An AC-coupled burst-mode optical receiver employing mBnB line codes is proposed for optical multiple access networks. By introducing the spectral characteristics of mBnB, which is often used in optical communication systems, the proposed scheme utilizes AC-coupling in burst-mode receivers for the first time. The novel AC-coupled receiver removes DC-coupling so that it is free from the disadvantages of DC-coupled burst-mode receivers such as DC offset and external reset signal. Though DC-coupled burst-mode receivers require fast and expensive devices to realize quick signal threshold control, the AC-coupled burst-mode receiver can be implemented with low-cost devices for continuous mode operations. Moreover, this receiver is technically feasible because AC-coupled techniques are well established and many components are commercially available on the market.
The proposed receiver can achieve fast response with minimum signal distortion by adjusting the cutoff frequency of AC-coupled circuit to the spectrum of mBnB. Using system models, the effects of AC-coupling on receiver performances are analyzed for several mBnB codes. The necessary properties of mBnB code to be employed in AC-coupled design are determined. In addition, a 1.25Gb/s experimental receiver is implemented with commercial ICs for gigabit Ethernet. Measured data are compared with the numerical results and good agreements are shown. Experimental results give a -27dBm sensitivity, a 21dB dynamic range, and a 74ns required guard time, which are well compatible with EPON burst-mode data link.
광 가입자망을 위해 mBnB 코드를 이용하는 AC 결합된 버스트 모드 광수신기를 제한하였다. 제안된 수신기는 광통신 시스템에서 널리 사용되고 있는 mBnB 코드의 주파수 스펙트럼을 수신기 설계에 도입하여, 고주파 대역 통과 필터 특성을 갖는 AC 결합회로를 버스트 모드 수신기에 적용할 수 있도록 하였다. 이 수신기는 DC 결합을 제거할 수 있으므로, 기존의 DC 결합된 버스트 모드 수신기에서 나타나던 DC 오프셋이나 외부적인 리셋으로 인한 문제를 피할 수 있다. 따라서 DC 결합된 버스트 모드 수신기가 DC 오프셋을 보상하면서 동작 속도를 높이기 위해 값비싼 소자로 복잡하게 구현된 반면, AC 결합된 버스트 모드 수신기는 일반적인 연속 모드용 소자로 간단하게 구현된다. 특히 AC 결합 기술은 널리 알려져 있고 AC 결합용으로 제공되는 상용 소자들은 쉽게 구할 수 있기 때문에 AC 결합된 버스트 모드 수신기는 저가이고 기술적으로 쉬운 장점이 있다.
AC 결합된 버스트 모드 수신기는 AC 결합회로의 차단주파수를 mBnB 코드의 스펙트럼에 맞추어 설정함으로써, 주파수 왜곡을 최소화 하면서 빠른 반응 속도를 얻을 수 있도록 하였다. 제안된 수신기를 모델링 하여 AC 결합이 수신기 성능에 미치는 영향을 여러 가지 mBnB 코드에 대해 분석하였다. 분석된 결과에 의해 AC 결합된 버스트 모드 수신기에 적용되기 위한 mBnB 코드의 조건을 결정했다. 또한 상용 기가비트 이더넷용 소자를 이용하여 실제 버스트 모드 수신기를 제작하였다. 측정된 결과를 수치적으로 분석한 결과와 비교하여 두 결과가 일치함을 보였다. 실험에서 1.25Gb/s로 동작하는 AC 결합된 버스트 모드 수신기는 -27dBm 수신감도, 21dB 다이나믹 범위(dynamic range), 그리고 74ns 보호시간을 보였는데, 이것은 이더넷폰의 규격을 만족하는 것이다.
