KR100759823B1

KR100759823B1 - 제로 복귀 신호 발생 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR100759823B1
Application number: KR1020060071652A
Authority: KR
Inventors: 명승일; 김형주; 이종현
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2007-09-18
Also published as: US20070134005A1; KR20070061238A; US7769303B2

Abstract

본 발명에 의한 제로 복귀 신호 발생 장치 및 그 방법은 소정의 주파수를 가지는 제1신호를 입력으로 하여 제1레이저 광을 변조한 후 보상하여 출력하는 제1변조부; 상기 제1신호와 상보관계(complement)인 제2신호를 입력으로 하여 제2레이저 광을 변조한 후 보상하여 출력하는 제2변조부; 상기 제1내지 제2변조부의 출력신호를 결합하여 제3신호로 혼합하여 출력하는 혼합부; 및 상기 제3신호를 제로 복귀 신호로 변조하여 출력하는 제3변조부;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 광 레이저의 직접 변조와 이를 분산 보상 매체를 통하여 펄스를 압축한 다음 데이터 변조를 위해 광 변조기를 사용함으로써 기존의 두 개의 광 변조기를 이용한 제로 복귀 신호 발생에 비하여 저렴하고 용이하게 제로 복귀 신호를 생성할 수 있다.

Description

제로 복귀 신호 발생 장치 및 그 방법{Apparatus for generating RZ(return to zero) signal and method thereof}

도 1은 일반적인 제로 복귀 신호의 생성 과정을 보여주는 도면이다.

도 2a는 본 발명에 의한 제로 복귀 신호 생성 장치의 구성을 보여주는 블록도이다.

도 2b는 도 1의 제1변조부의 상세 구성을 보여주는 블록도이다.

도 2c는 도 1의 제2변조부의 상세 구성을 보여주는 블록도이다.

도 3은 본 발명에 의한 제로 복귀 신호의 출력 펄스열과 데이터 변조 방법을 보다 알기 쉽게 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명에 의한 직접 변조와 펄스 압축된 신호 펄스열의 예를 보여주는 도면이다.

도 5는 본 발명에 의한 10Gbps 제로 복귀 신호 발생 방법의 과정을 보여주는 흐름도이다.

본 발명은 제로 복귀 광신호를 생성하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광송신기에서 종래의 기술인 두 개의 광 변조기를 사용하여 제로 복귀 신호를 발생하는 방법을 취하지 않고 두 개의 광 레이저를 사용하여 보다 저렴한 비용으로 10Gbps 제로 복귀 신호를 발생하기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 2.5Gbps 이하의 제로 복귀 신호를 발생하는 방법으로서 레이저를 직접 변조하여 생성하는 경우가 있으나, 10Gbps의 제로 복귀 신호의 경우에는 레이저를 직접 변조해서 안정된 제로 복귀 신호를 얻을 수 없다. 그래서 두 개의 외부 광 변조기를 사용하는 것이 일반적이다. 그러나 이러한 방식의 제로 복귀 변조의 경우에는, 첫 번째 광 변조기에서는 펄스열을 발생하고 두 번째의 광변조기에서는 데이터를 변조하여 제로 복귀 신호를 얻기 때문에 두 개의 변조기를 사용하는 것은 비용 측면에서 많은 비용이 소요되므로 문제가 있다. 더욱이 가입자 망 등에 사용되기 위해서는 비용이 낮은 방법이 더 요구되고 있는 실정이다.

도 1은 종래의 두 개의 변조기를 사용한 제로 복귀 신호 발생 방법에 관한 것으로 광레이저(110)는 CW(Continuous Wave)의 일정한 광량을 지니는 광을 첫 번째 MZ 광변조기(Mach Zehnder modulator; 이하, "광변조기"라고 함,120)에 인가한다. 첫 번째 광변조기(120)는 RF 입력단으로부터 5GHz 또는 10GHz의 클럭(Clock) 신호를 입력받아 10GHz의 펄스열을 출력한다. 광변조기가 RF 입력단으로부터 5GHz의 클럭을 입력받을 때는 RF의 진폭이 광 변조기의 Vpi의 2배에 해당하는 입력을 받아서 10GHz의 펄스열을 생성하며, 10GHz의 클럭을 입력받을 때는 Vpi와 동일한 진폭을 갖는 RF를 입력받아서 10GHz의 펄스열을 생성한다. 그러나 이렇게 얻은 펄 스열의 펄스 폭은 광 변조기의 전달함수에 의존하기 때문에 작은 펄스폭을 갖는 펄스열을 얻기가 어렵다. 그러므로 이렇게 생성된 펄스열을 데이터화 시킬 경우 인접 비트간 누화(Cross Talk)을 유발할 가능성이 높아져 에러를 발생할 확률이 높아지는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 레이저를 직접 변조하는 제로 복귀 신호 발생 광 송신기에 있어서, 두 개의 레이저를 직접 변조하며 펄스 압축과 혼합을 통해 펄스 폭이 작은 펄스열을 얻어 제로 복귀 신호로 데이터화 시키는 제로 복귀 신호 발생 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 제로 복귀 신호 발생 장치는 소정의 주파수를 가지는 제1신호를 입력으로 하여 제1레이저 광을 변조한 후 보상하여 출력하는 제1변조부; 상기 제1신호와 상보관계(complement)인 제2신호를 입력으로 하여 제2레이저 광을 변조한 후 보상하여 출력하는 제2변조부; 상기 제1내지 제2변조부의 출력신호를 결합하여 제3신호로 혼합하여 출력하는 혼합부; 및 상기 제3신호를 제로 복귀 신호로 변조하여 출력하는 제3변조부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 제로 복귀 신호 발생 방법은 소정의 주파수를 가지는 제1신호를 입력받아 제1레이저 광을 직접 변조한 후 압축하여 제1펄스로 생성하는 단계; 상기 제1신호와 상보관계인 제2신호를 입력받아 제2레이저 광을 직접 변조한 후 압축하여 제2펄스로 생성하는 단계; 상기 제1내지 제2펄스를 결합하여 상기 제1신호 또는 제2신호의 2배 주파수를 가지는 제3신호로 혼합하는 단계; 및 상기 제3신호를 제로 복귀 신호로 변조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

보다 바람직하게는, 상기 제1변조부는 상기 제1신호를 기초로 상기 제1레이저 광을 직접 변조하여 제1펄스열로 출력하는 제1광원부 및 상기 제1펄스열을 입력받아 압축하여 출력하는 제1보상부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

보다 바람직하게는, 상기 제2변조부는 상기 제1신호와 180도 위상 차이를 가지는 상기 제2신호를 기초로 제2레이저 광을 직접 변조하여 제2펄스열로 출력하는 제2광원부 및 상기 제2펄스열을 입력받아 압축하여 출력하는 제2보상부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

보다 바람직하게는, 상기 제1레이저 광과 제2레이저 광이 동일한 파장을 가지는 것을 특징으로 한다.

보다 바람직하게는, 상기 광 송신기는 상기 제1내지 제2변조부에서 분산을 보상하며 재구성이 가능한 소자로 상기 펄스 압축을 수행하는 것을 특징으로 한다.

보다 바람직하게는, 상기 재구성이 가능한 소자는 DCF(Dispersion Compensated Fiber), DDF, 또는 첩 그레이팅을 기초로 구성되는 소자인 것을 특징으로 한다.

보다 바람직하게는, 상기 제1내지 제2신호는 하나의 클럭원(clock source)로 부터 동시에 발생되는 클럭신호인것을 특징으로 한다.

보다 바람직하게는, 상기 제3신호는 상기 제1신호 또는 제2신호의 주파수보다 2배의 주파수를 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 제로 복귀 신호 발생 장치 및 그 방법은, 레이저의 직접 변조를 통하여 펄스열을 얻고 이를 압축한 후 혼합하여 펄스 폭이 작은 펄스열을 발생하는 것을 주요 특징으로 하고 있으며, 이러한 펄스열을 광 변조기를 통해 데이터 변조하면 제로 복귀 신호를 얻을 수 있다.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.

도 2a는 본 발명에 의한 제로 복귀 신호 생성 장치의 구성을 보여주는 블록도이고, 도 2b는 도 1의 제1변조부의 상세 구성을 보여주는 블록도이며, 도 2c는 도 1의 제2변조부의 상세 구성을 보여주는 블록도이다. 그리고 도 3은 본 발명에 의한 제로 복귀 신호의 출력 펄스열과 데이터 변조 방법을 보다 알기 쉽게 도시한 도면이다. 한편 도 4는 본 발명에 의한 직접 변조와 펄스 압축된 신호 펄스열의 예를 보여주는 도면이다. 마지막으로 도 5는 본 발명에 의한 10Gbps 제로 복귀 신호 발생 방법의 과정을 보여주는 흐름도이다.

먼저 도 2a 내지 도 2c, 그리고 도 5를 참조하여 본 발명에 의한 제로 복귀 생성 장치 및 그 방법의 대하여 개괄적으로 설명하도록 한다.

제1변조부(210)는 5GHz의 주파수를 가지는 제1신호를 입력으로 하여 제1레이 저 광을 변조한 후 보상하여 출력하는데, 제1변조부(210)는 제1광원부(211)와 제1보상부(213)로 구성된다. 제1광원부(211)는 상기 제1신호를 수신하여 제1레이저 광을 직접 변조하여 제1펄스열로 출력한다. 그리고 제1보상부(213)는 상기 제1펄스열을 압축하여 출력한다(이상 S510단계).

제2변조부(220) 역시 제1변조부와 동일한 기능을 수행한다. 다만, 제2신호가 제1신호와 상보관계인 점이 상이하다. 제2변조부(220)는 상기 제1신호와 상보관계(complement)인 제2신호를 입력으로 하여 제2레이저 광을 변조한 후 보상하여 출력한다. 제2광원부(221)는 상기 제1신호와 180도 위상 차이를 가지는 상기 제2신호를 기초로 제2레이저 광을 직접 변조하여 제2펄스열로 출력한다. 제2보상부(223)는 상기 제2펄스열을 입력받아 압축하여 출력한다(이상 S520단계).

제1광원부(211)와 제2광원부(221)는 동일한 파장을 가지는 레이저로 구성되는 것이 바람직하며, 상기 제1내지 제2변조부에서 분산을 보상하며 재구성이 가능한 소자로 상기 보상 즉 펄스 압축을 수행하는데, DCF(Dispersion Compensated Fiber), DDF(Dispersion Decreased Fiber), 또는 첩 그레이팅을 기초로 상기 펄스 압축을 수행하는 것이 바람직하다. 또한 상기 제1내지 제2신호는 하나의 클럭원(clock source)로부터 동시에 발생되는 클럭신호이다.

혼합부(230)는 상기 제1변조부(210)와 제2변조부(220)의 출력신호를 결합하여 제1신호 혹은 제2신호의 2배의 주파수를 가지는 제3신호로 혼합하여 출력한다(S530 단계).

마지막으로 제3변조부(240)는 상기 제3신호를 수시하여 제로 복귀 신호로 변 조하여 출력한다(S540단계).

이제, 도 3과 도4를 참조하면서 보다 자세한 일 실시예를 설명하도록 한다. 도 3은 본 발명에 의한 제로 복귀 신호의 출력 펄스열과 데이터 변조 방법을 보다 알기 쉽게 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 의한 직접 변조와 펄스 압축된 신호 펄스열의 예를 보여주는 도면이다

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 두 개의 레이저(310,320)를 사용한다. 두 개의 레이저를 직접 변조 시에는 레이저(310)에는 5GHz Clock을 인가하여 직접 변조하고 레이저(320)에는 5GHz 반전 클록(Inverted Clock)을 인가하여 직접 변조한다. 두 개의 Clock은 위상이 180도이므로 혼합기를 통해 혼합할 때 위상 지연을 위한 매체가 필요하지 않다. 드라이버(300)는 클럭을 입력 받아 클럭과 반전클럭을 생성한다. 이는 동일한 클럭의 크기를 갖도록 하며 위상만 180도 차이만을 갖도록 하기 위해 하나의 드라이브에서 두 개의 클럭이 발생되도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 펄스열은 30ps 미만의 펄스폭을 가진다. 이러한 펄스폭을 지닌 펄스열은 앞서 설명한 바와 같이 비트간의 누화(Cross Talk)를 유발할 가능성이 높고, 직접 변조해서 얻은 펄스열은 5GHz에 해당하므로 두 개의 펄스열을 혼합기(350)를 통해 혼합하여 10GHz의 펄스 폭을 생성할 때에도 펄스폭이 큰 펄스열은 인접 펄스에 영향을 주므로 DCF(330,340)를통과하여 먼저 보상을 수행한 후 펄스 압축을 통해 적당한 펄스폭을 갖도록 펄스 압축을 한다. 펄스 압축된 펄스열은 광 변조기(360)의 데이터 "1100"로 광 변조되어 제로 복귀 광변조된 신호를 얻을 수 있다. 직접 변조와 광 펄스 압축 및 혼합에 대한 자세한 기술은 도 4에서 상세히 설명한다.

도 4는 직접 변조된 펄스의 생성, 압축, 그리고 혼합시의 광 펄스열의 변화 과정을 보여준다. 그래프 (410, 420)은 레이저의 전류 대 광 출력 전달함수를 나타낸다. 직접 변조라함은 레이저에 클럭과 같은 RF를 인가하여 430, 450 같은 펄스열을 얻는 것이다. 이때 얻어진 광펄스1(430)과 광펄스2(450)의 위상차는 180도이다. 180도를 얻을 수 있는 방법은 레이저에 위상이 180도인 클럭을 인가하여 직접 변조하여 얻어진다. 위상이 동일한 클럭을 두 레이저에 인가하여 얻은 펄스열은 혼합기를 통해 혼합될 때 동일한 위상을 가져서 두 펄스열이 겹쳐지므로, 각 광 경로 상에 180도 위상 지연을 두는 기능을 요구하지만 직접 변조 시에 다른 180도 위상을 인가하여 직접 변조함으로써 부가적인 위상 지연을 위한 기능을 포함하지 않아도 된다. 두 레이저는 동일한 파장을 가지도록 해야만 혼합될 때에도 동일한 광 파장을 갖는다. 서로 상이한 다른 파장을 갖는 레이저를 직접 변조할 경우, 혼합기를 통해 혼합하였을 때 두 개의 다른 파장이 존재하므로 직접 변조에 사용되는 본 발명에 있어서는 동일한 파장을 갖는 레이저를 사용한다. 직접 변조된 펄스열 (430,450)은 펄스 내부에 첩을 동반한다. 이러한 첩은 전송 시에 분산의 영향을 주어 펄스열의 펄스 폭이 퍼지는 현상을 초래할 수 있으나 분산 보상 기능 등을 갖는 파이버를 통과함으로써 압축되는 효과를 얻을 수 있기 때문에 첩의 유기는 펄스 압축을 위한 장점으로도 부각된다. 분산 보상 기능은 갖는 것은 앞서 설명한 바와 같이 DCF, DDF, 첩 그레이팅을 이용한 분산 보상기를 적용하는 것이 바람직하다. 이러한 분산 보상기를 통해 얻어진 펄스열 (440,460)은 펄스 폭이 10ps 미만으로 압 축되어 이를 광 혼합기(350)를 통해 혼합한다. 혼합되기 전 각 펄스열의 주파수는 5GHz이지만 혼합된 후의 펄스 열의 주파수는 10GHz가 되어 결합신호(470)와 같은 펄스열을 만들어 낸다. 이러한 펄스열은 광변조기(360)을 통해 데이터화될 경우 제로 복귀 신호가 된다.

즉, 데이터가 "1100"으로 광변조기에 인가되었을 경우 펄스열은 "1"인 경우 펄스를 출력하고 "0"인 경우 펄스를 출력하지 않으므로 광변조기의 출력 형태는 "1100"의 제로 복귀 신호를 출력하게 된다.

본 발명에 의한 제로 복귀 신호 발생 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD_ROM, 자기테이프, 플로피디스크 및 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 제로 복귀 신호 발생 장치 및 그 방법은 레이저를 직접 변조하여 10Gbps의 제로 복귀신호를 얻기 위한 방법이므로 두 개의 광 변조기를 사용하는 방법보다는 저렴하게 구성할 수 있다는 점이 큰 장점이다.

또한 종래의 제로 복귀 신호를 발생하는 광 송신기에 비하여 비용면에서 그 구성을 간단하게 할 수 있는 효과가 있다.

Claims

소정의 주파수를 가지는 제1신호를 입력으로 하여 제1레이저 광을 변조한 후 보상하여 출력하는 제1변조부;

상기 제1신호와 상보관계(complement)인 제2신호를 입력으로 하여 제2레이저 광을 변조한 후 보상하여 출력하는 제2변조부;

상기 제1내지 제2변조부의 출력신호를 결합하여 제3신호로 혼합하여 출력하는 혼합부; 및

상기 제3신호를 제로 복귀 신호로 변조하여 출력하는 제3변조부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제로 복귀 신호 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1변조부는

상기 제1신호를 기초로 상기 제1레이저 광을 직접 변조하여 제1펄스열로 출력하는 제1광원부; 및

상기 제1펄스열을 입력받아 압축하여 출력하는 제1보상부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제로 복귀 신호 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2변조부는

상기 제1신호와 180도 위상 차이를 가지는 상기 제2신호를 기초로 제2레이저 광을 직접 변조하여 제2펄스열로 출력하는 제2광원부; 및

상기 제2펄스열을 입력받아 압축하여 출력하는 제2보상부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제로 복귀 신호 발생 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1레이저 광과 제2레이저 광이 동일한 파장을 가지는 것을 특징으로 하는 제로 복귀 신호 발생 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1변조부 및 제2변조부에서 분산을 보상하며 재구성이 가능한 소자로 펄스 압축을 수행하는 것을 특징으로 하는 제로 복귀 신호 발생 장치.
제5항에 있어서, 상기 소자는

DCF, DDF, 또는 첩 그레이팅을 기초로 구성되는 소자인 것을 특징으로 하는 제로 복귀 신호 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1내지 제2신호는

하나의 클럭원(clock source)으로부터 동시에 발생되는 클럭신호인 것을 특징으로 하는 제로 복귀 신호 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 제3신호는

상기 제1신호 또는 제2신호의 주파수보다 2배의 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 제로 복귀 신호 발생 장치.
광송신기에서 제로 복귀 신호를 생성하는 방법에 있어서,

(a) 소정의 주파수를 가지는 제1신호를 입력받아 제1레이저 광을 직접 변조한 후 압축하여 제1펄스로 생성하는 단계;

(b) 상기 제1신호와 상보관계인 제2신호를 입력받아 제2레이저 광을 직접 변조한 후 압축하여 제2펄스로 생성하는 단계;

(c) 상기 제1내지 제2펄스를 결합하여 상기 제1신호 또는 제2신호의 2배 주파수를 가지는 제3신호로 혼합하는 단계; 및

(d) 상기 제3신호를 제로 복귀 신호로 변조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제로 복귀 신호 발생 방법.
제9항에 있어서,

상기 제1레이저 광 및 제2레이저 광이 동일한 파장을 가지는 것을 특징으로 하는 제로 복귀 신호 발생 방법.
제9항에 있어서, 상기 (b)단계는

상기 제2신호를 상기 제1신호와 180도 위상 차이를 가지도록 생성하는 것을 특징으로 하는 제로 복귀 신호 발생 방법.
광송신기에서 제로 복귀 신호를 생성하는 방법을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 있어서,

(a) 소정의 주파수를 가지는 제1신호를 입력받아 제1레이저 광을 직접 변조한 후 압축하여 제1펄스로 생성하는 단계;

(b) 상기 제1신호의 상보신호인 제2신호를 입력받아 제2레이저 광을 직접 변조한 후 압축하여 제2펄스로 생성하는 단계;

(c) 상기 제1내지 제2펄스를 혼합하여 상기 제1신호 또는 제2신호의 2배 주파수를 가지는 제3신호로 혼합하는 단계; 및

(d) 상기 제3신호를 제로 복귀 신호로 변조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제로 복귀 신호 발생 방법을 컴퓨터에서 실행시킬 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체.