KR102220895B1 - 광 송신기 - Google Patents

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KR102220895B1
KR102220895B1 KR1020160152420A KR20160152420A KR102220895B1 KR 102220895 B1 KR102220895 B1 KR 102220895B1 KR 1020160152420 A KR1020160152420 A KR 1020160152420A KR 20160152420 A KR20160152420 A KR 20160152420A KR 102220895 B1 KR102220895 B1 KR 102220895B1
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Abstract

광 송신기가 제공된다. 일 실시예에 따른 광 송신기는, 광 신호를 변조하는 광 변조기; 상기 광 변조기로부터 상기 변조된 광 신호를 입력 받는 2단 공간 스위치; 및 상기 2단 공간 스위치의 동작에 따라 광 출력이 제어되는 출력 포트들을 포함할 수 있다.

Description

광 송신기{OPTICAL TRANSMITTER}
아래 설명은 광 송신기에 관한 것이다.
데이터 센터의 트래픽 급증에 따른 높은 전력 소모, 네트워크 지연, 네트워킹 확장성의 한계 및 네트워킹 비용 증가 등 현재 전기 스위치 기반 데이터 센터 네트워킹의 문제점을 해결하기 위하여, 원천적으로 저전력, 저지연, 확장성의 특성을 갖는 광 스위치 기반 데이터 센터 네트워킹이 연구되고 있다.
파장 가변 광 송신기와 배열격자 도파로 라우터(AWGR, Arrayed Waveguide Grating Router)로 구성된 광 스위칭 시스템은 고속의 광 스위칭을 가능하도록 하여 높은 데이터 전송 효율을 제공할 수 있다. 하지만, 스위칭 용량 확장에 따른 문제가 발생할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 파장 가변 광 송신기가 열에 의해 출력 광 파장이 변하는 문제가 발생하지 않도록 방지하는 공간 스위치를 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 2단 공간 스위치를 이용하여 ON/OFF 소광비를 증가시키면서 파장 가변 광 송신기의 주파수 안정도를 획기적으로 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따른, 광 송신기는, 광 신호를 변조하는 광 변조기; 상기 광 변조기로부터 상기 변조된 광 신호를 입력 받는 2단 공간 스위치; 및 상기 2단 공간 스위치의 동작에 따라 광 출력이 제어되는 출력 포트들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른, 상기 2단 공간 스위치는, 상기 광 변조기로부터 출력된 광을 입력 받는 제1 하위 공간 스위치; 상기 제1 하위 공간 스위치로부터 출력된 광을 입력 받는 제2 하위 공간 스위치; 및 상기 제1 하위 공간 스위치로부터 출력된 광을 입력 받는 제3 하위 공간 스위치를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른, 상기 제1 하위 공간 스위치는, 스위치 제어 신호에 따라, 상기 제2 하위 공간 스위치 또는 상기 제3 하위 공간 스위치로 광을 출력할 수 있다.
일 실시예에 따른, 상기 제2 하위 공간 스위치 또는 상기 제3 하위 공간 스위치는, 스위치 제어 신호에 따라, 상기 출력 포트들을 통하여 광을 출력할 수 있다.
일 실시예에 따른, 상기 2단 공간 스위치는, 스위치 제어 신호에 따라, 상기 제2 하위 공간 스위치와 연결된 제1 출력 포트 또는 상기 제3 하위 공간 스위치와 연결된 제2 출력 포트로 광을 출력할 수 있다.
일 실시예에 따른, 상기 2단 공간 스위치는, 스위치 제어 신호에 따라, 상기 제2 하위 공간 스위치와 연결된 제1 출력 포트 또는 상기 제3 하위 공간 스위치와 연결된 제2 출력 포트로 광을 출력하지 않을 수 있다.
일 실시예에 따른, 상기 제2 하위 공간 스위치는, 스위치 제어 신호에 따라, 상기 제1 출력 포트로 광을 출력하지 않을 경우, 상기 제2 하위 공간 스위치와 연결된 출력 포트를 통하여 광 단자로 광을 출력할 수 있다.
일 실시예에 따른, 상기 제2 하위 공간 스위치는, 스위치 제어 신호에 따라, 상기 제1 출력 포트로 광을 출력할 경우, 상기 제2 하위 공간 스위치와 연결된 출력 포트를 통하여 광 단자로 광을 출력하지 않을 수 있다.
일 실시예에 따른, 상기 제3 하위 공간 스위치는, 스위치 제어 신호에 따라, 상기 제2 출력 포트로 광을 출력하지 않을 경우, 상기 제3 하위 공간 스위치와 연결된 출력 포트를 통하여 광 단자로 광을 출력할 수 있다.
일 실시예에 따른, 상기 제3 하위 공간 스위치는, 스위치 제어 신호에 따라, 상기 제2 출력 포트로 광을 출력할 경우, 상기 제3 하위 공간 스위치와 연결된 출력 포트를 통하여 광 단자로 광을 출력하지 않을 수 있다.
일 실시예에 따른, 상기 광 신호는, 고속 파장 가변 레이저의 출력 광이 상기 반도체 광증폭기에서 증폭된 광일 수 있다.
일 실시예에 따른, 광 송신기는, 상기 2단 공간 스위치를 제어하는 스위치 제어 신호를 출력하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른, 상기 광 변조기는, 출력되는 광의 크기을 조절하는 구동 전압을 인가 받을 수 있다.
일 실시예에 따른, 상기 구동 전압은, 상기 광 변조기의 변조 효율과 투과를 조절할 수 있다.
일 실시예에 따른, 상기 2단 공간 스위치는, 상기 광 변조기로부터 출력된 광을 입력 받는 제1 하위 공간 스위치; 및 상기 제1 하위 공간 스위치로부터 출력된 광을 입력 받는 제2 하위 공간 스위치를 포함하고, 스위치 제어 신호에 따라, 상기 제1 하위 공간 스위치와 연결된 제1 출력 포트 또는 상기 제2 하위 공간 스위치와 연결된 제2 출력 포트로 광을 출력하고, 상기 스위치 제어 신호에 따라, 상기 제2 출력 포트로 광을 출력하지 않을 경우, 상기 제2 하위 공간 스위치와 연결된 출력 포트를 통하여 광 단자로 광을 출력할 수 있다.
일 실시예에 따른, 광 송신기는, 고속 파장 가변 레이저 또는 반도체 광증폭기로부터 출력된 광 신호를 변조하는 광 변조기; 상기 광 변조기로부터 변조된 광을 입력 받는 2단 공간 스위치; 및 상기 2단 공간 스위치의 동작에 따라 광 출력이 제어되는 출력 포트들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 공간 스위치를 이용함으로써 파장 가변 광 송신기가 열에 의해 출력 광 파장이 변하는 문제가 발생하지 않도록 방지할 수 있는 효과가 있다.
일 실시예에 따르면, 스위칭 용량을 확장하기 위해, 2단 공간 스위치를 이용하여 ON/OFF 소광비를 증가시키면서 파장 가변 광 송신기의 주파수 안정도를 획기적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 광 송신기의 일 실시예에 따른 광 송신기를 나타내는 블록도이다.
도 2는 광 송신기의 일 실시예에 따른 2단 공간 스위치를 포함하는 광 송신기를 나타내는 도면이다.
도 3은 광 송신기의 일 실시예에 따른 2단 공간 스위치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 4는 광 송신기의 일 실시예에 따른 2단 공간 스위치를 이용한 광 송신기를 나타내는 도면이다.
도 5는 광 송신기의 일 실시예에 따른 광 변조기의 구동 전압을 나타내는 도면이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 광 송신기의 일 실시예에 따른 광 송신기(100)를 나타내는 블록도이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 광 송신기(100)는 광 변조기(110), 2단 공간 스위치(120), 출력 포트들(130)을 포함할 수 있다. 이때, 출력 포트들(130)은 제1 출력 포트 내지 제n 출력 포트일 수 있다. 광 변조기(110), 2단 공간 스위치(120), 출력 포트들(130)는 광학 소자, 광섬유, 전자 회로, 전기 회로, 집적 회로, 전자 소자, 자기 소자 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 광 변조기(110)는 광 신호를 변조하고, 2단 공간 스위치(120)는 광 변조기(110)로부터 변조된 광 신호를 입력 받을 수 있다. 이때, 광 신호는 고속 파장 가변 레이저의 출력 광이 반도체 광증폭기에서 증폭된 광일 수 있다. 또한, 출력 포트들(130)은 2단 공간 스위치(120)의 동작에 따라 광 출력이 제어될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광 변조기(110)는 출력되는 광의 크기를 조절하는 구동 전압을 인가 받을 수 있다. 이때, 구동 전압은 광 변조기(110)의 변조 효율과 투과를 조절할 수 있다. 또한, 광 변조기(110)는 고속 파장 가변 레이저 또는 반도체 광증폭기로부터 출력된 광 신호를 변조할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 2단 공간 스위치(120)는, 제1 하위 공간 스위치(121), 제2 하위 공간 스위치(122), 제3 하위 공간 스위치(123)를 포함할 수 있다. 제1 하위 공간 스위치(121)는 광 변조기(110)로부터 출력된 광을 입력 받을 수 있다. 제2 하위 공간 스위치(122)는 제1 하위 공간 스위치(121)로부터 출력된 광을 입력 받을 수 있다. 또한, 제3 하위 공간 스위치(123)도 제1 하위 공간 스위치(121)로부터 출력된 광을 입력 받을 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 광 송신기(100)는 제어부를 더 포함할 수도 있다. 제어부는 광학 소자, 광섬유, 전자 회로, 전기 회로, 집적 회로, 전자 소자, 자기 소자 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제어부는 2단 공간 스위치(120)를 제어하는 스위치 제어 신호를 출력할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광 송신기(100)는 고속 파장 가변 레이저(FTL, Fast Tunable Laser), 반도체 광증폭기(SOA, Semiconductor Optical Amplifier)를 포함할 수도 있다. 이때, 고속 파장 가변 레이저와 반도체 광증폭기는 하나의 칩으로 집적화된 FTL-SOA일 수 있다. 광 변조기(110)는 전송하고자 하는 데이터 신호를 변조할 수 있다. 광 송신기(100)의 FTL-SOA의 출력 광 신호가 광 변조기(110)에서 데이터 신호로 변조될 수 있다. 이때, FTL-SOA는 λ1 파장을 갖는 광을 출력할 수 있다. 또한, FTL-SOA는 λ2 파장을 갖는 광을 출력할 수 있고, 순서대로 λN 파장을 갖는 광을 출력할 수도 있다. 즉, 광 송신기(100)는 출력 파장 값에 의해서 출력 포트를 결정할 수 있다.
파장 가변 광 송신기(100)의 주파수 안정도는 파장변환 시간과 trade-off 관계에 있다. 파장 가변 광 송신기(100)를 이용한 광 스위칭 시스템에서 스위칭 용량을 확장시키기 위해 공간 스위치(SS, Space Switch)를 이용할 수 있다. 공간 스위치를 이용하면 파장 도메인뿐만 아니라 공간 도메인에서 경로 스위칭을 할 수 있기 때문에 스위칭 용량을 증가시킬 수 있다. 또한, 파장 가변 광 송신기(100)의 요구 사항인 높은 주파수 안정도의 변화 없이 광 스위칭 시스템이 구현될 수 있다.
하지만, 공간 스위치의 도입으로 스위칭 용량 확장 시 파장 가변 광 송신기(100)에 요구되는 더 높은 주파수 안정도에 대한 문제점은 해결할 수 있으나, 파장변환 속도를 높이기 위해 고속 파장 가변 레이저의 고유한 주파수 안정도를 높이기 위한 방안이 필요하다.
도 2는 광 송신기의 일 실시예에 따른 2단 공간 스위치(120)를 포함하는 광 송신기(100)를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 파장 가변을 위한 광 송신기(100)가 열에 의해 출력 광 파장이 변하는 문제를 해결하기 위하여 2단 공간 스위치(120)를 이용하는 광 송신기(100)의 구성을 알 수 있다.
일 실시예에 따르면, 고속 파장 가변 레이저는 초기 파장 λ ini 에서 목표 파장 λ target 으로 변환할 경우, λ ini 내지 λ target 사이의 중간 파장들이 발생될 수 있다. 이때, 중간 파장의 광은 스위칭 시스템에서 잡음이 될 수 있다. 이를 억제하기 위해서, 고속 파장 가변 레이저에 반도체 광증폭기가 집적되어 광을 차단하는 셔터의 역할을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 고속 파장 가변 레이저의 파장 변환 시간 동안 반도체 광증폭기에 역방향 바이어스 전류가 인가하면 광을 흡수하는 셔터모드로 동작하여 고속 파장 가변 레이저의 출력 광을 흡수할 수 있다. 파장변환 시간 외, 일정한 파장의 광을 출력하는 시간에는 반도체 광증폭기에 순방향 바이어스를 인가하여 고속 파장 가변 레이저의 출력 광 세기를 증폭시킬 수 있다.
이때, 반도체 광증폭기가 증폭모드로서 순방향 바이어스 전류에서 셔터모드로서 역방향 바이어스 전류로 변환할 때 또는 셔터모드에서 증폭모드로 변환할 때, 많은 전류의 변화가 있기 때문에 열이 많이 발생하게 될 수 있다. 또한, 고속 파장 가변 레이저와 반도체 광증폭기는 하나의 칩으로 집적화되어 있기 때문에 반도체 광증폭기에서 발생한 열이 고속 파장 가변 레이저에 전달될 경우, 고속 파장 가변 레이저에서 출력되는 파장이 열에 의해 목표 파장으로 도달할 수 없는 문제가 발생할 수도 있다. 열에 의한 파장 변화를 보상해 주기 위해서 고속 파장 가변 레이저에 피드백 파장 잠금 회로를 도입하여 주파수 안정도를 개선할 수도 있지만, 고속 파장 가변 레이저의 파장 변환 속도가 느려진다는 단점이 있을 수 있으므로, 이를 해결하기 위한 스위칭 구조가 필요하다.
또한, 스위칭 용량의 확장을 위해 사용되는 스위치는 E/O 변환 디바이스로 높은 입력 전압을 인가하였을 때, 1번 포트로 입력 광이 출력되고 2번 포트로 입력 광이 차단 된다면 낮은 입력 전압을 인가하였을 때는 반대로 2번 포트로 입력 광이 출력되고 1번 포트로 입력 광이 차단될 수 있다. 이때, 두 출력 간의 소광비(ER, Extinction Ratio)가 크지 않으면, 완벽하게 차단되지 않은 출력포트에서 나오는 광이 잡음으로 작용하게 될 수 있으므로, 이를 해결하기 위한 스위칭 구조가 필요하다.
일 실시예에 따르면, 2단 공간 스위치(120)는, 제1 하위 공간 스위치(121), 제2 하위 공간 스위치(122), 제3 하위 공간 스위치(123)를 포함할 수 있다. 제1 하위 공간 스위치(121)는 광 변조기(110)로부터 출력된 광을 입력 받을 수 있다. 제2 하위 공간 스위치(122)는 제1 하위 공간 스위치(121)로부터 출력된 광을 입력 받을 수 있다. 또한, 제3 하위 공간 스위치(123)도 제1 하위 공간 스위치(121)로부터 출력된 광을 입력 받을 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 광 송신기(100)의 2단 공간 스위치(120)인 Dual-Stage 1x2 SS로서 두 출력 포트의 소광비를 증가시키기 위해서 세 개의 하위 공간 스위치인 1x2 SS를 이용하여 2단으로 구성할 수 있다. 이때, 하위 공간 스위치인 1x2 SS가 ER의 소광비를 갖는다면 2단 공간 스위치(120)는 ER2의 소광비를 갖게 될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 고속 파장 가변 레이저의 출력 광이 집적된 반도체 광증폭기에서 증폭되고, 광 변조기(110)인 모듈레이터(Modulator)는, 증폭된 출력 광의 신호를 변조할 수 있다. 이때, 반도체 광증폭기는 순방향 바이어스 전류가 인가되어서 증폭모드로 동작할 수도 있다. 또한, 광 변조기(110)의 출력 광은 2단 공간 스위치(120)로 입력될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 하위 공간 스위치(121)는 스위치 제어 신호에 따라, 제2 하위 공간 스위치(122) 또는 제3 하위 공간 스위치(123)로 광을 출력할 수 있다. 이때, 제2 하위 공간 스위치(122) 또는 제3 하위 공간 스위치(123)는 스위치 제어 신호에 따라, 출력 포트들을 통하여 광을 출력할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 2단 공간 스위치(120)는 스위치 제어 신호에 따라, 제2 하위 공간 스위치(122)와 연결된 제1 출력 포트 또는 제3 하위 공간 스위치(123)와 연결된 제2 출력 포트로 광을 출력할 수 있다. 또한, 경우에 따라서, 2단 공간 스위치(120)는, 스위치 제어 신호에 따라, 제2 하위 공간 스위치(122)와 연결된 제1 출력 포트 또는 제3 하위 공간 스위치(123)와 연결된 제2 출력 포트로 광을 출력하지 않을 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 하위 공간 스위치(122)는 스위치 제어 신호에 따라, 제1 출력 포트로 광을 출력하지 않을 경우, 제2 하위 공간 스위치(122)와 연결된 출력 포트를 통하여 광 단자로 광을 출력할 수도 있다. 물론, 경우에 따라서, 제2 하위 공간 스위치(122)는, 스위치 제어 신호에 따라, 제1 출력 포트로 광을 출력할 경우, 제2 하위 공간 스위치(122)와 연결된 출력 포트를 통하여 광 단자로 광을 출력하지 않을 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 제3 하위 공간 스위치(123)는 스위치 제어 신호에 따라, 제2 출력 포트로 광을 출력하지 않을 경우, 제3 하위 공간 스위치(123)와 연결된 출력 포트를 통하여 광 단자로 광을 출력할 수 있다. 경우에 따라서, 제3 하위 공간 스위치(123)는 스위치 제어 신호에 따라, 제2 출력 포트로 광을 출력할 경우, 제3 하위 공간 스위치(123)와 연결된 출력 포트를 통하여 광 단자로 광을 출력하지 않을 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 광 송신기(100)는, 복수의 2단 공간 스위치(120)를 포함할 수도 있다. 2단 공간 스위치(120)가 2개일 경우, 광 송신기(100)는, 제1 내지 제 6 하위 공간 스위치를 포함할 수 있다. 이때, 제1 하위 공간 스위치와 제4 하위 공간 스위치는 광 변조기(110)와 연결될 수 있다. 광 변조기(110)의 출력 광은 제1 하위 공간 스위치 또는 제4 하위 공간 스위치로 입력될 수 있다. 이때, 경우에 따라서, 광 변조기(110)는 특정 스위치와 연결되고, 특정 스위치는 제1 하위 공간 스위치 또는 제4 하위 공간 스위치와 연결되어, 제1 하위 공간 스위치, 제4 하위 공간 스위치 중 하나를 선택하여 광 변조기(110)의 출력 광을 출력하도록 특정 스위치가 배치될 수도 있다. 또한, 제2 내지 제3 하위 공간 스위치와 제5 내지 제6 하위 공간 스위치는 각각 제1 하위 공간 스위치와 제4 하위 공간 스위치에 연결될 수 있다. 또한, 제2 내지 제3 하위 공간 스위치와 제5 내지 제6 하위 공간 스위치는 각각 제1 출력 포트 내지 제4 출력 포트에 연결될 수 있다. 또한, 제2 내지 제3 하위 공간 스위치와 제5 내지 제6 하위 공간 스위치는 각각 광 단자에 연결될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 광 송신기(100)는, 복수의 하위 공간 스위치를 포함할 수 있다. 광 송신기(100)는, 제1 내지 제 4 하위 공간 스위치를 포함할 수 있다. 이때, 제1 하위 공간 스위치는 광 변조기(110)와 연결될 수 있다. 또한, 제2 내지 제4 하위 공간 스위치는 각각 제1 하위 공간 스위치에 연결될 수 있다. 또한, 제2 내지 제4 하위 공간 스위치는 각각 제1 출력 포트 내지 제3 출력 포트에 연결될 수 있다. 또한, 제2 내지 제4 하위 공간 스위치는 각각 광 단자에 연결될 수도 있다.
또한, 다른 실시예에 따르면, 경우에 따라서, 가령 공간스위치의 ON/OFF 소광비가 매우 클 경우, 광 송신기(100)는 공간 스위치 2개를 이용할 수도 있다. 광 송신기(100)는 제1 하위 공간 스위치와 제2 하위 공간 스위치를 사용함으로써 광증폭기(SOA)의 셔터기능을 이용하지 않을 수도 있다. 제1 하위 공간 스위치의 출력은 제2 하위 공간 스위치의 입력에 연결될 수 있다. 즉, 광 송신기(100)는 1x3 공간 스위치를 이용하여, 2개의 출력은 출력포트로서 이용하고 나머지 하나의 출력은 광 단자로 이용하는 구조를 포함할 수 있다. 제1 하위 공간 스위치의 제1 출력은 제2 하위 공간 스위치의 입력에 연결되고, 제2 출력은 출력포트로서 이용될 수 있다. 또한, 제2 하위 공간 스위치의 제1 출력은 출력포트로서 이용되고, 제2 출력은 광 단자에 연결될 수 있다.
도 3은 광 송신기(100)의 일 실시예에 따른 2단 공간 스위치(120)의 동작을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 2단 공간 스위치(120)의 동작 특성을 알 수 있다. 광 송신기(100)의 제어부는 2단 공간 스위치(120)의 21A 포트로 광 출력을 ON 하고 22A 포트로 광 출력을 OFF 하고자 할 경우, 스위치 제어 신호(Switch Control Signal)를 이용하여 제1 하위 공간 스위치(121)인 Sub-SS11의 11A 출력은 ON이고, 11B 출력은 OFF시킬 수 있다. 또한, 광 송신기(100)의 제어부는 제2 하위 공간 스위치(122)인 Sub-SS21의 21A 출력은 ON, 21B 출력은 OFF, 제3 하위 공간 스위치(123)인 Sub-SS22의 22A 출력은 OFF, 22B 출력은 ON 시킬 수도 있다.
이때, 제1 하위 공간 스위치(121)을 통과하고 나면 소광비가 ER이 되고 제2 하위 공간 스위치(122)와 제3 하위 공간 스위치(123)을 통과하고 난 이후의 21A와 22A 출력 포트의 소광비는 ER2이 될 수 있다. 예를 들어, 하위 공간 스위치인 Sub-SS의 ER이 15 dB라면 2단 공간 스위치(120)의 소광비는 30dB가 될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 광 송신기(100)의 제어부는 2단 공간 스위치(120)의 21A 포트로 광 출력을 OFF 하고 22A 포트로 광 출력을 ON 하고자 할 경우, 스위치 제어 신호를 이용하여 제1 하위 공간 스위치(121)의 11A 출력은 OFF 이고, 11B 출력은 ON 시킬 수 있다. 또한, 광 송신기(100)의 제어부는 제2 하위 공간 스위치(122)의 21A 출력은 OFF, 21B 출력은 ON, 제3 하위 공간 스위치(123)의 22A 출력은 ON, 22B 출력은 OFF 시킬 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 광 송신기(100)의 제어부는 2단 공간 스위치(120)의 두 출력 포트를 모두 OFF인 상태로 설정할 수 있다. 광 송신기(100)의 제어부는 스위치 제어 신호를 이용하여 2단 공간 스위치(120)의 입력 광을 광 단자(Optical Termination)로 연결된 21B 또는 22B 출력 포트로 출력하게 할 수 있다. 광 송신기(100)의 제어부는 2단 공간 스위치(120)의 21A 포트로 광 출력을 OFF 하고 22A 포트도 광 출력을 OFF 하고자 할 경우, 스위치 제어 신호를 이용하여 제1 하위 공간 스위치(121)의 11A 출력은 ON/OFF 이고, 11B 출력은 OFF/ON 시킬 수 있다. 또한, 광 송신기(100)의 제어부는 제2 하위 공간 스위치(122)의 21A 출력은 OFF, 21B 출력은 ON, 제3 하위 공간 스위치(123)의 22A 출력은 OFF, 22B 출력은 ON 시킬 수도 있다.
이때, 입력 광이 차단되는 효과가 발생할 수 있다. 이 상태를 이용할 경우, 광 송신기(100)는 FTL-SOA에서 파장 변환시, 중간 출력 파장의 광을 차단시키기 위해서 반도체 광증폭기를 셔터모드로 동작시키던 것을 2단 공간 스위치(120)를 이용해서 차단할 수 있다. 즉, 광 송신기(100)의 반도체 광증폭기를 구동하는 전류의 변화가 없게 되고 온도의 변화도 발생시키지 않게 될 수 있다. 또한, 광 송신기(100)는 열에 의한 파장 변화 없이 목표 파장으로 일정하게 유지 할 수 있으므로, 고속 파장 가변 광 송신시 주파수 안정도를 높일 수 있다는 효과가 있다.
도 4는 광 송신기의 일 실시예에 따른 2단 공간 스위치(120)를 이용한 광 송신기(100)를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 2단 공간 스위치(120)를 이용한 파장 가변 광 송신기(100)에서 고속 파장 가변 레이저와 반도체 광증폭기가 집적화된 FTL-SOA 칩을 사용하는 대신 고속 파장 가변 레이저(FTL)만 사용한 경우의 구조를 알 수 있다. 예를 들어, 고속 파장 가변 레이저의 출력 광 세기가 충분히 강할 경우, 반도체 광증폭기(SOA)를 집적화할 필요가 없을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광 송신기(100)는 2단 공간 스위치(120)를 이용하여 스위치 소광비가 ER에서 ER2으로 증가될 수 있다. 또한, 광 송신기(100)는 2단 공간 스위치(120)의 모든 출력 포트를 차단시킴으로써 고속 파장 가변 레이저의 파장을 변환하는 경우, 출력되는 잡음 성분을 억제할 수 있다. 또한, 광 송신기(100)는 고속 파장 가변 레이저와 집적화된 반도체 광증폭기의 셔터 기능을 이용한 방식과 비교할 경우, 고속 파장 가변 레이저의 주파수 안정도를 획기적으로 개선시킬 수 있다는 효과가 있다.
도 5는 광 송신기(100)의 일 실시예에 따른 광 변조기(110)의 구동 전압을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 광 송신기(100)의 광 변조기(110)의 시간(Time)에 따른 구동 전압(Driving Voltage)을 알 수 있다. 광 송신기(100)는 2단 공간 스위치(120)의 출력 포트가 모두 OFF인 상태에서 추가적으로 광을 더 차단시키기 위하여, 광 변조기(110)의 구동 전압을 이용하여, 광 세기를 감쇄시킬 수 있다. 즉, 광 송신기(100)는 광 변조기(110)가 광 감쇄기의 역할을 수행하도록 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 파장 가변(wavelength tuning)시, 파장을 바꾸는 시간 동안에는 데이터(Data) 신호를 전송할 수 없으므로, 광 송신기(100)는 파장 가변 시간 동안 광 변조기(110)가 출력하는 광이 최소가 되는 전압을 광 변조기(110)에 인가할 수 있다. 즉, 파장 가변 시간 동안 최소 투과(min. transmittance)의 값이 구동 전압으로서 설정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광 송신기(100)는 광 변조기(110)의 구동 전압의 신호 형태를 변경할 수 있다. 광 송신기(100)는 구동 전압을 데이터 신호가 인가되는 시간 동안 광 변조기(110)의 쿼드러쳐 지점(Quadrature point)에 두어 변조 효율이 최대가 되도록 할 수 있다. 또한, 광 송신기(100)는 파장이 변환되는 파장 가변 시간 동안 광 변조기(110)의 투과(Transmittance)가 최소가 되는 전압으로 구동되도록 할 수도 있다. 이때, 광 송신기(100)는 변조 효율이 최대가 되는 구동 전압일 경우 시간과 투과가 최소가 되는 구동 전압일 경우의 시간 사이에 추가적으로 데이터 신호와 광 변조기(110)의 OFF 신호 사이에 가드 시간(Guard time)을 줄 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 광 스위칭 시스템에서 스위칭 용량을 확장하기 위하여 파장 가변 광 송신기의 출력에 공간 스위치를 연결하여 시스템을 구현할 수도 있다. 이때, 광 스위칭 시스템은, 2단 공간 스위치(120)를 이용하여 ON/OFF 소광비를 증가시키면서 추가적으로 파장 가변 광 송신기의 주파수 안정도를 획기적으로 향상시킬 수도 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 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.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
실시예들에서 설명된 구성요소들은 하나 이상의 DSP (Digital Signal Processor), 프로세서 (Processor), 컨트롤러 (Controller), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field Programmable Gate Array)와 같은 프로그래머블 논리 소자 (Programmable Logic Element), 다른 전자 기기들 및 이것들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 하드웨어 구성 요소들(hardware components)에 의해 구현될 수 있다. 실시예들에서 설명된 기능들(functions) 또는 프로세스들(processes) 중 적어도 일부는 소프트웨어(software)에 의해 구현될 수 있고, 해당 소프트웨어는 기록 매체(recording medium)에 기록될 수 있다. 실시예들에서 설명된 구성요소들, 기능들 및 프로세스들은 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 구현될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 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.

Claims (16)

  1. 광 송신기에 있어서,
    광 신호를 변조하는 광 변조기;
    상기 광 변조기로부터 상기 변조된 광 신호를 입력 받는 제1 하위 공간 스위치, 제1 하위 공간 스위치로부터 출력된 광을 입력 받는 제2 하위 공간 스위치 및 제3 하위 공간 스위치를 포함하는 2단 공간 스위치; 및
    상기 2단 공간 스위치의 동작에 따라 광 출력이 제어되는 출력 포트들
    을 포함하고,
    상기 2단 공간 스위치는,
    상기 출력 포트들 중 상기 변조된 광 신호를 출력하고자 하는 출력 포트에 대응하여 상기 제1 하위 공간 스위치, 제2 하위 공간 스위치 및 제3 하위 공간 스위치의 ON/OFF 동작 조합이 제어부에 의해 결정되는 광 송신기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 하위 공간 스위치는,
    스위치 제어 신호에 따라, 상기 제2 하위 공간 스위치 또는 상기 제3 하위 공간 스위치로 광을 출력하는, 광 송신기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 하위 공간 스위치 또는 상기 제3 하위 공간 스위치는,
    스위치 제어 신호에 따라, 상기 출력 포트들을 통하여 광을 출력하는, 광 송신기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 2단 공간 스위치는,
    스위치 제어 신호에 따라, 상기 제2 하위 공간 스위치와 연결된 제1 출력 포트 또는 상기 제3 하위 공간 스위치와 연결된 제2 출력 포트로 광을 출력하는, 광 송신기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 2단 공간 스위치는,
    스위치 제어 신호에 따라, 상기 제2 하위 공간 스위치와 연결된 제1 출력 포트 또는 상기 제3 하위 공간 스위치와 연결된 제2 출력 포트로 광을 출력하지 않는, 광 송신기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 하위 공간 스위치는,
    스위치 제어 신호에 따라, 상기 제1 출력 포트로 광을 출력하지 않을 경우, 상기 제2 하위 공간 스위치와 연결된 출력 포트를 통하여 광 단자로 광을 출력하는, 광 송신기.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제2 하위 공간 스위치는,
    스위치 제어 신호에 따라, 상기 제1 출력 포트로 광을 출력할 경우, 상기 제2 하위 공간 스위치와 연결된 출력 포트를 통하여 광 단자로 광을 출력하지 않는, 광 송신기.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제3 하위 공간 스위치는,
    스위치 제어 신호에 따라, 상기 제2 출력 포트로 광을 출력하지 않을 경우, 상기 제3 하위 공간 스위치와 연결된 출력 포트를 통하여 광 단자로 광을 출력하는, 광 송신기.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 제3 하위 공간 스위치는,
    스위치 제어 신호에 따라, 상기 제2 출력 포트로 광을 출력할 경우, 상기 제3 하위 공간 스위치와 연결된 출력 포트를 통하여 광 단자로 광을 출력하지 않는, 광 송신기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 광 신호는,
    고속 파장 가변 레이저의 출력 광이 반도체 광증폭기에서 증폭된 광인, 광 송신기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 2단 공간 스위치를 제어하는 스위치 제어 신호를 출력하는 제어부
    를 더 포함하는, 광 송신기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 광 변조기는,
    출력되는 광의 크기를 조절하는 구동 전압을 인가 받는, 광 송신기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 구동 전압은,
    상기 광 변조기의 변조 효율과 투과를 조절하는, 광 송신기.
  15. 광 송신기에 있어서,
    광 신호를 변조하는 광 변조기;
    상기 광 변조기로부터 상기 변조된 광 신호를 입력 받는 2단 공간 스위치; 및
    상기 2단 공간 스위치의 동작에 따라 광 출력이 제어되는 출력 포트들
    을 포함하고,
    상기 2단 공간 스위치는,
    상기 광 변조기로부터 출력된 광을 입력 받는 제1 하위 공간 스위치; 및
    상기 제1 하위 공간 스위치로부터 출력된 광을 입력 받는 제2 하위 공간 스위치를 포함하고,
    스위치 제어 신호에 따라, 상기 제1 하위 공간 스위치와 연결된 제1 출력 포트 또는 상기 제2 하위 공간 스위치와 연결된 제2 출력 포트로 광을 출력하고,
    상기 스위치 제어 신호에 따라, 상기 제2 출력 포트로 광을 출력하지 않을 경우, 상기 제2 하위 공간 스위치와 연결된 출력 포트를 통하여 광 단자로 광을 출력하는, 광 송신기.
  16. 광 송신기에 있어서,
    고속 파장 가변 레이저 또는 반도체 광증폭기로부터 출력된 광 신호를 변조하는 광 변조기;
    상기 광 변조기로부터 변조된 광을 입력 받는 제1 하위 공간 스위치, 제1 하위 공간 스위치로부터 출력된 광을 입력 받는 제2 하위 공간 스위치 및 제3 하위 공간 스위치를 포함하는 2단 공간 스위치; 및
    상기 2단 공간 스위치의 동작에 따라 광 출력이 제어되는 출력 포트들
    을 포함하고,
    상기 2단 공간 스위치는,
    상기 출력 포트들 중 상기 변조된 광 신호를 출력하고자 하는 출력 포트에 대응하여 상기 제1 하위 공간 스위치, 제2 하위 공간 스위치 및 제3 하위 공간 스위치의 ON/OFF 동작 조합이 제어부에 의해 결정되는 광 송신기.
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