KR100611383B1 - 레이저 다이오드의 광 출력 파워 조절 장치 - Google Patents

레이저 다이오드의 광 출력 파워 조절 장치 Download PDF

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Abstract

소망하는 레이저 다이오드(Laser Diode; LD)의 광 출력 파워를 용이하게 조절할 수 있는 레이저 다이오드(LD)의 광 출력 파워 조절 장치가 제공된다. 레이저 다이오드의 광 출력 파워 조절 장치는 레이저 다이오드에 전류를 인가하여 레이저 다이오드를 구동시키는 레이저 다이오드 드라이버; 인가되는 전압 값에 비례해서 전류를 생성하여 레이저 다이오드 드라이버에 제공하는 전류 공급부; 및 전원 전압의 범위 내에서 선택된 전압 값을 디지털 신호로 생성하여 디지털 신호를 제공하는 마이크로 프로세서, 마이크로 프로세서로부터 디지털 신호를 제공받아 선택된 전압을 전류 공급부로 공급하는 디지털 아날로그 컨버터(Digital Analog Converter; DAC), 및 디지털 아날로그 컨버터가 제공하는 전압 값에 따른 레이저 다이오드의 광 출력 파워 값을 저장하는 메모리를 포함하는 전압 공급부를 포함한다.
레이저 다이오드, 광 출력 파워, 광통신

Description

레이저 다이오드의 광 출력 파워 조절 장치{Device for controlling optical output power of laser diode}
도 1은 종래의 레이저 다이오드의 광 출력 파워 조절 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 다이오드의 광 출력 파워 조절 장치의 구성도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
100: 레이저 다이오드 드라이버
200: 레이저 다이오드
300: 전류 공급부
400: 전압 공급부
410: 디지털 아날로그 컨버터(Digital Analog Converter; DAC)
420: 마이크로 프로세서
430: 메모리
본 발명은 레이저 다이오드(Laser Diode; LD)의 광 출력 파워 조절 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소망하는 레이저 다이오드(LD)의 광 출력 파워를 용이하게 조절할 수 있는 레이저 다이오드(LD)의 광 출력 파워 조절 장치에 관한 것이다.
인터넷의 발전으로 인해 데이터의 전송량이 급증하게 되어 종래의 전기적 통신 방식의 데이터 전송 능력으로는 원하는 데이터량을 전송하는 것이 어려워졌다. 이에 새롭게 대두되고 있는 광통신 방식은 높은 데이터 전송 능력을 가지며, 종래의 전기적 통신 방식과는 달리 외부 환경에 따른 간섭이나 노이즈가 적어 많은 데이터량을 전송할 수 있다. 이러한 광통신 방식의 시스템에서 데이터를 전송하는 송신 장치(transmitter)에서 광 파워을 제공하는 레이저 다이오드(Laser Diode; LD)의 광 출력 파워는 광통신 방식에서 전송 거리에 중요한 영향을 준다. 광 파이버의 길이에 따라 광 파워의 손실이 발생하게 되며, 이에 따른 광 파워의 손실은 수신 장치(receiver)에서 수신되는 광 파워에 영향을 미치게 된다. 그러므로 레이저 다이오드(LD)의 광 출력 파워가 낮은 경우에는 전송 거리가 줄어들게 된다. 또한 레이저 다이오드(LD)의 광 출력 파워가 높은 경우에는 레이저 다이오드(LD)의 수명에 영향을 주게 된다. 따라서 레이저 다이오드(LD)의 광 출력 파워를 적절하게 조절하여 광통신 방식의 전송 특성 및 레이저 다이오드(LD)의 수명을 향상시키는 것이 필요하다.
도 1을 참조하여, 종래의 레이저 다이오드의 광 출력 파워 조절 장치를 설명한다. 도 1은 종래의 레이저 다이오드의 광 출력 파워 조절 장치의 구성도이다.
종래의 레이저 다이오드의 광 출력 파워 조절 장치는 레이저 다이오드(20)에 전류를 인가하여 레이저 다이오드(20)를 구동시키는 레이저 다이오드 드라이버(10)를 포함한다. 일반적으로 레이저 다이오드(20)는 인가되는 전류값에 비례해서 광 파워를 출력한다. 이러한 종래의 레이저 다이오드의 광 출력 조절 장치는 레이저 다이오드 드라이버(10)의 최대 바이어스(BIASMAX)단에 연결된 바이어스 저항(R_BIAS)의 저항값을 조절하여 레이저 다이오드(20)에 인가되는 전류값을 조정하였다. 따라서 상기 바이어스 저항(R_BIAS)의 저항값을 조절함으로써 소망하는 레이저 다이오드의 광 출력 파워를 얻었다. 그런데 이러한 바이어스 저항(R_BIAS)의 저항값이 세팅되면 레이저 다이이오드(20)의 광 출력 파워는 고정되므로, 소망하는 레이저 다이오드의 광 출력 파워를 조절하기 위해서는 상기 바이어스 저항(R_BIAS)의 저항값을 바꾸어야만 했다. 그러므로 종래의 레이저 다이오드의 광 출력 파워 조절 장치는 소망하는 레이저 다이오드의 광 출력 파워를 변경할 때마다 상기 바이어스 저항(R_BIAS)의 저항값을 바꾸어야만 하므로, 소망하는 레이저 다이오드의 광 출력 파워를 조절하는 것이 용이하지 않았다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 소망하는 레이저 다이오드(Laser Diode; LD)의 광 출력 파워를 용이하게 조절할 수 있는 레이저 다이오드(LD)의 광 출력 파워 조절 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 다이오드의 광 출력 파워 조절 장치는 레이저 다이오드에 전류를 인가하여 레이저 다이오드를 구동시키는 레이저 다이오드 드라이버; 인가되는 전압 값에 비례해서 전류를 생성하여 레이저 다이오드 드라이버에 제공하는 전류 공급부; 및 전원 전압의 범위 내에서 선택된 전압 값을 디지털 신호로 생성하여 디지털 신호를 제공하는 마이크로 프로세서, 마이크로 프로세서로부터 디지털 신호를 제공받아 선택된 전압을 전류 공급부로 공급하는 디지털 아날로그 컨버터(Digital Analog Converter; DAC), 및 디지털 아날로그 컨버터가 제공하는 전압 값에 따른 레이저 다이오드의 광 출력 파워 값을 저장하는 메모리를 포함하는 전압 공급부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 다이오드의 광 출력 파워 조절 장치는 상기 전류 공급부가 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT)인 것이 바람직하다.
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삭제
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 다이오드의 광 출력 파워 조절 장치는 상기 메모리가 비휘발성(non-volatile) 메모리인 것이 바람직하다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 다이오드의 광 출력 파워 조절 장치는 디지털 아날로그 컨버터를 이용하여 선택된 전압을 제공하며, 이러한 디지털 아날로그 컨버터(Digital Analog Converter; DAC)에 의해서 제공된 전압을 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT)에 인가하여 생성된 전류를 레이저 다이오드 드라이버에 제공함으로써 소망하는 레이저 다이오드의 광 출력 파워를 용이하게 조절할 수 있다.
도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 다이오드의 광 출력 파워 조절 장치에 대해서 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 다이오드의 광 출력 파워 조절 장치의 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 다이오드의 광 출력 파워 조절 장치는 도 2에 도시된 것처럼, 레이저 다이오드 드라이버(100), 전류 공급부(300) 및 전압 공급부(400)를 포함한다.
레이저 다이오드 드라이버(100)는 최대 바이어스(BIASMAX)단으로 제공되는 전류를 레이저 다이오드(200)에 인가하여 레이저 다이오드(200)를 구동시킨다. 레이저 다이오드 드라이버(100)의 제 1 데이터 입력(DATA+)단과 제 2 데이터 입력(DATA-)단에는 LVDS(Low Voltage Differential Signal)와 같은 전기적인 데이터 신호가 입력되며, 커패시터(C10, C20)는 직류 전기적 신호가 제 1 데이터 입력(DATA+)단과 제 2 데이터 입력(DATA-)단에 전달되는 것을 차단한다. 그리고 레이저 다이오드 드라이버(100)의 제 1 전원 전압(VCC)단에는 제 1 전원 전압(VCC)원이 연결되고, 레이저 다이오드 드라이버(100)의 접지 전압(GND)단에는 접지 전압(GND)원이 연결된다. 여기에서 제 1 전원 전압(VCC)으로는 2.0 ∼ 5.0 V 정도의 직류 전압이 이용된다.
레이저 다이오드 드라이버(100)의 바이어스단은 레이저 다이오드(200)의 캐소드(Cathode)와 연결되어 레이저 다이오드(200)에 문턱 전류(Threshold Current) 값이상의 전류를 레이저 다이오드(200)에 제공하여 레이저 다이오드(200)가 스티뮬레이티드 에미션(stimulated emission)을 발생하도록 한다. 레이저 다이오드 드라이버(100)의 바이어스(BIAS)단과 레이저 다이오드(200)의 캐소드 사이에 연결되어 있는 저항(R30)과 인덕터(L20)는 레이저 다이오드(200)에 보다 안정적인 전류를 제공하기 위한 것이다.
레이저 다이오드 드라이버(100)의 출력(OUT)단은 제 1 전원 전압(VCC)원과 연결되며, 레이저 다이오드(200)의 캐소드와 연결된다. 레이저 다이오드 드라이버(100)의 출력(OUT)단과 제 1 전원 전압(VCC)원 사이에 연결되어 있는 저항(R10)과 인덕터(L10), 레이저 다이오드 드라이버(100)의 출력(OUT)단과 레이저 다이오드(200)의 캐소드 사이에 연결되어 있는 커패시터(C40)와 저항(R20)은 레이저 다이오드(200)의 캐소드에 보다 안정적인 제 1 전원 전압(VCC)을 제공하기 위한 것이다.
레이저 다이오드(200)의 애노드(anode)는 제 1 전원 전압(VCC)원과 연결되며, 레이저 다이오드(200)의 애노드와 접지 전압(GND)원 사이에 연결되어 있는 커패시터(C30)는 레이저 다이오드(200)의 애노드에 보다 안정적인 제 1 전원 전압(VCC)을 제공하기 위한 것이다. 그리고 레이저 다이오드(200)의 캐소드에서는 레이저 다이오드 드라이버(100)의 최대 바이어스(BIASMAX)단으로 인가되는 전류값에 비례해서 광 파워를 출력한다.
레이저 다이오드 드라이버(100)의 최대 바이어스(BIASMAX)단은 전류 공급부(300)와 연결된다. 이러한 전류 공급부(300)는 인가되는 전압 값에 비례해서 전류를 생성하여 레이저 다이오드 드라이버(100)의 최대 바이어스(BIASMAX)단으로 제공한다. 여기에서 전류 공급부(300)로는 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT)를 이용함으로써 용이하게 구성할 수 있다. 바이폴라 정션 트랜지스터(300)의 컬렉터는 레이저 다이오드 드라이버(100)의 최대 바이어스(BIASMAX)단에 연결되며, 제 2 전원 전압(VDD)원과 연결된다. 여기에서 제 2 전원 전압(VDD)으로는 제 1 전원 전압(VCC)보다 높은 직류 전압이 이용되며, 구체적으로 5.0 ∼ 20.0 V 정도의 직류 전압이 이용된다. 바이폴라 정션 트랜지스터(300)의 컬렉터와 제 2 전원 전압(VDD)원 사이에 연결되어 있는 저항(R302)은 바이폴라 정션 트랜지스터(300)의 컬렉터에 과도한 전압이 인가되는 것을 방지하기 위한 것이다. 바이폴라 정션 트랜지스터(300)의 베이스는 디지털 아날로그 컨버터(410)의 출력(OUT)단에 연결되며, 바이폴라 정션 트랜지스터(300)의 베이스와 디지털 아날로그 컨버터(410)의 출력(OUT)단 사이에 연결되어 있는 저항(R301)은 바이폴라 정션 트랜지스터(300)의 베이스에 과도한 전압이 인가되는 것을 방지하기 위한 것이다. 바이폴라 정션 트랜지스터(300)의 에미터는 접지 전압(GND)원과 연결되며, 바이폴라 정션 트랜지스터(300)의 에미터와 접지 전압(GND)원 사이에 연결되어 있는 저항(R303)은 바이폴라 정션 트랜지스터(300)의 에미터에 과도한 전압이 인가되는 것을 방지하기 위한 것이다. 이러한 바이폴라 정션 트랜지스터(300)는 베이스에 인가되는 전압 값에 지수적으로 비례하여 전류를 생성하여 컬럭터를 통해서 레이저 다이오드 드라이버(100)의 최대 바이어스(BIASMAX)단으로 제공한다. 따라서 바이폴라 정션 트랜지스터(300)의 베이스에 인가되는 전압을 조정하여 레이저 다이오드(200)의 광 출력 파워를 용이하게 조절할 수 있다.
전압 공급부(400)는 제 1 전원 전압(VCC)의 범위 내에서 선택된 전압을 전류 공급부(300)에 제공하며, 선택된 전압 값을 디지털 신호로 생성하여 상기 디지털 신호를 제공하는 마이크로 프로세서(420) 및 마이크로 프로세서(420)로부터 디지털 신호를 제공받아 선택된 전압을 전류 공급부(300)로 공급하는 디지털 아날로그 컨버터(410)를 포함한다.
디지털 아날로그 컨버터(410)의 제 1 전원 전압(VCC)단은 제 1 전원 전압 (VCC)원과 연결되며, 디지털 아날로그 컨버터(410)의 접지 전압(GND)단은 접지 전압(GND)원과 연결되고, 디지털 아날로그 컨버터(410)의 출력(OUT)단은 바이폴라 정션 트랜지스터(300)의 베이스에 연결된다. 그리고 디지털 아날로그 컨버터(410)의 입력(IN)단은 마이크로 프로세서(420)의 디지털 신호(DAC_IN)단과 연결되며, 디지털 아날로그 컨버터(410)의 클럭(CLK)단은 마이크로 프로세서(420)의 클럭(CLK)단과 연결되고, 디지털 아날로그 컨버터(410)의 활성화 신호(CS)단은 마이크로 프로세서(420)의 클럭(CLK)단과 연결된다.
마이크로 프로세서(420)의 제 1 전원 전압(VCC)단은 제 1 전원 전압(VCC)원과 연결되며, 마이크로 프로세서(420)의 접지 전압(GND)단은 접지 전압(GND)원과 연결된다. 마이크로 프로세서(420)는 제 1 전원 전압(VCC)의 범위 내에서 선택된 전압 값을 디지털 신호로 생성하여 상기 디지털 신호를 마이크로 프로세서(420)의 디지털 신호(DAC_IN)단을 통해서 제공한다. 디지털 아날로그 컨버터(410)는 마이크로 프로세서(420)의 활성화 신호(CS)단을 통해서 제공되는 활성화 신호에 의해서 활성화되어, 마이크로 프로세서(420)의 클럭(CLK)단을 통해서 제공되는 클럭 신호와 동기화되어 상기 디지털 신호를 제공받는다. 그럼으로써 디지털 아날로그 컨버터(410)는 선택된 전압을 디지털 아날로그 컨버터(410)의 출력(OUT)단을 통해서 바이폴라 정션 트랜지스터(300)의 베이스로 전달한다. 따라서 제 1 전원 전압(VCC)의 범위 내에서 선택된 전압을 바이폴라 정션 트랜지스터(300)의 베이스로 용이하게 인가시킬 수 있으므로 레이저 다이오드(200)의 광 출력 파워를 효과적으로 조절할 수 있다.
전압 공급부(400)는 디지털 아날로그 컨버터(410)가 제공하는 전압 값에 따른 레이저 다이오드(200)의 광 출력 파워 값을 저장하는 메모리(430)를 더 포함한다. 메모리(430)의 제 1 전원 전압(VCC)단은 제 1 전원 전압(VCC)원과 연결되며, 메모리(430)의 접지 전압(GND)단은 접지 전압(GND)원과 연결되고, 메모리(430)의 데이터 출력(DQO)단은 마이크로 프로세서(420)의 데이터 입력(DQI)단과 연결된다. 메모리(430)에는 디지털 아날로그 컨버터(410)가 제공하는 전압은 제 1 전원 전압(VCC)의 범위 내에서 선택된 전압이므로 소정의 간격(예를 들면, 0.1 V 간격)마다 디지털 아날로그 컨버터(410)가 제공하는 전압 값에 따른 레이저 다이오드(200)의 광 출력 파워 값을 측정하여 디지털 아날로그 컨버터(410)가 제공하는 전압과 그에 따른 레이저 다이오드(200)의 광 출력 파워 값을 저장시킨다. 이러한 디지털 아날로그 컨버터(410)가 제공하는 전압과 그에 따른 레이저 다이오드(200)의 광 출력 파워 값을 메모리(430)의 데이터 출력(DQO)단을 통해서 마이크로 프로세서(420)의 데이터 입력(DQI)단으로 제공한다. 그럼으로써 소망하는 레이저 다이오드(200)의 광 파워를 출력할 수 있는 디지털 아날로그 컨버터(410)의 제공 전압값을 용이하게 선택할 수 있으므로 효과적으로 레이저 다이오드(200)의 광 출력 파워를 보다 효과적으로 조절할 수 있다.
메모리(430)는 비휘발성(non-volatile) 메모리인 것이 바람직하다. 그럼으로써 저장되어 있는 디지털 아날로그 컨버터(410)가 제공하는 전압과 그에 따른 레이저 다이오드(200)의 광 출력 파워 값을 효과적으로 이용할 수 있다. 비휘발성 메모리로는 플래시 메모리나 이이피롬(EEPROM; Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)을 이용할 수 있고, 이러한 플래시 메모리나 이이피롬은 디지털 아날로그 컨버터(410)나 마이크로 프로세서(420)와 하나의 칩으로 구현될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 다이오드(Laser Diode; LD)의 광 출력 파워 조절 장치는 소망하는 레이저 다이오드(LD)의 광 출력 파워를 용이하게 조절할 수 있다.

Claims (5)

  1. 레이저 다이오드에 전류를 인가하여 레이저 다이오드를 구동시키는 레이저 다이오드 드라이버;
    인가되는 전압 값에 비례해서 전류를 생성하여 상기 레이저 다이오드 드라이버에 제공하는 전류 공급부; 및
    전원 전압의 범위 내에서 선택된 전압 값을 디지털 신호로 생성하여 상기 디지털 신호를 제공하는 마이크로 프로세서, 상기 마이크로 프로세서로부터 상기 디지털 신호를 제공받아 상기 선택된 전압을 상기 전류 공급부로 공급하는 디지털 아날로그 컨버터(Digital Analog Converter; DAC), 및 상기 디지털 아날로그 컨버터가 제공하는 전압 값에 따른 레이저 다이오드의 광 출력 파워 값을 저장하는 메모리를 포함하는 전압 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 광 출력 파워 조절 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전류 공급부는 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT)인 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 광 출력 파워 조절 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 메모리는 비휘발성(non-volatile) 메모리인 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 광 출력 파워 조절 장치.
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