KR20160083125A

KR20160083125A - 자동으로 변하는 파장에서 전송을 하는 레이저, 이 레이저를 포함하는 네트워크 인터페이스 유닛 및 시스템, 그리고 레이저의 파장을 자동으로 변경시키는 방법

Info

Publication number: KR20160083125A
Application number: KR1020167017060A
Authority: KR
Inventors: 마크 보겔
Original assignee: 콤스코프 인코포레이티드 오브 노스 캐롤라이나
Priority date: 2008-06-24
Filing date: 2009-06-23
Publication date: 2016-07-11
Also published as: WO2010008821A1; CN102124617A; US20090317091A1; CN102124617B; KR20110038676A; AR073343A1; JP2011525718A; TW201018030A; US8295704B2

Abstract

네트워크 인터페이스 유닛(Network Interface Unit, NIU)에서 사용 가능한 레이저 유닛이 제공되고, 상기 레이저 유닛은, 파장을 갖는 광신호를 발생시키도록 구성된 레이저(24)와, 레이저의 온도를 확립하기 위한 온도 제어 시스템과, 그리고 상기 온도 제어 시스템에 동작가능하게 연결되어 상기 온도를 설정하기 위한 제어기(28)를 포함하고, 상기 제어기는 고온과 상기 고온과는 다른 저온 사이에서 상기 온도를 자동으로 변경시키도록 구성된다. 상기 레이저를 포함하는 NIU 및 NIU들의 시스템, 그리고 상기 레이저를 제어하는 관련 방법이 또한 제공된다.

Description

자동으로 변하는 파장에서 전송을 하는 레이저, 이 레이저를 포함하는 네트워크 인터페이스 유닛 및 시스템, 그리고 레이저의 파장을 자동으로 변경시키는 방법{LASER TRANSMITTING AT AUTOMATICALLY VARYING WAVELENGTHS, NETWORK INTERFACE UNIT AND SYSTEM INCLUDING THE LASER, AND METHOD OF AUTOMATICALLY VARYING THE WAVELENGTH OF A LASER}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 2008년 6월 24일 출원된 미국 가특허출원 번호 제61/075,178호의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 참조로 본 명세서에 통합된다.

본 발명은 자동으로 변하는 파장에서 전송을 하는 레이저에 관한 것이고, 아울러 레이저의 파장을 자동으로 변경시키는 방법에 관한 것으로, 이 방법 및 레이저는 네트워크 인터페이스 유닛에서의 사용에 적합하고, 특히, 본 발명은 시스템 내의 복수의 레이저들이 동일한 파장에서 전송을 할 가능성을 감소시키기 위해 레이저의 온도를 자동으로 변경시키도록 구성된 온도 제어기를 구비한 레이저에 관한 것이고 아울러 네트워크 인터페이스 유닛에서의 사용에 적합한 레이저의 온도를 자동으로 변경시키는 방법에 관한 것이다.

표준을 기반을 하는 수동형 광통신망(Passive Optical Networks, PON)의 대안을 원하는 케이블 텔레비젼의 오퍼레이터(operator)들을 위해, RF 기반의 FTTH(Fiber-To-The-Home) 시스템들이 개발되어 왔다. 이러한 시스템의 하나의 장점은, 이 시스템들이 이들이 운반하는 RF신호들에 대해 투명(transparent)하다는 것이고, 이는 오퍼레이터가 하이브리드 광/동축(Hybrid Fiber/Coaxial, HFC) 네트워크 상에서 사용되는 장비와 동일한 고객 댁내 장비(Customer Premise Equipment, CPE)를 계속 사용할 수 있게 한다는 것이다. 이러한 장비로는 셋탑 박스, DOCSIS 케이블 모뎀, 그리고 DOCSIS VoIP 모뎀이 있다.

RF를 기반으로 하는 시스템들에 있어서, 소비자 위치에 배치된 네트워크 인터페이스 유닛(Network Interface Unit, NIU)은 업스트림 광전송(upstream optical transmission)을 위한 레이저를 포함한다. 이 레이저는 업스트림 방향에서 버스트 모드 전송(burst mode transmission)을 사용하고, RF 신호가 댁내의 CPE 디바이스들 중 하나에 의해 발생될 때까지 비활성화되어 있다. 이 신호(이 신호는 레이저에 도달하기 전에 수정될 수 있음)가 업스트림 레이저에 도달하는 경우, 이 신호는 레이저를 활성화시키는 바, 이는 그 광출력(optical output)을 직접 변조시킴으로써 행해진다. RF 버스트가 종료되는 경우, 레이저는 자신의 비활성화 상태로 되돌아간다. 케이블 모뎀들에 의해 사용되는 프로토콜 때문에, 단지 하나의 모뎀만이 소정의 RF 업스트림 채널 상에서 소정의 시간에 활성화된다.

한번에 단지 하나의 모뎀만이 활성화되어 광 네트워크(fiber network)의 관련 부분 상의 단지 하나의 NIU만이 소정 시간에 전송을 한다. 그러나, 모뎀이 사용하는 하나 이상의 업스트림 채널이 있는 경우, 소정 시간에 하나 이상의 NIU가 전송을 하는 것이 가능하다. 예를 들어, 하나의 NIU가 제 1 채널 상에서 동작하는 케이블 모뎀으로부터의 신호를 전송할 수 있고, 또 다른 NIU는 제 2 채널 상에서 동작하는 케이블 모뎀으로부터의 신호를 전송한다. 이러한 경우, 업스트림 수신기(upstream receiver)에서 광충돌(optical collision)이 있을 것이다. 하나의 위치로부터의 케이블 모뎀이 전송을 하고, 또 다른 위치로부터의 셋탑 박스(Set-Top Box, STB)가 또한 전송을 하고 있을 때, 유사한 문제가 발생할 수 있다. STB와 케이블 모뎀들은 독립적으로 동작하기 때문에, 동기화(synchronization)는 존재하지 않고, 따라서 두 시스템들의 전송 타이밍은 오버랩(overlap)될 수 있다.

(하나 이상의 업스트림 채널 상에서의 셋탑 박스들 또는 케이블 모뎀들인지 아닌지 간에) 이 시스템들은 다른 RF 주파수들로 동작하고, 따라서, 만약 두 개의 레이저들의 동작 파장들이 크게 오버랩되지 않는다면, 광충돌의 결과는 단지 링크 성능(link performance)에서의 저하일 것이다. 레이저 파장이 크게 오버랩되는 경우, 광수신기에서의 믹싱(mixing)이 일어나고, 이는 결과적으로 두 레이저들의 동작 파장들 간의 차이에서의 주파수를 갖는 RF 신호를 발생시킨다. 이 신호는 상당히 클 수 있어, 수신기에 부착된 업스트림 시스템들 모두의 입력을 오버드라이브(overdrive)하고 아울러 해당 버스트의 기간 동안 채널이 그 기능을 못하게 한다. 만약 둘 이상의 NIU들이 동시에 활성화되고 그들의 파장들이 크게 오버랩된다면 유사한 문제가 임의의 장래 버스트에서 발생할 것이다. CPE 디바이스들과 관련된 프로토콜들로 인해, 이것은 네트워크의 디바이스들에 타격을 주어 동작을 중지시킬 수 있으며 이들이 네트워크 상에서 다시 초기화되도록 할 수 있다.

이러한 문제를 해결하는데 있어서 어려움 중에 하나는, 레이저의 동작 파장이 그 온도에 종속되어 있고, NIU들이 종종 온도가 -40 내지 +65℃의 범위에 있을 수 있는 옥외환경에서 사용된다는 것이다. 더불어, 하나의 NIU가 태양 아래에 있을 수 있고 반면 또 다른 하나가 그늘에 있게 되는 경우, 이것은 두 개의 유닛들 간의 온도차를 발생시킨다. 레이저의 동작 파장은 레이저 설계에 따라 약 0.1 내지 0.5 nm/℃만큼 변한다. 그러므로, 공칭된 바와 같이 시스템이 서로 다른 파장들에서 전송을 하는 레이저들을 포함할 수 있는 경우, 이러한 파장들은 하루 동안의 온도 변화에 따라 변할 수 있다. 따라서, 하나의 NIU의 파장은 네트워크 상의 다른 NIU들의 파장들을 거쳐 갈 수 있거나, 혹은 또 다른 NIU의 파장과 동일한 파장에 머무르게 되는 온도에 도달할 수 있다.

이러한 문제를 처리하기 위한 한 가지 방법은, 예측된 온도 범위에 걸쳐 파장들의 오버랩이 일어나지 않도록 충분히 이격된 파장들을 갖는, 소정의 수신기에 연결된 NIU들에서의 레이저들을 사용하는 것이다. 달리 말하면, 특정 수신기의 서비스를 받는 일 그룹 내의 각각의 NIU가 서로 다른 파장을 요구하는 것이다. 하지만, 이러한 방법은 시스템의 비용과 복잡도를 증가시키기 때문에 전체적으로 만족스러운 것이 아니다. 이러한 방법 하에서, 레이저들은, 저밀도 파장 분할 다중화(Coarse Wavelength Division Multiplexing, CWDM)와 매우 유사하게, 임의 시스템에서의 특정 동작 윈도우(operating window)의 요건을 만족하는 그룹들로 분류돼야만 한다. 더욱이, 이 방법은 오퍼레이터로 하여금, (그 각각이 고유한 파장을 갖는) NIU들의 완전한 세트들(많게는 세트당 32일 수 있음)을 비축하도록 요구한다. 이것은 언제 시스템을 배치하고 그 다음에 유지할 지의 관리를 어렵게 만들 수 있다. 이것은 또한 비즈니스 오버레이(business overlay)들과 같은 다른 서비스들을 지원하는 데에 사용될 수 있는 광섬유 상의 스펙트럼을 차지한다.

따라서, 업스트림으로 수신기에 전송을 하는 레이저들 간의 간섭 문제를 감소시키고, 폭넓게 이격된 파장들에서 동작하는 레이저들의 사용을 요구하지 않는 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.

이러한 문제들 및 다른 문제들이 본 발명의 실시예들에 의해 처리되는바, 그 제 1 실시형태는 네트워크 인터페이스 유닛(Network Interface Unit, NIU)에서 사용 가능한 레이저 유닛(laser unit)을 포함한다. 이 레이저 유닛은, 파장을 갖는 광신호(optical signal)를 발생시키도록 구성된 레이저와, 상기 레이저의 온도를 확립하기 위한 온도 제어 시스템과, 그리고 상기 온도 제어 시스템에 동작가능하게 연결되어 상기 온도를 설정하기 위한 제어기를 포함한다. 상기 제어기는 고온과 상기 고온과는 다른 저온 사이에서 상기 온도를 자동으로 변경시키도록 구성된다.

본 발명의 또 다른 실시형태는 NIU를 포함하고, 이 NIU는, 파장을 갖는 광신호를 발생시키도록 구성된 레이저와, 광섬유에 연결가능한 제 1 커넥터(connector)와, 상기 레이저에서 상기 제 1 커넥터까지의 광학적 경로(optical pathway)와, 전기적 전도체에 연결가능한 제 2 커넥터와, 그리고 상기 레이저에서 상기 제 2 커넥터까지의 전기적 경로(electrical pathway)를 포함한다. 이 NIU는 또한, 상기 레이저의 온도를 확립하기 위한 온도 제어 시스템과, 그리고 상기 온도 제어 시스템에 동작가능하게 연결되어 상기 온도를 설정하기 위한 제어기를 포함하며, 상기 제어기는 고온과 상기 고온과는 다른 저온 사이에서 상기 온도를 자동으로 변경시키도록 구성된다.

본 발명의 추가적 실시형태는, 파장을 갖는 광신호를 발생시키도록 구성된 적어도 하나의 레이저를 제공하는 단계와, 상기 적어도 하나의 레이저의 온도를 확립하기 위한 온도 제어 시스템을 제공하는 단계와, 그리고 고온과 상기 고온과는 다른 저온 사이에서 상기 온도를 자동으로 변경시키는 단계를 갖는 방법을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시형태는 시스템을 포함하고, 이 시스템은, 광섬유를 통해 수신기와 통신하도록 구성된 복수의 NIU들과, 상기 NIU들 각각에 연결된 복수의 제 1 단말 유닛(terminal unit)들을 포함하고, 상기 제 1 단말 유닛들은 상기 NIU들에 의한 상기 광섬유로의 전송을 위해 상기 NIU들에 신호를 전송하도록 구성된다. 상기 NIU들 각각은, 파장을 갖는 광신호를 발생시키도록 구성된 레이저와, 상기 레이저의 온도를 확립하기 위한 온도 제어 시스템과, 그리고 상기 온도 제어 시스템에 동작가능하게 연결되어 상기 온도를 설정하기 위한 제어기를 포함하며, 여기서, 상기 제어기는 고온과 상기 고온과는 다른 저온 사이에서 상기 온도를 자동으로 변경시키도록 구성된다.

이러한 이점 및 다른 이점이 첨부된 도면을 참조로 한 다음의 상세한 설명을 정독함으로써 더 잘 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 네트워크 인터페이스 유닛(NIU)들의 시스템을 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 시스템에서 초기 레이저 온도들의 온도 오프셋(temperature offset)에서의 변화를 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 온도 제어 방법의 실행시, 시간에 따른 레이저 온도의 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 또 다른 방법을 나타낸 흐름도이다.

본 발명이 이제, 본 발명의 실시예들을 도시하고 있는 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 더 자세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 다른 많은 형태로 구현될 수 있고, 그리고 본 발명이 본 명세서에서 설명되는 실시예로만 한정되는 것으로 해석되어서는 안 되며, 오히려 이러한 실시예들은 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자들에게 본 발명의 범위를 철저하게, 그리고 완벽하게, 그리고 충분히 전달하기 위해 제공되는 것이다.

도면 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다. 도면에 있어서, 특정 선, 층, 컴포넌트, 구성 요소, 혹은 특징부의 두께는 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다. 점선은 달리 특정되지 않는 한 선택적 특징 혹은 동작을 나타낸다.

본 명세서에서 사용되고 있는 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 것이지, 본 발명을 한정하기 위한 의도를 갖지 않는다. 달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술적 용어 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자에 의해 공통적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 또한 이해돼야할 것으로서, 공통적으로 사용되는 사전에 정의된 바와 같은 그러한 용어의 의미가 본 명세서 및 관련 기술분야에 있어서의 해당 용어의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석돼야 하며, 관념적 의미 혹은 과도한 형식적 의미로 (본 명세서에서 그렇게 정의되지 않는 한 그러한 의미로) 해석돼서는 안 된다. 공지된 기능 혹은 구성은 간결한 설명 및/또는 명확한 설명을 위해 상세히 설명되지 않을 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같은, 단수의 표현은 또한, 문맥상 명확히 달리 명시되지 않는 한 복수의 의미를 포함하도록 의도되었다. 또한 이해할 사항으로서, 용어 "포함하는" 및/또는 "포함한다"는 본 명세서에서 사용되는 경우 그 기재된 특징, 정수, 단계, 동작, 구성 요소, 및/또는 컴포넌트의 존재를 특정하는 것이지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 구성 요소, 컴포넌트 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은, 용어 "및/또는"은 그 나열된 관련 아이템들 중 하나 이상의 어느 하나 및 이들의 모든 조합을 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은, "X와 Y 사이(X 내지 Y)" 및 "약 X와 Y 사이(약 X 내지 Y)"와 같은 어구는 X 및 Y를 포함하는 것으로 해석돼야만 한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은, "약 X와 Y 사이(약 X 내지 Y)"와 같은 어구는 "약 X와 약 Y 사이(약 X 내지 약 Y)"를 의미한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은, "약 X에서 Y까지"와 같은 어구는 "약 X에서 약 Y까지"를 의미한다.

이해해야 하는 사항으로서, 임의의 구성 요소가 다른 구성 요소 "위에", 다른 구성 요소에 "부착된", 다른 구성 요소에 "연결된", 다른 구성 요소와 "결합된", 혹은 다른 구성 요소에 "접촉하는" 등으로 기재되는 경우에, 이것은 그 다른 구성 요소 바로 위에 있거나, 그 다른 구성 요소에 직접 부착되거나, 그 다른 구성 요소에 직접 연결되거나, 그 다른 구성 요소와 직접 결합되거나, 그 다른 구성 요소에 직접 접촉할 수 있고, 또는 그 사이에 중간 구성 요소들이 또한 존재할 수도 있다. 반면에, 임의의 구성 요소가, 예를 들어, 다른 구성 요소 "바로 위에", 다른 구성 요소에 "직접 부착된", 다른 구성 요소에 "직접 연결된", 다른 구성 요소와 "직접 결합된", 혹은 다른 구성 요소에 "직접 접촉하는"으로 기재되는 경우에, 그 사이에 중간 구성 요소들은 존재하지 않는다. 본 발명의 기술분야에서 숙련된 자들은, 임의의 구조 혹은 특징부가 다른 특징부에 "인접"하여 배치되는 것으로의 기재가 그 인접하는 특징부와 오버랩하거나 그 인접하는 특징부 아래에 놓이는 부분들을 가질 수 있음을 나타내는 것임을 또한 이해할 수 있을 것이다.

상대적인 공간적 용어, 예를 들어 "아래", "밑에", "하부", "위에", "상부", "측면", "좌측", "우측" 등이, 도면에 도시된 바와 같은, 일 구성 요소 혹은 특징부와 다른 구성 요소(들) 혹은 특징부(들)와의 관계를 기술함에 있어, 본 명세서에서의 설명을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 상대적인 공간적 용어가 도면에 도시된 방향에 추가하여 사용 혹은 동작 중인 디바이스의 다른 방향도 포괄하도록 의도되었음이 이해돼야 할 것이다. 예를 들어, 도면 상의 디바이스가 뒤집어 지는 경우, 다른 구성 요소 또는 특징부 "아래" 혹은 "밑에" 있는 것으로 설명된 구성 요소는 그 다른 구성 요소 또는 특징부 "위로" 배향될 것이다. 이 디바이스가 다른 방향으로 배향(90도 회전되거나 다른 방향)될 수 있고, 본 명세서에서 사용되는 상대적인 공간적 관계의 설명이 이에 따라 해석될 수 있다.

도 1은 광섬유들(16)에 의해 광합성기(optical combiner)(15)에 연결되는 복수의 네트워크 인터페이스 유닛(NIU)들(10, 12, 14)을 포함하는 시스템을 나타내고, 추가적인 광섬유(17)에 의해 수신기(18)에 연결되어 있다. NIU들(10, 12, 14)은 때때로 광 네트워크 유닛(Optical Network Unit, ONU)들 또는 광 네트워크 단말(Optical Network Terminal, ONT)들로서 언급될 수 있는 광 NIU들이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은, "NIU"는 ONU 및 ONT를 포함하도록 의도되었다. NIU들(10, 12, 14)은 예를 들어 가정이나 사업장과 같은 가입자 위치에 있을 수 있고, 그리고 가입자의 위치에 있는 모뎀 및 셋탑 박스(STB)와 같은 단말 유닛(terminal unit)들(20)과 수신기(18) 간의 인터페이스를 제공할 수 있다. NIU들(10, 12, 14)은 실질적으로 동일하고, 따라서 다음의 설명은 주로 NIU(10)에 관한 것이다. NIU(10)는 단말 유닛들(20)로부터의 신호를 업스트림으로 수신기(18)에 전송하는 레이저(24)와, 레이저(24)에 열적으로 연결된 열전 냉각기(Thermoelectric Cooler, TEC)(26)와, TEC(26)의 온도를 확립하여 레이저(24)의 동작 온도를 확립하기 위한 제어기(28)(아래에서 더 상세하게 설명됨)를 포함한다. NIU들(10)은 또한, 광섬유들(16) 중 하나에 연결되는 제 1 커넥터(30)와, 동축 케이블(34) 또는 소비자 위치에 있는 다른 전기적 전도체(electrical conductor)에 연결되는 제 2 커넥터(32)와, NIU(10)에 내에 있으며 레이저(24)로부터의 광을 광섬유(16)로 운반하는 광학적 경로(optical pathway)(36)와, 그리고 동축 케이블(34)로부터의 전기적 신호를 레이저(24)로 운반하는 전기적 경로(electrical pathway)(38)를 포함한다.

NIU들(10, 12, 14) 각각에서의 레이저들은 동일한 파장(예를 들어, 1310 나노미터(nanometers))에서 공칭된 바와 같이 동작한다. 그러나, 그러한 이러한 레이저들은 종종 전송 파장에 있어 임의의 편차를 가지는바, 동일한 온도에서 동작하는 경우에도 그러하다. 이러한 편차를 증가시킴과 아울러 두 개의 레이저들이 동일한 파장에서 전송을 할 가능성을 감소시키기 위해 본 발명의 실시예들은 소정의 수신기(18)에 연결된 NIU들의 그룹 내의 레이저들(24) 각각에 대해 서로 다른 오프셋 온도(offset temperatures)를 확립한다. 편차에서의 증가는 베이스 온도(base temperature)(예를 들어, 25℃)를 선택하고 온도 오프셋 범위(예를 들어, ±10℃)를 선택함으로써 달성될 수 있다. 이 그룹 내의 각각의 레이저는 상기 온도 오프셋 범위보다 작거나 동일한 온도 오프셋 값을 랜덤으로 확립한다. 각각의 경우, NIU(10)에서의 레이저(24)는 +3℃의 온도 오프셋 값을 선택할 수 있고, NIU(12)에서의 레이저는 -10℃의 오프셋을 선택할 수 있으며, 그리고 NIU(14)에서의 레이저(24)는 +8℃의 오프셋을 선택할 수 있는 등등이다. 이러한 랜덤한 선택은 다른 NIU들에서 제어기들이 서로 통신할 필요없이 편차가 증가되도록 할 수 있다. 만약 NIU들 간의 통신이 다른 이유로 제공된다면, 오프셋 온도들은 상호 다르게 할당될 수 있다. 대안적으로, 오프셋 온도들은 인스톨(installation)시 각각의 NIU에 사전설정될 수 있다.

오프셋 온도의 선택 이후에, 각각의 NIU(10, 12, 14)에서의 제어기(28)는 관련된 TEC(26)의 온도를 베이스 온도와 선택된 오프셋 온도를 합한 온도로 설정한다. 본 예에서, NIU(10)에서의 레이저(24)에 대해 구현된 온도는 25℃ + 3℃, 즉 28℃일 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 과정을 통해, 상온(room temperature)에서 1nm의 편차를 가질 수 있는 레이저들의 그룹이, 해당 레이저에 대한 단위 온도당 파장 변화의 20배와 1nm를 합한 만큼의 폭(spread)을 가질 수 있는 효과가 있다. 만약 레이저(24)가 약 0.1nm/℃의 파장 변화를 갖는 분포 궤환형 레이저(Distributed Feedback Laser, DFB)를 포함한다면, 1nm의 편차는 1+20℃×0.1nm/℃, 즉 3nm까지 증가할 것이다. 편차에서의 증가의 정도는 온도 오프셋 범위에 따라 증가할 것이다. 개시된 실시예는 이러한 온도 제어를 달성하기 위해 TEC들(26)을 사용한다. 온도 제어의 다른 방법들이 또한 레이저들의 위치에 따라 사용될 수 있다.

동작 파장의 이러한 초기 랜덤화(randomization)에도 불구하고, 두 개의 레이저들(24)이 동일한 파장을 여전히 가질 확률이 있다. 개시되는 실시예의 방법은 온도 디더링(temperature dithering)을 추가하는바, 이것은 그 시작, 오프셋, 온도 근처에서 각각의 레이저의 온도를 약간씩 변경시킨다. 각각의 레이저를 디더링함으로써 각각의 레이저의 파장이 이동되고, 이에 따라 만약 두 개의 레이저들 간에 오버랩이 존재한다면 이것은 제한된 시간 동안 단지 일어난다. 레이저 온도를 디더링하기 위해, 전체 디더링 범위(예를 들어, ±1.5℃)가 제어기(28)에서 설정된다. 이와 더불어, 최소 디더링 증분치(예를 들어, 0.25℃)도 또한 제어기(28)에서 설정된다.

두 개의 파장들이 서로 떨어져 이동할 확률을 증가시키기 위해, 각각의 제어기(28)는 그 관련 레이저(24)에 대한 디더링 증분치를 랜덤하게 확립하는바, 이는 최소 증분치보다는 크지만 디더링 범위보다는 작은 값이다. 디더링 온도 증분치가 적용되는 경우, 각각의 제어기(28)는 온도 증분치의 방향(증가 또는 감소)을 랜덤하게 확립한다. 디더링 방향으로 전체 디더링 한계(limit)에 도달할 때까지 디더링 증분치가 각각 계속 적용된다. 한계에 도달하는 그때, 제어기(28)는 디더링 방향을 바꾸고, 이 디더링 방향은 다른 한계에 도달할 때까지이고, 그리고 디더링 방향은 다시 바뀌게 된다. 각각의 제어기(28)가 랜덤한 디더링 온도 증분치와 랜덤한 디더링 방향을 확립하도록 함으로써, 시스템에서 제어기들(28)이 파장을 디더링함에 따라 두 개의 레이저 파장들이 트랙킹(tracking)할 확률은 감소하게 된다. 또한, 제어기가 랜덤하게 상향 혹은 하향으로 디더링하는 대신에 임의 한계에 도달할 때까지 동일한 방향으로 디더링을 계속하도록 함으로써, 레이저들(24)이 오버랩 상황에 들어가고 이로부터 빠져나오는 것을 반복적으로 하는 대신에 오버랩 상황으로부터 벗어날 확률이 더 높아진다.

파장의 오버랩 가능성은 디더링 간격을 랜덤화함으로써 더 감소된다. 이것은 다수의 시간 증분치(이 동안 디더링 결정이 이루어짐)를 확립함으로써 행해질 수 있다. 각각의 시간 증분치를 적용하기 전에, 각각의 제어기(28)는 디더링의 수행 여부를 결정하기 위한 선택 프로세스를 사용한다. 예를 들어, 제어기(28)는 0에서 1까지의 값 중 랜덤하게 임의의 값을 선택할 수 있고, 만약 그 값이, 확립된 디더링 활성화 범위인 0 내지 0.2 내에 있다면 제어기(28)는 결정된 방향(증가 또는 감소)으로 디더링 온도 증분치를 적용하게 된다. 만약 그 값이 소정의 범위 내에 있지 않다면 해당 시간 증분치 동안 레이저 온도에 대해 어떠한 변경도 가해지지 않는다. 다른 랜덤화 절차 및/또는 활성화 범위에 대한 다른 값들이 또한 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 제어기(28)는 레이저 온도를 독립적으로 그리고 랜덤 간격으로 디더링한다.

도 3은 50개의 시간 증분치들 이후의 두 개의 레이저들의 예측된 동작 온도를 보여주는 그래프를 나타낸다. 디더링 시간 간격의 크기는 연속적으로 혹은 사실상 연속적으로 1초 또는 그 이상의 더 긴 간격들까지 변할 수 있다. 모뎀이 첫 번째 패킷을 전송하는 시간부터 두 번째 패킷을 전송할 수 있도록 허용되는 시간까지의 전형적인 시간 간격은 대략 마이크로초(microseconds)일 수 있다. 따라서 이러한 시간 간격이 디더링 간격으로서 선택될 수 있다. 이러한 시간 스케일(time scale)을 사용함으로써, 모뎀은 파장의 오버랩으로 인해 한 개의 패킷을 잃어버릴 수 있지만 그 다음 간격에서 오버랩은 사라질 것이다. 그러나, 두 개의 NIU들의 모뎀들이 서로 다른 DOCSIS 채널 상에 있고 동시에 버스팅(bursting)하는 경우 이 두 개의 NIU들의 파장들에 대한 확률은, TDMA 통신의 특성 및 초기 파장 랜덤화 프로세스를 고려해 볼 때, 이미 상대적으로 낮다. 따라서, 100ms마다 일어나거나 혹은 심지어 초당 한번 일어나는 디더링 단계들은 오버랩하는 파장들에서의 전송의 문제를 크게 감소시킬 수 있다.

0.1℃의 단위로 레이저들의 온도를 정밀하게 제어하기 위한 제어 회로가 고밀도 파장 분할 다중화(Dense Wavelegth Dvisional Multiplexing, DWDM) 시스템들로부터 알려져 있다. TEC 및 그 관련된 레이저의 온도를 유지시키기 위한 적합한 제어기들이, 예를 들어, 미국 캘리포니아 서니베일에 소재한 Maxim Integrated Products사로부터 입수가능한바, 이는 필요한 온도에서 TEC를 유지시키기 위해 온도 변화에 빠르게 응답하도록 구성되어 있다. TEC 온도를 유지시키기 위한 다른 적합한 제어기들이 대안적으로 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 방법이 도 4에 도시되며, 이 방법은 파장을 갖는 광신호를 발생시키도록 구성된 적어도 하나의 레이저를 제공하는 블록(50)과, 상기 적어도 하나의 레이저를 임의 온도에서 유지시키기 위한 온도 제어 시스템을 제공하는 블록(52)과, 그리고 고온과 상기 고온과는 다른 저온 사이에서 상기 온도를 자동으로 변경시키는 블록(54)을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 또 다른 방법이 도 5에 도시되며, 이 방법은 파장을 갖는 광신호를 발생시키도록 구성된 적어도 하나의 레이저를 제공하는 블록(60)과, 상기 적어도 하나의 레이저를 임의 온도에서 유지시키기 위한 온도 제어 시스템을 제공하는 블록(62)과, 그리고 상기 온도를 제1의 레벨로 설정하는 블록(64)을 포함한다. 이 방법은 또한, 온도 변화 방향을 결정하는 블록(66)과, 그리고 상기 고온 혹은 상기 저온에 도달할 때까지 상기 온도 변화 방향으로 제1의 스텝별로 상기 온도를 변경시키는 블록(68)을 포함하고 있다. 이 방법은 또한, 상기 고온 혹은 상기 저온에 도달할 때 상기 온도 변화 방향을 역전시키는 블록(70)과, 그리고 상기 고온 혹은 상기 저온에 도달할 때까지 상기 역전된 온도 변화 방향으로 제2의 스텝별로 상기 온도를 증가 또는 감소시키는 블록(72)을 포함한다.

본 발명이 현재 바람직한 실시예들을 통해 설명되었다. 이러한 실시예들에 대한 수정 및 추가가 앞서 설명된 내용의 판독시 관련 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자들에게는 명백하게 될 것이다. 이러한 수정 및 추가 모두는, 이들이 아래에 첨부되는 수개의 특허청구범위 내에 있는 한, 본 발명의 일부를 구성하도록 의도되었다.

Claims

네트워크 인터페이스 유닛(Network Interface Unit, NIU)에서 사용 가능한 레이저 유닛으로서,
소정의 온도에서 소정의 파장을 갖는 광신호(optical signal)를 발생시키도록 되어 있는 레이저와;
상기 레이저의 동작 온도를 확립하기 위한 온도 제어 시스템과; 그리고
상기 온도 제어 시스템에 동작가능하게 연결되는 제어기를 포함하여 구성되며,
상기 제어기는 고온과 상기 고온과는 상이한 저온 사이에서 상기 동작 온도를 자동으로 변경시키도록 되고,
상기 제어기는 스텝(step)의 크기를 결정하고, 상기 고온에 도달할 때까지 상기 동작 온도를 스텝별로 증가시키고, 이후 상기 저온에 도달할 때까지 상기 동작 온도를 스텝별로 감소시키도록 되고,
상기 제어기는 온도 변화 방향을 결정하고, 시간 간격을 결정하고, 소정의 시간 간격에서 상기 동작 온도를 변경시킬지 여부를 결정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 유닛.
제1항에 있어서,
상기 온도 제어 시스템은 열전 쿨러(thermoelectric cooler)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 유닛.
제1항에 있어서,
상기 오프셋 양은 랜덤(random)하게 결정되는 것을 특징으로 하는 레이저 유닛.
제1항에 있어서,
상기 제어기는 소정의 크기의 스텝별로 상기 동작 온도를 변경시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 유닛.
제1항에 있어서,
상기 제어기는 각각의 시간 간격에 대해 상기 동작 온도를 변경시킬지 여부를 랜덤하게 결정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 유닛.
제1항에 있어서,
상기 제 1 스텝 및 상기 제 2 스텝은 동일한 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 유닛.
제1항에 있어서,
상기 시간 간격은 1초 이하인 것을 특징으로 하는 레이저 유닛.
제1항에 있어서,
상기 시간 간격은 100마이크로초(microsecond) 이하인 것을 특징으로 하는 레이저 유닛.
제1항에 따른 레이저 유닛을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 NIU.
네트워크 인터페이스 유닛(Network Interface Unit, NIU)으로서,
제1항에 따른 레이저 유닛과;
광섬유에 연결가능한 제 1 커넥터와;
상기 레이저에서 상기 제 1 커넥터까지의 광학적 경로(optical pathway)와;
전기적 전도체에 연결가능한 제 2 커넥터와; 그리고
상기 레이저에서 상기 제 2 커넥터까지의 전기적 경로(electrical pathway)를 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 인터페이스 유닛.
제1항에 있어서,
상기 제어기는 오프셋 양을 결정하고, 그리고 상기 레이저의 동작 온도를 상기 오프셋 양만큼 상기 소정의 온도로부터 오프셋되는 시작 온도(starting temperature)로 설정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 유닛.
방법으로서,
소정의 온도에서 소정의 파장을 갖는 광신호를 발생시키도록 되어 있는 적어도 하나의 레이저를 제공하는 단계와;
상기 적어도 하나의 레이저의 동작 온도를 확립하고 오프셋 양을 결정하기 위한 온도 제어 시스템을 제공하는 단계와;
상기 동작 온도를 상기 오프셋 양만큼 상기 소정의 온도로부터 오프셋되는 시작 온도로 설정하는 단계와; 그리고
고온과 상기 고온과는 상이한 저온 사이에서 상기 동작 온도를 자동으로 변경시키는 단계를 포함하고;
상기 동작 온도를 자동으로 변경시키는 단계는:
온도 변화 방향을 결정하는 단계와;
상기 고온 또는 상기 저온에 도달할 때까지 상기 온도를 상기 온도 변화 방향으로 제 1 스텝별로 변경시키는 단계와;
상기 고온 또는 상기 저온에 도달할 때,
상기 온도 변화 방향을 역전시키는(reverse) 단계와;
상기 고온 또는 상기 저온에 도달할 때까지 상기 온도를 상기 역전된 온도 변화 방향으로 제 2 스텝별로 증가 또는 감소시키는 단계를 포함하고, 그리고
일련의 시간 간격(time period)들을 결정하고, 그리고 각 시간 간격에 대해, 상기 각 시간 간격 동안 상기 온도를 변경시킬지 여부를 랜덤하게 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
시스템으로서,
광섬유를 통해 수신기와 통신하도록 되어 있고 아울러 각각이 레이저 유닛을 포함하는 복수의 네트워크 인터페이스 유닛(NIU)들을 포함하고,
각 레이저 유닛은:
소정의 온도에서 소정의 파장을 갖는 광신호(optical signal)를 발생시키도록 되어 있는 레이저와;
상기 레이저의 동작 온도를 확립하기 위한 온도 제어 시스템과; 그리고
상기 온도 제어 시스템에 동작가능하게 연결되는 제어기를 포함하여 구성되며,
상기 제어기는 고온과 상기 고온과는 상이한 저온 사이에서 상기 동작 온도를 자동으로 변경시키도록 되고,
상기 시스템은:
상기 NIU들 각각에 연결된 복수의 제 1 단말 유닛들을 더 포함하고, 상기 제 1 단말 유닛들은 상기 NIU들에 의한 상기 광섬유로의 전송을 위해 상기 NIU들에 신호를 전송하도록 되어 있고,
상기 복수의 NIU들에서의 제어기들이 상기 복수의 NIU들에서의 레이저들의 동작 온도를 적어도 2개의 서로 다른 제 1 레벨들로 설정하고, 제 1 방향으로 또는 제 2 방향으로 그리고 상기 복수의 NIU들의 다른 NIU들에 의해 사용된 스텝과는 다른 크기를 갖는 스텝별로 서로 다른 시간 간격들에서 상기 제1의 레벨들로부터 벗어나 상기 동작 온도를 변경시키는 것을 특징으로 하는 시스템.
제13항에 있어서,
상기 NIU들 각각에 연결된 복수의 제 2 단말 유닛들을 포함하고, 상기 제 2 단말 유닛들은 상기 NIU들에 의한 상기 광섬유로의 전송을 위해 상기 NIU들에 신호들을 전송하도록 되어 있고, 상기 복수의 제 1 단말 유닛들은 제 1 채널 상으로 전송하고, 상기 복수의 제 2 단말 유닛들은 제 2 채널 상으로 전송하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제13항에 있어서,
상기 복수의 NIU들에서의 상기 제어기들은 상기 스텝들의 크기를 선택하고, 그리고 상기 복수의 NIU들에서의 제 1 세트에서 상기 스텝들의 크기는 상호간(mutually) 서로 다른 것을 특징으로 하는 시스템.
제13항에 있어서,
상기 제어기는 오프셋 양을 결정하고, 그리고 상기 레이저의 동작 온도를 상기 오프셋 양만큼 상기 소정의 온도로부터 오프셋되는 시작 온도로 설정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.