KR20090087823A - Ｗｄｍ-ｐｏｎ에서의 광 검출 장치 및 그 방법 - Google Patents

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KR20090087823A
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Abstract

본 발명은 레이저 씨드광(laser seed lightwave) 기반의 WDM-PON(Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network, 파장 분할 다중화 수동형 광 네트워크)에서의 광 검출 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 씨드광과 상향 신호광 간의 위상 및 편광을 실시간으로 제어하여 해당 전기신호를 검출하거나[제1 실시예], 씨드광과 상향 신호광 간의 위상만을 실시간으로 제어하여 해당 전기신호를 검출하거나[제2 실시예], 씨드광과 상향 신호광 간의 위상 및 편광을 실시간으로 제어하지 않고서 해당 전기신호를 검출하는[제3 실시예], WDM-PON에서의 광 검출 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은, 광 검출 장치에 있어서, 씨드광을 분배하고, 상기 씨드광을 기반으로 가입자 장치에서 생성된 상향 신호광을 분배하기 위한 광분배 수단; 상기 분배된 씨드광에 대해 수평편광을 조정하기 위한 수평편광 조정기; 상기 분배된 씨드광에 대해 수직편광을 조정하기 위한 수직편광 조정기; 전기신호를 기반으로, 상기 수평편광이 조정된 씨드광의 위상을 제어하고 상기 수직편광이 조정된 씨드광의 위상을 제어하기 위한 제어수단; 상기 수평편광과 위상이 조정된 씨드광 및 상기 수직편광과 위상이 조정된 씨드광과 상기 분배된 상향 신호광을 각각 결합하여 전기신호로 변환하여 상기 제어수단으로 전달하기 위한 광결합 및 신호변환 수단; 및 상기 변환된 전기신호를 기반으로 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 검출하기 위한 신호 검출 수단을 포함한다.
Figure P1020090011121
WDM-PON, R-SOA, 레이저 씨드광, 상향 신호광, 코히어런트 검출(coherent detection), 위상, 편광, 광 검출

Description

ＷＤＭ-ＰＯＮ에서의 광 검출 장치 및 그 방법{The coherent detection apparatus and method in WDM-PON}
본 발명은 레이저 씨드광(laser seed lightwave) 기반의 WDM-PON에서의 광 검출 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 씨드광과 상향 신호광 간의 위상 및 편광을 실시간으로 제어하여 해당 전기신호를 검출하거나[제1 실시예], 씨드광과 상향 신호광 간의 위상만을 실시간으로 제어하여 해당 전기신호를 검출하거나[제2 실시예], 씨드광과 상향 신호광 간의 위상 및 편광을 실시간으로 제어하지 않고서 해당 전기신호를 검출하는[제3 실시예], WDM-PON에서의 광 검출 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
WDM-PON(Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network, 파장 분할 다중화 수동형 광 네트워크)은 통신 서비스 제공자 측의 전화국(CO; Central Office)의 광선로 종단 장치(OLT; Optical Line Terminal)와 가입자 측의 광선로 가입자 장치(ONU; Optical Network Unit) 간을 수동 광소자로 연결하고, 다중화된 각종 데이터를 광신호에 실어서 각 광선로 가입자 장치(ONU)에 분배해 전송하는 네트워크를 말한다.
최근에 활발한 논의가 이루어지고 있는 레이저 씨드광(laser seed lightwave) 기반의 WDM-PON 시스템을 살펴보면, 전화국 측에서는 레이저 광원을 씨드광으로 사용하고 가입자 측에서는 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA; Reflective Semiconductor Optical/Amplifier) 등 반사형 변조기를 사용해 상향신호를 변조 및 증폭하는 방식으로 구현된다.
한편, 코히어런트 검출(coherent detection) 방식은 신호광을 파장, 편광, 위상이 일치하는 기준광(reference광)과 혼합해 포토 다이오드에서 광전류를 검출하는 방식으로서, 종래에 있어 그 구현이 매우 어렵고 많은 비용이 소요되어 가입자망 기술로는 적당하지 않은 것으로 알려져 있다. 이에 따라 종래에는 총 광량을 측정하는 다이렉트 검출(direct detection) 방식이 많이 사용되고 있다.
한편, 코히어런트 검출 방식에 있어 평형 코히어런트 수신기(BR; balanced coherent receiver)가 많이 사용된다.
도 5는 일반적인 평형 코히어런트 수신기에 대한 일실시예 설명도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 평형 코히어런트 수신기에 기준광
Figure 112009008512010-PAT00001
와 신호광
Figure 112009008512010-PAT00002
를 입력하면 검출전류
Figure 112009008512010-PAT00003
가 출력된다.
그런데, 일반적으로 WDM-PON 시스템은 전화국 측과 가입자 측 간의 선로에서의 광반사에 의해 시스템 성능이 상당히 제한을 받는데, 상기와 같은 종래 기술에 따른 다이렉트 검출 방식을 사용하는 WDM-PON 시스템에서는 단순하게 씨드광과 상향 신호광을 더해 광 검출을 수행하는 것으로 인해 정확한 광 검출 성능을 보장하지 못하는 문제점이 있다. 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
Figure 112009008512010-PAT00004
의 웨이브넘버(wavenumber)를 갖는 씨드광
Figure 112009008512010-PAT00005
를 사용하는 경우에, 이를 변조한 상향 신호광을
Figure 112009008512010-PAT00006
로 표시할 수 있고, 반사광을
Figure 112009008512010-PAT00007
로 표시할 수 있다. 여기서,
Figure 112009008512010-PAT00008
는 상향 변조신호를 푸리에(Fourier) 전개할 경우의 베이시스 주파수(basis frequency)이고
Figure 112009008512010-PAT00009
는
Figure 112009008512010-PAT00010
성분의 크기이며,
Figure 112009008512010-PAT00011
는 일정한 값을 갖는다. 또한,
Figure 112009008512010-PAT00012
는 랜덤한 값을 갖는 반사광의 위상(phase)이고,
Figure 112009008512010-PAT00013
는
Figure 112009008512010-PAT00014
의 위상을 갖는 반사광의 세기(intensity)이다. 종래 기술에 따른 다이렉트 검출 방식에서 두 신호가 합쳐져서 포토 다이오드에 주입되면 검출전류는 다음의 [수학식 1]과 같다.
Figure 112009008512010-PAT00015
상기 [수학식 1]은, 신호성분인
Figure 112009008512010-PAT00016
과 반사광에 의한 DC 성분인
Figure 112009008512010-PAT00017
, 반사광과 신호광의 간섭에 의한 성분인
Figure 112009008512010-PAT00018
로 이루어진다.
한편, 도 6은 일반적인 변조 방식에 따른 알에프 파워 스펙트럼(RF power spectrum)에 대한 일실시예 설명도로서, 그 변조 방식에 따라 알에프 파워 스펙트럼이 도 6과 같이 달라지는 것을 보여준다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이 종래 기술에서는 "NRZ 코딩(coding)"을 하면 신호성분 중 DC 성분이 큰데, 그에 따라 신호 성분과 반사광 성분을 분리해 낼 수 없다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이 종래 기술에서는 상향신호로서 DC 성분이 없는 "맨체스터 코딩(Manchester coding)"을 사용하면 신호성분이 있는
Figure 112009008512010-PAT00019
및
Figure 112009008512010-PAT00020
와 신호성분이 없는
Figure 112009008512010-PAT00021
를 전기적인 필터에 의해 구분할 수 있다. 그러나 이러한 방식에서도 NRZ 코딩에 비해 잡음 성분을 많이 제거할 수는 있으나, 신호성분이 있는
Figure 112009008512010-PAT00022
는 반사광의 위상
Figure 112009008512010-PAT00023
와 신호광의 위상
Figure 112009008512010-PAT00024
에 따라 잡음으로 작용할 수 있다. 즉, 종래 기술에 따른 다이렉트 검출 방식에 의해서도 반사광에 의한 잡음을 완전히 제거하지는 못하는 문제점이 있다.
다시 말하면, 상기와 같은 종래 기술은 반사광에 의한 잡음을 완전히 제거하지는 못하는 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.
따라서 본 발명은 코히어런트 검출(coherent detection) 방식을 이용하여 상향신호를 효율적으로 검출하기 위한, WDM-PON에서의 광 검출 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
즉, 본 발명은 씨드광과 상향 신호광 간의 위상 및 편광을 실시간으로 제어하여 해당 전기신호를 검출하거나[제1 실시예], 씨드광과 상향 신호광 간의 위상만을 실시간으로 제어하여 해당 전기신호를 검출하거나[제2 실시예], 씨드광과 상향 신호광 간의 위상 및 편광을 실시간으로 제어하지 않고서 해당 전기신호를 검출하는[제3 실시예], WDM-PON에서의 광 검출 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 장치는, 광 검출 장치에 있어서, 씨드광을 분배하고, 상기 씨드광을 기반으로 가입자 장치에서 생성된 상향 신호광을 분배하기 위한 광분배 수단; 상기 분배된 씨드광의 편광을 제1 전기신호를 기반으로 제어하기 위한 제1 제어수단; 상기 분배된 씨드광의 위상을 제2 전기신호를 기반으로 제어하기 위한 제2 제어수단; 상기 편광 및 위상이 조정된 씨드광 및 상기 분배된 상향 신호광을 결합하여 제1 및 제2 전기신호로 변환하여 상기 제1 및 제2 제어수단으로 전달하기 위한 광결합 및 신호변환 수단; 및 상기 편광 및 위상이 조정된 씨드광 및 상기 분배된 상향 신호광을 결합해 광신호로 변환하여 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 검출하기 위한 신호 검출 수단을 포함한다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 방법은, 광 검출 방법에 있어서, 씨드광을 제1, 제2, 제3 씨드광으로 분배하고, 상향 신호광을 제1, 제2, 제3 상향 신호광으로 분배하는 단계; 제1 전기신호를 기반으로 씨드광의 편광을 제어하고, 제2 전기신호를 기반으로 씨드광의 위상을 제어하는 제어단계; 상기 편광과 위상이 조정 된 제1 씨드광과 상기 분배된 제1 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 상기 제1 전기신호로 변환하여 피드백시키는 단계; 상기 편광과 위상이 조정된 제2 씨드광과 상기 분배된 제2 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 상기 제2 전기신호로 변환하여 피드백시키는 단계; 및 상기 편광과 위상이 조정된 제3 씨드광과 상기 분배된 제3 상향 신호광을 결합해 광신호로 변환하여 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 검출하는 신호검출단계를 포함한다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 장치는, 광 검출 장치에 있어서, 씨드광을 분배하고, 상기 씨드광을 기반으로 가입자 장치에서 생성된 상향 신호광을 분배하기 위한 광분배 수단; 상기 분배된 씨드광에 대해 수평편광을 조정하기 위한 수평편광 조정기; 상기 분배된 씨드광에 대해 수직편광을 조정하기 위한 수직편광 조정기; 전기신호를 기반으로, 상기 수평편광이 조정된 씨드광의 위상을 제어하고 상기 수직편광이 조정된 씨드광의 위상을 제어하기 위한 제어수단; 상기 수평편광과 위상이 조정된 씨드광 및 상기 수직편광과 위상이 조정된 씨드광과 상기 분배된 상향 신호광을 각각 결합하여 전기신호로 변환하여 상기 제어수단으로 전달하기 위한 광결합 및 신호변환 수단; 및 상기 변환된 전기신호를 기반으로 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 검출하기 위한 신호 검출 수단을 포함한다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 방법은, 광 검출 방법에 있어서, 씨드광에 대해 수평편광을 조정해 제1 및 제2 씨드광으로 분배하고, 상기 씨드광에 대해 수직편광을 조정해 제3 및 제4 씨드광으로 분배하며, 상향 신호광을 제1, 제2, 제3, 제4 상향 신호광으로 분배하는 단계; 제2 전기신호를 기반으로, 상기 수평편광 이 조정된 제1 및 제2 씨드광의 위상을 제어하고, 제3 전기신호를 기반으로, 상기 수직편광이 조정된 제3 및 제4 씨드광의 위상을 제어하는 위상제어단계; 상기 수평편광과 위상이 조정된 제1 씨드광과 상기 분배된 제1 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제1 전기신호로 변환하고, 상기 수평편광과 위상이 조정된 제2 씨드광과 상기 분배된 제2 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제2 전기신호로 변환하여 피드백시키며, 상기 수직편광과 위상이 조정된 제3 씨드광과 상기 분배된 제3 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제3 전기신호로 변환하여 피드백시키고, 상기 수직편광과 위상이 조정된 제4 씨드광과 상기 분배된 제4 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제4 전기신호로 변환하는 단계; 및 상기 변환된 제1 전기신호 및 상기 변환된 제4 전기신호를 기반으로 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 검출하는 신호검출단계를 포함한다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 장치는, 광 검출 장치에 있어서, 씨드광을 분배하고, 상기 씨드광을 기반으로 가입자 장치에서 생성된 상향 신호광을 분배하기 위한 광분배 수단; 상기 분배된 씨드광에 대해 수평편광을 조정하기 위한 수평편광 조정기; 상기 분배된 씨드광에 대해 수직편광을 조정하기 위한 수직편광 조정기; 상기 수평편광이 조정된 씨드광의 위상과 상기 수직편광이 조정된 씨드광의 위상을 각각 조정하기 위한 위상 조정기; 상기 수평편광이 조정된 씨드광, 상기 수직편광이 조정된 씨드광, 상기 수평편광과 위상이 조정된 씨드광 및 상기 수직편광과 위상이 조정된 씨드광과 상기 분배된 상향 신호광을 각각 결합하여 전기신호로 변환하기 위한 광결합 및 신호변환 수단; 및 상기 변환된 전기신호를 기반으로 상 기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 검출하기 위한 신호 검출 수단을 포함한다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 방법은, 광 검출 방법에 있어서, 씨드광에 대해 수평편광을 조정해 제1 및 제2 씨드광으로 분배하고, 상기 씨드광에 대해 수직편광을 조정해 제3 및 제4 씨드광으로 분배하며, 상향 신호광을 제1, 제2, 제3, 제4 상향 신호광으로 분배하는 단계; 상기 분배된 제2 씨드광의 위상을 지연시키고, 상기 분배된 제4 씨드광의 위상을 지연시키는 위상지연단계; 상기 분배된 제1 씨드광과 상기 분배된 제1 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제1 전기신호로 변환하고, 상기 수평편광 및 위상이 조정된 제2 씨드광과 상기 분배된 제2 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제2 전기신호로 변환하며, 상기 분배된 제3 씨드광과 상기 분배된 제3 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제3 전기신호로 변환하고, 상기 수직편광 및 위상이 조정된 제4 씨드광과 상기 분배된 제4 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제4 전기신호로 변환하는 단계; 및 상기 변환된 제1 내지 제4 전기신호를 기반으로 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 검출하는 신호검출단계를 포함한다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 다른 장치는, 광 검출 장치에 있어서, 씨드광을 분배하고, 상기 씨드광을 기반으로 가입자 장치에서 생성된 상향 신호광을 분배하기 위한 광분배 수단; 상기 분배된 씨드광을 "수평편광을 갖는 씨드광"과 "수직편광을 갖는 씨드광"으로 편광 분리하고, 상기 분배된 상향 신호광을 "수평편광을 갖는 상향 신호광"과 "수직편광을 갖는 상향 신호광"으로 편광 분리하기 위한 편광 분리 수단; 상기 편광 분리된 "수평편광을 갖는 씨드광"의 위상과 상기 편광 분리된 "수직편광을 갖는 씨드광"의 위상을 각각 조정하기 위한 위상 조정 수단; 상기 편광 분리된 "수평편광을 갖는 씨드광", 및 상기 위상이 조정된 "수평편광을 갖는 씨드광"과 상기 편광 분리된 "수평편광을 갖는 상향 신호광"을 각각 결합하여 전기신호로 변환하고, 상기 편광 분리된 "수직편광을 갖는 씨드광", 및 상기 위상이 조정된 "수직편광을 갖는 씨드광"과 상기 편광 분리된 "수직편광을 갖는 상향 신호광"을 각각 결합하여 전기신호로 변환하기 위한 광결합 및 신호변환 수단; 및 상기 변환된 전기신호를 기반으로 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 검출하기 위한 신호 검출 수단을 포함한다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 다른 방법은, 광 검출 방법에 있어서, 씨드광을 수평편광을 갖는 제1 및 제2 씨드광과 수직편광을 갖는 제3 및 제4 씨드광으로 편광 분리하여 분배하고, 상향 신호광을 수평편광을 갖는 제1 및 제2 상향 신호광과 수직편광을 갖는 제3 및 제4 상향 신호광으로 편광 분리하여 분배하는 단계; 상기 분배된 수평편광을 갖는 제2 씨드광의 위상을 지연시키고, 상기 분배된 수직편광을 갖는 제4 씨드광의 위상을 지연시키는 위상지연단계; 상기 분배된 수평편광을 갖는 제1 씨드광과 상기 분배된 수평편광을 갖는 제1 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제1 전기신호로 변환하고, 상기 수평편광 및 위상이 조정된 제2 씨드광과 상기 분배된 수평편광을 갖는 제2 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제2 전기신호로 변환하며, 상기 분배된 수직편광을 갖는 제3 씨드광과 상기 분배된 수직편광을 갖는 제3 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제3 전기신호로 변환하고, 상기 수직편광 및 위상이 조정된 제4 씨드광과 상기 분배된 수직편광을 갖는 제4 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제4 전기신호로 변환하는 단계; 및 상기 변환된 제1 내지 제4 전기신호를 기반으로 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 검출하는 신호검출단계를 포함한다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 또 다른 장치는, 광 검출 장치에 있어서, 씨드광과, 상기 씨드광을 기반으로 가입자 장치에서 생성된 상향 신호광을 편광 분리하기 위한 편광 분리 수단; 상기 편광 분리된 씨드광과 상향 신호광에 대하여 동일 편광 성분을 가지는 씨드광과 상향 신호광을 각각 결합하여 전기신호로 변환하기 위한 광결합 및 신호변환 수단; 상기 변환된 전기신호에서 반사잡음을 제거하기 위한 반사잡음 제거 수단; 및 상기 반사잡음이 제거된 전기신호를 기반으로 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 검출하기 위한 신호 검출 수단을 포함한다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 또 다른 방법은, 광 검출 방법에 있어서, 씨드광과, 상기 씨드광을 기반으로 가입자 장치에서 생성된 상향 신호광을 편광 분리하는 편광 분리 단계; 상기 편광 분리된 씨드광과 상향 신호광에 대하여 동일 편광 성분을 가지는 씨드광과 상향 신호광을 각각 결합하여 전기신호로 변환하는 광결합 및 신호변환 단계; 상기 변환된 전기신호에서 반사잡음을 제거하는 반사잡음 제거단계; 및 상기 반사잡음이 제거된 전기신호를 기반으로 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 검출하는 신호검출단계를 포함한다.
상기와 같은 본 발명은, 씨드광과 상향 신호광 간의 위상 및 편광을 실시간으로 추적해 정확하게 광 검출을 하거나, 씨드광과 상향 신호광 간의 위상만을 실시간으로 추적해 정확하게 광 검출을 하거나, 씨드광과 상향 신호광 간의 위상 및 편광을 실시간으로 추적하지 않고서도 정확하고 효율적으로 광 검출을 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 코히어런트 검출(coherent detection)을 효율적으로 수행해 광신호 손실 예산(loss budget) 및 광반사 허용오차(reflection tolerance)를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 씨드광의 반사광에 의한 잡음의 효과를 감소시킴으로써, WDM-PON 시스템에서 광선로 종단 장치(OLT)와 광선로 가입자 장치(ONU) 간에 손실이 큰 광선로를 사용할 수 있는 효과가 있다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 하기에서 도 2 내지 도 4 및 도 7 내지 도 13을 참조하여 상세히 후술할 본 발명에 대해 그 기술 요지를 소개하기로 한다.
본 발명에서는 기준광
Figure 112009008512010-PAT00025
와 상향 신호광
Figure 112009008512010-PAT00026
및 반사광
Figure 112009008512010-PAT00027
가 혼합된 상향 신호광을 평형 코히어런트 수신기(BR; balanced coherent receiver)에 입력시켜, 상기 광들이 합쳐져서 전류로 변환된 다음의 [수학식 2]와 같은 출력 검출전류를 획득한다. 여기서, 상향 신호광은 광선로 가입자 장치(ONU)에서 DC 성분이 포함되지 않도록 변조 과정, 즉 반사노이즈의 주파수 성분을 포함하지 않도록 변조 과정을 거친다.
Figure 112009008512010-PAT00028
또한, 신호광, 반사광, 및 기준광을 평형 코히어런트 수신기에 입력시키면 다음의 [수학식 3]과 같은 출력 검출전류를 획득할 수 있다.
Figure 112009008512010-PAT00029
상기 [수학식 3]에서,
Figure 112009008512010-PAT00030
는 반사광과 기준광의 간섭에 의한 값(term)이므로 RF 파워 스펙트럼 상에서 DC 성분에 해당되고,
Figure 112009008512010-PAT00031
는 신호광과 기준광의 간섭에 의한 값(term)으로서, 상기
Figure 112009008512010-PAT00032
로부터 신호를 추출할 수 있다. 또한, 전기적 필터, 일예로 고대역 통과 필터(HPF; High Pass Filter)를 사용해
Figure 112009008512010-PAT00033
와
Figure 112009008512010-PAT00034
를 분리할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 있어 신호광과 기준광의 위상 및 편광을 일치시키면 반사광의 세기에 상관없이 신호를 검출할 수 있음을 확인할 수 있다.
즉, 본 발명에서는 광선로 종단 장치(OLT)에서 공급하는 씨드광을 광선로 가입자 장치(ONU)의 R-SOA 등의 반사형 변조기에 주입하고, 상기 광선로 가입자 장치(ONU)에서는 DC 성분이 없는 상향 신호광으로 변조, 즉 반사노이즈의 주파수 성 분을 포함하지 않는 상향 신호광으로 변조하여 광선로 종단 장치(OLT)로 전송한다. 그러면, 상기 광선로 종단 장치(OLT)에서는 씨드광의 일부를 코히어런트 검출(coherent detection) 수행을 위한 기준광으로 사용하고, 평형 코히어런트 수신기에 기준광과 상향 신호광을 입력시켜 씨드광의 반사광 성분이 없는 광 전류를 검출한다.
또한, 본 발명에서는 코히어런트 검출 수행을 위해 기준광과 상향 신호광의 파장, 위상 및 편광을 일치시킨다. 예를 들어, 본 발명에서 제시하는 WDM-PON 시스템에서는 씨드광을 기준광으로 사용하며, 이에 따라 기준광과 상향 신호광의 파장은 자동적으로 일치된다. 따라서 본 발명에서는 기준광과 상향 신호광의 위상 및 편광을 일치시키기만 하면 된다.
그럼, 이하 본 발명의 각 실시예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 레이저 씨드광 기반의 WDM-PON 시스템에 대한 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 레이저 씨드광 기반의 WDM-PON 시스템에 있어, 전화국 측(CO)에는 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA; Reflective Semiconductor Optical/Amplifier)(11), 포토 다이오드(PD; photo diode)(12), 배열형 도파로 격자(AWG; Arrayed Waveguide Grating)(13) 등을 포함하는 광선로 종단 장치(OLT)(10)와, 다수의 광채널 서비스 장치(OCSU; Optical Channel Service Unit)(21, 22)와, 다수의 전력 분배기(Power Splitter)(31, 32) 등이 구비되고, 가 입자 측에는 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(51), 포토 다이오드(PD)(52) 등을 포함하는 다수의 광선로 가입자 장치(ONU)(50) 등이 구비되고, 상기 광선로 종단 장치(OLT)(10)와 각 광선로 가입자 장치(ONU)(50) 간의 광선로 상의 옥외 장치(도면에 미도시)에는 배열형 도파로 격자(AWG)(61) 등이 구비된다.
도 1에 도시된 레이저 씨드광 기반의 WDM-PON 시스템은 공지 기술이나, 하기에서 상세히 후술할 본 발명의 이해를 도모하고자 각 구성요소에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다.
상기 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(11, 51)는 반도체를 이용하여 입력 신호광의 세기를 증폭할 수 있는 광소자로 구현되어, 입사된 씨드광을 전기신호에 따라 증폭 및 변조시켜 전송하고자 하는 데이터를 포함하는 광신호로 변환시켜 출력하는 기능을 수행한다.
상기 포토 다이오드(PD)(12)는 입사되는 빛을 전류로 바꾸는 반도체 물질로 구성된 두 전극 소자로 구현되어, 광신호를 전기신호로 변환하는 기능을 수행한다.
상기 배열형 도파로 격자(AWG)(13, 61)는 여러 파장이 섞여 있는 빛을 파장별로 분리하는 프리즘 기능 또는 격자 기능을 평면형 광도파로에 구현한 것이다.
상기 광채널 서비스 장치(OCSU)(21, 22)는 외부망(예; 인터넷)과 광통신망 간의 연동을 위한 구성요소로서, 외부망으로부터 수신받은 E1 또는 64~1984Kbit/s 등의 전송속도를 가지는 신호를 광신호로 다중화하여 광선로 종단 장치(OLT)(10)로 제공하거나, 광선로 종단 장치(OLT)(10)로부터 전달받은 광신호를 외부망에 적합한 신호로 역다중화하여 외부망으로 제공하는 기능 등을 수행한다.
상기와 같은 레이저 씨드광 기반의 WDM-PON 시스템에 있어, 전화국 측이 레이저 씨드광을 공급하고 가입자 측이 이 레이저 씨드광을 증폭, 변조해 상향신호를 송신하면, 보편적으로 상기 전화국 측에서는 레이저 씨드광의 일부와 가입자 측으로부터의 상향 신호광을 결합(더)한 후 광 검출 장치를 이용하여 상향 신호광을 검출한다.
그럼, 이하 도 2 내지 도 4 및 도 7 내지 도 13을 참조하여 본 발명에서 제시하는 광 검출 장치 및 그 방법에 대해 상세히 설명하기로 하며, 하기에서 후술할 본 발명의 다양한 실시예는 코히어런트 검출(coherent detection) 방식을 기반으로 함을 밝혀둔다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 검출 장치에 대한 일실시예 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 검출 장치는 전화국 측(CO)에 구비되며, 단일 모드 레이저 다이오드(SMLD; Single Mode Laser Diode)(201), 제1 광분배기(SP1; Splitter)(202), WDM 먹스(WDM MUX)(203), 광 써큘레이터(Optical Circulator)(204), WDM 먹스/디먹스(WDM MUX/DEMUX)(205), 편광 제어기(PC; Polarization Controller)(207), 위상 제어기(PHC; PHase Controller)(208), 제2 광분배기(SP2; Splitter)(209), WDM 디먹스(WDM DEMUX)(210), 제3 광분배기(SP3; Splitter)(211), 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(212), 제1 프로세서(Processor1)(214), 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(215), 제2 프로세서(Processor2)(217), 제3 평형 코히어런트 수신 기(BR3)(218), 및 고대역 통과 필터(HPF)(220)를 포함한다. 한편, 가입자 측의 광선로 가입자 장치(ONU)에는 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(51)가 구비된다.
본 발명에서 상기 가입자 측의 광선로 가입자 장치(ONU)는 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA) 등을 사용해 전화국 측의 광선로 종단 장치(OLT)로부터 제공받은 씨드광을 기반으로 하여 DC 성분이 없는 상향 신호광을 변조(생성)하여, 즉 반사노이즈의 주파수 성분을 포함하지 않는 상향 신호광으로 변조(생성)하여 광선로 종단 장치(OLT)로 전송한다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 있어 전화국 측이 공급하는 씨드광의 전송 경로(동작) 및 가입자 측이 송신하는 상향 신호광의 전송 경로(동작)를 살펴보고, 이를 참조해 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 검출 장치 및 그 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
상기 단일 모드 레이저 다이오드(SMLD)(201)에서 레이저 씨드광을 생성해 제1 광분배기(SP1)(202)로 출력하면, 상기 제1 광분배기(SP1)(202)를 통해 씨드광이 분리되어 일부 씨드광이 WDM 먹스(WDM MUX)(203), 광 써큘레이터(204), 광선로, WDM 먹스/디먹스(WDM MUX/DEMUX)(205)의 디먹스부를 거쳐 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(51)에 주입된다.
그리고 상기 제1 광분배기(SP1)(202)를 통해 분리된 씨드광 중 다른 일부 씨드광이 편광 제어기(PC)(207), 위상 제어기(PHC)(208)를 거쳐 제2 광분배기(SP2)(209)로 입력된다.
한편, 상기 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(51)에서는 상기 주입된 씨드광을 기반으로 하여 DC 성분이 없는 상향 신호광을 변조(생성)하여, 즉 반사노이즈의 주파수 성분을 포함하지 않는 상향 신호광으로 변조(생성)하여 광선로로 출력하며, 이 광선로를 통해 DC 성분이 없는 상향 신호광이 WDM 먹스/디먹스(WDM MUX/DEMUX)(205)의 먹스부, 광선로, 광 써큘레이터(204), WDM 디먹스(WDM DEMUX)(210)를 거쳐 제3 광분배기(SP3)(211)로 입력된다.
한편, 상기 제2 광분배기(SP2)(209)를 통해 씨드광이 분리되어 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(212), 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(215) 및 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(218)로 각각 입력되며, 상기 제3 광분배기(SP3)(211)를 통해 상향 신호광이 분리되어 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(212), 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(215) 및 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(218)로 각각 입력된다.
한편, 상기 제2 광분배기(SP2)(209)에서 분리되는 씨드광, 즉 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(212), 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(215) 및 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(218)로 입력되는 각각의 씨드광은 그 편광 및 위상이 서로 동일하도록 상기 제2 광분배기(SP2)(209)를 설정하며, 상기 제3 광분배기(SP3)(211)에서 분리되는 상향 신호광, 즉 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(212), 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(215) 및 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(218)로 입력되는 각각의 상향 신호광은 그 편광 및 위상이 서로 동일하도록 상기 제3 광분배기(SP3)(211)를 설정하는 것이 바람직하다.
이를 위해, 상기 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(212)에서는 제2 광분배 기(SP2)(209)로부터 입력받은 일부 씨드광과 제3 광분배기(SP3)(211)로부터 입력받은 일부 상향 신호광을 결합해 이 결합한 광신호를 제1 전기신호로 변환해 제1 프로세서(Processor1)(214)로 출력한다.
그러면, 제1 프로세서(Processor1)(214)는 상기 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(212)로부터 전달받은 제1 전기신호를 기반으로 제1 광분배기(SP1)(202)로부터 입력되는 씨드광의 편광 제어값을 설정하여 편광 제어기(PC)(207)를 제어한다.
그리고 상기 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(215)에서는 제2 광분배기(SP2)(209)로부터 입력받은 다른 일부 씨드광과 제3 광분배기(SP3)(211)로부터 입력받은 다른 일부 상향 신호광을 결합해 이 결합한 광신호를 제2 전기신호로 변환해 제2 프로세서(Processor2)(217)로 출력한다.
그러면, 제2 프로세서(Processor1)(217)는 상기 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(215)로부터 전달받은 제2 전기신호를 기반으로 제1 광분배기(SP1)(202)로부터 입력되는 씨드광의 위상 제어값을 설정하여 위상 제어기(PHC)(208)를 제어한다.
상기 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(218)에서는 제2 광분배기(SP2)(209)로부터 입력받은 또 다른 일부 씨드광과 제3 광분배기(SP3)(211)로부터 입력받은 또 다른 일부 상향 신호광을 결합해 이 결합한 광신호를 전기신호로 변환해 고대역 통과 필터(HPF)(220)로 출력한다. 이때, 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(218)에서 상기 상향 신호광에 해당되는 전기신호가 검출되는 것이다.
상기 고대역 통과 필터(HPF)(220)에서는 상기 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(218)로부터 전달받은 상향 신호광에 해당되는 전기신호의 DC 성분을 제거해 최종적인 상향신호를 추출한다.
전술한 본 발명의 제1 실시예에서는 씨드광과 상향 신호광 간의 편광 및 위상을 서로 동일하게 하면 코히어런트 검출 성능을 높일 수 있다는 점에 착안해 씨드광의 편광 및 위상을 제어하도록 구현하였다.
즉, 상기 제1 프로세서(Processor1)(214)는 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(212)에서 변환(검출)된 전기신호의 전류값이 최대값을 갖도록 씨드광에 관한 해당 편광 제어값을 설정해 편광 제어기(PC)(207)를 제어하여 제1 광분배기(SP1)(202)로부터 입력되는 씨드광의 편광을 조정하며, 상기 제2 프로세서(Processor2)(217)는 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(215)에서 변환(검출)된 전기신호의 전류값이 최대값을 갖도록 씨드광에 관한 해당 위상 제어값을 설정해 위상 제어기(PHC)(208)를 제어하여 편광 제어기(PC)(207)를 통해 편광이 조정된 씨드광의 위상을 조정한다.
상기와 같이 제2 광분배기(SP2)(209)로 입력되는 씨드광의 편광 및 위상이 조정된 상태에서 제2 광분배기(SP2)(209)에서 분리된 씨드광과 제3 광분배기(SP3)(211)에서 분리된 상향 신호광이 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(218) 및 고대역 통과 필터(HPF)(220)를 거쳐 상향신호가 검출된다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 방법은, 단일 모드 레이저 다이오드(SMLD)(201)에서 생성된 씨드광을 제1, 제2, 제3 씨드광으로 분배하고, 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(51)[즉, 가입자 장치]로부터 수신된 DC 성분이 없는 상향 신호광을 제1, 제2, 제3 상향 신호광으로 분배하며, 제1 전기신호를 기반으로 씨드광의 편광을 제어하고, 제2 전기신호를 기반으로 씨드광의 위상을 제어하며, 상기 편광과 위상이 조정된 제1 씨드광과 상기 분배된 제1 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 상기 제1 전기신호로 변환하여 피드백시키고, 상기 편광과 위상이 조정된 제2 씨드광과 상기 분배된 제2 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 상기 제2 전기신호로 변환하여 피드백시키며, 상기 편광과 위상이 조정된 제3 씨드광과 상기 분배된 제3 상향 신호광을 결합해 광신호로 변환하여 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 검출하는 프로세스 처리 절차를 따르며, 이에 대해서는 전술한 장치 설명을 통해 당업자 수준에서 쉽게 이해될 수 있기에 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기와 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 검출 장치 및 그 방법은 상향 신호광에 해당되는 전기신호를 효율적으로 검출할 수 있다. 다만, 광 검출을 위한 최적의 편광 및 위상을 실시간으로 추적해 해당 편광 및 위상을 제어해야 하는 부담이 있기는 하다. 이와 같은 본 발명의 제1 실시예를 개선시킨 광 검출 장치 및 그 방법을 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 검출 장치에 대한 일실시예 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 검출 장치는 전화국 측(CO)에 구비되며, 단일 모드 레이저 다이오드(SMLD; Single Mode Laser Diode)(301), 제1 광분배기(SP1; Splitter)(302), WDM 먹스(WDM MUX)(303), 광 써큘레이터(Optical Circulator)(304), WDM 먹스/디먹스(WDM MUX/DEMUX)(305), WDM 디먹스(WDM DEMUX)(306), 제5 광분배기(SP5; Splitter)(307), 제2 광분배기(SP2; Splitter)(308), 수평편광 조정기(309), 제1 위상 제어기(PHC1; PHase Controller1)(310), 제3 광분배기(SP3; Splitter)(311), 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(312), 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(314), 제1 프로세서(Processor1)(316), 수직편광 조정기(317), 제2 위상 제어기(PHC2; PHase Controller2)(318), 제4 광분배기(SP4; Splitter)(319), 제4 평형 코히어런트 수신기(BR4)(320), 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(322), 제2 프로세서(Processor2)(324), 전기신호(신호전류) 합산기(Adder)(325), 및 고대역 통과 필터(HPF)(330)를 포함한다. 한편, 가입자 측의 광선로 가입자 장치(ONU)에는 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(51)가 구비된다.
본 발명에서 상기 가입자 측의 광선로 가입자 장치(ONU)는 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA) 등을 사용해 전화국 측의 광선로 종단 장치(OLT)로부터 제공받은 씨드광을 기반으로 하여 DC 성분이 없는 상향 신호광을 변조(생성)하여, 즉 반사노이즈의 주파수 성분을 포함하지 않는 상향 신호광으로 변조(생성)하여 광선로 종단 장치(OLT)로 전송한다.
이하, 본 발명의 제2 실시예에 있어 전화국 측이 공급하는 씨드광의 전송 경로(동작) 및 가입자 측이 송신하는 상향 신호광의 전송 경로(동작)를 살펴보고, 이를 참조해 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 검출 장치 및 그 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
상기 단일 모드 레이저 다이오드(SMLD)(301)에서 레이저 씨드광을 생성해 제1 광분배기(SP1)(302)로 출력하면, 상기 제1 광분배기(SP1)(302)를 통해 씨드광이 분리되어 일부 씨드광이 WDM 먹스(WDM MUX)(303), 광 써큘레이터(304), 광선로, WDM 먹스/디먹스(WDM MUX/DEMUX)(305)의 디먹스부를 거쳐 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(51)에 주입된다.
한편, 상기 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(51)에서는 상기 주입된 씨드광을 기반으로 하여 DC 성분이 없는 상향 신호광을 변조(생성)하여, 즉 반사노이즈의 주파수 성분을 포함하지 않는 상향 신호광으로 변조(생성)하여 광선로로 출력하며, 이 광선로를 통해 DC 성분이 없는 상향 신호광이 WDM 먹스/디먹스(WDM MUX/DEMUX)(305)의 먹스부, 광선로, 광 써큘레이터(304), WDM 디먹스(WDM DEMUX)(306)를 거쳐 제5 광분배기(SP5)(307)로 입력된다.
한편, 상기 제1 광분배기(SP1)(302)를 통해 분리된 씨드광 중 다른 일부 씨드광이 제2 광분배기(SP2)(308)로 입력된다.
그리고 상기 제2 광분배기(SP2)(308)를 통해 제1 광분배기(SP1)(302)에서 분리된 일부 씨드광이 다시 분리되어 수평편광 조정기(309) 및 수직편광 조정기(317)로 각각 입력된다.
그러면, 상기 수평편광 조정기(309)에서는 제2 광분배기(SP2)(308)로부터 입력받은 씨드광에 대해 수평편광을 조정해 수평편광["⊙"]을 갖는 씨드광을 제1 위상 제어기(PHC1)(310)를 거쳐 제3 광분배기(SP3)(311)로 출력한다. 한편, 상기 수 직편광 조정기(317)에서는 제2 광분배기(SP2)(308)로부터 입력받은 씨드광에 대해 수직편광을 조정해 수직편광["↑"]을 갖는 씨드광을 제2 위상 제어기(PHC2)(318)를 거쳐 제4 광분배기(SP4)(319)로 출력한다.
그리고 상기 제3 광분배기(SP3)(311)를 통해 상기 수평편광["⊙"]을 갖는 씨드광이 분리되어 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(312) 및 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(314)로 각각 입력되고, 상기 제5 광분배기(SP5)(307)를 통해 상기 DC 성분이 없는 상향 신호광이 분리되어 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(312), 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(314), 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(322) 및 제4 평형 코히어런트 수신기(BR4)(320)로 각각 입력된다.
그리고 상기 제4 광분배기(SP4)(319)를 통해 상기 수직편광["↑"]을 갖는 씨드광이 분리되어 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(322) 및 제4 평형 코히어런트 수신기(BR4)(320)로 각각 입력된다.
한편, 상기 제3 광분배기(SP3)(311)에서 분리되는 수평편광["⊙"]을 갖는 씨드광, 즉 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(312) 및 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(314)로 입력되는 각각의 수평편광["⊙"]을 갖는 씨드광은 그 편광 및 위상이 서로 동일하도록 상기 제3 광분배기(SP3)(311)를 설정하며, 상기 제4 광분배기(SP4)(319)에서 분리되는 수직편광["↑"]을 갖는 씨드광, 즉 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(322) 및 제4 평형 코히어런트 수신기(BR4)(320)로 입력되는 각각의 수직편광["↑"]을 갖는 씨드광은 그 편광 및 위상이 서로 동일하도록 상기 제4 광분배기(SP4)(319)를 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제5 광분배 기(SP5)(307)에서 분리되는 DC 성분이 없는 상향 신호광, 즉 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(312), 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(314), 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(322) 및 제4 평형 코히어런트 수신기(BR4)(320)로 입력되는 각각의 상향 신호광은 그 편광 및 위상이 서로 동일하도록 상기 제5 광분배기(SP5)(307)를 설정하는 것이 바람직하다.
이를 위해, 상기 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(314)에서는 제3 광분배기(SP3)(311)로부터 입력받은 수평편광["⊙"]을 갖는 다른 일부 씨드광과 제5 광분배기(SP5)(307)로부터 입력받은 다른 일부 상향 신호광을 결합해 이 결합한 수평편광["⊙"]에 관한 광신호를 제2 전기신호로 변환해 제1 프로세서(Processor1)(316)로 출력한다.
그러면, 상기 제1 프로세서(Processor1)(316)는 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(314)로부터 전달받은 제2 전기신호를 기반으로 수평편광 조정기(309)로부터 입력되는 수평편광["⊙"]을 갖는 씨드광의 위상 제어값을 설정하여 제1 위상 제어기(PHC1)(310)를 제어한다.
그리고 상기 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(322)에서는 제4 광분배기(SP4)(319)로부터 입력받은 수직편광["↑"]을 갖는 일부 씨드광과 제5 광분배기(SP5)(307)로부터 입력받은 또 다른 일부 상향 신호광을 결합해 이 결합한 수직편광["↑"]에 관한 광신호를 제3 전기신호로 변환해 제2 프로세서(Processor2)(324)로 출력한다.
그러면, 상기 제2 프로세서(Processor2)(324)는 제3 평형 코히어런트 수신 기(BR3)(322)로부터 전달받은 제3 전기신호를 기반으로 수직편광 조정기(317)로부터 입력되는 수직편광["↑"]을 갖는 씨드광의 위상 제어값을 설정하여 제2 위상 제어기(PHC2)(318)를 제어한다.
한편, 상기 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(312)에서는 제3 광분배기(SP3)(311)로부터 입력받은 수평편광["⊙"]을 갖는 일부 씨드광과 제5 광분배기(SP5)(307)로부터 입력받은 일부 상향 신호광을 결합해 이 결합한 수평편광["⊙"]에 관한 광신호를 제1 전기신호로 변환하여 전기신호(신호전류) 합산기(Adder)(325)로 출력한다.
그리고 상기 제4 평형 코히어런트 수신기(BR4)(320)에서는 제4 광분배기(SP4)(319)로부터 입력받은 수직편광["↑"]을 갖는 다른 일부 씨드광과 제5 광분배기(SP5)(307)로부터 입력받은 또 다른 일부 상향 신호광을 결합해 이 결합한 수직편광["↑"]에 관한 광신호를 제4 전기신호로 변환하여 전기신호(신호전류) 합산기(Adder)(325)로 출력한다.
전술한 본 발명의 제2 실시예에서는 씨드광과 상향 신호광이 광 검출 장치에 도착한 이후에 실시간적으로 편광 제어를 수행하지 않고서 수평편광["⊙"]을 갖는 씨드광 및 수직편광["↑"]을 갖는 씨드광 각각에 대해 위상 제어를 수행하도록 구현하였다.
즉, 상기 제1 프로세서(Processor1)(316)는 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(314)에서 변환(검출)된 제2 전기신호의 전류값이 최대값을 갖도록 수평편광["⊙"]을 갖는 씨드광에 관한 해당 위상 제어값을 설정해 제1 위상 제어 기(PHC1)(310)를 제어하여 수평편광 조정기(309)를 거친 수평편광["⊙"]을 갖는 씨드광의 위상을 조정하며, 상기 제2 프로세서(Processor2)(324)는 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(322)에서 변환(검출)된 제3 전기신호의 전류값이 최대값을 갖도록 수직편광["↑"]을 갖는 씨드광에 관한 해당 위상 제어값을 설정해 제2 위상 제어기(PHC2)(318)를 제어하여 수직편광 조정기(317)를 거친 수직편광["↑"]을 갖는 씨드광의 위상을 조정한다.
상기와 같이 제3 광분배기(SP3)(311)로 입력되는 수평편광["⊙"]을 갖는 씨드광의 위상이 조정되고 제4 광분배기(SP4)(319)로 입력되는 수직편광["↑"]을 갖는 씨드광의 위상이 조정된 상태에서, 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(312)에서 변환된 수평편광["⊙"]에 관한 제1 전기신호 및 제4 평형 코히어런트 수신기(BR4)(320)에서 변환된 수직편광["↑"]에 관한 제4 전기신호를 전기신호(신호전류) 합산기(Adder)(325)에서 더하여 고대역 통과 필터(HPF)(330)로 출력한다. 이때, 전기신호(신호전류) 합산기(Adder)(325)에서 상기 상향 신호광에 해당되는 전기신호가 검출되는 것이다.
상기 고대역 통과 필터(HPF)(330)에서는 전기신호(신호전류) 합산기(Adder)(325)로부터 전달받은 상향 신호광에 해당되는 전기신호의 DC 성분을 제거해 최종적인 상향신호를 추출한다. 이와 같이 전기신호(신호전류) 합산기(Adder)(325) 및 고대역 통과 필터(HPF)(330)를 통해 검출한 전기신호의 전류값을 상향신호 전류값으로 사용하는 것이다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 방법은, 단일 모드 레이저 다이오 드(SMLD)(301)에서 생성되어 분기된 일부 씨드광에 대해 수평편광을 조정해 수평편광을 갖는 제1 및 제2 씨드광으로 분배하고, 상기 생성되어 분기된 씨드광 중 다른 일부 씨드광에 대해 수직편광을 조정해 수직편광을 갖는 제3 및 제4 씨드광으로 분배하며, 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(51)[즉, 가입자 장치]로부터 수신된 DC 성분이 없는 상향 신호광을 제1, 제2, 제3, 제4 상향 신호광으로 분배하며, 제2 전기신호를 기반으로, 상기 수평편광이 조정된 제1 및 제2 씨드광의 위상을 제어하고, 제3 전기신호를 기반으로, 상기 수직편광이 조정된 제3 및 제4 씨드광의 위상을 제어하며, 상기 수평편광과 위상이 조정된 제1 씨드광과 상기 분배된 제1 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제1 전기신호로 변환하고, 상기 수평편광과 위상이 조정된 제2 씨드광과 상기 분배된 제2 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제2 전기신호로 변환하여 피드백시키며, 상기 수직편광과 위상이 조정된 제3 씨드광과 상기 분배된 제3 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제3 전기신호로 변환하여 피드백시키고, 상기 수직편광과 위상이 조정된 제4 씨드광과 상기 분배된 제4 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제4 전기신호로 변환하며, 상기 변환된 제1 전기신호 및 상기 변환된 제4 전기신호를 기반으로 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 검출하는 프로세스 처리 절차를 따르며, 이에 대해서는 전술한 장치 설명을 통해 당업자 수준에서 쉽게 이해될 수 있기에 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기와 같은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 검출 장치 및 그 방법은 광 검출을 위한 위상만을 실시간으로 추적해 코히어런트 검출을 수행하는 것임을 확인할 수 있다. 다음으로 상향 신호광에 대한 편광 및 위상을 추적하지 않고서 광 검출을 수행하는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 검출 장치 및 그 방법을 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 검출 장치에 대한 일실시예 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 검출 장치는 전화국 측(CO)에 구비되며, 단일 모드 레이저 다이오드(SMLD; Single Mode Laser Diode)(401), 제1 광분배기(SP1; Splitter)(402), WDM 먹스(WDM MUX)(403), 광 써큘레이터(Optical Circulator)(404), WDM 먹스/디먹스(WDM MUX/DEMUX)(405), WDM 디먹스(WDM DEMUX)(406), 제5 광분배기(SP5; Splitter)(407), 제2 광분배기(SP2; Splitter)(408), 수평편광 조정기(409), 제3 광분배기(SP3; Splitter)(410), 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(411), 제1 위상 조정기(DL1; DeLay1)(일명 passive phase controller1)(413), 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(414), 수직편광 조정기(416), 제4 광분배기(SP4; Splitter)(417), 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(418), 제2 위상 조정기(DL2; DeLay2)(일명 passive phase controller2)(420), 제4 평형 코히어런트 수신기(BR4)(421), 제1 전기신호(신호전류) 합산기(Adder1)(423), 제2 전기신호(신호전류) 합산기(Adder2)(424), 전기신호(신호전류) 비교기(COM; COMparator)(425), 및 고대역 통과 필터(HPF)(430)를 포함한다. 한편, 가입자 측의 광선로 가입자 장치(ONU)에는 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(51)가 구비된다.
본 발명에서 상기 가입자 측의 광선로 가입자 장치(ONU)는 반사형 반도체 광 증폭기(R-SOA) 등을 사용해 전화국 측의 광선로 종단 장치(OLT)로부터 제공받은 씨드광을 기반으로 하여 DC 성분이 없는 상향 신호광을 변조(생성)하여, 즉 반사노이즈의 주파수 성분을 포함하지 않는 상향 신호광으로 변조(생성)하여 광선로 종단 장치(OLT)로 전송한다.
이하, 본 발명의 제3 실시예에 있어 전화국 측이 공급하는 씨드광의 전송 경로(동작) 및 가입자 측이 송신하는 상향 신호광의 전송 경로(동작)를 살펴보고, 이를 참조해 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 검출 장치 및 그 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
상기 단일 모드 레이저 다이오드(SMLD)(401)에서 레이저 씨드광을 생성해 제1 광분배기(SP1)(402)로 출력하면, 상기 제1 광분배기(SP1)(402)를 통해 씨드광이 분리되어 일부 씨드광이 WDM 먹스(WDM MUX)(403), 광 써큘레이터(404), 광선로, WDM 먹스/디먹스(WDM MUX/DEMUX)(405)의 디먹스부를 거쳐 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(51)에 주입된다.
한편, 상기 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(51)에서는 상기 주입된 씨드광을 기반으로 하여 DC 성분이 없는 상향 신호광을 변조(생성)하여, 즉 반사노이즈의 주파수 성분을 포함하지 않는 상향 신호광으로 변조(생성)하여 광선로로 출력하며, 이 광선로를 통해 DC 성분이 없는 상향 신호광이 WDM 먹스/디먹스(WDM MUX/DEMUX)(405)의 먹스부, 광선로, 광 써큘레이터(404), WDM 디먹스(WDM DEMUX)(406)를 거쳐 제5 광분배기(SP5)(407)로 입력된다.
한편, 상기 제1 광분배기(SP1)(402)를 통해 분리된 씨드광 중 다른 일부 씨 드광이 제2 광분배기(SP2)(408)로 입력된다.
그리고 상기 제2 광분배기(SP2)(408)를 통해 제1 광분배기(SP1)(402)에서 분리된 일부 씨드광이 다시 분리되어 수평편광 조정기(409) 및 수직편광 조정기(416)로 각각 입력된다.
그러면, 상기 수평편광 조정기(409)에서는 제2 광분배기(SP2)(408)로부터 입력받은 씨드광에 대해 수평편광을 조정해 수평편광["⊙"]을 갖는 씨드광을 제3 광분배기(SP3)(410)로 출력한다.
그리고 상기 제3 광분배기(SP3)(410)를 통해 상기 수평편광["⊙"]을 갖는 씨드광이 다시 분리되어 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(411) 및 제1 위상 조정기(DL1)(413)로 각각 입력된다. 그러면, 상기 제1 위상 조정기(DL1)(413)에서는 제3 광분배기(SP3)(410)로부터 입력받은 수평편광["⊙"]을 갖는 씨드광의 위상을 지연시켜 상기 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(411)로 입력되는 수평편광["⊙"]을 갖는 씨드광의 위상과 다른 위상의 수평편광["⊙"]을 갖는 씨드광을 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(414)로 출력한다.
한편, 상기 수직편광 조정기(416)에서는 제2 광분배기(SP2)(408)로부터 입력받은 씨드광에 대해 수직편광을 조정해 수직편광["↑"]을 갖는 씨드광을 제4 광분배기(SP4)(417)로 출력한다.
그리고 상기 제4 광분배기(SP4)(417)를 통해 상기 수직편광["↑"]을 갖는 씨드광이 다시 분리되어 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(418) 및 제2 위상 조정기(DL2)(420)로 각각 입력된다. 그러면, 상기 제2 위상 조정기(DL2)(420)에서는 제 4 광분배기(SP4)(417)로부터 입력받은 수직편광["↑"]을 갖는 씨드광의 위상을 지연시켜 상기 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(418)로 입력되는 수직편광["↑"]을 갖는 씨드광의 위상과 다른 위상의 수직편광["↑"]을 갖는 씨드광을 제4 평형 코히어런트 수신기(BR4)(421)로 출력한다.
한편, 상기 제5 광분배기(SP5)(407)를 통해 DC 성분이 없는 상향 신호광이 분리되어 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(411), 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(414), 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(418) 및 제4 평형 코히어런트 수신기(BR4)(421)로 각각 입력된다. 여기서, 상기 제5 광분배기(SP5)(407)에서 분리되는 DC 성분이 없는 상향 신호광, 즉 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(411), 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(414), 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(418) 및 제4 평형 코히어런트 수신기(BR4)(421)로 입력되는 각각의 상향 신호광은 그 편광 및 위상이 서로 동일하도록 상기 제5 광분배기(SP5)(407)를 설정하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(411)에서는 제3 광분배기(SP3)(410)로부터 입력받은 수평편광["⊙"]을 갖는 씨드광과 제5 광분배기(SP5)(407)로부터 입력받은 일부 상향 신호광을 결합해 이 결합한 수평편광["⊙"]에 관한 광신호를 제1 전기신호로 변환해 제1 전기신호(신호전류) 합산기(Adder1)(423)로 출력한다.
그리고 상기 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(418)에서는 제4 광분배기(SP4)(417)로부터 입력받은 수직편광["↑"]을 갖는 씨드광과 제5 광분배 기(SP5)(407)로부터 입력받은 또 다른 일부 상향 신호광을 결합해 이 결합한 수직편광["↑"]에 관한 광신호를 제3 전기신호로 변환해 제1 전기신호(신호전류) 합산기(Adder1)(423)로 출력한다.
그러면, 상기 제1 전기신호(신호전류) 합산기(Adder1)(423)에서는 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(411)로부터 전달받은 제1 전기신호 및 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(418)로부터 전달받은 제3 전기신호를 더해 전기신호(신호전류) 비교기(COM)(425)로 출력한다.
한편, 상기 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(414)에서는 제1 위상 조정기(DL1)(413)로부터 입력받은 수평편광["⊙"] 및 지연된 위상을 갖는 씨드광과 제5 광분배기(SP5)(407)로부터 입력받은 다른 일부 상향 신호광을 결합해 이 결합한 수평편광["⊙"] 및 지연된 위상에 관한 광신호를 제2 전기신호로 변환해 제2 전기신호(신호전류) 합산기(Adder2)(424)로 출력한다.
그리고 상기 제4 평형 코히어런트 수신기(BR4)(421)에서는 제2 위상 조정기(DL2)(420)로부터 입력받은 수직편광["↑"] 및 지연된 위상을 갖는 씨드광과 제5 광분배기(SP5)(407)로부터 입력받은 또 다른 일부 상향 신호광을 결합해 이 결합한 수직편광["↑"] 및 지연된 위상에 관한 광신호를 제4 전기신호로 변환해 제2 전기신호(신호전류) 합산기(Adder2)(424)로 출력한다.
그러면, 상기 제2 전기신호(신호전류) 합산기(Adder2)(424)에서는 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(414)로부터 전달받은 제2 전기신호 및 제4 평형 코히어런트 수신기(BR4)(421)로부터 전달받은 제4 전기신호를 더해 전기신호(신호전류) 비 교기(COM)(425)로 출력한다.
그러면, 상기 전기신호(신호전류) 비교기(COM)(425)에서는 제1 전기신호(신호전류) 합산기(Adder1)(423) 및 제2 전기신호(신호전류) 합산기(Adder2)(424)로부터 전달받은 전기신호(신호전류) 중에서 최대 전류값을 갖는 전기신호(신호전류)를 선택해 고대역 통과 필터(HPF)(430)로 출력한다. 이때, 전기신호(신호전류) 비교기(COM)(425)에서 상기 상향 신호광에 해당되는 전기신호가 검출되는 것이다.
상기 고대역 통과 필터(HPF)(430)에서는 전기신호(신호전류) 비교기(COM)(425)로부터 전달받은 상향 신호광에 해당되는 전기신호의 DC 성분을 제거해 최종적인 상향신호를 추출한다. 이와 같이 전기신호(신호전류) 비교기(COM)(425) 및 고대역 통과 필터(HPF)(430)를 통해 검출한 전기신호의 전류값을 상향신호 전류값으로 사용하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 검출 장치는, 서로 수직 관계이나 동일한 위상[주; 위상 지연 미수행]을 갖는 수평편광["⊙"]의 씨드광과 수직편광["↑"]의 씨드광[첫 번째 편광쌍]에 대해 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(411) 및 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(418)에서 검출되어 합산된 전기신호(신호전류)와, 서로 수직 관계이나 동일한 위상[주; 위상 지연 수행]을 갖는 수평편광["⊙"]의 씨드광과 수직편광["↑"]의 씨드광[두 번째 편광쌍]에 대해 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(414) 및 제4 평형 코히어런트 수신기(BR4)(421)에서 검출되어 합산된 전기신호(신호전류)와 같은, 다수의 서로 다른 위상을 갖는 씨드광에 의해 검출된 신호 전류값들을 비교해 DC 성분을 제거하여 최대 전류값을 갖는 전기신호(신호전류)를 상기 상향 신호광에 해당되는 전기신호로서 검출한다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 방법은, 단일 모드 레이저 다이오드(SMLD)(401)에서 생성되어 분기된 일부 씨드광에 대해 수평편광을 조정해 수평편광을 갖는 씨드광을 출력하고, 상기 생성되어 분기된 씨드광 중 다른 일부 씨드광에 대해 수직편광을 조정해 수직편광을 갖는 씨드광을 출력하며, 상기 수평편광을 갖는 일부 씨드광과 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(51)[즉, 가입자 장치]로부터 수신되어 분기된 DC 성분이 없는 일부 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제1 전기신호로 변환하고, 상기 수직편광을 갖는 일부 씨드광과 가입자 장치로부터 수신되어 분기된 DC 성분이 없는 또 다른 일부 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제3 전기신호로 변환하며, 상기 수평편광을 갖는 다른 일부 씨드광의 위상을 지연시키고, 상기 수직편광을 갖는 다른 일부 씨드광의 위상을 지연시키며, 상기 수평편광 및 지연된 위상을 갖는 씨드광과 가입자 장치로부터 수신되어 분기된 DC 성분이 없는 다른 일부 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제2 전기신호로 변환하고, 상기 수직편광 및 지연된 위상을 갖는 씨드광과 가입자 장치로부터 수신되어 분기된 DC 성분이 없는 또 다른 일부 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제4 전기신호로 변환하며, 상기 변환된 제1 전기신호, 제3 전기신호, 제2 전기신호 및 제4 전기신호를 기반으로 상기 상향 신호광에 해당되는 전기신호를 검출해 DC 성분을 제거해 상향신호를 검출하는 프로세스 처리 절차를 따르며, 이에 대해서는 전술한 장치 설명을 통해 당업자 수준에서 쉽게 이해될 수 있기에 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 검출 장치에 대한 다른 실시예 구성도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 다른 광 검출 장치는 전화국 측(CO)에 구비되며, 단일 모드 레이저 다이오드(SMLD; Single Mode Laser Diode)(701), 제1 광분배기(SP1; Splitter)(702), WDM 먹스(WDM MUX)(703), 광 써큘레이터(Optical Circulator)(704), WDM 먹스/디먹스(WDM MUX/DEMUX)(705), WDM 디먹스(WDM DEMUX)(706), 제2 편광 분리기(PBS2)(707), 제4 광분배기(SP4; Splitter)(708), 제5 광분배기(SP5; Splitter)(709), 제1 편광 분리기(PBS1)(710), 제2 광분배기(SP2; Splitter)(711), 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(712), 제1 위상 조정기(DL1; DeLay1)(일명 passive phase controller1)(713), 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(714), 제3 광분배기(SP3; Splitter)(717), 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(718), 제2 위상 조정기(DL2; DeLay2)(일명 passive phase controller2)(720), 제4 평형 코히어런트 수신기(BR4)(721), 제1 전기신호(신호전류) 합산기(Adder1)(723), 제2 전기신호(신호전류) 합산기(Adder2)(724), 제3 전기신호(신호전류) 합산기(Adder3)(725), 및 고대역 통과 필터(HPF)(730)를 포함한다. 한편, 가입자 측의 광선로 가입자 장치(ONU)에는 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(51)가 구비된다.
본 발명에서 상기 가입자 측의 광선로 가입자 장치(ONU)는 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA) 등을 사용해 전화국 측의 광선로 종단 장치(OLT)로부터 제공받은 씨드광을 기반으로 하여 DC 성분이 없는 상향 신호광을 변조(생성)하여, 즉 반사노이 즈의 주파수 성분을 포함하지 않는 상향 신호광으로 변조(생성)하여 광선로 종단 장치(OLT)로 전송한다.
이하, 본 발명의 제3 실시예의 다른 예에 있어 전화국 측이 공급하는 씨드광의 전송 경로(동작) 및 가입자 측이 송신하는 상향 신호광의 전송 경로(동작)를 살펴보고, 이를 참조해 본 발명의 제3 실시예에 따른 다른 광 검출 장치 및 그 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
상기 단일 모드 레이저 다이오드(SMLD)(701)에서 레이저 씨드광을 생성해 제1 광분배기(SP1)(702)로 출력하면, 상기 제1 광분배기(SP1)(702)를 통해 씨드광이 분리되어 일부 씨드광이 WDM 먹스(WDM MUX)(703), 광 써큘레이터(704), 광선로, WDM 먹스/디먹스(WDM MUX/DEMUX)(705)의 디먹스부를 거쳐 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(51)에 주입된다.
한편, 상기 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(51)에서는 상기 주입된 씨드광을 기반으로 하여 DC 성분이 없는 상향 신호광을 변조(생성)하여, 즉 반사노이즈의 주파수 성분을 포함하지 않는 상향 신호광으로 변조(생성)하여 광선로로 출력하며, 이 광선로를 통해 DC 성분이 없는 상향 신호광(즉, 반사노이즈의 주파수 성분을 포함하지 않는 상향 신호광)이 WDM 먹스/디먹스(WDM MUX/DEMUX)(705)의 먹스부, 광선로, 광 써큘레이터(704), WDM 디먹스(WDM DEMUX)(706)를 거쳐 제2 편광 분리기(PBS2)(707)로 입력된다.
한편, 상기 제1 광분배기(SP1)(702)를 통해 분리된 씨드광 중 다른 일부 씨드광이 제1 편광 분리기(PBS1)(710)로 입력된다.
그러면, 상기 제1 편광 분리기(PBS1)(710)에서는 제1 광분배기(SP1)(702)로부터의 일부 씨드광을 수평편광["⊙"]을 갖는 씨드광과 수직편광["↑"]을 갖는 씨드광으로 분리하여, 상기 수평편광["⊙"]을 갖는 씨드광을 제2 광분배기(SP2)(711)로 출력하고 상기 수직편광["↑"]을 갖는 씨드광을 제3 광분배기(SP3)(717)로 출력한다.
그에 따라, 상기 제2 광분배기(SP2)(711)를 통해 상기 수평편광["⊙"]을 갖는 씨드광이 분리되어 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(712) 및 제1 위상 조정기(DL1)(713)로 각각 입력된다. 그러면, 상기 제1 위상 조정기(DL1)(713)에서는 제2 광분배기(SP2)(711)로부터 입력받은 수평편광["⊙"]을 갖는 씨드광의 위상을 지연시켜 상기 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(712)로 입력되는 수평편광["⊙"]을 갖는 씨드광의 위상과 다른 위상의 수평편광["⊙"]을 갖는 씨드광을 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(714)로 출력한다.
그리고 상기 제3 광분배기(SP3)(717)를 통해 상기 수직편광["↑"]을 갖는 씨드광이 분리되어 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(718) 및 제2 위상 조정기(DL2)(720)로 각각 입력된다. 그러면, 상기 제2 위상 조정기(DL2)(720)에서는 제3 광분배기(SP3)(717)로부터 입력받은 수직편광["↑"]을 갖는 씨드광의 위상을 지연시켜 상기 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(718)로 입력되는 수직편광["↑"]을 갖는 씨드광의 위상과 다른 위상의 수직편광["↑"]을 갖는 씨드광을 제4 평형 코히어런트 수신기(BR4)(721)로 출력한다.
한편, 상기 제2 편광 분리기(PBS2)(707)를 통해 DC 성분이 없는 상향 신호 광(즉, 반사노이즈의 주파수 성분을 포함하지 않는 상향 신호광)이 수평편광["⊙"]을 갖는 씨드광과 수직편광["↑"]을 갖는 씨드광으로 분리되어, 상기 수평편광["⊙"]을 갖는 씨드광은 제4 광분배기(SP4)(708)로 입력되고 상기 수직편광["↑"]을 갖는 씨드광은 제5 광분배기(SP5)(709)로 입력된다.
그에 따라, 상기 수평편광["⊙"]을 갖는 씨드광은 제4 광분배기(SP4)(708)에 의해 분리되어 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(712) 및 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(714)로 각각 입력되고, 상기 수직편광["↑"]을 갖는 씨드광은 제5 광분배기(SP5)(709)에 의해 분리되어 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(718) 및 제4 평형 코히어런트 수신기(BR4)(721)로 각각 입력된다. 이상에 의하여 각 코히어런트 수신기(712, 714, 718, 721)로 입사되는 씨드광과 상향 신호광은 그 편광이 동일하도록 되었다.
한편, 상기 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(712)에서는 제2 광분배기(SP2)(711)로부터 입력받은 수평편광["⊙"]을 갖는 씨드광과 제4 광분배기(SP4)(707)로부터 입력받은 수평편광["⊙"]을 갖는 일부 상향 신호광을 결합해 이 결합한 수평편광["⊙"]에 관한 광신호를 제1 전기신호로 변환해 제1 전기신호(신호전류) 합산기(Adder1)(723)로 출력한다.
그리고 상기 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(714)에서는 제1 위상 조정기(DL1)로부터 입력받은 수평편광["⊙"] 및 지연된 위상을 갖는 씨드광과 제4 광분배기(SP4)(708)로부터 입력받은 수평편광["⊙"]을 갖는 다른 일부 상향 신호광을 결합해 이 결합한 수평편광["⊙"] 및 지연된 위상에 관한 광신호를 제2 전기신호로 변환해 제1 전기신호(신호전류) 합산기(Adder1)(723)로 출력한다.
그러면, 상기 제1 전기신호(신호전류) 합산기(Adder1)(723)에서는 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(712)로부터 전달받은 제1 전기신호 및 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(714)로부터 전달받은 제2 전기신호를 더해 제3 전기신호(신호전류) 합산기(Adder3)(725)로 출력한다.
한편, 상기 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(718)에서는 제3 광분배기(SP3)(717)로부터 입력받은 수직편광["↑"]을 갖는 씨드광과 제5 광분배기(SP5)(709)로부터 입력받은 수직편광["↑"]을 갖는 일부 상향 신호광을 결합해 이 결합한 수직편광["↑"]에 관한 광신호를 제3 전기신호로 변환해 제2 전기신호(신호전류) 합산기(Adder2)(724)로 출력한다.
그리고 상기 제4 평형 코히어런트 수신기(BR4)(721)에서는 제2 위상 조정기(DL2)(720)로부터 입력받은 수직편광["↑"] 및 지연된 위상을 갖는 씨드광과 제5 광분배기(SP5)(709)로부터 입력받은 수직편광["↑"]을 갖는 다른 일부 상향 신호광을 결합해 이 결합한 수직편광["↑"] 및 지연된 위상에 관한 광신호를 제4 전기신호로 변환해 제2 전기신호(신호전류) 합산기(Adder2)(724)로 출력한다.
그러면, 상기 제2 전기신호(신호전류) 합산기(Adder2)(724)에서는 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(718)로부터 전달받은 제3 전기신호 및 제4 평형 코히어런트 수신기(BR4)(721)로부터 전달받은 제4 전기신호를 더해 제3 전기신호(신호전류) 합산기(Adder3)(725)로 출력한다.
그러면, 상기 제3 전기신호(신호전류) 합산기(Adder3)(725)에서는 제1 전기 신호(신호전류) 합산기(Adder1)(723) 및 제2 전기신호(신호전류) 합산기(Adder2)(724)로부터 전달받은 전기신호를 이용하여 광신호의 위상과 편광에 무관한 상향신호를 추출할 수 있다. 그리고 상향신호 중에서 DC 성분(즉, 반사노이즈의 주파수 성분)을 제거하기 위한 고대역 통과 필터(730)를 통과시켜 잡음이 없는 상향신호를 얻을 수 있다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 다른 방법은, 단일 모드 레이저 다이오드(SMLD)(701)에서 생성된 씨드광을 수평편광을 갖는 제1 및 제2 씨드광과 수직편광을 갖는 제3 및 제4 씨드광으로 편광 분리하여 분배하고, 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(51)[즉, 가입자 장치]로부터 수신된 DC 성분이 없는 상향 신호광을 수평편광을 갖는 제1 및 제2 상향 신호광과 수직편광을 갖는 제3 및 제4 상향 신호광으로 편광 분리하여 분배하며, 상기 분배된 수평편광을 갖는 제2 씨드광의 위상을 지연시키고, 상기 분배된 수직편광을 갖는 제4 씨드광의 위상을 지연시키며, 상기 분배된 수평편광을 갖는 제1 씨드광과 상기 분배된 수평편광을 갖는 제1 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제1 전기신호로 변환하고, 상기 수평편광 및 위상이 조정된 제2 씨드광과 상기 분배된 수평편광을 갖는 제2 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제2 전기신호로 변환하며, 상기 분배된 수직편광을 갖는 제3 씨드광과 상기 분배된 수직편광을 갖는 제3 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제3 전기신호로 변환하고, 상기 수직편광 및 위상이 조정된 제4 씨드광과 상기 분배된 수직편광을 갖는 제4 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제4 전기신호로 변환하며, 상기 변환된 제1 내지 제4 전기신호를 기반으로 상기 상향 신호광에 해당되는 상향 신호를 검출하는 프로세스 처리 절차를 따르며, 이에 대해서는 전술한 장치 설명을 통해 당업자 수준에서 쉽게 이해될 수 있기에 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 전술한 상향 신호광의 위상에 무관하게 상향신호를 얻는 방식은 여러 가지가 있으나, 그 중 한가지 방식은 다음과 같다.
즉, 도 7의 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(51)에서 씨드광을 기반으로 하여 DC 성분이 없는 상향 신호광(즉, 반사노이즈의 주파수 성분을 포함하지 않는 상향 신호광)으로 변조할 때, 도 8과 같은 과정을 거친다. 즉, NRZ 신호(즉, NRZ 데이터)를 전송하고자 할 경우, 도 8과 같은 진리표를 갖는 배타적 부정논리합 게이트(exclusive NOR gate)를 이용한다. 전송하고자 하는 신호 S(t)와 배타적 부정논리합(XNOR) 게이트의 출력을 1비트 지연(delay)시킨 신호 Sd(t-T)를 다시 배타적 부정논리합 게이트의 입력으로 하고, 그에 따른 배타적 부정논리합 게이트의 출력 Sd(t)를 이용하여 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(51)에서 씨드광을 기반으로 하여 DC 성분이 없는 상향 신호광(즉, 반사노이즈의 주파수 성분을 포함하지 않는 상향 신호광)으로 변조한다.
이 경우, 전송하고자 하는 신호와 변조 신호 간에는 하기의 [수학식 4]와 같은 관계가 성립된다.
Figure 112009008512010-PAT00035
한편, 도 7의 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(712), 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(714), 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(718), 및 제4 평형 코히어런트 수신기(BR4)(721)는 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이 구현할 수 있다.
이때, 수신 상향 신호광 ES(t), 반사노이즈(noise)광(반사광) ER(t), 기준(reference)광 ERef(t)의 광신호를 하기의 [수학식 5]와 같이 표시할 수 있다.
Figure 112009008512010-PAT00036
여기서, AS(t)는 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(51)에 의하여 전송되는 신호광, 즉 도 8의 Sd(T)와 같다.
예를 들어, 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(712)에서는 검출전류가 상기 [수학식 3]에서 설명한 바와 같이 수직편광인 광신호의 cos(øS- øref) 성분인 하기의 [수학식 6]이 된다.
Figure 112009008512010-PAT00037
여기서, øS와 øref는 신호광과 기준(reference)광의 위상을 나타낸다.
이때, 반사노이즈를 제거하기 위하여, 상기 [수학식 6]의 검출전류를 고대역 통과 필터(HPF)를 통과시키면 하기의 [수학식 7]과 같이 된다.
Figure 112009008512010-PAT00038
상기 [수학식 7]의 검출전류를 분기하여 일부는 1비트 지연(delay)시켜 믹서(mixer)에 입력하고, 다른 일부는 바로 믹서(mixer)에 입력하면 하기의 [수학식 8]과 같은 출력을 얻을 수 있다.
Figure 112009008512010-PAT00039
이때, 믹서(mixer)가 도 8의 진리표와 같이 동작하므로 상기 [수학식 4]를 상기 [수학식8]에 대입하면 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1)(712)에서는 하기의 [수학식 9]와 같은 출력을 갖게 된다.
Figure 112009008512010-PAT00040
한편, 제1 위상 조정기(713)에서 90°의 위상 차이가 나도록 광신호를 조정하면, 상기와 같은 과정을 거쳐서 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2)(714)에서는 하기의 [수학식 10]과 같은 출력을 갖게 된다.
Figure 112009008512010-PAT00041
한편, 제1 전기신호(신호전류) 합산기(Adder1)(723)에서 상기 [수학식 9]와 상기 [수학식 10]의 신호전류를 합하면 하기의 [수학식 11]과 같은 신호전류를 얻을 수 있다. 즉, 상향 신호광의 위상에 무관하게 수평편광성분의 신호광의 신호전류를 얻게 된다.
그리고 도 9b에 도시된 바와 같은 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3)(718), 및 제4 평형 코히어런트 수신기(BR4)(721)를 통해서도 상기와 같은 과정을 통해 신호전류를 얻을 수 있고, 이들을 제2 전기신호(신호전류) 합산기(Adder2)(724)에서 합함으로써, 상향 신호광의 위상에 무관하게 수직편광성분의 신호광의 신호전류를 얻게 된다.
그리고 제1 전기신호(신호전류) 합산기(Adder1)(723)의 출력 신호전류와 제2 전기신호(신호전류) 합산기(Adder2)(724)의 출력 신호전류를 제3 전기신호(신호전류) 합산기(Adder3)(725)에서 합함으로써, 편광에 무관한 상향 신호광의 신호전류를 얻을 수 있다.
위와 같은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 검출 장치 및 그 방법에서는 상향 신호광에 대한 편광 및 위상을 추적하지 않고서[실시간 편광 제어 미수행 및 실시간 위상 제어 미수행] 광 검출을 수행함을 확인할 수 있다.
전술한 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 검출 장치 및 그 방법에서는 다수의 위상 조정기, 다수의 평형 코히어런트 수신기, 다수의 전기신호(신호전류) 합산기 등을 구비해, 서로 다른 위상을 갖는 다수의 씨드광에 의해 상향 신호광에 해당되는 전기신호를 검출함으로써, 그 광 검출을 더욱 정확하고 효율적으로 수행할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 검출 장치에 대한 또 다른 실시예 구성도이고, 도 11은 본 발명에 이용되는 변조 과정을 설명하기 위한 송신기의 일예시도이며, 도 12는 본 발명에 이용되는 디퍼렌셜 디코딩 과정을 설명하기 위한 수신기의 일예시도이고, 도 13은 본 발명에 이용되는 디퍼렌셜 디코딩 과정을 설명하기 위한 수신기의 다른 예시도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 또 다른 광 검출 장치는 전화국 측(CO)에 구비되며, 단일 모드 레이저 씨드광(SML seed light) 발생기(1001), 광분배기(SP; Splitter)(1002), 광 써큘레이터(Optical Circulator)(1003), 제1 WDM 먹스/디먹스(WDM MUX/DEMUX)(1004), 제1 편광 분리기(PBS1)(1005), 제2 WDM 먹스/디먹스(WDM MUX/DEMUX)(1006), 제2 편광 분리기(PBS2)(1007), 제1 3x3 커플러(coupler)(1008), 제2 3x3 커플러(coupler)(1009), 포토 다이오드(PD)(1010), 및 수신기 전자 회로(1011)를 포함한다. 한편, 광선로상 에는 제3 WDM 먹스/디먹스(WDM MUX/DEMUX)(1020)가 구비되고, 가입자 측의 광선로 가입자 장치(ONU)에는 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(51)가 구비된다.
본 발명에서 상기 가입자 측의 광선로 가입자 장치(ONU)는 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA) 등을 사용해 전화국 측의 광선로 종단 장치(OLT)로부터 제공받은 씨드광을 기반으로 하여 DC 성분이 없는 상향 신호광을 변조(생성)하여, 즉 반사노이즈의 주파수 성분을 포함하지 않는 상향 신호광으로 변조(생성)하여 광선로 종단 장치(OLT)로 전송한다.
이하, 본 발명의 제3 실시예의 또 다른 예에 있어 전화국 측이 공급하는 씨드광의 전송 경로(동작) 및 가입자 측이 송신하는 상향 신호광의 전송 경로(동작)를 살펴보고, 이를 참조해 본 발명의 제3 실시예에 따른 또 다른 광 검출 장치 및 그 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 10은 상술한 코히어런트 검출(coherent detection) 방식을 이용하여 WDM-PON(Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network, 파장 분할 다중화 수동형 광 네트워크)을 구성한 예를 보여준다. 먼저, 단일 모드 레이저(SML) 씨드광 발생기(1001)에서
Figure 112009008512010-PAT00043
의 파장으로 구성된 씨드광을 생성해 광분배기(SP)(1002)로 출력하면, 상기 광분배기(SP)(1002)를 통해 씨드광이 분리되어 일부 씨드광이 광 서큘레이터(1003)를 거쳐 광선로로 전송되고, 광선로상에 존재하는 제3 WDM 먹스/디먹스(WDM MUX/DEMUX)(1020)에서 한 파장(
Figure 112009008512010-PAT00044
)의 씨드광이 분리되어 광선로 가입자 장치(ONU; Optical Network Unit)에 있는 반사형 반도체 광증 폭기(R-SOA; Reflective Semiconductor Optical/Amplifier)(51)에 주입된다.
한편, 상기 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(51)에서는 상기 주입된 씨드광을 기반으로 하여 DC 성분이 없는 상향 신호광을 변조(생성)하여, 즉 반사노이즈의 주파수 성분을 포함하지 않는 상향 신호광으로 변조(생성)하여 광선로로 출력한다. 다시 말하면, 상기 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)(51)에서는 일예로 씨드광의 선폭보다 작은 주파수 성분을 포함하지 않도록 코딩된 상향신호에 의하여 상기 주입된 씨드광을 변조 및 증폭하여, 씨드광의 반사광의 선폭에 해당하는 주파수 성분을 포함하지 않는 상향 신호광을 송신한다. 이때, 광선로 종단 장치(OLT) 측의 수신기에서 검출하기 용이하게 하기 위하여, 디퍼렌셜 인코딩(differential encoding)을 수행한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 송신하고자 하는 데이터가 S(t)이고 디퍼렌셜 인코딩(differential encoding)에 의하여 Sd(t)가 될 경우
Figure 112009008512010-PAT00045
의 관계가 있다. 여기서,
Figure 112009008512010-PAT00046
는 배타적 부정논리합(XNOR) 연산을 의미하고, T는 한 비트 주기를 나타낸다.
상기 상향 신호광은 광선로를 따라 제3 WDM 먹스/디먹스(WDM MUX/DEMUX)(1020)에서 다른 파장의 상향 신호광과 WDM 다중화(MUX)된 후 광선로 종단 장치(OLT; Optical Line Terminal)의 광 서큘레이터(1003)로 입력된다. 이후, 상기 상향 신호광은 광 서큘레이터(1003)를 통해 제1 WDM 먹스/디먹스(WDM MUX/DEMUX)(1004)로 입력되어 다시 역다중화(파장 분리)되어 한 파장(
Figure 112009008512010-PAT00047
)의 상향 신호광이 제1 편광 분리기(PBS1)(1005)로 입력된다.
그러면, 상기 제1 편광 분리기(PBS1)(1005)에서는 상향 신호광을 TE(Transverse Electric) 성분과 TM(Transverse Magnetic) 성분의 광신호로 편광 분리하여, TE 성분의 상향 신호광(TE 편광)을 제1 3x3 커플러(1008)로 전달하고 TM 성분의 상향 신호광(TM 편광)을 제2 3x3 커플러(1009)로 전달한다.
한편, 상기 광분배기(1002)에서 분리된 다른 일부 씨드광이 제2 WDM 먹스/디먹스(WDM MUX/DEMUX)(1006)에서 역다중화(파장 분리)되어 한 파장(
Figure 112009008512010-PAT00048
)의 씨드광이 제2 편광 분리기(PBS2)(1007)로 입력된다.
그러면, 상기 제2 편광 분리기(PBS2)(1007)에서는 상기 분리된 다른 일부 씨드광을 TE(Transverse Electric) 성분과 TM(Transverse Magnetic) 성분의 광신호로 편광 분리하여, TE 성분의 씨드광(TE 편광)을 제1 3x3 커플러(1008)로 전달하고 TM 성분의 씨드광(TM 편광)을 제2 3x3 커플러(1009)로 전달한다.
이상에 의하여 제1 및 제2 3x3 커플러(1008, 1009)로 입사되는 씨드광과 상향 신호광은 그 편광 성분이 동일하도록 되었다.
상기와 같이 제1 편광 분리기(PBS1)(1005)에서 편광 분리된 TE 성분의 상향 신호광과 제2 편광 분리기(PBS2)(1007)에서 편광 분리된 TE 성분의 씨드광은 제1 3x3 커플러(coupler)(1008)의 세 입력단 중 2개의 입력단으로 입력되어 광결합되어 3개의 출력단으로 해당 광신호들이 출력된다. 즉, 도 12에 도시된 바와 같이, 상향 신호광과 반사광의 혼합광(
Figure 112009008512010-PAT00049
) 그리고 기준광(
Figure 112009008512010-PAT00050
)이 제1 3x3 커플러(coupler)(1008)의 2개의 입력단으로 입력되어 광결합되어 제1 3x3 커플러(coupler)(1008)의 세 출력단으로 해당 광신호들이 출력되어 다수의 포토 다이오드(PD; photo diode)(1010) 중 상응하는 3개의 포토 다이오드에 주입된다. 그러면, 상기 3개의 포토 다이오드(PD)(1010)에서는 해당 광신호를 전기신호로 변환하여 수신기 전자 회로(1011)(도 12 또는 도 13 참조)로 출력한다. 이때, 상기 3개의 포토 다이오드(PD)(1010)에서 변환되어 출력되는 각 검출전류는 다음의 [수학식 12], [수학식 13], [수학식 14]와 같다[참고문헌 참조 : A.W. Davis, M.J. Pettitt, J. P. King, S. Wright, "Phase diversity techniques for coherent optical receivers", J. of Lightw. Technol., vol. LT-5, no. 4, pp 561~572, Apr., 1987.].
Figure 112009008512010-PAT00051
Figure 112009008512010-PAT00052
Figure 112009008512010-PAT00053
한편, 반사광 또는 씨드광의 선폭에 해당하는 주파수 이상의 성분만 통과하도록, 상기 [수학식 12], [수학식 13], [수학식 14]와 같은 검출전류를 각각 고대역 통과 필터(HPF; High Pass Filter)를 통과시키고 상향 신호광에 비하여 큰 세기 의 기준광을 주입함으로써 반사노이즈 및 순수 상향 신호광 항인
Figure 112009008512010-PAT00054
을 무시할 수 있으며, 그에 따라 상기 [수학식 12], [수학식 13], [수학식 14]는 다음의 [수학식 15], [수학식 16], [수학식 17]과 같이 표현된다.
Figure 112009008512010-PAT00055
Figure 112009008512010-PAT00056
Figure 112009008512010-PAT00057
상기 [수학식 15], [수학식 16], [수학식 17]에서
Figure 112009008512010-PAT00058
이다.
상기 [수학식 15], [수학식 16], [수학식 17]을 선형 결합하여 동위상(in-phase) 항(I(t))
Figure 112009008512010-PAT00059
와 직교위상(quadrature phase) 항(Q(t))
Figure 112009008512010-PAT00060
를 구할 수 있다.
예를 들어, 동위상(in-phase) 항(I(t))과 직교위상(quadrature phase) 항(Q(t))은 다음의 [수학식 18] 및 [수학식 19]와 같다.
Figure 112009008512010-PAT00061
Figure 112009008512010-PAT00062
따라서 도 12에 도시된 바와 같이, I2(t)가 I(t)로 되고, I1(t)에서 I2(t)를 빼고
Figure 112009008512010-PAT00063
의 이득(gain)을 주면 Q(t)가 된다. 그리고 도 12에 도시된 바와 같이, 동위상 항의 한 비트를 지연시켜 해당 동위상 항과 믹서(mixer)를 이용하여 곱하고 직교위상 항의 한 비트를 지연시켜 해당 직교위상 항과 다른 믹서(mixer)를 이용하여 곱하면 다음의 [수학식 20] 및 [수학식 21]과 같이 된다. 이때, 각 믹서(Mixer)의 입력 신호가 교류(AC) 신호이므로, 각 믹서(mixer)는 배타적 논리합(XOR) 연산기로 동작한다.
Figure 112009008512010-PAT00064
Figure 112009008512010-PAT00065
따라서 송신하고자 하였던 신호의 TM 편광 성분 신호는 상기 [수학식 20] 및 [수학식 21]를 합하여 다음의 [수학식 22]와 같이 구할 수 있다.
Figure 112009008512010-PAT00066
한편, 상기와 같이 제1 편광 분리기(PBS1)(1005)에서 편광 분리된 TM 성분의 상향 신호광과 제2 편광 분리기(PBS2)(1007)에서 편광 분리된 TM 성분의 씨드광은 제2 3x3 커플러(coupler)(1009)의 세 입력단 중 2개의 입력단으로 입력되어 광결합되어 3개의 출력단으로 해당 광신호들이 출력된다. 즉, 도 12에 도시된 바와 같이, 상향 신호광과 반사광의 혼합광 그리고 기준광이 제2 3x3 커플러(coupler)(1009)의 2개의 입력단으로 입력되어 광결합되어 제2 3x3 커플러(coupler)(1009)의 세 출력단으로 해당 광신호들이 출력되어 다수의 포토 다이오드(PD; photo diode)(1010) 중 다른 3개의 포토 다이오드에 주입된다. 그러면, 다른 3개의 포토 다이오드(PD)(1010)에서는 해당 광신호를 전기신호로 변환하여 수신기 전자 회로(1011)로 출력한다.
이후에, 상술한 TE 편광 신호의 처리 방식과 동일한 방식으로, TM 편광 성분의 상향 신호광과 기준광의 혼합으로부터 상기 [수학식 22] 형태를 가지는 TM 편광 성분 신호를 구해서, 각각 구한 TM 편광 성분 신호와 TM 편광 성분 신호를 합산하여 상향 신호광에 대한 상향신호를 검출함으로써, 신호광의 편광 의존성을 제거할 수 있다.
한편, 수신기의 다른 실시 예로서, 도 13에 도시된 바와 같이 수신기를 구성 할 수도 있다. 즉, 상기 [수학식 12], [수학식 13], [수학식 14]의 검출전류를 서로 감산하여 다음의 [수학식 23], [수학식 24], [수학식 25]와 같은 전류신호를 얻을 수 있다.
Figure 112009008512010-PAT00067
Figure 112009008512010-PAT00068
Figure 112009008512010-PAT00069
상기와 같이 검출전류를 서로 감산함으로써, 상향 신호광과 반사광의 비팅(beating) 성분, 기준광 항, 신호광 항 등이 서로 상쇄되고, 기준광과 신호광의 비팅(beating) 성분
Figure 112009008512010-PAT00070
와, 기준광과 반사광의 비팅(beating) 성분
Figure 112009008512010-PAT00071
만 남게 된다. 그리고 상기 기준광과 반사광의 비팅(beating) 성분은 고대역 통과 필터(HPF; High Pass Filter)에 의하여 제거될 수 있다.
그리고 상기 [수학식 23], [수학식 24], [수학식 25]의 선형 결합으로부터 I(t)항과 Q(t)항을 다음의 [수학식 26] 및 [수학식 27]과 같이 구할 수 있다.
Figure 112009008512010-PAT00072
Figure 112009008512010-PAT00073
그리고 상기 [수학식 26] 및 [수학식 27]에 대하여, 상기 [수학식 20] 및 [수학식 21]과 같이 각각 디퍼렌셜 디코딩(differential decoding)을 수행하여 상기 [수학식 22]와 같이 송신신호를 복원할 수 있다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 또 다른 방법은, 씨드광을 편광 분리하고, 상기 씨드광을 기반으로 가입자 장치에서 생성된 상향 신호광을 편광 분리하며, 상기 편광 분리된 씨드광과 상향 신호광에 대하여 동일 편광 성분을 가지는 씨드광과 상향 신호광을 각각 결합하여 전기신호로 변환하고, 상기 변환된 전기신호에서 반사잡음을 제거하며, 상기 반사잡음이 제거된 전기신호를 기반으로 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 검출하는 프로세스 처리 절차를 따르며, 이에 대해서는 전술한 장치 설명을 통해 당업자 수준에서 쉽게 이해될 수 있기에 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
본 발명은 레이저 씨드광(laser seed lightwave) 기반의 WDM-PON(Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network, 파장 분할 다중화 수동형 광 네트워크) 등에 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 레이저 씨드광 기반의 WDM-PON 시스템에 대한 일실시예 구성도이고,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 검출 장치에 대한 일실시예 구성도이고,
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 검출 장치에 대한 일실시예 구성도이고,
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 검출 장치에 대한 일실시예 구성도이고,
도 5는 일반적인 평형 코히어런트 수신기에 대한 일실시예 설명도이고,
도 6은 일반적인 변조 방식에 따른 알에프 파워 스펙트럼(RF power spectrum)에 대한 일실시예 설명도,
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 검출 장치에 대한 다른 실시예 구성도,
도 8은 본 발명에 이용되는 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)에서의 변조 과정을 설명하기 위한 일예시도,
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 이용되는 각 평형 코히어런트 수신기에 대한 일예시도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 검출 장치에 대한 또 다른 실시예 구성도,
도 11은 본 발명에 이용되는 변조 과정을 설명하기 위한 송신기의 일예시도,
도 12는 본 발명에 이용되는 디퍼렌셜 디코딩 과정을 설명하기 위한 수신기의 일예시도,
도 13은 본 발명에 이용되는 디퍼렌셜 디코딩 과정을 설명하기 위한 수신기의 다른 예시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
401 : 단일 모드 레이저 다이오드(SMLD) 402 : 제1 광분배기(SP1)
403 : WDM 먹스(WDM MUX) 404 : 광 써큘레이터
405 : WDM 먹스/디먹스(WDM MUX/DEMUX) 406 : WDM 디먹스(WDM DEMUX)
407 : 제5 광분배기(SP5) 408 : 제2 광분배기(SP2)
409 : 수평편광 조정기 410 : 제3 광분배기(SP3)
411 : 제1 평형 코히어런트 수신기(BR1) 413 : 제1 위상 조정기(DL1)
414 : 제2 평형 코히어런트 수신기(BR2) 416 : 수직편광 조정기
417 : 제4 광분배기(SP4)
418 : 제3 평형 코히어런트 수신기(BR3) 420 : 제2 위상 조정기(DL2)
421 : 제4 평형 코히어런트 수신기(BR4)
423 : 제1 전기신호(신호전류) 합산기(Adder1)
424 : 제2 전기신호(신호전류) 합산기(Adder2)
425 : 전기신호(신호전류) 비교기(COM)
430 : 고대역 통과 필터(HPF)

Claims (72)

  1. 광 검출 장치에 있어서,
    씨드광을 분배하고, 상기 씨드광을 기반으로 가입자 장치에서 생성된 상향 신호광을 분배하기 위한 광분배 수단;
    상기 분배된 씨드광의 편광을 제1 전기신호를 기반으로 제어하기 위한 제1 제어수단;
    상기 분배된 씨드광의 위상을 제2 전기신호를 기반으로 제어하기 위한 제2 제어수단;
    상기 편광 및 위상이 조정된 씨드광 및 상기 분배된 상향 신호광을 결합하여 제1 및 제2 전기신호로 변환하여 상기 제1 및 제2 제어수단으로 전달하기 위한 광결합 및 신호변환 수단; 및
    상기 편광 및 위상이 조정된 씨드광 및 상기 분배된 상향 신호광을 결합해 광신호로 변환하여 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 검출하기 위한 신호 검출 수단
    을 포함하는 광 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 제어수단은,
    상기 변환된 제1 전기신호에 대한 씨드광의 편광 제어값을 설정하기 위한 제1 프로세서; 및
    상기 분배된 씨드광의 편광을 상기 제1 프로세서의 제어에 따라 조정하기 위한 편광 제어기
    를 포함하는 광 검출 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 프로세서는,
    상기 변환된 제1 전기신호의 전류값이 최대값을 갖도록 씨드광에 대한 편광 제어값을 설정하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 제어수단은,
    상기 변환된 제2 전기신호에 대한 씨드광의 위상 제어값을 설정하기 위한 제2 프로세서; 및
    상기 분배된 씨드광의 위상을 상기 제2 프로세서의 제어에 따라 조정하기 위한 위상 제어기
    를 포함하는 광 검출 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 프로세서는,
    상기 변환된 제2 전기신호의 전류값이 최대값을 갖도록 씨드광에 대한 위상 제어값을 설정하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 광분배 수단은,
    상기 씨드광을 분배해 상기 가입자 장치 및 제2 광분배기 측으로 각각 출력하기 위한 제1 광분배기;
    상기 제1 광분배기 측으로부터 전달받은 씨드광을 분배해 상기 광결합 및 신호변환 수단과 상기 신호 검출 수단으로 각각 출력하기 위한 상기 제2 광분배기; 및
    상기 가입자 장치 측으로부터 전달받은 상향 신호광을 분배해 상기 광결합 및 신호변환 수단과 상기 신호 검출 수단으로 각각 출력하기 위한 제3 광분배기
    를 포함하는 광 검출 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 광분배기에서 분배된 씨드광 각각은, 편광 및 위상이 서로 동일하고,
    상기 제3 광분배기에서 분배된 상향 신호광 각각은, 편광 및 위상이 서로 동일한 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광결합 및 신호변환 수단은,
    상기 편광과 위상이 조정된 제1 씨드광과 상기 분배된 제1 상향 신호광을 결합해 제1 전기신호로 변환하기 위한 제1 평형 코히어런트 수신기; 및
    상기 편광과 위상이 조정된 제2 씨드광과 상기 분배된 제2 상향 신호광을 결합해 제2 전기신호로 변환하기 위한 제2 평형 코히어런트 수신기
    를 포함하는 광 검출 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 신호 검출 수단은,
    상기 편광과 위상이 조정된 제3 씨드광과 상기 분배된 제3 상향 신호광을 결합해 제3 전기신호로 변환하기 위한 제3 평형 코히어런트 수신기; 및
    상기 제3 평형 코히어런트 수신기에서 변환된 제3 전기신호의 DC 성분을 제 거해 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 추출하기 위한 상향신호 추출 수단
    을 포함하는 광 검출 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 상향 신호광은, DC 성분이 없는 상향 신호광인 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 DC 성분이 없는 상향 신호광은, 반사노이즈의 주파수 성분을 포함하지 않는 상향 신호광인 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  12. 광 검출 방법에 있어서,
    씨드광을 제1, 제2, 제3 씨드광으로 분배하고, 상향 신호광을 제1, 제2, 제3 상향 신호광으로 분배하는 단계;
    제1 전기신호를 기반으로 씨드광의 편광을 제어하고, 제2 전기신호를 기반으로 씨드광의 위상을 제어하는 제어단계;
    상기 편광과 위상이 조정된 제1 씨드광과 상기 분배된 제1 상향 신호광을 결 합하여 해당 광신호를 상기 제1 전기신호로 변환하여 피드백시키는 단계;
    상기 편광과 위상이 조정된 제2 씨드광과 상기 분배된 제2 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 상기 제2 전기신호로 변환하여 피드백시키는 단계; 및
    상기 편광과 위상이 조정된 제3 씨드광과 상기 분배된 제3 상향 신호광을 결합해 광신호로 변환하여 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 검출하는 신호검출단계
    를 포함하는 광 검출 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어단계는,
    상기 변환된 제1 전기신호의 전류값이 최대값을 갖도록 씨드광에 대한 편광 제어값을 설정하고, 상기 변환된 제2 전기신호의 전류값이 최대값을 갖도록 씨드광에 대한 위상 제어값을 설정하는 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 신호검출단계는,
    상기 편광과 위상이 조정된 제3 씨드광과 상기 분배된 제3 상향 신호광을 결합해 제3 전기신호로 변환하는 과정; 및
    상기 변환된 제3 전기신호의 DC 성분을 제거해 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 추출하는 과정
    을 포함하는 광 검출 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 상향 신호광은, DC 성분이 없는 상향 신호광인 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 DC 성분이 없는 상향 신호광은, 반사노이즈의 주파수 성분을 포함하지 않는 상향 신호광인 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
  17. 광 검출 장치에 있어서,
    씨드광을 분배하고, 상기 씨드광을 기반으로 가입자 장치에서 생성된 상향 신호광을 분배하기 위한 광분배 수단;
    상기 분배된 씨드광에 대해 수평편광을 조정하기 위한 수평편광 조정기;
    상기 분배된 씨드광에 대해 수직편광을 조정하기 위한 수직편광 조정기;
    전기신호를 기반으로, 상기 수평편광이 조정된 씨드광의 위상을 제어하고 상기 수직편광이 조정된 씨드광의 위상을 제어하기 위한 제어수단;
    상기 수평편광과 위상이 조정된 씨드광 및 상기 수직편광과 위상이 조정된 씨드광과 상기 분배된 상향 신호광을 각각 결합하여 전기신호로 변환하여 상기 제어수단으로 전달하기 위한 광결합 및 신호변환 수단; 및
    상기 변환된 전기신호를 기반으로 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 검출하기 위한 신호 검출 수단
    을 포함하는 광 검출 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제어수단은,
    상기 변환된 전기신호를 기반으로, 수평편광을 갖는 씨드광의 위상 제어값 및 수직편광을 갖는 씨드광의 위상 제어값을 각각 설정하기 위한 프로세서;
    상기 수평편광이 조정된 씨드광의 위상을 상기 프로세서의 제어에 따라 조정하기 위한 제1 위상 제어기; 및
    상기 수직편광이 조정된 씨드광의 위상을 상기 프로세서의 제어에 따라 조정하기 위한 제2 위상 제어기
    를 포함하는 광 검출 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 변환된 전기신호의 전류값이 최대값을 갖도록, 수평편광을 갖는 씨드광에 대한 위상 제어값 및 수직편광을 갖는 씨드광에 대한 위상 제어값을 각각 설정하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  20. 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광결합 및 신호변환 수단은,
    상기 수평편광과 위상이 조정된 씨드광 중 제1 씨드광과 상기 분배된 상향 신호광 중 제1 상향 신호광을 결합해 제1 전기신호로 변환하기 위한 제1 평형 코히어런트 수신기;
    상기 수평편광과 위상이 조정된 씨드광 중 제2 씨드광과 상기 분배된 상향 신호광 중 제2 상향 신호광을 결합해 제2 전기신호로 변환하기 위한 제2 평형 코히어런트 수신기;
    상기 수직편광과 위상이 조정된 씨드광 중 제3 씨드광과 상기 분배된 상향 신호광 중 제3 상향 신호광을 결합해 제3 전기신호로 변환하기 위한 제3 평형 코히어런트 수신기; 및
    상기 수직편광과 위상이 조정된 씨드광 중 제4 씨드광과 상기 분배된 상향 신호광 중 제4 상향 신호광을 결합해 제4 전기신호로 변환하기 위한 제4 평형 코히어런트 수신기
    를 포함하는 광 검출 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 광분배 수단은,
    상기 씨드광을 분배해 상기 가입자 장치 및 제2 광분배기로 각각 출력하기 위한 제1 광분배기;
    상기 제1 광분배기로부터의 씨드광을 분배해 상기 수평편광 조정기 및 상기 수직편광 조정기로 각각 출력하기 위한 상기 제2 광분배기;
    상기 수평편광과 위상이 조정된 씨드광을 분배해 상기 제1 평형 코히어런트 수신기 및 상기 제2 평형 코히어런트 수신기로 각각 출력하기 위한 제3 광분배기;
    상기 수직편광과 위상이 조정된 씨드광을 분배해 상기 제3 평형 코히어런트 수신기 및 상기 제4 평형 코히어런트 수신기로 각각 출력하기 위한 제4 광분배기; 및
    상기 가입자 장치 측으로부터 전달받은 상향 신호광을 분배해 상기 제1 내지 제4 평형 코히어런트 수신기로 각각 출력하기 위한 제5 광분배기
    를 포함하는 광 검출 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제3 광분배기에서 분배되는 수평편광을 갖는 씨드광 각각은, 편광 및 위상이 서로 동일하고,
    상기 제4 광분배기에서 분배되는 수직편광을 갖는 씨드광 각각은, 편광 및 위상이 서로 동일한 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 제5 광분배기에서 분배되는 상향 신호광 각각은, 편광 및 위상이 서로 동일한 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 신호 검출 수단은,
    상기 변환된 제1 전기신호 및 제4 전기신호를 합하기 위한 전기신호 합산기; 및
    상기 합산된 전기신호의 DC 성분을 제거해 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 추출하기 위한 상향신호 추출 수단
    을 포함하는 광 검출 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 상향 신호광은, DC 성분이 없는 상향 신호광인 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 DC 성분이 없는 상향 신호광은, 반사노이즈의 주파수 성분을 포함하지 않는 상향 신호광인 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  27. 광 검출 방법에 있어서,
    씨드광에 대해 수평편광을 조정해 제1 및 제2 씨드광으로 분배하고, 상기 씨드광에 대해 수직편광을 조정해 제3 및 제4 씨드광으로 분배하며, 상향 신호광을 제1, 제2, 제3, 제4 상향 신호광으로 분배하는 단계;
    제2 전기신호를 기반으로, 상기 수평편광이 조정된 제1 및 제2 씨드광의 위상을 제어하고, 제3 전기신호를 기반으로, 상기 수직편광이 조정된 제3 및 제4 씨드광의 위상을 제어하는 위상제어단계;
    상기 수평편광과 위상이 조정된 제1 씨드광과 상기 분배된 제1 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제1 전기신호로 변환하고, 상기 수평편광과 위상이 조 정된 제2 씨드광과 상기 분배된 제2 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제2 전기신호로 변환하여 피드백시키며, 상기 수직편광과 위상이 조정된 제3 씨드광과 상기 분배된 제3 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제3 전기신호로 변환하여 피드백시키고, 상기 수직편광과 위상이 조정된 제4 씨드광과 상기 분배된 제4 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제4 전기신호로 변환하는 단계; 및
    상기 변환된 제1 전기신호 및 상기 변환된 제4 전기신호를 기반으로 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 검출하는 신호검출단계
    를 포함하는 광 검출 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 위상제어단계는,
    상기 변환된 제2 전기신호의 전류값이 최대값을 갖도록 상기 수평편광이 조정된 씨드광에 대한 위상 제어값을 설정하고, 상기 변환된 제3 전기신호의 전류값이 최대값을 갖도록 상기 수직편광이 조정된 씨드광에 대한 위상 제어값을 설정하는 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
  29. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서,
    상기 신호검출단계는,
    상기 변환된 제1 전기신호 및 상기 변환된 제4 전기신호를 합하는 과정; 및
    상기 합한 전기신호의 DC 성분을 제거해 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 추출하는 과정
    을 포함하는 광 검출 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 상향 신호광은, DC 성분이 없는 상향 신호광인 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 DC 성분이 없는 상향 신호광은, 반사노이즈의 주파수 성분을 포함하지 않는 상향 신호광인 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
  32. 광 검출 장치에 있어서,
    씨드광을 분배하고, 상기 씨드광을 기반으로 가입자 장치에서 생성된 상향 신호광을 분배하기 위한 광분배 수단;
    상기 분배된 씨드광에 대해 수평편광을 조정하기 위한 수평편광 조정기;
    상기 분배된 씨드광에 대해 수직편광을 조정하기 위한 수직편광 조정기;
    상기 수평편광이 조정된 씨드광의 위상과 상기 수직편광이 조정된 씨드광의 위상을 각각 조정하기 위한 위상 조정기;
    상기 수평편광이 조정된 씨드광, 상기 수직편광이 조정된 씨드광, 상기 수평편광과 위상이 조정된 씨드광 및 상기 수직편광과 위상이 조정된 씨드광과 상기 분배된 상향 신호광을 각각 결합하여 전기신호로 변환하기 위한 광결합 및 신호변환 수단; 및
    상기 변환된 전기신호를 기반으로 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 검출하기 위한 신호 검출 수단
    을 포함하는 광 검출 장치.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 위상 조정기는,
    상기 수평편광 조정기에 의해 수평편광이 조정된 제2 씨드광의 위상을 지연시키기 위한 제1 위상 조정기; 및
    상기 수직편광 조정기에 의해 수직편광이 조정된 제4 씨드광의 위상을 지연시키기 위한 제2 위상 조정기
    를 포함하는 광 검출 장치.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 제1 위상 조정기는,
    상기 수평편광 조정기에 의해 수평편광이 조정된 제2 씨드광의 위상에 대해, 상기 수평편광 조정기에 의해 수평편광이 조정되어 상기 광결합 및 신호변환 수단으로 입력되는 제1 씨드광의 위상과 다른 값을 갖도록 지연시키는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 제2 위상 조정기는,
    상기 수직편광 조정기에 의해 수직편광이 조정된 제4 씨드광의 위상에 대해, 상기 수직편광 조정기에 의해 수직편광이 조정되어 상기 광결합 및 신호변환 수단으로 입력되는 제3 씨드광의 위상과 다른 값을 갖도록 지연시키는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  36. 제 32 항에 있어서,
    상기 광결합 및 신호변환 수단은,
    상기 수평편광이 조정된 씨드광과 상기 광분배 수단에 의해 분배된 제1 상향 신호광을 결합해 제1 전기신호로 변환하기 위한 제1 평형 코히어런트 수신기;
    상기 수평편광과 위상이 조정된 씨드광과 상기 광분배 수단에 의해 분배된 제2 상향 신호광을 결합해 제2 전기신호로 변환하기 위한 제2 평형 코히어런트 수신기;
    상기 수직편광이 조정된 씨드광과 상기 광분배 수단에 의해 분배된 제3 상향 신호광을 결합해 제3 전기신호로 변환하기 위한 제3 평형 코히어런트 수신기; 및
    상기 수직편광과 위상이 조정된 씨드광과 상기 광분배 수단에 의해 분배된 제4 상향 신호광을 결합해 제4 전기신호로 변환하기 위한 제4 평형 코히어런트 수신기
    를 포함하는 광 검출 장치.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 광분배 수단은,
    상기 씨드광을 분배해 상기 가입자 장치 및 제2 광분배기로 각각 출력하기 위한 제1 광분배기;
    상기 제1 광분배기로부터 전달받은 씨드광을 분배해 상기 수평편광 조정기 및 상기 수직편광 조정기로 각각 출력하기 위한 상기 제2 광분배기;
    상기 수평편광 조정기에 의해 수평편광이 조정된 씨드광을 분배해 상기 제1 평형 코히어런트 수신기 및 상기 위상 조정기로 각각 출력하기 위한 제3 광분배기;
    상기 수직편광 조정기에 의해 수직편광이 조정된 씨드광을 분배해 상기 제3 평형 코히어런트 수신기 및 상기 위상 조정기로 각각 출력하기 위한 제4 광분배기; 및
    상기 가입자 장치 측으로부터 전달받은 상향 신호광을 분배해 상기 제1 내지 제4 평형 코히어런트 수신기로 각각 출력하기 위한 제5 광분배기
    를 포함하는 광 검출 장치.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 제5 광분배기에서 분리되는 상향 신호광 각각은, 편광 및 위상이 서로 동일한 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  39. 제 36 항에 있어서,
    상기 신호 검출 수단은,
    상기 변환된 제1 전기신호 및 제3 전기신호를 합하기 위한 제1 전기신호 합산기;
    상기 변환된 제2 전기신호 및 제4 전기신호를 합하기 위한 제2 전기신호 합산기;
    상기 제1 전기신호 합산기로부터의 전기신호와 상기 제2 전기신호 합산기로 부터의 전기신호를 비교해 상기 상향 신호광에 해당되는 전기신호를 선택하기 위한 전기신호 비교기; 및
    상기 전기신호 비교기에서 선택된 전기신호의 DC 성분을 제거해 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 추출하기 위한 상향신호 추출 수단
    을 포함하는 광 검출 장치.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 전기신호 비교기는,
    상기 제1 전기신호 합산기로부터의 전기신호와 상기 제2 전기신호 합산기로부터의 전기신호 중에서 최대 전류값을 갖는 전기신호를 상기 상향 신호광에 해당되는 전기신호로 선택하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  41. 제 39 항에 있어서,
    상기 상향 신호광은, DC 성분이 없는 상향 신호광인 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 DC 성분이 없는 상향 신호광은, 반사노이즈의 주파수 성분을 포함하지 않는 상향 신호광인 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  43. 광 검출 방법에 있어서,
    씨드광에 대해 수평편광을 조정해 제1 및 제2 씨드광으로 분배하고, 상기 씨드광에 대해 수직편광을 조정해 제3 및 제4 씨드광으로 분배하며, 상향 신호광을 제1, 제2, 제3, 제4 상향 신호광으로 분배하는 단계;
    상기 분배된 제2 씨드광의 위상을 지연시키고, 상기 분배된 제4 씨드광의 위상을 지연시키는 위상지연단계;
    상기 분배된 제1 씨드광과 상기 분배된 제1 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제1 전기신호로 변환하고, 상기 수평편광 및 위상이 조정된 제2 씨드광과 상기 분배된 제2 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제2 전기신호로 변환하며, 상기 분배된 제3 씨드광과 상기 분배된 제3 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제3 전기신호로 변환하고, 상기 수직편광 및 위상이 조정된 제4 씨드광과 상기 분배된 제4 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제4 전기신호로 변환하는 단계; 및
    상기 변환된 제1 내지 제4 전기신호를 기반으로 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 검출하는 신호검출단계
    를 포함하는 광 검출 방법.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 신호검출단계는,
    상기 변환한 제1 전기신호와 제2 전기신호를 합하고, 상기 변환한 제3 전기신호와 제4 전기신호를 합하는 과정;
    상기 제1 전기신호 및 제2 전기신호를 합한 전기신호와, 상기 제3 전기신호 및 제4 전기신호를 합한 전기신호를 비교해 상기 상향 신호광에 해당되는 전기신호를 선택하는 신호선택과정; 및
    상기 선택된 전기신호의 DC 성분을 제거해 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 추출하는 과정
    을 포함하는 광 검출 방법.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 신호선택과정은,
    상기 제1 전기신호 및 제2 전기신호를 합한 전기신호와, 상기 제3 전기신호 및 제4 전기신호를 합한 전기신호 중에서 최대 전류값을 갖는 전기신호를 상기 상향 신호광에 해당되는 전기신호로 선택하는 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
  46. 제 43 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상향 신호광은, DC 성분이 없는 상향 신호광인 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
  47. 제 46 항에 있어서,
    상기 DC 성분이 없는 상향 신호광은, 반사노이즈의 주파수 성분을 포함하지 않는 상향 신호광인 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
  48. 광 검출 장치에 있어서,
    씨드광을 분배하고, 상기 씨드광을 기반으로 가입자 장치에서 생성된 상향 신호광을 분배하기 위한 광분배 수단;
    상기 분배된 씨드광을 "수평편광을 갖는 씨드광"과 "수직편광을 갖는 씨드광"으로 편광 분리하고, 상기 분배된 상향 신호광을 "수평편광을 갖는 상향 신호광"과 "수직편광을 갖는 상향 신호광"으로 편광 분리하기 위한 편광 분리 수단;
    상기 편광 분리된 "수평편광을 갖는 씨드광"의 위상과 상기 편광 분리된 "수직편광을 갖는 씨드광"의 위상을 각각 조정하기 위한 위상 조정 수단;
    상기 편광 분리된 "수평편광을 갖는 씨드광", 및 상기 위상이 조정된 "수평편광을 갖는 씨드광"과 상기 편광 분리된 "수평편광을 갖는 상향 신호광"을 각각 결합하여 전기신호로 변환하고, 상기 편광 분리된 "수직편광을 갖는 씨드광", 및 상기 위상이 조정된 "수직편광을 갖는 씨드광"과 상기 편광 분리된 "수직편광을 갖는 상향 신호광"을 각각 결합하여 전기신호로 변환하기 위한 광결합 및 신호변환 수단; 및
    상기 변환된 전기신호를 기반으로 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 검출하기 위한 신호 검출 수단
    을 포함하는 광 검출 장치.
  49. 제 48 항에 있어서,
    상기 위상 조정 수단은,
    상기 편광 분리 수단에 의해 편광 분리된 "수평편광을 갖는 제2 씨드광"의 위상을 지연시키기 위한 제1 위상 조정기; 및
    상기 편광 분리 수단에 의해 편광 분리된 "수직편광을 갖는 제4 씨드광"의 위상을 지연시키기 위한 제2 위상 조정기
    를 포함하는 광 검출 장치.
  50. 제 49 항에 있어서,
    상기 제1 위상 조정기는,
    상기 편광 분리 수단에 의해 편광 분리된 "수평편광을 갖는 제2 씨드광"의 위상에 대해, 상기 편광 분리 수단에 의해 편광 분리되어 상기 광결합 및 신호변환 수단으로 입력되는 "수평편광을 갖는 제1 씨드광"의 위상과 다른 값을 갖도록 지연시키는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  51. 제 49 항에 있어서,
    상기 제2 위상 조정기는,
    상기 편광 분리 수단에 의해 편광 분리된 "수직편광을 갖는 제4 씨드광"의 위상에 대해, 상기 편광 분리 수단에 의해 편광 분리되어 상기 광결합 및 신호변환 수단으로 입력되는 "수직편광을 갖는 제3 씨드광"의 위상과 다른 값을 갖도록 지연시키는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  52. 제 48 항에 있어서,
    상기 광결합 및 신호변환 수단은,
    상기 편광 분리 수단에 의해 편광 분리된 "수평편광을 갖는 제1 씨드광"과 상기 편광 분리 수단에 의해 편광 분리된 "수평편광을 갖는 제1 상향 신호광"을 결합하여 제1 전기신호로 변환하기 위한 제1 평형 코히어런트 수신기;
    상기 위상 조정 수단에 의해 위상이 조정된 "수평편광을 갖는 제2 씨드광"과 상기 편광 분리 수단에 의해 편광 분리된 "수평편광을 갖는 제2 상향 신호광"을 결합하여 제2 전기신호로 변환하기 위한 제2 평형 코히어런트 수신기;
    상기 편광 분리 수단에 의해 편광 분리된 "수직편광을 갖는 제3 씨드광"과 상기 편광 분리 수단에 의해 편광 분리된 "수직편광을 갖는 제3 상향 신호광"을 결합하여 제3 전기신호로 변환하기 위한 제3 평형 코히어런트 수신기; 및
    상기 위상 조정 수단에 의해 위상이 조정된 "수직편광을 갖는 제4 씨드광"과 상기 편광 분리 수단에 의해 편광 분리된 "수직편광을 갖는 제4 상향 신호광"을 결합하여 제4 전기신호로 변환하기 위한 제4 평형 코히어런트 수신기
    를 포함하는 광 검출 장치.
  53. 제 52 항에 있어서,
    상기 광분배 수단은,
    상기 씨드광을 분배해 상기 가입자 장치 및 상기 편광 분리 수단으로 각각 출력하기 위한 제1 광분배기;
    상기 편광 분리 수단으로부터 전달받은 "수평편광을 갖는 씨드광"을 분배해 상기 제1 평형 코히어런트 수신기 및 상기 위상 조정 수단으로 각각 출력하기 위한 제2 광분배기;
    상기 편광 분리 수단으로부터 전달받은 "수직편광을 갖는 씨드광"을 분배해 상기 제3 평형 코히어런트 수신기 및 상기 위상 조정 수단으로 각각 출력하기 위한 제3 광분배기;
    상기 편광 분리 수단으로부터 전달받은 "수평편광을 갖는 상향 신호광"을 분배해 상기 제1 평형 코히어런트 수신기 및 상기 제2 평형 코히어런트 수신기로 각각 출력하기 위한 제4 광분배기; 및
    상기 편광 분리 수단으로부터 전달받은 "수직편광을 갖는 상향 신호광"을 분배해 상기 제3 평형 코히어런트 수신기 및 상기 제4 평형 코히어런트 수신기로 각각 출력하기 위한 제5 광분배기
    를 포함하는 광 검출 장치.
  54. 제 52 항에 있어서,
    상기 신호 검출 수단은,
    상기 변환된 제1 전기신호 및 제2 전기신호를 합하기 위한 제1 전기신호 합산기;
    상기 변환된 제3 전기신호 및 제4 전기신호를 합하기 위한 제2 전기신호 합산기;
    상기 제1 전기신호 합산기로부터의 전기신호와 상기 제2 전기신호 합산기로부터의 전기신호를 합하기 위한 제3 전기신호 합산기; 및
    상기 제3 전기신호 합산기에서 합산된 전기신호의 DC 성분을 제거해 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 추출하기 위한 상향신호 추출 수단
    를 포함하는 광 검출 장치.
  55. 제 54 항에 있어서,
    상기 상향 신호광은, DC 성분이 없는 상향 신호광인 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  56. 제 55 항에 있어서,
    상기 DC 성분이 없는 상향 신호광은, 반사노이즈의 주파수 성분을 포함하지 않는 상향 신호광인 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  57. 광 검출 방법에 있어서,
    씨드광을 수평편광을 갖는 제1 및 제2 씨드광과 수직편광을 갖는 제3 및 제4 씨드광으로 편광 분리하여 분배하고, 상향 신호광을 수평편광을 갖는 제1 및 제2 상향 신호광과 수직편광을 갖는 제3 및 제4 상향 신호광으로 편광 분리하여 분배하는 단계;
    상기 분배된 수평편광을 갖는 제2 씨드광의 위상을 지연시키고, 상기 분배된 수직편광을 갖는 제4 씨드광의 위상을 지연시키는 위상지연단계;
    상기 분배된 수평편광을 갖는 제1 씨드광과 상기 분배된 수평편광을 갖는 제1 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제1 전기신호로 변환하고, 상기 수평편광 및 위상이 조정된 제2 씨드광과 상기 분배된 수평편광을 갖는 제2 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제2 전기신호로 변환하며, 상기 분배된 수직편광을 갖는 제3 씨드광과 상기 분배된 수직편광을 갖는 제3 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제3 전기신호로 변환하고, 상기 수직편광 및 위상이 조정된 제4 씨드광과 상기 분배된 수직편광을 갖는 제4 상향 신호광을 결합하여 해당 광신호를 제4 전기신호로 변환하는 단계; 및
    상기 변환된 제1 내지 제4 전기신호를 기반으로 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 검출하는 신호검출단계
    를 포함하는 광 검출 방법.
  58. 제 57 항에 있어서,
    상기 신호검출단계는,
    상기 변환한 제1 전기신호와 제2 전기신호를 합하고, 상기 변환한 제3 전기신호와 제4 전기신호를 합하는 제1 합산 과정;
    상기 제1 전기신호 및 제2 전기신호를 합한 전기신호와, 상기 제3 전기신호 및 제4 전기신호를 합한 전기신호를 합하는 제2 합산 과정; 및
    상기 제2 합산 과정에서 합산된 전기신호의 DC 성분을 제거해 상기 상향 신 호광에 해당되는 상향신호를 추출하는 과정
    을 포함하는 광 검출 방법.
  59. 제 57 항 또는 제 58 항에 있어서,
    상기 상향 신호광은, DC 성분이 없는 상향 신호광인 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
  60. 제 59 항에 있어서,
    상기 DC 성분이 없는 상향 신호광은, 반사노이즈의 주파수 성분을 포함하지 않는 상향 신호광인 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
  61. 광 검출 장치에 있어서,
    씨드광과, 상기 씨드광을 기반으로 가입자 장치에서 생성된 상향 신호광을 편광 분리하기 위한 편광 분리 수단;
    상기 편광 분리된 씨드광과 상향 신호광에 대하여 동일 편광 성분을 가지는 씨드광과 상향 신호광을 각각 결합하여 전기신호로 변환하기 위한 광결합 및 신호변환 수단;
    상기 변환된 전기신호에서 반사잡음을 제거하기 위한 반사잡음 제거 수단; 및
    상기 반사잡음이 제거된 전기신호를 기반으로 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 검출하기 위한 신호 검출 수단
    을 포함하는 광 검출 장치.
  62. 제 61 항에 있어서,
    상기 편광 분리 수단은,
    상기 상향 신호광을 TE(Transverse Electric) 성분의 상향 신호광과 TM(Transverse Magnetic) 성분의 상향 신호광으로 편광 분리하기 위한 제1 편광 분리기; 및
    상기 씨드광을 TE(Transverse Electric) 성분의 씨드광과 TM(Transverse Magnetic) 성분의 씨드광으로 편광 분리하기 위한 제2 편광 분리기
    를 포함하는 광 검출 장치.
  63. 제 62 항에 있어서,
    상기 광결합 및 신호변환 수단은,
    상기 제1 편광 분리기에서 편광 분리된 TE 성분의 상향 신호광과 상기 제2 편광 분리기에서 편광 분리된 TE 성분의 씨드광을 광결합하기 위한 제1 광결합 수단;
    상기 제1 편광 분리기에서 편광 분리된 TM 성분의 상향 신호광과 상기 제2 편광 분리기에서 편광 분리된 TM 성분의 씨드광을 광결합하기 위한 제2 광결합 수단; 및
    상기 제1 및 제2 광결합 수단으로부터의 각 광신호를 전기신호로 변환하기 위한 신호변환 수단
    을 포함하는 광 검출 장치.
  64. 제 61 항 내지 제 63 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사잡음 제거 수단은,
    고대역 통과 필터(HPF)를 이용하여 반사광의 잡음 성분을 제거하는 광 검출 장치.
  65. 제 64 항에 있어서,
    상기 신호 검출 수단은,
    상기 반사잡음이 제거된 전기신호를 선형 결합하여 동위상(In phase) 항과 직교위상(Quadrature phase) 항을 구한 후에 합하여 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 검출하는 광 검출 장치.
  66. 제 65 항에 있어서,
    상기 상향 신호광은, DC 성분이 없는 상향 신호광인 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  67. 제 66 항에 있어서,
    상기 DC 성분이 없는 상향 신호광은, 상기 씨드광의 반사광의 선폭에 해당하는 주파수 성분이 없는 상향 신호광인 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  68. 광 검출 방법에 있어서,
    씨드광과, 상기 씨드광을 기반으로 가입자 장치에서 생성된 상향 신호광을 편광 분리하는 편광 분리 단계;
    상기 편광 분리된 씨드광과 상향 신호광에 대하여 동일 편광 성분을 가지는 씨드광과 상향 신호광을 각각 결합하여 전기신호로 변환하는 광결합 및 신호변환 단계;
    상기 변환된 전기신호에서 반사잡음을 제거하는 반사잡음 제거단계; 및
    상기 반사잡음이 제거된 전기신호를 기반으로 상기 상향 신호광에 해당되는 상향신호를 검출하는 신호검출단계
    를 포함하는 광 검출 방법.
  69. 제 68 항에 있어서,
    상기 편광 분리 단계는,
    상기 씨드광을 TE(Transverse Electric) 성분의 씨드광과 TM(Transverse Magnetic) 성분의 씨드광으로 편광 분리하는 과정; 및
    상기 상향 신호광을 TE(Transverse Electric) 성분의 상향 신호광과 TM(Transverse Magnetic) 성분의 상향 신호광으로 편광 분리하는 과정
    을 포함하는 광 검출 방법.
  70. 제 69 항에 있어서,
    상기 광결합 및 신호변환 단계는,
    상기 편광 분리된 TE 성분의 상향 신호광과 상기 편광 분리된 TE 성분의 씨드광을 광결합하는 과정;
    상기 편광 분리된 TM 성분의 상향 신호광과 상기 편광 분리된 TM 성분의 씨드광을 광결합하는 과정; 및
    상기 광결합된 각 광신호를 전기신호로 변환하는 과정
    을 포함하는 광 검출 방법.
  71. 제 68 항 내지 제 70 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상향 신호광은, DC 성분이 없는 상향 신호광인 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
  72. 제 71 항에 있어서,
    상기 DC 성분이 없는 상향 신호광은, 상기 씨드광의 반사광의 선폭에 해당하는 주파수 성분이 없는 상향 신호광인 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
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