KR20060070291A

KR20060070291A - 광 간섭계 제어 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20060070291A
Application number: KR1020040108977A
Authority: KR
Inventors: 장윤선; 김광준
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2004-12-20
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2006-06-23
Also published as: KR100701101B1; EP1672311A1; US20060133712A1; US7324713B2

Abstract

본 발명에 의한 광간섭계 제어 장치 및 그 방법은 광 간섭계의 TEC 온도를 상온으로 설정하는 단계; 상기 광 간섭계의 두 출력의 파워차이을 기초로 최적온도를 구하고 상기 최적온도를 발생시키는 최적구동전압을 상기 광 간섭계의 지연조절장치에 인가하는 단계; 및 상기 최적온도하에서 디더링(Dithering)을 수행하여 상기 최적구동전압을 조정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 자동으로 최적의 설정 값을 찾아주게 되므로 시스템 설치 시 수동으로 매번 최적 지점을 설정해 주어야 하는 불편을 없애주며, 입력 파장의 변화에 따라 자동적으로 최적점을 추적해 갈 수 있는 효율적인 방안을 제공한다.

차동위상 변조, 1-비트 지연 간섭계

Description

광 간섭계 제어 장치 및 그 방법{Apparatus for control optical interferometer and method thereof}

도 1은 차동 위상 변조 시스템의 구성을 간단히 보여주는 도면이다.

도 2는 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계의 구성도이다.

도 3은 연속(CW)광에 대한 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계의 전달특성을 보여주는 도면이다.

도 4는 순수 차동 위상 변조시 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계 출력의 Eye diagram이다.

도 5는 본 발명에 의한 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계의 최적 조건 자동 검색 및 안정화 제어를 위한 구성도이다.

도 6은 차동 위상 변조시 입력 파장 변화에 따른 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계의 두 출력 파워를 보여주는 도면이다.

도 7은 차동 위상 변조시 입력 파장 변화에 따른 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계의 출력 파워비를 보여주는 도면이다.

도 8은 본 발명에 의한 제어 방법의 과정을 보여주는 흐름도이다.

도 9는 본 발명에 의하여 구현된 결과를 보여주는 도면이다.

도 10은 안정화 루틴이 없을 때 입력 파장 변화에 따른 비트 에러율을 측정 한 결과를 보여주는 도면이다.

도 11은 안정화 루틴을 수행할 때 입력 파장 변화에 따른 비트 에러율을 측정한 결과를 보여주는 도면이다.

도 12는 안정화 루틴을 수행할 때 입력 파장 변화에 따른 히터 구동 전압을 측정한 결과를 보여주는 도면이다.

본 발명은 차동 위상 변조 시스템에서 수신단의 광 간섭계를 안정적으로 제어하기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계가 최적의 경로차를 갖도록 TEC 설정 및 한쪽 경로의 정밀 조정 장치의 설정을 자동으로 최적화 하고 입력 파워 변화 또는 입력 파장 변화와 같은 외부 변화에 대해서도 의존성 없이 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계가 최적 특성을 잘 유지하도록 자동으로 최적점을 추적해 갈 수 있는 안정화 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

초고속 고밀도 파장분할 다중방식(WDM: Wavelength Division Multiplexing)의 광전송 시스템에서는 기존의 비제로 복귀(NRZ: Non Return-to-Zero) 변조 방식 보다 더 나은 전송 특성을 갖는 여러 변조 방식들이 제안되고 있다. 차동 위상 변조 방식(DPSK: Differential Phase Shift Key)도 그 중의 한 방식이다. 차동 위상 변조 방식은 기존의 세기 변조와 비교하여 수신감도가 향상되고 광섬유의 비선형 현상에 강하여 장거리 전송에 적합하다.

차동 위상 변조 방식은 광신호의 세기를 변조하는 것이 아니라, 세기는 일정하게 두고 위상만을 바꾸어 변조하므로 수신단에서 광검출기를 사용하여 직접 검출하기 위해서는 위상 변조를 세기 변조로 변환하는 과정이 필요하다. 이러한 기능을 수행하는 소자가 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계(1-bit delayed Mach-Zehnder Interferometer)이다. 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계는 그 전달 특성이 입력 파장에 대해 의존성을 갖기 때문에 한쪽 경로의 1-비트 지연을 조정 및 유지하기 위한 온도 제어 회로가 필수적이다. 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계의 전달 특성은 전체 모듈 온도를 조절하는 TEC와 한쪽 경로의 길이를 미세하게 조정하는 정밀 조정 장치에 의해 정해진다. 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계는 그 전달 특성을 유지하기 위해 기본적인 TEC 온도 제어가 필요하며 두 경로의 차를 정확히 1-비트가 되도록 제어하기 위해 한쪽 경로의 길이를 미세하게 조정하는 장치가 필요하다. 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계의 전달 특성은 TEC와 한쪽 경로의 정밀 조정 장치에 의해 정해 지지만 입력 신호의 파장에도 의존성을 갖는다. 그러므로, 초기에 최적의 전달 특성을 갖도록 설정되었더라도 구동 중에 외부의 변화 요인에 의해 입력 파장이 바뀌면 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계는 최적의 성능을 유지하지 못하게 된다. 따라서, 상용화를 위해서는 초기에 WDM 시스템의 각 채널에 대해 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계가 최적의 전달 특성을 갖도록 자동으로 정밀 조정 장치를 제어하고 또한 구동 중에 외부의 변화 요소들에 따라 전달 특성이 나빠지지 않도록 자동으로 최적의 설정 값을 계속 추적해 안정화 시키는 제어 방법이 필수적이다.

차동 위상 변조 방식은 최근에 활발히 연구되고 있는 분야이며 아직 상용화 단계에는 이르지 못 하고 있는 실정이다. 특히 상용화에 필수적인 여러 핵심 기술들에 대해서는 연구가 진행 중인 상황이라 해당되는 특허나 논문이 많지 않다. 현재까지 간섭계의 안정화 제어 방법으로 제안된 것으로, 송신부에서 변조 구동 전압의 크기를 줄여서 반송파 성분을 일부 남겨두어 수신기에서 출력 파워를 검출하여 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계를 안정화 시키는 제어 방법이 있지만, 이 방법은 신호의 소광비가 나빠지고 입력 파워에 대한 의존성이 있어서 상용화 시스템에 도입되기는 어려운 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 차동 위상 변조 방식의 수신단에 사용되는 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계에 대해 최적의 경로차를 갖도록 TEC 설정 및 한쪽 경로의 정밀 조정 장치의 설정을 자동으로 최적화 하고 입력 파워 변화 또는 입력 파장 변화와 같은 외부 변화에 대해서도 의존성 없이 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계가 최적 특성을 잘 유지하도록 자동으로 최적점을 추적해 갈 수 있는 안정화 제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 광간섭계 제어방법은 광 간섭계의 TEC 온도를 상온으로 설정하는 단계; 상기 광 간섭계의 눈열림 특성을 기반으로한 출력차를 이용하여 최적온도를 구하고 상기 최적온도를 발생시키는 최 적구동전압을 상기 광 간섭계의 지연조절장치에 인가하는 단계; 및 상기 최적온도하에서 디더링(Dithering)을 수행하여 상기 최적구동전압을 조정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 광간섭계 제어 장치는

광 신호를 입력 받아 시간 지연차를 갖는 두 경로를 통과 후 서로 간섭된 신호가 제1출력과 제1출력의 보수 관계인 제2출력을 생성하는 광간섭계; 상기 제2출력의 시간 지연차를 제어하는 히터; 상기 제1출력과 제2출력을 수신하여 전기신호로 변환된 제1신호와 제2신호를 출력하는 광/전변환부; 및 상기 제1신호와 제2신호를 입력받아 두 신호의 관계를 기초로 상기 히터를 구동하는 구동전압을 생성하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 차동 위상 변조 시스템의 송, 수신기 구성도이다. 송신측의 주요 구성 요소는 레이저 광원(101), 프리코더(precoder,102) 그리고 위상 변조기(103)이다. 연속(CW: Continuous Wave)의 레이저 광원(101)의 광신호는 위상 변조기(103)에 의해 위상 변조된다. 위상 변조기(103)는 구동 신호에 따라 광신호의 위상을 0 또는 π 로 변조한다. 이때, 위상 변조기를 구동하는 신호는 프리코더 과정을 거친 것이다. 프리코더(102)는 수신단에서 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계(104)의 출력 데이터가 바로 송신 입력 데이터와 같도록 미리 송신측에서 코딩을 해서 보내는 기능을 수행한다. 수신단의 주요 구성 요소는 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계(104)와 밸 런스 수신기(105)이다. 위상 변조만 수행된 신호는 출력 광 세기가 일정하므로 수신기에서 신호를 직접 검출하기위해서는 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계(104)를 통해 위상 변조된 신호를 세기 변조로 바꾸는 것이 필요하다. 1-비트 지연 마흐젠터 간섭계(104)의 두 출력 포트는 밸런스 수신기(105)의 두 입력 포트에 각가 인가되며, 두 신호는 차동 증폭기를 거쳐 출력된다. 밸런스 수신기를 사용하면 수신감도를 단일 수신기보다 약 3dB 높일 수 있다.

1-비트 지연 마흐젠더 간섭계에서 입력된 신호(201)는 도 2와 같이 한쪽 경로(204)에서 데이터가 1-비트 지연 된 후, 다시 지연되지 않은 다른 경로를 통과한 신호와 결합하게 된다. 결합된 신호는 각각의 출력포트(202, 203)를 통해 출력된다. 하나는 보강 간섭 포트(202)이고 다른 하나는 상쇄 간섭 포트(203)라 부른다. 이 두 포트는 제1데이터와 상기 제1데이터의 보수(이하 "제2데이터"라고 한다)의 관계를 갖는다. 보강 간섭 포트를 중심으로 출력 신호를 살펴보면(수학식 1참고) 두 경로의 지연차가 1-비트이므로 앞에 비트와 뒤에 따라온 비트가 서로 위상 정보가 다르면(0/π 또는 π/0) 간섭계의 출력이 0 이 되고, 앞과 뒤 비트가 같은 위상 정보를 가지면(0/0 또는 π/π) 간섭계의 출력이 1 이 된다.

여기서, Td는 지연 경로에서 발생하는 시간 지연이며, Φ(t)는 시간 t에서의 광신호의 위상을 나타낸다. 그리고, I는 광세기이다.

상쇄 간섭 포트는 이와 반대로 앞에 비트와 뒤에 따라온 비트가 서로 위상 정보가 다르면(0/π 또는 π/0) 간섭계의 출력이 1 이 되고, 앞과 뒤 비트가 같은 위상 정보를 가지면(0/0 또는 π/π) 간섭계의 출력이 0 이 된다. 한쪽 경로(204)에서 1-비트 지연을 미세하게 조정하기 위해서 정밀 조정 장치(205)를 설치한다. 정밀 조정 장치(205)는 주로 히터 또는 PZT(Piezoelectic Transducer)가 사용된다. TEC 제어를 통해 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계(104)의 전체 온도를 설정한 뒤, 히터(205)를 통해 지연 경로(204)의 온도를 제어하여 굴절률(refractive index)변화에 따른 1-비트 지연을 정밀하게 조정한다.

연속 레이저 광에 대해 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계(104)의 광주파수 전달 특성을 보면 도 3과 같다. 출력 포트의 전달 특성은 다음의 수학식 2와 같다.

여기서, n은 간섭계의 도파로 유효굴절율이며, Ld는 지연 경로 길이로 nLd=cTd 의 관계가 있다.

그리고 주기(301)는 데이터 전송율과 같다. 도 3에서 보강 간섭 포트의 출력(302)과 상쇄 간섭 포트(303)의 출력은 서로 반주기 어긋나 있다. A 지점에서 보면 보강 간섭 포트가 최고의 전달 특성일 때, 상쇄 간섭 포트는 최저의 값을 갖는다. A 지점은 입력 파장에 대해 1-비트 지연이 잘 조정된 최적의 조건을 나타낸다. 이때, 연속성의 광신호에 차동 위상 변조를 가하면 수신된 신호의 Eye는 도 4의 (401)와 (402)처럼 눈열림(eye opening)이 제일 크다.

앞의 수학식 2에서 보면 한쪽 경로(204)에 지연된 길이가 Ld라고 정해졌을 때 신호의 입력 광주파수, f 에 따라 전달 특성이 바뀌게 된다. 그 예로, 입력 파장이 B지점으로 바뀌면 보강 간섭 출력 값이 최고점을 갖지 못하고 벗어나게 된다(304). 상쇄 간섭 포트의 출력 값 또한 최저점을 갖지 못하고 벗어나게 된다(305). 이것은 차동 위상 변조시에 도 4의 (403)와 (404)처럼 신호의 왜곡을 발생시킨다. 이때 신호 왜곡을 보상하기 위해서는 보강 간섭 포트의 출력 커브 최고점과 상쇄 간섭 포트의 출력 커브 최저점이 A로 이동하도록 지연 경로를 다시 제어해 주어야 한다.

1-비트 지연 마흐젠더 간섭계에 CW 또는 세기 변조된 신호를 입력하면 간섭계의 출력은 수학식 2와 같이 주어지므로 입력 신호의 파장 변화에 따라 출력 광세기가 바뀌게 된다. 따라서, 단순히 출력 파워를 이용해서 간섭계를 제어하기는 쉽다. 그러나, 차동 위상 변조된 신호에서는 인접한 비트에서 0과 π사이의 전이가 이상적으로 발생하는 경우 즉, 전이에 걸리는 시간이 0인 경우에는 간섭계의 각 포트의 평균 출력 광세기가 수학식 3과 같이 상수로 주어진다.

[수학식 3]

여기서, P각 출력 포트는 간섭계 각 출력 포트의 평균 광세기이며, P0은 “0”레벨의 광세기, P1은 “1”레벨의 광세기 이다. sine항은 변조된 위상차 π로 인해 cosine 항이 바뀐것이다.

즉, 간섭계의 입력 신호의 파장이 변하더라도 각 포트의 평균 출력 광세기가 변하지 않으므로 위상 변조된 경우에는 각 포트의 평균 출력 광세기만을 측정해서는 간섭계의 최적 구동점을 제어할 수 없다. 이러한 이유로 송신부에서 반송파 성분을 일부 남겨둔다든지 하는 방법으로 출력 광세기를 이용한 안정화 제어를 하고 있으며, 아직 상용화 할만한 안정화 제어 기술이 제안되지 못 하고 있다.

본 발명은 순수 차동 위상 변조(NRZ_DPSK)된 신호의 눈열림의 비대칭성을 이용하여 간섭계의 출력 파워를 피드백하여 온도 제어를 수행하는 방법을 제안한다. 순수 차동 위상 변조된 실제 신호에서는 변조기의 유한한 대역폭 때문에 0과 π사이의 전이에는 유한한 시간이 걸리게 되고 이로 인하여 도 4와 같이 눈열림의 비대칭성이 발생한다. 보강간섭 포트의 출력(도 402) “1” 레벨은 DC 성분을 포함하고 있으나 “0”레벨은 DC 성분을 포함하고 있지 않다. 즉, “0” 레벨이 연속되는 경우에는 광세기가 비트의 교차점에서 증가 후 감소하는 패턴을 보인다. 동작점이 최적점에서 벗어나더라고 이 패턴은 유지된다(도 404). 상쇄 간섭 포트에서는 반대로 “1”레벨이 DC 성분이 존재하지 않는다. 보강 간섭 포트에서 “0” 레벨 DC 성분이 존재하지 않는 이유는 연속된 “0” 레벨을 위해서는 위상차이가 연속적으로 0과 π사이에 교체되어야 하는데 교체할 때 유한한 시간이 걸리기 때문에 위상 값이 0과 π사이의 값을 갖게 되어 광세기가 0을 계속 유지할 수 없기 때문이다. 같은 이유로 상쇄간섭 포트에서는 “1”레벨의 DC 성분이 존재하지 않는다.

이렇게 비대칭적으로 한쪽 레벨에만 보여지는 DC 성분으로 인해 간섭계의 출력 파워는 수학식 3의 예측과 달리 일정하게 상수를 유지하지 못하고 도 6과 같이 파장 변화에 따라 DC 레벨의 크기와 비례해서 변하게 된다. 최적 구동점에서 DC 성분은 보강 간섭 포트에서 최고점(도402)에 위치하고 상쇄 간섭 포트에서는 최저점(도401) 이에 따라 출력 파워 곡선에서도 각각 최고(601)와 최저(602)의 값을 갖게 된다. 입력 신호의 파장이 바뀌면서 도 403, 도 404와 같이 눈열림이 작아지고 신호의 왜곡이 발생됨과 동시에 보강 간섭 포트의 DC, 성분은 점차 감소하고 상쇄 간 섭 포트의 DC 성분은 점차 증가한다. 도 6의 결과에서, 보강 간섭 포트와 상쇄 간섭 포트의 두 출력 차가 가장 큰 지점(701, 702, 703)이 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계의 동작 최적점과 일치함을 알 수 있다. 따라서, 간단히 밸런스 수신기의 출력 파워비를 이용하여 안정화 제어를 수행할 수 있게 된다.

이제 보다 상세하게 본 발명에서 제시한 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계의 제어 구성을 도 5를 참조하면서 살펴본다. 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계(500)의 두 출력(501,502)은 각 출력에 연결된 밸런스 수신기(505)의 두 입력 포트에 각각 인가된다. 이때, 수신기(505)에 흐르는 전류는 각 출력 신호의 DC 성분에 비례한다. 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계를 제어하는 목적은 두 가지 인데, 하나는 자동으로 최적 지점(도 7의 701지점)을 찾아가는 것이고 다른 하나는 파장 변화 및 온도 변화와 같은 외부적인 변화에서도 최적 지점이 유지되도록 하는 것이다. 도 6을 보면 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계(500)의 최적 지점은 밸런스 수신기(505)의 두 출력값의 차이가 제일 큰 지점이다. 따라서, 도 6에서 얻은 밸런스 수신기(505)의 두 출력 포트값을 사용해서 전류비(

)를 구하면 도 7과 같다. 전류비가 최고인 지점(701, 702, 703)은 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계(500)의 최적 지점과 일치하게 된다. 즉, 밸런스 수신기(505)의 두 출력차가 제일 큰 지점을 찾으면 최적점을 찾는것과 같다. 따라서, 도 5와 같이 본 발명에 의한 제어장치를 구성하였다. 밸런스 수신기(505)의 두 출력 전류비 차이를 측정하여 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계(500)의 지연 경로를 조절하는 정밀 조정 장치(503)인 히터의 구동 전압(504)을 설정한 다. 즉, 전류비가 제일 큰 값이 나오도록 히터의 구동 전압을 조정하는 것이다.

이제 좀 더 자세하게 살펴보도록 한다. 먼저 전류비측정부(506)는 밸런스 수신기(505)의 두 출력전류를 수신하여 전류비를 측정하여 출력한다. 제1구동전압발생부(507)는 측정된 전류비를 입력받아 최고의 전류비가 나오도록 정밀 조정 장치(503)의 구동 전압을 설정한다. 이러한 상태에서 다시 히터의 구동 전압을 ΔV 만큼씩 서서히 증가시키면서 각각의 전류비를 측정하고, 여기서 얻어진 최적 구동 전압을 중심으로 하여 일정한 구간, 예를 들면 +/-10% 의 구간에 대해 더욱 세밀하게 히터 구동 전압을 증가시켜 가면서 전류비가 최고인 지점을 찾는다. 그리고 이 때의 구동전압을 발생시켜 히터를 조절한다.

이러한 상태에서 미세조정에 들어가게 된다. 현재의 구동전압하에서의 전류비가 제1레지스터(508)에 저장되고, 온도를 -ΔT 움직였을 때의 전류비가 제2레지스터(509)에 저장되고, 온도를 +ΔT 움직였을 때의 전류비가 제3레지스터(510)에 저장된다. 비교부(511)는 각 레지스터의 출력인 전류비를 입력받아 최고치를 갖는 위치를 파악하여 이를 제2구동전압발생부(512)로 출력하면, 제2구동전압발생부(512)는 다시 구동전압을 미세하게 조정하게 된다.

이상에서 설명한 기본 제어 원리를 바탕으로 본 발명에 의한 제어 과정을 설명한다. 제어 과정은 크게 3 단계로 구분할 수 있다. 즉 초기 최고값 검색 루틴(802단계), 2차 최고값 검색 루틴(803단계), 그리고 안정화 루틴(804단계 내지 808단계)이다. 먼저, 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계(500)의 최적 지점을 찾기 위해 자동으로 정밀 조정 장치(503)인 히터의 최적 온도를 설정하는 과정은 A/D 변환의 비트 수에 따라 히터를 제어 할 수 있는 구동 전압 해상도 ΔV에 한계가 있으므로 두 단계, 초기 최고값 검색 루틴과 2차 최고값 검색 루틴으로 나뉘어 수행되며 다음의 설명과 같다. 먼저 TEC의 설정 온도를 정해서 전체 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계의 온도가 외부 온도의 영향을 받지 않고 안정화 되도록 제어한다(801단계). 그 다음 최적의 히터 온도를 찾기 위해, 도 6에서 최적점에서 보강간섭 포트에서의 출력(601)과 상쇄간섭 포트에서의 출력(602) 비가 제일 크므로 밸런스 수신기(505)의 두 출력 전류비에 비례하는 제어 전압을 측정하여 제어부에서 히터 구동 전압 설정에 사용한다.

분설하면, 최적 히터 온도를 찾기 위해서는 다음과 같은 2단계의 검색 과정을 수행한다. 첫번째 초기 최고값 검색 단계에서는 히터의 구동 전압을 ΔV 만큼씩 서서히 증가시키면서 각각의 전류비를 측정하여 참고 전류비가 최고일 때의 히터 구동 전압(제1구동전압)을 저장한다(802단계) 더욱 정밀한 온도 제어를 위해 2차 최고값 검색 단계에서는 1단계에서 얻은 최적 구동 전압(제1구동전압)을 중심으로, 예를 들면, +/-10% 의 구간에 대해 더욱 세밀하게 히터 구동 전압을 증가시켜 가면서 전류비가 최고인 지점을 찾는다. 1단계보다 더욱 정밀한 최적 온도를 찾을 수 있다. 이때 전류비가 최고가 되는 히터 구동전압(제2구동전압)이 최적으로 설정하고(803단계) 유지한다(804단계).

다음은 두 번째 목표인 입력 파장 변화와 같은 외부 조건 변화에 따라 최적의 온도 설정값을 자동으로 추적해 갈수 있는 과정을 설명한다.

도 6과 같이 초기(Frequency shift=0)에는 각 보강간섭포트와 상쇄간섭포트 가 최고, 최저점을 위지하며 최적의 위치에 있으나 입력 파장이 바뀌면서 서로 값이 달라지게 된다. 이렇게 값이 달라질 때 전류비를 구해보면 도 7과 같이 서서히 감소한다. 따라서, 최적 지점에서 전류비가 최고값인 것을 알 수 있다. 따라서, 히터의 최적 설정 온도 값이 정해지면 운용하면서 계속 특정 온도 만큼씩 히터 전압을 증가/감소를 반복(Dithering)하면서 전류비를 측정 한다. 현재 온도에서 측정된 전류비(제1전류비)를 제1레지스터(508)에 저장하고(805단계), 온도를 -ΔT 움직였을 때의 전류비(제2전류비)를 제2레지스터(509)에 저장하고(806단계), 온도를 +ΔT 움직였을 때의 전류비(제3전류비)를 제3레지스터(510)에 저장한다(807단계). 그리고, 상기 제1내지 제3전류비를 비교하여 최고치를 갖는 위치로 히터 온도를 다시 설정한다. 만일, 제1전류비가 최고값이 아니고 제2전류비나 제3전류비가 최고의 전류비를 가지고 있다면 이미 파장이 약간 변화된 것을 뜻한다. 따라서 그에 맞게 온도를 다시 설정해 주게 되는 것이다(808단계).

도 9는 본 발명을 구현하여 얻은 결과이다. 1단계 초기 최고값 검색 루틴은 (901)범위이다. 히터의 구동 전압(904)을 서서히 증가시키면서 전류비(905)를 측정하였다. 전류비가 최고인 지점에서 비트 에러율(906)이 제일 좋음을 확인할 수 있다. 전류비가 최고인 피크 중에 중간 피크를 중심으로 2단계 2차 최고값 검색 루틴(902)을 수행한다. 여기서 최고 전류비를 갖는 히터 구동 전압을 최적 전압(907)으로 설정한다. 따라서, 자동으로 최적 지점(도 7의 701지점)을 찾아가는 첫번째 목표가 완성된다. 안정화 루틴(903)에서는 최적 전압을 중심으로 디더링을 계속 수행한다.

도 10은 2단계에서 최적 히터 구동 전압을 검색한 뒤, 안정화 단계를 수행하지 않는 경우 신호의 주파수 변화(1001)에 따른 비트 에러율(1002)을 측정한 것이다. 신호 주파수가 변화함에 따라 비트 에러율이 증가함을 알 수 있다. 도 11은 도 10과 같은 조건에서 안정화 단계를 수행하면서 주파수 변화(1101)에 따른 비트 에러율(1102)을 측정한 것이다. 신호 주파수가 1GHz 바뀌어도 비트 에러율은 에러 없이 유지됨을 알 수 있다. 이때, 히터 구동 전압을 같이 측정해 보면 도 12와 같이 신호 주파수 변화(1201)에 따라 디더링에 의해 최적 히터 구동전압(1202)이 자동으로 바뀌어 감을 알 수 있다. 1GHz 광주파수 변화에 대해 히터 구동 전압은 약 0.15V 정도 이동되었다. 수 GHz의 광주파수 변화를 제어할 만큼 충분한 구동 전압을 제공할 수 있으므로 본 구현회로는 충분한 안정화 범위를 제공한다. 따라서, 입력 파장 변화와 같은 외부 조건 변화에 따라 최적의 온도 설정값을 자동으로 추적해 갈 수 있게 된다.

본 발명에 의한 광 간섭계 제어 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이타 저장장치등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를들면 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함된다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되 고 실행될 수 있다. 또한 본 발명에 의한 폰트 롬 데이터구조도 컴퓨터로 읽을 수 있는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이타 저장장치등과 같은 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 광 간섭계 제어 방법 및 그 장치는 차동 위상 변조 기반의 전송 시스템에서 수신단에 사용되는 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계의 전달특성 최적화를 위한 제어 방법을 제시한 것이다. 자동으로 최적의 설정 값을 찾아주는 방법은 시스템 설치 시 수동으로 매번 최적 지점을 설정해 주어야 하는 불편을 없애주며, 입력 파장의 변화에 따라 자동적으로 최적점을 추적해 갈 수 있는 제어 방법은 시스템의 성능 안정화를 크게 향상시키며 상용화를 위해 필수적인 기술이다. 또한, 본 발명은 기존의 제안된 방식보다 입력 파워의 의존성이 없으며 신호 특성에 영향을 주지 않는다. 또한 기존 수신단의 구조를 그대로 이용하는 것으로 경제적인 장점이 있다.

Claims

(a) 광 간섭계의 TEC 온도를 상온으로 설정하는 단계;

(b) 상기 광 간섭계의 눈열림 특성을 기반으로 상기 광 간섭계의 출력 파워차이를 이용하여 최적온도를 구하고 상기 최적온도를 발생시키는 최적구동전압을 상기 광 간섭계의 지연조절장치에 인가하는 단계; 및

(c) 상기 최적온도하에서 디더링(Dithering)을 수행하여 상기 최적구동전압을 안정화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 간섭계 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 (b)단계는

(b1) 상기 최적구동전압을 소정의 간격만큼 변화시킨 후 그 때의 출력인 제1출력, 그리고 상기 제1출력인 보수인 제2출력을 상기 각 간격마다 측정하는 단계;

(b2) 상기 제1출력과 제2출력간의 전류비를 구하는 단계; 및

(b3) 상기 전류비가 최고일 때의 상기 히터 구동 전압을 상기 최적구동전압으로 설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 간섭계 제어 방법.
제2항에 있어서, 상기 (b3) 단계는

(b31) 상기 최적구동전압에서 소정의 간격만큼 크거나 작은 전압 구간을 설정하는 단계;

(b32) 상기 전압구간내에서 전압을 변화시켜가면서 상기 전류비를 구하는 단계; 및

(b33) 상기 전류비가 최고가 되는 전압을 상기 최적구동전압으로 설정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 간섭계 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 (c)단계는

(c1) 상기 최적온도에서의 제1전류비를 구하는 단계;

(c2) 상기 최적온도하에서 상기 최적온도가 소정의 온도만큼 증가되도록 상기 히터 구동전압을 조정한 후의 제2전류비를 구하는 단계;

(c3) 상기 최적온도하에서 상기 최적온도가 소정의 온도만큼 감소되도록 상기 히터 구동전압을 조정한 후의 제3전류비를 구하는 단계; 및

(c4) 상기 제1내지 제3전류비를 비교하여 가장 큰 전류비를 생성하는 구동전압을 상기 최적구동전압으로 설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 간섭계 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 광 간섭계는

순수 차동 위상 변조 시스템의 수신단 복조기로 사용되는 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계인 것을 특징으로 하는 광 간섭계 제어 방법.
차동 위상 변조된 광 신호를 입력 받아 제1출력과 상기 제1출력의 보수 관계인 제2출력을 생성하는 광 간섭계;

상기 제2출력의 시간 지연을 제어하는 지연부;

상기 제1출력과 제2출력을 수신하여 전기신호로 변환된 제1신호와 제2신호를 출력하는 광/전변환부; 및

상기 제1신호와 제2신호를 입력받아 두 신호의 관계를 기초로 상기 히터를 구동하는 구동전압을 생성하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 간섭계 제어 장치.
제6항에 있어서, 상기 광 간섭계는

1-비트 지연 마흐젠더 간섭계인 것을 특징으로 하는 광 간섭계 제어 장치.
제6항에 있어서, 상기 제어부는

상기 제1신호와 제2신호의 전류비를 측정하는 전류비측정부; 및

상기 전류비에 비례하는 상기 구동전압을 생성하는 제1구동전압발생부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 간섭계 제어 장치.
제6항에 있어서, 상기 제어부는

현재의 전류비를 저장하는 제1레지스터;

상기 히터의 온도를 소정의 온도만큼 상승시킨 뒤의 전류비를 저장하는 제2레지스터;

상기 히터의 온도를 소정의 온도만큼 하강시킨 뒤의 전류비를 저장하는 제3레지스터;및

상기 제1내지 제3레지스터의 전류비를 읽어 가장 큰 전류비를 구하고 그에 상응하는 구동전압을 생성하는 제2구동전압발생부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 간섭계 제어 장치.