.

상기와 같은 피드백수단에 의해 송신부측으로 입력되는 피드백신호 즉, 전기신호(

)의 실효치는 자동출력제어회로(APC:80)로 입력되고, 상기 자동출력제어회로(80)는 상기 실효치에 따라 구동부(10)를 제어하여, 발광소자 어레이(20)에서 외부 환경 변화에 따른 광출력 변화가 생기지 않도록 한다. 여기서, 상기 자동출력제어회로(80)는 상기 구동부(10)에 일체화될 수 있음은 물론이다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 신호 전송장치는 일 장치로부터 송신부로 입력되는 상기 전기신호가 디지털 신호인 경우에도 정확한 신호 전송이 가능하다. 즉, 수신부측으로 전송된 신호의 전압 레벨이 비정상으로 변하지 않으므로, 디지털 신호인 "0", "1"의 기준을 설정하고 판단하기 모호한 문제가 발생하지 않아, 디지털 신호 전송시 오류 없이 정확한 신호 전송이 가능하다.

또한, 상기한 바와 같은 피드백수단을 이용하면 종래와 같은 모니터용 광검출기의 설치문제가 발생하지 않으므로, 발광소자 어레이(20)로 동일 기판상에 어레이로 배치하기가 쉬운 표면광 레이저 어레이를 구비할 수 있다.

상기 표면광 레이저 어레이는 표면광 레이저 제조 과정에서 어레이로 제조할 수 있으므로, 통상적인 반도체 레이저인 측발광 레이저 어레이에 비해 구조가 간단하며, 또한 출사광 빔의 단면이 대략 원형이고 측발광 레이저의 출사광에 비해 작 은 방사각을 가지므로 광케이블(30)과의 커플링 효율이 높은 이점이 있다. 여기서, 발광소자로 측발광 레이저를 구비하는 것도 가능함은 물론이다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 광을 이용한 신호 전송장치는 전기신호를 광신호로 변환하고 이를 전송하여 다시 전기신호로 변환할 수 있도록 다채널 광커넥터모듈을 형성한다.

본 실시예에 있어서, 상기 피드백수단이 수신부측에서 전기신호로 변환된 비교적 주기가 일정한 신호의 실효치를 측정하고 이를 송신부측으로 피드백하여 외부 환경 변화에 의한 발광소자의 광출력 변화를 보정하도록 마련된 것으로 설명 및 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 피드백수단이 수신부측에 상기 비교적 주기가 일정한 신호를 전송하는 채널 광케이블(30)에서 광신호의 일부를 분기하는 광분기수단(미도시)과, 이 광분기수단에서 분기된 광을 송신부측으로 전송하는 피드백용 광케이블(미도시)과, 송신부측으로 전송된 광신호를 수광하여 전기신호로 변환하는 서브 광검출기(미도시)와, 상기 서브 광검출기의 검출신호의 실효치를 측정하여 상기 구동부(10)측으로 입력시키는 실효치 측정부(미도시)로 구성되는 것도 가능하다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 광을 이용한 신호 전송장치는 외부 환경 변화에 의해 대략 일률적으로 영향을 받는 발광소자 어레이의 광출력 변화를 보정하기 위해, 광케이블을 통해 수신부측으로 전송된 비교적 일정한 주기를 갖는 신호를 송신부측으로 피드백하여, 발광소자 어레이의 광출력 변화를 보정하기 위한 구 성이 간단하고 구조가 간단하고 이에 따라 제조단가가 저렴하다.

또한, 상기와 같은 피드백수단에 의하면, 그 구조상 어레이로의 배치가 쉬운 반면에 모니터용 광검출기를 이용한 광출력의 모니터링이 어려운 표면광 레이저 어레이의 경우에도 외부 환경 변화에 의한 광출력 변화를 쉽게 보정할 수 있으므로, 발광소자 어레이로 표면광 레이저 어레이를 구비하는 것이 가능하다.

Claims (4)

1. 발광소자 어레이와, 상기 발광소자 어레이를 구동하는 구동부를 포함하여, 입력되는 복수 채널의 전기신호를 복수 채널의 광신호로 변환하는 송신부와;

   상기 송신부에서 출력되는 광신호를 전송하는 복수 채널의 광케이블과; 상기 광케이블을 통해 전송된 상기 송신부로부터의 복수 채널의 광신호를 수광하는 광검출기 어레이를 구비하여, 복수 채널의 전기신호로 복원시키는 수신부와;

   상기 수신부측에서 비교적 일정한 주기를 갖는 채널의 신호를 상기 구동부측으로 피드백하는 수단;을 구비하여, 외부 환경 변화에 따른 상기 발광소자 어레이의 광출력 특성을 보정하도록 된 것을 특징으로 하는 광을 이용한 신호 전송장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 피드백 수단은,

   상기 수신부에서 복원된 비교적 일정한 주기를 갖는 채널의 전기신호의 실효치를 측정하는 실효치 측정부와;

   상기 실효치 측정부에서 측정된 실효치를 상기 구동부측으로 피드백하는 전선 케이블;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광을 이용한 신호 전송장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비교적 일정한 주기를 갖는 채널의 신호는 클럭신호인 것을 특징으로 하는 광을 이용한 신호 전송장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 발광소자 어레이는 반도체 물질층의 적층방향으로 광을 출사하는 표면광 레이저가 어레이로 배치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 광을 이용한 신호 전송장치.

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