KR101057826B1

KR101057826B1 - 광 송신기의 왜곡 제어를 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101057826B1
Application number: KR1020050087897A
Authority: KR
Inventors: 존 마이클 이안넬리
Original assignee: 엠코어 코포레이션
Priority date: 2004-09-21
Filing date: 2005-09-21
Publication date: 2011-08-19
Also published as: CN1753334B; CN1753334A; TW200624977A; JP2006115524A; JP4806559B2; KR20060051503A; TWI330474B

Abstract

광 송신기를 제조하는 방법은 온도 센서 및 온도 제어기를 포함하는 모듈에 레이저를 어셈블링하는(assembling) 단계를 포함한다. 광학 왜곡을 최소화하기 위한 레이저의 최적 동작 온도는 소정의 범위 내의 온도에서 결정이 이루어지는데, 상기 소정의 범위 사이의 복수의 온도에서 왜곡의 결정이 이루어진다. 온도 제어기는 레이저를 최적 온도에서 동작시키도록 선택적으로 조정된다. 또한, 왜곡은 레이저가 능동적으로 동작하는 동안에 감시될 수 있다. 온도 제어기는 그 근방에서 온도-의존 최소 왜곡을 생성하는 새로 제어된 온도에서 레이저를 동작시키기 위하여 왜곡에 대한 감시에 기초하여 선택적으로 조정될 수 있다.

광통신, 광섬유, 송신 시스템, 왜곡, 레이저

Description

광 송신기의 왜곡 제어를 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DISTORTION CONTROL FOR OPTICAL TRANSMITTERS}

도1은 특정 레이저 송신기 시스템에서 최소 왜곡이 존재하는 온도를 결정하기 위한 구성을 도시한 블록도.

도2는 도1의 레이저 송신기 시스템의 최소 왜곡 온도를 결정하는 기술을 수행하기 위한 흐름도.

도3은 도2의 기술을 이용하여 바람직한 실시예에 따라 결정될 수 있는 레이저 송신기 시스템에 있어서의 전형적인 왜곡 대 온도 곡선을 도시한 도면.

도4는 최소 왜곡이 존재하는 온도를 선택적으로 조정하기 위해 레이저 왜곡의 온라인 감시(on-line monitoring)를 위한 피드백 구성을 도시한 블록도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

12: 광원 14: 전기-광학 변환기

16: 온도 센서 18: 온도 제어기

20: 왜곡 분석기

본 발명은 광 송신기(optical transmitter)에 관한 것으로서, 특히, 광섬유를 통해 송신되는 광학 신호의 온도-의존 왜곡 특성을 최소화하도록 광 송신기를 제조하는 방법에 관한 것이다.

전압 신호를 이용하여 도체를 통해 아날로그 또는 2진 디지털 정보를 전송하는 모뎀의 대안은 광섬유 케이블을 통해 광학(광) 신호를 이용하는 것이다. 아날로그 무선 주파수 회로 또는 디지털 회로로부터의 전기 신호(하이/로우 전압)는 LED 또는 VCSEL이나 에지-발광형 레이저(edge-emitting laser)와 같은 고체 레이저를 이용하여 진폭 변조 또는 주파수 변조된 광학 신호로 변환될 수 있다. 마찬가지로, 광학 신호는 증폭기, 복조기, 또는 다른 형태의 회로로의 입력을 위해 포토다이오드 또는 포토트랜지스터를 이용하여 전기적인 형태로 다시 변환될 수 있다.

레이저 공진기(resonator)는 가로 및 세로 모드의 2가지 별개의 유형을 갖는다. 가로 모드(transverse mode)는 빔(beam)의 단면 강도 프로파일에서 나타난다. 세로 모드(longitudinal mode)는 레이저의 이득 대역폭 내의 상이한 파장에서 발생하는, 레이저 공동(laser cavity)의 길이를 따르는 상이한 공진에 대응한다. 상이한 세로 모드에 대응하는 상이한 라인에서의 상대적인 강도(intensity)가 소정의 환경 하에서 시프트될 때 모드 호핑(mode hopping)이 발생한다. 광 송신기를 이용한 신뢰성 있는 통신 링크를 제공하기 위하여, 이러한 광통신 애플리케이션에 이용 되는 레이저에서 모드 호핑을 방지하는 것이 요구된다.

레이저에서 모드 호핑이 발생하게 되는 하나의 요인은 레이저의 안정성 정도이다. 파장 안정성, 펄스-펄스 에너지 안정성, 반복률 안정성, 열 안정성, 대역폭 안정성 등을 포함하여 많은 형태의 안정성이 있으며, 이들은 다양한 방법으로 제어되도록 시도될 수 있다. 예를 들어, 에너지 안정성 및 반복률 안정성은 이득 매체로 입력되는 전기 또는 광 에너지의 안정성에 종종 의존한다. 파장 또는 대역폭 안정성의 정도는 공진기 재료의 품질 및 다른 요인들에 의존할 수 있다. 열 안정성의 정도는 파장 또는 대역폭 안정성에 영향을 미칠 수 있으며, 전형적으로 이득 매체의 열용량(heat capacity), 그리고, 냉각 또는(및) 가열 요소, 즉, 온도 제어기, 열 교환기 또는 다른 열 감시 및 전달 장치 등이 열 센서와 함께 제공되는지 여부, 그리고, 이 장치들이 나타내는 열 제어 감도에 의존한다. 동작 온도를 포함하여 레이저 시스템의 여러 가지 파라미터를 안정화하고 모드 호핑의 발생을 방지하기 위한 다양한 개발이 이루어졌다.

광섬유 단부로부터 광 형태로 디지털 정보를 송신하는 것은 단순히 송신기 또는 송수신기의 레이저 또는 레이저 어레이를 먼 거리의 광 검출기를 향해 조준함으로써 실외(open-air)에서 수행될 수 있지만, 빔 간섭, 빔 발산, 산란, 분산 등이 매우 현저한 왜곡 없이 빔을 전송하는 것을 어렵게 만든다. 실외에서의 광학 데이터 송신의 문제점을 회피하기 위한 하나의 방법은 광펄스(light pulse)를 광섬유를 통해 전송하는 것이다. 광섬유는 인덕턴스, 캐패시턴스 및 전기 신호를 방해하는 외부 간섭과 연관된 모든 문제점을 완전히 회피하는 장점을 갖고, 구리선(copper wire)이 전자를 전도하는 것과 같이 광빔을 전송하게 된다.

광학 매체의 단일 모드에서도, 광학 매체를 통해 짧은 경로를 진행하는 LED, VCSEL, 에지-발광형 레이저 등에 의해 방출되는 광 펄스는 긴 경로를 진행하는 광 펄스보다 빠르게 검출기에 도달하게 된다. 광학 매체를 형성하는 재료는 검출된 신호의 상이한 주파수의 그룹 속도(group velocity)의 변화 또는 색분산(chromatic dispersion)을 어느 정도 부가하게 되며, 그 결과, 정보를 전달하는 신호의 진폭 및 위상의 왜곡이 발생한다. 이 문제점은 대역폭 또는 변조 주파수가 넓어질수록 악화되고, 총 매체 길이가 증가될수록 악화된다. 광통신 장비에서와 같은 원거리에 있어서는, 매우 좁은 대역폭을 가진 광 펄스 조차도 바람직하지 않은 정도의 왜곡을 보이는 신호를 초래하게 된다.

변조된 레이저 송신기로부터 광학 매체를 통해 송신되는 광학 신호는 매우 좁은 대역폭을 갖는 단일 모드 레이저인 경우와 및 간략하게 전술한 바와 같이 종래 방법에 의해 광학 펄스를 안정화하기 위한 단계들이 수행되는 경우에도 어느 정도의 왜곡을 나타내는 것으로 알려져 있다. 광학 신호에서의 왜곡을 감소시키기 위한 노력으로 전자식 전치왜곡 회로(electronic pre-distortion circuit)가 개발되었다(본 명세서에 참조로서 포함된 미국특허 제6,228,814호, 제5,798,854호, 제5,252,930호, 제5,132,639호 및 제4,992,754호 참조). 왜곡은 외부 공동형 레이저(external cavity laser:ECL)의 출력에서 나타나고, 이는 레이저 설계의 영향이다. 또한, 레이저가 광섬유에 링크된 경우에도 왜곡이 나타나지만, 이것은 ECL 왜곡만큼 두드러지거나 많이 변화되지 않는다.

왜곡에 미치는 열의 상대한 영향 때문에, 전치왜곡 회로는 비선형 레이저의 동작 온도에 의존하여 동작하도록 구성되는 것이 바람직할 수 있다. 다수의 전치왜곡기(pre-distorter) 세팅(settings)은 예를 들어, 전치왜곡기 출력을 제어하기 위한 전압과 같은 특정한 세팅이 레이저의 감시되는 온도에 의존하여 선택될 수 있도록 제공될 수 있다. 그리고, 레이저 출력은 진폭 또는 위상에서의 변화를 검출하기 위해 광섬유 탭(tap)을 통해 감시될 수 있으며, 이에 응답하여, 예를 들어, 온도 센서 및 열전기 냉각기(thermal electric cooler:TEC)를 이용하여 레이저 온도 자체가 제어되고 어느 정도 안정화될 수 있으며, 따라서, 전치왜곡 회로를 조정함으로써 온도 변화가 왜곡에 미치는 영향이 감소될 수 있다. 광통신 신호의 품질에 미치는 왜곡의 실질적인 영향 때문에, 특히, 외부 공동형 레이저(외부 반사기와 함께 레이저 칩을 포함함)에 의해 생성되는 광학 신호에서의 왜곡을 제어하고 감소시키는 것이 요구된다.

외부 공동형 레이저에서 송신되는 광학 신호의 왜곡의 정도는 레이저 송신기의 온도에 의존한다는 것이 알려져 있다. 또한, 왜곡은 전형적으로 레이저마다 다른 레이저 송신기의 단일 동작 모드에서의 소정의 온도에서 식별할 수 있는 최소값을 갖는다는 것이 알려져 있다. 따라서, 본 발명의 목적은 이용되는 레이저의 왜곡 최소값 근방에서 열적으로 안정화되는 광통신을 위한 레이저 송신기 시스템을 위한 구성 및 제조 방법을 제공하는 것이다.

비록 통신을 위한 레이저 송신기 시스템에서 바람직하지 않은 광학 신호 왜곡이 존재하지만, 이러한 왜곡은 일정한 환경 하에서, 특히, 레이저 송신기 온도를 제어함으로써, 감소되거나 최소화될 수 있다. 본 발명은 광 송신기의 레이저 광원이 공기, 물, 유리, 플라스틱 등과 같은 분산 매체를 통해 신호가 송신될 때 레이저 동작 온도에 의존하는 광학 신호 왜곡 특성을 갖는 변조된 광학 신호를 생성하는 점을 고려한 것이다. 또한, 레이저의 단일 동작 세로 모드에서 광학 신호 송신기 시스템의 왜곡 대 레이저 동작 온도 곡선에서 최소값이 존재한다는 것을 인식하고 있다. 그리고, 최소 왜곡이 존재하는 온도 또는 그 근방의 온도에서 레이저를 동작시키는 것이 바람직하다.

비록 레이저 송신기 시스템의 왜곡 곡선이 동작 모드에서 온도 의존 최소 왜곡을 일정하게 갖지만, 각각의 레이저 송신기 시스템의 최소값이 모두 동일한 온도에서 나타나는 것은 아니다. 즉, 각각의 레이저 송신기 시스템에서 최소 왜곡이 존재하는 온도는 각각의 레이저 시스템에 따라 다르다. 각 레이저 송신기 시스템에서의 최소 왜곡의 온도가 결정되면, 시스템은 근사적으로 그 온도, 즉, 왜곡 최소값에서 동작적으로 유지될 수 있다. 열적으로 유도되는 모드 호핑(thermally-induced mode hopping)은 온도가 최소 왜곡을 생성하는 온도 근방으로 유지될 때 발생할 가능성이 적으며, 또한, 최소화된 왜곡은 레이저 송신기 시스템에서 일반적으로 유익한 것으로 인식된다.

따라서, 광 송신기 시스템을 제조하는 방법이 제공된다. 광 송신기 시스템은 분산 광학 매체에 결합되고 분산 광학 매체를 통해 송신되는 변조된 광학 신호를 생성하기 위한 레이저 또는 레이저 어레이를 포함한다. 레이저는 그 출력에서 온도 의존 광학 신호 왜곡 특성을 갖는다. 왜곡 특성은 제1 소정의 온도와 제2 소정의 온도 사이의 동작 온도 범위에서 최소값을 갖는다. 이때, 레이저가 제1 온도보다 낮거나 또는 제2 온도보다 높은 온도에서 동작될 때 상이한 모드에서 광학적 방사선을 발생시키는 것에 의해 제1 온도 및 제2 온도가 정의된다.

제조 방법은 온도 센서 및 온도 제어기를 포함하는 모듈(module)에 레이저 장치를 어셈블링(assembling)하는 단계를 포함한다. 레이저의 최적 동작 온도는 제1 온도와 제2 온도 사이의 온도에서 왜곡을 최소화하도록 결정된다. 온도 제어기는 최적 온도 근방에서 레이저를 동작시키도록 선택적으로 조정된다.

최적 온도는 온도를 초기에는 제1 온도, 제2 온도 또는 최소 온도로부터 떨어진 다른 온도로 세팅하고 왜곡을 측정함으로써 결정될 수 있다. 그리고, 온도는 최소 온도 방향으로 제1 및 제2 온도 중에 세팅되지 않은 다른 온도를 향해 증가되고(increment), 다시 왜곡이 측정된다. 이러한 증가 및 측정은 제1 온도와 제2 온도 사이의 온도 범위가 완전히 스캐닝(scan)될 때까지 또는 적어도 최소값이 스캐닝되어 결정될 때까지 반복된다. 온도는 온도 범위 또는 적어도 최소 왜곡이 존재하는 온도를 통해 스테핑되거나 또는 대안으로 스캐닝될 수 있다.

또한, 온라인 방법이 단독으로 이용되거나 또는 본 발명의 제조 방법과 조합되어 유리하게 이용될 수 있다는 것을 인식하고 있다. 상기 방법은 활성적인 레이저 송신 신호의 분할(split-off) 부분의 왜곡 또는 일시적인 오프라인(off-line) 송신 신호의 전체 또는 일부의 왜곡을 측정하는 단계를 수반할 수 있다. 왜곡 최소값이 새로운 온도로 시프트될 수 있는 것으로 결정되는 정도까지, 온도 제어기는 새로운 온도 또는 그 온도 근방에서 레이저 온도를 제어하도록 조정된다. 왜곡이 일정하게 또는 주기적으로 측정되고, 레이저의 온도가 왜곡 측정에 기초하여 조정되는 피드백 루프(feedback loop)가 구성될 수 있다. 피드백 루프는 레이저 활성적인 송신 신호의 빔 부분을 분할하거나 소정의 시간 동안 레이저 송신 광 경로에 왜곡 검출기를 삽입함으로써 구성될 수 있으며, 그리고 나서 광 경로로부터 검출기를 제거할 수 있다.

또한, 광학 신호 송신 시스템이 제공된다. 광학 모듈은 모듈로부터 광 가이드(light guide)를 통해 변조된 광학 신호로서 전파되는 광 펄스를 생성하는 광원을 포함한다. 광원은 광학 신호가 광 가이드를 통해 송신될 때 온도 의존 광학 신호 왜곡 특성을 갖고, 이러한 특성은 동작 온도 범위 내의 최적 온도에서 최소값을 갖는다. 왜곡 분석 검출기는 광학 신호의 적어도 일부의 왜곡 또는 그것을 나타내는 다른 파라미터를 측정하는 것과, 그 측정에 기초하여 진단 신호(diagnostic signal)를 생성하는 것을 포함함으로써, 광학 신호의 왜곡을 분석한다. 제어 모듈은 분석 이후에 모듈이 조정되게 될 온도를 결정한다. 온도 제어기는 결정된 온도 또는 그 근방의 온도로 모듈을 유지하기 위해 제어 모듈로부터 제어 신호를 수신한다. 복수의 왜곡 측정에 따라서, 최초의 최적 온도가 근사적으로 결정되고, 온도 제어기에 의해 유지될 동작 온도로서 세팅된다.

다른 실시예에서, 광학 신호 송신 시스템은 모듈로부터 광 가이드(light guide)를 통해 변조된 광학 신호로서 전파되는 광 펄스를 생성하는 광원을 포함한다. 광원은 광학 신호가 광 가이드를 통해 송신될 때 온도 의존 광학 신호 왜곡 특성을 갖고, 이러한 특성은 동작 온도 범위 내의 최적 온도에서 최소값을 갖는다. 이 실시예의 왜곡 분석 검출기는 광학 신호의 일부의 왜곡 또는 그것을 나타내는 다른 파라미터를 측정하는 것과, 그 측정에 기초하여 진단 신호(diagnostic signal)를 생성하는 것을 포함함으로써, 광학 신호 송신 모듈의 활성적인 동작 동안 광학 신호의 왜곡을 온라인으로 분석한다. 제어 모듈은 분석에 따라 모듈이 유지되거나 조정되게 될 온도를 결정한다. 온도 제어기는 결정된 온도 또는 그 근방의 온도로 모듈을 유지하기 위해 제어 모듈로부터 제어 신호를 수신한다. 왜곡 측정에 따라서, 하나 또는 그 이상의 최적 온도가 근사적으로 결정되고, 모듈의 활성적인 동작 동안에 때때로 온도 제어기에 의해 유지될 동작 온도로서 세팅된다.

광 송신기에서 최소 왜곡이 존재하는 온도를 결정하기 위한 예시적인 구성이 도1의 블록도에 도시되어 있다. 모듈(2)은 전기적 단부(electrical end)(4) 및 광학적 단부(optical end)(6)를 갖는 것으로 도시되어 있다. 전기 케이블(8)은 전기적 단부(4)에서 모듈(2)에 결합되고, 광섬유 게이블(10)은 광학적 단부(6)에서 모듈(2)에 결합된다. 모듈은 전기 입력 신호에 기초하여 광학 신호를 방출하는 광원(12)을 포함한다. 방출된 광학 신호는 광원을 광학적 단부(6)에 매우 가까이 배치하고(또는) 광원(12)과 모듈(2)의 광학적 단부(6) 사이에 광 가이드(light guide)를 제공함으로써 하우징(housing) 내의 광섬유 케이블과 같은 광학 매체로 유도된다. 또한, 전기-광학 변환기 모듈(14)이 도2에 도시되어 있다.

또한, 도1의 광 송신기 모듈(2)은 온도 센서(TS)(16) 및 온도 제어기(TC)(18)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 온도 센서(16)는 온도 제어기(18)의 일부 또는 개별적인 구성요소가 될 수 있다. 온도 제어기(18)는 열전기 냉각기(TEC), 물흐름, 또는 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이해되는 다른 열흐름 메커니즘과 같은 가열 및(또는) 냉각 요소를 포함한다. 또한, 왜곡 분석기(20)는 광학 매체(10)의 다른쪽 위치에 결합된 것으로 도1에 도시되어 있다. 왜곡 분석기(20)는 모듈(2)의 광원(12)으로부터 광학 매체(10)를 통해 송신되는 광학 신호를 수신한다. 왜곡 분석기(20)는 전력계, 스펙트럼 분석기, 또는, 복수의 데이터포인트 또는 그것의 변형을 분석함으로써 왜곡 특성이 결정될 수 있는 광학 신호의 양 또는 파라미터를 측정하는 다른 측정 장치를 포함할 수 있다. 온도 제어기는 최소 왜곡 근방의 온도 범위 내에서 상이한 온도로 선택적으로 세팅된다. 모듈이 복수의 온도 각각에서 동작되거나 스캐닝될 때, 왜곡 분석기는 각각의 온도에서의 왜곡이 결정되도록 그것이 수신하는 광학 신호를 측정하게 된다. 복수의 왜곡 대 온도 데이터로부터, 최소 왜곡이 발생하는 온도가 결정될 수 있다.

도2는 도1의 레이저 송신기 시스템에서 최소 왜곡이 발생하는 온도를 결정하기 위한 기술을 수행하는 단계 또는 동작을 도시하고 있는 흐름도이다. 단계(S1)에서, 도1의 어셈블링된 시스템의 온도 제어기(18)는 최소 왜곡이 발생하는 온도를 포함하는 온도 범위의 경계의 제1 온도(T1)로 세팅된다. 이러한 온도의 범위는 단일 모드 내의 광학적 방사선(optical radiation)의 생성에 대응하는 것이 바람직하다. 모듈이 제1 온도(T1)에서 동작하고 있을 때, 신호가 왜곡 분석기에서 수신되고, 측정이 이루어지며, 도1의 시스템에 의해 송신된 광학 신호에 대해 단계(S2)에서 왜곡의 결정이 이루어진다.

그리고 나서, 단계(S3)에서, 온도는 최소 왜곡 온도를 향하는 방향으로 제2 온도(T2)로 스테핑(stepping) 또는 스캐닝된다(scanning). 단계(S4)에서, 왜곡은 이 제2 온도(T2)에서 결정된다. 도2의 단계(S5)에서 지시되는 동작은 온도 범위가 증분되고 최소 왜곡이 발생하는 온도를 포함하는 범위 내의 온도에서 왜곡 데이터 포인터가 얻어질 때까지, 제3, 제4 등의 온도로 스테핑 또는 스캐닝하고 왜곡을 결정하는 것이 반복된다는 것을 예시하고 있다.

단계(S6)에서는, 복수의 데이터 포인트가 분석되고, 그 결과, 최소 왜곡이 발생하는 온도가 결정된다. 이것이 제조 방법으로서, 온도 제어기는 모듈(2)의 온도를 결정된 온도 근방에서 유지하도록 세팅된다. 이러한 방식으로, 특정 레이저 또는 LED 송신기 모듈(2)에 대한 왜곡 대 온도 곡선에서 최소값을 생성하도록 결정이 이루어진 중심 온도 근방에서 변화되도록 모듈의 온도가 제어되게 된다.

도3은 특정 송신기 모듈에서의 왜곡 대 온도 곡선을 도시하고 있다. 송신기 모듈은 전형적으로 도3에 도시되어 있는 곡선과 유사한 곡선을 나타낸다는 것이 이해될 것이다. 그러나, 도시된 바와 같이, 송신기 모듈의 최소값은 변화되게 된다. 2개의 온도(T1 및 T2)가 온도 범위의 경계에 도시되어 있다. 왜곡은 바람직한 방법으로 T1과 T2 사이의 온도에서 결정이 이루어진다. 도시되어 있는 그림은 인접한 데이터 포인트들에 기초하여 데이터 포인트들을 매끄러운 선으로 연결시킴으로써 데이터로부터 결정될 수 있다. 충분한 데이터 포인트들이 얻어지는 한, 최소 왜곡이 발생하는 온도 및 데이터로부터 최소 왜곡이 식별될 수 있다. 결과적으로, 송신기 모듈(2)(도1)의 온도 제어기(TC)(18)는 최소 왜곡이 측정되었거나 및/또는 발생할 것으로 결정되는 온도(T_min)로 세팅될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 도1에 도시되어 있는 구성은 온라인 왜곡 감시 프로세스 동안에 이용될 수 있다. 활성적인 통신 프로세스가 일시적으로 오프라인으로 행해질 수 있는데, 예를 들어, 신호 품질이 일정한 허용오차 이상으로 저하될 때, 왜곡 분석기(20)가 레이저 송신의 광 경로에 삽입될 수 있도록 선택된 시간에 또는 주기적으로 오프라인으로 행해질 수 있다. 최소 왜곡을 포함하는 온도 범위를 통해 스테핑 또는 스캐닝하는 프로세스는 전술한 바와 같이 또는 그와 유사하게 반복될 수 있다. 최소 왜곡이 존재하는 최적 온도가 변경된 정도까지, 온도 제어기는 그 새로운 온도로 선택적으로 조정될 수 있다. 왜곡 분석기는 감시 이후에 제거되고, 통신 프로세스는 다시 온라인으로 돌아와서 계속된다.

도1에 도시되어 있지 않지만, 왜곡 분석기가 온도 제어기와 직접 통신하거나 또는 제어 모듈과 통신하도록 구성이 이루어질 수 있다. 왜곡 감시의 결과는 이 제어 모듈에서 처리되는 것이 바람직하다. 최적 온도가 결정되고, 최적 온도가 현재의 세팅과 다르면 온도 제어기를 원래의 최적 온도 또는 새로운 최적 온도로 조정하기 위한 신호가 전송된다.

도4는 도1의 실시예의 대안 및 방금 전술한 피드백 구성을 도시하고 있다. 도4는 왜곡을 감시하고 왜곡 최소값 또는 그 근방에서 최적 온도를 조정하고 제어하는 온라인 방법을 수행하는데 이용될 수 있는 피드백 구성을 도시하고 있다. 도4의 구성은 각각 전기적 입력 신호(8)를 수신하고 광학 신호(10)를 송신하기 위한 전기적 입력 단부(4) 및 광학적 출력 단부(6)를 포함하는 송신 모듈(2)을 포함한다. 모듈(2)은 레이저, LED, 또는 다른 광원(12), 전기-광학 변환기 모듈(14), 온도 센서(16) 및 온도 제어기(18)를 포함한다. 입력 신호(8)는 무선 신호, 광학 신호, 또는 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이해되는 다른 신호일 수 있으며, 전원은 다른 방식으로 공급될 수도 있다. 레이저(12)는 광학적으로, 전기적으로, 또는 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이해되는 다른 방식으로 펌핑(pump)될 수 있다.

빔 분할기(splitter)(22)는 신호를 2개의 성분으로 분할하기 위해 레이저 송신의 광 경로에 배치된다. 이들 성분 중 하나는 통신 프로세스에서 수신기로 향하게 되고 또는 계속해서 향하게 될 것이다. 다른 성분은 왜곡 분석기(20)로 송신되게 된다. 이러한 방식으로, 레이저 송신 신호의 왜곡이 분석되는 동안, 통신 프로세스는 여전히 온라인이고, 광통신 모듈(2)로부터 활성적으로 송신되는 신호를 계속해서 유지할 수 있다. 신호는 왜곡 분석기로부터 제어 모듈(CM)(24)로 송신되는 것이 바람직하다. 제어 모듈(24)은 광통신 모듈(2)과 분리될 수도 있고, 또는 광통신 모듈(2)에 내장될 수도 있다. 제어 모듈(24)은 온도가 왜곡 분석기(20)로부터 수신되는 신호에 기초한 최적 온도인지 여부를 결정한다. 동작 온도 및/또는 세팅된 온도가 최적 온도와 다르다고 결정되면, 제어 모듈(24)은 레이저 모듈(2)의 온도를 조정하기 위해 온도 제어기(18)로 신호를 송신한다.

가능성 있고 장점이 있을 수 있는 많은 대안적 구성이 존재한다. 예를 들어, 세팅된 온도의 양쪽의 하나 또는 그 이상의 온도에서 주기적으로 왜곡이 측정될 수 있다. 이들 온도에서의 왜곡이 최적 온도에서의 왜곡 이상으로 유지되면, 조정이 이루어지지 않는다. 이 외부 온도들 중에 하나의 온도에서 측정된 왜곡 정도가 최적 온도에서 측정된 왜곡보다 덜하면, 새로운 최적 온도를 결정하기 위한 과정으로서 측정이 더 이루어지거나, 또는 보다 낮은 왜곡이 측정된 온도로 새로운 최적 온도가 변경될 수 있으며, 새로운 최적 온도 근방의 포인트들에서 왜곡을 측정하는 동일한 프로세스가 계속될 수 있다. 다른 일례에서, 예정되어 있거나 다른 목적으로 광통신 프로세스가 잠시 중단되는 동안 온도의 확장된 범위가 스캐닝 또는 스테핑될 수 있으며, 그 결과, 최적 온도에 대한 결정이 적절한 시간에 불규칙적으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 예시적인 도면 및 구체적인 실시예가 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 범위는 전술된 특정 실시예에 한정되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 실시예는 제한적이라기보다 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 첨부된 청구의 범위에 기재된 본 발명의 범위 및 그 구조 및 기능적인 등가물로부터 벗어나지 않고 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 실시예에서의 변형이 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다.

그리고, 본 발명 및(또는) 그 실시예에 따라 수행될 수 있고, 전술된 방법에 서, 동작은 인쇄편집을 위한 선택적인 시퀸스로 설명된 것이며, 이러한 시퀀스는 선택된 인쇄편집 상의 편의를 위해 선택되고 배열된 것이며, 특정한 순서가 명시적으로 설명되거나 이 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자가 특정한 순서가 필요하다고 생각하는 경우를 제외하고, 동작을 수행하기 위한 특정한 순서를 의미하도록 의도된 것은 아니다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 이용되는 레이저의 최소 왜곡 근방에서 열적 안정화되는 광통신을 위한 레이저 송신기 시스템을 제조하는 방법 및 그 구성이 제공된다.

Claims

광섬유에 결합되고 광섬유를 통해 송신되는 변조된 광학 신호를 생성하기 위한 레이저를 포함하는 광 송신기를 제조하는 방법 - 여기서, 상기 레이저는 그 출력에서 온도 의존 광학 신호 왜곡 특성을 갖고, 상기 특성은 제1 소정의 온도와 그 보다 높은 제2 소정의 온도 사이의 동작 온도 범위에서 최소값을 갖고, 상기 레이저가 상기 제1 온도보다 낮거나 또는 상기 제2 온도보다 높은 온도에서 동작될 때 상이한 모드에서 광학적 방사선을 발생시키는 것에 의해 상기 제1 온도 및 상기 제2 온도가 정의됨 - 에 있어서,

온도 센서 및 온도 제어기를 포함하는 모듈에 레이저 장치를 어셈블링하는 단계;

상기 동작 온도 범위를 통해 상기 온도 제어기를 스캐닝하는 단계;

왜곡 분석기에서 상기 동작 온도 범위 내의 복수의 온도에서 상기 변조된 광학 신호의 양 또는 파라미터를 측정하는 단계;

상기 왜곡 분석기에서 상기 스캐닝된 온도 범위 내의 복수의 온도 각각에서 상기 측정된 양 또는 파라미터로부터 상기 변조된 광학 신호의 왜곡을 결정하는 단계;

상기 제1 온도와 상기 제2 온도 사이의 온도에서 상기 왜곡을 최소화하도록 상기 레이저의 최적 동작 온도를 결정하는 단계; 및

상기 최적 온도에서 상기 레이저를 동작시키도록 상기 온도 제어기를 선택적으로 조정하는 단계

를 포함하는 광 송신기의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 스캐닝하는 단계는, 상기 온도 제어기를 조정함으로써 상기 제1 온도와 상기 제2 온도 사이에서 선택된 복수의 온도로 상기 온도를 세팅하는 단계를 포함하고,

상기 제1 온도와 상기 제2 온도 사이의 온도에서 상기 왜곡을 최소화하도록 상기 레이저의 최적 동작 온도를 결정하는 단계는, 왜곡 대 온도 데이터에 기초하여 최소 왜곡을 결정하는 단계를 포함하는

광 송신기의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 어셈블링하는 단계는 상기 레이저의 의해 방출되는 광을 광섬유 케이블에 결합하기 위해 상기 모듈의 광학적 단부에 상기 광섬유 케이블의 제1 위치를 결합시키는 단계를 포함하고,

왜곡 분석기에서 상기 동작 온도 범위 내의 복수의 온도에서 상기 변조된 광학 신호의 양 또는 파라미터를 측정하는 단계는, 상기 광섬유 케이블의 제2 위치에서 검출된 광의 왜곡을 분석하기 위한 광도계(light meter)를 배치하는 단계를 포함하는

광 송신기의 제조 방법.
제1항에 있어서,

반복적으로 왜곡을 결정하고 상기 왜곡을 최소화하도록 상기 레이저의 온도를 조정하는 것을 포함하는 왜곡-온도 피드백 루프를 레이저의 활성적인 송신 동안에 동작시키는 단계

를 더 포함하는 광 송신기의 제조 방법.
제1항에 있어서,

제1 온도와 제2 온도 사이에서, 온도 의존 최소 왜곡을 생성하는 온도의 근방의 제어되는 온도에서 상기 레이저를 동작시키는 단계;

상기 레이저의 레이저 송신 신호의 왜곡을 감시하는 단계; 및

상기 온도 의존 최소 왜곡을 생성하는 온도의 더 근방의 새롭게 제어된 온도에서 상기 레이저를 동작시키기 위해 상기 왜곡에 대한 감시에 기초하여 상기 온도 제어기를 선택적으로 조정하는 단계

를 더 포함하는 광 송신기의 제조 방법.
광학 신호 송신 시스템에 있어서,

광원을 포함하는 광학 신호 송신 모듈;

상기 광원에 의해 발생되는 광 펄스가 상기 모듈로부터 변조된 광학 신호로서 전파되는 광 가이드 - 여기서, 상기 광원은 상기 광 가이드에 결합되고 상기 광 가이드를 통해 송신되는 변조된 광학 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 광원은 동작 온도 범위 내의 최적 온도에서 최소값을 갖는 온도 의존 광학 신호 왜곡 특성을 가짐 - ;

상기 광학 신호의 적어도 일부의 왜곡 또는 그것을 나타내는 다른 파라미터를 측정하는 것과, 그 측정에 기초하여 진단 신호를 생성하는 것을 포함함으로써, 상기 광학 신호의 왜곡을 분석하기 위한 왜곡 분석 검출기;

분석 이후에 상기 모듈이 조정될 온도를 결정하기 위한 제어 모듈; 및

상기 제어 모듈로부터의 제어 신호를 수신하여 상기 결정된 온도 또는 그 근방의 온도에서 상기 모듈을 유지하기 위한 온도 제어기 - 여기서, 복수의 왜곡 측정에 따라서, 최초의 최적 온도가 근사적으로 결정되어, 상기 온도 제어기에 의해 유지될 동작 온도로서 세팅됨 -

를 포함하는 광학 신호 송신 시스템.
제6항에 있어서,

상기 왜곡 분석 검출기는 상기 제어 모듈에 신호 결합되고, 상기 광학 신호 송신 모듈이 동작하는 동안 온라인으로 광학 신호 왜곡을 분석하도록 구성되고,

상기 제어 모듈은 상기 왜곡 분석 검출기로부터의 신호에 기초하여, 상기 모듈의 온도를 상기 최초의 최적 온도에서 유지할 것인지 또는 현재의 최적 온도나 그 근방의 온도의 새로운 온도로 조정할 것인지 여부를 결정하는

광학 신호 송신 시스템.
제7항에 있어서,

상기 분석 및 결정은 때때로 반복되고, 상기 모듈의 온도는 결정된 온도로 유지되거나 결정된 온도로 조정되는

광학 신호 송신 시스템.
제6항에 있어서,

상기 모듈은 전기 신호 커넥터 및 전기-광학 신호 변환기 모듈을 더 포함하는

광학 신호 송신 시스템.
제6항에 있어서,

왜곡 측정에 따라, 상기 시스템은 하나 또는 그 이상의 최적 온도가 근사적으로 결정되고 상기 모듈의 활성적인 동작 동안에 때때로 상기 온도 제어기에 의해 유지될 동작 온도로서 세팅되도록 구성되는

광학 신호 송신 시스템.
제10항에 있어서,

상기 시스템이 프로그래밍된 이벤트(programmed event)에 기초하여 동작 동안에 온도가 자동적으로 증가되거나 감소되도록 구성된 경우에, 왜곡이 각각의 온도에서 측정되고, 상기 모듈 온도를 유지할지 또는 조정할지 여부에 관한 결정이 이루어지는

광학 신호 송신 시스템.