KR20050062441A - 광 신호 재생 장치, 광 신호 재생 장치의 이용 및 광 신호재생 장치를 구비한 설비 - Google Patents

광 신호 재생 장치, 광 신호 재생 장치의 이용 및 광 신호재생 장치를 구비한 설비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광 신호의 위상 변조에 의해 부호화된 정보를 갖는 광 신호의 위상을 재생하는 장치에 관한 것으로, 장치는 위상 변조에 의해 부호화된 정보를 갖는 신호를, 진폭 변조에 의해 부호화된 정보를 갖는 적어도 하나의 2차 신호로 변환하기 위한 광 변조 변환기, 및 2차 신호의 진폭을 광학적으로 재생하는 적어도 하나의 모듈을 포함한다.

Description

광 신호 재생 장치, 광 신호 재생 장치의 이용 및 광 신호 재생 장치를 구비한 설비{A device for regenerating an optical signal, the use of such a device, and an installation including such a device}
본 발명은 광 신호 재생 장치, 이와 같은 재생 장치의 이용 및 이와 같은 재생 장치를 구비하는 설비에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 본 발명은 신호의 위상 변조에 의해 부호화된 정보를 갖는 광 신호를 재생하는 장치에 관한 것이다.
광 섬유에 의해 신호가 전달될 때, 신호는 진폭, 주파수 또는 위상 왜곡과 같은 소정 종류의 왜곡을 받는다. 방사된 신호와 가능한 유사한 신호를 복원하기 위하여, 광 신호를 재생 장치에 통과시킬 필요가 있다.
현재의 기술 수준에서, 광 신호의 진폭 변조에 의해 부호화된 정보를 갖는 광 신호를 예들 들어, 가포화 흡수체들(saturable absorbers)을 사용하여 재생하는 장치들이 공지되어 있다.
불행하게도, 초당 40 기가비트(gigabits per second) 이상의 레이트를 달성하는 현재의 광 통신 장치들에서, 특히, 차동 위상 시프트 키잉(differential phase shift keying; DPSK) 형태의 변조에 의해 위상 변조된 신호들의 사용이 증가하고 있다. 이 변조 형태에서, 정보는 신호의 위상으로 부호화된다. 예를 들어, "1" 비트는 캐리어 신호의 위상을 반전시킴으로써 부호화되고, "0" 비트는 위상을 변화시키지 않음으로써 부호화한다.
현재의 광 재생 장치는 위상 변조에 의해 부호화된 정보를 갖는 신호가 정확히 재생되도록 할 수 없는데, 이러한 재생 장치는 오직 신호 진폭에만 작용하기 때문이다. 따라서, 신호들에 의해 전달되는 정보를 열화시키는 신호들의 위상 왜곡은 제거되거나 감소될 수 없다.
본 발명의 목적은 위상 변조에 의해 부호화된 정보를 갖는 신호들이 재생되도록 하는 신호 재생 장치를 제안하여, 상기한 단점을 해결하는 것이다.
목적을 달성하기 위해, 본 발명은 광 신호의 위상을 변조하여 부호화된 정보를 갖는 광 신호의 위상을 재생하는 장치를 제공하며, 상기 장치는:
· 위상 변조에 의해 부호화된 정보를 갖는 신호를, 진폭 변조에 의해 부호화된 정보를 갖는 적어도 하나의 2차 신호로 변환하는 광 변조 변환기; 및
· 2차 신호의 진폭을 재생하는 적어도 하나의 광 진폭 재생 모듈을 포함한다.
따라서 본 발명의 재생 장치는, 위상 변조에 의해 부호화된 정보를 갖는 신호들의 위상을, 진폭 변조에 의해 부호화된 정보를 갖는 신호들을 재생하는 기존 장치들을 이용하여 간단한 방식으로 재생할 수 있다.
본 발명의 재생 장치는 다음 특징들을 하나 이상 더 포함할 수 있다.
· 재생 장치는 재생된 2차 신호를 위상 변조에 의해 부호화된 정보를 갖는 신호로 변환하는 광 변조 변환기를 더 포함함.
· 위상 변조에서 진폭 변조로의 광 변환기 및 진폭 변조에서 위상 변조로의 광 변환기는 단일의 가역 변환기(a single reversible converter)로 결합됨.
· 2차 신호를 재생하는 광 재생 모듈은 노이즈 억제 수단을 포함함.
· 노이즈 억제 수단은 가포화 흡수체를 포함함.
· 광 변조 변환기 각각은, 직렬로 결합되고 2개의 2차 신호를 제공하는 2개의 결합기를 포함함.
· 2개의 2차 신호의 진폭을 재생하는 광 진폭 재생 모듈은 양 2차 신호들의 진폭을 동시에 재생하는 가포화 흡수체를 포함함.
· 2차 신호들의 진폭을 재생하는 광 진폭 재생 모듈은, 각기 2차 신호들 각각의 진폭을 재생하는 2개의 가포화 흡수체를 포함함.
본 발명은 또한 광 신호 전파 수단을 포함하는 광 전송 설비를 제공하며, 광 전송 설비는 전파 수단에 삽입된, 상기한 본 발명에 따른 재생 장치를 포함한다.
본 발명은,
·위상 변조에 의해 부호화된 정보를 갖는 신호를, 진폭 변조에 의해 부호화된 정보를 갖는 적어도 하나의 2차 신호로 변환하는 광 변조 변환기; 및
· 2차 신호의 진폭을 재생하는 적어도 하나의 광 진폭 재생 모듈을 조합한 장치를,
광 신호의 위상을 변조하여 부호화된 정보를 갖는 광 신호의 위상을 재생하기 위하여 이용 한다.
첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 주어진 다음 설명을 읽음으로써 본 발명을 잘 이해할 수 있다.
도 1에 참조번호 10으로 표시된 광 섬유가 도시된다. 광 섬유는 광 신호의 위상 변조에 의해 부호화된 정보를 갖는 광 신호(S)를 전송하기 위해 사용된다. 예들 들어, 공지된 RZ-DPSK 및 NRZ-DPSK로부터 선택된 위상 변조가 사용될 수 있다.
광 신호(S)가 갖는 정보는 이진 정보이다. 쌍을 이루는 비트들은 "비트 시간(bit time)"이라 불리는 지속기간(Tb)만큼 이격되어 있다.
신호(S(t))는 주기가 Tp인 주기적 캐리어 신호(P(t))의 위상을 변조하여 얻어진다. 캐리어 신호는 Tb가 Tp의 배수가 되도록 선택된다.
순간(instant) nTb와 순간 (n+1)Tb 사이에 전송된 n번째 비트에 대응하는 신호의 위상은 으로 표현된다.
그러면, 광 섬유를 통해 전송되는 신호는 다음과 같이 표현된다.
여기서,
E[]은 정수부 함수(integer portion function)를 나타낸다.
광 신호 재생 장치(12)는 광 섬유(10)와 직렬로 접속된다. 재생 장치(12)에 인입하는 광 신호는 Se = S로 표현되며, 재생 장치를 떠나는 재생된 광 신호는 Ss로 표현된다.
재생 장치(12)는, 위상 변조에 의해 부호화된 정보를 갖는 신호(Se)를 진폭 변조에 의해 부호화된 정보를 갖는 2개의 신호(,)로 변환하는 제1 광 변조 변환기(14)를 포함한다.
다음, 이들 2개의 신호(,)는 광 진폭 재생 모듈(16)을 사용하여 재생된다.
다음, 광 진폭 재생 모듈(16)에서 재생된 광 신호들은, 진폭 변조에 의해 부호화된 정보를 갖는 신호를 위상 변조에 의해 부호화된 정보를 갖는 신호(Ss)로 변환하는 제2 광 변조 변환기(18)를 통과한다. 따라서 신호(Ss)는 신호(Se')와 동일한, 위상 변조에 의해 부호화된 정보를 갖지만, 이 신호는 광 진폭 재생 모듈(16)에 의해 재생되었다.
재생 장치(12)내에서, 재생용 신호(Se)는 2개의 신호로 분리됨을 알 수 있다. 신호들이 취하는 2개의 경로를 지시하기 위하여 재생 장치(12)의 2개 암(arm)을 참조한다. 제1 암(도1의 상부 암)을 통해 전송된 신호에는 첨자 1을 부여하고, 제2 암(하부 암)을 통해 전송되는 신호에는 첨자 2를 부여한다.
광 변조 변환기 각각(14, 18)은 DPSK 복조기이며, 변환기(14)용 복조기는 2개의 3데시벨(dB) 결합기(20,22) 및 2개 결합기(20,22) 사이에서 제1 암에 배치된 지연 소자(24)로 구현되고, 변환기(18)용 복조기는 2개의 3 dB 결합기(26,28) 및 2개 결합기(26,28) 사이에서 제1 암에 배치된 지연 소자(30)로 구현된다.
3dB 결합기는 수동 광 사극자(passive optical quadripole)이다. 신호들이 인입하는 2개의 극은 입구1(inlet1)과 입구2로 표현되고, 신호들이 떠나는 2개의 극은 출구1(outlet1)과 출구2로 표현된다. 이들 극은 다음 관계식으로 연관된다.
결합기는 수동 요소이므로, 2개의 입구 극은 상기 관계식을 변경시키지 않고 상호 교환적(interchangeably)으로 좌측 극들 또는 우측 극들이 될 수 있다. 3 dB 결합기는 "가역적(reversible)"이라 불린다.
광 변조 변환기(14)의 제1의 3dB 결합기(20)에는 입구1을 통하여 인입하는 신호(Se)만이 입력된다. 입구2는 접지된다. 3dB 결합기(20)의 출구1에서 얻어지는 신호는 S1로 표현되고, 3dB 결합기(20)의 출구2에서 얻어지는 신호는 S2로 표현된다.
이들 2개의 신호는 다음과 같이 표현될 수 있다.
광 변조 변환기(14)의 제1 암에서, 2개의 3dB 결합기(20, 22) 사이에 배치된 지연 소자(24)는 신호(S1)가 제2의 3dB 결합기(22)로 인입하기 전에 그 신호를 1 비트 시간(Tb) 만큼 지연시킨다. 지연된 신호는 다음과 같이 표현된다.
제1의 3dB 결합기(20)의 출구로부터 제2 암 상에서 얻어진 신호(S2)는 제2의 3dB 결합기(22)에 직접적으로 인입한다.
다음, 제2의 3dB 결합기(22)로부터의 출구는 다음과 같이 표현되는 신호( ,)를 산출한다.
Tb는 P의 주기인 Tp의 배수이므로, P(t-Tp) = P(t) 이다.
캐리어 신호(Se)상에 정보를 부호화하기 위하여 사용된 변조방식은 2-상태 차동 위상 키잉(two-state differential phase keying)이다. 위상에 대하여 선택된 2개의 상태는 0 및 π이다. 따라서 2개의 연속 비트들은 위상이 같거나 반대인 신호들에 의해 부호화된다.
결과적으로, 이면, 신호 은 0이고, 는 0이 아니다. 유사하게, 이면, 신호 은 0이 아니고, 는 0이다. 따라서 신호들(, )은 진폭 변조에 의해 부호화된 정보를 갖는다.
재생 장치(12)의 광 진폭 재생 모듈(16)은 이들 2개의 신호(, )가 재생되도록 한다. 이 모듈은 노이즈 억제 수단(17)을 포함한다. 사용된 노이즈 억제 수단(17)은 예를 들어, 2개의 신호(, )로부터 노이즈를 제거하는 가포화 흡수체이다. 진폭으로 부호화된 정보를 갖는 신호를 재생하는 다른 장치가 또한 사용될 수 있다.
제2 광 변조 변환기(18)내 제1의 3dB 결합기(26)의 제1 암으로부터 출구에서 얻어진 신호는 로 표현된다. 이 신호는 다음과 같다.
신호 는 지연 소자(30)를 통과한 에 상응하며, 다음과 같다.
제2 광 변조 변환기(18)내 제1의 3dB 결합기(26)의 제2 암으로부터 출구에서 얻어진 신호는 로 표현된다. 이 신호는 다음과 같다.
다음, 이들 2개의 신호(, )는 제2 광 변환기(18)내 제2의 3dB 결합기(28)로 삽입된다. 제2의 3dB 결합기(28)의 출구2는 접지되고, 제2의 3dB 결합기(28)의 출구1로부터 얻어진 신호()는 다음과 같다.
부호를 무시하면, 신호()는 일 비트 시간만큼 오프셋된 신호()에 상응함을 알 수 있다.
따라서, 본 발명은 광 신호의 위상을 변조하여 부호화된 정보를 갖는 광 신호(S)를 재생하기 위한 장치를 제공한다. 재생 장치는 수동 소자들만을 포함하는 장점을 제공한다.
도 2에 도시된 제2 실시예는 3dB 결합기들의 가역 특성을 이용한다. 상기한 광 변조 변환기들(14 및 18)은 가역 요소들을 사용하는 대칭형 장치들이므로, 이들 광 변조 변환기 또한 가역 장치들이다. 광이 장치들을 통해 이동하는 방향에 무관하게 동일한 결과가 얻어진다.
용어 "순" 방향은 좌에서 우로의 이동에 사용되고, 용어 "역" 방향은 우에서 좌로의 이동에 사용된다.
재생 장치(12)는, 노이즈 억제 수단(17)을 포함하는 광 진폭 재생 모듈(16)과 직렬로 접속된 단일의 광 변조 변환기(14)를 구비한다.
광 진폭 재생 모듈(16)로부터 출구에서 얻어지는, 순 방향으로 이동하는 신호들은 제1 실시예의 동일한 모듈로부터 출구에서 얻어지는 신호들과 동일하다. 광 진폭 재생 모듈(16)로부터의 출구에 반사기 모듈(32)이 배치된다. 반사기 모듈(32)은 2개의 거울(34, 36)을 포함하고, 거울 각각은 재생 장치내 각자의 암에 위치된다.
3dB 결합기(22)로부터의 2개 출구와, 반사기 장치(32)의 2개 거울(34, 36)간 이동된 경로 길이들은 신호들간 위상차가 유지되도록, 동일한 것으로 가정된다. 그렇지 않으면, 조정용 위상차를 유도하는 소자를 두 경로간 위상차를 보상하기 위하여 삽입할 필요가 있다.
반사 장치(32)의 거울들(34, 36) 각각에서 반사된 후 얻어지는 신호들은, 광 진폭 재생 모듈(16)을 2회째 통과한 후 광 변조 변환기(14)를 향하여 역방향으로 전송된다.
도 2에 표시된 신호들(,,,, ,,,)에 대한 수식들은 도1에 도시된 실시예에 대한 수식들과 동일하다.
이 실시예에서, 재생 장치(12)는 또한 광 순환기(optical circulator; 40)를 포함한다. 광 순환기는 재생 장치가 광 섬유(10)의 중간에 삽입될 수 있도록 한다. 광 섬유(10)를 따라서 이동하는 신호(Se)는 제1 포트(V1)를 통하여 순환기(40)에 들어가고, 제2 포트(V2)를 통하여 광 변조 변환기(14)를 향하여 나온다. 재생 후, 신호는 제2 포트(V2)를 통하여 순환기(40)로 들어가고, 제3 포트(V3)를 통하여 재생 출구 신호(Ss) 형태로 나온다.
본 발명의 제3 실시예는 도 3에 도시된다. 재생 장치(12)는 단일의 광 변조 변환기(42) 및 제2 실시예에서와 같이 노이즈 억제 수단(17)을 포함하는 광 진폭 재생 모듈(44)을 구비한다.
광 변조 변환기(42)는 2개의 3dB 결합기(54)를 포함하고 1비트 지연 소자가 이들 결합기 사이의 제1 암에 배치되어, 순방향으로 이동하는 신호들은 제2 실시예서와 동일하게 수정(modifications)된다.
따라서 위상 변조에 의해 부호화된 정보를 갖는 신호 변조의 광 변환은, 이전 실시예에서의 광 변환과 동일한 방식으로 이루어진다. 신호들(,,,)에 대한 표현들은 다음과 같이 변화없다.
광 변조 변환기의 제1 및 제2 암들로부터 출구들에서 각각 얻어진 신호들(,)은 순차적으로 광 진폭 재생 모듈(44)에 전송된다.
상술한 제2 실시예와 달리, 신호()는 재생된 후, 제2 암상의 입구를 통하여 광 변조 변환기로 재주입되고, 신호()는 재생된 후, 제1 암상의 입구를 통하여 광 변조 변환기로 재주입된다.
이 실시예에 의하면, 반사 모듈을 사용할 필요가 없다. 이것은 진폭 재생기 수단(46)이 그 기능을 양방향으로 동시에 수행하는 것을 가정한다. 양 신호들을 동시에 처리할 수 있는 충분히 큰 영역의 가포화 흡수체가 진폭 재생기 수단의 현실적인 실시예가 될 수 있다.
신호들(,)은 광 변조 변환기(42)를 통하여 역 방향으로 이동하지만, 제2의 3dB 결합기(54)로부터 출구에서 얻어지는 신호들은 다음과 같이 표현된다.
일 비트 지연 소자를 통과한 후, 신호()는 다음과 같은 수식의 신호()가 된다.
제2 실시예에서와 실질적으로 동일한 결과들을 얻기 위하여, 2 비트 시간 지연 소자가 제2 암에 배치된다.
이 지연 소자는 제2 암을 따라서 역 방향으로 이동하는 신호에만 작용해야 한다.
이 목적을 위하여, 2개의 광 순환기(48)가 사용되어, 제2 암을 따라 순 방향으로 전송되는 신호들은 변화없이 유지되도록 하지만, 제2 암을 따라 역 방향으로 전송되는 신호들은 2 비트 시간 지연 소자(50)를 통과하도록 한다.
2 비트 시간 지연 소자(50)를 통과한 후, 신호()는 다음과 같은 수식의 신호()가 된다.
다음, 이들 두 신호(, )는 제1의 3dB 결합기(54)에 들어가고, 이 결합기의 역 방향 제2 암에서 출구는 다음과 같은 신호(Ss)를 출력한다.
따라서, 부호를 무시하면, 신호(Ss)는 2 비트 시간만큼 오프셋된 신호(Se)와 동일함을 알 수 있다.
도 3에 도시된 제3 실시예에 사용되고, 양 방향에서 동시에 동작하는 광 재생 모듈(44)은 또한 2개의 가포화 흡수체를 이용하여 제작될 수 있다.
도 4에 상세히 도시된 이 모듈은 제1 및 제2 노이즈 억제 수단(58, 60) 및 2개의 광 순환기(62, 64)를 구비한다. 노이즈 억제 수단(58, 60)은 예들 들어, 가포화 흡수체들로 구성될 수 있다. 2개의 광 순환기에 의해, 광 변조 변환기(42)의 제1 암에서 제2 암으로 이동하는 신호들은 제1 가포화 흡수체(58)를 통과하며, 반대 방향으로 이동하는 신호들은 제2 가포화 흡수체(60)를 통과한다.
따라서 본 광 재생 장치는 완전히 광학적이며, 그러므로 수동적이다. 광 재생 장치는 광 신호의 위상 변조에 의해 부호화된 정보를 갖는 광 신호가 재생되도록 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에서 재생 장치의 블록도,
도 2는 본 발명의 제2 실시예에서 재생 장치의 블록도,
도 3은 본 발명의 제3 실시예에서 재생 장치의 블록도,
도 4는 도 3에 도시된 재생 장치 일부의 변형예의 상세도이다.

Claims (9)

  1. 광 신호의 위상을 변조하여 부호화된 정보를 갖는 상기 광 신호의 위상을 재생하는 장치에 있어서,
    위상 변조에 의해 부호화된 상기 정보를 갖는 상기 신호를, 진폭 변조에 의해 부호화된 상기 정보를 갖는 적어도 하나의 2차 신호로 변환하는 광 변조 변환기;
    상기 2차 신호의 진폭을 재생하는 적어도 하나의 광 진폭 재생 모듈; 및
    상기 재생된 2차 신호를 위상 변조에 의해 부호화된 상기 정보를 갖는 신호로 변환하는 광 변조 변환기를 포함하는 광 신호의 위상 재생 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    위상 변조에서 진폭 변조로의 상기 광 변환기 및 진폭 변조에서 위상 변조로의 상기 광 변환기는 단일의 가역 변환기(a single reversible converter)로 결합되는 광 신호의 위상 재생 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 2차 신호를 재생하는 상기 광 재생 모듈은 노이즈 억제 수단을 포함하는 광 신호의 위상 재생 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 노이즈 억제 수단은 가포화 흡수체를 포함하는 광 신호의 위상 재생 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광 변조 변환기 각각은, 직렬로 결합되고 2개의 2차 신호를 제공하는 2개의 결합기를 포함하는 광 신호의 위상 재생 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 2개의 2차 신호의 진폭을 재생하기 위한 광 진폭 재생 모듈은 양 2차 신호들의 진폭을 동시에 재생하는 가포화 흡수체를 포함하는 광 신호의 위상 재생 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 2차 신호들의 진폭을 재생하는 광 진폭 재생 모듈은, 각기 상기 2차 신호들 각각의 진폭을 재생하는 2개의 가포화 흡수체를 포함하는 광 신호의 위상 재생 장치.
  8. 광 신호 전파 수단을 포함하는 광 전송 설비에 있어서, 상기 전파 수단에 삽입된 제1항에 따른 재생 장치를 포함하는 광 전송 설비.
  9. 위상 변조에 의해 부호화된 정보를 갖는 신호를, 진폭 변조에 의해 부호화된 상기 정보를 갖는 적어도 하나의 2차 신호로 변환하는 광 변조 변환기;
    상기 2차 신호의 진폭을 재생하는 적어도 하나의 광 진폭 재생 모듈; 및
    상기 재생된 2차 신호를 위상 변조에 의해 부호화된 상기 정보를 갖는 신호로 변환하는 광 변조 변환기를 조합한 장치를,
    상기 광 신호의 위상을 변조하여 부호화된 정보를 갖는 상기 광 신호의 위상을 재생하기 위하여 사용하는 상기 장치의 사용 방법.
KR1020040108025A 2003-12-19 2004-12-17 광 신호 재생 장치, 광 신호 재생 장치의 이용 및 광 신호재생 장치를 구비한 설비 KR101089730B1 (ko)

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