KR0134004B1 - 마치젠더(Mach Zehnder) 간섭계 및 패브리-페롯(Fabry-Perot) 간섭계의 바이어스 제어장치 - Google Patents
마치젠더(Mach Zehnder) 간섭계 및 패브리-페롯(Fabry-Perot) 간섭계의 바이어스 제어장치Info
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Abstract
본 발명은 저주파 발생수단(11); 제 1필터(12); 주파수 체배수단(13); 제 2필터(14); 위상제어수단(15); 스위치(23); 광분할수단(19); 증폭수단(20); 락인(Lock-in) 증폭수단(21); 적분수단(22); 덧셈수단(16); 구동수단(17)을 구비하는 것을 특징으로 하여, 소자의 동작점을 투과율이 최대인 점이나(패브리-페롯의 경우)선형성이 최대인 점(마치 젠더 간섭계의 경우)에 국한하지 않고 임의의 원하는 점으로 할 수 있으며, 이에 따라 마치 젠더 간섭계를 이용하여 디지탈 신호를 송신할 때, 신호의 소광비를 높일 수 있도록 해서 광통신의 전송거리를 길게 할 수 있도록 해서 광통신의 전송거리를 길게 할 수 있도록 해주고, 또한 패브리-패롯 간섭계로 주파수 변조된 신호를 진폭 변조된 신호로 전환하는 기능으로 사용할 때(동작점이 선형성이 가장 좋은 점)의 제어회로로도 사용 가능한 특유의 효과가 있는 마치 젠더(Mach Zehnder) 간섭계 및 페브리- 페롯(Fabry-Perot)간섭계의 바이어스 제어장치에 관한 것이다.
Description
제 1도는 종래 바이어스 제어장치의 블럭구성도
제 2도는 본 발명에 따른 바이어스 제어장치의 블럭구성도.
제 3도는 본 발명의 바이어스 제어장치를 적용한 광송신기의 블럭구성도.
제 4도는 본 발명의 바이어스 제어장치를 적용한 광전치증폭기의 블럭구성도.
＊도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
11 : 저주파발생기12, 14 : 대역통과필터
13 : 주파수체배기15 : 위상제어기
16 : 덧셈기17 : 구동기
18 : 제어할 소자19 : 광분할기
20 : 저잡음 증폭기21 : 락인증폭기
22 : 적분기23 : 전환스위치
본 발명은 마치 젠더(Mach Zehnder) 갑섭계 및 페브리- 페롯(Fabry-Perot) 간섭계의 바이어스 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로, 광송신기에서 외부변조기로 마치 젠더 간섭계를 사용할 때나, 광전치증폭기에 광증폭기 사용시에 증폭된 자연방출광을 제거하기 위한 잡음제거필터로 패브릿-페롯 간섭계를 사용할 경우에 이들의 동작점이 온도 및 외부 환경의 변화에 따라 변동되므로써 신호가 왜곡되어 통신에 장애가 되는 문제점을 해결하기 위해서 바이어스 제어장치를 주로 사용한다.
즉, 광송신기의 경우에 외부 변조기의 동작점이 변화되면 출력신호의 소광비가 변하거나 신호가 왜곡되며, 잡음제거 필터로 사용되는 페브리-페롯 간섭계의 동작점 변화는 필터의 중심투과 파장이 변화되므로 신호가 왜곡되며, 이는 직접적으로 광통신에서 에러를 유발하는 원인이 된다.
그러므로, 고품질의 광통신을 위해서는 외부 환경의 변화에 의해서 사용하는 소자(마치 젠더 간섭계 혹은 패브리-페롯 간섭계)의 동작점이 변화는 것을 보상하여 소자가 항상 원하는 동작점을 유지할 수 있도록 하는 바이어스 제어장치가 필요하다.
종래의 바이어스 제어장치가 제 1도에 도시되어 있으며, 이를 참조로 종래 기술을 살펴보면 다음과 같다.
종래의 바이어스 제어장치는 도면에 도시된 바와 같이 저주파 발생기(1), 덧셈기(2), 구동기(3), 제어할 소자(4), 광분할기(5), 광검출기(PD), 증폭기(6), 락인(Lock-in)증폭기(7) 그리고 적분기(8)를 구비한다.
이렇게 구성되는 종래 바이어스 제어장치는 동작점을 유지시키는 바이어스 전압에 저주파발생기(1)에서 발생되는 통신주파수보다 훨씬 낮은 저주파 변조신호를 덧셈기(2)를 이용하여 더한 다음, 이에 의한 출력광의 변화를 검출함으로써 소자의 동작점 변화를 감지하여 소자를 제어하는 방식이다.
이때, 저주파 변조신호에 의한 통신하고자 하는 신호의 왜곡을 최소화하여야 하므로 저주파 변조신호는 매우 미약하다. 그러므로, 검출해야 하는 신호도 아주 작아 주로 락인 증폭기(7)를 사용하여 저주파 변조신호를 검출한다. 락인 증폭기(7)의 출력은 저역필터를 통과한 다음 적분기(8)로 보내진다, 적분기(8)의 출력으로 소자에 가해지는 바이어스 전압을 조정하여 제어할 소자(4)가 항상 원하는 동작점에 있도록 한다.
마치 젠더 간섭계의 동작점은 간섭계 출력이 인가한 전압에 대해서 선형성이 가장 좋은 점으로 투과율이 최대치와 최소치의 절반인 점이다. 반면에 패브리-페롯 간섭계의 경우에는 정해진 파장에서 최대의 투과율을 갖는 점이 동작점이다. 즉, 두 소자의 동작점이 같지 않다.
상기한 바와 같이 마치 젠더 간섭계의 제어회로와 패브리-페롯 제어방식이 서로 상이하여 서로 다른 방식으로 제어회로를 동작시키고 있다. 즉, 마치 젠더 간섭계를 제어하는 경우에는 저주파 변조신호 성분(변조신호의 기본파 성분)이 최대가 되도록 하여 동작점을 선형성이 가장 좋은 점으로 유지시키고, 패브리-페롯 간섭계를 제어하는 경우에는 저주파 변조 신호 성분을 최소로 하여 동작점을 투과율이 최대가 되는 점으로 유지시킨다.
또한 마치 젠더 간섭계 제어회로의 경우에는 동작점을 선형성이 가장 좋은 점으로 하기 때문에 디지탈 통신이 아닌 아날로그 통신에 적합한 제어방식이다. 디지탈 통신의 경우에는 동작점이 투과율이 절반인 점(선형성이 가장 좋은 점)에 있고 변조전압이 트과율이 최대인 값과 최소인 값의 차이보다 작은 경우에 출력신호의 소광비가 떨어져서 수신기의 수신감도가 저하되는 문제점이 있었다.
따라서 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 마치 젠더 간섭계 및 패브리-페롯 간섭계에 동시에 사용할 수 있으며, 소자의 동작점을 투과율이 최대인 점이나(패브리-페롯 간섭계의 경우) 선형성이 최대인 점(마치 젠더 간섭계의 경우)에 국한되지 않고 임의의 원하는 점으로 할 수 있으며, 이에 따라 마치젠더 간섭계를 이용하여 디지탈 산호를 송신할 때 신호의 소광비를 높일 수 있도록 해서 광통신의 전송거리를 길게 할 수 있도록 해주고, 또한 패브리-페롯 갑섭계로 주파수 변조된 신호를 진폭 변조된 신호로 전환하는 기능으로 사용할 때(동작점이 선형성이 가장 좋은 점)의 제어회로로도 사용 가능한 바이어스 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 저주파를 발생시키기 위한 저주파 발생수단; 상기 저주파 발생 수단으로부터 출력되는 저주파를 필터링하기 위한 제1 필터링 수단; 상기 제 1필터링 수단으로부터 출력되는 주파수를 소정비율로 체배하기 위한 주파수 체배 수단; 상기 주파수 체배 수단으로부터 출력되는 주파수를 필터링하기 위한 제 2 필터링 수단; 상기 제 2필터링 수단으로부터 출력되는 주파수의 위상을 제어하기 위한 위상 제어 수단; 상기 제 1필터링 수단으로부터 출력되는 주파수나 상기 위상제어수단으로부터 출력되는 주파수중 어느 하나의 주파수를 선택하기 위한 스위칭 수단; 제어하고자 하는 소자로부터 출력되는 광을 분할하기 위한 광 분할수단; 단기 광분할 수단에서 분할된 광신호를 검출하여 증폭하기 위한 제 1증폭수단; 상기 제 1증폭수단의 출력과 상기 스위칭 수단에 의해서 선택된 주파수를 입력받아 주파수 성분을 검출하기 위한 제 2증폭수단; 상기 제 2증폭수단으로부터 출력되는 주파수 성분을 직류 성분으로 변환하기 위한 적분수단; 외부로부터 입력되는 소정의 바이어스 전압과 상기 제 1필터링 수단의 출력신호가 더해진 값을 상기 적분 수단의 출력신호에 따라 조정하기 의한 조정 수단; 및 상기 조정 수단의 출력에 따라 상기 소자를 구동시키기 위한 구동수단을 포함한다.
이하, 첨부된 도면 제 2내지 제 4도를 참조하여 본 발명에 따른 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명은 제어하고자 하는 소자(18)의 출력을 나누는 광분할기(19), 저주파발생기(11), 대역통과필터(12,14) 주파수체배기(13), 위상제어기(15), 덧셈기(16), 구동기(17), 광검출기(PD), 저잡음증폭기(20), 락인 증폭기(21), 적분기(22) 및 전환스위치(23)를 구비한다.
덧셈기(16)는 입력신호의 원하는 동작점 근처의 바이어스 전압과 진폭이 아주 낮은 저주파 신호를 더하여 그 출력으로 제어하고자 하는 소자(18)를 변조한다.
소자(18)의 광출력은 광분할기(19)에서 분할되어 출력광의 미소량이 광검출기(PD)와 저잡음증폭기(20)로 구성된 제어회로의 입력부로 보내진다.
저잡음증폭기(20)의 출력에서 교류성분은 락인 증폭기(21)의 한 입력이 된다. 한편, 락인 증폭기(21)의 또다른 입력은 저주파 발생기(11)의 출력(패브리-페롯 간섭계를 제어하는 경우)이나, 저주파 발생기(11)의 출력주파수를 주파수체배기(13)를 이용하여 체배한 제 2고조파(마치 젠더 간섭계를 제어하는 경우)가 가해진다.
이때 가해지는 신호가 순수한 정현파가 되도록 대역통과필터(12,14)를 사용하며, 락인 증폭기(21)에 가해지는 제 2 고조파의 위상을 제어하기 위하여 위상제어기(15)를 사용한다.
그러므로, 락인 증폭기(21)의 출력은 패브리-페롯 간섭계인 경우에는 광출력에 들어있는 저주파발생기(11)의 출력주파수 성분을 검출하는 것이고, 마치 젠터 간섭계의 경우에는 저주파를 채배한 성분을 검출하는 것이다. 락인 증폭기(21)의 출력이 적분기(22)를 통과하면 검출하고자 하는 성분이 직류성분으로 나타난다.
패브리-페롯 간섭계를 제어하는 경우에 이 직류성분이 0이면 패브리-페롯 간섭계의 동작점이 신호를 최대로 투과시키는 점이 된다. 마찬가지로 마치 젠더 간섭계를 제어하는 경우도 출력 직류값이 0이면 마치 젠더 간섭계의 동작점은 투과율이 최소인 점과 최대인 점의 중간, 즉 선형성이 가장 좋은 점이 된다. 그러므로, 락인 증폭기(21)의 출력이 0이 되도록 제어하면 두가지의 간섭계에서 원하는 모든 점을 동작점으로 할 수 있다.
마치 젠더 간섭계와 패브리-페롯 간섭계의 제어는 전환스위치(23)를 조작하여 간단히 변환한다. 또한, 마치 젠더 간섭계 제어시의 동작점은 락인 증폭기(21)에 가해지는 제 2고조파의 위상을 조정함으로써 조정할 수 있다.
본 발명에서 채용한 마치 젠더 간섭계 제어시 동작점의 변화에 관한 정보를 얻어내는 방법은, 변조된 광신호에 포함된 저속 변조신호의 제 2고조파 성분을 이용하는 것이다. 이느 고속 변조 신호를 복조(진폭변조신호의 복조)하여 동작점의 변화에 관한 정보를 얻을 때와는 달리 고속 복조회로를 필요로 하지 않는다.
변조신호에 포함된 제 2고조파 신호는 동작점이 선형성이 가장 좋은 점에 있으면, 0이고 동작점이 이 점에서 벗어나면 신호의 크기가 증가하며, 동작점이 벗어나는 방향에 따라 신호의 방향에 따라 신호의 방향('+'전압, 혹은 '-'전압)도 바뀌므로 소자의 동작점에 관한 정보를 정확히 제공해준다.
참고적으로 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바이어스 제어장치를 적용한 광송신기 및 광전치증폭기가 제 3도 및 제 4도에 도시되어 있다.
먼저, 제 3도는 DFB(Distributed FeedBack) 레이져(31), DFB레이저(31)의 출력광을 압력받는 마치 젠더 간섭계(33) 및 고속 변조신호를 입력받아 마치 젠더 간섭계(33)를 구동시키는 구동회로(32)를 구비하는 광송신기에 있어서, 마치 젠더 간섭계(33)의 출력광중 일부를 분할하는 광분할기(34)에서 분할된 광을 입력받아 마치 젠더 간섭계(33)를 제어하는 제어회로(35)를 구비하는 본 발명의 바이어스 제어장치가 연결된 구성을 나타낸 것이다.
제 4도는 광증폭 및 제어회로 모듈(41), 패브리-페롯 간섭계(42)를 구비하는 광전치증폭기에 있어서, 상기 패브리-페롯 간섭계(42)의 출력광중 일부를 분할하는 광분할기(43) 및 광분할기(43)에서 분할된 광을 입력받아 패브리-페롯 간섭계(42)를 제어하는 제어회로(44)를 구비하는 본 발명의 바이어스 제어장치가 연결된 구성을 나타낸 것이다.
따라서, 상기와 같이 이루어지는 본 발명은 소자의 동작점을 투과율이 최대인 점이나(패브리-페롯 간섭계의 경우) 선형성이 최대인 점(마치 젠더 간섭계의 경우)에 국한하지 않고 임의의 원하는 점으로 할 수 있으며, 이에 따라 마치 젠더 간섭계를 이용하여 디지탈 신호를 송신할 때, 신호의 소광비를 높일 수 있도록 해서 광통신 전송거리를 길게할 수도 있도록 해주고, 또한 패브리-페롯 간섭계로 주파수 변조된 신호를 진폭 변조된 신호로 전환하는 기능으로 사용할 때(동작점이 선형성이 가장 좋은 점)의 제어회로로도 사용가능한 특유의 효과가 있다.
Claims (3)
- 저주파를 발생시키기 위한 저주파 발생수단; 상기 저주파 발생 수단으로부터 출력되는 저주파를 필터링하기 위한 제1 필터링 수단; 상기 제 1필터링 수단으로부터 출력되는 주파수를 소정 비율로 체배하기 위한 주파수 체배 수단; 상기 주파수 체배 수단으로부터 출력되는 주파수를 필터링하기 위한 제 2 필터링 수단; 상기 제 2필터링 수단으로부터 출력되는 주파수의 위상을 제어하기 위한 위상 제어 수단; 상기 제 1필터링 수단으로부터 출력되는 주파수나 상기 위상 제어 수단으로부터 출력되는 주파수중 어느 하나의 주파수를 선택하기 위한 스위칭 수단; 제어하고자 하는 소자로부터 출력되는 광을 분할하기 위한 광 분할수단; 단기 광분할 수단에서 분할된 광신호를 검출하여 증폭하기 위한 제1증폭수단; 상기 제 1증폭수단의 출력과 상기 스위칭 수단에 의해서 선택된 주파수를 입력받아 주파수 성분을 검출하기 위한 제 2증폭수단; 상기 제 2증폭수단으로부터 출력되는 주파수 성분을 직류성분으로 변환하기 위한 적분수단; 외부로부터 입력되는 소정의 바이어스 전압과 상기 제 1필터링 수단의 출력신호가 더해진 값을 상기 적분 수단의 출력신호에 따라 조정하기 위한 조정 수단 및 상기 조정수단; 및 상기조정 수단의 출력에 따라 상기 소자를 구동시키기 위한 구동수단을 포함하여 이루어진 바이어스 제어장치.
- 제 1항에 있어서 상기 소자는, 마치 젠더(Mach Zehnder)간섭계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 제어장치.
- 제 1항에 있어서, 상기소자는, 패브리-페롯(Fabry-Perot)간섭계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이어스 제어장치.
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| KR1019940036139A KR0134004B1 (ko) | 1994-12-23 | 1994-12-23 | 마치젠더(Mach Zehnder) 간섭계 및 패브리-페롯(Fabry-Perot) 간섭계의 바이어스 제어장치 |
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Cited By (2)
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| KR101374990B1 (ko) * | 2007-07-12 | 2014-03-17 | 삼성전자주식회사 | 광 통신 시스템 |
| KR20220077347A (ko) | 2020-12-02 | 2022-06-09 | 가톨릭대학교 산학협력단 | 도파민 유발 이상운동증 예방 또는 치료용 조성물 |
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1994
- 1994-12-23 KR KR1019940036139A patent/KR0134004B1/ko not_active IP Right Cessation
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| KR960027588A (ko) | 1996-07-22 |
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