KR102001896B1 - 광변조기용 바이어스 전압의 제어 - Google Patents

Abstract

바이어스 전압(20) 인가에 의해 바이어스되도록 구성될 수 있는 바이어스 가능 부품을 포함하는 광변조기에 공급되는 바이어스 전압(20)을 제어하는 방법 및 장치가 제공되며, 본 방법은 변조기 출력 파워에 대한 타겟을 제공하는 단계와, 바이어스 가능 부품에, 출력 파워가 타겟의 사전에 정해진 범위 내에 있도록 바이어스 가능 부품을 바이어스하는 바이어스 전압(20)을 인가하는 단계와, 출력 파워를 모니터링하고, 변조기의 출력 파워가 사전에 정해진 범위의 바깥에 있는 것으로 판정되면, 출력 파워를 다시 사전에 정해진 범위 내에 있게 하기 위해 바이어스 전압(20)의 값을 변경하는 단계와, 변조기에 대한 광입력을 모니터링하고, 디스에이블되었다면, 바어이스 전압(20)을 변조기가 쿼드러처에서 얼마나 길게 작동하는지에 좌우되는 사전에 정해진 길이의 시간 동안 자신의 현재 레벨로 유지하는 단계를 포함한다.

Description

광변조기용 바이어스 전압의 제어{CONTROLLING BIAS VOLTAGES FOR OPTICAL MODULATORS}

본 발명은 광변조기에 공급되는 바이어스 전압을 제어하는 것에 관한 것이다.

통신 시스템에 바이어스 컨트롤러 및 변조기(예컨대, MZ(Mach-Zehnder) 변조기)를 사용하는 것이 공지되어 있다. 컨트롤러 및 변조기는 입력 광 캐리어 신호를 무선 주파수(RF) 통신 신호로 변조하기 위해 사용될 수도 있다.

도 1은 MZ 변조기(1)의 개략도(실척으로 나타내지 않은)이다.

MZ 변조기(1)는 입력 광 캐리어 신호가 통신 신호, 예컨대 RF 통신 신호로 변조될 수 있도록 하는 메카니즘을 제공한다. 이 예에서, 변조기는 리튬 니오베이트(LiNbO₃) 또는 갈륨 아세나이드(GaAs) 또는 인듐 포스파이드(InP)와 같은 적절한 기판에서 광도파관을 형성함으로써 생성되는 간섭계인 것이 효과적이다.

MZ 변조기(1)의 도파관(11)은 광커플러(13)에서 재결합하기 전에 2개의 브랜치(11a, 11b)로 분할된다. 광빔 형태의 광 캐리어 신호는 변조기(1)의 일측에 진입하고(도 1의 좌측편에 화살표로 나타낸 바와 같이), 도파관(11)의 브랜치(11a, 11b) 둘 모두를 통과한 후에 반대측(즉, 도 1의 우측편)에서 변조기(1)를 빠져나온다.

도파관 브랜치 중의 하나의 브랜치(11a)는 도파관(11)의 각자의 브랜치(11a, 11b)를 이동하는 광들 간에 위상차를 도입하도록 기능하는 비대칭부(15)를 포함한다. 위상차는 통상적으로 1300 또는 1550 ㎚ 범위에 있는 작동 파장에서 대략 90도 이도록 선택된다. 이것은 광출력이 명목상으로 자신의 최대치의 50%인 쿼드러처 바이어스(quadrature bias)를 유도한다.

리튬 니오베이트(GaAs 또는 InP와 같은 기타 유사 재료와 마찬가지로)는 광전 효과를 나타내는 결정 구조를 갖는 글래스형 재료(glass-like material)이며, 이 광전 효과에 의해 전압이 인가되는 때에 결정 구조의 굴절률이 변화된다. 구체적으로, 인가된 전압에 의해 유도된 전계의 방향은 굴절률의 증가 또는 감소를 야기한다. 증가된 굴절률은 결정을 통해 이동하는 광을 느려지게 하도록 작용하며, 감소된 굴절률은 결정을 통해 이동하는 광의 속도를 증가시키도록 작용한다. MZ 변조기에서, 리튬 니오베이트 재료는 일반적으로 입력 광신호에 대해 X 컷, Y 전파 결정 방향(X cut, Y propagate crystal orientation)을 갖도록 배열되며, 이 맥락에서 X 방향(양의 또는 음의)으로 인가된 전계는 재료의 굴절률의 변화를 야기하며, 이것은 Y 축을 따라 통과하는 광의 속도에 영향을 준다.

도 1에 도시된 바와 같이, 도파관(11)의 브랜치(11a, 11b) 사이에는 변조 전극(7)이 제공된다. 변조 전극(7)이 인가된 신호(예컨대, 무선 주파수 또는 디지털 통신 신호)에 의해 에너지를 공급받게 될 때에, 변조 전극(7)과 각각 제1 접지면(3)과 제2 접지면(5) 사이에는 양의 전계와 음의 전계가 형성된다. 변조 전극(7)은 변조 신호가 MZ 변조기(1)를 통해 광 캐리어 신호와 함께 이동하도록 전송 라인으로서 설계되며, 이에 의해 높은 변조 주파수가 달성될 수 있다.

양의 전계와 음의 전계는 도파관(11)의 2개의 브랜치(11a, 11b)의 굴절률이 변화되도록 하고(양의 전계는 브랜치 11a에 대해서 굴절률의 증가를 야기하고, 음의 전계는 브랜치 11b에 대해서 굴절률의 감소를 야기함), 각각의 브랜치를 통한 광 캐리어 신호의 그 결과의 상이한 전파 속도는 광결합기(13)로 출력된 신호의 위상의 변화를 야기하며, 이러한 위상 변화는 광결합기(13)로부터의 광의 출력 레벨이 변화되도록 한다. 실제로, 각각의 브랜치가 받게 되는 전계가 변조 전극(7)에 인가된 통신 신호로 변경됨에 따라, 2개의 브랜치를 통과하는 광 간의 위상차가 변화되고, 광결합기(13)로부터의 광신호 출력의 출력 레벨이 그에 따라 변경된다. 이것의 순수 작용은 입력 광 캐리어 신호가 변조 전극(7)에 인가된 통신 신호로 변조된다는 것이다.

도 2는 변조기 전달 함수를 보여주는 개략도(실척으로 도시하지 않음)이다. MZ 변조기(1)의 이 전달 특성은 대략적으로 사인파이다. 가장 선형적인 변조는 쿼드러처 포인트(또한 간략하게 "쿼드러처"로도 알려진)에서와 그 주변에서 달성되는 경향이 있다. 쿼드러처 포인트는 도파관(11)의 각자의 브랜치(11a, 11b)를 통해 이동하는 광 간의 90도 위상 관계가 있는 포인트이다. 전달 함수는 반복 함수(repeating function)이며, 이와 같이 상이한 바이어스 전압에서 다수의 쿼드러처 포인트가 있지만, 그 모두는 동일한 파워 출력을 갖는다. 제1 쿼드러처 포인트는 도 2에 도면 부호 A로 나타내어져 있다. 이 제1 쿼드러처 포인트 A에서, 출력 파워는 바이어스 전압으로 증가하고 있으며, 그러므로 이 쿼드러처 포인트 A는 양의 기울기의 쿼드러처 바이어스 포인트로서 지칭된다. 출력 파워가 바이어스 전압에 따라 감소하는 2개의 추가의 쿼드러처 포인트 B 및 C가 도 2에 도면부호 B 및 C로 나타내어져 있다. 이들 쿼드러처 포인트 B 및 C는 각각 음의 기울기의 쿼드러처 바이어스 포인트로서 지칭된다.

실제로는, 바람직한 90도 위상 시프트는 설사 달성된다 하더라도 극히 드물다. 이를 보상하기 위해, 바이어스 가능 부품(9)을 포함하고, 바이어스 가능 부품(9)에 DC 바이어스 전압을 인가하고, MZ 변조기(1)를 전술한 쿼드러처 포인트 중의 하나로 또는 그 부근으로 리턴하는 것이 보편적이다. 도 1에 도시된 구성에서, 바이어스 가능 부품(9)은 별개의 바이어스 전극을 포함한다(이것은 당업자에게 알려져 있는 다수의 대안의 구성의 예시에 불과하다). 예컨대, 바이어스 전압은 소위 바이어스-티(bias-Tee)를 통해 변조 전극(7)에 직접 인가될 수도 있다. 이러한 구성에서, DC 바이어스는 인덕터를 통해 전극에 연결되며, 인가된 신호(예컨대, RF 통신 신호)가 커패시터를 통해 전극에 연결된다.

이 구성이 갖는 문제점은 바이어스 포인트, 즉 MZ 변조기(1)를 쿼드러처 포인트로 또는 그 가까이로 리턴하기 위해 바이어스 가능 부품(9)에 인가될 필요가 있는 전압이, 시간이 지남에 따라 시프트한다는 것이다. 예컨대, 소위 트랩된 전하(trapped charge)(예컨대, 전극 사이의 영역에, 예컨대 디바이스의 표면 상의 실리콘 이산화물 버퍼층에 존재하는) 및 온도 불균일은 각각 바이어스 포인트를 시간당 수 밀리볼트에서부터 시간당 수 볼트까지의 어느 것의 비율로 시프트하도록 할 수 있다. 그러므로, 종래에는 바이어스 전압이, 설정된 후에는, 변화될 필요가 없는 시스템을 제공하는 것이 가능하지 않은 경우가 있다. 이와 같이, 변조기 선형성이 연장된 기간의 시간에 걸쳐 유지되도록 하기 위해 몇몇 종류의 동적 바이어스 제어를 제공하는 것이 일반적이다.

아날로그 영역에서, 이전에는 변조 전극에 파일롯 톤(pilot tone)(예컨대, 대상으로 하는 멀티-GHz 통신 신호에 대해서는 10 ㎑ 톤)을 인가하고, 변조기의 출력을 모니터링하고, 그 출력에 기초하여 바이어스 전압을 조정함으로써 동적 바이어스 제어가 달성되었다. 예컨대, 파일롯 톤의 2차 고조파(2^nd harmonic)가 일반적으로 쿼드러처 포인트에서 또는 그 주변에서 최소로 되는 경향이 있기 때문에, 이전에 제안된 한 가지 접근방법은 2차 고조파를 모니터링하고, 2차 고조파를 최소화하도록 인가 DC 바이어스 전압을 조정한다. 이전에는 디지털 영역에 대해서도 유사한 접근방법이 제안되었지만, 그 경우에는 인가되는 신호는 통상적으로 구형파 디더 신호(square wave dither signal)이고, 출력이 디지털 신호 프로세서에 의해 모니터링된다.

이들 접근방법의 각각이 동적 바이어스 제어의 형태가 제공될 수 있도록 하지만, 이들은 각각 그에 수반되는 단점을 갖는다. 예컨대, 파일롯 톤의 인가는 필수적으로 시스템의 성능을 제한하는 변조곱(modulation product)(예컨대, 측파대)을 발생시키며, 고충실도 광링크(high-fidelity optical link)에 대해서는 이러한 성능의 감소가 받아들여질 수 없다. 초고속 링크(예컨대, 100 GBit/s 까지의 속도를 갖는 디지털 링크, 및 60 ㎓ 까지의 주파수를 갖는 아날로그 링크)에서, 디더의 인가는 달성 가능한 데이터 레이트 및 달성할 수 있는 링크의 길이에 악영향을 줄 수 있다. 예컨대 위상 배열 안테나 시스템(phased array antenna system)에서와 같이 복수 채널이 요구되는 곳의 경우에서 특히 일반적인 또 다른 단점은 각각의 변조기가 상이함에 따라 바이어스 제어 하드웨어가 각각의 모든 변조기에 대해 전체적으로 복제(replicate)될 필요가 있다는 것이다. 이것은 시스템 부피, 복잡도 및 비용을 증가시킨다.

WO 2008/059198은 광변조기용 바이어스 컨트롤러를 개시하고 있다. 변조기는 변조기를 쿼드러처에서 작동하도록 구성하기 위해 인가 바이어스 전압에 의해 적절하게 바이어스될 때에 조작할 수 있는 바이어스 전극을 포함한다. 바이어스 컨트롤러는 변조기의 광출력 파워를 나타내는 파워 신호를 발생하기 위한 수단과, 이 발생 수단 및 바이어스 전극에 조작 가능하게 연결되는 프로세서를 포함한다. 프로세서는 발생 수단으로부터 파워 신호를 수신하고 바이어스 전극에 인가된 바이어스 전압을 제어하도록 배치된다. 프로세서는 바이어스 전극에 인가된 바이어스 전압을 변경하고 변조기를 위한 피크 광출력 파워를 결정(발생 수단으로부터 수신된 파워 신호로부터)하도록 구성된다. 프로세서는 또한, 피크 광파워에 좌우되어, 피크 출력 파워에 대한 사전에 결정된 값 및 쿼드러처에 대한 타겟 광 파워의 각자의 대응하는 값의 저장부(store)를 참조하여 쿼드러처에 대한 타겟 광파워를 결정하도록 구성된다.

제1 양태에서, 본 발명은, 광변조기를 쿼드러처(quadrature)로 작동하도록 바이어스 전압의 인가에 의해 바이어스되도록 구성될 수 있는 광변조기를 제어하는 방법을 제공하며, 상기 방법은, 상기 광변조기에 의해 광입력을 수신하는 단계; 상기 광변조기에 의해 출력 파워를 갖는 광출력을 출력하는 단계; 쿼드러처로 작동하는 상기 광변조기에 대응하는 출력 파워인, 출력 파워의 타겟을 제공하는 단계; 상기 광변조기에, 출력 파워가 타겟 출력 파워의 사전에 정해진 범위 내에 있도록 상기 광변조기를 바이어스하는 바이어스 전압을 인가하는 단계; 그 후, 상기 광변조기에 대한 광입력이 디스에이블된 것을 검출하는 단계; 상기 광변조기에 대한 광입력이 디스에이블되기 전에, 상기 광변조기의 출력 파워가 타겟 출력 파워의 사전에 정해진 범위 내에 있는, 시간의 길이인 제1 길이의 시간을 결정하는 단계; 및 상기 바이어스 전압을, 상기 제1 길이의 시간에 좌우되는 제2 길이의 시간 동안 자신의 현재 레벨로 유지하는 단계를 포함한다.

또 다른 양태에서, 본 발명은 광변조기에 공급되는 바이어스 전압을 제어하는 방법을 제공하며, 상기 광변조기는 광변조기가 쿼드러처로 작동하도록 바이어스 전압의 인가에 의해 바이어스되도록 구성될 수 있으며, 상기 방법은, 쿼드러처로 작동하는 광변조기에 대응하는 출력 파워인 변조기의 출력 파워의 타겟을 제공하는 단계와, 광변조기에, 광변조기의 출력 파워가 타겟 출력 파워의 사전에 정해진 범위 내에 있도록 광변조기를 바이어스하는 바이어스 전압을 인가하는 단계와, 광변조기의 출력 파워를 모니터링하고, 광변조기의 출력 파워가 타겟 출력 파워의 사전에 정해진 범위의 바깥에 있는 것으로 판정되면, 광변조기의 출력 파워를 다시 타겟 출력 파워의 사전에 정해진 범위 내에 있게 하기 위해 바이어스 전압의 값을 변경하는 단계와, 광변조기에 대한 광입력을 모니터링하고, 광변조기에 대한 광입력이 디스에이블된 것으로 판정되면, 바어이스 전압을 광변조기가 쿼드러처에서 작동하고 있는 시간의 길이에 좌우되는 사전에 정해진 길이의 시간 동안 자신의 현재 레벨로 유지하는 단계를 포함한다.

상기 바이어스 전압은 상기 사전에 정해진 바이어스 전압 범위 내에 있도록 한정될 수 있다.

상기 방법은, 상기 바이어스 전압이 상기 사전에 정해진 바이어스 전압 범위의 극단에 있는 전압이 된다면, 상기 바이어스 전압을 초기값과 동등하게 되도록 리셋하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 바이어스 전압을 바이어스 전압의 초기값과 동등하게 되도록 설정하기 전에, 상기 바이어스 전압의 현재값이 사전에 정해진 길이의 시간 동안 유지될 수 있다.

상기 바이어스 전압이 사전에 정해진 길이의 시간 동안 자신의 현재 레벨로 유지된 후에, 상기 바이어스 전압이 초기값으로 리셋될 수 있다.

상기 초기값은 0V이어도 된다.

상기 바이어스 전압이 자신의 현재 레벨로 유지되는 사전에 정해진 길이의 시간은 변조기가 쿼드러처로 작동하고 있는 시간의 길이가 임계값 아래인 경우에는 영(0)이 될 수 있다.

상기 방법은, 상기 광변조기의 출력 파워를 다시 상기 타겟 출력 파워의 사전에 정해진 범위 내에 있게 되도록 하기 위해, 상기 바이어스 전압이 사전에 정해진 바이어스 전압 범위 바깥에 있는 값으로 설정될 것이면, 호스트 시스템에 의한 사용을 위해 상태 메시지를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 방법은, 바이어스 전압이 사전에 정해진 바이어스 전압 범위의 극단에 있는 값이 되면, 호스트 시스템에 의한 사용을 위해 상태 메시지를 전송하는 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 광변조기의 출력 파워를 다시 상기 타겟 출력 파워의 사전에 정해진 범위 내에 있게 되도록 하기 위해 상기 바이어스 전압을 변경하는 단계는, 상기 광변조기의 출력 파워가 상기 타겟 출력 파워의 사전에 정해진 범위보다 높은지 아니면 낮은지의 여부를 판정하기 위해 상기 광변조기의 출력 파워를 상기 타겟 출력 파워에 비교하는 단계; 인가된 바이어스 전압에 관련하여 상기 광변조기의 출력 파워의 기울기의 방향을 판정하는 단계; 및 판정된 기울기 방향과, 상기 광변조기의 출력 파워가 상기 타겟 출력 파워의 사전에 정해진 범위보다 높은지 아니면 낮은지의 여부에 좌우되어, 상기 바이어스 전압을 사전에 정해진 양만큼 증가시키거나 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 바이어스 전압이 증가되거나 감소되는 사전에 정해진 양의 크기는 상기 광변조기가 얼마나 길게 쿼드러처로 작동하고 있는지에 좌우된다.

상기 광변조기의 출력 파워를 상기 타겟 출력 파워에 비교하는 단계는, 윈도우 비교기를 사용하거나, 또는 아날로그-디지털 변환기 및 디지털 처리 수단을 사용하는 중의 하나에 의해 수행될 수 있다.

상기 광변조기의 출력 파워는, 상기 광변조기의 출력 파워가 상기 타겟 출력 파워와 실질적으로 동등하다면, 상기 타겟 출력 파워의 사전에 정해진 범위 내에 있는 것으로 간주될 수 있다.

상기 타겟 출력 파워는 전위차계 또는 디지털-아날로그 변환기를 통해 제공될 수 있다.

또 다른 양태에서, 본 발명은 광통신 시스템을 위한 변조 유닛을 제어하는 방법을 제공하며, 상기 변조 유닛이 광 캐리어 신호를 발생하기 위한 레이저와, 상기 광 캐리어 신호를 변조하기 위한 광변조기를 포함하며, 상기 광변조기는 상기 광변조기가 쿼드러처로 작동하도록 바이어스 전압의 인가에 의해 바이어스되도록 구성될 수 있으며, 상기 방법은 상기 광변조기에 공급된 바이어스 전압을 상기한 양태 중의 임의의 양태의 방법을 이용하여 제어하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 양태에서, 본 발명은 광변조기가 쿼드러처로 작동하도록 바이어스 전압의 인가에 의해 바이어스되도록 구성될 수 있는 광변조기에 공급되는 바이어스 전압을 제어하기 위한 장치를 제공하며, 상기 장치는 하나 이상의 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는, 광변조기에, 광변조기의 출력 파워가 타겟 출력 파워의 사전에 정해진 범위 내에 있도록 광변조기를 바이어스하는 바이어스 전압을 인가하고, 타겟 출력 파워가 쿼드러처로 작동하고 있는 광변조기에 대응하는 출력 파워이며, 변조기의 출력 파워를 모니터링하고, 변조기의 출력 파워가 타겟 출력 파워의 사전에 정해진 범위 바깥에 있는 것으로 판정되면, 변조기의 출력 파워를 다시 타겟 출력 파워의 사전에 정해진 범위 내에 있게 되도록 하기 위해 바이어스 전압의 값을 변경하며, 광변조기에 대한 광입력이 디스에이블되었는지를 판정하도록 구성되며, 상기 하나 이상의 프로세서는 또한 광변조기에 대한 광입력이 디스에이블된 것으로 판정되면, 바이어스 전압을 사전에 정해진 길이의 시간 동안 자신의 현재 레벨로 유지하도록 구성되며, 사전에 정해진 길이의 시간은 광변조기가 쿼드러처로 작동하고 있는 시간의 길이에 좌우된다.

다른 양태에서, 본 발명은 광변조기가 쿼드러처로 작동하도록 바이어스 전압의 인가에 의해 바이어스될 수 있는 광변조기를 제어하는 장치를 제공하며, 상기 광변조기가 광입력을 수신하고 광출력을 출력하도록 구성되고, 상기 광출력이 출력 파워를 가지며, 상기 광변조기를 제어하는 장치는, 출력 파워가 타겟 출력 파워의 사전에 정해진 범위 내에 있도록 상기 광변조기를 바이어스하는 바이어스 전압을 상기 광변조기에 인가하도록 구성되며, 타겟 출력 파워가 쿼드러처로 작동하는 광변조기에 대응하는 출력 파워인, 전압 인가 수단; 상기 광변조기에 대한 광입력이 디스에이블된 것을 검출하도록 구성된 검출 수단; 및 제1 길이의 시간을 결정하도록 구성되며, 상기 제1 길이의 시간은 상기 광변조기에 대한 광입력이 디스에이블되기 전에 상기 광변조기의 출력 파워가 타겟 출력 파워의 사전에 정해진 범위 내에 있는 시간의 길이인, 하나 이상의 프로세서를 포함하며, 상기 전압 인가 수단은, 상기 광변조기에 대한 광입력이 디스에이블될 때에, 바이어스 전압을 현재 레벨로 제2 길이의 시간 동안 유지하도록 구성되며, 제2 길이의 시간은 제1 길이의 시간에 좌우된다.

다른 양태에서, 본 발명은 컴퓨터 시스템에 의해 실행될 때에 상기 컴퓨터 시스템으로 하여금 상기한 양태 중의 임의의 양태의 방법에 따라 작동하게 하도록 배치되는, 컴퓨터 프로그램 또는 복수의 컴퓨터 프로그램을 제공한다.

또 다른 양태에서, 본 발명은 상기한 양태에 따른 컴퓨터 프로그램 또는 복수의 컴퓨터 프로그램의 하나 이상을 저장하는, 기기 판독 가능 저장 매체를 제공한다.

도 1은 MZ 변조기의 개략도(실척으로 나타내지 않음)이다.
도 2는 변조기 전달 함수의 개략도(실척으로 나타내지 않음)이다.
도 3은 바이어스 컨트롤러의 실시예가 구현되는 제1 예의 네트워크의 개략도(실척으로 나타내지 않음)이다.
도 4는 바이어스 컨트롤러가 구현되는 제2 예의 네트워크의 개략도(실척으로 나타내지 않음)이다.
도 5는 제어 알고리즘의 실시예의 단계를 보여주는 프로세스 흐름도이다.
도 6은 바이어스 포인트 검색을 보여주는 그래프의 개략도(실척으로 나타내지 않음)이다.
도 7은 일례의 트래킹 또는 추적 프로세스(tracking or chase process)의 프로세스 흐름도이다.
도 8은 바이어스 포인트 검색을 보여주는 추가의 그래프의 개략도(실척으로 나타내지 않음)이다.
도 9는 레이저가 디스에이블되면 바이어스 컨트롤러에 의해 수행될 수 있는 프로세스의 단계를 보여주는 프로세스 흐름도이다.

이하에서는 변조기를 위한 바이어스 컨트롤러를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이다. 이러한 컨트롤러 및 변조기는 통상적으로 입력 광 캐리어 신호를 무선 주파수(RF) 통신 신호로 변조하기 위해 통신 시스템에 채용된다. 본 발명의 교시가 광통신 시스템, 즉 시스템의 노드가 광학적으로 연결되는 통신 시스템에서 커다른 활용성을 갖지만, 당업자는 본 발명의 교시가 그와 다르게 적용될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 이에 따라, 이하의 예시적 설명은 통신 시스템으로만 국한되는 것으로서 이해되지 않아야 한다.

도 3은 바이어스 컨트롤러(4)의 실시예가 구현되는 제1 예의 네트워크(100)의 개략도(실척으로 나타내지 않음)이다.

제1 네트워크(100)에서, 바이어스 컨트롤러(4)는 예컨대 도 1에 도시된 타입의 MZ 변조기와 같은 변조기에 연결된다. 도 3에서의 변조기는 통신 신호(RF 통신 신호와 같은)로 변조되는 광 캐리어 신호를 제공하도록 작동할 수 있는 연속파 레이저(continuous wave laser)에 의해 구동된다. 이 예에서, 변조기는 별도의 바이어스 전극을 포함하지만, 다른 구성도 가능하다.

바이어스 컨트롤러(4)는 옵티컬 탭 커플러(optical tap coupler)(5)를 통해 변조기 출력에 연결되는 광다이오드(6)를 포함한다. 옵티컬 탭 커플러(5)는 변조기의 광신호 출력을 모니터링하고 그 출력의 대략 1 내지 5%를 광다이오드(6)에 통과시키도록 작동할 수 있다. 광다이오드(6) 및 옵티컬 탭 커플러(5)는 단일 유닛으로 결합될 수도 있다(예컨대, 이 유닛은 부분 반사성 미러를 포함할 수도 있고, 광이 제1 광섬유를 통해 유닛에 진입하도록 배치될 수 있으며, 그 광의 대부분(예컨대, 95%)이 또 다른 광섬유 내로 반사되고, 그 광의 일부분(예컨대, 5%)이 미러를 통해 광다이오드(6)에 입사되도록 투과된다). 대안으로서, 광다이오드(6)는 변조기에 통합될 수도 있다. 즉, 다른 실시예에서, 바이어스 컨트롤러(4)가 광다이오드(6)를 포함하지 않고, 그 대신 광다이오드가 변조기와 통합된다. 통합된 광다이오드는 출력 도파관으로부터 소산장(evanescent field)을 캡쳐하도록 배치될 수 있거나, 또는 이와 달리 변조기의 덤프 포트(dump port)로부터 출력된 광을 캡쳐하기 위해 변조기의 단부를 향하도록 배치될 수도 있다. 통합된 광다이오드의 사용은 출력 손실을 최소화하는 경향이 있어서 이롭다. 더욱이, 통합된 광다이오드가 변조기의 덤프 포트로부터 출력된 광을 캡쳐하도록 배치되면, 광다이오드는 훨씬 더 높은 광입력에 노출되는 경향이 있다. 그러므로, 후속의 민감한 검출 회로의 필요성이 감소되거나 제거될 수도 있다.

광다이오드(6)는 역바이어스된다. 광다이오드(6) 상에 입사하는 광은 입사광에 비례하는 전류로 변환된다. 광다이오드(6)는 비교적 큰 면적의 낮은 대역폭의 디바이스이며, 이로써 변조된 신호의 무선 주파수(RF) 성분을 검출하는 것이 방지된다. 그러므로, 광다이오드(6)는 단지 신호의 직류(DC) 성분을 리턴하는 경향이 있어서 이롭다.

광다이오드(6)의 출력은 저항기(8)에 연결된다. 저항기(8)는 전류(광다이오드(6)로부터 저항기(8)를 통과한)를 전압으로 변환한다. 저항기(8)는 전류를 전압으로 변환하는 비교적 간략하고 저렴한 수단을 제공하는 이점이 있다. 다른 실시예에서, 이러한 변환은 예컨대 트랜스임피던스 증폭기와 같은 상이한 수단에 의해 수행될 수도 있다. 트랜스임피던스 증폭기는 저항기보다 높은 감응성(sensitivity)을 제공할 것이며, 이에 의해 더 작은 양의 광파워가 변조기 출력으로부터 꺼내지도록 하는 것을 가능하게 한다.

저항기(8)의 출력은 윈도우 비교기(10)에 연결된다. 즉, 윈도우 비교기(10)의 입력은 저항기(8)에 의해 공급되는 전압이다. 윈도우 비교기(10)의 추가의 입력은 전위차계(potentiometer)(12)에 의해 공급되는 전압이다. 전위차계(12)는 타겟 전압으로서 사용하기 위한 전압을 윈도우 비교기(10)에 공급한다. 전위차계에 의해 공급되는 타겟 전압은 쿼드러처를 위한 변조기에 대한 타겟 광출력을 나타내는 신호이다. 다른 실시예에서, 타겟 전압은 상이한 수단에 의해 설정될 수도 있다. 예컨대, 타겟 전압은 디지털-아날로그 변환기(DAC)를 이용하여 설정될 수도 있다. 이것은 변조기의 바이어스 포인트의 원격 조정을 허용하여 이로울 것이다. 또한, 예컨대, 타겟 전압은 예컨대 저항기(8)가 가변 저항기이면 고정된 값을 취할 수 있다.

윈도우 비교기(10)는 저항기(8)에 의해 공급된 전압을 전위차계(12)에 의해 공급된 타겟 전압에 대해 비교한다. 이것은 기준 전압(즉, 저항기(8)에 의해 공급된 전압)이 타겟 전압에 비하여 "너무 높거나", "너무 낮거나", 또는 "수용 가능"한지를 판정하기 위해 행해진다. "수용 가능"이라는 표현은 예컨대 타겟 전압의 1% 차이 이내의 기준 전압을 지칭하도록 사용될 수 있다. "너무 높은"이라는 표현은 [타겟 전압 + 타겟 전압의 1%]보다 크거나 동일한 기준 전압을 지칭하도록 사용될 수 있다. "너무 작은"이라는 표현은 [타겟 전압 - 타겟 전압의 1%]보다 작거나 동일한 기준 전압을 지칭하도록 사용될 수 있다. 전술한 비교를 수행함에 있어서 윈도우 비교기(10)를 사용하는 것은 예컨대 단일 포인트 비교기가 사용되는 경우에 발생할 수도 있는 바이어스 전압에서의 진동(예컨대, 기준 전압이 너무 높게 되고 그리고나서 너무 낮게 되도록 반복하여 조정되는 때에 발생할 수도 있음)에 의해 야기된 문제를 경감하는 경향이 있어서 이롭다. 그럼에도 불구하고, 다른 실시예에서는 기준 전압과 타겟 전압을 비교하기 위해 단일 포인트 비교기 또는 다른 타입의 비교기가 사용될 수 있다.

윈도우 비교기(10)의 출력은 프로세서(14)에 연결된다. 윈도우 비교기(10)의 출력은 기준 전압이 타겟 전압에 비하여 너무 높거나, 너무 낮거나 또는 수용 가능한지의 여부에 관한 표시(indication)가 될 수 있다. 다른 실시예에서, 기준 전압과 타겟 전압의 비교의 결과는 상이한 방식으로 프로세서(14)에 표시될 수도 있다. 예컨대, 기준 전압이 타겟 전압에 비하여 너무 높거나 또는 너무 낮은 중의 하나라면, 윈도우 비교기(10)는 대응하는 신호를 프로세서(14)에게 전송하여, 기준 전압이 너무 높거나 또는 너무 낮은 중의 하나라는 것을 프로세서(14)에게 알려줄 수도 있는 한편, 기준 전압이 타겟 전압의 수용 가능한 범위 내에 있는 경우에는, 이러한 표시가 전송되지 않을 것이다. 그러므로, 프로세서(14)는 윈도우 비교기(10)의 출력을 이용하여 기준 전압이 타겟 전압에 비하여 너무 높은지, 너무 낮은지, 아니면 적당한지의 여부를 확인할 수 있다.

이 실시예에서, 프로세서(14)는 필드 프로그래머블 케이트 어레이(FPGA)이다. 다른 실시예에서, 프로세서(14)는 예컨대 콤플렉스 프로그래머블 로직 디바이스(Complex Programmable Logic Device, CPLD), 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 프로세서(DSP) 등과 같은 상이한 타입의 프로세서이다.

프로세서(14)는 윈도우 비교기(10)의 출력을 이용하여 제어 알고리즘을 수행하도록 구성된다. 프로세서(14)에 의해 사용된 제어 알고리즘의 실시예는 도 5를 참조하여 아래에 더욱 상세하게 설명되어 있다. 제어 알고리즘은, 윈도우 비교기(10)의 출력을 이용하여, 변조기가 쿼드러처 포인트(또는 다른 바이어스 포인트)에 도달할 때까지 변조기에 공급되는 바이어스 전압을 설정하거나 및/또는 조정하도록 수행된다. 바이어스 전압은 디지털-아날로그 변환기(DAC)(16) 및 증폭기(18)를 통해 프로세서(14)에 의해 변조기에 공급된다. DAC(16)는 예컨대 싱글-엔디드(single-ended)(양의 출력만의) 디바이스이어도 된다. 증폭기(18)는 양의 바이어스 전압뿐만 아니라 음의 바이어스 전압의 발생을 허용하기 위해 오프셋 전압을 제공할 수도 있다.

프로세서(14)는 또한 호스트 시스템(도면에 도시하지 않음)에 접속될 수도 있다. 이러한 접속은 프로세서(14)와 호스트 시스템 간에 정보가 전송될 수 있도록 이루어질 것이다. 예컨대, 프로세서(14)는 레이저의 상태를 호스트 시스템에게 보고하거나 및/또는 레이저에 의해 변조기에 공급되는 바이어스 전압을 값을 나타낼 수 있다. 또한, 예컨대, 호스트 시스템은 지시, 예컨대 프로세서(14)가 바이어스 전압을 자신의 초기, 즉 0V와 같은 개시값으로 "리셋"하여야 한다는 지시를 프로세서(14)에게 전송할 수 있다. 호스트 시스템은 예컨대 건강 모니터링 시스템, 또는 레이더 시스템용 전체 제어 시스템이어도 된다. 또한, 아래에 보다 상세하게 설명된 바와 같이, 호스트 시스템은 바이어스 전압이 조정되는지의 여부/바이어스 전압이 조정되는 시점을 제어하도록 구성될 수도 있다.

도 4는 바이어스 컨트롤러(4)가 구현되는 제2 예의 네트워크(101)의 개략도(실척으로 나타내지 않음)이다.

이 추가의 실시예에서, 레이저, 변조기, 바이어스 컨트롤러(4) 및 옵티컬 탭 커플러(5)는 도 1을 참조하여 전술한 바와 같이 배치된다. 제2 네트워크(101)는 또한 레이저를 제어하기 위한 레이저 컨트롤러를 포함한다. 레이저 컨트롤러는, 레이저에 작동 가능하게 연결될뿐만 아니라, 레이저의 상태를 나타내는 신호가 레이저 컨트롤러로부터 프로세서(14)에 전송될 수 있도록 프로세서(14)에 연결된다. 이들 신호를 이용하여, 프로세서(14)는 예컨대 레이저가 인에이블/디스에이블되는 때, 레이저 파워가 안정화되는 때 등을 결정할 수 있다. 프로세서(14)는 레이저의 상태에 관한 정보를 원격 시스템 또는 장치(예컨대, 호스트 시스템)에 중개할 수도 있다.

상기한 프로세서(14)를 포함하고, 상기한 구성 중의 임의의 구성을 구현하고 아래에 설명되는 방법 단계를 수행하기 위한 장치가, 예컨대 하나 이상의 컴퓨터 또는 기타 처리 장치 또는 프로세서와 같은 임의의 적합한 장치를 구성하거나 적합화하고, 및/또는 추가의 모듈을 제공함으로써 제공될 수 있다. 이 장치는 명령을 구현하고 데이터를 사용하는 컴퓨터, 컴퓨터의 네트워크, 또는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있으며, 하나의 컴퓨터 프로그램 또는 복수의 컴퓨터 프로그램의 형태의 명령 및 데이터가 컴퓨터 메모리, 컴퓨터 디스크, ROM, PROM 등과 같은 기기 판독 가능한 저장 매체 또는 이들 저장 매체 또는 기타 저장 매체의 임의의 조합에 저장된다.

도 5는 변조기에 인가되는 바이어스 전압을 설정하거나 및/또는 조정하기 위해 프로세서(14)에 의해 수행된 제어 알고리즘의 실시예의 단계를 보여주는 프로세스 흐름도이다.

단계 S2에서, 프로세서(14)는 변조기의 바이어스 전압을 0V로 설정한다.

단계 S4에서, 프로세서(14)는 레이저가 인에이블되기를, 즉 턴온되기를 대기하고 레이저가 안정화되기를 대기한다. 예컨대, 레이저가 안정화되기를 대기하는 것은 제1 네트워크(100)에서의 프로세서(14)에 의해 사전에 정해진 양의 시간을 대기함으로써 달성될 수 있다. 또한, 예컨대, 제2 네트워크(101)에서, 프로세서는 레이저가 인에이블되었거나 및/또는 레이저 파워가 안정화된 것을 나타내는 하나 이상의 신호(레이저 컨트롤러로부터의)를 전송할 수도 있다.

단계 S6에서, 프로세서(14)는 0V에 가장 근접한 변조기의 바이어스 포인트를 검색한다. 이 실시예에서, 이것은 0V에서 시작하여 점차적으로 진폭을 증가시키면서 지그재그 양상으로 변조기의 바이어스 전압을 스윕핑(sweeping)하는 프로세서(14)에 의해 수행된다.

이 실시예에서, 변조기의 바이어스 전압은 진폭을 점차적으로 증가시키면서 지그재그 양상으로 스윕된다. 다른 실시예에서, 바이어스 포인트에 대한 검색은 상이한 방식으로, 예컨대 증가하는 진폭을 갖는 바이어스 함수를 상이한 패턴(즉, 지그재그와는 다른 패턴)으로 교번적으로 증가시키고 감소시킴으로써(또는 감소시키고 증가시킴으로써) 수행될 수도 있다. 예컨대, 바이어스 전압은 시간에 맞게 증가하는 진폭을 갖는 사인 함수의 패턴으로 스윕될 수 있다.

도 6은 프로세서(14)에 의해 공급된 바이어스 전압(20)을 보여주는 그래프(102)의 개략도(실척으로 나타내지 않음)이다. 바이어스 전압(20)은 0V에서 출발하여 진폭이 점차적으로 증가하는 지그재그 양상으로 스윕된다. 이 실시예에서, 변조기의 바이어스 전압(20)은, 윈도우 비교기(10)의 출력이 상태를 변경할 때까지, 즉 윈도우 비교기(10)가 변조기의 출력 전압이 너무 낮다(타겟 전압에 비하여)는 것을 프로세서(14)에게 나타내주는 것으로부터 비교기의 출력 전압이 너무 높다(타겟 전압에 비하여)는 것을 프로세서(14)에 나타내주는 것으로 변경될 때까지, 이러한 지그재그 양상으로 스윕된다. 윈도우 비교기(10)의 출력의 상태의 이러한 변경은 변조기의 출력 전압이 전위차계(12)에 의해 윈도우 비교기(10)에 공급된 타겟 전압을 통과할 때에 발생한다. 그러므로, 변조기의 바이어스 포인트 또는 쿼드러처 포인트가 위치 확인된다.

단계 s8에서, 바이어스 포인트에서 변조기의 출력의 방향/기울기(즉, 양 또는 음)는 프로세서(14)에 의해 결정된다. 이 실시예에서, 이것은 윈도우 비교기(10)의 출력이 너무 높은 것으로부터 너무 낮은 것으로 변경(이 경우 바이어스 포인트에서의 그래프(102)의 기울기는 음이다)되는지 아니면 너무 낮은 것으로부터 너무 높은 것으로 변경(이 경우 바이어스 포인트에서의 그래프(102)의 기울기는 양이다)되는지의 여부를 판정함으로써 결정된다. 바이어스 포인트에서의 변조기 출력의 기울기의 방향의 판정은 프로세서(14)에 의한 바이어스 포인트의 트래킹을 용이하게 하는 경향이 있어서 이롭다.

변조기의 바이어스 포인트는 처음에는 예컨대 단기간 평균 인가 바이어스 전압에서의 변화로 인해 드리프트하는 경향이 있을 것이다. 바이어스 포인트의 이러한 (비교적 신속한) 드리프트를 처리하기 위해, 단계 s10에서, 프로세서(14)는 소위 "추적(chase)" 프로세스를 수행한다. 이 추적 프로세스는 사전에 정해진 기간의 시간(예컨대, 실험적으로 결정된 시간 기간, 예컨대 20초) 동안 프로세서(14)에 의해 수행된다.

추적 프로세스에 관한 추가의 정보는 도 7을 참조하여 아래에 제공되어 있다. 도 7을 참조하여 설명된 프로세스는 또한 나중에 설명되는 "고속-트래킹" 프로세스(단계 s18에서 수행되는) 및 나중에 설명되는 "저속-트래킹" 프로세스(단계 s20에서 수행되는)를 수행하기 위해 사용될 수도 있다. 기본적으로, 이 실시예에서, 추적 프로세스는 일정 기간의 시간(예컨대, 20초와 같은 실험적으로 결정된 시간 기간)에 걸쳐 비교적 커다란 단계로 바이어스 전압을 연속적으로 조정하는(즉, 증가시키거나 감소시키는) 것을 포함한다. 추적 프로세스 동안 프로세서(14)가 바이어스 전압을 조정하는 스텝은 프로세서(14)가 예컨대 단계 s18에서 수행되는 고속 트래킹 프로세스 및 단계 s20에서 수행되는 저속 트래킹 프로세스와 같은 다른 바이어스 포인트 트래킹 프로세스에서 바이어스 전압을 조정하는 스텝에 비하여 크다(이들 프로세스는 아래에 더욱 상세하게 설명되어 있다). 또한, 추적 프로세스는 윈도우 비교기(10)의 출력에 좌우되어 바이어스 전압을 조정하는 것을 포함한다. 예컨대, 변조기의 출력 전압이 너무 높은 것으로 윈도우 비교기(10)가 나타내고, 그래프(102)의 기울기가 현재 양인 것으로 프로세서(14)가 판정하면, 프로세서(14)는 변조기에 공급되는 바이어스 전압을 비교적 크게 감소시킨다. 마찬가지로, 변조기의 출력 전압이 너무 낮은 것으로 윈도우 비교기(10)가 나타내고, 그래프(102)의 기울기가 현재 양인 것으로 프로세서(14)가 판정하면, 프로세서(14)는 변조기에 공급되는 바이어스 전압을 비교적 크게 증가시킨다. 추적 프로세스 동안 바이어스 전압이 조정되는 비교적 큰 스텝 사이즈와 추적 페이스의 듀레이션(duration of the chase phase)은 실험적으로 결정될 수 있다. 예컨대, 추적 프로세스의 스텝 사이즈는 대략 125 mV로 되도록 결정될 수 있다. 추적 페이스 동안 사용된 스텝 사이즈 및/또는 추적 페이스의 듀레이션을 실험적으로 결정하는 것은, 도 5의 프로세스가 임의의 적절한 부품을 사용하여, 예컨대 하나 또는 복수의 상이한 제조업체로부터의 변조기를 사용하여, 구현될 수 있게 하는 경향이 있어서 이롭다.

변조기의 출력은 바이어스 입력 후에 상당하지만 가변적인 기간의 시간(예컨대, 100 내지 500 ms)만큼 뒤처질 수도 있다. 그러므로, 프로세서(14)가 바이어스 기울기를 잘못 계산할 가능성도 있다(즉, 프로세서(14)가 바이어스 포인트에서의 변조기 출력의 기울기를 실제로는 음인 때에 양인 것으로 판정할 수도 있고, 또한 그 반대일 수도 있다). 그 결과, 추적 프로세스 동안, 프로세서(14)는 잘못된 방향으로 바이어스 포인트를 "추적"할 수도 있다. 이것은 예컨대 변조기의 바이어스 포인트가 바이어스 전압(20)의 지그재그 부분의 모서리 직전인 경우에 발생할 수 있다.

이 문제는 아래에 설명되는 바와 같이 단계 s12 내지 s16을 수행함으로써 해결될 수 있다. 이와 달리, 이 문제는 예컨대 변조기의 바이어스 전압을 스위핑할 때에(단계 s6에서 수행되는 바와 같이) 바이어스 전압을 증가시키는 것과 바이어스 전압을 감소시키는 것 사이와 바이어스 전압을 감소시키는 것과 바이어스 전압을 증가시키는 것 사이의 특정한 기간의 시간 동안 실질적으로 일정한 바이어스 전압을 유지함으로써 해결될 수 있다. 즉, 바이어스 전압이 지그재그 양상으로 스윕되는 때에, 지그재그의 각각의 코너에서, 바이어스 전압은 특정한 양의 시간 동안 유지될 수 있다. 그러나, 이것은 바이어스 포인트를 찾아내는데 소요되는 시간의 길이를 증가시킬 것이다.

단계 s12에서, 프로세서(14)는, 추적 프로세스 동안, 윈도우 비교기(10)의 출력이 변조기의 출력 전압이 너무 높은 것으로 나타내는 것과 변조기의 출력 전압이 너무 낮은 것으로 나타낸 사이에 지속적으로 변화되는지의 여부를 판정한다.

단계 s12에서, 윈도우 비교기(10)의 출력이 변조기의 출력 전압이 너무 높은 것으로 나타내는 것과 변조기의 출력 전압이 너무 낮은 것으로 나타내는 사이에서 지속적으로 변화되는 것으로 판정되면, 그래프(102)의 기울기(단계 s8에서 결정된)가 정확한 것으로 판정된다. 이 경우, 도 5의 프로세스는 단계 s18로 진행하며, 이 단계는 단계 s14와 s16의 설명 후에 보다 상세하게 설명될 것이다.

그러나, 단계 s12에서, 윈도우 비교기(10)의 출력이 변조기의 출력 전압이 너무 높은 것으로 나타내는 것과 변조기의 출력 전압이 너무 낮은 것으로 나타내는 사이에서(즉, 윈도우 비교기(10)가 변조기의 출력 전압이 추적 프로세스 전반에서 너무 낮거나 또는 너무 높다는 것을 나타냄) 지속적으로 변화되지 않는 것으로 판정되면, 그래프(102)의 기울기는 정확하지 않은 것으로 판정된다. 이 경우, 도 5의 프로세스는 단계 s14로 진행한다.

단계 s14에서, 프로세서(14)는 바이어스 전압을 추적 프로세스의 개시 시에 가졌던 레벨로 되돌린다. 즉, 프로세서(14)는 바이어스 전압을 추적 프로세스의 개시 시의 바이어스 전압과 동등하게 되도록 설정한다. 다른 말로, 추적 프로세스 동안 바이어스 전압이 증가되면, 프로세서(14)는 바이어스 전압을 추적 프로세스 동안 증가한 양만큼 감소시킨다. 마찬가지로, 추적 프로세스 동안 바이어스 전압이 감소되면, 프로세서(14)는 바이어스 전압을 추적 프로세스 동안 감소한 양만큼 증가시킨다. 이와 같이 바이어스 전압을 바이어스 전압의 원래 레벨로 되돌리는 것은 변조기에 전압의 단계적 변화를 적용하는 것을 방지하기 위해 일정 기간의 시간에 걸쳐 수행될 수도 있다.

단계 s16에서, 단계 s10의 추적 프로세스는 바이어스 포인트에서의 변조기 출력의 정정된 기울기를 이용하여, 즉 단계 s8에서 결정된 것과 반대의 기울기를 이용하여 다시 수행된다.

그러므로, 단계 s16 후에, 변조기의 바이어스 포인트는 단계 s8에서 프로세서(14)에 의해 결정된 정확한 기울기를 갖는 것으로 하여 트래킹된다. 단계 s16 후에, 본 방법은 단계 s18로 진행한다.

단계 s18에서, 추적 프로세스가 사전에 정해진 기간의 시간 동안 수행된 후, 프로세서(14)는 소위 "고속 트래킹" 프로세스를 수행한다. 이 실시예에서, 고속 트래킹 프로세스는 프로세서(14)가 고속 트래킹 프로세스 동안 바이어스 전압을 조정하는 스텝이 추적 프로세스 동안 사용된 스텝에 비하여 비교적 작다는 것을 제외하고는 추적 프로세스와 동일하다. 예컨대, 고속 트래킹 프로세스를 위한 스텝 사이즈는 실험적으로 예컨대 대략 4 mV인 것으로 결정될 수도 있다. 고속 트래킹 프로세스 페이스 동안 사용된 스텝 사이즈 및/또는 고속 트래킹 프로세스의 듀레이션을 실험적으로 결정하는 것은, 도 5의 프로세스가 임의의 적합한 부품을 이용하여, 예컨대 다양한 상이한 제조업체로부터의 파트를 이용하여, 구현될 수 있어서 이롭다.

고속 트래킹에 관한 추가의 정보는 도 7을 참조하여 아래에 제공되어 있다. 도 7을 참조하여 설명되는 프로세스는 또한 추적 프로세스(단계 s10에서 수행되는) 및 나중에 설명되는 저속 트래킹 프로세스(단계 s20에서 수행되는)를 위해서도 이용될 수 있다.

기본적으로, 본 실시예에서, 고속 트래킹 프로세스는 바이어스 전압을 일정 기간의 시간(예컨대, 실험적으로 결정된 시간 기간, 예컨대 2분)에 걸쳐 윈도우 비교기(10)의 출력에 좌우되어 비교적 작은 스텝으로 바이어스 전압을 지속적으로 조정(즉, 증가 또는 감소)하는 것을 포함한다. 고속 트래킹 프로세스가 수행되는 시간 기간은 추적 프로세스가 수행되는 시간 기간과 동일하거나 상이할 수도 있다.

단계 s20에서, 고속 트래킹 프로세스가 사전에 정해진 기간의 시간 동안 수행된 후, 프로세서(14)는 소위 "저속 트래킹" 프로세스를 수행한다. 이 실시예에서, 저속 트래킹 프로세스는 프로세서(14)가 저속 트래킹 프로세스 동안 바이어스 전압을 조정하는 스텝이 고속 트래킹 및 추적 프로세스 동안 사용되는 스텝에 비하여 상대적으로 작다는 점을 제외하고는 고속 트래킹 및 추적 프로세스와 동일하다. 예컨대, 저속 트래킹 프로세스를 위한 스텝 사이즈는 예컨대 대략 2mV가 되도록 실험적으로 결정될 수 있다. 저속 트래킹 프로세스 페이스 동안 사용된 스텝 사이즈를 실험적으로 결정하는 것은 도 5의 프로세스가 임의의 적절한 부품을 사용하여, 예컨대 다양한 상이한 제조업체로부터의 파트를 사용하여, 구현될 수 있을 것이어서 이롭다. 저속 트래킹 프로세스는 예컨대 시스템이 작동 상태를 유지하는 동안과 같이 원하는 동안에 수행될 수 있다.

저속 트래킹에 관한 추가의 정보는 도 7을 참조하여 아래에 제공되어 있다. 도 7을 참조하여 설명되는 프로세스는 또한 추적 프로세스(단계 s10에서 수행되는) 및 고속 트래킹 프로세스(단계 s18에서 수행되는)를 위해서도 이용될 수 있다.

기본적으로, 본 실시예에서, 저속 트래킹 프로세스는 바이어스 전압을 일정 기간의 시간(예컨대, 레이저가 인에이블되거나 온으로 스위칭되는 동안)에 걸쳐 윈도우 비교기(10)의 출력에 좌우되어 비교적 작은 스텝으로 바이어스 전압을 지속적으로 조정(즉, 증가 또는 감소)하는 것을 포함한다. 저속 트래킹 프로세스 동안, 윈도우 비교기(10)는 변조기의 바이어스 상태가 너무 높거나 너무 낮다는 것을 가끔씩 보고하는 경향이 있다. 즉, 저속 트래킹 프로세스 동안 및 저속 트래킹 프로세스의 대부분에 대해, 윈도우 비교기(10)의 출력은 변조기의 출력 전압이 적당하다는 것을 나타내는 경향이 있다.

그러므로, 변조기에 인가되는 바이어스 전압을 설정하거나 및/또는 조정하기 위해 프로세서(14)에 의해 수행되는 제어 알고리즘의 실시예가 제공된다.

도 7은 일례의 트래킹 또는 추적 프로세스의 프로세스 흐름도이다. 도 7의 프로세스는 추적 프로세스(도 5의 단계 s10에서 수행되는), 고속 트래킹 프로세스(도 5의 단계 s18에서 수행되는), 및/또는 저속 트래킹 프로세스(도 5의 단계 s20에서 수행되는)를수행하기 위해 이용될 수 있다.

이 실시예에서, 도 7의 프로세스는 프로세서(14)에 의해 수행된다.

단계 s22에서, 프로세서(14)는 윈도우 비교기(10)의 최종 출력을 수신한다. 수신된 윈도우 비교기(10)의 출력은 변조기의 출력 전압이 타겟 전압에 비하여 너무 높은지, 너무 낮은지, 아니면 수용 가능한지에 관한 표시이다.

단계 s24에서, 프로세서(14)는 변조기의 출력 전압이 타겟 전압에 비하여 너무 높은지, 너무 낮은지, 아니면 수용 가능한지를 판정한다.

단계 s24에서 변조기의 출력 전압이 너무 높다면, 본 방법은 단계 s26으로 진행한다.

단계 s24에서 변조기의 출력 전압이 너무 높다면, 본 방법은 단계 s28로 진행한다.

이 실시예에서는, 단계 s24에서 변조기의 출력 전압이 너무 높지도 않고 너무 낮지도 않다면(즉, 변조기의 출력 전압이 타겟 전압에 비하여 수용 가능하다면), 동작이 취해지지 않고, 프로세서(14)는 윈도우 비교기(10)의 다음 출력을 수신하도록 대기한다(즉, 실제로, 본 방법은 단계 s22에서 다시 시작된다).

단계 s26에서, 바이어스 포인트에서의 바이어스 전압(20)의 그래프(102)의 방향/기울기(위의 단계 s8에서 결정된 바와 같은)가 양인지 아니면 음인지가 판정된다.

단계 s26에서, 바이어스 포인트에서의 그래프(102)의 기울기가 양인 것으로 판정되면, 본 방법은 단계 s30으로 진행한다.

단계 s26에서, 바이어스 포인트에서의 그래프(102)의 기울기가 음인 것으로 판정되면, 본 방법은 단계 s32로 진행한다.

단계 s28에서, 바이어스 포인트에서의 바이어스 전압(20)의 그래프(102)의 방향/기울기(위의 단계 s8에서 결정된 바와 같은)가 양인지 아니면 음인지의 여부가 판정된다.

단계 s28에서, 바이어스 포인트에서의 그래프(102)의 기울기가 음인 것으로 판정되면, 본 방법은 단계 s30으로 진행한다.

단계 s28에서, 바이어스 포인트에서의 그래프(102)의 기울기가 양인 것으로 판정되면, 본 방법은 단계 s32로 진행한다.

단계 s30에서, 프로세서(14)는 변조기에 공급되는 바이어스 전압을 감소시킨다.

도 5의 단계 s8의 추적 프로세스에 대해서는, 프로세서(14)는 바이어스 전압을 비교적 커다란 양만큼 감소시킨다. 즉, 바이어스 전압이 비교적 커다란 스텝에 의해 감소된다. 프로세서(14)가 추적 프로세스 동안 바이어스 전압을 감소시키는 스텝은, 고속 트래킹 및 저속 트래킹 프로세스 동안 프로세서(14)가 바이어스 전압을 조정하는 스텝에 비하여 크다.

도 5의 단계 s18의 고속 트래킹 프로세스에 대해서는, 프로세서(14)는, 프로세서(14)가 추적 프로세스 동안 바이어스 전압을 조정하는 스텝에 비하여 상대적으로 작고, 프로세서(14)가 저속 트래킹 프로세스 동안 바이어스 전압을 조정하는 스텝에 비하여 상대적으로 큰, 양만큼 바이어스 전압을 감소시킨다.

도 5의 단계 s20의 저속 트래킹 프로세스에 대해서는, 프로세서(14)는 바이어스전압을 비교적 작은 양만큼 감소시킨다. 즉, 바이어스 전압은 비교적 작은 스텝에 의해 감소된다. 프로세서(14)가 저속 트래킹 프로세스 동안 바이어스 전압을 감소시키는 스텝은, 프로세서(14)가 고속 트래킹 및 추적 프로세스 동안 바이어스 전압을 조정하는 스텝에 비하여 작다.

단계 s30 후에, 도 7의 방법은 단계 s34로 진행한다.

단계 s32에서, 프로세서(14)는 변조기에 공급되는 바이어스 전압을 증가시킨다.

도 5의 단계 s8의 추적 프로세스가 수행되고 있다면, 프로세서(14)는 바이어스 전압을 비교적 큰 양만큼 증가시킨다. 즉, 바이어스 전압이 비교적 큰 스텝에 의해 증가된다. 프로세서(14)가 추적 프로세스 동안 바이어스 전압을 증가시키는 스텝은, 프로세서(14)가 고속 트래킹 및 저속 트래킹 프로세스 동안 바이어스 전압을 조정하는 스텝에 비하여 크다.

도 5의 스텝 s18의 고속 트래킹 프로세스가 수행되고 있다면, 프로세서(14)는 바이어스 전압을, 프로세서(14)가 추적 프로세스 동안 바이어스 전압을 조정하는 스텝에 비하여 상대적으로 작고, 프로세서(14)가 저속 트래킹 프로세스 동안 바이어스 전압을 조정하는 스텝에 비하여 상대적으로 큰, 양만큼 증가시킨다.

도 5의 단계 s20의 저속 트래킹 프로세스가 수행되고 있다면, 프로세서(14)는 바이어스 전압을 비교적 작은 양만큼 증가시킨다. 즉, 바이어스 전압이 비교적 작은 스텝에 의해 증가된다. 프로세서(14)가 저속 트래킹 프로세스 동안 바이어스 전압을 증가시키는 스텝은, 프로세서(14)가 고속 트래킹 및 추적 프로세스 동안 바이어스 전압을 조정하는 스텝에 비하여 작다.

단계 s32에서, 도 7의 방법은 단계 s34로 진행한다.

단계 s34에서, 프로세서(14)는 변조기가 증가된/감소된 바이어스 전압을 조정하도록 하기 위해 사전에 정해진 양의 시간(예컨대, 실험적으로 결정될 수도 있는)을 대기한다.

단계 s36에서, 도 7의 트래킹 또는 추적 프로세스가 수행될 시간 기간이 경과하였는지의 여부가 판정된다. 즉, 도 7의 프로세스가 종료되어야 하는지가 판정된다.

단계 s36에서, 도 7의 트래킹 프로세스 또는 추적 프로세스가 수행될 시간 기간이 경과한 것으로 판정되면, 본 방법은 종료된다.

그러나, 단계 s36에서, 도 7의 트래킹 프로세스 또는 추적 프로세스가 수행될 시간 기간이 경과하지 않은 것으로 판정되면, 본 방법은 단계 s22로 되돌아가고, 이 시점에서 프로세서(14)에 의해 윈도우 비교기(10)로부터의 새로운 출력이 수신된다.

다른 실시예에서는, 도 7의 트래킹 또는 추적 프로세스가 연속적으로 수행될 수도 있으며, 바이어스 포인트 스텝 사이즈가 예컨대 타이머로(on a timer) 조정될 수도 있다.

그러므로, 도 5의 단계 s10, s18 및 s20 중의 임의의 단계 또는 모든 단계로 수행될 수 있는 일례의 트래킹 프로세스 또는 추적 프로세스가 제공된다.

도 5 및 도 7의 흐름도로 나타낸 프로세스 단계들 중의 어떠한 단계가 생략될 수 있거나, 이러한 프로세스 단계들이 위에서 설명되고 도 5 및 도 7에 나타낸 것과는 다른 순서로 수행될 수도 있다는 것에 유의하여야 한다. 더욱이, 프로세스 단계들의 전부가 편의 및 이해의 용의를 위해 별개의 시간 순서의 단계로서 설명되지만, 그럼에도 불구하고 프로세스 단계들 중의 몇몇은 실제로는 동시에 또는 적어도 어느 정도 시간적으로 중첩하여 수행될 수도 있다.

위의 실시예에서, 단계 s6에서, 프로세서는 0V에서 시작하고 진폭이 점차적으로 증가하는 지그재그 양상으로 변조기의 바이어스 전압을 스윕핑함으로써 0V에 가장 근접한 바이어스 포인트를 탐색한다. 위의 실시예에서는, 대칭적인 지그재그 스윕(도 6에 나타낸 것과 같은)이 이용된다. 예컨대, 대칭적인 지그재그 스윕의 코너는 -1V, +1V, -1.5V, +1.5V, -2V, +2V 등이어도 된다. 그러나, 다른 실시예에서, 프로세서는 상이한 검색 패턴을 이용하여 0V에 가장 가까운 바이어스 포인트를 탐색한다. 예컨대, 프로세서는 비대칭적 지그재그 스윕을 이용하여 0V에 가장 근접한 바이어스 포인트를 탐색한다.

도 8은 비대칭적 지그재그 스윕을 이용하여 0V에 가장 근접한 바이어스 포인트를 검색할 때에 프로세서(14)에 의해 공급될 수 있는 바이어스 전압(20)을 보여주는 추가의 그래프(104)의 개략도(실척으로 도시하지 않음)이다. 예컨대, 비대칭적 지그재그 스윕의 코너는 -1V, +1.5V, -2V, +2.5V, -3V, +3.5V 등이어도 된다. 바람직하게는, 비대칭적 지그재그 스윕의 코너당 +0.5V의 크기 증분이 이용된다. 그러나, 어떠한 적합한 증분도 이용될 수 있다. 비대칭적 지그재그 스윕은 대칭적 지그재그 스윕보다 효율적인 경향이 있다. 지그재그 스윕이 포함할 수 있는 코너의 수는 바이어스 포인트가 발견되는 속도와 0V에 가장 근접한 바이어스 포인트의 위치 간의 요구된 균형을 제공하도록 선택될 수 있는 것이 이롭다.

위의 실시예에서, 바이어스 전압은 DAC 및 증폭기를 통해 프로세서에 의해 변조기에 인가된다. 이에 부가하여, DAC는 바이어스 범위(즉, 바이어스 전압의 전압 범위)를 제어하기 위해 이용될 수도 있다. 증폭기는 DAC에 의해 출력된 전압의 전체적인 진폭을 증가시키도록 작용할 수 있다. 증폭기는 DAC 미드-스케일(mid-scale)이 대략 0V이도록 DAC의 출력을 오프셋하기 위해 작용할 수도 있다. 예컨대, DAC는 0 내지 0.5V의 출력 범위를 가질 수 있다. 이러한 DAC로, x8의 증폭기 이득과 -0.25V의 입력 오프셋은 대략 -4V 내지 +4V의 출력 범위를 산출할 수 있다.

필요한 경우, 프로세서에 의해 출력된 바이어스 전압이 DAC에 의해 정해진 바이어스 범위에서 벗어나 있다면, 바이어스 컨트롤러는 하나 이상의 적절한 조치를 수행할 수 있다.

예컨대, 바이어스 범위(DAC에 의해 정해진)가 0V에 가장 근접한 바이어스 포인트를 검색하는 프로세스 동안 초과되면(또는 바이어스 범위의 극단에 도달되면), 바이어스 전압은 0V로 리셋될 것이고, 검색 프로세스가 재개될 수 있다.

또한, 예컨대, 바이어스 범위(DAC에 의해 정해진)가 고속 트래킹 프로세스 동안 초과되면(또는 바이어스 범위의 극단에 도달되면), 바이어스 전압은 0V로 리셋될 것이고, 제어 알고리즘이 재개될 수 있다.

또한, 예컨대, 바이어스 범위(DAC에 의해 정해진)가 저속 트래킹 프로세스 동안 초과되면(또는 바이어스 범위의 극단에 도달되면), 호스트 시스템(예컨대, 전술한 바와 같이 프로세서에 연결될 수도 있는 호스트 시스템과 같은)은 이 상황에 대해 통보될 수 있고, 바이어스 컨트롤러는 바이어스 범위의 극단에서 바이어스 전압을 유지할 수 있다. 이 극단의 바이어스 전압은 에컨대 (ⅰ) 호스트 시스템이 바이어스 컨트롤러에게 바이어스 전압을 초기값(예컨대, 0V)로 리셋하도록 지시하거나, (ⅱ) 바이어스 포인트가 다시 바이어스 범위 내로 드리프트하거나, 또는 (ⅲ) 사전에 정해진 시간 기간이 경과하여, 이 시점에서 바이어스 컨트롤러가 바이어스 전압을 초기값으로 리셋하는 중의 어느 하나의 때까지 유지될 수 있다. 이 경우, 극단의 바이어스 전압은 연장된 기간의 작동에 걸친 바이어스 포인트 드리프트에서 비롯되는 경향이 있으며, 그러므로 바이어스 포인트 극단에서의 머무름(dwelling)이 수용 가능 옵션이 될 수 있다.

즉, 바이어스 포인트를 검색하거나 트래킹하는 프로세스 동안, 바이어스 전압은 바이어스 범위 내에 있는 것으로 한정될 수 있다.

필요한 경우, 바이어스 컨트롤러는 바이어스 전압이 자신의 한계치에 근접할 때(즉, 바이어스 범위의 바깥쪽으로 이동하려는 것에 근접할 때)에 호스트 시스템에게 경고를 보낼 수 있다. 이것은 호스트 시스템으로 하여금 바이어스 전압을 초기값으로 리셋하는 것을, 이러한 리셋이 필수적인 것으로 되기 전에, 계획할 수 있도록 하여 이롭다.

바이어스 전압은 디지털 카운터 또는 어큐뮬레이터(accumulator)를 이용하여 발생될 수도 있다. 이러한 디바이스는 예컨대 4095+1=0 및 0-1=4095와 같은 "랩핑 라운드(wrapping round)"가 가능하다. 이것은 2개의 바이어스 전압 극단치 간의 진동(oscillation)을 발생할 수 있다. 이 문제는 위에 설명한 바와 같이 바이어스 범위를 제한함으로써 해결될 수 있어서 이롭다.

몇몇 실시예에서, 레이저가 디스에이블(즉, 턴오프)되면, 바이어스 컨트롤러는 변조기의 안정성 이력(stability history)에 좌우되는 조치를 수행한다. 예컨대, 레이저가 디스에이블되면, 도 9의 프로세스가 수행될 수 있다.

도 9는 예컨대 정상적인 작동 동안 레이저가 디스에이블되면 바이어스 컨트롤러(4)에 의해 수행될 수 있는 프로세스의 특정한 단계를 보여주는 프로세스 흐름도이다.

단계 s40에서, 레이저가 인에이블되는 것과 레이저가 디스에이블되는 사이에서 바이어스 포인트에서(또는 바이어스 포인트 부근에서) 변조기가 얼마나 길게 작동하는지가 판정된다. 즉, 변조기의 바이어스 포인트가 얼마나 길게 유지되는지가 판정된다. 이것은 예컨대 바이어스 컨트롤러(4)의 프로세서(14)에 의해 수행될 수 있다.

단계 s40에서, 변조기가 바이어스 포인트에서(또는 바이어스 포인트 부근에서) 한 시간 또는 그 이상 동안 작동하는 것으로 판정되면, 변조기의 바이어스 포인트는 변조기를 위한 "구축된 바이어스 포인트"로서 지칭될 수 있으며, 본 방법은 단계 s42로 진행한다. 다른 실시예에서, 한 시간 또는 그 이상의 시간 범위 대신에 상이한 범위의 시간(즉, 한 시간 또는 그 이상의 범위와는 상이한)이 이용될 수도 있다.

단계 s40에서, 변조기가 바이어스 포인트에서(또는 바이어스 포인트 부근에서) 10분과 한 시간 사이 동안 작동하는 것으로 판정되면, 변조기의 바이어스 포인트는 변조기를 위한 "최근에 획득된 바이어스 포인트"로서 지칭될 수 있으며, 본 방법은 단계 s44로 진행한다. 다른 실시예에서, 10분과 한 시간 사이의 시간 범위 대신에 상이한 범위의 시간(즉, 10분과 한 시간 사이의 범위와는 상이한)이 이용될 수도 있다.

단계 s40에서, 변조기가 바이어스 포인트에서(또는 바이어스 포인트 부근에서) 10분 또는 그 미만 동안 작동하는 것으로 판정되면, 변조기의 바이어스 포인트는 변조기를 위한 "방금 획득된 바이어스 포인트"로서 지칭될 수 있으며, 본 방법은 단계 s46으로 진행한다. 다른 실시예에서, 10분 또는 그 미만의 시간 범위 대신에 상이한 범위의 시간(즉, 10분 또는 그 미만의 시간 범위와는 상이한)이 이용될 수도 있다.

단계 s42에서, 바이어스 컨트롤러(4)는 비교적 긴 기간의 시간 동안 변조기에 공급된 바이어스 전압을 유지하도록 작동한다. 시간의 기간은 바이어스 전압이 단계 s44에서 바이어스 전압이 유지될 시간의 기간에 비하여 길다. 본 실시예에서, 이러한 비교적 긴 기간의 시간은 10분이다. 그러나, 다른 실시예에서, 이 긴 기간의 시간은 상이한 기간의 시간이다. 레이저가 이 긴 기간의 시간 동안 다시 인에이블되지 않는다면, 바이어스 컨트롤러(4)는 변조기에 공급된 바이어스 전압을 리셋(즉, 바이어스 전압을 0V로 되돌림)하도록 작동한다.

이 경우, 변조기는 비교적 긴 기간의 시간 동안(즉, 한 시간 또는 그 이상) 구축된 바이어스 포인트에서 작동하고 있다. 레이저가 디스에이블될 때, 레이저를 위한 바이어스 전압은 비교적 긴 기간의 시간(즉, 10분) 동안 유지된다. 레이저가 이 10분의 기간에서 후속하여 다시 인에이블되면, 변조기를 위한 바이어스 포인트는 레이저가 디스에이블되었을 때의 바이어스 포인트의 위치 또는 그 위치의 가까이에 있을 것이다. 그러므로, 변조기를 위한 바이어스 전압을 비교적 긴 기간의 시간 동안 유지하는 것은 변조기 출력의 더 빠른 이용가능성 및 변조기의 더 적은 외란(disturbance)의 결과로 나타나게 되는 경향이 있다. 이것은 변조기 바이어스 포인트의 미래의 드리프트를 최소화하거나 감소하는 경향이 있다.

단계 s44에서, 바이어스 컨트롤러(4)는 비교적 짧은 기간의 시간 동안 변조기에 공급된 바이어스 전압을 유지하도록 작동한다. 시간의 기간은 단계 s42에서의 동안 바이어스 전압이 유지될 시간 기간에 비하여 짧다. 본 실시예에서, 이러한 비교적 짧은 기간의 시간은 10초이다. 그러나, 다른 실시예에서, 이 짧은 기간의 시간은 상이한 기간의 시간이다. 레이저가 이 짧은 기간의 시간 내에서 다시 인에이블되지 않으면, 바이어스 컨트롤러(4)는 변조기에 공급된 바이어스 전압을 리셋(즉, 바이어스 전압을 0V로 되돌림)하도록 작동한다. 다른 실시예에서, 바이어스 전압은 상이한 값으로 리셋될 수 있다.

이 경우에, 변조기는 비교적 짧은 기간의 시간(예컨대, 10분과 한 시간 사이) 동안 최근에 획득된 바이어스 포인트에서 작동하고 있다. 이 바이어스 포인트는 변조기가 한 시간이 넘는 동안 그 바이어스 포인트에서 작동하고 있는 경우만큼 안정하지 않은 경향이 있다. 레이저가 디스에이블될 때, 레이저를 위한 바이어스 전압은 비교적 짧은 시간 기간(예컨대, 10초) 동안 유지된다. 레이저가 이 10초의 기간에서 후속하여 다시 인에이블되면, 변조기를 위한 바이어스 포인트는 레이저가 디스에이블된 때의 바이어스 포인트의 위치에 또는 그 위치의 가까이에 있기가 쉬울 것이다. 그러므로, 변조기를 위한 바이어스 전압을 비교적 짧은 시간 기간 동안 유지하는 것은, 변조기 출력의 더 신속한 이용가능성 및 변조기의 더 적은 외란의 결과를 발생하는 경향이 있다. 이것은 변조기 바이어스 포인트의 미래의 드리프트를 최소화하거나 감소시키는 경향이 있다.

단계 s46에서, 바이어스 컨트롤러(4)는 변조기에 공급된 바이어스 전압을 리셋(즉, 바이어스 전압을 0V로 되돌림)하도록 작동한다. 다른 실시예에서, 바이어스 전압은 상이한 값으로 리셋될 수도 있다.

이 경우, 변조기는 방금 획득된 바이어스 전압을 짧은 시간 기간(즉, 10분 또는 그 미만) 동안 유지하고 있다. 이 바이어스 포인트는 특히 안정하게 되지 않으며, 그러므로 바이어스 전압은 유지되지 않는다.

그러므로, 레이저가 디스에이블되면 바이어스 컨트롤러에 의해 수행될 수 있는 프로세스가 제공된다. 이 실시예에서, 바이어스 컨트롤러(4)는 변조기의 안정성 이력(stability history)에 좌우되는 동작을 수행한다. 바이어스 전압을 위한 유지 시간(즉, 바이어스 전압이 비교적 긴 시간 동안 유지되는지, 비교적 짧은 시간 동안 유지되는지, 아니면 리셋되는지의 여부)은 변조기가 바이어스 포인트에서 작동한 시간의 길이에 좌우된다. 그러나, 다른 실시예에서, 바이어스 전압을 위한 유지 시간은 변조기가 바이어스 포인트에서 작동한 시간의 길이에 좌우되는 대신에 또는 이에 부가하여 하나 이상의 상이한 기준에 좌우된다. 예컨대, 유지 시간은 바이어스 전압의 최근의 변화 비율에 좌우되어 선택될 수도 있다. 또한, 유지 시간은 변조기의 온도의 최근 변화에 좌우되어 선택될 수도 있다.

위의 실시예에서, 바이어스 포인트가 연장된 시간 기간 동안 트래킹한 때에(단계 s20을 참조하여 위에서 설명한 바와 같이 저속 트래킹 프로세스를 이용하여), 이 바이어스 포인트는 안정하게 되는 경향이 있다. 그러므로, 공급된 바이어스 전압에 대한 변화가 저속 트래킹 프로세스 동안 발생할 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 바이어스 포인트가 안정한 때에, 바이어스 전압은 바이어스 컨트롤러가 예컨대 호스트 시스템에 의해 그렇게 하라고 지시된 때에 조정된다.

위의 실시예에서, 레이저가 처음에 인에이블(즉, 스위치 온)되는 때에, 레이저의 출력 파워가 처음에는 변경될 수도 있다(예컨대, 레이저가 인에이블된 후의 수 초 동안). 그 결과, 변조기의 출력이 변경될 수 있다. 바이어스 컨트롤러는 변조기 출력에서의 이러한 변동을 트래킹하도록 시도할 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 바이어스 전압에 대한 변화는 레이저 작동의 최초의 수초(the first few seconds) 동안 허용되지 않는다(예컨대, 이전의 바이어스 포인트가 이미 유지되고 있다면). 이것은 예컨대 레이저의 상태를 나타내는(즉, 레이저가 인에이블되었는지 아니면 디스에이블되었는지를 나타내는) 레이저 컨트롤러로부터의 신호를 모니터링하는 프로세서에 의해 전술한 제2 실시예에서 달성될 수 있다. 다른 실시예에서, 레이저 파워는 변조기에 대한 입력에서 모니터링될 수 있으며(예컨대, 아날로그-디지털 변환기 또는 미분기 회로 중의 어느 하나를 통해), 바이어스 포인트 조정은 레이저 파워가 안정한 것으로 판정된 때에만 허용된다.

위의 실시예에서, 윈도우 비교기는 변조기의 바이어스 포인트의 설정에서 작은 오차를 허용하도록 구성된다. 이것은 변조기의 바이어스 전압을 지속적으로 조정할 필요성을 감소시키거나 제거하는 경향이 있어서 이롭다. 변조기에 공급된 바이어스 전압의 이러한 지속적인 조정은 시스템의 성능에 해로운 영향을 줄 수도 있다. 바이어스 포인트의 설정에서 작은 오차를 허용하는 윈도우 비교기의 구성은 "너무 높게"되는(타겟 전압에 비하여) 변조기 출력을 위한 임계치가 "너무 낮게"되는 변조기 출력을 위한 임계치 위의 비교적 작은 거리로 설정되는 표준 연산 증폭기("op-amp")를 이용하여 이루어질 수도 있다. 즉, "너무 높은" 및 "너무 낮은" 변조기 출력에 대한 임계치들 사이에 "윈도우"가 있을 수 있다. 이 비교적 작은 거리 또는 윈도우는 예컨대 쿼드러처에서의 예상된 출력 파워의 대략 2%일 수 있다. 이것은 예컨대 변조기 출력이 빠르게 움직이는 신호인 때에 바이어스 포인트의 효과적인 트래킹을 제공하는 경향이 있어서 이롭다. 다른 실시예에서, "너무 높은" 및 "너무 낮은" 변조기 출력을 위한 임계치들 사이의 윈도우는 상이한 크기로 될 수도 있다. 윈도우의 크기는 바이어스 포인트 오차의 레벨과 불필요한 바이어스 전압 조정의 성능 영향 간의 균형을 달성하도록 선택될 수 있어서 이롭다. 이 윈도우의 크기는 고정될 수도 있고 또는 변경될 수도 있다. 더욱이, 이 윈도우의 크기는 예컨대 시스템 성능을 최적화하기 위한 시도로 실험덕으로 설정될 수 있다. 다른 실시예에서, 윈도우 비교기는 아날로그-디지털 변환기(ADC)로 대체될 수도 있다. 변조기 출력이 타겟 전압에 비하여 "너무 높은지" 아니면 "너무 낮은지"의 여부에 대한 판정은 소프트웨어를 이용하여 수행될 수 있다. 이러한 ADC의 사용은 마이크로컨트롤러가 통상적으로 일체형 ADC를 갖기 때문에 프로세서가 마이크로컨트롤러인 실시예에서 특히 이롭게 되는 경향이 있다. 변조기 출력이 타겟 전압에 비하여 "너무 높은지" 아니면 "너무 낮은지"에 대한 판정을 이치화(digitising)하는 것은 바이어스 포인트의 더욱 복잡한 추적 및 트래킹이 종래의 제어 알고리즘, 예컨대 PID(proportional+integral+derivative) 컨트롤러를 이용하여 수행될 수 있도록 하는 경향이 있어서 이롭다.

전술한 시스템 및 방법에 의해 제공된 장점은 변조기의 바이어스 포인트의 안정성이 향상될 것이라는 점이다. 이 장점은 바이어스 포인트를 가능한 한 0V에 가깝게 유지함으로써 제공되는 경향이 있다. 또한, 이 장점은 변조기가 노출되는 전압 변화의 양을 실질적으로 최소화하거나 감소시킴으로써 제공되는 경향이 있다.

위에 제공된 시스템 및 방법은 파일롯 톤 또는 디더 주파수를 구현하지 못하며, 따라서 이러한 특징과 관련된 전술한 단점으로 고생하지 않는다.

변조기의 바이어스 포인트는 시간이 지남에 따라 드리프트하는 경향이 있을 수도 있다. 이것은 요소의 조합으로 인해 이루어질 수도 있다. 예컨대, 온도의 변화는 바이어스 포인트를 드리프트하게 할 수도 있다. 또한, 예컨대, 전기-기계 작용(예컨대, 압전 기판에의 전압의 인가에 의해 제공되는 변조기 칩에 대한 기계적 응력)은 바이어스 포인트를 드리프트하게 할 수 있다. 또한, 예컨대, 바이어스 전압은 변조기의 표면 상의 트랩된 전하 영역으로 인해 시간이 지남에 따라 0V에서 멀어지게 드리프트할 수도 있다. 또한, 예컨대, 트랩된 전하의 재편성으로 인해, 바이어스 전압에서의 임의의 스텝 변화가 바이어스 포인트 드리프트의 기간의 결과로 나타날 수 있다.

변조기가 비교적 느리게 응답하는 경향이 있기 때문에, 전술한 제어 알고리즘은 특히 신속하게 실행되지 않는 경향이 있다. 예컨대, 제어 알고리즘은 초당 8 업데이트의 속도로 실행될 수 있다. 그러므로, 전술한 제어 알고리즘을 실행하기 위한 높은 속도 또는 고품질 클록에 대한 필요성이 없어서 이롭다. 그러므로, 예컨대 50 ㎑에서 실행되는 예컨대 저항기 프로그래머블 발진기 또는 저비용 미이크로컨트롤러의 온-칩 발진기를 이용하여 제어 알고리즘을 구현하는 것이 가능하다. 이것은 비교적 낮은 전력 소비 및 감소된 디지털 잡음을 발생하는 경향이 있어서 이롭다.

전술한 회로를 매우 낮은 클록 속도로 실행함으로써 서명 또는 신호 붕괴의 위험을 감소시키거나 최소화할 수 있는 경향이 있어서 이롭다. 더욱이, 서명 또는 신호 붕괴의 위험은 또한 새로운 출력값(즉, 바이어스 전압)이 변조기에 공급될 때에 DAC와 통신함에 의해서만 감소되거나 최소화될 수 있다.

제어 알고리즘의 처리 부하는 낮아지게 되는 경향이 있다. 그러므로, 복수의 변조기가 동일한 프로세서를 공유할 수도 있다. 이것은 멀티-채널 시스템의 하드웨어 요건을 감시키는 경향이 있어서 이롭다.

바이어스 전압을 일시적으로 고정(즉, 잠금 또는 유지)하는(즉, 바이어스 전압을 특정한 값으로 유지하는) 것이 가능하여서 이롭다. 이것은 예컨대 호스트 시스템으로부터의 지시에 응답하여 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 이 특징은 변조기의 출력에서의 위상/진폭 오차의 추가를 방지하는 경향이 있기 때문에 자체 교정 프로세스 동안 유용한 경향이 있다.

전술한 시스템 및 방법은 룩업 테이블에 대한 필요성 또는 피크 변조기 출력에 대한 탐색을 방지하는 경향이 있어서 이롭다. 비교적 간략한 제어 하드웨어는 전위차계로 바이어스 포인트를 설정하고, 윈도우 검출기로 바이어스 포인트를 모니터링한다. 더욱이, 간략화된 하드웨어는 종래에 가능했던 것보다 실질적으로 더 빠르게 작동 바이어스 포인트를 획득하는 경향이 있어서 이롭다. 예컨대, 작동 바이어스 포인트는, 종래의 장치 및 프로세스에 의해서는 30초 내지 수 분에서 획득되는 것에 반하여, 전술한 시스템 및 방법을 이용하여서는 대략 2-10초에서 발견될 수 있다.

위에 제공된 시스템 및 장치에서, 변조기의 출력 파워는 변조기의 덤프 포트(즉, 출력 커플러의 제2 아암)로부터 측정될 수 있다. 이것은 호스트 시스템에 대해 이용 가능한 변조기의 출력 파워를 최대화하는 경향이 있어서 이롭다. 이에 부하여, 외부의 옵티컬 탭을 이용하는 것보다는 변조기 패키지에 모니터링 광다이오드를 통합할 수도 있다.

전술한 시스템 및 방법은 바이어스 포인트의 더 빠른 획득을 제공하는 경향이 있어서 이롭다. 또한, 전술한 시스템 및 방법은 바이어스 포인트 드리프트의 감소 또는 최소화를 제공하는 경향이 있어서 이롭다. 또한, 전술한 시스템 및 방법은 바이어스 제어 범위의 극단에 도달되는 때에 성능의 원활한(즉, 제어된) 저하를 제공하는 경향이 있어서 이롭다. 호스트 시스템이 변조기의 리셋을 계획할 수 있도록 바이어스 제어 범위의 극단에 도달할 때에 예컨대 호스트 시스템에게 경고함으로써 이러한 저항을 함께 방지하는 것도 가능하다.

전술한 방법은 간략하여서 이롭다. 먼저, 쿼드러처 바이어스에 대응하는 타겟 출력 파워가 설정된다. 두 번째로, 레이자가 스위치 온되고, 그 출력이 안정하게 될 때에, 바이어스 포인트에 대한 탐색이 시작된다. 바이어스 포인트는 변조기로부터의 출력을 바이어스 전압을 조정함으로써 설정된 타겟 출력 파워에 매칭함으로써 발견된다. 0V에 가장 근접한 바이어스 포인트가 위치 확인된다. 이 바이어스 포인트는 드리프트할 최소 전위를 갖는 경향이 있다. 이 바이어스 포인트는 타겟 파워에 도달할 때까지 약 0V를 중심으로 하는 점차적으로 증가하는 지그재그로 바이어스 전압을 스윕핑함으로써 발견된다. 발견된 바이어스 포인트는 그 후 트래킹된다. 바이어스 전압이 트래킹되고 있는 동안에 제어 범위의 한계에 접근하면, 시스템은 리셋될 수 있다. 즉, 바이어스 전압이 0으로 되돌아가고, 바이어스 포인트에 대한 탐색이 다시 시작될 수 있다. 호스트 시스템은 경고될 수 있으며, 리셋이 질제로 발생하는 때를 선택하도록(중요한 작동 동안 서비스의 손실을 방지하기 위해) 허용될 수 있다. 바이어스 전압이 제어 범위의 한계에 도달하면, 바이어스 전압은 유지(즉, 극단값으로 고정되거나 유지)될 수 있고, 이에 의해 시스템의 RF 성능을 점차적으로 저하하게 할 수 있다. 호스트 시스템은 바이어스 전압 한계가 도달되었다는 것이 통보될 수도 있다. 호스트 시스템은 리셋이 발생한 때를 선택하도록 허용될 수 있다. 레이저가 턴오프되면, 바이어스 전압은 사전에 정해지 시간 기간 동안 자신의 현재 값으로 유지될 수 있다. 결정된 시간 기간은 변조기의 바이어스 포인트가 얼마나 길게 유지되었는지(즉, 바이어스 포인트가 얼마나 안정한지)에 좌우될 수 있다.

Claims (18)

1. 광변조기를 제어하는 방법에 있어서, 상기 광변조기는 쿼드러처(quadrature)로 작동하도록 바이어스 전압의 인가에 의해 바이어스되도록 구성될 수 있으며, 상기 방법은:
   상기 광변조기의 출력 파워에 대한 타겟을 제공하는 단계로서, 상기 출력 파워에 대한 타겟은 쿼드러처로 작동하는 상기 광변조기에 대응하는 출력 파워인, 단계;
   상기 광변조기에, 상기 광변조기의 출력 파워가 상기 출력 파워에 대한 타겟의 사전에 정해진 바이어스 전압 범위 내에 있도록 상기 광변조기를 바이어스하는 바이어스 전압을 인가하는 단계;
   상기 광변조기에 대한 광입력이 디스에이블된 것을 검출하는 단계;
   상기 광변조기에 대한 광입력이 디스에이블되기 전에, 상기 광변조기의 출력 파워가 상기 사전에 정해진 바이어스 전압 범위 내에 있는, 시간의 길이인 제1 길이의 시간을 결정하는 단계; 및
   상기 바이어스 전압을, 상기 제1 길이의 시간에 좌우되는 제2 길이의 시간 동안 현재 레벨로 유지하는 단계
   를 포함하는 광변조기를 제어하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 바이어스 전압은 상기 사전에 정해진 바이어스 전압 범위 내에 있도록 한정되는, 광변조기를 제어하는 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 바이어스 전압이 상기 사전에 정해진 바이어스 전압 범위의 극단에 있는 값에 있는 동안, 상기 바이어스 전압을 초기값과 동등하게 되도록 리셋하는 단계를 더 포함하는, 광변조기를 제어하는 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 바이어스 전압을 바이어스 전압의 초기값과 동등하게 되도록 리셋하기 전에, 상기 바이어스 전압의 현재 레벨이 사전에 정해진 길이의 시간 동안 유지되는, 광변조기를 제어하는 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 바이어스 전압이 사전에 정해진 길이의 시간 동안 현재 레벨로 유지된 후에, 상기 바이어스 전압이 초기값으로 리셋되는, 광변조기를 제어하는 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 바이어스 전압은 상기 사전에 정해진 바이어스 전압 범위 내에 있도록 한정되고, 상기 방법은, 상기 바이어스 전압이 상기 사전에 정해진 바이어스 전압 범위의 극단에 있는 값에 있는 동안, 상기 바이어스 전압을 초기값과 동등하게 되도록 리셋하는 단계를 더 포함하되, 상기 초기값은 0V인, 광변조기를 제어하는 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 바이어스 전압의 현재 레벨은 사전에 정해진 길이의 시간 동안 유지되고, 상기 사전에 정해진 길이는 상기 제1 길이의 시간이 임계값 아래인 동안 영(0)인, 광변조기를 제어하는 방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 광변조기의 출력 파워를 모니터링하는 단계와, 상기 광변조기의 출력 파워가 상기 사전에 정해진 바이어스 전압 범위 밖에 있는 것으로 결정되는 동안, 상기 광변조기의 출력 파워를 다시 상기 사전에 정해진 바이어스 전압 범위 내에 있게 되도록 하기 위해 상기 바이어스 전압을 변경하는 단계를 더 포함하는, 광변조기를 제어하는 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 바이어스 전압이 사전에 정해진 바이어스 전압 범위 밖에 있는 값으로 설정될 동안 호스트 시스템에 의해 사용되도록 상태 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는, 광변조기를 제어하는 방법.
10. 제8항에 있어서,
    상기 광변조기의 출력 파워를 다시 상기 상기 사전에 정해진 바이어스 전압 범위 내에 있게 되도록 하기 위해 상기 바이어스 전압을 변경하는 단계는,
    상기 광변조기의 출력 파워가 상기 사전에 정해진 바이어스 전압 범위보다 높은지 아니면 낮은지의 여부를 판정하기 위해 상기 광변조기의 출력 파워를 상기 출력 파워에 대한 타겟과 비교하는 단계;
    인가된 바이어스 전압에 대하여 상대적으로 상기 광변조기의 출력 파워의 기울기의 방향을 판정하는 단계; 및
    판정된 기울기 방향과, 상기 광변조기의 출력 파워가 상기 출력 파워에 대한 타겟의 사전에 정해진 범위보다 높은지 아니면 낮은지의 여부에 따라, 상기 바이어스 전압을 사전에 정해진 양만큼 증가시키거나 감소시키는 단계
    를 포함하는, 광변조기를 제어하는 방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 바이어스 전압이 증가되거나 감소되는 상기 사전에 정해진 양은 상기 제1 길이의 시간에 좌우되는, 광변조기를 제어하는 방법.
12. 제10항에 있어서,
    상기 광변조기의 출력 파워를 상기 출력 파워에 대한 타겟과 비교하는 단계는:
    윈도우 비교기; 및
    아날로그-디지털 변환기와 디지털 프로세서
    중 하나를 사용하여 수행되는, 광변조기를 제어하는 방법.
13. 제1항에 있어서,
    상기 광변조기의 출력 파워는, 상기 광변조기의 출력 파워가 상기 출력 파워에 대한 타겟과 실질적으로 동등한 동안, 상기 사전에 정해진 바이어스 전압 범위 내에 있는 것인, 광변조기를 제어하는 방법.
14. 제1항에 있어서,
    상기 출력 파워에 대한 타겟은, 적어도 부분적으로, 전위차계 또는 디지털-아날로그 변환기에 의해 제공되는, 광변조기를 제어하는 방법.
15. 광통신 시스템을 위한 변조 유닛을 제어하는 방법으로서, 상기 변조 유닛은, 광 캐리어 신호를 발생하기 위한 레이저와, 상기 광 캐리어 신호를 변조하기 위한 광변조기를 포함하며, 상기 광변조기는 상기 광변조기가 쿼드러처로 작동하도록 바이어스 전압의 인가에 의해 바이어스되도록 구성될 수 있으며, 상기 방법은 상기 광변조기에 공급된 바이어스 전압을 청구항 1의 방법을 이용하여 제어하는 단계를 포함하는, 변조 유닛을 제어하는 방법.
16. 명령이 인코딩되어 있는 하나 이상의 비일시적 기계 판독가능 매체로서, 상기 명령은 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 경우 광변조기를 제어하기 위해 프로세스가 수행되도록 하는 것이고, 상기 광변조기는 쿼드러처로 작동하도록 바이어스 전압의 인가에 의해 바이어스되도록 구성될 수 있으며, 상기 프로세스는:
    상기 광변조기의 출력 파워에 대한 타겟을 제공하는 단계로서, 상기 출력 파워에 대한 타겟은 쿼드러처로 작동하는 상기 광변조기에 대응하는 출력 파워인, 단계;
    상기 광변조기에, 상기 광변조기의 출력 파워가 상기 출력 파워에 대한 타겟의 사전에 정해진 바이어스 전압 범위 내에 있도록 상기 광변조기를 바이어스하는 바이어스 전압을 인가하는 단계;
    상기 광변조기에 대한 광입력이 디스에이블된 것을 검출하는 단계;
    상기 광변조기에 대한 광입력이 디스에이블되기 전에, 상기 광변조기의 출력 파워가 상기 사전에 정해진 바이어스 전압 범위 내에 있는, 시간의 길이인 제1 길이의 시간을 결정하는 단계; 및
    상기 바이어스 전압을, 상기 제1 길이의 시간에 좌우되는 제2 길이의 시간 동안 현재 레벨로 유지하는 단계
    를 포함하는, 명령이 인코딩되어 있는 하나 이상의 비일시적 기계 판독가능 매체.
17. 제16항에 있어서,
    상기 프로세스는, 상기 바이어스 전압이 상기 사전에 정해진 바이어스 전압 범위의 극단에 있는 값에 있는 동안, 상기 바이어스 전압을 초기값과 동등하게 되도록 리셋하는 단계를 더 포함하는, 명령이 인코딩되어 있는 하나 이상의 비일시적 기계 판독가능 매체.
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