記号間干渉を軽減するマルチチャネル光イコライザ
【課題】多波長信号の多数の波長チャネルを補償することができ、かつ調整可能なパラメータをほとんど必要としない、記号間干渉を軽減する単純なマルチチャネル光イコライザを提供する。
【解決手段】イコライザは、光を2つの部分に分割する、制御可能な結合比を持つカプラと、一方のアームが、1/Δf(Δfは光学系で利用される互いに隣接する波長間のチャネル間隔である)の整数倍数に等しい追加の遅延を有する、2つのアームを有する制御可能な干渉計手段とを含む。制御可能な干渉計ユニットは、通過する光の相対的な位相を調整する制御可能な遅延も第1または第2のアーム内に有している。カプラは、第1および第2のアームからの信号部分を組み合わせ、等化された出力信号を形成する。第2の実施形態では、イコライザは、互いに直列に接続され、立上り記号間干渉と立下り記号間干渉の両方を補償する2つのイコライザを含んでいる。
【解決手段】イコライザは、光を2つの部分に分割する、制御可能な結合比を持つカプラと、一方のアームが、1/Δf(Δfは光学系で利用される互いに隣接する波長間のチャネル間隔である)の整数倍数に等しい追加の遅延を有する、2つのアームを有する制御可能な干渉計手段とを含む。制御可能な干渉計ユニットは、通過する光の相対的な位相を調整する制御可能な遅延も第1または第2のアーム内に有している。カプラは、第1および第2のアームからの信号部分を組み合わせ、等化された出力信号を形成する。第2の実施形態では、イコライザは、互いに直列に接続され、立上り記号間干渉と立下り記号間干渉の両方を補償する2つのイコライザを含んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、概して光学等化構成に関し、特に、記号間干渉を軽減するマルチチャネル光イコライザを実現する方法および装置に関する。
【背景技術】
【0002】
これは、2003年3月20日に出願され、S.Chandrasekhar14−29−66−3、第10/393483号として識別された同時係属特許出願の一部継続出願である。
【0003】
デジタル通信システムにおける様々な障害を軽減するための電気ドメインにおけるイコライザは公知である[付録の参考文献1〜3を参照されたい]。光学ドメインにおけるイコライザが提案されているが、実証されていない[4]。この提案されたイコライザは、複雑な最適化アルゴリズムによって選択される多数の調整可能な相パラメータを有する多段格子フィルタであり、一度に1つの波長チャネルしか補償しない。色分散(CD)補償板[5〜7]や偏光モード分散(PMD)補償板などの単一障害光学補償板[4a]が実証されているが、これらは一度に1つの障害の原因にしか対処しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】S.Chandrasekhar14−29−66−3、第10/393483号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
多波長信号の多数の波長チャネルを補償することができ、かつ調整可能なパラメータをほとんど必要としない、記号間干渉を軽減する単純なマルチチャネル光イコライザが必要である。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明によれば、多波長信号の多数の波長チャネルを補償することができ、かつ調整可能なパラメータをほとんど必要としない、記号間干渉を軽減するそれほど複雑でない単一チャネルまたはマルチチャネル光イコライザを実施する方法および装置が開示される。本発明の他の態様によれば、半導体光学増幅器を光イコライザと一緒に使用する際、本発明の光イコライザは、半導体光学増幅器のオーバシュートおよび信号遷移劣化を補償することができる。本発明のイコライザ方法および装置は極めて単純であり、2つの制御信号(特別な場合には4つ)しか有さず、しかも多数の波長チャネルを同時に補償することができる。一実施態様では、本発明のイコライザは、重ならないスペクトル範囲が50GHzの単一のマッハ・ツェンダー干渉計(MZI)と同調可能なカプラとを含んでいる。電気イコライザ用語では、本発明のイコライザは単一タップ線形イコライザ[3]である。本発明のイコライザは、記号間干渉の影響を受ける非零復帰(NRZ)伝送フォーマット、搬送波抑圧零復帰(CSRZ)伝送フォーマット、および場合によってはその他の伝送フォーマットの性能を大幅に向上させる。本発明のイコライザは、送信器および/または受信器の不完全性、フィルタの狭帯域化、CD、およびPMDによる障害を含む、多数の障害を同時に軽減することができる。本発明のイコライザは特に、非零復帰(NRZ)振幅変調(ASK)フォーマットを大幅に向上させる。このことは、これが生成および検出のためのコストが最も安いフォーマットであるため重要である。
【0007】
特に、本発明の光信号イコライザは、光学系において事前に選択された変調ビット・レートで変調された1つまたは複数の受信信号を同時に等化し、かつ本発明の光信号イコライザは、
光を2つ以上の部分に分割する可変結合率を持つ第1のカプラと、
各アームが1つの部分を受け取り、少なくとも1つのアームが、1/Δf(Δfは光学系で利用される互いに隣接する波長間のチャネル間隔である)の整数倍数に等しい追加の遅延を有する、2つ以上のアームを有する制御可能な干渉計と、
そのアームを通過する光の相対的な位相を調整する制御可能な遅延ユニットを有する少なくとも1つのアームと、
各アームからの信号を組み合わせる第2のカプラとを備えている。
【0008】
他の実施態様では、事前に選択された変調ビット・レートで変調された受信光信号を等化する光信号イコライザは、2つ以上のイコライザ・ユニットを用いて実施される。
光学系の光イコライザを動作させる本発明の方法によれば、
光を2つ以上の可変部分に分割する工程と、
1/Δf(Δfは光学系で利用される互いに隣接する波長間のチャネル間隔である)の整数倍数に概ね等しい、2つ以上の部分間の差分遅延を作成する工程と、
2つ以上の部分のうちの1つの部分における光の位相を調整する工程と、
2つ以上の部分を単一の出力に組み合わせる工程とを用いて、事前に選択された変調ビット・レートで変調された受信光信号が等化され、
可変調整は、受信光信号における記号間干渉障害を軽減するように行われる。
【0009】
本発明は、添付の図面を考慮して読むべきである以下の詳細な説明を検討することによって完全に理解されよう。
以下の説明では、それぞれの異なる図における同一の要素符号は同一の要素を表す。さらに要素符号では、最初の数字は、その要素が最初に現れる図を指す(たとえば、101は最初に図1に現れる)
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】多波長システムにおいて事前に選択された変調ビット・レートで変調された1つまたは複数の受信信号を等化する光信号イコライザの好ましい実施形態を示す図である。
【図2A】本発明の光信号イコライザの他の実施形態を示す図である。
【図2B】本発明の光信号イコライザの他の実施形態を示す図である。
【図3】受信光信号に対する本発明のイコライザの効果を示す図である。
【図4】第1および第2のイコライザ・ユニットを用いて実施される本発明の光信号イコライザの他の実施形態を示す図である。
【図5A】図4の2つのイコライザ・ユニットの他の構成を示す図である。
【図5B】それぞれの異なるカプラ駆動電圧および一定の位相電圧についての1つのイコライザの透過率を示す図である。
【図6】それぞれの異なる信号障害についての本発明のイコライザの測定されたビット誤り率(BER)と光学パワーとの関係を示す図である。
【図7】同じイコライザ設定を有する、それぞれの異なる波長についての本発明のイコライザの測定されたBERと光学パワーとの関係を示す図である。
【図8A】本発明の光イコライザを用いて実施される適応的なマルチウェーブ光透過システムを示す図である。
【図8B】多波長バス型アーキテクチャ中のイコライザの適用例を示す図である。
【図9】図1のイコライザの他の構成を示す図である。
【図10】送信器、光増幅器、光イコライザ、および受信器を含む例示的な光透過システムを示す図である。
【図11】光増幅器から出力され、一方は等化されず、他方は本発明の光イコライザを用いて等化される2つのデータ信号の比較を示す図である。
【図12】等化を行う場合と行わない場合について測定された、所与のビット誤り率(BER)に対する受信器感度と光増幅器への入力パワーとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
デジタル・バイナリASKシステムでは、性能は決定時の「目」の開き度によって測定される。記号間干渉(ISI)は、目を閉じさせる、ビット・スロットから他のビット・スロットへのエネルギーの広がりである。性能が光増幅器の雑音によって制限されるデジタル・バイナリASKシステムでは、目を閉じさせる重要な原因は、自然発光[9−11]に対してうなりを生じる「0」または「スペース」データ・ビット(たとえば、図3の331、333)における不要な信号エネルギーである。0(たとえば、図3の371、373)の消光比を向上させることができる場合、性能を大幅に向上させることができる。光増幅システムでは、スペース(「0」)におけるエネルギーは、信号−自然発光うなり雑音のためにマーク(「1」)レベルの変動よりもずっと問題である。光イコライザの主要な目的は、決定時におけるスペース(「0」)のエネルギーをなくすことである。このため、光イコライザは、多数の種類の障害について電気イコライザよりもずっと効果的であり、たとえば、受信器における電気ドメインでは、スペースを除去して信号−自然うなり雑音を回避するのでは遅すぎる。
【0012】
本発明のイコライザは、エネルギーの制御可能な部分を各瞬間に取り出し(たとえば、図3の341)、これを、40Gb/s信号(たとえば、図3の342)のビット周期に非常に近い±20ps離れた位置で、制御可能な位相調整と共に付加することによって、スペースを除去する。たとえば、低コストの送信器は通常、孤立スペース(互いに隣接するマークを有するスペース)において不十分な消光比を有する。イコライザは、周囲のマークからのエネルギーをこれらのスペースに、1800の位相と共に付加し、消光比を固定する。他の例として、一次色分散は対称的な複素インパルス応答を有する。イコライザは、この分散を概ね打ち消す対称的な複素インパルス応答を生成することができる。
【0013】
図1は、光学系において事前に選択された変調ビット・レートで変調された1つまたは複数の受信信号100を等化する本発明の光信号イコライザの好ましい実施形態を示している。本発明のイコライザは、光を2つの部分、アーム102および103に分割する可変結合比を有するカプラ101を含んでいる。制御可能な干渉計手段101〜105は、2つのアーム102および103を有しており、第1のアーム102は2つの部分のうちの第1の部分を受け取り、第2のアーム103は2つの部分のうちの第2の部分を受け取る。第1のアーム102は、1/Δfの整数倍数に等しい追加の遅延を作成する追加の経路長を有しており、この場合、Δfは、光学系によって利用できる互いに隣接する波長間のチャネル間隔である。したがって、光学系が多波長システムであるとき、Δfはチャネル同士の間の間隔である。光学系が単一の波長しか使用しないとき、たとえば、アッド/ドロップ・マルチプレクサであるとき、Δfは、このアッド/ドロップ・マルチプレクサによって利用できる互いに隣接する波長間のチャネル間隔である。第1のアーム102は、通過する光の相対的な位相を調整する調節可能な位相遅延104を有している。制御可能な位相104が±1800の範囲を有し、第2のアーム103にも配置させられることに留意されたい。次に、結合手段105は、第1および第2のアームからの信号部分を組み合わせて等化出力信号106を形成する。本発明のイコライザは、アーム102および103における2つの信号部分の相対的な光信号振幅101および位相104を調節することによって、決定点における「0」の消光比を改善する。カプラ101は可変結合比を有し、カプラ105は一定の結合比を有するように示されているが、カプラ105が可変結合比を有してもよい。さらに他の実施形態では、カプラ105が可変結合比を有し、カプラ101が一定の結合比を有してよい。カプラ101、カプラ105、および/または位相遅延104は、工場で設定しても、特定の用途向けに調整可能にしてもよい。
【0014】
図2Aは、本発明の光信号イコライザの他の実施形態を示している。この実施形態における図1との唯一の違いは、図1の可変結合比カプラ101が、2つの出力アームを有する一定比カプラ201と、(図示のように)第1のアームに配置されるかまたは第2のアームに配置され、2つの部分の大きさの比を調整する制御可能な送信ユニット201Aとを用いて実施されることである。したがって、一定比カプラ201および制御可能な送信ユニット201Aは、図1の可変結合比カプラ101の機能を実行する。図1の実施形態は、損失が少ないので図2Aの実施形態よりも好ましい。
【0015】
図2Bは、本発明の光信号イコライザの他の実施形態を示している。図2Aとの唯一の違いは、干渉計200が3つのアームを有し、3つのアームのうちの任意の2つのアーム間の時間遅延差が1/(周波数におけるチャネル間隔)の整数倍数に等しいことである。
【0016】
図3を参照すると、時間ドメインにおける光信号を参照し、本発明のイコライザがどのように決定点における「0」の消光比を向上させるかを理解することができる。送信器位置(たとえば、図8の801)から送信される非零復帰(NRZ)振幅変調(ASK)光データ信号「010110」が、310によって示されている。不完全な送信器および/または受信器、フィルタの狭帯域化、CDなどの障害によって、各ビット(「1」ビット)からのエネルギーの一部はそのビットの近傍のビット(「0」ビット)に落ちる。この例では、こぼれ落ちるエネルギーは最初の信号に対して位相がずれている。320によって示されているように、この信号障害は321および323である。ビット312は孤立ビットであり、すなわち、両方の近傍のビットがこのビットと異なることに留意されたい。孤立ビットは、321および323で示したその隣接する0ビットの両方にエネルギーを加える。「0」ビット323における付加エネルギーは、「1」ビット314から付加されたエネルギーである。等化を行わない場合、検出器(二乗検波器)は、330と同様のパワーを有する信号を復号し、「0」ビット位置331および333に顕著なエネルギーを有する。図1の本発明のイコライザ(または図4のイコライザ400)は、340に示されているようにインパルス応答を有する。このイコライザは、(可変比カプラ101を用いて)制御可能な量のエネルギーまたは補償信号342を生成し、これを、40Gb/s信号のビット周期に非常に近い+20ps(Δtビット)離れた位置で、制御可能な位相(制御可能な遅延104)と共に信号に付加する。
【0017】
図1の制御可能な大きさ101および位相104は、送信障害によって生じる近傍のビットへの付加エネルギー323を打ち消すために用いられ、特に決定点333の所の「0」におけるパワーを最小限に抑えることに集中するエネルギー信号342を生成するように選択される。350には、図1のイコライザによる等化の結果が示されている。356に示されているように、図1のイコライザは、「1」ビット315から+20ps(Δtビット)離れた位置に位置する「0」ビット326における障害の部分を補償する。しかし、図1のイコライザが、孤立ビット311によって生じた、+20ps(Δtビット)離れた位置に位置する「0」ビット323における障害の部分のみを補償し、「1」ビット314によって生じた「0」ビット353における障害の部分は補償しないことに留意されたい。同様に、孤立ビット311によって生じた、−20ps(Δtビット)離れた位置に位置する「0」ビット331における障害は、図1のイコライザによって補償されない。第2のイコライザ420が−20ps(Δtビット)離れた「0」ビット位置の障害(すなわち、「1」ビット314によって「0」ビット位置323に生じた障害)を補償するのに必要であることに留意されたい。このような第2のイコライザ(図1には示されていない)は直列接続されており、したがって、その出力は図1のイコライザの入力に接続されている。第2のイコライザは、カプラ101および105が、インパルス応答の最大の寄与がより長い干渉計アームから得られるように調整されることを除いて、図1の第1のイコライザ1と同様に実施することができ、かつ第1のイコライザ1と同様に動作することができる。図4を参照して論じるように、第1のイコライザを400によって示されているように実施することも、第2のイコライザを420によって示されているように実施することもできる。
【0018】
図3と図4を一緒に参照すると、360に示されているように、第2のイコライザ420は、(可変比カプラ423を用いて)制御可能な量のエネルギーをビット362から取り出し、このエネルギーを−20ps(Δtビット)離れた位置361で信号に付加する。後述のように、第2のイコライザ420の動作は、+20psではなく−20psだけ離れた「0」ビット位置に影響を与えることを除いて、図1のイコライザ(または図4のイコライザ400)とほとんど同じである。したがって、370に示されているように、第2のイコライザ420は「0」ビット障害351および353を補償し、それぞれ371および373に示されている等化「0」ビットを生成する。
【0019】
この結果、本発明のイコライザは、(「0」ビットをより正確に検出することによって)非零復帰(NRZ)振幅変調(ASK)フォーマットを利用したデータ信号の送信時のビット誤り率(BER)の低下に関して特に大幅な改善を施す。本発明のイコライザは、搬送波抑圧零復帰(CSRZ)伝送フォーマット、および場合によっては、記号間干渉の影響を受ける他の伝送フォーマットの性能を大幅に向上させることもできる。本発明のイコライザは、送信器および/または受信器の不完全性、フィルタの狭帯域化、CD、およびPMDによる障害を含む、多数の障害を同時に軽減することもできる。
【0020】
簡単に言えば、第1および第2のイコライザ(たとえば、図4の400および420)を用いて、「0」ビット障害321、323、および326をそれぞれ、371、373、および376によって示されているように最小限に抑えることができる。チャネル間隔が重ならないスペクトル範囲(FSR)のN(整数)倍(すなわち、1/Δfの整数倍数(Δfはチャネル間隔である))に等しく、かつデータ・ビット・レートがすべてのチャネルについてほとんど同じである場合、2つのイコライザの上述の等化動作が光学系のために働くことを留意されたい。
【0021】
図4は、第1のイコライザ・ユニット400および第2のイコライザ・ユニット420を用いて実施される本発明の光信号イコライザの他の実施形態を示している。第1のイコライザ400は、第1の可変比カプラ411、制御可能な干渉計412、および第2の可変結合比カプラ413を含んでいる。可変比カプラ411は、一定比(たとえば、50/50)カプラ402および制御可能な可変位相(0±900)素子を含んでいる。図示のように、各可変比カプラ411および413は、一方のアームに制御可能な熱光学移相器402を有し他方のアームに4分の1波長延長素子を有する小形のマッハ・ツェンダー干渉計(MZI)(402、403、404)として実現することができる。
【0022】
カプラ・ユニット411は、入力401で光信号を受信する一定比カプラ402と、制御可能な干渉計412に印加された光信号の相対的な位相を調節する制御可能な可変位相素子403とを含んでいる。制御可能な干渉計412は、導波管アーム405および405Aによって相互接続された2つの一定比(たとえば、50/50)のカプラ404および407を含んでいる。第1のアーム405は1/Δf(Δfは、多波長システムの受信された光信号のチャネル間隔である)の整数倍数に等しい追加の遅延を有しており、追加の遅延は概ね1変調ビット周期に等しい。第1のアーム405は、415の位相を414に対して調整する制御可能な移相器406(0〜3600)も有している。カプラ407は、アーム405および405Aからの光信号を再び組み合わせるのに用いられる。カプラ・ユニット413は、制御可能な可変位相(0±900)素子および一定比(たとえば、50/50)カプラ402を含んでいる。可変比カプラ413は、制御可能な干渉計412の導波管アーム405および405Aから光信号を受信し、制御可能な送信ユニット408は、カプラ409への光信号の相対的な位相を調整する。制御可能な送信ユニット403と制御可能な送信ユニット408が一緒にイコライザ400の大きさ調整を行うことに留意されたい。さらに、制御可能な送信ユニット403と制御可能な送信ユニット408は共に、カプラ・ユニット411および413の同じアームまたは互いに向かい合うアームに配置することができる。カプラ403は出力信号同士を組み合わせ、出力410上の出力信号は第2のイコライザ・ユニット420の下部入力421に印加される。出力410において、主「1」ビット信号は414であり、「0」ビット補償信号またはサテライト信号は415である。カプラ409の第2の出力410Aは、接続されていない。図示のように、制御可能な干渉計412は、一方のアームに制御可能な熱光学移相器406を有する(MZI)(404、406、407)として実施することができ、1/Δfの整数倍数に等しい追加の遅延も有している。
【0023】
第2のイコライザ420の実現形態は第1のイコライザ400と同一である。イコライザ420では、素子421から433は上記に第1のイコライザ400の素子401から413に関して説明したのと同様に動作する。しかし、第2のイコライザ420の入力421および421Aならびに出力430および430Aは、第1のイコライザ400の入力401および401Aならびに出力410および410Aとは異なるように接続されている。イコライザ400では、上部入力ポート401Aおよび上部出力ポート410が使用され、一方、イコライザ420では、下部入力ポート421Aおよび下部出力ポート430Aが使用されている。したがって、イコライザ420では、下部ユニット421Aはイコライザ400の上部出力410に接続されている。イコライザ420の出力430Aは、主「1」ビット信号414と、立上り「0」ビット補償信号またはサテライト信号(+Δtビット)415と、立下り「0」ビット補償信号またはサテライト信号(−Δtビット)434とを有している。
【0024】
制御#1Aは、イコライザ400の両方の制御可能な位相遅延ユニット403、408を制御し、制御#1Bは、イコライザ420の制御可能な位相遅延ユニット423および428を制御する。制御#2は、415の位相を調整する制御可能な移相器406を設定する。制御#3は、434の位相を調整する制御可能な移相器426を設定する。多くの現実の障害のインパルス応答は対称的であり、したがって、多くの場合、制御#1Aと制御#1Bを同じ値で駆動することができ、合計で3つの制御がイコライザ用に残される。制御可能な移相器406および426は、それぞれ熱光学移相器を用いて実施することができる。制御可能な干渉計412と制御可能な干渉計432はどちらもマッハ・ツェンダー干渉計(MZI)として実施することができる。
【0025】
したがって、図4のイコライザは基本的に、同調可能なカプラと直列に配置され、各MZIが50GHzの重ならないスペクトル範囲を有する2つの同一のMZIを用いて実施することができる。制御可能な干渉計412および432も図2と同様に一定カプラを用いて実施できるが、MZIアームに制御可能な減衰器を有していることい留意されたい。2つのMZIは単一のモードによって接続されており、したがって、この構造は格子構造ではない[3]。本発明の構造は制御がより簡単であり、格子構造よりも偏光・波長感度が低い。電気イコライザ用語では、図4の本発明のイコライザは2タップ線形イコライザである。このイコライザは、50GHz格子の整数倍数上の40Gb/sチャネルを補償するように構成されている。送信器帯域幅および消光比の制限、フィルタの狭帯域化、色分散、偏光モード分散のような多数の記号間干渉障害を大幅に軽減することができる。このイコライザは、非零復帰(NRZ)振幅変調(ASK)フォーマットを大幅に向上させる。このことは、これが生成および検出のためのコストが最も安いフォーマットであるため重要である。
【0026】
図5Aには、図4の2つのイコライザ・ユニットの別の構成が示されており、図5Bは、それぞれの異なるカプラ駆動電圧および一定の位相電圧について、1つのイコライザにおいて測定された透過率を示している。図5Aに示されているように、各イコライザ・ユニット、たとえば400は、2つの同調可能なカプラ403および408と熱光学移相器406とを一方のアームに有している。同調可能なカプラMZIのこのバイアスは偏光依存損失(PDL)を著しく少なくする。各MZI400、420内のカプラは、挿入損失を最小限に抑え、したがってカプラ403、408、423、428用の制御が制御#1として接続されるように、どちらも常に同じ値であるべきである。より一般的に言えば、イコライザ・ユニット400および420の各ユニットのカプラは、別々の制御、すなわち、制御#1Aおよび#1Bを有することができる。そして、このようなイコライザは、各制御信号が、イコライザ・インパルス応答の左サテライト・パルスおよび右サテライト・パルス(図3の342、361参照)の振幅および位相のうちの概ね1つを調節する、4つの制御信号を有する。さらに、(イコライザ400のカプラ403、408には異なる制御信号電圧制御#1Aを必要とし、イコライザ420のカプラ423、428には制御#1Bを必要とする)非対称的なイコライザ・インパルス応答を必要とするのは主として、チャネルを歪ませるほど顕著な高次の色分散だけである。図4は、顕著な高次の色分散を示しておらず、したがって、すべてのカプラが同じ電圧源制御#1に接続されている。したがって、本発明では、3つの制御信号制御#1、#2、および#3のみを用いて、以下に示されている結果を得た。それぞれの異なるカプラ駆動電圧および一定の位相電圧について1つのMZIにおいて測定された透過率が図5Bに示されている。方向性結合比が不完全であるため、リプル501は零にできなかった。1つのコネクタを含むファイバ間挿入損失は2.0dBであり、PDLは1段について<0.5dBである。
【0027】
図9は、光イコライザの他の実施形態を示している。この場合、同じ干渉計900が2回使用されている。信号は干渉計900を一度通過し、光アイソレータやサーキュレータなどの非方向性素子901を通過し、干渉計900に再び入る。第1のパスは、一方の側(415)でインパルス応答におけるサテライトを形成し、第2のパスは、他方の側(434)でサテライトを形成する。この構成の利点は、1つの干渉計しか必要とされないことである。欠点は、図4の実施形態とは異なり、インパルス応答サテライトの大きさおよび位相を個々に調節できないことである。
【0028】
イコライザの結果
40Gb/sで動作する光透過システムの場合、零復帰(RZ)フォーマットを用いて、主としてISI公差を改善することが多い。たとえば、RZフォーマットは偏光モード分散(PMD)の公差が大きくなることを示す。しかし、RZフォーマットは通常、それを生成するのに2つの変調器を必要とし、したがって、RZ送信器は高価で複雑であり、損失が多い。本発明のイコライザをNRZ ASKシステムで使用すると、この廉価なフォーマットのISI障害を著しく軽減することができる。そればかりでなく、本発明では、単一のイコライザによって、動的な制御の必要なしに、すべてのチャネルについてISIを大幅に軽減できることが実証されている。
【0029】
図6は、差分群遅延(DGD)および偏光モード分散(PMD)を補償する本発明のイコライザの性能向上を示している。図6では、白い記号と黒い記号はそれぞれ、イコライザがない場合と、イコライザがある場合を示しており、データは40GBs、231−1パターンである。DGD PMDエミュレータ入力偏光を最悪性能に設定し、次いで本発明のイコライザがある場合とない場合について測定した。イコライザを、最悪ケースDGDを軽減するように設定した後、入力偏光を変化させたところ、BERが最悪にならないことが分かった。これをさらに検査するために、エミュレータの前に偏光スクランブラを挿入し、図6にダイヤモンドで示されているように平均BERを測定した。したがって、このイコライザはフィードバックのないPMDミティゲータとして使用することができる。イコライザが真の意味ではPMDを補償せず、パルスを鋭くし、RZフォーマットを使用するのと同様にPMD公差を改善するにすぎないことに留意されたい。
【0030】
本発明のイコライザは、3つの障害、すなわち、それぞれの異なるセット(図示せず)におけるフィルタリング、CD、およびPMDの影響を同時に軽減することができる。すべての3つの障害の場合に、イコライザは高エラー・フロアを有する信号を取り出し、合理的な感度でこの信号の誤りを解消した。
【0031】
イコライザが多数のチャネルを同時に軽減できることを検証するために、+95ps/nmCDおよびガウス通過帯域デマルチプレクサを通じて、ITU格子上に100GHzの間隔を置いて配置された16個のチャネルを起動した。イコライザをチャネル10について最適化し、次いでイコライザがある場合とない場合について、イコライザの制御を変えずに、チャネル3つおきに性能を測定した。図7を見ると分かるように、イコライザはすべてのチャネルを同時に向上させている。図7は、同じイコライザ設定による、それぞれの異なる波長についての測定されたビット誤り率(BER)と光パワーとの関係を示している。95ps/nmCDとガウス通過帯域デマルチプレクサは整列させた。
【0032】
図8Aには、本発明のイコライザを多波長透過システム用の適応的イコライザとして応用した構成が示されている。図8Aでは、送信器801からの複数の波長がマルチプレクサ802で多重化され、光路803上で送信される。受信器位置では、本発明の適応的イコライザ804はすべての受信された多重化チャネルを等化する。イコライザ804の出力はデマルチプレクサ805で多重化解除される。誤り検出器806は、1つの受信器チャネル807に出力された1つの多重化波長を受信するように接続されている。誤り検出器806からのビット誤り率(BER)は光路808上で制御ユニット809に送信される。制御ユニット809は、イコライザ804に印加される大きさ制御信号および位相制御信号を生成する。誤り検出器806から制御ユニット808およびイコライザ804へのフィードバック・ループは、このイコライザ構成が図8Aの透過システムの各チャネルの誤り率を適応的に最小限に抑えるのを可能にする。図示のように、制御ユニット808はまず、イコライザ804への大きさ制御信号の増大を試みることができ、検出器806からのBERが上昇した場合、制御ユニット808は大きさ信号を低減させてBERを低下させ、そうでない場合、制御ユニット808は、BERが上昇するまで大きさ信号を増大し続ける。この動作は最小のBERが得られるまで継続する。位相制御信号が(主としてCDまたは送信器のために)主としてチップの制御に必要とされることに留意されたい。チップが変化する可能性が低い場合、位相制御信号は必要とされず、大きさ制御信号のみが使用される。イコライザはデマルチプレクサと受信器との間(位置823)に配置することもできる。しかし、本発明のイコライザが動的な調整を行わない受動モードでも有効であることを強調しておきたい。そのような場合、イコライザは送信器とマルチプレクサとの間(位置821)またはマルチプレクサのすぐ後(位置822)に配置することができる。イコライザを通過するチャネルが1つだけである場合でも、本発明の多波長イコライザを使用した方が、この同じイコライザおよび設定をシステム内の他のチャネルに使用することができ、たとえば在庫が簡略化されるので有利であることに留意されたい。
【0033】
図8Bには、本発明のイコライザを多波長バス型アーキテクチャに配置できる様々な位置が示されている。多波長送信器830は、図8Aの送信器と同様である。光フィルタ841、851など、および受信器843、853に接続されたバス860に沿ったカプラ840、850などがある。本発明のイコライザ(図示せず)は、位置861、862、863、または864を含む複数の位置のうちの1つに配置することができる。多くの場合、位置862が好ましい。というのは、そのような場合、すべての波長チャネルを同時に等化できるからである。
【0034】
最後に、このイコライザはプレーナ型光波回路技術で製造できるので、デマルチプレクサ、アッド・ドロップ・フィルタ、動的利得等化フィルタのような他の機能と一体化することができる。
【0035】
非線形歪みの等化
前述の等化に関する議論は、線形プロセスによって起こる記号間干渉のみに関するものであった。次に、半導体光増幅器(SOA)による非線形ひずみの等化について考える。
【0036】
図10は、光送信器1001、光学機構1002、半導体光増幅器(SOA)1003、本発明の光イコライザ1004、光学機構1005、および光受信器1006を含む例示的な光透過システムを示している。この光透過システムを図10に示されている構成の他の様々な構成で実施できることに留意されたい。たとえば、必要に応じて、イコライザ1004と光学機構1005との間に追加のSOA1007(注:図10には「1107」が示されている)を追加することができる。SOA1003と光イコライザ1004(ならびに第2のSOA1007)は、共通の素子として一体化することができ、かつシステムの中間ノードに配置することができる。あるいは、光送信器1001、増幅器1003、および光イコライザ1004をすべて一体化することができる送信器ノードに、SOA1003と光イコライザ1004を光送信器1001と一緒に配置することができる。送信器ノードにおいて、増幅器1003と光イコライザ1004の配置を逆にできることにも留意されたい。他の実施形態では、増幅器1003、光イコライザ1004、および光送信器1001をすべて一体化することができる受信器ノードに、SOA1003と光イコライザ1004を光受信器1006と一緒に配置することができる。受信器ノードでは、増幅器1003が一般に光イコライザ1004よりも前に配置されることに留意されたい。ただし、この順序は必要に応じて逆にすることができる。
【0037】
光送信器(1001)、SOA1003、および光受信器を含む例示的な光学系では、イコライザのある場合とない場合とで性能を比較した。SOA1003は、バイアス電流が200mAのときに1550nmでファイバ間小信号利得が18dBである市販のSOAであった。光送信器は193.4THz(1550.12nm)の外部キャビティ・レーザと、40Gb/sの非零復帰(NRZ)データ信号を用いて変調される、チャーピングを生じないLiNbO3変調器とを含んでいた。SOAの非線形性によるBERの劣化を調べるために−3dBmから−12dBmまで入力パワーを変化させ、変調された光信号をSOAに導入した。所与のBERが10-9である場合、本発明のイコライザは、長さ231−1の擬似ランダム・ビット・ストリーム(PRBS)について受信器の感度を5dB向上させた。図11は、SOAに対する様々な入力パワーで、BERが10−9の等化を行った場合ならびに行わなかった場合の受信器感度を示す。
【0038】
本発明のイコライザは、立上りエッジ上の「1」ビットに対するオーバシュート、すなわち「0」から「1」への遷移を低減させた。このことを、図12、すなわち、高速光検出器を用いた、SOAの後のいくつかの歪んだデータ・パターンに対するイコライザの効果(点線)を示す図に見ることができる。図12では、イコライザは「1」ビット1201におけるオーバシュートを軽減し、「1」から「0」への遷移1202を鋭くしており、NRZストリーム1203における「1」ビットの長いストリングを平坦にすることができる。SOAからのオーバシュート1201は、データ・ストリームの平均パワーを増大させ、したがって、パワー・ペナルティを生じさせる。したがって、本発明のイコライザ1004を使用すると、これらのオーバシュートおよび信号遷移を特徴とする光信号劣化が軽減する。しかし、この改善は、立上りエッジ上のオーバシュートが受信器における記号間干渉(ISI)を著しく改善できることと比べて小さい。これは、雑音が存在する場合の受信器の性能を最適化するために、一般に受信器帯域幅がビット・レートの〜0.7倍になっているからである。この電気フィルタリングによってオーバシュートは近傍のビット・スロットにこぼれ落ちる。したがって、この場合のイコライザの主要な利点は、オーバシュートが軽減し、それにより、受信器における電気ISIによって生じるペナルティが低減することである。
【技術分野】
【0001】
本発明は、概して光学等化構成に関し、特に、記号間干渉を軽減するマルチチャネル光イコライザを実現する方法および装置に関する。
【背景技術】
【0002】
これは、2003年3月20日に出願され、S.Chandrasekhar14−29−66−3、第10/393483号として識別された同時係属特許出願の一部継続出願である。
【0003】
デジタル通信システムにおける様々な障害を軽減するための電気ドメインにおけるイコライザは公知である[付録の参考文献1〜3を参照されたい]。光学ドメインにおけるイコライザが提案されているが、実証されていない[4]。この提案されたイコライザは、複雑な最適化アルゴリズムによって選択される多数の調整可能な相パラメータを有する多段格子フィルタであり、一度に1つの波長チャネルしか補償しない。色分散(CD)補償板[5〜7]や偏光モード分散(PMD)補償板などの単一障害光学補償板[4a]が実証されているが、これらは一度に1つの障害の原因にしか対処しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】S.Chandrasekhar14−29−66−3、第10/393483号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
多波長信号の多数の波長チャネルを補償することができ、かつ調整可能なパラメータをほとんど必要としない、記号間干渉を軽減する単純なマルチチャネル光イコライザが必要である。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明によれば、多波長信号の多数の波長チャネルを補償することができ、かつ調整可能なパラメータをほとんど必要としない、記号間干渉を軽減するそれほど複雑でない単一チャネルまたはマルチチャネル光イコライザを実施する方法および装置が開示される。本発明の他の態様によれば、半導体光学増幅器を光イコライザと一緒に使用する際、本発明の光イコライザは、半導体光学増幅器のオーバシュートおよび信号遷移劣化を補償することができる。本発明のイコライザ方法および装置は極めて単純であり、2つの制御信号(特別な場合には4つ)しか有さず、しかも多数の波長チャネルを同時に補償することができる。一実施態様では、本発明のイコライザは、重ならないスペクトル範囲が50GHzの単一のマッハ・ツェンダー干渉計(MZI)と同調可能なカプラとを含んでいる。電気イコライザ用語では、本発明のイコライザは単一タップ線形イコライザ[3]である。本発明のイコライザは、記号間干渉の影響を受ける非零復帰(NRZ)伝送フォーマット、搬送波抑圧零復帰(CSRZ)伝送フォーマット、および場合によってはその他の伝送フォーマットの性能を大幅に向上させる。本発明のイコライザは、送信器および/または受信器の不完全性、フィルタの狭帯域化、CD、およびPMDによる障害を含む、多数の障害を同時に軽減することができる。本発明のイコライザは特に、非零復帰(NRZ)振幅変調(ASK)フォーマットを大幅に向上させる。このことは、これが生成および検出のためのコストが最も安いフォーマットであるため重要である。
【0007】
特に、本発明の光信号イコライザは、光学系において事前に選択された変調ビット・レートで変調された1つまたは複数の受信信号を同時に等化し、かつ本発明の光信号イコライザは、
光を2つ以上の部分に分割する可変結合率を持つ第1のカプラと、
各アームが1つの部分を受け取り、少なくとも1つのアームが、1/Δf(Δfは光学系で利用される互いに隣接する波長間のチャネル間隔である)の整数倍数に等しい追加の遅延を有する、2つ以上のアームを有する制御可能な干渉計と、
そのアームを通過する光の相対的な位相を調整する制御可能な遅延ユニットを有する少なくとも1つのアームと、
各アームからの信号を組み合わせる第2のカプラとを備えている。
【0008】
他の実施態様では、事前に選択された変調ビット・レートで変調された受信光信号を等化する光信号イコライザは、2つ以上のイコライザ・ユニットを用いて実施される。
光学系の光イコライザを動作させる本発明の方法によれば、
光を2つ以上の可変部分に分割する工程と、
1/Δf(Δfは光学系で利用される互いに隣接する波長間のチャネル間隔である)の整数倍数に概ね等しい、2つ以上の部分間の差分遅延を作成する工程と、
2つ以上の部分のうちの1つの部分における光の位相を調整する工程と、
2つ以上の部分を単一の出力に組み合わせる工程とを用いて、事前に選択された変調ビット・レートで変調された受信光信号が等化され、
可変調整は、受信光信号における記号間干渉障害を軽減するように行われる。
【0009】
本発明は、添付の図面を考慮して読むべきである以下の詳細な説明を検討することによって完全に理解されよう。
以下の説明では、それぞれの異なる図における同一の要素符号は同一の要素を表す。さらに要素符号では、最初の数字は、その要素が最初に現れる図を指す(たとえば、101は最初に図1に現れる)
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】多波長システムにおいて事前に選択された変調ビット・レートで変調された1つまたは複数の受信信号を等化する光信号イコライザの好ましい実施形態を示す図である。
【図2A】本発明の光信号イコライザの他の実施形態を示す図である。
【図2B】本発明の光信号イコライザの他の実施形態を示す図である。
【図3】受信光信号に対する本発明のイコライザの効果を示す図である。
【図4】第1および第2のイコライザ・ユニットを用いて実施される本発明の光信号イコライザの他の実施形態を示す図である。
【図5A】図4の2つのイコライザ・ユニットの他の構成を示す図である。
【図5B】それぞれの異なるカプラ駆動電圧および一定の位相電圧についての1つのイコライザの透過率を示す図である。
【図6】それぞれの異なる信号障害についての本発明のイコライザの測定されたビット誤り率(BER)と光学パワーとの関係を示す図である。
【図7】同じイコライザ設定を有する、それぞれの異なる波長についての本発明のイコライザの測定されたBERと光学パワーとの関係を示す図である。
【図8A】本発明の光イコライザを用いて実施される適応的なマルチウェーブ光透過システムを示す図である。
【図8B】多波長バス型アーキテクチャ中のイコライザの適用例を示す図である。
【図9】図1のイコライザの他の構成を示す図である。
【図10】送信器、光増幅器、光イコライザ、および受信器を含む例示的な光透過システムを示す図である。
【図11】光増幅器から出力され、一方は等化されず、他方は本発明の光イコライザを用いて等化される2つのデータ信号の比較を示す図である。
【図12】等化を行う場合と行わない場合について測定された、所与のビット誤り率(BER)に対する受信器感度と光増幅器への入力パワーとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
デジタル・バイナリASKシステムでは、性能は決定時の「目」の開き度によって測定される。記号間干渉(ISI)は、目を閉じさせる、ビット・スロットから他のビット・スロットへのエネルギーの広がりである。性能が光増幅器の雑音によって制限されるデジタル・バイナリASKシステムでは、目を閉じさせる重要な原因は、自然発光[9−11]に対してうなりを生じる「0」または「スペース」データ・ビット(たとえば、図3の331、333)における不要な信号エネルギーである。0(たとえば、図3の371、373)の消光比を向上させることができる場合、性能を大幅に向上させることができる。光増幅システムでは、スペース(「0」)におけるエネルギーは、信号−自然発光うなり雑音のためにマーク(「1」)レベルの変動よりもずっと問題である。光イコライザの主要な目的は、決定時におけるスペース(「0」)のエネルギーをなくすことである。このため、光イコライザは、多数の種類の障害について電気イコライザよりもずっと効果的であり、たとえば、受信器における電気ドメインでは、スペースを除去して信号−自然うなり雑音を回避するのでは遅すぎる。
【0012】
本発明のイコライザは、エネルギーの制御可能な部分を各瞬間に取り出し(たとえば、図3の341)、これを、40Gb/s信号(たとえば、図3の342)のビット周期に非常に近い±20ps離れた位置で、制御可能な位相調整と共に付加することによって、スペースを除去する。たとえば、低コストの送信器は通常、孤立スペース(互いに隣接するマークを有するスペース)において不十分な消光比を有する。イコライザは、周囲のマークからのエネルギーをこれらのスペースに、1800の位相と共に付加し、消光比を固定する。他の例として、一次色分散は対称的な複素インパルス応答を有する。イコライザは、この分散を概ね打ち消す対称的な複素インパルス応答を生成することができる。
【0013】
図1は、光学系において事前に選択された変調ビット・レートで変調された1つまたは複数の受信信号100を等化する本発明の光信号イコライザの好ましい実施形態を示している。本発明のイコライザは、光を2つの部分、アーム102および103に分割する可変結合比を有するカプラ101を含んでいる。制御可能な干渉計手段101〜105は、2つのアーム102および103を有しており、第1のアーム102は2つの部分のうちの第1の部分を受け取り、第2のアーム103は2つの部分のうちの第2の部分を受け取る。第1のアーム102は、1/Δfの整数倍数に等しい追加の遅延を作成する追加の経路長を有しており、この場合、Δfは、光学系によって利用できる互いに隣接する波長間のチャネル間隔である。したがって、光学系が多波長システムであるとき、Δfはチャネル同士の間の間隔である。光学系が単一の波長しか使用しないとき、たとえば、アッド/ドロップ・マルチプレクサであるとき、Δfは、このアッド/ドロップ・マルチプレクサによって利用できる互いに隣接する波長間のチャネル間隔である。第1のアーム102は、通過する光の相対的な位相を調整する調節可能な位相遅延104を有している。制御可能な位相104が±1800の範囲を有し、第2のアーム103にも配置させられることに留意されたい。次に、結合手段105は、第1および第2のアームからの信号部分を組み合わせて等化出力信号106を形成する。本発明のイコライザは、アーム102および103における2つの信号部分の相対的な光信号振幅101および位相104を調節することによって、決定点における「0」の消光比を改善する。カプラ101は可変結合比を有し、カプラ105は一定の結合比を有するように示されているが、カプラ105が可変結合比を有してもよい。さらに他の実施形態では、カプラ105が可変結合比を有し、カプラ101が一定の結合比を有してよい。カプラ101、カプラ105、および/または位相遅延104は、工場で設定しても、特定の用途向けに調整可能にしてもよい。
【0014】
図2Aは、本発明の光信号イコライザの他の実施形態を示している。この実施形態における図1との唯一の違いは、図1の可変結合比カプラ101が、2つの出力アームを有する一定比カプラ201と、(図示のように)第1のアームに配置されるかまたは第2のアームに配置され、2つの部分の大きさの比を調整する制御可能な送信ユニット201Aとを用いて実施されることである。したがって、一定比カプラ201および制御可能な送信ユニット201Aは、図1の可変結合比カプラ101の機能を実行する。図1の実施形態は、損失が少ないので図2Aの実施形態よりも好ましい。
【0015】
図2Bは、本発明の光信号イコライザの他の実施形態を示している。図2Aとの唯一の違いは、干渉計200が3つのアームを有し、3つのアームのうちの任意の2つのアーム間の時間遅延差が1/(周波数におけるチャネル間隔)の整数倍数に等しいことである。
【0016】
図3を参照すると、時間ドメインにおける光信号を参照し、本発明のイコライザがどのように決定点における「0」の消光比を向上させるかを理解することができる。送信器位置(たとえば、図8の801)から送信される非零復帰(NRZ)振幅変調(ASK)光データ信号「010110」が、310によって示されている。不完全な送信器および/または受信器、フィルタの狭帯域化、CDなどの障害によって、各ビット(「1」ビット)からのエネルギーの一部はそのビットの近傍のビット(「0」ビット)に落ちる。この例では、こぼれ落ちるエネルギーは最初の信号に対して位相がずれている。320によって示されているように、この信号障害は321および323である。ビット312は孤立ビットであり、すなわち、両方の近傍のビットがこのビットと異なることに留意されたい。孤立ビットは、321および323で示したその隣接する0ビットの両方にエネルギーを加える。「0」ビット323における付加エネルギーは、「1」ビット314から付加されたエネルギーである。等化を行わない場合、検出器(二乗検波器)は、330と同様のパワーを有する信号を復号し、「0」ビット位置331および333に顕著なエネルギーを有する。図1の本発明のイコライザ(または図4のイコライザ400)は、340に示されているようにインパルス応答を有する。このイコライザは、(可変比カプラ101を用いて)制御可能な量のエネルギーまたは補償信号342を生成し、これを、40Gb/s信号のビット周期に非常に近い+20ps(Δtビット)離れた位置で、制御可能な位相(制御可能な遅延104)と共に信号に付加する。
【0017】
図1の制御可能な大きさ101および位相104は、送信障害によって生じる近傍のビットへの付加エネルギー323を打ち消すために用いられ、特に決定点333の所の「0」におけるパワーを最小限に抑えることに集中するエネルギー信号342を生成するように選択される。350には、図1のイコライザによる等化の結果が示されている。356に示されているように、図1のイコライザは、「1」ビット315から+20ps(Δtビット)離れた位置に位置する「0」ビット326における障害の部分を補償する。しかし、図1のイコライザが、孤立ビット311によって生じた、+20ps(Δtビット)離れた位置に位置する「0」ビット323における障害の部分のみを補償し、「1」ビット314によって生じた「0」ビット353における障害の部分は補償しないことに留意されたい。同様に、孤立ビット311によって生じた、−20ps(Δtビット)離れた位置に位置する「0」ビット331における障害は、図1のイコライザによって補償されない。第2のイコライザ420が−20ps(Δtビット)離れた「0」ビット位置の障害(すなわち、「1」ビット314によって「0」ビット位置323に生じた障害)を補償するのに必要であることに留意されたい。このような第2のイコライザ(図1には示されていない)は直列接続されており、したがって、その出力は図1のイコライザの入力に接続されている。第2のイコライザは、カプラ101および105が、インパルス応答の最大の寄与がより長い干渉計アームから得られるように調整されることを除いて、図1の第1のイコライザ1と同様に実施することができ、かつ第1のイコライザ1と同様に動作することができる。図4を参照して論じるように、第1のイコライザを400によって示されているように実施することも、第2のイコライザを420によって示されているように実施することもできる。
【0018】
図3と図4を一緒に参照すると、360に示されているように、第2のイコライザ420は、(可変比カプラ423を用いて)制御可能な量のエネルギーをビット362から取り出し、このエネルギーを−20ps(Δtビット)離れた位置361で信号に付加する。後述のように、第2のイコライザ420の動作は、+20psではなく−20psだけ離れた「0」ビット位置に影響を与えることを除いて、図1のイコライザ(または図4のイコライザ400)とほとんど同じである。したがって、370に示されているように、第2のイコライザ420は「0」ビット障害351および353を補償し、それぞれ371および373に示されている等化「0」ビットを生成する。
【0019】
この結果、本発明のイコライザは、(「0」ビットをより正確に検出することによって)非零復帰(NRZ)振幅変調(ASK)フォーマットを利用したデータ信号の送信時のビット誤り率(BER)の低下に関して特に大幅な改善を施す。本発明のイコライザは、搬送波抑圧零復帰(CSRZ)伝送フォーマット、および場合によっては、記号間干渉の影響を受ける他の伝送フォーマットの性能を大幅に向上させることもできる。本発明のイコライザは、送信器および/または受信器の不完全性、フィルタの狭帯域化、CD、およびPMDによる障害を含む、多数の障害を同時に軽減することもできる。
【0020】
簡単に言えば、第1および第2のイコライザ(たとえば、図4の400および420)を用いて、「0」ビット障害321、323、および326をそれぞれ、371、373、および376によって示されているように最小限に抑えることができる。チャネル間隔が重ならないスペクトル範囲(FSR)のN(整数)倍(すなわち、1/Δfの整数倍数(Δfはチャネル間隔である))に等しく、かつデータ・ビット・レートがすべてのチャネルについてほとんど同じである場合、2つのイコライザの上述の等化動作が光学系のために働くことを留意されたい。
【0021】
図4は、第1のイコライザ・ユニット400および第2のイコライザ・ユニット420を用いて実施される本発明の光信号イコライザの他の実施形態を示している。第1のイコライザ400は、第1の可変比カプラ411、制御可能な干渉計412、および第2の可変結合比カプラ413を含んでいる。可変比カプラ411は、一定比(たとえば、50/50)カプラ402および制御可能な可変位相(0±900)素子を含んでいる。図示のように、各可変比カプラ411および413は、一方のアームに制御可能な熱光学移相器402を有し他方のアームに4分の1波長延長素子を有する小形のマッハ・ツェンダー干渉計(MZI)(402、403、404)として実現することができる。
【0022】
カプラ・ユニット411は、入力401で光信号を受信する一定比カプラ402と、制御可能な干渉計412に印加された光信号の相対的な位相を調節する制御可能な可変位相素子403とを含んでいる。制御可能な干渉計412は、導波管アーム405および405Aによって相互接続された2つの一定比(たとえば、50/50)のカプラ404および407を含んでいる。第1のアーム405は1/Δf(Δfは、多波長システムの受信された光信号のチャネル間隔である)の整数倍数に等しい追加の遅延を有しており、追加の遅延は概ね1変調ビット周期に等しい。第1のアーム405は、415の位相を414に対して調整する制御可能な移相器406(0〜3600)も有している。カプラ407は、アーム405および405Aからの光信号を再び組み合わせるのに用いられる。カプラ・ユニット413は、制御可能な可変位相(0±900)素子および一定比(たとえば、50/50)カプラ402を含んでいる。可変比カプラ413は、制御可能な干渉計412の導波管アーム405および405Aから光信号を受信し、制御可能な送信ユニット408は、カプラ409への光信号の相対的な位相を調整する。制御可能な送信ユニット403と制御可能な送信ユニット408が一緒にイコライザ400の大きさ調整を行うことに留意されたい。さらに、制御可能な送信ユニット403と制御可能な送信ユニット408は共に、カプラ・ユニット411および413の同じアームまたは互いに向かい合うアームに配置することができる。カプラ403は出力信号同士を組み合わせ、出力410上の出力信号は第2のイコライザ・ユニット420の下部入力421に印加される。出力410において、主「1」ビット信号は414であり、「0」ビット補償信号またはサテライト信号は415である。カプラ409の第2の出力410Aは、接続されていない。図示のように、制御可能な干渉計412は、一方のアームに制御可能な熱光学移相器406を有する(MZI)(404、406、407)として実施することができ、1/Δfの整数倍数に等しい追加の遅延も有している。
【0023】
第2のイコライザ420の実現形態は第1のイコライザ400と同一である。イコライザ420では、素子421から433は上記に第1のイコライザ400の素子401から413に関して説明したのと同様に動作する。しかし、第2のイコライザ420の入力421および421Aならびに出力430および430Aは、第1のイコライザ400の入力401および401Aならびに出力410および410Aとは異なるように接続されている。イコライザ400では、上部入力ポート401Aおよび上部出力ポート410が使用され、一方、イコライザ420では、下部入力ポート421Aおよび下部出力ポート430Aが使用されている。したがって、イコライザ420では、下部ユニット421Aはイコライザ400の上部出力410に接続されている。イコライザ420の出力430Aは、主「1」ビット信号414と、立上り「0」ビット補償信号またはサテライト信号(+Δtビット)415と、立下り「0」ビット補償信号またはサテライト信号(−Δtビット)434とを有している。
【0024】
制御#1Aは、イコライザ400の両方の制御可能な位相遅延ユニット403、408を制御し、制御#1Bは、イコライザ420の制御可能な位相遅延ユニット423および428を制御する。制御#2は、415の位相を調整する制御可能な移相器406を設定する。制御#3は、434の位相を調整する制御可能な移相器426を設定する。多くの現実の障害のインパルス応答は対称的であり、したがって、多くの場合、制御#1Aと制御#1Bを同じ値で駆動することができ、合計で3つの制御がイコライザ用に残される。制御可能な移相器406および426は、それぞれ熱光学移相器を用いて実施することができる。制御可能な干渉計412と制御可能な干渉計432はどちらもマッハ・ツェンダー干渉計(MZI)として実施することができる。
【0025】
したがって、図4のイコライザは基本的に、同調可能なカプラと直列に配置され、各MZIが50GHzの重ならないスペクトル範囲を有する2つの同一のMZIを用いて実施することができる。制御可能な干渉計412および432も図2と同様に一定カプラを用いて実施できるが、MZIアームに制御可能な減衰器を有していることい留意されたい。2つのMZIは単一のモードによって接続されており、したがって、この構造は格子構造ではない[3]。本発明の構造は制御がより簡単であり、格子構造よりも偏光・波長感度が低い。電気イコライザ用語では、図4の本発明のイコライザは2タップ線形イコライザである。このイコライザは、50GHz格子の整数倍数上の40Gb/sチャネルを補償するように構成されている。送信器帯域幅および消光比の制限、フィルタの狭帯域化、色分散、偏光モード分散のような多数の記号間干渉障害を大幅に軽減することができる。このイコライザは、非零復帰(NRZ)振幅変調(ASK)フォーマットを大幅に向上させる。このことは、これが生成および検出のためのコストが最も安いフォーマットであるため重要である。
【0026】
図5Aには、図4の2つのイコライザ・ユニットの別の構成が示されており、図5Bは、それぞれの異なるカプラ駆動電圧および一定の位相電圧について、1つのイコライザにおいて測定された透過率を示している。図5Aに示されているように、各イコライザ・ユニット、たとえば400は、2つの同調可能なカプラ403および408と熱光学移相器406とを一方のアームに有している。同調可能なカプラMZIのこのバイアスは偏光依存損失(PDL)を著しく少なくする。各MZI400、420内のカプラは、挿入損失を最小限に抑え、したがってカプラ403、408、423、428用の制御が制御#1として接続されるように、どちらも常に同じ値であるべきである。より一般的に言えば、イコライザ・ユニット400および420の各ユニットのカプラは、別々の制御、すなわち、制御#1Aおよび#1Bを有することができる。そして、このようなイコライザは、各制御信号が、イコライザ・インパルス応答の左サテライト・パルスおよび右サテライト・パルス(図3の342、361参照)の振幅および位相のうちの概ね1つを調節する、4つの制御信号を有する。さらに、(イコライザ400のカプラ403、408には異なる制御信号電圧制御#1Aを必要とし、イコライザ420のカプラ423、428には制御#1Bを必要とする)非対称的なイコライザ・インパルス応答を必要とするのは主として、チャネルを歪ませるほど顕著な高次の色分散だけである。図4は、顕著な高次の色分散を示しておらず、したがって、すべてのカプラが同じ電圧源制御#1に接続されている。したがって、本発明では、3つの制御信号制御#1、#2、および#3のみを用いて、以下に示されている結果を得た。それぞれの異なるカプラ駆動電圧および一定の位相電圧について1つのMZIにおいて測定された透過率が図5Bに示されている。方向性結合比が不完全であるため、リプル501は零にできなかった。1つのコネクタを含むファイバ間挿入損失は2.0dBであり、PDLは1段について<0.5dBである。
【0027】
図9は、光イコライザの他の実施形態を示している。この場合、同じ干渉計900が2回使用されている。信号は干渉計900を一度通過し、光アイソレータやサーキュレータなどの非方向性素子901を通過し、干渉計900に再び入る。第1のパスは、一方の側(415)でインパルス応答におけるサテライトを形成し、第2のパスは、他方の側(434)でサテライトを形成する。この構成の利点は、1つの干渉計しか必要とされないことである。欠点は、図4の実施形態とは異なり、インパルス応答サテライトの大きさおよび位相を個々に調節できないことである。
【0028】
イコライザの結果
40Gb/sで動作する光透過システムの場合、零復帰(RZ)フォーマットを用いて、主としてISI公差を改善することが多い。たとえば、RZフォーマットは偏光モード分散(PMD)の公差が大きくなることを示す。しかし、RZフォーマットは通常、それを生成するのに2つの変調器を必要とし、したがって、RZ送信器は高価で複雑であり、損失が多い。本発明のイコライザをNRZ ASKシステムで使用すると、この廉価なフォーマットのISI障害を著しく軽減することができる。そればかりでなく、本発明では、単一のイコライザによって、動的な制御の必要なしに、すべてのチャネルについてISIを大幅に軽減できることが実証されている。
【0029】
図6は、差分群遅延(DGD)および偏光モード分散(PMD)を補償する本発明のイコライザの性能向上を示している。図6では、白い記号と黒い記号はそれぞれ、イコライザがない場合と、イコライザがある場合を示しており、データは40GBs、231−1パターンである。DGD PMDエミュレータ入力偏光を最悪性能に設定し、次いで本発明のイコライザがある場合とない場合について測定した。イコライザを、最悪ケースDGDを軽減するように設定した後、入力偏光を変化させたところ、BERが最悪にならないことが分かった。これをさらに検査するために、エミュレータの前に偏光スクランブラを挿入し、図6にダイヤモンドで示されているように平均BERを測定した。したがって、このイコライザはフィードバックのないPMDミティゲータとして使用することができる。イコライザが真の意味ではPMDを補償せず、パルスを鋭くし、RZフォーマットを使用するのと同様にPMD公差を改善するにすぎないことに留意されたい。
【0030】
本発明のイコライザは、3つの障害、すなわち、それぞれの異なるセット(図示せず)におけるフィルタリング、CD、およびPMDの影響を同時に軽減することができる。すべての3つの障害の場合に、イコライザは高エラー・フロアを有する信号を取り出し、合理的な感度でこの信号の誤りを解消した。
【0031】
イコライザが多数のチャネルを同時に軽減できることを検証するために、+95ps/nmCDおよびガウス通過帯域デマルチプレクサを通じて、ITU格子上に100GHzの間隔を置いて配置された16個のチャネルを起動した。イコライザをチャネル10について最適化し、次いでイコライザがある場合とない場合について、イコライザの制御を変えずに、チャネル3つおきに性能を測定した。図7を見ると分かるように、イコライザはすべてのチャネルを同時に向上させている。図7は、同じイコライザ設定による、それぞれの異なる波長についての測定されたビット誤り率(BER)と光パワーとの関係を示している。95ps/nmCDとガウス通過帯域デマルチプレクサは整列させた。
【0032】
図8Aには、本発明のイコライザを多波長透過システム用の適応的イコライザとして応用した構成が示されている。図8Aでは、送信器801からの複数の波長がマルチプレクサ802で多重化され、光路803上で送信される。受信器位置では、本発明の適応的イコライザ804はすべての受信された多重化チャネルを等化する。イコライザ804の出力はデマルチプレクサ805で多重化解除される。誤り検出器806は、1つの受信器チャネル807に出力された1つの多重化波長を受信するように接続されている。誤り検出器806からのビット誤り率(BER)は光路808上で制御ユニット809に送信される。制御ユニット809は、イコライザ804に印加される大きさ制御信号および位相制御信号を生成する。誤り検出器806から制御ユニット808およびイコライザ804へのフィードバック・ループは、このイコライザ構成が図8Aの透過システムの各チャネルの誤り率を適応的に最小限に抑えるのを可能にする。図示のように、制御ユニット808はまず、イコライザ804への大きさ制御信号の増大を試みることができ、検出器806からのBERが上昇した場合、制御ユニット808は大きさ信号を低減させてBERを低下させ、そうでない場合、制御ユニット808は、BERが上昇するまで大きさ信号を増大し続ける。この動作は最小のBERが得られるまで継続する。位相制御信号が(主としてCDまたは送信器のために)主としてチップの制御に必要とされることに留意されたい。チップが変化する可能性が低い場合、位相制御信号は必要とされず、大きさ制御信号のみが使用される。イコライザはデマルチプレクサと受信器との間(位置823)に配置することもできる。しかし、本発明のイコライザが動的な調整を行わない受動モードでも有効であることを強調しておきたい。そのような場合、イコライザは送信器とマルチプレクサとの間(位置821)またはマルチプレクサのすぐ後(位置822)に配置することができる。イコライザを通過するチャネルが1つだけである場合でも、本発明の多波長イコライザを使用した方が、この同じイコライザおよび設定をシステム内の他のチャネルに使用することができ、たとえば在庫が簡略化されるので有利であることに留意されたい。
【0033】
図8Bには、本発明のイコライザを多波長バス型アーキテクチャに配置できる様々な位置が示されている。多波長送信器830は、図8Aの送信器と同様である。光フィルタ841、851など、および受信器843、853に接続されたバス860に沿ったカプラ840、850などがある。本発明のイコライザ(図示せず)は、位置861、862、863、または864を含む複数の位置のうちの1つに配置することができる。多くの場合、位置862が好ましい。というのは、そのような場合、すべての波長チャネルを同時に等化できるからである。
【0034】
最後に、このイコライザはプレーナ型光波回路技術で製造できるので、デマルチプレクサ、アッド・ドロップ・フィルタ、動的利得等化フィルタのような他の機能と一体化することができる。
【0035】
非線形歪みの等化
前述の等化に関する議論は、線形プロセスによって起こる記号間干渉のみに関するものであった。次に、半導体光増幅器(SOA)による非線形ひずみの等化について考える。
【0036】
図10は、光送信器1001、光学機構1002、半導体光増幅器(SOA)1003、本発明の光イコライザ1004、光学機構1005、および光受信器1006を含む例示的な光透過システムを示している。この光透過システムを図10に示されている構成の他の様々な構成で実施できることに留意されたい。たとえば、必要に応じて、イコライザ1004と光学機構1005との間に追加のSOA1007(注:図10には「1107」が示されている)を追加することができる。SOA1003と光イコライザ1004(ならびに第2のSOA1007)は、共通の素子として一体化することができ、かつシステムの中間ノードに配置することができる。あるいは、光送信器1001、増幅器1003、および光イコライザ1004をすべて一体化することができる送信器ノードに、SOA1003と光イコライザ1004を光送信器1001と一緒に配置することができる。送信器ノードにおいて、増幅器1003と光イコライザ1004の配置を逆にできることにも留意されたい。他の実施形態では、増幅器1003、光イコライザ1004、および光送信器1001をすべて一体化することができる受信器ノードに、SOA1003と光イコライザ1004を光受信器1006と一緒に配置することができる。受信器ノードでは、増幅器1003が一般に光イコライザ1004よりも前に配置されることに留意されたい。ただし、この順序は必要に応じて逆にすることができる。
【0037】
光送信器(1001)、SOA1003、および光受信器を含む例示的な光学系では、イコライザのある場合とない場合とで性能を比較した。SOA1003は、バイアス電流が200mAのときに1550nmでファイバ間小信号利得が18dBである市販のSOAであった。光送信器は193.4THz(1550.12nm)の外部キャビティ・レーザと、40Gb/sの非零復帰(NRZ)データ信号を用いて変調される、チャーピングを生じないLiNbO3変調器とを含んでいた。SOAの非線形性によるBERの劣化を調べるために−3dBmから−12dBmまで入力パワーを変化させ、変調された光信号をSOAに導入した。所与のBERが10-9である場合、本発明のイコライザは、長さ231−1の擬似ランダム・ビット・ストリーム(PRBS)について受信器の感度を5dB向上させた。図11は、SOAに対する様々な入力パワーで、BERが10−9の等化を行った場合ならびに行わなかった場合の受信器感度を示す。
【0038】
本発明のイコライザは、立上りエッジ上の「1」ビットに対するオーバシュート、すなわち「0」から「1」への遷移を低減させた。このことを、図12、すなわち、高速光検出器を用いた、SOAの後のいくつかの歪んだデータ・パターンに対するイコライザの効果(点線)を示す図に見ることができる。図12では、イコライザは「1」ビット1201におけるオーバシュートを軽減し、「1」から「0」への遷移1202を鋭くしており、NRZストリーム1203における「1」ビットの長いストリングを平坦にすることができる。SOAからのオーバシュート1201は、データ・ストリームの平均パワーを増大させ、したがって、パワー・ペナルティを生じさせる。したがって、本発明のイコライザ1004を使用すると、これらのオーバシュートおよび信号遷移を特徴とする光信号劣化が軽減する。しかし、この改善は、立上りエッジ上のオーバシュートが受信器における記号間干渉(ISI)を著しく改善できることと比べて小さい。これは、雑音が存在する場合の受信器の性能を最適化するために、一般に受信器帯域幅がビット・レートの〜0.7倍になっているからである。この電気フィルタリングによってオーバシュートは近傍のビット・スロットにこぼれ落ちる。したがって、この場合のイコライザの主要な利点は、オーバシュートが軽減し、それにより、受信器における電気ISIによって生じるペナルティが低減することである。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光学系において事前に選択された変調ビット・レートで変調された1つまたは複数の受信信号を同時に等化する光信号イコライザであって、
光を2つ以上の部分に分割する可変結合率を持つ第1のカプラと、
各アームが1つの部分を受け取り、少なくとも1つのアームが、1/Δf(Δfは光学系で利用される互いに隣接する波長間のチャネル間隔である)の整数倍数に等しい追加の遅延を有する、2つ以上のアームを有する制御可能な干渉計ユニットと、
そのアームを通過する前記光の相対的な位相を調整する制御可能な遅延ユニットを有する少なくとも1つのアームと、
前記アームからの前記部分を組み合わせる第2のカプラとを備える光信号イコライザ。
【請求項2】
前記光学系は多波長システムであり、Δfは、前記多波長システムの互いに隣接する波長間のチャネル間隔である、請求項1に記載の光信号イコライザ。
【請求項3】
前記干渉計ユニット内のアームの数は2つであり、前記可変結合比カプラは、
前記光信号を2つ以上の部分に分割する第1のカプラと、
前記第1または第2のアームが、可変カプラ比を調整する制御可能な位相ユニットを有する、第1のカプラと第2のカプラを接続する2つのアームとを有し、
前記第2のカプラは前記2つの部分を組み合わせる、請求項1に記載の光信号イコライザ。
【請求項4】
前記受信信号の論理「0」ビットにおける立上りまたは立下り記号間干渉を補償するように構成された、請求項1に記載の光信号イコライザ。
【請求項5】
記号間干渉または記号間干渉を生じさせる歪みの影響を受ける受信信号のビット誤り率(BER)を改善するのに用いられる、請求項1に記載の光信号イコライザ。
【請求項6】
光学系において事前に選択された変調ビット・レートで変調された受信信号を等化する光信号イコライザにおいて、2つ以上のイコライザ・ユニットを備え、
前記第1のイコライザ・ユニットは、
光を2つ以上の部分に分割し、前記第1または第2の光部分の位相を調整する第1のカプラと、
2つのアームを含み、前記第1のアームが前記2つの部分のうちの第1の部分を受け取り、前記第2のアームが前記2つの光部分のうちの第2の部分を受け取り、前記第1のアームが、概ね1変調ビット周期に等しい追加の遅延を有する、制御可能な干渉計ユニットであって、前記第1または第2のアーム内に配置され、通過する前記第1または第2の光部分の大きさを調整する制御可能な遅延ユニットをさらに含む、制御可能な干渉計ユニットと、
前記2つの光部分を受け取り、さらに、前記第1のカプラによって調整されたのと同じ前記第1または第2の光部分の位相を調整し、前記第1または第2の光部分を単一の出力信号に組み合わせる第2のカプラとを含み、
前記第2のイコライザ・ユニットは、
前記第1のイコライザ・ユニットの単一の出力に接続され、前記光を2つ以上の部分に分割し、前記第1または第2の光部分の位相を調整する第1のカプラと、
2つのアームを含み、前記第1のアームが前記2つの部分のうちの第1の部分を受け取り、前記第2のアームが前記2つの光部分のうちの第2の部分を受け取り、前記第1のアームが、概ね1変調ビット周期に等しい追加の遅延を有する、制御可能な干渉計ユニットであって、前記第1または第2のアーム内に配置され、通過する前記第1または第2の光部分の大きさを調整する制御可能な遅延ユニットをさらに含む制御可能な干渉計ユニットと、
前記2つの光部分を受け取り、さらに、前記第1のカプラによって調整されたのと同じ前記第1または第2の光部分の位相を調整し、前記第1または第2の光部分を光信号イコライザの出力信号に組み合わせる第2のカプラとを含む光信号イコライザ。
【請求項7】
光学系の光イコライザを動作させ、事前に選択された変調ビット・レートで変調された受信光信号を等化する方法であって、
光を2つ以上の可変部分に分割する工程と、
1/Δf(Δfは光学系で利用される互いに隣接する波長間のチャネル間隔である)の整数倍数に概ね等しい、前記2つ以上の部分間の差分遅延を作成する工程と、
前記2つ以上の部分のうちの1つの部分における光の位相を調整する工程と、
前記2つ以上の部分を単一の出力に組み合わせる工程とを含み、
前記可変調整は、受信光信号における記号間干渉障害を軽減するように行われる方法。
【請求項8】
光路に接続された多波長送信器を備える光学系の一部であり、前記光イコライザは、前記多波長送信器内の送信器のすぐ後、前記多波長送信器のすぐ後、または前記光路内を含む、前記光学系内の複数の位置の1つに接続されている、請求項2に記載の光信号イコライザ。
【請求項9】
多波長受信器に接続された光路を備える光学系の一部であり、前記光イコライザは、前記光路内、前記多波長受信器のすぐ前、または前記多波長受信器内の受信器のすぐ前を含む、前記光学系内の複数の位置の1つに接続されている、請求項2に記載の光信号イコライザ。
【請求項10】
光路上で1つまたは複数の受信器に接続された1つまたは複数の送信器を備える光学系の一部であり、前記光イコライザは、送信器の出力、前記光路内、または受信器の入力を含む、前記光学系内の複数の位置の1つに接続されている、請求項1に記載の光信号イコライザ。
【請求項11】
光路に接続された1つまたは複数の送信器を備える光学系の一部であり、前記光イコライザは、送信器の出力または前記光路内を含む、前記光学系内の複数の位置の1つに接続されている、請求項1に記載の光信号イコライザ。
【請求項12】
1つまたは複数の受信器に接続された光路を備える光学系の一部であり、前記光イコライザは、前記光路内または受信器の入力を含む、前記光学系内の複数の位置の1つに接続されている、請求項1に記載の光信号イコライザ。
【請求項13】
半導体光増幅器および光信号イコライザを含む光学装置に用いることのできる、前記光学装置からの出力信号の劣化を調節する方法であって、
事前に選択されたビット・レートで変調された光信号を受信する工程と、
前記受け取られた信号光を2つ以上の可変部分に分割する工程と、
1/Δf(Δfは前記光学装置で利用される互いに隣接する波長間のチャネル間隔である)の整数倍数に概ね等しい、2つ以上の部分間の差分遅延を作成する工程と、
前記2つ以上の部分のうちの1つの部分における光の位相を調整する工程と、
前記信号を単一の出力信号に組み合わせる工程とを含み、
前記可変調整は、前記出力信号の劣化を抑制するようになっている方法。
【請求項14】
光学系に使用できるように半導体光増幅器に接続されており、前記光信号イコライザおよび光増幅器は、光送信器内、光ノード内、または前記光学系の光受信器内を含む前記光学系内の複数の位置の少なくとも1つに配置されている、請求項1に記載の光信号イコライザ。
【請求項15】
前記光学系が、前記光信号イコライザの前または後あるいは前と後の両方で接続された少なくとも1つの半導体光増幅器を有する、請求項14に記載の光信号イコライザ。
【請求項1】
光学系において事前に選択された変調ビット・レートで変調された1つまたは複数の受信信号を同時に等化する光信号イコライザであって、
光を2つ以上の部分に分割する可変結合率を持つ第1のカプラと、
各アームが1つの部分を受け取り、少なくとも1つのアームが、1/Δf(Δfは光学系で利用される互いに隣接する波長間のチャネル間隔である)の整数倍数に等しい追加の遅延を有する、2つ以上のアームを有する制御可能な干渉計ユニットと、
そのアームを通過する前記光の相対的な位相を調整する制御可能な遅延ユニットを有する少なくとも1つのアームと、
前記アームからの前記部分を組み合わせる第2のカプラとを備える光信号イコライザ。
【請求項2】
前記光学系は多波長システムであり、Δfは、前記多波長システムの互いに隣接する波長間のチャネル間隔である、請求項1に記載の光信号イコライザ。
【請求項3】
前記干渉計ユニット内のアームの数は2つであり、前記可変結合比カプラは、
前記光信号を2つ以上の部分に分割する第1のカプラと、
前記第1または第2のアームが、可変カプラ比を調整する制御可能な位相ユニットを有する、第1のカプラと第2のカプラを接続する2つのアームとを有し、
前記第2のカプラは前記2つの部分を組み合わせる、請求項1に記載の光信号イコライザ。
【請求項4】
前記受信信号の論理「0」ビットにおける立上りまたは立下り記号間干渉を補償するように構成された、請求項1に記載の光信号イコライザ。
【請求項5】
記号間干渉または記号間干渉を生じさせる歪みの影響を受ける受信信号のビット誤り率(BER)を改善するのに用いられる、請求項1に記載の光信号イコライザ。
【請求項6】
光学系において事前に選択された変調ビット・レートで変調された受信信号を等化する光信号イコライザにおいて、2つ以上のイコライザ・ユニットを備え、
前記第1のイコライザ・ユニットは、
光を2つ以上の部分に分割し、前記第1または第2の光部分の位相を調整する第1のカプラと、
2つのアームを含み、前記第1のアームが前記2つの部分のうちの第1の部分を受け取り、前記第2のアームが前記2つの光部分のうちの第2の部分を受け取り、前記第1のアームが、概ね1変調ビット周期に等しい追加の遅延を有する、制御可能な干渉計ユニットであって、前記第1または第2のアーム内に配置され、通過する前記第1または第2の光部分の大きさを調整する制御可能な遅延ユニットをさらに含む、制御可能な干渉計ユニットと、
前記2つの光部分を受け取り、さらに、前記第1のカプラによって調整されたのと同じ前記第1または第2の光部分の位相を調整し、前記第1または第2の光部分を単一の出力信号に組み合わせる第2のカプラとを含み、
前記第2のイコライザ・ユニットは、
前記第1のイコライザ・ユニットの単一の出力に接続され、前記光を2つ以上の部分に分割し、前記第1または第2の光部分の位相を調整する第1のカプラと、
2つのアームを含み、前記第1のアームが前記2つの部分のうちの第1の部分を受け取り、前記第2のアームが前記2つの光部分のうちの第2の部分を受け取り、前記第1のアームが、概ね1変調ビット周期に等しい追加の遅延を有する、制御可能な干渉計ユニットであって、前記第1または第2のアーム内に配置され、通過する前記第1または第2の光部分の大きさを調整する制御可能な遅延ユニットをさらに含む制御可能な干渉計ユニットと、
前記2つの光部分を受け取り、さらに、前記第1のカプラによって調整されたのと同じ前記第1または第2の光部分の位相を調整し、前記第1または第2の光部分を光信号イコライザの出力信号に組み合わせる第2のカプラとを含む光信号イコライザ。
【請求項7】
光学系の光イコライザを動作させ、事前に選択された変調ビット・レートで変調された受信光信号を等化する方法であって、
光を2つ以上の可変部分に分割する工程と、
1/Δf(Δfは光学系で利用される互いに隣接する波長間のチャネル間隔である)の整数倍数に概ね等しい、前記2つ以上の部分間の差分遅延を作成する工程と、
前記2つ以上の部分のうちの1つの部分における光の位相を調整する工程と、
前記2つ以上の部分を単一の出力に組み合わせる工程とを含み、
前記可変調整は、受信光信号における記号間干渉障害を軽減するように行われる方法。
【請求項8】
光路に接続された多波長送信器を備える光学系の一部であり、前記光イコライザは、前記多波長送信器内の送信器のすぐ後、前記多波長送信器のすぐ後、または前記光路内を含む、前記光学系内の複数の位置の1つに接続されている、請求項2に記載の光信号イコライザ。
【請求項9】
多波長受信器に接続された光路を備える光学系の一部であり、前記光イコライザは、前記光路内、前記多波長受信器のすぐ前、または前記多波長受信器内の受信器のすぐ前を含む、前記光学系内の複数の位置の1つに接続されている、請求項2に記載の光信号イコライザ。
【請求項10】
光路上で1つまたは複数の受信器に接続された1つまたは複数の送信器を備える光学系の一部であり、前記光イコライザは、送信器の出力、前記光路内、または受信器の入力を含む、前記光学系内の複数の位置の1つに接続されている、請求項1に記載の光信号イコライザ。
【請求項11】
光路に接続された1つまたは複数の送信器を備える光学系の一部であり、前記光イコライザは、送信器の出力または前記光路内を含む、前記光学系内の複数の位置の1つに接続されている、請求項1に記載の光信号イコライザ。
【請求項12】
1つまたは複数の受信器に接続された光路を備える光学系の一部であり、前記光イコライザは、前記光路内または受信器の入力を含む、前記光学系内の複数の位置の1つに接続されている、請求項1に記載の光信号イコライザ。
【請求項13】
半導体光増幅器および光信号イコライザを含む光学装置に用いることのできる、前記光学装置からの出力信号の劣化を調節する方法であって、
事前に選択されたビット・レートで変調された光信号を受信する工程と、
前記受け取られた信号光を2つ以上の可変部分に分割する工程と、
1/Δf(Δfは前記光学装置で利用される互いに隣接する波長間のチャネル間隔である)の整数倍数に概ね等しい、2つ以上の部分間の差分遅延を作成する工程と、
前記2つ以上の部分のうちの1つの部分における光の位相を調整する工程と、
前記信号を単一の出力信号に組み合わせる工程とを含み、
前記可変調整は、前記出力信号の劣化を抑制するようになっている方法。
【請求項14】
光学系に使用できるように半導体光増幅器に接続されており、前記光信号イコライザおよび光増幅器は、光送信器内、光ノード内、または前記光学系の光受信器内を含む前記光学系内の複数の位置の少なくとも1つに配置されている、請求項1に記載の光信号イコライザ。
【請求項15】
前記光学系が、前記光信号イコライザの前または後あるいは前と後の両方で接続された少なくとも1つの半導体光増幅器を有する、請求項14に記載の光信号イコライザ。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2011−41307(P2011−41307A)
【公開日】平成23年2月24日(2011.2.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−221158(P2010−221158)
【出願日】平成22年9月30日(2010.9.30)
【分割の表示】特願2004−79642(P2004−79642)の分割
【原出願日】平成16年3月19日(2004.3.19)
【出願人】(596092698)アルカテル−ルーセント ユーエスエー インコーポレーテッド (965)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年2月24日(2011.2.24)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年9月30日(2010.9.30)
【分割の表示】特願2004−79642(P2004−79642)の分割
【原出願日】平成16年3月19日(2004.3.19)
【出願人】(596092698)アルカテル−ルーセント ユーエスエー インコーポレーテッド (965)
【Fターム(参考)】
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