KR20060112689A

KR20060112689A - 저밀도 파장분할다중 시스템용 온도 제어방법

Info

Publication number: KR20060112689A
Application number: KR1020067016582A
Authority: KR
Inventors: 제임스 스튜어트; 안토니 호
Original assignee: 피니사 코포레이숀
Priority date: 2004-02-21
Filing date: 2005-02-22
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2025-02-22
Also published as: JP2007523494A; WO2005081921A3; US20050185684A1; KR100858998B1; JP5179062B2; WO2005081921A2; GB2426865A; GB0613861D0; GB2426865B; DE112005000412T5; US7369587B2

Abstract

본 발명의 광전자 장치 및 방법은 확장된 주변온도범위에 걸쳐 설계 파라미터내에 동작하는 CWDM 송신기를 유지하는데 사용된다. 온도편이에 따른 과도한 파장편차를 방지하기 위해, CWDM 송신기내의 레이저는 예컨대 열전냉각기를 사용하여 선택된 온도까지 가열 또는 냉각된다. 레이저를 가열 및 냉각시킴으로써, 주변온도변화가 레이저에 영향을 끼칠 수 있는 임의의 파장편차가 상기 선택 온도보다 더 뜨겁거나 더 차가운 온도범위에 대해 최소화된다. 레이저의 온도범위가 상기 선택된 온도 이상 증가하는 경우, 레이저를 구동시키는 AC 스윙이 허용가능한 송신기 성능에 대한 충분한 소광비를 유지하도록 증가된다.

저밀도 파장분할다중(CWDM) 시스템, 열전냉각기, AC 스윙

Description

저밀도 파장분할다중 시스템용 온도 제어방법{Temperature Control For Coarse Wavelength Division Multiplexing Systems}

본 발명은 일반적으로 광전자 부품에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 확장된 온도범위에 걸쳐 타겟 파장채널내에서 CWDM 송신기 방출을 유지하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

컴퓨터 및 데이터 통신 네트워크는 비용감소, 컴퓨터 및 네트워킹 장비의 향상된 성능, 인터넷의 주목할 만한 성장 및 결과적으로 발생된 통신 대역폭에 대한 증가된 수요로 인해 계속 발전하고 확장되고 있다. 이러한 증가된 수요는 대도시 지역 내 및 대도시 지역간에 뿐만 아니라 통신 네트워크내에서 발생한다. 더욱이, 기관들은 통신 네트워크 사용의 경제적 이점을 인식함에 따라, 전자메일, 음성 및 데이터 전송, 호스트 접속, 공유 및 분산 데이터베이스와 같은 네트워크 애플리케이션들이 사용자 생산성을 증가시키는 수단으로서 점점 더 사용되고 있다. 분산 컴퓨팅 자원의 수가 함께 증가함에 따라, 이러한 늘어난 수요로 요구되는 광섬유 시스템의 수가 급격히 팽창하게 했다.

광섬유를 통해, 광신호의 형태로 디지털 데이터가 레이저 또는 발광 다이오드에 의해 형성되고 그런 후 광섬유 케이블을 통해 전파된다. 이러한 광신호는 큰 데이터 전송속도 및 고대역폭 능력을 가능하게 한다. 그런 후, 광신호는 상기 광신호를 전기신호로 변환시키는 포토다이오드에 수신된다. 현재의 광설계는 일반적으로 일단에 호환가능한 접속부 및 타단에 광섬유 케이블을 통해 호스트 컴퓨터, 스위칭 허브, 네트워크 라우터, 스위치 박스, 컴퓨터 I/O 등과 같은 호스트 장치에 접속될 수 있는 단일 트랜시버 모듈내에 있는 레이저 및 포토다이오드 모두를 포함한다. 각각의 트랜시버 모듈은 일반적으로 레이저 및 포토다이오드 이외에 레이저를 통해 전기신호를 광신호로 그리고 상기 광신호를 다시 포토다이오드에 수신되는 전기신호로 변환하는데 필요한 다른 모든 광학부품 및 전자부품을 포함한다.

전송매체로서 광을 이용하는데 있어 또 다른 이점은 광의 다수의 파장성분들이 광섬유와 같은 단일 통신경로를 통해 전송될 수 있다는 것이다. 이 과정을 통상적으로 파장분할다중(wavelength division multiplexing, WDM)이라 하며, 통신매체의 대역폭은 사용된 별개의 파장채널의 개수에 의해 증가된다. 다수의 파장채널들은 단일 통신라인에서 채널밀도를 더 높이고 총 채널수 크게 하기 위해 저밀도 파장분할다중(coarse wavelength division multiplexing, CWDM) 애플리케이션을 사용하여 전송될 수 있다.

도 1은 일반적으로 CWDM 시스템에 사용되는 8개의 파장채널을 도시한 것이다. 예시된 바와 같이, CWDM은 일반적으로 20 나노미터의 채널 간격을 구현한다. 따라서, CWDM은 적절한 채널 개수(일반적으로 8개 이하)가 1550㎚의 광섬유 영역 주위로 둘러싸이게 한다. 도 1은 어떻게 CWDM 전송이 8개 파장, 일반적으로 1470㎚, 1490㎚, 1510㎚, 1530㎚, 1550㎚, 1570㎚, 1590㎚ 및 1610㎚ 중 하나에서 발생 할 수 있는 지를 도시한 것이다.

비용을 절감하며 소비전력을 줄이기 위해, CWDM 송신기는 통상적으로 완화된 실온 허용오차 ±3㎚를 갖는 냉각되지 않은 레이저를 사용한다. 넓은 간격은 주변온도가 비교적 작은 허용가능한 범위내에서 변할 때 발생하는 미냉각 레이저 파장편차(wavelength drift)를 수용한다.

도 2는 CWDM 시스템에서 3개의 인접한 채널을 더 상세히 도시한 것이다. 각 채널은 폭이 약 11㎚인 통과대역을 갖는 필터를 사용한다. 허용가능한 허용된 대역폭을 벗어난 동작은 전송된 신호의 감쇠를 크게 하고, 극단적인 경우, 인접 채널들과 누화가 발생할 수 있다. 송신기로부터 방출된 광이 전체 채널을 차지할 필요는 없으며, 단지 방출된 광이 채널 내에 머무르기만 하면 된다. 따라서, 송신기로부터 방출된 광의 스펙트럼은 통과대역의 중심에 있는 파장범위(12)에 의해 도시한 파장영역을 차지할 수 있음을 알 수 있다. 전송된 광이 파장채널의 일측에, 예컨대 파장영역(14)에 있는 경우도 또한 허용될 수 있다. 그러나, CWDM 시스템은 송신기가 예컨대 파장영역(16)과 같이 지정된 대역폭을 벗어나거나 인접한 대역폭과 중첩되는 파장범위에서 광을 방출하는 경우 바르게 동작하지 않는다.

종래 레이저 소스에 의해 발생된 신호의 파장을 결정하는 여러 인자들이 있다. 이들 인자들은, 예컨대, 전류밀도, 광 이미터(emitter)의 온도 및 광 이미터의 특정한 고유특성을 포함한다. 도 3을 참조하면, 가변온도범위에 걸친 파장(λ) 편이를 도시한 도표가 도시되어 있다. 파장범위는 표시된 특정한 파장 없이 y축을 따라 도시되어 있고, 온도범위는 x축을 따라 -40℃ 에서 85℃까지 도시되어 있다. 선(20)은 온도가 증가함에 따른 특정 파장편이를 나타내기 위해 도시되어 있다. CWDM 애플리케이션에 통상적으로 사용되는 분포 궤환형 레이저(distributed feedback laser, "DFB" laser) 소스에 대한 편이의 양호한 근사를 하는 경우 일반적으로 섭씨 당 0.1㎚의 파장편차가 편이되는 것으로 일반적으로 받아들여지고 있다. 따라서, 방출된 광의 파장이 125도의 온도범위에 걸쳐 대략 +12.5㎚ 편이되는 것을 알 수 있다. 이는 도표(20)의 기울기에 의해 도시되어 있으며, -40℃에 있는 기울기의 하부 지점(22)은 85℃에 있는 상부 지점(24) 아래로 12.5㎚이다.

온도로 인한 파장편차의 영향을 제어하기 위해, CWDM 트랜시버는 일반적으로 제어된 실온에서의 팬 및 팬 배치와 같은 트랜시버 외부의 장치에 의해 냉각된다. 제어 환경은 레이저가 지정된 파장 채널내의 파장범위에서 방출되도록 적정한 온도범위내에 있게 트랜시버 부품을 유지한다.

그러나, 제어 환경내에서만 CWDM 트랜시버를 사용하는 것은 매우 제한적이고 값비쌀 수 있다. 그 결과, CWDM 트랜시버를 저렴하거나 더 편리한 위치에서 동작시키데 관심이 높아지고 있다. 예컨대, CWDM 트랜시버가 현장에서, 예컨대 원격위치에 있는 데이터 중계국에서, 동작될 수 있는 경우 CWDM 기술이 진보한 것을 나타낼 수 있다. 실제로, CWDM 트랜시버에 대한 소정의 동작조건은 현재 -40℃에서 85℃ 정도로 크다.

그 결과, CWDM 트랜시버가 과도한 파장편차를 겪지 않고도 온도변화가 큰 환경에서 동작될 수 있게 하는 장치 및 방법이 요구되고 있다. 특히, 제어된 실온내에 팬 또는 팬 배치를 사용하지 않고도 CWDM 트랜시버의 동작을 가능하게 하는 것 이 해당기술분야에서의 진보를 나타내는 것이다.

본 발명은 확장된 주변온도범위에 걸쳐 설계 파라미터내에 동작하는 CWDM 송신기를 유지하는데 사용되는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게, 주변온도편이에 따른 과도한 파장편차를 방지하기 위해, CWDM 송신기내의 레이저가 선택된 설정점 온도로 가열 및 냉각된다. 설정점 온도는 바람직하게는 레이저 온도가 가장 큰 주변온도범위에 걸쳐 고정될 수 있는 온도이다. 레이저를 가열 및 냉각시킴으로써, 주변온도변화가 레이저에 영향을 끼칠 수 있는 임의의 파장편이가 허용오차 범위로 최소화된다. 레이저의 온도가 설정점 온도로부터 증가 또는 감소함에 따라, 레이저를 구동하는 AC 스윙이 허용가능한 송신기 성능에 대한 충분한 소광비(extinction ratio)를 유지하도록 조절될 수 있다.

따라서, 본 발명의 제 1 예시적인 실시예는 소정의 허용오차 범위내에서 레이저 다이오드에 의해 방출된 광의 파장을 유지하는 방법이다. 상기 방법은 일반적으로 적어도 하나의 제 1 선택 온도로부터 제 2 선택 온도까지 동작할 수 있고, 상기 제 1 온도에서 상기 제 2 온도의 온도범위에 걸쳐 레이저 다이오드에 의해 방출된 광의 파장이 필요한 양보다 더 큰 양만큼 편이되는 레이저 다이오드를 제공하는 단계와, 상기 레이저 다이오드를 필요에 따라 가열 또는 냉각시키는 단계를 포함하고, 상기 레이저 다이오드는 상기 제 1 온도와 상기 제 2 온도 사이에 있는 제 3 온도 이하로 떨어지지 않거나, 상기 제 3 온도와 상기 제 2 온도 사이에 있는 제 3 온도 이상으로 올라가지 않으며, 상기 제 3 온도에서 상기 제 4 온도로의 온도범위에 걸쳐 상기 레이저 다이오드에 의해 방출된 광의 파장편이는 소정의 허용오차 범위내에 있는 양만큼 편이된다. 이 실시예에 대한 한가지 변형으로, 상기 레이저 다이오드의 온도가 상기 제 3 온도 이하로 떨어지거나 상기 제 4 온도 이상으로 올라갈 때, 상기 레이저 다이오드에 AC 스윙(swing)이 상기 설정점으로부터 소광비 젼화를 최소화하도록 조절된다.

본 발명의 또 다른 예시적인 실시예는 또한 CWDM 시스템에 사용하기 위한 광전자 어셈블리를 동작하는 방법이다. 이 방법은 일반적으로 광전자 어셈블리의 일반적인 주변온도 이상인 설정점 온도까지 상기 광전자 어셈블리내의 레이저 다이오드를 가열시키는 단계와, 광을 방출하도록 상기 레이저 다이오드를 동작시키는 단계와, 상기 레이저를 상기 설정점 온도 주위의 선택된 범위내에 유지시키기 위해 상기 레이저 다이오드를 가열 또는 냉각시키는 단계와, 상기 레이저 다이오드의온도가 상기 설정점 이상인 것을 식별한 경우, 특정 하한 이상으로 상기 레이저 다이오드에 의해 방출된 광신호의 소광비를 유지하도록 상기 레이저 다이오드를 구동시키는 AC 스윙을 조절하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예는 광전자장치이다. 광전자 장치는 일반적으로 광을 방출하기 위한 레이저 다이오드를 포함하는 광전자 어셈블리와, 상기 레이저 다이오드의 동작을 제어하기 위한 레이저 드라이버와, 상기 레이저 다이오드의 온도를 제어하기 위해 상기 레이저 다이오드에 결합된 온도 컨트롤러와, 상기 레이저 다이오드와 관련된 온도를 검출하기 위한 적어도 하나의 온도 센서와, 상기 검출된 레이저 다이오드 온도를 기초로 상기 레이저 다이오드의 AC 스윙을 제어하기 위해 룩업 테이블을 저장하도록 구성된 메모리와, 상기 온도 컨트롤러가 설정점 온도 부근의 범위내에 상기 레이저 다이오드 온도를 유지시키도록 상기 온도 컨트롤러의 동작을 제어하기 위해 상기 온도 컨트롤러에 명령 신호를 발생시키고, 상기 레이저 다이오드의 AC 스윙을 제어하기 위해 상기 레이저 드라이버에 명령 신호를 발생시키는 하나 이상의 제어장치를 구비한다.

본 발명의 이들 및 다른 목적과 특징은 하기의 상세한 설명과 특허청구범위로부터 더 완전히 명백해지거나 아래에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시에 의해 알 수 있다.

본 발명의 상기 및 다른 이점과 특정을 더 명확히 하기 위해, 본 발명의 더 구체적인 설명은 첨부도면에 도시된 특정 실시예를 참조로 이루어진다. 이들 도면은 본 발명의 대표적인 실시예만을 도시한 것이며 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 간주되지 않음을 알아야 한다. 본 발명은 첨부도면의 사용을 통해 추가적인 특이성 및 상세한 내용과 함께 기술되고 설명된다.

도 1은 CWDM 시스템에서 대표적으로 구현된 8개의 파장 채널을 도시한 것이다.

도 2는 CWDM 시스템에서 대표적으로 구현된 다수의 파장 채널에 대해 더 상세한 사항을 도시한 것이다.

도 3은 레이저 다이오드 온도의 범위에 걸쳐 레이저 다이오드에 의해 방출된 광파장의 도표를 도시한 것이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광전자 트랜시버를 도시한 것이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 송신기 광서브어셈블리를 도시한 것이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 다이오드 온도 및 주변온도 범위에 걸쳐 레이저 다이오드에 의해 방출된 광파장의 도표를 도시한 것이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 주변온도 변화에 따른 레이저 다이오드 온도편이에 대한 다수의 도표를 도시한 것이다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 다이오드 온도 범위에 걸쳐 광전자 장치를 동작하는 방법을 도시한 것이다.

본 발명은 확장된 주변온도범위에 걸쳐 설계 파라미터내에서 동작하는 CWDM 시스템을 유지하는데 사용되는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 주변온도편이에 따른 과도한 파장편차를 방지하기 위해, CWDM 송신기내의 레이저가 설정점 온도 주위의 선택된 범위로 가열 및 냉각된다. 송신기를 가열 및 냉각시킴으로써, 주변온도변화가 송신기내의 레이저에 영향을 끼칠 수 있는 어떠한 파장편차도 허용가능한 범위로 최소화된다.

본 발명의 예시적인 실시예의 다양한 태양을 설명하기 위해 도면을 참조로 한다. 도면은 이러한 예시적인 실시예의 도식적이고 개략적인 도면들이며, 본 발명을 한정하거나 반드시 일정비율로 그려질 필요가 없음을 알아야 한다.

하기 설명에서, 다양한 특정한 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 나타나 있다. 그러나, 이들 특정한 상세한 설명 없이도 본 발명이 실시 될 수 있음이 당업자에게는 명백하다. 다른 경우, 광전자 시스템 및 장치의 잘 알려진 태양은 본 발명을 불필요하게 불명료하게 하는 것을 피하기 위해 자세히 설명하지 않았다.

도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명에 따른 CWDM 시스템에 사용될 수 있는 광전자 트랜시버(100)의 일실시예의 개략도를 도시한 것이다. 본 발명의 태양은 트랜시버(100)의 전후관계 및 본 명세서에 수반한 논의에서 벗어나 실시될 수 있음을 본 명세서의 내용을 고려하여 당업자는 이해하게 된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 트랜시버(100)는 기계적 광섬유 리셉터클(107) 및 커플링 광학장치를 포함하는 ROSA(Receiver Optical Subassembly)(106) 뿐만 아니라 포토다이오드 및 전치증폭기(프리앰프(preamp)) 회로를 포함한다. ROSA(106)는 차례로 후치증폭기(포스트앰프(postamp)) 집적회로(108)에 연결되고, 상기 회로의 기능은 ROSA(106)로부터의 비교적 작은 신호를 취해 증폭시키고 상기 신호를 제한하여 균일한 진폭의 디지털 전자출력을 만드는 것이며, 상기 출력은 RX+ 및 RX- 핀(110)을 통해 외부 회로에 접속된다. 포스트앰프 회로(108)는 적절히 강한 광입력의 유무를 나타내는 신호 검출기(Signal Detector) 또는 신호손실(Loss of Signal)로서 알려진 디지털 출력신호를 제공한다.

트랜시버(100)는 또한 TOSA(Transmitter Optical Sub-Assembly)(114) 및 레이저 드라이버 집적회로(116)를 포함하며, 신호입력은 Tx+ 및 Tx-핀(118)으로부터 얻어진다. TOSA(114)는 기계적 광섬유 리셉터클(109) 및 커플링 광학장치 뿐만 아니라 열전냉각기(TEC) 및 레이저 다이오드 또는 LED를 포함한다. 레이저 드라이버 회로(116)는 AC 드라이어버와 DC 바이어스 전류를 레이저에 제공한다. 드라이버에 대한 신호입력은 트랜시버(100)의 I/O 핀(미도시)로부터 얻어진다. 다른 실시예에서, TEC는 TOSA(114) 외부에 있다. 또 다른 실시예에서, TEC는 레이저 트랜지스터외곽(TO) 패키지내에 일체로 형성된다.

트랜시버가 호스트 장치 및 광섬유와 인터페이스할 수 있도록 가능하게 형성될 수 있는 많은 설계들로 인해, 다른 제조업체들간에도 호환성을 보장하도록 광트랜시버 모듈의 물리적 크기 및 형태를 정의하는 국제적 산업표준이 채택되었다. 예컨대, 1988년 광부품 제조업체 그룹은 Small Form-factor Pluggable Transceiver MultiSource Agreement(SFP Tranceiver MSA)라고 하는 광트랜시버 모듈에 대한 표준 세트를 개발하였다. 전기 인터페이스에 대한 상세한 설명 이외에, 이 표준은 SFP 트랜시버 모듈에 대한 물리적 크기 및 형태, 트랜시버 모듈이 사용할 수 있는 전력량, 및 호스트에서 인쇄회로기판상에 장착되고 트랜시버 모듈을 수용하는 대응하는 모듈 케이지를 정의하여 다른 제조업체 제품간의 상호동작성을 보장하게 한다.

데이터 속도는 증가하고, 트랜시버 패키지는 더 작아짐에 따라, 트랜시버에 의해 발생된 열도 일반적으로 또한 증가된다. 그러나, 열발산장치의 사용은 트랜시버의 조립을 더 복잡하게 하고 비용을 증가시키며, 다르게는 어셈블리의 기능적인 광부품 및 전기부품에 가용한 공간을 작게 하고 트랜시버를 동작시키는데 필요한 전력량을 증가시킨다. 이런 이유로, 종래의 CWDM 시스템은 냉각되지 못하고 넓은 채널 간격 및/또는 적절히 조절된 환경에 의존하게 된다.

트랜시버를 냉각시키는 한가지 방안은 열전냉각기(TEC)를 사용하는 것이다. TEC는 부품의 온도를 기정의된 지점에 유지시키게 동작할 수 있는 장치이다. 부품이 너무 뜨거워지면, 냉각시키도록 전력이 TEC에서 일방향으로 흐른다. 부품이 너무 차가워지면, 전력은 다른 방향으로 보내어지고 TEC는 히터(heater)가 된다. 불행히도, TEC는 가열모드에서보다 냉각모드에서 훨씬 더 많은 전력을 필요로 한다. 모듈의 온도가 증가함에 따라, 일정 온도로 모듈을 유지하는데 소비되는 전력량은 지수함적으로 증가한다. 트랜시버 표준은 트랜시버에 공급될 수 있는 전력량을 엄격하게 제어하기 때문에, 넓은 주변온도범위에 대해 트랜시버를 좁은 소정 온도범위로 유지시키기 위해 TEC를 사용하는데 필요한 냉각량을 제공하기가 종래에는 용이하지 않았다.

TEC는 고밀도 파장분할다중(dense wavelength division multiplexing, DWDM) 시스템에 성공적으로 사용되며, 상기 TEC는 다른 온도제어 시스템과 결합하여 주로제어된 실온에서 레이저 동작을 미세 동조한다. 따라서, TEC는 중요한 온도 조절을 하지 않는다.

본 발명에 따르면, CWDM 트랜시버에서 TEC 또는 다른 온조제어장치의 사용은 가열 또는 냉각의 최대량을 제한함으로써 가능해진다. 이는 넓은 주변온도범위에 걸쳐 CWDM 모듈의 사용을 가능하게 하는 한편 트랜시버에 필요한 전력사용을 제한한다. 따라서, 이 실시예에서 광전자 트랜시버(100)는 레이저 다이오드의 온도를 제어하기 위해 TOSA(114)에 또는 부근에 배치된 온도 컨트롤러(예컨대, 열전냉각기(TEC))를 포함한다. 광전자 트랜시버(100)는 또한 TEC 드라이버(120)와 상기 TOSA(114)의 온도제어를 위해 도시되지 않은 추가 회로를 포함한다.

트랜시버(100)의 동작을 제어하도록 구성된 하나, 둘 또는 그 이상의 칩을 포함할 수 있는 마이크로프로세서(130)가 도 4에 또한 도시되어 있다. 적절한 마이크로프로세서는 마이크로칩 테크놀로지(Microchip Technology)사가 제조한 PIC16F873A, PIC16F8730 및 PIC16F871 8비트 CMOS FLASH 마이크로컨트롤러를 포함하나 이에 국한되지 않는다. 마이크로프로세서(130)는 후치증폭기(108), 레이저 드라이버(116) 및 다른 부품에 제어신호를 제공하고 ROSA(106) 및 TOSA(114)로부터 피드백 신호를 수신하도록 결합된다. 예컨대, 마이크로프로세서(130)는 (광출력 신호의 소광비(extinction ratio, ER)를 제어하는) 레이저 드라이버 회로(16)의 DC 바이어스 전류레벨과 AC 변조레벨을 제어하기 위해 신호(예컨대, 바이어스 및 진폭 제어신호)를 제공하는 한편, 후치증폭기 회로(108)는 적절히 강한 광입력의 유무를 나타내기 위해 신호검출 출력을 마이크로프로세서(130)에 제공한다.

중요하게, 바이어스 전류레벨과 AC 변조레벨 모두가 트랜시버(100)의 광출력파장에 영향을 끼친다. 당업자는 바이어스 전류에서 증가 및 정도는 덜하지만 AC 변조에서의 증가가 레이저 칩의 활동영역의 온도를 증가시킬 수 있음을 인식한다. 보다 상세하게, 바이어스 전류 및 AC 변조가 증가함에 따라, 레이저 칩의 소비전력도 증가하게 된다. 레이저 칩에서 소비된 전력이 증가함에 따라, 고정된 열저항을 갖는 레이저 칩의 온도도 또한 증가한다. 이는 레이저 칩의 기저부에서의 온도가 TEC(120)에 의해 일반적으로 제어되지만 사실이다.

트랜시버(100)의 다양한 부품들의 온도 및/또는 다른 물리적 조건들은 마이 크로프로세서(130)에 결합되는 센서들을 사용하여 얻어질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 광링크 조건들도 또한 센서를 사용하여 얻어질 수 있다.

이외에, 때로는 이들 제어기능과 결부하여, 마이크로프로세서(130)에 의해 처리될 수 있는 많은 다른 작업들이 있다. 이들 작업은 일반적으로 레이저 다이오드 임계전류와 같이 부품 특성 및 기울기 효율에서 변화를 허용하도록 공장에서 부분단위 기초(part to part basis)로 제조되는 필요한 조절에 관한 설정기능; 일반적인 용도의 메모리(예컨대, EEPROM)내에 식별코드, 서브부품 교정 및 공장 테스트 데이터 등과 같은 저장을 제어하는 식별기능; 비정상적이며 잠재적으로 불안전한 동작 파라미터를 식별하고 이들을 호스트 장치에 보고 및/또는 레이저 셧다운(shutdown)을 적절하게 수행하는 안전도(eye-safety) 및 일반적인 고장검사 기능; 수신기 입력 광전력 측정; 레이저 다이오드의 출력 광전력 레벨을 설정하는 레이저 다이오드 드라이브 전류기능; 및 레이저 다이오드 온도 감시 및 제어를 포함하나 이에 국한되지 않는다. 또한, 마이크로프로세서(130)는 제어신호를 온도 컨트롤러에 제공하여 트랜시버(100)의 TOSA(114) 및 케이스(112)의 온도를 소정의 설정점에 유지하게 한다.

도 4를 계속 참조하면, 트랜시버(100)는 호스트 장치, 예컨대, 트랜시버가 부착되는 링크 카드 및/또는 트랜시버가 광접속을 제공하는 호스트 시스템 컴퓨터와 통신하기 위해 직렬 인터페이스(serial interface)(132)를 갖는다. 호스트 시스템은 컴퓨터 시스템, NAS(network attached storage) 장치, SAN(storage area network) 장치, 광전자 라우터 및 다른 타입의 호스트 시스템 및 장치일 수 있다.

몇몇 실시예에서, 광전자 트랜시버(100)는 상기 열거된 기능들 중 일부를 수행할 수 있는 집적회로 컨트롤러를 포함한다. 예컨대, 집적회로 컨트롤러는 식별과 안전도 및 일반적 장애검사의 업무를 수행하는 반면에, 마이크로 프로세서는 제어신호를 온도 컨트롤러로 전송하고 또한 다른 업무를 수행할 수 있다.

트랜시버(100)의 모든 부품은 하우징으로부터 돌출될 수 있는 접속부를 제외하고는 보호 하우징(112)에 위치될 수 있다. 또한, 트랜시버(100)는, 최소한으로, 송수신 회로경로 및 하나 이상의 전원 연결부와 하나 이상의 접지 연결부를 포함한다.

도 5를 참조하면, TOSA(200)의 제한된 특성은 본 발명을 또한 예시하기 위해 블록형태로 도시되어 있다. 일실시예에서, TOSA(114)는 실질적으로 TOSA(200)와 동일할 수 있다. TOSA(200)는 레이저 어셈블리(202)(예컨대, 레이저 트랜지스터 외곽 패키지)를 포함하고, 차례로 양의 바이어스 전류인 레이저 바이어스 전류가 p-n 접합 양단에 인가되는 경우 활성화되는 레이저 이미터(예컨대, 분포 궤환형 (distributed feedback, DFB) 레이저와 같은 에지 발광레이저 다이오드)를 포함한다. 레이저 어셈블리(202)에 각각 결합된 레이저 온도센서(204)와 열전냉각기(TEC)(206)가 도 5에 또한 도시되어 있다. 다른 실시예에서, 레이저 온도센서(204) 및/또는 TEC(206)는 레이저 어셈블리(202)내에 일체로 형성되어 있다. 또 다른 실시예에서, TEC(206)는 TOSA(106) 외부에 있다. 또 다른 실시예에서, 레이저 온도센서는 레이저 어셈블리(202)로부터 이격하여, 예컨대 TOSA(200)내의 다른 곳(예컨대, TOSA 온도센서(208))에 또는 TOSA 외부(예컨대, 외부 온도센서(210))에 위치될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 레이저 온도센서(204)는 서미스터(thermistor)이다. 레이저 다이오드의 온도를 측정하는데 적합한 임의의 다른 장치가 사용될 수 있다. 레이저 온도센서(204)는 레이저 다이오드의 온도함수로서 변하는 신호를 발생한다. 상술한 바와 같이, 그리고 해당기술분야에 잘 알려진 바와 같이, 레이저 다이오드에 의해 발생된 광신호의 파장은 레이저 다이오드의 온도함수로서 변한다. 따라서, 레이저 다이오드의 온도함수로서 변하는 레이저 다이오드의 동작조건을 측정하는 장치가 레이저 온도센서(204) 대신에 사용된다. 예컨대, 방출된 광의 파장은 온도에 따라 변하기 때문에, 방출된 광의 파장 측정은 온도편이를 결정하고 이에 의해 TEC 동작에서 변화를 조정하는데 사용될 수 있다.

레이저 온도센서(144)는 바람직하게는 레이저 다이오드 근처에 배치되나, 레이저 온도센서(144)로부터 읽어지는 온도는 레이저 다이오드의 실제 온도와는 일반적으로 다른데, 이는 레이저 온도센서(204)가 물리적으로 레이저 다이오드로부터 이격되어 있기 때문이다. 결과적으로, 레이저 온도센서(204)로부터 읽어지는 온도와 신호는 외부 온도의 함수로서 변한다. 주변온도신호를 예컨대 TOSA 온도센서(208) 및/또는 외부 온도센서(210)로부터 수신함으로써, 마이크로프로세서(130)(또는 유사 장치)는 레이저 온도센서로부터 읽은 온도에 대한 주변온도의 영향을 보상할 수 있다.

도 6을 참조하면, 도 3과 유사한 도표가 도시되어 있다. 상술한 바와 같이, 도 3에서 도표(20)는 -40℃ 에서 85℃의 전체 온도범위에 걸쳐 일정한 파장편이를 도시한 것이다. 도 6에서 도표(30)은 도표(30)가 또한 주변온도변화에 따라 점(32)에서 점(34)까지 직접적으로 변하는 온도를 갖는 레이저를 반영하는 것을 제외하고는 도 3의 도표(20)와 대충 일치한다. 물론, 당업자는 실제 레이저 온도가 송신기 또는 다른 요소들의 동작로 인해 발생된 열로 인해 주변온도와는 약간 다르게 변할 수 있음을 인식한다.

도 6은 또한 설정점까지 레이저 온도를 가열 또는 냉각시킴으로써 레이저에 의해 겪게 되는 파장편이를 얼마나 줄일 수 있는지를 도시한 것이다. 본 발명의 일실시예에서, TEC(206)는 레이저 온도센서(204), TOSA 온도센서(208) 및/또는 외부온도센서(210)의 측정을 토대로 필요에 따라 레이저를 가열 또는 냉각시키는데 사용된다.

도표(54)는 도표(30)에 의해 도시된 바와 같이 레이저가 겪는 동일한 125 온도변화에 걸쳐 광의 파장편이를 도시한 것이다. 이 실시예에서, TEC는 50℃까지 송신기를 가열시키도록 설정된다. 그러나, 어떠한 냉각동작도 이네이블되지 않는다. 그 결과, 온도에 따른 임의의 파장편이는 50℃ 주변온도의 좌측으로는 도표(54)의 기울기가 없는 것으로 표시된 바와 같이 50℃ 이하에서 없어진다. 이 실시예에서, TEC 또는 다른 열원이 레이저 다이오드를 적어도 90℃로 가열시키도록 동작될 수 있다. TEC는 상기 지점 이상으로 레이저 온도를 제어할 수 없기 때문에 50℃ 이상의 주변온도에도 파장편이가 여전히 있다. 이는 50℃ 우측의 도표(54)상의 기울기 선으로 표시되어 있다. 따라서, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "고정온도"는 주변온도가 50℃ 이하인 경우 어떻게 송신기(및 이에 따른 방출 레이저)의 온도 가 50℃로 유지되는 지를 나타내는데 이용된다. 도 6에서, 도표(54)상에 도시된 파장은 50℃ 주변온도 이하로 고정된 온도이며 50℃ 이상에서는 대략 3.5㎚ 만큼 변한다. 3.5㎚의 파장편차는 일반적으로 CWDM 시스템에서 허용될 수 있다.

가열만 실행될 때, 예컨대 도표(54)에 도시된 실시예와 같이, TEC는 저항 히터로 대체될 수 있다. 이 특징은 저항 히터가 TEC보다 저렴하기 때문에 몇몇 실시예에서 바람직할 수 있다. 가열만 하는 기술은 레이저가 비교적 고온에서 동작할 수 있는 실시예에서 잘 적용된다. 이는 50℃ 이상의 확장된 주기에 대해 동작되는 경우 대부분의 종래 CWDM 분포 궤환형 레이저가 성능 및/또는 신뢰성 문제를 가지고 있기 때문이다.

물론, 선택된 온도로 송신기를 고정시키는 동일한 이점은 냉각동작을 가능하게 함으로써 향상될 수 있다. TEC는 냉각동작에 필요한데, 이는 파장변화가 적은 더 큰 고정 온도범위의 이점을 갖기 때문이다. 다르게 말하면, 주변온도가 50℃를 초과하는 경우 레이저 다이오드를 50℃로 냉각시킴으로써, 파장편이가 방지된다. 또한, 예컨대 분포 궤환형 레이저와 같은 장치 하드웨어는 50℃ 이상의 확장된 주기에 대해 동작하지 않는 경우에도 성능 및/또는 신뢰도 문제가 거의 없다.

도 6에 도시되지 않은 본 발명의 일실시예에서, 레이저 다이오드의 온도는 -40℃에서 50℃보다 더 높은 온도, 예컨대 70℃에 이르는 주변온도범위에 걸쳐 50℃로 고정된다. 그러나, TEC에 이용가능한 제한된 전력으로 인해, 주변온도가 70℃를 초과하는 경우 레이저 다이오드의 온도는 고정을 상실한다. 이 경우, 70℃ 에서 85℃의 온도 범위에 대해 약 1.5㎚의 비교적 작은 파장편이가 있게 된다.

송신기를 하나의 선택된 온도로 고정시키는 동일한 이점이 상기 송신기를 다른 온도, 예컨대 70℃로 가열시킴으로써도 유지될 수 있다. 도표(50)는 송신기 온도가 70℃로 고정될 때 125도의 주변온도변화에 걸친 광의 파장편이를 도시한 것이다. 예시된 실시예에서, TEC는 송신기를 70℃로 가열시키도록 설정된다. 그 결과, 온도에 따른 파장편이는 도표(50)상의 기울기가 70℃ 주변온도의 좌측으로는 없는 것을 나타내는 바와 같이, 70℃ 아래에서는 없어진다. TEC는 상기 지점 이상의 레이저 온도를 제어하지 못하기 때문에 70℃ 이상의 주변온도에 따른 파장편이가 여전히 있다. 이는 도표(50)상의 기울기선이 70℃의 오른쪽으로 표시되어 있다. 도 6에서, 도표상에 도시된 파장은 70℃ 이하로 고정되고 70℃ 이상에서 약 1.5㎚ 정도 변한다. 1.5㎚의 파장편차는 일반적으로 CWDM 시스템에서 허용될 수 있다.

상술한 바와 같이, TEC의 냉각동작은 주변온도가 이 온도를 초과할 때에도 이 실시예가 레이저 다이오드 온도를 70℃로 고정시키게 할 수 있다. 얻어 질 수 있는 냉각의 정확한 량은 트랜시버에 가용한 전력에 따른다.

도표(58)는 또한 도표(30)에 의해 도시된 바와 같이 레이저가 겪는 동일한 125도 온도범위에 걸친 광의 파장편차를 도시한 것이다. 이 실시예에서, TEC는 70℃까지 송신기를 가열하도록 설정된다. 어떠한 냉각동작도 도시된 실시예에서 가능하지 않지만, 당업자는 본 명세서의 설명을 고려하여 냉각동작을 추가할 수 있다. 그 결과, 70℃ 주변온도의 바로 좌측으로는 도표(58)상의 기울기가 없는 것으로 나타내어 지는 바와 같이, 온도에 따른 임의의 파장편치가 70℃ 주변온도 바로 아래의 범위에서 없어진다. TEC는 상기 지점 이상 레이저 온도를 제어하지 않기 때문에 70℃ 이상의 주변온도에 따른 파장편이가 여전히 있다. 이는 70℃ 우측으로 도표(58)상의 기울기선에 의해 나타나 진다. 도 6에서, 도표(58)상에 도시된 파장은 70℃ 주변온도 바로 아래의 범위에 온도고정되고 70℃ 이상에서는 약 1.5㎚ 정도 변한다.

게다가, 이 실시예에서, 송신기는 또한 -20℃ 이하에서는 고정을 상실한다(모듈 전력제한으로 인해 최대 가열이 한정된다). 특정한 장치가 고정을 상실할 수 있는 하단 온도는 장치마다 다르다. -20℃ 좌측으로 도표(58)의 기울기 부분에 의해 도시되고 -40℃ 주변온도에서 점(56)에서 끝나게 도시된 바와 같이, 장치는 -40℃ 주변온도에서 송신기가 50℃로 동작하도록 -20℃ 이하에서 고정을 상실한다. 온도고정의 손실로 인해 레이저가 저하되는 정확한 온도량은 장치마다 다르다. 이 실시예에서, 파장은 -20℃ 아래에서 약 2.0㎚ 정도 변한다. 그 결과, 도표(58)상에서 동작하는 송신기는 -40℃ 내지 85℃의 범위에 걸쳐 3.5㎚의 순 파장편차를 겪는다. 상기 언급한 바와 같이, 3.5㎚의 파장편차는 일반적으로 CWDM 시스템에서 허용될 수 있다.

일반적으로, TEC는 냉각보다 가열시에 더 효율적이기 때문에 주변온도 이상으로 레이저 다이오드를 동작시킴으로써 TEC가 더 효율적으로 기능하게 된다. TEC가 레이저 다이오드를 냉각시키는 경우에서 처럼 서로 반대이기 보다는 TEC가 레이저 다이오드를 가열시키는 경우 열전효과 및 저항가열이 함께 작동하기 때문에 TEC는 냉각보다 가열시에 더 효율적이다. 효율성은 이용가능한 전력 및 이에 따라 작동하는 TEC의 능력이 특정 레벨에 제한되는 플러그형 트랜시버 애플리케이션에서 특히 중요하다. 가열모드만의 TEC를 갖는 CWDM 모듈의 실행은 제한된 전류인출이 허용가능한 최대치를 초과하지 않기 때문에 현재의 CWDM 트랜시버 표준하에서 받아들여질 수 있다.

도 7을 참조하면, 주변온도 대 레이저 온도의 3가지 또 다른 예들이 다른 가열 및 냉각 구성에 대해 나타나 있다. 특히, 도표(500)는 레이저 온도가 가열만 하는 구현에서 60℃로 고정되는 가열만 하는 실시예를 도시한 것이다. 상술한 바와 같이, 이는 가열만 하는 실시예이기 때문에, TEC 또는 저항 히터 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 도표(500)에서 뿐만 아니라 하기에 논의되는 각각의 도표(502 및 504)에서, TEC 또는 저항 히터에 의해 레이저에 제공될 수 있는 최대 가열은 75℃이다. 온도고정이 60℃이므로, 장치는 -15℃의 좌측으로 선(500)의 기울기로 나타낸 바와 같이 -15℃ 주변온도 이하에서는 온도고정을 상실한다. 또한, -60℃의 주변온도에서, 레이저는 35℃로 있다. 그 결과, 감소된 온도편이가 파장편이를 줄인다. 또한 60℃ 주변온도 이상에서, 레이저 온도는 어떠한 냉각도 할 수 없기 때문에 상승하는 주변온도에 따라 단계적으로 상승한다. 이는 60℃ 주변온도의 우측으로 선(500)의 위쪽 기울기로 도시되어 있다.

마찬가지로, 도표(502)는 온도고정이 45℃로 설정되는 또 다른 가열만 하는 실시예를 도시한 것이다. 이 경우 주변온도가 -30℃ 아래로 떨어질 때까지 고정을 상실하기 때문에 주변온도범위의 냉각 끝단에서 온도편이가 덜하다(그리고 이에 따른 파장편이도 덜하다). 그러나, 주변온도범위의 고온 끝단에서, 장치는 45℃에서 고정을 상실한다. 레이저 온도는 어떠한 냉각도 가능하지 않기 때문에 상승하는 주 변온도에 따라 단계적으로 상승한다. 따라서, 고온에서 더 큰 온도 및 파장편차가 있다.

차례로, 도표(504)는 가열 및 냉각 모두가 가능하고 온도가 45℃로 고정되는 실시예를 도시한 것이다. 이 실시예에서, TEC에 의해 행해질 수 있는 최대 냉각은 15℃이다. 따라서, 장치는 냉각 끝단에서는 -30℃로 고정되나 고온 끝단에서는 단지 60℃(냉각의 45℃ 더하기 15℃)로 고정된다. 따라서, 장치에서의 가열 및 냉각을 가능하게 하는 것이 온도고정이 결정될 수 있는 범위를 최대화하는 것임을 쉽게 알 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에서, 레이저를 설정온도로 가열하는 것으로는 넓은 온도범위에 걸쳐 송신기의 정확한 동작을 보장하는데 충분하지 않다. 이는 레이저 온도가 변하고 뿐만 아니라 50℃ 위로 확장된 주기동안 동작될 때 대부분의 종래 CWDM 분포 궤환형 레이저가 성능 및/또는 신뢰도 문제를 가짐으로써 기울기 효율이 떨어지고 소광비도 따라서 낮아지기 때문이다.

일반적으로, 광송신기는 이진수 데이터 전송을 할 수 있는 다양한 전력레벨로 전송하도록 구성된다. 보다 상세하게, 비교적 큰 광전력 전송레벨 P1이 이진수 1로 표현되는 반면에, 비교적 작은 광전력 전송레벨 P0는 이진수 0을 나타낸다. 따라서, 이진수 데이터의 광전송은 광송신기의 출력전력을 변조함으로써 달성된다. 이러한 광전력 전송레벨은 광송신기의 성능에 대해 어떤 의미를 갖는다.

예컨대, 광송신기는 일반적으로 (dBm으로 표현되는 전력에 대해) P1/P0로 정의된 특징적인 "소광비"를 갖는다. 이상적인 광송신기는 0의 P0를 가지며, 이에 따 라 광소광비는 무한일 수 있다. 그러나, 실제로, 광송신기는 P0가 레이저 임계치 부근이도록 바이어스되어야만 하며, 그 결과 P0는, 반드시, 0보다 약간 더 크다. 이는 적어도 일부의 광전력이 P0로 송신되고 실제 소광비는 무한이지 않은 것을 의미한다.

특정한 소광비 값 뿐만 아니라 소광비에서의 변동은 전송된 데이터스트림과 관련된 비트 오류율(bit error rate, BER)과 관계있다. 일반적으로 BER은 기정의된 비트 시퀀스내에서 발생하는 데이터 오류 개수의 카운트로부터 발생된다. 이상적인 BER은 0인 반면에, 이 결과는 일반적으로 실제로 달성될 수 없으며 몇몇 BER은 당연히 인정되야만 한다. 여하튼, 허용가능한 레벨에서 BER의 유지가 중요한데 이는 비교적 일정한 BER은 광학 시스템의 성능에 대한 예측도를 제공하고 또한 시스템 신뢰도에 기여하기 때문이다.

비교적 낮은 소광비는 문제가 될 뿐만 아니라 높은 소광비, 또는 소광비 변동도 또한 문제에 대한 원인이다. 특히, 가능한 한 많이 공장 교정 세팅에서 소광비를 일정하게 유지시키는 것이 바람직하다. 특히, 소광비의 감소는 신호 대 잡음비에 대한 문제를 야기시킬 수 있는 한편 소광비의 증가는 더 악영향을 끼칠 수 있으며, 이 경우 높은 소광비에서는 전송 성능이 심하게 저하될 수 있다.

특히, 주변온도가 변함에 따라 바람직하지 못한 소광비 변화에 대해 교정을 할 필요가 있다. 소광비 교정은 온도오차 또는 절대온도가 아니라 조정된 온도로부터 얼마나 멀리 떨어져 레이저가 실제로 동작하는지를 토대로 요구된다. 조정된 온도는 어떤 경우 변할 수 있기 때문에, 측정된 온도가 아니라 온도오차에 대한 이러 한 교정을 기초로 하는 것이 중요하다. 소광비를 교정하기 위해, 본 발명의 다양한 실시예들은 레이저용 AC 전류를 구동하는 AC 스윙(swing)을 설정하는 룩업 테이블을 갖는 펌웨어(firmware)를 포함한다. 레이저 온도가 설정점 이상 또는 이하로 올라가는 경우, AC 스윙은 소광비를 일정하게 유지시키기 위해 룩업 테이블에 의해 지시된 바와 같이 증가 또는 감소된다. 일실시예에서, 룩업 테이블은 해당하는 레이저 온도 행들에 따라 정렬되는 온도오차, 레이저 바이어스 전류 및 AC 변조와 같은 열(column)들을 개념적으로 가지게 된다.

도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 현재의 CWDM 표준은 각 통과대역의 가장자리상에 가파른 숄더(shoulder)를 만드는 수동 통과대역 필터를 사용하여 대략 11㎚ 대역폭을 이용한다. 따라서, 레이저에서 방출된 광을 지정된 11㎚ 대역폭 내에 유지시키는 것이 필수적이다. 본 발명의 실시예는 레이저를 고정시키는 온도에 의해 주변온도가 넓은 범위에 걸쳐 편이될 때 방출광의 파장이 지정된 대역폭을 벗어나 편이하지 못하게 보장한다.

바람직한 고정온도는 고정 상실이 최소화되고 균형을 유지하도록 선택된다. 예컨대, 동작 주변온도범위가 -40℃ 에서 85℃이고 TEC가 20℃의 냉각과 65℃의 가열을 제공할 수 있는 경우, 최적의 레이저 설정온도는 각각의 상단과 하단에서 고정상실을 균형을 이루게 하는 온도, 대략 45℃가 될 것이다. 다르게 말하면, 이 장치는 하단에서 20도 상단에서 20도에 대해 고정을 상실할 것이다. 이 방법의 계산은 또한 이 경우 최대 냉각이 0도인 것을 제외하고 가열만 하는 설계에 대해 정확하다.

대안으로, 극한의 냉온이 고려될 필요가 없는 경우, 고온이 설정점으로서 선택될 수 있어 냉각시 과도한 에너지 낭비를 방지한다. 예컨대, 많은 종래의 트랜시버 부품들이 현재 동작하고 있는 최대 동작온도로서 50℃가 설정점으로서 선택될 수 있다. 그러나, 더 높은 온도를 유지할 수 있는 트랜시버 부품이 사용되는 경우, 55℃, 60℃, 65℃, 70℃, 75℃, 80℃ 또는 85℃와 같은 높은 레이저 온도가 설정점으로서 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 송신기를 조정하는 일예시적인 방법은 트랜시버(100)와 통신하는 컴퓨터 또는 다른 장치에 먼저 명령를 내려 소정의 CWDM 채널내의 타겟 파장을 설정하게 하고 마이크로프로세서(130)에 명령을 내려 (TEC 명령 신호를 통해) TOSA(114)에 있는 레이저 다이오드의 설정온도를 설정하게 하는 것을 포함한다.

추가로, 마이크로프로세서(130)와 통신하는 컴퓨터는 또한 레이저 동작에 대한 I_{레이저 바이어스} 및 AC 변조를 디폴트(default) 값으로 설정할 수 있다. 이들 값은 레이저의 동작온도가 설정온도를 초과하거나 아래로 떨어지는 경우 룩업 테이블이나 필요에 따라 다른 방법을 참조함으로써 나중에 변경될 수 있다.

특정한 레이저 다이오드 온도와 전류 밀도에서 트랜시버에 의해 생성된 파장은 레이저 다이오드마다 다르기 때문에, 트랜시버(100)는 블록(306)에 도시된 바와 같이 광네트워크에서 설치되기 전에 초기에 조정될 수 있다. 상기 조정은 온도 및 다른 동작조건을 가변하는 한편 레이저 다이오드에 의해 생성된 광신호의 파장을 감시하고 그런 후 마이크로프로세서(130)의 메모리에 조정 정보를 저장하는 것을 포함한다. 광전자 장치의 센서로부터 아날로그 신호를 수신하고 상기 아날로그 신호를 또한 메모리에 저장되는 디지털 값으로 변환시키는 것을 포함한다. 이러한 데이터의 사용으로, 장치는 마이크로프로세서에서 디지털 값을 기초로 제어신호를 발생시켜 레이저 다이오드의 온도를 제어하여 소정의 방출 파장을 유지시킨다.

도 8을 참조하면, CWDM 송신기를 동작시키는 또 다른 예시적인 방법이 블록형태로 도시되어 있다. 초기에, 블록(402)에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 또는 다른 장치가 마이크로프로세서(103)에 명령을 내려 (TEC 명령 신호를 통해) TOSA(114)에 있는 레이저 다이오드의 설정온도를 설정하게 한다.

그런 후, 레이저 다이오드의 동작온도는 예컨대 하나 이상의 온도센서(204,208,210)를 참조로 또는 블록(404)에 도시된 바와 같이 온도를 결정하기 위해 해당기술분야에 공지된 다른 방법들을 사용하여 계속적으로 또는반복적으로 정해진다. 예컨대, 마이크로프로세서(103)는 레이저 다이오드 온도를 검사하여 설정온도 이상인지 또는 이하인지를 알아본다. 레이저 다이오드 온도가 설정온도 이상 또는 이하인 경우, 블록(406)에 도시된 바와 같이, 필요에 따라 TEC(또는 다른 온도 컨트롤러) 동작이 조절되고 온도감시가 계속된다. 레이저 다이오드 온도가 설정점 온도 이상인 경우, TEC는 냉각모드로 동작한다. 레이저 다이오드 온도가 설정점 온도 이하인 경우, TEC는 가열모드로 동작한다.

그러나, 트랜시버에 적용가능한 표준으로 인해, 트랜시버의 전체 동작주변온도 범위에 걸쳐 설정점까지 레이저 다이오드를 가열 또는 냉각시킬 수 있을 정도로 전력이 충분치 않을 수 있다. 따라서, 마이크로프로세서 또는 다른 장치들은 블록(408)에 도시된 바와 같이, 레이저 다이오드 온도를 설정점으로 복귀시키기 위해 충분한 가열 또는 냉각이 발생하기 전에 소비전력이 최대인지를 감시한다. 소비전력이 최대인 경우, 레이저 다이오드는 설정점 이상 또는 이하로 동작하게 되고 파장편차가 발생한다. 소광비 문제를 방지하기 위해, 마이크로프로세서 또는 다른 장치들은 블록(410)에 도시된 바와 같이 예컨대 TOSA 펌웨어에 있는 룩업 테이블을 참조하고 AC 스윙이 레이저 전력 및 소광비에 대한 동작 타겟값을 달성하도록 필요에 따라 조절된다.

몇몇 실시예에서, 트랜시버 컨트롤러(미도시)는 다른 경우 마이크로프로세서(130)에 의해 수행된 몇몇 기능을 수행하는데 사용된다. 예컨대, 트랜시버 컨트롤러는 테이블에 있는 값들을 찾아보고 이들 값들을 하나 이상의 디지털 아날로그 변환기를 통해 출력하도록 사용될 수 있다. 따라서, 룩업 테이블(또는 룩업 테이블의 일부)이 또한 트랜시버 컨트롤러에 의해 접속되거나 저장될 수 있어 일부 제어신호를 출력하는 한편 마이크로프로세서(130)가 다른 제어신호를 출력할 수 있다.

본 발명의 범위내에 있는 실시예들은 또한 컴퓨터 수행가능한 명령어 또는 저장된 데이터 구조를 갖거나 전달하는 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함한다. 이러한 컴퓨터 판독가능한 매체는 일반용 또는 특수용 컴퓨터에 의해 접속될 수 있는 임의의 이용가능한 매체일 수 있다. 한정되지 않는 예로써, 이러한 컴퓨터 판독가능한 매체는 트랜시버 펌웨어에 구현될 수 있고/있거나 컴퓨터 실행가능한 명령어 또는 데이터 구조의 형태로 소정의 프로그램 코드 수단을 전달하거나 저장하는데 사용될 수 있고 마이크로프로세서(130)에 의해 일반용 또는 특수용 컴퓨터에 의해 접속될 수 있는 RAM, ROM, EEPROM 또는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 예컨대, 컴퓨터 실행가능한 명령어는 마이크로프로세서(130), 일반용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터, 또는 특수용도의 처리장치가 소정의 기능 또는 기능 그룹을 수행하게 하는 명령어 및 데이터를 포함한다. 필요하지는 않으나, 본 발명은 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 이와 같은 컴퓨터 실행가능한 명령어의 전체 내용에 설명되거나 주장될 수 있다. 이러한 실행가능한 명령어 또는 관련된 데이터 구조의 특정 순서는 이러한 동작에 설명된 기능을 구현하기 위한 대응하는 동작의 예를 나타낸다. 따라서, 상기에 개시된 본 발명의 방법은 컴퓨터 실행가능한 명령어로서 컴퓨팅 장치에 의해 동작되도록 구성될 수 있다.

본 발명은 본 발명의 기술사상 또는 본질적인 특성으로부터 벗어남이 없이 다른 특정한 형태로 구현될 수 있다. 상술한 실시예는 모든 면에서 예시용이며 한정되지 않는 것으로 간주되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 설명에 의해서라기 보다는 특허청구범위에 의해 나타나진다. 특허청구범위의 균등의미 및 범위내에 있는 모든 변경들도 본 발명의 범위내에 포함되어야 한다.

본 발명의 상세한 설명에 포함됨.

Claims

소정의 허용오차 범위내에 레이저 다이오드에 의해 방출된 광의 파장을 유지하는 방법에 있어서,

적어도 제 1 선택 온도로부터 제 2 선택 온도까지 동작할 수 있고, 상기 제 1 온도에서 상기 제 2 온도의 온도범위에 걸쳐 레이저 다이오드에 의해 방출된 광의 파장이 필요한 양보다 더 큰 양만큼 편이되는 레이저 다이오드를 제공하는 단계와,

상기 레이저 다이오드를 필요에 따라 가열 또는 냉각시키는 단계를 포함하고,

상기 레이저 다이오드는

상기 제 1 온도와 상기 제 2 온도 사이에 있는 제 3 온도 이하로 떨어지지 않거나,

상기 제 3 온도와 상기 제 2 온도 사이에 있는 제 4 온도 이상으로 올라가며,

상기 제 3 온도에서 상기 제 4 온도에 이르는 온도범위에 걸쳐 상기 레이저 다이오드에 의해 방출된 광의 파장편이가 소정의 허용오차 범위내에 있는 양만큼 편이되는 레이저 다이오드에 의한 방출광 파장의 유지방법.
제 1 항에 있어서,

상기 레이저 다이오드는 저밀도 파장분할다중(Control For Coarse Wavelength Division Multiplexing) 모듈의 일부를 구비하는 레이저 다이오드에 의한 방출광 파장의 유지방법.
제 1 항에 있어서,

상기 레이저 다이오드의 온도를 제어하기 위해 상기 레이저 다이오드에 결합된 온도 컨트롤러에 의해 상기 레이저 다이오드 가열동작이 수행되는 레이저 다이오드에 의한 방출광 파장의 유지방법.
제 3 항에 있어서,

상기 온도 컨트롤러는 열전냉각기를 구비하는 레이저 다이오드에 의한 방출광 파장의 유지방법.
제 1 항에 있어서,

레이저 다이오드의 온도가 상기 제 3 온도를 초과할 시에, 특정 하한 이상으로 소광비를 유지시키기 위해 상기 레이저 다이오드에 대한 AC 스윙(AC swing)을 조절하는 단계를 더 포함하는 레이저 다이오드에 의한 방출광 파장의 유지방법.
제 6 항에 있어서,

상기 AC 스윙은 레이저 다이오드 온도를 기초로 한 AC 스윙을 나타내는 룩업 테이블(look up table)을 참조로 하여 조절되는 레이저 다이오드에 의한 방출광 파장의 유지방법.
제 1 항에 있어서,

상기 레이저 다이오드의 온도는 상기 레이저 다이오드와 교신하는 온도 센서, 광전자 어셈블리내에 위치된 온도 센서, 및 상기 광전자 어셈블리 외부에 위치된 온도 센서로 이루어진 그룹으로부터 선택된 장치에 의해 결정되는 레이저 다이오드에 의한 방출광 파장의 유지방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 온도 및 상기 제 2 온도는 전체 온도범위에 걸쳐 동작하는 레이저 다이오드 동작이 8㎚ 보다 큰 파장편이를 겪을 수 있는 온도범위 만큼 떨어져 있는 레이저 다이오드에 의한 방출광 파장의 유지방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 온도는 약 -40℃ 이하를 포함하고 상기 제 2 온도는 약 85℃ 이상을 포함하는 레이저 다이오드에 의한 방출광 파장의 유지방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 3 온도는 적어도 약 50℃를 포함하는 레이저 다이오드에 의한 방출 광 파장의 유지방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 3 온도는 적어도 약 70℃를 포함하는 레이저 다이오드에 의한 방출광 파장의 유지방법.
광전자 어셈블리의 일반적인 주변온도 이상인 설정점 온도까지 상기 광전자 어셈블리내의 레이저 다이오드를 가열시키는 단계와,

광을 방출하도록 상기 레이저 다이오드를 동작시키는 단계와,

상기 레이저를 상기 설정점 온도 주위의 선택된 범위내에 유지시키기 위해 상기 레이저 다이오드를 가열 또는 냉각시키는 단계와,

상기 레이저 다이오드의 온도가 상기 설정점 이상인 것을 식별한 경우, 특정 하한 이상으로 상기 레이저 다이오드에 의해 방출된 광신호의 소광비를 유지하도록 상기 레이저 다이오드를 구동시키는 AC 스윙을 조절하는 단계를 포함하는 CWDM 시스템에 사용하기 위한 광전자 어셈블리 동작방법.
제 12 항에 있어서,

상기 레이저 다이오드와 교신하는 온도 센서, 상기 광전자 어셈블리내에 위치된 온도 센서, 및 상기 광전자 어셈블리 외부에 위치된 온도 센서로 이루어진 그룹으로부터 선택된 장치에 의해 상기 레이저 다이오드의 온도를 감시하는 단계를 더 포함하는 CWDM 시스템에 사용하기 위한 광전자 어셈블리 동작방법.
제 12 항에 있어서,

상기 레이저 다이오드를 가열시키는 동작은 열전냉각기에 의해 수행되는 CWDM 시스템에 사용하기 위한 광전자 어셈블리 동작방법.
제 12 항에 있어서,

상기 AC 스윙은 레이저 다이오드 온도를 기초로 한 AC 스윙을 나타내는 룩업 테이블을 참조로 하여 조절되는 CWDM 시스템에 사용하기 위한 광전자 어셈블리 동작방법.
제 12 항에 있어서,

상기 설정점 온도는 적어도 약 50℃를 포함하는 CWDM 시스템에 사용하기 위한 광전자 어셈블리 동작방법.
광을 방출하기 위한 레이저 다이오드를 포함하는 광전자 어셈블리와,

상기 레이저 다이오드의 동작을 제어하기 위한 레이저 드라이버와,

상기 레이저 다이오드의 온도를 제어하기 위해 상기 레이저 다이오드에 결합된 온도 컨트롤러와,

상기 레이저 다이오드와 관련된 온도를 검출하는 적어도 하나의 온도 센서 와,

상기 검출된 레이저 다이오드 온도를 기초로 상기 레이저 다이오드의 AC 스윙을 제어하기 위해 룩업 테이블을 저장하도록 구성된 메모리와,

상기 온도 컨트롤러가 설정점 온도 부근의 범위내에 상기 레이저 다이오드 온도를 유지시키도록 상기 온도 컨트롤러의 동작을 제어하기 위한 상기 온도 컨트롤러로의 명령 신호 및 상기 레이저 다이오드의 AC 스윙을 제어하기 위한 상기 레이저 드라이버로의 명령 신호를 발생시키는 하나 이상의 제어장치를 구비하는 광전자 장치.
제 17 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 온도 센서는 상기 광전자 어셈블리내의 온도를 감시하는 레이저 온도 센서와 상기 광전자 어셈블리 외부의 주변온도를 감시하는 외부 온도센서를 포함하고,

상기 광전자 어셈블리내의 온도와 감시된 주변온도 모두의 함수로서 상기 온도 컨트롤러에 명령 신호를 발생시키도록 마이크로프로세서가 구성되는 광전자 장치.
제 17 항에 있어서,

상기 온도 컨트롤러는 열전냉각기를 구비하는 광전자 장치.
제 17 항에 있어서,

상기 광전자 장치는 저밀도 파장분할다중(CWDM) 모듈을 구비하고, 상기 CWDM 모듈은 제 1 온도에서 제 2 온도까지 동작하도록 구성되고, 상기 제 1 온도 및 상기 제 2 온도는 전체 온도범위에 걸쳐 동작하는 레이저 다이오드의 동작이 8㎚ 보다 큰 파장편이를 겪을 수 있는 온도범위 만큼 떨어져 있는 광전자 장치.