KR101939940B1 - 주파수 변환 및 멀티-모드 광 파이버를 갖는 전-광 통신 디바이스 및 관련 방법들 - Google Patents
주파수 변환 및 멀티-모드 광 파이버를 갖는 전-광 통신 디바이스 및 관련 방법들 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101939940B1 KR101939940B1 KR1020180026692A KR20180026692A KR101939940B1 KR 101939940 B1 KR101939940 B1 KR 101939940B1 KR 1020180026692 A KR1020180026692 A KR 1020180026692A KR 20180026692 A KR20180026692 A KR 20180026692A KR 101939940 B1 KR101939940 B1 KR 101939940B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- optical
- local
- remote
- coupled
- signal
- Prior art date
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 187
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 14
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 241001465382 Physalis alkekengi Species 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
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
- H04B10/80—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
- G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/028—Optical fibres with cladding with or without a coating with core or cladding having graded refractive index
- G02B6/0288—Multimode fibre, e.g. graded index core for compensating modal dispersion
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
- G02B6/4215—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical elements being wavelength selective optical elements, e.g. variable wavelength optical modules or wavelength lockers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4246—Bidirectionally operating package structures
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/21—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference
-
- H04B10/2504—
-
- 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
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
- H04B10/2513—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion
- H04B10/2519—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion using Bragg gratings
-
- 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
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
- H04B10/2537—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to scattering processes, e.g. Raman or Brillouin scattering
-
- 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
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2575—Radio-over-fibre, e.g. radio frequency signal modulated onto an optical carrier
-
- 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
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2581—Multimode transmission
-
- 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
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2587—Arrangements specific to fibre transmission using a single light source for multiple stations
-
- 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
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2589—Bidirectional transmission
- H04B10/25891—Transmission components
-
- 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
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/516—Details of coding or modulation
-
- 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
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/516—Details of coding or modulation
- H04B10/548—Phase or frequency modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J14/00—Optical multiplex systems
- H04J14/04—Mode multiplex systems
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J14/00—Optical multiplex systems
- H04J14/05—Spatial multiplexing systems
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29304—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
- G02B6/29316—Light guides comprising a diffractive element, e.g. grating in or on the light guide such that diffracted light is confined in the light guide
- G02B6/29317—Light guides of the optical fibre type
- G02B6/29319—With a cascade of diffractive elements or of diffraction operations
- G02B6/2932—With a cascade of diffractive elements or of diffraction operations comprising a directional router, e.g. directional coupler, circulator
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
- G02B6/2938—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device for multiplexing or demultiplexing, i.e. combining or separating wavelengths, e.g. 1xN, NxM
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/21—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference
- G02F1/212—Mach-Zehnder type
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B2210/00—Indexing scheme relating to optical transmission systems
- H04B2210/006—Devices for generating or processing an RF signal by optical means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
통신 디바이스는 로컬 디바이스, 원격 디바이스, 및 로컬 디바이스와 원격 디바이스 사이에 결합된 멀티-모드 광 파이버를 포함할 수 있다. 로컬 디바이스는 멀티-모드 광 파이버에 결합되고 제 1 및 제 2 로컬 광 출력들 및 제 1 및 제 2 로컬 광 입력들을 갖는 로컬 공간 광 mux/demux, 및 제 2 로컬 광 입력에 결합된 로컬 전-광 E/O 변조기를 포함할 수 있다. 원격 디바이스는 멀티-모드 광 파이버에 결합된 원격 공간 광 mux/demux, 및 라디오 주파수 (RF) 전기 입력 신호에 응답하여 제 1 원격 광 입력으로부터의 제 1 광 캐리어 신호의 변조에 기초하여 제 1 원격 광 출력상에 변조된 신호를 생성하도록 구성된 원격 E/O 변조기를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 통신 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 광 통신 디바이스들 및 관련 방법들에 관한 것이다.
전형적인 무선 통신 시스템은 데이터를 서로 교환하는 복수의 무선 통신 디바이스들을 포함한다. 일부 무선 통신 시스템들, 예를 들어, 인프라스트럭처 네트워크들에서, 시스템은 무선 통신 디바이스들 간에 통신을 유지하기 위한 무선 기지국을 더 포함할 수 있다. 다시 말해서, 각각의 인트라-시스템(intra-system) 통신은 무선 기지국을 통하여 교환될 것이다. 다른 무선 통신 시스템들, 예를 들어, 메쉬(mesh) 네트워크들 및 애드 혹(ad hoc) 무선 네트워크들에서, 무선 기지국은 생략될 수 있고, 즉, 무선 통신 디바이스들은 직접 서로간에 통신할 수 있다.
전형적인 EHF(Extremely High Frequency), 즉, 30 내지 300 GHz, 이 대역에서 동작하는 통신 시스템은 일부 단점들을 가질 수 있다. 예를 들어, 동축 케이블 상에서의 신호들의 송신은 큰 감쇠 효과들을 유발할 수 있다. 게다가, RF 디바이스들이 사용되는 애플리케이션들에서, 컴포넌트들의 사이즈, 중량, 및 파워 (SWaP : size, weight and power)는 바람직하지 않은 레벨들까지 증가할 수 있다. 게다가, 다운스트림(downstream) 수신기 프로세싱, 예컨대 하향변환, 및 신호 어드레싱(signal addressing)이 어려울 수 있다.
EHF 통신 시스템들에서 이들 단점들에 대한 한 가지 접근법은 프로세싱 컴포넌트들을 위하여 광 컴포넌트들의 사용을 포함할 수 있다. 이런 시스템들의 장점은 RF 애플리케이션들에 필요한 신호의 저하 없이 원격 위치로부터 EHF 신호들을 송신하는 능력이다.
예를 들어, Logan, Jr.에 U.S. 특허 번호. 5,710,651에 개시된 바와 같이, EHF 통신 시스템은 원격 안테나 국(station), 송신기/수신기 국, 및 국들을 함께 결합하는 광 파이버(fiber)를 포함한다. 이들 국들은 송신된 광 신호를 전기 신호로 변환하기 위한 포토다이오드들, 및 수신된 EHF 신호를 광 신호로 변환하기 위한 광 변조기들과 짝지어진(paired) 레이저들을 포함한다.
그럼에도 불구하고, 이것과 같은 광 애플리케이션들은 어떤 단점들을 겪을 수 있다. 예를 들어, 시스템 성능은 더 높은 광 파워로 향상되지만, 그러나 시스템은 시스템에 활용될 수 있는 광 파워의 양을 제한하는 비선형 광학적 영향들 예컨대 자극(stimulated) 브릴루앙(Brillouin) 산란을 겪을 수 있다.
상기 앞에서의 배경기술을 고려하여, 따라서 효율적이고 강건한 통신 디바이스를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명에 따른 이런 저런 목적들, 특징들, 및 장점들은 로컬 디바이스(local device), 원격 디바이스(remote device), 및 상기 로컬 디바이스와 상기 원격 디바이스 사이에 결합된 멀티-모드(multi-mode) 광 파이버를 포함하는 통신 디바이스에 의해 제공된다. 상기 로컬 디바이스는 상기 멀티-모드 광 파이버에 결합되고 제 1 및 제 2 로컬 광 출력들 및 제 1 및 제 2 로컬 광 입력들을 갖는 로컬 공간 광 다중화기/역다중화기(multiplexer/demultiplexer) (mux/demux) 및 개별적으로 상기 제 1 및 제 2 로컬 광 출력들에 결합되는 제 1 및 제 2 광 캐리어 신호들을 생성하도록 구성된 광원을 포함할 수 있다. 상기 로컬 디바이스는 상기 제 1 및 제 2 로컬 광 입력들에 결합된 광-전 (O/E) 컨버터, 및 상기 제 2 로컬 광 입력에 결합된 로컬 전-광 (E/O) 변조기를 포함할 수 있다. 상기 원격 디바이스는 상기 멀티-모드 광 파이버에 결합되고 개별적으로, 상기 제 1 및 제 2 로컬 광 입력들에 결합되는 제 1 및 제 2 원격 광 출력들 및 개별적으로, 상기 제 1 및 제 2 로컬 광 출력들에 결합되는 제 1 및 제 2 원격 광 입력들을 갖는 원격 공간 광 mux/demux를 포함할 수 있다. 상기 원격 디바이스는 라디오 주파수 (RF) 전기 입력 신호에 응답하여 상기 제 1 원격 광 입력으로부터의 상기 제 1 광 캐리어 신호의 변조에 기초하여 상기 제 1 원격 광 출력상에 변조된 신호를 생성하도록 구성된 원격 E/O 변조기를 포함할 수 있다. 상기 제 2 원격 광 입력은 상기 제 2 원격 광 출력에 결합될 수 있다. 바람직하게는, 상기 통신 디바이스는 단일 멀티-모드 파이버를 이용하여 동작할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 로컬 E/O 변조기는 기준 신호(reference signal)로 상기 제 2 로컬 광 입력으로부터의 상기 제 2 광 캐리어 신호를 변조하도록 구성될 수 있고, 상기 로컬 디바이스는 상기 기준 신호를 생성하도록 구성된 로컬 발진기(local oscillator)를 포함할 수 있다. 상기 RF 전기 입력 신호는 제 1 주파수에 있고; 상기 O/E 컨버터는 상기 기준 신호에 기초하여 제 2 주파수에서 상기 RF 전기 입력 신호의 복사본(replica)를 포함하는 출력 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 제 2 주파수는 상기 제 1 주파수와 상이하다.
일부 실시예들에서, 상기 로컬 디바이스는 상기 로컬 E/O 변조기로부터 다운스트림에 결합되고 기준 신호 주파수 사이드밴드를 통과시키도록 구성된 제 1 대역 통과 필터 및 상기 원격 E/O 변조기로부터 다운스트림에 결합되고 캐리어 주파수 사이드밴드를 통과시키도록 구성된 제 2 대역 통과 필터를 포함할 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 대역 통과 필터들은 파이버 브래그 격자를 각각 포함할 수 있다.
상기 O/E 컨버터는 개별적으로, 상기 제 1 및 제 2 로컬 광 입력들에 결합된 제 1 및 제 2 광 검출기들 및 상기 제 1 및 제 2 광 검출기들에 결합된 결합기를 포함할 수 있다. 상기 원격 디바이스는 상기 원격 E/O 변조기에 결합된 안테나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 로컬 및 원격 E/O 변조기들의 각각은 마하-젠더 변조기를 포함할 수 있다. 상기 로컬 및 원격 공간 광 mux/demux 각각은 광자 랜턴(photonic lantern)을 포함할 수 있다.
다른 측면은 통신하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 로컬 디바이스, 원격 디바이스, 및 상기 로컬 디바이스와 상기 원격 디바이스 사이에 결합된 멀티-모드 광 파이버를 동작시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 로컬 디바이스는 상기 멀티-모드 광 파이버에 결합되고 제 1 및 제 2 로컬 광 출력들 및 제 1 및 제 2 로컬 광 입력들을 갖는 로컬 공간 광 mux/demux 및 개별적으로 상기 제 1 및 제 2 로컬 광 출력들에 결합되는 제 1 및 제 2 광 캐리어 신호들을 생성하도록 구성된 광원을 포함할 수 있다. 상기 로컬 디바이스는 상기 제 1 및 제 2 로컬 광 입력들에 결합된 O/E 컨버터, 및 상기 제 2 로컬 광 입력에 결합된 로컬 E/O 변조기를 포함할 수 있다. 상기 원격 디바이스는 상기 멀티-모드 광 파이버에 결합되고 개별적으로, 상기 제 1 및 제 2 로컬 광 입력들에 결합되는 제 1 및 제 2 원격 광 출력들 및 개별적으로, 상기 제 1 및 제 2 로컬 광 출력들에 결합되는 제 1 및 제 2 원격 광 입력들을 갖는 원격 공간 광 mux/demux를 포함할 수 있다. 상기 원격 디바이스는 RF 전기 입력 신호에 응답하여 상기 제 1 원격 광 입력으로부터의 상기 제 1 광 캐리어 신호의 변조에 기초하여 상기 제 1 원격 광 출력상에 변조된 신호를 생성하도록 구성된 원격 E/O 변조기를 포함할 수 있다. 상기 제 2 원격 광 입력은 상기 제 2 원격 광 출력에 결합될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 통신 디바이스의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 통신 디바이스의 세부 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 통신 디바이스의 다른 실시예의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 통신 디바이스의 세부 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 통신 디바이스의 다른 실시예의 개략도이다.
본 발명은 이제 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시된 첨부 도면들을 참고로 하여 보다 완벽하게 이하에서 설명될 것이다. 본 개시는 그러나, 많은 상이한 형태들로 구체화될 수 있고 본 출원에 개시된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 이들 실시예들은 본 개시가 철저하고 완벽하도록, 그리고 당해 기술분야의 통상의 기술자들에게 본 발명의 범위를 완전하게 전달하도록 제공된다. 같은 번호들 명세서 전체에서 같은 엘리먼트들을 지칭하고, 베이스 (100) 도면 번호들은 대안 실시예들에서 유사한 엘리먼트들을 표시하기 위해 사용된다.
처음에 도 1를 참조하여, 본 발명에 따른 통신 디바이스 (20)가 이제 설명된다. 통신 디바이스 (20)는 광 캐리어 신호(optical carrier signal)를 생성하는 광원 (22) (예를 들어, 레이저, LED), 광원에 결합되고 제 1 주파수를 갖는 입력 신호로 광 캐리어 신호를 변조하는 제 1 E/O 변조기 (23), 및 광원에 결합되고 기준 신호로 광 캐리어 신호를 변조하는 제 2 E/O 변조기 (24) 를 포함하는 송신기 디바이스 (21)를 포함한다. 예를 들어, 입력 신호는 밀리미터파(millimeter wave) 신호 또는 마이크로파(microwave) 신호를 포함할 수 있다.
통신 디바이스는 송신기 디바이스 (21)에 결합된 광 도파로 (29), 및 광 도파로에 결합되고 기준 신호(reference signal)에 기초하여 제 2 주파수에서 입력 신호의 복사본(replica)을 포함하는 출력 신호를 생성하고 광 도파로에 결합된 O/E 컨버터 (26)를 포함하는 수신기 디바이스 (25)를 포함한다. 제 1 주파수는 제 2 주파수보다 작을 수 있거나, 또는 제 1 주파수는 제 2 주파수보다 더 클 수 있다. 다시 말해서, 입력 신호의 복사본은 주파수에서 상향변환(upconvert)될 수 있거나 또는 하향변환(downconvert)될 수 있다.
광 도파로 (29)는 예시적으로 멀티-모드 광 파이버를 포함한다. 다시 말해서, 광 신호는 다수의 모드들, 즉, 멀티-모드 광 파이버에 전달되고 있는 다수의 모드들을 포함할 수 있다. 비록 전통적인 멀티-모드 파이버들은 모드 분산(modal dispersion)에 의해 제한되기 때문에 단일-모드 파이버들보다 더 큰 대역폭을 제공하지 않지만, 그것들은 모드 경로 이중화(mode path redundancy), 따라서 커넥터 및 인터페이스 결함들에 대한 허용 오차(tolerance) 때문에 사용된다. 이 실시예에서, 멀티-모드 광 신호의 개별 모드들은 조작되고 즉, 몇 개의 모드 광 신호이다. 이들 몇 개의 모드 실시예들에서, 각각의 모드는 별개의 데이터 스트림(stream)으로서 다중화(multiplex)되기 때문에 멀티-모드 애플리케이션들의 분산 제한 이슈(dispersion limit issue)에 대한 접근법이다. 몇 개의(a few) 모드 신호 송신에 의해 제공되는 주된 장점은 각각의 모드는 다른 모드 경로들과 병렬인 독립적인 신호 전달 경로로서 동작하기 때문에 파이버의 전체 신호 대역폭이다. 예를 들어, 멀티-모드 광 파이버상에서 전달되는 광 신호의 다수의 모드들은 프로세싱에 대하여 분리된다 (예를 들어, 여기에 도시되지 않았지만, 광자 랜턴(photonic lantern), 모드 필터들을 이용하여). 이들 애플리케이션들에서, 광 신호는 전형적으로 다수의 경로들로 분열되고, 각각의 경로는 개별 모드를 통과시키기 위한 모드 필터를 포함한다. 본 출원은 고 대역폭 신호를 따로 쪼갬으로써 대역폭 병목현상 이슈(bandwidth bottleneck issue)들을 완화시키는데 도움이 될 수 있다.
다른 실시예들에서 (여기에 미도시된), 광 도파로 (29)는 한 쌍의 편광(polarization) 유지 광 파이버들을 포함할 수 있다. 대안으로, 한 쌍의 편광 안정화 블럭들이 제 1 및 제 2 E/O 변조기들 (23-24)로부터 다운스트림에 배치될 수 있다.
이제 추가적으로 도 2를 참조하여, 통신 디바이스 (120)의 다른 실시예가 이제 설명된다. 통신 디바이스 (120)의 이 실시예에서, 도 1에 대하여 상기에서 이미 논의된 해당 엘리먼트들은 (100) 만큼 증분된 수치 표기로 주어지고 일부는 본 출원에서 추가 논의를 필요로 하지 않는다. 통상의 기술자는 많은 상기의 특징부들이 본 출원에 논의된 실시예들에 통합될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
송신기 디바이스 (121)는 제 1 E/O 변조기 (123)로부터 다운스트림에 결합되고 캐리어 주파수 사이드밴드(sideband)를 통과시키고 (즉, 선택하고 그리고 그 외에 전부를 거부하는) 제 1 대역 통과 필터 (133), 및 제 2 E/O 변조기 (124)로부터 다운스트림에 결합되고 기준 신호 주파수 사이드밴드를 통과시키는 제 2 대역 통과 필터 (134)를 포함한다. 제 1 및 제 2 대역 통과 필터들 (133-134) 각각은 파이버 브래그 격자(fiber Bragg grating) (149,151) 및 관련 서큘레이터(circulator) (148,152)를 포함한다.
이 실시예에서, O/E 컨버터 (126)는 방향성 커플러 (135)에 결합된 제 1 및 제 2 광 검출기들 (146a-146b), 및 제 1 및 제 2 광 검출기들에 결합된 결합기 (combiner)(147)를 포함한다. 송신기 디바이스는 광원 (122)과 제 1 및 제 2 E/O 변조기들 (123-124)사이에 결합된 증폭기 (127)를 포함한다.
추가적으로, 송신기 디바이스 (121)는 광원 (122)과 제 1 및 제 2 E/O 변조기들 (123-124) 사이에 결합된 광 분배기(optical splitter) (128) (방향성 커플러로서 도시된), 및 RF 입력 블럭 (132), 예컨대 제 1 E/O 변조기에 결합된 안테나를 더 포함한다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 E/O 변조기들 (123-124)의 각각은 마하-젠더 변조기를 포함할 수 있다. 송신기 디바이스 (121)는 기준 신호를 생성하기 위한 로컬 발진기 (LO : local oscillator) (131), 및 상기 제 1 및 제 2 대역 통과 필터들 (133-134)과 O/E 컨버터 (126) 사이에 결합된 방향성 커플러 (135)를 또한 포함한다. LO (131)는 출력 신호의 주파수 변화를 제어하기 위해 선택적으로 조절된다. 바람직하게는, 광원 (122)이 조정가능한(tunable) 레이저를 포함하는 실시예들에서, 대역 통과 필터들 (133-134)은 고정 IF에서 동작할 수 있고, 주파수 변환은 와이드(wide) 스펙트럼 (제 1 및 제 2 E/O 변조기들 (123-124) 대역폭에 의해서만 제한되고, 이는 100 GHz 초과일 수 있는)에 걸쳐 조정될 수 있다.
이 실시예에서, 수신기 디바이스 (125)는 제 1 E/O 변조기 (123), 및 RF 입력 블럭 (132)만을 포함한다. 다시 말해서, 예시된 실시예는 수신된 신호들의 원격에 RF 안테나에 관한 것이다. 송신기 디바이스 (121)는 나머지 컴포넌트들 (능동(active) 파워 컴포넌트들)을 포함하고, 장 거리 광 도파로 (129)를 통하여 수신기 디바이스 (125)에 결합된다.
광원 신호 경로들간의 상관관계(correlation)은 LO (131) 및 RF 입력 신호에 대하여 동등한 경로들을 이용함으로써 유지될 필요가 있을 수 있다. 이하의 공식은 이 관계를 요약한다:
실제로, 차동 경로 길이 편차(differential path length variation)들은 비트음 위상 안정성(beat note phase stability)에 영향을 미칠 수 있고, 영향은 평가되고 다양한 방식들로 관리될 수 있다.
또한, 광 도파로 (129)의 길이는 몇 킬로미터 길이일 수 있고, 그에 의해 원격 애플리케이션들에 쉽게 사용되고 있다. 원격 실시예들에서, 방향성 커플러 (135)는 광 파이버 길이 매칭을 유지하는 것이 문제가 있을 수 있기 때문에 2x1 커플러 (예시된 2x2 커플러보다 오히려)를 포함할 수 있다. 물론, 이들 실시예들에서, O/E 컨버터 (126)는 예시된 밸런스 포토다이오드(balanced photodiode)들보다 오히려 단일 종단 광검출기(single ended photodetector)를 포함할 것이다.
다른 측면은 송신기 디바이스 (21, 121)에서 광 캐리어 신호를 생성하는 단계, 및 송신기 디바이스에서 제 1 주파수를 입력 신호로 광 캐리어 신호를 E/O 변조하는 단계를 포함하는 통신 방법에 관한 것이다. 방법은 송신기 디바이스 (21, 121)에서 기준 신호로 광 캐리어 신호를 E/O 변조하는 단계, 수신기 디바이스(25, 125)에 결합된 광 도파로 (29, 129)를 통하여 송신기 디바이스 (21, 121)에서의 기준 신호에 기초하여 제 2 주파수에서 입력 신호의 복사본을 포함하는 전기 출력 신호를 생성하는 단계를 또한 포함한다.
광자 주파수 변환(Photonic Frequency Conversion)
연속파 (CW) 레이저 소스 (122)로부터 빛(light)은 증폭되고 두개의 경로들로 분열된다. 상단 경로상에서, 빛은 몇개의-모드 파이버 (129) 상에서 전파하고 E/O 세기 변조기 (123)를 이용하여 RF 또는 mm-wave 신호에 의해 변조되고, 이는 변조기 재료의 E/O 특성들을 이용하여 입력 RF 전압으로 광 캐리어의 위상(phase)를 변조함으로서 광 캐리어의 RF 사이드밴드들을 생성하고, 그런 다음 비-변조된 경로와 간섭 측정으로(interferometrically) 위상-변조된 경로(phase-modulated path)를 결합함으로써 위상 편이(phase shift)를 세기 변조(intensity modulation)로 변환한다. 변조된 사이드밴드들 중 하나는 광 대역 통과 필터 (133)를 필터링되고, 이는 파이버 브래그 격자 및 서큘레이터를 결합함으로써 실현된다. 파이버 브래그 격자는 굴절률에서 주기적인 변화가 생성되어진 광 파이버의 섹션이다. 이것은 좁은 파장 범위가 반사되는 회절 격자를 셋 업한다. 광 서큘레이터는 링크로 다시 스펙트럼의 반사된 부분을 통과시킨다.
하단 경로상에서, 빛은 다시 E/O 변조기 (124)를 이용하여 주파수 변환을 위하여 희망하는 로컬 발진기 신호에 의해 변조된다. LO 사이드밴드들 중 하나는 파이버 브래그 격자 및 서큘레이터 (134)를 이용하여 필터링된다. 상단 및 하단 경로들로부터의 사이드밴드들은 2x2 광 커플러 (135)에서 결합되고 한 쌍의 밸런스 광검출기들 (146a-146b)로 발송된다. 따라서, LO 사이드밴드는 신호 사이드밴드에 대한 위상 기준이 되고, 이들 두개의 사이드밴드들의 주파수 간격은 검출기 출력에서 신호의 주파수를 결정한다. 밸런스 광검출기들 (146a-146b)은 2x2 광 커플러 (135)로부터 나오는 상단 및 하단 신호들을 검출하고 그것들간에 커플링 (결합기 (147))에서 그것들을 차감한다. 신호들은 180° 만큼 역 위상이기 때문에, 검출기에서의 차감은 두개의 신호들의 추가로 귀결되고, 하지만 임의의 동상 모드 잡음 항(common-mode noise term)들은 차감된다.
도 2 에 도시된 E/O 변조기들 (123-124)은 최대 사이드밴드 파워에 대한 널 포인트(null point)에 바이어스되는 마하-젠더 세기 변조기들이다. 그러나 위상 변조기들을 포함하여 다른 유형들의 변조기들이 사용될 수 있다. 위상 변조기가 사용 될 때, 더 높은 차수의(order) 사이드밴드들은 LO 입력으로서 더 낮은-주파수 RF 소스를 이용하여 더 높은 주파수 업- 또는 다운 변환을 달성하기 위해 하단 경로로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 위상 변조기로 10 GHz의 LO 입력은 10 GHz, 20 GHz, 30 GHz, 등에서 사이드밴드들을 생성하고 30 GHz 상단 사이드밴드는 35 GHz에서 업-변환된 신호를 생성하기 위해 5 GHz에서 신호의 하단 사이드밴드와 결합될 수 있다. 또는 30 GHz 상단 사이드밴드는 2 GHz IF 신호를 생성하기 위해 32 GHz에서 신호의 상단 사이드밴드와 결합될 수 있다.
광자 주파수 컨버터의 성능은 주로 두개의 변조기들에서의 광 파워 입력 레벨, LO 신호의 RF 파워, 및 두개의 파이버 브래그 격자 필터들의 효율에 의해 드라이브될 수 있다. 균형된 검출 때문에, 잡음 항들은 두개의 카테고리들로 분할될 수 있고: 동상 모드 잡음 항들 - 이는 균형된 검출기들에 의해 상쇄될 수 있다 - 및 비-상쇄(non-canceling) 잡음 항들. 동상 모드 잡음 항(common mode noise term)들은 신호 및 LO 경로들 양쪽으로부터의 레이저 RIN(relative intensity noise), 증폭 자발 방출 (ASE)-ASE 비트(beat) 잡음, 신호-ASE 비트 잡음, 및 LO-ASE 비트 잡음을 포함한다. 비-상쇄 잡음 항들은 변조기 및 검출기에서의 매칭 임피던스들로부터 열적 잡음, 신호 및 LO로부터의 샷 잡음(shot noise), 신호 RIN 및 LO RIN로부터의 비트 잡음, 및 ASE로부터 샷 잡음이다. 샷 잡음 항(shot noise term)들은 광전류에 선형으로 증가하지만, 그러나 이득 및 제 3 차 인터셉트 지점 (OIP3 : third order intercept point)는 광전류의 제곱으로 증가한다. 이것은 시스템이 샷 잡음-제한될 때 최적의 성능이 달성된다는 것을 의미한다.
이제 추가적으로 도 3을 참조하여, 통신 디바이스 (200)의 다른 실시예가 이제 설명된다. 통신 디바이스 (200)의 이 실시예에서, 도면들 1-2에 대하여 상기에서 이미 논의된 해당 엘리먼트들은 (200) 만큼 증분된 수치 표기로 주어지고 대부분은 본 출원에서 추가 논의를 필요로 하지 않는다. 통상의 기술자는 많은 상기의 특징부들이 본 출원에 논의된 실시예들에 통합될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
이 실시예는 이 통신 디바이스 (200)는 예시적으로 로컬 디바이스 (221), 원격 디바이스 (225), 및 로컬 디바이스와 원격 디바이스 사이에 결합된 멀티-모드 광 파이버 (229)를 포함한다는 점에서 이전 실시예와 다르다. 이 실시예에서, 원격 디바이스 (225) 및 로컬 디바이스 (221)는 지리적으로 이격된다. 예를 들어, 원격 디바이스 (225)는 원격 RF 안테나, 예컨대 듀얼 채널 와이드밴드 원격 안테나 유닛 (RAU : remote antenna unit)를 포함할 수 있다. 또한, 이 실시예에서, 도면들 1-2의 실시예들의 멀티-광 파이버 광 도파로 (즉, 광 파이버 번들)는 단일 멀티-모드 광 파이버 (229)로 대체된다. 이 예시된 실시예에서, 멀티-모드 광 파이버 (229)는 4-모드 광 파이버 (즉, 광 파이버가 4 별개의 모드들을 전달하는 것이 가능하다)를 포함하지만, 그러나 더 큰 수의 모드들을 전달하는 광 파이버, 예컨대 8-모드 광 파이버 (즉, 몇 개의 모드 광 파이버)를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 이것은 도면들 1-2의 실시예들로부터 광 도파로의 직경을 줄일 수 있고, 그렇게 함으로써 애플리케이션에서 더 큰 가요성을 제공한다. 실제로, 로컬 디바이스 (221)가 원격 디바이스 (225)에 파워를 제공하는 애플리케이션들에서, 통신 디바이스 (200)는 로컬 디바이스와 원격 디바이스 사이에 결합된 케이블 도관(cable conduit) (미도시)를 포함한다. 케이블 도관은 멀티-모드 광 파이버 (229), 및 파워 케이블 (예를 들어, 직류 전류 (DC) 파워 케이블)을 포함할 것이다.
도면들 1-2의 실시예들에서, 케이블 도관의 직경은 일부 애플리케이션들에 대하여 매우 클 수 있다. 유용하게, 도 13의 실시예에서, 케이블 도관의 광 파이버 컴포넌트의 직경에서의 감소는 이 이슈를 완화시킬 수 있다. 또한, 멀티-모드 광 파이버 (229)는 로컬 및 원격 디바이스들 (221,225) 양쪽에서 커넥터 사이즈를 줄일 수 있고, 이는 각각의 디바이스의 전체 사이즈 및 중량을 줄인다.
로컬 디바이스 (221)는 예시적으로 멀티-모드 광 파이버 (229)에 결합되고 제 1 및 제 2 로컬 광 출력들 (212a-212b) 및 제 1 및 제 2 로컬 광 입력들 (213a-213b)을 갖는 로컬 공간 광 mux/demux (203), 및 개별적으로 제 1 및 제 2 로컬 광 출력들에 결합되는 제 1 및 제 2 광 캐리어 신호들을 생성하도록 구성된 광원 (222)을 포함한다. 로컬 디바이스 (221)는 예시적으로 제 1 및 제 2 로컬 광 입력들 (213a-213b)에 결합된 O/E 컨버터 (226), 및 제 2 로컬 광 입력 (213b)에 결합된 로컬 E/O 변조기 (224)를 포함한다.
원격 디바이스 (225)는 예시적으로 멀티-모드 광 파이버 (229)에 결합된 원격 공간 광 mux/demux (204)를 포함한다. 원격 공간 광 mux/demux (204)는 예시적으로 개별적으로, 제 1 및 제 2 로컬 광 입력들 (213a-213b)에 결합된 제 1 및 제 2 원격 광 출력들 (215a-215b) 및 개별적으로 제 1 및 제 2 로컬 광 출력들 (212a-212b)에 결합된 제 1 및 제 2 원격 광 입력들 (214a-214b)을 포함한다.
원격 디바이스 (225)는 예시적으로 RF 전기 입력 신호에 응답하여 제 1 원격 광 입력 (214a)으로부터의 제 1 광 캐리어 신호 변조에 기반되어 제 1 원격 광 출력 (215a)상에 변조된 신호를 생성하도록 구성된 원격 E/O 변조기 (223)를 포함한다. 제 2 원격 광 입력 (214b)은 예시적으로 제 2 원격 광 출력 (215b)에 결합된다.
예시된 실시예에서, 로컬 E/O 변조기 (224)는 기준 신호 (예를 들어, 로컬 발진기 신호)로 제 2 로컬 광 입력 (213b)으로부터의 제 2 광 캐리어 신호를 변조하도록 구성된다. 여기서, 로컬 디바이스 (221)는 기준 신호를 생성하도록 구성된 LO (231)를 포함한다.
RF 전기 입력 신호는 제 1 주파수에 있을 수 있고, O/E 컨버터 (226)는 기준 신호에 기초하여 제 2 주파수에서 RF 전기 입력 신호의 복사본(replica)을 포함하는 출력 신호를 생성하도록 구성되고, 제 2 주파수는 제 1 주파수와 상이하다. 다시 말해서, 도면들 1-2의 실시예에서처럼, 통신 디바이스 (200)는 RF 전기 입력 신호의 주파수를 변환, 예를 들어, 원격 디바이스 (225)으로부터의 EHF 신호를 하향변환(downconverting)할 수 있다.
예시된 실시예들에서, 로컬 디바이스 (221)는 예시적으로 로컬 E/O 변조기 (224)로부터 다운스트림에 결합되고 기준 신호 주파수 사이드밴드를 통과시키도록 구성된 제 1 대역 통과 필터 (233) 및 원격 E/O 변조기 (223)로부터 다운스트림에 결합되고 캐리어 주파수 사이드밴드를 통과시키도록 구성된 제 2 대역 통과 필터 (234)를 포함한다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 대역 통과 필터들 (233-234) 각각은 파이버 브래그 격자를 포함할 수 있다.
도면들 1-2의 실시예들에 유사하게, O/E 컨버터 (226)는 개별적으로, 제 1 및 제 2 로컬 광 입력들 (213a-213b)에 결합된 제 1 및 제 2 광 검출기들 및 제 1 및 제 2 광 검출기들에 결합된 결합기(combiner)를 포함할 수 있다. 원격 디바이스 (225)는 예시적으로 원격 E/O 변조기 (223)에 결합된 안테나 (232)를 포함한다. 예를 들어, 로컬 및 원격 E/O 변조기들 (224,223)의 각각은 마하-젠더 변조기를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 로컬 및 원격 공간 광 mux/demux (203-204)는 장-주기(long-period) 격자 모드 컨버터 (광학적 또는 기계적), 예컨대 광자 랜턴(photonic lantern)를 각각 포함할 수 있다. 격자 디자인 파라미터 비트 길이/모드 차이는 이하의 방정식에 의해 지배된다:
로컬 및 원격 공간 광 mux/demux (203-204)는 몇개의-모드 광 파이버 높은 차수의 모드들 (HOM: higher order mode)을 원격 및 로컬 디바이스들 (225,221)과 인터페이스하는 주된 광 컴포넌트들로의 효율적인 커플링을 위해 기본 모드(fundamental mode)로 다시 변환한다.
유용하게, 이들 HOM들은 단일-모드 광 파이버에 기본 모드에 비하여 더 큰 유효 면적들을 소유하여, SBS(stimulated Brillouin scattering) 비선형 임계값에 도달하기 전에 더 높은 CW 광 파워의 전송을 허용한다. 이것은 가장 높은 신호 사이드밴드 파워 비율을 생성하여 광 변조기상에 가장 높은, 비-손상 동작 파워를 허용할 수 있다.
예를 들어, 광자 랜턴에 대한 접근법들이 Fontaine et al에 U.S. 특허 번호. 9,411,100에 개시되고, 이들 내용들은 그것들의 전체가 참조로서 본 출원에 통합되고, 2010년 4월 12일 Leon-Saval et al에 “Photonic lanterns: study of light propagation in multimode to single-mode converters”/ Vol. 18, No. 8 / OPTICS EXPRESS 8430, 이들 내용들은 그것들의 전체가 참조로서 본 출원에 통합된다. 또 다른 실시예들에서, 로컬 및 원격 공간 광 mux/demux (203-204)는 복수의 상이한 광 경로들, 및 개별적으로 복수의 상이한 광 경로들에 결합된 복수의 모드 필터들을 각각 포함할 수 있다. 광 필터의 일 예가 Eggleton et al.에 U.S. 특허 번호. 7,110,646에 개시되고, 이의 내용들은 그것들의 전체가 참조로서 본 출원에 통합된다.
다른 측면은 통신하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 방법은 로컬 디바이스 (221), 원격 디바이스 (225), 및 로컬 디바이스와 원격 디바이스 사이에 결합된 멀티-모드 광 파이버 (229)를 동작시키는 단계를 포함할 수 있다. 로컬 디바이스 (221)는 멀티-모드 광 파이버 (229)에 결합되고 제 1 및 제 2 로컬 광 출력들 (212a-212b) 및 제 1 및 제 2 로컬 광 입력들 (213a-213b)을 갖는 로컬 공간 광 mux/demux (203), 및 개별적으로 제 1 및 제 2 로컬 광 출력들에 결합되는 제 1 및 제 2 광 캐리어 신호들을 생성하도록 구성된 광원 (222)을 포함할 수 있다. 로컬 디바이스 (221)는 제 1 및 제 2 로컬 광 입력들 (213a-213b)에 결합된 O/E 컨버터 (226), 및 제 2 로컬 광 입력 (213b)에 결합된 로컬 E/O 변조기 (224)를 포함할 수 있다. 원격 디바이스 (225)는 멀티-모드 광 파이버 (229)에 결합된 원격 공간 광 mux/demux (204)를 포함할 수 있다. 원격 공간 광 mux/demux (204)는 개별적으로, 제 1 및 제 2 로컬 광 입력들 (213a-213b)에 결합된 제 1 및 제 2 원격 광 출력들 (215a-215b) 및 개별적으로 제 1 및 제 2 로컬 광 출력들 (212a-212b)에 결합된 제 1 및 제 2 원격 광 입력들 (214a-214b)을 포함할 수 있다. 원격 디바이스 (225)는 RF 전기 입력 신호에 응답하여 제 1 원격 광 입력 (214a)으로부터의 제 1 광 캐리어 신호 변조에 기반되어 제 1 원격 광 출력 (215a)상에 변조된 신호를 생성하도록 구성된 원격 E/O 변조기 (223)를 포함할 수 있다. 제 2 원격 광 입력 (214b)은 제 2 원격 광 출력 (215b)에 결합된다.
다른 측면은 통신 디바이스(200)을 만들기 위한 방법에 관한 것이다. 본 방법은 로컬 디바이스 (221), 원격 디바이스 (225), 및 로컬 디바이스와 원격 디바이스 사이에 결합된 멀티-모드 광 파이버 (229)를 커플링시키는 단계를 포함할 수 있다. 로컬 디바이스 (221)는 멀티-모드 광 파이버 (229)에 결합되고 제 1 및 제 2 로컬 광 출력들 (212a-212b) 및 제 1 및 제 2 로컬 광 입력들 (213a-213b)을 갖는 로컬 공간 광 mux/demux (203), 및 개별적으로 제 1 및 제 2 로컬 광 출력들에 결합되는 제 1 및 제 2 광 캐리어 신호들을 생성하도록 구성된 광원 (222)을 포함한다. 로컬 디바이스 (221)는 제 1 및 제 2 로컬 광 입력들 (213a-213b)에 결합된 O/E 컨버터 (226), 및 제 2 로컬 광 입력 (213b)에 결합된 로컬 E/O 변조기 (224)를 포함할 수 있다. 원격 디바이스 (225)는 멀티-모드 광 파이버 (229)에 결합된 원격 공간 광 mux/demux (204)를 포함할 수 있다. 원격 공간 광 mux/demux (204)는 개별적으로, 제 1 및 제 2 로컬 광 입력들 (213a-213b)에 결합된 제 1 및 제 2 원격 광 출력들 (215a-215b) 및 개별적으로 제 1 및 제 2 로컬 광 출력들 (212a-212b)에 결합된 제 1 및 제 2 원격 광 입력들 (214a-214b)을 포함할 수 있다. 원격 디바이스 (225)는 RF 전기 입력 신호에 응답하여 제 1 원격 광 입력 (214a)으로부터의 제 1 광 캐리어 신호 변조에 기반되어 제 1 원격 광 출력 (215a)상에 변조된 신호를 생성하도록 구성된 원격 E/O 변조기 (223)를 포함할 수 있다. 제 2 원격 광 입력 (214b)은 제 2 원격 광 출력 (215b)에 결합된다.
통신 디바이스들에 관련한 다른 특징들이 미국 특허 번호들. 8,842,992 & 8,515,285에 개시되고, 또한 본 출원의 양수인에게 양도되고, 이들 내용들은 그것들의 전체가 참조로서 본 출원에 통합된다.
앞에서의 설명들 및 관련된 도면들에 제시된 교리들의 장점들을 갖는 본 발명의 많은 수정예들 및 다른 실시예들이 당해 기술의 통상의 기술자에게 생각이 날 것이다. 따라서, 본 발명은 개시된 특정 실시예들에 제한되지 않고, 수정예들 및 실시예들은 첨부된 청구항들의 범위내에 포함되는 것으로 의도된다는 것이 이해되어야 한다.
Claims (20)
- 통신 디바이스에 있어서,
로컬 디바이스, 원격 디바이스, 및 상기 로컬 디바이스와 상기 원격 디바이스 사이에 결합된 멀티-모드 광 파이버를 포함하되;
상기 로컬 디바이스는,
상기 멀티-모드 광 파이버에 결합되고 제 1 및 제 2 로컬 광 출력들 및 제 1 및 제 2 로컬 광 입력들을 갖는 로컬 공간 광 다중화기/역다중화기 (mux/demux),
개별적으로, 상기 제 1 및 제 2 로컬 광 출력들에 결합되는 제 1 및 제 2 광 캐리어 신호들을 생성하도록 구성된 광원,
상기 제 1 로컬 광 입력에 결합된 광-전 (O/E : opto-electric) 컨버터, 및
상기 제 1 및 제 2 로컬 광 입력들에 결합된 로컬 전-광 (E/O : electro-opto) 변조기;를 포함하고,
상기 원격 디바이스는,
상기 멀티-모드 광 파이버에 결합되고 개별적으로, 상기 제 1 및 제 2 로컬 광 입력들에 결합되는 제 1 및 제 2 원격 광 출력들 및 개별적으로, 상기 제 1 및 제 2 로컬 광 출력들에 결합되는 제 1 및 제 2 원격 광 입력들을 갖는 원격 공간 광 mux/demux, 및
라디오 주파수 (RF) 전기 입력 신호에 응답하여 상기 제 1 원격 광 입력으로부터의 상기 제 1 광 캐리어 신호의 변조에 기초하여 상기 제 1 원격 광 출력상에 변조된 신호를 생성하도록 구성된 원격 E/O 변조기, 를 포함하되,
상기 제 2 원격 광 입력은 상기 제 2 원격 광 출력에 결합되는, 통신 디바이스. - 청구항 1에 있어서, 상기 로컬 E/O 변조기는 기준 신호(reference signal)로 상기 제 2 로컬 광 입력으로부터의 상기 제 2 광 캐리어 신호를 변조하도록 구성되고, 상기 로컬 디바이스는 상기 기준 신호를 생성하도록 구성된 로컬 발진기(local oscillator)를 포함하는, 통신 디바이스.
- 청구항 2에 있어서, 상기 RF 전기 입력 신호는 제 1 주파수에 있고; 상기 O/E 컨버터는 상기 기준 신호에 기초하여 제 2 주파수에서 상기 RF 전기 입력 신호의 복사본(replica)을 포함하는 출력 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 제 2 주파수는 상기 제 1 주파수와 상이한, 통신 디바이스.
- 청구항 1에 있어서, 상기 로컬 디바이스는
기준 신호 주파수 사이드밴드(sideband)를 통과시키도록 구성되고 상기 로컬 E/O 변조기로부터 다운스트림에 결합된 제 1 대역 통과 필터; 및
캐리어 주파수 사이드밴드를 통과시키도록 구성되고 상기 원격 E/O 변조기로부터 다운스트림에 결합된 제 2 대역 통과 필터를 포함하는, 통신 디바이스. - 청구항 4에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 대역 통과 필터들 각각은 파이버 브래그 격자(fiber Bragg grating)를 포함하는, 통신 디바이스.
- 청구항 1에 있어서, 상기 O/E 컨버터는
개별적으로, 상기 제 1 및 제 2 로컬 광 입력들에 결합된 제 1 및 제 2 광 검출기들; 및
상기 제 1 및 제 2 광 검출기들에 결합된 결합기를 포함하는, 통신 디바이스. - 청구항 1에 있어서, 상기 원격 디바이스는 상기 원격 E/O 변조기에 결합된 안테나를 포함하는, 통신 디바이스.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 통신하기 위한 방법에 있어서,
로컬 디바이스, 원격 디바이스, 및 상기 로컬 디바이스와 상기 원격 디바이스 사이에 결합된 멀티-모드 광 파이버를 동작시키는 단계를 포함하되;
상기 로컬 디바이스는,
상기 멀티-모드 광 파이버에 결합되고 제 1 및 제 2 로컬 광 출력들 및 제 1 및 제 2 로컬 광 입력들을 갖는 로컬 공간 광 다중화기/역다중화기 (mux/demux),
개별적으로, 상기 제 1 및 제 2 로컬 광 출력들에 결합되는 제 1 및 제 2 광 캐리어 신호들을 생성하도록 구성된 광원,
상기 제 1 및 제 2 로컬 광 입력들에 결합된 광-전 (O/E) 컨버터; 및
상기 제 2 로컬 광 입력에 결합된 로컬 전-광 (E/O) 변조기;를 포함하되,
상기 원격 디바이스는,
상기 멀티-모드 광 파이버에 결합되고 개별적으로, 상기 제 1 및 제 2 로컬 광 입력들에 결합되는 제 1 및 제 2 원격 광 출력들 및 개별적으로, 상기 제 1 및 제 2 로컬 광 출력들에 결합되는 제 1 및 제 2 원격 광 입력들을 갖는 원격 공간 광 mux/demux, 및
라디오 주파수 (RF) 전기 입력 신호에 응답하여 상기 제 1 원격 광 입력으로부터의 상기 제 1 광 캐리어 신호의 변조에 기초하여 상기 제 1 원격 광 출력상에 변조된 신호를 생성하도록 구성된 원격 E/O 변조기를 포함하되, 상기 제 2 원격 광 입력은 상기 제 2 원격 광 출력에 결합되는, 방법. - 청구항 16에 있어서, 상기 로컬 E/O 변조기는 기준 신호(reference signal)로 상기 제 2 로컬 광 입력으로부터의 상기 제 2 광 캐리어 신호를 변조하도록 구성되고, 상기 로컬 디바이스는 상기 기준 신호를 생성하도록 구성된 로컬 발진기(local oscillator)를 포함하는, 방법.
- 청구항 17에 있어서, 상기 RF 전기 입력 신호는 제 1 주파수에 있고; 상기 O/E 컨버터는 상기 기준 신호에 기초하여 제 2 주파수에서 상기 RF 전기 입력 신호의 복사본(replica)을 포함하는 출력 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 제 2 주파수는 상기 제 1 주파수와 상이한, 방법.
- 삭제
- 삭제
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US15/454,067 | 2017-03-09 | ||
| US15/454,067 US10139699B2 (en) | 2017-03-09 | 2017-03-09 | Electro-optic communications device with frequency conversion and multi-mode optical fiber and related methods |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180103721A KR20180103721A (ko) | 2018-09-19 |
| KR101939940B1 true KR101939940B1 (ko) | 2019-01-17 |
Family
ID=63444497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180026692A KR101939940B1 (ko) | 2017-03-09 | 2018-03-07 | 주파수 변환 및 멀티-모드 광 파이버를 갖는 전-광 통신 디바이스 및 관련 방법들 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10139699B2 (ko) |
| EP (1) | EP3373482B1 (ko) |
| KR (1) | KR101939940B1 (ko) |
| CN (1) | CN108631872B (ko) |
| TW (1) | TWI675565B (ko) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11480845B2 (en) * | 2018-05-14 | 2022-10-25 | The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Microwave photonic links and methods of forming the same |
| GB201900552D0 (en) | 2019-01-15 | 2019-03-06 | Leonardo Mw Ltd | A mixer |
| KR102272597B1 (ko) * | 2019-10-24 | 2021-07-06 | 한국표준과학연구원 | 광자 검출 장치 |
| US20230088292A1 (en) * | 2020-01-31 | 2023-03-23 | Corning Incorporated | Mode multiplexer/demultiplexer using metamaterials for optical communication system, and optical communication |
| US11742953B2 (en) * | 2021-02-26 | 2023-08-29 | Raytheon Company | Method and system for performing signal analysis using a correlative receiver |
| US11770189B2 (en) * | 2021-09-17 | 2023-09-26 | Honeywell Limited Honeywell Limitée | Optical communication system using a photonic lantern |
| US11736203B1 (en) * | 2022-06-27 | 2023-08-22 | Rockwell Collins, Inc. | Radio frequency (RF) signal processor with photonic local oscillator (LO) phase control |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5710651A (en) | 1995-12-13 | 1998-01-20 | California Institute Of Technology | Remote millimeter-wave antenna fiber optic communication system using dual optical signal with millimeter-wave beat frequency |
| US20170026125A1 (en) | 2014-09-23 | 2017-01-26 | Harris Corporation | Communications device with optical injection locking source and related methods |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7095957B1 (en) * | 2000-08-17 | 2006-08-22 | At&T Corp. | Optical/radio local access network |
| US7224906B2 (en) * | 2000-09-26 | 2007-05-29 | Celight, Inc. | Method and system for mitigating nonlinear transmission impairments in fiber-optic communications systems |
| US6912330B2 (en) * | 2001-05-17 | 2005-06-28 | Sioptical Inc. | Integrated optical/electronic circuits and associated methods of simultaneous generation thereof |
| JP3913547B2 (ja) * | 2001-12-28 | 2007-05-09 | 独立行政法人情報通信研究機構 | 光変調装置およびそれを用いた光信号と電波信号との変換装置 |
| US7110646B2 (en) | 2002-03-08 | 2006-09-19 | Lucent Technologies Inc. | Tunable microfluidic optical fiber devices and systems |
| US7269312B2 (en) * | 2003-11-03 | 2007-09-11 | Hrl Laboratories, Llc | Bipolar RF-photonic transversal filter with dynamically reconfigurable passbands |
| JP2006025293A (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 信号伝送装置 |
| US7030971B1 (en) * | 2004-08-06 | 2006-04-18 | The United States Of America Represented By The Secretary Of The Navy | Natural fiber span reflectometer providing a virtual signal sensing array capability |
| US20070122156A1 (en) * | 2005-11-28 | 2007-05-31 | Tongqing Wang | Apparatus, system, and method for interconnecting electrical and electronic signals |
| WO2008151370A1 (en) * | 2007-06-14 | 2008-12-18 | The University Of Sydney | High frequency optical processing |
| DE102008045359B3 (de) * | 2008-08-22 | 2010-05-20 | Deutsches Elektronen-Synchrotron Desy | Detektion von Veränderungen eines Zeitabstands optischer oder elektrischer Signale |
| US8515285B2 (en) | 2011-07-25 | 2013-08-20 | Harris Corporation | RF communications device including an optical link and related devices and methods |
| US9100085B2 (en) * | 2011-09-21 | 2015-08-04 | Spatial Digital Systems, Inc. | High speed multi-mode fiber transmissions via orthogonal wavefronts |
| CN102571208A (zh) * | 2011-11-28 | 2012-07-11 | 华中科技大学 | 一种多输入多输出的光通信系统及方法 |
| US8917197B2 (en) * | 2012-01-03 | 2014-12-23 | Nucript LLC | System and method for improving performance of photonic samplers |
| US8842992B2 (en) | 2012-03-07 | 2014-09-23 | Harris Corporation | Electro-optic communications device with frequency conversion and related methods |
| US20150098697A1 (en) | 2012-04-25 | 2015-04-09 | Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Ltd. | System and method for mode division multiplexing |
| US9411100B2 (en) | 2013-09-20 | 2016-08-09 | Alcatel Lucent | Photonic lantern spatial multiplexers with mode selectivity |
-
2017
- 2017-03-09 US US15/454,067 patent/US10139699B2/en active Active
-
2018
- 2018-02-13 CN CN201810148673.XA patent/CN108631872B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2018-02-13 TW TW107105122A patent/TWI675565B/zh not_active IP Right Cessation
- 2018-03-07 EP EP18160470.3A patent/EP3373482B1/en active Active
- 2018-03-07 KR KR1020180026692A patent/KR101939940B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5710651A (en) | 1995-12-13 | 1998-01-20 | California Institute Of Technology | Remote millimeter-wave antenna fiber optic communication system using dual optical signal with millimeter-wave beat frequency |
| US20170026125A1 (en) | 2014-09-23 | 2017-01-26 | Harris Corporation | Communications device with optical injection locking source and related methods |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108631872B (zh) | 2019-09-13 |
| TW201834416A (zh) | 2018-09-16 |
| EP3373482A1 (en) | 2018-09-12 |
| KR20180103721A (ko) | 2018-09-19 |
| EP3373482B1 (en) | 2020-05-13 |
| US20180259825A1 (en) | 2018-09-13 |
| US10139699B2 (en) | 2018-11-27 |
| TWI675565B (zh) | 2019-10-21 |
| CN108631872A (zh) | 2018-10-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101939940B1 (ko) | 주파수 변환 및 멀티-모드 광 파이버를 갖는 전-광 통신 디바이스 및 관련 방법들 | |
| US8526817B2 (en) | Communications device with discriminator for generating intermediate frequency signal and related methods | |
| US8620158B2 (en) | Communications device with discriminator and wavelength division multiplexing for generating intermediate frequency signal and related methods | |
| CN105450305B (zh) | 具有光注入锁定源的通信装置和相关方法 | |
| US8515285B2 (en) | RF communications device including an optical link and related devices and methods | |
| Chowdhury et al. | Design of 320 Gbps hybrid AMI-PDM-WDM FSO link and its performance comparison with traditional models under diverse weather conditions | |
| Li et al. | Fiber-wireless and fiber-IVLLC convergences based on MZM-OEO-based BLS | |
| Jiang et al. | A novel high-linearity microwave photonic link based on the strategy of adding a compensation path using a bidirectional phase modulator | |
| Schreier et al. | Coexistence of quantum and 1.6 Tbit/s classical data over fibre-wireless-fibre terminals | |
| US20130064546A1 (en) | Photonic communications device with an fm/pm discriminator and related methods | |
| Ji et al. | The radio-on-fiber-wavelength-division-multiplexed-passive-optical network (WDM-RoF-PON) for wireless and wire layout with linearly-polarized dual-wavelength fiber laser and carrier reusing | |
| Sood et al. | BER analysis of 60GHz millimeter wave over free space optical communication system | |
| CN101738817B (zh) | 基于三角形谱光纤光栅直接调制直接检波生成毫米波装置 | |
| CN202663406U (zh) | 一种基于相移光栅的单边带传输rof系统装置 | |
| He | Linear analog photonic link enabled RoF-5G front haul transmission system | |
| Cheng et al. | Novel wavelength division multiplex-radio over fiber-passive optical network architecture for multiple access points based on multitone generation and triple sextupling frequency | |
| Pornsuwancharoen et al. | A novel optical radio on fiber multi-channel by micro ring resonator system | |
| Correa-Mena et al. | Proposal of a bi-directional fiber-to-the-antenna system for microwave signal distribution |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |