KR20130049967A - Ｄｐｓｋ 방식의 광수신기 - Google Patents

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Abstract

출력 광신호의 편광 위상 차이를 보상할 수 있는 DPSK 방식의 광수신기가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 의한 DPSK 방식의 광수신기는, 수신된 광신호를 제 1 광신호와 제 2 광신호로 분리하는 광분배기, 상기 제 1 광신호를 지연시키는 광지연 도파로, 상기 제 2 광신호를 지연시키되, 출력단에서의 편광 위상 차이를 보상하기 위한 복굴절 도파로 및 상기 광지연 도파로를 통해 지연된 제 1 광신호와 상기 복굴적 도파로를 통해 지연된 제 2 광신호의 위상 차이에 대응하는 광검출신호를 생성하는 광하이브리드를 포함한다.

Description

ＤＰＳＫ 방식의 광수신기{DPSK OPTICAL RECEIVER}
본 발명은 DPSK(Differential Phase Shift Keying) 방식의 광통신 시스템에서 사용되는 광수신기에 관한 것이다.
DPSK(또는 DPQSK; Differential Phase Quadrature Shift Keying) 방식의 광수신기의 경우, 수신된 광신호가 광복조기를 진행하는 동안 광학매질의 편광 의존성으로 인해 편광 위상 차이가 발생한다. 도 1은 일반적인 광복조기의 출력 광신호의 편광 위상 차이를 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 광신호의 복조 과정에서 도파로의 복굴절 특성으로 인해 편광 위상 차이가 발생하여 그 출력 스펙트럼에서 차이가 생기게 된다. 따라서 광신호의 정확한 복조를 위해서는 이러한 편광 위상 차이를 보상해 줄 필요가 있다.
종래 기술에서는 전기적인 위상 조절 장치를 이용하여 매질의 복굴절을 조절하거나, 반파장판을 도파로 경로의 중간에 삽입하여 편광 방향을 90도 회전시킴으로써 편광 위상 차이를 보상하는 방법이 사용된다.
그러나, 위와 같이 전기적인 위상 조절 장치를 사용하는 경우 소자에 메탈을 증착하고 전극을 형성하여 외부 조절 장치와 연결해야 하고, 반파장판을 사용하는 경우 소자의 도파로 중간을 기계적 또는 화학적으로 식각하여 반파장판을 삽입해야 하므로, 메탈 또는 얇은 반파장판과 같은 고가의 소자 및 복잡한 제조 공정이 필요하게 된다. 이는 광수신기의 생산량 저하 및 제조 단가 상승을 야기한다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 복굴절 도파로의 길이나 폭을 조절하여 사용함으로써 전기적인 위상 조절 장치, 반파장판 또는 외부 조절장치 없이도 출력 광신호의 편광 위상 차이를 보상할 수 있는 DPSK 방식의 광수신기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 DPSK 방식의 광수신기는, 수신된 광신호를 제 1 광신호와 제 2 광신호로 분리하는 광분배기, 상기 제 1 광신호를 지연시키는 광지연 도파로, 상기 제 2 광신호를 지연시키되, 출력단에서의 편광 위상 차이를 보상하기 위한 복굴절 도파로 및 상기 광지연 도파로를 통해 지연된 제 1 광신호와 상기 복굴적 도파로를 통해 지연된 제 2 광신호의 위상 차이에 대응하는 광검출신호를 생성하는 광하이브리드를 포함한다. 또한, 상기 광검출신호를 전기신호로 변환하는 광검출기를 더 포함할 수 있다.
상기 복굴절 도파로의 길이 및/또는 폭을 조절함으로써 상기 제 2 광신호의 편광 위상 차이를 보상할 수 있다.
상기 제 1 광신호와 상기 제 2 광신호는 상기 수신된 광신호의 1/2 크기이며, 상기 지연된 제 1 광신호는 상기 지연된 제 2 광신호보다 1비트의 전송 시간만큼 더 지연될 수 있다.
상기 광검출신호는 상기 위상 차이에 대응하는 I(Inphase)-신호, Q(Quadrature)-신호, 상기 I-신호의 반전신호 및 상기 Q-신호의 반전신호를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 전기적인 위상 조절 장치 또는 반파장판을 사용하지 않아 생산 단가를 낮출 수 있고 대량생산에 유리한 저가격의 부품을 제공함으로써 초고속 대용량 광전송을 위한 DPSK 기반의 광통신 시스템의 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
또한, 광신호의 위상 조절을 위한 외부 조절 장치가 필요하지 않으므로 시스템 관리가 편리한 장점이 있고, 관리 비용 또한 절감할 수 있다.
또한, 복굴절 도파로, 광지연 도파로, 광하이브리드 및 광검출기를 단일 기판에 집적하여 제공함으로써 광수신기의 소형화 및 생산비용 절감 효과가 있다.
도 1은 일반적인 광복조기의 출력 광신호의 편광 위상 차이를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 DPSK 방식의 광수신기의 구성도.
도 3은 복굴절 도파로의 길이에 따른 편광 위상 차이의 변화를 나타낸 도면.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 DPSK 방식의 광수신기의 구성도이고, 도 3은 복굴절 도파로의 길이에 따른 편광 위상 차이의 변화를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 DPSK 방식의 광수신기는, 수신된 광신호를 제 1 광신호와 제 2 광신호로 분리하는 광분배기(201), 제 1 광신호를 지연시키는 광지연 도파로(203), 제 2 광신호를 지연시키되, 출력단에서의 편광 위상 차이를 보상하기 위한 복굴절 도파로(205) 및 광지연 도파로(203)를 통해 지연된 제 1 광신호와 복굴적 도파로(205)를 통해 지연된 제 2 광신호의 위상 차이에 대응하는 광검출신호를 생성하는 광하이브리드(207)를 포함한다. 또한, 광하이브리드(207)에서 생성된 광검출신호를 전기신호로 변환하는 광검출기(209, 211, 213, 215)를 더 포함할 수 있다.
제 1 광신호와 제 2 광신호는 수신된 광신호를 반으로 나눈 신호이며, 그 크기(진폭)는 수신된 광신호의 1/2이 된다.
광지연 도파로(203)는 복굴절 도파로(205)보다 길이가 더 길며, 광지연 도파로(203)를 통해 지연된 제 1 광신호는 복굴절 도파로(205)를 통해 지연된 제 2 광신호보다 1비트의 전송 시간만큼 더 지연된다. 즉, 지연된 제 1 광신호와 지연된 제 2 광신호는 1비트의 전송 시간만큼 차이를 두고 광하이브리드(207)로 입력된다.
일반적으로 DPSK 방식의 광수신기에서 광신호가 광도파로를 지날 때 신호의 수직 및 수평 편광 성분에 따라 속도 차이가 발생하는데, 이로 인해 출력단에서 검출된 광신호의 위상 차이값에 오차가 발생하게 된다. 따라서 본 발명에서는 복굴절 도파로(205)를 이용하여 광신호의 편광 위상 차이를 보상해 줌으로써 이러한 오차를 줄일 수 있도록 한다.
도 3은 Si 기판에 제작된 복굴절 도파로(205)의 길이에 따른 편광 위상 차이의 변화를 보여 준다. 이와 같이, 복굴절 도파로(205)를 통해 추가적인 편광 위상 차이를 발생시킴으로써 출력 광신호의 편광 위상 차이를 보상할 수 있다. 예를 들어, 출력 광신호의 편광 위상 차이가 0도 또는 360도의 정수배가 되도록 복굴절 도파로(205)에서 광신호의 수직 및 수평 편광 성분 간의 위상 차이를 추가적으로 발생시킬 수 있다.
광하이브리드(207)는 복굴절 도파로(205)를 통해 현재 들어온 비트의 광신호와 광지연 도파로(203)를 통해 1비트 앞서 들어온 비트의 광신호를 비교하여 그 위상 차이에 대응하는 광검출신호를 생성한다. 여기에서 광검출신호는 I(Inphase)-신호, Q(Quadrature)-신호, I-신호의 반전신호 및 Q-신호의 반전신호를 포함할 수 있다. I-신호는 코사인(cosine) 형태의 파동신호로, Q-신호는 사인(sine) 형태의 파동신호로 구현될 수 있다. 이러한 광하이브리드(207)의 구성 및 광검출신호의 특성 등은 본 발명이 속한 기술분야에서 널리 알려진 것이므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
광검출기(209, 211, 213, 215)는 광하이브리드(207)에서 생성된 광검출신호(I-신호, Q-신호, I-신호의 반전신호, Q-신호의 반전신호)를 전기신호로 변환한다. 광수신기는 변환된 전기신호를 이용하여 디지털 신호처리를 적용함으로써 수신된 광신호를 판별한다.
한편, 도 2의 광분배기(201), 광지연 도파로(203), 복굴절 도파로(205), 광하이브리드(207) 및 광검출기(209, 211, 213, 215)는 단일 기판에 집적된 형태로 제조될 수 있다. 따라서 공정 자동화, 대량 생산 및 소형화에 유리한 장점이 있으며, 제품의 가격 경쟁력을 더욱 높일 수 있다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 알 수 있을 것이다.
201 : 광 분배기 203 : 광지연 도파로
205 : 복굴절 도파로 207 : 광하이브리드
209, 211, 213, 215 : 광검출기

Claims (6)

  1. 수신된 광신호를 제 1 광신호와 제 2 광신호로 분리하는 광분배기;
    상기 제 1 광신호를 지연시키는 광지연 도파로;
    상기 제 2 광신호를 지연시키되, 출력단에서의 편광 위상 차이를 보상하기 위한 복굴절 도파로; 및
    상기 광지연 도파로를 통해 지연된 제 1 광신호와 상기 복굴적 도파로를 통해 지연된 제 2 광신호의 위상 차이에 대응하는 광검출신호를 생성하는 광하이브리드
    를 포함하는 DPSK 방식의 광수신기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복굴절 도파로의 길이 및/또는 폭을 조절함으로써 상기 제 2 광신호의 편광 위상 차이를 보상하는
    DPSK 방식의 광수신기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 광신호와 상기 제 2 광신호는 상기 수신된 광신호의 1/2 크기인
    DPSK 방식의 광수신기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 지연된 제 1 광신호는 상기 지연된 제 2 광신호보다 1비트의 전송 시간만큼 더 지연되는
    DPSK 방식의 광수신기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 광검출신호는 상기 위상 차이에 대응하는 I(Inphase)-신호, Q(Quadrature)-신호, 상기 I-신호의 반전신호 및 상기 Q-신호의 반전신호를 포함하는
    DPSK 방식의 광수신기.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 광검출신호를 전기신호로 변환하는 광검출기
    를 더 포함하는 DPSK 방식의 광수신기.
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