KR20030077089A - Method of up-conversion of all-optical signal through cross-gain modulation in semiconductor optical amplifier and apparatus thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A device for performing an up-conversion process for an all-optical signal using an XGM(Cross-Gain Modulation) of an SOA(Semiconductor Optical Amplifier) is provided to perform the XGM for an IF data signal and an LO(Local Oscillator) signal incident on the SOA, thereby compensating optical loss by an optical gain of the SOA. CONSTITUTION: A device generates an IF data signal having a using frequency within a frequency modulation bandwidth of an SOA, and makes the IF data signal incident on the SOA. The device generates an LO signal having a bigger frequency than the frequency modulation bandwidth of the SOA, and makes the LO signal incident on the SOA. The device performs an XGM process for the IF data signal and the LO signal incident on the SOA. The IF data signal is generated by directly modulating a DFB-LD(Distributed Feedback-Laser Diode).

Description

반도체 광증폭기 크로스-게인 모듈레이션을 이용한 전광 신호 업-컨버젼 방법 및 그 장치{Method of up-conversion of all-optical signal through cross-gain modulation in semiconductor optical amplifier and apparatus thereof}Method for up-conversion of all-optical signal through cross-gain modulation in semiconductor optical amplifier and apparatus information using semiconductor optical amplifier cross-gain modulation

본 발명은 반도체 광증폭기(semiconductor optical amplifier, 이하 "SOA"라 함)의 크로스-게인 모듈레이션(cross-gain modulation, XGM)을 이용한 전광(all-optical) 신호 업-컨버젼(up-conversion) 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an all-optical signal up-conversion method using cross-gain modulation (XGM) of a semiconductor optical amplifier (hereinafter referred to as " SOA "). To the device.

도1에 도시한 바와 같이, 광선로를 통한 무선 신호 전송(Radio-on-fiber, 이하 "RoF"라 함) 기술은, 다양한 통신 서비스를 수용할 수 있는 복잡한 장비들을 한 중앙 통제소(central office, 이하 "CO"라 함)에 집중시키고 다수의 베이스 스테이션(base station, 이하 "BS"라 함)들을 단순하게 디자인할 수 있는 장점 등으로 광대역 무선 가입자 시스템에서 관심을 끌고 있다. 또한 네트워크 구조에 유연한 시스템이면서도 무선 신호 전송 손실이 광섬유에서 매우 적다는 점은 또 다른 장점이 된다. 기존의 RoF 시스템의 전반적인 데이터 전송 용량을 늘리기 위해서는 파장 분할 다중 기법(wavelength division multiplexing, 이하 "WDM"이라 함)의 도입이 요구된다.As shown in Fig. 1, the radio signal transmission (Radio-on-fiber, hereinafter referred to as "RoF") technology over a light path is a central office (hereinafter referred to as "central office") with complex equipment capable of accommodating various communication services. It is attracting interest in broadband wireless subscriber systems because of its ability to focus on " CO " and to simply design multiple base stations (hereinafter referred to as " BS "). It is also an advantage that the system is flexible in network structure and the loss of wireless signal transmission is very small in optical fiber. In order to increase the overall data transmission capacity of the existing RoF system, it is required to introduce wavelength division multiplexing (WDM).

도2는 그 중 일례를 도시한다. 하나의 마흐-젠더 변조기(Mach-Zenhder Modulator, 이하 "MZM"이라 함)를 이용하여 동시에 서로 다른 파장의 복수 WDM 신호를 밀리미터 주파수 대역으로 업-컨버젼을 수행한 후 광선로를 통해 전송하는 밀리미터파 신호 분배 기법이 소개되고 있다(R. A. Griffinet al., Crosstalk Reduction in an Optical mm-Wave/DWDM Overlay for Radio-Over-Fibre Distribution, inTech. Dig. MWP99, pp. 131-134, 1999). MZM을 이용한 밀리미터파 대역으로의 신호 업-컨버젼의 다른 변형도 소개되고 있으나, MZM을 이용한 신호 업-컨버젼은 다음의 문제점들을 가지고 있다.2 shows one example thereof. Millimeter wave signals that are simultaneously up-converted into a millimeter frequency band of multiple WDM signals of different wavelengths using a single Mach-Zenhder modulator (hereinafter referred to as "MZM"). Distribution techniques have been introduced (RA Griffin et al ., Crosstalk Reduction in an Optical mm-Wave / DWDM Overlay for Radio-Over-Fibre Distribution, in Tech.Dig.MWP99 , pp. 131-134, 1999). Other variants of signal up-conversion to millimeter wave bands using MZM have been introduced, but signal up-conversion using MZM has the following problems.

첫째, 변조기에 인가되는 신호의 파장(wavelength)과 편광(polarization)에 따른 변조기 동작 특성이 다르다. 둘째, 변조기는 약 5dB 이상의 삽입 손실(insertion loss)이 존재한다. 셋째, 변조기의 한정된 변조 대역폭에 따라 신호 업-컨버젼이 가능한 주파수 대역에 있어서 한계가 존재한다.First, the modulator operation characteristics are different according to the wavelength and polarization of the signal applied to the modulator. Second, the modulator has an insertion loss of about 5 dB or more. Third, there is a limit in the frequency band where signal up-conversion is possible depending on the limited modulation bandwidth of the modulator.

신호 업-컨버젼을 위한 다른 방안으로, 각 BS에서 전기 국부 발진기(elctrical local oscillator, 이하 "LO"라 함) 신호를 이용하여 광검출된 중간 주파수(intermediate frequency, 이하 "IF"라 함) 데이터 신호를 혼합(mixing)시키는 광전자 혼합(optoelectronic mixng) 기법이 소개되고 있는데, 이 기법은 HEMT(high electron mobility transistor) 그리고 HBT(heterobipolar transistor)와 같은 3단자 소자(three-terminal element)의 비선형성을 이용하고 있다. 그러나, 이 방법은 각 BS에 높은 주파수 대역의 LO 신호원(signal source)을 필요로 하기 때문에 BS 설계가 복잡하게 되는 문제점을 안고 있다.As an alternative for signal up-conversion, an intermediate frequency (IF) data signal is photodetected using an electrical local oscillator (LO) signal at each BS. Optoelectronic mixng techniques have been introduced, which utilize nonlinearities of three-terminal elements such as high electron mobility transistors (HEMTs) and heterobipolar transistors (HBTs). Doing. However, this method requires a high frequency band LO signal source for each BS, which complicates BS design.

상기의 문제점들을 극복하기 위해, 기저대역(baseband) 혹은 IF 데이터 신호와 LO 신호를 광학적으로 서로 다른 파장을 사용하고, 광학적인 기법으로 신호 업-컨버젼 가능한 전광(all-optical) 방법이 관심을 끌고 있다.To overcome the above problems, an all-optical method that uses optically different wavelengths for baseband or IF data signals and LO signals, and which can be up-converted by optical techniques, attracts attention. have.

그 일례로서, 도3에서처럼, 고속 광검출기(photo-detector, 이하 "PD"라 함)의 비선형 광검출(nonlinear photo-detection) 특성을 활용하여 IF 데이터 신호를 밀리미터 주파수 대역으로 업-컨버젼할 수 있는 전광(all-optical) 기법이 소개된 바 있다(M. Tsuchiya,et al., Nonlinear Photodetection Scheme and Its System Applications to Fiber-Optic Millimeter-Wave Wireless Down-Links,IEEE Trans on Microwave Theory and Techniques, vol. 47, no. 7, pp. 1342-1350, 1999). 상대적으로 낮은 주파수의 전기 발진기(electrical oscillator)를 이용하여 높은 주파수 LO 신호를 생성할 수 있는 광학적 헤테로다인(heterodyne) 기법 (ex. opticalPLL, injection locking 등)이 이미 발표되고 있기 때문에, 전광 접근법(all-optical approach)은 높은 주파수 LO 신호 생성에 고속 전기 발진기와 고속 광 변조기 필요성을 피할 수 있는 장점이 있다. 뿐만 아니라, 광학적인 LO 신호를 CO에서 생성하여 각 BS로 전달할 수 있기 때문에, 광전자 혼합(optoelectronic mixing) 기법에서 제기된 각 BS에서의 전기 LO 신호원 필요에 따른 문제점 또한 극복할 수 있다. 더불어, 가용(accessible) 신호 업-컨버젼 주파수 대역은 광검출기 대역폭에 의해서만 제약을 받는데, 이는 통상적으로 광변조기(optical modulator) 대역폭 보다는 훨씬 넓다. 그러나, 상기의 광검출기의 비선형성을 이용하는 방법은 신호 변환 효율(conversion efficiency)이 상대적으로 낮다는 단점이 있다.As an example, as shown in Figure 3, the non-linear photo-detection characteristic of a high-speed photo-detector (hereinafter referred to as "PD") can be used to up-convert the IF data signal to the millimeter frequency band. All-optical techniques have been introduced (M. Tsuchiya, et al ., Nonlinear Photodetection Scheme and Its System Applications to Fiber-Optic Millimeter-Wave Wireless Down-Links, IEEE Trans on Microwave Theory and Techniques , vol. 47, no. 7, pp. 1342-1350, 1999). An all-optical approach (eg opticalPLL, injection locking, etc.) has already been announced that can generate high frequency LO signals using relatively low frequency electrical oscillators. The optical approach has the advantage of avoiding the need for a fast electrical oscillator and fast optical modulator for generating high frequency LO signals. In addition, since the optical LO signal can be generated from the CO and delivered to each BS, the problems associated with the electrical LO signal source needs at each BS raised in optoelectronic mixing techniques can also be overcome. In addition, the accessible signal up-conversion frequency band is limited only by the photodetector bandwidth, which is typically much wider than the optical modulator bandwidth. However, the method using the nonlinearity of the photodetector has a disadvantage in that the conversion efficiency is relatively low.

본 발명은 상기한 바와 같은 기존의 RoF 시스템의 데이터 전송 용량을 늘리기 위한 신호 업-컨버젼(up-conversion) 기법들에 있어서의 문제점들을 보완하기 위하여 안출되었다.The present invention has been made to solve the problems in signal up-conversion techniques for increasing the data transmission capacity of the existing RoF system as described above.

따라서, 본 발명의 목적은 기존 광변조기(optical modulator)의 입사 빛 파장 및 편광 의존성 문제를 갖고 있지 않으며, SOA의 광 이득(optical gain)에 의해제반 광학적 손실(optical losses)의 보상이 가능하고, 신호 변환 효율의 향상이 가능한 반도체 광증폭기 크로스-게인 모듈레이션을 이용한 전광 신호 업-컨버젼 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.Therefore, the object of the present invention does not have a problem of the incident light wavelength and polarization dependence of the existing optical modulator, it is possible to compensate the optical losses (optical losses) by the optical gain of the SOA, The present invention provides a method and apparatus for all-optical signal up-conversion using semiconductor optical amplifier cross-gain modulation capable of improving signal conversion efficiency.

도1은 RoF 시스템의 구성을 나타내는 도면1 is a view showing the configuration of a RoF system

도2는 종래기술로서 RoF 기술에 WDM 기법을 적용한 예를 나타내는 도면2 is a view showing an example of applying the WDM technique to the RoF technology as a prior art

도3은 다른 종래기술로서 광검출기의 비선형성을 이용한 신호 업-컨버젼 기법을 도시하는 도면FIG. 3 illustrates a signal up-conversion technique using nonlinearity of a photodetector as another prior art. FIG.

도4는 본 발명의 개념도4 is a conceptual diagram of the present invention

도5는 본 발명의 따른 일 실시예의 구성도Figure 5 is a block diagram of an embodiment of the present invention

도6a 및 도6b는 SOA 통과 이전과 이후의 광스펙트럼을 도시하는 도면6A and 6B show light spectra before and after SOA passage.

도7a 및 도7b는 SOA 통과 이전과 이후의 RF-스펙트럼을 도시하는 도면7A and 7B show the RF-spectrum before and after SOA passage.

발명의 개요Summary of the Invention

본 발명에 따른 방법은, 반도체 광증폭기 주파수 변조 대역폭 내의 사용 주파수를 갖는 IF 데이터 신호를 발생시켜 상기 반도체 광증폭기 내로 입사시키는 제1단계; 상기 반도체 광증폭기 주파수 변조 대역폭보다 큰 주파수를 갖는 LO 신호를 발생시켜 상기 반도체 광증폭기 내로 입사시키는 제2단계; 상기 반도체 광증기 내로 함께 입사된 IF 데이터 신호와 LO 신호를 크로스-게인 모듈레이션시키는 제3단계를 포함하여 구성된다.The method according to the present invention comprises a first step of generating an IF data signal having a use frequency within a semiconductor optical amplifier frequency modulation bandwidth and incident into the semiconductor optical amplifier; Generating a LO signal having a frequency greater than the semiconductor optical amplifier frequency modulation bandwidth and injecting the LO signal into the semiconductor optical amplifier; And a third step of cross-gain modulating the IF data signal and the LO signal incident together into the semiconductor optical vapor.

본 발명에 따른 장치는, IF 데이터 신호를 발생시키는 수단; LO 신호를 발생시키는 수단; 상기 IF 데이터 신호와 LO 신호를 입력 받아 크로스-게인 모듈레이션시키는 반도체 광증폭기를 포함하여 구성되되, 상기 IF 데이터 신호의 주파수는 상기 반도체 광증폭기 주파수 변조 대역폭에 포함되고, 상기 LO 신호의 주파수는 상기 반도체 광증폭기 주파수 변조 대역폭보다 큰 것을 특징으로 한다.The apparatus according to the invention comprises means for generating an IF data signal; Means for generating an LO signal; And a semiconductor optical amplifier configured to receive the IF data signal and the LO signal and cross-gain modulate. The frequency of the IF data signal is included in the semiconductor optical amplifier frequency modulation bandwidth, and the frequency of the LO signal is the semiconductor. The optical amplifier is characterized by greater than the frequency modulation bandwidth.

본 발명은 반도체 광증폭기의 크로스-게인 모듈레이션(cross-gain modulation)를 이용한 전광(all-optical) 신호 업-컨버젼 방법 및 장치를 제안하고 있다. 본 발명에 따르면, 기존 광변조기(optical modulator)의 입사 빛 파장 및 편광 의존성 문제를 갖고 있지 않으며, SOA의 광 이득(optical gain)에 의해 제반 광학적 손실(optical losses)의 보상이 가능하고, 신호 변환 효율의 향상이 가능하다.The present invention proposes an all-optical signal up-conversion method and apparatus using cross-gain modulation of a semiconductor optical amplifier. According to the present invention, there is no problem of incident light wavelength and polarization dependence of the conventional optical modulator, and the optical losses of the SOA can be compensated for by optical gain, and signal conversion is possible. Efficiency can be improved.

도4는 본 발명의 개념도를 나타낸다. 광학적인 IF 데이터 신호와 LO 신호가 SOA를 함께 진행하면, 광학적으로 SOA의 XGM(cross gain modulation) 효과에 의해 신호 업-컨버젼(up-conversion) 된다. 본 발명에서는, 서로 다른 파장의 광학적 IF신호와 광학적 LO 신호들이 SOA를 함께 통과하게 된다. 본 발명의 특징이라 할 점은, IF 데이터 신호 사용 주파수 (f IF)는 SOA 주파수 변조 대역폭 내에 존재하지만, LO 신호의 주파수 (f LO)는 SOA 주파수 변조 대역폭보다 상대적으로 높다는 점이다.4 shows a conceptual diagram of the present invention. When the optical IF data signal and the LO signal go through the SOA together, they are optically up-converted by the cross gain modulation (XGM) effect of the SOA. In the present invention, optical IF signals and optical LO signals of different wavelengths pass through the SOA together. It is a feature of the invention that the IF data signal use frequency f IF is within the SOA frequency modulation bandwidth, while the frequency f LO of the LO signal is relatively higher than the SOA frequency modulation bandwidth.

SOA내로 함께 입사된 IF 데이터 빛 신호와 LO 빛 신호들은 SOA내에서 서로 XGM 효과를 겪게 되는데, SOA 주파수 변조 대역폭 내의 IF 데이터 신호는 다른 파장의 LO 신호를 변조시킴으로써 IF 데이터 신호 이미지가 LO 신호에 투영된다. 그 역으로, LO 신호가 IF 데이터 신호를 변조시킴으로써 IF 데이터 신호에 LO 신호 이미지가 투영될 수 있으나, 본 경우에는 LO 신호 주파수 대역이 SOA 주파수 변조 대역폭 밖에 존재하기 때문에, 그 변조 효과는 극히 미미하게 된다. 결과적으로, SOA 내에서 XGM 효과로 인해 IF 데이터 신호가 LO 신호에 투영됨으로써, 광검출기에서 광검출 후 IF 데이터 신호가 LO 신호 대역으로 업-컨버젼 된다.IF data and LO light signals incident together into the SOA undergo XGM effects within the SOA. IF data signals within the SOA frequency modulation bandwidth modulate LO signals of different wavelengths, thereby projecting the IF data signal image onto the LO signal. do. On the contrary, the LO signal image can be projected onto the IF data signal by modulating the IF data signal, but in this case, since the LO signal frequency band is outside the SOA frequency modulation bandwidth, the modulation effect is extremely small. do. As a result, the IF data signal is projected onto the LO signal due to the XGM effect in the SOA, so that the IF data signal is up-converted to the LO signal band after photodetection in the photodetector.

실시예Example

이하에서 본 발명에 따른 일 실시예를 상세히 설명한다. 도5는 편광 비의존성(polarization-insensitive) SOA로 전광 신호 업-컨버젼을 위한 실시예를 나타내는 블럭도이다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail. 5 is a block diagram illustrating an embodiment for all-optical signal up-conversion with polarization-insensitive SOA.

본 실시예에서는, SOA 변조 대역폭 이상의 광학적 LO 신호를 생성하기 위해 MZM DSB-SC(double-sideband suppressed optical carrier)변조 기법을 사용하고 있다. IF 신호는 DFB-LD(distributed feedback-laser diode)를 1GHz로 직접 변조하여생성하였다. 서로 다른 파장의 1GHz IF 데이터 신호와 25GHz LO 신호를 파이버 커플러(57, fiber coupler)를 통해 합친 후, SOA(58)를 함께 통과시켰다. 이 때, IF 신호 피크(peak) 광파워를 가변 광 감쇄기(52, variable optical attenuator, VOA)에 의해 SOA(58) 앞단에서 0 dBm으로 고정하였다.In this embodiment, a MZM double-sideband suppressed optical carrier (MZM-DSB) modulation technique is used to generate an optical LO signal above the SOA modulation bandwidth. The IF signal was generated by directly modulating a distributed feedback-laser diode (DFB-LD) at 1 GHz. After combining the 1 GHz IF data signal and the 25 GHz LO signal having different wavelengths through a fiber coupler 57, the SOA 58 was passed together. At this time, the IF signal peak optical power was fixed to 0 dBm in front of the SOA 58 by a variable optical attenuator (VOA).

광학적으로 LO 신호를 생성하기 위해 마흐-젠더 변조기(54, Mach-Zenhder Modulator)를 Vπ에 동작 전압을 설정하고 DSB-SC 변조 기법을 채택하였다. 빛의 파장을 조절할 수 있는 광원장치인 TLS(53, tunable laser source)에 의해 빛을 조사하고, Mach-Zender 변조기(54)를 전기적으로 12.5GHz로 변조하여 25GHz LO 신호를 얻을 수 있는데, 전자 주파수(12.5GHz)는 변조기의 제한된 가용 주파수 대역폭에 의해 결정된 것이다. EDFA(55, er-doped fiber amplifier)는 Er이 도핑된 파이버(fiber)를 이용한 광학 증폭기(optical amplifier)이다. 가용 LO 신호 주파수 대역의 제한 요소는 광학적 헤테로다인 기법을 통해 극복될 수 있다. 광학적 헤테로다인 기법은 원하는 밀리미터파 대역의 주파수에 해당하는 주파수 차이를 가지는 두 개의 광 캐리어(carrier)를 광 검출기(PD)에 동시에 입력시켜서 두 광 캐리어의 혼합(mixing)에 의해 원하는 주파수 성분의 전기 신호를 얻는 방법이다. 변조된 광 신호 중 +/- 1 측파대 광의 피크 전력을 전기적 변조 전력(electrical modulation power)을 조절함으로써 광 캐리어 전력(optical carrier power) 보다 9dB 이상 크게 할 수 있다.To generate the LO signal optically, the Mach-Zenhder Modulator (54, Mach-Zenhder Modulator) is set to Vπ and the DSB-SC modulation technique is employed. Irradiation of light by TLS (53, tunable laser source), which is a light source device that can control the wavelength of light, and can electrically modulate the Mach-Zender modulator 54 to 12.5 GHz to obtain a 25 GHz LO signal. (12.5 GHz) is determined by the limited available frequency bandwidth of the modulator. An er-doped fiber amplifier (EDFA) 55 is an optical amplifier using Er-doped fiber. The limiting component of the available LO signal frequency band can be overcome through optical heterodyne techniques. The optical heterodyne technique simultaneously inputs two optical carriers having a frequency difference corresponding to the frequency of the desired millimeter wave band to the photodetector PD to provide electrical power of a desired frequency component by mixing the two optical carriers. How to get a signal. The peak power of the +/- 1 sideband light of the modulated optical signal may be 9 dB greater than the optical carrier power by adjusting the electrical modulation power.

IF 신호와 LO 신호들이 SOA(58)로 같은 방향에서 입사하면서 SOA(58) 내부에서 서로 크로스-모듈레이션(cross-modulation) 된다. 본 실시예에서 사용한SOA(58)는 주파수 대역폭이 약 3GHz 이었으며, 사용한 SOA 주파수 변조 대역폭보다 훨씬 높은 25GHz LO 신호를 사용하였다. 도5에서 PD(59, photo detector)는 광 검출기이고, RF-SA(60, RF-spectrum anlyzer)는 RF 신호의 주파수 분석기이다.IF signals and LO signals are incident in the same direction as the SOA 58 and cross-modulate with each other within the SOA 58. The SOA 58 used in this example had a frequency bandwidth of about 3 GHz and used a 25 GHz LO signal that was much higher than the used SOA frequency modulation bandwidth. In Fig. 5, the PD 59 (photo detector) is an optical detector and the RF-SA 60 (RF-spectrum anlyzer) is a frequency analyzer of an RF signal.

도6a와 도6b는 SOA(58) 통과 이전과 이후의 IF 데이터와 LO 신호의 광스펙트럼(optical spectrum)이다. IF 신호 파장과 LO 신호 파장은 약 11nm 가량 떨어져 있다. 도6a에서 SOA 통과 이전(점선) LO 신호 광 스펙트럼에서 +/- 1 측파대(sideband)의 피크 전력이 광 캐리어 전력보다 큰 것을 확인할 수 있다. 이들 두 측파대는 25GHz 떨어져 있는데, 이는 Mach-Zenhder 변조기(54) 구동 주파수 12.5GHz의 두 배가 되는 주파수이다.6A and 6B are optical spectra of IF data and LO signals before and after SOA 58 pass. The IF and LO signal wavelengths are about 11 nm apart. In FIG. 6A, it can be seen that the peak power of the +/- 1 sideband in the LO signal light spectrum before SOA passage (dotted line) is greater than the optical carrier power. These two sidebands are 25 GHz apart, doubling the Mach-Zenhder modulator 54 driving frequency of 12.5 GHz.

도6a 및 도6b에서 각 광 파워는 SOA(58)를 통과하면서 약 16dB가량의 광 이득(optical gain)이 있음을 알 수 있다. 도6b로부터 λIF주변 측파대들은 LO 신호에 의한 XGM 효과에 의해 생성된 것이나, LO 신호 주파수가 SOA 변조 대역폭보다 높기 때문에 그 변조 효율은 (-20 dB 정도로) 매우 낮다.6A and 6B, it can be seen that each optical power has an optical gain of about 16 dB while passing through the SOA 58. The side bands around λ IF from FIG. 6B are generated by the XGM effect by the LO signal, but the modulation efficiency is very low (about -20 dB) because the LO signal frequency is higher than the SOA modulation bandwidth.

LO 신호(λLO)의 +/- 1 측파대들도 IF 신호 (λIF)에 의해 크로스-모듈레이션 (cross-modulation) 되는데, IF 신호는 SOA 주파수 변조 대역폭 내이므로 신호 업-컨버젼에 충분하다. 그러나, 이들 +/- 1 측파대의 XGM 효과는 광 스펙트럼 분석기의 분해능 한계로 광스펙트럼에서 직접적으로 확인할 수 없다. 크로스-게인 모듈레이션된 결과들은 도7a 및 도7b와 같이 광검출 후 RF-스펙트럼 분석기를 통해 확인된다.The +/- 1 sidebands of the LO signal λ LO are also cross-modulated by the IF signal λ IF , which is sufficient for signal up-conversion since it is within the SOA frequency modulation bandwidth. However, the XGM effects of these +/- 1 sidebands cannot be seen directly in the light spectrum due to the resolution limitations of the optical spectrum analyzer. The cross-gain modulated results are confirmed by RF-spectrum analyzer after photodetection as shown in FIGS. 7A and 7B.

도7b에서, 신호 업-컨버젼 이전의 IF 신호(도7a)가 SOA(58)를 통과한 이후 25GHz 광학적 LO 신호에 의해 24GHz LSB (lower sideband) 그리고 26GHz USB(upper sideband)로 업-컨버젼이 일어남을 확인할 수 있다. 도7a 및 도7b에서 살펴볼 수 있듯이, 업-컨버젼된 LSB와 USB 신호들은(도7b) 컨버젼되기 이전 IF 신호(도7a)보다 약 10 dB 가량 더 큰 신호 크기를 가지고 있음을 볼 수 있다.In FIG. 7B, up-conversion occurs to 24 GHz lower sideband (LSB) and 26 GHz upper sideband by a 25 GHz optical LO signal after the IF signal (FIG. 7A) prior to signal up-conversion has passed through SOA 58. can confirm. As can be seen in FIGS. 7A and 7B, it can be seen that the up-converted LSB and USB signals (FIG. 7B) have a signal size about 10 dB larger than the IF signal (FIG. 7A) before conversion.

결과적으로, SOA 이득(gain)이 신호 업-컨버젼 과정에 직접적으로 관계하고 있기 때문에, 컨버젼 이득(conversion gain)을 갖을 수 있음을 의미하며, 그 효율은 종래기술에 있어서의 효율보다 훨씬 더 크다.As a result, since the SOA gain is directly related to the signal up-conversion process, it means that it can have conversion gain, the efficiency of which is much greater than the efficiency in the prior art.

이러한 특성은, 한 개의 광학적인 LO 신호를 복수의 WDM IF(혹은, baseband) 신호들에 제공되는 RoF 시스템에 매우 유용하리라 여겨진다.This property is considered to be very useful for RoF systems in which one optical LO signal is provided to a plurality of WDM IF (or baseband) signals.

이상에서는 본 발명을 그 특정 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위가 상기 실시예에 한정되어서 해석되어서는 아니된다. 본 발명의 기술적 범위는 특허청구범위의 해석에 의하여 합리적으로 해서되어야 할 것이다.The present invention has been described above with reference to specific embodiments thereof, but the technical scope of the present invention is limited to the above embodiments and should not be interpreted. The technical scope of the invention should be reasonably made by the interpretation of the claims.

본 발명에서 제안하고 있는 업-컨버젼 기법은 임의의 LO 주파수 대역에서 사용이 가능한 구조로서, 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.The up-conversion technique proposed by the present invention is a structure that can be used in any LO frequency band. According to the present invention, the following effects can be obtained.

첫째, 한 개의 LO 신호를 다수의 WDM 신호원의 업-컨버젼 과정에 공통적으로 활용할 수 있으므로, LO 신호 생성과 관련된 비용 부담이 상대적으로 적게 된다.First, since one LO signal can be commonly used for the up-conversion process of multiple WDM signal sources, the cost associated with generating the LO signal is relatively low.

둘째, 기존의 RoF 시스템에 WDM 기술을 접목시킴으로써, 데이터 전송 용량을 보다 극대화가 가능할 뿐만 아니라, 기존의 WDM 망을 그대로 유지할 수 있다.Second, by integrating WDM technology into existing RoF systems, it is possible not only to maximize data transmission capacity but also to maintain existing WDM networks.

셋째, 본 발명은 기존의 네크워크상의 모든 서비스에 대해서 적용될 수 있기 때문에, 본 발명 구조만을 위해 별도의 조작이 필요하지 않다는 점에서, 네트웍 구조 디자인에 있어서 매우 유연하다.Third, since the present invention can be applied to all services on the existing network, it is very flexible in the network structure design in that a separate operation is not necessary only for the structure of the present invention.

넷째, LO 신호를 CO에서 복수의 BS로 전송하고 있기 때문에, BS에서는 신호 업-컨버젼을 위한 별도의 전기 LO 신호원 및 전기 혼합기(mixer)가 필요없게 된다. 따라서, BS 디자인이 매우 간단해진다.Fourth, since the LO signal is transmitted from the CO to the multiple BSs, the BS does not need a separate electric LO signal source and an electric mixer for signal up-conversion. Thus, the BS design is very simple.

Claims (8)

반도체 광증폭기(SOA)를 이용한 전광(all-optical) 신호 업-컨버젼(up-conversion) 방법에 있어서,In the all-optical signal up-conversion method using a semiconductor optical amplifier (SOA), 상기 반도체 광증폭기 주파수 변조 대역폭 내의 사용 주파수를 갖는 IF 데이터 신호를 발생시켜 상기 반도체 광증폭기 내로 입사시키는 제1단계,A first step of generating an IF data signal having a use frequency within the semiconductor optical amplifier frequency modulation bandwidth and incident into the semiconductor optical amplifier, 상기 반도체 광증폭기 주파수 변조 대역폭보다 큰 주파수를 갖는 LO 신호를 발생시켜 상기 반도체 광증폭기 내로 입사시키는 제2단계,A second step of generating an LO signal having a frequency greater than the semiconductor optical amplifier frequency modulation bandwidth and entering the semiconductor optical amplifier, 상기 반도체 광증기 내로 함께 입사된 IF 데이터 신호와 LO 신호를 크로스-게인 모듈레이션(cross-gain modulation)시키는 제3단계를 포함하여 구성되는 반도체 광증폭기 크로스-게인 모듈레이션을 이용한 전광 신호 업-컨버젼 방법.And a third step of cross-gain modulation of the IF data signal and the LO signal that are incident together into the semiconductor optical amplifier. 2. The all-optical signal up-conversion method using the semiconductor optical amplifier cross-gain modulation. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 IF 데이터 신호는 DFB-LD를 직접 변조함으로써 발생시키는 것을 특징으로 하는 반도체 광증폭기 크로스-게인 모듈레이션을 이용한 전광 신호 업-컨버젼 방법.And the IF data signal is generated by directly modulating DFB-LD. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 LO 신호는 DSB-SC 변조 방법에 의하여 발생시키는 것을 특징으로 하는 반도체 광증폭기 크로스-게인 모듈레이션을 이용한 전광 신호 업-컨버젼 방법.And the LO signal is generated by a DSB-SC modulation method. The all-optical signal up-conversion method using semiconductor optical amplifier cross-gain modulation. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 제2단계와 제3단계 사이에 IF 데이터 신호와 LO 신호를 파이버 커플러를 통해 합치는 단계를 추가로 포함하는 반도체 광증폭기 크로스-게인 모듈레이션을 이용한 전광 신호 업-컨버젼 방법.And a step of combining the IF data signal and the LO signal through a fiber coupler between the second and third steps, wherein the all-optical signal up-conversion method using the semiconductor optical amplifier cross-gain modulation. IF 데이터 신호를 발생시키는 수단,Means for generating an IF data signal, LO 신호를 발생시키는 수단,Means for generating an LO signal, 상기 IF 데이터 신호와 LO 신호를 입력 받아 크로스-게인 모듈레이션시키는 반도체 광증폭기를 포함하여 구성되되,And a semiconductor optical amplifier configured to receive the IF data signal and the LO signal and cross-gain modulate. 상기 IF 데이터 신호의 주파수는 상기 반도체 광증폭기 주파수 변조 대역폭에 포함되고, 상기 LO 신호의 주파수는 상기 반도체 광증폭기 주파수 변조 대역폭보다 큰 것을 특징으로 하는 반도체 광증폭기 크로스-게인 모듈레이션을 이용한 전광 신호 업-컨버젼 장치.The frequency of the IF data signal is included in the semiconductor optical amplifier frequency modulation bandwidth, and the frequency of the LO signal is greater than the semiconductor optical amplifier frequency modulation bandwidth, all-optical signal up-up using the cross-gain modulation Conversion device. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 IF 데이터 신호를 발생시키는 수단은 DFB-LD를 직접 변조함으로써 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 반도체 광증폭기 크로스-게인 모듈레이션을 이용한 전광 신호 업-컨버젼 장치.And said means for generating an IF data signal generates a signal by directly modulating a DFB-LD. 12. An all-optical signal up-conversion device using semiconductor optical amplifier cross-gain modulation. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 LO 신호를 발생시키는 수단은 DSB-SC 변조 방법에 의하여 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 반도체 광증폭기 크로스-게인 모듈레이션을 이용한 전광 신호 업-컨버젼 장치.And the means for generating the LO signal generates a signal by a DSB-SC modulation method. 제5항에 있어서,The method of claim 5, IF 데이터 신호와 LO 신호를 합치는 파이버 커플러를 추가로 포함하는 반도체 광증폭기 크로스-게인 모듈레이션을 이용한 전광 신호 업-컨버젼 장치.An all-optical signal up-conversion device using semiconductor optical amplifier cross-gain modulation further comprising a fiber coupler for combining the IF data signal and the LO signal.
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