KR20150084876A

KR20150084876A - 광 수신기의 집적 회로

Info

Publication number: KR20150084876A
Application number: KR1020157014278A
Authority: KR
Inventors: 조르지오스 칼로게라키스; 리오넬 리; 더린 응우옌
Original assignee: 피니사 코포레이숀
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2013-10-28
Publication date: 2015-07-22
Also published as: JP2015537445A; EP2912787A4; JP2018026880A; US20150180587A1; US9191123B2; CN104871456A; US8977139B2; EP2912787B1; KR101725878B1; CN104871456B; EP2912787A1; US20140119746A1; CA2889966C; WO2014070675A1; CA2889966A1; JP2020092430A

Abstract

회로는 광 신호를 수신하고, 상기 광 신호를 전류 신호로 변환하도록 구성되는 포토 다이오드(photodiode)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 회로는 상기 포토 다이오드에 연결되고, 상기 전류 신호를 전압 신호로 변환하도록 구성되는 트랜스임피던스 증폭기(transimpedance amplifier)를 포함할 수 있다. 아울러, 상기 회로는 상기 트랜스임피던스 증폭기에 연결되고, 상기 광 신호의 고주파 성분의 손실을 적어도 부분적으로 보상하기 위해 상기 전압 신호를 등화하도록 구성되는 등화기(equalizer)를 포함할 수 있다. 상기 등화기 및 상기 트랜스임피던스 증폭기는 하나의 집적 회로에 수용될 수 있다.

Description

광 수신기의 집적 회로{INTEGRATED CIRCUITS IN OPTICAL RECEIVERS}

본 명세서에서 설명하는 실시예들은 광 수신기들을 위한 집적 회로들에 관한 것이다.

광학 시스템(optical systems)은 데이터를 전송하는데, 광 섬유(optical fibers)와 같은 광학 채널(optical channels)을 통해 이동하는 광 신호(optical signals)를 사용한다. 광 신호의 데이터 속도(data rates)가 증가할 때, 광 신호의 주파수 특성(frequency response)은 변경될 수 있다. 특히, 광 신호의 고주파 성분은 광 신호의 저주파 성분보다 더 많이 손실될 수 있다. 광 신호의 고주파 성분의 손실은 광 섬유, 다른 구성 요소(components)와 인자(factors) 간의 광 신호를 생성하는 송신기들에 의해 야기될 수 있다. 광학 시스템 내에서의 광 신호의 고주파 성분의 손실은 적절한 허용 오차 내에서 빠른 속도로 데이터를 전송하는 광학 시스템의 능력을 감소시킬 수 있으며, 광학 시스템 내에서의 데이터 전송 실패로 이어질 수 있다.

본원에서 특허 청구된 주제는 어떤 단점을 해결하거나 상술한 바와 같은 환경들에서만 동작하는 실시예들에 국한되지 않는다. 오히려, 이 배경은 본 명세서에 기술된 몇몇 실시예들이 실행될 수 있는 일 예시적인 기술영역을 예시하기 위해 단지 제공된다.

몇몇 예시적인 실시예들은 일반적으로 집적 회로에 관한 것이다.

일 실시예에서, 회로(circuit)는 광 신호를 수신하고, 상기 광 신호를 전류 신호로 변환하도록 구성되는 포토 다이오드(photodiode)를 포함할 수 있다. 상기 회로는 상기 포토 다이오드에 연결되고, 상기 전류 신호를 전압 신호로 변환하도록 구성되는 트랜스임피던스 증폭기(transimpedance amplifier)를 더 포함할 수 있다. 상기 회로는 상기 트랜스임피던스 증폭기에 연결되고, 상기 광 신호의 고주파 성분의 손실을 적어도 부분적으로 보상하기 위해 상기 전압 신호를 등화하도록 구성되는 등화기(equalizer)를 더 포함할 수 있다. 상기 등화기 및 상기 트랜스임피던스 증폭기는 하나의 집적 회로에 수용될 수 있다.

일 실시예에서, 집적 회로(integrated circuit)는 포토 다이오드로부터 전류 신호를 수신하고 트랜스임피던스 증폭기를 이용해 상기 전류 신호를 전압 신호로 변환하도록 구성되는 입력 스테이지(stage)를 포함할 수 있다. 상기 전류 신호는 포토 다이오드로부터 수신되는 광 신호를 나타낼 수 있다. 상기 집적 회로는 상기 트랜스임피던스 증폭기에 연결되고, 상기 광 신호의 고주파 성분의 손실을 적어도 부분적으로 보상하기 위해 상기 전압 신호를 등화하도록 구성되는 등화기를 더 포함할 수 있다. 상기 집적회로는 상기 집적 회로로부터 다른 집적 회로로 상기 등화된 전압 신호를 드라이브하는 드라이버를 더 포함할 수 있다.

본 요약은 아래의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 더 기술되어 있는 개념들의 선택을 간략한 형태로 소개하기 위해 제공되어 있다. 본 요약은 특허청구범위 주제의 핵심 특징 또는 본질적인 특징을 구별하기 위해 의도한 것도, 특허청구범위 주제의 범위를 정하는데 도움이 되는 것으로 사용되도록 의도한 것도 아니다.

본 발명의 추가적 특징 및 이점은 하기의 설명에 나타나 있거나 발명의 실시에 의해 알 수 있다. 본 발명의 특징 및 이점은 특히 특허청구범위에 지적된 지침 및 조합에 의해 구현되고 얻어질 수 있다. 본 발명의 이들 및 다른 특징들은 하기의 설명 및 특허청구범위로부터 더 완전히 명백해지거나 하기에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예에 의해 알 수 있다.

본 발명의 내용에 포함됨.

첨부도면에 도시된 실시예들을 참조로 본 발명을 더 구체적으로 설명할 것이다. 이들 도면들은 본 발명의 단지 몇몇 실시예들만을 도시한 것이며 따라서 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않는 것으로 이해된다. 본 발명은 첨부도면의 이용을 통한 추가적인 한정과 상세 내용과 더불어 기술되고 설명될 것이다.
도 1a는 집적 회로를 포함하는 광학 시스템의 예를 도시한 블록도이다.
도 1b는 도 1a의 광학 시스템 내의 전압 전기 신호의 주파수 특성을 도시한 그래프이다.
도 2는 집적 회로를 포함하는 수신기의 예를 도시한 블록도이다.
도 3은 등화기(equalizer)의 예를 도시한 블록도이다.
도 4a는 정적 등화기(static equalizer)의 예를 도시한 도면이다.
도 4b는 가변 등화기(adjustable equalizer)의 예를 도시한 도면이다.
도 5는 집적 회로를 포함하는 수신기의 다른 예를 도시한 블록도이다.
도 6은 집적 회로를 포함할 수 있는 광전자 모듈(optoelectronic module)의 예를 도시한 사시도이다.

본 명세서에 기술된 몇몇의 실시예는 집적 회로를 포함할 수 있다. 집적 회로는 트랜스 임피던스(transimpedance) 증폭기(amplifier)(TIA)와 등화기(equalizer) 회로를 포함할 수 있으며, 광학 채널을 통해 수신된 광 신호를 전기 신호로 변환하도록 구성된 광 수신기 회로의 일부일 수 있다.

집적 회로 내의 TIA는 수신된 광 신호에 기초하여, 포토 다이오드에 의해 생성된 전류 신호를 전압 신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 등화기 회로는 수신된 광 신호의 고주파 성분의 손실을 적어도 부분적으로 보상하기 위해, 전압 신호를 등화하도록 구성될 수 있다.

TIA와 등화기를 단일 집적 회로에 집적시킴으로써, 클록(clock) 및 데이터 복구 회로와 같은 다른 회로 및/또는 집적 회로에 등화된 전압 신호를 구동(drive)하기 위한 TIA 및 등화기 회로에 연결(couple)된 드라이버는, 비선형이 될 수 있다. 드라이버를 비선형이 되도록 하는 것은 드라이버와 이에 따른 광 수신기에 의해 사용되는 전력을 감소시킬 수 있다. 추가적으로(Additionally) 또는 대안적으로(alternately), 또다른 회로 및/또는 집적 회로에 전압 신호를 구동하기 전에 TIA에 의해 발생된 전압 신호를 등화하는 것은, TIA가 다른 회로 및/또는 집적 회로로부터 분리(decoupled)되도록 한다. 또다른 회로 및/또는 집적 회로로부터 TIA를 분리하는 것은, TIA 및 또다른 회로 및/또는 집적 회로 사이에서, 또다른 회로 및/또는 집적 회로에 전압 신호를 전송하기 전에 TIA에 의해 생성된 전압 신호가 등화되지 않는 경우에 허용되는 것보다, 더 높은 수준의 간섭을 허용할 여지를 줄 수 있다.

도 1a는, 집적 회로(124)를 포함하는 광학 시스템(100)의 예를 도시한 블록도이며, 본 명세서에 기술된 적어도 몇몇의 실시예에 따라 배치된다. 광학 시스템(100)은, 송신기(transmitter, 110), 광학 채널(optical channel, 112), 집적 회로(124)를 포함하는 수신기(receiver, 120), 및 클록 및 데이터 복구 회로(CDR 회로, 130)를 포함할 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.

송신기(110)는 전기 신호로부터 광 신호를 생성하고, 광학 채널(112)을 통해 광 신호를 전송하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 송신기(110)는 전기 신호가 광 신호로 변환되기 전에 전기 신호를 등화하도록 구성되는 등화기를 포함할 수 있다. 이들 및 다른 실시 예에서, 송신기(110)는, 광학 채널(112)을 통해 이동함에 따른 광 신호의 열화를 보상하는 것을 지원하기 위해, 전기 신호를 등화할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 송신기(110)는, 전기 및 광 신호의 데이터 속도보다 더 느린 속도로 동작하는 송신기(110)로 인한 광 신호의 열화를 보상하는 것을 지원하기 위해, 전기 신호를 등화할 수 있다.

광학 채널(112)는 광 신호를 전달하도록 구성되는 임의의 채널일 수 있다. 예를 들어, 광학 채널(112)은 멀티 모드(multi-mode) 광 섬유 또는 다른 유형의 광 섬유와 같은 광 섬유일 수 있다. 광 신호가 광학 채널(112)을 통과할 때, 광학 채널(112)의 특성은 광 신호의 열화를 일으킬 수 있다. 일부 실시예에서, 광학 채널(112)은 광 신호의 저주파 성분보다 광 신호의 고주파 성분에 더 영향을 미칠 수 있다. 이들 및 다른 실시예에서, 광학 채널(112)은 저주파 성분보다 고주파 성분을 더 열화시킬 수 있다.

수신기(120)는 광학 채널(112)에 연결될 수 있고, 광 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 수신기(120)는 또한 광 신호를 전기 신호로 변환하고, CDR 회로(130)에 전기 신호를 전송하도록 구성될 수 있다. 특히, 수신기(120)는 광 신호를 전류 전기 신호로 변환하고, 이후 전류 전기 신호를 CDR 회로(130)로 송신되는 전압 신호로 변환하도록 구성될 수 있다.

수신기(120)는 포토 다이오드 또는 다른 광전 변환기(optical to electrical converter)를 이용하여, 광 신호를 전류 전기 신호로 변환 할 수 있다. 광 신호를 전류 전기 신호로 변환 한 후, 집적 회로(124)는 전류 전기 신호를 전압 전기 신호로 변환할 수 있다. 집적 회로(124)는, 송신기(110) 및/또는 광학 채널(112)의 제한(limitations), 결함(defects), 또는 다른 양상(aspects)에 의해 발생하는 광 신호의 고주파 성분의 열화를 적어도 부분적으로 보상하기 위해, 전압 전기 신호를 등화할 수 있다. 집적 회로(124)가 광 신호를 전압 전기 신호로 변환하고 전압 전기 신호를 등화한 후, 집적 회로(124)는 CDR 회로(130)로 등화된 전압 전기 신호를 전송할 수 있다.

집적 회로(124)는 전류 전기 신호를 전압 전기 신호로 변환하는 회로와 전압 전기 신호를 등화하는 회로 모두를 수용할(house) 수 있다. CDR 회로(130)에 전압 전기 신호를 전송하기 전에 전압 전기 신호를 등화함으로써, 광학 시스템(100)에 의해 사용되는 전력은, 전류 전기 신호를 전압 전기 신호로 변환하는 회로 외에 CDR 회로 또는 다른 회로에서 전압 전기 신호를 등화하는 광학 시스템에 비하여, 감소될 수 있다. 선형 드라이버 대신 비선형 드라이버를 이용하여 수신기(120)로부터 CDR 회로(130)로 전압 전기 신호가 전송될 수 있기 때문에, 광학 시스템(100)에 의해 사용되는 전력은 감소될 수 있다. 광 신호의 생성 및/또는 전송에 영향을 미치는 비선형 효과는 집적회로(124)가 전압 전기 신호를 등화하는 것에 의해 이미 해명되었기 때문에(accounted for), 비선형 드라이버는 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 전압 전기 신호를 등화하는 것은 수신기(120)가 CDR 회로(130)로부터 분리되도록 허용한다. 대안적으로 또는 부가적으로, 전압 전기 신호를 등화하는 것은, 수신기(120)로부터 CDR 회로(130)로 전송된 등화된 전압 전기 신호의 허용 불가능한 손실을 야기함이 없이, 수신기(120)와 CDR 회로(130) 사이의 간섭의 더 높은 수준을 허용할 수 있다.

수정(modifications), 추가(additions), 또는 생략(omissions)이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 광학 시스템(100)에 가해질 수 있다. 예를 들어, 수신기(120)는 CDR 회로(130) 이외의 다른 회로에 대한 등화된 전압 전기 신호를 전송할 수 있다.

도 1b는 도 1a의 광학 시스템(100) 내의 전압 전기 신호의 주파수 특성을 도시한 그래프(150)이며, 본 명세서에 기술된 적어도 몇몇의 실시예에 따라 배치된다. 그래프(150)는 전압 전기 신호의 다양한 주파수 성분의 주파수(frequency)를 나타내는 X 축을 갖는다. 그래프(150)의 Y 축은 전압 전기 신호의 주파수 성분의 크기(magnitude)를 나타낸다. 그래프는 실선(160)과 점선(170)을 포함한다.

실선(160)은, 전압 전기 신호가 광학 시스템(100)을 통과한 광 신호로부터 얻어진 후의, 전압 전기 신호의 서로 다른 주파수 성분의 크기를 나타낸다. 실선(160)에 의해 도시 된 바와 같이, 전압 전기 신호의 고주파 성분의 크기는 전압 전기 신호의 저주파 성분의 크기보다 더 약화(attenuate)되어 있다. 크기가 줄여진 고주파 성분의 예는 몇 GHz 이상의 주파수를 갖는 주파수 성분을 포함한다.

점선(170)은, 전압 전기 신호가 광학 시스템(100)을 통과하고 집적 회로(124)에 의해 등화된 광 신호로부터 얻어진 후의, 전압 전기 신호의 서로 다른 주파수 성분의 크기를 나타낸다. 점선(170)에 의해 도시 된 바와 같이, 전압 전기 신호의 고주파 성분의 크기는 등화되지 않은 전압 전기 신호의 고주파 성분의 크기에 비하여, 증가된다.

도 2는 집적 회로(210)를 포함하는 수신기(200)의 예를 도시한 블록도이며, 본 명세서에 기술된 적어도 몇몇의 실시예에 따라 배치된다. 수신기(200)는 집적 회로(210)에 연결된 포토 다이오드(214)를 포함할 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다. 집적 회로(210)는 트랜스 임피던스 증폭기(transimpedance amplifier;TIA, 220), 등화기(equalizer, 230), 드라이버(driver, 240), 입력 포트 (, input port, 215), 통신 포트(communication port, 216), 및 출력 포트(output port, 218)를 포함할 수 있다.

도 2는 포토 다이오드(214)에 인접하는 광 섬유(212)를 더 도시한다. 광 섬유(212)는 광 신호를 전송하도록 구성되는, 다중 모드 광섬유와 같은, 임의의 유형의 광 섬유일 수 있다. 포토 다이오드(214)는 광 섬유(212)로부터 광 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 포토 다이오드(214)는 또한 수신된 광 신호를 전류 전기 신호로 변환하고, 집적 회로(210)의 입력 포트(215)로 전류 전기 신호를 전송하도록 구성될 수 있다.

TIA(220)는 입력 포트(215)로부터 전류 전기 신호를 수신하고, 전류 전기 신호를 전압 전기 신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, TIA(220)는 또한 전압 전기 신호를 증폭할 수 있다. 일부 실시예에서, TIA(220)는 선형 응답 또는 근사적인(approximate) 선형 응답을 가질 수 있다. 따라서, TIA(220)는 전압 전기 신호의 서로 다른 주파수 성분에 근소하게 다른 영향를 갖거나, 다른 영향을 갖지 못한다. 따라서, 주파수 성분들 사이의 크기의 차이가 근소하게 유지될 수 있다. TIA(220)는 등화기(230)에 전압 전기 신호를 전송할 수 있다.

등화기(230)는 전압 전기 신호를 등화하도록 구성될 수 있다. 전압 전기 신호를 등화하면서, 등화기(230)는, 전압 전기 신호의 주파수 성분들의 크기들 간의 차이를 감소시키기 위해, 전압 전기 신호의 특정 주파수 성분의 크기를 조정할 수 있다. 예를 들어, 전압 전기 신호의 고주파 성분이 전압 전기 신호의 저주파 성분보다 낮은 크기를 가진다면, 등화기(230)는, 주파수 성분들의 크기들 간의 차이를 감소시키기 위해, 저주파 성분의 크기를 감소시키거나, 고주파 성분의 크기를 증가시키거나, 저주파 성분의 크기를 감소시키고 고주파 성분의 크기를 증가시킬 수 있다. 전압 전기 신호를 등화하는 것은 광 섬유(212)를 통과한 광 신호로 송신된 데이터 신호의 심볼 간 간섭을 감소시킬 수 있다. 심볼 간 간섭을 감소시키는 것은 데이터 신호의 더 나은 복원(recovery)을 가능하게 한다. 등화기(230)는 등화된 전압 전기 신호를 드라이버(240)로 전송할 수 있다.

일부 실시 예에서, 등화기(230)는 연속 시간 선형 등화기(continuous time linear equalizer) 또는 선형 피드 포워드 등화기(linear feed forward equalizer)와 같은 선형 등화기일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 등화기(230)는 정적 등화기(static equalizer), 가변 등화기(adjustable equalizer), 또는 이들의 조합일 수 있다. 정적 등화기는 일관된 방식으로 신호의 하나 이상의 주파수 성분의 크기를 조정할 수 있다. 가변 등화기는 입력에 기초하여 조정될 수 있는 가변 등화기 내의 설정에 기초하여, 신호의 하나 이상의 주파수 성분의 크기를 조정할 수 있다. 예를 들어, 통신 포트(216)는 크기가 영향을 받을 및/또는 얼마나 많은 크기가 영향을 받을 전압 전기 신호의 주파수 성분에 대해 외부 소스로부터 지시(indication)를 수신하도록 구성될 수 있다. 외부 소스로부터의 지시에 기초하여, 등화기(230)는 전압 전기 신호의 등화를 조정할 수 있다. 통신 포트(216)는 직렬 포트 또는 병렬 포트와 같은 임의의 타입의 통신 포트일 수 있다. 통신 포트(216)가 직렬 포트인 경우, 집적 회로(210)는 I2C, SPI, 직렬 ATA, 파이어 와이어(Fire Wire), PCI, PCI 익스프레스 등과 같은 다수의 시리얼 통신 프로토콜들 중 어느 하나를 이용하여 외부 소스와 인터페이스(interface)할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 통신 포트(216)가 병렬 포트인 경우, 집적 회로(210)는 ISA, 병렬 ATA, SCSI 등과 같은 다수의 병렬 통신 프로토콜 중 어느 하나를 이용하여 외부 소스와 인터페이스할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

드라이버(240)는 등화기(230)로부터 등화된 전압 전기 신호를 수신하고, 다른 집적 회로와 같은 다른 회로로 출력 포트 (218) 밖으로 등화된 전압 전기 신호를 드라이브(drive)할 수 있다. 예를 들어, 드라이버(240)는 CDR 회로로 등화된 전압 전기 신호를 드라이브할 수 있다. 일부 실시예에서, 드라이버(240)는 비선형 응답을 가질 수 있다. 선형 응답에 비해 비선형 응답을 갖는 드라이버(240)는 드라이버(240)의 전력 소모(power consumption) 및 그리고 집적 회로(210)의 전력 소모를 줄일 수 있다. 전압 전기 신호가 드라이버(240)에 의해 드라이브되기 전에 등화기(230)에 의해 등화되기 때문에, 드라이버(240)는 비선형 응답을 가질 수 있다. 수신기(200)와 유사한 수신기가 등화기를 포함하지 않는 상황에서는, 수신기의 드라이버는 전압 전기 신호에 변화를 최소화하기 위한 선형 또는 실질적으로 선형인 응답을 가질 수 있다; 이에 의해 전압 전기 신호로부터 추출된 데이터 신호의 에러를 감소시키기 위해.

수정, 추가 또는 생략이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 수신기(200)에 대해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 수신기(200)는 포토 다이오드 이외에 광전 변환기를 포함 할 수 있다. 다른 예로서, 집적 회로(210)는 드라이버(240)를 포함하지 않을 수 있다. 이들 및 다른 실시 예에서는 TIA(220) 및 등화기(230)는 집적 회로(210)를 구성하고, 드라이버(240)는 별도의 구성 요소일 수 있다. 다른 예로서, 일부 실시 예에서는, 집적 회로(230)는 통신 포트(216)를 포함하지 않을 수 있다. 이들 및 다른 실시 예에서는, 등화기(230)는 정적 등화기일 수 있다.

도 3은 등화기(300)의 예를 도시한 블록도이며, 본 명세서에 기술된 적어도 몇몇의 실시예에 따라 배치된다. 등화기(300)는 정적 부분 및 가변 부분을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 정적 부분은 정적 등화부(static equalizer unit, 310)를 포함할 수 있고, 가변 부분은 가변 등화부(adjustable equalizer unit, 320)를 포함할 수 있다. 등화기(300)는 신호를 수신하고 상기 신호의 주파수 성분들 중에서 등화를 제공하도록 구성될 수 있다.

정적 등화부(310)는 등화기(300)에 의해 수신된 신호의 일정한 등화를 제공하도록 구성될 수 있다. 일정한 등화를 제공하는 것은 정적 등화부(310)가 미리 정해진 양만큼 신호의 설정 주파수 성분(set frequency components)의 크기를 조정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 정적 등화부(310)는 5 GHz 이상인 신호의 주파수 성분의 크기를 20dB 씩 증가시킬 수 있다. 일부 실시 예에서, 정적 등화부(310)는 디지털 등화기 또는 아날로그 등화기 일 수 있다.

가변 등화부(320)는 등화기(300)에 의해 수신된 신호의 가변 등화를 제공하도록 구성될 수 있다. 가변 등화를 제공하는 것은 가변 등화부(320)가 가변적인 양만큼 신호의 설정 주파수 성분의 크기를 조정하거나, 설정된 양만큼 신호의 가변적인 주파수 성분의 크기를 조정하거나, 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가변 등화부(320)는 5 GHz 이상의 신호의 주파수 성분들의 크기를 20dB씩 증가시킬 수 있고, 그 다음 5 GHz 이상의 신호의 주파수 성분들의 크기를 10dB씩 증가시키도록 조정될 수 있다. 다른 예로서, 가변 등화부(320)는 5 GHz 이상의 신호의 주파수 성분들의 크기를 20dB씩 증가시킬 수 있고, 그 다음 7 GHz 이상의 신호의 주파수 성분들의 크기를 20dB씩 증가시키도록 조정될 수 있다. 일부 실시 예에서, 가변 등화부(320)는 디지털 등화기 또는 아날로그 등화기일 수 있다. 가변 등화부(320)는 등화기(300) 내부의 통신 포트(322)를 통해 수신되는 입력에 기초하여 조정될 수 있다.

등화기(300)는 TIA 같은 다른 구성 요소를 갖는 단일 집적 회로로 통합될 수 있다. 예를 들어, 등화기(300)는 도 2의 등화기(230) 대신에 이용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 등화기(300)는 도 1a의 IC(124)의 일부일 수 있다.

수정, 추가 또는 생략이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 등화기(300)에 대해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 등화기(300)는 다수의 고정 이퀄라이저들 또는 다수의 가변 등화기들을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 등화기(300)는 정적 등화부(310) 또는 가변 등화부(320)를 포함하지 않을 수 있다.

도 4a는 정적 등화기(400a)의 예를 도시한 도면이며, 본 명세서에 기술된 적어도 몇몇의 실시예에 따라 배치된다. 정적 등화기(400a)는 저항들(resistors, 402 및 404) 및 캐패시터(406)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 저항들(402 및 404)은, 정적 등화기(400a)의 입력과 출력에 연결된 저항(402) 및 상기 출력과 접지(ground) 사이에 연결된 저항(404)을 포함하여, 저항 분배기(resistive divider)를 형성할 수 있다. 캐패시터(406)는 상기 입력과 상기 출력 사이의 저항(402)을 통해 연결될 수 있다. 정적 등화기(400a)는 신호의 저주파 성분의 저항 분배기로 동작하여 저주파 성분의 크기를 줄일 수 있다. 정적 등화기(400a)의 고주파 성분은 캐피시터(406)의 경로에 의해 저항 분배기를 통과할 수 있다. 따라서, 정적 등화기(400a)는 저주파 성분의 크기와 유사한 저주파 성분의 크기를 줄임으로써 신호를 등화할 수 있다. 크기의 감소량 및 크기의 감소 없이 통과하는 높은 주파수는 저항들(402 및 404) 및 캐패시터(406)의 값에 기초하여 선택될 수 있다. 수정, 추가 또는 생략이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 정적 등화기(400A)에 이루어질 수 있다. 예를 들어, 추가적인 액티브(active) 및/또는 패시브(passive) 회로 소자들이 정적 등화기(400a)에 포함될 수 있다.

도 4b는 가변 등화기(400b)의 예를 도시한 도면이며, 본 명세서에 기술된 적어도 몇몇의 실시예에 따라 배치된다. 가변 등화기(400b)는 하나 이상의 조정 가능한 값에 대해 선택된 값에 기초하여 신호를 등화하도록 구성 될 수 있다.

가변 등화기(400b)는 가변 이득 블록들(adjustable gain blocks, 410, 412, 및 414), 지연 블록들(delay blocks, 420 및 422) 및 가산기(summer, 430)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 지연 블록들(420 및 422)은 동일한(same) 지연 또는 가변적인(varying) 지연을 가질 수 있다. 가변 이득 블록들(410, 412, 및 414)은 각각 신호의 크기 또는 신호의 지연된 부분을 증가 및/또는 감소하하도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 가변 이득 블록(410)은 ½의 이득을 가지고 이에 따라 신호의 크기를 감소시킬 수 있고, 가변 이득 블록(412)은 2의 이득을 가지고 이에 따라 신호의 크기 또는 신호의 지연된 부분을 증가시킬 수 있다.

가변 등화기(400b)의 입력에서의 신호는 이득 블록(410) 및 지연 블록(420)으로 전송될 수 있다. 이득 블록(410)은 신호의 크기를 조정할 수 있고, 가산기(430)로 조정된 신호를 전송할 수 있다. 지연 블록(420)은 신호를 지연 시킬 수 있다. 지연된 신호의 크기는 이득 블록(412)에 의해 조정될 수 있다. 이득 블록(412)로부터의 조정되고 지연된 신호는 가산기(430)로 전송될 수 있다. 지연 블록(422)은 지연된 신호를 더 지연시킬 수 있고, 이득 블록(414)으로 2배 지연된 신호를 전송할 수 있다. 이득 블록(414)은 2배 지연된 신호의 크기를 조정할 수 있고, 가산기(430)로 조정된 2배 지연된 신호를 전송할 수 있다. 가산기(430)는 조정된 신호, 조정되고 지연된 신호, 및 조정된 2배 지연된 신호를 합산할 수 있고, 가변 등화기(400b)의 출력에 결과를 출력할 수 있다. 가변 등화기(400b)는 저주파 성분의 크기에 보다 유사한 신호의 고주파 성분의 크기를 증가시킴으로써, 신호를 등화할 수 있다. 수정, 추가 또는 생략이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 가변 등화기(400b)에 이루어질 수 있다. 예를 들어, 가변 등화기(400b)는 부가적인 지연 블록 및 이득 블록을 가지는 것으로 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 가변 등화기(400b)는 피드백 루프 및 이득 블록을 가지는 것으로 구성될 수 있다.

도 5는 집적 회로(510)를 포함하는 수신기(500)의 다른 예를 도시한 블록도이며, 본 명세서에 기술된 적어도 몇몇의 실시예에 따라 배치된다. 수신기(500)는 집적 회로(510)에 연결된 포토 다이오드(514)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 집적 회로(510)는 TIA(520), 등화기(530), 드라이버(540), 입력 포트(515), 통신 포트(516) 및 출력 포트(518)를 포함할 수 있다.

도 5는 포토 다이오드(514)에 인접하는 광 섬유(512)를 더 도시한다. 광 섬유(512)는 광 신호를 전송하는, 다중 모드 섬유(multi-mode fiber)와 같은 임의의 유형의 광 섬유일 수 있다. 포토 다이오드(514)는 광 섬유(512)로부터 광 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 또한, 포토 다이오드(514)는 광 신호를 전류 전기 신호로 변환하고, 집적 회로(510)의 입력 포트(515)로 전류 전기 신호를 전송하도록 구성될 수 있다.

TIA(520)는 입력 포트(515)로부터 전류 전기 신호를 수신하고, 전류 전기 신호를 차동 전압 전기 신호들(differential voltage electrical signals)의 쌍으로 변환하도록 구성될 수 있다. TIA(520)는 포토 다이오드(514)로부터의 전류 전기 신호를 차동 전압 전기 신호들의 제1 전압 신호로 변환하도록 구성될 수 있는 제1 증폭기(522) 및 제1 저항(521)을 포함할 수 있다. 또한, TIA(520)는 전류 신호 및/또는 제1 전압 신호에 기초하여 차동 전압 전기 신호들의 제2 전압 신호를 생성하도록 구성될 수 있는 커패시터(525), 제2 증폭기(523), 및 제2 저항(524)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 전압 신호는 증폭기(528)에 의해 증폭되고 등화기(530)로 전송될 수 있다.

일부 실시 예에서, TIA(520)는 선형 응답 또는 근사적인(approximate) 선형 응답을 가질 수 있다. 따라서, TIA(520)는 차동 전압 전기 신호들의 쌍의 서로 다른 주파수 성분에 근소하게 다른 영향를 갖거나, 다른 영향을 갖지 못한다. 따라서, 주파수 성분들 사이의 크기의 차이가 근소하게 유지될 수 있다.

등화기(530)는 차동 전압 전기 신호들의 쌍을 등화하도록 구성될 수 있다. 등화기(500)는 정적 부분 및 가변 부분을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 정적 부분은 정적 등화부(534)를 포함할 수 있고, 가변 부분은 가변 등화부(532)를 포함 할 수 있다. 정적 등화부(534)는 미리 정해진 양만큼 차동 전압 전기 신호들의 쌍의 설정 주파수 성분의 크기를 조정함에 의해 차동 전압 전기 신호들의 쌍을 등화하도록 구성될 수 있다. 차동 전압 전기 신호들의 쌍을 등화하기 위해, 정적 등화부(534)는 차동 전압 전기 신호들의 쌍의 고주파 또는 저주파 성분들의 크기를 감소 또는 증가시킬 수 있다.

가변 등화부(532)는 차동 전압 전기 신호들의 쌍의 조정 가능한 등화를 제공하도록 구성 될 수 있다. 일부 실시 예에서, 가변 등화부(532)에 의해 제공되는 등화의 양은 통신 포트(516)를 통해 수신된 입력에 기초하여 결정될 수 있다. 일부 실시 예에서, 가변 등화부(532)는 또한 정적 등화부(534)에 의해 수행된 등화에 기초하여 차동 전압 전기 신호들의 쌍의 고주파 또는 저주파 성분들을 감소 또는 증가시킬 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 가변 등화부(532)는 크기가 정적 등화부(534)에 의해 증가된 주파수 성분의 크기를 감소시키거나, 크기가 정적 등화부(534)에 의해 감소된 주파수 성분의 크기를 증가시키도록 구성될 수 있다. 가변 등화부((532)는 차동 전압 전기 신호들의 쌍의 미세한 조정 등화(finer tuned equalization)에 이용될 수 있다. 일부 실시 예에서, 정적 등화부(534) 및 가변 등화부(532)는 선형 등화기일 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 정적 등화부(534) 및 가변 등화부(532)는 디지털 등화기, 아날로그 등화기, 또는 이들의 조합일 수 있다. 등화기(530)는 드라이버(540)에 차동 전압 전기 신호들의 등화된 쌍을 전송할 수 있다.

드라이버(540)는 등화기(530)로부터 차동 전압 전기 신호들의 등화된 쌍을 수신하고, 다른 집적 회로와 같은 다른 회로로 출력 포트(218)를 통해 차동 전압 전기 신호들의 등화된 쌍을 드라이브할 수 있다. 예를 들어, 드라이버(540)는 CDR 회로에 차동 전압 전기 신호들의 등화된 쌍을 드라이브할 수 있다. 일부 실시 예에서, 드라이버(540)는 비선형 응답을 가질 수 있다.

수정, 추가 또는 생략이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 수신기(500)에 이루어질 수 있다. 예를 들어, 집적 회로(510)는 드라이버(540)를 포함하지 않을 수 있다. 이들 및 다른 실시 예에서는, TIA(520) 및 등화기(530)는 집적 회로(510)를 형성할 수 있고, 드라이버(540)는 별도의 구성 요소일 수 있다. 일부 실시 예에서, TIA(520)는 추가적인 액티브 및/또는 수동 회로 소자를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 등화기(530)는 추가적인 정적 또는 가변 등화부를 포함할 수 있거나, 정적 등화부(534) 또는 가변 등화부(532)를 포함하지 않을 수 있다.

도 6은 집적 회로(620)를 포함할 수 있는 광전자 모듈(600; 이하, "모듈(600)")의 예를 도시한 사시도이며, 본 명세서에 기술된 적어도 몇몇의 실시예에 따라 배치된다. 모듈(600)은 호스트 장치(미도시)와 관련하여 광 신호를 송신 및 수신하는데 사용하기 위해 구성될 수 있다.

도시 된 바와 같이, 모듈(600)은 바닥 하우징(bottom housing, 602); 하부 하우징(602) 내부에 정의되는 수신포트(receive port, 604) 및 송신 포트(transmit port, 606); 집적 회로(integrated circuit, 620) 및 이에 관해서 위치된 제2 집적 회로(second integrated circuit, 622)를 갖는, 바닥 하우징(602) 내부에 위치하는 PCB(608); 및 바닥 하우징(602)에 또한 위치하는 수신기 광 서브 어셈블리(receiver optical subassembly; ROSA, 610)와 송신기 광 서브 어셈블리(transmitter optical subassembly; TOSA, 612)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 에지 커넥터(edge connector, 614)는 모듈(600)이 호스트 장치와 전기적으로 인터페이스 가능하도록, PCB(608)의 단부(end)에 위치될 수 있다. 이와 같이, PCB(608)는 호스트 장치와 ROSA(610) 및 TOSA(612) 사이의 전기적 통신을 용이하게 한다.

모듈(600)은 1 Gb/s, 10 Gb/s, 20 Gb/s, 40 Gb/s, 100 Gb/s, 또는 더 높은 속도 등을 포함하는 다양한 데이터 속도에서 광 신호 송수신을 위해 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 모듈(600)은 코스(Coarse) WDM(wavelength division multiplexing), 덴스(Dense) WDM 또는 라이트(Light) WDM과 같은 각종 WDM 방식들 중 어느 하나를 이용하는 파장 분할 다중화(WDM)을 사용하여 다양한 고유의 파장(distinct wavelengths)에서 광 신호의 송수신을 위해 구성될 수 있다. 또한, 모듈(600)은 파이버 채널(Fibre Channel) 및 고속 이더넷(High Speed Ethernet)을 포함하는 다양한 통신 프로토콜을 지원하도록 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 비록 도 6의 특정 폼 팩터(form factor)에 도시되어 있으나, 보다 일반적으로, 모듈(600)은 소형 폼 팩터 플러그(Small Form-factor Pluggable; SFP), 향상된 소형 폼 팩터 플러그(enhanced Small Form-factor Pluggable; SFP+), 10 기가비트 소형 폼 팩터 플러그(10 Gigabit Small Form Factor Pluggable; XFP), C 폼 팩터 플러그(C Form-factor Pluggable; CFP)와 쿼드 소형 폼 팩터 플러그(Quad Small Form-factor Pluggable; QSFP) 멀티 소스 규약(multi-source agreements; MSAs)을 포함하는 임의의 다양한 다른 폼 팩터에 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

ROSA(610)는 전기적 인터페이스(616)에 전기적으로 연결되는, 포토 다이오드와 같은, 하나 이상의 광 수신기를 수용할 수 있다. 하나 이상의 광 수신기는 수신 포트(604)를 통해 수신되는 광 신호를, 전기적 인터페이스(616)와 PCB(608)을 통해 집적 회로(620)로 전달되는 해당 전류 전기 신호로 변환하도록 구성될 수 있다. TOSA(612)는 또다른 전기적 인터페이스(618)에 전기적으로 연결되는, 레이저와 같은, 하나 이상의 광 송신기를 수용할 수 있다. 하나 이상의 광 송신기는 PCB(608)와 전기적 인터페이스(618)의 경로에 의해 호스트 장치로부터 수신되는 전기 신호들을, 송신 포트(606)를 통해 송신되는 해당 광 신호들로 변환하도록 구성될 수 있다.

도 1, 2, 또는 5 각각의 집적 회로(124, 210 또는 510)와 유사한 및/또는 대응하는 집적 회로(620)는, 전류 전기 신호를 전압 전기 신호로 변환하고 전압 전기 신호를 등화하도록 구성될 수 있다. 집적 회로(620)는 제2 집적 회로(622)에 등화된 전압 전기 신호를 드라이브할 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 집적 회로는 CDR 회로일 수 있다. 일부 실시 예에서, 도 1, 2, 또는 5 각각의 집적 회로(124, 210 또는 510)와 같은 집적 회로는 ROSA(610)에 통합될 수 있고, 전류 전기 신호를 등화된 전압 전기 신호로 변환하는데 이용될 수 있다. 수정, 추가 또는 생략이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 모듈(600)에 이루어질 수 있다.

도 6에 도시된 모듈(600)은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 하나의 아키텍처(architecture)이다. 이러한 특정 아키텍처는 단지 실시예가 적용될 수 있는 수많은 아키텍처들 중 하나이다. 본 발명의 범위는 임의의 특정 아키텍처나 환경에 한정되는 것은 아니다.

본원에 인용된 모든 예 및 조건부 언어는, 기술을 발전시키기 위해 발명자에 의해 기여되는 본 발명과 개념을 이해하는데 있어 독자를 돕는 교육적인 목적을 위한 것이며, 그러한 구체적으로 인용된 예 및 조건에 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다. 본 발명의 실시 예들이 상세히 설명되었지만, 다양한 변화, 치환 및 변경이 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고, 이에 이루어질 수 있음을 이해하여야 한다.

Claims

광 신호를 수신하고, 상기 광 신호를 전류 신호로 변환하도록 구성되는 포토 다이오드(photodiode);
상기 포토 다이오드에 연결되고, 상기 전류 신호를 전압 신호로 변환하도록 구성되는 트랜스임피던스 증폭기(transimpedance amplifier); 및
상기 트랜스임피던스 증폭기에 연결되고, 상기 광 신호의 고주파 성분의 손실을 적어도 부분적으로 보상하기 위해 상기 전압 신호를 등화하도록 구성되는 등화기(equalizer)를 포함하며,
상기 등화기 및 상기 트랜스임피던스 증폭기는 하나의 집적 회로에 수용되는 회로.
제1항에 있어서,
상기 등화기는 선형 등화기를 포함하는 회로.
제1항에 있어서,
상기 등화기는 선형 피드 포워드 등화기 또는 연속 시간 선형 등화기를 포함하는 회로.
제1항에 있어서,
상기 등화기는 아날로그 등화기를 포함하는 회로.
제1항에 있어서,
상기 등화기는 디지털 등화기를 포함하는 회로.
제5항에 있어서,
상기 등화기는 아날로그 등화기를 더 포함하는 회로.
제5항에 있어서,
상기 디지털 등화기는 상기 디지털 등화기에 의해 수행되는 등화의 조정을 허용하도록 구성되는 회로.
제1항에 있어서,
상기 등화기에 연결되는 드라이버를 더 포함하고,
상기 드라이버는 상기 등화된 전압 신호를 드라이브하도록 구성되고, 상기 하나의 집적 회로 내부에 수용되는 회로.
제8항에 있어서,
상기 드라이버는 비선형 드라이버를 포함하는 회로.
제8항에 있어서,
상기 드라이버는, 상기 하나의 집적 회로와 분리된 다른 집적 회로의 클록 및 데이터 복원 회로에 상기 등화된 전압 신호를 드라이브하는 회로.
제1항에 있어서,
상기 전압 신호는 차동 전압 신호들의 쌍을 포함하는 회로.
집적 회로에 있어서,
포토 다이오드로부터 수신되는 광 신호를 나타내는 전류 신호를 상기 포토 다이오드로부터 수신하는 입력;
상기 입력에 연결되고, 상기 전류 신호를 전압 신호로 변환하도록 구성되는 트랜스임피던스 증폭기;
상기 트랜스임피던스 증폭기에 연결되고, 상기 광 신호의 고주파 성분의 손실을 적어도 부분적으로 보상하기 위해 상기 전압 신호를 등화하도록 구성되는 등화기; 및
상기 집적 회로로부터 다른 집적 회로로 상기 등화된 전압 신호를 드라이브하는 드라이버를 포함하는 집적 회로.
제12항에 있어서,
상기 등화기는,
상기 전압 신호의 일정한 등화를 제공하도록 구성되는 정적 부분; 및
상기 전압 신호의 조정 가능한 등화를 제공하도록 구성되는 가변 부분을 포함하는 집적 회로.
제13항에 있어서,
상기 등화기의 상기 정적 부분은 아날로그 등화기를 포함하는 집적 회로.
제13항에 있어서,
상기 등화기의 상기 가변 부분은 디지털 등화기를 포함하는 집적 회로.
제12항에 있어서,
상기 드라이버는 비선형 드라이버를 포함하는 집적 회로.
제16항에 있어서,
상기 트랜스임피던스 증폭기는 실질적으로 선형인 주파수 응답을 갖는 집적 회로.
제12항에 있어서,
상기 광 신호는 송신기에 의해 생성되고, 상기 송신기는 송신하는 등화기를 포함하는 집적 회로.
제12항에 있어서,
상기 전압 신호는 차동 전압 신호들의 쌍을 포함하는 집적 회로.