KR20120068345A - 광 수신기 - Google Patents

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KR20120068345A
KR20120068345A KR1020100129932A KR20100129932A KR20120068345A KR 20120068345 A KR20120068345 A KR 20120068345A KR 1020100129932 A KR1020100129932 A KR 1020100129932A KR 20100129932 A KR20100129932 A KR 20100129932A KR 20120068345 A KR20120068345 A KR 20120068345A
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signals
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김종회
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한국전자통신연구원
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    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H04B10/67—Optical arrangements in the receiver
    • H04B10/676—Optical arrangements in the receiver for all-optical demodulation of the input optical signal
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Abstract

본 발명은 광 수신기에 관한 것으로서, 광 신호에서 서로 직교하는 2 개의 편광 성분을 분리하여 제1 편광 신호 및 제2 편광 신호를 출력하는 편광 분리기; 각각의 편광 신호를 분기하여 두 개의 분기 신호를 각각 출력하는 제1 광 지연 분리기, 제2 광 지연 분리기; 상기 두 개의 분기 신호를 이용하여 위상 편이가 90°씩 증가하는 4 개의 간섭 신호를 각각 출력하는 제1 광 하이브리드, 제2 광 하이브리드; 및 위상 편이가 180°인 2 개의 간섭 신호 사이의 차등 신호를 각각 출력하는 4 개의 광 검출기를 포함한다.

Description

광 수신기{Optical Receiver}
본 발명은 편광 분할 다중화 기반의 다중 레벨 DPSK(Differential Phase Shift Keying) 광 통신 시스템에 사용되는 광 수신기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 위상 변조 방식으로 각기 다른 정보를 전달하는 광 신호에서 서로 직교하는 편광 성분을 분리하여 복조하는 광 수신기에 관한 것이다.
위상 변조 방식의 광 통신 시스템을 위한 종래의 광 수신기에는 LO(Local Oscillator)를 사용하여 위상을 복조하는 코히어런트 광 통신 시스템을 위한 광 수신기와 LO가 필요치 않는 다중 레벨 DPSK(Differential Phase Shift Keying) 방식의 광 통신 시스템을 위한 광 수신기가 있다.
최근에는 채널 용량을 두 편광 성분에 분담하여 채널 전송 속도를 낮춰줌으로써 시스템 구성에 필요한 광 검출기, ADC(Analog to Digital Converter) 및 DSP(Digital Signal Processor) 등의 핵심적인 부품의 신호처리 속도를 완화시킬 수 있는 편광 분할 다중화 방식이 결합된 광 통신 시스템 기술이 개발되고 있다.
다중 레벨 DPSK 방식의 광 수신기는 LO가 필요치 않아 시스템을 단순화시킬 수 있는 장점이 있고 편광 분할 다중화 방식의 광 수신기는 부품의 신호처리 속도가 완화되므로 비교적 저가의 부품을 사용하여 시스템 가격을 줄일 수 있는 장점이 있다.
따라서, 편광 분할 다중화 방식과 다중 레벨 DPSK 방식이 결합된 광 수신기를 제공한다면, 시스템을 단순화시킬 수 있고, 가격적인 측면에서 장점을 가지게 될 것이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 편광을 분리하고, 광 지연 신호를 생성하며, LO를 사용하지 않고 신호의 위상을 복조할 수 있는 편광 분할 다중화 기반의 다중 레벨 DPSK 광 수신기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 제1 측면에 따르면, 본 발명에 따른 광 수신기는, 광 신호에서 서로 직교하는 2 개의 편광 성분을 분리하여 제1 편광 신호 및 제2 편광 신호를 출력하는 편광 분리기; 각각의 편광 신호를 분기하여 두 개의 분기 신호를 각각 출력하는 제1 광 지연 분리기, 제2 광 지연 분리기; 상기 두 개의 분기 신호를 이용하여 위상 편이가 90°씩 증가하는 4 개의 간섭 신호를 각각 출력하는 제1 광 하이브리드, 제2 광 하이브리드; 및 위상 편이가 180°인 2 개의 간섭 신호 사이의 차등 신호를 각각 출력하는 4 개의 광 검출기를 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 편광 분할 다중화 기반의 다중 레벨 DPSK 광 수신기를 제공함으로써, 초고속 대용량 광 전송을 위한 위상 변조 방식의 광 통신 시스템에 대하여 위상 복조를 위한 LO가 필요치 않아 시스템 구조를 단순화하고 시스템에 필수적인 부품의 처리 속도를 완화시켜 부품 가격을 낮출 수 있는 유리한 효과가 있다.
또한, 편광 분리기, 광 지연 분리기, 광 하이브리드 및 광 검출기를 단일 기판에 집적한 편광 분할 다중화 기반의 다중 레벨 DPSK 광 수신기를 제공함으로써, 광 수신기의 소형화 및 생산 비용 절감이 가능하여 편광 분할 다중화 기반의 다중 레벨 DPSK 광 수신기의 가격을 낮출 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 수신기 내부의 개략적인 구성을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 수신기 내부의 개략적인 구성을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 수신기 내부의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 수신기 내부의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 수신기는 편광 분리기(110), 제1 광 지연 분리기(120a), 제2 광 지연 분리기(120b), 제1 광 하이브리드(130a), 제2 광 하이브리드(130b), 4 개의 광 검출기(140a, 140b, 140c, 140d), 4 개의 전치 증폭기(Transimpedance Amplifier, 이하, 'TIA')(150a, 150b, 150c, 150d), 4 개의 아날로그 디지털 변환기(Analog to Digital Converter, 이하, 'ADC')(160a, 160b, 160c, 160d) 및 디지털 신호 처리기(Digital Signal Processor, 이하, 'DSP')(170) 등을 포함한다.
편광 분리기(110)는 광 신호에서 서로 직교하는 2 개의 편광 성분을 분리하여 제1 편광 신호 및 제2 편광 신호를 출력한다.
제1 광 지연 분리기(120a)는 제1 편광 신호를 분기하여 제1 분기 신호와 제1 분기 신호가 1 비트 지연된 제2 분기 신호를 출력하고, 제2 광 지연 분리기(120b)는 제2 편광 신호를 분기하여 제3 분기 신호와 제3 분기 신호가 1 비트 지연된 제4 분기 신호를 출력한다.
제1 광 하이브리드(130a)는 제1 광 지연 분리기(120a)로부터 출력되는 제1 분기 신호와 제2 분기 신호를 이용하여 위상 편이가 90°씩 증가하는 4 개의 간섭 신호를 출력하고, 제2 광 하이브리드(130b)는 제2 광 지연 분리기(120b)로부터 출력되는 제3 분기 신호와 제4 분기 신호를 이용하여 위상 편이가 90°씩 증가하는 4 개의 간섭 신호를 출력한다.
4 개의 광 검출기(140a, 140b, 140c, 140d)는 위상 편이가 180°인 2 개의 간섭 신호 사이의 차등 신호를 출력한다.
4 개의 TIA(150a, 150b, 150c, 150d)는 광 검출기로부터 출력되는 차등 신호를 증폭하여 증폭 신호를 각각 출력한다.
4 개의 ADC(160a, 160b, 160c, 160d)는 전치 증폭기로부터 출력되는 증폭 신호를 변환하여 디지털 신호를 각각 출력한다.
DSP(170)는 4 개의 ADC(160a, 160b, 160c, 160d)로부터 출력되는 디지털 신호를 이용하여 제1 편광 신호 및 제2 편광 신호의 위상을 복조한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 수신기 내부의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 수신기는 편광 분리기(210), 제1 광 지연 분리기(220a), 제2 광 지연 분리기(220b), 제1 광 하이브리드(230a), 제2 광 하이브리드(230b), 4 개의 광 검출기(240a, 240b, 240c, 240d), 4 개의 TIA(250a, 250b, 250c, 250d), 4 개의 ADC(260a, 260b, 260c, 260d) 및 DSP(270) 등을 포함한다. 여기서, 광 수신기를 구성하는 각 구성 요소는 도 1의 광 수신기와 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
다만, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 수신기는 편광 분리기(210), 제1 광 지연 분리기(220a), 제2 광 지연 분리기(220b), 제1 광 하이브리드(230a) 및 제2 광 하이브리드(230b)가 단일 기판의 동일한 도파로 층에 구성되어 광 복조기(200)를 형성한다.
따라서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 수신기는 편광 분리기(210), 제1 광 지연 분리기(220a), 제2 광 지연 분리기(220b), 제1 광 하이브리드(230a) 및 제2 광 하이브리드(230b)를 단일 기판에 집적함으로써, 광 수신기의 소형화 및 생산 비용 절감이 가능하다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 수신기 내부의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 수신기는 편광 분리기(310), 제1 광 지연 분리기(320a), 제2 광 지연 분리기(320b), 제1 광 하이브리드(330a), 제2 광 하이브리드(330b), 4 개의 광 검출기(340a, 340b, 340c, 340d), 4 개의 TIA(350a, 350b, 350c, 350d), 4 개의 ADC(360a, 360b, 360c, 360d) 및 DSP(370) 등을 포함한다. 여기서, 광 수신기를 구성하는 각 구성 요소는 도 1의 광 수신기와 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
다만, 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 수신기는 편광 분리기(310), 제1 광 지연 분리기(320a), 제2 광 지연 분리기(320b), 제1 광 하이브리드(330a), 제2 광 하이브리드(330b) 및 4 개의 광 검출기(340a, 340b, 340c, 340d)가 단일 기판의 동일한 도파로 층에 구성되어 광 복조 검출기(300)를 형성한다.
따라서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 수신기는 편광 분리기(310), 제1 광 지연 분리기(320a), 제2 광 지연 분리기(320b), 제1 광 하이브리드(330a), 제2 광 하이브리드(330b) 및 4 개의 광 검출기(340a, 340b, 340c, 340d)를 단일 기판에 집적함으로써, 광 수신기의 소형화 및 생산 비용 절감이 가능하다.
본 발명의 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
110: 편광 분리기 120a: 제1 광 지연 분리기
120b: 제2 광 지연 분리기 130a: 제1 광 하이브리드
130b: 제2 광 하이브리드 140a, 140b, 140c, 140d: 4 개의 광 검출기
150a, 150b, 150c, 150d: 4 개의 TIA 160a, 160b, 160c, 160d: 4 개의 ADC
170: DSP

Claims (6)

  1. 광 신호에서 서로 직교하는 2 개의 편광 성분을 분리하여 제1 편광 신호 및 제2 편광 신호를 출력하는 편광 분리기;
    각각의 편광 신호를 분기하여 두 개의 분기 신호를 각각 출력하는 제1 광 지연 분리기, 제2 광 지연 분리기;
    상기 두 개의 분기 신호를 이용하여 위상 편이가 90°씩 증가하는 4 개의 간섭 신호를 각각 출력하는 제1 광 하이브리드, 제2 광 하이브리드; 및
    위상 편이가 180°인 2 개의 간섭 신호 사이의 차등 신호를 각각 출력하는 4 개의 광 검출기;
    를 포함하는 광 수신기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광 지연 분리기는 상기 제1 편광 신호를 분기하여 제1 분기 신호와 상기 제1 분기 신호가 1 비트 지연된 제2 분기 신호를 출력하고,
    상기 제2 광 지연 분리기는 상기 제2 편광 신호를 분기하여 제3 분기 신호와 상기 제3 분기 신호가 1 비트 지연된 제4 분기 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 광 수신기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 광 하이브리드는 상기 제1 분기 신호와 상기 제2 분기 신호를 이용하여 위상 편이가 90°씩 증가하는 4 개의 간섭 신호를 출력하고,
    상기 제2 광 하이브리드는 상기 제3 분기 신호와 상기 제4 분기 신호를 이용하여 위상 편이가 90°씩 증가하는 4 개의 간섭 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 광 수신기.
  4. 제1항에 있어서,
    광 검출기로부터 출력되는 차등 신호를 증폭하여 증폭 신호를 각각 출력하는 4 개의 전치 증폭기;
    전치 증폭기로부터 출력되는 증폭 신호를 변환하여 디지털 신호를 각각 출력하는 4 개의 아날로그 디지털 변환기; 및
    상기 4 개의 아날로그 디지털 변환기로부터 출력되는 디지털 신호를 이용하여 상기 제1 편광 신호 및 상기 제2 편광 신호의 위상을 복조하는 디지털 신호 처리기;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 수신기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 편광 분리기, 상기 제1 광 지연 분리기, 제2 광 지연 분리기, 상기 제1 광 하이브리드 및 제2 광 하이브리드는 단일 기판의 동일한 도파로 층에 구성되는 광 복조기인 것을 특징으로 하는 광 수신기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 편광 분리기, 상기 제1 광 지연 분리기, 제2 광 지연 분리기, 상기 제1 광 하이브리드, 제2 광 하이브리드 및 상기 4 개의 광 검출기는 단일 기판의 동일한 도파로 층에 구성되는 광 복조 검출기인 것을 특징으로 하는 광 수신기.
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