KR101104550B1 - Ｗｄｍ－ｐｏｎ에서의 광 검출 장치 및 방법 - Google Patents

Ｗｄｍ－ｐｏｎ에서의 광 검출 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101104550B1
KR101104550B1 KR1020080103088A KR20080103088A KR101104550B1 KR 101104550 B1 KR101104550 B1 KR 101104550B1 KR 1020080103088 A KR1020080103088 A KR 1020080103088A KR 20080103088 A KR20080103088 A KR 20080103088A KR 101104550 B1 KR101104550 B1 KR 101104550B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
light
polarization
seed light
seed
Prior art date
Application number
KR1020080103088A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100043859A (ko
Inventor
박수진
정윤철
다쿠시마 유이치
최영복
조근영
정승필
Original Assignee
한국과학기술원
주식회사 케이티
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원, 주식회사 케이티 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020080103088A priority Critical patent/KR101104550B1/ko
Publication of KR20100043859A publication Critical patent/KR20100043859A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101104550B1 publication Critical patent/KR101104550B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/61—Coherent receivers
    • H04B10/615—Arrangements affecting the optical part of the receiver
    • H04B10/6151—Arrangements affecting the optical part of the receiver comprising a polarization controller at the receiver's input stage
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/61—Coherent receivers
    • H04B10/616—Details of the electronic signal processing in coherent optical receivers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

WDM-PON에서의 광 검출 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 WDM-PON에서의 광 검출 장치는, 씨드광을 분배해 가입자 장치 및 제1 편광 빔 스플리터로 각각 입력하기 위한 광 분배기; 상기 광 분배기로부터 수신된 씨드광을 TM 편광 및 TE 편광으로 분리하는 제1 편광 빔 스플리터; 가입자 장치로부터 수신된 디퍼렌셜 코딩된 상향 신호광을 TM 편광 및 TE 편광으로 분리하는 제2 편광 빔 스플리터; 상기 제1 편광 빔 스플리터로부터의 상기 씨드광의 TM 편광과 상기 제2 편광 빔 스플리터로부터의 상기 상향 신호광의 TM 편광을 결합하여 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 제거되고 디퍼렌셜 디코딩된 TM 편광 신호를 출력하는 제1 수신기; 상기 제1 편광 빔 스플리터로부터의 상기 씨드광의 TE 편광과 상기 제2 편광 빔 스플리터로부터의 상기 상향 신호광의 TE 편광을 결합하여 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 제거되고 디퍼렌셜 디코딩된 TE 편광 신호를 출력하는 제2 수신기; 및 상기 TM 편광 신호와 상기 TE 편광 신호를 합함으로써 송신 신호를 복원하는 가산기를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명에 의하면 반사광의 진폭 뿐만 아니라 반사광의 위상도 효과적으로 제거할 수 있다.
WDM-PON, R-SOA, 코히어런트 디텍션

Description

ＷＤＭ－ＰＯＮ에서의 광 검출 장치 및 방법{Apparatus and method of photo detection in WDM-PON}
본 발명은 WDM-PON에서의 광 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전화국측의 광선로 종단 장치(OLT)에서 가입자측의 광선로 가입자 장치(ONU) 측으로 씨드광을 공급하고 ONU에서 반사형 변조기를 이용하여 상향 전송하는 WDM-PON 구조에서의 광 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
WDM-PON(Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network, 파장 분할 다중화 수동형 광 네트워크)은 통신 서비스 제공자측의 전화국(CO; Central Office)의 광선로 종단 장치(OLT; Optical Line Terminal)와 가입자측의 광선로 가입자 장치(ONU; Optical Network Unit) 간을 수동 광소자로 연결하고, 다중화된 각종 데이터를 광신호에 실어서 각 ONU에 분배해 전송하는 네트워크를 말한다.
최근에 활발한 논의가 이루어지고 있는 레이저 씨드광(laser seed lightwave) 기반의 WDM-PON 시스템을 살펴보면, 전화국측에서는 레이저 광원을 씨드광으로 사용하고 가입자측에서는 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA; Reflective Semiconductor Optical/Amplifier) 등 반사형 변조기를 사용해 상향 신호를 변조 및 증폭하는 방식으로 구현된다.
도 1은 종래 레이저 씨드광 기반의 WDM-PON 시스템의 일 예를 나타낸다.
도 1에 도시된 레이저 씨드광 기반의 WDM-PON 시스템은, 전화국측(CO)에는 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA; Reflective Semiconductor Optical/Amplifier)(11), 포토 다이오드(PD; photo diode)(12), 배열형 도파로 격자(AWG; Arrayed Waveguide Grating)(13) 등을 포함하는 광선로 종단 장치(OLT)(10)와, 다수의 광채널 서비스 장치(OCSU; Optical Channel Service Unit)(21, 22)와, 다수의 전력 분배기(Power Splitter)(31, 32) 등이 구비되고, 가입자측에는 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(51), 포토 다이오드(PD)(52) 등을 포함하는 다수의 광선로 가입자 장치(ONU)(50) 등이 구비되고, 상기 광선로 종단 장치(OLT)(10)와 각 광선로 가입자 장치(ONU)(50) 간의 광선로 상에는 옥외 장치(미도시)에 배열형 도파로 격자(AWG)(61) 등이 구비된다.
상기 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(51)는 반도체를 이용하여 입력 신호광의 세기를 증폭할 수 있는 광소자로 구현되어, 입사된 씨드광을 전기신호에 따라 증폭 및 변조시켜 전송하고자 하는 데이터를 포함하는 광신호로 변환시켜 출력하는 기능을 수행한다.
상기 포토 다이오드(PD)(12)는 입사되는 빛을 전류로 바꾸는 반도체 물질로 구성된 두 전극 소자로 구현되어, 광신호를 전기신호로 변환하는 기능을 수행한다.
상기 배열형 도파로 격자(AWG)(13, 61)는 여러 파장이 섞여 있는 빛을 파장별로 분리하는 프리즘 기능 또는 격자 기능을 평면형 광도파로에 구현한 것이다.
상기 광채널 서비스 장치(OCSU)(21, 22)는 외부망(예; 인터넷)과 광통신망 간의 연동을 위한 구성요소로서, 외부망으로부터 수신받은 E1 또는 64~1984kbit/s 등의 전송속도를 가지는 신호를 광신호로 다중화하여 광선로 종단 장치(OLT)(10)로 제공하거나, 광선로 종단 장치(OLT)(10)로부터 수신받은 광신호를 외부망에 적합한 신호로 역다중화하여 외부망으로 제공하는 기능 등을 수행한다.
상기와 같은 레이저 씨드광 기반의 WDM-PON 시스템에 있어, 전화국측이 레이저 씨드광을 공급하고 가입자측이 이 레이저 씨드광을 증폭, 변조해 상향신호를 송신하며, 보편적으로 상기 전화국측에서는 레이저 씨드광의 일부와 가입자측의 상향 신호광을 결합(더)한 후 광 검출 장치로 상향 신호광을 검출한다.
한편, 코히어런트 디텍션(coherent detection) 방식은 신호광을 파장, 편광, 위상이 일치하는 참조광(reference광)과 혼합해 포토 다이오드에서 광전류를 검출하는 방식으로서, 종래에 있어 그 구현이 매우 어렵고 많은 비용이 소요되어 가입자망 기술로는 적당하지 않은 것으로 알려져 왔으며, 이에 종래에 있어 총 광량을 측정하는 다이렉트 디텍션(direct detection) 방식이 많이 사용되고 있다.
그런데, 일반적으로 WDM-PON 시스템은 전화국측과 가입자측 간의 선로에서의 광반사에 의해 시스템 성능이 상당히 제한을 받는데, 상기와 같은 종래기술에 따른 다이렉트 디텍션(direct detection) 방식을 사용하는 WDM-PON 시스템에서는 단순하게 씨드광과 상향 신호광을 더해 광 검출을 수행하는 것으로 인해 정확한 광 검출 성능을 보장하지 못하는 문제점이 있다. 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
씨드광을 사용하는 도 1과 같은 구성에서 상향 신호광을
Figure 112008072992012-pat00001
로 표시하고, 반사광을
Figure 112008072992012-pat00002
로 표시할 수 있다. AS, fS, AR, fR는 각각 상향 신호광파의 세기, 위상, 그리고 반사광파의 세기, 위상을 나타낸다. 반사광과 신호광이 혼합되어 있는 상향 신호광을 포토다이오츠(Photo detector, PD)에 의하여 다이렉트 디텍션하면 검출전류는 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008072992012-pat00003
상기 수학식은 신호 성분인
Figure 112008072992012-pat00004
와 반사광 성분인
Figure 112008072992012-pat00005
, 그리고 반사광과 신호광의 간섭에 의한 성분인
Figure 112008072992012-pat00006
로 이루어져 있다.
한편, 도 2는 일반적인 변조 방식에 따른 RF 파워 스펙트럼(power spectrum)을 나타낸 그래프로서, 변조 방식에 따라 RF 파워 스펙트럼이 달라지는 것을 보여준다. 도 2를 참조하면, RF 파워 스펙트럼에서 반사광 성분
Figure 112008072992012-pat00007
의 파워는 씨드광의 선폭(line width)인 수 MHz에 분포한다. 상향 신호 데이터를 NRZ 코딩을 하면
Figure 112008072992012-pat00008
,
Figure 112008072992012-pat00009
,
Figure 112008072992012-pat00010
성분이 모두 겹치므로 반사광과 신호광을 분리할 수 없다. 다만 DC 성분이 없는 맨체스터 코딩(Manchester coding)을 하면
Figure 112008072992012-pat00011
과
Figure 112008072992012-pat00012
을 분리할 수 있다. 그러나 반사광과 신호광의 위상와 관계있는
Figure 112008072992012-pat00013
성분에는 신호와 같은 성분이 있고 반사광의 위상은 제어가 불가능하므로 반사광의 효과를 완전히 제거 할 수 없는 문제점이 있다.
코히어런트 디텍션 방식에 있어서 평형 코히어런트 수신기(balanced coherent receiver, BR)가 많이 사용된다. 도 3은 일반적인 평형 코히어런트 수신기의 일 예를 나타낸다. 상향 신호를 맨체스터 코딩하고 이를 코히어런트 디텍션하는 경우, 신호광과 동일한 파장, 동일한 편광을 갖는 참조광
Figure 112008072992012-pat00014
를 추가하여 주입하면 검출되는 전류는 다음 수학식과 같이 나타내어진다.
Figure 112008072992012-pat00015
상기 수학식을 참조하면, 코히어런트 디텍션 방식을 사용하더라도 반사광의 위상와 관계있는
Figure 112008072992012-pat00016
과
Figure 112008072992012-pat00017
성분이 존재함을 알 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반사광의 진폭 뿐만 아니라 반사광 의 위상도 효과적으로 제거할 수 있는 WDM-PON에서의 광 검출 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 WDM-PON에서의 광 검출 장치는, 씨드광을 분배해 가입자 장치 및 제1 편광 빔 스플리터로 각각 입력하기 위한 광 분배기; 상기 광 분배기로부터 수신된 씨드광을 TM 편광 및 TE 편광으로 분리하는 제1 편광 빔 스플리터; 가입자 장치로부터 수신된 디퍼렌셜 코딩된 상향 신호광을 TM 편광 및 TE 편광으로 분리하는 제2 편광 빔 스플리터; 상기 제1 편광 빔 스플리터로부터의 상기 씨드광의 TM 편광과 상기 제2 편광 빔 스플리터로부터의 상기 상향 신호광의 TM 편광을 결합하여 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 제거되고 디퍼렌셜 디코딩된 TM 편광 신호를 출력하는 제1 수신기; 상기 제1 편광 빔 스플리터로부터의 상기 씨드광의 TE 편광과 상기 제2 편광 빔 스플리터로부터의 상기 상향 신호광의 TE 편광을 결합하여 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 제거되고 디퍼렌셜 디코딩된 TE 편광 신호를 출력하는 제2 수신기; 및 상기 TM 편광 신호와 상기 TE 편광 신호를 합함으로써 송신 신호를 복원하는 가산기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1 수신기는, 상기 씨드광의 TM 편광과 상기 상향 신호광의 TM 편광을 결합하여 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 제거된 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 생성하고, 상기 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 디퍼렌셜 디코딩할 수 있다. 이때 상기 제1 수신기는, 상기 씨드광의 TM 편광과 상기 상향 신호광의 TM 편광을 결합하여 서로 위상차를 가지는 세 전기 신호를 생성하기 위한 3X3 커플러; 상기 세 전기 신호에서 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분을 제거하기 위한 필터; 상기 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 제거된 세 전기 신호를 가지고 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 생성하는 신호 생성 수단; 상기 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 디퍼렌셜 디코딩하는 디코더; 및 상기 디코딩된 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 합하는 가산기를 포함할 수 있다.
그리고 상기 신호 생성 수단은, 상기 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 제거된 세 전기 신호들 간의 차 신호들을 생성하는 감산기들; 상기 감산기들로부터의 차 신호들을 각각 소정 배만큼 증폭하는 증폭기들; 및 상기 증폭된 신호들을 합하는 가산기들을 포함할 수 있다. 이때 상기 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 신호는 상기 감산기들로부터의 차 신호들의 선형 결합에 의하여 생성될 수 있다.
그리고 상기 상향 신호광은 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 없는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 WDM-PON에서의 광 검출 방법은, (a) 씨드광의 일부와 가입자 장치로부터 수신된 디퍼렌셜 코딩된 상향 신호광의 일부를 결합하여 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 제거된 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 생성하는 단계; (b) 상기 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 각각 디퍼렌셜 디코딩하는 단계; 및 (c) 상기 디코딩된 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 합함으로써 송신 신호를 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 (a) 단계는, 상기 씨드광의 일부와 상기 상향 신호광의 일부를 결합하여 서로 위상차를 가지는 세 전기 신호를 생성하는 단계; 상기 세 전기 신호에서 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분을 제거하는 단계; 및 상기 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 제거된 세 전기 신호를 가지고 상기 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 생성하는 단계는, 상기 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 제거된 세 전기 신호들 간의 차 신호들을 생성하고, 상기 생성된 차 신호들을 각각 소정 배만큼 증폭한 후, 상기 증폭된 신호들을 합함으로써 상기 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 생성할 수 있다.
상술한 본 발명에 의하면, 반사광의 진폭 뿐만 아니라 반사광의 위상도 효과적으로 제거할 수 있는 WDM-PON에서의 광 검출 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 검출 장치 및 방법에서 사용되는 3X3 커플러의 일 예를 나타낸다. 도 4를 참조하면, 3X3 커플러에 입력 광파 E1, E2가 들어가면 세 개의 출력 포트에서의 출력광파 EO,j(j=1,2,3)는 다음 수학식과 같이 나타내어지며, 이들 출력광파는 도시된 바와 같이 포토다이오드에 의해 전기 신호로 변환된다.
Figure 112008072992012-pat00018
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 3X3 커플러의 출력단에 세 전기 신호들 간의 차 신호들을 생성하기 위한 감산기들을 구비한 구성을 나타낸다.
도 5에 도시된 구성에서 입력 신호가 다음 수학식과 같다고 하자.
Figure 112008072992012-pat00019
Figure 112008072992012-pat00020
Figure 112008072992012-pat00021
그러면, 3X3 커플러의 각 출력 포트에서 검출되는 전류는 다음 수학식과 같이 표현되며, 서로 위상차 를 가지게 된다.
Figure 112008072992012-pat00022
상기 수학식의 전류들의 차이 값들
Figure 112008072992012-pat00023
는 다음 수학식과 같이 표현된다.
Figure 112008072992012-pat00024
Figure 112008072992012-pat00025
Figure 112008072992012-pat00026
상기 수학식 7내지 9에는 두 입력 신호 간의 비팅 성분(beating term)만 포함되어 있다. 따라서 상기 수학식 7내지 9로부터
Figure 112008072992012-pat00027
항과
Figure 112008072992012-pat00028
항으로 구성된 인페이스(in-phase) 신호
Figure 112008072992012-pat00029
와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호
Figure 112008072992012-pat00030
를 다음 수학식에 따라 구할 수 있다.
Figure 112008072992012-pat00031
상기 수학식 10은 다음 수학식들에 따라 증명된다.
Figure 112008072992012-pat00032
Figure 112008072992012-pat00033
도 6은 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 디퍼렌셜 코딩(differential coding)의 동작을 설명하기 위한 참고도이다. 도 6을 참조하면, 디퍼렌셜 코딩을 위한 XNOR 진리표가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 전송하고자 하는 데이터가
Figure 112008072992012-pat00034
이고 인코딩된 데이터가
Figure 112008072992012-pat00035
라고 하면,
Figure 112008072992012-pat00036
와
Figure 112008072992012-pat00037
가 한 비트 지연된
Figure 112008072992012-pat00038
를 XONR 게이트에 입력함으로써 인코딩된 데이터
Figure 112008072992012-pat00039
를 얻을 수 있다.
Figure 112008072992012-pat00040
는 다음 수학식과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112008072992012-pat00041
한편, 수신측에서는 수신된 신호
Figure 112008072992012-pat00042
와 이 신호가 한 비트 지연된
Figure 112008072992012-pat00043
를 XNOR 연산하여 원래 송신하고자 했던 신호
Figure 112008072992012-pat00044
를 얻을 수 있다. 이 과정은 다음 수학식과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112008072992012-pat00045
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 WDM-PON에서의 광 검출 장치를 포함하는 WDM-PON 시스템의 구성으로서, 상기된 도 4 내지 도 6에 관하여 설명된 3X3 커플러와, 인페이스(in-phase) 신호
Figure 112008072992012-pat00046
와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호
Figure 112008072992012-pat00047
를 생성하기 위한 구성, 그리고 디퍼렌셜 인코더와 디코더 등을 이용하여 구성된다.
본 실시예에 따른 WDM-PON에서의 광 검출 장치는 전화국측(CO)에 구비되며, 단일 모드 레이저 다이오드(Single Mode Laser Diode, SMLD)(160), 광 분배기(170), 광 써큘레이터(Optical Circulator)(150), WDM 디먹스(WDM DEMUX)(180), 제1 및 제2 편광 빔 스플리터(Polarization Beam Splitter)(190, 200), 제1 및 제2 수신기(300, 400), 가산기들(500, 600, 700)을 포함하여 이루어진다. 한편, 가입자측의 광선로 가입자 장치(ONU)(100)에는 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(110), 디퍼렌셜 코딩을 위한 지연기(120)와 XNOR 게이트(130)가 구비된다. 그리고 가입자측의 광선로 가입자 장치(ONU)(100)와 전화국측의 광선로 종단 장치(OLT) 사이에는 WDM 먹스/디먹스(WDM MUX/DEMUX)(140)가 마련된다.
본 실시예에서, 가입자측의 광선로 가입자 장치(ONU)(100)는 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(110)를 사용해 전화국측의 광선로 종단 장치(OLT)로부터 제공받은 씨드광을 기반으로 하여 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 없는 상향 신호광을 변조(생성)해 광선로 종단 장치(OLT)로 전송한다. 이때 광선로 가입자 장치(ONU)(100)에서는 전송하고자 하는 데이터를 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 없도록 코딩한 후, 코딩된 전송 신호를 도시된 바와 같이 디퍼렌셜 코딩하여 전송한다. 이때 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 없도록 코딩하기 위해서 예를 들어 맨체스터 코딩을 사용할 수 있다.
디퍼렌셜 코딩된 신호, 즉 XNOR 게이트(130)의 출력 신호로 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(110)를 구동하여 전화국측의 광선로 종단 장치(OLT)로부터 보내어진 씨드광을 변조한다. 변조된 신호는 WDM 먹스/디먹스(WDM MUX/DEMUX)(140)를 거쳐 전화국측의 광선로 종단 장치(OLT)에 도달하고 광 써큘레이터(150) 및 WDM 디먹스(180)에서 파장이 분리된 후 제2 편광 빔 스플리터(200)로 전달된다.
광 분배기(170)는 단일 모드 레이저 다이오드(160)으로부터의 씨드광을 분배해 광 써큘레이터(150) 및 제1 편광 빔 스플리터(190)로 각각 전달한다. 제1 편광 빔 스플리터(190)는 광 분배기(170)로부터 수신된 씨드광을 TM 편광 및 TE 편광으로 분리하여 각각 제1 수신기(300) 및 제2 수신기(400)로 전달한다. 한편, 제2 편광 빔 스플리터(200)는 WDM 디먹스(180)로부터 수신된 상향 신호광을 TM 편광 및 TE 편광으로 분리하여 각각 제1 수신기(300) 및 제2 수신기(400)로 전달한다. 따라서 제1 수신기(300)에는 씨드광 및 상향 신호광 각각의 TM 편광이 입력되고, 제2 수신기(400)에는 씨드광 및 상향 신호광 각각의 TE 편광이 입력된다. 제1 및 제2 수신기(300, 400)에 입력되는 상향 신호광에는 가입자측의 광선로 가입자 장치(ONU)(100)로부터 전송된 광신호 뿐만 아니라 전화국측의 광선로 종단 장치(OLT)에서 ONU(100)로 공급되는 CW(continuous wave)인 씨드광이 광선로로부터 반사된 광이 혼합되어 있다.
제1 수신기(300)는 제1 편광 빔 스플리터(190)로부터의 씨드광의 TM 편광과 제2 편광 빔 스플리터(200)로부터의 상향 신호광의 TM 편광을 결합하여 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 제거되고 디퍼렌셜 디코딩된 TM 편광 신호를 출력한다. 마찬가지로 제2 수신기(400)는 제1 편광 빔 스플리터(190)로부터의 씨드광의 TE 편광과 제2 편광 빔 스플리터(200)로부터의 상향 신호광의 TE 편광을 결합하여 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 제거되고 디퍼렌셜 디코딩된 TE 편광 신호를 출력한다. 제1 수신기(300)로부터의 TM 편광 신호와 제2 수신기(400)로부터의 TE 편광 신호는 가산기(700)에 의해 합해져서 송신 신호가 복원된다.
제1 수신기(300)는 씨드광의 TM 편광과 상향 신호광의 TM 편광을 결합하여 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 제거된 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 생성하고, 이들 신호를 디퍼렌셜 디코딩한 후 더한다. 이를 위하여 제1 수신기(300)는 도시된 바와 같이, 3X3 커플러(310), 포토다이오드들(320), 고대역 통과 필터들(330), 신호 생성 수단(350), 디퍼렌셜 디코더들(354), 가산기(500)를 포함하여 이루어진다.
제2 수신기(400)는 제1 편광 빔 스플리터(190)로부터의 씨드광의 TE 편광과 제2 편광 빔 스플리터(200)로부터의 상향 신호광의 TE 편광을 결합하여 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 제거되고 디퍼렌셜 디코딩된 TE 편광 신호를 출력한다. 제1 수신기(300)와 제2 수신기(400)는 입력 및 출력되는 신호의 편광이 각각 TM 편광과 TE 편광인 것만 다를 뿐 구성 및 동작이 동일하므로 이하에서는 제1 수신기(300)에 관하여 설명하며, 제1 수신기(300)에 관하여 설명되는 내용은 제2 수신기(400)에 관하여도 마찬가지로 적용된다.
도 7을 참조하면, 3X3 커플러(310)와 포토다이오드들(320)은 씨드광의 TM 편광과 상향 신호광의 TM 편광을 결합하여 서로 위상차를 가지는 세 전기 신호를 생성하고, 고대역 통과 필터들(330)은 세 전기 신호 각각에서 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분을 제거한다.
ONU(100)에서 맨체스터 코딩된 전송 신호를
Figure 112008072992012-pat00048
라고 하고 디퍼렌셜 코딩되어 광신호로 전송되는 신호를
Figure 112008072992012-pat00049
라고 하면 다음 수학식과 같은 관계가 성립한다.
Figure 112008072992012-pat00050
또한 반사잡음을
Figure 112008072992012-pat00051
라고 하면, 3X3 커플러(310)에 입사되는 상향 신호광과 씨드광은 각각 다음 수학식들과 같이 표현된다.
Figure 112008072992012-pat00052
Figure 112008072992012-pat00053
반사잡음은 CW(continuous wave)인 씨드광의 반사 성분이므로 신호
Figure 112008072992012-pat00054
에 비하여 매우 낮은 파장 스펙트럼을 갖는다. 또한
Figure 112008072992012-pat00055
는 맨체스터 코딩되어 있으므로 대부분의 신호가 높은 주파수 성분에 에너지가 분포되어 있으므로 저주파 성분을 제거해도 전송이 가능하다. 따라서 3X3 커플러(310)의 출력이 포토다이오드들(320)에 의해 전류로 변환되고
Figure 112008072992012-pat00056
의 주파수 성분보다 큰 주파수만 통과하도록 하는 고대역 통과 필터들(330)을 통과한 후의 신호 전류
Figure 112008072992012-pat00057
,
Figure 112008072992012-pat00058
,
Figure 112008072992012-pat00059
는 각각 다음 수학식과 같이 표현된다.
Figure 112008072992012-pat00060
Figure 112008072992012-pat00061
Figure 112008072992012-pat00062
상기 신호들을 가지고, 신호 생성 수단(350)은 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 생성한다. 이를 위하여 신호 생성 수단(350)은 도시 된 바와 같이, 세 전기 신호들 간의 차 신호들을 각각 생성하는 감산기들(351), 감산기들(351)로부터의 차 신호들을 각각 소정 배만큼 증폭하는 증폭기들(352), 그리고 증폭기들(352)로부터의 신호들을 합하여 인페이스 신호와 쿼드러쳐 신호를 각각 생성하는 가산기들(353)로 이루어진다. 증폭기들(352)과 가산기들(353)을 이용하여 인페이스 신호와 쿼드러쳐 신호는 감산기들(351)로부터의 차 신호들의 선형 결합에 의하여 생성된다.
감산기들(351) 각각의 출력 신호
Figure 112008072992012-pat00063
,
Figure 112008072992012-pat00064
,
Figure 112008072992012-pat00065
는 다음 수학식과 같이 표현된다.
Figure 112008072992012-pat00066
Figure 112008072992012-pat00067
Figure 112008072992012-pat00068
다음 수학식과 같이 상기된
Figure 112008072992012-pat00069
,
Figure 112008072992012-pat00070
,
Figure 112008072992012-pat00071
을 각각 적절히 증폭하여 합치게 되면
Figure 112008072992012-pat00072
항과
Figure 112008072992012-pat00073
항으로 구성된
Figure 112008072992012-pat00074
와
Figure 112008072992012-pat00075
를 각각 얻을 수 있다.
Figure 112008072992012-pat00076
Figure 112008072992012-pat00077
상기된 수학식 24 및 25를 참조하면, 증폭기들(352)의 증폭 배율의 비 G1:G2:G3:G4:G5:G6는 4:5:3:
Figure 112008072992012-pat00078
:3:3 이면 됨을 알 수 있다.
이제, 디퍼렌셜 디코더들(354)을 이용하여
Figure 112008072992012-pat00079
,
Figure 112008072992012-pat00080
를 각각 디퍼렌셜 디코딩하면 다음 수학식들과 같은 신호가 출력된다.
Figure 112008072992012-pat00081
Figure 112008072992012-pat00082
다음으로 가산기(500)를 이용하여 상기 I'(t)와 Q'(t)를 합하면 다음 수학식과 같이 TM 편광의 맨체스터 코딩된 송신 신호가 복원된다.
Figure 112008072992012-pat00083
마찬가지로, 제2 수신기(400)에서는 TE 편광의 맨체스터 코딩된 송신 신호가 복원된다.
가산기(700)에 의해 제1 수신기(300)에 의해 복원된 TM 편광의 신호와 제2 수신기(400)에 의해 복원된 TE 편광의 신호가 합해지면 맨체스터 코딩된 송신 신호가 복원된다. 따라서 편광 상태에 관계 없이 송신 신호가 복원된다.
상술한 본 발명에 의하면 전화국측의 광선로 종단 장치(OLT)에서 (ONU)(100) 측으로 씨드광을 공급하고 (ONU)(100)에서 반사형 변조기를 이용하여 상향 전송하는 WDM-PON 구조에서 씨드광이 광선로에서 반사되어 상향 신호광과 혼합되어 OLT의 수신기에 들어오는 경우 반사잡음을 제거할 수 있게 된다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으 로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래 레이저 씨드광 기반의 WDM-PON 시스템의 일 예를 나타낸다.
도 2는 일반적인 변조 방식에 따른 RF 파워 스펙트럼(power spectrum)을 나타낸 그래프
도 3은 일반적인 평형 코히어런트 수신기의 일 예를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 3X3 커플러의 일 예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 3X3 커플러의 출력단에 세 전기 신호들 간의 차 신호들을 생성하기 위한 감산기들을 구비한 구성을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 디퍼렌셜 코딩(differential coding)의 동작을 설명하기 위한 참고도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 WDM-PON에서의 광 검출 장치를 포함하는 WDM-PON 시스템의 구성이다.

Claims (12)

  1. 씨드광을 분배해 가입자 장치 및 제1 편광 빔 스플리터로 각각 입력하기 위한 광 분배기;
    상기 광 분배기로부터 수신된 씨드광을 TM 편광 및 TE 편광으로 분리하는 제1 편광 빔 스플리터;
    가입자 장치로부터 수신된 디퍼렌셜 코딩된 상향 신호광을 TM 편광 및 TE 편광으로 분리하는 제2 편광 빔 스플리터;
    상기 제1 편광 빔 스플리터로부터의 상기 씨드광의 TM 편광과 상기 제2 편광 빔 스플리터로부터의 상기 상향 신호광의 TM 편광을 결합하여 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 제거되고 디퍼렌셜 디코딩된 TM 편광 신호를 출력하는 제1 수신기;
    상기 제1 편광 빔 스플리터로부터의 상기 씨드광의 TE 편광과 상기 제2 편광 빔 스플리터로부터의 상기 상향 신호광의 TE 편광을 결합하여 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 제거되고 디퍼렌셜 디코딩된 TE 편광 신호를 출력하는 제2 수신기; 및
    상기 TM 편광 신호와 상기 TE 편광 신호를 합함으로써 송신 신호를 복원하는 가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM-PON에서의 광 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수신기는,
    상기 씨드광의 TM 편광과 상기 상향 신호광의 TM 편광을 결합하여 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 제거된 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 생성하고, 상기 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 디퍼렌셜 디코딩하는 것을 특징으로 하는 WDM-PON에서의 광 검출 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 수신기는,
    상기 씨드광의 TM 편광과 상기 상향 신호광의 TM 편광을 결합하여 서로 위상차를 가지는 세 전기 신호를 생성하기 위한 3X3 커플러;
    상기 세 전기 신호에서 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분을 제거하기 위한 필터;
    상기 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 제거된 세 전기 신호를 가지고 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 생성하는 신호 생성 수단;
    상기 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 디퍼렌셜 디코딩하는 디코더; 및
    상기 디코딩된 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 합하는 가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM-PON에서의 광 검출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 신호 생성 수단은,
    상기 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 제거된 세 전기 신호들 간의 차 신호들을 생성하는 감산기들;
    상기 감산기들로부터의 차 신호들을 각각 소정 배만큼 증폭하는 증폭기들; 및
    상기 증폭된 신호들을 합하는 가산기들을 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM-PON에서의 광 검출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 신호는 상기 감산기들로부터의 차 신호들의 선형 결합에 의하여 생성되는 것을 특징으로 하는 WDM-PON에서의 광 검출 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상향 신호광은 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 없는 것을 특징으로 하는 WDM-PON에서의 광 검출 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 수신기는,
    상기 씨드광의 TE 편광과 상기 상향 신호광의 TE 편광을 결합하여 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 제거된 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 생성하고, 상기 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 디퍼렌셜 디코딩하는 것을 특징으로 하는 WDM-PON에서의 광 검출 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 수신기는,
    상기 씨드광의 TE 편광과 상기 상향 신호광의 TE 편광을 결합하여 서로 위상차를 가지는 세 전기 신호를 생성하기 위한 3X3 커플러;
    상기 세 전기 신호에서 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분을 제거하기 위한 필터;
    상기 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 제거된 세 전기 신호를 가지고 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 생성하는 신호 생성 수단;
    상기 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 디퍼렌셜 디코딩하는 디코더; 및
    상기 디코딩된 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 합하는 가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM-PON에서의 광 검출 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 신호 생성 수단은,
    상기 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 제거된 세 전기 신호들 간의 차 신호들을 생성하는 감산기들;
    상기 감산기들로부터의 차 신호들을 각각 소정 배만큼 증폭하는 증폭기들; 및
    상기 증폭된 신호들을 합하는 가산기들을 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM-PON에서의 광 검출 장치.
  10. (a) 씨드광의 일부와 가입자 장치로부터 수신된 디퍼렌셜 코딩된 상향 신호광의 일부를 결합하여 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 제거된 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 생성하는 단계;
    (b) 상기 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 각각 디퍼렌셜 디코딩하는 단계; 및
    (c) 상기 디코딩된 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 합함으로써 송신 신호를 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM-PON에서의 광 검출 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    상기 씨드광의 일부와 상기 상향 신호광의 일부를 결합하여 서로 위상차를 가지는 세 전기 신호를 생성하는 단계;
    상기 세 전기 신호에서 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분을 제거하는 단계; 및
    상기 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 제거된 세 전기 신호를 가지고 상기 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM-PON에서의 광 검출 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 생성하는 단계는, 상기 씨드광의 선폭보다 낮은 주파수 성분이 제거된 세 전기 신호들 간의 차 신호들을 생성하고, 상기 생성된 차 신호들을 각각 소정 배만큼 증폭한 후, 상기 증폭된 신호들을 합함으로써 상기 인페이스(in-phase) 신호와 쿼드러쳐 (quadrature) 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 WDM-PON에서의 광 검출 방법.
KR1020080103088A 2008-10-21 2008-10-21 Ｗｄｍ－ｐｏｎ에서의 광 검출 장치 및 방법 KR101104550B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080103088A KR101104550B1 (ko) 2008-10-21 2008-10-21 Ｗｄｍ－ｐｏｎ에서의 광 검출 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080103088A KR101104550B1 (ko) 2008-10-21 2008-10-21 Ｗｄｍ－ｐｏｎ에서의 광 검출 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100043859A KR20100043859A (ko) 2010-04-29
KR101104550B1 true KR101104550B1 (ko) 2012-01-11

Family

ID=42218780

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080103088A KR101104550B1 (ko) 2008-10-21 2008-10-21 Ｗｄｍ－ｐｏｎ에서의 광 검출 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101104550B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5027436A (en) 1990-04-27 1991-06-25 At&T Bell Laboratories Optical hybrid for coherent detection systems
US5060312A (en) 1990-03-05 1991-10-22 At&T Bell Laboratories Polarization independent coherent lightwave detection arrangement
KR20080057596A (ko) * 2006-12-20 2008-06-25 주식회사 케이티 편광 조절된 시드광을 이용한 ｗｄｍ-ｐｏｎ 시스템 및 그광신호 전송 방법
KR20090087805A (ko) * 2008-02-13 2009-08-18 주식회사 케이티 Ｗｄｍ-ｐｏｎ에서의 광 검출 장치 및 그 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5060312A (en) 1990-03-05 1991-10-22 At&T Bell Laboratories Polarization independent coherent lightwave detection arrangement
US5027436A (en) 1990-04-27 1991-06-25 At&T Bell Laboratories Optical hybrid for coherent detection systems
KR20080057596A (ko) * 2006-12-20 2008-06-25 주식회사 케이티 편광 조절된 시드광을 이용한 ｗｄｍ-ｐｏｎ 시스템 및 그광신호 전송 방법
KR20090087805A (ko) * 2008-02-13 2009-08-18 주식회사 케이티 Ｗｄｍ-ｐｏｎ에서의 광 검출 장치 및 그 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100043859A (ko) 2010-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8588612B2 (en) Optical detection device in WDM-PON and method for same
US8103171B2 (en) Method, system and device for data transfer in an optical network
US10345192B2 (en) Single-end optical fiber transfer matrix measurement using spatial pilot
US7831146B2 (en) Time and wavelength-shifted dynamic bidirectional system
Lin et al. Cross-seeding schemes for WDM-based next-generation optical access networks
US8478125B2 (en) Optical PON network using passive DPSK demodulation
RU2563801C2 (ru) Способ и устройство для приема оптического входного сигнала и передачи оптического выходного сигнала
Cano et al. Flexible D (Q) PSK 1.25–5 Gb/s UDWDM-PON with directly modulated DFBs and centralized polarization scrambling
Ponzini et al. Evolution scenario toward WDM-PON
Singh et al. Investigation on wavelength re-modulated bi-directional passive optical network for different modulation formats
EP2840728B1 (en) Optical transmitter arrangement for a passive optical network
JP5621530B2 (ja) 受信機、光スペクトル整形方法、及び光通信システム
EP2452454B1 (en) Improved power allocation in optical fiber transmission
JP5334718B2 (ja) 光符号分割多重用送信回路及び光符号分割多重用受信回路
KR101104550B1 (ko) Ｗｄｍ－ｐｏｎ에서의 광 검출 장치 및 방법
US10120127B1 (en) Multi-element optical links
CN113612543B (zh) 微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置及方法
CN215956390U (zh) 微波光子单光频率梳注入锁定的信道化接收装置
Presi et al. Low-cost 6.25 GHz UDWDM-PON based on direct intensity-modulated transmitters
JP4531496B2 (ja) 光通信システム、光多重通信システム、光通信方法、光多重通信方法及び光受信装置
KR20110060429A (ko) 코히어런트 광 수신기
Schrenk et al. FSK+ ASK/ASK operation for optical 20/10 Gbps access networks with simple reflective user terminals
CN115733558A (zh) 激光通信方法、激光通信接收端、发射端和激光通信系统
Sahbudin et al. An and Detection Technique for Hybrid Subcarrier Multiplexed Spectral–Amplitude–Coding Optical CDMA Technique
Farooq et al. Raman amplification by employing data modulated pump signals for bi‐directional communication

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150105

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160104

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161227

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180102

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190102

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200102

Year of fee payment: 9