KR20130033398A - Apparatus and method for transmitting optical signal with enhanced reflection sensitivity in wavelength division multiplexing-passive optical network - Google Patents

Apparatus and method for transmitting optical signal with enhanced reflection sensitivity in wavelength division multiplexing-passive optical network Download PDF

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KR20130033398A
KR20130033398A KR1020130017215A KR20130017215A KR20130033398A KR 20130033398 A KR20130033398 A KR 20130033398A KR 1020130017215 A KR1020130017215 A KR 1020130017215A KR 20130017215 A KR20130017215 A KR 20130017215A KR 20130033398 A KR20130033398 A KR 20130033398A
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laser diode
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이지현
조승현
이한협
김병휘
유제훈
이상수
고재상
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한국전자통신연구원
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Abstract

PURPOSE: An optical transmission device in a WDM-PON(Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network) and an optical transmission method thereof are provided to reduce the reflection sensitivity in an optical link by extending the line width of an output spectrum in a laser diode. CONSTITUTION: A laser diode(10) generates an optical signal. The laser diode uses the generated optical signal as a seed light. A control unit(20) controls to output the optical signal by applying direct bias and an RF(Radio Frequency) signal to the laser diode in the threshold current of the laser diode. The control unit extends the line width of an output spectrum in the laser diode. [Reference numerals] (10) Laser diode; (200) Input control unit; (210) Output control unit;

Description

반사 민감도가 개선된 파장분할 다중방식 기반 수동형 광가입자망에서의 광 송신장치 및 광 송신방법 {Apparatus and method for transmitting optical signal with enhanced reflection sensitivity in Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wavelength division multiplexing (WDM) optical transmission system and an optical transmission method in a passive optical network system based on WDM (Wavelength Division Multiplexing)

본 발명의 일 양상은 광 전송 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파장분할 다중방식 기반 수동형 광가입자망에서의 광 송신기술에 관한 것이다.One aspect of the present invention relates to an optical transmission technique, and more particularly, to a technique of optical transmission in a wavelength division multiplexing-based passive optical network.

파장분할 다중방식 기반 수동형 광가입자망(Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network: WDM-PON)은 가입자마다 독립적이고, 대용량의 통신서비스를 제공할 수 있다는 장점을 가진다. 그런데, 파장분할 다중방식 기반 수동형 광가입자망은 파장 특성이 다른 광송신 모듈이 가입자 수만큼 필요하므로 가격을 증가시키는 요인이 된다. The wavelength division multiplexing-based passive optical network (WDM-PON) is independent of each subscriber and has an advantage of providing a large-capacity communication service. However, the wavelength division multiplexing based passive optical network increases the price because the number of optical transmission modules having different wavelength characteristics is required by the number of subscribers.

전술한 어려움을 해결하기 위해 가입자에게 독립 광원을 제공하지 않고, 중앙기지국(Central Office: CO)에서 내려 보내는 하향신호를 반사형 반도체 광 증폭기(Reflective Semiconductor Optical Amplifier: RSOA)로 변조 또는 재변조하여 다시 중앙기지국으로 보내는 루프-백(Loop-back) 방식이 제안되었다.In order to solve the above-mentioned difficulties, the downlink signal transmitted from the central office (CO) is modulated or remodulated by a reflective semiconductor optical amplifier (RSOA) without providing an independent light source to the subscriber. Loop-back to the central base station has been proposed.

이때, 중앙기지국에서 가입자단으로 보내는 하향신호 역시 각각의 구별된 파장을 지녀야 하므로 가격 부담 및 비품관리 등의 문제를 해결하기 위해 중앙기지국 측 광원들의 광파장도 개별파장의 구분을 없앨 수 있도록 씨앗 광 주입(seed-light-injection) 방식의 반사형 반도체 광 증폭기를 사용하는 방향으로 진화하고 있다. In order to solve the problems such as price burden and equipment management, the optical wavelength of the light source of the central base station must also be adjusted to the seed light injection so as to eliminate the separation of the individual wavelengths, since the downstream signal transmitted from the central base station to the subscriber terminal also has to have different wavelengths. (seed-light-injection) reflective semiconductor optical amplifier.

이때 씨앗 광으로 광대역 광원(broadband light source: BLS)을 스펙트럼 슬라이스(spectrum slicing)해서 사용할 수도 있으나, 스펙트럼 슬라이싱된 광원의 선폭이 넓기 때문에 분산(dispersion)에 의해 하향 광신호의 전송 속도와 전송 거리가 한계를 가지게 된다. In this case, a broadband light source (BLS) may be used as a seed light by spectrum slicing, but since the line width of the spectrum sliced light source is wide, the transmission speed and transmission distance of the downstream optical signal .

이에 광 가입자 망이 고속, 장거리 전송 방향으로 진화하면서, 분산으로 인한한계를 극복하기 위하여 단일 모드 레이저를 사용할 수 있다. 단일 모드 레이저는 분산 피드백 레이저 다이오드 어레이(Distributed Feedback Laser Diode Array: DFB-LD Array)일 수 있다. 그러나, 전술한 단일 모드 레이저를 광 송신기로 사용하는 경우, 광 링크가 반사 유도 잡음에 매우 민감해지기 쉽다.Therefore, a single mode laser can be used to overcome the limitation due to dispersion while the optical network is evolving in a high speed and a long distance transmission direction. The single mode laser may be a Distributed Feedback Laser Diode Array (DFB-LD Array). However, when the above-described single mode laser is used as an optical transmitter, the optical link is liable to be highly sensitive to the reflection induction noise.

일 양상에 따라, 광 링크가 반사에 덜 민감하도록 제어하는 파장분할 다중방식 기반 수동형 광가입자망에서의 광 송신장치 및 광 송신방법을 제안한다.According to an aspect of the present invention, an optical transmitter and a method for transmitting light in a passive optical network based on a wavelength division multiplexing (PIR) system that controls an optical link to be less susceptible to reflection are proposed.

일 양상에 따른 광 송신장치는, 광신호를 생성하고 생성된 광신호를 씨앗광으로 사용하는 레이저 다이오드 및 레이저 다이오드의 문턱전류에서 직류 바이어스 및 알에프 신호를 레이저 다이오드에 인가하여 광신호를 출력함에 따라 레이저 다이오드의 출력 스펙트럼의 선폭을 확장하는 제어부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, an optical transmitter generates an optical signal, applies a DC bias and an RF signal to a laser diode at a threshold current of a laser diode and a laser diode using the generated optical signal as seed light, And a control section that extends the line width of the output spectrum of the laser diode.

한편 다른 양상에 따른 루프백형 파장분할 다중방식 기반 수동형 광가입자망 시스템은, 레이저 다이오드의 문턱전류에서 직류 바이어스 및 알에프 신호를 인가 받아 광신호를 출력함에 따라 출력 스펙트럼의 선폭을 확장하는 레이저 다이오드 및 출력된 광신호를 씨앗광으로 사용하는 반사형 반도체 광 증폭기 및 외부로부터 광신호를 수신하는 광 수신기를 포함하는 광회선단말을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a passive optical network system based on a loop back type wavelength division multiplexing system, comprising: a laser diode for outputting an optical signal by receiving a DC bias and an RF signal at a threshold current of the laser diode, And an optical line terminal including a reflection type semiconductor optical amplifier using the optical signal as seed light and an optical receiver for receiving an optical signal from the outside.

한편 또 다른 양상에 따른 광 송신방법은, 레이저 다이오드의 문턱전류를 입력하는 단계 및 입력된 문턱전류에서 직류 바이어스 및 알에프 신호를 레이저 다이오드에 인가하여 레이저 다이오드의 출력 스펙트럼의 선폭을 확장하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an optical transmission method including the steps of inputting a threshold current of a laser diode, and applying a DC bias and an RF signal to a laser diode at an input threshold current to extend a line width of an output spectrum of the laser diode do.

일 실시예에 따르면, 레이저 다이오드의 출력 스펙트럼의 선폭이 확장되어 광 링크가 반사에 덜 민감해지므로 광링크의 안정성과 신뢰성을 향상할 수 있다.According to one embodiment, the linewidth of the output spectrum of the laser diode is extended, making the optical link less sensitive to reflection, thereby improving the stability and reliability of the optical link.

나아가, 문턱전류에서 레이저 다이오드를 동작시킴에 따라 저전력의 알에프 파워로도 구동이 가능하므로 소비전력의 효율을 향상시킬 수 있다.Furthermore, by operating the laser diode at the threshold current, it is possible to drive with the low-power RF power, thereby improving the power consumption efficiency.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 루프백형 파장분할 다중방식 기반 수동형 광가입자망 시스템의 중앙기지국을 도시한 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 송신장치의 구성도,
도 3은 도 2의 광 송신장치의 입력 제어부의 구성도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 다이오드의 문턱전류에서의 광신호 출력을 통한 출력 스펙트럼의 선폭 확장과정을 설명하기 위한 참조도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 송신장치의 회로 구성도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 출력 스펙트럼의 선폭이 확장됨을 보여주는 예시도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 스펙트럼의 선폭이 확장된 레이저 다이오드를 씨앗광으로 사용한 경우의 비트오율을 보여주는 예시도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 송신방법을 도시한 흐름도이다.1 is a block diagram illustrating a central base station of a loopback type wavelength division multiplexing based passive optical subscriber network system according to an embodiment of the present invention;
2 is a block diagram of an optical transmitter according to an embodiment of the present invention;
3 is a configuration diagram of an input control unit of the optical transmission device of FIG.
4 is a reference diagram for explaining a process of extending the line width of an output spectrum through an optical signal output at a threshold current of a laser diode according to an embodiment of the present invention;
5 is a circuit diagram of an optical transmitter according to an embodiment of the present invention;
6 is an exemplary view showing that the line width of the output spectrum is expanded according to an embodiment of the present invention;
7 is an exemplary view illustrating a bit error rate when a laser diode having an extended line width of an output spectrum is used as seed light according to an embodiment of the present invention;
8 is a flowchart illustrating a light transmission method according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described embodiments of the present invention; In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, and this may vary depending on the intention of the user, the operator, or the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 루프백형 파장분할 다중방식 기반 수동형 광가입자망 시스템의 중앙기지국을 도시한 구성도이다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a central base station of a passive optical network system based on a loop-back WDM system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

파장분할 다중방식 기반 수동형 광가입자망(Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network: WDM-PON)은 파장분할 다중방식(Wavelength Division Multiplexing: WDM) 기술을 이용한 차세대 광가입자망 기술로서, 기존의 EPON(Ethernet PON)이 갖는 확장성 및 보안의 취약성을 극복하고 대용량·고품질의 서비스를 제공한다. Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network (WDM-PON) based on Wavelength Division Multiplexing (WDM) is a next generation optical network system using WDM (Wavelength Division Multiplexing) ) And provide high-capacity, high-quality services.

한편, 루프백형 반사형 반도체 광 증폭기(Loop-back Reflective Semiconductor Optical Amplifier: Loop-back RSOA) 기반 WDM-PON은, 가입자에게 독립 광원을 제공하지 않고 중앙 기지국(Central Office: CO)에서 내려보내는 하향신호를 반사형 반도체 광 증폭기로 변조 또는 재변조하여 다시 중앙 기지국으로 보내는 방식이다.Meanwhile, the WDM-PON based Loop-back Reflective Semiconductor Optical Amplifier (Loop-back RSOA) is a downlink signal sent from the central base station (CO) without providing independent light sources to subscribers. Is modulated or remodulated by a reflective semiconductor optical amplifier and sent back to the central base station.

도 1을 참조하면, 루프백형 파장분할 다중방식 기반 수동형 광가입자망 시스템의 중앙 기지국(Central Office: CO)은 씨앗광(Seed Light)(310) 및 광회선단말(Optical Line Terminal: OLT)(320)을 포함하며, 광회선단말(320)은 반사형 반도체 광 증폭기(Reflective Semiconductor Optical Amplifier: RSOA)(324) 및 광 수신기(Receiver: RX)(324)를 포함한다.1, a central office (CO) of a passive optical network system based on a loopback type WDM system includes a seed light 310 and an optical line terminal 320 The optical line terminal 320 includes a Reflective Semiconductor Optical Amplifier (RSOA) 324 and an optical receiver (RX) 324.

씨앗광(Seed Light)(110)은 광대역 광원(Broadband Light Source: BLS)을 스펙트럼 슬라이스(spectrum slicing)해서 사용할 수 있다. 그런데, 광대역 광원을 스펙트럼 슬라이스해서 사용하는 방식은 분산(dispersion)에 의해 신호의 전송 속도와 전송 거리에 한계가 있다.The seed light 110 may be used by spectrum slicing a broadband light source (BLS). However, a method of using a broadband light source by spectrally slicing has a limitation on a transmission speed and a transmission distance of a signal by dispersion.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 단일 모드 레이저(single mode laser)를 하향 신호 또는 상향 신호의 씨앗광(110)으로 사용할 수 있다. 단일 모드 레이저는 분산 피드백 레이저 다이오드 어레이(Distributed Feedback Laser Diode array, DFB-LD array)일 수 있다. Therefore, according to an embodiment of the present invention, a single mode laser can be used as the seed light 110 of the downstream signal or the upstream signal. The single mode laser may be a distributed feedback laser diode array (DFB-LD array).

그러나 씨앗광으로 단일 모드 레이저를 사용하는 경우, 광 링크가 반사 유도 잡음(reflection induced noise)에 매우 민감할 수 있다. 따라서, 단일 모드 레이저를 사용할 때 레이저 다이오드의 출력 스펙트럼의 선폭(line width)을 넓힐 필요가 있다. 선폭은 광원에서 나오는 광출력의 파장 스펙트럼 상의 폭을 말한다.However, if a single mode laser is used as the seed light, the optical link may be very sensitive to reflection induced noise. Therefore, it is necessary to widen the line width of the output spectrum of the laser diode when using a single mode laser. The line width refers to the width in the wavelength spectrum of the light output from the light source.

일 실시예에 따르면, 광 링크가 반사 잡음에 민감하지 않도록 알에프 신호(RF signal)를 이용한 디더링(dithering) 기술을 통해 출력 스펙트럼의 선폭을 넓히고, 선폭이 넓어진 레이저 다이오드를 씨앗광으로 사용한다. 디더링은 주파수를 확산 변조하여 광신호 출력 스펙트럼의 선폭을 확장시키는 것을 말한다.According to an embodiment, a line width of an output spectrum is widened by a dithering technique using an RF signal so that an optical link is not sensitive to reflected noise, and a laser diode having a wider line width is used as a seed light. Dithering refers to spreading the line width of the optical signal output spectrum by spreading and modulating the frequency.

나아가, 일 실시예에 따르면 레이저 다이오드는 문턱전류(Threshold current: Ith) 부근에서 작동된다. 문턱전류는 광원이 발진하기 시작하는 전류이다. 이에 따라 문턱전류 부근에서는 작은 크기의 알에프 신호만으로도 레이저 다이오드의 선폭을 넓힐 수 있다.Further, according to one embodiment, the laser diode is operated near a threshold current (Ith). The threshold current is the current that the light source begins to oscillate. Accordingly, the line width of the laser diode can be widened only by the small-sized RF signal at the vicinity of the threshold current.

한편, 가입자단(330)은 광망종단장치(Optical Network Unit:ONU or Optical Network Terminal: ONT)를 포함하며, 광회선단말(320)로부터 광신호를 수신한다. 나아가, 파장분할 다중방식 기반 수동형 광가입자망은 옥외노드(Remote Node: RN)를 더 포함할 수 있는데, 옥외노드는 광회선단말(320) 및 가입자자단(330)의 광망종단장치들 사이를 광섬유(fiber)(400)로 연결하여 상호 중계한다.Meanwhile, the subscriber terminal 330 includes an optical network unit (ONT) or an optical network unit (ONT), and receives optical signals from the optical line terminal 320. Further, the passive optical network based on the wavelength division multiplexing method may further include an RN (Remote Node), which connects the optical line terminals 320 and the optical line terminations of the subscriber terminal 330 to the optical fiber (fiber) 400 and relays them.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 송신장치(1)의 구성도이다. 도 2를 참조하면, 광 송신장치(1)는 레이저 다이오드(10) 및 제어부(20)를 포함하며, 제어부(20)는 입력 제어부(200) 및 출력 제어부(210)를 포함한다.2 is a configuration diagram of an optical transmission apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. 2, the optical transmission apparatus 1 includes a laser diode 10 and a control unit 20, and the control unit 20 includes an input control unit 200 and an output control unit 210.

레이저 다이오드(10)는 광 통신용 발광소자로써, 정교한 선폭을 갖는 광을 발생시키는 다이오드를 말한다. 이때 발생된 광신호를 씨앗광(seed light)으로 사용한다. 레이저 다이오드(10)는 문턱전류(Threshold current: Ith)라고 하는 정해진 값 이상의 전류를 흘려주면 광출력이 급격히 증가하면서 레이저로 동작하게 된다.The laser diode 10 is a light emitting element for optical communication, and refers to a diode that generates light having a fine line width. The generated optical signal is used as a seed light. The laser diode 10 operates as a laser while rapidly increasing the light output when a current of a predetermined value or more called a threshold current (Ith) flows.

제어부(20)는 직류 바이어스(DC bias) 및 알에프 신호(RF signal)를 레이저 다이오드에 함께 인가한다. 그리고, 인가된 알에프 신호를 이용하여 광신호의 주파수를 확장하는 방식으로 출력할 광신호를 디더링한다. 그리고, 제어부(20)는 레이저 다이오드의 문턱전류에서 레이저 다이오드를 동작시켜 디더링된 광신호를 출력하도록 제어한다. 이에 따라 작은 알에프 디더링을 통해 레이저 다이오드의 출력 스펙트럼의 선폭을 확장시킬 수 있다.The control unit 20 applies the DC bias and the RF signal together to the laser diode. The optical signal to be output is dithered in such a manner as to expand the frequency of the optical signal by using the applied RF signal. The control unit 20 controls the laser diode to operate at a threshold current of the laser diode to output a dithered optical signal. As a result, the line width of the output spectrum of the laser diode can be enlarged through small AID dithering.

한편, 입력 제어부(200)는 알에프 신호 발생원으로부터 발생한 알에프 신호를 광 채널 수에 따라 분기시키고, 분기된 알에프 신호 및 전술한 직류 바이어스를 레이저 다이오드의 문턱전류에서 인가한다.On the other hand, the input control unit 200 branches the RF signal generated from the RF signal generating source according to the number of optical channels, and applies the branched RF signal and the above-mentioned DC bias at the threshold current of the laser diode.

출력 제어부(210)는 입력 제어부(200)에서의 알에프 신호 및 직류 바이어스 인가에 따라 파장별로 출력된 광신호를 결합하고 결합된 광신호를 씨앗광으로 사용한다.The output controller 210 combines the optical signals output by wavelengths according to the RF signals and the DC bias in the input controller 200 and uses the combined optical signals as seed light.

도 3은 도 2의 광 송신장치의 입력 제어부(200)의 구성도이다.3 is a configuration diagram of the input control unit 200 of the optical transmission apparatus of FIG.

도 3을 참조하면, 입력 제어부(200)는 알에프 신호 발생원으로부터 발생한 알에프 전류(IRF) 및 바이어스 전류(Ibias)를 레이저 다이오드(10)에 함께 인가한다. 알에프 전류(IRF)는 임의의 주파수와 크기를 갖는 정현파 신호이다. 직류 바이어스 전류(Ibias) 및 알에프 전류(IRF)가 레이저 다이오드(10)에 인가되면, 레이저 다이오드(10)의 주파수 처프(frequency chirp) 특성에 의해 출력 스펙트럼의 선폭이 넓어지게 된다. 선폭이 넓어짐에 따라, 광 링크가 반사에 덜 민감해지므로 광 링크의 안정성과 신뢰성을 향상할 수 있다.Referring to FIG. 3, the input control unit 200 applies the RF current I RF and the bias current I bias generated from the RF signal generating source together to the laser diode 10. The RF current I RF is a sinusoidal signal having an arbitrary frequency and magnitude. When the DC bias current I bias and the RF current I RF are applied to the laser diode 10, the line width of the output spectrum is widened by the frequency chirp characteristic of the laser diode 10. As the line width becomes wider, the optical link becomes less sensitive to reflection, so that the stability and reliability of the optical link can be improved.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 다이오드의 문턱전류에서의 광신호 출력을 통한 출력 스펙트럼의 선폭 확장과정을 설명하기 위한 참조도이다.FIG. 4 is a reference diagram for explaining a line width expansion process of an output spectrum through an optical signal output at a threshold current of a laser diode according to an embodiment of the present invention.

일반적으로 레이저 다이오드의 종류에 따라 동일한 크기의 알에프 신호를 레이저 다이오드에 인가하더라도 레이저 다이오드의 선폭이 넓어지는 정도가 다를 수 있다. 나아가, 디더링으로 레이저 다이오드의 선폭을 넓히기 위해서는 알에프 신호의 진폭을 키워야만 한다. 그런데, 알에프 크기를 증가시킴에 따라 선폭이 조금씩 넓어지기는 하지만, 광 가입자망을 구현하는 관점에서 채널 수만큼 구비된 레이저 다이오드마다 큰 진폭의 알에프 신호를 각각 인가하는 것은 효율적이지 못하다.Generally, depending on the type of the laser diode, even if an RF signal of the same size is applied to the laser diode, the extent of the line width of the laser diode may vary. Furthermore, in order to widen the width of the laser diode by dithering, the amplitude of the RF signal must be increased. However, it is not efficient to apply an RF signal having a large amplitude to each of the laser diodes provided for the number of channels from the viewpoint of realizing the optical subscriber network, though the linewidth is slightly widened by increasing the RF size.

따라서, 본 발명에 따르면 작은 알에프 크기로도 효과적으로 레이저 다이오드의 선폭을 넓히기 위하여 레이저 다이오드를 문턱전류에서 동작시킨다. 즉, 일 실시예에 따른 광 송신장치는 레이저 다이오드의 문턱전류를 확인하고, 문턱전류 부근에서 직류 바이어스(Ibias) 및 알에프 전류(IRF)를 인가하여 선폭이 넓은 광신호를 생성한다.Therefore, according to the present invention, the laser diode is operated at the threshold current to effectively widen the line width of the laser diode even with a small RF size. That is, the optical transmission apparatus according to an embodiment checks the threshold current of the laser diode and generates a wide optical signal by applying a DC bias (I bias ) and an RF current (I RF ) in the vicinity of the threshold current.

예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이 x축이 동작전류(driving current)이고, y축이 광출력값(optical output)으로 정의되고 동작전류에 따른 광출력 곡선을 그래프로 도시한 경우, 동작전류의 문턱전류에 해당되는 10mA 근처에서 레이저 다이오드를 동작(300)시켜 광원을 발생시킨다. 따라서, 저전력의 알에프 파워로도 레이저 다이오드의 구동이 가능하므로 소비전력의 효율을 향상시킬 수 있다.For example, when the x-axis is the driving current, the y-axis is the optical output, and the optical output curve according to the operating current is shown graphically, as shown in Fig. 4, The laser diode is operated 300 near the threshold current of 10 mA to generate a light source. Therefore, since the laser diode can be driven even with low power RF power, the efficiency of power consumption can be improved.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 송신장치의 회로 구성도이다. 여기서는 단일 광원방식, 예를 들면 분산 피드백 레이저 다이오드 어레이(DFB-LD array)를 참조로 회로 구성을 설명한다.5 is a circuit configuration diagram of an optical transmitting apparatus according to an embodiment of the present invention. Here, the circuit configuration will be described with reference to a single light source system, for example, a distributed feedback laser diode array (DFB-LD array).

도 5를 참조하면, DFB-LD 어레이는 알에프 신호 발생원(400), 알에프 분배부(410), 파장 결합부(470) 및 광 분배부(490)를 포함한다. 나아가, 알에프 증폭부(420), 광 증폭부(480)를 더 포함할 수 있다.5, the DFB-LD array includes an RF signal generator 400, an RF distributor 410, a wavelength coupler 470, and an optical distributor 490. Further, the RF amplifying unit 420 and the optical amplifying unit 480 may be further included.

알에프 신호 발생원(RF source)(400)은 임의의 주파수와 크기를 갖는 정현파 신호, 예를 들면 알에프 신호(RF signal)를 발생한다. 알에프 신호 발생원(400)은 발진기(oscillator)일 수 있다. 알에프 분배부(RF 1×N splitter)(410)는 알에프 신호 발생원(400)의 출력을 수동형 광가입자망의 분할되는 파장 채널수(N) 만큼 분기시킨다. 분기된 알에프 전류(450)는 바이어스 전압(440)으로부터 생성된 직류 바이어스 전류(460)를 함께 레이저 다이오드(430)에 인가되어 단일 모드 레이저의 출력 선폭을 넓힌다.An RF signal source (RF source) 400 generates a sinusoidal signal having an arbitrary frequency and magnitude, for example, an RF signal. The RF signal generator 400 may be an oscillator. The RF splitter (RF 1 × N splitter) 410 branches the output of the RF signal generator 400 by the number N of divided wavelength channels of the passive optical network. The branched RF current 450 is applied to the laser diode 430 together with the DC bias current 460 generated from the bias voltage 440 to widen the output linewidth of the single mode laser.

나아가, 레이저 어레이는 이득이 작은 알에프 증폭부(RF Amplifier)(420)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 레이저 어레이는 이득이 작은 알에프 증폭부(RF Amplifier)(420)을 이용해 알에프 분배부(410)를 통해 분기된 알에프 신호의 크기를 증폭시킬 수 있다. 이렇게 증폭된 알에프 전류(450)를 직류 전류(460)와 함께 레이저 다이오드(430)에 인가될 수 있도록 회로가 구성된다.Furthermore, the laser array may further include an RF amplifier 420 having a small gain. In this case, the laser array can amplify the magnitude of the RF signal branched through the RF distribution unit 410 using an RF amplifier 420 having a small gain. A circuit is configured so that the amplified RF current 450 can be applied to the laser diode 430 together with the DC current 460.

한편, 일 실시예에 따르면 레이저 다이오드(430)의 문턱전류에서 레이저가 동작되기 때문에, 적은 양의 직류 전류가 필요하다. 따라서 도 5에 도시된 바와 같이 저항값을 조정하여 간단하게 회로를 구성할 수 있다. Meanwhile, according to an embodiment, since the laser is operated at the threshold current of the laser diode 430, a small amount of direct current is required. Therefore, the circuit can be configured simply by adjusting the resistance value as shown in FIG.

한편, 파장 결합부(Multiplexer: MUX)(470)는 각각 서로 다른 출력 파장을 내는 레이저 다이오드(430)의 광 출력을 결합하여 이를 씨앗 광으로 사용한다. Meanwhile, a multiplexer (MUX) 470 combines the optical outputs of the laser diodes 430 having different output wavelengths and uses them as seed light.

나아가, 레이저 어레이는 광 증폭부(480)를 더 포함할 수 있다. 파장 결합부(470)를 통해 결합된 광 출력값이 씨앗 광으로 쓰이기에는 작은 경우에, 광 증폭부(480)를 사용하여 광 출력값을 증폭할 수 있다. 이때, 증폭된 광 출력값은 광 분배부(490)을 통해 필요한 시스템 수(M)만큼 분기되어 다중 시스템의 하향 신호 또는 상향 신호의 씨앗광으로 활용된다.Further, the laser array may further include an optical amplification unit 480. [ When the optical output value coupled through the wavelength coupler 470 is small to be used as seed light, the optical output value can be amplified by using the optical amplifier 480. At this time, the amplified optical output value is branched by the required number of systems M through the optical distributor 490, and utilized as a downstream signal of a multiple system or a seed light of an upstream signal.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 출력 스펙트럼의 선폭이 확장됨을 보여주는 예시도이다.6 is an exemplary diagram illustrating that the line width of the output spectrum is expanded according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 레이저 다이오드, 예를 들면 DFB-LD를 문턱전류에서 동작시키면, 작은 크기의 알에프 파워만으로도 선폭이 넓어짐을 확인할 수 있다. 예를 들면, 도 6에서의 오른쪽에 도시된 그래프와 같이 바이어스 전류가 14mA인 경우, 바이어스 전류와 함께 8mA의 알에프 전류를 레이저 다이오드에 인가하여 선폭이 넓어짐을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, when a laser diode, for example, a DFB-LD is operated at a threshold current, it can be seen that the linewidth is widened only by a small-sized RF power. For example, when the bias current is 14 mA as shown on the right side of FIG. 6, it can be seen that the line width is increased by applying an RF current of 8 mA to the laser diode together with the bias current.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 스펙트럼의 선폭이 확장된 레이저 다이오드를 씨앗광으로 사용한 경우의 비트오율(bit error rate: BER)을 보여주는 예시도이다. 이때 선폭을 넓게 확장한 DFB-LD를 씨앗 광으로 사용한 RSOA 기반 loop-back형 WDM-PON을 참조로 설명한다. FIG. 7 is an exemplary diagram illustrating a bit error rate (BER) when a laser diode whose output spectrum line width is enlarged according to an embodiment of the present invention is used as seed light. In this case, we will refer to the RSOA-based loop-back type WDM-PON using DFB-LD as a seed light with wide line width.

도 7을 참조하면, 약 -32dB의 반사가 있는 광 링크에서 알에프 신호를 인가하여 선폭을 넓힌 DFB-LD를 RSOA에 씨앗 광으로 사용한 경우와 일반 좁은 선폭의 DFB-LD를 씨앗 광으로 사용한 경우의 비트오율(bit error rate: BER) 곡선을 통해 하향 전송 품질을 비교할 수 있다.7, when a DFB-LD with a line width expanded by applying an RF signal to an optical link having a reflection of about -32 dB is used as a seed light in RSOA and a case in which DFB-LD having a narrow narrow line width is used as a seed light The downlink transmission quality can be compared through a bit error rate (BER) curve.

막힌 네모와 막힌 동그라미는 전송거리가 0km 일 때이고, 빈 네모와 빈 동그라미는, 60km 전송 후의 비트오율 곡선이다. 반사가 있는 광 링크에서 좁은 선폭의 DFB-LD를 씨앗 광으로 사용할 경우(720,730)에는 전송거리에 상관없이 에러 플로우가 발생함을 알 수 있다. 이러한 상황에서, 씨앗 광인 DFB-LD에 본 발명에서 제안된 알에프 신호를 인가하여 선폭을 넓힐 경우(700, 710) 전송 품질이 개선됨을 알 수 있다. Blocked squares and blind circles have a transmission distance of 0 km, blank squares and empty circles have a bit error rate curve after 60 km transmission. In the case of using a DFB-LD with narrow linewidth as the seed light in the reflection optical link (720, 730), it can be seen that an error flow occurs irrespective of the transmission distance. In this situation, it can be seen that the transmission quality is improved when the line width is increased (700, 710) by applying the RF signal proposed in the present invention to the seed light DFB-LD.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 송신방법을 도시한 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating an optical transmission method according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 광 송신장치는 레이저 다이오드의 문턱전류를 입력한다(S800). 이어서, 광 송신장치는 입력된 문턱전류에서 직류 바이어스 및 알에프 신호를 레이저 다이오드에 인가(S810)함에 따라 레이저 다이오드의 출력 스펙트럼의 선폭을 확장(S820)할 수 있다. 여기서, 알에프 신호 발생원으로부터 발생한 알에프 신호를 광 채널 수에 따라 분기시키고, 분기된 알에프 신호 및 직류 바이어스를 레이저 다이오드에 인가할 수 있다.Referring to FIG. 8, the optical transmission apparatus inputs a threshold current of the laser diode (S800). Then, the optical transmitting apparatus can extend the line width of the output spectrum of the laser diode (S820) by applying the DC bias and the RF signal to the laser diode at the inputted threshold current (S810). Here, the RF signal generated from the RF signal source can be branched according to the number of optical channels, and the branched RF signal and DC bias can be applied to the laser diode.

이제까지 본 발명에 대하여 그 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments of the present invention have been described above. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

1 : 광 송신장치 10 : 레이저 다이오드
20 : 제어부 200 : 입력 제어부
210 : 출력 제어부 400 : 알에프 신호 발생원
410 : 알에프 분배부 420 : 알에프 증폭부
450 : 알에프 전류 460 : 바이어스 전류
470 : 파장 결합부 480 : 광 증폭부
490 : 광 분배부1: light transmitting device 10: laser diode
20: control unit 200: input control unit
210: output control unit 400: RF signal generator
410: RF distributor 420: RF amplifier
450: RF current 460: bias current
470: wavelength combiner 480: optical amplifier
490: light distribution unit

Claims (10)

광신호를 생성하고 상기 생성된 광신호를 씨앗광으로 사용하는 레이저 다이오드; 및
상기 레이저 다이오드의 문턱전류에서 직류 바이어스 및 알에프 신호를 상기 레이저 다이오드에 인가하여 상기 광신호를 출력함으로써 상기 레이저 다이오드의 출력 스펙트럼의 선폭을 확장하는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는, 상기 직류 바이어스 및 알에프 신호 인가에 기초하여 파장별로 출력된 광신호를 결합하고 상기 결합된 광신호를 상기 씨앗광으로 사용하는 출력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 송신장치.A laser diode generating an optical signal and using the generated optical signal as seed light; And
A control unit extending a line width of an output spectrum of the laser diode by applying a DC bias and an RF signal to the laser diode at the threshold current of the laser diode and outputting the optical signal,
The control unit comprises an output control unit for combining the optical signal output for each wavelength based on the DC bias and RF signal application and using the combined optical signal as the seed light. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
알에프 신호 발생원으로부터 발생한 알에프 신호를 광 채널 수에 따라 분기시키고, 상기 분기된 알에프 신호 및 상기 직류 바이어스를 상기 레이저 다이오드의 문턱전류에서 인가하는 입력 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 송신장치.The apparatus of claim 1,
And an input controller for branching the RF signals generated from the RF signal generators according to the number of optical channels and applying the branched RF signals and the DC bias to the threshold current of the laser diode. 제 1 항에 있어서, 상기 출력 제어부는,
상기 알에프 신호를 이용해 상기 출력할 광신호의 주파수를 확산 변조하여 상기 출력 스펙트럼의 선폭을 확장시키는 것을 특징으로 하는 광 송신장치.The method of claim 1, wherein the output control unit,
And spreading the frequency of the optical signal to be output using the RF signal to extend the line width of the output spectrum. 제 2 항에 있어서, 상기 입력 제어부는,
상기 분기된 알에프 신호를 증폭시키는 알에프 증폭부를 포함하며,
상기 입력 제어부는
상기 알에프 증폭부를 통해 증폭된 알에프 신호 및 상기 직류 바이어스를 상기 레이저 다이오드의 문턱전류에서 인가하는 것을 특징으로 하는 광 송신장치.The method of claim 2, wherein the input control unit,
It includes an RF amplifier for amplifying the branched RF signal,
The input control unit
And an RF signal amplified by the RF amplifier and the DC bias are applied at the threshold current of the laser diode. 제 1 항에 있어서, 상기 출력 제어부는,
상기 결합된 광신호를 증폭하는 광 증폭부를 포함하며,
상기 출력 제어부는,
상기 광 증폭부를 통해 증폭된 광신호를 상기 씨앗광으로 사용하는 것을 특징으로 하는 광 송신장치.The method of claim 1, wherein the output control unit,
It includes an optical amplifier for amplifying the combined optical signal,
Wherein the output control unit comprises:
And an optical signal amplified by the optical amplifying unit as the seed light. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 다이오드는,
독립적으로 하나의 광원을 구성하는 단일 광원방식이 적용된 형태인 것을 특징으로 하는 광 송신장치.The method of claim 1, wherein the laser diode,
Light transmitting device, characterized in that the form of a single light source method is applied to independently configure one light source. 제 6 항에 있어서, 상기 레이저 다이오드는,
분산 피드백 레이저 다이오드인 것을 특징으로 하는 광 송신장치.The method of claim 6, wherein the laser diode,
An optical transmission device, characterized in that the distributed feedback laser diode. 레이저 다이오드의 문턱전류를 입력하는 단계; 및
상기 입력된 문턱전류에서 직류 바이어스 및 알에프 신호를 상기 레이저 다이오드에 인가하여 상기 레이저 다이오드의 출력 스펙트럼의 선폭을 확장하는 단계를 포함하며,
상기 레이저 다이오드의 출력 스펙트럼의 선폭을 확장하는 단계는,
상기 직류 바이어스 및 알에프 신호 인가에 기초하여 파장별로 출력된 광신호를 결합하고 상기 결합된 광신호를 씨앗광으로 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 송신방법.Inputting a threshold current of the laser diode; And
Applying a DC bias and an RF signal to the laser diode at the input threshold current to expand the line width of the output spectrum of the laser diode,
Extending the line width of the output spectrum of the laser diode,
Combining the optical signals output for each wavelength based on the DC bias and the RF signal application, and using the combined optical signals as seed light. 제 8 항에 있어서, 상기 레이저 다이오드의 출력 스펙트럼의 선폭을 확장하는 단계는,
알에프 신호 발생원으로부터 발생한 알에프 신호를 광 채널 수에 따라 분기시키고, 상기 분기된 알에프 신호 및 상기 직류 바이어스를 상기 레이저 다이오드에 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 송신방법.9. The method of claim 8, wherein extending the line width of the output spectrum of the laser diode,
And branching an RF signal generated from an RF signal source according to the number of optical channels, and applying the branched RF signal and the DC bias to the laser diode. 제 8 항에 있어서, 상기 레이저 다이오드는,
독립적으로 하나의 광원을 구성하는 단일 광원방식이 적용된 형태인 것을 특징으로 하는 광 송신방법.The method of claim 8, wherein the laser diode,
Light transmission method, characterized in that the form of a single light source method is applied to independently configure one light source.
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