KR20170118917A

KR20170118917A - 듀플렉스 매체, 자기-호모다인 검출(shd), 코히어런트 검출 및 비냉각 레이저를 사용한 광 트랜시버

Info

Publication number: KR20170118917A
Application number: KR1020177026909A
Authority: KR
Inventors: 지홍 리; 얀 쿠이; 페이 주; 유쉥 바이
Original assignee: 후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2016-03-02
Publication date: 2017-10-25
Also published as: US20160261346A1; EP3266127A1; KR102048759B1; CN107408991B; CN107408991A; CN112039600A; EP3703284A1; US10050713B2; EP3266127A4; CN112039600B; EP3266127B1; WO2016138855A1

Abstract

본 장치는 비냉각 레이저; 레이저에 연결된 스플리터; 스플리터에 연결된 제1 파장 컴포넌트; 제1 파장 컴포넌트에 연결된 국부 발진기(LO) 포트; 스플리터에 연결된 변조기; 변조기에 연결된 제2 파장 컴포넌트; 및 제2 파장 컴포넌트에 연결된 신호 포트를 포함한다. 본 방법은 입력광을 방출하는 단계; 입력광을 제1 국부 발진기(LO) 광 신호 및 제1 변조되지 않은 광 신호로 나누는 단계; 제1 변조된 광 신호를 생성하기 위해 편광 다중화된 고차 변조를 사용하여 제1 변조되지 않은 광 신호를 변조하는 단계; 제1 LO 광 신호를 제1 듀플렉스 섬유로 전송하는 단계; 및 제1 변조된 광 신호를 제2 듀플렉스 섬유로 전송하는 단계를 포함한다.

Description

듀플렉스 매체, 자기-호모다인 검출(SHD), 코히어런트 검출 및 비냉각 레이저를 사용한 광 트랜시버

본 출원은, Zhihong Li 등에 의해 2015년 3월 2일에 출원된 "양방향 자기-호모다인 검출(SHD) 광 트랜시버" 라는 제목의 미국 임시 특허 출원 62/127,118호에 대한 우선권을 주장하는 명칭이 "듀플렉스 매체, 자기-호모다인 검출(SHD: Self homodyne detection), 코히어런트 검출 및 비냉각 레이저를 사용한 광 트랜시버" 이고, 2016년 2월 26일에 출원된 미국 비 임시 특허출원 15/055,204 에 대한 우선권을 주장하며, 이 출원의 전체 내용은 참조로서 본 명세서에 병합된다.

디지털 데이터의 전송을 위한 매체로서 광 섬유를 사용하는 것은 신뢰성이 높고 이용 가능한 대역폭이 크기 때문에 점점 더 보편화되고 있다. 예를 들어, 대략 수백 미터(m)의 광 섬유를 통한 단거리 상호 연결은 컴퓨터 시스템, 데이터 센터 및 캠퍼스 네트워크에서 널리 사용된다. 따라서, 단거리 전송 용으로 설계된 대용량 광 트랜시버는 성능, 비용 및 전력 소비를 포함한 다양한 해결책 중 주요한 절충점을 요구한다. 많은 단거리 광 트랜시버는 초당 1 기가비트(Gb/s) 또는 10Gb/s에서 작동하고 강도 변조, 직접 탐지(IM-DD), 하나의 섬유 쌍, 하나의 파장 및 하나의 편광 상태를 사용한다.

비트율을 40Gb/s 및 100Gb/s로 증가시키기 위해, 신호율 및 채널 수가 증가될 수 있다. 일례로 섬유 쌍을 통한 4x25 Gb/s 로컬 영역 네트워크 파장 분할 다중화(LWDM)가 있다. 다른 예로 100 기가비트 이더넷(100GbE)의 병렬 섬유를 통한 4x25 Gb/s 병렬 단일 모드 4 레인(PSM4)이 있다. 이더넷 데이터 속도의 범위가 100GbE에서 400GbE로 확장되면, 추가 파장 및/또는 더 높은 심볼 속도 변조가 IM-DD 기술 체계를 지속하기 위해서 요구된다. 그러나, 추가 파장 및 더 높은 심볼 속도 변조는 복잡성 및 감도 불이익을 증가시킨다.

시스템 용량 및 비트 당 전력 손실을 개선시키기 위해, 고차 변조의 사용을 통한 파장 수의 감소가 요구된다. 높은 스펙트럼 효율 및 감도를 가진 편광 다중화 및 코히어런트 기술은, 예를 들어 테라비트 이더닛(TbE)의 경우 4x250G와 같은 차세대 이더넷 데이터 속도로 확장하기 위해 더 필요로 한다. 기존의 코히어런트 해결책은 송신기 및 국부 발진기(LO: Local Oscillator)에 주파수가 로킹되고(locked) 선폭이 좁은 레이저의 사용을 요구한다. 그러나, 단거리 애플리케이션에 대한 비용 및 복잡성(예를 들어, 주파수 추적)이 너무 높다.

일 실시예에서, 본 개시는, 비냉각 레이저, 비냉각 레이저에 연결된 스플리터, 스플리터에 연결된 제1 파장 컴포넌트, 제1 파장 컴포넌트에 연결된 국부 발진기 포트, 스플리터에 연결된 변조기, 변조기에 연결된 제2 파장 컴포넌트, 제2 파장 컴포넌트에 연결된 신호 포트를 포함하는 장치를 포함한다. 일부 실시예에서, 본 장치는 또한 제2 파장 컴포넌트에 연결된 수신기, 수신기에 연결된 아날로그-디지털 변환기 및 디지털 신호 처리기(ADC & DSP: Analog-to-Digital Converter & Digital Signal Processor) 및 ADC & DSP 및 변조기에 연결된 인터페이스 집적 회로(IC)를 포함한다. 제1 파장 컴포넌트 및 제2 파장 컴포넌트는 박막 필터이다. 제1 파장 컴포넌트 및 제2 파장 컴포넌트는 3 데시벨(dB) 광 커플러이며; 제1 파장 컴포넌트 및 제2 파장 컴포넌트는 광 아이솔레이터이며; 레이저는 분산 귀환형(DFB) 레이저이고; 레이저는 100 킬로 헤르츠(kHz) 이상의 선폭으로 이루어지며; 레이저는 1 메가 헤르츠(MHz) 이상의 선폭으로 이루어진다.

다른 실시예에서, 본 개시는, 입력광을 제공하도록 구성된 레이저, 레이저에 연결되고 입력광을 제1 국부 발진기(LO) 광 신호 및 제1 변조되지 않은 광 신호로 나누도록 구성된 스플리터, 스플리터에 연결되고 제1 변조된 광 신호를 제공하기 위해 제1 변조되지 않은 광 신호를 변조하도록 구성된 변조기, 제1 듀플렉스 섬유에 연결되고, 제1 듀플렉스 섬유에 제1 LO 광 신호를 전송하도록 구성된 국부 발진기(LO) 포트 및 제2 듀플렉스 섬유에 연결되고, 제2 듀플렉스 섬유에 제1 변조된 광 신호를 전송하도록 구성된 신호 포트를 포함하는 광 트랜시버를 포함한다. 일부 실시예에서, LO 포트는 또한 제1 듀플렉스 섬유로부터 제2 LO 광 신호를 수신하도록 구성되며, 신호 포트는 또한 제2 듀플렉스 섬유로부터 제2 변조된 광 신호를 수신하도록 구성된다. 광 트랜시버는 또한 제2 LO 광 신호를 수신하고, 제2 변조된 광 신호를 수신하도록 구성된 수신기를 포함하며, 수신기는 코히어런트 검출(coherent detection)을 수행하도록 구성되며, 광 트랜시버는 또한 스플리터, 수신기 및 LO 포트에 연결되고, 제1 LO 광 신호를 LO포트에만 통과시키고, 제2 LO 광 신호를 수신기에만 통과시키도록 구성된 제1 파장 컴포넌트를 포함하며, 광 트랜시버는 또한 변조기, 수신기 및 신호 포트에 연결되고, 제1 변조된 광 신호를 신호 포트에만 전달하고, 제2 변조된 광 신호를 수신기에만 전달하도록 구성된 제2 파장 컴포넌트를 포함한다. 광 트랜시버는 또한 수신기를 포함하고, 레이저 및 수신기는 자기-호모다인 검출을 구현하도록 구성된다. 광 트랜시버는 또한 스플리터 및 LO 포트에 연결되고, 제1 파장의 광은 통과시키고, 다른 모든 파장의 광은 반사시키도록 구성된 제1 박막 필터를 포함하고, 광 트랜시버는 또한 변조기에 연결되고, 제2 파장의 광은 통과시키며, 다른 모든 파장의 광은 반사시키도록 구성된 제2 박막 필터를 더 포함하며, 변조기는 편광 다중화된, 고차 직교 진폭 변조(QAM: Quadrature Amplitude Modulation)를 사용하여, 제1 변조되지 않은 광 신호를 변조하도록 더 구성된다.

계속해서 다른 실시예에서, 본 개시는, 입력광을 방출하는 단계, 입력광을 제1 국부 발진기(LO) 광 신호 및 제1 변조되지 않은 광 신호로 나누는 단계, 제1 변조된 광 신호를 제공하기 위해 편광 다중화된 고차 변조(high-order modulation)를 사용하여, 제1 변조되지 않은 광 신호를 변조하는 단계, 제1 LO 광 신호를 제1 듀플렉스 섬유로 전송하는 단계 및 제1 변조된 광 신호를 제2 듀플렉스 섬유로 전송하는 단계를 포함하는 방법을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 제1 듀플렉스 섬유로부터 제2 LO 광 신호를 수신하는 단계, 제2 듀플렉스 섬유로부터 제2 변조된 광 신호를 수신하는 단계, 아날로그 검출 신호를 생성하기 위해, 제2 LO 광 신호를 사용하여 제2 변조된 광 신호로부터 진폭 정보 및 위상 정보를 검출하는 단계, 아날로그 검출 신호를 디지털 검출 신호로 변환하는 단계 및 디지털 검출 신호를 처리하는 단계를 더 포함한다.

이들 및 다른 특징은 첨부된 도면 및 청구항과 함께 이하의 상세한 설명으로부터 보다 명확하게 이해될 것이다.

본 발명의 보다 완전한 이해를 위해, 첨부 도면 및 상세한 설명과 관련한 이하의 간단한 설명을 참조할 것이고, 동일한 참조 번호는 동일한 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광 통신 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 노드의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 노드의 개략도이다.
도 4는 실험적 셋업의 개략도이다.
도 5a는 경로 지연이 없는 도 4의 셋업을 위한 심볼 성상(constellation)의 그래프이다.
도 5b는 42 센티미터(cm) 경로 지연을 갖는 도 4의 셋업을 위한 심볼 성상의 그래프이다.
도 5c는 5 킬로미터(km) 경로 지연을 갖는 도 4의 셋업을 위한 심볼 성상의 그래프이다.
도 6은 상이한 레이저 및 검출 방식을 사용하여 도 4의 셋업을 위한 비트 에러율(BER)의 그래프이다.
도 7a는 다양한 혼선을 갖는 4 레벨 펄스 진폭 변조(PAM4)를 사용하여 도 4의 셋업을 위한 BER 그래프이다.
도 7b는 위상 변조, 16 레벨 직교 진폭 변조 QAM(PM-16QAM)를 사용하여 도 4의 셋업을 위한 BER의 그래프(710)이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 SHD 전송 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 장치의 개략도이다.

비록 개시된 하나 이상의 실시예의 구현이 이하에 제공되지만, 개시된 시스템 및/또는 방법은 현재 알려지거나 존재하는 임의의 수의 기술을 사용하여 구현될 수 있음을 처음부터 이해해야 한다. 본 명세서는 도시된 예시적 설계 및 구현을 포함하여 이하에 설명된 예시적 구현, 도면 및 기술에 한정되어서는 안되며, 첨부된 청구항의 범위 내에서 동등한 전체 범위와 함께 수정될 수 있다.

2km 미만의 전송 거리를 갖는 광 네트워크를 지칭하는 액세스 광 네트워크를 포함하는 단거리 광 네트워크에서 데이터 속도를 개선하기 위한 몇 가지 접근법이 있다. 첫 번째 접근법에서, 수직 공진 표면 광 레이저(VCSELs: Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers)가 레이저 소스로 사용되지만, VCSELs은 40 Gb/s 작동으로 제한되며 수신 감도가 낮다. 두 번째 접근법에서, 직접 탐지를 갖는 4 레벨 펄스 진폭 변조(4-PAM)가 사용되지만, PAM4는 광대역 광 전자 컴포넌트를 요구하고, 수신기 감도가 낮으며, 다중 경로 간섭(MPI: Multipath Interference) 효과에 민감하다.

제3 접근법에서, 코히어런트 검출을 사용하는 편광 다중화된 위상 및 직교 위상(IQ) 변조가 사용되지만, 송신기 및 수신기에 대해 주파수 로킹(frequency locking) 및 온도 제어를 요구하는 좁은 선폭 레이저가 요구된다. 코히어런트 검출이 위상 노이즈에 민감하기 때문에, 선폭은 100 킬로헤르츠(kHz) 이하로 좁아야 한다. 레이저는 예를 들어, 외부 캐비티 레이저(ECL: External Cavity Laser)이다. 레이저 및 온도 제어의 비용 및 전력 소비는 높다.

제4 접근법에서, 데이터 신호 또는 신호의 제2 편광에 제1 편광 직교를 갖는 파일럿 톤이 국부 발진기(LO)로 사용된다. 그러나, 이 접근법은 편광 다중화된 시스템과 비교하여 50%의 스펙트럼 효율의 손실을 겪고 있으며 편광 다중화된 접근법과 동일한 용량에 도달하기 위해 광 트랜시버의 수를 2배로 늘려야 한다. 따라서 전술한 단점을 해소하는 트랜시버가 필요하다.

개선된 광 트랜시버에 대한 실시예가 여기서 개시된다. 트랜시버는 듀플렉스 매체, SHD와 같은 코히어런트 검출 및 비냉각 레이저를 사용한다. 이러한 맥락에서, 듀플렉스는 매체, 예를 들어 섬유, 가 다운 스트림 및 업 스트림 방향 모두에서 동시에 통신할 수 있음을 의미한다. 듀플렉스 통신은 링크 용량을 증가시킨다. SHD는 송신기가 LO 광 신호 및 변조된 광 신호를 동일한 파장에서 전송한다는 것을 의미하며 수신기는 LO 광 신호 및 변조된 광 신호 사이의 광 경로의 차이가 충분히 작을 때, 위상 노이즈 제거를 수행하기 위해 LO 광 신호를 사용한다. 즉, 송신기는 LO 광 신호 및 변조된 광 신호 모두를 제공하는 단일 레이저를 가질 수 있으며, 수신기는 LO 광 신호를 제공하기 위한 레이저를 필요로 하지 않는다. 단일 레이저를 사용하면 복잡성 및 비용이 감소된다. 또한, SHD는 LO 광 신호 및 변조된 광 신호의 위상 노이즈가 서로 상쇄되어, 디지털 신호 프로세서(DSP)에서 위상 추적을 단순화하여 비용 및 전력 소모를 줄이는 것을 의미한다. 코히어런트 검출은 수신기가 수신된 신호에서 진폭 정보 및 위상 정보를 검출하는 것을 의미한다. 코히어런트 검출은 MPI 효과에 대한 허용치를 증가시키며 수신기의 감도를 개선시킨다. 비냉각 레이저는 예를 들어, 비냉각 분산 피드백(DFB) 레이저일 수 있다. 비냉각 레이저는 LO 광 신호 및 변조된 광 신호가 동일한 파장에 있기 때문에 사용될 수 있으며, 이로써 레이저에 대한 선폭 요구사항이 없다. 이는 비용 및 전력 소비를 감소시킨다. 마지막으로, 트랜시버는 높은 스펙트럼 효율, MPI 효과에 대한 허용치, 향상된 수신기 감도 및 다른 고수준 진폭 변조 형식에 비해 향상된 시스템 용량 및 비트 당 전력 손실을 제공하는 편광 다중화된, 고차 직교 진폭 변조(QAM)의 사용을 허용한다. 이러한 맥락에서, 고차 QAM은 동 위상(I) 및 직교 위상(Q) 신호 모두가 3 이상의 차수의 고수준 진폭 변조를 사용한다는 것을 의미한다. 트랜시버는 단거리 광 네트워크에 적합하다. 그러나, 트랜시버는 장거리 네트워크 및 다른 적합한 네트워크에서 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광 통신 시스템(100)의 개략도이다. 시스템(100)은 일반적으로 LO 섬유(130) 및 신호 섬유(133)를 통해 서로 연결된 노드(103) 및 노드(135)를 포함한다. 노드(103, 135)는 서로 신호를 송신 및 수신한다. 따라서, 노드(103, 135)는 트랜시버를 포함하고 시스템(100)에서 듀플렉스 통신을 제공한다. 이 예에서, 노드(103)로부터 노드(135)로의 제1 방향은 다운 스트림 방향으로 지칭되고, 노드(135)로부터 노드(103)로의 제2 방향은 업 스트림 방향으로 지칭된다. 노드(103, 105)는 예를 들어, 데이터 센터 내의 상이한 위치에 있는 별개의 스위치일 수 있다. 노드(103, 135)는 서로 2km 내에 있을 수 있으므로 단거리 광 네트워크를 구성할 수 있다. 노드(103, 135)는 또한 추가 컴포넌트를 포함할 수 있다.

노드(103)는 레이저(105), 인터페이스 집적 회로(107), 스플리터(110), 변조기(113), 아날로그 디지털 변환기 및 디지털 신호 처리기(ADC & DSP)(115), 필터(117), 필터(120), 수신기(123), LO 포트(125) 및 신호 포트(127)를 포함한다. 레이저(105)는 미리 결정된 파장

에서 연속파(CW: Continuous Wave)를 제공하는 임의의 레이저이다. 파장

은 약 1,260 나노미터(nm) 내지 약 1,360 nm의 O 밴드이거나, 약 1,530nm 내지 약 1,625nm의 C/L 밴드일 수 있다. 예를 들어, 레이저(105)는 온도 제어 또는 다른 파장 제어가 없는 DFB 레이저이다. 이 경우, 레이저(105)는 비냉각 레이저로 지칭될 수 있다. 레이저(105)는 100kHz 보다 크고, 심지어 1 메가헤르츠(MHz) 이상의 선폭을 가질 수 있다. 노드(103)는 추가 레이저를 포함할 필요는 없다.

인터페이스 IC(107)는 변조기(113)에 전기적 데이터 신호를 제공하고 ADC & DSP(115)로부터 디지털 검출 신호를 처리한다. 스플리터(110)는 레이저(105)로부터 입력광을 LO 광 신호 및 변조되지 않은 광 신호로 나눈다. 스플리터(110)는 3 데시벨(dB) 스플리터 또는 분할기일 수 있고, 따라서 예를 들어, 입력광의 50%가 LO 광 신호를 형성하고 입력광의 50%가 변조되지 않은 광 신호를 형성하도록 입력광을 고르게 나눌 수 있다. 다르게는, 분할 백분율은 시스템(100)의 구성에 기초하여 상이한 백분율로 최적화된다.

변조기(113)는 편광 다중화된 IQ 변조기이다. 변조기(113)는 인터페이스 IC(107)로부터 전기적 데이터 신호에 기초하여, 진폭 정보 및 위상 정보 모두를 사용하여, 예를 들어 고차 QAM을 사용하여, 광 캐리어(optical carriers)를 변조한다. 변조기(113)는 또한 임의의 다른 적합한 변조 형식을 사용할 수 있다.

ADC & DSP(115)는 코히어런트 DSP를 포함한다. LO 광 신호 및 변조된 광 신호의 위상 노이즈가 SHD로 인해 서로 상쇄되기 때문에, DSP는 위상 추적을 단순화할 수 있다. ADC & DSP(115)는 수신기(123)로부터 아날로그 검출 신호를 수신하고, 아날로그 검출 신호를 처리하고, 아날로그 검출 신호를 디지털 검출 신호로 변환하며, 추가 처리를 위해 디지털 검출 신호를 인터페이스 IC(107)로 전달한다.

필터(117, 120)는 파장

의 광을 통과시키며, 미리 결정된 파장

을 포함하는 설계된 정지대역 내의 모든 다른 파장의 광을 반사시킨다. 파장

은 O 밴드 또는 C/L 밴드 내에 있을 수 있다. 필터(117, 120)는 박막 필터(TFF)일 수 있다. 수신기(123)는 코히어런트 수신기이다. LO 포트(125)는 LO 섬유(130)에 연결되고, 신호 포트(127)는 신호 섬유(133)에 연결된다.

LO 섬유(130) 및 신호 섬유(133)는 듀플렉스 섬유이거나 듀플렉스 매체이다. 특히, LO 섬유(130) 및 신호 섬유(133)는 각각 서로 연결된 2개의 서브 섬유를 포함한다. 2개의 서브 섬유는 "짚코드(zipcord)", 또는 나란히 연결될 수 있다. 하나의 서브 섬유는 다운 스트림 통신을 제공하고 다른 서브 섬유는 업 스트림 통신을 제공하여 LO 섬유(130) 및 신호 섬유(133)가 듀플렉스 통신을 제공하게 된다. 따라서, 시스템(100)은 추가 섬유, 예를 들어 다운 스트림 LO 광 신호에 대한 제1 섬유, 업 스트림 LO 광 신호에 대한 제2 섬유, 다운 스트림 변조된 광 신호에 대한 제3 섬유 및 업 스트림 변조된 광 신호에 대한 제4 섬유를 포함할 필요가 없다. LO 섬유(130) 및 신호 섬유(133)는 2km 이하일 수 있다. LO 섬유(130) 및 신호 섬유(133)는 공간 분할 다중화(SDM: Space-Division Multiplexing)를 사용하지 않는다.

노드(135)는 노드(103)와 유사하다. 구체적으로는, 노드(135)는 LO 포트(137), 신호 포트(140), 필터(143), 필터(145), 수신기(147), 스플리터(150), 변조기(153), ADC & DSP(155), 레이저(157), LO 포트(125)와 유사한 인터페이스 IC(160), 신호 포트(127), 필터(117), 필터(120), 수신기(123), 스플리터(110), 변조기(113), ADC & DSP(115), 레이저(105) 및 인터페이스 IC(107)를 각각 포함한다. 그러나, 레이저(105)와 달리, 레이저(157)는 파장

의 광을 제공한다. 또한, 필터(117, 120)와 달리, 필터(143, 145)는 파장

에서 광을 통과시키며, 파장

을 포함하는 설계된 정지대역에서 모든 다른 파장의 광을 반사시킨다.

제1 예에서, 노드(103)가 노드(135)로 다운 스트림을 전송하기 위해, 레이저(105)는 파장

을 갖는 입력광을 스플리터(110)에 방출한다. 스플리터(110)는 입력광을 LO 광 신호로 나누고, 파장

을 갖는 변조되지 않은 광 신호는 LO 광 신호를 필터(117)로 통과시키며, 변조되지 않은 광 신호는 변조기(113)로 통과시킨다. 필터(117)는 LO 포트(125)를 통해 LO 광 신호를 LO 섬유(130)로 통과시킨다. 변조기(113)는 인터페이스 IC(107)로부터 전기적 데이터 신호를 수신하고, 변조된 광 신호를 생성하기 위해 전기적 데이터 신호에 기초하여 진폭 정보 및 위상 정보를 사용하여 변조되지 않은 광 신호를 변조하며, 변조된 광 신호를 필터(120)에 전달한다. 필터(120)는 신호 포트(127)를 통해 변조된 광 신호를 신호 섬유(133)를 향해 통과시킨다.

노드(135)는 LO 포트(137)를 통해 LO 광 신호를 수신하며 신호 포트(140)를 통해 변조된 광 신호를 수신한다. 필터(143)는 LO 광 신호를 수신하고 수신기(147)를 향해 LO 광 신호를 반사시킨다. 필터(145)는 변조된 신호를 수신하고 수신기(147)를 향해 변조된 광 신호를 반사시킨다. 수신기(147)는 디지털 검출 신호를 결정하기 위해 LO 광 신호를 사용하여 변조된 광 신호의 코히어런트 검출을 수행한다. 구체적으로는, 수신기(147)는 진폭 정보 및 위상 정보 모두를 검출한다. 수신기(147)는 아날로그 검출 신호를 처리하는 ADC & DSP(155)에 아날로그 검출 신호를 통과시키고, 아날로그 검출 신호를 디지털 검출 신호로 변환하며, 추가 처리를 위해 디지털 검출 신호를 인터페이스 IC(160)에 전달한다.

제2 예에서, 노드(135)가 노드(103)에 업 스트림을 전송하기 위해, 제1 예의 미러 이미지가 발생한다. 구체적으로는, 레이저(157)가 파장

을 갖는 입력광을 스플리터(150)를 향해 방출한다. 스플리터(150)는 입력광을 LO 광 신호로 나누고 파장

을 갖는 변조되지 않은 광 신호는 LO 광 신호를 필터(143)로 통과시키며, 변조되지 않은 광 신호를 변조기(153)로 통과시킨다. 필터(143)는 LO 광 신호를 LO 포트(137)를 통해 LO 섬유(130)로 통과시킨다. 변조기(153)는 인터페이스 IC(160)로부터 전기적 데이터 신호를 수신하고, 변조된 광 신호를 생성하기 위해 전기적 데이터 신호에 기초하여 진폭 정보 및 위상 정보 모두를 사용하여 변조되지 않은 광 신호를 변조하며, 변조된 광 신호를 필터(145)에 전달한다. 필터(145)는 변조된 광 신호를 신호 포트(140)를 통해 신호 섬유(133)에 통과시킨다.

노드(103)는 LO 포트(125)를 통해 LO 광 신호를 수신하며 신호 포트(127)를 통해 변조된 광 신호를 수신한다. 필터(117)는 LO 광 신호를 수신하며 LO 광 신호를 수신기(123)를 향해 반사시킨다. 필터(120)는 변조된 광 신호를 수신하고 변조된 광 신호를 수신기(123)를 향해 반사시킨다. 수신기(123)는 디지털 검출 신호를 결정하기 위해 LO 광 신호를 사용하여 변조된 광 신호의 코히어런트 검출을 수행한다. 구체적으로는, 수신기(123)는 진폭 정보 및 위상 정보 모두를 검출한다. 수신기(123)는 아날로그 검출 신호를 처리하는 ADC & DSP(115)에 아날로그 검출 신호를 처리하고, 아날로그 검출 신호를 디지털 검출 신호로 변환하며, 추가 처리를 위해 디지털 검출 신호를 인터페이스 IC(107)에 전달한다.

한편으로 노드(103, 135) 사이의 광 섬유 커넥터 및 다른 한편으로 LO 섬유(130) 및 신호 섬유(133)는 폐쇄 루프를 생성할 수 있으며, LO 광 신호 및 변조된 광 신호가 각 반사점에서 일정량의 감쇠로 앞뒤로 순환하여 기존의 LO 광 신호 및 기존의 변조된 광 신호와 간섭하도록 유발한다. 이 현상은 MPI 효과의 원인이다. 커넥터가 더 많을수록 MPI 효과는 높아진다. 시스템(100)이 듀플렉스 섬유인 LO 섬유(130) 및 신호 섬유(133)를 사용하기 때문에, 더 적은 섬유 및 더 적은 커넥터를 사용하게 되어, 시스템(100)은 MPI 효과에 더 저항력이 있게 된다.

시스템(100)은 듀플렉스 매체, SHD, 코히어런트 검출 및 비냉각 레이저를 제공한다. 구체적으로는, LO 섬유(130) 및 신호 섬유(133)는 듀플렉스 매체를 구현한다. 레이저(105, 157) (LO 광 신호 및 변조되지 않은 광 신호를 동일한 파장으로 생성함)는 SHD를 구현한다. 수신기(123, 147) (진폭 정보 및 위상 정보 모두를 검출함)는 코히어런트 검출을 구현한다. 마지막으로, 레이저(105, 107)는 비냉각 레이저이고, 레이저(105, 107)가 LO 광 신호 및 변조되지 않은 광 신호를 동일한 파장에서 생성하기 때문에, 파장 제어 및 좁은 선폭 레이저가 필요하지 않다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 노드(200)의 개략도이다. 노드(200)는 시스템(100)과 유사한 광 통신 시스템의 일부일 수 있다. 노드는 도 1의 노드(103)와 유사하다. 구체적으로는, 노드(200)는 레이저(205), 인터페이스 IC(210), 스플리터(215), 변조기(220), ADC & DSP(225), 수신기(240), LO 포트(245), 레이저(105)와 유사한 신호 포트(250), 인터페이스 IC(107), 스플리터(110), 변조기(113), ADC & DSP(115), 수신기(123), LO 포트(125) 및 신호 포트(127)를 포함한다. 그러나, 노드(103)와 달리, 노드(200)는 필터(117) 대신 커플러(230) 및 필터(120) 대신 커플러(235)를 포함한다.

커플러(230, 250)는 포트 1, 포트 2 및 포트 3을 포함하는 광 방향 커플러이다. 따라서, 커플러(230)는 레이저(205), 스플리터(215) 및 포트 1로부터 LO 광 신호를 수신하고, LO 광 신호를 포트 2로부터 LO 포트(245)에 통과시킨다. 커플러(230)는 포트 3으로부터 LO 광 신호를 통과시키지 않는다. 또한, 커플러(230)는 다른 노드, LO 포트(245) 및 포트 2로부터 LO 광 신호를 수신하고, LO 광 신호를 포트 3으로부터 수신기(240)에 통과시킨다. 커플러(230)는 포트 1로부터 LO 광 신호를 통과시키지 않는다. 마찬가지로, 커플러(235)는 변조기(220) 및 포트 1로부터 변조된 광 신호를 수신하고, 변조된 광 신호를 포트 2로부터 신호 포트(250)에 통과시킨다. 커플러(235)는 포트 3으로부터 변조된 광 신호를 통과시키지 않는다. 또한, 커플러(235)는 다른 노드, 신호 포트(250) 및 포트 2로부터 변조된 광 신호를 수신하고, 변조된 광 신호를 포트 3으로부터 수신기(240)에 통과시킨다. 커플러(235)는 포트 1로부터 변조된 광 신호를 통과시키지 않는다. 커플러(230, 235)는 3 dB 커플러일 수 있다.

커플러(230, 250)는 레이저(205)가 미리 결정될 필요가 없는 파장

의 광을 제공하도록 허용하여 유연성을 제공한다. 마찬가지로, 노드(200)는 미리 결정될 필요가 없는 파장

의 광을 수신할 수 있다. 노드(200)가 미리 결정된 파장에서 광을 통과시키고 반사시키는 필터(117, 120, 143, 145)와 같은 필터를 포함하지 않기 때문에,

및

는 미리 결정될 필요가 없다.

커플러(230, 235)로 인한 반사 노이즈를 피하기 위해, 노드(200)는

및

가 상이하다는 것을 의미하는 듀플렉스 파장 동작을 구현할 수 있다.

및

는 섭씨-40도(

) 내지 85

사이에서 달라질 수 있는 주위 온도에 따라 달라질 수 있다. 따라서,

및

가

당 약 0.1nm 달라지는 경우,

및

는 적어도 12.5nm 떨어져 있어야 한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 노드(300)의 개략도이다. 노드는 도 2의 노드(200)와 유사하다. 구체적으로는, 노드(300)는 레이저(305), 인터페이스 IC(310), 스플리터(315), 변조기(320), ADC & DSP(325), 수신기(340), LO 포트(345) 및 레이저(205)와 유사한 신호 포트(350), 인터페이스 IC(210), 스플리터(215), 변조기(220), ADC & DSP(225), 수신기(240), LO 포트(245) 및 신호 포트(250)를 포함한다. 그러나, 노드(200)와 달리, 노드(300)는 커플러(230) 대신에 아이솔레이터(330) 및 커플러(235) 대신에 아이솔레이터(335)를 포함한다.

아이솔레이터(330, 335)는 광 아이솔레이터이며 커플러(230, 235)와 유사하게 기능한다. 구체적으로는, 아이솔레이터(330, 335)는 포트 1, 포트 2, 포트 3을 포함한다. 따라서, 아이솔레이터(330)는 레이저(305), 스플리터(315) 및 포트 1로부터 LO 광 신호를 수신하며, LO 광 신호를 포트 2로부터 LO 포트(345)로 통과시킨다. 아이솔레이터(330)는 포트 3으로부터 LO 광 신호를 통과시키지 않는다. 또한, 아이솔레이터(330)는 다른 노드, LO 포트(345) 및 포트 2로부터 LO 광 신호를 수신하며, LO 광 신호를 포트 3으로부터 수신기(340)로 통과시킨다. 아이솔레이터(330)는 포트 1로부터 LO 광 신호를 통과시키지 않는다. 마찬가지로, 아이솔레이터(335)는 변조기(320) 및 포트 1로부터 변조된 광 신호를 수신하며, 변조된 광 신호를 포트 2로부터 신호 포트(350)로 통과시킨다. 아이솔레이터(335)는 포트 3으로부터 변조된 광 신호를 통과시키지 않는다. 또한, 아이솔레이터(335)는 다른 노드, 신호 포트(350) 및 포트 2로부터 변조된 광 신호를 수신하며, 변조된 광 신호를 포트 3으로부터 수신기(340)로 통과시킨다. 아이솔레이터(335)는 포트 1로부터 변조된 광 신호를 통과시키지 않는다. 아이솔레이터(330, 335)는 커플러(230, 235)와 비교해 삽입 손실을 감소시킬 수 있다. 삽입 손실은 통신 매체 또는 장치에 장치를 포함시킴으로써 발생하는 신호 전력의 손실을 나타낸다.

도 1의 시스템(100)은 필터(117, 120, 143, 145)를 사용하며; 도 2의 노드(200)는 커플러(230, 235)를 사용하며; 도 3의 노드(300)는 아이솔레이터(330, 335)를 사용한다. 이들 컴포넌트는 본 명세서에서 일반적으로 파장 컴포넌트로 지칭될 수 있다. 다른 적합한 파장 컴포넌트는 이들 컴포넌트들 대신에 사용될 수 있다.

도 4는 실험적 셋업(400)의 개략도이다. 셋업(400)은 노드(103, 135, 200, 300)의 성능을 모델링하는 데 사용되었다. 셋업(400)은 레이저(405), 스플리터(410), LO 섬유(415), 변조기(420), 디지털 아날로그 변환기(DAC) & 드라이버(425), 감쇠기(430), 조정 가능한 지연기(tunable delay)(435), 신호 섬유(440), 수신기(445), 디지털 저장 오실로스코프(DSO: Digital Store Oscilloscope) 및 오프라인 프로세서(offline processor)(450)를 포함한다. 셋업(400)은 이하에 설명된 성능 메트릭스를 제공하기 위해 위에서 설명된 노드(103, 135, 200, 300)를 모델링하는 데 사용되었다.

레이저(405)는 선폭이 1.5 MHz인 비냉각 DFB 레이저이다. 스플리터(410)는 입력광을 레이저(405)로부터 LO 광 신호 및 변조되지 않은 광 신호로 나누고, LO 광 신호를 상부 경로로 통과시키며, 변조되지 않은 광 신호를 하부 경로로 통과시킨다. 상부 경로는 LO 섬유(415)를 포함하고, 하부 경로는 변조기(420), 감쇠기(430), 조정 가능한 지연기(435) 및 신호 섬유(440)를 포함한다. DAC & 드라이버는 고속 전기적 데이터를 생성하기 위해 4 채널 및 56 기가헤르츠(GHz) 샘플링 속도를 갖는 DAC를 포함한다. DAC & 드라이버(425)는 2¹⁵ 의사 랜덤 바이너리 시퀀스(PRBSs)를 28 기가보드(Gbaud) 듀플렉스 편광, 16 QAM(16-QAM) 순서로 매핑한다. 감쇠기(430)는 변조된 광 신호의 전력을 조정하는 반면, LO 광 신호의 전력은 8.5 데시벨 밀리와트(dBm: decibel milliwatts)로 설정된다. 조정 가능한 지연기(435)는 상부 경로 및 하부 경로 사이의 경로 길이 차이를 조정하기 위해 조정 가능한 지연기를 제공한다.

도 5a는 경로 지연 없이 도 4의 셋업(400)에 대한 심볼 성상의 그래프(500)이다. 도 5b는 42cm 경로 지연을 갖는 도 4의 셋업(400)에 대한 심볼 성상의 그래프(510)이다. 도 5c는 5km 경로 지연을 갖는 도 4의 셋업(400)에 대한 심볼 성상의 그래프(520)이다. 그래프(500, 510, 520)에 대해, x축 및 y축은 상수나 임의의 단위를 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 그래프(500)는 완벽한 광 경로 정렬, 즉 경로 지연 없이, 성상도(constellation plot)는 깔끔하게 정의되고, 위상 노이즈의 완전한 상쇄를 나타내는 것을 보여준다. 그래프(510)는 42cm 경로 지연을 가지고, 상쇄 플롯은 깔끔하게 정의되지 않고 그 대신에 구형이며 각도 방향을 따라 확장하여 일부 위상 노이즈를 나타내는 것을 보여준다. 그래프(520)는 5km 경로 지연을 가지고, 성상도는 위상 노이즈로부터 신호 섬유(400)의 색 분산으로 인한 진폭 노이즈로의 변환으로 인한 진폭 잡음의 약간의 증가를 제외하고는, 그래프(510)의 성상도와 유사하다는 것을 보여준다. 그래프(500, 510, 520)는 비냉각 DFB 레이저인 레이저(405)를 사용할 때, LO 광 신호 및 변조된 광 신호 사이의 위상이 경로 지연의 약 42cm에서 시작하여 비상관된다는 것을 보여준다. 즉, 노이즈는 주로 경로 지연에 의한 것이지 레이저(405)의 선폭에 의한 것이 아니다.

도 6은 상이한 레이저 및 검출 방식을 사용하여 도 4의 셋업(400)에 대한 BER의 그래프(600)이다. x축은 수신기(445)에 의해 수신된 신호의 dBm 단위의 전력을 나타내고, y축은 상수 또는 임의의 단위의 BER을 나타낸다. 다이아몬드 플롯(610)은 레이저(405)에 대해 100kHz 미만의 선폭을 갖는 ELC 레이저를 사용하고 인트라딘 검출(intradyne detection)을 사용함으로써 얻어지며, 이는 LO 광 신호 및 변조되지 않은 광 신호에 대해 별도의 레이저가 사용된다는 것을 의미한다. 삼각형 플롯(620)은 SHD를 사용하고, 경로 지연을 삽입하지 않고, 레이저(405)에 대해 1.5 MHz의 선폭을 갖는 비냉각 DFB 레이저를 사용함으로써 얻어진다. 사각형 플롯(630)은 SHD를 사용하고, 5km 경로 지연을 삽입하고, 레이저(405)에 대해 DFB 레이저를 사용함으로써 얻어진다. 나타난 바와 같이, 다이아몬드 플롯(610) 및 삼각형 플롯(620)은 사실상 동일하며, ECL 레이저의 선폭에 적어도 10 배인 비냉각 DFB 레이저를 사용하는 것은 경로 지연이 없을 때 성능 저하를 거의 일으키지 않음을 의미한다. 사각형 플롯(630)은 다이아몬드 플롯(610) 및 삼각형 플롯(620)의 약간 오른쪽이다. 따라서, 사각형 플롯(630)은 5km 경로 지연이 있더라도, 수신 전력에 대해 단지 0.6 dBm 불이익이 있음을 보여준다. 즉, 비냉각 DFB 레이저 및 SHD 접근법은 경로 지연에 매우 관대하다.

도 7a는 다양한 혼선을 갖는 PAM4를 사용하여 도 4의 셋업(400)에 대한 BER의 그래프(700)이다. 도 7b는 PM-16QAM을 사용하여 도 4의 셋업(400)에 대한 BER의 그래프(710)이다. 그래프(700, 710)에 대해, x축은 수신기(445)에 의해 수신된 신호의 dBm 단위의 전력을 나타내고, y축은 상수나 임의의 단위로 BER을 나타낸다. 그래프(700) 및 그래프(710) 모두는 혼선 없는 스타 플롯, 30dB의 혼선을 나타내는 다이아몬드 플롯, 25dB의 혼선을 나타내는 원형 플롯 및 20dB의 혼선을 나타내는 다이아몬드 플롯을 포함한다. 이 경우, 혼선은 MPI를 나타낸다. 4e^-3의 BER에 대해, 그래프(710)는 그래프(700)보다 8.7dB 양호한, 약 -20dBm의 수신 전력을 나타낸다. 혼선을 25dB로 증가시킴으로써, 그래프(710)는 수신 전력에 0.5dB 불이익을 나타내는 반면, 그래프(700)는 약 1.3dB 불이익을 나타낸다. 혼선을 20dB로 증가시킴으로써, 그래프(710)는 수신 전력에 약 1dB 추가 불이익을 나타내는 반면, 그래프(700)는 약 9e^-3의 BER에서 큰 BER 플로어로 인해 신호 실패를 나타낸다. 따라서, PM-16QAM은 PAM4보다 MPI 효과에 대해 더 높은 허용치를 갖는다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 SHD 전송 방법(800)을 나타내는 흐름도이다. 노드(103, 135, 200, 300)는 신호를 전송할 때 방법(800)을 구현한다. 단계(810)에서, 입력광은 방출된다. 예를 들어, 레이저(105)는 입력광을 방출한다. 단계(820)에서, 입력광은 제1 LO 광 신호 및 제1 변조되지 않은 광 신호로 나뉜다. 예를 들어, 스플리터(110)는 입력광을 제1 LO 광 신호 및 제1 변조되지 않은 광 신호로 나눈다. 단계(830)에서, 제1 변조되지 않은 광 신호는 편광 다중화된, 고차 변조를 사용하여 변조되어 제1 변조된 광 신호를 생성한다. 예를 들어, 변조기(113)는 PM-16QAM을 사용하여 제1 변조되지 않은 광 신호를 변조하여 제1 변조된 광 신호를 생성한다. 단계(840)에서, 제1 LO 광 신호는 제1 듀플렉스 섬유로 전송된다. 예를 들어, LO 포트(125)는 제1 LO 광 신호를 LO 섬유(130)에 전송한다. 마지막으로, 단계(850)에서, 제1 변조된 광 신호는 제2 듀플렉스 섬유로 전송된다. 예를 들어, 신호 포트(127)는 제1 변조된 광 신호를 신호 섬유(133)에 전송한다.

도 9는 장치(900)의 개략도이다. 장치(900)는 개시된 실시예를 구현하는 데 적합하다. 예를 들어, 장치(900)는 인터페이스 IC(107, 160, 210, 310); 변조기(113, 153, 220, 320); ADC & DSP(115, 155, 225, 325); 수신기(123, 147, 240, 340)를 구현한다. 장치(900)는 데이터를 수신하기 위한 입구 포트(910) 및 수신기 유닛(Rx)(920); 데이터를 처리하기 위한 프로세서, 논리 유닛, 또는 중앙 처리 장치(CPU)(930); 데이터를 전송하기 위한 송신기 유닛(Tx)(940) 및 출구 포트(950); 및 데이터를 저장하기 위한 메모리(960)를 포함한다. 장치(900)는 또한 입구 포트(910)에 연결된 광-전기(OE) 컴포넌트 및 전기-광(EO) 컴포넌트, 수신기 유닛(920), 송신기 유닛(940) 및 광 또는 전기적 신호의 출구 또는 입구에 대한 출구 포트(950)를 포함할 수 있다.

프로세서(930)는 하드웨어, 미들웨어 및 소프트웨어의 임의의 적합한 조합으로 구현된다. 프로세서(930)는 하나 이상의 CPU 칩, 코어(예를 들어, 멀티 코어 프로세서), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA: Field-Programmable Gate Arrays), 주문형 집적 회로(ASIC: Application Specific Integrated Circuits) 및 디지털 신호 프로세서(DSP: Digital Signal Processors)로 구현될 수 있다. 프로세서(930)는 입구 포트(910), 수신기 유닛(920), 송신기 유닛(940), 출구 포트(950) 및 메모리(960)와 통신한다.

메모리(960)는 하나 이상의 디스크, 테이프 드라이브 및 반도체 드라이브(solid-state drives)를 포함하고, 오버 플로우 데이터 저장 장치로서 사용되어, 그러한 프로그램이 실행을 위해 선택될 때 프로그램을 저장하고, 프로그램 실행 동안 판독되는 명령 및 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(960)는 휘발성 및 비휘발성일 수 있으며 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 3진 연상 기억 장치(TCAM) 및 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM)일 수 있다.

제1 컴포넌트는 제1 컴포넌트 및 제2 컴포넌트 사이의 라인, 트레이스 또는 다른 매체를 제외하고, 개입된 컴포넌트가 없을 때 제2 컴포넌트에 직접 연결된다. 제1 컴포넌트는 제1 컴포넌트 및 제2 컴포넌트 사이의 개입 컴포넌트가 있을 때 제2 컴포넌트에 간접 연결된다. "연결된" 및 그와 유사한 표현은 직접 결합 및 간접 결합 모두를 포함한다. "약"이라는 용어의 사용은 달리 명시되지 않는 한 후속 숫자의 ±10%를 포함하는 범위를 의미한다.

예시적 실시예에서, 장치 또는 광 트랜시버는 입력광을 방출하는 발광 모듈, 입력광을 제1 국부 발진기(LO) 광 신호 및 제1 변조되지 않은 광 신호로 나누는 스플리터 모듈, 제1 변조된 광 신호를 생성하기 위해 편광 다중화된, 고차 변조를 사용하여 제1 변조되지 않은 광 신호를 변조하는 변조기 모듈, 제1 LO 광 신호를 제1 듀플렉스 섬유에 전송하는 제1 섬유 전송 모듈 및 제1 변조된 광 신호를 제2 듀플렉스 섬유에 전송하는 제2 섬유 전송 모듈을 포함한다. 일부 실시예에서, 장치 또는 광 트랜시버는 실시예에서 설명된 임의의 단계 또는 단계들의 조합을 수행하기 위해 다른 또는 추가 모듈을 포함할 수 있다.

본 개시에서 일부 실시예가 제공되었지만, 개시된 시스템 및 방법은 본 개시의 정신 또는 범위를 벗어나지 않고 많은 다른 형태로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 본 발명의 실시예는 제한되는 것이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 본 발명의 의도는 여기서 주어진 상세한 설명에 한정되지 않는다. 예를 들어, 다양한 요소 또는 컴포넌트는 다른 시스템에서 결합되거나 통합될 수 있거나 또는 특정 형태가 생략되거나 구현되지 않을 수 있다.

또한, 다양한 실시예에서 개별적으로 설명되고 도시된 기술, 시스템, 서브시스템 및 방법은 본 명세서의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 시스템, 모듈, 기술 또는 방법으로 조합되거나 통합될 수 있다. 서로 결합되거나 직접 결합되거나 통신하는 것으로 도시되거나 설명된 다른 항목은 전기적으로, 기계적으로 또는 다른 방법으로 일부 인터페이스, 장치 또는 중간 컴포넌트를 통해 간접적으로 결합되거나 통신될 수 있다. 변화, 대체 및 변경의 다른 예는 통상의 기술자에 의해 확인될 수 있으며 여기에 개시된 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다.

Claims

비냉각 레이저(uncooled laser);
상기 비냉각 레이저에 연결된 스플리터(splitter);
상기 스플리터에 연결된 제1 파장 컴포넌트;
상기 제1 파장 컴포넌트에 연결된 국부 발진기(LO: Local Oscillator) 포트;
상기 스플리터에 연결된 변조기;
상기 변조기에 연결된 제2 파장 컴포넌트; 및
상기 제2 파장 컴포넌트에 연결된 신호 포트
를 포함하는
장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 파장 컴포넌트에 연결된 수신기;
상기 수신기에 연결된 아날로그-디지털 변환기 및 디지털 신호 처리기(ADC & DSP: Analog-to-Digital Converter & Digital Signal Processor); 및
상기 ADC & DSP 및 상기 변조기에 연결된 인터페이스 집적 회로(IC: Integrated Circuit)
를 더 포함하는 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 파장 컴포넌트 및 상기 제2 파장 컴포넌트는 박막 필터(TFF: Thin-Film Filters)인, 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 파장 컴포넌트 및 상기 제2 파장 컴포넌트는 3 데시벨(dB) 광 커플러인, 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 파장 컴포넌트 및 상기 제2 파장 컴포넌트는 광 아이솔레이터인, 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저는 분산 귀환형(DFB: Distributed Feedback) 레이저인, 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저는 100 킬로 헤르츠(kHz) 이상의 선폭으로 이루어지는, 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저는 1 메가 헤르츠(MHz) 이상의 선폭으로 이루어지는, 장치.
광 트랜시버(optical transceiver)로서,
입력 광을 제공하도록 구성된 레이저;
상기 레이저에 연결되고 상기 입력 광을 제1 국부 발진기(LO) 광 신호 및 제1 변조되지 않은 광 신호로 나누도록 구성된 스플리터;
상기 스플리터에 연결되고 제1 변조된 광 신호를 제공하기 위해 상기 제1 변조되지 않은 광 신호를 변조하도록 구성된 변조기;
제1 듀플렉스 섬유에 연결되고, 상기 제1 듀플렉스 섬유에 제1 LO 광 신호를 전송하도록 구성된 국부 발진기(LO: Local Oscillator) 포트; 및
상기 신호 포트는, 제2 듀플렉스 섬유에 연결되고, 상기 제2 듀플렉스 섬유에 제1 변조된 광 신호를 전송하도록 구성된 신호 포트
를 포함하는 광 트랜시버.
제9항에 있어서,
상기 LO 포트는 또한 상기 제1 듀플렉스 섬유로부터 제2 LO 광 신호를 수신하도록 구성되며,
상기 신호 포트는 또한 상기 제2 듀플렉스 섬유로부터 제2 변조된 광 신호를 수신하도록 구성되는, 광 트랜시버.
제9항에 있어서,
상기 LO 포트는 또한 상기 제1 듀플렉스 섬유로부터 제2 LO 광 신호를 수신하도록 구성되며,
상기 신호 포트는 또한 상기 제2 듀플렉스 섬유로부터 제2 변조된 광 신호를 수신하도록 구성되는, 광 트랜시버.
제11항으로서,
상기 수신기는 또한 코히어런트 검출(coherent detection)을 수행하도록 구성된, 광 트랜시버.
제11항에 있어서,
상기 스플리터, 상기 수신기 및 상기 LO 포트에 연결되고, 상기 제1 LO 광 신호를 상기 LO 포트에만 통과시키고, 상기 제2 LO 광 신호를 상기 수신기에만 통과시키도록 구성된 제1 파장 컴포넌트를 더 포함하는 광 트랜시버.
제13항에 있어서,
상기 변조기, 상기 수신기 및 상기 신호 포트에 연결되고, 상기 제1 변조된 광 신호를 상기 신호 포트에만 전달하고, 상기 제2 변조된 광 신호를 상기 수신기에만 전달하도록 구성된 제2 파장 컴포넌트를 더 포함하는 광 트랜시버.
제10항에 있어서,
수신기를 더 포함하고,
상기 레이저 및 상기 수신기는 자기-호모다인 검출(SHD: Self-Homodyne Detection)을 구현하도록 구성된,
광 트랜시버.
제10항에 있어서,
상기 스플리터 및 상기 LO 포트에 연결되고, 제1 파장의 광은 통과시키고, 다른 모든 파장의 광은 반사시키도록 구성된 제1 박막 필터를 더 포함하는 광 트랜시버.
제16항에 있어서,
상기 변조기에 연결되고, 제2 파장의 광은 통과시키며, 다른 모든 파장의 광은 반사시키도록 구성된 제2 박막 필터를 더 포함하는 광 트랜시버.
제10항에 있어서,
상기 변조기는 편광 다중화된(polarization-multiplexed) 고차 직교 진폭 변조(QAM: Quadrature Amplitude Modulation)를 사용하여, 상기 제1 변조되지 않은 광 신호를 변조하도록 더 구성된, 광 트랜시버.
입력 광을 방출하는 단계;
상기 입력 광을 제1 국부 발진기(LO: Local Oscillator) 광 신호 및 제1 변조되지 않은 광 신호로 나누는 단계;
제1 변조된 광 신호를 제공하기 위해, 편광 다중화된 고차 변조(high-order modulation)를 사용하여, 상기 제1 변조되지 않은 광 신호를 변조하는 단계;
상기 제1 LO 광 신호를 제1 듀플렉스 섬유로 전송하는 단계; 및
제1 변조된 광 신호를 제2 듀플렉스 섬유로 전송하는 단계
를 포함하는 방법.
제19항에 있어서,
상기 제1 듀플렉스 섬유로부터 제2 LO 광 신호를 수신하는 단계;
상기 제2 듀플렉스 섬유로부터 제2 변조된 광 신호를 수신하는 단계;
아날로그 검출 신호를 생성하기 위해, 상기 제2 LO 광 신호를 사용하여 상기 제2 변조된 광 신호로부터 진폭 정보 및 위상 정보를 검출하는 단계;
상기 아날로그 검출 신호를 디지털 검출 신호로 변환하는 단계; 및
상기 디지털 검출 신호를 처리하는 단계
를 더 포함하는, 방법.