KR19980702758A - 선형 다중출력 광학 전송기 시스템 - Google Patents

Abstract

고성능, 다중출력 광학 전송 시스템은 높은 파워 연속 파 YAG 레이저, 다중포트 분할기, 및 선형화된 외부 변조를 사용하도록 구성된다. 연속파 레이저, 파워 분할 및 결합기와 결합하는 전자 광학 모듈식 설계는 개선된 제 2 및 제 3 왜곡 특성을 가지는 다중 옥타브 대역폭 전송기를 달성한다. 시스템은 증가된 전송 신뢰성을 위하여 전체 잉여물과 대역폭 증배를 효과적으로 제공하는 다중 개별적 변조 전송기 출력을 포함한다.

Description

선형 다중출력 광학 전송기 시스템

관련출원

본 출원은 1995년 3월 6일자 출원된 미합중국 특허출원 08/398,987 호의 일부 계속 출원인 1995년 11월 28일자 출원된 08/563,687의 일부계속 출원이고, 상기 일부계속 출원은 본원에 참조되었다.

현재 케이블 텔레비젼(CATV) 산업에서는 광섬유 전송 및 동축 케이블 전송을 결합하는 네트워크상으로 신호를 전송한다. 통상적인 네트워크 장치에서, 다수의 소스로부터의 기준주파수대 비디오 신호는 진폭 변조 퇴화 측파대 비디오 부반송파(AM-VSB)로서 특정 RF 주파수에 결합되고 전파 중계소에 배치된 레이저 전송기에 대한 신호로 변조된다. 오늘날 CATV 응용을 위하여 사용된 광섬유 전송 시스템은 내부적으로 변조된 다이오드 레이저를 사용한다. 내부 변조는 대략적으로 10mW의 출력 파워를 형성하기 위하여 다이오드 레이저에 대한 구동 전류를 변화시킨다. 통상적으로, 10 mW 출력은 도 1에 도시된 바와같이 3 또는 4 출력으로 광학적으로 분할되고 광섬유상에서 3 또는 4개의 노드에 대한 케이블 공급기로 분배된다. 각각의 노드는 광학 신호를 전기 신호로 변환하고 대략적으로 노드당 500 가정집에 도달하도록 표준 트리 및 브랜치 동축 케이블 네트워크상에 추가로 분배된다. 이런 네트워크 장치는 1500 내지 2000개의 가정집 사이에 단일 레이저 전송기의 대역폭을 효과적으로 분할하여, 가정집당 대역폭을 제한한다.

장면당 개선된 비용, 상호작용 비디오, 및 수요 비디오같은 새로운 서비스를 제공하기 위한 대역폭 증가 수요는 노드당 다수의 채널을 요구한다. 목표된 네트워크 장치는 다음 특성을 포함한다:

- 가정집당 낮은 비용

- 목표 시장을 어드레스하기 위한 능력

- 두가지 방식 상호작용 비디오 서비스를 위한 구성 능력

- 높은 신뢰성

끊임없는 필요조건이 이들 다양한 목적을 수용할 광섬유 전송 시스템에서 추가의 개선을 위하여 존재한다.

도 1은 종래 기술 CATV 왜곡 장치를 나타내는 도.

도 2A는 본 발명의 바람직한 실시예의 개략적인 블록 다이어그램.

도 2B는 도 2A의 시스템에서 사용하기 위한 불평등 파워 분할기 장치의 블록 다이어그램.

도 2C는 액정 편광자가 사용되는 가변 파워 분할기 장치의 블록 다이어그램.

도 3은 도 2A에서 시스템의 외부 변조 블록의 다이어그램.

도 4a-4c는 도 3의 외부 변조 블록에 의해 이루어진 왜곡 소거를 나타내는 개략적인 그래프.

도 5는 외부 변조기의 전달 기능을 나타내는 개략적인 그래프.

도 6은 도 2A에서 시스템의 RF 변조기 구동기 블록의 블록 다이어그램.

도 7은 도 6에서 변조기 구동기 블록의 RF 변조기 구동기 회로의 개략적인 블록 다이어그램.

도 8은 본 발명을 사용하는 네트워크 형태를 도시한 도.

도 9는 개인용 통신 네트워크에서 본 발명의 사용을 도시한 도.

도 10은 본 발명에 따른 다중 칩 모듈을 제조하기 위한 처리 흐름도.

도 11은 도 3의 외부 변조 블록의 단면을 도시한 도.

도 12는 도 2A의 시스템에 대한 다른 RF 변조기 구동기의 블록 다이어그램.

도 13은 본 발명의 다른 바람직한 실시예의 개략적인 블록 다이어그램.

도 14는 도 13의 왜곡 네트워크로서 사용하기 위한 병렬 다이오드 구조의 개략적인 회로 다이어그램.

도 15는 도 13의 왜곡 네트워크에서 사용하기 위한 다중 칩 다이오드 설계 구조를 도시한 도.

도 16은 도 13의 실시예에서 사용하기 위한 자동 바이어스 제어 회로의 개략적인 블록 다이어그램.

도 17a는 본 발명을 사용하는 랙(rack) 설치 가능 모듈의 평면도.

도 17b는 도 17a 모듈의 측면도.

도 18은 본 발명을 사용하는 시스템 구조의 정면도.

도 19는 상부 전송을 위하여 CATV 네트워크에서 본 발명의 사용을 도시한 도.

도 20은 다중모드 레이저 소스에 의해 제공된 다중파가 각각 변조되는 실시예의 블록 다이어그램.

각각의 개인 가입자를 목표로하기 위한 능력을 가진 완전 상호작용 장치는 가입자당 적어도 하나의 헌신된 비디오 채널을 요구한다. 당업자는 헌신된 2 mW 내부 변조 레이저 전송기를 사용하지만, 이것은 레이저 대역폭을 수용하기 위하여 필요한 다수의 내부 변조 2 mW 레이저가 엄청나게 비싸기 때문에 가입자당 비용이 증가한다. 본 발명은 다중 옥타브 대역폭을 증가시키는 선형 다중 출력 광학 전송기 시스템을 제공한다. 본 발명에 의해 제시된 해결책은 전체 대역폭이 전송되게하여 가입자당 대역폭이 증가된다. 상기 시스템은 개인 통신 네트워크, 전화 시스템, 컴퓨터 및/또는 상호대화 통신 네트워크 및 케이블 텔레비젼같은 광섬유 통신 시스템에서 사용하기 위한 최소화된 제 2 및 제 3 왜곡 특성을 가지는 다중 전송기를 제공하기 위하여 높은 에너지 소스의 광학 분할, 외부 변조, 사전왜곡, 및 다중 칩 제조 기술을 이용한다.

본 발명을 위한 변조 계획에 대한 방법은 다중 전송 시스템을 제공하는 동안 광대역상의 왜곡을 최소화하는 것이다. 제 2 및 제 3 왜곡 생성을 최소화하기 위하여, 본 발명은 이중 병렬 이동 파 마하-젠더(Mach-Zehnder) 간섭계를 포함하는 다중 칩 모듈 장치를 사용한다. 이중 병렬 마하 젠더 변조기는 제 2 및 제 3 왜곡 잔류부를 최소화하고 성능을 개선하기 위하여 사전 왜곡 모양을 제공하는 피드 포워드 증폭기를 가지는 소위 다중 칩 전자 구동기 회로와 결합된다.

따라서, 감소된 제 2 및 제 3 왜곡 생성물을 가지는 광학 전송 시스템은 제공되고 그것은 약 50 및 500 mW 범위, 바람직하게 약 100 및 350 mW(예를들어, 300 mW YAG 레이저) 사이의 출력 파워 범위를 가지며, 광학 반송파 신호를 생성하기 위한 연속 파 레이저 소스, 다수의 분할기 출력으로 광학 반송파 신호를 분할하기 위한 레이저 소스에 결합된 광학 분할기, 및 각각의 분할기 출력에 결합된 다수의 전송기를 포함한다. 고파워 레이저 소스는 적어도 100 mW 및 바람직하게 200 mW 이상의 목표된 범위내의 광학 출력을 제공하기 위하여 광학 증폭기를 포함한다. 약 1320 nm 또는 약 1550 nm에서 동작하는 광학 증폭기는 보다 긴 거리상에서 신호를 증폭하기 위하여 원격 모드에 사용될 수 있다.

각각의 전송기는 변조기 구동기, 제 1 및 제 2 외부 변조기, 및 단일 리튬 니오베이트 기판상에 형성된 결합기를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 제 1 및 제 2 외부 변조기는 마하 젠더 변조기이다. 변조기 구동기는 제 1 및 제 2 구동기 신호를 생성하고 여기에서 제 1 구동 신호는 제 2 구동기 신호를 생성하기 위하여 비교되고 인버터된다. 제 1 외부 변조기는 광학 반송파 신호의 제 1 부분을 수신하고 제 1 변조 신호를 생성하기 위하여 제 1 구동기 신호로 반송파를 변조한다. 제 2 외부 변조기는 광학 반송파 신호의 제 2 부분을 수신하고 제 2 변조 신호를 생성하기 위하여 제 2 구동기 신호로 반송파를 변조한다. 결합기는 선형화된 전송기 출력 신호를 생성하기 위하여 제 1 변조 신호 및 제 2 변조 신호를 서로 포갠다.

본 발명의 다른 측면에 따라, 시스템은 대기 시스템으로서 사용할 수 있는 능동 레이저 소스 및 제 2 레이저 소스 사이를 스위칭하기 위하여 제 2 연속 파 레이저 소스 및 광학 스위치를 더 포함한다.

본 발명의 추가 측면에 따라, 변조기 구동기는 외부 변조기에 의해 생성된 제 2 생성물을 보상하기 위하여 사전왜곡 기능에 따라 제 1 및 제 2 구동기 신호를 생성한다.

본 발명의 다른 측면에 따라, 시스템은 제 2 및 제 3 왜곡 생성물을 검출하고 상기 왜곡 생성물에 대해 보상하기 위한 수정 신호를 생성하기 위하여 결합기 출력에 결합된 무선 검출기를 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따라, 구동기 신호를 사전 왜곡하기 위한 왜곡 네트워크를 가지는 변조 구동기 및 외부 변조기를 포함하는 전송기는 변조기의 바이어스 입력에 결합된 관리 신호를 포함한다. 가시 광학 수신기에 결합된 제 1 및 제 2 수정 회로는 관리 신호의 왜곡을 감시함으로써 변조기에서 각각 우수(even) 및 기수(odd)의 왜곡을 가리키는 제 1 및 제 2 에러 신호를 생성한다. 제 1 에러 신호는 광학 바이어스 포인트에 대하여 바이어스를 유지하기 위하여 변조기 바이어스 입력에 결합된다. 제 2 에러 신호는 왜곡 네트워크의 비선형 왜곡을 조절하기 위한 바이어스 프로세서에 결합된다.

다양한 새로운 구성 및 결합의 설명을 포함하는 본 발명의 상기 및 다른 특징 및 장점은 청구범위에 지적되고 첨부 도면을 참조하여 특히 기술된다. 본 발명을 사용하는 특정 광학 전송기 시스템이 본 발명을 도시하지만 제한하지 않는다는 것이 이해된다.

본 발명은 다중 옥타브 대역폭 증배를 가지는 선형 다중 출력 광학 전송기 시스템을 제공한다. 시스템은 최소화된 제 2 및 제 3 왜곡 특성을 제공하기 위하여 광학 분할, 외부 변조, 사전왜곡, 및 다중 칩 제조 기술을 이용한다.

도 2A를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된다. 연속적인 파(cw) 레이저 소스(12)는 광학 스위치(16)를 통하여 광학 구동기 분할기(18)의 입력(17)에 결합된다. 광학 분할기(18)는 1×N 편광 유지 평면 광학 도파관이고, N=32 각각의 출력을 제공하기 위하여 바람직한 실시예에서 구성된다. 다른 실시예에서 N=16이거나 특정 응용에 따른 다른 수이다. N=32에 대하여, 1 내지 32 출력(20a-20n)은 각각 변조된 전송기(22a-22n)에 결합된다. 전송기(22a-22n)는 총 32개의 이중 채널 또는 64 각각의 출력에 대하여 이중 출력(32a, 34a 내지 32n, 34n)을 제공한다. 그래서, 시스템(10)은 64개의 하부 수신기 노드까지 사용하기 위하여 단일 cw 레이저 소스의 광학 반송파 신호(S1)를 분할하고 변조한다.

대기 cw 레이저 소스(14)는 시스템에 대하여 대기 레이저 소스를 제공하기 위하여 광학 스위치(16)에 광학적으로 결합된다. 각각의 cw 레이저 소스(12 및 14)는 바람직하게 300 mW 이트륨 알루미늄 가닛(YAG) 레이저이다. 라인(15)상의 광학 신호는 라인(36)을 통하여 결합된 광학 검출기(37)에 의해 감시된다. 활성레이저 소스(12)로부터의 파워가 최소 임계 레벨 이하로 떨어지는 경우, 광학 스위치(16)는 대기 레이저 소스(14)를 라인(15)상의 서비스로 스위칭하기 위하여 인에이블 신호(39)를 통하여 활성화된다.

전송기(22a)는 외부 변조 블록(24a), RF 변조기 구동기 블록(30a), 및 무선 검출기(35a)를 포함하고, 상기 각각은 아래에 기술된다. 외부 변조 블록(24a)은 병렬 구조로서 이중 외부 변조기(26a, 28a)를 포함한다. 외부 변조기(26a, 28a)는 RF 변조기 구동기 블록(30a)에 의해 병렬로 구동된다. 무선 검출기(35a)는 왜곡 생성물을 검출하고 거기에 응답하여 수정 신호를 생성하고, 상기 수정 신호는 RF 변조기 구동기 블록(30a)에 대한 입력이다.

광학 분할기(18)는 각각의 N 출력(20a-20n) 중에 동일한 파워 분할을 제공한다. CATV 네트워크 장치는 네트워크 노드에 인도하는 각각의 전송 경로를 가로지르는 다른 경로 손실 버짓(burget)을 가진다. 본 발명의 시스템은 불평등한 파워 출력 범위를 제공하기 위하여 구성될 수 있다. 일실시예에서, 광학 분할기(18)는 도 2B에 도시된 불평등 파워 분할기(18´)로 대체된다.

분할기(18´)는 레이저 소스(12)로부터 전송기(22a-22n)로 보다 크거나 작은 퍼세트의 광학 파워를 결합하기 위하여 다른 퍼센트 분할 비율의 결합을 가진다. 예를들어, 분할기 출력(20b´)은 광학 파워의 5%를 수신하고, 출력(20´)은 10%를 수신하고, 출력(20n´)은 출력 파워의 20%를 수신할 수 있다. 나머지 출력은 다른 퍼센트 분할 비율에 따라 파워를 수신한다. 이들 퍼센트는 본 발명을 제한하지 않는다.

다른 방법에서, 전자 파워 제어기는 가변 파워를 다중 전송기에 제공하기 위하여 사용된다. 전자 파워 제어기는 프리즘과 결합하여 편광을 변화시키기 위한 바이어스 제어를 포함하는 꼬여진 네마틱 액정 편광기일 수 있다. 도 2C는 레이저 소스(12)의 출력(17)에 결합된 액정 편광기(21a-21n)에 결합될 수 있는 바이어스 제어(19a-19n)를 포함한다. 이런 장치로, 편광기 분할 비율은 주어진 네트워크 분배 설계에 대하여 요구된 파워를 제공하는 값으로 원격으로 프로그램된다. 꼬여진 네마틱 액정 편광기(21a-21n)는 예를들어 미합중국특허출원 제 4,917,452 호에 개시되고, 그것의 내용은 여기에 참조된다.

도 3을 참조하여, 외부 변조 블록(24a)은 보다 상세히 도시된다. 광학 분할기(18)(도 2A)로부터 출력 경로(20a)상의 광학 반송 신호는 경로(66)가 80%의 신호를 반송하고 경로(68)가 20%의 신호를 반송하도록 경로(66 및 68)에 비례적으로 광학 신호를 분할하는 비례 결합기(64)에 결합된다. 경로(66, 68)상의 비례 출력은 각각 이중 외부 변조기(26a, 28a)의 입력(63, 65)에 각각 결합된다.

이중 외부 변조기(26a, 28a)는 바람직하게 마하 젠더 간섭계이다. 외부 변조기(26a)는 중심 전극(54) 및 외부 전극(52, 56)을 포함하는 각각의 제어부를 가진다. 외부 변조기(26a)의 이중 도파관(72)은 전극 사이의 공간으로 연장한다. 외부 변조기(28a)는 유사하게 중심 전극(60), 외부 전극(58, 62) 및 이중 도파관(74)으로 구성된다. 외부 변조기의 외부 전극(52, 56, 58, 62)은 접지 전위에 접속된다. 외부 변조기(26a)의 중심 전극(54)은 메인 RF 변조기 구동기 블록(30a)(도 2A)에 접속된다. 외부 변조기(28a)의 중심 전극(60)은 RF 변조기 구동기 블록(30a)(도 2A)으로부터 비교되고 인버터된 구동기 신호에 접속된다. 각각의 마하 젠더 변조기(26a, 28a)의 변조된 출력(67, 69)은 결과적인 이중 출력(32a, 34a)을 생성하기 위하여 결합기(70)에 중첩된다.

외부 변조상의 종래 작업은 단일 주파수에서 단일 옥타브 대역폭 및 특정 응용에 집중되었다. 최근에 제 2 왜곡이 문제를 일으키지 않고 신호 대 노이즈 개선이 어드레스되는 경우 서브 옥타브 대역폭, 직렬 변조기 구조에서 노이즈 형태에 집중된 이중 변조기를 사용하는 작업이 있다.

이중 병렬 변조에 대한 접근법이 코로키, 1990년 9월 7일, 통신 Vol.8, No 7 내부의 선택 영역 상의 IEEE 저널의 저왜곡 아날로그 광학 전송을 위한 이중 병렬 변조 장치에 기술되어 있다. 이중 병렬 변조는, 제 1변조기에 의해 생성된 왜곡을 취소하는 제 2변조기에 의해 생성되는 왜곡을 사용함으로써, 선형화를 이루게 된다. 본 발명은, 제 1 및 제 2 변조기 신호들 사이의 위상을 유지하기 위해, 두 개의 변조기 출력 경로 중에서 추가의 위상변조없이도, 간섭 이중 병렬 선형화를 제공함으로써, 주지의 이중 병렬 선형화 장치를 개선한다.

바람직한 실시예에서는, 외부변조기들(26a, 28a)은 각각 제 1 및 제 2 변조기로서의 역할을 하게됨으로써, 도 4a-4b에서 도시된 바와 같이, 출력(32a, 34a) 상에서 생성되는 변조된 광학신호 내부에 있는 제 3 성분을 최소로하게 된다. 기본치가 적은 손실의 파워를 가지더라도, 이것은 실제적인 실행이다. 제 1 및 제 2 변조 신호 사이의 쿼드러쳐(quadrature)를 유지하기 위해, 두 개의 변조기 출력 경로중 하나에서의 추가의 위상변조의 필요성은, 제어된 사진석판술 공정 및 확산을 갖는 단일 리튬 니오베이트 다이를 제조하기 위해 활용되는 공정기술에 따른 본 발명에서는 제외된다. 초기 티타늄 확산 단계에 다음의 습식 산소 배스(bath) 내부에서 저온상태로 이런 다중-칩 다이를 어닐링하는 공정은 소자를 안정화시킨다. 이 안정화 공정은 효과면에서 작동환경의 단계 변화를 제거하게 된다.

외부변조기는 변조 출력신호 내부에서 제 2 및 제 3 일그러짐 생성물을 야기시키는 사인곡선의 전이 함수를 가지고 있다. 전이함수는 도 5에 도시되어 있다. 위상변화점에서의 변조기를 작동시키는 것 즉, π/2의 DC 바이어스는 우수 순서 왜곡 생성물을 제거한다. 그러나, 실제로는, 완전한 대칭 사인함수는 얻어질 수 없다. 사인파가 완전하게 대칭되지 않으면, 작동대역폭에 대하여 제 2 잔여분이 생성된다.

마하-젠더 변조기(26a, 28a)는 π/2지점에서 각각 작동하도록 되어 있다. 각 쿼드러쳐 지점에서 변조기들(26a, 28a)을 유지한 것은, RF 변조기 구동기 블록(30a)(도 2A)과 결합되는 비율 검출기(35a)에 의해 얻어진다. 비율 검출기(35a)는 제 2 및 제 3 왜곡을 감시하고, 후술되는 바와 같이, 변조 곡선 상에서 DC 바이어스의 위치를 교대로 바꾸는 변조기 구동기 블록(30a)으로의 피드백 수정 신호들을 생성하게 된다. 비율 검출기(35a)는 출력신호(34a)의 작은 부분(예를 들어, 5%)을 광학 수신기로 연결한다. 광학수신기에 의해 검출되는 신호는 피드백 수정 신호들을 생성하기 위해 사용된다.

비율검출기(35a) 이론은 외부변조기 블록(24a)으로의 광학필드 신호입력이 최초로 변하는 것에 의해 이해될 수 있다.

E_in＝Acosωt

l은 리튬 니오베이트 결정을 통한 광학 경로 길이이다.

다시 쓰면,

E_out＝Acos[ωt+δsinω_mt]

δ는 위상 변조지수이다. 그리고,

베젤 항등 함수를 사용하면,

cos(δsinω_mt)=J_0(δ)+J₂(δ)cosω_mt...

sin(δsinω_mt)=2J₁(δ)sinω_mt+2J₃(δ)sin3ω_mt

다시 쓰면,

E_out=A[J₀(δ)cosωt+J₁(δ)cos(ω+ω_m)t-J₁(δ)cos(ω-ω_m)t+J₂(δ)cos(ω+2ω_m)t]

J₂/J₁비율을 검출하고 피드백 수정 신호를 생성함에 따라, 제 2 왜곡이 보상될 수 있다. 부가적으로, J₃/J₁비율이 사용됨으로써, π/2에서 DC 바이어스를 유지하는 수정 신호를 생성할 수 있다.

전형적인 기술표준에서는, 작동 CATV 분포 시스템에서 전체 왜곡 생성량은, 각 가입자의 요구를 충족시키기 위해, 전체 대역폭에 대해 -60 db 이하로 유지되어야 한다. 다중 옥타브 변조 위에 진폭 변조를 한정하는 요소들은, 노이즈 형태, 동적인 범위 및 구동기 일렉트로닉스의 대역폭이다. 외부 광학 변조기는 아주 큰 변조 대역폭을 가지고 있고, 다중-칩 RF 변조기 구동기 회로소자는, 도 6에 도시된 바와 같이, 다중-옥타브 대역폭 상의 성능을 만족시키기 위해 사용된다. 다중-칩 변조를 갖는 넓은 대역폭을 커버하기 위해, 각 RF 변조기 구동기 회로(100)는 광대역 균압선 결합기(102)에 연결된다. 균압선 결합기(102)는 단일 출력치(31a)로부터 광학 변조기들을 교대로 구동한다. 바람직한 실시예에서는, 각 RF 변조기 구동기 회로들(100)은 4개의 주파수대역, 즉 5 MHz에서 1 GHz, 1 GHz에서 2.5 GHz, 2.5 GHz에서 5 GHz, 5 GHz에서 10 GHz로 각각 나누어진다. 이들 주파수대역들은 본 발명에서 한정되는 것이 아니고 단지 예시적인 사항들이다. 균압선 결합기(102)는 낮은 직렬 패스 필터들(104) 및 높은 병렬 패스 필터들(106)의 형태를 가지고 있다.

도 7에는, RF 변조기 구동기 블록(30a)의 RF 변조기 드라이브 회로(100)를 도시하고 있다. RF 변조기 드라이브 회로(100)는 피드 포워드 캔설을 사용한다. 피드 포워드 캔설은 비왜곡 입력신호의 표본을 변환하여, 입력 신호 및 주라인 증폭기 자체 내에서 생성되는 왜곡 생성물을 포함하는 주라인 증폭기 출력치에 추가하게 된다. 합성 출력치는 왜곡 생성물을 포함하고 있고, 왜곡 생성물은 변환되어 선형 왜곡 증폭기(A4)에 의해 증폭된 다음에, 왜곡 생성물을 취소하기 위해 벡터적으로 결합되는 주라인 증폭기 출력신호에 선형적으로 합쳐지게 된다.

도 7에는 RF 변조기 구동기 회로(100)의 구체적인 내용이 도시되어 있다. 기본 주파수대역 입력 신호(105)는 입력 감쇠기(R1)를 사용하도록 세팅되는 레벨이다. 입력신호(105)의 레벨은 다운변환신호로부터의 외부소스로부터 제공된다. 감쇠기(R1)에 의해서, 어떤 입력치라도. 내부 증폭기들이 내부 왜곡을 생성하는 포화레벨에 접근할 수 있는 포인트 이하에 있게 된다. 입력신호(105)는 증폭기들(A1, A2) 및 주라인 증폭기(A3)를 통해 증폭되어, 각각에 대해 상대위상이 180도가 되는 출력신호(108a, 108b)를 생성하게 된다. 출력신호(108a, 108b)는 외부 변조 블록(24a)(도 2A) 내부에 있는 광학 반송 신호를 조정하는 RF 입력치를 제공한다.

RF 구동기 신호의 왜곡은 왜곡 검출기 다이오드(D1)에 의해 검출된다. 왜곡신호는, 전압가변 위상 시프터(PS) 때문에, 부라인 상에 있는 결합기(X1)를 통해 동시에 연결되는 신호를 가지고, 결합기(X1)를 통해, 주라인 증폭기(A3)에 연결된다. 주라인에서 왜곡부를 갖는 신호부분은 180도의 위상변위에서 결합기(X2, X3)를 통해 다시 연결되어, 부라인 신호에 추가된다. 이 결합된 신호는 왜곡 증폭기(A4)에 의해 증폭되어, 결합기(X5, X4)를 통해 180도 위상 변위에서 주라인으로 결합된다.

추가적으로, 톤(tone) 소스(110)는 주라인 증폭기(A3)를 통해 RF 구동기 회로에 연결되어, 비율 검출기(35a)(도 2A 및 도 3)를 통해 외부 변조 블록(24a) 내부에 있는 왜곡을 검출하기 위해 톤 신호를 제공하게 된다. 톤 신호는, 바람직하게는 작동 대역폭 외부의 주파수 예를 들어 50 MHz 이하에서, RF 드라이브에 비례하게 되고, 하기와 같이 왜곡측 주파수대역을 생성하게 된다. 비율 검출기(35a)(도 2A)로부터의 출력치(38a)는 증폭기(A2)에 입력되어 어떠한 제 2 왜곡이라도 수정하게 된다. 비율 검출기(35a)로부터의 출력치(35a)는 증폭기(A5)에 입력되어 외부 변조 블록(24a)으로의 DC 바이어스를 수정하게 됨으로써, 위상점이 유지된다. 증폭기(A5)의 출력치는 낮은 패스 필터(F1)를 통해 통과하여, 전압 가변 감쇠기(R2)를 공급한다.

작동증폭기들(A5, A6)은 AGC 수정루프를 위한 합계 접합점을 형성한다. 이 접합은 증폭기들 및 광학 변조로부터 에러 피드백을 합산한다. 제 2 루프인 AGC 루프는 증폭기(A5, A6)를 통해 형성되고, 위상 시프터(PS) 및 감쇠기(R2)를 통해 폐쇄된다. 필터들(F1, F2)은 루프 반응을 위한 노이즈 리젝션 및 시간 대역폭 생성을 형성하는 루프 시간 생성량을 조정한다. 왜곡 수정 및 DC 바이어스는 AGC 루프를 통해 유지된다. 증폭기로의 DC 바이어스는 증폭기(A7)를 통해 완충되어 비교되고, 광학 변조기로 이송되어 변조 곡선 상에 있는 π/2 바이어스 조건을 조정한다.

본 발명의 선형 다중-출력 광학 트랜스미터 시스템은 다수의 전송기

들이 하나의 고출력 레이저로부터 작동되도록 한다. 도 8을 참조하여, 본 발명의 시스템(10)은 헤드부(200)에 위치하고 있다. 각 변조 전송기는 광학 섬유들(201, 203) 상에서 충분한 출력치(32a, 34a)를 갖는 단일 노드(202)를 지지하도록 도시되어 있다. 게다가, 노드들(202)은 데이지 체인(204)을 통해 연결되어, 여분의 것을 제공할 수 있게 된다. 여분의 형상은 네트워크 신뢰성 및 서브스크라이버 대역폭을 증가시킨다. 대신에, 여분의 출력치들(32a, 34a)은 단일 노드를 지지할 수 있음으로써, 제공된 서브스크라이버들의 개수를 증가시키게 된다. 그래서, 바람직한 실시예에서는, 여분 노드(32) 또는 각 노드(64)들이 지지될 수 있게 된다. 본 발명에서는, 종래보다 비용면에서 휠씬 저렴한 전송기를 갖는 케이블 플랜트에 대한 서비스가 제공될 수 있다.

본 발명은 RF 변조가 디지털 TV 전송, 예를 들어 더블 측파대 위상 진폭 변조(QAM) 및 다중 진폭 흔적 측파대(VSB)변조에 적합한 디지털 변조 기술들 중에 하나가 될 수 있는 실시예를 포함하고 있다. 이런 디지털 변조는, 마하-젠더 변조기(26a)를 대신하여 적당한 디지털 외부 변조기들로 대체됨으로써, 도 2A의 바람직한 실시예에서 적용될 수 있다.

현재의 통신 네트워크에 부가되어, 본 발명의 전송기 시스템은 최근 만들어진 개인 통신 네트워크(PCN)를 다루는데 아주 적합하다. PCN는 2에서 4 GH에서 작동하도록 형성된 무선 네트워크이다. PCN 전송에 적합한 한가지 방법은 넓은 스펙트럼 기술을 사용함으로써, 넓은 주파수범위를 갖는 아주 낮은 파워 신호가 전송된다. 이것을 사용할 때에는, 아주 중요한 결점이 존재하게 된다. 첫째, 더 높은 반송 주파수(예를 들어, 2 GHz)는 장애물들을 통과할 수 없지만, 대신에 흡수된다. 그래서, PCN 전송은 시계의 라인이다. 둘째, 넓어진 스펙트럼에는 넓은 대역폭이 필요하다.

PCN의 상대적으로 큰 대역폭 및 높은 주파수는 본 발명에 아주 적합하다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 시스템(10)은 셀위치(300)에 위치하게 된다. 장애물(308) 예를 들어, 빌딩은 다른 셀위치(320)로부터 셀위치를 분리하다. 전자 구동기의 다중-옥타브 대역폭 능력 및 시스템(10)의 광학 변조기는 RF 수신기(310)으로부터의 RF 입력 신호에 의해 직접 변조가 이루어지도록 한다. 시스템(310)으로부터의 출력치는 광섬유 케이블(312)을 거쳐, 시각적 장애물 라인를 통하거나 시각적 장애물 라인 주위에서 전달되어 셀위치(320)에서 수신되어 재전송될 수 있게 된다. 상기 신호는 광학 수신기(314)에 의해 수신되어, RF 전송기(316)에 의해 재전송된다. 본 발명의 잇점은, 각 셀위치(300,320)에서의 RF 신호의 하부변환 및 상부변환이 제거된다는 것이다.

전송기 시스템의 중요한 특성은 모듈 패키징이다. 모듈화된 특성에 의해, 요소의 개별적인 테스트, 시스템이 액세스의 용이함 및 작동환경 내부에서 요구되는 성능 및 사이즈 구속을 충족시킬 수 있도록 하는 대체물이 얻어진다. 상세하게는, 각 구동기 및 변조기는 일반 모듈 몸체 상에 장착될 수 있다. 그래서, 바람직한 실시예에서는, 전체 전송기 조립체는 현재의 전송기보다 더 작은 두가지의 크기를 갖는 영역 내에서 포장된 이중 전송기(32) 및 단일 전송기(64)를 포함하고 있다. 예를 들어, 종래의 전송기 시스템이 3개의 84인치 랙을 차지하고 있는 반면, 전송기 조립체는 14인치 패널 내부에 설치된다.

상기한 바와 같이, 전송기 모듈은 다중-칩 전자 구동기 및 이중 병렬 다중-칩 변조기를 포함하고 있다. 이중 병렬 다중-칩 변조기는 기본 위상 및 전파 지연 매개변수들의 제어를 확실하게 하는 리튬 니오베이트의 단일 기판 상에서 제조될수 있다. 도 3에서 다시 언급한 바와 같이, 외부변조블록(24a)은 일반 리튬 니오베이트 기판 상에서 제조되어 다중-칩 형상을 형성하게 된다. 이중 칩은, 코바르 또는 전체 환경범위 상에서 작은 팽창계수를 갖는 것을 특징으로 하는 세라믹 패키지 내에서 포장된다. 라인 길이 또는 폭은 성능에 중요한 영향을 미치는 위상 및 진폭을 유지하도록 제어될 수 있다. 마하-젠더 변조기들(26a, 28a)은, 낮은 구동기 전압 예를 들어 50옴에 대략 +/- 1.5 볼트가 인가되도록 하는 트래블링 파장 간섭계이다. 이것은 위에서 논의된 RF 변조기 구동기 회로소자 상의 부하를 교대로 감소시킨다. 광학 변조기 및 광학 구동기들은 유사한 공정기술-기상증착, 분자 빔 에피택시, 확산 및 용액 금속 건식각을 사용한다. 완성된 패키지는 평면 도파관 디바이더, 변조기 및 전기광학 다중-칩 모듈 내부에 형성되는 전자 구동기를 포함할 수도 있다.

구동기는 저전도 반송 같은 일반 테프론 유리 기판 상에 장착되는 칩 내부에 형성된다. 이에 따라, 미소한 전파 지연이 제거되고, 입력 및 출력 임피던스가 변조기들에 잘 매칭된다. 다중-칩 기술은 기판상에 장착되고 증착 및 사진석판술공정을 사용하여 적용되는 반도체들에 의해 연결되는 비포장된 집적회로를 사용한다. 리튬 니오베이트 광학 변조기의 입력 변조 대역폭은 10 GHz 또는 그 이상이다. 이 장치에 RF 전기 드라이브를 제공하게 됨에 따라, 몇 개의 기술이 요구된다. 저단 주파수 대역에는 실리콘 장치 및 테프론 유리 기판이 필요하다. 갈륨 비화물 장치들 및 마이크로 스트립 전송 라인들은 더 높은 단부에서 사용된다. 그래서, 5 MHz 와 10 MHz 사이의 주파수 범위에서 성능을 얻는 비결 중 하나는 각 범위에서 모듈방식으로 된 다중-칩 구성이다. 다른 비결 요소는, 경로 길이 및 미세 전파 지연이 반송 상의 칩 접근법을 사용함으로써, 최소화된다. 다중-칩 설계는 사진석판술 공정을 사용하여, 매칭구조체들을 제공하는 정확한 라인 폭 및 길이를 생성하게 된다. 활성 실리콘 요소로 만들어진 저주파 대역폭 구성 내의 결합기 및 지연 라인은 럼프 상수 및 반송으로서 수행되는 저 유전체 테프론 유리 기판으로 형성된다.

도 10은 본 발명에 따른 다중-칩 모듈을 제조하는 공정을 도시하고 있다. 이런 특정장치에서는, 고주파 구동기(350) 및 저주파 구동기(352)가 갈륨 비화물 및 실리콘 웨이퍼 상에서 별개로 각각 제조된다. 변조기 요소들(354)도 또한 별개로 제조되고, 이들 모든 요소들은 356에서 일반 모듈 몸체 상에 장착된다. 광학 연결 및 전기적 연결들은, 개선된 작동특성을 제공하는 선택된 라인폭 및 길이 매개변수를 사용하는 모듈요소들 사이에서 형성된다.

여기서 기술된 바와 같이, 도 3에 도시된 바람직한 실시예의 외부 변조 블록(24a)은 비례 결합기(64), 이중 외부 변조기(26a, 28a) 및 단일 기판 상에서 제조되는 결합기(70)를 포함하고 있다. 이중 병렬 변조 취소기술을 사용하는 효과적인 선형화를 하기 위해서는, 비례 결합기(64) 및 결합기(70) 내부의 정확한 분할 비율이 필요하다. 이들 분할 비율을 최적화하는 방법은 이미 발견되었다. 초기에는, 외부변조블록(24a)은, 도 11에 도시된 바와 같이, 단일 기판 상에서 제조된다. 그러면, 장치는 X-X라인 및 X-Y라인을 따라서 각각 분할된다. X-X라인은 결합기(64)의 출력치, 변조기(26a, 28a) 및 결합기(70)의 입력치를 분할한다. 이들 라인을 따라서 장치를 분할하고 난 후에는, 결합기 섹션(64', 70')이 끝마무리된다. 결합기 섹션(64', 70')은, 최적의 분할 비율을 얻기 위해 필요하기 때문에, 추가의 포스트 베이킹 또는 확산에 의해 미세 조율에 의해, 별개로 테스팅될 수 있다. 그리고나서, 최적화된 결합기 섹션(64', 70')은 정렬되어, 중앙 변조기 섹션에 재부착된다. 결합기 섹션은 원본 장치로부터 분할되지 않기 때문에, 도파관이 정렬될 수 있다는 것에 주목하라.

외부 변조기에 대해서는, Vπ에 의해 측정되어 대역폭 및 변조 효율이 반대로 상관된다. 그래서, 변조기 설계는 대역폭에 대해서 최적화가 되어야 한다. 예를 들어, 5.0 볼트의 Vπ를 갖는 30 GHz 의 대역폭을 갖는 변조기(3 db 전기 대역폭)는 이미 개시되어 있다. (예를 들어, 75-GHz Ti: LiNbo3 광학변조기, K. 노구치., OFC '94 기술 다이제스트, 페이퍼 WB3. 페이지 76). 그러므로, 1볼트의 Vπ를 갖는 CATV 시스템에 대해 1 GHz의 대역폭을 갖는 변조기가 설계되었다. 이것은 RF 파워 및 구동기 일렉트로닉스의 비용을 상당히 감소시킬 것이다. 큰 대역폭에 대해 시스템의 성능을 최적화시키기 위해, 도 6의 구동기의 다음 대안이 도 12에 도시된 바와 같이, 수행될 수 있다.

도 12에 도시된 장치에서는, RF 변조기 구동기 회로들(370)은 각 광학 변조기들(372)에 연결되어 있다. 제 1 실시예에서와 같이, 단일 변조기를 구동시키기 위해 RF 구동기 회로 출력치를 결합하는 대신에, 이 장치에서는, RF 구동기들(370)이 각각 최적화된 변조기(372)의 대역폭을 구동한다. 변조기(372)들의 출력치는 광학 결합기(376)를 통해 결합된다.

도 13 내지 도 16를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예가 도시될 것이다. 먼저 언급한 바와 같이, 바람직한 실시예의 목적은, 넓은 대역비에 대하여 제 2 및 제 3 왜곡 생성을 최소화하는 것이다.

도 13에 도시된 다른 실시예에서는, 전자 구동기(402)에 의해 구동되는 단일 외부 광학 변조기(422)를 포함하는 시스템(400)이 구비되어 있고, 이들은 자동 바이어스 제어 회로(428)에 의해 제어되는 바이어스이다. 전자 구동기(402)는, 변조기(422)에 의해 생성되는 제 3 왜곡을 보상하기 위해, RF 입력치 상에서 선왜곡 기능을 수행하는 왜곡 네트워크를 포함한다. 연속 파장(cw) 레이저 소스(420)는 변조기(422), 바람직하게는 마하-젠더 변조기에 연결되어 있다.

자동 바이어스 제어 회로(428)는 변조기(422)로부터 광학 출력신호를 감시하고 왜곡 네트워크(418)를 제어하고 위상점에서 변조기(422)를 유지하기 위해 바이어스 수정 신호들을 생성하게 된다. 자동바이어스 제어 회로(428)는 변조기(422)의 DC 바이어스 전극(429) 상에 관리 톤 신호를 제공한다. 관리 톤 신호의 주파수는 CATV RF 대역폭의 하한치 예를 들어 50 MHz 이하가 되도록 선택된다.

도 13에 도시된 바와 같이, 구동기(402)의 작동이 서술될 것이다. RF 입력 신호는 주증폭기(406)에 연결된다. 주증폭기(406)의 출력부분은 피드백 검출 회로를 통해 연결되고, 피드백 검출 회로는 RF 검출기(412) 및 전체 RF 대역폭 상의 일정한 진폭에서 RF 구동기 신호(411)를 유지하기 위한 제어를 얻는 피드백 신호를 제공하는 피드백 증폭기(413)를 포함하고 있다. RF 입력신호의 표본 신호(405)는 감쇠기(414) 및 에러 증폭기(416)을 통해 왜곡 네트워크(418)에 적용된다. 아래에 기술되는 왜곡 네트워크(418)는 변조기(422)에 의해 생성되는 비선형을 보상하는 신호(419) 내의 기수 순서 왜곡을 생성하게 된다. 이들 왜곡 생성물들은, 변조기(422)를 구동시키는 복합신호(411)를 생성하기 위해, 결합기(408)에 의해 주증폭기(406)의 출력치와 재결합하게 된다. 변조기(422)의 비선형 변조는, 적용된 복합신호(411)의 위상에 반대되는 기수 순서 왜곡 생성물을 생성하게 된다. 변조기(422)에 의해 생성되는 기수 순서 생성물의 진폭은 신호(419) 내의 왜곡 생성물의 진폭에 매칭되기 때문에, 변조기(422)의 기수 순서 왜곡은 효과적으로 취소된다.

부하 검출기(478)는 RF 입력 신호부분을 표본조사하여, RF 입력신호 내부에 현존하는 채널 부하의 측정치를 제공하게 된다. 부하검출기(478)는 채널부하를 지시하는 주파수 편차를 수행하는 활성 필터링을 사용한다. 부하검출기 출력신호(479)는 왜곡 네트워크(418)에 대해 거친 바이어스 최적화를 이루기 위해 신호를 처리하는 바이어스 처리기(476)에 연결되어 있다. 미세 바이어스 최적화는 이하에서 기술되는 자동 바이어스 제어 회로(428)로부터 수신되는 바이어스 최적화 신호(473)에 기본을 둔 바이어스 처리기(476)에 의해 결정된다.

바이어스 처리기(476)는 히다치에서 제조된 HD6802 MPU 같은 단일 칩 마이크로 처리기일수 있다. 바이어스처리기(476)는 메모리 내에 저장되는 룩엎 테이블(LUT)을 가지고 있다. 처리기는 채널 부하에 기본을 둔 바이어스 LUT에 접근하여 왜곡 네트워크(418)를 미리 설정하게 된다. 미세 바이어스조정은 몬테 카를로 또는 최소제곱공정에서 연속공정을 제공하는 기수 순서 왜곡의 광학 수신기 표본조사에 기본을 두고 프로그래밍되어, 각 다이오드 상의 바이어스조정을 가지고 왜곡을 최소화하게 된다. 바이어스 처리기는 또한 불균형의 경우에 사용되어, 변조기 위상점을 미세 조율하게 된다.

도 14에는, 왜곡 네트워크에서 사용되는 병렬 다이오드 구조가 도시되어 있다. 변조기(422)의 비선형을 보상하는 역사인함수는 다이오드로부터 짐작될 수 있다. 도 13의 다이오드는 바람직한 장치이다. 왜곡 네트워크(418)는 앤티 병렬 형태로 제 2 다이오드 열(432)로 연결되는 제 1 다이오드 열(430)을 포함하고 있다. 다이오드 열들(430, 432)은 전압소스(V- 및 V+)를 통해 전방으로 각각 바이어스된다. 12개의 다이오드가 각 다이오드 열에 도시되더라도, 다이오드들의 실제 숫자는 2에서 12이고, 이 숫자는 요구되는 V₀의 사이즈에 의존한다. V₀는 왜곡 네트워크(418) 내부의 왜곡 생성물의 진폭이고, 채널 부하 및 변조 지수에 비례하게 된다.

비선형 생성물을 생성하기 위해 다이오드를 활용하는 방법은, 1968년 5월에 보고된 전자장치의 IEEE 트랜젝션, K. V. 로취에 의한 반도체 다이오드 내에서 생성되는 비선형 왜곡 이론에 보고되었다. 로취 방법은, 작은 단일 근사치를 정의하고, 이들 왜곡에 대한 일반적인 곡선을 제공한다. 이를 수행하기 위해, 일정량의 왜곡을 수정이 고려되어야 한다. 그러므로, 일반적인 측면이 고려되는 바, 첫째, 회로에서 아주 낮은 그룹 지연을 제공하는 것, 둘째, 진폭을 위상변환(AM to PM)으로 최소하는 것, 셋째, 왜곡의 진폭에 대하여 채널부하 및 변조지수 효과를 보상하는 것이다.

그룹지연 및 AM에서 PM 변환은 다이오드 설계에 의해 활용되는 패키징 기술에 의해 어드레스를 지정하여 전송함으로써, 반응 요소들을 최소화하게 된다. 채널부하효과는 다이오드의 개수에 의해 조절된다. 그 비결은, 각 다이오드의 작은 신호 특성을 매칭하는 동안, 채널 부하에 의해 요구되는 왜곡 진폭을 생성하는 것이다. 이것은 다이오드의 개수 및 각 다이오드에 필요한 레벨을 세팅하는 바이어스 처리기를 사용하는 바이어스기술에 의해 해결된다. 와류를 최소화하기 위해, 휴렛 패커드사에 의해 제조된 HSMS-2812 스카치 시리즈 다이오드 장치 같은 다이오드 배열은 도 15의 다중-칩 다이오드 구성에서 바람직하게 채용된다. 이 구조에서는, 6개의 다이오드 장치(430')들 중 제 1열이 앤티 병렬 형태로 다이오드들(432')의 제 2 열에 연결된다. 입력전극(431) 및 출력전극(433)은 산화알루미늄 기판 상에서 스트립라인 제조된다.

도 16에는 자동바이어스 제어회로(428)가 도시되어 있다. 관리 톤 신호(447)는 24 MHz 발진기(440)에 의해 생성되고, 그 출력치는 디바이더(442)에 의해 2 MHz 반송 신호 f₀, 4 MHz 및 6 MHz의 참고신호 2f₀, 3f₀로 각각 나누어진다. 자승파장 생성기(452)에 의해 생성되는 1 KHz 자승 파장신호는 AM 변조기(444) 내에서 2 MHz 반송 신호를 변조하고, 변조된 출력치는 대역여파기 필터(446)에 의해 필터링되어 관리 톤 신호(447)를 생성하게 된다. 먼저 주목한 바와 같이, 관리 톤 신호(447)는 외부 광학 변조기(422)(도 13)의 DC 바이어스 입력치 상에서 제공된다. 신호를 RF 입력(411)과 결합하는 대신에, DC 바이어스 입력치 상에서 관리 톤 신호(447)를 제공함에 따라, 더 좋은 절연이 얻어지게 되어서, 두 개의 신호들 사이의 교차변조에 의해 생성되는 원치않는 변조생성물이 줄어들게 된다.

선왜곡 선형화 기술은, 진폭과 대등하고 광학 변조기에 의해 생성되는 비선형 생성물의 위상과는 반대인 왜곡생성물을 생성하는 비선형 장치를 활용한다. CATV 장치의 보조 왜곡 생성물은 광학변조지수 및 채널부하에 의존하다. 변조지수는 반송파상에 있는 변조의 백분율이고, 광학 변조기 상에서 구동 전압으로 인수분해된 축척에 비례한다. 전압은 비선형 사인곡선의 각도 부분을 가로지르게 된다. 즉 부하가 크면 클수록 곡선 상의 각도가 더 커지게 된다. 채널부하를 감시하고 바이어스 처리기(476)를 가지고 선왜곡 네트워크로의 바이어스를 조정함에 따라, 일일 조정 및 설치 조정이 최적화된다.

변조기(422)에 의해 생성되는 왜곡 생성물을 포함하는 모니터 신호(461)는 광학 수신기(426)(도 13)로부터의 출력치이고 RF 분할기에 의해 분할되어, 우수 순서 수정 회로(463) 및 기수 순서 수정 회로(465)로의 입력치를 형성하게 되고, 양 수정회들은 왜곡된 관리 파일럿 신호(447)의 위상검출의 기초에서 변조왜곡을 수정하게 된다. 수정회로(463, 465)는 다른 바이어스 제어 기구에 의해 제안된 위상제어의 출력치를 사용하지 않는다.

수정회로들(463, 465)은 동일한 요소들을 포함하고 있고, 이것들은 통과대역상에서만 다르다. 우수 순서 수정 회로(463)의 작동은 후술될 것이다. 모니터 신호부분은, 제 2 왜곡 생성물을 포함하는 통과대역 주위의 대역여과기(464)를 통해 필터링되고, 2 MHz에서 관리 톤 신호 때문에, 제 2 왜곡 생성물은 4 MHz 주위 중앙의 통과대역일 것이다. 우수 순서 수정회로(465) 때문에, 통과대역은 6 MHz 주위에서 중앙에 있게 된다.

필터링된 모니터 신호는 전치증폭기(468)를 통해 위상 잠금 톤 변조기(456)로 공급되고, 위상 변환기(454)와 결합되는 위상 잠금 변조기(456)는 모니터 신호 상에서 위상 잠금 루프 검출 기능을 수행하여 쿼드 에러 신호(457)를 생성하게 된다. 쿼드 에러신호(457)는 디지털 수정로직(474)으로 입력되어 변조기(422)의 DC 바이어스 입력치로 입력되는 바이어스 제어 신호(475)를 생성하게 된다.

우수 순서 수정 회로(465)는 쿼드 에러 신호(459)를 생성하는 위상 잠금 톤 복조기(460)를 포함하고 있다. 에러신호(459)는 디지털 수정 로직(472)으로 입력되어, 왜곡 네트워크(418)의 미세바이어스를 조정하기 위하여 바이어스처리기(476)(도 13)에 연결되는 제 3 바이어스 최적화 신호(473)를 생성하게 된다.

수정회로(463)의 위상 잠금 루프는, 제 2 생성물을 최소화하기 위해, 광학 변조기(422)의 DC 바이어스 입력치에 적용되는 바이어스를 감지하여 유지하게 된다. 수정회로(463)의 위상 잠금 루프는 왜곡 네트워크(418)로의 바이어스를 감지하여 유지하게 된다. 동적 바이어스 제어는, 정보 대역폭이 팽창할 때, 왜곡 네트워크(418)의 조정을 제공한다. 예를 들어, CATV 제공자가 60개의 채널을 가지고 50 MHz에서 450 MHz 까지의 대역폭 상에서 초기에 작동하는 CATV 시스템에서의 다른 실시예(400)의 장치를 고려하라. 예를 들어, 50 MHz에서 1 GHz에서의 대역폭의 팽창은 변조기(422)에서의 다른 왜곡 생성물 세트를 생성하게 된다. 바이어스처리기(476)(도 13)와 결합되어 있는 자동 바이어스 제어회로(428)에 의해 제공되는 동적 바이어스 제어는, 대역폭 상에서 RF 입력신호를 선형화하기 위해, 왜곡 네트워크(418)의 바이어스를 자동으로 조정하게 된다.

바람직한 작동모드에서는, 변조기(422)의 위상점은 Vπ/2에서 유지됨으로써, 변조기 전이 함수의 선형구역은 도 5에 도시된 바와 같이, 양방향의 기울기를 갖는다.

광학 변조기(422)의 RF 매칭은 진폭 및 최소 그룹 지연을 가지고 광대역 작동을 허여하는 -20db 의 복귀손실을 갖는 위상에서 모두 평평하다.

도 13의 교체되는 실시예는 다른 실시예의 구성요소들을 가지고 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 13의 구동기/변조기 구조는 도 2A의 전송기(22a)로 대체될 수 있다.

도 17a, 17b 및 도 18을 참조하여, 본 발명을 채용하는 시스템 구조가 기술될 것이다. 랙장착모듈(500)은 도 17a 및 도 17b에서 측면도 및 정면도로서 각각 도시되어 있다. 모듈(500)은 외부 광학 변조기 서브어셈블리(501) 및 전자 구동기 패키지(504)를 포함하고 있다. 광학 변조기 서브어셈블리(501)는 본 발명의 다른 실시예에서 개시된 형태의 변조기(502)에 결합되고, 광학 수신기(506)를 포함하고 있다. 이와 유사하게, 구동기 패키지(504)는 다른 실시예에서 기술된 형태의 전자 구동기에 결합된다. 변조기(502)는 광학 입력포트(505), 출력포트(507) 및 구동기 전극(503)을 각각 포함하고 있다. 구동기 패키지(504) 및 변조기 서브어셈블리(501)은 모두 일반 플레이트(511)에 장착된다. 모듈에 장착되는 면판은, 도 18에 도시된 바와 같이, 시스템 구조에서 모듈의 랙장착을 용이하게 하는 핸들(512)를 포함하고 있다.

도 18의 시스템구조는, 이중 레이저 소스(514), 이중 레이저 파워 공급장치(518), 분할기(516) 및 14×26 인치 장착 패널 혹은 하우징(520)에 장착되는 구조를 갖는 8개의 변조기/구동기 모듈(500)을 포함하는 본 발명의 구성요소들을 결합한다. 다른 실시예와 관련하여 상기에서 기술된 바와 같이, 이 구조에서는, 레이저 소스(514)는 8:1의 분할기(516)에 의해 분할되는 cw YAG 레이저이다. 분할기(516)의 각 출력치는 각 변조기/구동기 모듈(500)에 연결된다. 도 18의 구조는 본 발명의 고농도 패키징을 도시하고 있다.

본 발명의 전송기 시스템은 최근의 CATV 구축에서 사용되기 위해, 리모트 변조기 구조를 어드레스 전송하기가 용이하다. 도 19는 리모트 변조기 구조를 도시하고 있고, 또한 이는 에코우 백이라고 명명되어 전화술, 인터넷 및 비디오같은 서비스에 대해 업스트림 전송능력을 제공하게 된다.

섬유 노드(600)에서는, 리모트 전송기로부터 다운스트림 신호(616)를 전송하는 광섬유 케이블(614)이 RF 출력치를 생성하는 종래의 광학 수신기(606)에 연결되어 있다. 다운스트림 신호(616)의 부분(618)은 분할기(604)에 의해 분할되어, 외부 광학 변조기(610)의 광학 입력치에 연결된다. 분할기(604)와 변조기(610) 사이에 연결되는 복극기(608)는 신호(618)를 복극시켜 변조기(610)의 변조작동을 강화시킨다. 구동기(612)는, 노드(600)에서 RF 입력치에 기본을 둔 RF 구동기 신호(620)를 갖는 변조기(610)를 구동시킨다. 변조기(610)의 출력치는, 변조된 반송 신호(622)의 업스트림 전송을 위해 결합기(602)를 통해 광섬유 케이블(614)에 연결된다. 선택적으로, 변조기(610)의 출력치는 분리된 업스트림 광섬유 케이블에 연결된다. 도 19의 구조를 위해 업스트림 전송은 5 MHz-40MHz의 통과대역을 사용한다. 다른 통과대역들은 다운스트림 통과대역 이상의 통과대역을 포함하여 사용된다.

CATV, 전화술, 셀방식의 통화 및 PCS 위해 상기한 바와 같은 광섬유 통신장치에서는, SBS의 억제가 요구된다. SBS 억제하는 몇 개의 길이방향 모드를 가지고 작동할 수 있는 고체상태의 레이저는 미국 특허 5,461,637에 개시되어 있다. 반도체 레이저 혹은 다수의 파장을 생성하는 다른 레이저 시스템은 적어도 100 mW의 출력파워 바람직하게는 200 mW 에 근접하는 출력파워를 가지고 이하에서 기술되는 시스템(10)에서 레이저 소스(12)로서 제공될 수 있다. 레이저 소스(12)는, 대신에 미크라코르사에 의해 제조되는 모델 넘버 MC-HM-12-00-FONS 같은 미크라칩 ND:YAG CW 레이저 소스일 수 있다.

도 20에 도시된 다른 실시예에서는, 시스템(700)은 다중 통신 시스템을 제공하기 위해 상기에 상술된 외부 변조시스템을 사용하여 별개로 변조되어 적어도 12개의 파장을 제공하는 고체상태의 레이저의 다중 작동을 이용한다. 상기 시스템(700)은 중앙영역(702)에서, 레이저 소스(712), 광학 증폭기(713), 분할기(18), 파장분할 다중화기(WDM)(714, 716) 및 외부변조기(722, 723, 724, 725)를 포함하고 있다. 광학 증폭기(713), WDM(718), 광학 검출기들(730), 무선 기본 스테이션(726, 728), 무선터미널(732) 및 가동장치(734)는 중앙영역으로부터 멀리 떨어져 있다.

100-300 mW의 미소치를 갖는 레이저 소스(712)의 출력치는 광학 신호(S10)를 제공하는 광학 증폭기(713)에 의해 증폭된다. 광학증폭기(713)는, 갈릴레오 전기광학 회사, 로만 증폭기에 의해 제조된 플루오르라세 섬유 이득 모듈 같은 플루오르화물 섬유 이득 모듈 혹은 다른 적당한 이득 모듈로 도핑된 플라에오디뮴일 수 있다. 다중 모드 작동에서의 레이저 소스(712)는 λ₁-λ_M파장에서 다중 길이방향 모듈들을 갖는 광학 신호(S10)를 제공한다. 제공된 모듈들의 개수는 레이저의 기하학적 형상에 의존하고, 예를 들어 4, 8 혹은 16모드일 수 있다. 일실시예에서는, 파장은 Å의 순서위에 간격을 가지고 1319 나노미터이다. 광학 증폭기(713)로 연결되는 1×N 분할기는 광학신호(S10)를 N출력치(SA₁에서 SA_N)로 분할한다. 출력치 SA₁는 파장 λ₁-λ_m의 구성요소에 따른 광학 신호를 분할하여 m 출력치에서 파장을 분해하는 WDM(714)에 연결된다. WDM(714)의 출력치는 외부변조기(722, 723)에 연결된다. 분할기(18)로부터의 출력치(SA_N-1, SA_N)는 외부변조기(724, 725)에 각각 연결된다. WDM는 밀집한 파장 상에서 작동할 수 있는 형태일 수 있다. 미국특허 4,715,027에는, 1 Å의 순서 위에 채널분리를 다루기에 적합한 제형격자장치가 개시되어 있다. WDM는 링 공진기 형태일 수 있다.

외부변조기(722)는 파장 λ₁에서 광학 반송 신호를 WDM(714)로부터 수신하여, CATV 또는 전화신호 같은 RF 정보 신호를 갖는 반송 신호를 변조하여 변조된 출력신호(727)를 제공하게 된다. 외부변조기(723)는 파장 λ_m에서 광학 반송 신호 상에서 작동하여 변조출력신호(729)를 제공하게 된다. 변조출력신호들(727, 729)은 WDM(714)로부터의 다른 각 파장출력치와 결합된 변조 출력신호들과 함께 WDM(716)으로 연결되어, 리모트 서브스크라이버 위치(704)로의 광섬유 링크(738)에서 전해진 파장 분할 다중화 광학신호를 제공하게 된다. 서브스크라이버 위치(704)에서는, 광학 증폭기(720)는 링크(738) 상에서 수신된 광학신호를 증폭하게 된다. 광학 증폭기(720)의 출력치에 연결된 WDM(718)는 결합된 광학신호를 디멀티플렉스한다. λ₁-λ_m에서 디멀티플렉스된 광학신호들는 검출기(730)에 의해 별개로 검출된다. 별개의 파장을 변조하는 접근방법에 의해, 서브스크라이버 위치는 단일 섬유 상의 단일 레이저 소스로부터의 다중 서비스를 제공하게 된다.

외부변조기(724)는 분할기(18)로부터 광학 반송 신호(SA_N-1)를 수신하여, 셀방식 혹은 개인 통신시스템(PCS) 같은 RF 정보 신호를 갖고 반송신호를 변조하게 되고, 변조된 출력신호(740)를 제공하게 된다. 유사한 방식으로, 외부변조기(725)는 광학 반송 신호(SA_N) 상에서 작동하여 변조출력신호(742)를 제공하게 된다. 변조 출력신호(740, 742)는, 중앙위치(702)로부터 먼 위치에서 각 무선 베이스 스테이션(726, 728)으로의 광섬유 링크 상에서 전달된다. 기본 스테이션은, 무선 단자(732) 및 가동장치(734)로의 전송을 위하여, 광학신호들을 RF 신호들로 변환하는 광학검출기를 포함하고 있다. 이것은 리모트 베이스 스테이션(726, 728) 및 중앙 위치(702)를 향한 서브스크라이버 위치(704)로부터의 정보신호 업스트림 전송에 대해 언급된다. 도 19에 도시된 실시예가 사용된다.

종래의 전송 실행은, 전자/광학 변환 전에 RF 반송 주파수에서 중간주파수(IF)로의 정보신호 다운변환이 중앙위치(702)에서 발생하는 것을 규정한다. 다운 변환공정은 대역폭을 한정하고 비간섭 전송장치를 만들게 된다. 다운 변환은 또한 신호노이즈로부터 신호의 상관성을 요구하는 스프레드 스펙트럼 전송을 억제하는 시스템 노이즈를 부가한다. 본 발명의 시스템에 의해, 다운변환이 필요없게 되고, RF 정보신호가 외부 변조기들을 통해 광학 신호로 직접 변환된다.

시스템(700)의 다른 실시예에서는, 레이저 소스가 4개 혹은 그 이상의 길이 모드를 제공하는 미크라칩 레이저 모델 MC-HM-12-00-FONS일 수 있다. 레이저 소스는 대신에 에르븀 도핑된 증폭기들이 광학증폭기들(713, 720)을 위해 사용될 수 있는 1550 nm에서 작동할 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로서 기술 및 도시되었고, 당업자에 의해 용이하게 이해될 수 있으며, 부가된 청구항에 의해 규정됨으로써 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 형태가 만들어진다.

Claims (20)

1. 광학 반송 신호를 생성하는 레이저 소스;

   광학 신호를 다수의 분할 반송 신호로 분할하는 레이저에 결합된 입력을 가지는 광학 분할기;

   분할기 출력에 결합된 전송기를 포함하는데, 상기 전송기는,

   구동기 신호를 생성하기 위한 변조기 구동기, 및

   구동기 신호를 수신하기 위한 구동기 입력 및 분할 반송 신호를 수신하기 위한 광학 입력을 가지는 외부 변조기를 포함하고, 상기 변조기는 변조된 출력 신호를 생성하기 위하여 구동기 신호로 분할 반송 신호를 변조하고; 및

   변조된 출력 신호를 수신하는 전송기에 결합된 광섬유 전송 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 전송 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 광학 분할기에 광학적으로 결합된 제 2 레이저 소스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 전송 시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 레이저 소스 및 광학 분할기 사이에 결합된 광학 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 전송 시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 변조기 구동기는 앤티-병렬 회로에 접속된 다수쌍의 다이오드를 가지는 구동기 신호의 비선형 사전왜곡을 제공하기 위하여 구동기 신호 입력에 결합된 왜곡 네트워크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 전송 시스템.
5. 제 4항에 있어서, 상기 변조기는 변조기의 바이어스 포인트를 조절하는 바이어스 입력을 포함하고 상기 광학 전송 시스템은 변조된 출력 신호를 수신하는 감시 광학 수신기, 상기 광학 수신기 및 변조기에 결합된 바이어스 제어 회로, 및 왜곡 네트워크 및 바이어스 제어 회로에 결합된 바이어스 프로세서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 전송 시스템.
6. 제 5항에 있어서, 변조기의 우수 순서 왜곡을 가리키는 제 1 에러 신호를 생성하는 감시 광학 수신기에 결합된 제 1 수정 회로를 포함하는데, 제 1 에러 신호는 바이어스 포인트에 대하여 바이어스를 유지하기 위하여 변조기 바이어스 입력에 결합되고; 및

   변조기에서 기수 순서 왜곡을 가리키는 제 2 에러 신호를 생성하는 감시 광학 수신기에 결합된 제 2 수정 회로를 포함하고, 상기 제 2 에러 신호는 변조된 광학 신호의 왜곡 생성물이 감소되도록 왜곡 네트워크의 비선형 왜곡을 조절하기 위한 바이어스 프로세스에 결합되는 것을 특징으로 하는 광학 전송 시스템.
7. 제 1항에 있어서, 다수의 공통 모듈 몸체를 더 포함하고, 각각의 모듈은 변조기 및 그위에 설치된 변조기 구동기를 가지는 것을 특징으로 하는 광학 전송 시스템.
8. 제 1항에 있어서, 외부 변조기는 마하 젠더 변조기인 것을 특징으로 하는 광학 전송 시스템.
9. 제 1항에 있어서, 상기 레이저 소스는 N개의 길이 모드를 가지는 다중모드 광학 반송 신호를 생성하고, 각각의 모드는 각각의 분할 반송 신호가 다중모드이도록 다른 파장이고, 상기 광학 전송 시스템은 다중모드 분할 반송 신호를 N개의 각각의 파장 분할 반송 신호로 디멀티플렉싱하기 위한 분할 출력에 결합된 적어도 하나의 파장 분할 멀티플렉서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 전송 시스템.
10. 제 1항에 있어서, 상기 광학 분할기는 광학 반송 신호를 불평등 파워 레벨을 가지는 다수의 분할 반송 신호를 분할하기 위하여 다수의 꼬여진 네마틱 액정 편광기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 전송 시스템.
11. 제 1항에 있어서, 상기 구동기 신호는 셀방식 RF 신호를 포함하고 광섬유 전송 시스템은 원격 위치에서 셀방식 기지국에 결합되는 것을 특징으로 하는 광학 전송 시스템.
12. 제 1항에 있어서, 상기 광학 분할기는 1×32 분할기인 것을 특징으로 하는 광학 전송 시스템.
13. 제 1 구동기 신호를 수신하기 위한 제 1 위치에서의 무선 신호 수신기;

    광학 반송 신호를 생성하기 위한 제 1 위치에서의 레이저 소스;

    구동기 신호를 수신하기 위한 구동기 신호 입력 및 광학 반송 신호를 수신하기 위한 광학 입력을 가지는 레이저 소스에 결합된 외부 변조기를 포함하는데, 상기 변조기는 변조된 광학 신호를 생성하기 위하여 구동기 신호로 반송 신호를 변조하고;

    상기 변조된 신호를 전달하기 위한 변조기에 결합된 광섬유 케이블;

    광섬유 케이블상에 수신된 변조 신호를 제 2 구동기 신호로 전환하기 위한 제 2 위치에서의 광학 수신기; 및

    제 2 구동기 신호를 전송하기 위한 광학 수신기에 결합된 제 2 위치에서의 무선 전송기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 전송 시스템.
14. 제 13항에 있어서, 상기 광학 전송 시스템은 개인용 통신 네트워크를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 전송 시스템.
15. 제 13항에 있어서, 상기 수신기는 RF 수신기이고 상기 전송기는 RF 전송기인 것을 특징으로 하는 광학 전송 시스템.
16. 다수의 RF 구동기 신호를 제공하는 단계;

    광학 반송 신호를 제공하는 단계;

    광학 반송 신호를 다수의 분할 반송 신호로 분할하는 단계; 및

    각 분할 반송 신호에 대하여:

    변조된 광학 신호를 생성하기 위하여 RF 구동기 신호로 분할 반송 신호를 변조하는 단계; 및

    상기 변조된 광학 신호를 광섬유 전송 시스템에 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 전송 방법.
17. 제 16항에 있어서, 상기 변조 단계는 마하 젠더 변조기에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 광학 전송 방법.
18. 제 16항에 있어서, 상기 분할 단계는 불평등 파워 레벨을 가지는 다수의 분할 반송 신호로 광학 반송 신호를 분할하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 전송 방법.
19. 제 16항에 있어서, 광학 반송 신호를 제공하는 단계는 N개의 길이 모드를 가지는 다중모드 광학 반송 신호를 제공하는 단계를 포함하고, 각각의 모드는 각각의 분할 반송 신호가 다중모드이도록 다른 파장인 것을 특징으로 하는 광학 전송 방법.
20. 제 19항에 있어서, 적어도 하나의 다중모드 분할 반송 신호를 N개의 각각의 파장 분할 반송 신호로 디멀티플렉싱 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 전송 방법.