KR20210104197A - Wavelength Division Multiplexing Optical Transceiver based on Monolithically Integrated Micro Ring Integrated Circuits - Google Patents

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KR20210104197A
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박강엽
오원석
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한국전자기술연구원
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Abstract

A wavelength division multiplexing optical transmitter based on a micro-ring optical integrated circuit with a single substrate structure of the present invention includes: a transmitting optical device unit which includes an optical coupler that receives an optical signal including a plurality of wavelengths from a laser source and transmits the received optical signal through an optical waveguide, and a micro-ring resonator based optical modulator that is formed to be separated from the optical waveguide by a predetermined distance and resonates at a specific wavelength among the plurality of wavelengths; and a transmitting electronic device unit which controls the optical modulator to convert the optical signal to generate a wavelength division multiplexing (WDM) signal composed of a plurality of wavelengths.

Description

단일 기판 구조의 마이크로 링 광집적회로 기반의 파장분할다중화 광 송수신 장치{Wavelength Division Multiplexing Optical Transceiver based on Monolithically Integrated Micro Ring Integrated Circuits} Wavelength Division Multiplexing Optical Transceiver based on Monolithically Integrated Micro Ring Integrated Circuits

본 발명은 파장분할다중화 광 송수신 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단일 기판 구조의 마이크로 링 광집적회로 기반의 파장분할다중화 광 송수신 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a wavelength division multiplexing optical transceiving device, and more particularly, to a wavelength division multiplexing optical transceiving device based on a micro-ring optical integrated circuit having a single substrate structure.

종래에는 광소자와 전자소자를 이종 기판으로 구현하고 이를 패키징 레벨에서 집적화하였으므로, 마이크로 링 공진기의 온도보상이 정밀하게 이루어지지 못하였기 때문에 폭넓게 활용되지 못했다. Conventionally, since the optical device and the electronic device were implemented as a heterogeneous substrate and integrated at the packaging level, the temperature compensation of the micro-ring resonator was not accurately performed, so it was not widely used.

한국공개특허 제2003-0006439호 2003년 01월 23일 공개 (명칭: 광송수신장치 및 광통신방법)Korean Patent Laid-Open Publication No. 2003-0006439 published on January 23, 2003 (Title: Optical Transmitting Device and Optical Communication Method)

본 발명의 목적은 단일 기판 구조의 마이크로 링 광집적회로 기반의 파장분할다중화 광 송수신 장치를 제공하기 위한 것이다. It is an object of the present invention to provide a wavelength division multiplexing optical transceiver based on a micro-ring optical integrated circuit having a single substrate structure.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단일 기판 구조의 마이크로 링 광집적회로 기반의 파장분할다중화 광송신장치는 레이저소스로부터 복수의 파장을 포함하는 광 신호를 입력받아 입력된 광 신호를 광도파로를 통해 전달하는 광커플러와, 상기 광도파로와 소정 간격 이격되어 형성되며 상기 복수의 파장 중 특정 파장에서 공진하는 마이크로 링 공진기 기반의 광변조기를 포함하는 송신광소자부와, 상기 송신전자소자부와 동일한 기판에 형성되며 상기 광변조기가 상기 광 신호를 변환하여 복수의 파장으로 이루어진 파장분할다중화(WDM: Wavelength Division Multiplexing) 신호를 생성하도록 제어하는 송신전자소자부를 포함한다. A wavelength division multiplexing optical transmitter based on a micro-ring optical integrated circuit having a single substrate structure according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object receives an optical signal including a plurality of wavelengths from a laser source and input A transmitting optical element unit including an optical coupler for transmitting the optical signal through an optical waveguide, a micro-ring resonator-based optical modulator formed to be spaced apart from the optical waveguide by a predetermined distance and resonating at a specific wavelength among the plurality of wavelengths; It is formed on the same substrate as the transmit electronic device and includes a transmit electronic device for controlling the optical modulator to convert the optical signal to generate a wavelength division multiplexing (WDM) signal composed of a plurality of wavelengths.

상기 송신전자소자부는 전기 신호를 출력하는 송신신호처리모듈과, 상기 전기 신호의 신호레벨을 맞추는 송신입출력모듈과, 상기 전기 신호를 복수의 전기 신호로 변환하는 직렬화기와, 상기 광변조기가 상기 복수의 전기 신호에 따라 상기 광 신호를 변환하여 복수의 파장으로 이루어진 파장분할다중화 신호를 생성하도록 상기 복수의 전기 신호를 상기 광변조기에 입력하여 상기 광변조기를 구동하는 구동기를 포함한다. The transmission electronic device unit includes a transmission signal processing module for outputting an electrical signal, a transmission input/output module for matching the signal level of the electrical signal, a serializer for converting the electrical signal into a plurality of electrical signals, and the optical modulator including the plurality of electrical signals. and a driver for driving the optical modulator by inputting the plurality of electrical signals to the optical modulator to convert the optical signal according to the electrical signal to generate a wavelength division multiplexed signal having a plurality of wavelengths.

상기 송신전자소자부는 상기 마이크로 링 공진기의 온도에 따른 특성변화를 감지하여 상기 마이크로 링 공진기에 내장된 히터(Heater) 전압을 제어하는 방식으로 상기 마이크로 링 공진기의 온도를 조절하여 상기 마이크로 링 공진기의 공진 파장을 제어하는 송신파장제어기를 더 포함한다. The transmission electronic device unit detects a change in characteristics according to the temperature of the micro-ring resonator and adjusts the temperature of the micro-ring resonator in a manner to control the voltage of a heater built into the micro-ring resonator, thereby resonating the micro-ring resonator. It further includes a transmission wavelength controller for controlling the wavelength.

상기 마이크로 링 공진기의 파장은 상기 마이크로 링 공진기의 마이크로 링의 사이즈와 상기 마이크로 링과 상기 광도파로 사이의 간격에 의해 결정되는 것을 특징으로 한다. The wavelength of the micro-ring resonator is characterized in that it is determined by the size of the micro-ring of the micro-ring resonator and the distance between the micro-ring and the optical waveguide.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단일 기판 구조의 마이크로 링 광집적회로 기반의 파장분할다중화 광수신장치는 복수의 파장을 포함하는 파장분할다중화(WDM: Wavelength Division Multiplexing) 신호로부터 복수의 파장에 대응하는 복수의 전기 신호를 추출하는 수신광소자부와, 상기 수신광소자부와 동일한 기판에 형성되며 상기 수신광소자부가 상기 파장분할다중화 신호로부터 복수의 전기 신호를 추출하도록 제어하고, 상기 복수의 전기 신호를 증폭하여 디지털 신호로 변환하는 수신전자소자부를 포함한다. A wavelength division multiplexing optical receiver based on a micro-ring optical integrated circuit of a single substrate structure according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object is a wavelength division multiplexing (WDM) including a plurality of wavelengths (WDM: Wavelength Division Multiplexing) A receiving optical element unit for extracting a plurality of electrical signals corresponding to a plurality of wavelengths from the signal, and the receiving optical element unit formed on the same substrate as the receiving optical element unit, and controlling the receiving optical element unit to extract a plurality of electrical signals from the wavelength division multiplexing signal, , and a receiving electronic device for amplifying the plurality of electrical signals and converting them into digital signals.

상기 수신광소자부는 상기 파장분할다중화 신호를 입력 받는 광커플러와, 상기 파장분할다중화 신호를 전달하는 광도파로와, 상기 광도파로를 통해 전달되는 상기 파장분할다중화 신호의 복수의 파장에 해당하는 광 신호를 수신하는 마이크로 링 기반 파장필터와, 상기 파장필터로부터 출력되는 광 신호를 광 신호를 전기 신호로 변환하는 포토다이오드를 포함한다. The optical receiver unit includes an optical coupler receiving the wavelength division multiplexing signal, an optical waveguide transmitting the wavelength division multiplexing signal, and an optical signal corresponding to a plurality of wavelengths of the wavelength division multiplexing signal transmitted through the optical waveguide It includes a micro-ring-based wavelength filter that receives the light, and a photodiode that converts an optical signal output from the wavelength filter into an electrical signal.

상기 수신전자소자부는 상기 포토다이오드에서 출력되는 전류의 전기 신호를 전압으로 변환하고 증폭하여 증폭된 전압을 가지는 전기 신호를 출력하는 트랜스임피던스 증폭기와 출력된 전기 신호를 고속의 전기 신호로 변환하는 제한기를 포함하는 수신기와, 상기 수신기에서 출력된 고속의 전기 신호를 저속화하고 병렬화하여 출력하는 병렬화기와, 수신신호처리모듈에 상기 병렬화기에서 출력된 전기 신호를 입력하는 수신입출력모듈과, 상기 입력되는 전기 신호를 응용 계층에 제공하는 상기 수신신호처리모듈을 포함한다. The receiving electronic device unit converts and amplifies the electrical signal of the current output from the photodiode into a voltage and amplifies a transimpedance amplifier for outputting an electrical signal having the amplified voltage and a limiter for converting the output electrical signal into a high-speed electrical signal. A receiver comprising: a parallelizer for slowing down and parallelizing and outputting a high-speed electrical signal output from the receiver; a reception input/output module for inputting the electrical signal output from the parallelizer to a reception signal processing module; and the received signal processing module for providing a signal to the application layer.

상기 수신전자소자부는 상기 마이크로 링 공진기 기반 파장필터의 마이크로 링 공진기에 내장된 히터의 전압을 조절하여 상기 마이크로 링 공진기의 공진 파장을 제어하는 수신파장제어기를 포함한다. The reception electronic device unit includes a reception wavelength controller for controlling the resonance wavelength of the micro-ring resonator by adjusting the voltage of the heater built in the micro-ring resonator of the micro-ring resonator-based wavelength filter.

본 발명에 따르면, CMOS SOI(Silicon on Insulator) 단일 기판 구조로 마이크로 링 기반 광집적 회로를 구성함으로써, 이의 온도 민감도를 실시간으로 보정할 수 있다. According to the present invention, by configuring a micro-ring-based optical integrated circuit with a CMOS SOI (Silicon on Insulator) single substrate structure, its temperature sensitivity can be corrected in real time.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 단일 기판 구조의 마이크로 링 광집적회로 기반의 파장분할다중화 광 송수신 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 링 공진기의 공진 파장을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광송신장치의 마이크로 링 공진기의 온도에 따른 파장 변화를 제어하기 위한 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광수신장치의 수신 신호 처리를 위한 구성을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a diagram for explaining the configuration of a wavelength division multiplexing optical transceiver based on a micro-ring optical integrated circuit having a single substrate structure according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining the resonance wavelength of the micro ring resonator according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a configuration for controlling a wavelength change according to the temperature of the micro-ring resonator of the optical transmission device according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for explaining a configuration for processing a received signal of an optical receiving apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Prior to the detailed description of the present invention, the terms or words used in the present specification and claims described below should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventors should develop their own inventions in the best way. For explanation, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be appropriately defined as a concept of a term. Accordingly, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical spirit of the present invention, so various equivalents that can be substituted for them at the time of the present application It should be understood that there may be water and variations.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this case, it should be noted that the same components in the accompanying drawings are denoted by the same reference numerals as much as possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, some components are exaggerated, omitted, or schematically illustrated in the accompanying drawings, and the size of each component does not fully reflect the actual size.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 단일 기판 구조의 마이크로 링 광집적회로 기반의 파장분할다중화 광 송수신 장치의 구성에 대해서 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 단일 기판 구조의 마이크로 링 광집적회로 기반의 파장분할다중화 광 송수신 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 링 공진기의 공진 파장을 설명하기 위한 도면이다. First, a configuration of a wavelength division multiplexing optical transceiver based on a micro-ring optical integrated circuit having a single substrate structure according to an embodiment of the present invention will be described. 1 is a diagram for explaining the configuration of a wavelength division multiplexing optical transceiver based on a micro-ring optical integrated circuit having a single substrate structure according to an embodiment of the present invention. 2 is a view for explaining the resonance wavelength of the micro ring resonator according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 파장분할다중화 광 송수신 장치는 광송신장치(10) 및 광수신장치(20)를 포함하며, 광송신장치(10)는 송신광소자부(100) 및 송신전자소자부(200)를 포함하며, 광수신장치(20)는 수신광소자부(300) 및 수신전자소자부(400)를 포함한다. Referring to FIG. 1 , a wavelength division multiplexing optical transceiving device according to an embodiment of the present invention includes an optical transmitting device 10 and an optical receiving device 20 , and the optical transmitting device 10 includes a transmitting optical device unit 100 . and a transmitting electronic device unit 200 , and the light receiving device 20 includes a receiving optical device unit 300 and a receiving electronic device unit 400 .

전술한 송신광소자부(100) 및 송신전자소자부(200)를 포함하는 광송신장치(10)는 하나의 기판에 형성된다. 즉, 송신광소자부(100) 및 송신전자소자부(200)가 하나의 기판에 형성된다. 또한, 수신광소자부(300) 및 수신전자소자부(400)를 포함하는 광수신장치(20)는 하나의 기판에 형성된다. 수신광소자부(300) 및 수신전자소자부(400)가 하나의 기판에 형성된다. 또한, 광송신장치(10) 및 광수신장치(20)가 선택적으로 하나의 기판에 형성될 수 있다. The optical transmission device 10 including the above-described transmission optical device unit 100 and the transmission electronic device unit 200 is formed on one substrate. That is, the transmitting optical device unit 100 and the transmitting electronic device unit 200 are formed on one substrate. In addition, the light receiving device 20 including the receiving optical device unit 300 and the receiving electronic device unit 400 is formed on one substrate. The receiving optical device unit 300 and the receiving electronic device unit 400 are formed on one substrate. In addition, the light transmitting device 10 and the light receiving device 20 may be selectively formed on one substrate.

그러면, 송신광소자부(100), 송신전자소자부(200), 수신광소자부(300) 및 수신전자소자부(400) 각각에 대해서 설명하기로 한다. Then, each of the transmitting optical device unit 100 , the transmitting electronic device unit 200 , the receiving optical device unit 300 , and the receiving electronic device unit 400 will be described.

먼저, 송신광소자부(100)에 대해서 설명하기로 한다. 송신광소자부(100)는 격자 방식의 광커플러(110: Grating Coupler), 광도파로(120: Waveguide) 및 N개의 마이크로 링 공진기 기반 광변조기(130: MR modulator)를 포함한다. First, the transmission optical device unit 100 will be described. The transmission optical device unit 100 includes a grating type optical coupler 110 (Grating Coupler), an optical waveguide 120, and N micro-ring resonator-based optical modulators 130 (MR modulator).

격자 방식의 광커플러(110)는 광신호의 입출력 포트 역할을 한다. N이 2 이상의 자연수, 즉, 복수일 때, 광커플러(110)는 레이저소스(30, CW Laser: Continuous-Wave Laser)로부터 N개의 파장 신호를 입력받아 그 N개의 파장 신호를 광도파로(120)를 통해 전달한다. 레이저소스(30)가 멀티파장 레이저일 경우 1개의 광커플러(110)가 N개의 파장을 입력받고, N개의 레이저소스(30)가 각각 다른 파장을 출력할 때는 다중모드간섭계(MMI: Multimode Interferometer, 도시하지 않음)를 레이저소스(30)와 광커플러(110) 사이에 추가로 구성해야 한다. The grating type optocoupler 110 serves as an input/output port of an optical signal. When N is a natural number of 2 or more, that is, plural, the optical coupler 110 receives N wavelength signals from the laser source 30 (CW Laser: Continuous-Wave Laser) and transmits the N wavelength signals to the optical waveguide 120 . transmitted through When the laser source 30 is a multi-wavelength laser, one optical coupler 110 receives N wavelengths, and when the N laser sources 30 output different wavelengths, a multimode interferometer (MMI) (not shown) must be additionally configured between the laser source 30 and the optocoupler 110 .

마이크로 링 공진기(MR) 기반의 광변조기(130)는 N개의 파장 중 특정파장에서 공진하도록 설계된다. 각 마이크로 링 공진기의 파장은 도 2에 도시된 바와 같이, 마이크로 링 공진기(MR)의 사이즈(131)와 마이크로 링 공진기(MR)와 광도파로(120) 사이의 간격(132, Gap)에 의해 결정되며, 적절한 설계를 통해 파장분할다중화에서 원하는 공진파장을 만들어 낼 수 있다. 특히, 광변조기(130)는 공진을 통해 광도파로(120)로 전송되는 N개의 파장 신호를 변환하여 N개 파장으로 이루어진 파장분할다중화(WDM: Wavelength Division Multiplexing) 신호를 생성한다. 이로써, 광도파로(120)를 통해 파장분할다중화(WDM) 신호가 전송된다. The micro-ring resonator (MR)-based optical modulator 130 is designed to resonate at a specific wavelength among N wavelengths. The wavelength of each micro-ring resonator is determined by the size 131 of the micro-ring resonator (MR) and the gap (132, Gap) between the micro-ring resonator (MR) and the optical waveguide 120, as shown in FIG. And through proper design, it is possible to create a desired resonant wavelength in wavelength division multiplexing. In particular, the optical modulator 130 generates a wavelength division multiplexing (WDM) signal composed of N wavelengths by converting the N wavelength signals transmitted to the optical waveguide 120 through resonance. Accordingly, a wavelength division multiplexing (WDM) signal is transmitted through the optical waveguide 120 .

다음으로, 송신전자소자부(200)에 대해 설명한다. 송신전자소자부(200)는 크게 2가지 역할을 수행한다. 첫째로 송신전자소자부(200)는 마이크로 링 공진기 기반의 광변조기(130)를 고속으로 구동한다. 둘째로 송신전자소자부(200)는 마이크로 링의 온도에 따른 광변조기(130)의 파장변화를 제어하는 역할이다. Next, the transmission electronic device unit 200 will be described. The transmission electronic device unit 200 largely performs two roles. First, the transmission electronic device unit 200 drives the micro-ring resonator-based optical modulator 130 at high speed. Second, the transmission electronic device unit 200 serves to control the wavelength change of the optical modulator 130 according to the temperature of the micro ring.

송신전자소자부(200)는 송신신호처리모듈(210: MCU & Digital Logic Blocks), 송신입출력모듈(220: Transmitter I/O Parts), 직렬화기(230: Serializer), 구동기(240: Modulator Driver) 및 송신파장제어기(250: MR Control)를 포함한다. Transmission electronic device unit 200 includes a transmission signal processing module (210: MCU & Digital Logic Blocks), a transmission input/output module (220: Transmitter I/O Parts), a serializer (230: Serializer), and a driver (240: Modulator Driver) and a transmission wavelength controller 250 (MR Control).

송신신호처리모듈(210)은 상위 계층(예컨대, 응용 계층)으로부터의 입력에 따라 전기 신호를 생성하여 그 전기 신호를 출력하며, 송신입출력모듈(220)은 전기 신호의 신호레벨을 맞추고, 직렬화기(230)는 그 전기 신호를 고속의 N개 전기 신호로 변환한다. 이에 따라, 구동기(240)는 고속의 N개 전기 신호를 통해 광변조기(130)를 고속으로 구동한다. 즉, 광변조기(130)는 N개의 전기 신호를 광변조기(130)에 입력하여 광변조기(130)가 입력되는 N개의 전기 신호에 따라 광도파로(120)로 전송되는 N개의 파장 신호를 변환하여 N개 파장으로 이루어진 파장분할다중화(WDM: Wavelength Division Multiplexing) 신호를 생성하도록 한다. The transmission signal processing module 210 generates an electrical signal according to an input from an upper layer (eg, an application layer) and outputs the electrical signal, and the transmission input/output module 220 adjusts the signal level of the electrical signal, and a serializer 230 converts the electrical signal into high-speed N electrical signals. Accordingly, the driver 240 drives the optical modulator 130 at high speed through N high-speed electrical signals. That is, the optical modulator 130 inputs N electrical signals to the optical modulator 130, and the optical modulator 130 converts N wavelength signals transmitted to the optical waveguide 120 according to the N electrical signals input. A wavelength division multiplexing (WDM) signal composed of N wavelengths is generated.

직렬화기(230)는 8:1, 16:1, 10:4 등 시스템에 따라 다양하게 구성할 수 있다. 직렬화기(230)는 직렬화를 위한 클록생성기(PLL, Phase Locked Loop)를 포함하고 필요에 따라 리타이머(Retimer) 역할을 하는 CDR(Clock and Data Recovery) 기능을 더 포함할 수 있다. The serializer 230 may be configured in various ways, such as 8:1, 16:1, 10:4, etc. depending on the system. The serializer 230 includes a clock generator (PLL) for serialization and may further include a clock and data recovery (CDR) function serving as a retimer if necessary.

송신파장제어기(250: MR Control)는 마이크로 링 공진기의 온도에 따른 특성변화를 감지하여 마이크로 링 공진기에 내장된 히터(Heater) 전압을 제어하는 방식으로 마이크로 링 공진기의 공진 파장을 제어한다. 이를 위하여 송신파장제어기(250)는 마이크로 링 공진기의 온도 및 공진 파장 중 적어도 하나를 실시간으로 모니터링하는 기능을 포함한다. The transmission wavelength controller 250 (MR Control) controls the resonance wavelength of the micro-ring resonator by sensing a characteristic change according to the temperature of the micro-ring resonator and controlling a heater voltage built into the micro-ring resonator. To this end, the transmission wavelength controller 250 includes a function of monitoring at least one of the temperature and the resonance wavelength of the micro ring resonator in real time.

전술한 바와 같이, 광수신장치(20)는 수신광소자부(300) 및 수신전자소자부(400)를 포함한다. As described above, the light receiving device 20 includes the receiving optical device unit 300 and the receiving electronic device unit 400 .

먼저, 수신광소자부(300)는 송신광소자부(100)의 반대 역할을 수행한다. 즉, N이 2 이상의 자연수, 즉, 복수일 때, 수신광소자부(300)는 광송신장치(10)로부터 전달된 N개 파장을 포함하는 파장분할다중화(WDM: Wavelength Division Multiplexing) 신호로부터 N개의 파장 별로 N개의 전기 신호를 추출한다. 이러한 광신광소자부(300)는 광커플러(310), 광도파로(320), 마이크로 링 공진기 기반 파장필터(330) 및 포토다이오드(PD: Photodiode, 340)를 포함한다. First, the receiving optical device unit 300 performs the opposite role of the transmitting optical device unit 100 . That is, when N is a natural number greater than or equal to 2, that is, plural, the receiving optical device unit 300 receives N from a Wavelength Division Multiplexing (WDM) signal including N wavelengths transmitted from the optical transmitter 10 . N electrical signals are extracted for each wavelength. The optical optical device unit 300 includes an optical coupler 310 , an optical waveguide 320 , a micro-ring resonator-based wavelength filter 330 , and a photodiode (PD) 340 .

광커플러(310)는 광송신장치(10)로부터 전달된 N개 파장을 포함하는 파장분할다중화(WDM: Wavelength Division Multiplexing) 신호를 입력받아 광도파로(320)로 전달한다. The optical coupler 310 receives a Wavelength Division Multiplexing (WDM) signal including N wavelengths transmitted from the optical transmitter 10 and transmits it to the optical waveguide 320 .

광도파로(320)는 파장분할다중화(WDM) 신호를 전송한다. The optical waveguide 320 transmits a wavelength division multiplexing (WDM) signal.

N개의 마이크로 링 기반 파장필터(330)는 광도파로(320)를 통해 전달되는 파장분할다중화(WDM) 신호로부터 각 공진파장에 해당하는 광 신호를 수신한다. The N micro-ring-based wavelength filters 330 receive an optical signal corresponding to each resonant wavelength from a wavelength division multiplexing (WDM) signal transmitted through the optical waveguide 320 .

포토다이오드(340)는 N개의 마이크로 링 기반 파장필터(330) 각각에 연결되며, 각각의 포토다이오드(340)는 대응하는 마이크로 링 기반 파장필터(330)로부터 출력되는 광 신호를 전기 신호로 변환한다. The photodiode 340 is connected to each of the N micro-ring-based wavelength filters 330 , and each photodiode 340 converts an optical signal output from the corresponding micro-ring-based wavelength filter 330 into an electrical signal. .

다음으로, 수신전자소자부(400)는 수신광소자부(300)의 포토다이오드(340)로부터 출력된 전기 신호를 증폭하여 디지털신호처리가 가능한 신호로 변환하기 위한 것이다. 이러한 수신전자소자부(400)는 수신신호처리모듈(MCU & Digital Logic Blocks, 410), 수신입출력모듈(Receiver I/O Parts, 420), 병렬화기(Deserializer, 430), 수신기(Receiver, 440) 및 수신파장제어기(MR Control, 450)를 포함한다. Next, the receiving electronic device unit 400 amplifies the electrical signal output from the photodiode 340 of the receiving optical device unit 300 and converts it into a signal capable of digital signal processing. The reception electronic device unit 400 includes a reception signal processing module (MCU & Digital Logic Blocks, 410), a reception input/output module (Receiver I/O Parts, 420), a parallelizer (Deserializer, 430), and a receiver (Receiver, 440). and a reception wavelength controller (MR Control, 450).

수신파장제어기(450)는 마이크로 링 공진기 기반 파장필터(330)의 마이크로 링 공진기의 온도에 따른 특성변화를 감지하여 마이크로 링 공진기에 내장된 히터(Heater) 전압을 제어하는 방식으로 마이크로 링 공진기의 공진 파장을 제어한다. The reception wavelength controller 450 detects a characteristic change according to the temperature of the micro-ring resonator of the micro-ring resonator-based wavelength filter 330 to control the voltage of a heater built into the micro-ring resonator. control the wavelength.

수신기(Receiver, 440)는 포토다이오드에서 출력되는 전기 신호를 수신하여 증폭한 후 고속 전기 신호를 출력한다. The receiver 440 receives and amplifies the electrical signal output from the photodiode, and then outputs a high-speed electrical signal.

병렬화기(Deserializer, 430)는 수신기(440)에서 출력된 고속 전기신호를 병렬화하여 속도를 낮추어 신호처리가 용이하도록 변환하여 출력한다. The deserializer 430 parallelizes the high-speed electrical signal output from the receiver 440, lowers the speed, and converts the signal to facilitate signal processing.

수신입출력모듈(420)은 병렬화기(430)에서 출력된 전기 신호를 수신신호처리모듈(410)에 입력한다. 이에 따라, 수신신호처리모듈(410)이 전기 신호를 입력받고, 응용 계층에 제공할 수 있다. The reception input/output module 420 inputs the electrical signal output from the parallelizer 430 to the reception signal processing module 410 . Accordingly, the reception signal processing module 410 may receive the electrical signal and provide it to the application layer.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 광송신장치(10)의 마이크로 링 공진기의 온도에 따른 파장 변화를 제어하기 위한 구성에 대해서 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광송신장치의 마이크로 링 공진기의 온도에 따른 파장 변화를 제어하기 위한 구성을 설명하기 위한 도면이다. Next, a configuration for controlling the wavelength change according to the temperature of the micro ring resonator of the optical transmitter 10 according to an embodiment of the present invention will be described. 3 is a view for explaining a configuration for controlling a wavelength change according to the temperature of the micro-ring resonator of the optical transmission device according to an embodiment of the present invention.

도 3에 송신광소자부(100) 중 광도파로(120) 및 마이크로 링 공진기(MR) 기반 광변조기(130)가 도시되었고, 송신전자소자부(200) 중 직렬화기(230), 구동기(240) 및 송신파장제어기(250)가 도시되었다. 광송신장치(10)는 자체 비트에러율 테스트를 위해 도 3에 도시된 실시예와 같이 64-bit 패턴생성기(260) 및 PRBS-31 신호생성기(270)를 더 포함할 수 있다. 도 3의 실시예에서 8:1 직렬화기(230)를 예로 나타내었고 클록(CK) 생성을 위한 PLL은 그 도시를 생략하였다. 3, the optical waveguide 120 and the micro-ring resonator (MR)-based optical modulator 130 of the transmitting optical device unit 100 are shown, and the serializer 230 and the driver 240 of the transmitting electronic device 200 are shown. and a transmission wavelength controller 250 are shown. The optical transmitter 10 may further include a 64-bit pattern generator 260 and a PRBS-31 signal generator 270 as in the embodiment shown in FIG. 3 for self-bit error rate testing. In the embodiment of FIG. 3, the 8:1 serializer 230 is shown as an example, and the PLL for generating the clock CK is omitted.

도 3을 참조하면, 송신파장제어기(250)는 다이오드(251), 하나 이상의 증폭기(252a) 및 비교기(252b)를 포함하는 프론트엔드(252), 축차비교레지스터(SAR: Successive Approximation Register, 253), 카운터(counter), 트랙커(tracker), 취소 논리(Cancellation)와 같은 복수의 디지털 논리 회로(254a, 254b, 254c, 254d), 유한상태머신(FSM: Finite State Machine, 255), 아날로그컨버터(DAC: Digital to Analog Converter, 256) 및 히터구동기(257)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the transmission wavelength controller 250 includes a diode 251, a front end 252 including one or more amplifiers 252a and a comparator 252b, and a successive comparison register (SAR: Successive Approximation Register, 253). , counter, tracker, a plurality of digital logic circuits such as cancellation logic (Cancellation) (254a, 254b, 254c, 254d), a finite state machine (FSM: Finite State Machine, 255), analog converter (DAC) : Digital to Analog Converter, 256) and a heater driver 257.

각 마이크로 링 공진기(MR)에는 실시간으로 광 신호를 모니터링 할 수 있는 포토다이오드(251)가 개별적으로 구성된다. 프론트엔드(252)에서 포토다이오드(251)가 검출한 광 신호를 비교기(252a)와 축차비교레지스터(SAR, 253)를 통해 해당 전기 신호의 DC값과 AC값을 분리하고, 이를 디지털 신호로 변환한다. 그런 다음, 유한상태머신(FSM: Finite State Machine, 255)은 디지털 논리 회로(254a, 254b, 254c, 254d)를 통해 앞서 변환된 디지털 신호로부터 최적의 코드를 생성한다. 이렇게 생성된 디지털 신호는 아날로그컨버터(DAC: Digital to Analog Converter, 256)를 통해 히터구동기(257)에 입력되고, 히터구동기(257)는 마이크로 링 공진기(MR)에 내장된 히터를 제어한다. A photodiode 251 capable of monitoring an optical signal in real time is individually configured in each micro ring resonator (MR). The optical signal detected by the photodiode 251 in the front end 252 is separated from the DC value and the AC value of the electrical signal through the comparator 252a and the sequential comparison register (SAR, 253), and converted into a digital signal. do. Then, a finite state machine (FSM) 255 generates an optimal code from the previously converted digital signal through the digital logic circuits 254a, 254b, 254c, and 254d. The digital signal thus generated is input to the heater driver 257 through a Digital to Analog Converter (DAC) 256, and the heater driver 257 controls the heater built into the micro ring resonator MR.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 광수신장치(20)의 수신 신호 처리를 위한 구성에 대해서 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광수신장치의 수신 신호 처리를 위한 구성을 설명하기 위한 도면이다. Next, a configuration for processing a received signal of the optical receiving device 20 according to an embodiment of the present invention will be described. 4 is a diagram for explaining a configuration for processing a received signal of an optical receiving apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4에 수신광소자부(300) 중 포토다이오드(340)가 도시되었으며, 수신전자소자부(400) 중 수신기(440) 및 병렬화기(430)가 도시되었다. In FIG. 4 , a photodiode 340 of the receiving optical device unit 300 is shown, and a receiver 440 and a parallelizer 430 of the receiving electronic device unit 400 are shown.

수신기(440)는 포토다이오드(340)에서 출력되는 전기 신호를 수신하여 증폭한 후 고속 전기 신호를 출력한다. 이를 위하여, 수신기(440)는 트랜스임피던스 증폭기(TIA: Transimpedance Amplifier, 441), 제한기(Limiter, 442)를 포함한다. 또한, 수신기(440)는 리타이머(443)을 더 포함한다. The receiver 440 receives and amplifies the electrical signal output from the photodiode 340 and outputs a high-speed electrical signal. For this, the receiver 440 includes a Transimpedance Amplifier (TIA) 441 and a Limiter 442 . In addition, the receiver 440 further includes a retimer 443 .

트랜스임피던스 증폭기(TIA, 441)는 저항(R) 피드백을 가지며, 포토다이오드(340)로부터 입력된 미세 전류 신호를 전압 신호로 바꾸는 동시에 증폭한다. 제한기(442)는 제한 증폭기(Limiting Amplifier, 442a)를 포함하는 고속의 비교기 회로로 구성된다. 제한기(442)를 통과한 고속 전기 신호는 리타미머(443)에서 리타이밍(Retiming) 과정을 거쳐 병렬화기(430)에 입력된다. 병렬화기(430)는 복수의 래치(L, Latch) 및 복수의 플립플롭(FF, Flip-Flop)을 포함하며, 고속 전기 신호를 저속화한다. The transimpedance amplifier (TIA, 441) has a resistance (R) feedback, and converts the microcurrent signal input from the photodiode 340 into a voltage signal and amplifies it at the same time. The limiter 442 is composed of a high-speed comparator circuit including a limiting amplifier (Limiting Amplifier, 442a). The high-speed electrical signal passing through the limiter 442 is input to the parallelizer 430 through a retiming process in the retarder 443 . The parallelizer 430 includes a plurality of latches (L, Latch) and a plurality of flip-flops (FF, Flip-Flop), and slows down a high-speed electrical signal.

한편, 종래의 광집적회로는 광소자와 전자소자를 이종 기판에 구성하여 고난이도 패키징 기술을 기반으로 하이브리드하게 집적화하는 방법으로 광소자에서 일어나는 온도, 공정 상의 Side Effect를 이종 기판 상의 전자소자에서 보정하는데 한계가 있었다. 그래서 이러한 온도보상을 모듈 상에서 외부 소자를 통해 별도로 진행함으로써 높은 전력소모와 온도보상의 정확도가 떨어지는 문제점이 있었다. 하지만, 본 발명은 단일 기판에 마이크로 링 공진기를 비롯한 광소자(110, 120, 130, 310, 320, 330, 340)와 이를 제어하고 구동할 수 있는 고속 전자회로(210 내지 250, 410 내지 450)를 구현함으로써 실시간으로 온도를 체크하고 최상의 전송성능을 유지할 수 있도록 보상이 가능하다. 더욱이, 본 발명은 광 송수신에 필요한 아날로그 회로 및 디지털 로직, 능동/수동 광소자 그리고 이를 제어할 수 있는 보상회로까지 단일 기판(10/20)에 구성한다. 종래의 광집적회로는 광소자는 III-V족의 화합물반도체로, 전자소자는 실리콘 기반의 CMOS 반도체로 구현하여 이를 웨이퍼 레벨 패키지(WLP, Wafer Level Package) 및 정밀 광정렬 기술을 통해 하이브리드 집적화하였으나, 이는 대역폭 측면에서 한계가 있고 패키징 비용이 상승하여 가격경쟁력을 낮추는 요인이 되었다. 반면, 본 발명에서는 실리콘 기반의 공정으로 단일 기판(10/20) 상에 광소자(110, 120, 130, 310, 320, 330, 340)와 전자소자(210 내지 250, 410 내지 450)를 집적화할 수 있다. 이로써, 칩셋의 가격경쟁력을 극대화할 수 있는 마이크로 링 공진기를 이용한 광 송수신 칩셋을 구현할 수 있다. 특히, 마이크로 링 공진기는 광송신장치(10)에서 광 변조기와 파장분할다중화기 역할을 동시에 수행하며, 광수신장치(20)에서는 파장분할 역다중화기 역할을 수행함으로써 송수신 칩셋의 사이즈를 크게 줄일 수 있다. 다만, 마이크로 링 공진기는 공정, 전압, 온도변화 (PVT Variation)에 취약한 특성을 보이는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여, 본 발명에서는 이를 실시간으로 모니터링하고 보상할 수 있는 아날로그, 디지털 전자회로들(250, 450)을 단일 기판 상에 구현함으로써 종래의 하이브리드 타입보다 훨씬 효율적으로 광집적회로를 구성할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 CMOS SOI (Silicon on Insulator) 단일 기판 구조로 마이크로 링 기반 광집적 회로를 구성하고 이의 온도민감도를 실시간으로 보정할 수 있다. On the other hand, the conventional optical integrated circuit is a method of hybrid integration based on a high-level packaging technology by composing an optical device and an electronic device on a heterogeneous substrate. There were limits. Therefore, since this temperature compensation is performed separately through an external device on the module, high power consumption and the accuracy of temperature compensation are deteriorated. However, the present invention provides an optical device including a micro-ring resonator on a single substrate (110, 120, 130, 310, 320, 330, 340) and a high-speed electronic circuit (210 to 250, 410 to 450) capable of controlling and driving the same. By implementing this, it is possible to check the temperature in real time and compensate to maintain the best transmission performance. Furthermore, in the present invention, analog circuits and digital logic required for optical transmission and reception, active/passive optical devices, and compensation circuits capable of controlling them are configured on a single substrate 10/20. In the conventional optical integrated circuit, the optical device is a group III-V compound semiconductor, and the electronic device is implemented as a silicon-based CMOS semiconductor and hybridized through wafer level package (WLP) and precision optical alignment technology. This has a limitation in terms of bandwidth and increases packaging cost, which is a factor that lowers price competitiveness. On the other hand, in the present invention, the optical devices 110, 120, 130, 310, 320, 330, 340 and the electronic devices 210 to 250, 410 to 450 are integrated on a single substrate 10/20 through a silicon-based process. can do. Accordingly, it is possible to implement an optical transmission/reception chipset using a micro-ring resonator capable of maximizing the price competitiveness of the chipset. In particular, the micro ring resonator simultaneously functions as an optical modulator and a wavelength division multiplexer in the optical transmission device 10, and serves as a wavelength division demultiplexer in the optical reception device 20, thereby greatly reducing the size of the transceiver chipset. . However, the micro ring resonator has a disadvantage in that it is vulnerable to process, voltage, and temperature variations (PVT variations). In order to compensate for this disadvantage, in the present invention, an optical integrated circuit is configured much more efficiently than the conventional hybrid type by implementing analog and digital electronic circuits 250 and 450 that can monitor and compensate in real time on a single substrate. can do. That is, in the present invention, a micro-ring-based optical integrated circuit can be configured with a CMOS SOI (Silicon on Insulator) single substrate structure and its temperature sensitivity can be corrected in real time.

정리하면, 종래의 광집적회로의 광소자는 III-V족의 화합물반도체로, 전자소자는 실리콘 기반의 CMOS 반도체로 구현하여 이를 웨이퍼 레벨 패키지 (WLP, Wafer Level Package) 및 정밀 광정렬 기술을 통해 하이브리드 집적화하였으나, 이는 대역폭 측면에서 한계가 있고 패키징 비용이 상승하여 가격경쟁력을 낮추는 요인이 되었다. 본 발명에서는 실리콘 기반의 공정으로 단일 기판 상에 광소자와 전자소자를 집적화하고 칩셋의 가격경쟁력을 극대화할 수 있는 마이크로 링 공진기를 이용한 광 송수신 칩셋을 구현하였다. 마이크로 링 공진기는 광송신장치(10)에서 광 변조기와 파장분할다중화기 역할을 동시에 수행하며, 광수신장치(20)에서는 파장분할 역다중화기 역할을 수행함으로써 송수신 칩셋의 사이즈를 크게 줄일 수 있다. 다만 마이크로 링 공진기는 공정, 전압, 온도변화(PVT Variation)에 취약한 특성을 보이는 단점이 있다. 본 발명에서는 이를 실시간으로 모니터링하고 보상할 수 있는 아날로그, 디지털 전자회로들(250, 450)을 단일 기판 상에 구현함으로써 종래의 하이브리드 타입보다 훨씬 효율적으로 광전집적 광 송수신회로를 구성할 수 있다. 광집적 회로에 사용된 마이크로 링 공진기는 중심파장에 따라 8um 내지 20um 정도의 매우 작은 칩면적으로 소모하여, 기존 광 변조기로 사용하였던 마흐젠더변조기에 비해 약 1/30의 크기를 가지며 기존 파장필터로 사용하였던 AWG(Arrayed Waveguide Grating) 소자에 비해 약 1/100의 크기로 칩 가격을 크게 줄일 수 있다. 또한 단일 기판(10/20) 상에 광소자(110, 120, 130, 310, 320, 330, 340)와 전자소자(210 내지 250, 410 내지 450)를 함께 구현함으로써 광소자(110, 120, 130, 310, 320, 330, 340)의 온도 등 주변 환경 변화에 따른 특성을 모니터링하고 보상하는데 있어서 장점이 있다. 또한 기존의 광 송수신기에서는 변조기와 파장분할다중화기를 별도의 광소자로 사용했으나 마이크로 링 공진기는 송신 및 수신 모두에서 이 역할을 동시에 함으로써 대역폭을 크게 향상 시킬 수 있다. In summary, the optical device of the conventional optical integrated circuit is a III-V compound semiconductor, and the electronic device is implemented as a silicon-based CMOS semiconductor, which is a hybrid through wafer level package (WLP, Wafer Level Package) and precision optical alignment technology. Although it was integrated, it has limitations in terms of bandwidth and increased packaging cost, which lowered price competitiveness. In the present invention, an optical transmission/reception chipset using a micro-ring resonator capable of integrating an optical device and an electronic device on a single substrate through a silicon-based process and maximizing the price competitiveness of the chipset is implemented. The micro ring resonator simultaneously functions as an optical modulator and a wavelength division multiplexer in the optical transmission device 10 , and serves as a wavelength division demultiplexer in the optical reception device 20 , thereby greatly reducing the size of the transceiver chipset. However, the micro ring resonator has a disadvantage in that it is vulnerable to process, voltage, and temperature variations (PVT variations). In the present invention, by implementing analog and digital electronic circuits 250 and 450 capable of monitoring and compensating in real time on a single substrate, an optoelectronic integrated optical transceiver circuit can be configured much more efficiently than the conventional hybrid type. The micro ring resonator used in the optical integrated circuit consumes a very small chip area of about 8 μm to 20 μm depending on the center wavelength, and has a size of about 1/30 compared to the Mach-Zehnder modulator used as an existing optical modulator, and is a conventional wavelength filter. Compared to the used AWG (Arrayed Waveguide Grating) device, it is about 1/100th the size of the chip, and the price of the chip can be greatly reduced. In addition, by implementing the optical devices 110, 120, 130, 310, 320, 330, 340 and the electronic devices 210 to 250, 410 to 450 together on a single substrate 10/20, the optical devices 110, 120, 130, 310, 320, 330, 340) has an advantage in monitoring and compensating for characteristics according to changes in the surrounding environment, such as temperature. In addition, in the existing optical transceiver, the modulator and the wavelength division multiplexer were used as separate optical elements, but the micro-ring resonator simultaneously plays this role in both transmission and reception, greatly improving the bandwidth.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다. Although the present invention has been described above using several preferred embodiments, these examples are illustrative and not restrictive. As such, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that various changes and modifications can be made in accordance with the doctrine of equivalents without departing from the spirit of the present invention and the scope of rights set forth in the appended claims.

10: 광송신장치
20: 광수신장치
100: 송신광소자부
110: 광커플러
120: 광도파로
130: 광변조기
200: 송신전자소자부
210: 송신신호처리모듈
220: 송신입출력모듈
230: 직렬화기
240: 구동기
250: 송신파장제어기
300: 수신광소자부
310: 광커플러
320: 광도파로
330: 파장필터
400: 수신전자소자부
410: 수신신호처리모듈
420: 수신입출력모듈
430: 병렬화기
440: 수신기
450: 수신파장제어기
10: optical transmitter
20: optical receiver
100: transmit optical element unit
110: optocoupler
120: optical waveguide
130: optical modulator
200: transmit electronic device unit
210: transmission signal processing module
220: transmission input/output module
230: serializer
240: actuator
250: transmission wavelength controller
300: receiving light element unit
310: optocoupler
320: optical waveguide
330: wavelength filter
400: receiving electronic device unit
410: reception signal processing module
420: receive input output module
430: parallelizer
440: receiver
450: receive wavelength controller

Claims (8)

단일 기판 구조의 마이크로 링 광집적회로 기반의 파장분할다중화 광송신장치에 있어서,
레이저소스로부터 복수의 파장을 포함하는 광 신호를 입력받아 입력된 광 신호를 광도파로를 통해 전달하는 광커플러와,
상기 광도파로와 소정 간격 이격되어 형성되며 상기 복수의 파장 중 특정 파장에서 공진하는 마이크로 링 공진기 기반의 광변조기
를 포함하는 송신광소자부; 및
상기 송신전자소자부와 동일한 기판에 형성되며, 상기 광변조기가 상기 광 신호를 변환하여 복수의 파장으로 이루어진 파장분할다중화(WDM: Wavelength Division Multiplexing) 신호를 생성하도록 제어하는 송신전자소자부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는
광송신장치.
In a wavelength division multiplexing optical transmission device based on a micro-ring optical integrated circuit having a single substrate structure,
An optical coupler that receives an optical signal including a plurality of wavelengths from a laser source and transmits the input optical signal through an optical waveguide;
A micro-ring resonator-based optical modulator that is formed to be spaced apart from the optical waveguide by a predetermined distance and resonates at a specific wavelength among the plurality of wavelengths.
Transmitting optical element unit comprising a; and
a transmitting electronic device unit formed on the same substrate as the transmitting electronic device unit and controlling the optical modulator to convert the optical signal to generate a wavelength division multiplexing (WDM) signal composed of a plurality of wavelengths;
characterized by comprising
optical transmitter.
제1항에 있어서,
상기 송신전자소자부는
전기 신호를 출력하는 송신신호처리모듈;
상기 전기 신호의 신호레벨을 맞추는 송신입출력모듈;
상기 전기 신호를 복수의 전기 신호로 변환하는 직렬화기; 및
상기 광변조기가 상기 복수의 전기 신호에 따라 상기 광 신호를 변환하여 복수의 파장으로 이루어진 파장분할다중화 신호를 생성하도록 상기 복수의 전기 신호를 상기 광변조기에 입력하여 상기 광변조기를 구동하는 구동기;를 포함하는 것을 특징으로 하는
광송신장치.
According to claim 1,
The transmitting electronic device unit
a transmission signal processing module for outputting an electrical signal;
a transmission input/output module for matching the signal level of the electrical signal;
a serializer for converting the electrical signal into a plurality of electrical signals; and
a driver for driving the optical modulator by inputting the plurality of electrical signals to the optical modulator so that the optical modulator converts the optical signal according to the plurality of electrical signals to generate a wavelength division multiplexed signal having a plurality of wavelengths; characterized by including
optical transmitter.
제1항에 있어서,
상기 송신전자소자부는
상기 마이크로 링 공진기의 온도에 따른 특성변화를 감지하여 상기 마이크로 링 공진기에 내장된 히터(Heater) 전압을 제어하는 방식으로 상기 마이크로 링 공진기의 온도를 조절하여 상기 마이크로 링 공진기의 공진 파장을 제어하는 송신파장제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
광송신장치.
According to claim 1,
The transmitting electronic device unit
Transmission for controlling the resonance wavelength of the micro-ring resonator by controlling the temperature of the micro-ring resonator in a manner that detects a characteristic change according to the temperature of the micro-ring resonator and controls a heater voltage built into the micro-ring resonator Wavelength controller; characterized in that it further comprises
optical transmitter.
제3항에 있어서,
상기 마이크로 링 공진기의 파장은
상기 마이크로 링 공진기의 마이크로 링의 사이즈와 상기 마이크로 링과 상기 광도파로 사이의 간격에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는
광송신장치.
4. The method of claim 3,
The wavelength of the micro ring resonator is
Characterized in that it is determined by the size of the micro ring of the micro ring resonator and the distance between the micro ring and the optical waveguide.
optical transmitter.
단일 기판 구조의 마이크로 링 광집적회로 기반의 파장분할다중화 광수신장치에 있어서,
복수의 파장을 포함하는 파장분할다중화(WDM: Wavelength Division Multiplexing) 신호로부터 복수의 파장에 대응하는 복수의 전기 신호를 추출하는 수신광소자부; 및
상기 수신광소자부와 동일한 기판에 형성되며, 상기 수신광소자부가 상기 파장분할다중화 신호로부터 복수의 전기 신호를 추출하도록 제어하고, 상기 복수의 전기 신호를 증폭하여 디지털 신호로 변환하는 수신전자소자부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는
광수신장치.
In a wavelength division multiplexing optical receiving device based on a micro-ring optical integrated circuit having a single substrate structure,
a receiving optical element unit for extracting a plurality of electrical signals corresponding to a plurality of wavelengths from a wavelength division multiplexing (WDM) signal including a plurality of wavelengths; and
a receiving electronic device formed on the same substrate as the receiving optical device, controlling the receiving optical device to extract a plurality of electrical signals from the wavelength division multiplexing signal, and amplifying the plurality of electrical signals to convert them into digital signals;
characterized by comprising
optical receiver.
제5항에 있어서,
상기 수신광소자부는
상기 파장분할다중화 신호를 입력 받는 광커플러;
상기 파장분할다중화 신호를 전달하는 광도파로;
상기 광도파로를 통해 전달되는 상기 파장분할다중화 신호의 복수의 파장에 해당하는 광 신호를 수신하는 마이크로 링 기반 파장필터; 및
상기 파장필터로부터 출력되는 광 신호를 광 신호를 전기 신호로 변환하는 포토다이오드;
를 포함하는 것을 특징으로 하는
광수신장치.
6. The method of claim 5,
The receiving light element unit
an optical coupler receiving the wavelength division multiplexing signal;
an optical waveguide for transmitting the wavelength division multiplexing signal;
a micro-ring-based wavelength filter for receiving optical signals corresponding to a plurality of wavelengths of the wavelength division multiplexing signal transmitted through the optical waveguide; and
a photodiode for converting an optical signal output from the wavelength filter into an electrical signal;
characterized by comprising
optical receiver.
제6항에 있어서,
상기 수신전자소자부는
상기 포토다이오드에서 출력되는 전류의 전기 신호를 전압으로 변환하고 증폭하여 증폭된 전압을 가지는 전기 신호를 출력하는 트랜스임피던스 증폭기와 출력된 전기 신호를 고속의 전기 신호로 변환하는 제한기를 포함하는 수신기;
상기 수신기에서 출력된 고속의 전기 신호를 저속화하고 병렬화하여 출력하는 병렬화기;
수신신호처리모듈에 상기 병렬화기에서 출력된 전기 신호를 입력하는 수신입출력모듈; 및
상기 입력되는 전기 신호를 응용 계층에 제공하는 상기 수신신호처리모듈;
을 포함하는 것을 특징으로 하는
광수신장치.
7. The method of claim 6,
The receiving electronic device unit
a receiver including a transimpedance amplifier that converts and amplifies an electrical signal of the current output from the photodiode into a voltage and outputs an electrical signal having the amplified voltage and a limiter that converts the output electrical signal into a high-speed electrical signal;
a parallelizer for slowing down and parallelizing the high-speed electrical signal output from the receiver;
a reception input/output module for inputting the electrical signal output from the parallelizer to the reception signal processing module; and
the received signal processing module for providing the input electrical signal to an application layer;
characterized by comprising
optical receiver.
제6항에 있어서,
상기 수신전자소자부는
상기 마이크로 링 공진기 기반 파장필터의
마이크로 링 공진기에 내장된 히터의 전압을 조절하여
상기 마이크로 링 공진기의 공진 파장을 제어하는
수신파장제어기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는
광수신장치.
7. The method of claim 6,
The receiving electronic device unit
of the micro-ring resonator-based wavelength filter
By controlling the voltage of the heater built into the micro ring resonator,
to control the resonance wavelength of the micro-ring resonator
receiving wavelength controller;
characterized by comprising
optical receiver.
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