KR102455589B1 - 세기 변조 및 위상 변조가 분리된 광 수신기 및 이의 동작 방법 - Google Patents

세기 변조 및 위상 변조가 분리된 광 수신기 및 이의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 광 수신기는 외부 광 신호를 분배하여 제1 및 제2 광 신호들을 출력하도록 구성된 광 분배기, 제1 광 신호를 선형 이득 구간에서 증폭하여 증폭된 제1 광 신호를 출력하도록 구성된 제1 증폭기, 제2 광 신호를 포화 이득 구간에서 증폭하여 증폭된 제2 광 신호를 출력하도록 구성된 제2 증폭기, 기준 광 신호 및 증폭된 제2 광 신호를 기반으로 동상(In-phase) 하이브리드 광 신호 및 직교 위상(Quadrature-phase) 하이브리드 광 신호를 출력하도록 구성된 편광 분할 하이브리드, 및 증폭된 제1 광 신호, 동상 하이브리드 광 신호, 및 직교 위상 하이브리드 광 신호를 기반으로 전기적인 신호를 출력하도록 구성된 광전 변환부를 포함한다.

Description

세기 변조 및 위상 변조가 분리된 광 수신기 및 이의 동작 방법{OPTICAL RECEIVER WITH MAGNITUDE MODULATION AND PHASE MODULATION SEPARATED AND OPERATION METHOD THEREOF}
본 발명은 광 수신기 및 이의 동작 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 직교 진폭 변조(Quadrature Amplitude Modulation; QAM)에서 세기 변조 및 위상 변조가 분리된 광 수신기 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
광 통신은 이중 유리로 된 광 섬유를 통해 빛의 전반사를 이용하여 정보를 주고받는 통신 방식이다. 광 통신에서 데이터 전송 용량을 증가시키기 위하여 광 신호 생성시 하나의 심볼(symbol)에 2이상의 비트를 전송하는 고차 변조 방식이 사용되고 있다. 고차 변조 방식 중에는 직교 위상 천이(Quadrature Phase Shift Keying; QPSK) 방식의 변조에서 세기 변조를 추가하여 데이터의 용량을 증가시킨 직교 진폭 변조(Quadrature Amplitude Modulation; QAM) 방식의 변조가 있다.
최근, 이동통신 기술이 발전하고, 고품질 비디오 스트리밍 등과 같은 대용량 서비스에 대한 수요가 증가하면서 광 통신에서의 데이터 전송 용량이 증가하고 있다. 이에 따라, 광 통신 장치의 통신 품질 및 신호 처리 속도 향상과, 전력 소모 개선이 요구된다.
본 발명의 목적은 세기 변조 및 위상 변조가 분리된 광 수신기 및 이의 동작 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 광 수신기는 외부 광 신호를 분배하여 제1 및 제2 광 신호들을 출력하도록 구성된 광 분배기, 상기 제1 광 신호를 선형 이득 구간에서 증폭하여 증폭된 제1 광 신호를 출력하도록 구성된 제1 증폭기, 상기 제2 광 신호를 포화 이득 구간에서 증폭하여 증폭된 제2 광 신호를 출력하도록 구성된 제2 증폭기, 기준 광 신호 및 상기 증폭된 제2 광 신호를 기반으로 동상(In-phase) 하이브리드 광 신호 및 직교 위상(Quadrature-phase) 하이브리드 광 신호를 출력하도록 구성된 편광 분할 하이브리드, 및 상기 증폭된 제1 광 신호, 상기 동상 하이브리드 광 신호, 및 상기 직교 위상 하이브리드 광 신호를 기반으로 전기적인 신호를 출력하도록 구성된 광전 변환부를 포함한다.
예시적인 실시 예에서, 상기 제2 광 신호의 광도는 상기 제1 광 신호의 광도보다 크다.
예시적인 실시 예에서, 상기 광 분배기는 상기 외부 광 신호의 광도를 감쇠하도록 구성된 광 감쇠부, 및 상기 광 감쇠부로부터 상기 감쇠된 외부 광 신호를 수신하고, 상기 감쇠된 외부 광 신호를 상기 제1 및 제2 광 신호들로 비대칭적으로 분배하고, 상기 제1 및 제2 광 신호들을 각각 상기 제1 및 제2 증폭기들로 출력하도록 구성된 비대칭 광 분배부를 포함한다.
예시적인 실시 예에서, 상기 광 분배기는 상기 외부 광 신호를 동일한 광도의 제1 및 제2 분배 광 신호들로 분배하도록 구성된 광 분배부, 상기 제1 분배 광 신호를 제1 감쇠 계수로 감쇠한 상기 제1 광 신호를 상기 제1 증폭기로 출력하도록 구성된 제1 광 감쇠부, 및 상기 제2 분배 광 신호를 상기 제1 감쇠 계수보다 작은 제2 감쇠 계수로 감쇠한 상기 제2 광 신호를 상기 제2 증폭기로 출력하도록 구성된 제2 광 감쇠부를 포함한다.
예시적인 실시 예에서, 상기 제1 증폭기는 상기 광 분배기로부터 수신된 상기 제1 광 신호의 광도 차이를 증가시키도록 더 구성된다.
예시적인 실시 예에서, 상기 제2 증폭기는 상기 광 분배기로부터 수신된 상기 제2 광 신호의 광도 차이를 감소시키도록 더 구성된다.
예시적인 실시 예에서, 상기 증폭된 제1 광 신호의 광도 차이는 상기 증폭된 제2 광 신호의 광도 차이보다 크다.
예시적인 실시 예에서, 상기 제1 및 제2 증폭기들 각각은 이득 고정형 반도체 광 증폭기(gain clamped semiconductor optical amplifier)이다.
예시적인 실시 예에서, 상기 제2 증폭기는 외부 교란이 상기 제2 광 신호의 증폭에 미치는 영향을 상쇄하는 오프셋 회로를 포함한다.
예시적인 실시 예에서, 상기 광전 변환부는 상기 증폭된 제1 광 신호를 광전 변환하여 상기 외부 광 신호의 세기 성분의 복조를 위한 제1 전기적인 신호를 출력하고, 상기 동상 하이브리드 광 신호 및 상기 직교 위상 하이브리드 광 신호를 광전 변환하여 상기 외부 광 신호의 위상 성분의 복조를 위한 적어도 하나의 제2 전기적인 신호를 출력하도록 더 구성되고, 상기 전기적인 신호는 상기 제1 전기적인 신호 및 상기 적어도 하나의 제2 전기적인 신호를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 광 수신기는 외부 광 신호를 분배하여 제1 광 신호 및 상기 제1 광 신호보다 광도가 큰 제2 광 신호를 출력하도록 구성된 광 분배기, 상기 제1 광 신호를 기반으로 증폭된 제1 광 신호를 출력하도록 구성된 제1 증폭기, 상기 제2 광 신호를 기반으로 증폭된 제2 광 신호를 출력하도록 구성된 제2 증폭기, 기준 광 신호 및 상기 증폭된 제2 광 신호를 기반으로 동상(In-phase) 하이브리드 광 신호 및 직교 위상(Quadrature-phase) 하이브리드 광 신호를 출력하도록 구성된 편광 분할 하이브리드, 및 상기 증폭된 제1 광 신호, 상기 동상 하이브리드 광 신호, 및 상기 직교 위상 하이브리드 광 신호를 기반으로 전기적인 신호를 출력하도록 구성된 광전 변환부를 포함한다.
예시적인 실시 예에서, 상기 제1 및 제2 증폭기들 각각은 상기 제1 광 신호의 광도 범위에 대응하는 선형 이득 구간을 갖고, 상기 제2 광 신호의 광도 범위에 대응하는 포화 이득 구간을 갖는다.
예시적인 실시 예에서, 상기 광 분배기는 상기 외부 광 신호의 광도를 감쇠하도록 구성된 광 감쇠부, 및 상기 광 감쇠부로부터 상기 감쇠된 외부 광 신호를 수신하고, 상기 감쇠된 외부 광 신호를 상기 제1 및 제2 광 신호들로 비대칭적으로 분배하고, 상기 제1 및 제2 광 신호들을 각각 상기 제1 및 제2 증폭기들로 출력하도록 구성된 비대칭 광 분배부를 포함한다.
예시적인 실시 예에서, 상기 광 분배기는 상기 외부 광 신호를 동일한 광도의 제1 및 제2 분배 광 신호들로 분배하도록 구성된 광 분배부, 상기 제1 분배 광 신호를 제1 감쇠 계수로 감쇠한 상기 제1 광 신호를 상기 제1 증폭기로 출력하도록 구성된 제1 광 감쇠부, 및 상기 제2 분배 광 신호를 상기 제1 감쇠 계수보다 작은 제2 감쇠 계수로 감쇠한 상기 제2 광 신호를 상기 제2 증폭기로 출력하도록 구성된 제2 광 감쇠부를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 광 수신기의 동작 방법은 외부 광 신호 및 기준 광 신호를 수신하는 단계, 상기 외부 광 신호를 기반으로 제1 및 제2 광 신호들을 생성하는 단계, 상기 제1 광 신호를 선형 이득 구간에서 증폭하고, 상기 제2 광 신호를 포화 이득 구간에서 증폭하는 단계, 상기 기준 광 신호 및 상기 증폭된 제2 광 신호를 기반으로 동상(In-phase) 하이브리드 광 신호 및 직교 위상(Quadrature-phase) 하이브리드 광 신호를 생성하는 단계, 및 상기 증폭된 제1 광 신호, 상기 동상 하이브리드 광 신호, 및 상기 직교 위상 하이브리드 광 신호를 처리하는 단계를 포함한다.
예시적인 실시 예에서, 상기 제1 및 제2 광 신호들을 생성하는 단계는 상기 외부 광 신호의 광도를 감쇠하는 단계, 및 상기 감쇠된 외부 광 신호를 상기 제1 광 신호 및 상기 제1 광 신호보다 광도가 큰 상기 제2 광 신호로 비대칭적으로 분배하는 단계를 포함한다.
예시적인 실시 예에서, 상기 제1 및 제2 광 신호들을 생성하는 단계는 상기 외부 광 신호를 동일한 광도의 제1 및 제2 분배 광 신호들로 분배하는 단계, 상기 제1 분배 광 신호를 제1 감쇠 계수로 감쇠한 상기 제1 광 신호를 생성하는 단계, 및 상기 제2 분배 광 신호를 상기 제1 감쇠 계수보다 작은 제2 감쇠 계수로 감쇠한 상기 제2 광 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
예시적인 실시 예에서, 상기 제1 광 신호를 상기 선형 이득 구간에서 증폭하고, 상기 제2 광 신호를 상기 포화 이득 구간에서 증폭하는 단계는 상기 제1 광 신호의 광도 차이가 증가하도록 상기 제1 광 신호를 증폭하는 단계, 및 상기 제2 광 신호의 광도 차이가 감소하도록 상기 제2 광 신호를 증폭하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 직교 진폭 변조(Quadrature Amplitude Modulation; QAM)에서 세기 변조 및 위상 변조가 분리된 광 수신기 및 이의 동작 방법이 제공된다.
또한, 세기 변조 및 위상 변조를 광학적으로 분리하는 전처리를 통해서, 세기 변조에 대한 수신 감도가 향상되고, 위상 변조에서 광도의 변화가 억제된 광 수신기 및 이의 동작 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 광 수신 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 광 수신기를 예시적으로 구체화한 도면이다.
도 3은 도 2의 제1 증폭기의 동작 영역을 예시적으로 보여주는 그래프이다.
도 4는 도 2의 제2 증폭기의 동작 영역을 예시적으로 보여주는 그래프이다.
도 5는 도 2의 광 분배기를 예시적으로 구체화한 도면이다.
도 6은 도 2의 광 분배기를 예시적으로 구체화한 도면이다.
도 7은 도 2의 편광 분할 하이브리드를 예시적으로 구체화한 도면이다.
도 8은 도 2의 광전 변환부를 예시적으로 구체화한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 광 수신기의 동작 방법을 보여주는 순서도이다.
아래에서는, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다.
이하에서 사용되는 "유닛(unit)", "모듈(module)" 등의 용어들 또는 도면에 도시된 기능 블록들은 소프트웨어 구성, 하드웨어 구성 또는 그것들의 조합의 형태로 구현될 수 있다. 이하에서, 본 발명의 기술적 사상을 명확하게 설명하기 위하여, 중복되는 구성 요소들에 대한 상세한 설명은 생략된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 광 수신 장치를 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 광 수신 장치(100)가 예시적으로 도시된다. 광 수신 장치(100)는 광 통신에서 사용되는 광 신호(LS)를 처리하는 장치일 수 있다. 광 신호(LS)는 일련의 데이터를 포함하는 변조된 신호일 수 있다. 광 수신 장치(100)는 기준 광 신호 생성기(110), 광 수신기(120), 및 신호 처리기(130)를 포함할 수 있다. 기준 광 신호 생성기(110)는 위상 변조에 사용되는 기준 광 신호(RLS)를 생성할 수 있다.
광 수신기(120)는 외부로부터 광 신호(LS)를 수신할 수 있다. 예를 들어, 광 수신기(120)는 별도의 광 송신 모듈(미도시)로부터 광 신호(LS)를 수신할 수 있다. 광 수신기(120)는 기준 광 신호 생성기(110)로부터 기준 광 신호(RLS)를 수신할 수 있다. 광 수신기(120)는 광 신호(LS) 및 기준 광 신호(RLS)를 기반으로 전기적인 신호(ES)를 생성할 수 있다. 전기적인 신호(ES)는 광 신호(LS)의 데이터를 포함할 수 있다. 광 수신기(120)의 구체적인 동작은 도 2와 함께 후술될 것이다.
신호 처리기(130)는 광 수신기(120)로부터 전기적인 신호(ES)를 수신할 수 있다. 신호 처리기(130)는 전기적인 신호(ES)를 처리할 수 있다. 예를 들어, 신호 처리기(130)는 전기적인 신호(ES)를 복조하여 광 신호(LS)에 포함된 데이터를 복원할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 광 신호(LS)는 직교 진폭 변조(Quadrature Amplitude Modulation; QAM) 기반의 변조된 신호일 수 있다. 직교 진폭 변조 방식은 고차 변조 방식들 중 하나로써, 동상(In-phase) 및 직교 위상(Quadrature-phase)을 사용하는 위상 변조 기반의 직교 위상 천이(Quadrature Phase Shift Keying; QPSK) 방식에서 세기 변조를 추가한 방식일 수 있다.
이 경우, 전기적인 신호(ES)는 광 신호(LS)의 세기 성분에 대응하는 신호 및 위상 성분에 대응하는 신호를 포함할 수 있다. 신호 처리기(130)는 광 신호(LS)의 세기 성분을 복조할 수 있다. 신호 처리기(130)는 광 신호(LS)의 위상 성분을 복조할 수 있다. 신호 처리기(130)는 복조된 세기 성분 및 위상 성분을 기반으로 광 신호(LS)에 포함된 데이터를 복원할 수 있다.
도 2는 도 1의 광 수신기를 예시적으로 구체화한 도면이다. 도 2를 참조하면, 광 수신기(120)가 예시적으로 도시된다. 광 수신기(120)는 광 분배기(121), 제1 증폭기(122), 제2 증폭기(123), 편광 분할 하이브리드(124), 및 광전 변환부(125)를 포함할 수 있다.
광 분배기(121)는 광 신호(LS)를 수신할 수 있다. 광 분배기(121)는 광 신호(LS)를 기반으로 제1 및 제2 광 신호들(LS1, LS2)을 생성할 수 있다. 광 분배기(121)는 제1 및 제2 광 신호들(LS1, LS2) 각각을 제1 및 제2 증폭기들(122, 123)로 출력할 수 있다. 이 때, 제1 및 제2 광 신호들(LS1, LS2)의 광도의 합은 광 신호(LS)의 광도보다 작을 수 있다. 제1 광 신호(LS1)의 광도와 제2 광 신호(LS2)의 광도는 다를 수 있다. 즉, 광 분배기(121)는 광 신호(LS)를 감쇠하고 비대칭적으로 분배하는 모듈일 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제2 광 신호(LS2)의 광도는 제1 광 신호(LS1)의 광도보다 클 수 있다.
제1 증폭기(122)는 광 분배기(121)로부터 제1 광 신호(LS1)를 수신할 수 있다. 제1 증폭기(122)는 증폭된 제1 광 신호(ALS1)를 광전 변환부(125)로 출력할 수 있다. 증폭된 제1 광 신호(ALS1)는 제1 광 신호(LS1)가 증폭된 신호일 수 있다. 즉, 제1 증폭기(122)는 광을 증폭시키는 모듈일 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제1 증폭기(122)는 광 분배기(121)로부터 수신된 제1 광 신호(LS1)의 광도 차이를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 증폭된 제1 광 신호(ALS1)의 광도 차이는 제1 광 신호(LS1)의 광도 차이보다 클 수 있다. 증폭된 제1 광 신호(ALS1) 내에서 낮은 광도 및 높은 광도 사이의 광도 차이가 증가함에 따라, 직교 진폭 변조의 세기 성분에 대응하는 광도의 판별이 용이해질 수 있다. 즉, 증폭된 제1 광 신호(ALS1)는 세기 성분의 복조에 적합하게 전처리된 광 신호일 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 3과 함께 후술될 것이다.
제2 증폭기(123)는 광 분배기(121)로부터 제2 광 신호(LS2)를 수신할 수 있다. 제2 증폭기(123)는 증폭된 제2 광 신호(ALS2)를 편광 분할 하이브리드(124)로 출력할 수 있다. 증폭된 제2 광 신호(ALS2)는 제2 광 신호(LS2)가 증폭된 신호일 수 있다. 즉, 제2 증폭기(123)는 광을 증폭시키는 모듈일 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제2 증폭기(123)는 광 분배기(121)로부터 수신된 제2 광 신호(LS2)의 광도 차이를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 증폭된 제2 광 신호(ALS2)의 광도 차이는 제2 광 신호(LS2)의 광도 차이보다 작을 수 있다. 증폭된 제2 광 신호(ALS2) 내에서 낮은 광도 및 높은 광도 사이의 광도 차이가 감소함에 따라(즉, 광도가 평탄화됨에 따라), 직교 진폭 변조의 위상 성분 복조에 방해되는 세기 성분의 변화가 억제될 수 있다. 즉, 증폭된 제2 광 신호(ALS2)는 위상 성분의 복조에 적합하게 전처리된 광 신호일 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 4와 함께 후술될 것이다.
예시적인 실시 예에서, 증폭된 제1 광 신호(ALS1)의 광도 차이는 증폭된 제2 광 신호(ALS2)의 광도 차이보다 클 수 있다. 즉, 증폭된 제1 광 신호(ALS1)는 증폭된 제2 광 신호(ALS2)보다 세기 성분의 복조에 적합한 광 신호일 수 있다. 증폭된 제2 광 신호(ALS2)는 증폭된 제1 광 신호(ALS1)보다 위상 성분의 복조에 적합한 광 신호일 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제2 증폭기(123)는 외부 교란이 제2 광 신호(LS2)의 증폭에 미치는 영향을 상쇄하는 오프셋 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 오프셋 회로는 제2 증폭기(123)에 공급되는 구동 전압의 변화, 인접한 다른 회로에서 누설되는 전류, 광 수신기(120)의 내부 발열, 및 외부 온도 변화 등과 같은 외부 교란이 제2 광 신호(LS2)의 위상에 미치는 영향을 상쇄하도록 동작할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제1 및 제2 증폭기들(122, 123) 각각은 이득 고정형 반도체 광 증폭기(gain clamped semiconductor optical amplifier)일 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 증폭기들(122, 123) 각각은 입력 광 신호의 광도 변화에도 불구하고 증폭 이득이 일정한(또는, 증폭 이득의 변화가 적은) 포화 이득 구간을 가질 수 있다. 포화 이득 구간에 대한 상세한 설명은 도 4와 함께 후술될 것이다.
예시적인 실시 예에서, 제1 증폭기(122) 및 제2 증폭기(123)는 동일한 증폭기일 수 있다. 예를 들어, 증폭된 제1 및 제2 광 신호들(ALS1, ALS2) 사이의 특성 차이는, 제1 및 제2 증폭기(122, 123) 사이의 동작 특성의 차이가 아닌, 제1 및 제2 광 신호(LS1, LS2) 사이의 광도 차이에 기반한 것일 수 있다.
편광 분할 하이브리드(124)는 제2 증폭기(123)로부터 증폭된 제2 광 신호(ALS2)를 수신할 수 있다. 편광 분할 하이브리드(124)는 기준 광 신호 생성기(110)로부터 기준 광 신호(RLS)를 수신할 수 있다. 편광 분할 하이브리드(124)는 증폭된 제2 광 신호(ALS2) 및 기준 광 신호(RLS) 각각을 동상 성분 및 직교 위상 성분으로 편광 분리하고, 편광 분리된 광 신호들을 기반으로 동상 및 직교 위상 하이브리드 광 신호들(HSI, HSQ)을 생성할 수 있다.
이 때, 동상 하이브리드 광 신호(HSI)는 편광 분리된 광 신호들 중 동상 성분의 신호들을 결합한 신호일 수 있다. 직교 위상 하이브리드 광 신호(HSQ)는 편광 분리된 광 신호들 중 직교 위상 성분의 신호들을 결합한 신호일 수 있다. 동상 및 직교 위상 하이브리드 광 신호들(HSI, HSQ)은 광 신호(LS)의 위상 성분 복조에 사용되는 신호들일 수 있다.
편광 분할 하이브리드(124)는 동상 및 직교 위상 하이브리드 광 신호들(HSI, HSQ)을 광전 변환부(125)로 출력할 수 있다. 즉, 편광 분할 하이브리드(124)는 광 신호들을 편광 분리하고 결합하는 모듈일 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 7과 함께 후술될 것이다.
광전 변환부(125)는 제1 증폭기(122)로부터 증폭된 제1 광 신호(ALS1)를 수신할 수 있다. 광전 변환부(125)는 편광 분할 하이브리드(124)로부터 동상 및 직교 위상 하이브리드 광 신호들(HSI, HSQ)을 수신할 수 있다. 광전 변환부(125)는 전기적인 신호(ES)를 신호 처리기(130)로 출력할 수 있다. 전기적인 신호(ES)는 증폭된 제1 광 신호(ALS1), 동상 하이브리드 광 신호(HSI), 및 직교 위상 하이브리드 광 신호(HSQ)가 각각 광전 변환된 전기적인 신호들을 포함할 수 있다. 광전 변환은 광 신호의 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것을 의미할 수 있다. 즉, 광전 변환부(125)는 광 신호를 광전 변환하는 모듈일 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 세기 성분의 복조에 사용되는 광 신호 및 위상 성분의 복조에 사용되는 광 신호를 분리하여 처리하는 광 수신기가 제공될 수 있다.
도 3은 도 2의 제1 증폭기의 동작 영역을 예시적으로 보여주는 그래프이다. 도 3을 참조하면, 도 2의 제1 증폭기(122)의 이득 곡선이 예시적으로 도시된다. 가로축은 증폭기에 입력되는 광 신호의 광도를 나타낸다. 세로축은 증폭기가 출력하는 광 신호의 광도를 나타낸다. 설명의 편의를 위하여, 도 2 및 도 3을 함께 참조하여 설명될 것이다.
예시적인 실시 예에서, 제1 증폭기(122)는 선형 이득 구간에서 광 신호를 증폭할 수 있다. 선형 이득 구간은 증폭기가 수신된 광 신호를 선형적으로(또는, 거의 선형적으로) 증폭하는 구간일 수 있다. 좀 더 상세하게는, 제1 증폭기(122)는 제1 및 제2 입력 광도(I1, I2) 사이의 광도를 갖는 제1 광 신호(LS1)를 선형적으로 증폭하여, 제1 및 제2 출력 광도(O1, O2) 사이의 광도를 갖는 증폭된 제1 광 신호(ALS1)를 생성할 수 있다. 이 때, 제1 광 신호(LS1)의 광도가 선형적으로 증폭됨에 따라, 제1 광 신호(LS1)의 세기 성분에 대응하는 광도의 편차가 왜곡되지 않을 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제1 증폭기(122)는 광 신호의 광도 차이를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 출력 광도(O1, O2)의 차이는 제1 및 제2 입력 광도(I1, I2)의 차이보다 클 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 제1 증폭기(122)는 입력되는 광 신호의 광도를 선형적으로 증폭시키는 선형 이득 구간을 포함할 수 있다.
도 4는 도 2의 제2 증폭기의 동작 영역을 예시적으로 보여주는 그래프이다. 도 4를 참조하면, 도 2의 제2 증폭기(123)의 이득 곡선이 예시적으로 도시된다. 가로축은 증폭기에 입력되는 광 신호의 광도를 나타낸다. 세로축은 증폭기가 출력하는 광 신호의 광도를 나타낸다. 설명의 편의를 위하여, 도 2 및 도 4를 함께 참조하여 설명될 것이다.
예시적인 실시 예에서, 제2 증폭기(123)는 포화 이득 구간에서 광 신호를 증폭할 수 있다. 포화 이득 구간은 증폭기가 수신된 광 신호의 광도가 평탄화되도록 광 신호를 증폭하는 구간일 수 있다. 좀 더 상세하게는, 제2 증폭기(123)는 제3 및 제4 입력 광도(I3, I4) 사이의 광도를 갖는 제2 광 신호(LS2)를 광도가 평탄화되도록 증폭하여, 제3 및 제4 출력 광도(O3, O4) 사이의 광도를 갖는 증폭된 제2 광 신호(ALS2)를 생성할 수 있다. 이 때, 제2 광 신호(LS2)의 광도가 평탄화되도록 제2 광 신호(LS2)가 증폭됨에 따라, 위상 성분의 복조에 방해되는 세기 성분의 변화가 억제될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제2 증폭기(123)는 광 신호의 광도 차이를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 제3 및 제4 출력 광도(O3, O4)의 차이는 제3 및 제4 입력 광도(I3, I4)의 차이보다 작을 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 제2 증폭기(123)는 입력되는 광 신호의 광도가 평탄화되도록 증폭시키는 포화 이득 구간을 포함할 수 있다.
도 5는 도 2의 광 분배기를 예시적으로 구체화한 도면이다. 도 5를 참조하면, 제1 실시 예에 따른 광 분배기(121a)가 도시된다. 광 분배기(121a)는 광 신호(LS)를 수신할 수 있다. 광 분배기(121a)는 광 신호(LS)를 감쇠하고 비대칭적으로 분배한 제1 및 제2 광 신호들(LS1, LS2)을 각각 제1 및 제2 증폭기들(122, 123)로 출력할 수 있다.
광 분배기(121a)는 가변 광 감쇠부(121a-1) 및 비대칭 광 분배부(121a-2)를 포함할 수 있다. 가변 광 감쇠부(121a-1)는 광 신호(LS)를 수신할 수 있다. 가변 광 감쇠부(121a-1)는 감쇠된 광 신호(LSx)를 비대칭 광 분배부(121a-2)로 출력할 수 있다. 감쇠된 광 신호(LSx)의 광도는 광 신호(LS)의 광도보다 작을 수 있다. 즉, 가변 광 감쇠부(121a-1)는 광 신호(LS)의 광도를 감쇠하는 모듈일 수 있다.
비대칭 광 분배부(121a-2)는 가변 광 감쇠부(121a-1)로부터 감쇠된 광 신호(LSx)를 수신할 수 있다. 비대칭 광 분배부(121a-2)는 감쇠된 광 신호(LSx)를 비대칭적으로 분배한 제1 및 제2 광 신호들(LS1, LS2)을 각각 제1 및 제2 증폭기들(122, 123)로 출력할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 비대칭 광 분배부(121a-2)는, 제2 광 신호(LS2)의 광도가 제1 광 신호(LS1)의 광도보다 크도록, 감쇠된 광 신호(LSx)를 비대칭적으로 분배할 수 있다. 제1 광 신호(LS1)의 광도는 제1 증폭기(122)의 선형 이득 구간에 대응하는 광도 범위에 포함될 수 있다. 제2 광 신호(LS2)의 광도는 제2 증폭기(123)의 포화 이득 구간에 대응하는 광도 범위에 포함될 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따르면, 광 신호(LS)를 감쇠하고, 감쇠된 광 신호(LSx)를 비대칭적으로 분배한 제1 및 제2 광 신호들(LS1, LS2)을 출력하는 광 분배기(121a)가 제공될 수 있다.
도 6은 도 2의 광 분배기를 예시적으로 구체화한 도면이다. 도 6을 참조하면, 제2 실시 예에 따른 광 분배기(121b)가 도시된다. 광 분배기(121b)는 광 신호(LS)를 수신할 수 있다. 광 분배기(121b)는 광 신호(LS)를 분배하고, 분배된 광 신호들을 서로 다른 감쇠 계수로 감쇠한 제1 및 제2 광 신호들(LS1, LS2)을 각각 제1 및 제2 증폭기들(122, 123)로 출력할 수 있다.
광 분배기(121b)는 광 분배부(121b-2), 제1 가변 광 감쇠부(121b-3), 및 제2 가변 광 감쇠부(121b-4)를 포함할 수 있다. 광 분배부(121b-2)는 광 신호(LS)를 수신할 수 있다. 광 분배부(121b-2)는 광 신호(LS)를 제1 및 제2 분배 광 신호들(LSy1, LSy2)로 분배할 수 있다. 광 분배부(121b-2)는 제1 및 제2 분배 광 신호들(LSy1, LSy2)을 각각 제1 및 제2 가변 광 감쇠부들(121b-3, 121b-4)로 출력할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 광 분배부(121b-2)는 광 신호(LS)를 대칭적으로 분배할 수 있다. 예를 들어, 광 분배부(121b-2)는 광 신호(LS)를 제1 및 제2 분배 광 신호들(LSy1, LSy2)로 대칭적으로 분배할 수 있다. 이 때, 제1 분배 광 신호(LSy1)의 광도는 제2 분배 광 신호(LSy2)의 광도와 같을 수 있다.
제1 가변 광 감쇠부(121b-3)는 광 분배부(121b-2)로부터 제1 분배 광 신호(LSy1)를 수신할 수 있다. 제1 가변 광 감쇠부(121b-3)는 제1 분배 광 신호(LSy1)를 제1 감쇠 계수로 감쇠한 제1 광 신호(LS1)를 제1 증폭기(122)로 출력할 수 있다. 이 때, 광 감쇠부의 감쇠 계수는 광 신호의 광도를 감쇠하는 정도를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 광 감쇠부의 감쇠 계수가 클수록, 광 감쇠부에서 출력되는 광 신호의 광도가 작을 수 있다.
제2 가변 광 감쇠부(121b-4)는 광 분배부(121b-2)로부터 제2 분배 광 신호(LSy2)를 수신할 수 있다. 제2 가변 광 감쇠부(121b-4)는 제2 분배 광 신호(LSy2)를 제2 감쇠 계수로 감쇠한 제2 광 신호(LS2)를 제2 증폭기(123)로 출력할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제2 가변 광 감쇠부(121b-4)의 제2 감쇠 계수는 제1 가변 광 감쇠부(121b-3)의 제1 감쇠 계수보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 분배 광 신호들(LSy1, LSy2)의 광도가 동일한 경우, 제1 가변 광 감쇠부(121b-3)는 제1 분배 광 신호(LSy1)를 제1 감쇠 계수로 감쇠한 제1 광 신호(LS1)를 출력할 수 있다. 제2 가변 광 감쇠부(121b-4)는 제2 분배 광 신호(LSy2)를 제2 감쇠 계수로 감쇠한 제2 광 신호(LS2)를 출력할 수 있다.
이 때, 제1 광 신호(LS1)의 광도는 제2 광 신호(LS2)의 광도보다 작을 수 있다. 또한, 제1 광 신호(LS1)의 광도는 제1 증폭기(122)의 선형 이득 구간에 대응하는 광도 범위에 포함될 수 있다. 제2 광 신호(LS2)의 광도는 제2 증폭기(123)의 포화 이득 구간에 대응하는 광도 범위에 포함될 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따르면, 광 신호(LS)를 분배하고, 제1 및 제2 분배 광 신호들(LSy1, LSy2)을 각각 제1 및 제2 감쇠 계수들로 감쇠한 제1 및 제2 광 신호들(LS1, LS2)을 출력하는 광 분배기(121b)가 제공될 수 있다.
도 7은 도 2의 편광 분할 하이브리드를 예시적으로 구체화한 도면이다. 도 7을 참조하면, 편광 분할 하이브리드(124)가 예시적으로 도시된다. 편광 분할 하이브리드(124)는 증폭된 제2 광 신호(ALS2) 및 기준 광 신호(RLS) 각각을 동상 성분 및 직교 위상 성분으로 편광 분리하고, 편광 분리된 광 신호들을 기반으로 동상 및 직교 위상 하이브리드 광 신호들(HSI, HSQ)을 생성할 수 있다.
편광 분할 하이브리드(124)는 제1 편광 분리기(124-1), 제2 편광 분리기(124-2), 제1 광학 하이브리드(124-3), 및 제2 광학 하이브리드(124-4)를 포함할 수 있다.
제1 편광 분리기(124-1)는 제2 증폭기(123)로부터 증폭된 제2 광 신호(ALS2)를 수신할 수 있다. 제1 편광 분리기(124-1)는 증폭된 제2 광 신호(ALS2)를 동상 성분 및 직교 위상 성분으로 편광 분리하고, 편광 분리된 동상 성분을 포함하는 동상 신호(ALS2-I) 및 편광 분리된 직교 위상 성분을 포함하는 직교 위상 신호(ALS2-Q)를 각각 제1 및 제2 광학 하이브리드들(124-3, 124-4)로 출력할 수 있다. 즉, 제1 편광 분리기(124-1)는 광 신호를 편광 분리하는 모듈일 수 있다.
제2 편광 분리기(124-2)는 기준 광 신호 생성기(110)로부터 기준 광 신호(RLS)를 수신할 수 있다. 제2 편광 분리기(124-2)는 기준 광 신호(RLS)를 동상 성분 및 직교 위상 성분으로 편광 분리하고, 편광 분리된 동상 성분을 포함하는 동상 신호(RLS-I) 및 편광 분리된 직교 위상 성분을 포함하는 직교 위상 신호(RLS-Q)를 각각 제1 및 제2 광학 하이브리드들(124-3, 124-4)로 출력할 수 있다. 제2 편광 분리기(124-2)는 제1 편광 분리기(124-1)와 유사한 구조를 가질 수 있다.
제1 광학 하이브리드(124-3)는 제1 편광 분리기(124-1)로부터 동상 신호(ALS2-I)를 수신할 수 있다. 제1 광학 하이브리드(124-3)는 제2 편광 분리기(124-2)로부터 동상 신호(RLS-I)를 수신할 수 있다. 제1 광학 하이브리드(124-3)는 동상 신호들(ALS2-I, RLS-I)을 기반으로 동상 하이브리드 광 신호(HSI)를 광전 변환부(125)로 출력할 수 있다. 즉, 제1 광학 하이브리드(124-3)는 광 신호들을 결합하는 모듈일 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제1 광학 하이브리드(124-3)는 상이한 위상 조건에서 동상 신호들(ALS2-I, RLS-I)을 결합하여 제1 내지 제4 동상 하이브리드 광 신호들(HSI1~HSI4)을 생성할 수 있다.
좀 더 상세하게는, 제1 광학 하이브리드(124-3)는 동상 신호(ALS2-I)를 4개의 신호들로 분배하고, 분배된 4개의 동상 신호(ALS2-I)들의 위상을 각각 0도, 90도, 180도, 및 270도 천이할 수 있다. 제1 광학 하이브리드(124-3)는 동상 신호(RLS-I)를 4개의 신호들로 분배할 수 있다. 제1 광학 하이브리드(124-3)는 각각 0도, 90도, 180도, 및 270도 천이된 4개의 동상 신호(ALS2-I)들을 각각 분배된 4개의 동상 신호(RLS-I)와 결합하여 제1 내지 제4 동상 하이브리드 광 신호들(HSI1~HSI4)을 생성할 수 있다.
즉, 분배로 인한 광도의 변화를 무시할 때, 제1 동상 하이브리드 광 신호(HSI1)는 동상 신호(ALS2-I) 및 동상 신호(RLS-I)가 결합된 것일 수 있다. 제2 동상 하이브리드 광 신호(HSI2)는 위상이 90도 천이된 동상 신호(ALS2-I) 및 동상 신호(RLS-I)가 결합된 것일 수 있다. 제3 동상 하이브리드 광 신호(HSI3)는 위상이 180도 천이된 동상 신호(ALS2-I) 및 동상 신호(RLS-I)가 결합된 것일 수 있다. 제4 동상 하이브리드 광 신호(HSI4)는 위상이 270도 천이된 동상 신호(ALS2-I) 및 동상 신호(RLS-I)가 결합된 것일 수 있다. 이 때, 제1 내지 제4 동상 하이브리드 광 신호들(HSI1~HSI4)은 동상 하이브리드 광 신호(HSI)에 포함될 수 있다.
제2 광학 하이브리드(124-4)는 제1 편광 분리기(124-1)로부터 직교 위상 신호(ALS2-Q)를 수신할 수 있다. 제2 광학 하이브리드(124-4)는 제2 편광 분리기(124-2)로부터 직교 위상 신호(RLS-Q)를 수신할 수 있다. 제2 광학 하이브리드(124-4)는 직교 위상 신호들(ALS2-Q, RLS-Q)을 기반으로 직교 위상 하이브리드 광 신호(HSQ)를 광전 변환부(125)로 출력할 수 있다. 제2 광학 하이브리드(124-4)는 제1 광학 하이브리드(124-3)와 유사한 구조를 가질 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제2 광학 하이브리드(124-4)는 상이한 위상 조건에서 직교 위상 신호들(ALS2-Q, RLS-Q)을 결합하여 제1 내지 제4 직교 위상 하이브리드 광 신호들(HSQ1~HSQ4)을 생성할 수 있다. 제1 내지 제4 직교 위상 하이브리드 광 신호들(HSQ1~HSQ4)은 직교 위상 하이브리드 광 신호(HSQ)에 포함될 수 있다. 제1 내지 제4 직교 위상 하이브리드 광 신호들(HSQ1~HSQ4)의 생성 과정은 상술된 제1 내지 제4 동상 하이브리드 광 신호들(HSI1~HSI4)의 생성 과정과 유사하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
도 8은 도 2의 광전 변환부를 예시적으로 구체화한 도면이다. 도 8을 참조하면, 광전 변환부(125)가 예시적으로 도시된다. 광전 변환부(125)는 제1 증폭기(122)로부터 증폭된 제1 광 신호(ALS1)를 수신할 수 있다. 광전 변환부(125)는 제1 광학 하이브리드(124-3)로부터 동상 하이브리드 광 신호들(HSI1~HSI4) 및 제2 광학 하이브리드(124-4)로부터 직교 위상 하이브리드 광 신호들(HSQ1~HSQ4)을 수신할 수 있다. 광전 변환부(125)는 수신된 신호들(ALS1, HSI1~HSI4, HSQ1~HSQ4)을 광전 변환한 전기적인 신호(ES)를 신호 처리기(130)로 출력할 수 있다. 전기적인 신호(ES)는 전기적인 신호들(ALS1e, I13e, I24e, Q13e, Q24e)을 포함할 수 있다.
광전 변환부(125)는 세기 광전 변환기(125a) 및 제1 내지 제4 위상 광전 변환기들(125b-1~125b-4)을 포함할 수 있다. 광전 변환부(125)의 특징을 보다 명확히 기술하기 위해서, 신호 처리기(130)도 함께 설명된다. 신호 처리기(130)는 세기 복조기(131), 위상 복조기(132), 및 프로세서(133)를 포함할 수 있다.
세기 광전 변환기(125a)는 제1 증폭기(122)로부터 증폭된 제1 광 신호(ALS1)를 수신할 수 있다. 세기 광전 변환기(125a)는 증폭된 제1 광 신호(ALS1)를 광전 변환한 전기적인 신호(ALS1e)를 생성할 수 있다. 세기 광전 변환기(125a)는 전기적인 신호(ALS1e)를 세기 복조기(131)로 출력할 수 있다.
제1 위상 광전 변환기(125b-1)는 제1 광학 하이브리드(124-3)로부터 제1 및 제3 동상 하이브리드 광 신호들(HSI1, HSI3)을 수신할 수 있다. 이 때, 제1 및 제3 동상 하이브리드 광 신호들(HSI1, HSI3)의 위상차는 180도일 수 있다. 제1 위상 광전 변환기(125b-1)는 제1 및 제3 동상 하이브리드 광 신호들(HSI1, HSI3)의 차이를 기반으로 전기적인 신호(I13e)를 생성할 수 있다. 제1 위상 광전 변환기(125b-1)는 전기적인 신호(I13e)를 위상 복조기(132)로 출력할 수 있다.
제2 위상 광전 변환기(125b-2)는 제1 광학 하이브리드(124-3)로부터 제2 및 제4 동상 하이브리드 광 신호들(HSI2, HSI4)을 수신할 수 있다. 이 때, 제2 및 제4 동상 하이브리드 광 신호들(HSI2, HSI4)의 위상차는 180도일 수 있다. 제2 위상 광전 변환기(125b-2)는 제2 및 제4 동상 하이브리드 광 신호들(HSI2, HSI4)의 차이를 기반으로 전기적인 신호(I24e)를 생성할 수 있다. 제2 위상 광전 변환기(125b-2)는 전기적인 신호(I24e)를 위상 복조기(132)로 출력할 수 있다.
제3 위상 광전 변환기(125b-3)는 제2 광학 하이브리드(124-4)로부터 제1 및 제3 직교 위상 하이브리드 광 신호들(HSQ1, HSQ3)을 수신할 수 있다. 이 때, 제1 및 제3 직교 위상 하이브리드 광 신호들(HSQ1, HSQ3)의 위상차는 180도일 수 있다. 제3 위상 광전 변환기(125b-3)는 제1 및 제3 직교 위상 하이브리드 광 신호들(HSQ1, HSQ3)의 차이를 기반으로 전기적인 신호(Q13e)를 생성할 수 있다. 제3 위상 광전 변환기(125b-3)는 전기적인 신호(Q13e)를 위상 복조기(132)로 출력할 수 있다.
제4 위상 광전 변환기(125b-4)는 제2 광학 하이브리드(124-4)로부터 제2 및 제4 직교 위상 하이브리드 광 신호들(HSQ2, HSQ4)을 수신할 수 있다. 이 때, 제2 및 제4 직교 위상 하이브리드 광 신호들(HSQ2, HSQ4)의 위상차는 180도일 수 있다. 제4 위상 광전 변환기(125b-4)는 제2 및 제4 직교 위상 하이브리드 광 신호들(HSQ2, HSQ4)의 차이를 기반으로 전기적인 신호(Q24e)를 생성할 수 있다. 제4 위상 광전 변환기(125b-4)는 전기적인 신호(Q24e)를 위상 복조기(132)로 출력할 수 있다.
세기 복조기(131)는 세기 광전 변환기(125a)로부터 전기적인 신호(ALS1e)를 수신할 수 있다. 이 때, 전기적인 신호(ALS1e)는 증폭된 제1 광 신호(ALS1)가 광전 변환된 신호일 수 있다. 세기 복조기(131)는 전기적인 신호(ALS1e)를 기반으로 세기 성분을 복조할 수 있다. 세기 복조기(131)는 복조된 세기 성분에 대응하는 정보를 포함하는 세기 복조 신호(MDS)를 프로세서(133)로 출력할 수 있다.
위상 복조기(132)는 제1 내지 제4 위상 광전 변환기들(125b-1~125b-4)로부터 전기적인 신호들(I13e, I24e, Q13e, Q24e)을 수신할 수 있다. 이 때, 전기적인 신호들(I13e, I24e)은 동상 하이브리드 광 신호들(HSI1~HSI4)이 광전 변환된 신호일 수 있다. 전기적인 신호들(Q13e, Q24e)은 직교 위상 하이브리드 광 신호들(HSQ1~HSQ4)이 광전 변환된 신호일 수 있다. 위상 복조기(132)는 전기적인 신호들(I13e, I24e, Q13e, Q24e)을 기반으로 위상 성분을 복조할 수 있다. 위상 복조기(132)는 복조된 위상 성분에 대응하는 정보를 포함하는 위상 복조 신호(PDS)를 프로세서(133)로 출력할 수 있다.
프로세서(133)는 세기 복조기(131)로부터 세기 복조 신호(MDS)를 수신할 수 있다. 프로세서(133)는 위상 복조기(132)로부터 위상 복조 신호(PDS)를 수신할 수 있다. 프로세서(133)는 세기 복조 신호(MDS) 및 위상 복조 신호(PDS)를 기반으로 직교 진폭 변조를 복조할 수 있다. 즉, 프로세서(133)는 직교 진폭 변조 기반의 변조된 광 신호에 포함된 데이터를 복원할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 광 수신기의 동작 방법을 보여주는 순서도이다. 도 9를 참조하면, 광 수신기의 동작 방법이 예시적으로 설명된다. S110 단계에서, 광 수신기는 광 신호 및 기준 광 신호를 수신할 수 있다. 광 신호는 직교 진폭 변조 기반의 변조된 신호일 수 있다. 광 신호는 외부(예를 들어, 광 송신기)로부터 수신된 신호일 수 있다. 기준 광 신호는 위상 성분의 복조에서 기준이 되는 위상을 제공하는 신호일 수 있다. 기준 광 신호는 별도의 모듈(예를 들어, 기준 광 신호 생성기)로부터 수신된 신호일 수 있다.
S120 단계에서, 광 수신기는 S110 단계에서 수신된 광 신호를 기반으로 제1 및 제2 광 신호들을 생성할 수 있다. 제1 광 신호는 세기 성분의 복조에 사용되는 신호일 수 있다. 제2 광 신호는 위상 성분의 복조에 사용되는 신호일 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 광 수신기는 S110 단계에서 수신된 광 신호를 감쇠하여 제1 및 제2 광 신호들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 광 신호의 광도 및 제2 광 신호의 광도는 S110 단계에서 수신된 광 신호의 광도보다 작을 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 광 수신기는 비대칭적으로 제1 및 제2 광 신호들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 광 수신기는 제1 광 신호보다 광도가 큰 제2 광 신호를 생성할 수 있다. 제1 광 신호는 증폭기의 선형 이득 구간에 포함되는 신호로써, 세기 성분의 복조에 적합한 신호일 수 있다. 제2 광 신호는 증폭기의 포화 이득 구간에 포함되는 신호로써, 위상 성분의 복조에 적합한 신호일 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 광 수신기는 광 신호를 감쇠한 후, 감쇠된 광 신호들을 제1 및 제2 광 신호들로 분배할 수 있다. 예를 들어, 광 수신기는 S110 단계에서 수신된 광 신호를 감쇠할 수 있다. 이 후, 광 수신기는 감쇠된 광 신호를 제1 및 제2 광 신호들로 비대칭적으로 분배할 수 있다. 이 때, 제2 광 신호의 광도는 제1 광 신호의 광도보다 클 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 광 수신기는 광 신호를 분배한 후, 분배된 광 신호들을 감쇠하여 제1 및 제2 광 신호들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 광 수신기는 S110 단계에서 수신된 광 신호를 제1 및 제2 분배 광 신호들로 분배할 수 있다. 이 때, 제1 분배 광 신호의 광도는 제2 분배 광 신호의 광도와 같을 수 있다.
이 후, 광 수신기는 제1 분배 광 신호를 제1 감쇠 계수로 감쇠한 제1 광 신호를 생성할 수 있다. 광 수신기는 제2 분배 광 신호를 제1 감쇠 계수보다 작은 제2 감쇠 계수로 감쇠한 제2 광 신호를 생성할 수 있다. 이 때, 제1 분배 광 신호를 감쇠하는 과정 및 제2 분배 광 신호를 감쇠하는 과정은 병렬적으로 수행되거나, 제1 분배 광 신호를 감쇠하는 과정이 제2 분배 광 신호를 감쇠하는 과정보다 먼저 수행되거나, 또는 제1 분배 광 신호를 감쇠하는 과정이 제2 분배 광 신호를 감쇠하는 과정보다 나중에 수행될 수 있다.
S130 단계에서, 광 수신기는 S120 단계에서 생성된 제1 및 제2 광 신호들을 증폭할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 광 수신기는 제1 광 신호를 선형 이득 구간에서 증폭하고, 제2 광 신호를 포화 이득 구간에서 증폭할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 광 수신기는 S130 단계에서 제1 광 신호의 광도 차이가 증가하도록 제1 광 신호를 증폭할 수 있다. 또한, 광 수신기는 제2 광 신호의 광도 차이가 감소하도록 제2 광 신호를 증폭할 수 있다. 즉, 광 수신기는 제1 광 신호를 세기 성분의 복조에 적합하게 전처리하고, 제2 광 신호를 위상 성분의 복조에 적합하게 전처리할 수 있다.
S140 단계에서, 광 수신기는 S110 단계의 기준 광 신호 및 S130 단계의 증폭된 제2 광 신호 각각을 편광 분리하고, 편광 분리된 광 신호들을 기반으로 동상 하이브리드 광 신호 및 직교 위상 하이브리드 광 신호를 생성할 수 있다. 동상 하이브리드 광 신호는 편광 분리된 광 신호들 중 동상 성분의 신호들이 결합된 신호를 포함할 수 있다. 직교 위상 하이브리드 광 신호는 편광 분리된 광 신호들 중 직교 위상 성분의 신호들이 결합된 신호를 포함할 수 있다.
S150 단계에서, 광 수신기는 S130 단계의 증폭된 제1 광 신호, S140 단계의 동상 하이브리드 광 신호, 및 S140 단계의 직교 위상 하이브리드 광 신호를 처리할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 광 수신기는 증폭된 제1 광 신호를 전기적인 신호로 광전 변환한 후, 광전 변환된 신호를 세기 복조기로 출력할 수 있다. 이 때, 세기 복조기는 직교 진폭 변조에서 세기 성분을 복조하는 모듈일 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 광 수신기는 동상 및 직교 위상 하이브리드 광 신호들을 각각 광전 변환한 후, 광전 변환된 신호들을 위상 복조기로 출력할 수 있다. 이 때, 위상 복조기는 직교 진폭 변조에서 위상 성분을 복조하는 모듈일 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 직교 진폭 변조에서 세기 성분의 복조에 사용되는 제1 광 신호 및 위상 성분의 복조에 사용되는 제2 광 신호를 분리하여 처리하는 광 수신기의 동작 방법이 제공될 수 있다.
상술된 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술된 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들 또한 포함할 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술된 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 광 수신 장치
110: 기준 광 신호 생성기
120: 광 수신기
130: 신호 처리기
121: 광 분배기
122: 제1 증폭기
123: 제2 증폭기
124: 편광 분할 하이브리드
125: 광전 변환부

Claims (18)

  1. 외부 광 신호를 분배하여 제1 및 제2 광 신호들을 출력하도록 구성된 광 분배기;
    상기 제1 광 신호를 선형 이득 구간에서 증폭하여 증폭된 제1 광 신호를 출력하도록 구성된 제1 증폭기;
    상기 제2 광 신호를 포화 이득 구간에서 증폭하여 증폭된 제2 광 신호를 출력하도록 구성된 제2 증폭기;
    기준 광 신호 및 상기 증폭된 제2 광 신호를 기반으로 동상(In-phase) 하이브리드 광 신호 및 직교 위상(Quadrature-phase) 하이브리드 광 신호를 출력하도록 구성된 편광 분할 하이브리드; 및
    상기 증폭된 제1 광 신호, 상기 동상 하이브리드 광 신호, 및 상기 직교 위상 하이브리드 광 신호를 기반으로 전기적인 신호를 출력하도록 구성된 광전 변환부를 포함하는 광 수신기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 광 신호의 광도는 상기 제1 광 신호의 광도보다 큰 광 수신기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 분배기는:
    상기 외부 광 신호의 광도를 감쇠하도록 구성된 광 감쇠부; 및
    상기 광 감쇠부로부터 상기 감쇠된 외부 광 신호를 수신하고, 상기 감쇠된 외부 광 신호를 상기 제1 및 제2 광 신호들로 비대칭적으로 분배하고, 상기 제1 및 제2 광 신호들을 각각 상기 제1 및 제2 증폭기들로 출력하도록 구성된 비대칭 광 분배부를 포함하는 광 수신기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 분배기는:
    상기 외부 광 신호를 동일한 광도의 제1 및 제2 분배 광 신호들로 분배하도록 구성된 광 분배부;
    상기 제1 분배 광 신호를 제1 감쇠 계수로 감쇠한 상기 제1 광 신호를 상기 제1 증폭기로 출력하도록 구성된 제1 광 감쇠부; 및
    상기 제2 분배 광 신호를 상기 제1 감쇠 계수보다 작은 제2 감쇠 계수로 감쇠한 상기 제2 광 신호를 상기 제2 증폭기로 출력하도록 구성된 제2 광 감쇠부를 포함하는 광 수신기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 증폭기는 상기 광 분배기로부터 수신된 상기 제1 광 신호의 광도 차이를 증가시키도록 더 구성된 광 수신기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 증폭기는 상기 광 분배기로부터 수신된 상기 제2 광 신호의 광도 차이를 감소시키도록 더 구성된 광 수신기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 증폭된 제1 광 신호의 광도 차이는 상기 증폭된 제2 광 신호의 광도 차이보다 큰 광 수신기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 증폭기들 각각은 이득 고정형 반도체 광 증폭기(gain clamped semiconductor optical amplifier)인 광 수신기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 증폭기는 외부 교란이 상기 제2 광 신호의 증폭에 미치는 영향을 상쇄하는 오프셋 회로를 포함하는 광 수신기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 광전 변환부는 상기 증폭된 제1 광 신호를 광전 변환하여 상기 외부 광 신호의 세기 성분의 복조를 위한 제1 전기적인 신호를 출력하고, 상기 동상 하이브리드 광 신호 및 상기 직교 위상 하이브리드 광 신호를 광전 변환하여 상기 외부 광 신호의 위상 성분의 복조를 위한 적어도 하나의 제2 전기적인 신호를 출력하도록 더 구성되고,
    상기 전기적인 신호는 상기 제1 전기적인 신호 및 상기 적어도 하나의 제2 전기적인 신호를 포함하는 광 수신기.
  11. 외부 광 신호를 분배하여 제1 광 신호 및 상기 제1 광 신호보다 광도가 큰 제2 광 신호를 출력하도록 구성된 광 분배기;
    상기 제1 광 신호를 기반으로 증폭된 제1 광 신호를 출력하도록 구성된 제1 증폭기;
    상기 제2 광 신호를 기반으로 증폭된 제2 광 신호를 출력하도록 구성된 제2 증폭기;
    기준 광 신호 및 상기 증폭된 제2 광 신호를 기반으로 동상(In-phase) 하이브리드 광 신호 및 직교 위상(Quadrature-phase) 하이브리드 광 신호를 출력하도록 구성된 편광 분할 하이브리드; 및
    상기 증폭된 제1 광 신호, 상기 동상 하이브리드 광 신호, 및 상기 직교 위상 하이브리드 광 신호를 기반으로 전기적인 신호를 출력하도록 구성된 광전 변환부를 포함하는 광 수신기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 증폭기들 각각은 상기 제1 광 신호의 광도 범위에 대응하는 선형 이득 구간을 갖고, 상기 제2 광 신호의 광도 범위에 대응하는 포화 이득 구간을 갖는 광 수신기.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 광 분배기는:
    상기 외부 광 신호의 광도를 감쇠하도록 구성된 광 감쇠부; 및
    상기 광 감쇠부로부터 상기 감쇠된 외부 광 신호를 수신하고, 상기 감쇠된 외부 광 신호를 상기 제1 및 제2 광 신호들로 비대칭적으로 분배하고, 상기 제1 및 제2 광 신호들을 각각 상기 제1 및 제2 증폭기들로 출력하도록 구성된 비대칭 광 분배부를 포함하는 광 수신기.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 광 분배기는:
    상기 외부 광 신호를 동일한 광도의 제1 및 제2 분배 광 신호들로 분배하도록 구성된 광 분배부;
    상기 제1 분배 광 신호를 제1 감쇠 계수로 감쇠한 상기 제1 광 신호를 상기 제1 증폭기로 출력하도록 구성된 제1 광 감쇠부; 및
    상기 제2 분배 광 신호를 상기 제1 감쇠 계수보다 작은 제2 감쇠 계수로 감쇠한 상기 제2 광 신호를 상기 제2 증폭기로 출력하도록 구성된 제2 광 감쇠부를 포함하는 광 수신기.
  15. 광 수신기의 동작 방법에 있어서:
    외부 광 신호 및 기준 광 신호를 수신하는 단계;
    상기 외부 광 신호를 기반으로 제1 및 제2 광 신호들을 생성하는 단계;
    상기 제1 광 신호를 선형 이득 구간에서 증폭하고, 상기 제2 광 신호를 포화 이득 구간에서 증폭하는 단계;
    상기 기준 광 신호 및 상기 증폭된 제2 광 신호를 기반으로 동상(In-phase) 하이브리드 광 신호 및 직교 위상(Quadrature-phase) 하이브리드 광 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 증폭된 제1 광 신호, 상기 동상 하이브리드 광 신호, 및 상기 직교 위상 하이브리드 광 신호를 처리하는 단계를 포함하는 동작 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 광 신호들을 생성하는 단계는:
    상기 외부 광 신호의 광도를 감쇠하는 단계; 및
    상기 감쇠된 외부 광 신호를 상기 제1 광 신호 및 상기 제1 광 신호보다 광도가 큰 상기 제2 광 신호로 비대칭적으로 분배하는 단계를 포함하는 동작 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 광 신호들을 생성하는 단계는:
    상기 외부 광 신호를 동일한 광도의 제1 및 제2 분배 광 신호들로 분배하는 단계;
    상기 제1 분배 광 신호를 제1 감쇠 계수로 감쇠한 상기 제1 광 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제2 분배 광 신호를 상기 제1 감쇠 계수보다 작은 제2 감쇠 계수로 감쇠한 상기 제2 광 신호를 생성하는 단계를 포함하는 동작 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 광 신호를 상기 선형 이득 구간에서 증폭하고, 상기 제2 광 신호를 상기 포화 이득 구간에서 증폭하는 단계는:
    상기 제1 광 신호의 광도 차이가 증가하도록 상기 제1 광 신호를 증폭하는 단계; 및
    상기 제2 광 신호의 광도 차이가 감소하도록 상기 제2 광 신호를 증폭하는 단계를 포함하는 동작 방법.
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