KR20130093839A - 열결합된 공진형 변조기를 이용하는 광송신기와 광통신 시스템 - Google Patents

열결합된 공진형 변조기를 이용하는 광송신기와 광통신 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열결합된 공진형 변조기를 이용하는 광송신기와 광통신 시스템에 대하여 개시된다. 광송신기는 다파장 광신호를 출력하는 광원과 파장 제어부를 포함한다. 파장 제어부는 다파장 광신호에서 제1 파장의 광신호를 수신하고, 제1 파장의 광신호에 제1 전송 데이터 신호를 결합시켜 파장 다중화된 광신호를 출력한다. 파장 제어부는 집적화되며 그 내부에 열전도율이 높은 물질로 채워지거나, 파장 제어부의 경계면에 외부로부터의 열전달을 방해하는 트랜치가 형성되고, 트랜치의 내부는 열 전도율이 낮은 물질로 채워질 수 있다.

Description

열결합된 공진형 변조기를 이용하는 광송신기와 광통신 시스템{Optical transmitters and optical communication systems using thermal coupled resonance modulator}
본 발명은 광전자 집적 회로에 관한 것으로, 특히 열결합된 공진형 변조기를 이용하는 광송신기와 광통신 시스템에 관한 것이다.
데이터 전송량을 지수적으로 증가시키기 위한 방법으로써, 광통신 연구 및 개발이 적극적으로 추구되고 있다. 광통신은 광섬유 케이블을 통해 정보를 전송하는 광전송 장치를 이용하고, 주로 장거리 통신망에 사용되고 있다. 또한, 전자기기의 동작 속도와 데이터량이 급격히 증가하면서 보드-투-보드, 칩-투-칩 등과 같이 짧은 거리의 통신망에도 광통신 시스템이 채용되고 있다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 열결합된 공진형 변조기를 이용하는 광송신기와 광통신 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일면에 따른 광송신기는, 다파장 광신호를 출력하는 광원과, 다파장 광신호에서 제1 파장의 광신호를 수신하고, 제1 파장의 광신호에 제1 전송 데이터 신호를 결합시켜 파장 다중화된 광신호를 출력하는 파장 제어부를 포함한다. 파장 제어부는 그 내부에 열전도율이 높은 물질로 채워진 반도체 기판에 집적화된다.
본 발명의 실시예들에 따라, 광송신기는 광원과 파장 제어부 사이에 커플러를 연결시켜, 광원에서 출력되는 광신호를 제1 파장으로 안정화시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 파장 제어부는, 커플러를 통해 입력되는 광신호가 전달되는 제1 도파로, 제1 도파로의 광신호를 제1 파장으로 공진시키는 제1 원형 필터, 제1 원형 필터에서 출력되는 제1 파장의 광신호를 커플러를 통해 광원으로 전달하는 제2 도파로, 제1 원형 필터에서 출력되는 제1 파장의 광신호가 전달되는 제3 및 제4 도파로들, 그리고 제3 도파로로 전달된 광신호를 수신하고, 제1 전송 데이터 신호에 따라 수신된 광신호의 파장을 변조하는 제1 변조기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 파장 제어부는 제4 도파로로 전달된 광신호를 이용하여 광원의 전력 상태를 모니터링할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 파장 제어부는 제4 도파로로 전달된 광신호를 수신하고, 제2 전송 데이터 신호에 따라 수신된 광신호의 파장을 변조하는 제2 변조기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 광송신기는 광원과 파장 제어부 사이에 서큐레이터를 연결시켜, 광원에서 출력되는 광신호를 제1 파장으로 안정화시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 파장 제어부는 광원에서 출력되는 광신호가 서큐레이터의 제1 포트로 입력되고 제2 포트로 출력되는 광신호를 전달하는 제1 도파로, 제1 도파로의 광신호를 제1 파장으로 공진시키고 제2 도파로로 전달하는 제1 원형 필터, 제1 원형 필터에서 출력되는 제1 파장의 광신호를 서큐레이터의 제3 포트로 입력시키고 제1 포트로 출력시켜 광원으로 전달하는 제2 도파로, 제1 원형 필터에서 출력되는 제1 파장의 광신호가 전달되는 제3 및 제4 도파로들, 그리고 제3 도파로로 전달된 광신호를 수신하고, 제1 전송 데이터 신호에 따라 수신된 광신호의 파장을 변조하는 제1 변조기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 광원은 피이드백 레이저 다이오드와 패브리 페롯 레이저 다이오드 중 어느 하나를 이용할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 광송신기는 광원으로 자연 방출광을 이용하고, 광원과 파장 제어부 사이에 파장 역다중화기를 연결시켜, 광원에서 출력되는 광신호를 파장별로 분리시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 파장 제어부는 파장 역다중화기를 통해 전달되는 광신호가 전달되는 제1 도파로, 제1 도파로의 광신호를 제1 파장으로 공진시키는 제1 원형 필터, 제1 원형 필터에서 출력되는 제1 파장의 광신호가 전달되는 제2 도파로, 그리고 제2 도파로로 전달된 광신호를 수신하고, 제1 전송 데이터 신호에 따라 수신된 광신호의 파장을 변조하는 제1 변조기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 광송신기는 파장 제어부의 경계면에 외부로부터의 열전달을 방해하는 트랜치가 형성되고, 트랜치의 내부는 열 전도율이 낮은 물질로 채워질 수 있다.
본 발명의 다른 면에 따른 광통신 시스템은, 서로 다른 파장의 광신호들을 이용하여 전송 데이터 신호들을 전송하는 다수개의 광송신기들, 광수신기들로부터 전송되는 파장 분할 다중화된 광신호를 광채널로 전송하는 파장 다중화기, 광채널을 통해 전송되는 파장 분할 다중화된 광신호를 수신하여 각 파장별로 분리하는 파장 역다중화기, 그리고 파장 역다중화기에서 파장 분리된 광신호들을 전송 데이터 신호들로 변환하는 광수신기를 포함한다. 광송신기는, 다파장 광신호를 출력하는 광원과, 다파장 광신호에서 제1 파장의 광신호를 수신하고, 제1 파장의 광신호에 제1 전송 데이터 신호를 결합시켜 파장 다중화된 광신호를 출력하는 파장 제어부를 포함한다. 파장 제어부는 반도체 기판에 집적화되며 그 내부에 열전도율이 높은 물질로 채워지거나, 파장 제어부의 경계면에 외부로부터의 열전달을 방해하는 트랜치가 형성되고, 트랜치의 내부는 열 전도율이 낮은 물질로 채워질 수 있다.
상술한 본 발명의 광송신기는 반도체 기판에 집적화된 파장 제어부의 내부 원형 필터들과 도파관들에 동일한 온도 환경을 제공한다. 이에 따라, 광송신기는 안정적으로 공진하는 파장의 광신호에 전송 데이터 신호를 결합시켜 전송한다. 광 송신기는 다파장 광원을 이용하고 파장 다중화된 광신호에 전송 데이터 신호를 실어보내는 광채널을 확장함으로써, 대용량 데이터 전송이 가능하다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 광송신기를 포함하는 광통신 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광송신기를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광송신기를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 광원들의 파장 분포들을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광송신기를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광송신기를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 광송신기를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 광송신기를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제7 실시예에 따른 광송신기를 보여주는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
대용량 광통신망은, 여러 파장의 빛을 다중화하여 전송한 다음에 수신단에서 각 파장을 역으로 분리해 내는 파장 분할 다중 방식을 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 광송신기를 포함하는 광통신 시스템을 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 광통신 시스템(100)은 광송신기(111), 파장 다중화기(112), 광채널(121), 파장 역다중화기(131), 그리고 광수신기(132)를 포함한다.
광송신기(111)는 다파장 광원인 분산형 피이드백 레이저 다이오드(Distributed Feed-Back Laser Diode; 이하 "DFB-LD"라고 칭한다) 또는 패브리 페롯 레이저 다이오드(Fabry Perot Laser Diode, 이하 "FP-LD"라고 칭한다)를 광원으로 사용할 수 있다. 또한, 광송신기(111)는 자연 방출광(Amplified Spontaneous Emission, 이하 "ASE"라고 칭한다)을 광원으로 사용할 수 있다. 광송신기(111)는 다수개의 채널들을 포함할 수 있다. 채널은 원하는 파장(λ)을 갖는 광신호를 수신하고, 전송 데이터 신호에 따라 수신된 광신호의 파장을 변조할 수 있다.
파장 다중화기(112)는 광송신기들(111)로부터 전송되는 서로 다른 파장(λ1, …, λn)의 광신호들을 통과시킬 수 있다. 파장 다중화기(112)는 배열 도파로 격자(Arrayed Waveguide Grating; 이하 "AWG"라고 칭한다)를 이용할 수 있다. 파장 다중화기(112)는 입사되는 광 신호들을 배열 도파로 구조체의 각 배열 도파로들로 분배시킬 수 있다. 배열 도파로 구조체는 실리콘 등으로 이루어진 기판 상에 석영계 유리 또는 실리콘으로 형성된 도파관 구조를 가질 수 있다. 파장 다중화기(112)를 통과한 광신호들은 광채널(121)로 전달될 수 있다.
광채널(121)은 집적화된 평면 도파로, 광도파관 또는 광섬유를 사용하여 광 신호들을 전송할 수 있다. 파장 분할 다중 방식(Wave Duivision Multiplexing; 이하 "WDM"이라 칭한다)의 광 신호들은 광 섬유가 제공하는 넓은 대역폭을 효과적으로 이용할 수 있다. WDM 방식은, 파장 분할 수에 따라 신호 전송이 가능하기 때문에, 시분할 다중(TDM) 방식보다 대량의 신호를 전송할 수 있다.
광채널(121)은 분산이 큰 광섬유를 사용함으로써 워크 오프 길이(walk-off length)를 짧게 하여 채널 사이의 간섭(interaction)을 줄일 수 있다. 광채널(121)은 유효 면적이 넓은 광섬유(large effective core area fiber)를 사용하여 비선형 계수를 줄일 수 있다. 또한, 광채널(121)은 광섬유에 인가되는 광세기를 가능한 범위 안에서 가장 낮은 값으로 설정함으로써, 광세기에 의한 비선형을 줄일 수 있다.
파장 역다중화기(131)는 광채널(121)을 통해 전송되는 WDM 방식의 광신호를 수신하여 각 파장별로 분리할 수 있다. 파장 역다중화기(131)는 AWG를 이용할 수 있다. 파장 역다중화기(131)를 통과한 광신호는 광수신기(132)로 전달될 수 있다. 광수신기(132)는 파장 분리된 광신호를 전기 신호로 변환하여 원래의 전송 데이터로 변환할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광송신기를 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 광송신기(111A)는 다수개 채널들(CH1, …, CHn)의 광신호 출력들을 도파로들(213, 214)을 통해 파장 다중화기(112)로 전달할 수 있다. 각 채널(CH1, …, CHn)에는 서로 다른 파장(λ1, …, λn)의 광신호가 실리도록 설계될 수 있다. 광송신기(111A)는 다수개의 광원들(201, 202)과 다수개의 변조기들(203, 204)을 포함한다. 광송신기(111A)는 AWG를 이용하는 파장 다중화기(112)를 통해 광채널(121)과 연결될 수 있다.
제1 채널(CH1)은 광원(201)과 변조기(203)를 포함할 수 있다. 광원(201)으로는 DFB-LD 광원이 사용될 수 있다. DFB-LD 광원은 아주 미세한 주파수 선폭을 갖는 다파장 광원이다. DFB-LD 광원은 비교적 고가이다. 또한, 광원(201)으로 FP-LD 광원이 사용될 수도 있다.
변조기(203)는 원형 필터(208), 제1 전극(209), 제2 전극(210), 그리고 가열기(211)를 포함할 수 있다. 원형 필터(208)는 특정 파장의 광신호를 공진시킬 수 있다. 원형 필터(208)는, 예컨대, 제1 파장(λ1)의 공진 범위를 갖도록 설계될 수 있다. 원형 필터(208)는 다파장 광원(201)으로부터 제1 파장(λ1)의 광신호를 출력할 수 있다.
제1 전극(209)은 원형 필터(208)의 외주면에 배치되고, 제2 전극(210)은 원형 필터(208)의 내주면에 배치될 수 있다. 제1 전극(209)과 제2 전극(210)에는 이진 신호인 제1 전송 데이터 신호(ES1)가 구동될 수 있다. 예컨대, 제1 전송 데이터 신호(ES1)가 접지 전압 레벨을 갖는 로직 로우레벨인 경우, 제1 전극(209)과 제2 전극(210) 사이에는 전압 레벨 차이가 없다. 제1 전송 데이터 신호(ES1)가 소정의 전압 레벨을 갖는 로직 하이레벨인 경우, 제1 전극(209)과 제2 전극(210)에는 소정의 전압 레벨 차이가 있다.
원형 필터(208)에서 제1 파장(λ1)으로 출력되는 광신호는, 제1 전송 데이터 신호(ES1)에 따라 두 전극들(209, 210) 사이의 전압 차이에 의해 그 세기가 변조될 수 있다. 두 전극들(209, 210) 사이의 전압 차이가 없는 로직 로우레벨의 제1 전송 데이터 신호(ES1)가 인가되면, 원형 필터(208)는 제1 파장(λ1)으로 공진되고, 원형 필터(208)의 출력 광신호의 세기는 최대화 된다. 두 전극들(209, 210) 사이에 소정의 전압 차이가 있는 로직 하이레벨의 제1 전송 데이터 신호(ES1)가 인가되면, 원형 필터(208)는 제1 파장(λ1)에서 시프트된 파장으로 공진되고, 원형필터(208)의 출력 광신호의 세기는 최소화 된다.
제1 전송 데이터 신호(ES1)에 따라 변조되는 원형 필터(208)의 출력 광신호는 도파로(213)를 통하여 파장 다중화기(112)로 전달될 수 있다.
원형 필터(208)는 온도에 따라 그 공진 파장(λ1)이 민감하게 바뀌는 특성이 있다. 원형 필터(208)의 공진 파장(λ1)을 온도에 관계없이 일정하게 유지하기 위하여, 원형 필터(208) 위로 가열기(211)를 배치시킬 수 있다. 가열기(211)의 온도를 제어하여 원형 필터(208)의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.
광송신기(111A)에서, 다수개의 다른 채널들도, 제1 채널(CH1)과 유사하게, 광원과 변조기를 포함할 수 있다. 예컨대 제n 채널(CHn)은, DFB-LD 광원을 사용하는 광원(202), 광원(202)에서 출력되는 광 신호의 파장을 변조하는 변조기(204)를 포함할 수 있다. 변조기(204)는 그 내부의 원형 필터가 예컨대, 제n 파장(λn)의 공진 범위를 갖도록 설계될 수 있다. 변조기(204)는 광원(202)에서 출력되는 제n 파장(λn)의 광신호를 수신하고, 제n 전송 데이터 신호(ESn)에 따라 수신된 광신호의 파장을 변조할 수 있다. 제n 전송 데이터 신호(ES1)에 따라 변조된 변조기(204)의 출력 광신호는 도파로(214)를 통하여 파장 다중화기(112)로 전달될 수 있다. 변조기(204)는, 그 내부의 원형 필터의 공진 파장(λn)을 온도에 관계없이 일정하게 유지하기 위하여, 가열기를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광송신기를 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 광송신기(111B)는 다수개 채널들(CH1, …, CHn)의 광 신호 출력들을 도파로들(313, 323)을 통해 파장 다중화기(112)로 전달할 수 있다. 각 채널(CH1, …, CHn)에는 서로 다른 파장(λ1, …, λn)의 광신호가 실리도록 설계될 수 있다. 광송신기(111B)는 다수개의 광원들(301, 321), 다수개의 커플러들(302, 322) 그리고 다수개의 파장 제어부들(314, 324)을 포함한다. 광송신기(111B)는 AWG를 이용하는 파장 다중화기(112)를 통해 광채널(121)과 연결될 수 있다.
제1 채널(CH1)은 광원(301), 커플러(302) 그리고 파장 제어부(314)를 포함할 수 있다. 광원(301)으로는 FP-LD 광원이 사용될 수 있다. FP-LD 광원은 비교적 저가이고, 미세한 주파수 선폭을 갖는다. FP-LD 광원은, 도 4에 도시된 바와 같이, 좁은 대역의 파장 폭을 갖는 것을 볼 수 있다. 또한, 광원(201)으로 DFB-LD 광원이 사용될 수도 있다.
커플러(302)는 광원(301)에서 출력되는 광신호를 수신하여 분리할 수 있다. 또한, 커플러(302)는 역산란 또는 반사된 광신호의 광성분을 입력받아 출력할 수 있다. 커플러(302)는 양방향 커플러를 이용할 수 있다. 커플러(302)를 통한 광신호는 파장 제어부(314)로 전달될 수 있다.
파장 제어부(314)는 제1 전송 데이터 신호(ES1)에 따라 커플러(302)를 통해 전달되는 광신호의 세기를 변조할 수 있다. 파장 제어부(314)는 제1 도파로(303), 제1 원형 필터(304), 제2 도파로(305), 제3 도파로(306), 제4 도파로(307) 그리고 변조기(311)를 포함할 수 있다.
커플러(302)를 통해 파장 제어부(314)로 입력되는 광신호는 두 도파로(303, 305)로 전달될 수 있다. 제1 도파로(303)로 전달된 광신호는 제1 원형 필터(304)로 전달될 수 있다. 제1 원형 필터(304)는, 예컨대, 제1 파장(λ1)의 공진 범위를 갖도록 설계될 수 있다. 제1 도파로(303)로 전달된 광신호는 제1 원형 필터(304)의 공진 곡선에 부합하는 제1 파장(λ1)의 광성분만이 제2 도파로(305)로 출력될 수 있다. 제2 도파로(305)로 출력된 제1 파장(λ1)의 광신호는 커플러(302)를 통해 광원(301)으로 다시 주입될 수 있다. 이 과정을 통해, 광원(301)에서 출력되는 광신호는 제1 파장(λ1)으로 안정화될 수 있다.
커플러(302)를 통해 제2 도파로(305)로 전달된 광신호는 제1 원형 필터(304)로 전달될 수 있다. 제2 도파로(305)로 전달된 광신호는 제1 원형 필터(304)의 공진 곡선에 부합하는 제1 파장(λ1)의 광성분만이 제1 도파로(303)로 출력될 수 있다. 제1 도파로(303)로 출력된 제1 파장(λ1)의 광신호는 커플러(302)를 통해 광원(301)으로 다시 주입될 수 있다. 이 과정을 통해, 광원(301)에서 출력되는 광신호는 제1 파장(λ1)으로 더욱 안정화될 수 있다.
제1 원형 필터(304)에서 제1 파장(λ1)으로 출력되는 광신호는 제3 도파로(306)와 제4 도파로(307)로 전달될 수 있다. 제3 도파로(306)로 전달된 광신호는 변조기(311)로 제공되어 광변조될 수 있다. 변조기(311)는 전기 신호인 제1 전송 데이터 신호(ES1)에 따라 수신된 광신호의 그 세기를 변조할 수 있다.
제4 도파로(307)로 전달된 광신호는 광원(301)의 전력(power) 상태를 모니터링하기 위하여 사용될 수 있다. 광원(301) 전력의 모니터링에 있어서, 제4 도파로(307)로 전달된 광신호의 전력이 상한 레벨 보다 낮으면 광원(301)의 전력을 높이고, 상한 레벨 보다 높으면 광원(301)의 전력을 낮출 수 있다. 광원(301) 전력의 모니터링은 전송 서비스를 중단하지 않고도 행할 수 있다.
변조기(311)는 제2 원형 필터(308), 제1 전극(309) 그리고 제2 전극(310)을 포함할 수 있다. 제2 원형 필터(308)는, 제1 원형 필터(304)와 동일하게, 제1 파장(λ1)의 공진 범위를 갖도록 설계될 수 있다. 제1 전극(309)은 제2 원형 필터(308)의 외주면에 배치되고, 제2 전극(310)은 제2 원형 필터(308)의 내주면에 배치될 수 있다.
제1 전극(309)과 제2 전극(310)에는 제1 전송 데이터 신호(ES1)가 이진 신호로 구동될 수 있다. 예컨대, 제1 전송 데이터 신호(ES1)가 접지 전압 레벨을 갖는 로직 로우레벨인 경우, 제1 전극(309)과 제2 전극(310) 사이의 전압 레벨 차이가 없다. 제1 전송 데이터 신호(ES1)가 소정의 전압 레벨을 갖는 로직 하이레벨인 경우, 제1 전극(309)과 제2 전극(310)에는 소정의 전압 레벨 차이가 있다.
제2 원형 필터(308)는 제3 도파로(306)로 전달된 광신호를 수신하고, 제2 원형 필터(308)의 공진 곡선에 부합하는 제1 파장(λ1)의 광성분만을 출력할 수 있다. 제2 원형 필터(308)에서 제1 파장(λ1)으로 출력되는 광신호는, 제1 전송 데이터 신호(ES1)에 따라 두 전극들(309, 310) 사이의 전압 차이에 의해 그 세기가 변조될 수 있다.
두 전극들(309, 310) 사이의 전압 차이가 없는 로직 로우레벨의 제1 전송 데이터 신호(ES1)가 인가되면, 제2 원형 필터(308)에서 출력되는 광신호는 그 세기가 최대화 된다. 두 전극들(309, 310) 사이에 소정의 전압 차이가 있는 로직 하이레벨의 제1 전송 데이터 신호(ES1)가 인가되면, 제2 원형 필터(308)에서 출력되는 광신호는 그 세기가 최소화 된다.
제1 전송 데이터 신호(ES1)에 따라 변조되는 제2 원형 필터(308)의 출력 광신호는 제5 도파로(313)를 통하여 파장 다중화기(112)로 전달될 수 있다.
제1 및 제2 도파로들(303, 305), 제1 원형 필터(304), 제3 및 제4 도파로들(306, 307) 그리고 변조기(311)는 동일한 온도 환경을 갖도록 서로 열결합(thermally coupled)되도록 설계될 수 있다. 제1 및 제2 도파로들(303, 305)과 제3 및 제4 도파로들(306, 307)은 주변 온도 변화에 따라서 도파로의 굴절율이 변할 수 있다. 제1 원형 필터(304)와 변조기(311) 내 제2 원형 필터(308)는 주변 온도 변화에 따라서 원형 필터들(304, 308)의 공진 파장인 제1 파장(λ1)이 변할 수 있다.
제1 파장(λ1)으로 안정적으로 공진하는 광신호가 변조기(311)로 입력될 수 있도록, 열결합된 제1 및 제2 도파로들(303, 305), 제1 원형 필터(304), 제3 및 제4 도파로들(306, 307) 그리고 변조기(311)는 하나의 파장 제어부(314)로 반도체 기판에 집적화할 수 있다. 집적화된 파장 제어부(314)는 그 내부에 실리콘 나이트라이드와 같은 열전도율이 높은 물질로 채워지거나, 그 경계면에 외부로부터의 열전달을 방해하는 트랜치(trench)가 형성되고, 트랜치 내부는 열 전도율이 낮은 물질로 채워질 수 있다.
광송신기(111B)에서, 다수개의 다른 채널들도, 제1 채널(CH1)과 유사하게, 광원, 커플러 그리고 파장 제어부를 포함할 수 있다. 예컨대 제n 채널(CHn)은, FP-LD 광원을 사용하는 광원(321), 광원(321)에서 출력되는 광신호를 수신하여 분리하는 커플러(322) 그리고 제n 전송 데이터 신호(ESn)에 따라 커플러(322)를 통해 전달되는 광 신호의 파장을 변조하는 파장 제어부(324)를 포함할 수 있다.
파장 제어부(324)는 내부 원형 필터들이 예컨대, 제n 파장(λn)의 공진 범위를 갖도록 설계될 수 있다. 파장 제어부(324)는 광원(321)에서 출력되는 제n 파장(λn)의 광신호를 수신하고, 제n 전송 데이터 신호(ESn)에 따라 수신된 광신호의 파장을 변조할 수 있다. 제n 전송 데이터 신호(ES1)에 따라 변조된 파장 제어부(324)의 출력 광신호는 도파로(323)를 통하여 파장 다중화기(112)로 전달될 수 있다.
파장 제어부(324)는 그 내부의 원형 필터들과 도파관들의 동일한 온도 환경 제공을 위하여 반도체 기판에 집적화될 수 있다. 집적화된 파장 제어부(324)는 그 내부에 열전도율이 높은 물질로 채워지거나, 그 경계면에 외부로부터의 열전달을 방해하는 트랜치(trench)가 형성되고, 트랜치 내부는 열 전도율이 낮은 물질로 채워질 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광송신기를 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 광송신기(111C)는 도 3의 광송신기(111B)와 거의 동일하다. 다만, 도 3의 광송신기(111B)에서는 각 채널(CH1, …, CHn)의 광신호가 도파로(313, 323)와 파장 다중화기(112)를 통해 광채널(121)로 전달되는 데 대하여, 광송신기(111C)에서는 각 채널(CH1, …, CHn)의 광신호는 광채널(121)로 바로 전달된다는 점에서 차이가 있다. 광송신기(111C)에 포함되는 구성 요소들은 도 3의 광송신기(111B)의 구성 요소들과 거의 동일하다. 설명의 중복을 피하기 위하여 구체적인 설명은 생략된다.
광송신기(111C)는, 제1 채널(CH1)의 제1 전송 데이터 신호(ES1)에 따라 변조된 파장 제어부(314)의 제1 파장(λ1)의 출력 광신호가 광채널(121)로 바로 전달될 수 있다. 제n 채널(CHn)의 제n 전송 데이터 신호(ES1)에 따라 변조된 파장 제어부(324)의 제n 파장(λn)의 출력 광신호가 광채널(121)로 바로 전달될 수 있다.
광채널(121)은 변조된 제1 내지 제n 파장(λ1, … , λn)의 출력 광신호들을 전달하는 하나의 광도파로로 구현될 수 있다. 광채널(121)은, 변조된 제1 내지 제n 파장(λ1, … , λn)의 출력 광신호들의 세기를 균일하게 하기 위하여, 균일화(equalization) 작업을 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광송신기를 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하면, 광송신기(111D)는 도 3의 광송신기(111B)와 거의 동일하다. 다만, 광송신기(111D)는, FD-LD 광원(301, 321)의 출력 파장을 안정화시키기 위하여, 도 3의 광송신기(111B)의 커플러(302, 322) 대신에 서큐레이터(602, 622)를 이용한다는 점에서 차이가 있다. 광송신기(111D)에 포함되는 구성 요소들은 도 3의 광송신기(111B)의 구성 요소들과 거의 동일하다. 설명의 중복을 피하기 위하여 구체적인 설명은 생략된다.
제1 채널(CH1)에서, 광원(301)의 광출력은 서큐레이터(602)로 전달될 수 있다. 서큐레이터(602)는 3개 이상의 포트들로 구성된 비가역적 수동 소자이다. 서큐레이터(602)는, 예컨대, 3개의 포트들로 구성되는 경우, 제1 포트로 입력된 광은 제2 포트로만 출력되고, 제2 포트로 입력된 광은 제3 포트로만 출력되고, 제3 포트로 입력된 광은 제1 포트르만 출력되도록 순환 구조를 갖는 광 부품이다.
서큐레이터(602)는 비상호간 위상 시프트(nonreciprocal phase shift) 또는 패러데이 회전(Faraday rotation) 원리를 이용한 구조로 구현될 수 있다. 서큐레이터(602)는 소정의 각에서 서로 교차하는 각각의 중심 전극이 페라이트 시트 상에 놓여지고, 정전 자기장이 페라이트 시트 상에 가해질 수 있다. 페라이트 시트의 강자성 특성을 이용하여, 중심 전극에 의하여 발생된 고주파수의 자기장의 분극면을 회전함으로써 비가역 특성이 나타난다.
광원(301)의 광출력은 서큐레이터(602)의 제1 포트로 입력되고 제2 포트로 출력되어 제1 도파로(303)로 전달될 수 있다. 제1 도파로(303)로 전달된 광신호는 제1 원형 필터(304)로 전달되고, 제1 원형 필터(304)의 공진 곡선에 부합하는 제1 파장(λ1)의 광성분만이 제2 도파로(305)로 출력될 수 있다. 제2 도파로(305)로 전달된 광신호는 서큐레이터(602)의 제3 포트로 입력되고 제1 포트로 출력되어 광원(301)으로 다시 주입될 수 있다. 이 과정을 통해, 광원(301)에서 출력되는 광신호는 제1 파장(λ1)으로 안정화될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 광송신기를 보여주는 도면이다.
도 7을 참조하면, 광송신기(111E)는 파장 다중화(λ1, …, λn)된 광신호 각각이 적어도 2개 이상의 전송 데이터 신호 그룹들에 의해 변조되어져서 채널 확장 특성을 가질 수 있다. 광송신기(111E)는 다수개 채널들(CH1, …, CHn)의 광신호 출력들을 제1 파장 다중화기(112A)와 제2 파장 다중화기(112B)로 전달할 수 있다. 광송신기(111E)는 제1 전송 데이터 신호 그룹(ES1A, …, ESnA)에 의해 변조된 광신호 출력들을 제1 파장 다중화기(112A)로 전달하고, 제2 전송 데이터 신호 그룹(ES1B, …, ESnB)에 의해 변조된 광신호 출력들을 제2 파장 다중화기(112B)로 전달할 수 있다.
광송신기(111E)는 다수개의 광원들(701, 721), 다수개의 커플러들(702, 722) 그리고 다수개의 파장 제어부들(714, 724)을 포함한다. 광송신기(111E)는 AWG를 이용하는 제1 및 제2 파장 다중화기들(112A, 112B)를 통해 제1 및 제2 광채널들(121A, 121B)과 연결될 수 있다.
제1 채널(CH1)은 광원(701), 커플러(702) 그리고 파장 제어부(714)를 포함할 수 있다. 광원(701)으로는 FP-LD 광원 또는 DFB-LD 광원이 사용될 수 있다. 커플러(702)는 광원(701)에서 출력되는 광신호를 수신하여 분리할 수 있다. 또한, 커플러(702)는 역산란 또는 반사된 광신호의 광성분을 입력받아 출력할 수 있다. 커플러(702)는 양방향 커플러를 이용할 수 있다. 커플러(702)를 통한 광신호는 파장 제어부(714)로 전달될 수 있다.
파장 제어부(714)는 제1 전송 데이터 신호 그룹(ES1A, …, ESnA)에 포함된 제1 전송 데이터 신호(ES1A)에 따라 커플러(702)를 통해 전달되는 광신호의 파장을 변조할 수 있다. 파장 제어부(714)는 제2 전송 데이터 신호 그룹(ES1B, …, ESnB)에 포함된 제1 전송 데이터 신호(ES1B)에 따라 커플러(702)를 통해 전달되는 광신호의 파장을 변조할 수 있다. 파장 제어부(714)는 제1 도파로(703), 제1 원형 필터(704), 제2 도파로(705), 제3 도파로(706), 제4 도파로(707), 제1 변조기(711) 그리고 제2 변조기(719)를 포함할 수 있다.
커플러(702)를 통해 파장 제어부(714)로 입력되는 광신호는 두 도파로(703, 705)로 전달될 수 있다. 제1 도파로(703)로 전달된 광신호는 제1 원형 필터(704)로 전달될 수 있다. 제1 원형 필터(704)는, 예컨대, 제1 파장(λ1)의 공진 범위를 갖도록 설계될 수 있다. 제1 도파로(703)로 전달된 광신호는 제1 원형 필터(704)의 공진 곡선에 부합하는 제1 파장(λ1)의 광성분만이 제2 도파로(705)로 출력될 수 있다. 제2 도파로(705)로 출력된 제1 파장(λ1)의 광신호는 커플러(702)를 통해 광원(701)으로 다시 주입될 수 있다. 이 과정을 통해, 광원(701)에서 출력되는 광신호는 제1 파장(λ1)으로 안정화될 수 있다.
커플러(702)를 통해 제2 도파로(705)로 전달된 광신호는 제1 원형 필터(704)로 전달될 수 있다. 제2 도파로(705)로 전달된 광신호는 제1 원형 필터(704)의 공진 곡선에 부합하는 제1 파장(λ1)의 광성분만이 제1 도파로(703)로 출력될 수 있다. 제1 도파로(703)로 출력된 제1 파장(λ1)의 광신호는 커플러(702)를 통해 광원(701)으로 다시 주입될 수 있다. 이 과정을 통해, 광원(701)에서 출력되는 광신호는 제1 파장(λ1)으로 더욱 안정화될 수 있다.
제1 원형 필터(704)에서 제1 파장(λ1)으로 출력되는 광신호는 제3 도파로(706)와 제4 도파로(707)로 전달될 수 있다. 제3 도파로(706)로 전달된 광신호는 제1 변조기(711)로 제공되어 광변조될 수 있다. 제1 변조기(711)는 제1 전송 데이터 신호 그룹의 제1 전송 데이터 신호(ES1A)에 따라 수신된 광신호의 세기를 변조할 수 있다. 제4 도파로(707)로 전달된 광신호는 제2 변조기(718)로 제공되어 광변조될 수 있다. 제2 변조기(718)는 제2 전송 데이터 신호 그룹의 제1 전송 데이터 신호(ES1B)에 따라 수신된 광신호의 세기를 변조할 수 있다.
제1 변조기(711)는 제2 원형 필터(708), 제1 전극(709) 그리고 제2 전극(710)을 포함할 수 있다. 제2 원형 필터(708)는, 제1 원형 필터(704)와 동일하게, 제1 파장(λ1)의 공진 범위를 갖도록 설계될 수 있다. 제1 전극(709)은 제2 원형 필터(708)의 외주면에 배치되고, 제2 전극(710)은 제2 원형 필터(708)의 내주면에 배치될 수 있다. 제1 전극(709)과 제2 전극(710)에는 제1 전송 데이터 신호(ES1)가 이진 신호로 구동될 수 있다.
제2 원형 필터(708)는 제3 도파로(706)로 전달된 광신호를 수신하고, 제2 원형 필터(708)의 공진 곡선에 부합하는 제1 파장(λ1)의 광성분만을 출력할 수 있다. 제2 원형 필터(708)에서 제1 파장(λ1)으로 출력되는 광신호는, 제1 전송 데이터 신호(ES1A)에 따라 두 전극들(709, 710) 사이의 전압 차이에 의해 그 세기가 변조될 수 있다.
두 전극들(709, 710) 사이의 전압 차이가 없는 로직 로우레벨의 제1 전송 데이터 신호(ES1A)가 인가되면, 제2 원형 필터(708)에서 출력되는 광신호는 그 세기가 최대화 된다. 두 전극들(709, 710) 사이에 소정의 전압 차이가 있는 로직 하이레벨의 제1 전송 데이터 신호(ES1A)가 인가되면, 제2 원형 필터(708)에서 출력되는 광신호는 그 세기가 최소화 된다.
제2 변조기(718)는 제3 원형 필터(715), 제3 전극(716) 그리고 제4 전극(717)을 포함할 수 있다. 제3 원형 필터(715)는, 제1 원형 필터(704)와 동일하게, 제1 파장(λ1)의 공진 범위를 갖도록 설계될 수 있다. 제3 전극(716)은 제3 원형 필터(715)의 외주면에 배치되고, 제4 전극(717)은 제3 원형 필터(715)의 내주면에 배치될 수 있다. 제3 전극(716)과 제4 전극(717)에는 제1 전송 데이터 신호(ES1B)가 이진 신호로 구동될 수 있다.
제3 원형 필터(715)는 제4 도파로(707)로 전달된 광신호를 수신하고, 제3 원형 필터(715)의 공진 곡선에 부합하는 제1 파장(λ1)의 광성분만을 출력할 수 있다. 제3 원형 필터(715)에서 제1 파장(λ1)으로 출력되는 광신호는, 제1 전송 데이터 신호(ES1A)에 따라 두 전극들(716, 717) 사이의 전압 차이에 의해 그 파장이 변조될 수 있다.
두 전극들(716, 717) 사이의 전압 차이가 없는 로직 로우레벨의 제1 전송 데이터 신호(ES1B)가 인가되면, 제3 원형 필터(715)에서 출력되는 광신호는 그 세기가 최대화 된다. 두 전극들(716, 717) 사이에 소정의 전압 차이가 있는 로직 하이레벨의 제1 전송 데이터 신호(ES1B)가 인가되면, 제3 원형 필터(715)에서 출력되는 광신호는 그 세기가 최소화 된다.
제2 전송 데이터 신호 그룹의 제1 전송 데이터 신호(ES1B)에 따라 변조되는 제3 원형 필터(715)의 출력 광신호는 제6 도파로(719)를 통하여 제2 파장 다중화기(112B)로 전달될 수 있다.
제1 및 제2 도파로들(703, 705), 제1 원형 필터(704), 제3 및 제4 도파로들(706, 707) 그리고 제1 및 제2 변조기들(711, 718)은 동일한 온도 환경을 갖도록 서로 열결합(thermally coupled)되도록 설계될 수 있다. 제1 및 제2 도파로들(703, 705)과 제3 및 제4 도파로들(706, 707)은 주변 온도 변화에 따라서 도파로의 굴절율이 변할 수 있다. 제1 원형 필터(704)와 제1 및 제2 변조기들(711, 718) 내 제2 및 제3 원형 필터들(708, 715)는 주변 온도 변화에 따라서 원형 필터들(704, 708, 715)의 공진 파장인 제1 파장(λ1)이 변할 수 있다.
제1 파장(λ1)으로 안정적으로 공진하는 광신호가 제1 및 제2 변조기(711, 715)로 입력될 수 있도록, 열결합된 제1 및 제2 도파로들(703, 705), 제1 원형 필터(704), 제3 및 제4 도파로들(706, 707) 그리고 제1 및 제2 변조기들(711, 718)은 하나의 파장 제어부(714)로 반도체 기판에 집적화할 수 있다. 집적화된 파장 제어부(714)는 그 내부에 열전도율이 높은 물질로 채워지거나, 그 경계면에 외부로부터의 열전달을 방해하는 트랜치(trench)가 형성되고 트랜치 내부를 열 전도율이 낮은 물질로 채워질 수 있다.
광송신기(111E)에서, 다수개의 다른 채널들도, 제1 채널(CH1)과 유사하게, 광원, 커플러 그리고 파장 제어부를 포함할 수 있다. 예컨대 제n 채널(CHn)은, FP-LD 광원을 사용하는 광원(721), 광원(721)에서 출력되는 광신호를 수신하여 분리하는 커플러(722) 그리고 제n 전송 데이터 신호(ESn)에 따라 커플러(722)를 통해 전달되는 광 신호의 세기를 변조하는 파장 제어부(724)를 포함할 수 있다.
파장 제어부(724)는 내부 원형 필터들이 예컨대, 제n 파장(λn)의 공진 범위를 갖도록 설계될 수 있다. 파장 제어부(724)는 광원(321)에서 출력되는 제n 파장(λn)의 광신호를 수신하는 제1 및 제2 변조기들을 포함할 수 있다. 제1 변조기는 제1 전송 데이터 신호 그룹의 제n 전송 데이터 신호(ESnA)에 따라 수신된 광신호의 세기를 변조할 수 있다. 제2 변조기는 제2 전송 데이터 신호 그룹의 제n 전송 데이터 신호(ESnB)에 따라 수신된 광신호의 세기를 변조할 수 있다.
제1 전송 데이터 신호 그룹의 제n 전송 데이터 신호(ESnA)에 따라 변조된 제1 변조기의 출력 광신호는 도파로를 통하여 제1 파장 다중화기(112A)로 전달될 수 있다. 제2 전송 데이터 신호 그룹의 제n 전송 데이터 신호(ESnB)에 따라 변조된 제2 변조기의 출력 광신호는 도파로를 통하여 제2 파장 다중화기(112B)로 전달될 수 있다.
파장 제어부(724)는 그 내부의 원형 필터들과 도파관들의 동일한 온도 환경 제공을 위하여 반도체 기판에 집적화될 수 있다. 집적화된 파장 제어부(724)는 그 내부에 열전도율이 높은 물질로 채워지거나, 그 경계면에 외부로부터의 열전달을 방해하는 트랜치(trench)가 형성되고, 트랜치 내부는 열 전도율이 낮은 물질로 채워질 수 있다.
제1 내지 제n 채널에서, 제1 파장 다중화기(112A)를 통과한 광신호들은 제1 광채널(121A)로 전달되고, 제2 파장 다중화기(112B)를 통과한 광신호들은 제2 광채널(121B)로 전달될 수 있다. 제1 광채널(121A)로는 서로 다른 파장들(λ1, …, λn)을 한 묶음으로 묶어놓은 대역(Band)에 제1 전송 데이터 신호 그룹(ES1A, …, ESnA)이 전달되고, 제2 광채널(121B)로는 서로 다른 파장들(λ1, …, λn)을 한 묶음으로 묶어놓은 대역(Band)에 제2 전송 데이터 신호 그룹(ES1B, …, ESnB)이 전달될 수 있다. 이에 따라, 광송신기(111E)는 광채널들(121A, 121B)을 확장하여 데이터 전송량을 증가시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 광송신기를 보여주는 도면이다.
도 8을 참조하면, 광송신기(111F)는 도 7의 광송신기(111E)와 거의 동일하다. 다만, 광송신기(111F)는, FD-LD 광원(701, 721)의 출력 파장을 안정화시키기 위하여, 도 7의 광송신기(111E)의 커플러(702, 722) 대신에 서큐레이터(802, 822)를 이용한다는 점에서 차이가 있다. 광송신기(111F)에 포함되는 구성 요소들은 도 7의 광송신기(111E)의 구성 요소들과 거의 동일하다. 설명의 중복을 피하기 위하여 구체적인 설명은 생략된다.
광원(701)의 광출력은 서큐레이터(802)로 전달될 수 있다. 서큐레이터(802)는 3개 이상의 포트들로 구성된 비가역적 수동 소자이다. 서큐레이터(802)는, 예컨대, 3개의 포트들로 구성되는 경우, 제1 포트로 입력된 광은 제2 포트로만 출력되고, 제2 포트로 입력된 광은 제3 포트로만 출력되고, 제3 포트로 입력된 광은 제1 포트르만 출력되도록 순환 구조를 갖는 광 부품이다.
서큐레이터(802)는 비상호간 위상 시프트(nonreciprocal phase shift) 또는 패러데이 회전(Faraday rotation) 원리를 이용한 구조로 구현될 수 있다. 서큐레이터(802)는 소정의 각에서 서로 교차하는 각각의 중심 전극이 페라이트 시트 상에 놓여지고, 정전 자기장이 페라이트 시트 상에 가해질 수 있다. 페라이트 시트의 강자성 특성을 이용하여, 중심 전극에 의하여 발생된 고주파수의 자기장의 분극면을 회전함으로써 비가역 특성이 나타난다.
광원(701)의 광출력은 서큐레이터(802)의 제1 포트로 입력되고 제2 포트로 출력되어 제1 도파로(703)로 전달될 수 있다. 제1 도파로(703)로 전달된 광신호는 제1 원형 필터(804)로 전달되고, 제1 원형 필터(804)의 공진 곡선에 부합하는 제1 파장(λ1)의 광성분만이 제2 도파로(805)로 출력될 수 있다. 제2 도파로(805)로 전달된 광신호는 서큐레이터(802)의 제3 포트로 입력되고 제1 포트로 출력되어 광원(701)으로 다시 주입될 수 있다. 이 과정을 통해, 광원(701)에서 출력되는 광신호는 제1 파장(λ1)으로 안정화될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제7 실시예에 따른 광송신기를 보여주는 도면이다.
도 9를 참조하면, 광송신기(111G)는 ASE 광원을 이용하여 원하는 파장(λ)을 갖는 광신호를 수신하고, 전송 데이터 신호에 따라 수신된 광신호의 세기를 변조할 수 있다. 광송신기(111G)는 광원(901), 파장 역다중화기(902) 그리고 다수개의 변조기들(914, 924)을 포함한다. 광송신기(111G)는 AWG를 이용하는 파장 다중화기(112)를 통해 광채널(121)과 연결될 수 있다.
광원(901)으로는 자연 방출광인 ASE 광원을 사용할 수 있다. ASE 광원은, 도 4에 도시된 바와 같이, 비교적 넓은 대역의 파장 폭을 갖는 것을 볼 수 있다. ASE 광원을 이용함으로써, 광송신기(111G)의 제조 단가를 낮출 수 있고, 광원 안정화 작업이 필요치 않다.
파장 역다중화기(902)는 AWG를 이용할 수 있다. 파장 역다중화기(902)는 ASE 광신호를 수신하여 각 파장별(λ1, …, λn)로 분리할 수 있다. 파장 역다중화기(902)를 통한 광신호는 다수개의 채널들(CH1, …, CHn)로 분리될 수 있다. 즉, 제1 파장(λ1)의 광신호를 선택하여 제1 전송 데이터 신호(ES1)를 결합시키는 제1 채널(CH1)과, 분리된 제n 파장(λn)의 광신호를 선택하여 제n 전송 데이터 신호(ESn)를 결합시키는 제n 채널(CHn)로 분리될 수 있다.
제1 채널(CH1)에서, 파장 제어부(914)는 제1 전송 데이터 신호(ES1)에 따라 파장 역다중화기(902)를 통해 전달되는 광신호의 세기를 변조할 수 있다. 파장 제어부(914)는 제1 도파로(903), 제1 원형 필터(904), 제2 도파로(906) 그리고 변조기(911)를 포함할 수 있다. 파장 제어부(914)로 입력되는 광신호는 제1 도파로(903)로 전달될 수 있다. 제1 도파로(903)로 전달된 광신호는 제1 원형 필터(904)로 전달될 수 있다. 제1 원형 필터(904)는, 예컨대, 제1 파장(λ1)의 공진 범위를 갖도록 설계될 수 있다. 제1 도파로(903)로 전달된 광신호는 제1 원형 필터(904)의 공진 곡선에 부합하는 제1 파장(λ1)의 광성분만이 제2 도파로(906)로 출력될 수 있다.
제1 원형 필터(904)에서 제1 파장(λ1)으로 출력되는 광신호는 제2 도파로(906)로 전달될 수 있다. 제2 도파로(906)로 전달된 광신호는 변조기(911)로 제공되어 광변조될 수 있다. 변조기(911)는 전기 신호인 제1 전송 데이터 신호(ES1)에 따라 수신된 광신호의 세기를 변조할 수 있다.
변조기(911)는 제2 원형 필터(908), 제1 전극(909) 그리고 제2 전극(910)을 포함할 수 있다. 제2 원형 필터(908)는, 제1 원형 필터(904)와 동일하게, 제1 파장(λ1)의 공진 범위를 갖도록 설계될 수 있다. 제1 전극(909)은 제2 원형 필터(908)의 외주면에 배치되고, 제2 전극(910)은 제2 원형 필터(908)의 내주면에 배치될 수 있다. 제1 전극(909)과 제2 전극(910)에는 제1 전송 데이터 신호(ES1)가 이진 신호로 구동될 수 있다.
제2 원형 필터(908)는 제2 도파로(906)로 전달된 광신호를 수신하고, 제2 원형 필터(908)의 공진 곡선에 부합하는 제1 파장(λ1)의 광성분만을 출력할 수 있다. 제2 원형 필터(908)에서 제1 파장(λ1)으로 출력되는 광신호는, 제1 전송 데이터 신호(ES1)에 따라 두 전극들(909, 910) 사이의 전압 차이에 의해 그 세기가 변조될 수 있다. 두 전극들(909, 910) 사이의 전압 차이가 없는 로직 로우레벨의 제1 전송 데이터 신호(ES1)가 인가되면, 제2 원형 필터(908)에서 출력되는 광신호는 그 세기가 최대화 된다. 두 전극들(909, 910) 사이에 소정의 전압 차이가 있는 로직 하이레벨의 제1 전송 데이터 신호(ES1)가 인가되면, 제2 원형 필터(908)에서 출력되는 광신호는 그 세기가 최소화 된다.
제1 전송 데이터 신호(ES1)에 따라 변조되는 제2 원형 필터(908)의 출력 광신호는 제3 도파로(913)를 통하여 파장 다중화기(112)로 전달될 수 있다.
제1 도파로(903), 제1 원형 필터(904), 제2 도파로(906) 그리고 변조기(911)는 동일한 온도 환경을 갖도록 서로 열결합(thermally coupled)되도록 설계될 수 있다. 제1 및 제2 도파로들(903, 906)은 주변 온도 변화에 따라서 도파로의 굴절율이 변할 수 있다. 제1 원형 필터(904)와 변조기(911) 내 제2 원형 필터(908)는 주변 온도 변화에 따라서 원형 필터들(904, 908)의 공진 파장인 제1 파장(λ1)이 변할 수 있다.
제1 파장(λ1)으로 안정적으로 공진하는 광신호가 변조기(911)로 입력될 수 있도록, 열결합된 제1 도파로(903), 제1 원형 필터(904), 제2 도파로(906) 그리고 변조기(911)는 하나의 파장 제어부(914)로 반도체 기판에 집적화할 수 있다. 집적화된 파장 제어부(914)는 그 내부에 열전도율이 높은 물질로 채워지거나, 그 경계면에 외부로부터의 열전달을 방해하는 트랜치(trench)가 형성되고, 트랜치 내부는 열 전도율이 낮은 물질로 채워질 수 있다.
광송신기(111G)에서, 다수개의 다른 채널들도, 제1 채널(CH1)과 유사하게, 파장 제어부를 포함할 수 있다. 예컨대 제n 채널(CHn)에서, 파장 제어부(924)는 제n 전송 데이터 신호(ESn)에 따라 파장 역다중화기(902)에서 분리된 제n 파장(λn)의 광신호를 변조할 수 있다. 파장 제어부(924)는 내부 원형 필터들이 예컨대, 제n 파장(λn)의 공진 범위를 갖도록 설계될 수 있다.
파장 제어부(924)는 파장 역다중화기(902)에서 분리된 제n 파장(λn)의 광신호를 수신하고, 제n 전송 데이터 신호(ESn)에 따라 수신된 광신호의 파장을 변조할 수 있다. 제n 전송 데이터 신호(ES1)에 따라 변조된 파장 제어부(924)의 출력 광신호는 도파로(923)를 통하여 파장 다중화기(112)로 전달될 수 있다.
파장 제어부(924)는, 그 내부의 원형 필터들과 도파관들의 동일한 온도 환경 제공을 위하여, 반도체 기판에 집적화될 수 있다. 집적화된 파장 제어부(924)는 그 내부에 열전도율이 높은 물질로 채워지거나, 그 경계면에 외부로부터의 열전달을 방해하는 트랜치(trench)가 형성되고, 트랜치 내부는 열 전도율이 낮은 물질로 채워질 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 다파장 광신호를 출력하는 광원; 및
    상기 다파장 광신호에서 제1 파장의 광신호를 수신하고, 상기 제1 파장의 광신호에 제1 전송 데이터 신호를 결합시켜 파장 다중화된 광신호를 출력하는 파장 제어부를 구비하고,
    상기 파장 제어부는 그 내부에 열전도율이 높은 물질로 채워진 반도체 기판에 집적화되는 것을 특징으로 하는 광송신기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광송신기는
    상기 광원과 상기 파장 제어부 사이에 커플러를 연결시켜, 상기 광원에서 출력되는 광신호를 상기 제1 파장으로 안정화시키는 것을 특징으로 하는 광송신기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 파장 제어부는
    상기 커플러를 통해 입력되는 광신호가 전달되는 제1 도파로;
    상기 제1 도파로의 광신호를 상기 제1 파장으로 공진시키는 제1 원형 필터;
    상기 제1 원형 필터에서 출력되는 상기 제1 파장의 광신호를 상기 커플러를 통해 상기 광원으로 전달하는 제2 도파로;
    상기 제1 원형 필터에서 출력되는 상기 제1 파장의 광신호가 전달되는 제3 및 제4 도파로들; 및
    상기 제3 도파로로 전달된 광신호를 수신하고, 상기 제1 전송 데이터 신호에 따라 상기 수신된 광신호의 세기를 변조하는 제1 변조기를 구비하는 것을 특징으로 하는 광송신기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 파장 제어부는
    상기 제4 도파로로 전달된 광신호를 이용하여 상기 광원의 전력 상태를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 광송신기.
  5. 제3항에 있어서, 상기 파장 제어부는
    상기 제4 도파로로 전달된 광신호를 수신하고, 제2 전송 데이터 신호에 따라 상기 수신된 광신호의 세기를 변조하는 제2 변조기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광송신기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광송신기는
    상기 광원과 상기 파장 제어부 사이에 서큐레이터를 연결시켜, 상기 광원에서 출력되는 광신호를 상기 제1 파장으로 안정화시키는 것을 특징으로 하는 광송신기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 파장 제어부는
    상기 광원에서 출력되는 광신호가 상기 서큐레이터의 제1 포트로 입력되고 제2 포트로 출력되는 광신호를 전달하는 제1 도파로;
    상기 제1 도파로의 광신호를 상기 제1 파장으로 공진시키는 제1 원형 필터;
    상기 제1 원형 필터에서 출력되는 상기 제1 파장의 광신호를 상기 서큐레이터의 제3 포트로 입력시키고 상기 제1 포트로 출력시켜 상기 광원으로 전달하는 제2 도파로;
    상기 제1 원형 필터에서 출력되는 상기 제1 파장의 광신호가 전달되는 제3 및 제4 도파로들; 및
    상기 제3 도파로로 전달된 광신호를 수신하고, 상기 제1 전송 데이터 신호에 따라 상기 수신된 광신호의 세기를 변조하는 제1 변조기를 구비하는 것을 특징으로 하는 광송신기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 광원은
    피이드백 레이저 다이오드와 패브리 페롯 레이저 다이오드 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 광송신기.
  9. 서로 다른 파장의 광신호들을 이용하여 전송 데이터 신호들을 전송하는 다수개의 광송신기들;
    상기 광수신기들로부터 전송되는 파장 분할 다중화된 광신호를 광채널로 전송하는 파장 다중화기;
    상기 광채널을 통해 전송되는 상기 파장 분할 다중화된 광신호를 수신하여 각 파장별로 분리하는 파장 역다중화기; 및
    상기 파장 역다중화기에서 파장 분리된 광신호들을 상기 전송 데이터 신호들로 변환하는 광수신기를 구비하고,
    상기 광송신기는
    다파장 광신호를 출력하는 광원; 및
    상기 다파장 광신호에서 제1 파장의 광신호를 수신하고, 상기 제1 파장의 광신호에 제1 전송 데이터 신호를 결합시켜 파장 다중화된 광신호를 출력하는 파장 제어부를 구비하고,
    상기 파장 제어부는 그 내부에 열전도율이 높은 물질로 채워진 반도체 기판에 집적화되는 것을 특징으로 하는 광통신 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 광송신기는
    상기 파장 제어부의 경계면에 외부로부터의 열전달을 방해하는 트랜치가 형성되고, 상기 트랜치의 내부는 열 전도율이 낮은 물질로 채워지는 것을 특징으로 하는 광통신 시스템.
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