KR102328066B1

KR102328066B1 - 광 모듈

Info

Publication number: KR102328066B1
Application number: KR1020200066373A
Authority: KR
Inventors: 강세경; 송종태; 허준영
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2019-06-04
Filing date: 2020-06-02
Publication date: 2021-11-17
Also published as: KR20200139636A

Abstract

광 모듈이 개시된다. 광 모듈은 전송하고자 하는 데이터 신호를 수신하기 위하여 외부와 전기적으로 연결된 인터페이스; 상기 수신된 데이터 신호를 직렬화(Serialization)하여 신호 변조(Signal modulation)하는 신호처리용 프로세서; 복수의 서로 다른 파장을 가지는 광원들이 다중화된 DC(Direct Current) 광원을 광파워 공급기로부터 수신하여 상기 직렬화되어 신호 변조된 데이터 신호를 통해 광변조함으로써 광송신 신호를 생성하는 광송수신기; 및 상기 생성된 광송신 신호를 외부로 출력하고, 외부로부터 광수신 신호를 수신하는 광섬유 커넥터를 포함하고, 상기 광파워 공급기는 상기 광 모듈 내부에 존재하는 주요 열원과 일정 거리만큼 이격하여 배치되며 상기 광송수신기와 DC 광원용 광섬유를 통해 연결되고, 상기 광송신 신호는 상기 광파워 공급기에서 출력된 DC 광원이 상기 광송수신기를 구성하는 실리카(Silica) 광도파로 기반의 다중화 블록에 포함된 광원용 파장 역다중화기를 통해 파장별로 분리되어 상기 광송수신기를 구성하는 실리콘 포토닉스 기반의 광소자 블록에 포함된 광 변조기를 통해 각각 광 변조된 후 상기 다중화 블록에 포함된 광송신용 파장 다중화기를 통해 다중화됨으로써 생성될 수 있다.

Description

광 모듈{OPTICAL MODULE}

본 발명은 데이터센터 네트워크에서 광송수신 인터페이스 기능을 하는 광 모듈의 구조에 관한 것이다.

광 모듈은 전기 신호를 이용하여 광신호를 변조 생성하거나, 또한 광신호를 수신하여 전기 신호로 바꿔주는 장치로서 데이터센터 네트워크에서 고속 신호 전송을 위한 광연결을 담당하고 있다. 광 모듈을 통해 전송해야 할 데이터 용량이 늘어남에 따라 핵심 블록인 광송신기와 광수신기의 고속화, 소형화, 저가화가 요구되고 있다.

이러한 광송수신기는 광소자 및 전자소자를 제한된 공간에 집적화 시킴으로써 구현될 수 있다. 이를 위한 실리콘 포토닉스 기술은 대량 생산이 가능한 실리콘 웨이퍼 공정을 통해 제작이 가능하여 소형화, 저가화에 적합한 기술로 알려져 있다. 수년 전부터 실리콘 기반 포토닉스 기술을 통해서 소형화, 저가화, 고속화의 특징을 가지는 광송수신기가 상용화될 것으로 전망되었으나, 실리콘 포토닉스 기반의 광소자가 가지는 삽입 손실 특성, 열적 특성 및 편광 특성 등에 대한 문제 해결이 더디게 진행되고 있어 상용화가 지연되고 있다.

본 발명은 DC 광원을 출력하는 광파워 공급기를 광송수신기에 포함된 전자소자와 같은 주요 열원과 이격하여 광 모듈 내부에 배치함으로써 DC 광원의 열적 안정성 및 높은 수준의 광원 성능(광출력 세기, 상대적 세기 잡음, 선폭 등)을 보장하는 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 실리카 광도파로 기반의 파장 다중화기 및 파장 역다중화기를 이용함으로써 실리콘 포토닉스 기반의 파장 다중화기 및 파장 역다중화기에 비해 삽입 손실 문제, 온도 의존성 문제 및 편광 의존 손실 문제 등을 해결하는 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 광 모듈은 전송하고자 하는 데이터 신호를 수신하기 위하여 외부와 전기적으로 연결된 인터페이스; 상기 수신된 데이터 신호를 직렬화(Serialization)하여 신호 변조(Signal modulation)하는 신호처리용 프로세서; 복수의 서로 다른 파장을 가지는 광원들이 다중화된 DC(Direct Current) 광원을 광파워 공급기로부터 수신하여 상기 직렬화되어 신호 변조된 데이터 신호를 통해 광변조함으로써 광송신 신호를 생성하는 광송수신기; 및 상기 생성된 광송신 신호를 외부로 출력하고, 외부로부터 광수신 신호를 수신하는 광섬유 커넥터를 포함하고, 상기 광파워 공급기는 상기 광 모듈 내부에 존재하는 주요 열원과 일정 거리만큼 이격하여 배치되며 상기 광송수신기와 DC 광원용 광섬유를 통해 연결되고, 상기 광송신 신호는 상기 광파워 공급기에서 출력된 DC 광원이 상기 광송수신기를 구성하는 실리카(Silica) 광도파로 기반의 다중화 블록에 포함된 광원용 파장 역다중화기를 통해 파장별로 분리되어 상기 광송수신기를 구성하는 실리콘 포토닉스 기반의 광소자 블록에 포함된 광 변조기를 통해 각각 광 변조된 후 상기 다중화 블록에 포함된 광송신용 파장 다중화기를 통해 다중화됨으로써 생성될 수 있다.

상기 광섬유 커넥터와 연결된 광송신용 광섬유 및 광수신용 광섬유와 상기 광파워 공급기와 연결된 DC 광원용 광섬유는 다중 광섬유 커넥터의 형태로 상기 광송수신기의 광섬유 연결부와 연결될 수 있다.

상기 광송신용 광섬유, 광수신용 광섬유 및 DC 광원용 광섬유는 제1 정렬용 광섬유를 통해 입력된 정렬용 광신호가 제1 광분배기를 통해 특정 분배 비율에 따라 분기된 후 제1 광정렬용 광도파로를 거쳐 제2 광분배기를 통과하여 제2 정렬용 광섬유에 도달하였을때의 광세기에 기초하여 상기 다중화 블록과의 1차 광정렬이 수행될 수 있다.

상기 1차 광정렬은 상기 제2 정렬용 광섬유에 도달하는 정렬용 광신호의 광세기가 최대일 때 완료될 수 있다.

상기 광송수신기를 구성하는 실리카 광도파로 기반의 다중화 블록과 실리콘 포토닉스 기반의 광소자 블록은 제1 정렬용 광섬유를 통해 입력된 정렬용 광신호가 제1 광분배기를 통해 특정 비율에 따라 분기된 후 제2 광정렬용 광도파로를 거쳐 광소자 블록을 통과한 후 제2 광분배기를 통해 제2 정렬용 광섬유에 도달하였을때의 광세기에 기초하여 2차 광정렬이 수행될 수 있다.

상기 2차 광정렬은 상기 제2 정렬용 광섬유에 도달하는 정렬용 광신호의 광세기가 최대일 때 완료될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 광 모듈은 외부와 연결된 광섬유 커넥터를 통해 광수신 신호를 수신하여 데이터 신호로 변환하는 광송수신기; 상기 변환된 데이터 신호를 신호 복조(Signal demodulation)하여 역직렬화(Deserialization) 하는 신호처리용 프로세서; 및 상기 신호 복조되어 역직렬화된 데이터 신호를 전송하기 위하여 외부와 전기적으로 연결된 인터페이스를 포함하고, 상기 광수신 신호는 상기 광섬유 커넥터를 통해 수신되어 상기 광송수신기를 구성하는 실리카(Silica) 광도파로 기반의 다중화 블록에 포함된 광수신용 파장 역다중화기를 통해 파장별로 분리되고, 상기 광송수신기를 구성하는 실리콘 포토닉스 기반의 광소자 블록에 포함된 포토 다이오드를 통해 전압 신호로 변환된 후 상기 신호처리용 프로세서를 통해 신호처리 되어 상기 인터페이스를 통해 외부로 전송될 수 있다.

상기 포토 다이오드는 상기 광송수신기의 광수신 성능 및 광결합 구조에 따라 면방향 입사 구조 또는 광도파로 인입형 구조로 구현될 수 있다.

상기 광 모듈 내부에 존재하는 주요 열원과 일정 거리만큼 이격하여 배치되며, 상기 광송수신기와 DC 광원용 광섬유를 통해 연결되는 광파워 공급기를 더 포함할 수 있다.

상기 광파워 공급부와 연결된 DC 광원용 광섬유와 상기 광섬유 커넥터와 연결된 광송신용 광섬유 및 광수신용 광섬유는 제1 정렬용 광섬유를 통해 입력된 정렬용 광신호가 제1 광분배기를 통해 특정 분배 비율에 따라 분기된 후 제1 광정렬용 광도파로를 거쳐 제2 광분배기를 통과하여 제2 정렬용 광섬유에 도달하였을때의 광세기에 기초하여 상기 다중화 블록과의 1차 광정렬이 수행될 수 있다.

상기 광송수신기를 구성하는 실리카 광도파로 기반의 다중화 블록과 실리콘 포토닉스 기반의 광소자 블록은 제1 정렬용 광섬유를 통해 입력된 정렬용 광신호가 제1 광분배기를 통해 특정 비율에 따라 분기된 후 제2 광정렬용 광도파로를 거쳐 광소자 블록을 통과한 후 제2 광분배기를 통해 제2 정렬용 광섬유에 도달하였을 때의 광세기에 기초하여 2차 광정렬이 수행될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 광 모듈은 전송하고자 하는 데이터 신호를 수신하기 위하여 외부와 전기적으로 연결된 인터페이스; 상기 수신된 데이터 신호를 직렬화(Serialization)하여 신호 변조(Signal modulation)하는 신호처리용 프로세서; 적어도 하나 이상의 동일한 파장을 가지는 DC(Direct Current) 광원을 광파워 공급기로부터 수신하여 상기 직렬화되어 신호 변조된 데이터 신호를 통해 광변조함으로써 광송신 신호를 생성하는 광송수신기; 및 상기 생성된 광송신 신호를 외부로 출력하고, 외부로부터 광수신 신호를 수신하는 광섬유 커넥터를 포함하고, 상기 광파워 공급기는 상기 광 모듈 내부에 존재하는 주요 열원과 일정 거리만큼 이격하여 배치되며 상기 광송수신기와 적어도 하나 이상의 DC 광원용 광섬유를 통해 연결되고, 상기 광송신 신호는 상기 광파워 공급기에서 출력되는 적어도 하나 이상의 동일한 파장을 가지는 DC(Direct Current) 광원이 상기 광송수신기를 구성하는 실리카 광도파로 기반의 광결합 블록에 포함된 광원용 광파워 분배기를 통해 분리되어 상기 광송수신기를 구성하는 실리콘 포토닉스 기반의 광소자 블록에 포함된 광 변조기를 통해 각각 광 변조된 후 상기 광결합 블록에 포함된 광송신용 광도파로를 거쳐 복수의 광송신용 광섬유들을 통해 외부로 출력될 수 있다.

상기 광섬유 커넥터와 연결된 복수의 광송신용 광섬유들 및 복수의 광수신용 광섬유들과 상기 광파워 공급기와 연결된 DC 광원용 광섬유는 제1 정렬용 광섬유를 통해 입력된 정렬용 광신호가 제1 광분배기를 통해 특정 분배 비율에 따라 분기된 후 제1 광정렬용 광도파로를 거쳐 제2 광분배기를 통과하여 제2 정렬용 광섬유에 도달하였을때의 광세기에 기초하여 상기 다중화 블록과의 1차 광정렬이 수행될 수 있다.

상기 광송수신기를 구성하는 실리카 광도파로 기반의 광결합 블록과 실리콘 포토닉스 기반의 광소자 블록은 제1 정렬용 광섬유를 통해 입력된 정렬용 광신호가 제1 광분배기를 통해 특정 비율에 따라 분기된 후 제2 광정렬용 광도파로를 거쳐 광소자 블록을 통과한 후 제2 광분배기를 통해 제2 정렬용 광섬유에 도달하였을때의 광세기에 기초하여 2차 광정렬이 수행될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 광 모듈은 외부와 연결된 광섬유 커넥터를 통해 광수신 신호를 수신하여 데이터 신호로 변환하는 광송수신기; 상기 변환된 데이터 신호를 신호 복조(Signal demodulation)하여 역직렬화(Deserialization) 하는 신호처리용 프로세서; 및 상기 신호 복조되어 역직렬화된 데이터 신호를 전송하기 위하여 외부와 전기적으로 연결된 인터페이스를 포함하고, 상기 광수신 신호는 상기 광섬유 커넥터를 통해 수신되어 상기 광송수신기를 구성하는 실리카 광도파로 기반의 광결합 블록에 포함된 광수신용 광도파로를 통해 파장별로 분리되어 상기 광송수신기를 구성하는 실리콘 포토닉스 기반의 광소자 블록으로 전달되고, 상기 광소자 블록에 포함된 포토 다이오드를 통해 전압 신호로 변환된 후 상기 신호처리용 프로세서를 통해 신호 처리되어 상기 인터페이스를 통해 외부로 전송될 수 있다.

상기 광 모듈 내부에 존재하는 주요 열원과 일정 거리만큼 이격하여 배치되며, 상기 광송수신기와 적어도 하나 이상의 DC 광원용 광섬유를 통해 연결되는 광파워 공급기를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 DC 광원을 출력하는 광파워 공급기를 광송수신기에 포함된 전자소자와 같은 주요 열원과 이격하여 광 모듈 내부에 배치함으로써 DC 광원의 열적 안정성 및 높은 수준의 광원 성능을 보장할 수 있다.

또한, 본 발명은 실리카 광도파로 기반의 파장 다중화기 및 파장 역다중화기를 이용함으로써 실리콘 포토닉스 기반의 파장 다중화기 및 파장 역다중화기에 비해 삽입 손실 문제, 온도 의존성 문제 및 편광 의존 손실 문제 등을 해결할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 모듈의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광파워 공급기의 구조를 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제1실시예에 따른 광 모듈의 구조를 구체화하여 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4c는 본 발명의 제1실시예에 따른 광 모듈의 전송 용량을 증대시키는 구조를 도시한 도면이다.
도 5a와 도 5b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 모듈의 구조를 도시한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 모듈의 구조를 구체화하여 나타낸 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 모듈의 구조를 도시한 도면이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 모듈의 구조를 구체화하여 나타낸 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 모듈의 구조를 도시한 도면이다.
도 10a와 도 10b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 모듈의 구조를 구체화하여 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 모듈의 구조를 도시한 도면이다.

도 1a는 본 발명에서 제공하는 제1 실시예에 따른 광 모듈(100)의 평면도를 나타낸 도면이고, 도 1b는 광 모듈(100)의 입체도를 나타낸 도면이다. 도 1a 및 도 1b를 참고하면, 본 발명의 광 모듈(100)은 광파워 공급기(110), 고집적 광송수신 블록(120), 신호처리용 프로세서(130), 제어/관리용 프로세서(140) 및 인터페이스(150)로 구성될 수 있다. 이때, 고집적 광송수신 블록(120)은 실리카 광 도파로 기반의 다중화 블록과 실리콘 포토닉스 기반의 광소자 블록을 포함하는 광송수신기(121) 및 송수신되는 광신호를 증폭하는 전자소자인 광송수신용 증폭기, 즉 광송신 구동 증폭기(Driving amplifier, Driver IC)(122)와 광수신 전치 증폭기(Transimpedance amplifier, TIA)(123)를 포함할 수 있다. 이때, 고집적 광송수신 블록(120)은 도 1b와 같이 별도의 서브 보드 상에 집적되어 광 모듈(100)의 메인 보드 상에 실장되는 형태로 연결될 수 있다.

한편, 본 발명의 광파워 공급기(110)는 광 모듈(100) 내부에 존재하는 주요 열원(일례로, 전자소자)과 일정 거리만큼 이격하여 배치될 수 있으며, 광송수신기(121)에 데이터 신호가 실리지 않은 DC 광원을 공급할 수 있다. 이때, 광파워 공급기(110)로부터 출력되는 DC 광원의 중심 파장 및 광출력 세기 등을 포함하는 DC 광원의 성능 제어/관리는 광 모듈(100)의 메인 보드에 배치되는 제어/관리용 프로세서(140)를 통해 제어/관리될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 광 모듈(100)은 DC 광원을 출력하는 광파워 공급기(110)를 전자소자와 같은 주요 열원과 이격하여 광 모듈(100) 내부의 임의의 지점에 독립적으로 배치함으로써 주요 열원으로부터 발생된 열이 광파워 공급기(110)로 전달되는 것을 차단할 수 있다. 또한, 이와 같은 배치를 통해 광 모듈(100)은 제어/관리용 프로레서(140)의 미세 조정을 통해 높은 수준의 DC 광원을 광송수신기(121)로 공급할 수 있다.

또한, 본 발명에서 제공하는 광 모듈(100)은 광파워 공급기(110)를 고집적 광송수신 블록(120)의 외부에 배치함으로써 높은 삽입 손실 특성을 가지는 실리콘 포토닉스 기반의 광소자들을 위해 충분히 높은 광세기 출력을 가지는 DC 광원을 공급할 수 있어 보다 멀리 광신호를 전송할 수 있다.

도 1a 및 도 1b에서 도시된 광 모듈(100)의 내부 기능 블록을 통해 광송신 및 광수신에 따른 신호의 흐름을 다음과 같이 설명할 수 있다. 먼저, 광송신 신호의 흐름은 다음과 같다. 광 모듈(100)은 외부와 전기적으로 연결된 인터페이스(150)를 통해 전송하고자 하는 데이터 신호를 수신할 수 있다. 광 모듈(100)은 신호처리용 프로세서(130)를 통해 수신된 데이터 신호에 대해 직렬화(Serialization) 및 신호 변조 (Signal modulation) 등의 신호 처리를 수행할 수 있다. 신호처리용 프로세서(130)로부터 출력된 신호 변조된 데이터 신호는 고집적 광송수신 블록(120)에 포함된 광송신 구동증폭기(122)에 인가되어 충분한 진폭으로 증폭되고, 광송수신기(121)를 통해 상기 신호 변조된 데이터 신호에 따라 광학적 변조 과정을 거칠 수 있다. 이와 같은 광학적 변조 기능은 광송수신기(121)의 실리콘 포토닉스 기반의 광소자 블록에 포함된 실리콘 포토닉스 기반의 광변조기(Optical modulating device)와 고집적 광송수신 블록(120)의 외부에 배치되어 있는 광파워 공급기(110)를 통해 이루어질 수 있다.

광파워 공급기(110)는 복수의 광원들을 통해 출력된 서로 다른 파장을 가지는 DC 광원들을 파장 다중화하여 외부와 연결된 하나의 DC 광원용 광섬유를 통해 고집적 광송수신 블록(120)의 광송수신기(121)로 공급할 수 있다. 이때 광파워 공급기(110)와 광송수신기(121) 사이에 사용되는 DC 광원용 광섬유의 종류는 편광 유지를 위해 편광유지 광섬유(Polarization??maintaining optical fiber, PMF)가 사용되거나 또는 편광에 크게 문제없을 경우 일반적인 단일 모드 광섬유(Single??mode optical fiber)가 사용될 수 있다.

구체적으로 광파워 공급기(110)에서 다중화 되어 출력된 서로 다른 파장을 가지는 DC 광원들은 광송수신기(121)를 구성하는 실리카 광도파로 기반의 다중화 블록으로 수신되어 광원용 파장 역다중화기에 의해 채널별로 파장이 분리된 후 실리콘 포토닉스 기반의 광변조기에 인가될 수 있다. 이후 광변조기에 인가된 DC 광원들은 신호처리용 프로세서(130)를 통해 신호 변조된 데이터 신호에 따라 광학적으로 변조된 후 다중화 블록에 포함된 광송신용 파장 다중화기에 의해 다중화될 수 있다. 이와 같이 다중화되어 생성된 광송신 신호는 광송신용 광섬유로 광결합되어 광 모듈(100)의 광송신 포트에 배치된 리셉터클 형태의 광섬유 커넥터를 통해 외부로 전송될 수 있다.

다음으로 광수신 신호의 흐름은 다음과 같다. 광 모듈(100)의 광수신 포트에 배치된 리셉터클 형태의 광섬유 커넥터를 통해 복수의 파장이 다중화된 광수신 신호가 입력될 수 있다. 입력된 광수신 신호는 광수신용 광섬유를 통해 고집적 광송수신 블록(120)에 포함된 광송수신기(121)에 인가되어 다중화 블록에 포함된 광수신용 파장 역다중화기에 의해 채널별로 파장 분리된 후 광소자 블록의 수광 장치(Optical detection device)에 의해 전류 신호로 변환될 수 있다. 이와 같이 변환된 전류 신호는 고집적 광송수신 블록(120)에 포함된 광수신용 전치증폭기(123)를 통해 전압 신호로 변환되어 증폭될 수 있다. 이와 같이 변환 및 증폭된 전기 신호는 신호처리용 프로세서(130)에 인가되어 신호 복조(Signal demodulation) 및 역직렬화(Deserialization) 등의 신호 처리가 수행된 후 인터페이스(150)를 통해 외부로 전송될 수 있다.

이때, 광송수신기(121)의 광소자 블록에 포함된 수광 장치를 구성하고 있는 포토 다이오드(Photodiode, PD)는 실리콘 포토닉스 기반의 광도파로 인입형 포토 다이오드 및/또는 표면 입사형 포토 다이오드 등으로 구현되거나 화합물 기반의 포토 다이오드로도 구현될 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광파워 공급기의 구조를 도시한 도면이다.

도 2를 참고하면, 광파워 공급기(110)는 서로 다른 복수의 파장을 공급하는 광원 칩들(111), 광원 칩들(111) 각각으로부터 출력되는 DC 광원의 중심 파장 및 광출력 세기 등을 모니터링하여 보정하기 위한 광원 관리용 모니터링 수광소자(112), 파장 다중화기(113), 광접속부(114) 및 광원 제어/관리 전기 인터페이스(115) 등으로 구성될 수 있다.

이때, 광접속부(114)는 광아이솔레이터(Optical isolator)를 포함할 수 있는데 광아이솔레이터는 (i) 광섬유 커넥터간 연결, (ii) 광섬유 연결부와 다중화 블록의 파장 다중화기 및 파장 역다중화기 간 연결, (iii) 다중화 블록의 파장 다중화기 및 파장 역다중화기와 광소자 블록 간 연결 등에 의해 반사되어 되돌아오는 광신호가 광파워 공급기(110) 내의 광원 칩들(111)(LD_λ₁, LD_λ₂, LD_λ₃, ??????, LD_λ_n)에 인입되는 것을 차단함으로써 광원 칩들(111)의 성능 저하를 방지할 수 있다.

도 2를 참고하면, 본 발명의 광파워 공급기(110)는 광원 칩들(111)의 동작 온도 및 출력되는 DC 광원의 중심 파장을 관리하기 위해 온도 유지 장치(Thermo??Electric Cooler, TEC)를 포함 할 수 있다. 이와 같은 광파워 공급기(110)는 데이터 신호가 포함되어 있지 않은 DC 상태의 광신호를 출력하여 DC 광원용 광섬유를 통해 광송수신기(121)로 송신할 수 있으며, 이때 사용되는 DC 광용원 광섬유는 편광 유지 광섬유(PMF) 또는 단일 모드 광섬유(SMF) 등으로 구현될 수 있다.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제1실시예에 따른 광 모듈의 구조를 구체화하여 나타낸 도면이다.

도 3a를 참고하면, 광송수신기(121)는 파장 다중화기 및 파장 역다중화기를 포함하는 다중화 블록과 광소자 블록으로 구성될 수 있다. 이때, 광소자 블록은 파장 다중화기 및 파장 역다중화기에 광결합되는 광결합 소자, 광송신기로서 광송신 신호를 광학적으로 신호 변조하는 광변조기, 광수신기로서 광수신 신호를 전기 신호로 변환하는 수광 소자인 포토 다이오드 등으로 구성될 수 있다.

구체적으로 광송수신기(121)는 리셉터클 형태의 제1 광섬유 커넥터와 광섬유를 통해 광송신 신호 및 광수신 신호를 송수신할 수 있다. 이때, 광송수신기(121)는 제2 광섬유 커넥터와 광섬유 연결부를 통해 광송신 신호 및 광수신 신호를 송수신하는 광섬유들을 다중화 블록에 정렬할 수 있다. 이때, 제1 광섬유 커넥터와 제2 광섬유 커넥터는 다중 광섬유 커넥터의 형태로 구현될 수도 있다.

도 3b는 광섬유 연결부의 형태를 다중화 블록과 결속된 광섬유 어레이 블록의 형태로 구현된 예를 보여준다. 이와 같은 광섬유 어레이 블록은 앞에 기술한 구조와 동일하게 광파워 공급기(110)와 광섬유가 연결될 수 있다. 이때, 광파워 공급기(110)로 연결되는 광섬유의 끝단은 광파워 공급기(110)의 커넥터가 통상 리셉터클의 형태를 가지므로 리셉터클에 체결 가능한 광섬유 페룰(Fiber ferrule) 형태로 처리될 수 있다. 이와 같이 본 발명의 광 모듈(100)은 광파워 공급기(110)의 출력단을 리셉터클로 구현하고, DC 광원용 광섬유의 한쪽 끝단을 리셉터클에 삽입 가능한 광섬유 페룰로 구현하여 리셉터클과 광섬유 페룰이 결합하는 구조를 가짐으로써 각 파트별로 독립적 구현이 가능하며, 이를 통해 각 파트별 배치 및 조립시 유연함을 제공할 수 있다.

또한, 광파워 공급기(110)는 도 3b의 추가 도면(310)과 같이 광파워 공급기(110)의 본체로부터 별도의 광섬유가 인출되어 리셉터클로 끝단 처리하는 구성도 가능할 수 있다. 이러한 경우, 본 발명의 광 모듈(100)은 광파워 공급기(110)가 배치되는 위치의 자유도 및 다중화 블록에 포함된 파장 다중화기 및 파장 역다중화기와의 연결 구도의 자유도 등을 제공할 수 있다.

한편, 광 모듈(100)의 외부와 광인터페이스 되는 광송신용 광섬유 및 광수신용 광섬유를 위해 제1 광섬유 커넥터는 리셉터클 형태로 구비될 수 있으며, 복수의 광섬유를 수용할 수 있도록 다중 광섬유 커넥터 형태로도 구현될 수 있다.

도 3c를 참고하면, 본 발명의 광송수신기(121)를 구성하는 다중화 블록은 광송신용 파장 다중화기, DC 광원용 파장 역다중화기, 광수신용 파장 역다중화기 및 광결합부로 구성될 수 있다. 이때, 다중화 블록의 파장 다중화기 및 파장 역다중화기는 실리카(Silica) 광도파로 기반으로 형성될 수 있다. 그리고, 광결합부는 파장 다중화기 및 파장 역다중화기를 포함하는 다중화 블록과 실리콘 포토닉스 기반의 광소자 블록 사이의 광결합되는 부분(내부 칩간 광신호 연결)을 의미하며, 칩 측면 방향 광결합 또는 수직 방향 광결합 등 다양한 광결합 방법으로 구현될 수 있다.

따라서, 파장 다중화기 및 파장 역다중화기는 양끝단에서 광섬유 접속을 통해 외부와 연결되고, 광결합부를 통해 광소자 블록과의 광접속이 이루어질 수 있다. 이때, 파장 다중화기 및 파장 역다중화기와 결착된 광섬유 연결부는 다중 광섬유 접속이 가능한 커넥터 형태로 구비 될 수 있으며, 도 3a의 제2 광섬유 커넥터와 암??수 정합 커넥터 형태로 연결될 수 있다.

도 3d는 본 발명의 일실시예에 따른 다중화 블록의 세부 구성을 나타낸 도면이다. 도 3d를 참고하면, 다중화 블록은 정렬을 위한 잉여 광도파로(광분배기 포함한 제1 광정렬용 광도파로 및 제2 광정렬용 광도파로), 광송신용 파장 다중화기, 광원용 파장 역다중화기, 광수신용 파장 역다중화기 및 광결합부 등으로 구성될 수 있다.

구체적으로 광파워 공급기(110)와 연결된 DC 광원용 광섬유 및 제1 광섬유 커넥터와 연결된 광송신용 광섬유 및 광수신용 광섬유는 광섬유 연결부를 통해 다중화 블록과 연결될 수 있다. 이때, 광송신용 광섬유, 광수신용 광섬유 및 DC 광원용 광섬유는 다음과 같은 방법을 통해 다중화 블록과 광정렬이 수행될 수 있다.

구체적으로 광송신용 광섬유, 광수신용 광섬유 및 DC 광원용 광섬유는 제1 정렬용 광섬유(320)를 통해 입력된 정렬용 광신호가 제1 광분배기를 통해 특정 분배 비율에 따라 분기된 후 제1 광정렬용 광도파로를 거쳐 제2 광분배기를 통과하여 제2 정렬용 광섬유(330)에 도달하였을 때의 광세기에 기초하여 다중화 블록과의 1차 광정렬이 수행될 수 있다. 이때, 광 모듈(100)은 제2 정렬용 광섬유(330)에 도달하는 정렬용 광신호의 광세기를 모니터링하여 최대값을 갖는 지점에서 1차 광정렬을 완료할 수 있다.

이후 실리카 광도파로 기반의 다중화 블록과 실리콘 포토닉스 기반의 광소자 블록 간의 광정렬 및 결합을 위해 제1 광분배기를 통해 분기된 나머지 광정렬용 광신호를 이용할 수 있다.

보다 구체적으로 제1 정렬용 광섬유(320)를 통해 입력된 정렬용 광신호가 제1 광분배기를 통해 특정 비율에 따라 분기된 후 제2 광정렬용 광도파로를 거쳐 광소자 블록을 통과한 후 제2 광분배기를 통해 제2 정렬용 광섬유(330)에 도달하였을 때의 광세기에 기초하여 2차 광정렬이 수행될 수 있다. 이때, 광 모듈(100)은 제2 정렬용 광섬유(330)에 도달하는 정렬용 광신호의 광세기를 모니터링하여 최대값을 갖는 지점에서 2차 광정렬을 완료할 수 있다.

한편, 제1 광정렬용 광도파로 및 제2 광정렬용 광도파로는 하나의 평면 상에 구현될 수 있다. 이와 같은 제1 광정렬용 광도파로 및 제2 광정렬용 광도파로는 신호용 광도파로들(광송신 신호, DC 광원, 광수신 신호 용)과의 교차시 발생 가능한 물리적 간섭(Coupling)에 의한 손실을 최소화하기 위하여 서로 90^o로 교차되도록 배치될 수 있다. 이와 같이 90^o로 배치되어 교차되는 광도파들 사이의 광결합 크기는 무시할 만한 수준일 수 있다. 마지막으로 광 모듈(100)은 1차 광정렬 및 2차 광정렬이 완료된 후 정렬용 잉여 광섬유들(제1 정렬용 광신호 및 제2 정렬용 광신호)이 제거될 수 있다.

도 4a 및 도 4c는 본 발명의 제1실시예에 따른 광 모듈의 전송 용량을 증대시키는 구조를 도시한 도면이다.

도 4a 및 도 4b는 위에서 언급한 광 모듈(100)의 구조에 비해 광송신 및 광수신 전송 용량을 2배로 증대시킬 수 있는 구조를 나타낸 도면이다. 도 4a를 참고하면, 광 모듈(100)은 광파워 공급기(110)로부터 각 채널별 광파워가 충분히 크게 공급된다면, 광소자 블록의 광송신 파트에 광분배기(Optical splitter)를 내재시켜 동일 파장 채널을 1:2로 분배하여 각각의 광변조기에 인가함으로써 광송신 신호??1(Tx_1)과 광송신 신호??2(Tx_2)의 변조된 광신호를 생성할 수 있다. 이때, 광분배기는 전송용량 증대 또는 임의의 기능 수행을 위해 1:N으로 확장할 수도 있다. 이후 광 모듈(100)은 다중화 블록에 포함된 파장 역다중화기를 통해 변조된 복수의 광송신 신호들을 다중화하여 광송신용 광섬유를 통해 외부로 전송할 수 있다.

이때 외부와 연결되는 제1 광섬유 커넥터는 도 4c와 같이 복수의 광섬유를 수용할 수 있는 다중 광섬유 커넥터의 형태로 구현될 수 있다. 그리고 제2 광섬유 커넥터는 도 3a에서 언급한 광섬유 접속 방법과 동일한 연결 구조를 가질 수 있다.

이와 같이 광분배기를 적용할 경우 각 채널별 광파워가 1/2로 감소하기 때문에 광파워 공급기(110)는 고집적 광송수신 모듈(120)의 광송수신기(121)에 수신 가능할 수 있도록 충분한 세기의 채널별 DC 광원을 출력해야 한다.

광수신의 경우, 광 모듈(100)의 제1 광섬유 커넥터를 통해 파장 다중화된 2개의 광신호, 즉 광수신 신호??1(Rx_1), 광수신 신호??2(Rx_2)가 수신되어 다중화 장치에 포함된 광수신용 파장 역다중화기??1과 광수신용 파장 역다중화기??2를 통해 파장별로 분리되어 광소자 블록에 인가된 후 전기신호로 변환되어 인터페이스(150)를 통해 외부와 인터페이스 될 수 있다.

도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 전송용량 증대 또는 채널수 확장을 위한 구조로써 광분배기의 위치를 도 4a와는 달리 다중화 블록에 배치하는 구조를 제공한다. 광파워 공급기(110)로부터 서로 다른 파장을 가지는 광원들이 다중화되어 다중화 블록에 인가되면 다중화 블록에 포함된 광원용 파장 역다중화기를 통해 우선 파장별로 DC 광원을 분리할 수 있다. 이후 도 4b와 같이 광원용 파장 역다중화기의 후단에 배치되는 광분배기에 의해 1:2 또는 1:N으로 동일 파장 채널이 분배 처리될 수 있다. 이후 광소자 블록내의 광송신 파트에 배치되어 있는 광변조기를 통해 광학적으로 변조된 광신호들(파장별 변조된 광송신 신호??1, 및 광송신 신호??2)을 생성할 수 있다. 이와 같이 생성된 변조된 광신호들은 다시 다중화 블록의 광송신용 파장 다중화기??1과 광송신용 파장 다중화기??2를 통해 각각 다중화되어 제1 광섬유 커넥터를 통해 외부로 전송될 수 있다.

도 5a와 도 5b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 모듈의 구조를 도시한 도면이다.

도 5a와 도 5b를 참고하면, 제2 실시예에 따른 광 모듈(200)의 구조는 제1 실시예에 따른 광 모듈(100)의 구조와 유사할 수 있다. 다만, 고집적 광송수신 블록(220)의 내부 구성에 있어 약간의 차이가 있다. 도 5a 및 도 5b를 참고하면, 고집적 광송수신 블록(220)은 광 모듈(200)의 제작 용이성 및 광소자의 광학적 특성 등을 고려하여 광송신기(221) 및 광수신기(222)가 분리된 구조를 가질 수 있다. 제2 실시예의 동작은 제1 실시예와 유사하므로 이하 생략하도록 한다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 모듈의 구조를 구체화하여 나타낸 도면이다.

도 6a와 도 6b에서 제공하는 제2 실시예에 따른 고집적 광송수신 블록(220)은 제1 실시예에 따른 고집적 광송수신 블록(120)과 기능상의 큰 차이는 없으나 광송신기(221)와 광수신기(222)가 각각 분리된 형태로 구현되는 특징을 가진다. 따라서, 도 6a의 광송신용 광소자 블록은 실리콘 포토닉스 기반의 광변조기, 광결합 기능 등을 포함할 수 있으며, 도 6b의 광수신용 광소자 블록은 광수신 성능 및 광결합 구조 등에 따라 화합물 또는 실리콘 게르마늄 소재의 면방향 입사 구조의 포토다이오드(surface??illuminated photodiode) 또는 광도파로 인입형 포토 다이오드로 구현될 수 있다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 모듈의 구조를 도시한 도면이다.

도 7a 및 도 7b를 참고하면, 병렬 광섬유 접속 구조를 가지는 광 모듈(300)을 제공할 수 있다. 광송신 신호 및 광수신 신호에 대한 전체적인 흐름은 제1 실시예 및 제2 실시예와 유사하다. 다만, 광학적 인터페이스 부분에서 약간의 차이가 있는데 광 모듈(300)의 광입출력 형태는 다수개의 광섬유들이 어레이 형태로 접속될 수 있도록 다중 광섬유 커넥터가 사용될 수 있다. 이와 같은 병렬 광섬유 접속 구조에서는 광원의 파장이 하나의 동일 파장으로 구성됨으로 파장 다중화 기능 및 파장 역다중화 기능이 필요하지 않으며, 광섬유가 광송신 및 광수신을 구성하고 있는 채널 수에 일치되게 1:1 접속되는 구조를 가질 수 있다.

도 7a 및 도 7b에서는 예시로써 광송신 4채널, 광수신 4채널로 구성된 광 모듈(300)의 구조를 보여주고 있다. 구체적으로 광파워 공급기(310)에서 출력된 2개의 동일 파장을 가지는 DC 광원 신호가 DC 광원용 광섬유를 통해 광송수신기(321)에 연결될 수 있다. 이후 광송수신기(321)는 광파워 공급기(310)에서 수신된 2개의 DC 광원을 이용하여 1:2 광세기 분배를 통해 총 4개의 DC 광원 신호를 생성한 후 실리콘 포토닉스 기반의 광송신 파트에 인가하여 데이터 신호에 대응하는 전기신호에 따라 광변조기를 통해 광학적으로 변조할 수 있다. 이때 변조된 4개의 광신호는 광송수신용 광결합 블록을 통해 외부 광섬유와 1:1로 연결되어 광 모듈(300)의 외부로 출력될 수 있다.

광수신의 경우는 광 모듈(300)의 다중 광섬유 커넥터를 통해 수신된 4개 채널의 광수신 신호가 광섬유 연결부를 통해 광송수신용 광결합 블록에 수신될 수 있다. 이때 수신된 4채널의 광수신 신호는 광송수신용 광결합 블록의 광수신용 광도파로에 의해 광송수신용 광소자 블록으로 전달될 수 있다. 이와 같이 전달된 4채널의 광수신 신호는 광수신용 광소자 블록에서 전기신호로 변환되어 신호처리용 프로세서(330) 및 인터페이스(350)를 통해 외부로 전송될 수 있다.

도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 모듈의 구조를 구체화하여 나타낸 도면이다.

도 8a를 참고하면, 광 모듈(300)는 한쪽 끝단이 광섬유 커넥터로 구성되며, 광파워 공급기(310), 광송수신기(321) 등으로 구성되어 있다. 광파워 공급기(310)는 추가 도면(810)과 같이 광파워 공급기(310)의 본체로부터 광섬유 형태로 인출되어 리셉터클로 끝단 처리하는 구성도 가능할 수 있다. 이러한 경우, 본 발명의 광 모듈(300)는 광파워 공급기(310)가 배치되는 위치의 자유도 및 광송수신용 광결합 블록과의 연결 구도의 자유도 등을 제공할 수 있다.

광송수신용 광결합 블록은 도 8b와 같이 광송신용 광도파로부, 광원용 광파워 분배기, 광수신용 광도파로부, 광섬유 연결부 및 광결합부(광송수신용 광소자 블록과 광결합) 등으로 구성될 수 있다. 이와 같은 광송신용 광도파로 및 광수신용 광도파로부는 실리카 기반 광도파로 어레이로 구성되며 광섬유 연결부와 광송수신용 광소자 블록간 광연결시 피치 어댑터(pitch adapter)의 역할을 수행하는 기능을 내포할 수 있다.

이때, 피치 어댑터는 도 8c에서 보는 바와 같이 광섬유 연결부를 통해 광섬유가 연결되는 부분의 채널 중심간 거리(제1 피치, pitch)와 광송수신용 광소자 블록과 연결되는 부분의 채널 중심간 거리(제2 피치)가 물리적, 구조적 이유에 의해 서로 상이할 수 있다. 따라서, 광송신용 광도파로 및 광수신용 광도파로부를 통해 양단의 채널 중심간 거리(제1 피치, 제2 피치)를 맞춰주는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 광결합부는 광송수신용 광결합 블록과 광송수신용 광소자 블록 사이의 광결합되는 부분(내부 칩간 광신호 연결)을 의미하며 칩 측면상 광결합, 수직 방향 광결합 등 다양한 광결합 방법으로 구성될 수 있다.

광원용 광파워 분배기(Optical splitter)는 광파워 공급부(310)로부터 수신된 2개의 DC 광원을 1:2 광세기 분배하여 4개의 DC 광원을 생성할 수 있다. 이와 같이 생성된 4개의 DC 광원은 광송수신용 광소자 블록 내 광송신 파트에 배치된 광변조기에 광입력으로 사용될 수 있다. 도 8b에서 제공되는 광원용 광파워 분배기(Optical splitter)의 분배비는 일례이며 구성에 따라 1:N으로 분배 가능할 수 있다. 이때 분배된 각 채널의 DC 광원 신호의 세기는 1/N으로 감소된 광세기를 가진다.

또한, 광원용 광파워 분배기의 위치는 도 8b와 같이 광송수신용 광결합 블록에 배치되어 있는 구조에 대해 도시 및 설명하였으나, 제1 실시 예와 같이 광송수신용 광소자 블록(광송신 파트)에 배치될 수도 있다.

도 8c는 도 8b에 도시된 광송신용 광도파로 및 광수신용 광도파로의 세부 구성을 보여주고 있다. 광송신용 광도파로 및 광수신용 광도파로의 왼쪽단은 외부의 광섬유와 연결되는 부분으로 일반적인 광섬유의 직경이 125um이며, 광섬유를 어레이(array) 형태로 배치시 광섬유 중심간 거리가 최소 125um 이상되어야 한다. 상용화 되어 있는 광섬유 어레이의 채널간 중심 거리는 일반적으로 127um와 250um 이다.

반면, 광송신용 광도파로 및 광수신용 광도파로의 오른쪽단은 광송수신용 광소자 블록과 연결되는 부분으로 채널 중심간 거리(pitch)를 제작 공정이 허용하는 최소 거리로 구현되어야 한다. 이는 소형화 및 다수 채널 광정렬의 용이성 때문이다. 채널 수가 많아지고 채널 중심간 거리가 증가할수록 동등한 광결합 손실을 가지며 광정렬되기에 어려운 점이 있다. 이와 같이 광송수신용 광결합 블록 양단에서 요구하는 큰 채널 중심간 거리 차이를 완화시켜 줄 수 있는 피치 어댑터 (pitch adapter)를 광송수신용 광결합 블록에서 수행한다.

도 8d는 병렬 광섬유 접속 구조를 가지는 광 모듈(300)에 적용할 수 있는 광파워 공급기(310)의 일례를 보여주고 있다. 광파워 공급기(310)는 동일 파장을 가지는 2개의 광원 칩(LD_λ_1,LD_λ₂), 광원 유지관리를 위한 모니터링 PD(mPD₁, mPD₂), 광아이솔레이터(Optical isolator), 광섬유 접속부 등으로 구성될 수 있다. 제1 및 제2 실시 예와 다르게, 병렬 광섬유 접속 구조이므로 동일 파장의 광원이 필요하며, 광원 칩(LD_λ_1,LD_λ₂)은 광송수신기(321)에서 광세기 분배를 위해 충분한 광파워를 공급할 수 있어야 한다. 이유는 분배된 광세기는 1/N 만큼 광세기가 감소하기 때문이다. 여기서 N은 광세기 분배 개수를 의미한다.

도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 모듈의 구조를 도시한 도면이다.

도 9a 및 도 9b에 따른 광 모듈(400)에서 광송신 및 광수신에 대한 광신호의 전체적인 흐름은 제1 실시예 및 제2 실시예와 유사하다. 그리고, 전체적인 구조 또한 제3 실시 예와 동일하다. 다만, 고집적 광송수신 블록(420)의 내부 구성이 상이하다. 제4 실시 예에서의 고집적 광송수신 블록(420)은 제작 용이성 및 광소자의 광학적 특성 등을 고려하여 광송신기(421) 및 광수신기(422)가 분리된 구조를 가질 수 있다. 제4 실시예의 동작은 제3 실시예와 유사하므로 이하 생략하도록 한다.

도 10a와 도 10b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 모듈의 구조를 구체화하여 나타낸 도면이다.

도 10a에서 보여주고 있는 고집적 광송수신 블록(420)이 제3 실시 예에서 언급한 도 7a와의 차이점은 광송신기(421)와 광수신기(422)가 각각 분리되는 구조를 가진다는 점이다. 광파워 공급기(410)는 추가 도면(1010)과 같이 광파워 공급기(420)의 본체로부터 광섬유 형태로 인출되어 리셉터클로 끝단 처리하는 구성도 가능할 수 있다. 이러한 경우, 본 발명의 광 모듈(400)은 광파워 공급기(410)가 배치되는 위치의 자유도 및 광송수신용 광결합 블록과의 연결 구도의 자유도 등을 제공할 수 있다.

광수신기(422)의 광수신 소자는 광수신 성능 및 광결합 구조 등에 따라 화합물 또는 실리콘 게르마늄 소재의 면방향 입사 구조의 포토다이오드(surface??illuminated photodiode) 또는 광도파로 인입형 포토 다이오드로 구현될 수 있다. 다만, 제2실시예에 따른 도 6b와는 달리 동일 파장의 4개의 채널로 병렬 광섬유(4개의 광섬유 다발)을 통해 파장 역다중화 기능 없이 수광소자인 포토다이오드에 직접 광결합되는 점에서 차이가 있다. 광송신기(421)와 광수신기(422)에서 광송신용 광결합 블록 및 광수신용 광결합 블록의 구성 및 기능은 제3 실시 예에서 도시한 구성과 각각 동일하다.

한편, 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성되어 마그네틱 저장매체, 광학적 판독매체, 디지털 저장매체 등 다양한 기록 매체로도 구현될 수 있다.

본 명세서에 설명된 각종 기술들의 구현들은 디지털 전자 회로조직으로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어로, 또는 그들의 조합들로 구현될 수 있다. 구현들은 데이터 처리 장치, 예를 들어 프로그램가능 프로세서, 컴퓨터, 또는 다수의 컴퓨터들의 동작에 의한 처리를 위해, 또는 이 동작을 제어하기 위해, 컴퓨터 프로그램 제품, 즉 정보 캐리어, 예를 들어 기계 판독가능 저장 장치(컴퓨터 판독가능 매체) 또는 전파 신호에서 유형적으로 구체화된 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수 있다. 상술한 컴퓨터 프로그램(들)과 같은 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 인터프리트된 언어들을 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 기록될 수 있고, 독립형 프로그램으로서 또는 모듈, 구성요소, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서의 사용에 적절한 다른 유닛으로서 포함하는 임의의 형태로 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에서 하나의 컴퓨터 또는 다수의 컴퓨터들 상에서 처리되도록 또는 다수의 사이트들에 걸쳐 분배되고 통신 네트워크에 의해 상호 연결되도록 전개될 수 있다.

컴퓨터 프로그램의 처리에 적절한 프로세서들은 예로서, 범용 및 특수 목적 마이크로프로세서들 둘 다, 및 임의의 종류의 디지털 컴퓨터의 임의의 하나 이상의 프로세서들을 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 둘 다로부터 명령어들 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 요소들은 명령어들을 실행하는 적어도 하나의 프로세서 및 명령어들 및 데이터를 저장하는 하나 이상의 메모리 장치들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 컴퓨터는 데이터를 저장하는 하나 이상의 대량 저장 장치들, 예를 들어 자기, 자기??광 디스크들, 또는 광 디스크들을 포함할 수 있거나, 이것들로부터 데이터를 수신하거나 이것들에 데이터를 송신하거나 또는 양쪽으로 되도록 결합될 수도 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어들 및 데이터를 구체화하는데 적절한 정보 캐리어들은 예로서 반도체 메모리 장치들, 예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD??ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기??광 매체(Magneto??Optical Media), 롬(ROM, Read Only Memory), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리, EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 등을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 특수 목적 논리 회로조직에 의해 보충되거나, 이에 포함될 수 있다.

또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용매체일 수 있고, 컴퓨터 저장매체 및 전송매체를 모두 포함할 수 있다.

본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.

마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 장치 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 장치들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징 될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

100 : 광 모듈
110 : 광파워 공급기
120 : 고집적 광송수신 블록
121 : 광송수신기
122 : 광송신 구동 증폭기
123 : 광수신 전치 증폭기
130 : 신호처리용 프로세서
140 : 제어/관리용 프로세서
150 : 인터페이스

Claims

광 모듈에 있어서,
전송하고자 하는 데이터 신호를 수신하기 위하여 외부와 전기적으로 연결된 인터페이스;
상기 수신된 데이터 신호를 직렬화(Serialization)하여 신호 변조(Signal modulation)하는 신호처리용 프로세서;
복수의 서로 다른 파장을 가지는 광원들이 다중화된 DC(Direct Current) 광원을 광파워 공급기로부터 수신하여 상기 직렬화되어 신호 변조된 데이터 신호를 통해 광변조함으로써 광송신 신호를 생성하는 광송수신기; 및
상기 생성된 광송신 신호를 외부로 출력하고, 외부로부터 광수신 신호를 수신하는 광섬유 커넥터
를 포함하고,
상기 광파워 공급기는,
상기 광 모듈 내부에 존재하는 주요 열원과 일정 거리만큼 이격하여 배치되며 상기 광송수신기와 DC 광원용 광섬유를 통해 연결되고,
상기 광송신 신호는,
상기 광파워 공급기에서 출력된 DC 광원이 상기 광송수신기를 구성하는 실리카(Silica) 광도파로 기반의 다중화 블록에 포함된 광원용 파장 역다중화기를 통해 파장별로 분리되어 상기 광송수신기를 구성하는 실리콘 포토닉스 기반의 광소자 블록에 포함된 광 변조기를 통해 각각 광 변조된 후 상기 다중화 블록에 포함된 광송신용 파장 다중화기를 통해 다중화됨으로써 생성되는 광 모듈.
제1항에 있어서,
상기 광섬유 커넥터와 연결된 광송신용 광섬유 및 광수신용 광섬유와 상기 광파워 공급기와 연결된 DC 광원용 광섬유는,
다중 광섬유 커넥터의 형태로 상기 광송수신기의 광섬유 연결부와 연결되는 광 모듈.
제2항에 있어서,
상기 광송신용 광섬유, 광수신용 광섬유 및 DC 광원용 광섬유는,
제1 정렬용 광섬유를 통해 입력된 정렬용 광신호가 제1 광분배기를 통해 특정 분배 비율에 따라 분기된 후 제1 광정렬용 광도파로를 거쳐 제2 광분배기를 통과하여 제2 정렬용 광섬유에 도달하였을때의 광세기에 기초하여 상기 다중화 블록과의 1차 광정렬이 수행되는 광 모듈.
제3항에 있어서,
상기 1차 광정렬은,
상기 제2 정렬용 광섬유에 도달하는 정렬용 광신호의 광세기가 최대일 때 완료되는 광 모듈.
제1항에 있어서,
상기 광송수신기를 구성하는 실리카 광도파로 기반의 다중화 블록과 실리콘 포토닉스 기반의 광소자 블록은,
제1 정렬용 광섬유를 통해 입력된 정렬용 광신호가 제1 광분배기를 통해 특정 비율에 따라 분기된 후 제2 광정렬용 광도파로를 거쳐 광소자 블록을 통과한 후 제2 광분배기를 통해 제2 정렬용 광섬유에 도달하였을때의 광세기에 기초하여 2차 광정렬이 수행되는 광 모듈.
제5항에 있어서,
상기 2차 광정렬은,
상기 제2 정렬용 광섬유에 도달하는 정렬용 광신호의 광세기가 최대일 때 완료되는 광 모듈.
광 모듈에 있어서,
외부와 연결된 광섬유 커넥터를 통해 광수신 신호를 수신하여 데이터 신호로 변환하는 광송수신기;
상기 변환된 데이터 신호를 신호 복조(Signal demodulation)하여 역직렬화(Deserialization) 하는 신호처리용 프로세서; 및
상기 신호 복조되어 역직렬화된 데이터 신호를 전송하기 위하여 외부와 전기적으로 연결된 인터페이스
를 포함하고,
상기 광수신 신호는,
상기 광섬유 커넥터를 통해 수신되어 상기 광송수신기를 구성하는 실리카(Silica) 광도파로 기반의 다중화 블록에 포함된 광수신용 파장 역다중화기를 통해 파장별로 분리되고, 상기 광송수신기를 구성하는 실리콘 포토닉스 기반의 광소자 블록에 포함된 포토 다이오드를 통해 전압 신호로 변환된 후 상기 신호처리용 프로세서를 통해 신호처리 되어 상기 인터페이스를 통해 외부로 전송되는 광 모듈.
제7항에 있어서,
상기 포토 다이오드는,
상기 광송수신기의 광수신 성능 및 광결합 구조에 따라 면방향 입사 구조 또는 광도파로 인입형 구조로 구현되는 광 모듈.
제7항에 있어서,
상기 광 모듈 내부에 존재하는 주요 열원과 일정 거리만큼 이격하여 배치되며, 상기 광송수신기와 DC 광원용 광섬유를 통해 연결되는 광파워 공급기
를 더 포함하는 광 모듈.
제9항에 있어서,
상기 광파워 공급기와 연결된 DC 광원용 광섬유와 상기 광섬유 커넥터와 연결된 광송신용 광섬유 및 광수신용 광섬유는,
제1 정렬용 광섬유를 통해 입력된 정렬용 광신호가 제1 광분배기를 통해 특정 분배 비율에 따라 분기된 후 제1 광정렬용 광도파로를 거쳐 제2 광분배기를 통과하여 제2 정렬용 광섬유에 도달하였을때의 광세기에 기초하여 상기 다중화 블록과의 1차 광정렬이 수행되는 광 모듈.
제7항에 있어서,
상기 광송수신기를 구성하는 실리카 광도파로 기반의 다중화 블록과 실리콘 포토닉스 기반의 광소자 블록은,
제1 정렬용 광섬유를 통해 입력된 정렬용 광신호가 제1 광분배기를 통해 특정 비율에 따라 분기된 후 제2 광정렬용 광도파로를 거쳐 광소자 블록을 통과한 후 제2 광분배기를 통해 제2 정렬용 광섬유에 도달하였을 때의 광세기에 기초하여 2차 광정렬이 수행되는 광 모듈.
광 모듈에 있어서,
전송하고자 하는 데이터 신호를 수신하기 위하여 외부와 전기적으로 연결된 인터페이스;
상기 수신된 데이터 신호를 직렬화(Serialization)하여 신호 변조(Signal modulation)하는 신호처리용 프로세서;
적어도 하나 이상의 동일한 파장을 가지는 DC(Direct Current) 광원을 광파워 공급기로부터 수신하여 상기 직렬화되어 신호 변조된 데이터 신호를 통해 광변조함으로써 광송신 신호를 생성하는 광송수신기; 및
상기 생성된 광송신 신호를 외부로 출력하고, 외부로부터 광수신 신호를 수신하는 광섬유 커넥터
를 포함하고,
상기 광파워 공급기는,
상기 광 모듈 내부에 존재하는 주요 열원과 일정 거리만큼 이격하여 배치되며 상기 광송수신기와 적어도 하나 이상의 DC 광원용 광섬유를 통해 연결되고,
상기 광송신 신호는,
상기 광파워 공급기에서 출력되는 적어도 하나 이상의 동일한 파장을 가지는 DC(Direct Current) 광원이 상기 광송수신기를 구성하는 실리카 광도파로 기반의 광결합 블록에 포함된 광원용 광파워 분배기를 통해 분리되어 상기 광송수신기를 구성하는 실리콘 포토닉스 기반의 광소자 블록에 포함된 광 변조기를 통해 각각 광 변조된 후 상기 광결합 블록에 포함된 광송신용 광도파로를 거쳐 복수의 광송신용 광섬유들을 통해 외부로 출력되는 광 모듈.
제12항에 있어서,
상기 광섬유 커넥터와 연결된 복수의 광송신용 광섬유들 및 복수의 광수신용 광섬유들과 상기 광파워 공급기와 연결된 DC 광원용 광섬유는,
제1 정렬용 광섬유를 통해 입력된 정렬용 광신호가 제1 광분배기를 통해 특정 분배 비율에 따라 분기된 후 제1 광정렬용 광도파로를 거쳐 제2 광분배기를 통과하여 제2 정렬용 광섬유에 도달하였을때의 광세기에 기초하여 다중화 블록과의 1차 광정렬이 수행되는 광 모듈.
제13항에 있어서,
상기 1차 광정렬은,
상기 제2 정렬용 광섬유에 도달하는 정렬용 광신호의 광세기가 최대일 때 완료되는 광 모듈.
제12항에 있어서,
상기 광송수신기를 구성하는 실리카 광도파로 기반의 광결합 블록과 실리콘 포토닉스 기반의 광소자 블록은,
제1 정렬용 광섬유를 통해 입력된 정렬용 광신호가 제1 광분배기를 통해 특정 비율에 따라 분기된 후 제2 광정렬용 광도파로를 거쳐 광소자 블록을 통과한 후 제2 광분배기를 통해 제2 정렬용 광섬유에 도달하였을때의 광세기에 기초하여 2차 광정렬이 수행되는 광 모듈.
제15항에 있어서,
상기 2차 광정렬은,
상기 제2 정렬용 광섬유에 도달하는 정렬용 광신호의 광세기가 최대일 때 완료되는 광 모듈.
광 모듈에 있어서,
외부와 연결된 광섬유 커넥터를 통해 광수신 신호를 수신하여 데이터 신호로 변환하는 광송수신기;
상기 변환된 데이터 신호를 신호 복조(Signal demodulation)하여 역직렬화(Deserialization) 하는 신호처리용 프로세서; 및
상기 신호 복조되어 역직렬화된 데이터 신호를 전송하기 위하여 외부와 전기적으로 연결된 인터페이스
를 포함하고,
상기 광수신 신호는,
상기 광섬유 커넥터를 통해 수신되어 상기 광송수신기를 구성하는 실리카 광도파로 기반의 광결합 블록에 포함된 광수신용 광도파로를 통해 파장별로 분리되어 상기 광송수신기를 구성하는 실리콘 포토닉스 기반의 광소자 블록으로 전달되고, 상기 광소자 블록에 포함된 포토 다이오드를 통해 전압 신호로 변환된 후 상기 신호처리용 프로세서를 통해 신호 처리되어 상기 인터페이스를 통해 외부로 전송되는 광 모듈.
제17항에 있어서,
상기 광 모듈 내부에 존재하는 주요 열원과 일정 거리만큼 이격하여 배치되며, 상기 광송수신기와 적어도 하나 이상의 DC 광원용 광섬유를 통해 연결되는 광파워 공급기
를 더 포함하는 광 모듈.
제18항에 있어서,
상기 광섬유 커넥터와 연결된 복수의 광송신용 광섬유들 및 복수의 광수신용 광섬유들과 상기 광파워 공급기와 연결된 DC 광원용 광섬유는,
제1 정렬용 광섬유를 통해 입력된 정렬용 광신호가 제1 광분배기를 통해 특정 분배 비율에 따라 분기된 후 제1 광정렬용 광도파로를 거쳐 제2 광분배기를 통과하여 제2 정렬용 광섬유에 도달하였을때의 광세기에 기초하여 다중화 블록과의 1차 광정렬이 수행되는 광 모듈.
제17항에 있어서,
상기 광송수신기를 구성하는 실리카 광도파로 기반의 광결합 블록과 실리콘 포토닉스 기반의 광소자 블록은,
제1 정렬용 광섬유를 통해 입력된 정렬용 광신호가 제1 광분배기를 통해 특정 비율에 따라 분기된 후 제2 광정렬용 광도파로를 거쳐 광소자 블록을 통과한 후 제2 광분배기를 통해 제2 정렬용 광섬유에 도달하였을때의 광세기에 기초하여 2차 광정렬이 수행되는 광 모듈.