KR20190014238A - Transmission module and system of wireless optical communication link based on pulse amplitude modulation - Google Patents

Transmission module and system of wireless optical communication link based on pulse amplitude modulation Download PDF

Info

Publication number
KR20190014238A
KR20190014238A KR1020170096742A KR20170096742A KR20190014238A KR 20190014238 A KR20190014238 A KR 20190014238A KR 1020170096742 A KR1020170096742 A KR 1020170096742A KR 20170096742 A KR20170096742 A KR 20170096742A KR 20190014238 A KR20190014238 A KR 20190014238A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical signal
optical
signal
pulse amplitude
communication link
Prior art date
Application number
KR1020170096742A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
오원석
박강엽
Original Assignee
전자부품연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전자부품연구원 filed Critical 전자부품연구원
Priority to KR1020170096742A priority Critical patent/KR20190014238A/en
Publication of KR20190014238A publication Critical patent/KR20190014238A/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/516—Details of coding or modulation
    • H04B10/524—Pulse modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/501—Structural aspects
    • H04B10/503—Laser transmitters

Abstract

Disclosed are a transmission module of a wireless light communication link based on a pulse amplitude modulation and a system thereof. The transmission module of a wireless light communication link comprises: a light source unit converting an input signal which is processed by pulse amplitude modulation (PAM) into a first light signal, and outputting the first light signal; and an injection lock unit converting the first light signal outputted from the light source unit into a second light signal which has increased light output using an interjection lock technology of multiple ends, and outputting the second light signal.

Description

펄스진폭변조 기반 무선광통신 링크의 송신모듈 및 시스템{Transmission module and system of wireless optical communication link based on pulse amplitude modulation}Technical Field [0001] The present invention relates to a transmission module and a system of a pulse amplitude modulation based wireless optical communication link,

본 발명은 무선광통신 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선광통신의 주파수 효율성 및 전송용량을 확장하는 펄스진폭변조 기반 무선광통신 링크의 송신모듈 및 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to wireless optical communication technology, and more particularly, to a pulse amplitude modulation based wireless optical communication link transmission module and system that extends frequency efficiency and transmission capacity of wireless optical communication.

종래의 광통신 시스템은 광파이버(optical fiber)의 높은 대역폭으로 인해 가장 신뢰성이 높고, 단순한 NRZ(Non-Return-Zero) 타입의 OOK(On-Off Keying) 변조방식을 사용해 왔다. 그러나 광통신 시스템에서 요구하는 대역폭이 높아지고, 광파이버가 아닌 광전 변환부에서 대역폭 한계가 생기면서 주파수 스펙트럼의 효율성을 높일 수 있는 높은 차원의 변조기법이 요구되고 있다. Conventional optical communication systems have been the most reliable due to the high bandwidth of optical fibers and have used simple non-return-zero (NRZ) type on-off keying (OOK) modulation schemes. However, there is a need for a high-level modulation technique that can increase the efficiency of the frequency spectrum as the bandwidth required by the optical communication system increases and the bandwidth limitations occur in the photoelectric conversion unit rather than the optical fiber.

한편, 무선광통신은 자유공간(Free Space)을 전송 매개체로 하는 시스템으로, 광파이버를 통한 유선통신에 비해 신호감쇄가 매우 크고, 대역폭에 한계가 있다. On the other hand, wireless optical communication is a system which uses free space as a transmission medium. It has a very large signal attenuation and bandwidth limitation compared to wired communication through an optical fiber.

따라서, 무선광통신은 종래의 OOK 방식의 변조기술이 아니라 주파수 스펙트럼 효율을 높일 수 있는 고차원 변조기술을 필요로 한다.Therefore, wireless optical communication requires a high-dimensional modulation technique capable of increasing frequency spectrum efficiency, not a conventional OOK modulation technique.

한국공개특허공보 특2002-0095119호(2002.12.20.)Korean Unexamined Patent Publication No. 2002-0095119 (December 20, 2002)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무선광통신의 주파수 스펙트럼 효율성 및 전송용량을 확장하고, 전송거리를 증가시키는 펄스진폭변조 기반 무선광통신 링크의 송신모듈 및 시스템을 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a transmission module and system for a wireless optical communication link based on a pulse amplitude modulation in which a frequency spectrum efficiency and a transmission capacity of a wireless optical communication are expanded and a transmission distance is increased.

상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명에 따른 펄스진폭변조 기반 무선광통신 링크의 송신모듈은 펄스진폭변조(Pulse Amplitude Modulation, PAM)된 입력신호를 제1 광신호로 변환하여 출력하는 광원부 및 상기 광원부로부터 출력된 제1 광신호를 복수단의 인젝션락(injection lock) 기술을 이용하여 광출력이 증가된 제2 광신호로 변환하여 출력하는 인젝션락부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a pulse amplitude modulation based wireless optical communication link transmission module comprising: a light source unit for converting a pulse amplitude modulation (PAM) input signal into a first optical signal and outputting the first optical signal; And an injection lock unit for converting the output first optical signal into a second optical signal whose optical output is increased by using a plurality of injection lock techniques.

또한 디지털신호인 복수의 입력신호를 입력받고, 펄스진폭변조를 이용하여 입력신호의 진폭을 변조하여 상기 펄스진폭변조된 입력신호를 생성하고, 상기 펄스진폭변조된 입력신호를 상기 광원부로 출력하는 펄스진폭변조부 및 상기 인젝션락부로부터 출력된 제2 광신호를 자유공간 상으로 출력하는 제1 렌즈부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.A plurality of input signals, which are digital signals, are received, a pulse amplitude modulation is used to modulate the amplitude of the input signal to generate the pulse amplitude modulated input signal, and a pulse for outputting the pulse amplitude modulated input signal to the light source section And a first lens unit for outputting the second optical signal output from the injection locking unit to the free space.

또한 상기 펄스진폭변조부는, 상기 복수의 입력신호가 M개인 경우, N=2M개의 진폭레벨을 가지는 펄스진폭변조를 수행하여 상기 펄스진폭변조된 입력신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.The pulse amplitude modulator generates pulse amplitude modulated input signals by performing pulse amplitude modulation with N = 2 M amplitude levels when the plurality of input signals are M bits.

또한 상기 광원부는, 상기 입력신호를 상기 제1 광신호로 출력하는 제1 빅셀(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL) 및 상기 출력된 제1 광신호의 초점을 조절하는 제1 볼록렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.The light source unit may include a first VCSEL for outputting the input signal as the first optical signal and a first convex lens for adjusting the focus of the first optical signal output from the first VCSEL .

또한 상기 인젝션락부는, 상기 조절된 제1 광신호를 향해 상기 제1 광신호와 기 설정된 오차범위 내의 광전력를 가지는 제3 광신호를 출력하고, 상기 제1 광신호와 상기 제3 광신호를 결합하여 제4 광신호로 변환하는 제1 인젝션락부 및 상기 제1 인젝션락부와 이웃하게 배치되고, 상기 제1 인젝션락부를 통과한 제4 광신호를 향해 상기 제1 광신호보다 높은 광전력를 가지는 제5 광신호를 출력하며, 상기 제4 광신호와 상기 제5 광신호를 결합하여 상기 제2 광신호로 변환하는 제2 인젝션락부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The injection lock unit may be configured to output the first optical signal and the third optical signal having the optical power within a predetermined error range toward the adjusted first optical signal and to combine the first optical signal and the third optical signal And a fourth injection lock part which is arranged adjacent to the first injection lock part and which is arranged in the vicinity of the fourth injection lock part for converting the fourth optical signal into a fourth optical signal, And a second injection lock unit for outputting an optical signal and converting the fourth optical signal and the fifth optical signal into the second optical signal.

또한 상기 제1 인젝션락부는, 상기 제1 빅셀과 기 설정된 오차범위 내의 광전력를 가지고, 상기 제3 광신호를 출력하는 제2 빅셀, 상기 출력된 제3 광신호의 초점을 조절하는 제2 볼록렌즈, 상기 조절된 제3 광신호의 출력방향을 가이드하는 제1 광 아이솔레이터(optical isolator) 및 상기 제1 광신호 및 상기 제3 광신호가 결합되도록 기 설정된 비율로 반사 및 투과를 수행하여 상기 제4 광신호로 변환하여 출력하는 제1 빔 스플리터(beam splitter)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The first injection lock unit may include a second bixcell having an optical power within a predetermined error range with respect to the first voxel and outputting the third optical signal, A first optical isolator for guiding the output direction of the adjusted third optical signal, and a second optical isolator for reflecting and transmitting the first optical signal and the third optical signal, And a first beam splitter for converting the signal into a signal and outputting the signal.

또한 상기 제2 인젝션락부는, 상기 제1 빅셀보다 높은 광전력를 가지고, 상기 제5 광신호를 출력하는 제3 빅셀, 상기 출력된 제5 광신호의 초점을 조절하는 제3 볼록렌즈, 상기 조절된 제5 광신호의 출력방향을 가이드하는 제2 광 아이솔레이터 및 상기 제4 광신호 및 상기 제5 광신호가 결합되도록 기 설정된 비율로 반사 및 투과를 수행하여 상기 제2 광신호로 변환하여 출력하는 제2 빔 스플리터를 포함하는 것을 특징으로 한다.The second injection lock unit may further include a third bixell having a higher optical power than the first bixell and outputting the fifth optical signal, a third convex lens adjusting the focus of the output fifth optical signal, A second optical isolator for guiding the output direction of the fifth optical signal, and a second optical isolator for performing reflection and transmission at a predetermined ratio so that the fourth optical signal and the fifth optical signal are coupled, And a beam splitter.

본 발명에 따른 무선광통신 링크 시스템은 복수의 입력신호를 수신하고, 상기 수신된 입력신호를 펄스진폭변조하며, 상기 펄스진폭변조된 입력신호를 광신호로 변환하여 자유공간 상에 송신하는 송신모듈 및 상기 자유공간 상으로부터 광신호를 수신하고, 상기 수신된 광신호를 상기 입력신호로 복원하는 수신모듈;을 포함하되, 상기 송신모듈은, 펄스진폭변조된 입력신호를 제1 광신호로 변환하여 출력하는 광원부 및 상기 광원부로부터 출력된 제1 광신호를 복수단의 인젝션락 기술을 이용하여 광출력이 증가된 제2 광신호로 변환하여 출력하는 인젝션락부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A wireless optical communication link system according to the present invention includes a transmitting module for receiving a plurality of input signals, modulating the amplitude of the input signals by pulse amplitude, converting the pulse amplitude modulated input signals into optical signals and transmitting the optical signals on a free space, And a receiving module for receiving the optical signal from the free space and restoring the received optical signal into the input signal, wherein the transmitting module converts the pulse-amplitude modulated input signal into a first optical signal, And an injection lock unit for converting the first optical signal output from the light source unit into a second optical signal whose optical output is increased by using a plurality of stages of injection lock techniques.

본 발명에 따른 펄스진폭변조 기반 무선광통신 링크의 송신모듈 및 시스템은 무선광통신의 주파수 스펙트럼 효율을 높이기 위해 펄스진폭변조를 이용하여 전송용량을 향상시킬 수 있다.The pulse amplitude modulation based wireless optical communication link transmission module and system according to the present invention can improve the transmission capacity by using pulse amplitude modulation to enhance the frequency spectrum efficiency of the wireless optical communication.

또한 복수단의 인젝션락 기술을 이용하여 링크의 전송거리를 증가시킬 수 있다.In addition, the transmission distance of the link can be increased by using a plurality of stages of injection lock technique.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선광통신 링크 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1의 광원부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 도 1의 인젝션락부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 도 1의 제1 렌즈부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 도 1의 제2 렌즈부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선광통신 링크 시스템이 PAM-4에 적용된 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6의 송신모듈 중 제1 렌즈부의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무선광통신 링크 시스템의 구동방법을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a block diagram illustrating a wireless optical communication link system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram for explaining the light source unit of FIG.
3 is a block diagram for explaining the injection lock unit of Fig.
4 is a block diagram for explaining the first lens unit of FIG.
5 is a block diagram for explaining the second lens unit of FIG.
6 is a diagram for explaining a case where a wireless optical communication link system according to an embodiment of the present invention is applied to a PAM-4.
7 is a view for explaining another embodiment of the first lens unit of the transmission module of FIG.
8 is a flowchart illustrating a method of driving a wireless optical communication link system according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals as used in the appended drawings denote like elements, unless indicated otherwise. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather obvious or understandable to those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선광통신 링크 시스템을 설명하기 위한 블록도이고, 도 2는 도 1의 광원부를 설명하기 위한 블록도이며, 도 3은 도 1의 인젝션락부를 설명하기 위한 블록도이고, 도 4는 도 1의 제1 렌즈부를 설명하기 위한 블록도이며, 도 5는 도 1의 제2 렌즈부를 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram for explaining a wireless optical communication link system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram for explaining a light source unit of FIG. 1, and FIG. 3 is a block diagram for explaining an injection lock unit of FIG. FIG. 4 is a block diagram for explaining the first lens unit of FIG. 1, and FIG. 5 is a block diagram for explaining the second lens unit of FIG.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 무선광통신 링크 시스템(300)은 무선광통신의 주파수 스펙트럼 효율성 및 전송용량을 확장하고, 전송거리를 증가시킨다. 무선광통신 링크 시스템(300)은 송신모듈(100) 및 수신모듈(200)을 포함한다.1-5, the wireless optical communication link system 300 extends the frequency spectrum efficiency and transmission capacity of the wireless optical communication and increases the transmission distance. The wireless optical communication link system 300 includes a transmitting module 100 and a receiving module 200.

송신모듈(100)은 복수의 입력신호를 수신하고, 수신된 입력신호를 펄스진폭변호하며, 펄스진폭변조된 입력신호를 광신호로 변환하여 자유공간 상에 송신한다. 송신모듈(100)은 광원부(30) 및 인젝션락부(50)를 포함하고, 펄스진폭변조부(10) 및 제1 렌즈부(70)를 더 포함한다.The transmission module 100 receives a plurality of input signals, modulates the received input signals in pulse amplitude, and converts the pulse-amplitude-modulated input signals into optical signals to transmit them on free space. The transmission module 100 includes a light source unit 30 and an injection lock unit 50 and further includes a pulse amplitude modulation unit 10 and a first lens unit 70.

펄스진폭변조부(10)는 디지털신호인 복수의 입력신호를 입력받고, 펄스진폭변조(Pulse Amplitude Modulation, PAM)를 이용하여 입력신호의 진폭을 변조하여 펄스진폭변조된 입력신호를 생성한다. 여기서, 펄스진폭변조부(10)는 펄스진폭변조된 입력신호를 광원부(30)로 출력한다. 펄스진폭변조부(10)는 입력신호의 조합에 의해 진폭이 결정된다. 펄스진폭변조부(10)는 N개의 진폭레벨을 가지는 PAM-N 송신회로일수 있다. 여기서, N은 N=2M이며, M은 입력신호의 개수를 의미한다. 예를 들면, PAM-4인 경우, 4개의 진폭레벨 및 2개의 입력신호를 가지고, PAM-16인 경우, 16개의 진폭레벨 및 4개의 입력신호를 가진다. 즉, 펄스진폭변조부(10)는 복수의 입력신호가 M개인 경우, N=2M개의 진폭레벨을 가지는 펄스진폭변조를 수행하여 상기 펄스진폭변조된 입력신호를 생성한다.The pulse amplitude modulator 10 receives a plurality of input signals, which are digital signals, and modulates the amplitude of the input signal using Pulse Amplitude Modulation (PAM) to generate a pulse amplitude modulated input signal. Here, the pulse amplitude modulation unit 10 outputs the pulse amplitude modulated input signal to the light source unit 30. The amplitude of the pulse amplitude modulation section 10 is determined by the combination of the input signals. The pulse amplitude modulation section 10 may be a PAM-N transmission circuit having N amplitude levels. Where N is N = 2 M and M is the number of input signals. For example, in case of PAM-4, it has four amplitude levels and two input signals, and in case of PAM-16, it has six amplitude levels and four input signals. That is, the pulse amplitude modulation section 10 performs pulse amplitude modulation with N = 2 M amplitude levels to generate the pulse amplitude-modulated input signal when a plurality of input signals are M's.

펄스진폭변조부(10)는 광원부(30)의 제1 빅셀(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL)(31)을 구동시키는 전원을 공급한다. 여기서, 펄스진폭변조부(10)는 전류구동을 기본방식으로 하나, 광변조기 구조가 빅셀, 레이저다이오드(laser diode)를 직접 구동하는 직접변조(direct modulation)가 아니라 별도의 연속파레이저(continuous wave laser, CW laser)가 있는 외부변조(external modulation)이면 전압구동도 가능하다.The pulse amplitude modulation unit 10 supplies power for driving the first Vicell (VCSEL) 31 of the light source unit 30. [ Here, the pulse amplitude modulator 10 uses a current driving method as a basic method, but a direct wave laser (direct wave laser) is used instead of a direct modulation in which an optical modulator structure directly drives a vixel or a laser diode , CW laser) can be driven by external modulation.

광원부(30)는 펄스진폭변조부(10)로부터 수신된 입력신호를 제1 광신호로 출력한다. 즉, 광원부(30)는 전기신호를 광신호로 변환한다. 광원부(30)는 제1 빅셀(31) 및 제1 볼록렌즈(32)를 포함한다. The light source unit 30 outputs the input signal received from the pulse amplitude modulation unit 10 as a first optical signal. That is, the light source unit 30 converts an electric signal into an optical signal. The light source unit 30 includes a first biconcell 31 and a first convex lens 32.

제1 빅셀(31)은 펄스진폭변조부(10)로부터 전원을 공급받아 구동을 하며, 디지털 신호인 입력신호를 제1 광신호로 변환하여 출력한다. 여기서, 빅셀은 광신호를 증폭하는 공기층(cavity)을 반도체 웨이퍼 상에 수직으로 배치되는 표면방출레이저이다. 즉, 빅셀은 수직으로 배치하기 때문에 공기층 양끝단의 미러(mirror)의 거리가 좁아 측면발광레이저에 비해 출력 광전력가 낮고, 상대적으로 대역폭이 좁으며 단파장에서만 동작하는 단점이 있으나, 빛이 반도체 웨이퍼와 수직으로 방출하기 때문에 일반 레이저에 비해 생산성이 높고 대량생산이 용이한 장점이 있다. 따라서, 빅셀은 부품의 가격을 현저히 낮출 수 있는 효과가 있다.The first Vicell 31 receives power from the pulse amplitude modulator 10 and drives it, converts the input signal, which is a digital signal, into a first optical signal, and outputs the first optical signal. Here, the Vicell is a surface emitting laser arranged vertically on a semiconductor wafer, with an air cavity for amplifying an optical signal. That is, since the distance between the mirrors at both ends of the air layer is narrower due to the vertical arrangement of the Vicells, the output light power is lower than that of the side emission laser, and the bandwidth is relatively narrow and operates only at a short wavelength. However, It is advantageous in that it is more productive than general laser and is easy to mass-produce. Therefore, the Vicell has the effect of significantly lowering the cost of components.

제1 볼록렌즈(32)는 제1 빅셀(31)로부터 출력되는 제1 광신호의 초점을 조절한다. 제1 볼록렌즈(32)는 제1 광신호가 안정적인 출력을 할 수 있도록 도와준다.The first convex lens 32 adjusts the focus of the first optical signal output from the first < RTI ID = 0.0 > The first convex lens 32 helps the first optical signal to output a stable output.

인젝션락부(50)는 광원부(30)로부터 출력된 제1 광신호를 복수단의 인젝션락(injection lock) 기술을 이용하여 광출력이 증가된 제2 광신호로 변환하여 출력한다. 여기서, 인젝션락 기술은 광신호의 출력 광전력를 증가시켜주는 기술이다. 따라서, 인젝션락 기술은 전술된 빅셀의 단점을 보완해줄 수 있다. 인젝션락부(50)는 제1 인젝션락부(51) 및 제2 인젝션락부(52)를 포함할 수 있다. 여기서, 인젝션락부(50)는 2단의 인젝션락 기술에 대해 설명하고 도시한다. 하지만 인젝션락부(50)는 이에 한정되지 않고, 2단 이상의 인젝션락 기술이 적용될 수 있다.The injection lock unit 50 converts the first optical signal output from the light source unit 30 into a second optical signal whose optical output is increased by using injection lock techniques at a plurality of stages and outputs the second optical signal. Here, the injection locking technique is a technique for increasing the output optical power of an optical signal. Thus, the injection locking technique can compensate for the above-mentioned disadvantages of the Vicell. The injection lock part 50 may include a first injection lock part 51 and a second injection lock part 52. Here, the injection lock unit 50 explains and shows the two-stage injection lock technique. However, the injection lock unit 50 is not limited to this, and a two-stage or more injection lock technique may be applied.

제1 인젝션락부(51)는 제1 볼록렌즈(32)로부터 조절된 제1 광신호를 향해 제1 광신호와 기 설정된 오차범위 내의 광전력를 가지는 제3 광신호를 출력한다. 제1 인젝션락부(51)는 제1 광신호와 제3 광신호를 결합하여 제4 광신호로 변환한 후, 출력한다. 여기서, 제3 광신호의 광전력는 제1 광신호의 광전력의 0.9% 내지 1.1%일 수 있고, 바람직하게는 동일할 수 있다. 제1 인젝션락부(51)는 제2 빅셀(61), 제2 볼록렌즈(62), 제1 광 아이솔레이터(optical isolator)(63) 및 제1 빔 스플리터(beam splitter)(64)를 포함한다.The first injection locker 51 outputs a first optical signal toward the first optical signal adjusted by the first convex lens 32 and a third optical signal having optical power within a predetermined error range. The first injection locking unit 51 combines the first optical signal and the third optical signal, converts the first optical signal into a fourth optical signal, and outputs the fourth optical signal. Here, the optical power of the third optical signal may be 0.9% to 1.1%, and preferably the same, of the optical power of the first optical signal. The first injection lock part 51 includes a second vixel 61, a second convex lens 62, a first optical isolator 63 and a first beam splitter 64.

제2 빅셀(61)은 제1 빅셀(31)과 기 설정된 오차범위 내의 광전력를 가진다. 여기서, 기 설정된 오차범위는 제1 빅셀(31)의 광전력의 0.9배 내지 1.1배일 수 있고, 바람직하게는 동일할 수 있다. 즉, 제2 빅셀(61)은 제1 빅셀(31)과 비슷한 광전력를 가질 수 있다. 따라서, 제2 빅셀(61)은 제1 빅셀(31)에서 출력되는 제1 광신호와 비슷한 광전력를 가지는 제3 광신호를 출력한다. The second vi- cell (61) has optical power within a predetermined error range with the first vi- cell (31). Here, the predetermined error range may be 0.9 to 1.1 times of the optical power of the first < RTI ID = 0.0 > That is, the second vi- cell 61 may have an optical power similar to that of the first vi- cell 31. Accordingly, the second vi- cell 61 outputs a third optical signal having optical power similar to that of the first optical signal output from the first vi- cell 31.

제2 볼록렌즈(62)는 제2 빅셀(61)로부터 출력된 제3 광신호의 초점을 조절한다. 제2 볼록렌즈(62)는 제3 광신호가 안정적인 출력을 할 수 있도록 도와준다.The second convex lens 62 adjusts the focus of the third optical signal output from the second vicell 61. The second convex lens 62 helps the third optical signal to output stable output.

제1 광 아이솔레이터(63)는 제2 볼록렌즈(62)로부터 조절된 제3 광신호의 출력방향을 가이드한다. 제1 광 아이솔레이터(63)는 일단과 타단으로 구성되고, 일단에서 타단으로 제3 광신호를 전송한다. 이 때, 일단과 타단 사이는 자유공간(free space)이다. The first optical isolator 63 guides the output direction of the third optical signal adjusted from the second convex lens 62. The first optical isolator 63 is composed of one end and the other end, and transmits the third optical signal from one end to the other end. In this case, there is free space between one end and the other end.

제1 빔 스플리터(64)는 제1 광신호 및 제3 광신호가 결합되도록 기 설정된 비율로 반사 및 투과를 수행한다. 여기서, 기 설정된 비율은 40:60 내지 60:40일 수 있으며, 바람직하게는 50:50일 수 있다. 제1 빔 스플리터(64)는 투과된 제1 광신호 및 제3 광신호를 결합하여 제4 광신호로 변환한 후, 출력한다.The first beam splitter 64 performs reflection and transmission at a predetermined ratio so that the first optical signal and the third optical signal are combined. Here, the predetermined ratio may be 40:60 to 60:40, and preferably 50:50. The first beam splitter 64 combines the transmitted first optical signal and the third optical signal into a fourth optical signal, and outputs the fourth optical signal.

제2 인젝션락부(52)는 제1 인젝션락부(51)와 이웃하게 배치되고, 제1 인젝션락부(51)를 통과한 제4 광신호를 향해 제1 광신호보다 높은 광전력를 가지는 제5 광신호를 출력한다. 제2 인젝션락부(52)는 제4 광신호와 제5 광신호를 결합하여 제2 광신호로 변환한 후, 출력한다. 여기서, 제5 광신호의 광전력는 제1 광신호의 광전력보다 1.4배 이상일 수 있고, 바람직하게는 1.5배일 수 있다. 따라서, 제2 광신호는 제1 광신호보다 광원의 출력이 약 1.2배 증가될 수 있으므로, 전송거리가 20%이상 향상될 수 있다. 제2 인젝션락부(52)은 제3 빅셀(65), 제3 볼록렌즈(66), 제2 광 아이솔레이터(67) 및 제2 빔 스플리터(68)를 포함한다.The second injection lock part 52 is disposed adjacent to the first injection locking part 51 and is configured to transmit a fifth optical signal having a higher optical power than the first optical signal toward the fourth optical signal passed through the first injection locking part 51, . The second injection lock unit 52 combines the fourth optical signal and the fifth optical signal, converts the fourth optical signal into a second optical signal, and outputs the second optical signal. Here, the optical power of the fifth optical signal may be 1.4 times or more, and preferably 1.5 times, the optical power of the first optical signal. Therefore, since the output of the light source of the second optical signal can be increased by about 1.2 times as compared with the first optical signal, the transmission distance can be improved by 20% or more. The second injection lock part 52 includes a third vixel 65, a third convex lens 66, a second optical isolator 67 and a second beam splitter 68.

제3 빅셀(65)은 제1 빅셀(31)보다 높은 광전력를 가진다. 여기서, 높은 광전력는 제1 빅셀(31)의 광전력보다 1.4배 이상일 수 있고, 바람직하게는 1.5배일 수 있다. 따라서, 제3 빅셀(65)은 제1 빅셀(31)에서 출력되는 제1 광신호보다 높은 광전력를 가지는 제5 광신호를 출력한다.The third vi- cel 65 has higher optical power than the first vi- cell 31. [ Here, the high optical power may be 1.4 times or more, preferably 1.5 times, the optical power of the first < RTI ID = 0.0 > Therefore, the third vi- cell 65 outputs a fifth optical signal having higher optical power than the first optical signal output from the first vi- cell 31.

제3 볼록렌즈(66)는 제3 빅셀(65)로부터 출력된 제5 광신호의 초점을 조절한다. 제3 볼록렌즈(66)는 제5 광신호가 안정적인 출력을 할 수 있도록 도와준다.The third convex lens 66 adjusts the focus of the fifth optical signal output from the third vicell 65. The third convex lens 66 helps the fifth optical signal to output a stable output.

제2 광 아이솔레이터(67)는 제3 볼록렌즈(66)로부터 조절된 제5 광신호의 출력방향을 가이드한다. 제2 광 아이솔레이터(67)는 일단과 타단으로 구성되고, 일단에서 타단으로 제5 광신호를 전송한다. 이 때, 일단과 타단 사이는 자유공간이다.The second optical isolator 67 guides the output direction of the fifth optical signal adjusted from the third convex lens 66. The second optical isolator 67 is composed of one end and the other end, and transmits the fifth optical signal from one end to the other end. At this time, there is a free space between one end and the other end.

제2 빔 스플리터(68)는 제4 광신호 및 제5 광신호가 결합되도록 기 설정된 비율로 반사 및 투과를 수행한다. 여기서, 기 설정된 비율은 40:60 내지 60:40일 수 있으며, 바람직하게는 50:50일 수 있다. 제2 빔 스플리터(68)는 투과된 제4 광신호 및 제5 광신호를 결합하여 제2 광신호로 변환한 후, 출력한다.The second beam splitter 68 performs reflection and transmission at a predetermined ratio so that the fourth optical signal and the fifth optical signal are coupled. Here, the predetermined ratio may be 40:60 to 60:40, and preferably 50:50. The second beam splitter 68 combines the transmitted fourth and fifth optical signals into a second optical signal, and outputs the second optical signal.

제1 렌즈부(70)는 인젝션락부(50)로부터 출력된 제2 광신호를 자유공간 상으로 출력한다. 제1 렌즈부(70)는 제1 이중렌즈(71) 및 제1 튜브렌즈(72)를 포함하고, 제1 싱글모드광섬유(Single Mode Fiber, SFM)(73)를 더 포함할 수 있다.The first lens unit 70 outputs the second optical signal output from the injection locking unit 50 onto the free space. The first lens unit 70 includes a first dual lens 71 and a first tube lens 72 and may further include a first single mode fiber (SFM)

제1 이중렌즈(71)는 이중으로 렌즈가 형성된다. 제1 이중렌즈(71)는 인젝션락부(50)로부터 제2 광신호가 입력되고, 입력된 제2 광신호를 자유공간으로 송신한다. The first double lens 71 is doubly formed with a lens. The first double lens 71 receives the second optical signal from the injection locking part 50 and transmits the inputted second optical signal to the free space.

제1 튜브렌즈(72)는 제1 이중렌즈(71) 중 인젝션락부(50)로부터 제2 광신호가 입력되는 부분에 배치된다. 제1 튜브렌즈(72)는 제2 광신호의 렌즈 수차(lens aberrations)를 보정하고, 빛을 모음과 동시에 평행한 광학 평면으로 입력될 수 있도록 한다.The first tube lens 72 is disposed in a portion of the first double lens 71 where the second optical signal is input from the injection locking portion 50. The first tube lens 72 corrects the lens aberrations of the second optical signal and allows the light to be input into a parallel optical plane at the same time as the vowel.

제1 싱글모드광섬유(73)는 제1 튜브렌즈(72)와 연결되어 제1 이중렌즈(71)로 입력되는 제2 광신호의 빛을 집중시켜준다. 제1 싱글모드광섬유(73)는 페룰(ferrule) 역할을 할 수 있다. 제1 싱글모드광섬유(73)는 제1 렌즈부(70)의 구조에 따라 생략될 수 있다.The first single mode optical fiber 73 is connected to the first tube lens 72 to concentrate the light of the second optical signal input to the first dual lens 71. The first single mode optical fiber 73 may serve as a ferrule. The first single mode optical fiber 73 may be omitted according to the structure of the first lens unit 70.

수신모듈(200)은 자유공간 상으로부터 광신호를 수신하고, 수신된 광신호를 입력신호로 복원한다. 수신모듈(200)은 제2 렌즈부(210), 광검출부(Photo Detector, PD)(230), 트랜스임피던스증폭기(Transimpedance amplifier, TIA)(250) 및 제한증폭기(Limiting Amplifier, LMT)(270)를 포함한다.The receiving module 200 receives an optical signal from the free space and restores the received optical signal into an input signal. The receiving module 200 includes a second lens unit 210, a photodetector (PD) 230, a transimpedance amplifier (TIA) 250, and a limiting amplifier (LMT) .

제2 렌즈부(210)는 자유공간 상으로부터 제2 광신호를 수신한다. 제2 렌즈부(210)는 제2 이중렌즈(211), 제2 튜브렌즈(212) 및 제2 싱글모드광섬유(213)를 포함한다.The second lens unit 210 receives the second optical signal from the free space. The second lens unit 210 includes a second double lens 211, a second tube lens 212, and a second single mode optical fiber 213.

제2 이중렌즈(211)는 이중으로 렌즈가 형성된다. 제2 이중렌즈(211)는 자유공간으로부터 제2 광신호가 입력되고, 입력된 제2 광신호를 광검출부(230)로 출력한다. The second double lens 211 has a double lens. The second double lens 211 receives the second optical signal from the free space and outputs the input second optical signal to the optical detector 230.

제2 튜브렌즈(212)는 제2 이중렌즈(211) 중 광검출부(230)로 제2 광신호가 출력되는 부분에 배치된다. 제2 튜브렌즈(212)는 제2 광신호의 렌즈 수차를 보정하고, 빛을 모음과 동시에 평행한 광학 평면으로 입력될 수 있도록 한다.The second tube lens 212 is disposed in a portion of the second double lens 211 where the second optical signal is output to the optical detector 230. The second tube lens 212 corrects the lens aberration of the second optical signal and allows the light to be input into a parallel optical plane at the same time as the vowel.

제2 싱글모드광섬유(213)는 제2 튜브렌즈(212)와 연결되어 제2 이중렌즈(211)로 입력되는 제2 광신호의 빛을 집중시켜준다. 제2 싱글모드광섬유(73)는 페룰 역할을 할 수 있다. The second single mode optical fiber 213 is connected to the second tube lens 212 to focus the light of the second optical signal input to the second double lens 211. And the second single mode optical fiber 73 can serve as a ferrule.

광검출부(230)는 제2 싱글모드광섬유(213)와 연결되어 제2 광신호의 광전력을 측정한다. 즉, 광검출부(230)는 광신호를 전기신호로 변환하여 제2 광신호를 입력신호로 복원한다. The optical detector 230 is connected to the second single mode optical fiber 213 to measure the optical power of the second optical signal. That is, the optical detector 230 converts an optical signal into an electrical signal and restores the second optical signal into an input signal.

트랜스임피던스증폭기(250)는 전류-전압 변환기로써, 광검출기(230)로부터 복원된 입력신호를 증폭시킨다. The transimpedance amplifier 250 amplifies the input signal restored from the photodetector 230 as a current-to-voltage converter.

제한증폭기(270)는 트랜스임던스증폭기(250)의 출력단에 연결된다. 이 때, 제한증폭기(270)는 증폭되는 정도를 제한한 후, 복원된 입력신호를 출력한다. 이 때, 복원된 입력신호는 출력신호를 의미한다.The limiting amplifier 270 is connected to the output terminal of the transimpedance amplifier 250. At this time, the limiting amplifier 270 limits the degree of amplification and outputs the restored input signal. At this time, the restored input signal means an output signal.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선광통신 링크 시스템이 PAM-4에 적용된 경우를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 6의 송신모듈 중 제1 렌즈부의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining a case where a wireless optical communication link system according to an embodiment of the present invention is applied to a PAM-4, and FIG. 7 is a view for explaining another embodiment of the first lens unit of the transmission module of FIG. 6 .

도 6 및 도 7을 참조하면, 무선광통신 링크 시스템(300)은 주파수 스펙트럼 효율성 및 전송용량을 확장하고, 전송거리를 증가시킨다.Referring to FIGS. 6 and 7, the wireless optical communication link system 300 extends the frequency spectrum efficiency and transmission capacity, and increases the transmission distance.

무선광통신 링크 시스템(300)은 PAM-N 기술을 적용하여 기존의 OOK 기술을 적용하였을 때보다 같은 스펙트럼에서 (log2N)배의 전송용량을 향상시킬 수 있다. 따라서, 무선광통신 링크 시스템(300)은 PAM-4 기술을 적용하면 4개의 진폭레벨 및 2개의 입력신호를 가지며, OOK 기술보다 2배의 전송용량을 가질 수 있다. The wireless optical communication link system 300 can improve the transmission capacity of (log 2 N) times in the same spectrum by applying the PAM-N technology to the conventional OOK technique. Accordingly, the wireless optical communication link system 300 has four amplitude levels and two input signals when applied to PAM-4 technology, and can have a transmission capacity twice that of the OOK technology.

또한 무선광통신 링크 시스템(300)은 2단의 인젝션락 기술을 적용함으로써, 빅셀의 좁은 대역폭을 4배로 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 5GHz의 대역폭을 갖는 빅셀을 이용하여 20GHz의 대역폭 효과를 낼 수 있다. 이 때, 20GHz의 대역폭은 약 28Gb/s까지의 전송용량을 가질 수 있다. 따라서, 무선광통신 링크(100)는 전술된 구성에 PAM-4 기술을 적용하면 최대 56Gb/s의 전송용량을 가질 수 있다.In addition, the wireless optical communication link system 300 can improve the narrow bandwidth of the Vicell by four times by applying the two-stage injection locking technique. For example, a bandwidth effect of 20 GHz can be achieved using a big cell having a bandwidth of 5 GHz. At this time, the bandwidth of 20 GHz can have a transmission capacity of up to about 28 Gb / s. Thus, the wireless optical communication link 100 can have a transmission capacity of up to 56 Gb / s by applying PAM-4 technology to the above-described configuration.

이하, PAM-4 기술이 적용된 무선광통신 링크 시스템(300)의 구동과정에 대해 설명한다.Hereinafter, the driving process of the wireless optical communication link system 300 to which the PAM-4 technology is applied will be described.

무선광통신 링크 시스템(300)은 송신모듈(100) 및 수신모듈(200)을 포함한다. 송신모듈(100)은 광원부(30) 및 인젝션락부(50)를 포함하고, 펄스진폭변조부(10) 및 제1 렌즈부(70)를 더 포함한다. 수신모듈(200)은 제2 렌즈부(210), 광검출부(230), 트랜스임피던스증폭기(250) 및 제한증폭기(270)를 포함한다.The wireless optical communication link system 300 includes a transmitting module 100 and a receiving module 200. The transmission module 100 includes a light source unit 30 and an injection lock unit 50 and further includes a pulse amplitude modulation unit 10 and a first lens unit 70. The receiving module 200 includes a second lens unit 210, a photodetector 230, a transimpedance amplifier 250, and a limiting amplifier 270.

펄스진폭변조부(10)는 제1 입력신호 및 제2 입력신호를 수신한다. 여기서, 제1 입력신호 및 제2 입력신호는 디지털신호이다. 펄스진폭변조부(10)는 제1 입력신호 및 제2 입력신호를 광원부(30)로 출력한다. 이 때, 펄스진폭변조부(10)는 광원부(30)의 제1 빅셀(31)을 구동시킨다.The pulse amplitude modulation section 10 receives the first input signal and the second input signal. Here, the first input signal and the second input signal are digital signals. The pulse amplitude modulator 10 outputs the first input signal and the second input signal to the light source unit 30. [ At this time, the pulse amplitude modulation unit 10 drives the first vixel 31 of the light source unit 30.

광원부(30)는 제1 빅셀(31) 및 제1 볼록렌즈(32)를 포함한다. 제1 빅셀(31)은 펄스진폭변조부(10)로부터 수신된 제1 입력신호 및 제2 입력신호를 제1 광신호로 변환하여 출력한다. 제1 볼록렌즈(32)는 제1 빅셀(31)로부터 출력된 제1 광신호의 초점을 조절한다.The light source unit 30 includes a first biconcell 31 and a first convex lens 32. The first vicell 31 converts the first input signal and the second input signal received from the pulse amplitude modulation unit 10 into a first optical signal and outputs the first optical signal. The first convex lens 32 adjusts the focus of the first optical signal output from the first vi- cell 31.

인젝션락부(50)는 제1 인젝션락부(51) 및 제2 인젝션락부(52)를 포함한다. 제1 인젝션락부(51) 및 제2 인젝션락부(52)는 서로 이웃하게 배치되고, 제1 광신호를 광출력이 증가된 제2 광신호로 변환하여 출력한다.The injection lock part 50 includes a first injection lock part 51 and a second injection lock part 52. [ The first injection lock part 51 and the second injection lock part 52 are disposed adjacent to each other and convert the first optical signal into a second optical signal whose optical output is increased and outputs the second optical signal.

제1 인젝션락부(51)는 제2 빅셀(61), 제2 볼록렌즈(62), 제1 광 아이솔레이터(63) 및 제1 빔 스플리터(64)를 포함한다. 제2 빅셀(61)은 제1 빅셀(31)과 기 설정된 오차범위 내의 광전력을 가지는 제3 광신호를 출력한다. 제2 볼록렌즈(62)는 제3 광신호의 초점을 조절하고, 제1 광 아이솔레이터(63)는 초점이 조절된 제3 광신호의 출력방향을 가이드한다. 제1 빔 스플리터(64)는 제3 광신호와 광원부(30)로부터 출력된 제1 광신호를 결합하여 제4 광신호로 변환한 후, 출력한다. The first injection lock part 51 includes a second vixel 61, a second convex lens 62, a first optical isolator 63, and a first beam splitter 64. The second vi- cell 61 outputs the third optical signal having the optical power within the predetermined error range to the first vi- cell 31. [ The second convex lens 62 adjusts the focus of the third optical signal, and the first optical isolator 63 guides the output direction of the third optical signal whose focus is adjusted. The first beam splitter 64 combines the third optical signal with the first optical signal output from the light source unit 30, converts the third optical signal into a fourth optical signal, and outputs the fourth optical signal.

제2 인젝션락부(52)는 제3 빅셀(65), 제3 볼록렌즈(66), 제1 광 아이솔레이터(67) 및 제1 빔 스플리터(68)를 포함한다. 제3 빅셀(65)은 제1 빅셀(31)보다 높은 광전력을 가지는 제5 광신호를 출력한다. 제3 볼록렌즈(66)는 제5 광신호의 초점을 조절하고, 제2 광 아이솔레이터(67)는 초점이 조절된 제5 광신호의 출력방향을 가이드한다. 제2 빔 스플리터(68)는 제5 광신호와 제1 인젝션락부(51)로부터 출력된 제4 광신호를 결합하여 제2 광신호로 변환한 후, 출력한다.The second injection lock portion 52 includes a third vixel 65, a third convex lens 66, a first optical isolator 67, and a first beam splitter 68. The third vicell 65 outputs a fifth optical signal having higher optical power than the first vicell 31. The third convex lens 66 adjusts the focus of the fifth optical signal and the second optical isolator 67 guides the output direction of the fifth optical signal whose focus is adjusted. The second beam splitter 68 combines the fifth optical signal with the fourth optical signal output from the first injection locking unit 51, converts the fifth optical signal into a second optical signal, and outputs the second optical signal.

제1 렌즈부(70)는 제1 이중렌즈(71) 및 제1 튜브렌즈(72)를 포함하고, 제1 싱글모드광섬유(73)를 더 포함한다. 제1 이중렌즈(71)는 인젝션락부(50)로부터 제2 광신호가 입력되고, 입력된 제2 광신호를 자유공간으로 송신한다. 이 때, 제1 튜브렌즈(72)는 제1 이중렌즈(71)의 제2 광신호가 입력되는 부분에 배치되어 렌즈 수차를 보정하고, 빛을 모아 출력한다. The first lens unit 70 includes a first double lens 71 and a first tube lens 72 and further includes a first single mode optical fiber 73. The first double lens 71 receives the second optical signal from the injection locking part 50 and transmits the inputted second optical signal to the free space. At this time, the first tube lens 72 is disposed in a portion where the second optical signal of the first double lens 71 is input, corrects the lens aberration, and collects and outputs the light.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 렌즈부(70)는 제1 싱글모드광섬유(73)가 제1 튜브렌즈(72)와 연결될 수 있다. 이를 통해, 제1 렌즈부(70)는 제2 광신호의 빛을 더욱 집중시킬 수 있다.As shown in FIG. 7, the first lens unit 70 may be connected to the first tube lens 72 through the first single mode optical fiber 73. Accordingly, the first lens unit 70 can further concentrate the light of the second optical signal.

제2 렌즈부(210)는 제2 이중렌즈(211), 제2 튜브렌즈(212) 및 제2 싱글모드광섬유(213)를 포함한다. 제2 이중렌즈(211)는 자유공간으로부터 제2 광신호를 수신하고, 수신된 제2 광신호를 광검출부(230)로 출력한다. 이 때, 제2 튜브렌즈(212)는 제2 이중렌즈(211)의 제2 광신호가 출력되는 부분에 배치되어 렌즈 수차를 보정하고, 빛을 모아 출력한다. 제2 싱글모드광섬유(213)는 제2 튜브렌즈(212)와 연결되어 제2 광신호의 빛이 더욱 집중시킬 수 있다.The second lens unit 210 includes a second double lens 211, a second tube lens 212, and a second single mode optical fiber 213. The second double lens 211 receives the second optical signal from the free space and outputs the received second optical signal to the optical detector 230. At this time, the second tube lens 212 is disposed at a portion where the second optical signal of the second double lens 211 is outputted, corrects the lens aberration, and collects and outputs the light. The second single mode optical fiber 213 is connected to the second tube lens 212 to further concentrate the light of the second optical signal.

광검출부(230)는 제2 렌즈부(210)로부터 출력된 제2 광신호를 제1 입력신호 및 제2 입력신호로 복원한다. 트랜스임피던스증폭기(250)는 복원된 입력신호를 증폭시키고, 제한증폭기(270)는 증폭되는 정도를 제한하여 최종적으로 제1 입력신호 및 제2 입력신호에 대한 제1 출력신호 및 제2 출력신호를 출력한다. 여기서, 제1 출력신호 및 제2 출력신호는 각각 제1 입력신호 및 제2 입력신호와 동일할 수 있다.The optical detection unit 230 restores the second optical signal output from the second lens unit 210 into a first input signal and a second input signal. The transimpedance amplifier 250 amplifies the restored input signal, and the limiting amplifier 270 limits the degree of amplification to finally output the first output signal and the second output signal for the first input signal and the second input signal Output. Here, the first output signal and the second output signal may be the same as the first input signal and the second input signal, respectively.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무선광통신 링크 시스템의 구동방법을 설명하기 위한 순서도이다.8 is a flowchart illustrating a method of driving a wireless optical communication link system according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 8을 참조하면, 무선광통신 링크 시스템(300)의 구동방법은 무선광통신의 주파수 스펙트럼 효율을 높이기 위해 펄스진폭변조를 이용하여 전송용량을 향상시킨다. 무선광통신 링크 시스템(300)의 구동방법은 복수단의 인젝션락 기술을 이용하여 링크의 전송거리를 증가시킨다.Referring to FIGS. 1 and 8, a method of driving a wireless optical communication link system 300 improves transmission capacity using pulse amplitude modulation to increase the frequency spectral efficiency of a wireless optical communication. The driving method of the wireless optical communication link system 300 increases the transmission distance of the link using a multi-stage injection lock technique.

S110단계에서, 무선광통신 링크 시스템(300)은 입력신호의 진폭 변조를 한다. 무선광통신 링크 시스템(300)은 복수의 입력신호를 입력받고, 펄스진폭변조를 이용하여 입력신호의 진폭을 변조한다. 이를 통해, 무선광통신 링크(100)는 무선광통신의 주파수 효율성 및 전송용량을 확장할 수 있다.In step S110, the wireless optical communication link system 300 performs amplitude modulation of the input signal. The wireless optical communication link system 300 receives a plurality of input signals and modulates the amplitude of the input signal using pulse amplitude modulation. Thereby, the wireless optical communication link 100 can extend the frequency efficiency and transmission capacity of the wireless optical communication.

S130단계에서, 무선광통신 링크 시스템(300)은 제1 광신호를 출력한다. 무선광통신 링크 시스템(300)은 변조된 입력신호를 제1 광신호로 변환하여 출력한다. 여기서, 무선광통신 링크 시스템(300)은 일반 레이저에 비해 생산성이 높고, 대량생산이 용이한 빅셀을 포함한다.In step S130, the wireless optical communication link system 300 outputs the first optical signal. The wireless optical communication link system 300 converts the modulated input signal into a first optical signal and outputs the first optical signal. Here, the wireless optical communication link system 300 includes a big-cell, which is higher in productivity than the general laser and is easy to mass-produce.

S150단계에서, 무선광통신 링크 시스템(300)은 제2 광신호를 출력한다. 무선광통신 링크(100)는 제1 광신호를 광출력이 증가된 제2 광신호로 변환하여 출력한다. 여기서, 무선광통신 링크 시스템(300)은 복수단의 인젝션락 기술을 이용하며, 바람직하게는 2단의 인젝션락 기술을 구현할 수 있다.In step S150, the wireless optical communication link system 300 outputs the second optical signal. The wireless optical communication link 100 converts the first optical signal into a second optical signal whose optical output is increased and outputs the second optical signal. Here, the wireless optical communication link system 300 uses a multi-stage injection lock technique, and preferably can implement a two-stage injection lock technique.

S170단계에서, 무선광통신 링크 시스템(300)은 제2 광신호를 자유공간 상으로 송수신한다. 무선광통신 링크 시스템(300)은 제2 광신호를 자유공간으로 송신하고, 송신된 제2 광신호를 자유공간으로부터 수신한다. In step S170, the wireless optical communication link system 300 transmits and receives the second optical signal on the free space. The wireless optical communication link system 300 transmits the second optical signal to the free space and receives the transmitted second optical signal from the free space.

S190단계에서, 무선광통신 링크 시스템(300)은 입력신호를 복원한다. 무선광통신 링크 시스템(300)은 제2 광신호를 입력신호로 변환하여 복원한다. 무선광통신 링크 시스템(300)은 복원된 입력신호를 증폭시켜 출력신호로 출력한다. In step S190, the wireless optical communication link system 300 restores the input signal. The wireless optical communication link system 300 converts the second optical signal into an input signal and restores it. The wireless optical communication link system 300 amplifies the restored input signal and outputs it as an output signal.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the embodiment in which said invention is directed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.

10: 펄스진폭변조부 30: 광원부
31: 제1 빅셀 32: 제1 볼록렌즈
50: 인젝션락부 51: 제1 인젝션락부
52: 제2 인젝션락부 61: 제2 빅셀
62: 제2 볼록렌즈 63: 제1 광 아이솔레이터
64: 제1 빔 스플리터 65: 제3 빅셀
66: 제3 볼록렌즈 67: 제2 광 아이솔레이터
68: 제2 빔 스플리터 70: 제1 렌즈부
71: 제1 이중렌즈 72: 제1 튜브렌즈
73: 제1 싱글모드광섬유 100: 송신모듈
200: 수신모듈 210: 제2 렌즈부
211: 제2 이중렌즈 212: 제2 튜브렌즈
213: 제2 싱글모드광섬유 230: 광검출부
250: 트랜스임피던스증폭기 270: 제한증폭기
300: 무선광통신 링크 시스템10: Pulse amplitude modulation unit 30: Light source unit
31: First Bixell 32: First convex lens
50: an injection locking part 51: a first injection locking part
52: second injection lock part 61: second vixel
62: second convex lens 63: first optical isolator
64: first beam splitter 65: third vixel
66: third convex lens 67: second optical isolator
68: second beam splitter 70: first lens unit
71: first double lens 72: first tube lens
73: first single mode optical fiber 100: transmission module
200: Receiving module 210: Second lens unit
211: second double lens 212: second tube lens
213: second single mode optical fiber 230: optical detector
250: Trans-Impedance Amplifier 270: Limiting Amplifier
300: Wireless optical communication link system

Claims (8)

펄스진폭변조(Pulse Amplitude Modulation, PAM)된 입력신호를 제1 광신호로 변환하여 출력하는 광원부; 및
상기 광원부로부터 출력된 제1 광신호를 복수단의 인젝션락(injection lock) 기술을 이용하여 광출력이 증가된 제2 광신호로 변환하여 출력하는 인젝션락부;
를 포함하는 펄스진폭변조 기반 무선광통신 링크의 송신모듈.A light source unit for converting a pulse amplitude modulation (PAM) input signal into a first optical signal and outputting the first optical signal; And
An injection lock unit for converting the first optical signal output from the light source unit into a second optical signal whose optical output is increased by using a plurality of injection lock techniques;
And a pulse amplitude modulation based wireless optical communication link. 제 1항에 있어서,
디지털신호인 복수의 입력신호를 입력받고, 펄스진폭변조를 이용하여 입력신호의 진폭을 변조하여 상기 펄스진폭변조된 입력신호를 생성하고, 상기 펄스진폭변조된 입력신호를 상기 광원부로 출력하는 펄스진폭변조부; 및
상기 인젝션락부로부터 출력된 제2 광신호를 자유공간 상으로 출력하는 제1 렌즈부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스진폭변조 기반 무선광통신 링크의 송신모듈.The method according to claim 1,
A plurality of input signals, which are digital signals, are modulated to modulate the amplitude of the input signal using pulse amplitude modulation to generate the pulse amplitude modulated input signal, and a pulse amplitude A modulation unit; And
A first lens unit for outputting a second optical signal output from the injection locking unit onto a free space;
Further comprising: a pulse amplitude modulation based wireless optical communication link transmission module. 제 2항에 있어서,
상기 펄스진폭변조부는,
상기 복수의 입력신호가 M개인 경우, N=2M개의 진폭레벨을 가지는 펄스진폭변조를 수행하여 상기 펄스진폭변조된 입력신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 펄스진폭변조 기반 무선광통신 링크의 송신모듈.3. The method of claim 2,
Wherein the pulse amplitude modulator comprises:
Wherein if the plurality of input signals are M, the pulse amplitude modulation is performed with N = 2 M amplitude levels to generate the pulse amplitude modulated input signal. 제 1항에 있어서,
상기 광원부는,
상기 입력신호를 상기 제1 광신호로 출력하는 제1 빅셀(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL); 및
상기 출력된 제1 광신호의 초점을 조절하는 제1 볼록렌즈;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스진폭변조 기반 무선광통신 링크의 송신모듈.The method according to claim 1,
The light source unit includes:
A first VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) for outputting the input signal as the first optical signal; And
A first convex lens for adjusting a focus of the output optical signal;
And a transmission module for transmitting the pulse-amplitude modulation-based wireless optical communication link. 제 4항에 있어서,
상기 인젝션락부는,
상기 조절된 제1 광신호를 향해 상기 제1 광신호와 기 설정된 오차범위 내의 광전력를 가지는 제3 광신호를 출력하고, 상기 제1 광신호와 상기 제3 광신호를 결합하여 제4 광신호로 변환하는 제1 인젝션락부; 및
상기 제1 인젝션락부와 이웃하게 배치되고, 상기 제1 인젝션락부를 통과한 제4 광신호를 향해 상기 제1 광신호보다 높은 광전력를 가지는 제5 광신호를 출력하며, 상기 제4 광신호와 상기 제5 광신호를 결합하여 상기 제2 광신호로 변환하는 제2 인젝션락부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스진폭변조 기반 무선광통신 링크의 송신모듈.5. The method of claim 4,
Wherein the injection lock portion comprises:
And outputting a third optical signal having the optical power within a predetermined error range toward the adjusted first optical signal, combining the first optical signal and the third optical signal to generate a fourth optical signal, A first injection locking part for converting the first injection locking part; And
And outputs a fifth optical signal having a higher optical power than the first optical signal to a fourth optical signal that is disposed adjacent to the first injection lock portion and has passed through the first injection lock portion, A second injection lock part for combining the fifth optical signal into the second optical signal;
And a transmission module for transmitting the pulse-amplitude modulation-based wireless optical communication link. 제 5항에 있어서,
상기 제1 인젝션락부는,
상기 제1 빅셀과 기 설정된 오차범위 내의 광전력를 가지고, 상기 제3 광신호를 출력하는 제2 빅셀;
상기 출력된 제3 광신호의 초점을 조절하는 제2 볼록렌즈;
상기 조절된 제3 광신호의 출력방향을 가이드하는 제1 광 아이솔레이터(optical isolator); 및
상기 제1 광신호 및 상기 제3 광신호가 결합되도록 기 설정된 비율로 반사 및 투과를 수행하여 상기 제4 광신호로 변환하여 출력하는 제1 빔 스플리터(beam splitter);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스진폭변조 기반 무선광통신 링크의 송신모듈.6. The method of claim 5,
Wherein the first injection lock part comprises:
A second vixel having an optical power within a predetermined error range with respect to the first vixel and outputting the third optical signal;
A second convex lens for adjusting a focus of the output third optical signal;
A first optical isolator for guiding the output direction of the adjusted third optical signal; And
A first beam splitter that reflects and transmits the first optical signal and the third optical signal at a predetermined ratio so as to be coupled to the fourth optical signal, and outputs the fourth optical signal;
And a transmission module for transmitting the pulse-amplitude modulation-based wireless optical communication link. 제 5항에 있어서,
상기 제2 인젝션락부는,
상기 제1 빅셀보다 높은 광전력를 가지고, 상기 제5 광신호를 출력하는 제3 빅셀;
상기 출력된 제5 광신호의 초점을 조절하는 제3 볼록렌즈;
상기 조절된 제5 광신호의 출력방향을 가이드하는 제2 광 아이솔레이터; 및
상기 제4 광신호 및 상기 제5 광신호가 결합되도록 기 설정된 비율로 반사 및 투과를 수행하여 상기 제2 광신호로 변환하여 출력하는 제2 빔 스플리터;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스진폭변조 기반 무선광통신 링크의 송신모듈.6. The method of claim 5,
Wherein the second injection lock part comprises:
A third vixel having a higher optical power than the first vixel and outputting the fifth optical signal;
A third convex lens for adjusting the focus of the output fifth optical signal;
A second optical isolator for guiding the output direction of the adjusted fifth optical signal; And
A second beam splitter for reflecting and transmitting the fourth optical signal and the fifth optical signal at a predetermined ratio so as to be converted into the second optical signal, and outputting the second optical signal;
And a transmission module for transmitting the pulse-amplitude modulation-based wireless optical communication link. 복수의 입력신호를 수신하고, 상기 수신된 입력신호를 펄스진폭변조하며, 상기 펄스진폭변조된 입력신호를 광신호로 변환하여 자유공간 상에 송신하는 송신모듈; 및
상기 자유공간 상으로부터 광신호를 수신하고, 상기 수신된 광신호를 상기 입력신호로 복원하는 수신모듈;을 포함하되,
상기 송신모듈은,
펄스진폭변조된 입력신호를 제1 광신호로 변환하여 출력하는 광원부; 및
상기 광원부로부터 출력된 제1 광신호를 복수단의 인젝션락 기술을 이용하여 광출력이 증가된 제2 광신호로 변환하여 출력하는 인젝션락부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선광통신 링크 시스템.A transmission module for receiving a plurality of input signals, modulating the received input signals by pulse amplitude modulation, converting the pulse amplitude modulated input signals into optical signals and transmitting the optical signals onto free space; And
And a receiving module for receiving an optical signal from the free space image and restoring the received optical signal into the input signal,
The transmitting module includes:
A light source unit for converting the pulse-amplitude-modulated input signal into a first optical signal and outputting the first optical signal; And
An injection lock unit for converting the first optical signal output from the light source unit into a second optical signal whose optical output is increased by using a plurality of stages of injection lock techniques and outputting the converted second optical signal;
And a wireless optical communication link system.
KR1020170096742A 2017-07-31 2017-07-31 Transmission module and system of wireless optical communication link based on pulse amplitude modulation KR20190014238A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170096742A KR20190014238A (en) 2017-07-31 2017-07-31 Transmission module and system of wireless optical communication link based on pulse amplitude modulation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170096742A KR20190014238A (en) 2017-07-31 2017-07-31 Transmission module and system of wireless optical communication link based on pulse amplitude modulation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190014238A true KR20190014238A (en) 2019-02-12

Family

ID=65369286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170096742A KR20190014238A (en) 2017-07-31 2017-07-31 Transmission module and system of wireless optical communication link based on pulse amplitude modulation

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20190014238A (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020095119A (en) 2001-06-12 2002-12-20 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤 Optical communication link

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020095119A (en) 2001-06-12 2002-12-20 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤 Optical communication link

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11159244B2 (en) Methods and apparatus for frequency shift keying for optical communication
US11770192B2 (en) Wavelength locking optical module, device, and wavelength locking method
US7889997B2 (en) Portable wireless terminal for visible light communication
US20050147419A1 (en) Apparatus and method for transmitting and receiving wavelength division multiplexing signals
US9755745B2 (en) Device for simultaneous data and power transmission over an optical waveguide
US20070258722A1 (en) Optical receiver
US7768698B2 (en) Raman amplifier and optical communication system
CN109743113B (en) Optical module and optical line terminal
CN108833015A (en) A kind of radio optical communication system based on tunable VCSEL
US20060188267A1 (en) System and method for suppression of stimulated Brillouin scattering in optical transmission communications
US8748797B1 (en) Two wavelength range photodiode demultiplexer and methods for using the same
CN112671502A (en) Optical line terminal
CN107294606B (en) Single-mode fiber bidirectional optical transceiver
KR100916582B1 (en) System, apparatus for communicating using wavelength-band division multiplexing in the optical wireless communication and the method thereof
US20180287709A1 (en) Optical communication transmitter
EP3172850B1 (en) Multilayer vertical cavity surface emitting electro-absorption optical transceiver
TWI506969B (en) A multiple-input-multiple-output visible light communication system based on vcsels and spatial light modulators
KR20190014238A (en) Transmission module and system of wireless optical communication link based on pulse amplitude modulation
Buchali et al. Amplifier less 400 Gb/s coherent transmission at short reach
EP1517461A2 (en) Optical duobinary transmission device
KR20090016179A (en) Noise cancellation method and optical tranceiver
CN110855365B (en) Relay-free optical fiber transmission system and relay-free optical fiber transmission method
US20110142454A1 (en) Optical transmission and reception control apparatus
JP6164961B2 (en) Optical transceiver
KR20140021483A (en) Optical transmitter and optical transceiver comprising optical transmitter

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application