KR20010076611A - Opto-electronic Hybrid Apparatus and Method for Optical Clock Recovery - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An opto-electronic mixing type optical clock reproducing device is provided, which extracts and reproduces an optical clock component to be a mode locking state in a fiber ring resonator for the outputs of a semiconductor optical amplifier. CONSTITUTION: A photodiode(11) receives an inputted optical signal and converts an electric signal. A semiconductor optical amplifier(12) generates an optical signal treated with an intensity modulation and makes a mode locking state in a fiber ring resonator(13). The fiber ring resonator(13) includes an optical isolator(15) for guiding the optical pulse for one direction, an optical band pass filter(16) for passing a partial bandwidth among the optical purse outputted from optical isolator(15), an optical coupler(17) and an optical delay line(18) for adjusting optical paths and transmitting the optical pulse passed through the optical band pass filter(16) to the semiconductor optical amplifier(12).

Description

광전 혼합형 광 클럭 재생장치 및 방법{Opto-electronic Hybrid Apparatus and Method for Optical Clock Recovery }Opto-electronic Hybrid Apparatus and Method for Optical Clock Recovery

본 발명은 광전송 신호의 광 펄스 열(optical pulse stream)로부터 클럭(clock) 성분을 추출 및 재생하는 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 광학적인 방법으로 광신호의 클럭을 추출 및 재생하고, 이를 이용하여 광신호의 파형을 재생 및 증폭하는 광전 혼합형 광 클럭 재생장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for extracting and reproducing a clock component from an optical pulse stream of an optical transmission signal, and more specifically, to extract and reproduce a clock of an optical signal by an optical method. A photoelectric hybrid optical clock reproducing apparatus and method for reproducing and amplifying a waveform of an optical signal by using the same.

일반적으로 전송되는 광 신호는 0과 1의 세기를 갖는 광 펄스들의 조합(광 펄스 열)으로 구성된다. 이들 광 펄스 열은 전송되면서 여러 가지 요인들에 의해 열화되어, 수신측에서는 변형되고 왜곡된 광신호, 즉 광 펄스 열을 수신하게 된다. 이러한 왜곡된 광 펄스 열로부터 클럭 성분을 광학적으로 추출하는 기술이 광 클럭 재생 기술이다. 종래에는 전기적인 방법으로 클럭 성분을 추출하고 재생하였으나, 이를 위해서는 광전(optical to electrical) 또는 전광(elctrical to optical) 변환과 같은 복잡한 구성이 필요하고, 또한 재생된 전기적 펄스들을 처리하기 위한 고속 전자소자들이 요구된다. 그러나 광전송 속도가 빨라지면서 전자소자의 신호처리 속도가 한계에 이르렀고, 이를 해결하기 위한 방법으로 광학적 클럭 추출 및재생 방법이 고안되었다.In general, the transmitted optical signal consists of a combination of optical pulses (optical pulse train) with intensity of 0 and 1. These optical pulse trains are degraded by various factors as they are transmitted, and the receiving side receives the deformed and distorted optical signal, that is, the optical pulse train. Optical clock reproduction technology is a technique for optically extracting clock components from such distorted optical pulse trains. Conventionally, the clock component is extracted and reproduced by an electric method, but this requires a complicated configuration such as optical to electrical or optical to optical conversion, and also a high-speed electronic device for processing the reproduced electrical pulses. Are required. However, as the optical transmission speed increased, the signal processing speed of the electronic device reached its limit, and an optical clock extraction and reproduction method was devised to solve this problem.

초고속 광신호의 클럭 성분을 광학적으로 추출 및 재생하기 위한 종래의 기술로는, 광섬유 링 레이저(fiber ring laser) 또는 비선형 광섬유 루프 미러(NOLM: nonlinear optical loop mirror)를 이용하거나, 모드 잠김 레이저다이오드(mode locked laser diode)등의 반도체 광소자를 이용하는 방법 등이 제안되었다.Conventional techniques for optically extracting and reproducing the clock component of an ultrafast optical signal include a fiber ring laser or a nonlinear optical loop mirror (NOLM), or a mode locked laser diode. A method of using a semiconductor optical device such as a mode locked laser diode) has been proposed.

도 1은 대표적인 종래기술에 따른 비선형 광변조기 및 광섬유 링 레이저를 이용한 전광(all-optical) 광클럭 재생장치를 도시한 구성도이다. 전송된 광신호(파장 λ1)는 파장분할다중소자(WDM)(1)를 통해 광섬유 링 레이저의 광출력(파장 λ2)과 다중되어 비선형 광변조기(2)로 입력된다. 비선형 광변조기(2)는 전송되어온 광신호(파장 λ1)의 펄스 열에 따라 광섬유 링 레이저의 광출력(파장 λ2)을 상호위상변조(cross phase modulation)시켜 동일한 정보를 갖는 펄스 열로 변조시킨다. 비선형 광변조기(2)를 통과한 후 전송되어온 광신호(파장 λ1)는 파장분할다중소자(3)를 통해 출력되고, 상호위상 변조된 광신호(파장 λ2)는 다시 광섬유 링 레이저의 공진기로 입력된다. 한편, 광섬유 링 레이저는 공진기 내에 이득 매질로 에르븀첨가 광섬유(Er-doped fiber)(7), 여기광원(5), 그리고 파장분할다중소자(6)으로 구성된 에르븀첨가 광섬유증폭기(EDFA)와, 광신호를 한 방향으로만 진행시키는 광아이솔레이터(optical isolator)(4), 클럭 성분을 갖는 광신호의 중심파장을 선택하기 위한 대역투과 광 필터(8), 공진기의 길이를 조절하기 위한 광지연기(fiber stretcher)(9), 광클럭 신호를 출력시키기 위해 사용되는 광커플러(10) 등으로 구성된다.1 is a block diagram illustrating an all-optical optical clock reproducing apparatus using a nonlinear optical modulator and an optical fiber ring laser according to a representative prior art. The transmitted optical signal (wavelength [lambda] 1) is multiplexed with the optical output (wavelength [lambda] 2) of the optical fiber ring laser via the WDM (1) and input to the nonlinear optical modulator (2). The nonlinear optical modulator 2 cross-modulates the optical output (wavelength λ2) of the optical fiber ring laser according to the pulse train of the transmitted optical signal (wavelength λ1) and modulates it into a pulse train having the same information. The optical signal (wavelength λ1) transmitted after passing through the nonlinear optical modulator 2 is output through the wavelength division multiplexer 3, and the cross-phase modulated optical signal (wavelength λ2) is input to the resonator of the optical fiber ring laser. do. Meanwhile, the optical fiber ring laser has an erbium-doped fiber amplifier (EDFA) composed of an erbium-doped fiber (7), an excitation light source (5), and a wavelength division multiplexer (6) as a gain medium in the resonator. An optical isolator (4) for advancing the signal in only one direction, a band-pass optical filter (8) for selecting the center wavelength of an optical signal having a clock component, and an optical delay for adjusting the length of the resonator (fiber) stretcher 9, an optical coupler 10 used to output an optical clock signal, and the like.

비선형 광변조기(2)는 분산천이 광섬유(Dispersion shifted fiber)와 같은 광섬유로 구성할 수 있으며, 상호위상변조(cross phase modulation)와 같은 물리적 현상을 이용하여, 전송되어온 광신호(파장 λ1)의 펄스 열(정보)에 따라 파장이 다른 광신호(여기서는 파장 λ2)를 변조시킨다. 이때, 상호위상변조 효율을 높이기 위해 영분산파장을 중심으로 대칭이 되도록 파장 λ2를 선택하며, 광섬유 링 레이저의 대역투과 광필터(8)을 이용하여 조절한다. 파장 λ2인 광신호는 광섬유 링 레이저에 의해 발생되며, 비선형 광변조기(2)에 의해 상호위상 변조되어 전송된 광신호(파장 λ1)에 동기된 후 다시 광섬유 링 레이저의 공진기 내에서 모드잠김된다. 따라서, 광섬유 링 레이저의 출력인 광신호 λ2는 비선형 광변조기(2)에 의해 상호위상 변조되어 광섬유 링 레이저의 공진기 내에서 모드 잠김이 되고, 전송되어온 입력 광신호(파장 λ1)의 비트율에 동기되어 클럭 성분을 얻을 수 있다.The nonlinear optical modulator 2 may be composed of an optical fiber such as dispersion shifted fiber, and pulses of the transmitted optical signal (wavelength λ1) using a physical phenomenon such as cross phase modulation. Optical signals (wavelength lambda 2 in this case) having different wavelengths are modulated according to the columns (information). At this time, in order to increase the interphase modulation efficiency, the wavelength λ 2 is selected to be symmetric about the zero dispersion wavelength, and is adjusted using the bandpass optical filter 8 of the optical fiber ring laser. The optical signal having a wavelength? 2 is generated by the optical fiber ring laser, and is locked in the resonator of the optical fiber ring laser after being synchronized with the optical signal (wavelength? 1) transmitted by being phase-modulated by the nonlinear optical modulator 2. Therefore, the optical signal λ2, which is the output of the optical fiber ring laser, is mutually phase-modulated by the nonlinear optical modulator 2 to be mode locked in the resonator of the optical fiber ring laser, and is synchronized with the bit rate of the transmitted input optical signal (wavelength λ1). The clock component can be obtained.

도 1과 같은 종래의 기술은 비선형 광변조기의 상호위상변조 특성이 불안정하고, 효율적인 상호위상변조를 위해 미세한 파장조정이 필요하며, 광섬유 링 레이저가 온도나 진동과 같은 외부 환경에 민감하여 파장 안정도 등의 특성이 불안정하다. 또한, 상기 불안정한 특성을 보상하기 위해 제어회로들이 필요하며, 따라서 구성이 매우 복잡해진다.The prior art as shown in FIG. 1 has unstable interphase modulation characteristics of a nonlinear optical modulator, requires fine wavelength adjustment for efficient interphase modulation, and optical fiber ring lasers are sensitive to external environments such as temperature and vibration, and thus wavelength stability. The characteristics of are unstable. In addition, control circuits are required to compensate for the unstable characteristics, and therefore the configuration becomes very complicated.

이와 같이 종래의 방법들로서 비선형 광섬유 루프 미러나 광섬유 링 레이저를 이용하는 방법은, 온도나 진동과 같은 외부 환경에 매우 민감하며, 편광(polarization)의 영향을 크게 받으므로 이들을 제어하기 위하여, 특성이 매우 불안정한 편광제어기, 온도 제어회로 등 추가적인 광 부품 및 제어장치 등 많은 수의 부품이 요구된다. 따라서, 구성이 복잡하고, 재생된 광 클럭의 특성이 불안정하다는 등의 문제점이 있다. 또한 모드 잠김 레이저다이오드 등의 반도체 광소자를 이용하는 방법은 상기 전광학적(all-optical) 방법에 비해 구성이 단순하지만, 편광특성을 제어하기 위한 추가적인 부품이 요구되며, 이들 부품의 환경특성을 제어하기 위한 장치가 요구되고, 소자기술이 아직 성숙되어 있지 못하다는 단점이 있다.As described above, nonlinear fiber loop mirrors or fiber ring lasers are very sensitive to external environments such as temperature and vibration, and are highly unstable to control them because they are greatly affected by polarization. A large number of components, such as additional optical components and controllers such as a polarization controller and a temperature control circuit, are required. Therefore, there is a problem that the configuration is complicated and the characteristics of the reproduced optical clock are unstable. In addition, the method using a semiconductor optical device such as a mode-locked laser diode is simpler than the all-optical method, but requires an additional component for controlling polarization characteristics, and an environmental component for controlling the environmental characteristics of these components. There is a disadvantage that a device is required and the device technology is not yet mature.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 반도체 광증폭기(SOA: semiconductor optical amplifier) 및 이를 포함하는 광섬유 링 공진기(fiber ring resonator)를 구성하고, 일반적으로 사용되는 저가격의 광검출기(PD: photodiode)의 출력으로 반도체 광증폭기를 구동하여, 반도체 광증폭기의 출력이 광섬유 링 공진기 내에서 모드 잠김(mode locking) 되도록 하여 광 클럭 성분을 추출 및 재생하는 광전(opto-electronic) 혼합형 광클럭 재생장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and comprises a semiconductor optical amplifier (SOA) and a fiber ring resonator including the same, and is generally used Opto-optoelectronics extracts and reproduces optical clock components by driving semiconductor optical amplifiers with the output of low-cost photodiodes (PDs), allowing the outputs of semiconductor optical amplifiers to be mode locked in an optical fiber ring resonator. It is an object of the present invention to provide a hybrid optical clock reproducing apparatus and method.

또한, 본 발명은, 종래의 방법인 전광학적(all optical) 광 클럭 재생방법이 갖는 광 클럭 특성의 불안정성 및 구성상의 난이도 등의 문제점을 극복하고, 보다 경제적이고, 효율적인 광 클럭 재생장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention overcomes the problems of optical clock characteristic instability and structural difficulty of the conventional all optical optical clock reproducing method, and provides a more economical and efficient optical clock reproducing apparatus and method. It is to provide.

도 1은 종래 기술에 따른 비선형 광 변조기 및 광섬유 링 공진기를 이용한 전광 광 클럭 재생장치의 구성도,1 is a block diagram of an all-optical clock reproducing apparatus using a nonlinear optical modulator and an optical fiber ring resonator according to the prior art;

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 광검출기, 반도체 광증폭기 및 광섬유 링 공진기를 이용한 광전 혼합형 광 클럭 재생장치의 일 실시예도,2 is an embodiment of a photoelectric hybrid optical clock reproducing apparatus using a photodetector, a semiconductor optical amplifier, and an optical fiber ring resonator according to one embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 광전 혼합형 광 클럭 재생장치를 이용하여 추출 및 재생된 클럭 성분을 도시한 그래프도이다.3 is a graph illustrating clock components extracted and reproduced using the photoelectric hybrid optical clock reproducing apparatus according to the present invention.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※※ Explanation of code about main part of drawing ※

WDM : 파장분할 다중소자WDM: wavelength division multiple device

NOM : 비선형 광조기NOM: Nonlinear Light Dimmer

EDFA : 에르븀첨가 광섬유증폭기EDFA: Erbium-doped Fiber Optic Amplifier

Er : 에러븀Er: Orbium

F : 광필터F: optical filter

I : 광아이솔레이터I: Photoisolator

FS : 광지연기FS: Photo Delay

FC : 광커플러FC: Optocouplers

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광전 혼합형 광 클럭 재생장치는, 광전송신호의 광 펄스를 전기적 펄스로 변환하는 광검출기와, 상기 전기적 펄스에 따라 강도 변조된 광 펄스를 출력하는 반도체 광증폭기, 및 상기 반도체 광증폭기를 포함하며 상기 강도 변조된 광 펄스를 모드 잠김시키는 링 공진기를 포함한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the photoelectric hybrid optical clock reproducing apparatus according to the present invention includes a photodetector for converting an optical pulse of an optical transmission signal into an electrical pulse, and a semiconductor optical amplifier for outputting an intensity pulse modulated according to the electrical pulse. And a ring resonator including the semiconductor optical amplifier and mode-locking the intensity modulated light pulse.

양호하게는, 상기 링 공진기는, 상기 반도체 광증폭기에서 출력되는 강도 변조된 광 펄스를 한 방향으로만 진행시키는 광아이솔레이터와, 상기 광아이솔레이터를 통과한 광 펄스 중 일정한 대역의 파장만을 투과시키는 대역투과 광필터, 및 상기 광신호의 광경로를 조절하며 상기 대역투과 광필터를 통과한 광 펄스를 반도체 광증폭기로 전송하는 광지연기를 더 포함하며, 상기 대역투과 광필터를 투과한 광 펄스의 일부를 외부로 분리하고 나머지를 상기 광지연기로 전달하는 광 커플러를 더 포함한 것을 특징으로 한다.Preferably, the ring resonator comprises: an optical isolator for propagating the intensity modulated light pulse output from the semiconductor optical amplifier in only one direction; and a band transmission for transmitting only a wavelength of a predetermined band among the light pulses passing through the optical isolator. And an optical delayer for adjusting an optical path of the optical signal and transmitting an optical pulse passed through the band-pass optical filter to a semiconductor optical amplifier, wherein a part of the optical pulse transmitted through the band-pass optical filter is included. It further comprises an optical coupler for separating to the outside and transferring the rest to the optical delay.

또한, 본 발명에 따른 광전 혼합형 광클럭 재생방법은, 상기 광전송신호를 전기적 광 펄스로 변환하는 제 1 단계와, 상기 전기적 광 펄스를 강도 변조된 광 펄스로 변환하는 제 2 단계, 및 상기 강도 변조된 광 펄스를 모드 잠김시키는 제 3 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.In addition, the photoelectric hybrid optical clock reproduction method according to the present invention, the first step of converting the optical transmission signal into an electrical light pulse, the second step of converting the electrical light pulse into an intensity modulated light pulse, and the intensity modulation And a third step of mode locking the pulsed light pulses.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 "광전 혼합형 광 클럭 재생장치 및 방법"을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a "photoelectric hybrid optical clock reproducing apparatus and method" according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 광증폭기 및 광섬유 링 공진기를 이용한 광전 혼합형 광클럭 재생장치의 일 실시예이다. 본 발명의 광전 혼합형 광클럭 재생장치는 입력된 광신호를 수신하여 전기신호로 변환하는 광검출기(11)와 강도변조(intensity modulation)된 광신호를 발생시키고, 이를 광섬유 링 공진기(fiber ring resonator)(13) 내에서 모드잠김(mode locking)시키기 위한 반도체 광증폭기(12), 및 반도체 광증폭기(12)를 포함하는 광섬유 링 공진기(13)로 구성된다.2 is an embodiment of a photoelectric hybrid optical clock reproducing apparatus using a semiconductor optical amplifier and an optical fiber ring resonator according to an embodiment of the present invention. The photoelectric hybrid optical clock reproducing apparatus of the present invention generates an optical signal subjected to intensity modulation and an optical detector 11 for receiving an input optical signal and converting it into an electrical signal, which is then used as a fiber ring resonator. And an optical fiber ring resonator 13 including a semiconductor optical amplifier 12 and a semiconductor optical amplifier 12 for mode locking in 13.

광검출기(11)는 일반적으로 사용되는 저가격의 광검출기가 사용되며, 전송되어 온 광신호의 광 펄스 열은 광검출기(11)에 의해 전기신호, 즉 전기적 펄스 열로 변환된다. 광검출기(11)의 출력인 전기적 펄스 열은 광섬유 링 공진기(13) 내의 반도체 광증폭기(semiconductor optical amplifier)(12)를 구동시켜 다시 강도변조된 광신호, 즉 광 펄스 열로 변환된다.The photodetector 11 is a low-cost photodetector that is generally used, the optical pulse train of the transmitted optical signal is converted into an electrical signal, that is, an electrical pulse train by the photodetector 11. The electrical pulse train, which is the output of the photodetector 11, is driven by a semiconductor optical amplifier 12 in the optical fiber ring resonator 13 and converted into an intensity modulated optical signal, that is, an optical pulse train.

광섬유 링 공진기(13)는 강도 변조된 광신호를 발생시키고, 이를 공진기 내에서 모드 잠김시키기 위해 사용되는, 일정한 파장 대역에서 일정한 이득을 갖는 반도체 광증폭기(12), 일반 광섬유(14), 광신호를 한 방향으로만 진행시키는 광아이솔레이터(optical isolator)(15), 일정한 대역의 파장만을 투과시키는 대역투과 광필터(optical band pass filter)(16), 광신호의 일부를 분리하는 광커플러(17) 및 광경로의 길이를 조절하는 광지연기(optical delay line)(18) 등으로 구성되며, 반도체 광증폭기(12)의 출력인 강도 변조된 광신호를 모드 잠김시킨다.The optical fiber ring resonator 13 generates a semiconductor signal which has a constant gain in a certain wavelength band, which is used to generate an intensity modulated optical signal and mode lock it in the resonator, a general optical fiber 14, an optical signal Optical isolator 15 for advancing only in one direction, an optical band pass filter 16 for transmitting only a wavelength of a predetermined band, and an optical coupler 17 for separating a part of an optical signal And an optical delay line 18 for adjusting the length of the optical path, and mode-lock the intensity modulated optical signal, which is the output of the semiconductor optical amplifier 12.

도 2의 입력포트 a로 입력된 광신호의 광펄스 열은 일반적인 광검출기(11)에 의해 전기적 펄스 열로 변환된다. 광검출기(11)에 의해 발생된 전기신호, 즉 전기적 펄스 열은 광섬유 링 공진기(13)의 반도체 광증폭기(12)를 구동하며, 반도체 광증폭기(12)는 광검출기(11)에 의해 발생된 전기적 펄스 열에 따라 강도 변조된 광신호, 즉 광 펄스 열을 발생시킨다. 반도체 광증폭기(12)에 의해 발생된 광신호의 펄스 열은 넓은 파장 범위에 걸쳐 이득을 가진다. 광검출기(11) 및 반도체 광증폭기(12)에 의해 강도 변조된 광신호는 일반 광섬유(14)로 입력되고, 한 방향으로만 광신호를 진행시키는 광아이솔레이터(15)를 거쳐, 대역투과 광필터(16)를 통과한다. 대역투과 광필터(16)는 넓은 파장대역에 걸쳐 있는 반도체 광증폭기의 광신호를 일정한 파장으로 한정하여 광섬유 링 공진기(13) 내에서 모드 잠김이 효율적으로 일어나도록 하는 역할을 한다. 대역투과 광필터(16)을 통과한 광신호는 광커플러(17)에 의해 광신호의 일부는 출력 포트 b로 출력되고, 나머지 광신호는 다시 일반 광섬유(14)를 거쳐 광지연기(18)로 진행하며, 광섬유 링 공진기(13) 내에서 모드 잠김된다. 광지연기(18)는 반도체 광증폭기(12), 일반 광섬유(14) 및 상기 광부품(15 ~ 17)으로 구성된 광섬유 링 공진기(13) 내에서 진행하는 광신호, 즉 광 펄스 열을 모드 잠김시킬 수 있도록 광경로를 조절하는 기능을 한다.The optical pulse train of the optical signal input to the input port a of FIG. 2 is converted into an electric pulse train by the general photodetector 11. The electrical signal generated by the photodetector 11, that is, the electric pulse train, drives the semiconductor optical amplifier 12 of the optical fiber ring resonator 13, and the semiconductor optical amplifier 12 is generated by the photodetector 11. Generate an optical signal intensity modulated in accordance with the electrical pulse train, that is, an optical pulse train. The pulse train of optical signals generated by the semiconductor optical amplifier 12 has gain over a wide wavelength range. An optical signal intensity-modulated by the photodetector 11 and the semiconductor optical amplifier 12 is input to the general optical fiber 14 and passes through an optical isolator 15 for advancing the optical signal in only one direction. Pass 16. The band-pass optical filter 16 limits the optical signal of the semiconductor optical amplifier over a wide wavelength band to a certain wavelength so as to efficiently lock the mode in the optical fiber ring resonator 13. The optical signal passing through the band-pass optical filter 16 is output by the optical coupler 17 to a part of the optical signal to the output port b, and the remaining optical signal is returned to the optical delay unit 18 through the general optical fiber 14. It proceeds and is mode locked in the optical fiber ring resonator 13. The optical delay unit 18 mode-locks an optical signal, that is, an optical pulse train, which proceeds in the optical fiber ring resonator 13 composed of the semiconductor optical amplifier 12, the general optical fiber 14, and the optical components 15 to 17. It adjusts the light path so that it can.

광섬유 링 공진기(13) 내에서 광신호의 모드잠김은 공진기의 길이와 광변조기의 변조주파수에 관계한다. 광경로가 L인 링 공진기(13) 내에서 존재하는 공진모드(resonating modes)들은 c/L의 간격으로 존재하며, 이들 공진모드들은 각각 서로 다른 위상과 진폭을 가진다. 이때 공진기 내에 변조기가 존재하고, 이 변조기가 공진모드의 간격에 해당되는 주파수로 광신호를 변조하는 경우 일정한 위상을 갖게 되어 모드 잠김이 일어난다. 반도체 광증폭기(12)에서 발생되는 강도 변조된 광신호, 즉 광 펄스 열을 광섬유 링 공진기(13) 내에서 모드 잠김시키기 위해서 공진기의 광경로 L(=nl, n은 광섬유의 굴절율, l은 광섬유 링 공진기(13)의 실제 길이)이 광클럭 속도와 위상이 일치되도록 조절하여야 한다. 빛 속도를 c[m/s], 광신호의 전송속도를 f[Hz]라고 하면, 공진기의 광경로 L은 L=Nc/f(N은 정수)가 되어야 하며, 이는 광섬유(14)의 길이와 광지연기(18)을 이용하여 정확히 조절한다. 즉, 광섬유 링 공진기(13)의 광경로는 반도체 광증폭기(12)에서 발생된 강도 변조된 광신호, 즉 광 펄스 열이 광섬유 링 공진기(13)를 한 바퀴 진행하는 시간이 광펄스 열의 시간적 간격의 정수배가 되도록 한다. 따라서 광섬유 링 공진기(13) 내에서 진행하는 광 펄스 열은 광섬유 링 공진기(13)을 한 바퀴 진행할 때마다 위상이 일치하게 되어(공진되어) 모드 잠김이 이루어진다. 모드잠김이 이루어진 광 펄스 열은 전송되어온 광 펄스 열의 클럭 성분과 정확히 일치하게 되어 광 클럭의 추출 및 재생이 이루어진다.Mode locking of the optical signal in the optical fiber ring resonator 13 is related to the length of the resonator and the modulation frequency of the optical modulator. Resonating modes existing in the ring resonator 13 having the optical path L exist at intervals of c / L, and these resonant modes have different phases and amplitudes, respectively. At this time, when the modulator is present in the resonator, and the modulator modulates the optical signal at a frequency corresponding to the interval of the resonance mode, the modulator has a constant phase and mode lock occurs. The optical path L of the resonator (= nl, n is the refractive index of the optical fiber, l is the optical fiber, in order to mode-lock the intensity modulated optical signal generated in the semiconductor optical amplifier 12, that is, the optical pulse train in the optical fiber ring resonator 13 The actual length of the ring resonator 13 should be adjusted to match the phase of the optical clock. If the light speed is c [m / s] and the transmission speed of the optical signal is f [Hz], the optical path L of the resonator should be L = Nc / f (N is an integer), which is the length of the optical fiber 14. Using the optical delay unit 18 and accurately adjusted. That is, the optical path of the optical fiber ring resonator 13 is a time interval of the intensity pulsed optical signal generated by the semiconductor optical amplifier 12, that is, the time when the optical pulse train travels the optical fiber ring resonator 13 once. To be an integer multiple of. Therefore, the optical pulse train proceeding in the optical fiber ring resonator 13 is phase locked (resonated) every time the optical fiber ring resonator 13 goes through, and the mode is locked. The mode pulsed optical pulse train coincides exactly with the clock component of the optical pulse train transmitted, thereby extracting and reproducing the optical clock.

도 3은 상기와 같은 광전 혼합형 광클럭 재생장치로 실험한 결과로서, 입력되는 광신호의 펄스 열과, 재생된 광 클럭이다. 각 그래프에서 위 펄스는 입력되는 광신호 펄스 열의 비트 패턴(bit pattern)이며, 아래 펄스는 재생된 광 클럭 성분이다. 도 3의 a) 내지 h)는 비트 패턴이 11111111, 01111111, 00111111, 00011111, 00001111, 00000111, 00000011 및 00000001인 경우에 대해 각각 재생된 광클럭 성분을 보여준다. 이때, 입력되는 광신호는 RZ(return to zero) 형태이며, 전송속도는 309.9Mb/s이다. 본 발명에 따르면 재생된 클럭의 주파수가 전송되어온 입력 광신호의 클럭과 일치한다.3 is a result of experiments with the photoelectric hybrid optical clock reproducing apparatus as described above, and shows the pulse train of the optical signal to be input and the reproduced optical clock. In each graph, the upper pulse is a bit pattern of an input optical signal pulse string, and the lower pulse is a reproduced optical clock component. 3 a) to h) show the reproduced optical clock components for the case where the bit patterns are 11111111, 01111111, 00111111, 00011111, 00001111, 00000111, 00000011 and 00000001, respectively. At this time, the input optical signal is in the form of RZ (return to zero), the transmission rate is 309.9Mb / s. According to the present invention, the frequency of the reproduced clock coincides with the clock of the input optical signal.

위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the invention has been described above based on the preferred embodiments thereof, these embodiments are intended to illustrate rather than limit the invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes, modifications, or adjustments to the above embodiments can be made without departing from the spirit of the invention. Therefore, the protection scope of the present invention will be limited only by the appended claims, and should be construed as including all such changes, modifications or adjustments.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 저가격 광검출기를 이용하여 재생하고자 하는 광전송 신호를 전기신호로 변환하고, 저가격 광검출기의 전기신호를 이용하여 반도체 광증폭기를 강도 변조시켜 광신호를 발생시키고, 강도 변조된 반도체 광증폭기의 광신호를 광섬유 링 공진기를 이용하여 모드 잠김시킴으로써, 구성이 단순하고, 재생된 클럭의 특성이 매우 안정적이며, 저가격인 광 클럭 재생장치를 구현할 수 있다.As described above, according to the present invention, the optical transmission signal to be reproduced by using a low-cost photodetector is converted into an electrical signal, and the optical signal is generated by intensity-modulating the semiconductor optical amplifier using the electrical signal of the low-cost photodetector to generate an optical signal, and the intensity modulation. By mode-locking the optical signal of the semiconductor optical amplifier using the optical fiber ring resonator, it is possible to implement an optical clock reproducing apparatus having a simple configuration, a very stable characteristic of the reproduced clock, and a low cost.

또한, 본 발명에서 사용하는 광섬유 링 공진기는 대역투과 광필터, 광아이솔레이터 및 광지연기 등 비교적 외부 환경특성에 민감하지 않고 편광의 영향이 적어 특성이 매우 안정적이며, 따라서 추가적인 제어 회로가 요구되지 않는 소량의 광부품을 사용하므로써, 구성이 단순하고, 경제적이며, 특성이 안정적인 광 클럭 재생 장치를 구현할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 종래의 전광학적인 광 클럭 재생방법이 갖는 구성의 난이도 및 재생된 클럭의 불안정성을 개선하며, 소량의 광부품을 사용하고, 제어 기능을 최소화하여, 경제적이고, 효율적인 광 클럭 재생방법을 제공할 수 있다.In addition, the optical fiber ring resonator used in the present invention is relatively insensitive to external environmental characteristics such as a bandpass optical filter, an optical isolator, and a optical delay, and has a small polarization effect, so that the characteristics are very stable, and thus a small amount of additional control circuit is not required. By using the optical components of the optical clock reproducing apparatus of simple, economical and stable characteristics can be implemented. Therefore, according to the present invention, it is possible to improve the difficulty of the configuration of the conventional all-optical optical clock reproducing method and the instability of the reproduced clock, to use a small amount of optical parts, to minimize the control function, and to provide economical and efficient optical. A clock reproducing method can be provided.

Claims (6)

광전송신호의 광 클럭을 추출하고 재생하는 장치에 있어서,An apparatus for extracting and reproducing an optical clock of an optical transmission signal, 상기 광전송신호의 광 펄스를 전기적 펄스로 변환하는 광검출기와,A photodetector for converting an optical pulse of the optical transmission signal into an electrical pulse; 상기 전기적 펄스에 따라 강도 변조된 광 펄스를 출력하는 반도체 광증폭기, 및A semiconductor optical amplifier for outputting an optical pulse intensity-modulated according to the electrical pulse; 상기 반도체 광증폭기를 포함하며 상기 강도 변조된 광 펄스를 모드 잠김시키는 링 공진기를 포함한 것을 특징으로 하는 광전 혼합형 광 클럭 재생장치.And a ring resonator including the semiconductor optical amplifier and mode locked the intensity modulated light pulse. 제 1 항에 있어서, 상기 링 공진기는,The method of claim 1, wherein the ring resonator, 상기 반도체 광증폭기에서 출력되는 강도 변조된 광 펄스를 한 방향으로만 진행시키는 광아이솔레이터와,An optical isolator for propagating the intensity-modulated optical pulse output from the semiconductor optical amplifier in only one direction; 상기 광아이솔레이터를 통과한 광 펄스 중 일정한 대역의 파장만을 투과시키는 대역투과 광필터, 및A band-pass optical filter for transmitting only a wavelength of a predetermined band among the optical pulses passing through the optical isolator, and 상기 광신호의 광경로를 조절하며 상기 대역투과 광필터를 통과한 광 펄스를 반도체 광증폭기로 전송하는 광지연기를 더 포함한 것을 특징으로 하는 광전 혼합형 광 클럭 재생장치.And an optical delay unit for adjusting an optical path of the optical signal and transmitting an optical pulse passing through the bandpass optical filter to a semiconductor optical amplifier. 제 2 항에 있어서, 상기 대역투과 광필터를 투과한 광 펄스의 일부를 외부로 분리하고 나머지를 상기 광지연기로 전달하는 광 커플러를 더 포함한 것을 특징으로 하는 광전 혼합형 광 클럭 재생장치.The photoelectric hybrid optical clock reproducing apparatus according to claim 2, further comprising an optical coupler for separating a part of the light pulse transmitted through the band-pass optical filter to the outside and transferring the remaining part to the optical delay unit. 제 1 항에 있어서, 상기 광검출기는 포토다이오드인 것을 특징으로 하는 광전 혼합형 광 클럭 재생장치.The photoelectric hybrid optical clock reproducing apparatus according to claim 1, wherein the photodetector is a photodiode. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 펄스가 광섬유 링 공진기를 한 바퀴 진행하는 시간은 상기 광 펄스 열의 시간적 간격의 정수배인 것을 특징으로 하는 광전 혼합형 광 클럭 재생장치.The photoelectric hybrid optical clock reproducing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the time that the optical pulse travels one optical fiber ring resonator is an integer multiple of the time interval of the optical pulse train. 광전송신호의 광 클럭을 추출하고 재생하는 방법에 있어서,In the method for extracting and reproducing the optical clock of the optical transmission signal, 상기 광전송신호를 전기적 광 펄스로 변환하는 제 1 단계와,Converting the optical transmission signal into an electrical optical pulse; 상기 전기적 광 펄스를 강도 변조된 광 펄스로 변환하는 제 2 단계, 및A second step of converting the electrical light pulse into an intensity modulated light pulse, and 상기 강도 변조된 광 펄스를 모드 잠김시키는 제 3 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 광전 혼합형 광 클럭 재생방법.And a third step of mode locking the intensity modulated light pulses.
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