KR20110010558A

KR20110010558A - 광 송신 장치 및 방법과 광 수신 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20110010558A
Application number: KR1020100065956A
Authority: KR
Inventors: 정환석; 장순혁; 김광준
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2009-07-24
Filing date: 2010-07-08
Publication date: 2011-02-01
Also published as: WO2011010827A2; CN102549948A; WO2011010827A3; EP2458749A2; KR101382619B1; US20120121264A1

Abstract

광 송신 장치는 각각의 파장을 가지는 두 개의 광 캐리어의 위상을 이용하여 송신 신호를 광 변조하여 광 수신 장치로 전송하며, 광 수신 장치는 위상 변조된 광 신호를 크기 변조로 복조하여 송신 신호를 검출한다.

Description

광 송신 장치 및 방법과 광 수신 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR OPTICAL TRANSMITTING, AND APPARATUS AND METHOD FOR OPTICAL RECEIVING}

본 발명은 광 송신 장치 및 방법과 광 수신 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 지식경제부의 IT원천기술개발의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-F-017-02, 과제명: 100Gbps급 이더넷 및 광전송기술개발].

인터넷 TV, UCC(User Created Contents) 등 이더넷 기반 서비스의 등장으로 인터넷 트래픽이 날로 증가하고 있으며, 이로 인해 네트워크의 광역화가 필수적으로 요구되고 있다.

고성능 컴퓨팅, 서버, 데이터 센터, 엔터프라이즈 네트워크, 인터넷 교환 센터 등과 같은 데이터 트래픽이 집중되는 지점에서 대역폭 요구를 충족시키기 위해 파장당 40G급 이상의 신호가 등장하고 있다. 이러한 고속 신호를 전송하기 위해 광 송신기는 광 신호의 위상을 변조하는 위상 편이 변조(Phase Shift Keying, PSK)나 하나의 심볼당 2비트 이상을 전송할 수 있는 직교 위상 편이 변조(Quadrature Phase shift key, QPSK) 방식을 사용한다.

일반적으로 PSK 또는 QPSK 신호는 하나의 반송파에 실려 전송되므로, 속도가 높아질수록 광 선로에서 발생되는 색 분산과 편광 모드 분산을 수신단에서 채널별로 보상해야만 한다. 예를 들어, QPSK 방식을 사용하는 경우, 비트 레이트(bit rate)가 B이면, 심볼 레이트(symbol rate)는 각 심볼을 갖고 전송될 수 있는 비트의 수로 나누어진 비트 레이트이므로, 심볼 레이트(symbol rate)는 B/2가 된다. 따라서, 비트 레이트의 1/2이 되는 광전 소자가 필요하다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 광 신호가 가지고 있는 편광 특성과 QPSK 방식을 동시에 사용하는 이중 편광-위상 편이 변조(Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying, DP-QPSK) 방식이 제안되었다. DP-QPSK 방식은 심볼 레이트를 B/4로 낮출 수 있으므로, 사용되는 광전 소자의 대역폭을 줄일 수 있고, 광 선로에서 일어나는 광 신호의 펄스 퍼짐을 억제할 수 있다. 그러나, 편광의 구분과 신호의 복구를 위해 광 신호의 위상을 검출해야 하므로, 수신단에 고속으로 동작하는 아날로그 디지털 컨버터(Analog to Digital Converter, ADC)와 고속 디지털 신호 처리기(Digital Signal Processor, DSP)가 반드시 필요하다.

한편, ADC와 DSP를 사용하지 않으면서 광 신호가 가지고 있는 편광 특성을 이용하여 심볼 전송율을 B/4로 낮추는 DP-DQPSK(Dual Polarization-Differential Quadrature Phase Shift Keying, DP-DQPSK) 방식이 제안되었다. 이 DP-DQPSK 방식은 수신단에서 지연 간섭계를 이용하여 광 신호의 위상 변조 성분을 크기 성분으로 변환하여 수신하므로, ADC와 DSP를 필요로 하지 않는다. 그러나, 수신단에서 편광의 분리를 위한 복잡한 편광 조절기를 필요로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 ADC와 DSP 및 편광 조절기를 사용하지 않고, 고속의 전송 속도와 저속의 심볼 레이트로 신호를 전송할 수 있는 광 송신 장치 및 방법과 광 수신 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 광 송신 장치는 이중 캐리어 발생기, 직렬화기, 제1 변조기, 제2 변조기, 그리고 신호 결합기를 포함한다. 이중 캐리어 발생기는 제1 및 제2 광 캐리어를 발생시킨다. 직렬화기는 복수의 입력 신호를 두 쌍의 I 및 Q 신호로 다중화한다. 제1 변조기는 상기 제1 광 캐리어의 위상을 이용하여 한 쌍의 I 및 Q 신호를 변조한다. 제2 변조기는 상기 제2 광 캐리어의 위상을 이용하여 다른 한 쌍의 I 및 Q 신호를 변조한다. 그리고 신호 결합기는 상기 제1 및 제2 변조기에 의해 변조된 신호를 결합하여 전송한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 광 수신 장치는 제1 및 제2 간섭계, 제1 및 제2 평형 광검출기, 그리고 병렬화기를 포함한다. 제1 간섭계는 입력되는 광 신호를 크기 변조로 복조하여 한 쌍의 I 및 Q 신호 성분으로 복구한다. 제2 간섭계는 상기 입력되는 광 신호를 크기 변조로 복조하여 다른 한 쌍의 I 및 Q 신호 성분으로 복구한다. 제1 및 제2 광검출기는 상기 한 쌍의 I 및 Q 신호 성분을 전기 신호로 변환하여 한 쌍의 I 및 Q 신호를 출력한다. 제3 및 제4 광검출기는 상기 다른 한 쌍의 I 및 Q 신호 성분을 전기 신호로 변환하여 다른 한 쌍의 I 및 Q 신호를 출력한다. 그리고 병렬화기는 두 쌍의 상기 I 및 Q 신호를 역다중화하여 복수의 신호로 분리한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 광 송신 장치에서 광 신호를 송신하는 방법이 제공된다. 광 송신 방법에 따르면, 제1 및 제2 광 캐리어를 발생시키는 단계, 복수의 입력 신호를 두 쌍의 I 및 Q 신호로 다중화하는 단계, 제1 및 제2 광 캐리어의 위상을 이용하여 상기 두 쌍의 I 및 Q 신호를 광 변조하는 단계, 그리고 변조한 두 광 신호를 송신하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 광 수신 장치에서 광 신호를 수신하는 방법이 제공된다. 광 수신 방법은, 각기 다른 파장을 가지는 두 개의 광 신호의 위상 차를 이용하여 입력되는 두 광 신호를 각각 크기 변조로 복조하여 두 쌍의 I 및 Q 신호로 변환하는 단계, 그리고 상기 두 쌍의 I 및 Q 신호를 복수의 신호로 분리하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 아날로그 디지털 컨버터(Analog to Digital Converter, ADC)와 고속 디지털 신호 처리기(Digital Signal Processor, DSP) 및 복잡한 편광 조절기를 사용하지 않으므로, 광 송수신기의 구조가 간단해진다.

또한, 간단한 구조의 광 송수신기를 통해 고속의 전송 속도와 저속의 심볼 레이트를 통해 광 신호를 전송할 수 있다. 따라서, 광 통신망에서 요구되는 고속 전송이 가능한 동시에 광 선로에서 발생하는 펄스 퍼짐을 방지할 수가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 광 송수신기를 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1에 도시된 변조기의 일 예를 나타낸 도면이고,
도 3은 도 1에 도시된 간섭계의 일 예를 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광 송신 장치의 송신 방법을 나타낸 도면이고,
도 5는 이중 캐리어 발생기의 출력을 나타낸 도면이고,
도 6은 캐리어 분리기에 의해 분리된 광 캐리어를 나타낸 도면이고,
도 7은 두 변조기의 출력을 나타낸 도면이고,
도 8은 신호 결합기의 출력을 나타낸 도면이고,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 광 수신 방법을 나타낸 도면이고,
도 10은 신호 분리기의 출력을 나타낸 도면이고,
도 11은 도 1에 도시된 이중 캐리어 발생기를 일 예를 나타낸 도면이고,
도 12는 도 1에 도시된 이중 캐리어 발생기의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 도 1에 도시된 신호 결합기의 일 예를 나타낸 도면이고,
도 14는 도 1에 도시된 신호 결합기의 다른 일 예를 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 광 송신 장치 및 방법과 광 수신 장치 및 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 광 송수신기를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 광 송수신기는 광 송신 장치(100), 광 수신 장치(200) 및 제어 회로(300)를 포함한다.

광 송신 장치(100)는 직렬화기(110), 이중 캐리어 발생기(120), 캐리어 분리기(130), 변조기(140a, 140b) 및 신호 결합기(150)를 포함한다.

직렬화기(110)는 입력되는 n개의 전기 신호를 4개의 전기 신호(I_t1, Q_t1, I_t2, Q_t2)로 다중화하여 변조기(140a, 140b)로 출력한다. 여기서, 4개의 전기 신호(I_t1, Q_t1, I_t2, Q_t2)는 두 쌍의 I(In-phase) 및 Q(Quadrature-phase) 신호(I_t1/Q_t1, I_t2/Q_t2)로서, 한 쌍의 I 및 Q 신호(I_t1/Q_t1)는 하나의 변조기(140a)로 입력되고, 나머지 한 쌍의 I 및 Q 신호(I_t2/Q_t2)는 또 다른 변조기(140b)로 입력된다.

이중 캐리어 발생기(120)는 2개의 광 캐리어를 발생시킨다.

캐리어 분리기(130)는 2개의 광 캐리어를 분리하고, 하나의 광 캐리어를 변조기(140a)로 출력하고, 나머지 하나의 광 캐리어를 변조기(140b)로 출력한다.

변조기(140a, 140b)는 입력되는 I 및 Q 신호(I_t1/Q_t1, I_t2/Q_t2)를 광 캐리어를 이용하여 DQPSK(Differential Quadrature Phase Shift Keying) 방식으로 광 변조한다. 여기서, DQPSK는 광 캐리어의 위상 변화를 90도 간격으로 하여 신호를 전송하되, 4 위상(0, 90, 180, 270)을 편이시키는 변조 방식이다.

본 발명의 실시 예에 따른 변조기(140a, 140b)는 마흐젠더(Mach-Zehnder) 변조기를 이용한다.

도 2는 도 1에 도시된 변조기의 일 예를 나타낸 도면이다. 도 2에서는 두 개의 변조기(140a, 140b) 중 하나의 변조기(140a)만을 도시하였으며, 변조기(140b)는 변조기(140a)와 동일하게 구성될 수 있다.

도 2를 참조하면, 변조기(140a)는 마흐젠더 변조기(142a_1, 142a_2) 및 위상 변환기(144a)를 포함한다.

마흐젠더 변조기(142a_1)는 하나의 광 캐리어와 I 신호를 입력받고, 입력되는 I 신호의 비트 정보에 따라 I 신호의 비트 정보를 광 캐리어의 위상 0도 또는 180도에 매핑하여 출력한다.

마흐젠더 변조기(142a_2)는 하나의 광 캐리어와 Q 신호를 입력받고, 입력되는 Q 신호의 비트 정보에 따라 입력되는 Q 신호의 비트 정보를 광 캐리어의 위상 0도 또는 180도에 매핑하여 위상 변환기(144a)로 출력한다.

위상 변환기(144a)는 Q 신호의 비트 정보가 매핑된 광 캐리어의 위상을 90도 변환시킨다. 이렇게 되면, Q 신호의 비트 정보는 광 캐리어의 위상 90도 또는 270도에 매핑된다.

그러면, 광 캐리어의 위상 0도, 90도, 180도 및 270도 중 해당하는 위상에 I 또는 Q 신호가 매핑된다.

다시, 도 1을 보면, 신호 결합기(150)는 변조기(140a, 140b)에 의해 각각 광 변조된 광 신호를 결합하여 광 수신 장치(200)로 전송한다. 이러한 신호 결합기(150)는 광 필터, 광 커플러 또는 편광 조절기 및 광 커플러를 결합하여 구성될 수 있다.

광 수신 장치(200)는 신호 분할기(210), 간섭계(220a, 220b), 평형 광검출기(Balanced Photo-Detector, BPD)(230a_1, 230a_2, 220b_1, 220b_2), 증폭기(240a_1, 240a_2, 240b_1, 240b_2) 및 병렬화기(250)를 포함한다.

신호 분할기(210)는 광 송신 장치(100)로부터 광 신호를 수신하고, 수신한 광 신호로부터 두 파장(

,

)을 가지는 두 개의 광 신호로 분리하며, 분리한 광 신호를 각각 간섭계(220a, 220b)로 출력한다.

간섭계(220a, 220b)는 입력되는 광 신호를 이용하여 크기 변조로 복조한다. 이와 같이, 간섭계를 이용하는 복조 기술은 간섭계의 한 쪽 경로를 한 주기만큼 지연시켜 앞 뒤 비트가 간섭을 일으키게 하여 앞 뒤 비트의 위상 차에 따라서 1 또는 0의 신호를 출력시킨다.

본 발명의 실시 예에 따른 간섭계(220a, 220b)는 마흐젠더 지연 간섭계(Mach-Zehnder Delay Interferometer)를 이용한다.

도 3은 도 1에 도시된 간섭계의 일 예를 나타낸 도면이다. 도 3에서는 광 캐리어별로 할당된 간섭계(220a, 220b) 중 간섭계(220a)만을 도시하였으며, 두 간섭계(220a, 220b)는 동일한 방식으로 구성될 수 있다.

도 3을 참조하면, 간섭계(220a)는 커플러(222a) 및 마흐젠더 지연 간섭계(Mach-Zehnder Delay Interferometer, MZDI)(224a_1, 224a_2)를 포함한다.

커플러(222a)는 입력되는 광 신호를 두 개의 신호로 나누어 MZDI(224a_1, 224a_2)로 출력한다.

MZDI(224a_1)는 두 개의 출력단을 가지며, 커플러(222a)로부터 입력되는 신호를 두 개의 성분으로 나누어 한 쪽 경로를 신호의 한 심볼 주기주기(T)만큼 지연시켜 결합한다. 그러면, MZDI(224a_1)의 두 출력단에서 각각 상쇄 간섭과 보강 간섭이 이루어진다.

마찬가지로, MZDI(224a_2)는 두 개의 출력단을 가지며, 커플러(222a)로부터 입력되는 또 다른 신호를 두 개의 신호 성분으로 나누어 한 쪽 경로를 신호의 한 심볼 주기 (T)만큼 지연시켜 결합한다. 그러면, MZDI(224a_2)의 두 출력단에서 각각 상쇄 간섭과 보강 간섭이 이루어진다. 이때, 두 개의 MZDI(224a_1, 224a_2)에서 시간 지연과 더불어 신호 간의 위상 차가 +45도, -45도가 발생되도록 조절한다. 이와 같이 함으로써, 광 송신 장치(100)에서 전송된 I 신호 성분과 Q 신호 성분이 복구될 수 있으며, MZDI(224a_1, 224a_2)에서 위상 변조된 신호가 크기 변조된 신호로 변환된다.

다시, 도 1을 보면, BPD(230a_1, 230a_2, 230b_1, 230b_2)는 간섭계(220a, 220b)에 의해 크기 변조로 복조된 두 쌍의 I 신호 성분 및 Q 신호 성분을 각각 전기 신호로 변환한 두 쌍의 I 및 Q 신호를 각각 증폭기(240a_1, 240a_2, 240b_1, 240b_2)로 출력한다.

증폭기(240a_1, 240a_2, 240b_1, 240b_2)는 각각 대응하는 BPD(230a_1, 230a_2, 230b_1, 230b_2)의 출력 신호를 증폭하여 병렬화기(250)로 출력한다.

병렬화기(250)는 증폭기(240a_1, 240a_2, 240b_1, 240b_2)로부터 출력된 두 쌍의 I 및 Q 신호를 n개의 출력 신호로 분리한다.

제어 회로(300)는 사용되는 광전 소자의 바이어스를 제어하고, 광송수신기의 상태를 모니터링한다. 또한, 제어 회로(300)는 변조기(140a, 140b) 및 간섭계(220a, 220b)의 위상을 제어한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광 송신 장치의 송신 방법을 나타낸 도면이다. 도 5는 이중 캐리어 발생기의 출력을 나타낸 도면이고, 도 6은 캐리어 분리기에 의해 분리된 광 캐리어를 나타낸 도면이다. 또한, 도 7은 두 변조기의 출력을 나타낸 도면이며, 도 8은 신호 결합기의 출력을 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 이중 캐리어 발생기(120)는 도 5에 도시한 바와 같이, 중심 파장(

)에서 각각 정해진 파장(

)만큼 이격된 파장(

,

)을 갖는 2개의 광 캐리어를 발생시킨다(S410). 이때, 2개의 광 캐리어는 중심 파장(

)으로부터 동일한 간격만큼 이격되어 생성될 수도 있고, 서로 다른 간격만큼 이격되어 생성될 수도 있다.

캐리어 분리기(130)는 도 6에 도시한 바와 같이 파장(

,

)을 가지는 2개의 광 캐리어를 분리하고, 이를 변조기(140a, 140b)로 각각 출력한다(S420).

또한, 직렬화기(110)는 입력되는 n개의 전기 신호를 두 쌍의 I 및 Q 신호(I_t1/Q_t1, I_t2/Q_t2)로 다중화하고, 한 쌍의 I 및 Q 신호(I_t1/Q_t1)를 변조기(140a)로 출력하고, 다른 한 쌍의 I 및 Q 신호(I_t2/Q_t2)를 변조기(140b)로 출력한다(S430).

변조기(140a, 140b)는 입력되는 I 및 Q 신호(I_t1/Q_t1, I_t2/Q_t2)를 DQPSK 방식으로 광 변조하여 신호 결합기(150)로 출력한다(S440). 이때, 변조기(140a, 140b)에 의해 DQPSK 방식으로 광 변조된 신호는 도 7과 같이 나타날 수 있다.

그런 후에, 신호 결합기(150)는 변조기(140a, 140b)로부터 각각 광 변조된 신호를 결합하여 광 수신 장치(200)로 전송한다(S450). 이때, 변조기(140a, 140b)에 의해 DQPSK 방식으로 광 변조된 신호를 결합한 신호는 도 8과 같이 나타날 수 있다.

이와 같이, 광 송신 장치(100)에서 광 변조된 광 신호는 광 수신 장치(200)의 신호 분할기(210), 간섭계(220a, 220b), 평형 광검출기 (Balanced Photo-Detector, BPD)(230a_1, 230a_2, 220b_1, 220b_2), 증폭기(240a_1, 240a_2, 240b_1, 240b_2) 및 병렬화기(250)를 거쳐 원 신호로 복조된다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 광 수신 방법을 나타낸 도면이고, 도 10은 신호 분리기의 출력을 나타낸 도면이다.

도 9를 참조하면, 신호 분할기(210)는 도 10에 도시한 바와 같이 광 송신 장치(100)로부터 수신한 광 신호를 각각의 파장(

,

)을 가지는 광 신호로 분리한 후, 파장(

)을 가지는 광 신호를 간섭계(220a)로 출력하고, 파장(

)을 가지는 광 신호를 간섭계(220b)로 출력한다(S910).

간섭계(220a, 220b)는 각각 입력되는 광 신호를 크기 변조로 복조하여 BPD(230a_1, 230a_2, 220b_1, 220b_2)로 출력한다(S920).

BPD(230a_1, 230a_2, 230b_1, 230b_2)는 크기 변조로 복조된 신호를 전기 신호로 변환한다(S930). 이때, BPD(230a_1, 230a_2)에 의해 한 쌍의 I 및 Q 신호(I_t1/Q_t1)가 복구되며, BPD(230b_1, 230b_2)에 의해 다른 한 쌍의 I 및 Q 신호(I_t2/Q_t2)가 복구된다.

증폭기(240a_1, 240a_2, 240b_1, 240b_2)는 BPD(230a_1, 230a_2, 220b_1, 220b_2)로부터 출력되는 신호(I_t1/Q_t1, I_t2/Q_t2)를 증폭하여 병렬화기(250)로 출력한다(S940).

병렬화기(250)는 증폭기(240a_1, 240a_2, 240b_1, 240b_2)로부터 출력된 두 쌍의 I 및 Q 신호(I_t1/Q_t1, I_t2/Q_t2)를 n개의 출력 신호로 분리한다(S950).

도 11은 도 1에 도시된 이중 캐리어 발생기를 일 예를 나타낸 도면이다.

도 11을 참조하면, 이중 캐리어 발생기(120)는 레이저(122), 클럭 구동부(124) 및 마흐젠더 변조기(126)를 포함한다.

레이저(122)는 중심 파장(

)을 가지는 신호를 출력하여 마흐젠더 변조기(126)로 출력한다.

클럭 구동부(124)는 파장(

)의 펄스 주기를 갖는 전기적인 클럭 신호를 마흐젠더 변조기(126)로 출력한다.

마흐젠더 변조기(126)는 중심 파장(

)을 가지는 신호 및 파장(

)의 간격을 갖는 전기적인 클럭 신호를 수신하여, 중심 파장(

)으로부터 파장(

)만큼 이격된 파장(

,

)을 갖는 2개의 전기 신호 즉, 2개의 광 캐리어를 생성한다.

도 12는 도 1에 도시된 이중 캐리어 발생기의 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 12를 참조하면, 이중 캐리어 발생기(120')는 이중 레이저 소스원(122')를 포함한다. 이중 레이저 소스원(122')은 두 개의 레이저(122a, 122b)를 포함하며, 레이저(122a, 122b) 각각은 파장(

,

)을 가지는 신호를 출력한다. 이러한 이중 캐리어 발생기(120')는 레이저(122a, 122b) 각각에서 파장(

,

)을 가지는 신호를 발생시키므로, 캐리어 분리기(130)에서 신호를 분리할 필요가 없다. 따라서, 레이저(122a, 122b)는 파장(

,

)을 가지는 신호를 직접 변조기(140a, 140b)로 출력한다.

한편, 두 개의 레이저(122a, 122b)의 출력 신호를 커플러 등을 사용하여 다시 합칠 경우에는 캐리어 분리기(130)를 통해 다시 신호를 분리시킨 후 변조기(140a, 140b)로 출력될 수 있다.

도 13은 도 1에 도시된 신호 결합기의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 13을 참조하면, 신호 결합기(150)는 편광 제어기(152) 및 편광 결합기(154)를 포함한다.

편광 제어기(152)는 변조기(140a, 140b)로부터 광 변조된 광 신호 중 하나의 광 신호의 편광을 조절한 후 편광 결합기(154)로 출력한다. 이때, 편광 제어기(152)는 변조기(140a, 140b)로부터 광 변조된 두 광 신호의 편광이 직교가 되도록, 변조기(140a, 140b)로부터 광 변조된 광 신호 중 하나의 광 신호의 편광을 조절할 수 있다.

편광 결합기(154)는 변조기(140a, 140b)로부터 광 변조된 광 신호 중 다른 하나의 광 신호와 편광 제어기(152)로부터 편광이 조절된 광 신호를 결합한다. 이러한 편광 결합기(154)는 정해진 편광 축으로 광 신호의 편광이 입력되어야 광 신호가 결합되어질 수 있다.

도 14는 도 1에 도시된 신호 결합기의 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 14를 참조하면, 신호 결합기(150')는 편광 제어기(152) 및 편광 유지 커플러(154')를 포함한다. 즉, 도 13에 도시된 편광 결합기(154) 대신에 편광 유지 커플러(154')를 사용하여 편광을 유지하면서 변조기(140a, 140b)로부터 광 변조된 광 신호 중 다른 하나의 광 신호와 편광 제어기(152)로부터 편광이 조절된 광 신호를 결합할 수 있다. 한편, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 신호 결합기(150)와 신호 분리기(210)를 사용하지 않고 두 개의 광 캐리어를 광송수신기의 외부와 직접 연결할 수도 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 광송수신기는 ADC나 DSP 등을 사용하지 않고도 고속의 전송 속도와 저속의 심볼 레이트로 신호를 전송할 수가 있다

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims

광 송신 장치에 있어서,
제1 및 제2 광 캐리어를 발생시키는 이중 캐리어 발생기,
복수의 입력 신호를 두 쌍의 I 및 Q 신호로 다중화하는 직렬화기,
상기 제1 광 캐리어의 위상을 이용하여 한 쌍의 I 및 Q 신호를 변조하여 출력하는 제1 변조기,
상기 제2 광 캐리어의 위상을 이용하여 다른 한 쌍의 I 및 Q 신호를 변조하여 출력하는 제2 변조기
를 포함하는 광 송신 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 변조기는 DQPSK(Differential Quadrature Phase Shift Keying) 변조 방식을 사용하는 광 송신 장치.
제1항에 있어서,
상기 이중 캐리어 발생기는,
중심 파장의 신호를 생성하는 레이저,
전기적인 클럭 신호를 생성하는 클럭 구동부, 그리고
상기 중심 파장으로부터 상기 클럭 신호의 펄스 주기만큼 이격시켜 상기 제1 및 제2 광 캐리어를 생성하는 마흐젠더(Mach-Zehnder) 변조기를 포함하는 광 송신 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 및 제2 광 캐리어를 분리하여 상기 제1 및 제2 변조기로 출력하는 캐리어 분리기
를 더 포함하는 광 송신 장치.
제1항에 있어서,
상기 이중 캐리어 발생기는,
각각의 파장을 가지는 제1 및 제2 광 캐리어를 발생시키는 제1 및 제2 레이저를 포함하는 광 송신 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 변조기에 의해 변조된 신호를 결합하여 광 수신 장치로 전송하는 신호 결합기
를 포함하는 광 송신 장치.
제6항에 있어서,
상기 신호 결합기는,
제1 및 제2 변조기에 의해 광 변조된 신호 중 하나의 신호의 편광을 조절하는 편광 조절기, 그리고
상기 편광이 조절된 신호와 다른 하나의 신호를 결합하는 편광 결합기를 포함하는 광 송신 장치.
제6항에 있어서,
상기 신호 결합기는,
제1 및 제2 변조기에 의해 광 변조된 신호 중 하나의 신호의 편광을 조절하는 편광 조절기, 그리고
상기 편광이 조절된 신호와 다른 하나의 신호를 결합하는 편광 유지 커플러를 포함하는 광 송신 장치.
광 수신 장치에 있어서,
입력되는 광 신호를 크기 변조로 복조하여 한 쌍의 I 및 Q 신호 성분으로 복구하는 제1 간섭계,
상기 입력되는 광 신호를 크기 변조로 복조하여 다른 한 쌍의 I 및 Q 신호 성분으로 복구하는 제2 간섭계,
상기 한 쌍의 I 및 Q 신호 성분을 전기 신호로 변환하여 한 쌍의 I 및 Q 신호를 출력하는 제1 및 제2 평형 광검출기,
상기 다른 한 쌍의 I 및 Q 신호 성분을 전기 신호로 변환하여 다른 한 쌍의 I 및 Q 신호를 출력하는 제3 및 제4 평형 광검출기, 그리고
두 쌍의 상기 I 및 Q 신호를 역다중화하여 복수의 신호로 분리하는 병렬화기
를 포함하는 광 수신 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 및 제2 간섭계는 각각
입력되는 광 신호를 두 개의 신호로 분리하는 커플러,
상기 두 개의 신호 중 하나의 신호를 두 개의 신호 성분으로 나누어 한 쪽 경로의 신호를 지연시킨 후 결합하여 상기 I 신호 성분을 출력하는 제1 마흐젠더 지연 간섭계, 그리고
상기 두 개의 신호 중 다른 하나의 신호를 두 개의 신호 성분으로 나누어 한쪽 경로의 신호를 지연시킨 후 결합하여 상기 Q 신호 성분을 출력하는 제2 마흐젠더 지연 간섭계를 포함하며,
상기 제1 및 제2 간섭계는 각각 상기 입력되는 광 신호를 ㅁ45도로 발생시키는 광 수신 장치.
제10항에 있어서,
상기 제1 및 제2 마흐젠더 지연 간섭계는 상기 한 쪽 경로의 신호를 한 심볼주기만큼 지연시키는 광 수신 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 내지 제4 평형 광검출기로부터 출력된 신호를 각각 증폭시키는 제1 내지 제4 증폭기
를 더 포함하는 광 수신 장치.
제9항에 있어서,
상기 입력되는 광 신호로부터 각기 다른 파장을 가지는 두 개의 광 신호로 분리하여 상기 제1 및 제2 간섭계로 출력하는 신호 분할기
를 더 포함하는 광 수신 장치.
광 송신 장치에서 광 신호를 송신하는 방법에 있어서,
제1 및 제2 광 캐리어를 발생시키는 단계,
복수의 입력 신호를 두 쌍의 I 및 Q 신호로 다중화하는 단계,
제1 및 제2 광 캐리어의 위상을 이용하여 상기 두 쌍의 I 및 Q 신호를 광 변조하는 단계, 그리고
변조한 두 광 신호를 송신하는 단계
를 포함하는 광 송신 방법.
제14항에 있어서,
상기 광 변조하는 단계는,
상기 DQPSK(Differential Quadrature Phase Shift Keying) 방식으로 상기 두 쌍의 I 및 Q 신호를 변조하는 단계를 포함하는 광 송신 방법.
제14항에 있어서,
상기 발생시키는 단계는,
중심 파장을 가지는 신호를 생성하는 단계,
전기적인 클럭 신호를 생성하는 단계, 그리고
상기 중심 파장으로부터 상기 클럭 신호의 펄스 주기만큼 이격시켜 상기 제1 및 제2 광 캐리어를 생성하는 단계를 포함하는 광 송신 방법.
제14항에 있어서,
송신하는 단계는,
상기 두 광 신호를 결합하는 단계를 포함하는 광 송신 방법.
광 수신 장치에서 광 신호를 수신하는 방법에 있어서,
각기 다른 파장을 가지는 두 개의 광 신호의 위상 차를 이용하여 I 및 Q 신호로 변환하는 단계, 그리고
상기 두 쌍의 I 및 Q 신호를 복수의 신호로 분리하는 단계
를 포함하는 광 수신 방법.
제18항에 있어서,
상기 변환하는 단계는,
상기 두 광 신호 중 하나의 광 신호의 위상을 지연시키는 단계,
상기 위상이 지연된 하나의 광 신호를 두 개의 제1 신호 성분으로 나누는 단계,
상기 두 개의 제1 신호 성분 중 한 쪽 경로의 신호를 지연시켜 결합하는 단계,
상기 두 광 신호 중 다른 하나의 광 신호의 위상을 지연시키는 단계,
상기 위상이 지연된 다른 하나의 광 신호를 두 개의 제2 신호 성분으로 나누는 단계, 그리고
상기 두 개의 제2 신호 성분 중 한 쪽 경로의 신호를 지연시켜 결합하는 단계를 포함하는 광 수신 방법.
제19항에 있어서,
상기 두 지연시키는 단계는 각각 +45도 및 -45도로 위상을 지연시키는 단계를 포함하는 광 수신 방법.