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KR100621216B1 - 아날로그/디지탈 혼합 방식 온도보상 기능을 구비한 광송신 장치 - Google Patents

아날로그/디지탈 혼합 방식 온도보상 기능을 구비한 광송신 장치 Download PDF

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KR100621216B1
KR100621216B1 KR1020040104349A KR20040104349A KR100621216B1 KR 100621216 B1 KR100621216 B1 KR 100621216B1 KR 1020040104349 A KR1020040104349 A KR 1020040104349A KR 20040104349 A KR20040104349 A KR 20040104349A KR 100621216 B1 KR100621216 B1 KR 100621216B1
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유태환
권율
김봉태
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 레이저 다이오드의 종류 및 특성에 관계없이 적절한 온도 보상을 수행할 수 있으며, 입력 신호 레벨이 일정하고 주기적인 연속신호 모드(continuous wave mode) 뿐만아니라 입력신호의 패킷 크기가 다양한 버스트 모드(Burst-Mode)에서도 안정적으로 적용될 수 있는 아날로그/디지탈 혼합 방식 온도보상 기능을 구비한 광 송신 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 광 송신 장치는 디지털 '1' 또는 '0'을 광 신호로 출력하는 레이저 다이오드의 광 출력 파워를 모니터링 PD를 통해 검출하여, '1'과 '0'의 광 출력 레벨이 일정 값을 유지하도록 레이저 구동회로의 바이어스전류를 제어하는데 있어서, 온도변화에 따른 레이저 구동회로의 바이어스/변조 전류 제어를 위한 프로그램을 구비하고, 상기 프로그램에 따라 레이저 구동회로의 바이어스전류 및 변조전류를 제어하는 디지털 제어부를 포함하여 온도보상회로를 구성함으로서, 상기 디지털 제어부의 프로그램 변경만으로 온도 보상 동작을 조정할 수 있도록 구성한 것이다.
레이저 다이오드, 버스트 모드(Burst-Mode), 온도 보상, 마이크로 프로세서, 바이어스 전류, 변조 전류,

Description

아날로그/디지탈 혼합 방식 온도보상 기능을 구비한 광 송신 장치 {Temperature compensated optical transmitter of analog/digital mixed mode}
도 1은 본 발명에 의한 광 송신 장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 온도 변화에 따른 레이저 다이오드의 특성 변화 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명에 의한 광 송신 장치에 있어서, 바이어스전류 디지털제어부의 상세구성도이다.
도 4는 본 발명에 의한 광 송신 장치에 있어서, 변조전류 디지털 제어부의 상세 구성도이다.
도 5는 본 발명에 의한 광 송신 장치에 있어서, 바이어스전류 디지털제어부의 다른 구성을 보인 블럭도이다.
도 6은 본 발명에 의한 광 송신 장치에 있어서, 변조전류 디지털 제어부의 다른 구성을 보인 블록도이다.
도 7은 종래의 광 송신 장치를 나타낸 회로도이다.
도 8은 종래의 개선된 광 송신 장치를 나타낸 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 레이저 다이오드(LD) 2 : 레이저 구동회로
3 : 포토 다이오드 (PD) 4 : 아날로그제어부
5 : 디지털 제어부
41 : 전치증폭기 (TIA: Trans-Impedance Amplifier)
42 : 바이어스 전류 아날로그 제어부
43 : 변조 전류 아날로그 제어부
51 : 바이어스 전류 디지털 제어부
52 : 변조전류 디지털 제어부
본 발명은 반도체 레이저 다이오드의 종류 및 특성에 관계없이 적절한 온도 보상을 수행하여 일정 수준이상의 소광비를 갖는 광출력을 제공하며, 입력 신호 레벨이 일정하고 주기적인 연속신호 방식(continuous wave mode)으로 동작하는 광 송신기뿐만 아니라 입력신호의 패킷 크기가 다양한 버스트 방식(Burst-Mode) 동작을 요하는 광 송신기로도 이용될 수 있는 아날로그/디지탈 혼합 방식 온도보상 기능을 구비한 광 송신 장치에 관한 것이다.
일반적으로 광 송신 소자로서 이용되는 반도체 레이저 다이오드는 주변 온도 가 상승할수록 문턱전류(Ith: Threshold Current)가 증가하여, 전류-광출력 곡선의 기울기가 줄어든다. 따라서 디지털적으로 '1'레벨과 '0'레벨에 해당하는 광 파워의 비로 정의되는 소광비(Extinction Ratio = P1/P0, 여기서, P1='1'레벨의 광출력이고, P0='0'레벨의 광출력이다)가 온도가 상승할 수록 감소하여 전송효율이 낮아지게 된다.
그런데, 광 네트워크에 사용되는 광 통신용 송신모듈의 경우, 국제 전기 통신 규격 상 소광비가 8dB 내지 10dB이상으로 되어있기 때문에, 상술한 반도체 레이저 다이오드의 온도 특성으로 인하여 특정 온도범위 내에서는 이 규격을 충족할 수 없게 된다. 특히, 광 수신기에서 수신이 용이하도록 하기위해서는, '1'레벨과 '0'레벨에 해당하는 레이저 다이오드의 출력 파워 P1과 P0가 일정한 출력을 보여야 한다.
종래의 광 송신 장치는 도 7에 도시한 바와 같이, 레이저 구동회로(2)가 입력된 데이터에 따라서 해당 디지털신호에 대응하는 레벨의 광신호로 출력되도록 레이저 다이오드(1)의 구동 전류를 제어하는데 있어서, 상기 레이저 다이오드(1)의 광 출력 파워를 모니터링 포토다이오드(Photo diode, 이하 PD라 한다)(3)로 검출하고, 상기 모니터링 PD(3)의 출력을 연산증폭기(A3)를 통해 증폭한 후, 상기 신호에서 "1"레벨과 "0"레벨의 피크값을 검출기(A4,A5)를 통해 각각 검출한다. 그리고 비교기(A8)에서 상기 검출기(A4,A5)의 +/- 피크값의 차를 연산증폭기(A6)의 "1"레벨 기준값과 비교하여 그 편차에 따라서 레이저 구동회로(2)의 변조전류를 제어한다.
또한, 평균 광 출력 값을 설정한 후, 상기 모니터링PD(3)에서 검출된 광출력과 상기 평균 광출력값을 비교기(A9)에서 비교하여 그 편차에 따라서 LD(1)의 바이어스 전류를 제어한다.
그런데, 상기와 같이 평균 광 출력 값을 기준으로 하여 LD의 바이어스 전류를 제어하는 방식은, LD의 온도에 따른 특성변화를 고려하지 않고 있기 때문에 LD의 특성 곡선의 기울기가 온도에 따라 심하게 변하는 경우 소광비가 급격하게 변하게 됨으로 완전한 온도 보상 효과를 기대하기 어렵다.
더 구체적으로 설명하면, 앞서 설명한 바와 같이 반도체 레이저 다이오드의 특성곡선이 주변 온도 변화에 따라 변화하게 되므로, 온도가 상승할수록 특성곡선의 기울기가 완만하게 둔화되어 변조 전류의 진폭이 일정할 경우 평균 광출력이 줄어들게 된다. 따라서, 온도변화에 관계없이 일정수준 이상의 소광비를 제공하기 위해선, 온도변화에 따라서 레이저 다이오드의 변조 전류를 증가시켜야만 한다. 뿐만 아니라 온도가 상승할수록 레이저 다이오드의 바이어스 전류를 증가시키지 않으면 출력의 "0"레벨이 레이저 다이오드의 문턱전류에도 못 미치게 되어 수신측에서 신호의 심각한 왜곡이 발생될 수 있다.
이를 해결하기 위한 하나의 방법으로서, 상/하한 홀드(top/bottom Hold)를 이용한 변조전류 및 바이어스전류의 제어를 통해 온도가 상승하더라도 광 출력이 저온 상태와 동일한 소광비를 유지하면서, 균일한 광출력을 제공하는 방법이 제안되었다.
도 8은 이러한 개선된 방법에 따른 광 송신 장치를 보인 것으로서, 개선된 광송신장치는 각각 최대/최소 홀드회로(821,831)를 포함하여, 주변 온도가 올라감에 따라 동일한 구동전류에서 LD(1)의 광 출력 파워가 줄어드는 특성을 보상하는 바이어스 전류 제어부(82)와 변조전류 제어부(83)를 포함한다.
상기 광송신장치에 있어서, 모니터링 PD(3)의 출력전류는 전치증폭기(TIA : Trans-Impedance-Amplifier)(81)로 입력되어 전압신호로 변환된 후 상기 바이어스전류 제어부(82)와 변조전류 제어부(83)의 최대/최소 홀드회로(821,831)에 인가된다. 상기 최대/최소 홀드회로(821,831)는 각각 상기 전치증폭기(81)로부터 입력된 전압의 최대 전압과 최소 전압을 따라가서, 이 최대/최소에 해당하는 DC 전압값을 레이저 구동회로(2)로 피드백시켜, 반도체 레이져 다이오드(1)가 디지털적으로 0과 1에 해당하는 일정한 광파워를 출력하도록 구동전류를 제어한다.
즉, 도 2의 포인트 P0에 해당하는 레이저 다이오드(1)의 검출 출력은 최대 전압 레벨이다. 따라서 상기 최대 홀드회로(821)는 상기 최대 전압에 해당하는 DC 값을 연산증폭기(822)의 한 쪽 입력으로 제공한다. 이때, 동작 온도가 증가하여 상기 검출레벨이 떨어지면, 상기 최대 홀드회로(821)의 출력전압이 기준전압(REF1)보다 높은 DC 값을 나타내며, 연산 증폭기(822)가 상기 편차만큼 레이저 다이오드(1)의 바이어스 전류를 증가시켜 광출력의 최대 레벨을 끌어올리게 된다. 따라서, 레이저 다이오드(1)의 종류에 관계없이 기준전압을 설정해 놓으면 상술한 피드백 제어에 의해 레이저다이오드(1)의 최대 레벨이 설정된 수준 이하로 떨어지지 않게 된다. 마찬가지로, 최소 홀드회로(831)는 전치증폭기(81)로부터 입력된 레이저다이오 드(1)의 광레벨의 최소값을 따라가서, 해당 최소레벨(도 2의 P1레벨)에 해당하는 DC 전압을 연산증폭기(832)의 마이너스 입력단자로 인가하며, 상기 연산증폭기(832)는 상기 검출된 최소 레벨이 기준전압(REF2)과 달라지면, 그 편차만큼 상기 레이저구동회로(2)의 변조전류를 조정함으로서, 기준전압과 동일한 전압을 제공하는 광 출력이 나타나도록 한다.
그런데, 이상에서 제안된 광 송신 장치는 전치증폭기(81), 최대/최소 홀드회로(821,831), 연산증폭기(822,832)등으로 이루어진 아날로그 피드백 회로를 통하여 직접 제어하기 때문에, 설계가 제대로 된 경우는 확실한 제어가 이루어질 수 있으나, 설계시 사용하는 변수에 문제가 있거나 칩 제작 공정상에서 문제가 발생하면 완성된 광 송신 장치에 대하여, 오류를 보정할 수 없다는 문제점이 있다. 특히, 버스트 모드로 동작할 경우 버스트 신호가 입력될 때마다 실시간 제어가 이루어져야 하므로, 한 버스트 구간 내에서 모니터링 PD(3), 전치증폭기(81), 최대/최소 홀드회로(821,831), 연산증폭기(822,832) 등으로 구성된 피드백 동작이 완료되어야 하는데, 상기와 같은 아날로그 피드백회로의 경우 피드백 회로 자체의 동작 속도가 이를 따라갈 수 없다는 문제점이 있다.
더불어, 상기 종래의 광 송신 장치는 모든 버스트 활성(burst enable)영역에서 바이어스전류 제어신호 또는 변조전류 제어 신호가 발생하므로, 구조상 꼭 필요한 영역(Data On)에서만 온도보상 동작을 하도록 설계하기가 매우 어렵고, 더 나아가서는 리셋이 해제되는 직후와 같은 시점에서 상기 최대/최소 홀드회로(821,831)에서 불필요한 전압이 발생하여 바이어스전류 제어 또는 변조전류 제어 동작에 오 류가 발생할 수도 있다.
또한, 상기 종래의 광송신 장치는 버스트 비활성화(burst disable)되어 있는 영역에서, 전류소스를 오프하였다가 바이어스전류 제어 또는 변조전류 제어 신호가 발생하는 나머지 영역에서 전류소스를 온하므로, 이러한 전류소스의 오프/온에 의한 잡음이 발생할 수 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 레이저 다이오드의 종류 및 특성에 관계없이 적절한 온도 보상을 수행할 수 있으며, 입력 신호 레벨이 일정하고 주기적인 연속신호 모드(continuous wave mode) 뿐만아니라 입력신호의 패킷 크기가 다양한 버스트 모드(Burst-Mode)에서도 잡음없이 신뢰성있게 동작할 수 있는 광 송신 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명에 의한 광 송신 장치는, 광신호를 발생시키는 레이저 다이오드; 입력데이타에 따라서 상기 레이저 다이오드의 광 출력 레벨을 조정하는 레이저 구동회로; 상기 레이저 다이오드로부터 출력된 광에 의해 동작하여 광출력에 대응하는 전류를 출력하는 모니터링 포토다이오드(PD); 상기 모니터링 PD로부터 출력된 전류를 전압신호로 변환하는 전치증폭기; 상기 전치증폭기의 출력전압의 최대/최소 레벨을 각각 검출하여, 최대/최소 검출레 벨과 기설정된 기준값과의 편차를 산출하는 아날로그 제어부; 및 온도변화에 따른 레이저 구동회로의 바이어스/변조 전류 제어를 위한 프로그램을 구비하고, 상기 아날로그 제어부로부터 산출된 최대/최소 레벨의 편차를 기준값으로 하여 상기 프로그램에 따라 레이저 구동회로의 바이어스전류 및 변조전류를 제어하는 디지털 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 의한 광 송신 장치에 있어서, 상기 아날로그 제어부는, 상기 전치증폭기의 출력전압중 최대 레벨을 검출하여, 해당 레벨에 대응하는 DC값을 출력하는 최대 홀드회로; 상기 전치증폭기의 출력전압중 최소 레벨을 검출하여, 해당 레벨에 대응하는 DC 값을 출력하는 최소 홀드회로; 상기 최대 홀드회로의 출력값과 디지털 신호'1'에 대응하는 제1기준값의 차를 구하는 제1연산증폭기; 및 상기 최소 홀드회로의 출력값과 디지털 신호 0'에 대응하는 제2기준값의 차를 구하는 제2연산증폭기로 이루어진다.
또한, 상기 본 발명의 광 송신 장치에 있어서, 상기 전치증폭기는, 상기 모니터링 PD의 캐소드와 연결되어, 위상 반전없이 상기 모니터링 PD의 출력 전류를 전압으로 변환하는 동상 전치증폭기인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 광 송신 장치에 있어서, 상기 디지털 제어부는, 제1연산증폭기의 편차값을 기준신호로 하여, 레이저다이오드의 최대 광 출력 레벨이 제1기준값 이하이면 출력레벨이 증가되도록, 그 반대이면 출력레벨이 감소되도록 상기 레이저 구동회로의 바이어스전류를 증감시키는 바이어스전류 디지털 제어부; 및 상기 제2연산증폭기의 편차값을 기준신호로 하여, 레이저다이오드의 최소 광 출력 레 벨이 제2기준값 이하이면 출력레벨이 증가되도록, 그 반대이면 출력레벨이 감소되도록 변조전류를 증감시키는 변조전류 디지털 제어부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 광 송신 장치에 있어서, 상기 바이어스전류 디지털 제어부 및 변조전류 디지털 제어부는 각각, 입력된 아날로그의 편차신호를 디지털 신호를 변환하는 아날로그/디지털 변환기; 각각 제1,2 연산증폭기의 편차값과 바이어스전류/변조전류의 관계를 설정한 프로그램을 구비하며, 상기 프로그램에 따라서 아날로그/디지털변환기로부터 입력된 편차값을 해석하여 바이어스전류/변조전류 제어신호를 출력하는 디지털 프로세서; 및 상기 디지털 프로세서로부터 출력된 제어신호를 상기 레이저 구동회로에 구비되는 m개의 전류원을 온/오프시키는 디지털신호로 출력하는 디지털 출력부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 광 송신 장치에 있어서, 상기 바이어스전류 디지털 제어부 및 변조전류 디지털 제어부는 각각, 입력된 아날로그의 편차신호를 디지털 신호를 변환하는 아날로그/디지털 변환기; 각각 제1,2 연산증폭기의 편차값과 바이어스전류/변조전류의 관계를 설정한 프로그램을 구비하며, 상기 프로그램에 따라서 아날로그/디지털변환기로부터 입력된 편차값을 해석하여 바이어스전류/변조전류 제어신호를 출력하는 디지털 프로세서; 및 상기 디지털 프로세서로부터 출력된 제어신호를 상기 레이저 구동회로의 전류원을 선형적으로 제어하는 아날로그 제어신호로 변환하는 디지털/아날로그변환기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 레이저 다이오드의 온도 변화에 따른 광 출력특성을 보상하는 피드백 회로를 아날로그 회로와 디지털 회로를 병합하여 구현하여, 레이저 다이오드의 종류 및 특성에 관계없이 외부에서 온도 보상 작용의 조정이 가능하며, 항상 일정 수준이상의 소광비와, 일정한 광 출력을 제공하는 데 기술적 특징이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 광 송신 장치를 전체 구성을 나타낸다.
상기 도 1을 참조하면, 1은 입력신호에 대응하는 광 출력을 제공하는 레이저 다이오드(LD)이고, 2는 입력데이타(Data)에 따라서 상기 레이저다이오드(1)의 광 출력을 제어하는 레이저 구동회로이고, 3은 상기 레이저 다이오드(1)에서 발생된 광신호의 파워를 검출하는 모니터링 PD이다.
더불어, 본 발명의 광 송신 장치는 상기 레이저 다이오드(1)의 주변 온도가 올라감에 따라 동일한 구동전류에서 광 출력 파워가 줄어드는 특성을 보상하기 위하여, 상기 모니터링 PD(3)의 검출 결과를 비교하는 아날로그 제어부(4)와, 상기 아날로그 제어부(4)의 출력에 따라서 실제 레이저 구동회로(2)의 바이어스 전류 및 변조전류를 제어하는 디지털 제어부(5)로 이루어진다.
상기 아날로그 제어부(4)는 상기 모니터링 PD(3)의 출력전류를 전압신호로 변환하는 전치증폭기(41)와, 상기 전치증폭기(41)의 출력신호의 최대/최소레벨을 추종하여 최대/최소 레벨에 대응하는 DC 값을 출력하는 최대/최소 홀드회로 (421,431)와, 각각 상기 최대/최소 홀드회로(421,431)로부터 출력된 광출력의 최대/최소 레벨을 상하한 기준값(REF1,REF2)과 비교하여 그 편차를 출력하는 제1,2연산증폭기(422,432)로 이루어지고, 디지털 제어부(5)는 소정 프로그램에 의해 구동하여 상기 제1연산증폭기(422)로부터 출력된 편차값을 해석하여 레이저 구동회로(2)의 바이어스전류를 제어하는 바이어스전류 디지털제어부(51)와, 소정의 프로그램에 의해 구동하며 상기 제2연산증폭기(432)로부터 출력된 편차값을 해석하여 레이저 구동회로(2)의 변조전류를 조정하는 변조전류 디지털 제어부(52)로 이루어진다.
상기 전치증폭기(41)의 이득은 저항(RF)에 의해 저항값에 의하여 결정된다. 단, 일반적인 전치증폭기는 입력신호의 위상이 180' 반전되는 인버터 형태로 설계되나, 본 발명에 있어서, 상기 전치증폭기(41)는 위상 반전이 없는 동상 전치증폭기를 사용한다.
그리고, 상기 최대/최소 홀드 회로(421,431)는 상기 전치증폭기(41)의 출력 전압의 최대전압과 최소전압에 해당하는 DC 전압을 출력한다.
상기 최대/최소 홀드회로(421,431)로부터 출력된 광출력의 최대/최소값은 제1,2연산증폭기(422,432)에서 기준값(REF1,REF2)과 비교되고, 그 결과에 따라서 바이어스/변조 전류 디지털 제어부(51,52)가 상기 레이저 다이오드(1)로부터 발생된 광신호의 0과 1에 해당하는 출력 파워가 각각 상기 기준값(REF1,REF2)을 유지할 수 있도록 제어한다.
이를 도 2의 그래프를 참조하여 더 구체적으로 설명하면, P1에 해당하는 레 이저 다이오드(1) 출력에 대응하는 모니터링 PD(3)의 출력전류가 전치증폭기(41) 및 최대 홀드회로(421)를 통해 최대 전압 레벨로 검출되어, 해당 레벨에 대응하는 DC값으로 변환되어 제1연산증폭기(422)의 한쪽 입력으로 제공된다. 상기 제1연산증폭기(422)의 다른 입력단에는 디지털 "1"의 임계값에 대응하는 기준전압(REF1)이 인가되어, 제1연산증폭기(422)는 상기 검출된 최대 레벨과 기준전압(REF1)의 차이를 출력한다. 이때, 온도가 증가하여 상기 최대레벨(P1)이 떨어지면, 제1연산증폭기(422)로부터 출력된 편차가 커지며, 이를 바이어스변조 디지털 제어부(51)에서 인식하여 레이저다이오드(1)의 출력레벨이 증가되는 방향으로 구동회로(2)의 바이어스전류를 조정한다. 또한, 온도가 감소하여 최대레벨(P1)이 높아지면, 제1연산증폭기(422)의 출력편차가 감소되며, 이를 바이어스 전류 디지털 제어부(52)에서 인식하여 레이저 다이오드(1)의 출력레벨이 낮아지는 방향으로 구동회로(2)의 바이어스전류를 조정한다.
마찬가지로, 도 2의 P0 에 해당하는 레이저 다이오드(1)의 광출력에 대응하는 상기 모니터링 PD(3)의 출력전류는 전치증폭기(41)를 통해 전압으로 변환된 후, 최소 홀드회로(431)에 의해 최소전압 레벨로 검출되어 제2연산증폭기(432)로 전달된다. 상기 제2연산증폭기(432)의 다른 한쪽에는 0레벨의 광 출력 한계값에 대응하는 기준전압(REF2)이 인가되므로, 제2연산증폭기(432)는 상기 광 파워 검출값의 최소 레벨과 기준전압(REF2)의 차이를 증폭한다. 이때, 레이저다이오드(1)의 주변 온도가 증가하여 광 출력의 최소 레벨(P0)이 기준전압(REF2) 이하로 떨어지면, 상기 제2연산증폭기(432)의 출력전압이 증가하고, 이를 변조전류 디지털 제어부(52)에서 인식하여, 구동회로(2)의 변조 전류를 증가시켜 P0 레벨을 끌어올린다. 반대로 온도가 감소하여 광 출력의 최소 레벨(P0)이 높아지면, 상기 최소홀드회로(431)로부터 더 높은 DC값을 출력하므로, 제2연산증폭기(432)의 출력전압이 감소되고, 이를 변조전류 디지털 제어부(52)에서 인식하여, P0레벨이 낮아지도록 구동회로(2)를 제어하여 변조전류를 제어한다.
상기 바이어스전류/변조전류 디지털 제어부(51,52)는 각각 제1,2연산증폭기(422,432)의 출력을 기준 제어 전압으로 설정하여, 내장된 프로그램에 의해 레이저 구동회로(2)를 제어한다.
도 3 및 도 4는 상기 바이어스전류/변조전류 디지털 제어부(51,52)의 일 실시형태를 나타낸다.
상기 도 3 및 도 4를 참조하면, 바이어스전류/변조전류 디지털 제어부(51,52)는 아날로그/디지털 변환기(511,521)와, 디지털 프로세서(512,522)와, 디지털 출력부(513,523)로 이루어진다.
즉, 제1,2연산증폭기(422,423)의 아날로그신호 출력(COM1,COM2)을 디지털 신호로 변환하여 디지털 프로세서(512,522)로 인가하면, 이 디지털 신호를 신호가 안정된 특정 시점에서 샘플링한 후 내장된 프로그램에 따라서 해석하여 일정한 프로세싱을 거친 다음, 디지털 출력부(513,523)에서 레이저 구동회로(2)의 제어를 위한 m비트 디지털 신호로 만들어 출력한다. 상기 디지털 출력부(513,523)에서 출력되는 m 비트의 디지털 신호는 레이저 구동회로(2)에 구비되는 같은 크기 또는 배수 관계의 크기를 갖는 m개의 전류원(current source)을 선택적으로 온/오프시켜 레이저 다이오드(1)에 공급되는 바이어스/변조 전류를 조정한다.
상기 처리에 있어서, 제1,2연산증폭기(422,432)로부터 출력된 편차에 따른 레이저구동회로(2)의 전류원 제어 관계는 디지털 프로세서(512,522)의 프로그램에 의존하게 되며, 따라서, 상기 디지털 프로세서(512,522)의 프로그램을 변경함으로서, 온도 보상 정도를 필요에 따라서 수정할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 광송신 장치의 바이어스전류/변조전류 디지털제어부(51,52)는 1개로 구성된 구동회로(2)의 바이어스 전류원을 선형(linear)적으로 제어할 수도 있다.
도 5 및 도 6은 구동회로(2)의 바이어스 전류원을 선형적으로 제어하는 경우에 적용되는 바이어스전류/변조전류 디지털제어부(51,52)의 다른 실시형태를 나타낸 블록도이다.
상기 도 5 및 도 6을 참조하면, 바이어스전류/변조전류 디지털제어부(51,52)는, 상기 아날로그/디지털 변환기(511,521)와, 디지털 프로세서(512,522)와, 디지털/아날로그 변환기(513',523')로 이루어진다.
상기 구성에 의한 바이어스전류/변조전류 디지털 제어부(51,52)는 앞서와 마찬가지로, 제1,2연산증폭기(422,432)의 출력을 기준전압으로 설정하여 디지털 프로세서(512,522)에 입력하여 설정된 프로그램에 의해 레이저 구동회로(2)를 제어하는데, 우선 제1,2연산증폭기(422,432)의 아날로그신호 출력을 아날로그/디지털 변환 기(511,521)를 통하여 디지털 신호로 바꿔, 디지털 프로세서(512,522)로 입력하고, 상기 디지털 프로세서(512,522)는 입력된 디지털 신호를 신호가 안정된 특정 시점에서 샘플링한 후, 해당 샘플링값을 해석하여 프로세싱을 거친 다음 레이저 구동회로(2)의 제어를 위한 n비트 디지털 신호를 만든다. 상기 디지털 제어신호는 디지털/아날로그 변환기(513',523')에서 아날로그 신호로 변환되어, 레이저 구동회로(2)로 인가되며, 이는 레이저구동회로(2)의 전류원을 선형적으로 제어하게 된다.
앞서 설명과 마찬가지로, 상기 실시형태에 있어서도, 디지털 프로세서(512,522)의 프로그램을 변경하거나 수정함으로서, 외부에서 온도 보상 정도를 조정하거나, 동작 오류를 보정할 수 있다.
상기 실시형태에 나타낸 디지털 프로세서(512,522)는 판매되고 있는 상용칩으로 구성하거나, 라이브러리에 의해 아날로그 회로와 같이 하나의 칩 내에 내장하는 방식으로 구현할 수 도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 광 송신 장치는 외부에서의 적절한 프로그램의 변경 또는 수정만으로 레이저 다이오드의 온도특성에 맞는 온도 보상 기능을 수행할 수 있으며, 따라서 보다 융통성 있게 기존의 연속신호 모드뿐만 아니라 버스트 모드 광통신용 송신모듈에 적용할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 마이크로 프로그래밍에 의해 바이어스/변조 전류를 제어함으로써 온도보상회로의 설계시 사용하는 변수에 문제가 있거나 칩 제작 공정상에서 문제가 발 생하더라도 외부에서 제어 프로그램만을 수정함으로써 오류를 보정할 수 있을뿐만 아니라, 기존 아날로그 회로에 의한 실시간 제어방식을 벗어나 디지털 샘플링에 의한 제어를 수행하기 때문에 훨씬 폭 넓은 범위에서 융통성 있는 프로그래밍 제어를 할 수 있는 장점이 있다.

Claims (6)

  1. 광신호를 발생시키는 레이저 다이오드;
    입력데이타에 따라서 상기 레이저 다이오드의 광 출력 레벨을 조정하는 레이저 구동회로;
    상기 레이저 다이오드로부터 출력된 광에 의해 동작하여 광출력에 대응하는 전류를 출력하는 모니터링 포토다이오드(PD);
    상기 모니터링 PD로부터 출력된 전류를 전압신호로 변환하는 전치증폭기;
    상기 전치증폭기의 출력전압의 최대/최소 레벨을 각각 검출하여, 최대/최소 검출레벨과 기설정된 기준값과의 편차를 산출하는 아날로그 제어부; 및
    온도변화에 따른 레이저 구동회로의 바이어스/변조 전류 제어를 위한 프로그램을 구비하고, 상기 아날로그 제어부로부터 산출된 최대/최소 레벨의 편차를 기준값으로 하여 상기 프로그램에 따라 레이저 구동회로의 바이어스전류 및 변조전류를 제어하는 디지털 제어부
    를 포함하는 아날로그/디지탈 혼합 방식 온도보상 기능을 구비한 광 송신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 아날로그 제어부는
    상기 전치증폭기의 출력전압중 최대 레벨을 검출하여, 해당 레벨에 대응하는 DC값을 출력하는 최대 홀드회로;
    상기 전치증폭기의 출력전압중 최소 레벨을 검출하여, 해당 레벨에 대응하는 DC 값을 출력하는 최소 홀드회로;
    상기 최대 홀드회로의 출력값과 디지털 신호'1'에 대응하는 제1기준값의 차를 구하는 제1연산증폭기; 및
    상기 최소 홀드회로의 출력값과 디지털 신호 0'에 대응하는 제2기준값의 차를 구하는 제2연산증폭기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 송신 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전치증폭기는
    상기 모니터링 PD의 캐소드와 연결되어, 위상 반전없이 상기 모니터링 PD의 출력 전류를 전압으로 변환하는 동상 전치증폭기인 것을 특징으로 하는 아날로그/디지탈 혼합 방식 온도보상 기능을 구비한 광 송신 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 디지털 제어부는
    제1연산증폭기의 편차값을 기준신호로 하여, 레이저다이오드의 최대 광 출력 레벨이 제1기준값이하이면 출력레벨이 증가되도록, 그 반대이면 출력레벨이 감소되도록 상기 레이저 구동회로의 바이어스전류를 증감시키는 바이어스전류 디지털 제어부; 및
    상기 제2연산증폭기의 편차값을 기준신호로 하여, 레이저다이오드의 최소 광 출력 레벨이 제2기준값이하이면 출력레벨이 증가되도록, 그 반대이면 출력레벨이 감소되도록 변조전류를 증감시키는 변조전류 디지털 제어부로 이루어지는 것을 특 징으로 하는 아날로그/디지탈 혼합 방식 온도보상 기능을 구비한 광 송신 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 바이어스전류 디지털 제어부 및 변조전류 디지털 제어부는 각각
    입력된 아날로그의 편차신호를 디지털 신호를 변환하는 아날로그/디지털 변환기;
    각각 제1,2 연산증폭기의 편차값과 바이어스전류/변조전류의 관계를 설정한 프로그램을 구비하며, 상기 프로그램에 따라서 아날로그/디지털변환기로부터 입력된 편차값을 해석하여 바이어스전류/변조전류 제어신호를 출력하는 디지털 프로세서; 및
    상기 디지털 프로세서로부터 출력된 제어신호를 상기 레이저 구동회로에 구비되는 m개의 전류원을 온/오프시키는 디지털신호로 출력하는 디지털 출력부
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 아날로그/디지탈 혼합 방식 온도보상 기능을 구비한 광 송신 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 바이어스전류 디지털 제어부 및 변조전류 디지털 제어부는 각각
    입력된 아날로그의 편차신호를 디지털 신호를 변환하는 아날로그/디지털 변환기;
    각각 제1,2 연산증폭기의 편차값과 바이어스전류/변조전류의 관계를 설정한 프로그램을 구비하며, 상기 프로그램에 따라서 아날로그/디지털변환기로부터 입력된 편차값을 해석하여 바이어스전류/변조전류 제어신호를 출력하는 디지털 프로세서; 및
    상기 디지털 프로세서로부터 출력된 제어신호를 상기 레이저 구동회로의 전류원을 선형적으로 제어하는 아날로그 제어신호로 변환하는 디지털/아날로그변환기
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 아날로그/디지탈 혼합 방식 온도보상 기능을 구비한 광 송신 장치.
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