KR100734833B1 - 3ｒ 재생기 - Google Patents

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Abstract

3R(Retiming, Reshaping, Reamplifying) 재생기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 재생기의 일 태양은, 자기-펄스 발진 레이저 다이오드(self-pulsating LD)와 전기 흡수성 변조기(ElectroAbsorption Modulator : EAM)가 반도체 기판에 단일집적된 것이다.

Description

3Ｒ 재생기{3R Recovery system}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3R 재생기의 구성을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 3R 재생기의 구성을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 3R 재생기의 구성을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 3R 재생기의 구성을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 3R 재생기의 구성을 나타낸다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
R1, R2, R3, R4, R5...3R 재생기 10, 110...반도체 기판
12, 14, 16, 18, 112... 수동 도파로 12a, 14a...입력단
16a, 18a, 112b...출력단
30, 130...자기-펄스 발진 레이저 다이오드
40, 140...전기 흡수성 변조기 50, 150...가변 광학 증폭기
52, 58, 152, 158...광학 대역 필터 54, 154...편광 조절기
56, 156...광학 증폭기 60, 65...MMI 커플러
112a...입출력단 155...광학 순환기
본 발명은 광통신 시스템에 관한 것으로, 특히 광신호의 3R(Retiming, Reshaping, Reamplifying) 재생을 담당하는 재생기에 관한 것이다.
광통신 시스템에서 광케이블을 통해 전송되는 광신호는 전송 중에 신호 크기의 감소뿐만 아니라, 분산에 의한 시간 상의 변형도 일어나므로, 광통신에서 신호의 왜곡은 피할 수 없는 문제이다. 변형된 광신호를 원래 상태로 회복시키려면 3R 재생을 행해야 하며 이를 위한 3R 재생기는 실제 네트워크 구성시 필수적인 요소이다.
3R 중에서 리타이밍, 다른 말로, 클락 재생은 변형된 광신호에서 클락을 추출하고 결정(decision) 회로를 통해 클락과 변형된 광신호로부터 회복된 신호를 얻는 것이다. 클락을 추출하는 방법은 전기적인 PLL(Phase Locked Loop) 회로를 사용하는 방법과 완전광 재생을 이용하는 방법이 있는데, 전기적인 PLL 회로는 속도 제한을 가지고 있다.
현재 완전광 3R 재생의 방법은 클락 재생 소자와 2R(Reshaping, Reamplifying)을 위한 결정 소자를 각기 만들어 광결합으로 그 기능을 완성하고 있다. 이 때, 클락 재생 소자와 결정 소자간의 광결합으로 인해 광결합 손실(coupling loss)이 필연적으로 발생된다. 그리고, 편광 및 딜레이(delay) 조절 기능이 부가적으로 요구되어 3R 재생기 구도를 복잡하게 만든다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 하나의 반도체 기판 상에 간결하게 실장되며 완전광 3R 재생을 담당하는 단일집적 완전광 3R 재생기를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 재생기의 일 태양은, 자기-펄스 발진 레이저 다이오드(self-pulsating LD)와 전기 흡수성 변조기(ElectroAbsorption Modulator : EAM)가 반도체 기판 상에 단일집적된 것이다.
상기 자기-펄스 발진 레이저 다이오드와 상기 전기 흡수성 변조기는 두 개의 Y-브랜치(branch)형 수동 도파로 연결 구조에 의해 서로 연결된 것일 수 있다. 이 때, 상기 두 개의 Y-브랜치형 수동 도파로 연결 구조는 마주보는 두 개의 입력단과 마주보는 두 개의 출력단을 가지며 상기 자기-펄스 발진 레이저 다이오드와 상기 전기 흡수성 변조기는 상기 두 개의 출력단에 각각 단일집적된 것일 수 있다. 두 개의 Y-브랜치형 수동 도파로 연결 구조 대신에, 상기 자기-펄스 발진 레이저 다이오드와 상기 전기 흡수성 변조기는 두 개의 MMI 커플러(multi mode-interference coupler)를 포함하는 수동 도파로에 의해 서로 연결된 것일 수 있다. 대신에, 상기 자기-펄스 발진 레이저 다이오드와 상기 전기 흡수성 변조기는 직선형 수동 도파로에 의해 서로 연결된 것일 수도 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 재생기의 다른 태양은, 반도체 기판 상에 집적되고 제1 입력단을 가진 제1 수동 도파로, 상기 기판 상에 집적되고 제1 출력단을 가진 제2 수동 도파로, 상기 기판 상에 집적되고 상기 제1 출력단에 단일집적된 전기 흡수성 변조기, 상기 기판 상에 집적되고 상기 제1 수동 도파로와 제2 수동 도파로가 통합된 것이며, 제2 출력단을 가진 제3 수동 도파로, 상기 기판 상에 집적되고 상기 제2 출력단에 단일집적된 자기-펄스 발진 레이저 다이오드 및 상기 기판 상에 집적되고 상기 제2 도파로에 연결되며 제2 입력단을 가진 제4 수동 도파로를 포함하는 것이다.
여기서, 상기 제1 수동 도파로, 제2 수동 도파로 및 제3 수동 도파로, 상기 제4 수동 도파로, 제3 수동 도파로 및 제2 수동 도파로는 각각 Y-브랜치형 수동 도파로를 구성하는 것일 수 있다. 상기 제1 수동 도파로와 제2 수동 도파로의 통합 부위, 상기 제4 수동 도파로와 제2 수동 도파로의 연결 부위에 MMI 커플러를 각각 포함할 수도 있다. 상기 제1 및 제2 입력단에 가변 광학 증폭기, 광학 대역 필터, 및 편광 조절기가 더 연결되어 있을 수 있다. 그리고, 상기 제1 및 제2 출력단에 광학 증폭기 및 광학 대역 필터가 더 연결되어 있을 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 재생기의 또 다른 태양은, 반도체 기판 상에 집적되고 양 단부에 입출력단과 출력단을 가진 직선형 수동 도파로, 상기 기판 상에 집적되고 상기 입출력단에 단일집적된 전기 흡수성 변조기, 및 상기 기판 상에 집적되고 상기 출력단에 단일집적된 자기-펄스 발진 레이저 다이오드를 포함한다.
상기 입출력단에 가변 광학 증폭기, 광학 대역 필터, 및 편광 조절기가 더 연결되어 있을 수 있다. 상기 입출력단 및 출력단에 광학 증폭기 및 광학 대역 필터가 더 연결되어 있을 수 있다. 이 때, 상기 입출력단에 연결된 가변 광학 증폭기와 광학 증폭기 사이에 광학 순환기를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 전기 흡수성 변조기에 자기-펄스 발진 레이저 다이오드를 집적시켜 단일집적 구도의 3R 재생기를 구현한다. 단일집적 구도이므로 종래 개별 소자를 결합하는 경우보다 광결합 손실이 적고 3R 구성이 간략화되어 콤팩트(compact)하다. 또한, 단일집적을 함으로써 편광무관성 조건을 완화시킨다. 뿐만 아니라, 단순히 입력 신호를 넣음으로써 광클락과 3R 재생된 신호를 얻을 수 있어, 3R 기능이 자발적으로 이루어지는 소자를 구현할 수 있다. 특히, 하나의 신호로 3R 재생이 자발적으로 이루어지는 구도를 구현할 수 있다.
본 발명의 목적과 더불어 그의 다른 목적 및 신규한 특징은, 본 명세서의 기재 및 첨부 도면에 의하여 명료해질 것이다.
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 도면 상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3R 재생기의 구성을 나타낸다. 이 3R 재생기(R1)는 반도체 기판(10) 상에 두 개의 Y 브랜치형 수동 도파로 연결 구조(20)를 가지며, 이것을 이용하여 자기-펄스 발진 레이저 다이오드(self-pulsating LD : SP-LD)(30)와 전기 흡수성 변조기(ElectroAbsorption Modulator : EAM)(40)를 반도체 기판(10)에 단일집적한 것이다.
도 1을 참조하면, 반도체 기판(10) 상에 제1 수동 도파로(12), 제2 수동 도파로(16) 및 제3 수동 도파로(18)로 이루어진 Y 브랜치형 수동 도파로가 집적되어 있다. 반도체 기판(10) 상에 더 집적되어 있는 제4 수동 도파로(14)는 제2 수동 도파로(16)에 연결되어 있어, 제4 수동 도파로(14), 제3 수동 도파로(18) 및 제2 수동 도파로(16)를 놓고 보면 제2의 Y 브랜치형 수동 도파로를 구성하는 모양이 된다. 따라서, 제1 내지 제4 수동 도파로(12, 14, 16, 18)는 Y 브랜치형 수동 도파로가 두 개 연결된 모양이 된다. 두 개의 Y 브랜치형 수동 도파로 연결 구조(20) 대신에 MMI(multi-mode interferometer)를 두 개 연결한 구조를 이용하여도 무방하다. 이것은 MMI 커플러를 두 개 연결하여 구현할 수 있으며, 구체적으로 후술하는 제3 실시예에서와 같이, 제1 수동 도파로(12)와 제2 수동 도파로(16)를 통합시켜 제3 수동 도파로(18)와 연결하려는 부위, 그리고 제4 수동 도파로(14)와 제2 수동 도파로(16)의 연결 부위에 MMI 커플러를 각각 더 포함시키면 된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제1 수동 도파로(12)는 제1 입력단(12a)을 가지고, 제2 수동 도파로(16)는 제1 출력단(16a)을 가진다. 제3 수동 도파로(18)는 제1 수동 도파로(12)와 제2 수동 도파로(16)가 통합된 것이며, 제2 출력단(18a)을 가진다. 제4 수동 도파로(14)는 제2 입력단(14a)을 가진다. 2개의 입력단(12a, 14a)은 왜곡된 광신호(λs)를 입력하는 것이고, 2개의 출력단(16a, 18a)은 각각 재생된 광신호(λc)와 재생된 광클락(λc)을 출력하는 것이다.
전기 흡수성 변조기(40)는 제1 출력단(16a)에 단일집적되어 있고, 자기-펄 스 발진 레이저 다이오드(30)는 제2 출력단(18a)에 단일집적되어 있다. 이렇게 하여, 두 개의 Y-브랜치형 수동 도파로 연결 구조(20)는 마주보는 두 개의 입력단(12a, 14a)과 마주보는 두 개의 출력단(16a, 18a)을 가지며 전기 흡수성 변조기(40)와 자기-펄스 발진 레이저 다이오드(30)는 두 개의 출력단(16a, 18a)에 각각 단일집적된 구조이다.
전기 흡수성 변조기(40)와 자기-펄스 발진 레이저 다이오드(30) 양단면에 무반사코팅(anti-reflection coating)을 함이 바람직하다. 자기-펄스 발진 레이저 다이오드(30)는 광신호를 입력받아 광학적 주입 잠금(injection locking)에 의해 광클락(λc)을 출력한다.
반도체에서 광의 흡수는 전도대(conduction band)와 가전자대(valence band) 사이의 전이에 의해 결정된다. 즉, 빛이 들어와서 가전자대의 전자를 전도대로 올리면서 흡수되는 것이다. 따라서, 광의 에너지가 전도대와 가전자대 사이의 에너지 갭(밴드갭)보다 커야 흡수가 된다. 바꾸어 말하면, 밴드갭을 조절하면 흡수율을 바꿀 수 있다는 것이 된다.
이 밴드갭을 바꾸는 가장 쉬운 방법은 전압을 걸어주는 것이다. 2차원 구조를 가지는 반도체에서는 이것을 퀀텀 스타크 효과(Quantum Stark effect)라고 한다. 그러므로, 일반적인 전기 흡수성 변조기는 도파로 코어, 클래딩 및 전극을 포함하고, 이 전극에 인가되는 전압에 대한 응답으로서 입력되는 광을 변조한다.
그리고, 이것과 원리는 같은데, 전압 대신에 빛을 이용하는 방법이 있다. 매우 강한 빛을 쪼여주면 많은 수의 전자들이 전도대에 생성된다. pn 접합의 경우는 공간전하층에 이 전자가 모이게 되고, 이 전하에 의해서 레이저 다이오드의 활성층(active layer라고 하고, LD 구도에서는 pn 접합 내에 위치)에 전압이 순간적으로 걸리면서 흡수율이 변하게 된다. 이 현상을 이용해서 빛으로 게이팅을 할 수 있다. 일반적으로 전기 흡수성 변조기에서는 강한 빛이 흡수율을 줄이게 된다. 따라서, 강한 빛, 보통 콘트롤 빔(control beam)이라고 하는 빛이 광게이팅(optical gating)에 이용되고, 본 발명 3R 재생기에 포함되는 전기 흡수성 변조기(40)에서 콘트롤 빔 역할을 하는 것이 광클락(λc)이다.
이와 같은 단일집적 구도의 3R 재생기(R1)에서의 작동원리는 다음과 같다.
왜곡을 거친 광신호(λs)를 분기하여 도 1에서와 같이, 2개의 입력단, 즉 제1 입력단(12a)과 제2 입력단(14a)에 입력한다. 우측 하부에 있는 제1 입력단(12a)으로 입력된 광신호(λs)가 제1 및 제3 수동 도파로(12, 18)를 따라서 자기-펄스 발진 레이저 다이오드(30)로 주입되면, 자기-펄스 발진 레이저 다이오드(30)는 주입 잠금에 의해서 재생 광클락(λc)을 출력한다. 이로써 3R 중 리타이밍, 즉 클락 재생이 먼저 이루어진다.
이 때, 광클락(λc)은 좌측 하부의 제2 출력단(18a)으로 출력될 뿐만 아니라 제3 및 제2 수동 도파로(18, 16)를 따라서 전기 흡수성 변조기(40)에 입력된다. 또한, 좌측 상부에 있는 제2 입력단(14a)으로 입력된 광신호(λs)는 제4 및 제2 수 동 도파로(14, 16)를 따라서 전기 흡수성 변조기(40)에 입력된다. 이렇게 전기 흡수성 변조기(40)에서는 광클락(λc)과 광신호(λs)를 모두 입력받아 앤드 게이트(AND GATE)의 역할을 하여 광게이팅 작용을 함으로써, 3R 중 클락 재생을 제외한 2R을 마저 달성한다. 이로써, 전기 흡수성 변조기(40)에 입력된 광신호(λs)는 재생 광클락(λc)이 입혀진 재생 광신호(λc)가 되어 우측 상부의 제1 출력단(16a)으로 출력된다.
전기 흡수성 변조기(40)에 입력되는 광신호(λs)와 광클락(λc)을 동기(synchronization)하기 위해서, 입력하기 위해 분기된 광신호들(λs) 사이에 딜레이(delay)를 가변 조절하는 가변 광학 딜레이 라인(variable optical delay line)이 사용될 수 있다. 게이팅을 잘하기 위해서는 위상을 잘 맞추어 주어야 한다. 예를 든다면 분기된 광신호들의 두 사인파가 정확히 겹치도록 하는 것이다. 따라서, 이를 위해서 가변 광학 딜레이 라인을 쓸 수 있는 것이다.
이와 같이, 본 발명에서는 전기 흡수성 변조기(40)와 자기-펄스 발진 레이저 다이오드(30)를 반도체 기판(10) 상에 단일집적시켜 단일집적 구도의 완전광 3R 재생기를 구현한다. 단일집적 구도이므로 종래 개별 소자를 결합하는 경우보다 광결합 손실이 적고 3R 구성이 간략화되어 콤팩트하다. 또한, 단일집적을 함으로써 편광무관성 조건을 완화시킨다. 뿐만 아니라, 단순히 입력 신호를 넣음으로써 광클락과 3R 재생된 신호를 얻을 수 있어, 3R 기능이 자발적으로 이루어지는 소자를 구현할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 3R 재생기의 구성을 나타낸다. 본 실시예에 따른 3R 재생기(R2)는 도 1의 3R 재생기(R1)를 그대로 이용하고, 제1 및 제2 입력단(12a, 14a) 및 제1 및 제2 출력단(16a, 18a)에 부가적인 광학 요소를 가지는 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 입력단(12a, 14a)의 앞에 가변 광학 증폭기(variable optical amplifier : VOA)(50), 광학 대역 필터(optical bandpass filter : OBPF)(52) 및 편광 조절기(polarization controller : PC)(54)를 더 설치하여, 입력되는 광신호(λs)의 크기와 편광을 조절할 수 있다. 구체적으로, 가변 광학 증폭기(50)를 이용해 최초 광신호를 일정 크기로 증폭시킨다. 광학 대역 필터(52)를 이용해 증폭된 광신호 중 원하는 신호를 필터링으로 선택한다. 선택된 광신호의 편광 상태는 편광 조절기(54)로 조절한다.
그리고, 제1 및 제2 출력단(16a, 18a)의 앞에 광학 증폭기(optical amplifier : OA)(56)와 광학 대역 필터(58)를 설치하여, 제1 출력단(16a)으로 출력되는 재생 광신호(λc)와 제2 출력단(18a)으로 출력되는 재생 광클락(λc)을, 함께 출력되는 왜곡된 광신호(λs)로부터 분리하고 증폭한다. 구체적으로, 제1 출력단(16a)으로 출력되는 재생 광신호(λc), 이와 함께 출력되는 왜곡된 광신호(λs)는 광학 증폭기(56)에 의해 증폭된 후, 광학 대역 필터(58)에 의해 왜곡된 광신호(λs) 가 필터링되고 재생된 광신호(λc)만 출력된다. 마찬가지로, 제2 출력단(18a)으로 출력되는 재생된 광클락(λc), 이와 함께 출력되는 왜곡된 광신호(λs)는 광학 증폭기(56)에 의해 증폭된 후, 광학 대역 필터(58)에 의해 왜곡된 광신호(λs)는 필터링되고 재생된 광클락(λc)만 출력된다.
사실 광소자의 문제는 입사되는 빛의 강도, 편광, 잡음 등에 매우 민감하다. 따라서, 본 실시예에서는 이를 조절하기 위해 강도를 조절하는 소자인 증폭기(50, 56), 신호 이외의 파장 성분을 제거하는 필터인 광학 대역 필터(52, 58) 및 편광 조절 소자인 편광 조절기(54)를 더 사용하는 예를 보이는 것이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 3R 재생기의 구성을 나타낸다. 본 실시예에 따른 3R 재생기(R3)는 도 1의 3R 재생기(R1)를 거의 그대로 이용하며, 두 개의 Y 브랜치형 수동 도파로 연결 구조(20) 대신에 MMI 커플러를 두 개 연결하여 이용하는 경우의 구성이다.
도 3을 참조하면, 제1 수동 도파로(12)와 제2 수동 도파로(16)를 통합시켜 제3 수동 도파로(18)와 연결하려는 부위에 MMI 커플러(60), 그리고 제4 수동 도파로(14)와 제2 수동 도파로(16)의 연결 부위에 MMI 커플러(65)를 각각 더 포함시켜 구성한다. 이러한 3R 재생기(R3)의 작동원리는 도 1의 3R 재생기(R1)에서와 동일하다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 3R 재생기의 구성을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 3R 재생기(R4)는 반도체 기판(110) 위 에 양 단부에 입출력단(112a)과 출력단(112b)을 가진 직선형 수동 도파로(112)를 이용하여 자기-펄스 발진 레이저 다이오드(130)와 전기 흡수성 변조기(140)를 연결한 단일집적 완전광 3R 재생기이다. 입출력단(112a)은 왜곡된 광신호(λs)를 입력하는 것이고, 입출력단(112a)은 재생된 광신호(λc)를, 출력단(112b)은 재생된 광클락(λc)을 출력하는 것이다. 여기에서도 전기 흡수성 변조기(140)와 자기-펄스 발진 레이저 다이오드(130) 양단면에 무반사코팅을 함이 바람직하다.
이와 같은 단일집적 구도의 3R 재생기(R4)에서의 작동원리는 다음과 같다.
왜곡된 광신호(λs)를 우측의 입출력단(112a)에 입력한다. 입력된 광신호(λs)를 이용해 전기 흡수성 변조기(140)에서는 광게이팅 작용을 하고, 크기가 작아진 상태(흡수율을 조절한다고 했지만 기본적으로 광손실이 있어 크기가 작아짐)로 전기 흡수성 변조기(140)로부터 나오는 광신호(λs)는 수동 도파로(112)를 따라서 자기-펄스 발진 레이저 다이오드(130)에 주입된다. 이 때, 자기-펄스 발진 레이저 다이오드(130)는 주입 잠금에 의해서 광클락(λc)을 출력한다. 광클락(λc)은 좌측의 출력단(112b)으로 출력될 뿐만 아니라 수동 도파로(112)를 따라서 전기 흡수성 변조기(140)에 입력된다. 전기 흡수성 변조기(140)의 광게이팅 작용으로 인해, 전기 흡수성 변조기(140)에 입력되는 광클락(λc)이 재생된 광신호(λc)로 우측의 입출력단(112a)으로 출력된다. 수동 도파로(112)의 길이는 전기 흡수성 변조기(140)에 입력되는 광신호와 광클락을 동기할 수 있도록 결정한다.
수동 도파로(112)의 길이 결정은 전기 흡수성 변조기(140)의 중심에서 자기-펄스 발진 레이저 다이오드(130)의 중심까지 빛이 진행하는 시간이 40Gbps급이면 그 주기인 25ps의 정수배가 되도록 하는 것이다. 마찬가지로, 10Gbps급이 100ps의 정수배가 되도록 하는 것이다. 현 1.5㎛ 파장 영역에서 도파로에서 1ps 동안 100㎛를 진행하므로, 40Gbps급이라면 주기가 25ps가 된다. 0.5ps 해상도라고 한다고 해도 50㎛의 공정정확성이면 충분하다. 그런데 공정에서 길이 오차는 많이 나봐야 5㎛를 못 넘으므로, 0.05ps의 해상도로도 동기화를 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 3R 재생기의 구성을 나타낸다. 본 실시예에 따른 3R 재생기(R5)는 도 4의 3R 재생기(R4)를 그대로 이용하고, 입출력단(112a) 및 출력단(112b)에 부가적인 광학 요소를 가지는 것이다.
입력되는 광신호의 크기와 편광을 조절하기 위해서, 입출력단(112a)의 앞에 광신호를 일정 크기로 증폭시키는 가변 광학 증폭기(150), 증폭된 광신호 중 원하는 신호를 필터링하는 광학 대역 필터(152) 및 필터링된 선택된 광신호의 편광 상태를 조절하는 편광 조절기(154) 등을 더 사용할 수 있다.
입출력단(112a)으로 출력되는 재생된 광신호(λc)와 입력되는 왜곡된 광신호(λs)의 방향을 분리하기 위해 광학 순환기(optical circulator : OC)(155)를 사용할 수 있다. 그리고, 입출력단(112a)으로 출력되는 재생된 광신호(λc)와 출력단(112b)으로 출력되는 재생된 광클락(λc)을, 함께 출력되는 왜곡된 광신호(λs)로부터 분리하고 증폭하기 위해 광학 증폭기(156)와 광학 대역 필터(158)를 사용할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 전기 흡수성 변조기에 자기-펄스 발진 레이저 다이오드를 집적시켜 단일집적 구도의 완전광 3R 재생기를 제공함으로써, 하나의 반도체 기판 상에 간결하게 실장될 수 있는 단일집적 완전광 3R 재생기를 구현한다.
본 발명에 따르면, 단일집적 구도이므로 종래 개별 소자를 결합하는 경우보다 광결합 손실이 적고 3R 구성이 간략화되어 콤팩트하다. 또한, 단일집적을 함으로써 편광무관성 조건을 완화시킨다.
뿐만 아니라, 단순히 입력 신호를 넣음으로써 광클락과 3R 재생된 신호를 얻을 수 있어, 3R 기능이 자발적으로 이루어지는 소자를 구현할 수 있다. 특히, 하나의 신호로 3R 재생이 자발적으로 이루어지는 구도를 구현할 수 있다.
본 발명은 전광 변환이나 광전 변환, 전기적인 PLL을 사용하지 않고 광신호의 입력으로 3R 재생이 이루어지는 완전광 3R 재생기이며 단일 소자이므로 사용이 간편하다.

Claims (17)

  1. 자기-펄스 발진 레이저 다이오드(self-pulsating LD)와 전기 흡수성 변조기(ElectroAbsorption Modulator : EAM)가 반도체 기판 상에 단일집적된 완전광 3R 재생기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자기-펄스 발진 레이저 다이오드와 상기 전기 흡수성 변조기가 두 개의 Y-브랜치(branch)형 수동 도파로 연결 구조에 의해 서로 연결된 것을 특징으로 하는 완전광 3R 재생기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 두 개의 Y-브랜치형 수동 도파로 연결 구조는 마주보는 두 개의 입력단과 마주보는 두 개의 출력단을 가지며 상기 자기-펄스 발진 레이저 다이오드와 상기 전기 흡수성 변조기가 상기 두 개의 출력단에 각각 단일집적되어 있는 것을 특징으로 하는 완전광 3R 재생기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 자기-펄스 발진 레이저 다이오드와 상기 전기 흡수성 변조기가 두 개의 MMI(multi mode-interference) 커플러를 포함하는 수동 도파로에 의해 서로 연결된 것을 특징으로 하는 완전광 3R 재생기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 자기-펄스 발진 레이저 다이오드와 상기 전기 흡수성 변조기가 직선형 수동 도파로에 의해 서로 연결된 것을 특징으로 하는 완전광 3R 재생기.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 자기-펄스 발진 레이저 다이오드의 양단면과 상기 전기 흡수성 변조기의 양단면에 무반사막 코팅(anti-reflection coating)이 되어 있는 것을 특징으로 하는 완전광 3R 재생기.
  7. 반도체 기판 상에 집적되고 제1 입력단을 가진 제1 수동 도파로;
    상기 기판 상에 집적되고 제1 출력단을 가진 제2 수동 도파로;
    상기 기판 상에 집적되고 상기 제1 출력단에 단일집적된 전기 흡수성 변조기;
    상기 기판 상에 집적되고 상기 제1 수동 도파로와 제2 수동 도파로가 통합된 것이며, 제2 출력단을 가진 제3 수동 도파로;
    상기 기판 상에 집적되고 상기 제2 출력단에 단일집적된 자기-펄스 발진 레이저 다이오드; 및
    상기 기판 상에 집적되고 상기 제2 도파로에 연결되며 제2 입력단을 가진 제4 수동 도파로를 포함하는 완전광 3R 재생기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 수동 도파로, 제2 수동 도파로 및 제3 수동 도파로, 상기 제4 수동 도파로, 제3 수동 도파로 및 제2 수동 도파로는 각각 Y-브랜치 (branch)형 수동 도파로를 구성하는 것을 특징으로 하는 완전광 3R 재생기.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제1 수동 도파로와 제2 수동 도파로의 통합 부위, 상기 제4 수동 도파로와 제2 수동 도파로의 연결 부위에 MMI 커플러를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 완전광 3R 재생기.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 자기-펄스 발진 레이저 다이오드의 양단면과 상기 전기 흡수성 변조기의 양단면에 무반사막 코팅이 되어 있는 것을 특징으로 하는 완전광 3R 재생기.
  11. 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2 입력단에 연결된 가변 광학 증폭기, 광학 대역 필터 및 편광 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 완전광 3R 재생기.
  12. 제7항 또는 제11항에 있어서, 상기 제1 및 제2 출력단에 연결된 광학 증폭기 및 광학 대역 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 완전광 3R 재생기.
  13. 반도체 기판 상에 집적되고 양 단부에 입출력단과 출력단을 가진 직선형 수동 도파로;
    상기 기판 상에 집적되고 상기 입출력단에 단일집적된 전기 흡수성 변조기; 및
    상기 기판 상에 집적되고 상기 출력단에 단일집적된 자기-펄스 발진 레이저 다이오드를 포함하는 완전광 3R 재생기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 자기-펄스 발진 레이저 다이오드의 양단면과 상기 전기 흡수성 변조기의 양단면에 무반사막 코팅이 되어 있는 것을 특징으로 하는 완전광 3R 재생기.
  15. 제13항에 있어서, 상기 입출력단에 연결된 가변 광학 증폭기, 광학 대역 필터 및 편광 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 완전광 3R 재생기.
  16. 제13항 또는 제15항에 있어서, 상기 입출력단 및 출력단에 연결된 광학 증폭기 및 광학 대역 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 완전광 3R 재생기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 입출력단에 연결된 가변 광학 증폭기와 광학 증폭기 사이에 광학 순환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 완전광 3R 재생기.
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