KR100655663B1

KR100655663B1 - 주파수 추출 장치 및 그를 이용한 신호 추출 시스템

Info

Publication number: KR100655663B1
Application number: KR1020050075232A
Authority: KR
Inventors: 이재명; 고제수
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2005-08-17
Filing date: 2005-08-17
Publication date: 2006-12-11
Also published as: US7650078B2; US20070041734A1

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 주파수 추출 장치 및 그를 이용한 신호 추출 시스템에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은 FP LD(Fabry-Perot Laser Diode)를 이용하여 원하는 대역과 크기의 주파수 성분을 정확하게 추출하기 위한 주파수 추출 장치, 및 상기 주파수 추출 장치의 FP LD를 이용하여 추출하는 두 주파수 성분이 FP LD의 출력 모드(두 주파수 성분의 크기를 같게 함)가 되도록 하여 비팅시켜 원하는 신호(예 : 클럭 신호)를 추출함으로써 입력(수신)되는 신호의 패턴의 영향을 줄임과 동시에 상기 추출한 신호의 신호대 잡음비를 향상시킬 수 있는 신호 추출 시스템을 제공하는데 그 목적이 있음.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은, 주파수 추출 장치에 있어서, 입력되는 신호의 출력 방향을 변경하기 위한 회전 수단; 상기 회전 수단으로부터 전달받은 입력 신호의 주파수 성분 중에서 원하는 주파수 성분을 선택(추출)하여 상기 회전 수단으로 전달하기 위한 주파수 선택 수단; 주파수 조절 수단의 출력 모드의 주파수 파장과 크기를 변경시키기 위한 조절 수단; 및 상기 조절 수단으로부터의 조절 신호에 따라 출력 모드의 주파수 파장을 조절(변경)하여 상기 회전 수단을 통하여 전달받은 상기 주파수 선택 수단에서 선택한 주파수와 일치시키고 해당 주파수 성분의 크기를 조절하여 상기 회전 수단을 통하여 출력되도록 하기 위한 상기 주파수 조절 수단을 포함함.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 신호(특히 클럭 신호) 추출 등에 이용됨.

주파수 추출, 신호(클럭) 추출, FP LD(Fabry-Perot Laser Diode), 주파수 선택, 주파수 크기 조절

Description

주파수 추출 장치 및 그를 이용한 신호 추출 시스템{Apparatus for frequency extraction and system for signal extraction using that}

도 1은 종래의 가변 대역통과 필터를 이용한 클럭 추출 장치의 개념을 설명하기 위한 일예시도,

도 2는 본 발명에 따른 FP LD(Fabry-Perot Laser Diode)를 이용한 주파수 추출 장치 및 그를 이용한 신호 추출 시스템의 일실시예 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 FP LD(Fabry-Perot Laser Diode) 및 편광 조절기를 이용한 주파수 추출 장치 및 그를 이용한 신호 추출 시스템의 일실시예 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

21 : 분리기 22 : 제 1 서큘레이터

23 : 제 1 반사형 필터 24 : 제 1 전류 및/또는 온도 조절부

25 : 제 1 FP LD 26 : 제 2 서큘레이터

27 : 제 2 반사형 필터 28 : 제 2 전류 및/또는 온도 조절부

29 : 제 2 FP LD 30 : 커플러

31 : 포토다이오드 32 : 제 1 편광 조절기

33 : 제 2 편광 조절기

본 발명은 주파수 추출 장치 및 그를 이용한 신호 추출 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 FP LD(Fabry-Perot Laser Diode, 이하 "FP LD"라 함)를 이용하여 원하는 대역과 크기의 주파수 성분을 정확하게 추출하기 위한 주파수 추출 장치, 및 상기 주파수 추출 장치의 FP LD를 이용하여 추출하는 두 주파수 성분이 FP LD의 출력 모드(두 주파수 성분의 크기를 같게 함)가 되도록 하여 비팅시켜 원하는 신호(예 : 클럭 신호)를 추출함으로써 입력(수신)되는 신호의 패턴의 영향을 줄임과 동시에 상기 추출한 신호의 신호대 잡음비를 향상시킬 수 있는 신호 추출 시스템에 관한 것이다.

이하의 실시예에서는 광학적으로 클럭 신호를 추출하는 장치 및 시스템을 일예로 들어 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아님을 미리 밝혀둔다. 즉, 본 발명은 입력 신호(수신 신호)의 여러 주파수 성분 중 원하는 특정 주파수 성분을 추출하고, 각각 추출한 두 주파수 성분을 이용하여 원하는 신호를 추출할 수 있다. 일예로 입력 신호의 여러 주파수 성분 중 클럭 신호에 해당하는 주파수 성분을 추출하면 클럭 신호를 추출할 수 있는 것이다.

일반적으로 광통신에서 전송 속도의 향상은 원하는 데이터를 광신호로 바꾸는 송신단의 기술발전과 더불어, 전송된 신호를 수신하여 원신호를 복원하는 수신단의 신호처리율의 향상을 요구하여 왔으며, 광학적 클럭 신호 추출은 이를 만족시키기 위한 한 방안으로 연구되고 있다.

현재, 광학적으로 클럭(clock)을 추출하는 방법으로는, 레이저 다이오드에서 일어나는 셀프-펄세이팅(self-pulsating)을 이용하는 방법, 광학 루프 미러(optical loop mirror)를 이용하는 방법들이 연구되고 있으나, 원하는 클럭(clock)을 추출하기 위한 소자 제작의 어려움과 광학 시스템의 불안정이 해결해야 할 점으로 남아있다.

이러한 문제들을 해결하기 위해 제안된 여러 해결 방안 중의 하나는 광 스펙트럼(spectrum) 상에 존재하는 주파수 성분을 이용하여 클럭 신호를 복원하는 방법이다. 여기서, 수신된 신호의 클럭 성분은 수신된 신호의 데이터 전송율에 해당하는 인접한 두 개의 주파수 성분을 추출하여 비팅(beating)시킴으로써, 두 분광선(spectral line)의 차에 해당하는 주파수 성분을 만들어 얻는다.

기존에 제안된 방법에서는 입력 신호(수신 신호)의 클럭 신호를 얻기 위하여 광 스펙트럼 상의 두 개의 주파수 성분을 선택하고, 이 두 주파수 성분의 크기를 같게 만든 후, 두 주파수 성분의 비팅을 통하여 클럭 신호를 얻었다.

이때, 두 개의 주파수 성분을 선택하고, 두 주파수 성분의 크기를 같게 만들기 위하여 기존의 방법에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 가변 대역통과 필터(tunable bandpass filter)를 조절하여, 두 개의 주파수 성분의 크기를 같게 만 들었다. 도 1의 (a)는 가변 대역통과 필터를 통과하기 전(前) 신호의 광 스펙트럼을 나타내고 있고, 도 1의 (b)는 가변 대역통과 필터에서의 신호의 광 스펙트럼을 나타내고 있으며, 도 1의 (c)는 가변 대역통과 필터를 통과한 신호의 광 스펙트럼을 나타내고 있다.

상기와 같은 기존에 제안된 비팅을 통한 클럭 신호 추출 방법은 추출되는 클럭 신호가 입력되는 신호의 패턴에 영향을 크게 받는 문제점이 있다. 즉, 데이터가 연속적으로 '0' 또는 '1'인 경우에 클럭 신호 성분이 없어질 수 있는 단점이 존재한다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, FP LD를 이용하여 원하는 대역과 크기의 주파수 성분을 정확하게 추출하기 위한 주파수 추출 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 입력 신호의 여러 주파수 성분 중 특정의 한 편광 성분을 선택한 후에, FP LD를 이용하여 원하는 대역과 크기의 주파수 성분을 정확하게 추출하기 위한 주파수 추출 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상기 주파수 추출 장치의 FP LD를 이용하여 추출하는 두 주파수 성분이 FP LD의 출력 모드(두 주파수 성분의 크기를 같게 함)가 되도록 하여 비팅시켜 원하는 신호(예 : 클럭 신호)를 추출함으로써, 입력(수신)되는 신호의 패턴의 영향을 줄임과 동시에 상기 추출한 신호의 신호대 잡음비를 향상시킬 수 있는 신호 추출 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 입력 신호의 여러 주파수 성분 중 특정의 한 편광 성분을 선택한 후에, 상기 주파수 추출 장치의 FP LD를 이용하여 추출하는 두 주파수 성분이 FP LD의 출력 모드(두 주파수 성분의 크기를 같게 함)가 되도록 하여 비팅시켜 원하는 신호(예 : 클럭 신호)를 추출함으로써, 입력(수신)되는 신호의 패턴의 영향을 줄임과 동시에 상기 추출한 신호의 신호대 잡음비를 더욱 향상시킬 수 있는 신호 추출 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 주파수 추출 장치에 있어서, 입력되는 신호의 출력 방향을 변경하기 위한 회전 수단; 상기 회전 수단으로부터 전달받은 입력 신호의 주파수 성분 중에서 원하는 주파수 성분을 선택(추출)하여 상기 회전 수단으로 전달하기 위한 주파수 선택 수단; 주파수 조절 수단의 출력 모드의 주파수 파장과 크기를 변경시키기 위한 조절 신호를 제공하는 조절 수단; 및 상기 주파수 선택 수단에서 선택되어 상기 회전 수단을 통하여 전달받은 주파수와 일치되도록 상기 조절 수단으로부터의 조절 신호에 따라 출력 모드의 주파수 파장을 조절(변경)하고 해당 주파수 성분의 크기를 조절하여 상기 회전 수단을 통하여 출력되도록 하기 위한 상기 주파수 조절 수단을 포함한다.

또한, 상기 다른 목적을 달성하기 위하여 상기 본 발명의 장치는, 상기 입력되는 신호의 여러 주파수 성분 중 특정의 한 편광 성분을 선택하여 상기 회전 수단으로 전달하기 위한 편광 조절 수단을 더 포함한다.

한편, 상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시스템은, 신호 추출 시스템에 있어서, 입력되는 신호의 진행 경로를 분리시키기 위한 분리 수단; 상기 분리 수단에서 분리한 일측의 입력 신호의 출력 방향을 변경하기 위한 제 1 회전 수단; 상기 제 1 회전 수단으로부터 전달받은 일측의 입력 신호의 주파수 성분 중에서 원하는 주파수 성분을 선택(추출)하여 상기 제 1 회전 수단으로 전달하기 위한 제 1 주파수 선택 수단; 제 1 주파수 조절 수단의 출력 모드의 주파수 파장과 크기를 변경시키기 위한 조절 신호를 제공하는 제 1 조절 수단; 상기 제 1 주파수 선택 수단에서 선택되어 상기 제 1 회전 수단을 통하여 전달받은 주파수와 일치되도록 상기 제 1 조절 수단으로부터의 조절 신호에 따라 출력 모드의 주파수 파장을 조절(변경)하고 해당 주파수 성분의 크기를 조절하여 상기 제 1 회전 수단으로 전달하기 위한 상기 제 1 주파수 조절 수단; 상기 분리 수단에서 분리한 타측의 입력 신호의 출력 방향을 변경하기 위한 제 2 회전 수단; 상기 제 2 회전 수단으로부터 전달받은 타측의 입력 신호의 주파수 성분 중에서 원하는 주파수 성분을 선택(추출)하여 상기 제 2 회전 수단으로 전달하기 위한 제 2 주파수 선택 수단; 제 2 주파수 조절 수단의 출력 모드의 주파수 파장과 크기를 변경시키기 위한 조절 신호를 제공하는 제 2 조절 수단; 상기 제 2 주파수 선택 수단에서 선택되어 상기 제 2 회전 수단을 통하여 전달받은 주파수와 일치되도록 상기 제 2 조절 수단으로부터의 조절 신호에 따라 출력 모드의 주파수 파장을 조절(변경)하고 해당 주파수 성분의 크기를 조절하여 상기 제 2 회전 수단으로 전달하기 위한 상기 제 2 주파수 조절 수단; 및 상기 제 1 및 제 2 주파수 조절 수단으로부터 전달받은 크기가 같은 두 주파수를 비팅시켜 신호를 추출하기 위한 신호 추출 수단을 포함한다.

또한, 상기 본 발명의 시스템은, 상기 입력되는 신호의 여러 주파수 성분 중 특정의 한 편광 성분을 선택하여 상기 분리 수단으로 전달하기 위한 편광 조절 수단을 더 포함한다.

또한, 상기 본 발명의 시스템은, 상기 분리 수단에서 분리한 일측의 입력 신호의 여러 주파수 성분 중 특정의 한 편광 성분을 선택하여 상기 제 1 회전 수단으로 전달하기 위한 제 1 편광 조절 수단; 및 상기 분리 수단에서 분리한 타측의 입력 신호의 여러 주파수 성분 중 특정의 한 편광 성분을 선택하여 상기 제 2 회전 수단으로 전달하기 위한 제 2 편광 조절 수단을 더 포함한다.

이처럼 본 발명에서는 상용의 FP LD를 이용하여 클럭 신호를 추출한다. 즉, 본 발명에서는 두 개의 주파수 성분을 추출하기 위하여 두 개의 FP LD와 반사형 필터를 이용하며, 추출되는 주파수 성분의 크기는 FP LD에 인가하는 전류량 및/또는 FP LD의 온도를 조절하여 같아지도록 한다. 이때, 클럭 신호 복원을 위해 필요한 두 개의 주파수 성분은 분리기(splitter)를 통하여 입력 신호(수신 신호)를 분리하여 두 개의 경로로 진행하게 한 후, 각 경로에서 반사형 필터를 이용하여 원하는 파장의 주파수 성분을 선택(추출)하여 FP LD에 인가하여 얻는다. 그리고 클럭 신호를 복원하기 위해서는 두 주파수 성분이 FP LD의 출력 모드가 되도록 하여 그 크기를 동일하게 만든 후에 비팅을 시켜야 하는데, 두 주파수 성분의 파장 조절(파장 변화)과 크기 조절은 FP LD에 인가되는 전류량 및/또는 FP LD의 온도의 조절로 제어한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 FP LD(Fabry-Perot Laser Diode)를 이용한 주파수 추출 장치 및 그를 이용한 신호 추출 시스템의 일실시예 구성도이다.

먼저, 본 발명의 원리를 살펴보면 다음과 같다.

일반적으로 NRZ(Non Return to Zero, 이하 "NRZ"라 함) 신호에는 클럭 성분이 없으나, 광 변조된 NRZ 신호에는 클럭 성분이 존재한다. 본 발명에서는 이와 같이 광 변조된 NRZ 신호에 존재하는 클럭 성분을 이용하여 클럭 신호를 복원한다.

이때, NRZ 신호로부터 클럭 신호를 얻기 위하여, 본 발명에서는 두 주파수 성분의 비팅을 통한 방법을 이용한다. 기존에 제안된 비팅을 통한 클럭 신호 추출 방법의 문제점은 추출되는 클럭 신호가 입력되는 신호의 패턴에 영향을 크게 받는 다는 점이다. 즉, 데이터가 연속적으로 '0' 또는 '1'인 경우에 클럭 신호 성분이 없어질 수 있는 단점이 존재한다. 반면에, 본 발명에 따른 FP LD를 이용한 클럭 신호 추출 방식에서는 이와 같은 입력 신호의 패턴에 의한 영향을 받지 않거나, 영향을 줄일 수 있는 장점이 있다.

한편, 광 스펙트럼 상의 클럭 성분의 크기는 중심 주파수 성분의 크기에 비하여 작은데, 두 신호의 비팅에 의하여 얻어지는 클럭 신호의 크기를 주변의 잡음 신호의 크기에 비하여 최대한 크게 하기 위해서는 두 신호의 크기를 같게 만들어야 한다.

이때, 두 주파수 성분의 파장 변화(파장 조절) 및 크기를 같게 만드는 방식은 도 2에 도시된 각 FP LD(25,29)에 인가하는 전류량 및/또는 각 FP LD(25,29)의 온도를 조절하여 원하는 대역의 주파수로 파장을 변화시키고 신호의 크기를 같게 만듦으로써 가능하다.

이를 좀 더 구체적으로 살펴보면, FP LD에서 얻어지는 광 스펙트럼은 일반적으로 서로 다른 크기를 가지는데, 그 이유는 FP LD에 인가되는 전류량의 차이에 기인한다. 따라서 본 발명에서는 두 개의 주파수 성분의 크기를 주로 FP LD에 인가되는 전류량의 조절로 같게 만든다. 즉, FP LD에 인가되는 전류량을 조절함으로써 주로 신호의 크기를 제어하는데, 이때에 전류량에 따라 주파수의 파장이 약간 변화되기 때문에 이 부분은 FP LD의 온도를 조절하여 제어한다.

또한, 전류량 조절을 통해 주파수 성분의 크기를 같게 만드는 것과 마찬가지로 FP LD의 온도를 조절하여 FP LD의 광 스펙트럼 파장 특성을 주로 변화시키는데, 이때에 온도의 변화에 따라 주파수의 크기가 약간 변경되기 때문에 이를 입력되는 신호에서 두 주파수 성분의 크기를 같게 만드는데 이용할 수도 있다. 물론, 상기와 같이 전류 및 온도를 함께 조절하거나, 전류 또는 온도 중 어느 하나를 조절하는 방식으로 구현할 수도 있다.

다음으로, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 FP LD(Fabry-Perot Laser Diode)를 이용한 주파수 추출 장치 및 그를 이용한 신호 추출 시스템의 구성 및 동작을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 FP LD를 이용한 주파수 추출 장치는, 입력되는 광신호의 출력 방향을 변경하기 위한 서큘레이터(Circulator)(22,26)와, 상기 서큘레이터(22,26)로부터 전달받은 입력 신호의 주파수 성분 중에서 원하는 주파수 성분을 선택(추출)하여 다시 상기 서큘레이터(22,26)로 전달하기 위한 반사형 필터(23,27)와, FP LD(25,29)의 출력 모드의 주파수 파장과 크기를 변경시키기 위하여 FP LD(25,29)로 인가되는 전류량 및/또는 FP LD(25,29)의 온도를 조절하기 위한 전류 및/또는 온도 조절부(24,28)와, 상기 반사형 필터(23,27)에서 선택되어 상기 서큘레이터(22,26)를 통하여 전달받은 주파수와 일치되도록 상기 전류 및/또는 온도 조절부(24,28)로부터의 조절 신호(전류 및/또는 온도)에 따라 출력 모드의 주파수 파장을 조절(변경)하고 해당 주파수 성분의 크기를 조절하여 다시 상기 서큘레이터(22,26)를 통하여 출력되도록 하기 위한 FP LD(25,29)를 포함한다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 FP LD를 이용한 주파수 추출 장치를 이용하여 구현한 신호 추출 시스템은, 외부 기기로부터 입력되는 신호를 두 개의 경로로 분리시키기 위한 분리기(21)와, 상기 분리기(21)에서 분리한 일측의 입력 신호의 출력 방향을 변경하기 위한 제 1 서큘레이터(22)와, 상기 제 1 서큘레이터(22)로부터 전달받은 일측의 입력 신호의 주파수 성분 중에서 원하는 주파수 성분을 선택(추출)하여 다시 상기 제 1 서큘레이터(22)로 전달하기 위한 제 1 반사형 필터(23)와, 제 1 FP LD(25)의 출력 모드의 주파수 파장과 크기를 변경시키기 위하여 제 1 FP LD(25)로 인가되는 전류량 및/또는 제 1 FP LD(25)의 온도를 조절하기 위한 제 1 전류 및/또는 온도 조절부(24)와, 상기 제 1 반사형 필터(23)에서 선택되어 상기 제 1 서큘레이터(22)를 통하여 전달받은 주파수와 일치되도록 상기 제 1 전류 및/또는 온도 조절부(24)로부터의 조절 신호(전류 및/또는 온도)에 따라 출력 모드의 주파수 파장을 조절(변경)하고 해당 주파수 성분의 크기를 조절하여 다시 상기 제 1 서큘레이터(22)로 전달하기 위한 제 1 FP LD(25)와, 상기 분리기(21)에서 분리한 타측의 입력 신호의 출력 방향을 변경하기 위한 제 2 서큘레이터(26)와, 상기 제 2 서큘레이터(26)로부터 전달받은 타측의 입력 신호의 주파수 성분 중에서 원하는 주파수 성분을 선택(추출)하여 다시 상기 제 2 서큘레이터(26)로 전달하기 위한 제 2 반사형 필터(27)와, 제 2 FP LD(29)의 출력 모드의 주파수 파장과 크기를 변경시키기 위하여 제 2 FP LD(29)로 인가되는 전류량 및/또는 제 2 FP LD(29)의 온도를 조절하기 위한 제 2 전류 및/또는 온도 조절부(28)와, 상기 제 2 반사형 필터(27)에서 선택되어 상기 제 2 서큘레이터(26)를 통하여 전달받은 주파수와 일치되도록 상기 제 2 전류 및/또는 온도 조절부(28)로부터의 조절 신호(전류 및/또는 온도)에 따라 출력 모드의 주파수 파장을 조절(변경)하고 해당 주파수 성분의 크기를 조절하여 다시 상기 제 2 서큘레이터(26)로 전달하기 위한 제 2 FP LD(29)와, 상기 제 1 FP LD(25)와 제 2 FP LD(29)로부터 각각 전달받은 크기가 같은 두 주파수를 커플링하기 위한 커플러(30)와, 상기 커플러(30)로부터 전달받은 크기가 같은 두 주파수 성분을 검출(이 검출 과정을 수행함에 따라 자동적으로 두 주파수 성분이 비팅됨)하여 신호를 출력하기 위한 포토다이오드(31)를 포함한다.

다음으로, 상기 각 구성 요소의 동작 및 구현 예를 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 분리기(21)는 외부 기기로부터 광 변조된 NRZ 신호를 입력받아 두 개 이상의 경로로 분리시켜 진행되도록 한다. 이때, 바람직하게는 입력 신호를 50:50으로 두 개의 경로로 분리시켜 해당하는 제 1 및 제 2 서큘레이터(22,26)로 입사시킨다.

그러면, 각 서큘레이터(22,26)는 상기 분리기(21)를 통하여 입력받은 신호를 해당하는 제 1 및 제 2 반사형 필터(23,27)로 방향을 변경하여 출력한다. 그에 따라, 각 반사형 필터(23,27)가 원하는 대역의 주파수 성분을 선택(추출)하여 다시 해당하는 제 1 및 제 2 서큘레이터(22,26)로 전달한다.

그러면, 각 서큘레이터(22,26)는 해당하는 제 1 및 제 2 반사형 필터(23,27)에서 선택한 주파수 성분의 신호를 해당하는 제 1 및 제 2 FP LD(25,29)로 전달한다. 그에 따라, 각 FP LD(25,29)는 해당하는 제 1 및 제 2 서큘레이터(22,26)를 통하여 해당하는 제 1 및 제 2 반사형 필터(23,27)에서 선택한 주파수 성분의 신호를 전달받는다. 이때, 각 FP LD(25,29)에서는 해당하는 제 1 및 제 2 전류 및/또는 온도 조절부(24,28)로부터의 조절 신호(전류 및/또는 온도)에 따라 출력 모드의 주파수 파장이 조절(변경)되어 해당하는 제 1 및 제 2 반사형 필터(23,27)에서 선택한 주파수와 일치되고, 해당하는 제 1 및 제 2 전류 및/또는 온도 조절부(24,28)로부터의 전류량 및/또는 온도에 따라 해당하는 제 1 및 제 2 반사형 필터(23,27)에서 선택한 주파수의 크기가 조절된다(1차 주파수 크기 조절 과정). 또한, 각 FP LD(25,29)의 출력 모드의 주파수 파장과 해당하는 제 1 및 제 2 반사형 필터(23,27)에서 선택한 주파수가 일치함에 따라 인젝션-락킹(injection-locking)에 의하여 해당하는 제 1 및 제 2 반사형 필터(23,27)에서 선택한 주파수의 크기가 조절된다(2차 주파수 크기 조절 과정). 여기서, 인젝션-락킹(injection-locking)이란 주입(삽입)되는 주파수에 상응하는 주파수 성분을 크게 하여 출력하는 기능을 말한다.

이때, 각 FP LD(25,29)는 1차 및 2차 주파수 크기 조절 과정을 통하여 크기가 같아진 주파수 성분을 커플러(30)를 통하여 포토다이오드(31)로 전달한다. 이때, 1차 및 2차 주파수 크기 조절 과정에서는 주로 각 FP LD(25,29)에 인가하는 전류량을 조절(부가적으로 온도 조절)하여 주파수의 크기를 동일하게 만든다.

상기와 같은 처리 과정을 수행하는 이유는, 신호를 복원하기 위해서는 두 주파수 성분을 선택하고 그 크기를 동일하게 만든 후에 포토다이오드(31)에서 비팅을 시켜야 하기 때문이다.

도 3은 본 발명에 따른 FP LD(Fabry-Perot Laser Diode) 및 편광 조절기를 이용한 주파수 추출 장치 및 그를 이용한 신호 추출 시스템의 일실시예 구성도이 다.

일반적으로, 입력되는 신호는 어느 정도의 대역폭을 가지고 있고 여러 편광 성분을 포함하고 있으므로, 특정 편광 성분만을 선택하여 전술한 처리 과정을 수행하면 주파수 대역폭이 좁아지기 때문에 결과적으로 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

그 일예로, 도 3에 도시된 바와 같이, 분리기(21)에서 분리한 각 입력 신호의 주파수 성분 중에서 특정 편광 성분을 선택하여 해당하는 제 1 및 제 2 서큘레이터(22,26)로 전달하기 위한 제 1 및 제 2 편광 조절기(32,33)를 더 포함하여 구현할 수도 있다. 그 외의 동작은 전술한 바와 같으므로, 여기서는 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.

그리고 다른 일예로, 편광 조절기를 분리기(21)의 후단에 연결하는 것이 아니라, 분리기(21)의 전단에 연결하여 구현할 수도 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

상기와 같은 본 발명은, FP LD를 이용하여 원하는 대역과 크기의 주파수 성분을 정확하게 추출할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 입력 신호의 여러 주파수 성분 중 특정의 한 편광 성분을 선택한 후에, FP LD를 이용하여 원하는 대역과 크기의 주파수 성분을 더욱 정확하게 추출할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상기 주파수 추출 장치의 FP LD를 이용하여 추출하는 두 주파수 성분이 FP LD의 출력 모드(두 주파수 성분의 크기를 같게 함)가 되도록 하여 비팅시켜 원하는 신호(예 : 클럭 신호)를 추출함으로써, 입력되는 신호의 패턴의 영향을 줄임과 동시에 상기 추출한 신호의 신호대 잡음비를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 입력 신호의 여러 주파수 성분 중 특정의 한 편광 성분을 선택한 후에, 상기 주파수 추출 장치의 FP LD를 이용하여 추출하는 두 주파수 성분이 FP LD의 출력 모드(두 주파수 성분의 크기를 같게 함)가 되도록 하여 비팅시켜 원하는 신호(예 : 클럭 신호)를 추출함으로써, 입력되는 신호의 패턴의 영향을 줄임과 동시에 상기 추출한 신호의 신호대 잡음비를 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

주파수 추출 장치에 있어서,

입력되는 신호의 출력 방향을 변경하기 위한 회전 수단;

상기 회전 수단으로부터 전달받은 입력 신호의 주파수 성분 중에서 원하는 주파수 성분을 선택(추출)하여 상기 회전 수단으로 전달하기 위한 주파수 선택 수단;

주파수 조절 수단의 출력 모드의 주파수 파장과 크기를 변경시키기 위한 조절 신호를 제공하는 조절 수단; 및

상기 주파수 선택 수단에서 선택되어 상기 회전 수단을 통하여 전달받은 주파수와 일치되도록 상기 조절 수단으로부터의 조절 신호에 따라 출력 모드의 주파수 파장을 조절(변경)하고 해당 주파수 성분의 크기를 조절하여 상기 회전 수단을 통하여 출력되도록 하기 위한 상기 주파수 조절 수단

을 포함하는 주파수 추출 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 주파수 조절 수단은,

FP LD(Fabry-Perot Laser Diode)인 것을 특징으로 하는 주파수 추출 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 FP LD는,

상기 주파수 선택 수단에서 선택한 주파수 성분의 신호를 상기 회전 수단을 통하여 전달받고,

상기 주파수 선택 수단에서 선택한 주파수와 일치되도록 상기 조절 수단으로부터의 조절 신호에 따라 출력 모드의 주파수 파장을 조절(변경)하고, 상기 조절 수단으로부터의 조절 신호에 따라 상기 주파수 선택 수단에서 선택한 주파수의 크기를 조절하며,

상기 출력 모드의 주파수 파장과 상기 주파수 선택 수단에서 선택한 주파수가 일치함에 따라 인젝션-락킹(injection-locking)에 의하여 상기 주파수 선택 수단에서 선택한 주파수의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 주파수 추출 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 조절 수단은,

상기 FP LD로 인가되는 전류량 및 상기 FP LD의 온도를 조절하여 상기 FP LD의 출력 모드의 주파수 파장과 크기가 변경되도록 하는 것을 특징으로 하는 주파수 추출 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 조절 수단은,

상기 FP LD로 인가되는 전류량을 조절하여 상기 FP LD의 출력 모드의 주파수 파장과 크기가 변경되도록 하는 것을 특징으로 하는 주파수 추출 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 조절 수단은,

상기 FP LD의 온도를 조절하여 상기 FP LD의 출력 모드의 주파수 파장과 크기가 변경되도록 하는 것을 특징으로 하는 주파수 추출 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 입력되는 신호의 여러 주파수 성분 중 특정의 한 편광 성분을 선택하여 상기 회전 수단으로 전달하기 위한 편광 조절 수단

을 더 포함하는 주파수 추출 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 주파수 선택 수단은,

반사형 필터인 것을 특징으로 하는 주파수 추출 장치.
신호 추출 시스템에 있어서,

입력되는 신호의 진행 경로를 분리시키기 위한 분리 수단;

상기 분리 수단에서 분리한 일측의 입력 신호의 출력 방향을 변경하기 위한 제 1 회전 수단;

상기 제 1 회전 수단으로부터 전달받은 일측의 입력 신호의 주파수 성분 중에서 원하는 주파수 성분을 선택(추출)하여 상기 제 1 회전 수단으로 전달하기 위한 제 1 주파수 선택 수단;

제 1 주파수 조절 수단의 출력 모드의 주파수 파장과 크기를 변경시키기 위한 조절 신호를 제공하는 제 1 조절 수단;

상기 제 1 주파수 선택 수단에서 선택되어 상기 제 1 회전 수단을 통하여 전달받은 주파수와 일치되도록 상기 제 1 조절 수단으로부터의 조절 신호에 따라 출력 모드의 주파수 파장을 조절(변경)하고 해당 주파수 성분의 크기를 조절하여 상기 제 1 회전 수단으로 전달하기 위한 상기 제 1 주파수 조절 수단;

상기 분리 수단에서 분리한 타측의 입력 신호의 출력 방향을 변경하기 위한 제 2 회전 수단;

상기 제 2 회전 수단으로부터 전달받은 타측의 입력 신호의 주파수 성분 중에서 원하는 주파수 성분을 선택(추출)하여 상기 제 2 회전 수단으로 전달하기 위한 제 2 주파수 선택 수단;

제 2 주파수 조절 수단의 출력 모드의 주파수 파장과 크기를 변경시키기 위한 조절 신호를 제공하는 제 2 조절 수단;

상기 제 2 주파수 선택 수단에서 선택되어 상기 제 2 회전 수단을 통하여 전달받은 주파수와 일치되도록 상기 제 2 조절 수단으로부터의 조절 신호에 따라 출력 모드의 주파수 파장을 조절(변경)하고 해당 주파수 성분의 크기를 조절하여 상기 제 2 회전 수단으로 전달하기 위한 상기 제 2 주파수 조절 수단; 및

상기 제 1 및 제 2 주파수 조절 수단으로부터 전달받은 크기가 같은 두 주파수를 비팅시켜 신호를 추출하기 위한 신호 추출 수단

을 포함하는 신호 추출 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 주파수 조절 수단은,

제 1 및 제 2 FP LD(Fabry-Perot Laser Diode)인 것을 특징으로 하는 신호 추출 시스템.
제 10 항에 있어서,

상기 제 1 FP LD는,

상기 제 1 주파수 선택 수단에서 선택한 주파수 성분의 신호를 상기 제 1 회전 수단을 통하여 전달받고, 상기 제 1 조절 수단으로부터의 조절 신호에 따라 출력 모드의 주파수 파장을 조절(변경)하여 상기 제 1 주파수 선택 수단에서 선택한 주파수와 일치시키며, 상기 제 1 조절 수단으로부터의 조절 신호에 따라 상기 제 1 주파수 선택 수단에서 선택한 주파수의 크기를 조절하고, 상기 출력 모드의 주파수 파장과 상기 제 1 주파수 선택 수단에서 선택한 주파수가 일치함에 따라 인젝션-락킹(injection-locking)에 의하여 상기 제 1 주파수 선택 수단에서 선택한 주파수의 크기를 조절하며,

상기 제 2 FP LD는,

상기 제 2 주파수 선택 수단에서 선택한 주파수 성분의 신호를 상기 제 2 회전 수단을 통하여 전달받고, 상기 제 2 조절 수단으로부터의 조절 신호에 따라 출력 모드의 주파수 파장을 조절(변경)하여 상기 제 2 주파수 선택 수단에서 선택한 주파수와 일치시키며, 상기 제 2 조절 수단으로부터의 조절 신호에 따라 상기 제 2 주파수 선택 수단에서 선택한 주파수의 크기를 조절하고, 상기 출력 모드의 주파수 파장과 상기 제 2 주파수 선택 수단에서 선택한 주파수가 일치함에 따라 인젝션-락킹(injection-locking)에 의하여 상기 제 2 주파수 선택 수단에서 선택한 주파수의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 신호 추출 시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 제 1 조절 수단은,

상기 제 1 FP LD로 인가되는 전류량 및 상기 제 1 FP LD의 온도를 조절하여 상기 제 1 FP LD의 출력 모드의 주파수 파장과 크기가 변경되도록 하고,

상기 제 2 조절 수단은,

상기 제 2 FP LD로 인가되는 전류량 및 상기 제 2 FP LD의 온도를 조절하여 상기 제 2 FP LD의 출력 모드의 주파수 파장과 크기가 변경되도록 하는 것을 특징으로 하는 신호 추출 시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 제 1 조절 수단은,

상기 제 1 FP LD로 인가되는 전류량을 조절하여 상기 제 1 FP LD의 출력 모드의 주파수 파장과 크기가 변경되도록 하고,

상기 제 2 조절 수단은,

상기 제 2 FP LD로 인가되는 전류량을 조절하여 상기 제 2 FP LD의 출력 모드의 주파수 파장과 크기가 변경되도록 하는 것을 특징으로 하는 신호 추출 시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 제 1 조절 수단은,

상기 제 1 FP LD의 온도를 조절하여 상기 제 1 FP LD의 출력 모드의 주파수 파장과 크기가 변경되도록 하고,

상기 제 2 조절 수단은,

상기 제 2 FP LD의 온도를 조절하여 상기 제 2 FP LD의 출력 모드의 주파수 파장과 크기가 변경되도록 하는 것을 특징으로 하는 신호 추출 시스템.
제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 입력되는 신호의 여러 주파수 성분 중 특정의 한 편광 성분을 선택하여 상기 분리 수단으로 전달하기 위한 편광 조절 수단

을 더 포함하는 신호 추출 시스템.
제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 분리 수단에서 분리한 일측의 입력 신호의 여러 주파수 성분 중 특정의 한 편광 성분을 선택하여 상기 제 1 회전 수단으로 전달하기 위한 제 1 편광 조절 수단; 및

상기 분리 수단에서 분리한 타측의 입력 신호의 여러 주파수 성분 중 특정의 한 편광 성분을 선택하여 상기 제 2 회전 수단으로 전달하기 위한 제 2 편광 조절 수단

을 더 포함하는 신호 추출 시스템.
제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 주파수 선택 수단은,

제 1 및 제 2 반사형 필터인 것을 특징으로 하는 신호 추출 시스템.