KR100875381B1

KR100875381B1 - 단일파장 광가입자망에서 발생하는 광간섭 잡음 감소 장치및 방법

Info

Publication number: KR100875381B1
Application number: KR1020070012037A
Authority: KR
Inventors: 한상국; 원용욱; 권혁춘
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2008-12-23
Also published as: KR20080073426A

Abstract

본 발명은 단일파장 광가입자망에서 발생하는 광간섭 잡음 감소 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단일파장을 사용하는 부반송파 다중접속방식기반의 광가입자망 시스템에서 RF(Radio Frequency)신호인 부반송파 신호(Subcarrier Signal)를 단일 광원을 이용해 전송하는 경우, 광 신호 검출 과정에서 발생하는 광 신호들 간의 간섭 잡음을 감소시킬 수 있도록 한 단일파장 광가입자망에서 발생하는 광간섭 잡음 감소 장치 및 방법에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 단일파장을 사용하는 부반송파 다중접속방식 기반의 광가입자망 시스템에서 RF(Radio Frequency)신호인 부반송파 신호(Subcarrier Signal)를 단일 광원을 이용해 전송하는 경우, 부반송파 신호로 변조된 광신호에 의해 레이져 다이오드를 주입잠김 조건에서 동작시킴으로써, 광 신호 검출 과정에서 발생하는 광 신호들 간의 간섭 잡음을 감소시킬 수 있고, 부반송파 신호의 감소정도가 광간섭잡음의 감소정도보다 작아지기 때문에 시스템의 성능 지표인 반송파 대 잡음비가 향상되면서 비트에러율도 동시에 감소시킬 수 있도록 한 단일파장 광가입자망에서 발생하는 광간섭 잡음 감소 장치 및 방법을 제공하고자 한 것이다.

단일파장, 광가입자망, 중앙 기지국, 광간섭, 잡음, 감소, 주입잠김된 슬래이브 레이져 다이오드

Description

단일파장 광가입자망에서 발생하는 광간섭 잡음 감소 장치 및 방법{ Apparatus and method for reducing optical beat interference in single wavelength used optical network}

도 1은 기존의 광간섭 잡음 감소를 위한 방법으로서, 높은 변조 지수를 갖는 RF 신호에 의한 광 간섭 잡음 감소의 영향을 알아 보기위한 실험도,

도 2는 기존의 광간섭 잡음 감소를 위한 방법으로서, 높은 변조 지수를 갖는 RF 신호(Dithering signal)와 광 위상변조기를 이용하여 광 간섭 잡음을 감소하기 위한 방법을 설명하는 개략도,

도 3은 기존의 광간섭 잡음 감소를 위한 방법으로서, 버스트 모드로 동작하는 레이져를 이용하여 광 간섭 잡음을 감소시키는 방법을 설명하는 모식도,

도 4는 본 발명에 따른 광간섭 잡음 감소 장치 및 방법을 적용하기 위한 파장분할 다중방식을 이용한 부반송파 다중방식 단일광원 광전송 시스템의 구성도,

도 5는 본 발명에 따른 광간섭 잡음 감소 장치 및 방법으로서, 파장분할 다중접속방식에 부반송파 다중 접속방식을 이용한 단일광원 광전송 시스템에서 발생하는 광 간섭 잡음을 감소하는 장치 및 방법을 설명하기 위한 시스템 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 광가입자망 200 : 중앙기지국

300 : 주입잠김된 슬래이브 레이져 다이오드

400 : 마스터 레이져 500 : 광분배기

600 : 서큘레이터 700 : 포토 다이오드

단일파장을 사용하는 부반송파 다중방식 기반의 광가입자망 시스템은 머지 않은 미래에 광대역 가입자망 구현을 위한 하나의 훌륭한 해결책으로 인식되어 오고 있으며, 그 이유는 시스템 대비 많은 가입자 수를 확보할 수 있고, 시스템 보안성, 프로토콜 적용 용이도, 시스템 확장성 등에서 동일한 기능을 하는 다른 시스템에 비해 탁월한 성능을 발휘하기 때문이다.

그러나, 부반송파 다중방식 기반의 광가입자망 시스템에서 성능열화의 주된 요인은 가입자단에서 중앙기지국으로 광신호들을 상향 전송할 때, 중앙기지국내의 광수신기 모듈에서 스퀘어 로우(Square-Law) 검출방식으로 신호를 검출하기 때문에, 광신호들 간에 간섭으로 인해서 광간섭 잡음이 발생하는 단점이 있다.

이러한 잡음이 데이터신호를 포함하고 있는 부반송파 신호대역에 존재하게 되면, 시스템 성능지표인 신호 대 잡음비를 심각하게 감소시키게 되므로, 광간섭 잡음은 부반송파 다중방식을 이용한 저가의 광송수신 모듈을 이용하는 시스템에서는 반드시 해결해야 하는 문제로 남아있다.

따라서, 단일파장을 이용하는 부반송파 다중방식 기반의 광가입자망 시스템 구현을 위해서 광 간섭 잡음제어 기술을 구현하는 것이 필수적으로 요구되고 있다.

현재, 광 간섭 잡음을 감소시키기 위한 기존 방법 중의 첫 번째 방법은 전송하려는 RF 신호 외에 높은 변조지수를 갖는 정보가 담겨있지 않은 RF 신호를 추가하여 광 신호의 스펙트럼을 넓히는 방법이며, 이를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
여기서, 높은 변조지수를 갖는 정보가 담겨있지 않은 RF 신호는 도 1에서 1GHz 클립핑 톤에 해당한다.

첨부한 도 1은 높은 변조 지수를 갖는 RF 신호에 의한 광 간섭 잡음 감소의 영향을 알아 보기위한 과정을 도시하고 있다.

도 1에 따르면, 광 간섭 잡음을 발생시키기 위해 2 개의 광원인 레이져 다이오드를 이용하는 대신에 자가-헤테로딘(Self-Heterodyne) 기법을 이용하여 광 간섭 잡음을 발생시켰다.
1GHz의 높은 변조지수를 갖는 클립핑 톤을 광원인 레이져 다이오드에서 변조시키면 레이져 다이오드에서 발생하는 비선형현상[처핑(Chirping)효과 및 클립핑(Clipping)효과]들에 의해 광원에서 출력되는 광신호의 스펙트럼이 넓어지게 된다.
자가-헤테로딘 기법에 의해 넓어진 광신호들 간의 간섭을 발생시키면, 광간섭잡음의 대역폭은 각각의 광신호 대역폭의 2배에 해당하기 때문에 넓어진 광신호들 간의 발생되는 광간섭잡음의 대역폭도 넓어지면서 크기는 작아지게 된다.

그 결과, 광 간섭 잡음에 의한 스펙트럼은 주파수가 0인 기점을 중심으로 분포하게 되는데, 실제로 최악의 경우는 광 간섭 잡음이 RF 신호 대역 내에서 크기가 최대가 되는 경우이고 이 실험은 최악의 상황은 아니지만 주파수가 0인 지점에서의 잡음과 RF 신호 대역에서의 잡음 차이를 측정하면 최악의 경우를 예측할 수 있다.

도 1에서 잡음 신호 발생기와 연결된 광원에서 생성된 신호가 광 간섭 잡음을 유발하고, 아래쪽 광원에서 생성된 신호로부터 실제 전송하려는 정보가 실려 있는 RF 신호가 발생하며, 두 신호에 모두 1GHz의 높은 변조지수를 갖는 RF 신호를 추가해서 없는 경우와 성능을 비교하였다.

이때, 1GHz의 높은 변조지수를 갖는 RF 신호를 선택한 이유는 이 신호에 의해서 발생하는 비선형 왜곡성분이 RF 신호대역 내에 떨어지지 않도록 하기 위해서이다.

광 간섭 잡음을 감소시키기 위해서 기존 방법 중 두 번째 방법은 버스트 모드로 동작하는 레이저를 이용한 방법이며, 이를 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 3에 도시된 바와 같이, 여러 가입자가 통신을 원할 경우에 생기는 광 간섭 잡음을 해결하기 위하여 한 수신기로 들어오는 각 가입자의 광원을 버스트 모드로 동작시켜 보낼 정보가 있을때만 빨리 보내고 정보가 없으면 빠른 시간내에 레이저의 파워를 낮추는 방법을 사용하여 광 간섭잡음이 생기는 것을 억제한다.

즉, 가입자가 정보를 전송하지 않을 때도 광파워가 수신기에 수신되어 다른 광원과 비팅을 일으켜 광간섭 잡음이 생기는 것을 막기 위함이며, 버스트 모드로 광송신기를 동작시키기 위하여 가입자의 광송신기에서 변조하기 이전의 기저 대역 정보와 반송파로 변조신 신호뿐만 아니라 광파워를 모두 모니터링 하여 버스트 모 드로 동작하기에 알맞은 레이저의 바이어스 전류로 바이어스 전류를 조정한다.

상기와 같이 기존에 제안된 광 간섭 잡음 감소 방법 중에 변조지수를 크게 하는 방법은 물리적으로 광원의 변조지수를 1이상으로 하는 것은 불가능하고, 또한 비선형 현상인 처프(Chirp)현상이 많이 발생을 하므로 이러한 문제에 대한 해결을 하는 것이 중요하다.

그러나, 상술한 바와 같이 도 1 및 도 2에 나타낸 높은 변조지수를 갖는 RF 신호를 주입하는 방법에 있어서, 도 1의 방법은 높은 변조지수를 갖는 RF 신호의 주파수와 전송신호의 주파수가 겹치지 않도록 선정을 해야 한다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이 여기서의 디터링 신호는 도 1에 나타낸 클립핑 톤과 동일하며, 이러한 종류의 신호를 광주파수 변조기에 입력하면 디터링 신호의 크기에 비례하여 더 많은 광주파수가 발생하기 때문에 광스펙트럼이 넓어지게 되는 현상이 발생하게 된다.
이러한 도 2의 방법은 광 위상변조기와 같은 고가의 부품을 사용해야 한다는 단점이 있다.

또한, 도 3에 나타낸 버스트 모드로 동작하는 레이져 다이오드를 이용한 방법은 시간적으로 동시에 수신되는 광원을 최소화함으로써 광간섭 잡음을 생기지 않게 하는 것이지만, 각 광원이 보내려는 데이터가 많아 수신기에서 계속 광간섭 잡음이 생성될 경우 원하는 품질의 정보전송이 어려워지는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 기존의 제반 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 단일파장을 사용하는 부반송파 다중접속방식 기반의 광가입자망 시스템에서 RF(Radio Frequency)신호인 부반송파 신호(Subcarrier Signal)를 단일 광원을 이용해 전송하는 경우, 부반송파 신호로 변조된 광신호에 의해 레이져 다이오드를 주입잠김 조건에서 동작시킴으로써, 광 신호 검출 과정에서 발생하는 광 신호들 간의 간섭 잡음 을 감소시킬 수 있고, 부반송파 신호의 감소정도가 광간섭잡음의 감소정도보다 작아지기 때문에 시스템의 성능 지표인 반송파 대 잡음비가 향상되면서 비트에러율도 동시에 감소시킬 수 있도록 한 단일파장 광가입자망에서 발생하는 광간섭 잡음 감소 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 단일파장 광가입자망에서 발생하는 광간섭 잡음 감소 장치는: 광변조 가능소자를 포함하는 광가입자망과; 상기 광가입자망으로 광신호를 하향 전송하는 중앙기지국용 광송수신기의 마스터 레이져와; 상기 광송수신기의 입출력단쪽의 멀티플렉서와; 상기 멀티플렉서와 연결되는 광가입자망의 입출력단쪽의 디멀티플렉서와; 상기 광가입자망의 입출력단쪽과 상기 디멀티플렉서간에 연결되어, 광신호를 분할하는 광분배기와; 상기 마스터 레이져의 광신호를 광가입자망쪽으로 전송하거나, 광가압자망으로부터 반사되어 중앙지지국으로 상향 링크 전송되는 부반송파를 수신하는 포트인 서큘레이터와; 상기 서큘레이터의 출력 포트쪽에 연결되어, 부반송파 신호로 변조된 동일 광파장의 광신호를 고주파 필터링하여 광간섭 잡음을 감소시키는 광간섭 잡음 감소수단과; 상기 광간섭 잡음 감소수단의 출력측에 연결되어 최종 RF 신호를 검출하는 포토 다이오드를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 일 구현예로서, 상기 광간섭 잡음 감소수단은 주입잠김된 슬래이브 레이져 다이오드인 것을 특징으로 한다.

바람직한 다른 구현예로서, 상기 광변조 가능소자는 광변조기, 반사형 반도체 광증폭기중 선택된 어느 하나 인 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 단일파장 광가입자망에서 발생하는 광간섭 잡음 감소 방법은: 중앙기지국의 광송수신기의 마스터 레이저에서 광가입자망으로 광신호가 전송된 후, 전송된 광신호가 광가입자망의 광변조 가능소자(RSOA)에 주입되어 부반송파 신호에 의해 변조됨과 함께 광분배기에 연결된 여러 가입자가 동일파장의 광원을 사용하여 부반송파 신호에 의해 변조된 데이터를 중앙기지국으로 다시 상향 전송되는 단계와; 여러 가입자가 동일파장의 광원을 사용하여 부반송파 신호에 의해 변조된 데이터를 상기 중앙기지국의 광수신기에서 수신하는 단계와; 수신된 부반송파 신호로 변조된 동일 광파장의 광신호를 주입잠김 슬래이브 레이져 다이오드에서 고주파 필터링하는 단계와; 상기 주입잠김 슬래이브 레이져 다이오드에 의하여 광간섭 잡음이 감소된 최종 RF신호를 포토 다이오드를 통해 검출하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

바람직한 일 구현예로서, 상기 주입잠김된 슬래이브 레이져 다이오드내에서 발생하는 진폭변조성분 감소 단계 및 주파수 변조성분의 진폭변조성분으로의 변환 단계에 의해 고주파 필터링이 진행되는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 진폭변조성분 감소 단계는: 상기 주입잠김된 슬래이브 레이져 다이오드에 주입되는 광신호의 크기가 레이져 다이오드 자체의 출력 광신호의 크기보다 상대적으로 작을 때, 주입되는 외부 광신호에 의해 주입잠김된 광신호의 내부에서 변조된 신호성분의 크기가 작아지게 하는 단계로 진행되는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 주파수 변조성분의 진폭변조성분으로의 변환 단계는: 주파수 변조성분을 가지고 있는 광신호가 상기 주입잠김된 슬래이브 레이져 다이오드를 주입잠김시키면, 외부에서 주입되는 광신호의 주파수와 주입잠김되는 슬래이브 레이져 다이오드의 광주파수간의 차이 변화에 의해, 외부에서 주입되는 광신호의 주파수 변조성분을 주입잠김된 슬래이브 레이져 다이오드의 출력 광신호가 진폭 변조시키는 단계로 진행되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명에 따른 광 간섭 잡음 감소장치 및 방법을 적용할 수 있는 파장분할 다중방식을 이용한 부반송파 다중방식 단일광원 광전송 시스템을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

첨부한 도 4는 본 발명을 적용하기 위한 파장분할 다중방식을 이용한 부반송파 다중방식 단일광원 광전송 시스템의 구성도이다.

도 4에 도시된 시스템은 광대역 가입자망의 하나의 대안으로서 훌륭한 해결책으로 여겨져 왔지만, 가입자에 사용되는 광원의 가격문제로 인하여 실제 구현에 많은 어려움이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위한 다양한 방법중 가입자에 광변조 가능소자(예를들어 광변조기, 반사형 반도체 광증폭기 등)를 사용하는 방법은 광원을 사용하지 않기 때문에 가입자단을 간단하게 디자인 가능하고, 양방향 링크 구현시 하나의 광 섬유(fiber)를 사용함으로써, 네트워크 사이즈를 줄일 수 있으며, 중앙기지국 또는 외부와의 연결을 간단하게 구현할 수 있는 장점이 있다.

또한, 반사형 반도체 광증폭기를 사용할 경우에는 광 이득 및 변조특성을 모두 이용 가능하기 때문에 증폭기가 필요없는 광가입자망 시스템 구현이 가능하다.

상기 가입자단에 반사형 반도체 광증폭기를 사용하는 기존의 방식에서는 양방향 전송방식규격을 모두 디지털전송방식을 사용하거나, 또는 가입자단에서는 시간분할다중방식을 사용하여 상향링크를 구성하는 시스템이 제안되고 있다.

이러한 방식은 주파수를 효율적으로 사용하지 못하는 단점이 있는데, 반사형 반도체 광증폭기를 이용한 단일광원을 이용한 부반송파 다중방식 기반의 광가입자망 시스템을 구성하게 되면 양방향 모두 부반송파 다중방식을 사용하기 때문에 주파수를 효율적으로 사용이 가능하게 되고 더 많은 데이터전송이 가능하게 된다.

그러나, 부반송파다중방식을 이용하는 광가입자망시스템 성능열화의 주된 요인은 광신호들 간에 발생하는 광간섭 잡음이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 반사형 반도체 광증폭기를 이용한 단일광원을 이용한 부반송파 다중방식 기반의 광가입자망 시스템에서는 하향전송시 사용되었던 광원을 상향링크 전송시 재사용하기 때문에 동일광원끼리의 광간섭현상으로 인하여 중앙기지국에서 광신호를 수신하는 과정에서 저주파 대역에서 광간섭잡음(OBI Noise)이 발생을 하게 된다.

이러한 잡음은 상향링크 전송시 반사형 반도체 광증폭기에서 인가되는 부반송파 신호와 광간섭현상을 일으키면서 중앙기지국에서 부반송파 신호 검출시 신호 주변에 광간섭잡음이 발생하여 신호의 특성을 저하시키게 된다.

이에, 본 발명에 따르면 상기 광간섭 잡음을 제어하기 위해서 중앙기지국에서 주입잠김된 레이져 다이오드가 사용된다.

상기 레이져 다이오드를 주입잠김 모드에서 동작을 시키면, 고주파 필터특성을 나타내게 되기 때문에, 가입자에서 중앙기지국으로 상향 전송하는 경우, 동일광원사용으로 인해 발생하는 저주파대역 광간섭잡음이 감소하게 된다.

동시에, 부반송파 신호와 간섭으로 발생한 잡음도 감소하게 된다.

또한, 중앙기지국에서 광간섭잡음을 처리할 수 있기 때문에 시스템 유지 및 관리측면에서도 유리한 구조라 할 수 있다.

여기서, 광간섭 잡음을 제어하기 위해서 중앙기지국에서 주입잠김된 레이져 다이오드가 사용된 본 발명의 광간섭 잡음 감소 장치 및 방법을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 5는 파장분할 다중접속방식의 부반송파 다중 접속방식을 이용한 단일광원 광전송 시스템에서 발생하는 광 간섭 잡음을 감소하는 방법을 설명하는 시스템도이다.

본 발명은 단일파장을 사용하는 부반송파 다중접속방식 기반의 광가입자망 시스템에서 RF(Radio Frequency)신호인 부반송파 신호(Subcarrier Signal)를 단일 광원을 이용해 전송하는 경우, 즉 가입자단에서 광변조가능소자(예를들어, 광변조기, 반사형광증폭기 등)를 이용한 광가입자망(100)을 통하여 중앙기지국(200)으로 부반송파 신호를 상향링크 전송하는 경우, 중앙기지국(200)에 주입잠김된 슬래이브 레이져 다이오드(300)를 이용하여 광간섭 잡음을 줄일 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.

도 5에서 보는 바와 같이, 먼저 중앙기지국의 광원인 레이져 다이오드(400) 즉, 마스터 레이져(400)에서 광가입자망(100: Optical Network Unit)으로 전송된 광신호는 광변조 가능소자(RSOA)에 입력되어 변조된 후 중앙기지국(200)으로 다시 상향 전송된다.

예를 들면, 서큘레이터(600)의 1번 포트로 입력된 광신호는 2번 포트로 출력되고 2번 포트로 출력된 광신호는 광분배기(500)를 거쳐 광가입자망(100) 내의 광변조 가능소자로 입력되어서 변조된 후 광변조 가능소자 내에서 반사되어 광분배기(500)를 거쳐 서큘레이터(600)의 2번 포트로 입력되게 된다.
이렇게 2번 포트로 입력된 광신호는 3번 포트로 출력되게 된다.

이때, 광분배기(500)에 연결된 여러 가입자가 동일파장의 광원을 사용하여 부반송파 신호에 의해 변조된 데이터를 상향 전송하기 때문에 중앙기지국(200)의 광수신기에서 광수신할 경우에 도 5에 도시된 바와 같이, 일정한 선폭을 갖는 광반송파들간의 간섭에 의해서 저주파대역으로 광간섭 잡음, 즉 광비트 간섭(OBI: Optical Beat Interference) 잡음이 발생하고, 부반송파 신호와 광반송파간의 간섭으로 인해서 부반송파 신호 주변으로 또 다른 광간섭 잡음이 발생하게 된다.

결국, 상기와 같은 잡음들로 인하여, 신호 대 잡음비가 현격하게 감소하게 된다.

이러한 광간섭 잡음을 감소시키는 제어를 위해서, 광수신기의 광수신부 즉, 서큘레이터(600)의 3번 포트 이후의 수신라인에 주입잠김된 슬래이브 레이져 다이 오드(300)를 설치하게 되며, 이 주입잠김된 슬래이브 레이져 다이오드(300) 이후 라인에 최종 RF신호 검출을 위한 포토 다이오드(700)가 연결된다.

이에, 부반송파 신호로 변조된 광신호에 의해 주입잠김된 슬래이브 레이져 다이오드(300)를 주입잠김 조건에서 동작시키면, 주입잠김된 슬래이브 레이져 다이오드(300)의 광신호는 외부에서 주입되는 광신호의 특성을 그대로 닮아가게 된다.

상기 주입잠김된 슬래이브 레이져 다이오드(300)에 주입되는 광신호의 크기가 레이져 다이오드(300) 자체의 출력광신호의 크기보다 상대적으로 작기 때문에 주입되는 외부광신호에 의해 주입잠김된 광신호의 내부에서 변조된 신호성분의 크기는 일반적으로 작게 되며, 이것이 진폭변조성분 감소현상(Amplitude modulation suppression: AM suppression)이라 할 수 있다.

상기 주입잠김된 레이져 다이오드(300)에 주입되는 광신호의 크기가 레이져 다이오드(300) 자체의 출력광신호의 크기보다 상대적으로 작은 이유를 더 구체적으로 설명하면, 레이져 다이오드(300)로 광신호가 주입되는 부분이 일반적으로 반사막이 형성되어 있으므로 반사막의 반사율에 따라서 반사되는 양으로 인해 주입되는 광신호의 일부만 주입이 되고, 또한 레이저 다이오드(300)내부에 존재하는 렌즈를 다시 통과해야 하므로 실제로는 주입되는 양의 일부분만 주입이 되므로, 결국 주입잠김된 레이져 다이오드(300)에 주입되는 광신호의 크기가 레이져 다이오드(300) 자체의 출력광신호의 크기보다 상대적으로 작게 된다.

따라서, 상기 주입잠김된 슬래이브 레이져 다이오드(300)에 주입되는 광신호의 크기가 증가함에 따라서 주입잠김된 광신호의 내부에서 변조된 신호성분 크기의 감소되는 정도는 작아지게 되고, 또한 부반송파 신호에 의해 변조된 광신호는 주파수 변조성분도 갖게 된다.

이러한 주파수 변조성분을 가지고 있는 광신호가 슬래이브 레이져 다이오드(300)를 주입잠김시키면, 외부에서 주입되는 광신호의 주파수와 주입잠김되는 슬래이브 레이져 다이오드(300)의 광주파수간의 차이 변화에 의해, 외부에서 주입되는 광신호의 주파수 변조성분은 주입잠김된 슬래이브 레이져 다이오드(300)의 출력 광신호를 진폭변조시키게 된다.

이러한 현상을 주파수 변조성분의 진폭변조성분으로의 변환 현상(Frequency modulation to Amplitude modulation conversion: FM to AM conversion)이라 할 수 있으며, 이 현상으로 인하여 외부에서 주입되는 광신호를 변조시키는 부반송파 신호의 주파수가 증가함에 따라 AM성분으로 변환되는 정도도 증가하게 된다.

그러므로, 주입잠김된 슬래이브 레이져 다이오드(300)의 주파수특성은 주파수가 증가함에 따라 반응 정도가 증가하게 되므로 고주파 필터의 특성을 나타내게 된다.

따라서, 부반송파 신호로 변조된 동일 광파장의 광신호들이 광분배기(500)를 거쳐 고주파 필터의 특성을 갖는 주입잠김된 슬래이브 레이져 다이오드(300)를 통과한 후, 포토다이오드(700)에서 검출될 때 광간섭 잡음이 감소하게 되며, 그 원인은 가입자에서 부반송파 신호로 변조된 광신호들이 광분배기(500)에 의해서 합쳐진 후, 주입잠김된 슬래이브 레이져 다이오드(300)를 통과하게 되면 위에서 언급한 진폭변조성분 감소현상 및 주파수 변조성분의 진폭변조성분으로의 변환 현상으로 인 해 상대적으로 주입되는 광신호가 작아지기 때문에 이들간의 간섭에 의해 발생한 광간섭 잡음은 감소하게 된다.

한편, 가입자의 광변조 가능소자에서 부반송파 신호로 변조된 광신호에는 이 신호와 동일한 주파수를 갖는 주파수 변조성분들이 존재하기 때문에, 주입잠김된 슬래이브 레이져 다이오드(300)에서 부반송파 신호와 주파수가 동일한 주파수 변조성분들이 진폭변조성분으로 변환된다.

따라서, 부반송파 신호의 감소정도가 광간섭잡음의 감소정도보다 작아지기 때문에 시스템의 성능 지표인 반송파 대 잡음비가 향상되면서 비트에러율도 동시에 감소하게 된다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 단일파장 광가입자망에서 발생하는 광간섭 잡음 감소 장치 및 방법에 의하면, 단일파장을 사용하는 부반송파 다중접속방식 기반의 광가입자망 시스템에서 RF(Radio Frequency)신호인 부반송파 신호(Subcarrier Signal)를 단일 광원을 이용해 전송하는 경우, 부반송파 신호로 변조된 광신호에 의해 레이져 다이오드를 주입잠김 조건에서 동작시킴으로써, 광 신호 검출 과정에서 발생하는 광 신호들 간의 간섭 잡음을 감소시킬 수 있다.

또한, 부반송파 신호의 감소정도가 광간섭잡음의 감소정도보다 작아지기 때문에 시스템의 성능 지표인 반송파 대 잡음비가 향상되면서 비트에러율도 동시에 감소시킬 수 있다.

Claims

광변조 가능소자를 포함하는 광가입자망과;

상기 광가입자망으로 광신호를 하향 전송하는 중앙기지국용 광송수신기의 마스터 레이져와;

상기 광송수신기의 입출력단쪽의 멀티플렉서와;

상기 멀티플렉서와 연결되는 광가입자망의 입출력단쪽의 디멀티플렉서와;

상기 광가입자망의 입출력단쪽과 상기 디멀티플렉서간에 연결되어, 광신호를 분할하는 광분배기와;

상기 마스터 레이져의 광신호를 광가입자망쪽으로 전송하거나, 광가압자망으로부터 반사되어 중앙지지국으로 상향 링크 전송되는 부반송파를 수신하는 포트인 서큘레이터와;

상기 서큘레이터의 출력 포트쪽에 연결되어, 부반송파 신호로 변조된 동일 광파장의 광신호를 고주파 필터링하여 광간섭 잡음을 감소시키는 광간섭 잡음 감소수단과;

상기 광간섭 잡음 감소수단의 출력측에 연결되어 최종 RF 신호를 검출하는 포토 다이오드를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 단일파장 광가입자망에서 발생하는 광간섭 잡음 감소 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 광간섭 잡음 감소수단은 주입잠김된 슬래이브 레이져 다이오드인 것을 특징으로 하는 단일파장 광가입자망에서 발생하는 광간섭 잡음 감소 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 광변조 가능소자는 광변조기, 반사형 반도체 광증폭기중 선택된 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 단일파장 광가입자망에서 발생하는 광간섭 잡음 감소 장치.
중앙기지국의 광송수신기의 마스터 레이저에서 광가입자망으로 광신호가 전송된 후, 전송된 광신호가 광가입자망의 광변조 가능소자(RSOA)에 주입되어 부반송파 신호에 의해 변조됨과 함께 광분배기에 연결된 여러 가입자가 동일파장의 광원을 사용하여 부반송파 신호에 의해 변조된 데이터가 중앙기지국으로 다시 상향 전송되는 단계와;

여러 가입자가 동일파장의 광원을 사용하여 부반송파 신호에 의해 변조된 데이터를 상기 중앙기지국의 광수신기에서 수신하는 단계와;

수신된 부반송파 신호로 변조된 동일 광파장의 광신호를 주입잠김 슬래이브 레이져 다이오드에서 고주파 필터링하는 단계와;

상기 주입잠김 슬래이브 레이져 다이오드에 의하여 광간섭 잡음이 감소된 최 종 RF신호를 포토 다이오드를 통해 검출하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 단일파장 광가입자망에서 발생하는 광간섭 잡음 감소 방법.
청구항 4에 있어서, 상기 주입잠김된 슬래이브 레이져 다이오드내에서 발생하는 진폭변조성분 감소 단계 및 주파수 변조성분의 진폭변조성분으로의 변환 단계에 의해 고주파 필터링이 진행되는 것을 특징으로 하는 단일파장 광가입자망에서 발생하는 광간섭 잡음 감소 방법.
청구항 5에 있어서, 상기 진폭변조성분 감소 단계는:

상기 주입잠김된 슬래이브 레이져 다이오드에 주입되는 광신호의 크기가 레이져 다이오드 자체의 출력 광신호의 크기보다 상대적으로 작을 때, 주입되는 외부 광신호에 의해 주입잠김된 광신호의 내부에서 변조된 신호성분의 크기가 작아지게 하는 단계로 진행되는 것을 특징으로 하는 단일파장 광가입자망에서 발생하는 광간섭 잡음 감소 방법.
청구항 5에 있어서, 상기 주파수 변조성분의 진폭변조성분으로의 변환 단계는:

주파수 변조성분을 가지고 있는 광신호가 상기 주입잠김된 슬래이브 레이져 다이오드를 주입잠김시키면, 외부에서 주입되는 광신호의 주파수와 주입잠김되는 슬래이브 레이져 다이오드의 광주파수간의 차이 변화에 의해, 외부에서 주입되는 광신호의 주파수 변조성분을 주입잠김된 슬래이브 레이져 다이오드의 출력 광신호가 진폭 변조시키는 단계로 진행되는 것을 특징으로 하는 단일파장 광가입자망에서 발생하는 광간섭 잡음 감소 방법.