KR101572350B1 - 빛의 반사 제어로 동작되는 광 차동신호 전송 장치 - Google Patents

빛의 반사 제어로 동작되는 광 차동신호 전송 장치 Download PDF

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Abstract

빛의 반사 제어로 동작되는 광 차동신호 전송 장치가 개시된다. 광 차동신호 전송 장치는 광빔(light beam)을 제공하는 광원; 및 입력신호에 따라 두 개의 광 경로 사이에서 상기 광빔의 경로를 스위칭 함에 따라 각각의 광 경로를 지나는 광 신호의 신호 세기가 반전되는 특징을 이용하여 신호 세기가 반전된 제1 광 신호와 제2 광 신호를 광 차동신호(差動信號)로 생성하는 생성부를 포함할 수 있다.

Description

빛의 반사 제어로 동작되는 광 차동신호 전송 장치{OPTICAL DIFFERENTIAL SIGNAL TRANSMISSION OPERATED BY LIGHT REFLECTION CONTROL}
본 발명의 실시예들은 반사에 의한 경로변경을 이용한 광 차동신호(差動信號, optical differential signal) 전송 기술에 관한 것이다.
전기적 차동신호 전송방식(electrical differential signal transmission)은 두 개의 금속 도선에 반대의 신호를 보내어 이들 두 신호의 차이를 검출하는 방식이다. 전위 변화가 반전된 차동신호의 차이를 검출함으로써, 두 도선에 미치는 전기적 간섭을 배제시켜 신호의 감도를 높일 수 있다. 여기서 '두 차동신호의 차이'는 '차등'(差等, differential)으로 표현한다.
광 신호 전송에서 차동신호를 전송 또는 검출하는 방법으로 다음과 같은 안들이 제안되어 있다.
[1] 광 신호를 담은 하나의 광 빔을 광섬유 다발에 입사시키고 이 광섬유 다발을 두 갈래 나누어 전송한 후, 두 개의 광 신호를 photodiode로 수신할 때 전기적인 차등을 주고, 그 차동신호를 검출하는 방법 (한국전자파학회논문지, 제16호, 제4호, p.410, 2005).
[2] 위상(phase)이 다른 두 개의 광 신호를 전송하는 하고, 그 위상 차에 의한 차동신호를 검출하는 방법 (Optical Communications Conference 2002, Proceedings p.367).
이러한 방법들은 전기적 차동신호를 두 개의 광 신호로 전환하는 구조들이 복잡하다. 따라서, 빛의 반사(reflection)를 이용하여 광학적 차동신호를 간단히 만들어 내는 기술이 필요하다. 특히, 빛의 반사 제어를 통해 광 경로를 변경하고 광 차동신호를 전송할 수 있는 기술이 필요하다.
본 발명에서는 빛의 반사(reflection)를 이용하여 광학적 차동신호를 간단히 만들어 내는 장치를 제공한다.
본 발명에서는 빛의 반사 제어를 이용하여 광 경로 변경은 물론 감도 높은 광 차동신호를 송수신할 수 있는 구조를 제공한다.
광빔(light beam)을 제공하는 광원; 및 입력신호에 따라 두 개의 광 경로 사이에서 상기 광빔의 경로를 스위칭 함에 따라 각각의 광 경로를 지나는 광 신호의 신호 세기가 반전되는 특징을 이용하여 신호 세기가 반전된 제1 광 신호와 제2 광 신호를 광 차동신호(差動信號)로 생성하는 생성부를 포함하는 광 차동신호 전송 장치를 제공한다.
광빔(light beam)을 제공하는 광원; 상기 광빔의 굴절율을 제어하는 반사기; 및 광 도파로를 통해 상기 굴절율에 따른 광 차동신호를 전송하는 전송단을 포함하고, 상기 광 도파로는 제1 도파로와 제2 도파로로 분기되어 두 개의 광 경로를 형성하고, 상기 반사기는 상기 제1 도파로와 상기 제2 도파로의 교차점에 설치되어 입력신호에 따라 굴절율을 제어함으로써 상기 광빔의 경로를 스위칭 하며, 상기 반사기를 통과하는 통과상태(transmission state)의 제1 광 신호와 상기 반사기에 의해 반사되어 신호 세기가 반전된 반사상태(reflection state)의 제2 광 신호가 광 차동신호(差動信號)로 사용되는 것을 특징으로 하는 광 차동신호 전송 장치를 제공한다.
일 측면에 따르면, 상기 광원은 연속파인 하나의 광빔을 사용할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 광 차동신호를 수신하는 수신단을 더 포함하고, 상기 수신단은, 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호를 제1 전기 신호와 제2 전기 신호로 전환하는 광 검출기와, 상기 제1 전기 신호와 상기 제2 전기 신호로부터 차등신호(差等信號)를 검출하여 출력신호를 복원하는 차동신호 검출회로를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 광 차동신호를 전송하는 전송단으로서, 상기 제1 도파로와 상기 제2 도파로 중 적어도 하나의 도파로 상에 파장 필터(wavelength filter)가 설치되고, 상기 파장 필터의 후단에서 상기 제1 도파로와 상기 제2 도파로가 단일 도파로로 결합되며, 상기 파장 필터를 통해 파장(wavelength)이 달라진 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호가 상기 단일 도파로에서 합류되어 전송될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 광 차동신호를 전송하는 전송단으로서, 상기 제1 도파로와 상기 제2 도파로 중 적어도 하나의 도파로 상에 파장 변환기(wavelength converter)가 설치되고, 상기 파장 변환기의 후단에서 상기 제1 도파로와 상기 제2 도파로가 단일 도파로로 결합되며, 상기 파장 변환기를 통해 파장(wavelength)이 달라진 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호가 상기 단일 도파로에서 합류되어 전송될 수 잇다.
또 다른 측면에 따르면, 광 차동신호를 수신하는 수신단으로서, 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호가 서로 다른 파장으로 단일 도파로를 통해 전송되는 경우, 상기 단일 도파로가 제3 도파로와 제4 도파로로 분기되고, 상기 제3 도파로와 상기 제4 도파로 중 적어도 하나의 도파로 상에 파장 필터(wavelength filter)가 설치되며, 상기 단일 도파로로 전송된 광 신호가 상기 파장 필터를 통해 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호로 분리되어 수신될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 광 차동신호를 수신하는 수신단으로서, 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호가 서로 다른 파장으로 단일 도파로를 통해 전송되는 경우, 상기 단일 도파로가 제3 도파로와 제4 도파로로 분기되고, 상기 제3 도파로와 상기 제4 도파로 중 적어도 하나의 도파로 상에 파장 분리기(wavelength demultiplexer)가 설치되며, 상기 단일 도파로로 전송된 광 신호가 상기 파장 분리기를 통해 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호로 분리되어 수신될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 광 차동신호를 전송하는 전송단으로서, 상기 제1 도파로와 상기 제2 도파로 중 적어도 하나의 도파로 상에 광 신호의 편광(polarization)을 가변하는 편광 가변 수단이 설치되고, 상기 편광 가변 수단의 후단에서 상기 제1 도파로와 상기 제2 도파로가 단일 도파로로 결합되며, 상기 편광 가변 수단을 통해 편광이 달라진 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호가 상기 단일 도파로에서 합류되어 전송될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 광 차동신호를 전송하는 전송단으로서, 상기 제1 도파로와 상기 제2 도파로 중 적어도 하나의 도파로 상에 도파로 단면에서의 광 세기의 분포형태인 광 모드(mode)를 가변하는 모드 가변 수단이 설치되고, 상기 모드 가변 수단의 후단에서 상기 제1 도파로와 상기 제2 도파로가 단일 도파로로 결합되며, 상기 모드 가변 수단을 통해 광 모드가 달라진 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호가 상기 단일 도파로에서 합류되어 전송될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 광 차동신호를 수신하는 수신단으로서, 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호가 서로 다른 편광(polarization)으로 단일 도파로를 통해 전송되는 경우, 상기 단일 도파로가 제3 도파로와 제4 도파로로 분기되고, 상기 제3 도파로와 상기 제4 도파로 중 적어도 하나의 도파로 상에 광 신호의 편광을 분리하는 편광 분리 수단이 설치되며, 상기 단일 도파로로 전송된 광 신호가 상기 편광 분리 수단을 통해 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호로 분리되어 수신될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 광 차동신호를 수신하는 수신단으로서, 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호가 서로 다른 광 모드(mode)로 단일 도파로를 통해 전송되는 경우, 상기 단일 도파로가 제3 도파로와 제4 도파로로 분기되고, 상기 제3 도파로와 상기 제4 도파로 중 적어도 하나의 도파로 상에 광 신호의 광 모드를 분리하는 모드 분리 수단이 설치되며, 상기 단일 도파로로 전송된 광 신호가 상기 모드 분리 수단을 통해 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호로 분리되어 수신될 수 있다.
광빔(light beam)을 제공하는 광원; 및 입력신호에 따라 두 개의 광 경로 사이에서 상기 광빔의 경로를 스위칭 함에 따라 각각의 광 경로를 지나는 광 신호의 신호 세기가 반전되는 특징을 이용하여 신호 세기가 반전된 제1 광 신호와 제2 광 신호를 광 차동신호(差動信號)로 생성하는 생성부를 포함하고, 상기 광 차동신호를 전송하는 송신단에서는 파장(wavelength), 편광(polarization), 도파로 단면에서의 광 세기의 분포형태인 광 모드(mode) 중 어느 하나의 특성을 가변하는 특성 가변 수단이 포함되어, 상기 특성 가변 수단을 통해 상기 특성을 달리한 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호가 단일 도파로로 합류되어 전송되고, 상기 광 차동신호를 수신하는 수신단에서는 광 신호에서 상기 특성을 분리하는 특성 분리 수단이 포함되어, 상기 특성 분리 수단을 통해 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호가 분리된 후 상기 단일 도파로에서 분기된 두 개의 경로로 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호가 각각 수신되는 광 차동신호 전송 장치를 제공한다.
본 발명의 빛의 반사제어를 이용한 광 차동신호 전송 장치에 따르면, 반사기의 제어에 의한 광 경로가 스위칭 될 때 신호세기의 변화가 서로 역전되는 광 차동 신호를 이용하여 공통모드의 신호를 제거하는 것에 의해 잡음 및 온도 등 외부 환경 변화에 강인한 신호 전송 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 빛의 반사제어를 이용하는 광 차동 신호 전송 장치.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 파장 필터를 사용하여 파장이 다른 두 개의 광 차동신호를 하나의 광 전송선으로 송신하는 광 차동 신호 전송 장치.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 파장 변환기를 사용하여 파장이 다른 두 개의 광 차동신호를 하나의 광 전송선으로 송신하는 광 차동 신호 전송 장치.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 파장이 다른 두 개의 광 차동신호를 파장 필터를 사용하여 분리시켜 수신하는 광 차동 신호 전송 장치.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 파장이 다른 두 개의 광 차동신호를 파장 분리기를 사용하여 분리시켜 수신하는 광 차동 신호 전송 장치.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예들은 반사에 의한 경로변경을 이용한 광 차동신호 전송 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 굴절률 차이를 이용하여 빛을 반사시킴으로 광 경로를 변경시키되, 입력신호로 반사를 제어하여 광 신호의 변조를 실행하고, 반사된 신호와 반사되지 않은 통과 신호를 동시에 전송하고, 수신 단에서 반사된 신호와 반사되지 않은 통과신호의 차이를 검출함으로써, 감도가 높은 신호를 전송할 수 있는 광 차동신호 전송장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차동 광 신호를 이용한 신호 전송 장치의 기본 구성도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 신호 전송 장치는 광원(110), 반사기(120), 광 도파로(130, 140), 및 차동신호 수신기(150)를 포함하여 구성될 수 있다.
광원(110)은 광 도파로(130, 140)의 광 입구(optical input port)(101)에 빛을 입사시키는 역할을 한다. 차동신호 생성에 사용되는 빛은 연속파(continuous wave)의 광빔(light beam)이 사용될 수 있다.
광 도파로(130, 140)는 광 차동신호를 생성하기 위한 기본 구조로서, 빛이 직진하는 주 도파로(main waveguide)인 제1 도파로(130)와, 빛이 작은 각도로 빗나가게 하는 가지 도파로(branch waveguide)인 제2 도파로(140)로 구성될 수 있으며, 제1 도파로(130)와 제2 도파로(140)의 교차점에 빛의 굴절율을 변화시키는 반사기(reflector)가 설치될 수 있다.
반사기(120)는 신호 입력단자(121)로부터 입력신호를 받아서 입력신호에 따라 빛의 굴절률을 변화시켜 광 경로를 제1 도파로(130) 또는 제2 도파로(140)로 스위칭 하는 역할을 한다.
반사기(120)를 교차점으로 하여 나누어진 제1 도파로(130)와 제2 도파로(140)는 광 세기의 변화가 서로 역전된 제1 광 신호와 제2 광 신호의 광 차동 신호를 각각 전송하는 역할을 한다.
다시 말해, 반사기(120)의 굴절율을 제어함으로써 빛을 반사기(120)를 통과하여 제1 도파로(130)로 직진하는 통과상태(transmission state)와 반사기(120)에 의해 제2 도파로(140)로 반사하는 반사상태(reflection state)로 전환시킬 수 있다. 이때, 두 가지 상태의 차이는 광 차동 신호에 대응시킨다.
빛의 굴절률을 제어하는 방식으로는 기 공지된 기술을 사용할 수 있다. 일 예로, 반도체 소재의 도파로에 PN 접합을 형성하여 전기적인 전압 인가 또는 캐리어 주입으로 반사기의 굴절률을 제어할 수 있다. 다른 예로, 폴리머 소재에 전류를 주입하여 열광학 효과(thermo-optic effect)로 굴절률을 제어하는 수단도 가능하며, 폴리머 소재에 전압을 인가하여 전기광학 효과(electro-optic effect)로 굴절률을 제어하는 수단도 가능하다.
본 발명에서 '0'과 '1'의 입력신호는 반사기(120)에 인가되는 전압의 크기 또는 전류 주입의 크기를 달리 하여 입력될 수 있다. 예컨대, 입력신호 '0'과 '1'을 반사기(120)의 'on'과 'off'의 두 상태에 대응시켜 광 회로에서 광 경로의 변경으로 광 변조신호를 생성할 수 있다. 여러 가지 소재에서 굴절률은 빛으로도 제어될 수 있으며, 이러한 효과를 본 발명에 사용할 경우에 '0'과 '1'의 입력신호는 빛의 세기를 달리하여 입력될 수 있다.
차동신호 생성을 위한 '0' 또는 '1'의 입력신호는 반사기(120)의 신호 입력단자(121)로 입력되고, 반사기(120)는 입력신호에 따라 광 빔을 통과 또는 반사시킬 수 있다. 반사기(120)의 제어에 의해 대부분의 빛은 제1 도파로(130)와 제2 도파로(140)의 광 출구(optical output port)(102, 103) 중 하나로 나가게 된다.
차동신호 수신기(150)는 제1 도파로(130)의 광 출구(102)로 나온 제1 광 신호와 제2 도파로(140)의 광 출구(103)로 나온 제2 광 신호의 차동신호를 수신하여 이로부터 차등신호를 검출하고 전기적 출력신호를 출력하는 역할을 한다.
차동신호 수신기(150)는 광 출구로 나온 광 신호를 수신하는 광 검출기(photo detector)와, 광 검출기를 통해 수신된 신호로부터 차등신호를 검출하는 차동신호 검출회로(153)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 차동신호 검출회로(153)에는 광 검출기를 통해 수신된 신호를 증폭하는 증폭회로(미도시)를 포함할 수 있다.
광 신호가 각기 다른 광 출구(102, 103)로 분리되어 나오는 경우, 차동신호 수신기(150)는 제1 도파로(130)의 광 출구(102)로 나온 제1 광 신호를 수신하는 제1 광 검출기(photo detector)(151)와, 제2 도파로(140)의 광 출구(103)로 나온 제2 광 신호를 수신하는 제2 광 검출기(152)와, 제1 광 신호와 제2 광 신호로부터 차등신호를 검출하는 차동신호 검출회로(153)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1 광 검출기(151)와 제2 광 검출기(152)는 제1 광 신호와 제2 광 신호를 각각 제1 전기 신호와 제2 전기 신호로 전환한다. 이때, 차동신호 검출회로(153)는 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호로부터 차등신호를 검출하여 하나의 전기적 출력신호를 만들어 낸다. 차동신호 검출회로(153)는 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호로부터 공통 모드의 신호를 제거하는 기능(rejection of common-mode signals)을 포함할 수 있다.
바람직한 실시예로는 반사기(120)에 굴절률 차이를 적절히 제공하여 내부 전반사(total internal reflection)가 일어나게 하면, 반사상태와 통과상태에 제1 도파로(130)로 들어가는 빛의 세기 차이를 최대한 크게 할 수 있다. 이 경우, 반사상태와 통과상태에 제2 도파로(140)로 들어가는 빛의 세기 차이도 최대한 크게 할 수 있다. 더욱 바람직한 실시예로 반사상태에서 전반사가 일어나게 하면서도 통과상태에서는 빛을 완전히 통과하게 하면, 빛은 통과 또는 반사로 확연히 구분되어 각 도파로로 들어가는 두 상태의 신호세기 차이를 극대화 시킬 수 있다. 이러한 이상적인 경우에, 특정 광 출구에서 빛이 나오면 '1'에 해당하는 광 출력신호로, 빛이 나오지 않으면 '0'의 출력신호로 판단할 수 있다. 반대로, 광 출구로 빛이 나오면 '0'에 해당하는 출력신호로, 빛이 나오지 않으면 '1'의 출력신호로 판단할 수도 있다. 상기 이상적인 경우에 통과상태 또는 반사상태에서 입사 광 빔의 전량이 통과 또는 반사되어야 하지만, 현실적으로는 도파로 간의 커플링과 굴절률 제어의 변동에 의해, 전반사 조건에서도 일부 광이 제1 도파로(130)로 빠져나갈 수 있고, 통과상태에서도 일부 광이 제2 도파로(140)로 빠져 나갈 수 있다. 또한, 전반사 조건으로부터 다소 벗어난 조건에서는 반사상태에서 빛이 제2 도파로(140)로 일부만 반사하고 나머지 빛은 제1 도파로(130)로 통과하게 된다.
이와 같이, 이상적인 상태에서 벗어난 일반적인 경우, 반사상태에서 제1 도파로(130)로 들어가는 빛이나 통과상태에서 제2 도파로(140)로 들어가는 빛은 잡음(noise)이 된다. 즉, 통과상태에서 제1 도파로(130)로 통과하는 빛의 세기를 It1, 제2 도파로(140)로 일부 나가는 빛의 세기를 It2(It1 > It2)라 하고, 반사상태에서 제1 도파로(130)로 일부 나가는 빛의 세기를 Ir1, 제2 도파로(140)로 반사되는 빛의 세기를 Ir2(Ir1 < Ir2)라고 하면, It1과 Ir2는 신호(signal)가 되고 It2와 Ir1는 잡음(noise)이 될 수 있다.
주 도파로 또는 가지 도파로로 전송되는 신호 하나만으로 광 신호를 전달하는 경우에는 전압, 전류, 온도 등의 변화에 의해 반사기의 굴절률, 광원의 광 세기, 그리고 반사기와 도파로에서 광 손실(optical loss)이 변하여 광 신호의 요동이 발생되고 광 신호 검출에 오류가 발생되는 문제가 있을 수 있다. 특히, 입력 광 세기가 작거나 반사기와 도파로에서 광 손실이 큰 경우에는 신호 대비 잡음 비(signal-to-ratio)가 커져 광 신호 검출이 어렵게 된다.
도 1을 통해 설명한 차동 광 신호를 이용한 신호 전송 장치에서는 제1 도파로(130)와 제2 도파로(140)로 나가는 빛의 높낮이 변화의 위상이 서로 반전되도록 구성한다. 이는 전기적 차동신호에서 두 도선의 전압변화의 위상이 서로 반전되어 있는 특징과 같다. 본 발명은 이러한 특징을 이용하여, 제1 도파로(130)와 제2 도파로(140)로 나가는 두 개의 광 신호를 차동신호로 사용한다. 이들 차동 광 신호의 차등을 적절히 검출함으로써, 두 도파로에 공통적으로 개입되는 신호세기 요동과 잡음의 영향을 배제할 수 있다.
상기한 구성에 따르면, 본 발명에 따른 광 차동 신호 전송 장치에서는 굴절률 제어로 광 경로를 변경시킬 수 있는 도파로(130, 140)와 반사기(120)를 적절히 배치하고, 입력신호 '0'와 '1'을 반사기(120)의 굴절률 제어 기능의 'on'과 'off' 의 두 상태에 대응시켜 광 회로에서 광 경로의 변경으로 광 변조신호를 생성하며, 통과상태 변조신호와 반사상태 변조신호의 전송 후에 두 상태 신호의 광 도파로 출구로 나오는 신호 차이를 증폭하여 출력신호를 얻을 수 있다.
도 2와 도 3은 두 개의 광 차동신호를 전송하는 광 도파로를 두 개에서 한 개로 줄이기 위한 장치를 나타내고 있다.
도 1과 같이, 2개의 광 차동신호인 제1 광 신호와 제2 광 신호를 각각 별개의 광 도파로로 전송하게 되면, 2개의 광 도파로를 사용하여야 한다. 전송선의 구조를 단순화시키기 위해서는 두 개의 광 차동신호를 하나의 광 도파로로 보낼 필요가 있다.
본 발명에서는 하나의 광 전송선으로 광 차동신호를 보내는 바람직한 수단으로, 송신단에서 제1 광 신호와 제2 광 신호의 파장(wavelength)를 달리하여 하나의 광 도파로로 전송한 후, 수신단에서 이들 파장을 다시 분리하여 차등 신호를 검출하는 방식을 제안한다.
본 발명에서 반사에 의해 광 경로가 변경되는 조건은 파장에 둔감하므로 광 입구로 입사시키는 연속 광 빔은 넓은 파장 스펙트럼(spectrum)의 광원을 사용할 수 있는 특징이 있다. 일 예로, 발광다이오드(LED)와 같은 광원을 사용할 수 있다. 또한, 파장 스펙트럼이 비교적 넓은 레이저 광원을 사용할 수도 있다. 이러한 넓은 파장의 스펙트럼을 갖는 광원을 사용할 경우, 여러 가지 수단을 사용하여 식별이 용이한 두 가지의 파장을 분리해 낼 수 있다. 이때, 파장을 분리하는 수단으로서 파장 필터(wavelength filter), 파장 변환기(wavelength converter), 파장 분리기(wavelength demultiplexer) 등의 소자들이 사용될 수 있다.
도 2는 광 차동 신호 전송 장치의 송신단 구성으로, 두 개의 광 신호에 대해 파장을 서로 다르게 만들어 하나의 광 도파로로 전송할 수 있는 실시예들을 나타내고 있다.
도 2a는 파장 필터(210)를 사용하여 파장이 다른 두 개의 광 차동신호를 하나의 광 전송선으로 송신하는 광 차동 신호 전송 장치의 일 예를 도시한 것이다.
도 2a를 참조하면, 일 실시예에 따른 광 차동 신호 전송 장치의 송신단에서는 제1 도파로(130)와 제2 도파로(140) 중 적어도 하나의 도파로에 파장 필터(210)를 설치함으로써 제1 광 신호(λ1)와 제2 광 신호(λ2)의 파장을 다르게 한 후, 이들 두 광 신호(λ12)를 두 도파로(130, 140)가 하나로 결합된 광 전송선(160)에 합류시켜 전송할 수 있다.
도 2b는 파장 변환기(220)를 사용하여 파장이 다른 두 개의 광 차동신호를 하나의 광 전송선으로 송신하는 광 차동 신호 전송 장치의 다른 예를 도시한 것이다.
도 2b를 참조하면, 다른 실시예에 따른 광 차동 신호 전송 장치의 송신단에서는 제1 도파로(130)와 제2 도파로(140) 중 적어도 하나의 도파로에 파장 변환기(220)를 설치함으로써 제1 광 신호(λ1)와 제2 광 신호(λ2)의 파장을 다르게 한 후, 이들 두 광 신호(λ12)를 두 도파로(130, 140)가 하나로 결합된 광 전송선(160)에 합류시켜 전송할 수 있다.
도 3은 광 차동 신호 전송 장치의 수신단 구성으로, 하나의 광 도파로로 전송되는 파장이 다른 두 신호를 분리하여 차동신호 수신기로 들어가게 하는 실시예들을 나타내고 있다.
도 3a는 파장이 다른 두 개의 광 차동신호를 파장 필터(310)를 사용하여 분리시켜 수신하는 광 차동 신호 전송 장치의 일 예를 도시한 것이다.
도 3a를 참조하면, 일 실시예에 따른 광 차동 신호 전송 장치의 수신단에서는 하나의 광 전송선(160)을 제3 도파로(170)와 제4 도파로(180)로 분기시키고, 이들 두 도파로(170, 180) 중 적어도 하나의 도파로에 파장 필터(310)를 설치한다. 제3 도파로(170)와 제4 도파로(180)에 광 전송선(160)을 통해 수신된 두 광 신호(λ12)를 공히 유도한 후, 파장 필터(310)를 통해 제3 도파로(170)에는 제1 광 신호(λ1)가 나가게 하며, 제4 도파로(180)에는 파장이 제1 광 신호(λ1)과 다른 제2 광 신호(λ2)가 나가게 한다. 이후, 제1 광 신호(λ1)와 제2 광 신호(λ2)는 각기 광 출구(102, 103)를 통해 나가서, 차동신호 수신기(150)로 들어감으로써 광 차동신호를 검출할 수 있다.
도 3b는 파장이 다른 두 개의 광 차동신호를 파장 분리기(320)를 사용하여 분리시켜 수신하는 광 차동 신호 전송 장치의 다른 예를 도시한 것이다.
도 3b를 참조하면, 다른 실시예에 따른 광 차동 신호 전송 장치의 수신단에서는 하나의 광 전송선(160)을 제3 도파로(170)와 제4 도파로(180)로 분기시키고, 이때 광 전송선(160)에서 제3 도파로(170)와 제4 도파로(180)가 분기되는 위치에 파장 분리기(320)를 설치한다. 이러한 구성에 따르면, 광 전송선(160)의 분기점에 설치된 파장 분리기(320)를 통해 제3 도파로(170)에는 제1 광 신호(λ1)가 나가게 하며, 제4 도파로(180)에는 파장이 제1 광 신호(λ1)와 다른 제2 광 신호(λ2)가 나가게 한다. 이후, 제1 광 신호(λ1)와 제2 광 신호(λ2)는 각기 광 출구(102, 103)를 통해 나가서, 차동신호 수신기(150)로 들어감으로써 광 차동신호를 검출할 수 있다.
서로 다른 광 신호를 합류시키고 분리시키는 방법은 파장을 달리하는 방법 이외에도 편광(polarization)이나 광 모드(mode)를 달리하는 방법도 사용될 수 있다. 여기서 광 모드라 함은 도파로의 단면에서 광 세기의 분포형태를 의미한다.
본 발명은 편광이나 모드를 달리하는 소자들을 사용하여 하나의 광 전송선으로 전송하는 광 차동신호 전송장치를 구성할 수도 있다. 예로서, 편광을 달리하는 방법을 사용할 경우에는, 도 2와 도 3에서 파장 필터는 편광 필터로, 파장 변환기는 편광 변환기로, 파장 분리기는 편광 분리기로 대체하여 구성할 수 있다. 또한, 모드를 달리하는 방법을 사용할 경우에는, 도 2와 도 3에서 파장 필터는 모드 필터로, 파장 변환기는 모드 변환기로, 파장 분리기는 모드 분리기로 대체하여 구성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 두 개의 차동신호를 하나의 전송선에 합류시켜 전송하여 다시 분리하는 장치로서 파장, 편광, 모드를 달리하는 수단에 국한하지 않고, 서로 다른 광 신호를 합류시키고 분리시키는 목적의 다른 여러 가지 수단들도 적용 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 차동신호 전송이 미세한 통과상태 변조신호와 반사상태 변조신호를 전송하여 그 차이를 증폭하는 방식으로 이루어지므로 미세한 신호 전송으로 인한 신호의 에러 비율을 감소시키고, 미세한 신호를 증폭하기 위한 증폭기의 과도한 이득을 감소시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 차동 광 신호를 이용한 신호 전송 장치에 따르면, 차동 신호를 이용하여 공통모드 입력 신호를 제거하는 것에 의하여 잡음 및 온도 등 외부 환경 변화에 강인한 신호 전송 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 두 개의 광 경로 사이에서 광 빔의 반사에 의한 광 경로 스위칭으로 차등신호를 만드는 방법을 예시하였으나, 반사의 방법 이외에도, 인접한 두 개의 광 도파로 사이에서 광 커플링(coupling)의 제어에 의한 광 경로 스위칭, 두 개의 광 도파로 사이에 링 공진기(ring resonator)를 두고 광 공진의 제어에 의한 광 경로 스위칭 등과 같은 다양한 광 경로 스위칭의 수단도 적용 가능하다. 본 발명은 이러한 광 경로 스위칭의 수단을 적용할 경우에도, 광 경로를 스위칭할 때 광 신호의 신호 세기가 반전되는 특징을 이용하여 차등신호를 생성시키는 것들도 후술하는 특허청구의 범위에 속한다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
110: 광원
120: 반사기
130: 제1 도파로
140: 제2 도파로
150: 차동신호 수신기
160: 광 전송선
170: 제3 도파로
180: 제4 도파로
210: 파장 필터
220: 파장 변환기
310: 파장 필터
320: 파장 분리기

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 광빔(light beam)을 제공하는 광원;
    상기 광빔의 굴절율을 제어하는 반사기; 및
    광 도파로를 통해 상기 굴절율에 따른 광 차동신호를 전송하는 전송단
    을 포함하고,
    상기 광 도파로는 제1 도파로와 제2 도파로로 분기되어 두 개의 광 경로를 형성하고,
    상기 반사기는 상기 제1 도파로와 상기 제2 도파로의 교차점에 설치되어 입력신호에 따라 굴절율을 제어함으로써 상기 광빔의 경로를 스위칭 하며,
    상기 반사기를 통과하는 통과상태(transmission state)의 제1 광 신호와 상기 반사기에 의해 반사되어 신호 세기가 반전된 반사상태(reflection state)의 제2 광 신호가 광 차동신호(差動信號)로 사용되는 것
    을 특징으로 하는 광 차동신호 전송 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광원은 연속파인 하나의 광빔을 사용하는 것
    을 특징을 하는 광 차동신호 전송 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 광 차동신호를 수신하는 수신단
    을 더 포함하고,
    상기 수신단은,
    상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호를 제1 전기 신호와 제2 전기 신호로 전환하는 광 검출기와, 상기 제1 전기 신호와 상기 제2 전기 신호로부터 차등신호(差等信號)를 검출하여 출력신호를 복원하는 차동신호 검출회로
    를 포함하는 광 차동신호 전송 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    광 차동신호를 전송하는 전송단으로서,
    상기 제1 도파로와 상기 제2 도파로 중 적어도 하나의 도파로 상에 파장 필터(wavelength filter)가 설치되고,
    상기 파장 필터의 후단에서 상기 제1 도파로와 상기 제2 도파로가 단일 도파로로 결합되며,
    상기 파장 필터를 통해 파장(wavelength)이 달라진 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호가 상기 단일 도파로에서 합류되어 전송되는 것
    을 특징으로 하는 광 차동신호 전송 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    광 차동신호를 전송하는 전송단으로서,
    상기 제1 도파로와 상기 제2 도파로 중 적어도 하나의 도파로 상에 파장 변환기(wavelength converter)가 설치되고,
    상기 파장 변환기의 후단에서 상기 제1 도파로와 상기 제2 도파로가 단일 도파로로 결합되며,
    상기 파장 변환기를 통해 파장(wavelength)이 달라진 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호가 상기 단일 도파로에서 합류되어 전송되는 것
    을 특징으로 하는 광 차동신호 전송 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    광 차동신호를 수신하는 수신단으로서,
    상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호가 서로 다른 파장으로 단일 도파로를 통해 전송되는 경우,
    상기 단일 도파로가 제3 도파로와 제4 도파로로 분기되고,
    상기 제3 도파로와 상기 제4 도파로 중 적어도 하나의 도파로 상에 파장 필터(wavelength filter)가 설치되며,
    상기 단일 도파로로 전송된 광 신호가 상기 파장 필터를 통해 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호로 분리되어 수신되는 것
    을 특징으로 하는 광 차동신호 전송 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    광 차동신호를 수신하는 수신단으로서,
    상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호가 서로 다른 파장으로 단일 도파로를 통해 전송되는 경우,
    상기 단일 도파로가 제3 도파로와 제4 도파로로 분기되고,
    상기 제3 도파로와 상기 제4 도파로 중 적어도 하나의 도파로 상에 파장 분리기(wavelength demultiplexer)가 설치되며,
    상기 단일 도파로로 전송된 광 신호가 상기 파장 분리기를 통해 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호로 분리되어 수신되는 것
    을 특징으로 하는 광 차동신호 전송 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    광 차동신호를 전송하는 전송단으로서,
    상기 제1 도파로와 상기 제2 도파로 중 적어도 하나의 도파로 상에 광 신호의 편광(polarization)을 가변하는 편광 가변 수단이 설치되고,
    상기 편광 가변 수단의 후단에서 상기 제1 도파로와 상기 제2 도파로가 단일 도파로로 결합되며,
    상기 편광 가변 수단을 통해 편광이 달라진 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호가 상기 단일 도파로에서 합류되어 전송되는 것
    을 특징으로 하는 광 차동신호 전송 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    광 차동신호를 전송하는 전송단으로서,
    상기 제1 도파로와 상기 제2 도파로 중 적어도 하나의 도파로 상에 도파로 단면에서의 광 세기의 분포형태인 광 모드(mode)를 가변하는 모드 가변 수단이 설치되고,
    상기 모드 가변 수단의 후단에서 상기 제1 도파로와 상기 제2 도파로가 단일 도파로로 결합되며,
    상기 모드 가변 수단을 통해 광 모드가 달라진 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호가 상기 단일 도파로에서 합류되어 전송되는 것
    을 특징으로 하는 광 차동신호 전송 장치.
  11. 제4항에 있어서,
    광 차동신호를 수신하는 수신단으로서,
    상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호가 서로 다른 편광(polarization)으로 단일 도파로를 통해 전송되는 경우,
    상기 단일 도파로가 제3 도파로와 제4 도파로로 분기되고,
    상기 제3 도파로와 상기 제4 도파로 중 적어도 하나의 도파로 상에 광 신호의 편광을 분리하는 편광 분리 수단이 설치되며,
    상기 단일 도파로로 전송된 광 신호가 상기 편광 분리 수단을 통해 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호로 분리되어 수신되는 것
    을 특징으로 하는 광 차동신호 전송 장치.
  12. 제4항에 있어서,
    광 차동신호를 수신하는 수신단으로서,
    상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호가 서로 다른 광 모드(mode)로 단일 도파로를 통해 전송되는 경우,
    상기 단일 도파로가 제3 도파로와 제4 도파로로 분기되고,
    상기 제3 도파로와 상기 제4 도파로 중 적어도 하나의 도파로 상에 광 신호의 광 모드를 분리하는 모드 분리 수단이 설치되며,
    상기 단일 도파로로 전송된 광 신호가 상기 모드 분리 수단을 통해 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호로 분리되어 수신되는 것
    을 특징으로 하는 광 차동신호 전송 장치.
  13. 광빔(light beam)을 제공하는 광원; 및
    입력신호에 따라 두 개의 광 경로 사이에서 상기 광빔의 경로를 스위칭 함에 따라 각각의 광 경로를 지나는 광 신호의 신호 세기가 반전되는 특징을 이용하여 신호 세기가 반전된 제1 광 신호와 제2 광 신호를 광 차동신호(差動信號)로 생성하는 생성부
    를 포함하고,
    상기 광 차동신호를 전송하는 송신단에서는 파장(wavelength), 편광(polarization), 도파로 단면에서의 광 세기의 분포형태인 광 모드(mode) 중 어느 하나의 특성을 가변하는 특성 가변 수단이 포함되어, 상기 특성 가변 수단을 통해 상기 특성을 달리한 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호가 단일 도파로로 합류되어 전송되고,
    상기 광 차동신호를 수신하는 수신단에서는 광 신호에서 상기 특성을 분리하는 특성 분리 수단이 포함되어, 상기 특성 분리 수단을 통해 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호가 분리된 후 상기 단일 도파로에서 분기된 두 개의 경로로 상기 제1 광 신호와 상기 제2 광 신호가 각각 수신되는 광 차동신호 전송 장치.
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JP2009010527A (ja) 2007-06-26 2009-01-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Wdmチャネル間クロストーク補償受信装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001292100A (ja) 2000-04-07 2001-10-19 Mitsubishi Rayon Co Ltd 光情報伝送装置及び光情報受信装置
WO2005050884A1 (ja) 2003-11-20 2005-06-02 Nippon Telegraph And Telephone Corporation 波長多重伝送システム
JP2009010527A (ja) 2007-06-26 2009-01-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Wdmチャネル間クロストーク補償受信装置

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