Recently, a wavelength division multiplexing passive optical network (WDM-PON) has been attracted as a next generation access network because of its large bandwidth, high security, bit rate and protocol transparencies. However, WDM-PON cannot provide broadcast services efficiently because of virtual point-to-point connectivity. To solve this drawback, several broadband light sources (BLSs) for transmitting a broadcast signal have been proposed such as a Fabry-$P\dot{e}rot$ laser diode (F-P LD) with broadband amplified spontaneous emission (ASE) light injection and a mutually injected F-P LDs (MI F-P LDs). The first method can be used for direct modulation. However, the data rate is limited within 622 Mb/s. The second optical source has a low relative intensity noise (RIN) which enables to increase data rate by 1.25 Gb/s, whereas it is modulated by an external modulator.
In this thesis, we demonstrated the 1.25 Gb/s broadcast signal transmission with direct modulation by using the MI F-P LDs. As relative intensity noise (RIN) of the MI F-P LDs was reduced by controlling wavelength detuning, it enabled to transmit the broadcast signal with the direct modulation. Furthermore, we also demonstrated transmission of a 2.5 Gb/s broadcast signal by using the modular type MI F-P LDs. The periodic noise peak of the MI F-P LDs originated by length of an external cavity between the F-P LDs was 6 GHz. Thus, it may be possible to transmit 2.5 Gb/s broadcast data. To mitigate a low frequency noise (1/f noise) from the MI F-P LD, the broadcast signal was modulated in Manchester data format which has a negligible amount of low frequency components compared with the NRZ signal.
We believe that the compact MI F-P LDs can be used to accommodate the high speed broadcast signal in WDM-PON cost effectively.
WDM-PON은 가입자마다 대역폭의 제한이 거의 없이 다양한 프로토콜을 수용할 수 있고 점 대 점 연결로 QoS 문제뿐만 아니라 높은 보안성을 장점으로 가지고 있다. 그러나 WDM-PON은 기본적인 구조가 점대점 방식이기 때문에 브로드캐스트 서비스를 제공하는데 어려움이 있다. 따라서 WDM-PON 방식에서 브로드캐스트 서비스를 제공하기 위해서는 저가격의 저잡음 다파장 광원을 제공하는 것이 기술의 핵심이라 할 수 있다.
본 논문에서는 저잡음의 상호 주입된 패브리-페롯 레이저 다이오드를 직접 변조하여 1.25 Gb/s 전송 속도의 브로드캐스트 신호를 제공할 수 있는 방법을 제안하고 실험적으로 검증하였다. 8개의 사용가능 한 채널에 대해서 error-free한 전송 특성을 얻을 수 있었다. 이 때 $10^{-10}$ 비트오율에서 모드간 차이에 의해 발생되는 파워 패널티는 약 2.3 dB 정도로 측정되었다. 이로써 저가격으로 브로드캐스트 서비스를 WDM-PON에서 제공 할 수 있다. 여기서 사용된 다파장 광원인 상호 주입된 패브리-페롯 레이저다이오드는 1.1 GHz에서 주기적 잡음 피크가 나타남을 볼 수 있었다. 고속의 브로드캐스트 신호를 전송 하기 위해 성능이 향상된 상호 주입된 패브리-페롯 레이저 다이오드를 제안 하였다. 이는 모듈 타입으로 제작되어 외부 공진기의 길이를 23 mm로 매우 짧게 줄일 수 있었다. 이를 이용하여 2.5 Gb/s 브로드캐스트 서비스를 수용하는 방법을 제안하고 실험적으로 검증하였다. 모듈 타입의 상호 주입된 패브리-페롯 레이저 다이오드는 외부 공진기의 길이가 감소하여 주기적 잡음 피크가 약 6 GHz 에서 나타났다. 낮은 잡음 영역을 이용하기 위해 브로드캐스트 신호는 맨체스터 포멧 형식으로 변조 되었다. 10개의 사용가능 한 채널에 대해서 error-free한 전송 특성을 얻을 수 있었다. 이때 10-10 비트오율에서 모드간 차이에 의해 발생되는 파워 패널티는 약 2.3 dB 정도로 측정되었다. 이를 통해 WDM-PON에서 높은 용량의 방송 신호 전송 방법을 쉽게 구현할 수 있다.
다파장 광원의 성능을 개선시키기 위하여 넓은 이득 스팩트럼을 가진 고출력 F-P LD를 사용하여 사용가능한 파장대역을 증가시킬 수 있다. 또한 이득 평탄화필터를 상호 주입되기 전 두 F-P LD 사이에 삽입함으로써 일정한 이득을 얻는 출력스펙트럼을 얻을 수 있다.
