WO2021177740A2 - 분리형 외부변조 광송신기 - Google Patents

분리형 외부변조 광송신기 Download PDF

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WO2021177740A2
WO2021177740A2 PCT/KR2021/002671 KR2021002671W WO2021177740A2 WO 2021177740 A2 WO2021177740 A2 WO 2021177740A2 KR 2021002671 W KR2021002671 W KR 2021002671W WO 2021177740 A2 WO2021177740 A2 WO 2021177740A2
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external
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optical
wavelength
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김병휘
박만용
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주식회사 엠이엘텔레콤
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    • 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
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    • 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
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    • 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
    • H04B10/572—Wavelength control

Definitions

  • the present invention relates to an optical transmitter for long-distance high-speed communication, and more particularly, to a separate external modulation optical transmitter.
  • 5G mobile communication (hereinafter referred to as 5G) technology requires an optical communication network (Fronthaul) for wireless base stations that supports a speed of 25 Gbps.
  • Fronthaul optical communication network
  • C-band Conventional band, 1530 ⁇ 1565nm wavelength band
  • 25Gbps speed and 20km transmission possible
  • DFB-LD Distributed Feedback Laser Diode
  • EAM Electro Absorption Modulator
  • EML Distributed Feedback Laser Diode Externally Modulated Laser
  • 5G technology Compared to the 4th generation LTE (Long Term Evolution, 4G) communication technology, 5G technology uses an ultra-high band frequency of 3.5 GHz or 28 GHz, which is a higher band, and the data transmission rate also increases rapidly, so the size that one base station can cover ( cell size) was significantly reduced. Accordingly, as the number of necessary base stations and antennas increases, the number of optical transmission channels in the fronthaul also increases rapidly, so a Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) transmission technology is being considered.
  • DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing
  • FIG 3 shows the structures of a fronthaul and a backhaul in a 4G communication environment.
  • 3A is an example showing the overall structure of a 4G network including a fronthaul and a backhaul.
  • the fronthaul refers to a network that connects a base band unit (BBU) and an antenna (RRH: remote radio head).
  • BBU base band unit
  • RRH remote radio head
  • 3 (b) is an example of a backhaul of a 4G network in more detail.
  • Backhaul refers to a network that delivers communication data from a base station to the backbone (core) network of a telecommunication service provider.
  • optical communication networks are used to connect these fronthaul and backhaul networks.
  • FIG. 2 shows an example of applying a DWDM technique by dividing a conventional CWDM frequency channel.
  • 2A shows an example of dividing a CWDM channel having a bandwidth of 20 nm into 16 DWDM channels having an interval of 0.8 nm.
  • FIG. 2B shows an example of a structure for combining CWDM Mux/DeMux and DWDM Mux/Demux.
  • DWDM transmission is performed by adding a DWDM filter outside the already installed CWDM filter.
  • wavelength tunable technology is essential.
  • the DFB-LD EML of the prior art has disadvantages in that the transmission optical power is limited due to a decrease in production yield following the application of DWDM technology and an increase in price thereof, and a large insertion loss of the EAM.
  • the wavelength tunability necessary for DWDM technology is extremely limited, about 3 nm, so it is not too much to say that there is no wavelength tunability.
  • the inventors of the present invention have been researching and trying to solve the problem of the optical transmitter of the prior art. After much effort to develop an externally modulated optical transmitter having a wavelength tunable capability required to apply DWDM technology in evolving 4G LTE communication network to 5G communication network based on CWDM, the present invention was completed after much effort.
  • a separate external modulated optical transmitter is composed of an external resonator for generating an unmodulated optical signal and an external modulator for amplifying and modulating the generated optical signal,
  • the external resonator may include: a reflective laser diode on one surface of which is reflective coated and the other surface is non-reflectively coated to generate an optical signal; a first lens that converts the optical signal emitted from the reflective laser diode into parallel light; a tunable filter for passing only an optical signal having a wavelength of a certain band among the parallel lights; a partial reflection mirror that reflects a part of the optical signal incident through the tunable filter to form a resonance part between the reflection-coated surface of the reflective laser diode and a part passing it; and a second lens coupling the partial optical signal passing through the partial reflection mirror to the external modulator.
  • the external resonator may include: a tap filter that partially passes the optical signal passing through the partial reflection mirror and diverges a part; and a Wavelength Locker for receiving the optical signal branched from the tap filter and providing a wavelength of the received optical signal.
  • the external resonator located behind the reflective coated surface of the reflective laser diode, receives a portion of the optical signal passing through the reflective coated surface and provides a wavelength of the received optical signal; further comprising a good.
  • the tunable filter is characterized in that it is a single cavity etalon (SCE: Single Cavity Etalon) filter.
  • SCE Single Cavity Etalon
  • the external resonator may further include an etalon for stabilizing a resonant optical signal between the tunable filter and the partial reflection mirror or between the first lens and the tunable filter.
  • the external modulator includes an Electro Absorption Modulator (EAM) for modulating the optical signal passing through the second lens and a Semiconductor Optical Amplifier (SOA) for amplifying the modulated optical signal in order characterized in that
  • EAM Electro Absorption Modulator
  • SOA Semiconductor Optical Amplifier
  • the external modulator may sequentially include a semiconductor optical amplifier for amplifying the optical signal passing through the second lens and an electro-absorption modulator for modulating the amplified optical signal.
  • the external modulator may include a Mach-zehnder modulator for modulating the optical signal passing through the second lens.
  • the present invention it is possible to utilize the existing 4G LTE communication network by applying the DWDM technology on the CWDM base by providing a tunable optical transmitter, thereby reducing costs.
  • wavelength tunability of 30 nm or more is possible even at a transmission speed of 25 Gbps or more, and it has the advantage of enabling long-distance transmission of optical signals compared to the prior art.
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram of a prior art optical transmitter.
  • FIG. 2 shows a schematic concept of a CWDM technology and a DWDM technology of the prior art.
  • 3 is an example of a fronthaul and a backhaul of a 4G communication network.
  • FIG. 4 is a structural diagram of an externally modulated optical transmitter according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 5 and 6 are examples of the structure of the resonance part of the externally modulated optical transmitter according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 and 8 are structural diagrams of a modulator of an externally modulated optical transmitter according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 'first' and 'second' may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the above terms. The above term may be used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a 'first component' may be referred to as a 'second component', and similarly, a 'second component' may also be referred to as a 'first component'. can Also, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. Unless otherwise defined, terms used in the embodiments of the present invention may be interpreted as meanings commonly known to those of ordinary skill in the art.
  • the DFB-LD EML 10 which is the fixed wavelength EML illustrated in FIG. 1A , includes the DFB-LD 110 and the EAM 120 .
  • the DFB-LD 110 for generating a laser by resonance includes a grating 112 and an active region 114, and one surface 116 is coated with a high reflection coating.
  • the grating 112 has a slit or groove-shaped grid structure having a plurality of regular intervals. Light is diffracted by the slits or grooves inside the grating 112, and a diffraction phenomenon appears.
  • the optical signal generated from the DFB-LD 110 is modulated by the EAM 120 , and one surface 122 of the EAM 120 is coated with anti-reflection coating.
  • FIG. 1 (b) is a structural diagram of a tunable EML.
  • the tunable EML 20 includes a tunable LD (Laser Diode) 210 , lenses 220 , 230 , 250 , and a modulator 240 .
  • a tunable LD Laser Diode
  • FIG. 4 is a structural diagram of an externally modulated optical transmitter according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the externally modulated optical transmitter 40 includes an external resonator 400 and an external modulator 500 .
  • the external resonance part 400 uses a semiconductor optical gain chip with a reflective coating on one side and an anti-reflective coating on the other side, and forms a resonance part by placing a partial reflective mirror on the outside of the semiconductor optical gain chip. .
  • an external resonator (ECL: External Cavity Laser) that can replace the conventional DWDM DFB-LD for lasing a specific wavelength is configured by inserting an optical filter having a characteristic of transmitting only a specific wavelength.
  • the optical filter can support wavelength tunability having a fluctuation range of 30 nm or more by using a tunable optical filter.
  • the external modulator 500 amplifies and modulates the optical signal formed in the external resonator 400 including an Electro Absorption Modulator (EAM) and a Semiconductor Optical Amplifier (SOA).
  • EAM and SOA can be implemented as a single semiconductor chip, and they serve to amplify the power of the optical signal input from the external resonator and high-speed modulation of 25 Gbps level.
  • FIG. 5 is a more detailed structural diagram of the external resonator 400 according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 5A is an example of an external resonator 400a including a tunable filter (TF) 430 .
  • TF tunable filter
  • the external resonator 400a includes a reflective laser diode (RLD) 410 , a first lens 420 , a tunable filter 430 , a partial reflection mirror 440 , and a second lens 450 . do.
  • RLD reflective laser diode
  • the reflective laser diode 410 has one surface 412 coated with high reflection coating and the other surface 414 with anti reflection coating.
  • the highly reflective coated surface 412 forms a resonance with the partial reflective mirror 440 .
  • the first lens 420 makes the light emitted from the other surface 414 of the reflective laser diode 410 into parallel light.
  • the tunable filter 430 passes only an optical signal having a wavelength of a predetermined band among the parallel light passing through the first lens 420 . Therefore, it plays a role in determining the wavelength of the lasing optical signal.
  • the tunable filter 430 may use all kinds of selective wavelength transmission means including a single cavity filter having a free spectral range (FSR) greater than the tunable range.
  • FSR free spectral range
  • One surface 442 of the partial reflection mirror 440 reflects only a part of the optical signal that has passed through the tunable filter 430 to form a laser resonance structure between the high reflection coated surface 412 of the reflective laser diode 410 and the to form The remaining non-reflected optical signal passes through the partial reflection mirror 440 and is transmitted to the second lens 450 .
  • the second lens 450 couples the optical signal passing through the partial reflection mirror 440 to the external modulator 500 .
  • 5 (b) is an example of the external resonator 400b using a single cavity etalon filter as the wavelength tunable filter unit.
  • the single cavity etalon (SCE) filter 460 passes only a specific wavelength in a predetermined band among the optical signals emitted from the reflective laser diode 410 .
  • a wavelength tunable filter may be used as the single cavity etalon filter 460 .
  • 5C is an example of the external resonator 400c in which an etalon filter is additionally used.
  • the etalon filter 470 is additionally included between the first lens 420 of the external resonator 400c and the tunable filter 430 . Meanwhile, the added etalon filter 470 may be positioned between the tunable filter 430 and the partial reflection mirror 440 . Since the etalon filter 470 is additionally included, the resonant optical signal may be more stable.
  • FIG. 6 is another configuration example of the external resonator 400 according to a preferred embodiment of the present invention.
  • wavelength locker Wavelength Locker, 490a
  • the tap filter 480 transmits some of the optical signals passing through the partial reflection mirror 440 to the wavelength locker 490a and the remaining optical signals to the second lens 460 .
  • the wavelength locker 490a may provide information regarding which wavelength is in the resonance state by analyzing the wavelength of the transmitted optical signal.
  • the wavelength lacquer 490b is disposed behind the highly reflective coated surface 412 of the reflective laser diode 410 and passes through the reflective laser diode 410. It is possible to provide wavelength information by receiving an optical signal and analyzing it.
  • FIG. 7 and 8 show various configuration examples of the external modulator 500 according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A shows a modulator 510a including a semiconductor optical amplifier (SOA) and an electro absorption modulator (EAM) in this order.
  • the modulator 510a may be configured as a single chip. Since the optical signal is amplified and then modulated, there is an advantage in that the effect of noise generated by optical signal amplification on the modulated signal can be minimized.
  • One surface 512 and the other surface 514 of the modulator 510a are both coated with anti-reflection coating.
  • the modulator 510b is configured in the order of an electro-absorption modulator (EAM) and a semiconductor optical amplifier (SOA).
  • EAM electro-absorption modulator
  • SOA semiconductor optical amplifier
  • 7C is an example in which a modulator using a Mach-Zehnder interferometer is used as the modulator 510c. Instead of using EAM and SOA, a modulator in the form of a Mach-Zehnder interferometer is used.
  • FIG. 8 shows a configuration example of an external modulator according to another preferred embodiment of the present invention.
  • the external modulator 500d may include a modulator 510 , a third lens 520 , and an etalon filter 530 .
  • Continuous Wave Light generated by the external resonator 400 passes through the etalon filter 530 just before being output after being modulated into an optical signal by the modulator 510 .
  • an effect of compressing the optical signal spread is obtained.
  • By compressing the optical signal pulse it is also possible to obtain the effect of pre-compensating for the dispersion phenomenon that may occur while the optical signal passes through the optical fiber.

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Abstract

본 발명은 분리형 외부변조 광송신기에 관한 것으로, 무변조 레이저 공진부인 외부공진부와 광변조 부분인 외부변조부로 분리하여 구성된 외부변조기를 제공함으로써 생산수율을 높임과 동시에 넓은 범위의 파장가변 기능을 제공함으로써 5G 통신환경에 적합한 광대역의 장거리 송신이 가능한 광송신기를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

분리형 외부변조 광송신기
본 발명은 장거리 초고속 통신을 위한 광송신기에 관한 것으로, 특히 분리형 외부변조 광송신기에 관한 것이다.
5세대 이동통신(이하 5G) 기술은 25Gbps 속도를 지원하는 무선기지국용 광통신망(Fronthaul)을 필요로 한다. 현재 C-band(Conventional band, 1530~1565nm 파장의 대역), 25Gbps 속도를 지원하며 20km 전송이 가능한 광송신기는 DFB-LD (Distributed Feedback Laser Diode)와 EAM(Electro Absorption Modulator)이 집적된 DFB-LD EML(Distributed Feedback Laser Diode Externally Modulated Laser)이 있다.
5G 기술은 4세대 LTE(Long Term Evolution, 이하 4G) 통신 기술에 비해 높은 대역인 3.5GHz 또는 28GHz의 초고대역 주파수를 사용하고 데이터 전송 속도 또한 급격히 증가하기 때문에 하나의 기지국이 커버할 수 있는 크기(Cell Size)가 대폭 줄어들었다. 따라서 필요한 기지국 및 안테나 수가 늘어나게 되어 프론트홀의 광전송 채널 수도 급격히 증가하게 되므로 고밀도파장다중(DWDM: Dense Wavelength Division Multiplexing) 전송 기술이 고려되고 있다.
도 3은 4G 통신환경의 프론트홀(Fronthaul)과 백홀(Backhaul)의 구조를 나타낸다.
도 3의 (a)는 프론트홀과 백홀을 포함하는 4G 네트워크의 전체 구조를 나타낸다예이다.
프론트홀은 베이스밴드 유닛(BBU: Base Band Unit)과 안테나(RRH: Remote Radio Head)를 연결하는 네트워크를 말한다.
도 3의 (b)는 4G 네트워크의 백홀을 좀 더 자세히 나타낸의 예이다.
백홀은 통신 데이터를 기지국으로부터 통신사업자의 백본(코어)망에 전달하는 네트워크를 말한다.
4G뿐 아니라 5G에서도 이러한 프론트홀과 백홀의 네트워크 연결을 위해 광통신망이 사용되고 있다.
그런데 많은 통신사업자들은 4G LTE 프론트홀 구축을 위해 이미 저밀도 파장다중(CWDM: Coarse Wavelength Division Multiplexing) 기술을 사용하고 있다. 따라서 기존의 4G 통신망을 활용하여 5G 통신망을 구축하는 것이 경제적으로 유리하므로 5G 프론트홀 구축을 위해 기존의 CWDM 기반 위에 DWDM 기술을 적용하는 방법을 고려하고 있다.
도 2는 종래 CWDM 주파수 채널을 분할하여 DWDM 기술을 적용하는 예를 나타낸다.
도 2의 (a)는 20nm 대역폭을 가지는 CWDM 채널을 0.8nm 간격의 DWDM 16개 채널로 분할하는 예를 나타낸다.
도 2의 (b)는 CWDM Mux/DeMux와 DWDM Mux/Demux를 결합하는 구조의 한 예를 나타낸다. 이미 설비되어 있는 CWDM 필터 외곽에 DWDM 필터를 추가하는 방식으로 DWDM 전송을 실행하는 것이다.
5G 프론트홀에 DWDM 기술을 사용하기 위해서는 파장가변 송신기 기술이 고려되고 있다. 광신호 송/수신부를 파장에 따라 달리 한다면 망구축, 망관리, 예비품관리 등 다양한 측면에서 문제가 발생하게 되므로 파장가변 기술이 필수적이라 할 수 있다.
하지만 종래기술의 DFB-LD EML은 DWDM 기술적용에 뒤따르는 생산수율 저하 및 그로 인한 가격상승과, EAM의 큰 삽입손실에 의해 송신 광파워가 한정되는 단점이 있다. 또한 DWDM 기술에 필수적인 파장가변능력이 3nm 정도로 극히 제한적이어서 파장가변능력이 없다고 해도 지나치지 않은 상황인 것이다.
본 발명의 발명자들은 이러한 종래 기술의 광송신기 문제의 해결을 위해 연구 노력해 왔다. CWDM 기반 위에 4G LTE 통신망을 5G 통신망으로 진화시키는 데 있어서 DWDM 기술을 적용하기 위해 요구되는 파장가변능력을 가지고 있는 외부변조 광송신기를 개발하기 위해 많은 노력 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, CWDM 기반 위에서 DWDM 기술을 적용하기 위한 파장가변능력을 가지는 분리형 외부변조 광송신기를 제공하는 것이다.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론 할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.
본 발명에 따른 분리형 외부변조 광 송신기는, 무변조 광신호를 발생시키는 외부공진부와 발생한 광신호를 증폭하고 변조하는 외부변조부로 구성되며,
상기 외부공진부는, 일면이 반사 코팅되고 타면이 무반사 코팅되어 광신호를 발생시키는 반사형 레이저 다이오드; 상기 반사형 레이저 다이오드에서 출사된 광신호를 평행광으로 만드는 제1 렌즈; 상기 평행광 중 일정한 대역의 파장을 가지는 광신호만 통과시키는 파장가변필터; 상기 파장가변필터를 통과하여 입사된 광신호 중 일부를 반사하여 상기 반사형 레이저 다이오드의 반사 코팅 된 일면과의 사이에 공진부를 형성하도록 하고 일부는 통과시키는 부분반사미러; 및 상기 부분반사미러를 통과한 일부 광신호를 상기 외부변조부에 결합시키는 제2렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 외부공진부는, 상기 부분반사미러를 통과한 광신호를 일부는 통과시키고 일부는 분기시키는 탭필터; 및 상기 탭필터에서 분기된 광신호를 수신하여 수신한 광신호의 파장을 제공하는 파장라커(Wavelength Locker);를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 외부공진부는, 상기 반사형 레이저 다이오드의 반사 코팅된 일면 뒤에 위치하여 상기 반사 코팅된 일면을 통과한 일부 광신호를 수신하여 수신한 광신호의 파장을 제공하는 파장라커;를 더 포함하는 것이 좋다.
상기 파장가변필터는 단일공동에탈론(SCE: Single Cavity Etalon) 필터인 것을 특징으로 한다.
상기 외부공진부는, 상기 파장가변필터와 상기 부분반사미러 사이 또는 상기 제1 렌즈와 상기 파장가변필터 사이에 공진된 광신호를 안정시키기 위한 에탈론을 더 포함할 수 있다.
상기 외부변조부는, 상기 제2렌즈를 통과한 광신호를 변조하는 전기흡수변조기(EAM: Electro Absorption Modulator)와 상기 변조된 광신호를 증폭하는 반도체광증폭기(SOA: Semiconductor Optical Amplifier)를 순서대로 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 외부변조부는, 상기 제2렌즈를 통과한 광신호를 증폭하는 반도체광증폭기와 상기 증폭된 광신호를 변조하는 전기흡수변조기를 순서대로 포함할 수있다.
상기 외부변조부는, 상기 제2렌즈를 통과한 광신호를 변조하는 마하젠더 변조기(Mach-zehnder Modulator)를 포함할 수 있다.
상기 변조된 광신호 펄스의 형태를 조절하기 위한 에탈론 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 파장가변 가능한 광송신기를 제공함으로써 CWDM 기반 위에 DWDM 기술을 적용하여 기존 4G LTE 통신망을 활용할 수 있으므로 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한 25Gbps 이상의 전송속도에서도 30nm 이상의 파장가변이 가능하며 종래기술에 비해 광신호의 장거리 송신도 가능한 장점이 있다.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1은 종래기술의 광송신기의 개략적인 구조도이다.
도 2는 종래기술의 CWDM 기술과 DWDM 기술의 개략적인 개념을 나타낸다.
도 3은 4G 통신망의 프론트홀과 백홀의 예이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 외부변조 광송신기의 구조도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 외부변조 광송신기의 공진부 구조의 예이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 외부변조 광송신기의 변조부의 구조도이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예가 안내하는 본 발명의 구성과 그 구성으로부터 비롯되는 효과에 대해 살펴본다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예가 안내하는 본 발명의 구성과 그 구성으로부터 비롯되는 효과에 대해 살펴본다.
도 1은 종래기술의 EML의 예들을 나타낸다.
도 1의 (a)에 예시된 파장고정 EML인 DFB-LD EML(10)은 DFB-LD(110)와 EAM(120)으로 구성된다.
공진현상에 의해 레이저를 발생시키는 DFB-LD(110)는 그레이팅(Grating, 112)과 활성영역(114)을 포함하고 일면(116)이 고반사 코팅(High Reflection Coating) 되어있다. 그레이팅(112)은 다수의 일정한 간격을 가진 슬릿 혹은 홈 모양의 격자구조를 가진다. 그레이팅(112) 내부의 슬릿 혹은 홈에 의해 빛이 회절되어 회절현상이 나타난다.
DFB-LD(110)에서 발생한 광신호는 EAM(120)에서 변조되는데 EAM(120)의 일면(122)은 무반사 코팅(Anti Reflection Coating) 되어있다.
도 1의 (b)는 파장가변 EML의 구조도이다.
파장가변 EML(20)은 파장가변 LD(Laser Diode, 210)와 렌즈들(220, 230, 250) 및 변조기(240)로 구성되어 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 외부변조 광송신기의 구조도이다.
본 발명에 따른 외부변조 광송신기(40)는 외부공진부(400)와 외부변조부(500)를 포함한다.
외부공진부(400)는 한쪽 면에 반사코팅이 되어 있고 다른 쪽 면에는 무반사 코팅을 한 반도체광이득칩(Optical Gain Chip)을 사용하고 반도체광이득칩 외부에 부분반사 미러를 두어 공진부를 형성한다.
또한 특정 파장만 투과시키는 특징을 가지는 광필터를 삽입하여 특정 파장을 레이징 하는 종래의 DWDM DFB-LD를 대체할 수 있는 외부공진부(ECL: External Cavity Laser)를 구성한다. 광필터는 파장가변 광필터를 사용함으로써 30nm 이상의 변동폭을 가지는 파장가변을 지원할 수 있다.
외부변조부(500)는 전기흡수변조기(EAM: Electro Absorption Modulator)와 반도체광증폭기(SOA: Semiconductor Optical Amplifier)를 포함하여 외부공진부(400)에서 형성된 광신호를 증폭하고 변조한다. EAM과 SOA는 하나의 반도체칩으로 구현될 수 있는데, 25Gbps 수준의 고속변조와 외부공진부에서 입력된 광신호의 파워를 증폭하는 역할을 한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 외부공진부(400)의 좀 더 구체적인 구조도이다.
도 5의 (a)는 파장가변필터(TF: Tunable Filter, 430)를 포함하는 외부공진부(400a)의 한 예이다.
외부공진부(400a)는 반사형 레이저 다이오드(RLD: Reflective Laser Diode, 410), 제1 렌즈(420), 파장가변필터(430), 부분반사미러(440), 제2 렌즈(450)를 포함한다.
반사형 레이저 다이오드(410)는 일면(412)이 고반사 코팅(High Reflection Coating) 되어있고 다른면(414)은 무반사 코팅(Anti Reflection Coating) 되어있다. 고반사 코팅된 일면(412)은 부분반사미러(440)와의 사이에 공진을 형성하게 된다.
제1 렌즈(420)는 반사형 레이저 다이오드(410)의 다른 면(414)에서 출사되는 광을 평행광으로 만들어준다.
파장가변필터(430)는 제1 렌즈(420)를 통과한 평행광 중에서 일정 대역의 파장을 가지는 광신호만을 통과시킨다. 따라서 레이징되는 광신호의 파장을 결정하는 역할을 한다. 이 때 파장가변필터(430)는 FSR(Free Spectral Range)이 파장가변 범위 보다 큰 단일공동필터(Single Cavity Filter)를 포함하여 모든 종류의 선택적 파장 투과 수단이 사용될 수 있다.
부분반사미러(440)의 일면(442)은 파장가변필터(430)를 거친 광신호를 일부만 반사시켜 반사형 레이저 다이오드(410)의 고반사 코팅된 일면(412)과의 사이에서 레이저 공진 구조를 형성한다. 반사되지 않은 나머지 광신호는 부분반사미러(440)를 통과하여 제2 렌즈(450)에 전달된다.
제2 렌즈(450)는 부분반사미러(440)를 통과한 광신호를 외부변조부(500)에 커플링시킨다.
도 5의 (b)는 파장가변 필터부로 단일공동에탈론 필터를 사용한 외부공진부(400b)의 예이다.
단일공동에탈론(SCE: Single Cavity Etalon) 필터(460)는 반사형 레이저 다이오드(410)에서 출사된 광신호 중 일정 대역에서 특정 파장만 통과시킨다. 이 때의 단일공동에탈론 필터(460)는 파장가변 가능한 필터가 사용될 수 있다.
도 5의 (c)는 에탈론 필터가 추가로 사용된 외부공진부(400c)의 예이다.
외부 공진부(400c)의 제1 렌즈(420)와 파장가변필터(430) 사이에 에탈론 필터(470)가 추가로 포함된 구성이다. 한편, 추가된 에탈론 필터(470)는 파장가변필터(430)와 부분반사미러(440) 사이에 위치할 수도 있다. 에탈론 필터(470)가 추가로 포함됨으로써 공진되는 광신호가 더 안정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 외부공진부(400)의 또 다른 구성 예이다.
도 6의 (a)및 (b)는 파장 라커(Wavelength Locker, 490a)를 더 포함함으로써 파장가변되는 광신호의 파장을 확인할 수 있다.
도 6의 (a)은 탭필터(480)가 부분반사미러(440)를 통과한 광신호 중 일부를 파장 라커(490a)로 전달하고 나머지 광신호는 제2 렌즈(460)로 전달한다.
파장 라커(490a)는 전달된 광신호의 파장을 분석함으로써 어떤 파장이 공진상테에 있는지에 관한 정보를 제공할 수 있다.
도 6의 (b)에서는 탭필터를 사용하지 않고 파장 라커(490b)가 반사형 레이저 다이오드(410)의 고반사 코팅된 일면(412)의 뒤에 배치되어 반사형 레이저 다이오드(410)를 통과한 일부 광신호를 수신하여 이를 분석하여 파장정보를 제공할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 외부변조부(500)의 다양한 구성 예를 나타낸다.
도 7의 (a)는 반도체광증폭기(SOA: Semiconductor Optical Amplifier)와 전기흡수변조기(EAM: Electro Absorption Modulator)가 순서대로 포함된 변조부(510a)를 나타낸다. 변조부(510a)는 하나의 칩으로 구성될 수 있다. 광신호를 증폭한 후 변조를 하기 때문에 광신호 증폭에 따라 발생하는 노이즈가 변조신호에 끼치는 영향을 최소화 할 수 있는 장점이 있다. 변조부(510a)의 일면(512)과 다른 면(514)은 모두 무반사 코팅된다.
도 7의 (b)는 도 7의 (a)와 반대로 변조부(510b)가 전기흡수변조기(EAM)와 반도체광증폭기(SOA)의 순서로 구성된다. 이 경우 변조과정에서 광파워가 감쇄되더라도 반도체광증폭기(SOA)에서 광파워를 다시 대폭 증폭할 수 있는 장점이 있다.
도 7의 (c)는 변조부(510c)에 마하젠더(Mach-Zehnder) 간섭계를 사용한 변조부를 사용한 예이다. EAM과 SOA를 사용하는 대신 마하젠더 간섭계 형태의 변조부를 사용한 것이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 외부변조부의 구성 예를 나타낸다.
외부변조부(500d)에는 변조부(510)와 제3 렌즈(520) 및 에탈론 필터(530)가 포함될 수 있다.
외부공진부(400)에서 생성된 연속광(Continuous Wave Light)이 변조부(510)에서 광신호로 변조되고 난 후 출력되기 직전 에탈론 필터(530)를 통과한다. 광신호를 에탈론 필터(530)의 네가티브 첩(Negative Chirp)이 발생하는 부분을 통과하게 함으로써 광신호 펼스를 압축하는 효과를 얻게 된다. 광신호 펄스를 압축함으로써 광신호가 광섬유를 통과하면서 발생할 수 있는 분산 현상을 미리 보상해 주는 효과도 얻을 수 있다.
본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

Claims (9)

  1. 무변조 광신호를 발생시키는 외부공진부와 발생한 광신호를 증폭하고 변조하는 외부변조부로 구성되는 분리형 외부변조 광송신기에 있어서:
    상기 외부공진부는,
    일면이 반사 코팅되고 타면이 무반사 코팅되어 광신호를 발생시키는 반사형 레이저 다이오드;
    상기 반사형 레이저 다이오드에서 출사된 광신호를 평행광으로 만드는 제1 렌즈;
    상기 평행광 중 일정한 대역의 파장을 가지는 광신호만 통과시키는 파장가변필터;
    상기 파장가변필터를 통과하여 입사된 광신호 중 일부를 반사하여 상기 반사형 레이저 다이오드의 반사 코팅 된 일면과의 사이에 공진부를 형성하도록 하고 일부는 통과시키는 부분반사미러; 및
    상기 부분반사미러를 통과한 일부 광신호를 상기 외부변조부에 결합시키는 제2렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리형 외부변조 광송신기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외부공진부는,
    상기 부분반사미러를 통과한 광신호를 일부는 통과시키고 일부는 분기시키는 탭필터; 및
    상기 탭필터에서 분기된 광신호를 수신하여 수신한 광신호의 파장을 제공하는 파장라커(Wavelength Locker);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리형 외부변조 광송신기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 외부공진부는, 상기 반사형 레이저 다이오드의 반사 코팅된 일면 뒤에 위치하여 상기 반사 코팅된 일면을 통과한 일부 광신호를 수신하여 수신한 광신호의 파장을 제공하는 파장라커;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리형 외부변조 광송신기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 파장가변필터는 단일공동에탈론(SCE: Single Cavity Etalon) 필터인 것을 특징으로 하는, 분리형 외부변조 광송신기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 외부공진부는, 상기 파장가변필터와 상기 부분반사미러 사이 또는 상기 제1 렌즈와 상기 파장가변필터 사이에 공진된 광신호를 안정시키기 위한 에탈론을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리형 외부변조 광송신기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 외부변조부는, 상기 제2렌즈를 통과한 광신호를 변조하는 전기흡수변조기(EAM: Electro Absorption Modulator)와 상기 변조된 광신호를 증폭하는 반도체광증폭기(SOA: Semiconductor Optical Amplifier)를 순서대로 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리형 외부변조 광송신기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 외부변조부는, 상기 제2렌즈를 통과한 광신호를 증폭하는 반도체광증폭기와 상기 증폭된 광신호를 변조하는 전기흡수변조기를 순서대로 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리형 외부변조 광송신기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 외부변조부는, 상기 제2렌즈를 통과한 광신호를 변조하는 마하젠더 변조기(Mach-zehnder Modulator)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리형 외부변조 광송신기.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변조된 광신호 펄스를 하기 위한 에탈론 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리형 외부변조 광송신기.
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US9559780B2 (en) * 2013-03-07 2017-01-31 Arris Enterprises, Inc. Externally modulated optical transmitter with chirp control
KR101491815B1 (ko) * 2014-01-02 2015-02-12 (주)엠이엘 텔레콤 광통신용 파장 분석기
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