KR100684947B1 - 광검출기 보상장치, 광 송수신기 및 광검출 보상방법 - Google Patents

광검출기 보상장치, 광 송수신기 및 광검출 보상방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 광검출기 보상방법 및 장치는 공통 디지털 컨트롤러로 광검출기를 제어 및 모니터링이 수행되게 한다. 컨트롤러는 수신된 신호 세기 및 온도를 포함하여 모니터된 연산 파라미터들의 입력을 수용한다. 컨트롤러는 광검출기의 +측 또는 -측 바이어스 전압 전원을 제어하는 바이어스 제어신호를 출력으로서 제공한다. 컨트롤러는 상기 광검출기에 대한 이득 및 신호 대 잡음비를 최적화하는 레벨로 바이어스 전압을 상기 광검출기에 유지시킴으로써, 광범위한 신호세기 및 온도범위에 걸쳐서 수신된 신호의 복호화를 용이하게 한다. 컨트롤러는 출력들이 합해지는 해당하는 디지털 신호세기 보상기 및 온도 보상기와 바이어스 제어신호를 제공하는 합산기를 포함한다. 디지털 신호세기 보상기는 또한 레벨이 바이어스 전압레벨에서 발생한 광검출기의 가변이득에 대한 보상후에 상기 광검출기에 의해 수신된 실제 신호세기에 해당하는 모니터 신호를 출력으로 제공한다. 송수신기 뿐만 아니라 광검출기를 모니터링하기 위한 방법 및 수단이 또한 개시된다.
광검출기 보상장치, 광송수신기, 컨트롤러

Description

광검출기 보상장치, 광 송수신기 및 광검출 보상방법{Apparatus For Compensating A Photo-Detector, An Optical Tranceiver And Method For Compensating A Photo-Detector}
본 발명의 기술분야는 일반적으로 광 네트워크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광수신기에 관한 것이다.
통신 시스템에서, 광빔은 정보 전송용으로 점점 더 사용되고 있다. 통신 대역폭에 대한 수요로 인해 장거리 및 단거리 통신 간선(trunk line)들이 동선에서 광섬유(디지털) 통신으로 전환되었다. 광섬유의 광역 스펙트럼 특성들은 매우 높은 데이터 속도로, 즉 초당 기가비트(gigabits)로 광대역 신호들을 지원한다.
일반적으로, 광원, 즉, 송신기는 디지털 또는 아날로그 중 어느 하나의 전기신호를 변조된 광빔으로 변환시키며, 그런 후 상기 변조된 광빔은 광섬유를 통해 광검출기, 즉, 수신된 광빔으로부터 전기신호를 추출하는 수신기로 보내어진다. 광섬유는 주파수, 시간 또는 기타 형태의 멀티플렉싱(multiplexing)을 사용하여 여러 통신채널들과 공유될 수 있다. 대표적인 광링크(opitcal link)는 광섬유(들)와 상기 광섬유의 대향 단부상에 있는 근거리 통신망(LAN) 사이의 광전변환(opto-electronic conversion)을 처리하는 광송수신장치(transceiver unit)로 통신 시스템의 범위를 확장시킨다. 광송수신기는 장거리 대양횡단 케이블(transoceanic cable) 또는 도심내의 단거리 링크를 통하여 기가비트 통신속도를 제공한다.
대표적인 송신기는 고정전력레벨에서 작동한다. 광링크는 수미터에서 수백 킬로미터까지의 거리에 이를 수 있어, 광범위한 광신호 레벨들을 광수신기에 전달한다. 광수신기는 광범위한 수신된 광신호 레벨들에 걸쳐서 정밀도와 정확성 둘 다의 기능을 해야 한다. 대표적으로, 광수신기는 핀(positive-intrinsic-negative, PIN) 타입의 광검출기나 애벌런치 포토다이오드(avalanche photo-diode, APD) 타입의 광검출기 중 어느 하나를 포함한다. 상기 두 타입은 바이어스 전압 및 온도와 같은 연산 파라미터들에 따라 변하는 여러가지 이득 및 신호 대 잡음 특성들을 갖는다. 상기 두 타입의 광검출기는 수신된 신호가 수신기에서 데이터의 정확한 복호화를 보장하게 하는 적절한 범위내에 있음을 보장하도록 수신된 광출력(optical power) 및 온도와 같은 파라미터들의 모니터링(monitoring)을 필요로 한다. 대표적으로는, 아날로그 회로 및 디지털 회로의 모니터링으로 이득 및 신호 대 잡음 특성의 제어가 다루어진다.
요구되어지는 것은 종래의 기술 접근으로 인한 복잡성과 비용을 피하는 광검출기의 제어와 모니터링을 위한 신규한 수단들이다.
광수신기 또는 트랜스듀서(transducer)의 일부인 광검출기를 보상하기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 보상은 공통 디지털 컨트롤러로 광검출기의 제어 및 모니터링이 수행되게 한다. 컨트롤러는 수신된 신호세기 및 온도를 포함하여 모니터된 연산 파라미터들의 입력을 수용한다. 컨트롤러는 상기 광검출기에 대해 + 또는 - 측 바이어스 전압 전원을 제어하는 바이어스 제어신호를 출력으로서 제공한다. 컨트롤러는 상기 광검출기에 대한 이득 및 신호 대 잡음비를 최적화시키는 레벨로 상기 바이어스 전압을 상기 광검출기에 유지시킴으로써 광범위한 신호세기 및 온도에 걸쳐서 수신된 신호의 복호화를 용이하게 한다. 컨트롤러는 타겟 바이어스 전압을 출력하는 해당하는 디지털 신호세기 보상기와 광검출기 온도에서의 변동에 대한 바이어스 전압을 보상하는 온도관련 전압 오프세트를 출력하는 온도 보상기를 포함한다. 합산기(summer)는 바이어스 전압 전원을 구동시키는 바이어스 제어신호를 제공하기 위해 신호세기 보상기와 온도 보상기의 출력을 합한다. 디지털 신호세기 보상기는 또한 레벨이 바이어스 전압레벨로부터 발생한 광검출기의 가변이득을 보상한 후에 상기 광검출기에 의해 수신된 실제 광신호세기에 따른 모니터링 신호를 출력으로서 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는, 송수신기 뿐만 아니라 광검출기를 모니터링하는 방법과 수단들이 또한 개시되고 특허청구되어 있다.
본 발명의 이들 및 다른 특성들과 이점들은 첨부도면과 결부하여 하기의 상세한 설명으로부터 당업자들에게 더욱 더 명백해질 것이다:
도 1은 광역 네트워크(WAN)를 형성하기 위해 서로 연결된 복수의 광송수신기를 도시한 것이다;
도 2a는 광검출기의 하이측(high-side)상에 연결된 바이어스 전압 보상회로를 포함하는 광송수신기를 갖는 본 발명의 실시예의 회로도이다;
도 2b는 광검출기의 로우측(low-side)상에 연결된 바이어스 전압 보상회로를 포함하는 광송수신기를 갖는 본 발명의 실시예의 회로도이다;
도 3a-3b는 도 2a에 도시된 보상회로의 다른 실시예의 상세 회로도이다;
도 4a-4b는 도 2b에 도시된 보상회로의 다른 실시예의 상세 회로도이다;
도 5a는 바이어스 전압에 대한 광수신기에 있어서 광검출기 이득 및 감도를 도시한 그래프이다;
도 5b는 광검출기 작동 온도범위에서 바이어스 전압 오프세트 대 온도를 도시한 그래프이다;
도 5c는 광수신기에서의 광검출기 이득 및 감도 대 밀리암페어로 수신된 신호세기를 도시한 그래프이다;
도 6은 작동온도와 수신된 신호세기를 가변시키는데 응답하여 보상회로에 의해 실행된 과정들을 도시한 과정 흐름도이다.
도 1은 복수의 근거리 통신망(LAN)들 사이의 통신을 다루는 광역 광네트워크(WAN)를 형성하도록 서로 연결된 복수의 광송수신기를 도시한 것이다. 회사본부(100)에 LAN들(112,132)이 도시되어 있다. 회사창고(150)에 LAN(162)이 도시되어 있다. 회사공장(170)에 LAN(182)이 도시되어 있다. 모든 LAN들은 고속의 광기간망(optical backbone network)에 의해 연결된다. 광네트워크의 광 세그먼트(optical segment)들은 길이가 수 미터에서 수백 킬로미터로 변할 수 있다. 각각의 회사위치에서, 해당하는 LAN은 네트워크 접속된 워크스테이션, 서버, 공정 기계장치등에 전 기통신 링크들을 제공된다. LAN들 사이의 고대역폭 통신을 다루기 위해, 각 LAN들(112,132,162 및 182)에 연결된 광송수신기 카드들(110,130,160 및 180)이 도시되어 있다. 이들 광송수신기 카드들은 광학적으로 서로 링크되고 LAN들 간의 고속 통신을 다루는 광기간망의 노드를 형성한다.
도시된 실시예에서, 각각의 광송수신기 카드는 한 쌍의 듀얼포트(dual port) 송수신기와 라우터(router)를 구비한다. 각각의 송수신기 카드는 광네트워크의 노드를 형성한다. 광 네트워크는 LAN들을 링크시킨다. 상기 송수신기 카드들은 듀얼링 토폴로지(dual ring topology)로 링 세그먼트들(190,192,194,196)과 연결된다. 듀얼링 중 어느 하나로부터 광학적으로 변조된 정보를 송수신하는 각각의 송수신기가 도시되어 있다. 각각의 송수신기는 각 링의 해당 세그먼트들에 연결된 수신포트와 송신포트를 갖는다. 정보는 듀얼링의 한 링에서는 시계방향으로 다른 링에서는 반시계방향으로 보내어지는 것으로 생각될 수 있다. 모든 송수신기들은 수신된 데이터에 대한 광전변환을 실행하고, 그런 후 상기 광전변환은 목적지를 결정하기 위해 통합 라우터에 의해 분석된다. 상기 송수신기 카드가 연결되는 어느 한 LAN용으로 예정되어지는 라우터 중 하나에 의해 상기 정보가 결정되면, 상기 라우터는 광네트워크로부터 해당 LAN으로 정보를 오프로드(offload)한다.
광카드(110)는 2개의 송수신기(118,120)와 라우터(114)를 포함한다. 상기 라우터(114)는 LAN 인터페이스(116)를 통해 LAN(112)과 연결된다. 송수신기들은 해당하는 송수신 포트 쌍들을 통해 듀얼 광링 토폴로지를 형성하는 해당 네트워크 세그먼트들에 연결된다. 광섬유 케이블(126 및 124)은 링 세그먼트(196)를 통해 라인 카드들(110 및 180) 사이의 정보의 송수신을 각각 처리한다. 또 다른 광섬유 케이블 쌍(미도시)은 링 세그먼트들(190)을 통해 라인 카드들(110 및 130) 사이의 정보의 송수신을 처리한다. 송수신기(118 및 120)의 모니터링은 모니터 인터페이스(122)를 통해 발생한다.
광카드(130)는 2개의 송수신기(138,140)와 하나의 라우터(134)를 포함한다. 상기 라우터(134)는 LAN 인터페이스(136)를 통해 LAN(132)과 연결된다. 송수신기들은 해당하는 송수신 포트 쌍들을 통해 듀얼 광링 토폴로지를 형성하는 해당 네트워크 세그먼트들에 연결된다. 광섬유 케이블(미도시)은 링 세그먼트들(192)을 통해 라인 카드들(130 및 160) 사이의 정보의 송수신을 처리한다. 송수신기(138 및 140)의 모니터링은 모니터 인터페이스(142)를 통해 발생한다. 라인카드(160 및 180)는 링 세그먼트들(194)과 서로 연결된다.
각 송수신기의 수신부의 모니터링 및 제어는 공통 디지털 컨트롤러로 실행된다. 상기 컨트롤러는 광검출기에 대한 이득 및 신호 대 잡음비를 최적화하는 레벨로 수신기의 광검출기 부분에 바이어스 전압을 유지하며, 이로써 광범위한 신호 세기 및 온도에 걸쳐서 수신된 신호의 복호화를 용이하게 한다. 디지털 신호세기 보상기(compensator)는 또한 레벨이 수신기에 실제 수신된 신호세기에 해당하는 모니터 신호를 출력으로서 제공한다. 수신기 모니터링은 모니터되는 파라미터들에 기초한 부품을 언제 대체할지 결정하는 것과 같이 진단 또는 예방유지 목적용으로 사용된다. 부품의 노화 또는 수명주기 시기는 모니터되는 파라미터들을 기초로 결정될 수 있기 때문에 상기 부품들은 고장나기 전에 대체된다.
도 2a는 송신기(200), 수신기(220) 및 보상회로(250)를 구비하는 광송수신기(118)(도 1 참조)를 갖는 본 발명의 실시예의 회로도이다. 송신기(200)는 연결된 LAN으로부터 고속 디지털 데이터 입력용의 하나 이상의 차동 신호입력(206 및 208) 및 고주파수 데이터로 변조된 광빔(204)을 광네트워크의 세그먼트를 형성하는 해당 광섬유(126)로 전송하는 포토다이오드를 포함한다.
수신기는 광섬유(124)를 통해 광네트워크에 광학적으로 연결된 광검출기(232)를 포함하며 이로부터 광학적으로 변조된 정보함유 신호를 수신한다. 본 발명의 실시예에서, 광검출기는 PIN 또는 APD를 구비한다. PIN은 5볼트의 바이어스 전압레벨에서 작동되는 반면에 APD는 40-60볼트에서 작동될 수 있다. 수신된 광빔의 신호세기는 빔(234 및 236)으로 표시되는 바와 같이 4 내지 6 차수의 크기에 걸쳐 가변될 수 있다. 도 2a에 도시된 본 발명의 실시예에서, 광검출기의 음극은 상기 광검출기에 대한 전류 싱크(current sink)로서 작동하는 전달임피던스 증폭기(trans-impedance amplifier, TIA)(226)의 입력에 연결된다. TIA는 성능의 폭넓은 동적범위와 우수한 선형성을 갖는다. 대표적인 통신 애플리케이션은 0.01㎂ 미만에서 2.5㎃까지에 이르는 입력전류에 대한 선형 전달임피던스 특성을 유지하기 위해 TIA를 필요로 한다. 고주파수의 변조되고 증폭된 전기 데이터는 TIA로부터 AC 커플러(coupler)(214)를 통해 수신기 회로의 나머지와 임피던스 매칭되고 AC 결합되는 차동신호회선들(differential signal lines)상에 출력된다. 도시된 실시예에서, AC 커플러는, 직렬 및 병렬 연결된 저항기들(224,216,218)과 함께, 임피던스 매칭 네트워크를 형성하는 고주파수 커플링 커패시터들(220 및 222)을 포함한다. AC 커플 러의 차동 출력은 증폭기(212)에서 소정으로 후치증폭되고, 광전변환된 신호는 상기 수신기에 의해 상기 나머지 수신경로 회로, 예를 들어, 라우터(114)(도 1 참조)로의 하나 이상의 신호라인들(238 및 240)상에 출력된다.
보상회로(250)는 송수신기의 수신기 부분을 제어하고 모니터하기 위해 상기 수신기의 하이측상에 연결된다. 보상회로는 광검출기에 대한 이득 및 신호 대 잡음비를 최적화하는 레벨로 광검출기(232)에 바이어스 전압을 유지시키며, 이로써 광범위한 신호 세기 및 온도에 걸쳐서 수신된 신호의 복호화를 용이하게 한다. 보상회로는 또한 레벨이 수신기에서 실제 수신된 신호세기에 해당하는 모니터 신호(290)를 출력으로서 제공한다. 상기 보상회로는 전류센서(276)를 포함한다.
전류센서는 직렬연결된 저항기에서 전류미러에까지 복잡해질 수 있다. 전류센서는 수신된 신호세기에 비례하는 저주파수 신호를 출력으로서 제공한다. 저항기 실시예에서, 이러한 저주파수 신호는 상기 저항기 양단에서의 전압강하에 해당한다. 전류미러 실시예에서, 전류미러는 각각 광검출기 전류"Ip" 및 미러전류"Im"를 흐르게 하는 2개의 레그(leg), 즉 공지된 바와 같은 광검출기 레그 및 미러 레그를 갖는다. 미러전류는 상기 수신된 신호세기에 비례하는 저주파수 신호를 제공한다. 전류미러의 양 레그들은 도시된 예에서 가변 DC전원(270)인 전압소스 노드(278)의 +측에 연결된다. 전류미러의 컨트롤 레그는 라인(280)을 통해 광검출기(232)의 양극과 연결된다. 도시된 예에서, 전원 전압은 30-60볼트 범위에서 제어될 수 있고 광검출기는 APD이다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, PIN 타입의 광검출기가 예를 들어 3-5볼트의 전원 전압 레벨로 대응 감소하여 사용될 수 있다. 전류미러의 미러 레그(282)는 미러전류 Im를 공급하고, 상기 미러전류의 레벨은 광검출기에 의해 검출되는 바와 같이 수신된 광신호 레벨에 해당한다. 도시된 실시예에서, Im은 모니터 노드(284)에서 전류에 비례하는 전압으로의 변환에 의해 모니터된다. 이는 전기싱크(286)로 모니터 노드를 저항연결시킴으로써 달성된다. 모니터 노드를 접지면에 연결시키는 저항기(274)는 이 기능을 수행하기 위해 사용된다. 모니터 노드(284)는 연산 증폭기(268)의 입력에 연결된다. 연산 증폭기(Op-amp)(268)는 미러전류에 비례하는 증폭된 출력을 아날로그 디지털(A/D) 변환기(266)에 제공한다. 미러전류에 따른 디지털화된 값들이 A/D에 의해 디지털 컨트롤러(252)로 제공된다. 디지털 컨트롤러는 또한 광검출기(232)의 온도에 따른 입력 디지털 값들로서 받아들인다. 온도 센서(272)는 광검출기의 온도를 감지하고 해당 신호를 A/D 변환기에 제공하며, 차례로 상기 A/D 변환기는 해당하는 디지털화 값들을 컨트롤러(252)에 제공한다.
컨트롤러는 프로세서, 마이크로-컨트롤러, 프로그램가능한 논리배열(programmable logic array, PLA), 필드 프로그램가능한 논리배열(field programmable logic array, FPLA), 주문형 집적회로(application-specific integrated circuit, ASIC) 또는 상태머신(state machine)을 실행할 수 있는 임의의 로직(logic)으로 실행될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 컨트롤러는 전류 보상기(254)와 온도 보상기(256)를 포함한다.
전류 보상기는 모니터되는 광검출기 전류에 해당하는 디지털화된 값들을 입력으로서 받아들인다. 전류 보상기는, 상위 및 하위 타겟레벨 사이의 바이어스 전압 전이(轉移)가 발생하는 모니터되는 최대 및 최소 전류레벨을 포함하여, 바이어스 전압레벨 Vtn과 모니터되는 전류레벨 Iin을 상관시키기 위한 표 및/또는 공식(formula)(260)들을 포함한다. 표/공식들은 또한 광검출기에서 수신된 광신호 세기에 따르도록 타겟 바이어스 전압을 센서에 의해 감지된 광검출기 전류레벨을 스케일링(scaling)하기 위한 게인 스케일러(gain scalers)와 상관시킨다. 전류 보상기는 또한 히스토리 바이어스 전압 타겟 레벨들을 저장하기 위한 메모리(262)를 포함한다. 전류 보상기는 모니터되는 전류레벨들에 따른 각각의 새로운 디지털 입력을 실제 전류레벨로 변환시킨다. 이 변환은 히스토리 레지스터(history register)의, 또한 공지된 바와 같은 메모리(262)에서의 타겟 바이어스 전압과 표/공식(260)들로부터 상기 타겟 바이어스 전압에 대한 게인 스케일러를 결정함으로써 수행된다. 광검출기에 실제 수신된 광신호 세기는 상기 감지된 광검출기 전류레벨을 게인 스케일러로 나눔으로써 결정된다. 전류 보상기는 라인(290)상에 실제 수신된 광신호 세기에 해당하는 신호를 출력한다.
전류 보상기(254)는 또한 수신된 전류레벨 차별을 위한 바이어스 전압 타겟의 보상을 처리한다. 전류 보상기는 바이어스 전압 타겟의 토글링(toggling)이 메모리(262)에서의 바이어스 전압 타겟 히스토리와 노드(284)에서 감지된 미러전류 레벨을 토대로 적당한지 여부를 결정한다. 전류 보상기는 바이어스 전압 타겟 레벨을 결정하는데 있어 디지털 히스테리시스(digital hysteresis)를 사용하여 상위 및 하위 바이어스 타겟전압 사이의 전이점 부근의 미러전류 레벨들에서 바이어스 전압의 불필요한 토글링을 피하게 한다. 히스테리시스는 상위 및 하위 바이어스 전압 타겟 레벨들 사이의 전이가 발생하게 되는 미러전류 레벨들에 대한 최대값 및 최소값을 나타내는 이전 타겟 바이어스 전압레벨들과 표/공식(260)들을 저장하는데 메모리(262)를 사용하여 실행된다. 일단, 타겟 바이어스 전압레벨이 전류 보상기에 의해 결정된 후, 해당하는 값이 상기 전류 보상기에 의해 합산기(summer)(258)에 입력으로서 제공된다. 합산기의 다른 입력은 온도 보상기(256)에 의해 제공된다.
온도 보상기(256)는 모니터되는 광검출기 온도에 따른 디지털화된 값들을 입력으로서 받아들인다. 온도 보상기는 바이어스 전압 오프세트를 모니터하는 온도 Tpd와 상관시키는 표 또는 공식(264)들을 포함한다. 광검출기에 대한 각각의 새로운 결정이 이루어지면, 표/공식(264)들로부터 파라미터들을 사용하여 해당하는 바이어스 전압 오프세트가 결정된다. 온도 관련의 바이어스 전압에 대한 오프세트는 수신기가 수정되었던 현재온도와 기준온도 사이의 차에 보상계수 k(볼트/섭씨온도)를 곱함으로써 결정된다. 그 결과로 생성된 값은 온도 보상기에 의해 합산기(258)의 나머지 입력으로서 출력된다. 합산기는 전류 보상기로부터의 바이어스 전압과 온도 보상기로부터의 바이어스 전압 오프세트를 합한다. 그 결과의 합은 필요한 바이어스 전압레벨에 해당한다. 상기 필요한 바이어스 전압레벨에 해당하는 합산기로부터의 신호가 가변 DC 전원(270)에 입력으로서 제공된다. 가변 DC 전원의 출력은 해당 바이어스 전압을 광검출기(232)에 제공한다.
도 2b는 수신된 신호 세기를 모니터하기 위해 광수신기(210)의 로우측에 연결된 보상회로(250)를 포함하는 광송수신기를 갖는 본 발명의 실시예의 회로도이다. 수신기는 이로부터 광학적으로 변조된 정보함유 신호를 수신하기 위해 광섬유(124)를 통해 광 네트워크에 광학적으로 연결된 광검출기(232)를 포함한다. 본 발명의 실시예에서, 광검출기는 PIN 또는 APD를 구비한다. 수신된 광빔의 신호세기는 빔(234 및 236)으로 표현된 바와 같이 4 내지 6 차수의 크기로 가변될 수 있다. 도 2b에 도시된 본 발명의 실시예에서, 광검출기의 양극은 광검출기 전류소스로서 작동하는 전달임피던스 증폭기(226)의 입력에 연결된다. TIA는 0.01㎂ 미만에서 2.5㎃에 이르는 전류들을 통해 성능의 폭넓은 동적범위와 우수한 선형성을 갖는다. TIA는 보상회로의 부분인 가변 DC 전원(270)에 연결된 전압소스(Vsource) 입력(230)을 갖는다. TIA의 전압싱크(Vsink) 입력(228)은 전원의 레벨보다 낮은 레벨로 전압싱크에 연결된다. TIA는 상기 TIA의 입력이 연결되는 광검출기의 양극쪽으로 전류를 제공한다. 고주파수의 변조되고 증폭된 전기 데이터가 차동 신호라인상의 TIA로부터 AC 커플러(214)로 출력된다. AC 커플러의 출력은 후치증폭기(212)에서 증폭된다. 후치증폭기의 출력은 하나 이상의 고주파수 데이터 출력들(238 및 240)에 연결된다.
보상회로(250)는 광검출기(232)에 의해 측정된 바와 같이 수신된 신호세기를 모니터하기 위해 수신기의 로우측상에 연결된다. 보상회로는 전류센서(276)를 포함한다. 전류센서는 직렬 저항기 및 전류미러를 포함하는 다양한 수단들에 의해 실행될 수 있다. 전류미러 수단에서, 전류미러는 광검출기 전류"Ip" 및 미러전류 "Im"를 각각 지나는 2개의 레그(leg), 즉, 공지된 바와 같은 광검출기 레그 및 미러 레그를 갖는다. 전류미러의 양 레그들은 도시된 실시예에서 아날로그 접지인 노드(278)에서 전압싱크의 -측상에 연결된다. 전류미러의 제어레그는 라인(280)을 통해 광검출기(232)의 음극에 연결된다. 전류미러의 미러레그(282)는 라인(282)상에 미러전류 Im를 제공한다. 미러전류의 레벨은 광검출기에 의해 검출된 바와 같은 수신된 광신호 레벨에 해당한다. 도시된 실시예에서, Im은 미러노드(284)에서 전류에 비례하는 전압으로의 변환에 의해 모니터된다. 이는 모니터 노드를 전기 소스, 예를 들어, Vcc=5볼트에 연결시키는 저항기(274)에 의해 달성된다. 모니터 노드(284)는 연산 증폭기(268)의 입력에 연결된다. 연산 증폭기는 미러전류에 비례하는 증폭된 출력을 아날로그 디지털(A/D) 변환기(266)에 제공하며, 상기 A/D 변환기는 컨트롤러(262)에 해당하는 디지털 출력을 제공한다. 온도센서(272)는 A/D 변환기를 통해 상기 컨트롤러에 다른 입력을 제공한다. 컨트롤러(262)는 모니터되는 온도와 미러전류 레벨에 해당하는 디지털 신호 입력을 받아들이고 전류 및 온도 보상기에서 상술한 바이어스 전압 제어와 모니터링 기능들을 실행한다. 전류 보상기와 온도 보상기(254,256)로부터의 합산된 출력은 가변 DC 전원(270)을 구동시키는데 각각 사용된다. 실제 전류레벨은 전류 보상기에 의해 신호라인(270)상에 출력된다.
도 3a 및 도 3b는 도 2a에 도시된 보상회로와 특히 그 전류미러(276) 부분의 다른 실시예에 대한 상세 회로도이다. 전류미러는 상기 전류미러로서 구성되는 한 쌍의 맞대고 있는 바이폴라 타입(bipolar type)의 트랜지스터(302,304)를 포함한다. 감지 트랜지스터(302)는 광검출기 전류 Ip(320)를 흐르게 하는 전류미러의 광검출기(PD) 레그(330)을 정의한다. 미러 트랜지스터(304)는 미러전류 Im(322)를 흐르게 하는 모니터 레그(332)를 정의한다. 감지 및 미러 트랜지스터의 베이스가 서로 및 상기 미러 트랜지스터의 컬렉터에 연결된다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 하이 측 실시예에서, 상기 감지 및 미러 트랜지스터는 'pnp' 타입의 바이폴라 트랜지스터를 구비한다.
한 쌍의 트랜지스터(302,304)만으로 형성된 전류미러의 성능은 불충분한데, 왜냐하면, 이들 트랜지스터들의 조합에 의해 생성된 미러전류 Im는 실제 사용을 위해 상위 5차수 크기 범위로 제한되기 때문이다. 그 범위내에서 조차도, 상기 감지 및 트랜지스터만으로 형성된 미러는 대단히 비선형적이다. Ip와 Im은 절대크기에서, 예를 들어 75%이상 차이의 범위로 다를 뿐만 아니라 상대크기의 선형성에 있어서, 예를 들어 10% 변동의 범위에 걸쳐서 다르다.
바이폴라 트랜지스터의 에버-몰 모델(Eber-Moll Model)은 비선형성의 소스에 대한 통찰 및 정량화를 제공하며, 하기 식 1로 나타내진다:
Figure 112005017129773-pct00001
여기서, Ic는 컬렉터 전류이고, Vbe는 베이스에서 이미터로의 전압강하이며, Io는 이미터에서 베이스로의 역누설전류(reverse leakage current)이며, c는 전하의 기본단위이고, k는 볼쯔만 상수이며, T는 절대온도(켈빈)이다. 대표적인 도핑레벨들로, 순수한 반도체의 "진성(intrinsic)" 작동으로 인해 발생하는 누설전류는 매우 작으며, Vbe에 대한 Ic의 단순한 지수함수 의존성을 제공하는 두번째 항 Io는 무시될 수 있다.
전류미러에서 고려되어야만 하는 에버-몰의 확장은 초기효과(Early effect)의 확장이다. 초기효과는 컬렉터-이미터의 전압에서의 변화로 발생하는 바이폴라 트랜지스터에 대한 베이스-이미터의 전압에서의 적절한 변화를 설명한다. 미러전류와 광검출기 전류 사이의 비선형성은 초기효과로 인해 2개 트랜지스터에서 컬렉터- 이미터의 전압강하에서의 차들과 2개 트랜지스터의 베이스-이미터의 전압에서의 부수적인 차로 인해 발생한다.
컬렉터-이미터의 전압차들은 APD에서 40볼트 및 PIN 수단에서 4볼트일 수 있다. 감지 트랜지스터는 일반적으로 0.7볼트의 전압강하가 주어지는 반면에 미러 트랜지스터는 전체 공급전압과 실질적으로 동일한 전압강하를 받는다. 감지 및 미러 트랜지스터들에서 컬렉터 전류는 2개 트랜지스터들 사이의 베이스-이미터의 전압에서의 차들에 매우 민감한다. 감지 및 미러 트랜지스터들 사이의 베이스-이미터의 전압강하에서의 불일치(disparity)로 인해 미러전류와 광검출기 전류 사이의 상당한 비선형 차가 있게 된다.
각각의 트랜지스터 쌍(302,304) 사이의 컬렉터-이미터의 전압강하에서의 차를 줄이기 위해, 비선형 분리소자가 미러 트랜지스터(304)의 컬렉터에 연결된 한 단자와 모니터 노드(284)에 연결된 타 단자를 갖는 미러 레그에 도입된다. 적절한 비선형 분리소자들로는 슈미트(Schmidt) 다이오드 또는 제너(Zener) 다이오드, 전계효과 트랜지스터, 및 바이폴라 트랜지스터를 포함한다. 각각의 이들 비선형 분리소자들은 미러전류의 레벨을 가변시키는데 응답하는 적어도 2개의 단자들 사이의 비선형 전압강하를 나타낸다. 적어도 2개 단자들 사이의 전압강하는 실질적으로 미러전류에 무관하다. 이러한 특성은 감지 및 미러 트랜지스터들 사이의 컬렉터-이미터의 전압차들과 이에 따라 베이스-이미터의 전압차들을 감소시킴으로써 미러전류 와 광검출기 전류 사이의 컴플라이언스(compliance)을 향상시킨다. 따라서, 초기효과에 기인한 성능에서의 불일치가 상당히 감소된다.
컴플라이언스는 Ip/Im의 몫으로 정의된다. 도 3a에 도시된 실시예에서, 비선형 분리소자는 미러 트랜지스터의 컬렉터에 연결된 이미터 단자와 모니터 노드(284)에 연결된 컬렉터를 갖는 바이폴라 트랜지스터(306)이다. 베이스는 신호라인(312)을 통해 감지 트랜지스터(302)의 컬렉터에 연결된다. APD 수단에서 이러한 전류미러의 순응이 도 5에서 라인(520)으로 도시되어 있다.
도 3b는 하이측 전류미러(276)의 또 다른 실시예를 도시한 것으로, 상기 실시예에서 또 다른 비선형 분리소자가 감지 트랜지스터(302)와 광검출기(232) 사이의 광검출기 레그에 부가되어 있다. 적절한 비선형 분리소자들로는 슈미트 다이오드 또는 제너 다이오드 및 바이폴라 트랜지스터를 포함한다. 도 3b에 도시된 실시예에서, 비선형 분리소자는 감지 트랜지스터의 컬렉터에 연결된 이미터 단자와 광검출기(232)에 연결된 컬렉터를 갖는 바이폴라 트랜지스터(308)이다. 베이스는 감지 트랜지스터(302)의 컬렉터에 연결된다. APD 수단에서 이러한 전류미러의 컴플라이언스가 도 5에서 라인(530)으로 도시되어 있다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 실시예에서, 감지 및 미러 트랜지스터들의 이미터들이 저항기(300)를 통해 전압 소스(278)에 연결된다. 이 저항기는 광검출기가 APD 타입을 포함하는 본 발명의 실시예에 대해 적절하다. 저항기(300)는 수신된 광신호의 세기에 대해 공급전압을 역으로 가변시키는 기능을 제공한다. 따라서, 광신호 세기가 증가함에 따라 전류미러에 대한 공급전압이 감소됨으로써, APD의 성능을 향 상시킨다. 이러한 저항기는 PIN 타입의 광검출기가 이용되었던 본 발명의 실시예에 필수적인 것은 아니다.
도 4a 및 도 4b는 광검출기(232)에 의해 측정된 바와 같은 수신된 신호세기를 모니터하기 위해 수신기의 로우측상에 연결된 보상회로(260)를 갖는 도 2b에 도시된 보상회로의 또 다른 실시예의 상세 회로도이다. 보상회로는 전류미러(276)를 포함한다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 전류미러는 트랜지스터들이 전압싱크에 연결된 감지 및 미러 트랜지스터의 이미터들과 저항기(274)를 통해 전압 소스에 연결된 모니터 노드(284)를 갖는 'npn' 바이폴라 타입인 것을 제외하고는 각각 도 3a 및 도 3b에 도시된 전류미러와 유사하다.
도 5a는 하이측 광검출기 바이어스 회로를 갖는 대표적인 APD 타입 광검출기에 대한 광수신기에서의 광검출기 이득(500) 및 감도(502) 대 바이어스 전압을 도시한 그래프이다. 여러 곡선에서 실제값은 단지 예로서 주어진 것이다. 다른 전압값을 갖는 유사한 이득 및 감도 곡선들이 로우측 광검출기 바이어스 회로에 대해서 서로 생성될 수 있다.
APD의 이득곡선(500)은 30에서 55볼트의 바이어스 전압범위에 걸쳐 배수가 M=2.5에서 M=6.0까지 증가한다. 게인 스케일러는 APD에서 수신된 광신호 레벨(234-236)을 컨트롤러에 전달되는 레벨에서 전류센서에 의해 감지된 광검출기 전류레벨을 상관시킨다. 게인 스케일러는 1이상 또는 1미만이다. 감도곡선(502)은 APD가 허용될 수 있는 신호 대 잡음비를 나타내는 광신호 레벨을 나타낸다. APD의 감도는 2개의 다른 영역들(504, 506)에 걸쳐서 비교적 평평한 프로파일을 보인다. 이들 영 역의 첫번째인 저감도 영역(504)에서, APD는 36볼트에서 46볼트까지 펀치쓰루(punch-through) 사이의 바이어스 전압에 대해 -12dBm의 광전응답을 나타낸다. 이들 영역의 후반인 고감도 영역(506)에서, APD는 48볼트에서 51볼트까지 펀치쓰루(punch-through) 사이의 바이어스 전압에 대해 -18dBm의 광전응답을 나타낸다. 위쪽 감도영역 또는 아래쪽 감도영역 중 어느 하나에서, 이득에 있어 임의의 증가는 신호 대 잡음비를 감소시킴으로써 상쇄된다. 위쪽 감도영역과 아래쪽 감도영역 사이, 예를 들어 46 내지 48 볼트의 바이어스 레벨에서, 광검출기 이득 증가로 감도의 상승은 광검출기의 신호 대 잡음비에서 약간의 감소를 만회하게 한다. 고입력 신호레벨들에서 APD 바이어 전압은 APD의 감도를 감소시키고 TIA의 포화를 피하기 위해 하위 바이어스 전압 레벨 VtLower(예를 들어, 46볼트)까지 내려져야 할 필요가 있다. 저입력 신호레벨에서 APD 바이어스 전압은 APD의 감도를 증가시키고 수신기에서 데이터를 적절히 복호화하도록 신호대 잡음비를 증가시키기 위해 상위 바이어스 전압레벨 VtUpper(예를 들어, 48볼트)까지 올려야할 필요가 있다. 저감도 영역의 상단, 예를 들어 46볼트와, 고감도영역의 하단, 예를 들어 48볼트에서 타겟 바이어스 전압레벨들의 선택은 전체 수신기 연산 범위가 5차수 크기까지 확장되게 하여준다. 상위 및 하위 타겟 전압범위는 대표적인 광검출기의 실제측정에 의해 실험적으로 계산되거나 결정될 수 있다.
도 5b는 광검출기 작동온도 범위에 대한 바이어스 전압 오프세트 대 온도를 도시한 곡선(510) 그래프이다. 일반적으로, 1차 근사로, 온도 및 APD 바이어스 레벨들은 반비례 선형관계이다. APD의 온도가 증가함에 따라, 바이어스 전압은 동일 한 이득 특성을 유지하기 위해 증가되어야 한다. 섭씨 온도당 0.05볼트의 전압 오프세트가 나타나있다. 오프세트는 기준온도 Tref에 대하여 결정되며, 상기 기준온도는 실제 전류레벨과 모니터되는 전류레벨 사이의 상관관계가 광검출기에 의해 결정되는 동일한 온도이다.
도 5c는 광수신기에서의 광검출기 이득 및 감도 대 밀리암페어로 수신된 신호 세기를 도시한 곡선(520) 그래프이다. 0.0001 밀리암페어에서 0.2 밀리암페어까지 모니터된 전류레벨에서, +측에 바이어스된 APD에 대한 바이어스 전압(522)은 VtUpper(예를 들어, 48볼트)이다. 0.3 밀리암페어에서 10 밀리암페어까지 모니터된 전류레벨에서, +측에 바이어스된 APD에 대한 바이어스 전압(528)은 VtLower(예를 들어, 46볼트)이다. 0.2 밀리암페어 내지 0.3 밀리암페어 사이로 바이어스 전압 히스토리를 기초로 하여 바이어스 전압레벨이 결정된다. 바이어스 전압의 디지털 히스토리는 상위 타겟 바이어스 전압영역과 하위 타겟 바이어스 전압영역 사이의 전이에 대한 히스테리시스를 디지털적으로 알리는데 사용된다. 히스테리시스는 타겟 바이어스 전압곡선(520)의 + 및 -로 진행하는 전이부분들(524-526)로 각각 표현된다.
도 6은 작동온도 및 수신된 신호세기를 가변시키는데 응답하는 보상회로에 의해 수행되는 과정들을 도시한 과정 흐름도이다. 초기화(600)후에, 바이어스 전압 타겟 레벨 Vtn을 모니터되는 전류레벨 Iin 및 게인 스케일러들과 상관시키는 표 및/또는 함수들이 전류 상관기(current correlator)에 로드되는 과정(602)으로 콘트롤 이 진행된다(도 2a-2b의 참조번호 260 참조). 이들 표/함수들은 상위 및 하위 타겟들 사이의 전이가 발생하는 모니터되는 최대 및 최소 전류레벨들을 포함한다. 다음, 과정(604)에서, 바이어스 전압 오프세트를 모니터되는 온도 Tpd와 상관시키는 표 및/또는 함수들이 온도 상관기에 로드된다(도 2a-2b의 참조번호 264 참조). 그런 후, 과정(606-608)에서, 바이어스 전압 및 바이어스 전압 히스토리 레지스터가 하위 바이어스 전압 타겟 VtLower에 각각 설정된다. 그리고 나서, 콘트롤이 과정(610)으로 진행된다.
과정들(610-616)의 다음 설정은 실제 수신된 광신호 레벨(234-236)을 결정한다. 과정(610-612)에서, 모니터된 전류레벨 Iin과 전류 바이어스 전압 타겟레벨이 각각 결정된다. 그런 후, 과정(614)에서, 바이어스 전압 타겟은 전류 게인 스케일러를 결정하기 위해 표/함수(260)에서의 값과 상관된다(도 2a 및 도 2b 참조). 다음 과정(616)에서, 전류 보상기(245)에 전달된 바와 같이 감지된 광검출기 전류레벨을 관련된 표/함수(260)에서의 게인 스케일러로 나눔으로써 실제 수신된 광신호 세기가 결정된다. 몫이 신호라인(290)상에 출력된다(도 2a 및 도 2b 참조).
다음 과정(618-628)의 설정은 수신된 전류레벨 차별용 바이어스 전압 타겟의 보상을 다룬다. 메모리(262)에서 바이어스 전압 타겟 히스토리와 전류센서(276)로부터 모니터되는 전류레벨을 기초로 한 바이어스 전압타겟의 토글링이 적절한지에 대하여 결정이 이루어진다(도 2a 및 도 2b 참조). 판단 과정(618)에서, 종래 바이어스 전압 설정이 상위레벨 또는 하위레벨에 있었는지에 대하여 결정이 이루어진 다. 종래 바이어스 전압 설정이 하위레벨이었다면, 컨트롤은 판단과정(624)으로 진행된다. 종래 바이어스 전압설정이 상위레벨이었다면, 컨트롤은 판단과정(620)으로 진행된다.
하위 바이어스 전압레벨에 대해, 모니터되는 전류레벨이 과정(602)에 저장된 최소값을 초과하는지에 대하여 판단과정(624)에서 결정이 이루어진다. 초과하면, 타겟 바이어스 전압은 과정(622)에서 하위레벨로 유지되고, 연이어 바이어스 전압 히스토리에 대한 업데이트가 과정(628)에서 수행된다. 대안으로, 판단과정(624)에서 모니터되는 전류가 최소값 미만이면, 바이어스 전압 타겟이 상위 전압레벨에 대하여 리셋(reset)됨으로써 수신기의 감도를 증가시키는 컨트롤이 과정(626)으로 진행된다. 연이어, 바이어스 전압 히스토리가 과정(628)에서 업데이트된다.
더 상위 바이어스 전압레벨에 대해, 모니터되는 전류레벨이 과정(602)에서 저장된 최대값을 초과하는지에 대하여 판단과정(620)에서 결정이 이루어진다. 초과하면, 타겟 바이어스 전압이 과정(622)에서 하위레벨에서 리셋됨으로써, 장치의 감도를 감소시킨다. 연이어, 바이어스 전압 히스토리가 과정(628)에서 업데이트된다. 대안으로, 판단과정(620)에서, 모니터되는 전류가 최대값 미만이면, 바이어스 전압타겟이 상위 전압레벨에서 유지되는 과정(626)으로 컨트롤이 진행되며, 연이어 상기 바이어스 전압 히스토리가 과정(628)에서 업데이트된다.
과정(618-628)은 광검출기 전류레벨이 최대 광검출기 전류레벨을 초과하면 상위 타겟 바이어스 전압에서 하위 타겟 바이어스 전압으로, 광검출기 전류레벨이 최소 전류레벨을 아래로 떨어지면 하위 타겟 바이어스 전압에서 상위 타겟 바이어 스 전압으로 전류 보상기의 출력을 토글링하는 효과를 가지며, 이로써 광검출기 전류레벨들과 타겟 바이어스 전압레벨들 사이의 히스테리시스를 나타낸다.
다음 과정(632-636)의 설정은 온도레벨 차별용 바이어스 전압레벨의 보상을 다룬다. 과정(632)에서, 광검출기의 온도가 결정된다. 그런 후, 과정(634)에서 필요로 하는 바이어스 전압 오프세트가 과정(604)에서 업로드된 파라미터들을 사용하여 모니터되는 온도에 대하여 결정된다. 온도 관련의 바이어스 전압에 대한 오프세트는 바이어스 전압, 예를 들어, +/- #볼트는 수신기가 조정되었던 전류온도와 기준온도 사이의 차에 보상계수 k(볼트/섭씨온도)를 곱함으로써 결정된다. 그 결과값은 과정(618-628)에서 결정된 바이어스 전압 타겟 레벨을 조정하는데 과정(636)에서 사용된다. 그리고 나서 콘트롤은 전류보상 및 온도보상의 다음 순환을 위해 스플라이스 블록(splice block)(638)을 통하여 과정(610)으로 복귀한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 상기 설명은 예시 및 설명을 위해 나타내었다. 이는 본 발명을 개시된 내용만으로 제한하려는 의도는 아니다. 많은 변형들 및 변경들이 당업자에게 명백하게 될 것이다. 본 발명의 범위는 하기 특허청구범위와 균등물에 의해 정의되게 의도되어 있다.

Claims (21)

  1. 해당 온도레벨들과 그 전류레벨들을 제공하기 위해 광검출기에 연결되도록 구성된 센서들;
    상기 센서들로부터 광검출기 온도레벨들과 전류레벨들을 타겟 바이어스 전압에 대한 온도 관련 오프세트와 함께 타겟 바이어스 전압과 상관시키기 위해 상기 센서들에 연결된 컨트롤러; 및
    상기 컨트롤러와 상기 광검출기 사이에 연결되고, 상기 타겟 바이어스 전압 및 이에 대한 온도 관련의 오프세트에 따른 상기 컨트롤러로부터의 입력에 반응하며, 상기 광검출기에 해당 바이어스 전압을 제공하기 위한 가변 전원을 구비하는 광검출기 보상장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 센서들로부터의 상기 광검출기 온도를 상기 센서들에 의해 감지된 상기 광검출기 온도에서의 변화에 대해 바이어스 전압을 보상하는 해당 온도 관련의 바이어스 전압 오프세트와 상관시키기 위해 상기 센서들에 연결된 온도 보상기를 더 구비하는 광검출기 보상장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 센서들로부터의 상기 광검출기 전류레벨을 상기 대응 하는 타겟 바이어스 전압과 상관시키기 위해 상기 센서들에 연결된 전류 보상기를 더 구비하는 광검출기 보상장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는
    상기 센서들로부터의 상기 광검출기 온도를 상기 센서들에 의해 감지된 상기 광검출기 온도에서의 변화에 대한 바이어스 전압을 보상하는 해당 온도 관련의 바이어스 전압 오프세트와 상관시키기 위해 상기 센서들에 연결된 온도 보상기;
    상기 센서들로부터의 상기 광검출기 전류레벨을 상기 대응하는 타겟 바이어스 전압과 상관시키기 위해 상기 센서들에 연결된 전류 보상기; 및
    출력이 가변 전원에 연결되고, 입력들이 상기 온도 보상기 및 상기 전류 보상기에 연결되며, 상기 바이어스 전압 오프세트를 상기 타겟 바이어스 전압과 합하고 상기 출력에 상기 바이어스 전압에 따른 합을 제공하는 합산기(summer)를 더 구비하는 광검출기 보상장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는
    적어도 하나의 타겟 바이어스 전압을 저장하기 위한 메모리;
    상위 타겟 바이어스 전압을 최대 광검출기 전류레벨과 상관시키고, 하위 타겟 바이어스 전압을 최소 광검출기 전류레벨과 상관시키는 표/함수; 및
    상기 메모리와 상기 표/함수에 연결되고, 상기 메모리에서 적어도 이전 타겟 바이어스 전압에 따른 값을 저장하며 상기 센서들에 의해 상기 광검출기 전류레벨과 함께 상기 메모리에 저장된 값들에 기초한 상위 타겟 바이어스 전압과 하위 타겟 바이어스 전압 사이의 다음 타겟 바이어스 전압을 토글링(toggling)함으로써, 타겟 바이어스 레벨들 사이의 토글링에서의 히스테리시스(hysteresis)에 영향을 끼치는 전류 보상기를 더 구비하는 광검출기 보상장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는
    적어도 하나의 이전 타겟 바이어스 전압을 저장하기 위한 메모리;
    상기 광검출기에 수신된 광신호세기에 따라 상기 센서들에 의해 감지된 광검출기 전류레벨들을 스케일링(scaling)하기 위한 연관된 게인 스케일러(gain scalers)와 타겟 바이어스 전압을 상관시키는 표/함수; 및
    상기 메모리와 상기 표/함수에 연결되고, 상기 메모리에서 적어도 이전 타겟 바이어스 전압에 따른 값을 저장하며, 메모리에 저장된 값들을 상기 표/함수에서 상기 해당하는 게인 스케일러와 상관시킴으로써 상기 광검출기에 대한 실제 전류레벨을 결정하고, 상기 센서에 의해 감지된 상기 광검출기 전류레벨을 상기 해당하는 게인 스케일러로 나눈 몫으로서 상기 수신된 광신호세기를 결정하는 전류 보상기를 더 구비하는 광검출기 보상장치.
  7. 전기신호를 광출력으로 변환시키기 위한 송신기; 및 수신기를 구비하고,
    상기 수신기는
    광입력을 아날로그 전기출력으로 변환시키기 위한 광검출기;
    해당 온도레벨들과 그 전류레벨을 제공하기 위해 상기 광검출기에 연결된 센서들;
    상기 센서들로부터 광검출기 온도레벨들과 전류레벨들을 온도 관련의 타겟 바이어스 전압 오프세트와 함께 타겟 바이어스 전압과 상관시키기 위한 상기 센서들에 연결된 컨트롤러; 및
    상기 컨트롤러와 상기 광검출기 사이에 연결되고, 상기 콘트롤러로부터의 입력이 상기 타겟 바이어스 전압과 타겟 바이어스 전압에 대한 온도 관련의 오프세트 에 응답하며, 상기 광 검출기에 공급된 바이어스 전압이 상기 콘드롤러로부터 수신된 입력에 상당하게 바이어스 전압을 상기 광 검출기로 공급하도록 구성된 가변 전원을 포함하는 광송수신기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 센서들로부터의 상기 광검출기 온도를 상기 센서들에 의해 감지된 상기 광검출기 온도에서의 변화에 대하여 상기 바이어스 전압을 보상하는 해당 온도 관련의 바이어스 전압 오프세트와 상관시키기 위해 상기 센서들에 연결된 온도 보상기를 더 구비하는 광송수신기.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 센서들로부터의 상기 광검출기 전류레벨을 상기 해당하는 타겟 바이어스 전압과 상관시키기 위해 상기 센서들에 연결되는 전류 보상기를 더 구비하는 광송수신기.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는
    상기 센서들로부터의 상기 광검출기 온도를 상기 센서들에 의해 감지된 상기 광검출기 온도에서의 변화에 대한 바이어스 전압을 보상하는 해당 온도 관련의 바이어스 전압 오프세트와 상관시키기 위해 상기 센서들에 연결된 온도 보상기;
    상기 센서들로부터의 상기 광검출기 전류레벨을 상기 해당하는 타겟 바이어스 전압과 상관시키기 위해 상기 센서들에 연결된 전류 보상기; 및
    출력이 상기 가변 전원에 연결되고, 입력들이 온도 보상기 및 전류 보상기에 연결되며, 상기 바이어스 전압 오프세트를 상기 타겟 바이어스 전압과 합하고 상기 출력에 상기 바이어스 전압에 따른 합을 제공하는 합산기를 더 구비하는 광송수신기.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는
    적어도 하나의 이전 타겟 바이어스 전압을 저장하기 위한 메모리;
    상위 타겟 바이어스 전압을 최대 광검출기 전류레벨과 상관시키고, 하위 타 겟 바이어스 전압을 최소 광검출기 전류레벨과 상관시키는 표/함수; 및
    상기 메모리와 상기 표/함수에 연결되고, 상기 메모리에서 상기 적어도 이전 타겟 바이어스 전압에 따른 값을 저장하며 상기 센서들에 의해 상기 광검출기 전류레벨과 함께 상기 메모리에 저장된 값을 기초로 한 상위 타겟 바이어스 전압과 하위 타겟 바이어스 전압 사이의 다음 타겟 바이어스 전압을 토글링함으로써, 타겟 바이어스 레벨들 사이의 토글링에서의 히스테리시스에 영향을 끼치는 전류 보상기를 더 구비하는 광송수신기.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는
    적어도 하나의 이전 타겟 바이어스 전압을 저장하기 위한 메모리;
    상기 광검출기에서 상기 수신된 광신호세기에 따라 상기 센서들에 의해 감지된 광검출기 전류레벨들을 스케일링하기 위한 연관된 게인 스케일러와 타겟 바이어스 전압들을 상관시키기는 표/함수; 및
    상기 메모리와 상기 표/함수에 연결되고, 상기 메모리에서 상기 적어도 이전 타겟 바이어스 전압에 따른 값을 저장하며, 상기 메모리에 저장된 값들을 상기 표/함수에서 상기 해당하는 상기 게인 스케일러와 상관시킴으로써 상기 광검출기에 대한 실제 전류레벨을 결정하고, 상기 센서들에 의해 감지된 상기 광검출기 전류레벨을 상기 해당하는 게인 스케일러로 나눈 몫으로서 상기 수신된 광신호세기를 정하는 전류 보상기를 더 구비하는 광송수신기.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 광검출기는 애벌런치 포토다이오드(avalanche photo-diode, APD)와 핀 포토다이드(PIN(positive-intrinsic-negative) photodiode) 중 적어도 하나를 더 구비하는 광송수신기.
  14. 광검출기의 온도레벨들과 전류레벨들을 감지하는 단계;
    감지동작에서 감지된 광검출기 온도레벨들과 전류레벨들을 온도 관련의 타겟 바이어스 전압 오프세트와 함께 상기 타겟 바이어스 전압과 상관시키는 단계; 및
    상기 상관동작에 응답하여 상기 광검출기에 바이어스 전압레벨을 가변시키는 단계를 포함하는 광검출기 보상방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 상관동작은
    상기 감지동작에서 감지된 상기 광검출기 온도를 상기 광검출기 온도변화에 대하여 상기 바이어스 전압을 보상하는 해당 온도 관련의 바이어스 전압 오프세트 와 상관시키는 단계;
    상기 감지동작에서 상기 감지된 광검출기 전류레벨을 상기 해당 타겟 바이어스 전압과 상관시키는 단계; 및
    상기 바이어스 전압 오프세트를 상기 타겟 바이어스 전압과 합하는 단계와 상기 가변동작에 상기 해당하는 합을 제공하는 단계를 더 포함하는 광검출기 보상방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    적어도 하나의 이전 타겟 바이어스 전압을 저장하는 단계;
    상위 타겟 바이어스 전압을 최대 광검출기 전류레벨과 상관시키고, 하위 타겟 바이어스 전압을 최소 광검출기 전류레벨과 상관시키는 단계; 및
    상기 감지동작에서 감지된 상기 광검출기 전류레벨과 함께 저장동작에서 저장된 상기 이전 타겟 바이어스 전압을 기초로 하여 상위 타겟 바이어스 전압과 하위 타겟 바이어스 전압 사이의 다음 타겟 바이어스 전압을 토글링하는 단계를 더 포함함으로써, 타겟 바이어스 레벨들 사이의 토글링에서의 히스테리시스에 영향을 끼치는 광검출기 보상방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    적어도 하나의 이전 타겟 바이어스 전압을 저장하는 단계;
    상기 광검출기에서 상기 수신된 광신호세기에 따라 상기 감지동작들에 의해 감지된 광검출기 전류레벨들을 스케일링하기 위한 연관된 게인 스케일러들과 타겟 바이어스 전압들을 상관시키기는 단계를 포함하는 제 2 상관동작을 실행하는 단계;및
    상기 감지동작에서 감지된 상기 광검출기 전류레벨을 상기 제 2 상관동작으로부터 상기 해당하는 게인 스케일러로 나눈 몫으로서 상기 수신된 광신호세기를 결정하는 단계를 더 포함하는 광검출기 보상방법.
  18. 광검출기의 온도레벨들 및 전류레벨들을 감지하기 위한 수단;
    상기 감지수단들에 의해 감지된 광검출기 온도레벨들과 전류레벨들을 온도 관련의 타겟 바이어스 전압 오프세트와 함께 타겟 바이어스 전압과 상관시키는 수단; 및
    상기 상관시키기 위한 수단들에 응답하여 상기 광검출기의 바이어스 전압레벨을 가변시키는 수단들을 더 포함하는 광검출기 보상장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 상관시키기 위한 수단은
    상기 감지수단들에 의해 감지된 상기 광검출기 온도를 상기 광검출기 온도에서의 변화에 대하여 상기 바이어스 전압을 보상하는 해당 온도 관련의 바이어스 전압 오프세트와 상관시키는 수단;
    상기 감지수단들에 의해 감지된 상기 광검출기 온도를 상기 해당 타겟 바이어스 전압과 상관시키는 수단; 및
    상기 바이어스 타겟 오프세트를 상기 타겟 바이어스 전압과 합하고 상기 가변시키기 위한 수단에 상기 해당하는 합을 제공하는 수단들을 더 포함하는 광검출기 보상장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 상관동작 수단은
    적어도 이전의 타겟 바이어스 전압을 저장하는 수단;
    상위 타겟 바이어스 전압을 최대 광검출기 전류레벨과 상관시키고, 하위 타겟 바이어스 전압을 최소 광검출기 전류레벨과 상관시키는 수단; 및
    상기 감지수단들에 의해 감지된 상기 광검출기 전류레벨과 함께 상기 저장수단들에 의해 저장된 상기 이전 타겟 바이어스 전압을 기초로 한 상위 타겟 바이어스 전압과 하위 타겟 바이어스 전압 사이의 다음 타겟 바이어스 전압을 토글링하는 수단을 더 포함함으로써, 타겟 바이어스 레벨들 사이의 토글링에서의 히스테리시스에 영향을 끼치는 광검출기 보상장치.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 상관동작 수단은
    적어도 이전의 타겟 바이어스 전압을 저장하는 수단;
    상기 광검출기에서 상기 수신된 광신호세기에 따라 상기 감지수단들에 의해 감지된 광검출기 전류레벨들을 스케일링하기 위한 연관된 게인 스케일러와 타겟 바이어스 전압들을 상관시키는 수단을 포함하는 제 2 상관동작을 실행하는 단계; 및
    상기 감지수단들에 의해 감지된 상기 광검출기 전류레벨을 상기 제 2 상관동작으로부터 상기 해당하는 게인 스케일러로 나눈 몫으로서 상기 수신된 광신호세기를 결정하는 수단을 더 포함하는 광검출기 보상장치.
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