KR20190127783A - 고성능 광수신기를 포함한 광학 통신 시스템, 장치 및 방법 - Google Patents

고성능 광수신기를 포함한 광학 통신 시스템, 장치 및 방법 Download PDF

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KR20190127783A
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Abstract

본 발명은 신호와 국부 발진기 사이의 광 편광 정렬에 따른 시스템-성능의 저하와 수신기 광 신호 근처의 주파수에서 위상이 고정된 루프 없이 작동하는 국부 발진기 레이저로부터 광 맥놀이를 통해 증폭을 포함하는 광대역 광 수신기를 제공하는 통신 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다. 시스템, 장치 및 방법은 주파수 오프셋을 나타내는 감시 신호들의 사용을 통해 신호 중심 주파수로부터 주파수 오프셋에 기초하여 제어될 수 있는 국부 발진기 주파수를 갖는 국부 발진기 신호를 제공하는 국부 발진기를 포함한다. 조합기/분리기는 광 데이터 신호를 국부 발진기로부터의 빛과 커플링하여 직교 편광을 가진 제1 및 제2 광신호를 제공한다. 2개의 광-전기 변환기는 제1 및 제2 커플링된 신호를 제1 및 제2 전기 신호로 변환한다. 제1 및 제2 전기 신호들은 독립적으로 정류된 후 전기 데이터 신호를 제공하기 위해 조합된다. 광-전기 변환기와 정류기는 파장 채널 대역폭과 실질적으로 유사한 대역폭을 가질 수 있어서 광 수신기로 하여금 파장 채널 내의 다른 중심 주파수를 가진 광신호를 수신할 수 있도록 한다.

Description

고성능 광수신기를 포함한 광학 통신 시스템, 장치 및 방법
본 발명은 일반적으로 향상된 성능의 광학 통신 시스템 및 수신기에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 발명은 간섭성 및 비간섭성 시스템을 위해 향상된 수신기 및 시스템 성능을 제공하기 위한 국부 발진기를 채용한 광학 통신 시스템 및 광수신기에 관한 것이다.
통신 시스템은 송신기와 수신기 사이에 정보를 전송하는 것을 포함한다. 정보를 전달하는 신호를 생성, 전송, 수신하는 것은 사회적으로 극도로 중요하다. 광학 통신 시스템에서, 정보를 전달하는 시스템의 효율은 시스템 내의 장비의 광학적 전기적 성능을 제어하는 능력과 연관된다. 예컨대, 직접 변조 레이저(direct modulated laser)가 사용될 경우, 주파수 처핑(frequency chirping)이 자주 발생하여 광파장(또는 주파수)가 광출력에 의존하게 될 수 있다.
저선폭 레이저(low line width laser)나 외부 변조기와 같은 다양한 해결책들이 있지만, 광학 시스템의 비용을 증가시키는 영향이 있다. 함께 진행중인 미국 특허출원 제15/117,048호는, 그 전체가 여기에 참조로서 포함되는데, 더 넓은 범위의 부품들과 조건들에서 사용가능한 수신기 및 시스템에서의 국부 발진기 및 광-전기 변환기를 사용하는 다른 선택지를 제공한다.
그러나, 저비용 고성능의 광학 통신 시스템을 위한 수요는 계속 남아있다. 이 수요는 특히 고성능 시스템이 재정적으로 가능하지 않은 메트로 및 접속 네트워크들에서 현저하다.
본 발명은 고성능 광수신기를 포함한 광학 통신 시스템, 장치 및 방법을 제공하는 것을 목표로 한다.
본 발명은 전술한 수요를 광학 신호 감지 시스템에서 국부 발진기 레이저 주파수를 제어하고, 광학 편광에 대한 시스템-성능의 의존도를 감소시키고, 및/또는 0/1이나 쌍이진제(duobinary) 및 다른 다중-레벨, 발전된 포맷들과 같은 둘 또는 그 이상의 레벨들을 포함하는 다양한 변조 포맷들을 채용하는 AM, FM 및 AM/FM 조합 신호에 대한 광대역에 걸친 광신호 감지를 가능케 하는 것을 포함하는 통신 시스템, 장치 및 방법을 제공함으로써 해결한다.
본 발명의 광학 시스템은 다음을 포함하는 광 수신기를 포함한다:
● 국부 발진기 주파수로 각각 국부 발진기 광을 제공하는 적어도 하나의 국부 발진기(local oscillator, LO);
● 국부 발진기들로부터의 빛과 부호화된 광 신호를 커플링하여 조합된 광 신호로 만드는 적어도 하나의 커플링 장치;
● 부호화된 광 신호를 분리하고 가능하면 LO 광을 직교 편광된 조합된 신호들로 만드는 편광 빔 분리기/조합기;
● 미리 정해진 주파수 대역을 가지고, 대응하는 2개 또는 그 이상의 부호화된 신호 전류들을 제공하되, 상태들 중의 한 유형은 다른 유형의 상태보다 높은 진동 주파수를 가질 수 있는, 2개 또는 그 이상의 광-전기 변환기(opto-electrical converter);
● 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호를 정류하여 제1 정류된 전기 신호와 제2 정류된 전기 신호를 제공하는 2개의 정류기(예컨대, 인벨로프 감지기); 및
● 상기 제1 정류된 전기 신호 및 상기 제2 정류된 전기 신호를 조합하는 조합기(combiner).
다양한 실시예들에서, 국부 발진기 주파수-오프셋은 상기 주파수 대역폭에 따라 선택되고, 신호의 전기 특성을 감시함으로서 위상 고정 루프의 사용없이 제어된다.
다양한 실시예들에서, 광 시스템은 TDM, WDM 및 TWDM 시스템에서 복수의 광 송신기들로부터 수신된 신호들을 수신하는 하나의 수신기를 채택하며, 광 수신기들은 광-전기 변환기를 포함하고, 비트레이트와 광 신호 대역폭 보다 상당히 큰 대역폭을 가지며, 주파수 처핑, 버스트-모드 스펙트럼 탈선(burst-mode spectral excursion), 온도, 열화를 해결하며, 예컨대 광다이오드와 정류기는 10 Gbps 비트레이트 신호에 대하여 40 GHz 대역폭을 가진다. 국부 발진기는 수동 광 네트워크와 증폭 시스템에서 하나 또는 그 이상의 파장 채널들에 걸쳐 수신기의 대역폭과 함께 신호의 효율적인 수신을 가능케 하도록 제어된다.
따라서, 본 개시내용은 향상도니 비용 및 성능을 가진 시스템과 수신기에 대한 계속적인 수요를 해결한다.
본 발명에 의하면 고성능 광수신기를 포함한 광학 통신 시스템, 장치 및 방법이 제공된다.
이하의 도면은 본 발명의 다양한 측면들을 예시적으로 설명하려는 목적으로 포함도니 것이며, 본 발명을 한정하려는 목적이 아니다.
도 1a 및 1b는 광학 시스템의 예시적인 실시예를 도시한 것이다.
도 2는 광 라인 단말/재생기의 예시적인 실시예를 도시한 것이다.
도 3, 4, 7a, 7b 및 9는 광학 수신기의 예시적인 실시예를 도시한 것이다.
도 5a 및 5b는 조합기(combiner)와 국부 발진기의 예시적인 실시예를 도시한 것이다.
도 6, 8 및 11는 예시적인 성능 데이터이다.
도 10은 시스템에서 파장 채널의 채널 창을 가진 신호 스펙트럼과 LO(local oscillator) 위치들의 예시를 도시한 것이다.
도면 및 상세한 설명에서, 동일 또는 유사한 참조 번호들은 동일 또는 유사한 요소들을 식별할 수 있다. 특정 도면에서 실시예와 관련하여 기술된 구현, 특징 등은 명시되거나 불가능하지 않는 한 다른 도면에서 다른 실시예에 관하여 구현될 수 있다.
<관련 출원에의 상호 참조>
본 출원은 2017. 3. 21. 출원된 미국 특허출원 제62/474,599호의 이익을 주장하며, 본 명세서에 참조로서 포함된다.
<발명의 상세한 설명>
본 발명의 광학 시스템(10)은 선형, 환형, 메쉬 또는 다른 네트워크 토폴로지들에 배치되는 노드들이 있는 점 또는 다중점에서 점 또는 다중점로의 구성들일 수 있는 단방향 또는 양방향 시스템들의 다양한 공지의 구성들에 채용될 수 있다. 일반적으로, 시스템(10)은 자유 공간 및/또는 광섬유를 사용하여 배치될 수 있으나, 많은 응용들이 광섬유 기반 시스템을 포함할 수 있음을 인식할 수 있다.
게다가, 광학 시스템(10)은 일반적으로 광학 스펙트럼에서 다양한 범위에 걸쳐 채널 그리드(channel grid)에 놓일 수 있는 하나 또는 그 이상의 파장 채널들을 지지할 수 있다. 예컨대, 단일 채널 시스템은 1310nm 및/또는 1550nm 주위의 파장 채널로 동작될 수 있다. 고밀도 파장 분할 다중화(dense wavelength division multiplexed, DWDM) 시스템에서는, 예컨대 명목상 1490-1625nm(S-밴드, C-밴드, L-밴드)에 달하는 광학 스펙트럼을, 시스템(10)의 설계 및 응용에 따라 50 GHz, 100 GHz 등의 고정 또는 가변 대역폭을 가지는 다수의 파장 채널들로 분할할 수 있다. 예컨대, 시스템은 ITU 그리드에 기초한 파장 채널들로 정의될 수 있다(https://www.itu.int/itu-t/recommendations/rec.aspx?rec=11482). 광학 신호들은 한 파장 채널로 떨어지는 파장들에서 시스템(10)을 통해 전송될 수 있다. 채널 그리드가 채널 에지를 공유하는 인접 채널들과 연속적일 수 있지만, 시스템(10)은 채널 에지 주위에 가드 밴드(guard band)를 제공할 수 있다. 가드 밴드는 인접 채널들의 신호들 사이의 간섭(interference)의 양을 줄이기 위해 사용되는, 광학 신호들이 전송되면 안되는 채널 에지에 인접한 파장 범위이다.
도 1a 및 1b는 노드들 사이의 점 대 다중점 링크(1A)와 점 대 점 링크(1B)가 있는 광학 시스템(10)의 예시적인 실시예를 묘사한 것이다. 링크들은 독립형 광통신 링크들(stand-alone optical communication links)이거나 또는 광학 스위치, 가산/누락 멀티플렉서(OADM), 광학 증폭기(OA) 등을 포함할 수 있는 이전 문단에서 설명된 더 큰 네트워크의 일부분일 수 있다.
도 1a에서, 예시적인 광학 시스템(10) 실시예들은 광라인 단말 또는 재생기(optical line terminal or regenerator, OLT)(12)를 포함할 수 있다. OLT(12)는 하나 또는 그 이상의 광네트워크 개체들(optical network units, ONU)(16)을 가진 하나 또는 그 이상의 광섬유들(14)을 통하는 단방향 또는 양방향 광통신일 수 있다. OLT들(12)과 ONU들(16)은 하나 또는 그 이상의 입/출력 라인들(18)에 연결될 수 있는데, 네트워크 구현에 따라 광 및/또는 전기일 수 있다.
도 1b는 2개의 OLT들(12) 사이의 점대점 링크를 포함하는 예시적인 광학 시스템(10) 실시예들을 도시한다. 도 1a 및 1b의 실시예들은 네트워크 구성에 따라 광학 증폭기(optical amplifier, OA)(20)를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.
도 1a 및 1b 실시예들은 네트워크의 메트로 또는 접속 레이어를 포함하는 네트워크에서 다양한 레이어들에 배치될 수 있다. 프론트홀(fronthaul), 백홀(backhaul) 및 집적(aggregation)을 포함하는 접속 네트워크에서, 시스템(10)은 수동 광네트워크(passive optical network)로서 동작할 수 있거나 또는 노드들 사이에 증폭을 제공하는 라인 증폭기(20)를 포함할 수 있다.
도 2는 시스템(10)에서 하나 또는 그 이상의 송수신기(OTRx)(24)이 사용될 때 광신호들을 조합 및/또는 분할할 수 있는 광 조합기/분리기(22)를 포함할 수 있는 예시적인 OLT(12) 및 ONU(16) 노드를 도시한 것이다.
광 조합기/분리기(22)는 광 시스템이 단일 파장으로서 및/또는 파장 분할 다중화 시스템으로서 배치되었는지 여부에 따라 파장 특정 다중화(wavelength specific multiplexer) 및 역다중화(demultiplexer)와 수동 커플러들을 포함할 수 있다. 예컨대, 광학 시스템(10)은 시분할 다중화(time division multiplexed, TDM), 파장 분할 다중화(wavelength division multiplexed, WDM) 또는 시간 및 파장 분할 다중화(time & wavelength division multiplexed) 시스템으로서 배치될 수 있어서 OLT(12)와 통신하는 각 ONU(16)는 여기에서 더 설명될 동일한 또는 상이한 파장들을 사용할 수 있다. 시스템의 노드가 오직 하나의 채널만을 전송 및/또는 수신하고 하나의 채널만이 노드를 연결하는 광섬유 링크(14) 상에 존재하면, 광 조합기/분리기(22)가 노드들에 사용될 수 있다.
송신기 또는 수신기(OTRx)(24)는 시스템 구성에 따라 송신기나 수신기만, 별개의 송신기나 수신기, 또는 트랜스시버(transceiver)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 비용 절감을 위해 통합된 트랜스시버를 채택하는 것이 비용 효율적일 수 있으나, 다른 실시예에서는 분리된 송신기와 수신기를 채택하는 것이 바람직할 수 있으며, 단지 단방향 통신을 위해 제공하는 경우에도 그러하다.
OTRx(24)의 광송신기는 일반적으로 하나 또는 그 이상의 고정된 또는 조율가능한 파장 광원을 포함하며, 좁은 또는 넓은 선폭 레이저와 같은 것이다. 하나 또는 그 이상의 정보 스트림들의 정보는 빛 즉 광 캐리어(optical carrier)에 부여될 수 있으며, 소스를 직접적으로 변조하는 소스에 의해 방출되어, 외부 변조기를 사용하여 빛을 변조하고, 및/또는 정보를 전달하는 전기 캐리어들을 상향변환(upconvert)하여 하나 또는 그 이상의 파장들/주파수들 상에 정보를 전달하는 광신호를 생성한다.
정보는 진폭 변조(amplitude modulation, AM), 주파수 변조(frequency modulation, FM), 또는 AM과 FM의 조합을 포함하는 하나 또는 그 이상의 변조 기술을 상요하여 부여된다.이에 더하여, 정보는 2개 혹은 그 이상의 변조 레벨들을 지원하는 다양한 변조 포맷들을 채택하는 아날로그 또는 디지털 포맷에 부여될 수 있는데, 예컨대 "0"-상태들과 "1" 상태들, RZ(Return-to-Zero), NRZ(Non-Return-to-Zero) 등이다. 고급/고차/다중레벨 변조 포맷들은, 쌍이진제나 다른 고차원 형(型)과 같은 것인데, 전송되는 심볼마다 추가적인 정보의 비트들을 가능케 하거나, 동등한 이진 신호 대역폭보다 작은 대역폭을 가진 요소들의 사용을 가능케 하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 4개의 진폭 레벨들을 채택한 시스템은 심볼 당 2개의 비트를 부호화할 수 있을 것이며, 4개의 진폭과 4개의 주파수 레벨들을 독립적으로 채택한 시스템은 심볼 당 4개의 비트를 부호화할 수 있을 것이고, 쌍이진제나 고차수의 다른 부분 응답 시스템은 감소된 주파수 스펙트럼을 이용하여 하나 또는 그 이상의 비트들을 부호화 할 수 있을 것이다. 진폭과 주파수를 떠나, 정보는 펄스-폭의 변동으로서 또는 펄스 위치의 변동으로서, 캐리어의 위상(phase)에, 캐리어의 극성(polarization)에 부호화 될 수도 있다.
순방향 오류 정정(forward error correction, FEC)와 같은 추가적인 신호 처리가 광신호로서 전송되기 전에 정보에 대해 수행될 수도 있음을 더 인식할 것이다. 다양한 실시예들에서, 오류 정정 및/또는 검사기가 사용되어 시스템(10)의 다양한 송신기 및 수신기를 제어하는 피드백을 제공하는데 사용될 수 있다.
다양한 실시예에서, 신호는 주파수 처핑된 레이저, 직접 변조 레이저(directly modulated laser, DML), 외부 변조 레이저(externally modulated laser, EML), 수직 공동 표면 방출 레이저(vertical cavity surface emitting laser, VCSEL) 등의 하나 또는 그 이상의 동시 AM 및/또는 FM 장치들에 의해 부호화될 수 있다. DML과 VCSEL 모두는 넓은 선폭과 일반적으로 낮은 비용을 가진다. 다양한 실시예에서, 순수한 AM은 공지된 다양한 종류의 레이저들을 가진 외부 변조기를 사용함으로서 신호 변호에 사용될 수 있다.
어떻게 AM 및/또는 FM 신호가 생성되는지와 관계없이, 주파수 변조는 상이한 상태들이 상이한 주파수들로 변환되는 것의 원인이 되는 반면, 진폭 변조는 상이한 상태들을 진폭으로 분리하는 것의 원인이 되며, 그럼으로서 종래의 시스템들이 포함하지 않는 상이한 상태들에 대한 추가적인 정보를 편하게 지원할 수 있다.
상이한 주파수, 즉 다른 상태들은 FM 쉬프트(FM shift)라고도 불리우는 주파수 분리에 의해 분리된다. 그러므로, FM 쉬프트는 주파수 변조된(FM) 신호의 2개의 상태들 사이의 주파수 변조로서 정의된다. 예로서, FM 쉬프트는 조합된 AM-FM 신호, 즉 광 신호의 "0"-상태와 "1"-상태 사이의 차이이다.
도 3은 트랜스시버의 일부로서 또는 광송신기로부터 분리된 OTRx(24)에 채용될 수 있는 광수신기(30)의 예시적인 실시예를 도시한다. 광 시스템(10) 내의 다른 광수신기는 도 3에 도시된 실시예와 다를 수 있음을 인식할 것이다.
광 수신기(30)는 일반적으로 하나 이상의 고정된 또는 조율가능한 국부 발진기(local oscillator, LO) 광원(32)을 포함하며, 다양한 선폭의 레이저들과 같은 것으로서, 하나 또는 그 이상의 국부 발진기 주파수들에 LO 광을 제공하는데, 이들은 광신호의 주파수 즉 LO 주파수 오프셋으로부터 오프셋될 수 있다. 광 국부 발진기 레이저(LO) 방출광은 주파수-오프셋 또는 주파수 차이(dF)에 의해 신호 중심 주파수(Fc)로부터 오프셋된다.
조합기/분리기(34)는 LO 광을 가진 유입 광신호를 조합하고 적어도 두 개의 조합된 광 신호들, 예컨대 COS1과 COS2을 출력하여 대응하는 수 만큼의 광-전기(optical-to-electrical, OE) 변환기(36) 예컨대 광다이오드로 보낸다. 예컨대, 2x2 PM 커플러가 사용되거나 개별 조합기와 분리기가 사용될 수 있다. OE 변환기(36)는 대응하는 전기 신호를 LO 주파수 오프셋의 주파수, 예컨대 ES1 및 ES2에서 출력한다. 대응하는 전기 신호는 수신기에서의 추가적인 신호 처리 및/또는 시스템(10)의 내부 또는 외부에서의 추가적인 전송을 위한 출력 라인(18) 상의 전기 신호로서 정보를 정류 및 출력하는 전기 처리 유닛(38)에 제공될 수 있다.
도 4는 조합기/분리기(34)가 수신기(30)에서 별개의 조합기(40) 및 분리기(42)로서 제공될 수 있는 광 수신기(30) 실시예의 다양한 실시예들을 도시한 것이다.
조합기(40)는 50/50 커플러와 같은 수동 커플러로서 제공될 수 있으나, 다른 조합 비율이 채택될 수도 있다. 분리기(42)는 커플러(38)에 의해 제공된 조합된 광 신호를 직교 편광된 조합 광신호로 분할하는 편광 빔 분리기(polarization beam splitter, PBS)일 수 있다. 각각의 축에서, 광 데이터 신호와 LO 신호는 그러므로 편광 정렬(polarization aligned)되어 있다. 들어오는 광 신호의 미지의 편광이 주어지면, 들어온 광신호에 의해 전달된 정보를 완전히 복구하기 위하여 광검출 뒤에 탐지된 신호들이 조합될 필요가 있다.
PBS의 두개의 출력 분기들 사이의 광신호 전력 분배는 동일하거나 동일하지 않을 수 있는데, 들어오는 광 신호의 편광 방향이 알려져 있지 않기 때문이다. 들어오는 광신호의 편광이 알려져 있지 않은 다양한 실시예들에서, 조합기(40)는 편광 조합기일 수 있고, LO광의 편광과 광 신호는 알려진 방식으로 조합될 수 있어서, 조합된 광 신호(들어오는 신호 및 LO광)가 50/50 또는 당업자에 의해 바람직하게 다른 비율의 편광 사이에서 분리될 수 있다.
다양한 실시예에서, PBS의 2개의 팔들 사이에 동일하게 LO 전력을 분배하기 위하여 LO광의 편광은 주 각도들(principle angles) 사이의 45도로 지향된다. 신호의 편광이 변하기 때문에 신호 전력은 2개의 팔들 사이를 따라 분배될 것이다. 따라서 2개의 광다이오드들의 출력들이 동일한 방식으로 변화할 것이다. 신호가 한 쪽 팔을 따라 완전히 정렬되면, 이 PD는 오프셋 주파수(dF) 근처에서 높은 출력을 가지게 될 것이며 다른 팔은 dF 근처에서 0의 출력을 가지게 될 것이다. 신호가 두 개의 팔들 사이에 균일하게 분배되면, dF 주변의 PD 출력들이 동일할 것이다. 2개의 출력들을 조합함으로써, 시스템의 들어오는 신호의 편광에의 전체적인 의존성이 감소될 것이다.
다양한 실시예, 예컨대 도 5a, 5b에 도시된 것에서, LO광은 광신호가 편광 빔 분리기(42)를 사용하여 2개의 광신호들, OS1과 OS로 분리된 후에, 다른 PBS(42)를 사용하여 그 들어온 광 신호와 조합될 수 있다. 그 조합은 편광 유지 조합기(polarization maintaining combiners)(44)를 사용하여 수행될 수 있다. 편광 유지 광섬유가 LO(32), 편광 분리기(42) 및 편광 조합기(44) 사이에서 사용되어 커플링된 광신호들 사이의 LO 광의 분배를 제어하는데 사용될 수 있다. 각 광신호에 실질적으로 유사한 양의 LO 광을 제공하는 것이 바람직하기는 하지만, 일반적인 경우에는 제공되는 상대적인 양이 달라질 수 있다.
도 5a는 한 LO 광원(32)으로부터 온 LO 광이 편광 빔 분리기(42)를 사용하여 50/50 비율로 또는 다른 원하는 비율로 분할될 수 있고, 분리된 LO 광은 두번째 편광 빔 분리기(42)(도시되지 않음)을 사용하여 분리된 광신호 OS1과 OS2와 조합되는 실시예를 도시한 것이다.
도 5b는 둘 또는 그 이상의 LO 광원(32)으로부터 온 LO 광이 편광 빔 분리기(42)를 사용하여 분할된 광신호 OS1과 OS2와 조합되는 실시예를 도시한 것이다. 둘 또는 그 이상의 LO 광원(32)으로부터 온 LO 광은 분리도니 광신호들과 보여지는 것처럼 개별적으로 조합되거나 LO 광이 조합되고 도 5a에서처럼 광신호들과 조합되기 전에 분리될 수 있다.
도 6은 -log(BER) 대 도 4에 도시된 것과 같은 수신기(30)의 실시예를 사용하여 편광이 한 쪽 팔에 정렬된(0/100 - 황색) 또는 두 개 팔들 사이에 절반씩 정렬된(50/50 - 적색) 편광을 가진 수신기 입력 전력의 그래프를 도시한 것이다. 거의 동일한 성능이 관찰된다.
편광 독립성을 얻기 위한 다른 방법들은 편광 스크램블링(polarization scrambling) 및 자동 또는 수동 적응형 편광 제어(adaptive polarization control)를 사용하는 것일 수 있다.
다양한 실시예들에서, 국부 발진기(들)(32)은 냉각된 또는 냉각되지 않은 레이저, 예컨대 VCSEL, DFB, DBR, ECL 또는 다른 유형의 레이저일 수 있다. 국부 발진기(32)는 신호의 주파수나 파장으로 조율될 수 있다. 이것은 인-밴드(in-band)나 아웃-오브-밴드(out-of-band) 구성 중의 하나일 수 있다. 인-밴드 구성에서, LO는 신호의 스펙트럼 내의 주파수나 파장에 조율된다. 아웃-오브-밴드 구성에서, LO(32)는 신호의 스펙트럼 바깥의 주파수나 파장으로 조율된다. 이런 방법으로, 파장 선택성(wavelength selectivity)이 국부 발진기(32)를 사용하여 얻어질 수 있다. 국부 발진기(32)를 파장 선택기로 사용하는 것은 시스템으로 하여금 광 필터와 함께 또는 없이 작동할 수 있게 해준다.
한 개 유형의 상태가 위치된 국부 발진기(32)를 주파수로 조율함으로써, 상태는 다른 상향-변환된 상태보다 낮을 수 있는 주파수로 상향-변환될 수 있다. 신호는 일반적으로 신호와 LO 사이의 순간 주파수 차이와 같은 주파수로 상향-변환된다. 일부 실시예에서, 조율은 시스템에 의존적일 수 있다; 특히 조율은 온도에 의존적일 수 있다. 그러므로, 주어진 상태를 조율하는 것은 LO(32)를 스펙트럼 내부 또는 외부의 주파수 또는 파장으로 조율하는 것을 포함할 수 있다.
FM을 채택하는 다양한 실시예들에서, 국부 발진기(32)는 상태 중의 하나보다 높은 주파수를 가진다. 다양한 AM 및/또는 FM 실시예에서, 광-전기 변환기가 예측된 신호 대역폭에 기초하여 결정될 때, 국부 발진기 주파수-오프셋 dF는 광-전기 변환기의 대역폭 보다 크다. 예컨대, 국부 발진기 주파수-오프셋 dF는 광-전기 변환기 및/또는 전기 정류기의 대역폭보다 1 내지 1.5배 사이에서 선택될 수 있다.
국부 발진기 주파수-오프셋 또는 주파수 차이 dF는, 원하는 발진기 주파수-오프셋을 유지하는 것과 같은 방법으로 국부 발진기 주파수를 감시 및 조율함으로써 원하는 값으로 제어되도록 할 수 있다. 예컨대, 국부 발진기는 정류기와 저역 통과 필터 이후에 전기 신호의 특정 주파수 성분만을 분리함으로써 조율될 수 있고, 그러한 방식으로 국부 발진기를 조율하는 것은 이 특ㄱ정 주파수 성분들을 최대화시킨다. 최적화된 성능은 원하는 주파수 성분을 분리함으로써 이 측정에 의해 얻어질 수 있고, 그것을 국부 발진기 조율 시스템을 위한 제어 신호로서 사용할 수 있다. 이것은 예컨대, 필터링에 의해 이루어질 수 있다.
주목할 만한 것은, 본 발명은 LO 광의 위상이나 주파수를 고정함이 없이 그리고 위상-고정 루프(phase-locked loops, PLL)나 다른 LO 광과 신호를 고정하는 종래의 기술들을 통하지 않고 신호로 LO 주파수를 추적하는 것을 가능케 한다는 것이다. 오히려, LO 광과 광신호 사이의 주파수 오프셋 또는 파장 채널의 주파수에 대한 LO 광의 위치가 제어될 수 있다. 이에 더하여, 시스템은 신호를 조율하는 것이 아닌 LO를 조율함으로서 작동할 수 있는데, 여러 응용에서 다른 무엇보다도 중요할 수 있는 것이다.
도 7a 및 7b는 광 수신기(30)의 다양한 실시예들을 도시하는데, 여기서 디더링(dithering)이 신호에 적용되어 LO 광 주파수의 추적 및 제어를 가능케 한다. 디더링은 LO 광 및/또는 들어오는 광신호에 적용될 수 있고 클럭 복구 회로(clock recovery circuit)(46)로부터 추출되거나 및/또는 신호로부터 원하는 LO 오프셋 주파수에서 또는 근처에서 작동하는 RF 국부 발진기를 사용한다.
도 7a의 실시예에서, 복구된 클럭의 탭(tap)은 LO(32)에 대한 제어 신호를 제공하는데 사용될 수 있다. 디더링 신호를 LO 바이어스 및/또는 온도 제어에 적용함으로써, LO 제어 신호(즉 복구 클럭)의 전력의 대응하는 변화가, LO가 상향 또는 하향 조율되어야 하는지 또는 최적값에 있는지 여부를 식별할 것이다.
도 7b의 실시예에서, OE 변환기(46) 이후의 수신된 신호의 탭은 신호와 LO 레이저 광 사이의 원하는 "목표" 주파수 오프셋 dF에 대응하는 주파수 Fopt에서 RF 톤을 가지고 전기적으로 혼합(mixed)될 수 있다. 믹서(mixer)의 출력은 순간 dF와 Fopt 사이의 중간 주파수 Fi에 중심을 둔 신호일 수 있다. dF = Fopt의 최적에서, 혼합 이후의 신호는 강한 DC 성분을 가진 기본대역 신호일 수 있다. 혼합기 이후, dF의 원하는 허용치와 동일한 차단 주파수를 가진 저역-통과 필터(예컨대 +/? 1GHz의 허용치가 dF 상에서 받아들여질 수 있다면 1GHz의 저역-통과 필터), 단순한 전력, 전압 또는 전류 감지기가 최적 dF에 대한 LO 주파수의 제어에 사용될 수 있는 제어 신호를 제공할 것이다. 디더링 신호를 LO 바이어스 및/또는 온도 제어에 적용함으로서, LO 제어 신호의 전력의 대응하는 변화는 LO가 상향 또는 하향 조율되어야 하는지 또는 최적값에 있는지 여부를 식별할 것이다.
LO 조율 시스템의 잠재적인 다른 변형들은 다음과 같을 것을 포함할 수도 있다:
a) DC 전류나 전압을 인벨로프 감지기로 사용하는 것,
b) DC로부터 신호의 심볼 속도(symbol rate) 이하의 주파수까지의 주파수 대역에서 전력을 통합하는 것. 이 통합의 상부 주파수는 감지된 신호의 아이-오프닝(eye-opening)과 통합된 주파수 대역의 전력 사이의 상관관계(correlation)을 최대화하는 방식으로 선택된다, 그리고
c) 신호의 심볼 속도에서 좁은 주파수 피크(frequency peak)를 선택하는 것. 클럭 복구 시스템이 사용될 경우, 복구된 클럭이 제어 신호로서 사용될 수 있다.
LO 조율 시스템은 바이어스 전류, 온도 또는 다른 레이저 파장 변환 기술들을 포함하는 LO 주파수 감시 및 변환을 위한 전술한 3가지 변형들의 하나 또는 그 이상을 사용함으로써 느리게(나노초에서 년으로) 변화하는 광신호 주파수를 따르는 LO 신호 주파수를 역동적으로 추적 및 조절하는데 사용될 수 있다.
추적은 연속적으로 또는 특정 시간 슬롯과 같이 주기적으로 발생할 수 있다. 다양한 구현예에서, 동적 추적이 시간-영역 다중화(time-domain multiplex, TDM) 통신에서 신호 레이저 주파수 스윙(처핑)을 보상하기 위해 사용되는데, 레이저 처핑은 오프/온 동작 때문에 발생한다.
본 발명의 다른 구현에서 추적 시스템은 바이어스 전류 또는 온도의 열화 또는 변동 때문에 신호 레이저 주파수/파장의 변화를 보상하기 위해 사용된다.
본 발명의 세번째 구현에서, 추적 시스템은 재구성 가능한 WDM 시스템에서 채널 스위칭 시간을 제어하기 위해 사용된다.
볼 발명의 네번째 구현은 WDM 시스템에서 채널 파장 윈도우로 지정된 미리 정해진 광 주파수/파장 범위 내에서 신호 주파수/파장을 추적하는 것을 포함한다.
도 8은 인벨로프 감지기(envelope detector)(후술함)로서 구현된, 하향-변환 시스템 이후에 아이-다이어그램(eye-diagram)(a-b)과 전력 스펙트럼(c-d)의 예시를 도시한 것으로서, dF가 각각 10 GHz와 18 GHz로 선택된 주파수에서 LO 광을 사용한 광감지기에서 광 맥놀이(optical beating)을 통해 수신 증폭기에 의해 감지된 10 Gbps의 0으로-돌아가지-않는 온-오프-키잉(on-off-keying) 광신호에 대한 것이다. 인벨로프 감지기(하향-변환 시스템)로 들어가는 전력은 두 경우에 동일하다. 아이-다이어그램이 더 열려 있는 것이 명백하고, 따라서 원본 데이터는 Fc = 10 GHz에 대해서 더 잘 복구된다. 두 스펙트럼들을 비교하면, Fc = 10 GHz에 대하여 5 GHz 이하에 더 많은 내용이 있다는 것이 보인다. 그러므로 저주파에서의 전력이 최적 LO 조율을 위한 지표로서 직접적으로 사용될 수 있다는 것을 보일 수 있다.
다양한 실시예에서, 광-전기 변환기(36)는 제1 및 제2 조합된 광신호들을 제1 및 제2 전기 신호들로 변환하는 광다이오드(PD)로서 구현될 수 있다. 다양한 실시예에서, PD(36) 및 전기 처리 유닛(38)은 들어오는 광신호의 대역폭과 대략 같거나 더 크게 매칭될 수 있는 연관된 작동 대역폭을 가진다. 예컨대, 다양한 단일 채널 또는 WDM 시스템(10)에서, PD(36) 대역폭과 전기 처리 유닛(38)은 광신호 대역폭의 1.5 내지 2배로 설정될 수 있다.
다양한 실시예에서, 광수신기들은 파장 채널 수신기일 수 있으며, 여기서 전자-광 변환기(36)와 전기 처리 유닛들(38)이 신호 대역폭이 아닌 시스템(10)의 파장 채널들의 대역폭에 기초하여 정의 또는 설정되는 대역폭을 가질 수 있다. 파장 채널은 흔히 탐지된 신호 대역폭보다 상당히 크다. 그러한 파장 채널 수신기 실시예들은 광원의 주파수 제어를 하지 않는 송신기를 채용한 시스템(10) 및/또는 여러 ONU들에서 여러 송신기들로부터 광신호를 수신하는, OLT(12)와 같은 하나의 광 수신기를 채용한 TWDM 시스템 구성에서 특히 유용하다. 예컨대, 50 GHz의 파장 채널 그리드를 갖는 시스템(10)에서, OE 변환기와 전기 처리 유닛(38)의 대역폭은 40 GHz일 수 있고, 광신호의 대역폭이 상당히 작더라도, 예컨대 비트레이트(bit rate)가 2.5 Gbps, 10 Gbps, 25 Gbps 또는 배정된 파장 채널의 대역폭 내에 포함되는 임의의 다른 광신호의 NRZ 부호화된 광신호일 수 있다. 다양한 단일 채널 및 WDM 시스템에서, 파장 채널 수신기 대역폭은 파장 채널 대역폭에 기초하여 정의되고 예컨대 약 40~50 Ghz 그리드 상의 40 GHz 수신기 대역폭과 같이 파장 채널 대역폭에 실질적으로 유사할 수 있으며, 예컨대 100 GHz 파장 채널 그리드 상의 10 Gbps 신호에 대한 40 GHz 수신기과 같이 파장 채널에 기초한 상이한 대역폭일 수 있다.
그러한 실시예에서, LO는 배정된 파장 채널 즉 신호가 아닌 시스템에서 정의된 채널의 대역폭에 의해 정의된 고정 주파수를 가질 수 있다. 신호는 배정된 파장 채널 내에서 움직일 수 있는 반면, LO는 일반적으로 근접한 고주파 채널 경계나 가드 밴드 내의 또는 근처의 저주파 채널 경계 중의 하나인 고정 주파수로 일반적으로 남아있다.
도 9는 다양한 광 수신기(30) 실시예를 도시하고 있는데 여기서 10 Gbps (NRZ) 비트레이트에 대한 전기 처리 유닛(38)과 OE 변환기(36)가 40 GHz 대역폭으로 구현될 수 있다. OE 변환기(36) 대역폭은 수신기의 채널 대역폭(channel bandwidth)으로 지칭될 수 있다. 광신호 주파수는 배정된 주파수 채널 내의 어디이든 될 수 있으며, 신호 비트레이트와 대역폭, 처핑 및 열화와 온도 변화에 때문에 생기는 드리프트 및 TDM, WDM 및 TWDM 시스템에서의 송신기에서 송신기 간의 변화들을 허용케 해준다.
도 10은 파장 채널 내의 파장 범위 내에서 광신호의 파장 위치를 예시적으로 도시한 것이다. 광신호의 중심 주파수가 파장 채널 내에서 상당히 변화할 수 있지만, LO 주파수는 일반적으로 가드 밴드 내 또는 근처의 에지 근처에 고정된 채로 남있을 수 있다. 다양한 실시예들에서, LO 주파수를 변화시키는 것이 바람직할 수 있다.
특정 파장 또는 주파수 채널 윈도우가 광신호에 대해 배정되는 시스템(10)에 대해서, 광대역 광-전기 변환기가 LO를 디튠(detune)하지 않고 다양한 중심 주파수의 신호를 수용하기 위하여 사용될 수 있다. 다양한 실시예에서, LO-신호 주파수 오프셋은 신호와 관련하는 것과 같이 고유하게 정의되지 않으나, 파장 채널 윈도우에 관련하여 정의될 수 있다. 도 10에서 추가적으로 도시된 것처럼, 채널 윈도우 경계들은 그 내부에 3가지 상이한 위치들에 신호와 함께 도시되었다. 도시된 신호가 조합된 AM/FM 신호를 묘사하고 있지만, 그 설명은 순수한 AM 또는 순수한 FM 신호들에도 동일하게 적용할 수 있다. 이 실시예들에서, LO는 채널 대역폭의 에지 바로 바깥 위치에 고정되고, 고주파나 저주파 쪽 중의 하나에 위치될 수 있다. 조합된 AM/FM 신호들에 대해서, LO 주파수를 신호의 진폭이 가장 큰 주파수 성분을 향해 위치시키는 것이 더 바람직하다.
LO 주파수의 최적화된 배치는 채널 윈도우 에지들로부터 오프셋된 주파수에 있을 수 있다. 이 오프셋은, 또는 가드 밴드는, 신호 대역폭보다 살짝 좁은 것이 바람직하다. LO 전력이 신호 전력보다 상당히 큰 경우에 대해서는, 가드 밴드를 피하고 LO를 채널 윈도우의 에지에 매우 가깝게 위치시키는 것을 선호할 수 있다.
국부 발진기 주파수는 오프셋되거나 오프셋 범위 내에 있는 LO 주파수 집합을 유지하도록 제어될 수 있고, 또는 파장 고정기(wavelength locker)를 사용하는 것과 같이 파장 채널의 에지 중의 하나에 대하여 고정될 수 있다. 국부 발진기와 신호의 광 맥놀이은 광-전기 변환기에 의해 생성되는 맥놀이 곱(beating product)을 낳을 수 있다. 이 맥놀이 곱(beating product)은 기본대역과 정의된 파장 채널의 대역폭과 동일한 주파수 상한 사이의 주파수에 위치될 것이다. 전기 신호의 조합된 대역폭(채널 대역폭)이 전기 처리 유닛(38)에 제공되는 것은 신호 대역폭 보다 훨씬 클 수 있으며, 잡음 대역폭은 채널에 걸친 잡음을 저감하기 위하여 신호 대역폭 및/또는 문턱값 감지/결정 회로에 (동일한 또는 유사한 대역폭에) 명목상 매칭되도록 전기적 저역 필터의 사용을 통해 관리될 수 있다. 그러므로, 전기적 신호-대-잡음 비율은 신호보다 훨씬 큰 수신기 대역폭의 결과로 축적된 잡음에 의해 변질되지 않을 수 있다. 저역 통과 필터가 조합기 이전에(도 9) 또는 이후에 제공될 수 있음을 인식할 것이다.
도 11은 단일 광 수신기를 사용하여 4 x 10 Gbps 신호를 받아들이는 것을 나타낸 것으로 여기서 4개의 상이한 파장 채널들 각각은 LO의 광 주파수를 조율하는 것만으로 선택된다. 파장 채널 대역폭 접수는 이 경우에 신호 파장을 조율하기보다는 오히려 각 파장 채널에 걸친 LO를 미세-조율함으로서 도시되며, 100 GHz 그리드 상의 작동을 위한 상업적으로 사용가능한 송신기들(NG-PON2 ONU 호환)으로는 이루어질 수 없는 것들이다. 3-dB 대역폭(BW)는 약 20 GHz인데, 신호 BW(채널 윈도우의 에지에 접근함에 따라 차단되는 신호)를 포함하는 약 30~35 GHz의 파장 채널 윈도우 대역폭을 준다.
다양한 시스템(10)에서, 예컨대 TWDM PON(NG-PON2 및 다른 것들)에서, 각 파장 채널에 대하여 특정한 채널 파장 윈도우가 있을 수 있다. 윈도우 외부의 분실 신호(stray signal)은 차단되고 인근 WDM 채널들을 간섭할 수 있다. 파장 채널 수신기 실시예에서 OE 변환기(36)의 넓은 대역폭은 이 시스템에서의 몇몇 도전들을 해결한다. 예컨대, 다양한 시스템 구현예에서, 다중 구독자들(ONU - 광 네트워크 유닛)으로부터 중앙 오피스(OLT - 광 라인 단말)로의 상향 송신에 대하여, 각 ONU에는 송신할 특정 시간 슬롯이 주어진다. 이것은 다음과 같은 도전들을 만들어낸다: a) 각각의 ONU 송신기는 살짝 다른 중심 주파수/파장들을 가질 수 있다. b) ONU 송신기의 버스트-모드(burst-mode)라고도 불리는 오프/온 턴-온(off/on turn on)은 주파수 처핑을 야기할 수 있고, c) 열화와 각 ONU의 광원의 동작 조건들은 신호 주파수/파장이 시간에 따른 변화를 야기할 수 있다. 성능 측면에서, 각 ONU 송신기 파장이 채널 윈도우 내에 남아있는 한, OLT는 그것을 수신할 것이 예상된다.
다양한 실시예에서, 전기 신호 프로세서(38)는 정류기(48)와 조합기(50)를 포함할 수 있다. 정류(rectification)는 디지털로 또는 아날로그로 적용될 수 있다. 정류기를 사용하는 것은 절감된 계산 복잡성 및/또는 하드웨어를 제공할 수 있고 따라서 전체 비용을 감소시킨다. 예컨대, 정류기는 아날로그/디지털(A/D) 변환기 없이 사용될 수 있다. 그러므로 본 발명의 다른 장점은 아날로그/디지털(A/D) 변환기를 제거할 수 있다는 점이다. 정류는 신호의 양의 부분 또는 음의 부분 중의 하나가 제거되는 반파 정류로서 수행될 수 있다. 반파 정류는 비선형 전달 함수를 가진 게이트로 가능해질 수 있다. 게이트는 예컨대 신호의 음의 부분이 게이트의 문턱값보다 작도록 바이어스 될 수 있다. 정류는 또한 사각 요소(squaring element)와 같은 전파(full-wave) 정류로서 수행될 수 있는데, 모든 음의 값이 양의 값으로 변환된다. 설명된 것과 같이, 정류는 사각일 수 있다. 이것은 하드웨어나 소프트웨어로 구현될 수 있다. 이 경우에, 소프트웨어에서 구현될 때, 아날로그/디지털 변환기는 디지털 신호 프로세서(digital signal processor, DSP)에서 처리되기 전에 구현될 수 있다. 사각에 대한 대안은 신호를 힐버트 변환(Hilbert trransforming)하는 것에 의해 얻어질 수 있다. 그러나 다양한 다른 솔류션들이 가능하다. 아날로그 정류기의 예시로는 XOR 게이트 및 다이오드 브릿지가 포함된다. XOR 게이트와 다이오드 브릿지 모두는 DSP 없이 실시간 신호 처리를 허용하며, 따라서 DSP보다 선호될 수 있다.
도 3, 7a, 7b에 보여진 것과 같이, 정류기(48)는 인벨로프 탐지기(48)로 구현될 수 있다. 제1 인벨로프 감지기/정류기(48A)는 광다이오드들 중의 하나로부터의 제1 전기 신호를 비-반전된 0으로-돌아가지-않는(non-return-to-zero, NRZ) 데이터 신호로 변환한다. 제2 인벨로프 감지기/정류기(48B)는 다른 광다이오드로부터의 제2 전기 신호를 반전된 NRZ 데이터 신호로 변환한다. 반전 및 비-반전된 전기 신호들은 조합되어 전기 데이터 신호를 제공한다. 조합기(50)는 차감을 수행하여 신호를 재조합하는 차동 증폭기(differential amplifier)이다.
인벨로프 감지기들 이후에(즉, RF보다는 기초대역에서) 신호를 조합함으로써, 두 개의 팔들의 신호들 사이의 상대적인 광 위상은 중요하지 않게 된다. 신호가 PD 이후에 그러나 인벨로프 감지기 이전에 조합되었다면, 2개의 팔들에서 광신호들의 위상은 매칭될 필요가 있다.
출력 NRZ 신호를 반전시키는 방식으로 하나(오직 하나)의 인벨로프 감지기를 구성함으로써, 두 개의 팔들은 예컨대 차동 증폭기로 서로로부터 차감을 함으로써 손실없이 조합될 수 있다. 만약 두 팔 모두가 반전 또는 비-반전이라면, 신호를 조합하기 위해 저항성 전력 조합기나 다른 가산 회로가 사용될 수 있다.
조합된 전기 신호는 광 수신기930)에 의해 더 처리되거나 및/또는 시스템(10) 내에 또는 외부에 더 전송될 수 있다.
전술한 개시 내용은 본 발명의 예시, 도시 및 설명을 제공하지만, 개시된 정확한 형태로 구현을 철저하게 하거나 제한하려는 의도는 아니다. 상기한 개시 내용에 비추어 수정 및 변형이 가능하거나 구현의 실시로부터 획득될 수 있다. 본 발명의 이들 및 다른 변형 및 수정이 가능하고 고려되며, 전술한 명세서 및 하기 청구 범위는 이러한 변형 및 변경을 포함하는 것으로 의도된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 구성요소(component)라는 용어는 광범위하게 하드웨어, 펌웨어 및/또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합으로 해석되도록 의도된다. 본 명세서에 기술된 시스템 및/또는 방법은 상이한 형태의 하드웨어, 펌웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있음이 명백할 것이다. 이러한 시스템 및/또는 방법을 구현하는 데 사용되는 실제 특수 제어 하드웨어 또는 소프트웨어 코드는 구현을 제한하지 않는다. 따라서, 시스템 및/또는 방법의 동작 및 거동은 특정 소프트웨어 코드를 참조하지 않고 여기에 설명되었다 - 소프트웨어 및 하드웨어는 본 명세서의 설명에 기초하여 시스템 및/또는 방법을 구현하도록 설계될 수 있는 것으로 이해된다.
시스템의 다양한 요소는 다양한 레벨의 광, 전기 및 기계 통합을 채택할 수있다. 시스템(10)의 하나 이상의 선반 또는 랙에 수용되는 하나 이상의 모듈 또는 라인 카드에 다수의 기능이 통합될 수 있다.
하드웨어 프로세서 모듈은 예컨대 범용 프로세서 및 CPU에서 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 특정 용도 집적 회로(ASIC)에 이르기까지 다양할 수 있다. (하드웨어에서 실행되는) 소프트웨어 모듈은 C, C++, Java™, Javascript, Rust, Go, Scala, Ruby, Visual Basic™, FORTRAN, Haskell, Erlang 및/또는 기타 객체 지향, 절차 또는 기타 프로그래밍 언어 및 개발 도구를 포함하는 다양한 소프트웨어 언어(예컨대 컴퓨터 코드)로 표현될 수 있다. 컴퓨터 코드는 마이크로 코드 또는 마이크로 명령어, 컴파일러에 의해 생성된 것과 같은 기계 명령어, 웹 서비스를 생성하는데 사용되는 코드, 및 인터프리터를 사용하여 컴퓨터에 의해 실행되고 제어 신호, 부호화된 코드 및 압축 코드를 사용하는 상위 레벨 명령어를 포함하는 파일을 포함할 수 있다.
일부 구현들은 문턱값과 관련하여 본 명세서에서 설명된다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 문턱값을 만족시키는 것은 문턱값 보다 큰, 문턱값 보다 더 있는, 문턱값보다 높은, 문턱값보다 크거나 같은, 문턱값보다 작거나, 문턱값보다 적거나, 문턱값보다 낮은, 문턱값과 같은 값 등을 지칭할 수 있다.
특정 사용자 인터페이스가 본 명세서에서 설명되고 및/또는 도면에 도시되어있다. 사용자 인터페이스는 그래픽 사용자 인터페이스, 비-그래픽 사용자 인터페이스, 텍스트-기반 사용자 인터페이스 등을 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스는 디스플레이를 위한 정보를 제공할 수 있다. 일부 구현들에서, 사용자는 디스플레이를 위해 사용자 인터페이스를 제공하는 장치의 입력 컴포넌트를 통해 입력을 제공함으로써, 정보와 상호 작용할 수 있다. 일부 구현들에서, 사용자 인터페이스는 장치 및/또는 사용자에 의해 구성가능할 수 있다(예컨대, 사용자는 사용자 인터페이스의 크기, 사용자 인터페이스를 통해 제공되는 정보, 사용자 인터페이스를 통해 제공되는 정보의 위치 등을 변경할 수 있다). 추가적으로 또는 대안적으로, 사용자 인터페이스는 표준 구성, 사용자 인터페이스가 디스플레이되는 장치의 유형에 기초한 특정 구성, 및/또는 사용자 인터페이스가 표시되는 장치와 연관된 기능 및/또는 사양에 기초한 구성의 세트로 사전 구성될 수 있다.
특정 조합의 기능들이 청구범위에 기재되거나 및/또는 명세서에 개시되어 있지만, 이 조합들은 가능한 구현들의 개시를 제한하도록 의도되지 않는다. 실제로, 이 특징들 중 다수는 청구범위에 구체적으로 언급되지 않고 및/또는 명세서에 개시되지 않은 방식으로 조합될 수 있다. 아래에 열거된 각각의 종속항은 단지 하나의 청구항에만 직접적으로 의존할 수 있지만, 가능한 구현의 개시는 청구항의 집합에서 모든 다른 청구항과 조합되는 각 종속항을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 어떠한 구성 요소, 행위 또는 지시도 명시적으로 기술되지 않는 한 중요하거나 필수적인 것으로 해석되어서는 안된다. 또한, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "하나(a)" 및 "하나(an)"는 하나 이상의 아이템을 포함하도록 의도되고 "하나 또는 그 이상"과 상호교환적으로 사용될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어 "집합(set)"은 하나 또는 그 이상의 아이템으로, "하나 이상"과 상호교환적으로 사용될 수 있다. 하나의 항목만 의도된 경우, "하나(one)" 또는 유사한 용어가 사용된다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "가지고 있다(has)", "가지고 있다(have)", "가지고 있는(having)" 등은 개방형 용어인 것으로 의도된다. 또한, "~에 기초한(based on)"이라는 문구는 달리 명시되지 않는 한 "적어도 부분적으로 기초한(based, at least in part, on)"을 의미하는 것으로 의도된다.
본 출원에서 요약, 초록 또는 청구범위의 존재 또는 부재는 본 명세서에 개시된 임의의 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다.

Claims (20)

  1. 광통신 시스템으로서,
    신호 대역폭(signal bandwidth)을 가진 데이터를 전달하는 광신호를 전송하는 광 송신기(optical transmitter); 및
    상기 광신호를 수신하는 광 수신기(optical receiver);를 포함하고, 상기 광 수신기는,
    국부 발진기 주파수로 국부 발진기 광을 제공하는 적어도 하나의 국부 발진기(local oscillator, LO);
    직교 편광(orthogonal polarization)을 가지는 제1 커플링된 광신호와 제2 커플링된 광신호를 제공하기 위해 상기 국부 발진기 광과 상기 관신호를 커플링하는 조합기/분리기(combiner/splitter);
    제1 커플링된 광신호와 제2 커플링된 광신호를 제1 전기 신호와 제2 전기 신호로 변환하는 2개의 광-전기 변환기(opto-electrical converter);
    상기 제1 전기 신호와 상기 제2 전기 신호를 정류하여 제1 정류된 전기 신호와 제2 정류된 전기 신호를 제공하는 2개의 정류기(rectifier); 및
    상기 제1 정류된 전기 신호와 상기 제2 정류된 전기 신호를 조합하는 조합기(combiner);를 포함하는, 광통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    2개의 정류기는:
    상기 제1 전기 신호를 반전된 데이터 신호(inverted data signal)로 반전시키는 제1 정류기; 및
    상기 제2 전기 신호를 비반전된 데이터 신호(noninverted data signal)로 비-반전시키는 제2 정류기;를 포함하고, 그리고
    상기 조합기는, 데이터를 복구하기 위하여 상기 비-반전된 데이터 신호로부터 상기 반전된 데이터 신호를 차감하는 차감기(subtractor);를 포함하는, 광통신 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광 송신기는 복수의 광 송신기 중의 하나이고, 각각의 광 송신기는 채널 대역폭을 갖는 파장 채널에서 신호 스펙트럼과 중심 주파수와 비트레이트(bit rate)를 갖는 광신호를 송신하고, 또한
    상기 광 수신기는 상기 복수의 광 송신기 각각으로부터 상기 광신호를 수신하기 위한 파장 채널 대역폭에 대하여 정의되는 수신기 대역폭(receiver bandwidth)을 갖는, 광통신 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 파장 채널 대역폭은 40-50 GHz이고, 광다이오드 대역폭은 40 GHz이고 신호 비트레이트는 25 Gbps까지인, 광통신 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 파장 채널 대역폭은 100 GHz이고, 광다이오드 대역폭은 약 40 GHz이고 신호 비트레이트는 25 Gbps까지인, 광통신 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 국부 발진기로부터의 빛은 디더 신호(dither signal)를 포함하고, 상기 디더 신호는 상기 LO 광의 주파수를 제어하는데 사용되는, 광통신 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 국부 발진기는 상기 디더 신호와 함께 직접 변조되는, 광통신 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광 송신기는 신호 주파수에서 광 캐리어(optical carrier) 상에 데이터를 부여하기 위해 진폭 변조(amplitude modulation)를 사용하고, 변조 포맷(modulation format)은 적어도 2개의 진폭 레벨들을 포함하는, 광통신 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 변조 포맷은 쌍이진법(duobinary), RZ(return-to-zero) 및 NRZ(non-return-to-zero) 중의 하나인, 광통신 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 2개의 광-전기 변환기들은 상기 시스템의 파장 채널의 상기 대역폭과 실질적으로 유사한 대역폭을 가지는 광다이오드들이고, 그리고
    상기 국부 발진기 주파수는 상기 파장 채널의 에지(edge)에 근접하게 위치되고 고정되는, 광통신 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 신호 대역폭에 매칭되는 적어도 하나의 저역 통과 필터를 더 포함하는, 광통신 시스템.
  12. 방법으로서, 상기 방법은,
    광 조합기/분리기를 통해, 파장 채널 대역폭을 갖는 적어도 하나의 파장 채널을 가지는 광학 시스템에서 광 송신기로부터 송신된 광 데이터 신호와 국부 발진기 주파수를 갖는 적어도 하나의 국부 발진기(local oscillator, LO)로부터의 빛을 조합하여 직교 편광을 갖는 제1 조합된 광신호와 제2 조합된 광신호를 제공하는 단계로서, 상기 광신호는 상기 파장 채널 대역폭 보다 작은 대역폭을 가지는, 단계;
    광-전기 변환기를 통해, 상기 제1 조합된 광신호와 상기 제2 조합된 광신호 각각을 대응하는 제1 전기 신호와 제2 전기 신호로 변환하는 단계;
    인벨로프 감지기들을 통해, 상기 제1 전기 신호와 상기 제2 전기 신호를 정류하여 제1 정류된 전기 신호와 제2 정류된 전기 신호를 제공하는 단계; 및
    조합기를 통해, 상기 제1 정류된 전기 신호와 상기 제2 정류된 전기 신호를 조합하는 단계;
    를 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 변환하는 단계는, 상기 파장 채널의 상기 대역폭과 실질적으로 유사한 대역폭을 갖는 광-전기 변환기들을 제공하는 단계;를 포함하고, 그리고
    상기 국부 발진기 주파수는 상기 파장 채널의 에지에 근접하여 위치되고 고정되는, 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 신호 대역폭에 매칭되는 적어도 하나의 저역 통과 필터로 상기 제1 정류된 전기 신호와 상기 제2 정류된 전기 신호를 필터링하는 단계;를 더 포함하는, 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 국부 발진기로부터의 빛은 디더 신호를 포함하고, 그리고
    상기 디더 신호는 LO 광의 상기 주파수를 제어하는데 사용되는, 방법.
  16. 광 수신기로서,
    국부 발진기 주파수로 국부 발진기 광을 제공하는 적어도 하나의 국부 발진기(local oscillator, LO);
    직교 편광을 가지는 제1 커플링된 광신호와 제2 커플링된 광신호를 제공하기 위해 상기 국부 발진기 광과 상기 관신호를 커플링하는 조합기/분리기;
    제1 커플링된 광신호와 제2 커플링된 광신호를 제1 전기 신호와 제2 전기 신호로 변환하는 2개의 광-전기 변환기;
    상기 제1 전기 신호 및 상기 제2 전기 신호를 정류하여 제1 정류된 전기 신호와 제2 정류된 전기 신호를 제공하는 2개의 정류기; 및
    상기 제1 정류된 전기 신호 및 상기 제2 정류된 전기 신호를 조합하는 조합기(combiner);를 포함하는, 광 수신기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 2개의 광-전기 변환기들은 상기 시스템의 파장 채널의 상기 대역폭과 실질적으로 유사한 대역폭을 가지는 광다이오드들이고, 그리고
    상기 국부 발진기 주파수는 상기 파장 채널의 에지(edge)에 근접하게 위치되고 고정되는, 광 수신기.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 신호 대역폭에 매칭되는 적어도 하나의 저역 통과 필터를 더 포함하는, 광 수신기.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 국부 발진기로부터의 빛은 디더 신호를 포함하고, 그리고
    상기 디더 신호는 LO 광의 상기 주파수를 제어하는데 사용되는, 광 수신기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 국부 발진기는 상기 디더 신호와 함께 직접 변조되는, 광 수신기.
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