(57)【要約】【課題】多重振幅変調信号の振幅雑音を圧縮することができる光信号を再生するシステムおよび方法の提供を図る。【解決手段】それぞれがソース振幅変調光信号202上で搬送される情報を示す入力パワー変調レベル(210)を複数有する前記ソース振幅変調光信号を受信する入力部と、前記入力部に通信可能に接続され、出力光信号208を生成するために前記ソース振幅変調光信号を再生する光パラメトリック増幅器を備え、前記ソース振幅変調光信号に対して第１飽和モード応答を適用して第１ステージ出力を生成する第１ステージと、前記第１ステージに通信可能にカスコード接続され、前記第１ステージ出力に対して第２飽和モード応答を適用して第２ステージ出力を生成する光パラメトリック増幅器を備える第２ステージと、を備える再生器206と、を有し、前記出力光信号が、前記入力パワー変調レベルの情報と等価な情報を含む複数の出力パワー変調レベルを含む。【選択図】図２
2014235430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を再生するためのシステムであって、
それぞれがソース振幅変調光信号上で搬送される情報を示す入力パワー変調レベルを複数有する前記ソース振幅変調光信号を受信するように構成された入力部と、
前記入力部に通信可能に接続され、出力光信号を生成するために前記ソース振幅変調光信号を再生するように構成され、
光パラメトリック増幅器を備え、前記ソース振幅変調光信号に対して第１飽和モード応答を適用し、第１ステージ出力を生成するように構成された第１ステージと、
前記第１ステージに通信可能にカスコード接続され、前記第１ステージ出力に対して第２飽和モード応答を適用し、第２ステージ出力を生成するように構成された光パラメトリック増幅器を備える第２ステージと、を備える再生器と、を有し、
前記出力光信号が、前記入力パワー変調レベルの情報と等価な情報を含む複数の出力パワー変調レベルを含む、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記第１飽和モード応答のパワーレベルスペクトラムは、前記入力パワー変調レベルを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１ステージ出力は、前記入力パワー変調レベルに対する前記第１飽和モード応答の適用に対応する中間のパワー変調レベルを含み、
前記第２飽和モード応答のパワーレベルスペクトラムは、前記中間のパワー変調レベルを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１飽和モード応答は、前記ソース振幅変調光信号のパワーの増加に呼応して、漸増的にマイナスの利得を適用するのを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記再生器は、さらに、前記第２ステージに通信可能にカスコード接続され、光パラメトリック増幅器を備えた第３ステージを有し、
前記光パラメトリック増幅器は、
前記第２ステージ出力に対して第３飽和モード応答を適用し、
第３ステージ出力を生成するように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１ステージは、
ポンプ源と前記ソース振幅変調光信号とを結合するように構成されたカプラと、
前記カプラの出力に通信可能に接続され、前記ソース振幅変調光信号を再生するように構成された非線形の光学素子と、を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１飽和モード応答は、前記ポンプ源のパワーに基づく、
ことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１飽和モード応答は、前記ポンプ源の帯域幅間隔に基づく、
ことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１ステージ出力は、前記ソース振幅変調光信号に比較して、低減された振幅変調雑音を含み、
前記第２ステージ出力は、前記第１ステージ出力に比較して、低減された振幅変調雑音を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記入力パワー変調レベルは、最低パワーから最高パワーまでの前記入力パワー変調レベルの順序を含み、
前記第１ステージ出力は、最低パワーから最高パワーまでの第１ステージパワー変調レベルの順序をもつ複数の第１ステージパワー変調レベルを含み、
前記第２ステージ出力は、最低パワーから最高パワーまでの第２ステージパワー変調レベルの順序をもつ複数の第２ステージパワー変調レベルを含み、
前記第１ステージパワー変調レベルの順序は、前記入力パワー変調レベルの順序とは異なり、
前記第２ステージパワー変調レベルの順序は、前記第１ステージパワー変調レベルの順序とは異なる、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
光信号を再生する方法であって、
それぞれがソース振幅変調光信号上で搬送される情報を示す入力パワー変調レベルを複数有する前記ソース振幅変調光信号を含む入力を判定し、
前記ソース振幅変調光信号に対して第１飽和モード応答を光学的に適用するように構成された第１光パラメトリック増幅器に対して前記ソース振幅変調光信号を適用して、第１ステージ出力を生成し、
前記第１ステージ出力に対して第２飽和モード応答を光学的に適用するように構成された第２光パラメトリック増幅器に対して前記第１ステージ出力を適用して、第２ステージ出力を生成し、
前記第２ステージ出力に基づいて、前記入力パワー変調レベルの情報に等価な情報を含む複数の出力パワー変調レベルを含む出力光信号を生成する、のを備える、
ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記第１飽和モード応答のパワーレベルスペクトラムは、前記入力パワー変調レベルを含む、
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１ステージ出力は、前記入力パワー変調レベルに対する前記第１飽和モード応答の適用に対応する中間のパワー変調レベルを含み、
前記第２飽和モード応答のパワーレベルスペクトラムは、前記中間のパワー変調レベルを含む、
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１飽和モード応答は、前記ソース振幅変調光信号のパワーの増加に呼応して、漸増的にマイナスの利得を適用する、のを含む、
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
さらに、
前記第１ステージ出力に対して第３飽和モード応答を光学的に適用するように構成された第３光パラメトリック増幅器に対して前記第２ステージ出力を適用して、第３ステージ出力を生成し、
前記第３ステージ出力に基づいて、前記入力パワー変調レベルの情報に等価な情報を含む複数の出力パワー変調レベルを含む前記出力光信号を生成する、のを備える、
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１光パラメトリック増幅器に対して前記ソース振幅変調光信号を適用するのは、
前記ソース振幅変調光信号に対して前記ポンプ源を結合し、
前記ソース振幅変調光信号を再生するように構成された非線形の光学素子を通じて結果を送信する、のを含む、
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１飽和モード応答は、前記ポンプ源のパワーに基づく、
ことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１飽和モード応答は、前記ポンプ源の帯域幅間隔に基づく、
ことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１ステージ出力は、前記ソース振幅変調光信号に比較して、低減された振幅変調雑音を含み、
前記第２ステージ出力は、前記第１ステージ出力に比較して、低減された振幅変調雑音を含む、
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記入力パワー変調レベルは、最低パワーから最高パワーまでの前記入力パワー変調レベルの順序を含み、
前記第１ステージ出力は、最低パワーから最高パワーまでの第１ステージパワー変調レベルの順序をもつ複数の第１ステージパワー変調レベルを含み、
前記第２ステージ出力は、最低パワーから最高パワーまでの第２ステージパワー変調レベルの順序をもつ複数の第２ステージパワー変調レベルを含み、
前記第１ステージパワー変調レベルの順序は、前記入力パワー変調レベルの順序とは異なり、
前記第２ステージパワー変調レベルの順序は、前記第１ステージパワー変調レベルの順序とは異なる、
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
光信号を再生する方法であって、
それぞれがソース振幅変調光信号上で搬送される情報を示す入力パワー変調レベルを複数有する前記ソース振幅変調光信号を含む入力を判定し、
連続的な複数の増幅の飽和モードを用いて、前記ソース振幅変調光信号を再生し、
再生された前記ソース振幅変調光信号から、前記入力パワー変調レベルの情報に等価な情報を含む複数の出力パワー変調レベルを含む出力光信号を生成する、のを備える、
ことを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記連続的な複数の増幅の飽和モードは、
前記パワー変調レベルを並べ替えように構成された第１飽和モードと、
前記パワー変調レベルの順序を復元するように構成された、第１飽和モードの後に適用された第２飽和モードと、を含む、
ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記連続的な複数の増幅の飽和モードは、
異なる利得をもつ前記パワー変調レベルの異なるものを増幅するように構成された第１飽和モードと、
前記第１飽和モードの前記動作を反転させるように構成された第２飽和モードと、を含む、
ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
さらに、
前記入力信号に対して位相再生を適用して、振幅雑音の増加を発生させる、のを備え、
前記ソース振幅変調光信号を再生するのは、振幅雑音の増加の低減を含む、
ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載した実施形態は、光信号を再生するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気通信システム、ケーブルテレビシステム、及びデータ通信ネットワークは、遠隔点間の多量の情報を迅速に搬送するために、光ネットワークを用いる場合がある。光ネットワークにおいて、情報は、光ファイバを通じて光信号の形式で搬送され得る。光信号を再生するシステムおよび方法は、多重振幅変調信号(multi-amplitude modulated signals)の振幅雑音スクイージング(振幅雑音の圧縮(圧搾)：amplitude noise squeezing)に適用され得る。
【０００３】
光ファイバは、長距離にわたって信号を超低損失で通信することができる細いガラス繊維を備えることができる。光ネットワークは、多くの場合、光ファイバ上の光信号内の情報を搬送する変調方式を利用する。このような変調方式は、位相偏移変調(「ＰＳＫ」)、周波数偏移変調(「ＦＳＫ」)、振幅偏移変調(「ＡＳＫ」)及び直交振幅変調(「ＱＡＭ」)を含むことができる。
【０００４】
ＰＳＫでは、光信号によって搬送される情報は、搬送波としても知られる基準信号の位相を変調することにより搬送され得る。情報は、差分位相偏位変調(「ＤＰＳＫ」)を用いて、信号自体の位相を変調することにより搬送され得る。
【０００５】
ＱＡＭにおいて、光信号によって搬送された情報は、搬送波の振幅と位相との両方を変調することにより搬送され得る。ＰＳＫは、ＱＡＭのサブセットと見なされてもよく、ここで搬送波の振幅は一定に維持される。
【０００６】
ＰＳＫ信号及びＱＡＭ信号は、複素平面を用いて配置図上の実軸及び虚軸で表現され得る。情報を搬送するシンボルを表現する配置図上の点は、図の原点の周囲に均一の角度間隔で配置され得る。ＰＳＫ及びＱＡＭを用いて変調されるシンボルの数を増加してもよく、このようにして搬送できる情報を増加することができる。
【０００７】
信号の数は、２の倍数で定められ得る。付加的なシンボルが追加される際に、付加的なシンボルは、原点の周囲に均一な方式で配置され得る。ＰＳＫ信号は、配置図上でのこのような円形配置に含むことができ、それはＰＳＫ信号がすべてのシンボルについて一定のパワーを有していることを示す。
【０００８】
ＱＡＭ信号は、ＰＳＫ信号の配置と同じ角度的配置を有することができるが、異なる振幅配置を含むこともできる。ＱＡＭ信号は、複数の円の周囲にそれらのシンボルを配置してもよく、これはＱＡＭ信号が異なるシンボルに対して異なるパワーを含むことを示す。
【０００９】
この配置は、シンボルが可能な限り離れた距離で分離されているとき、雑音のリスクを減少させ得る。従って、複数のシンボル「ｍ」が使用され、「ｍ−ＰＳＫ」又は「ｍ−ＱＡＭ」と示されてもよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
異なる数のシンボルをもつＰＳＫ及びＱＡＭの例は、配置図上で０°及び１８０°(又は０及びπ)の２つの位相を用いるバイナリ型ＰＳＫ(「ＢＰＳＫ」又は「２−ＰＳＫ」)、又は、０°、９０°、１８０°、及び２７０°(又は０、π／２、π、及び３π／２)の４つの位相を用いる直交位相ＰＳＫ(「ＱＰＳＫ」、「４−ＰＳＫ」、又は「４−ＱＡＭ」)を含むことができる。このような信号内の位相はずらしてもよい。２−ＰＳＫ信号及び４−ＰＳＫ信号の各々は、配置図上の１つの円内に配置され得る。
【００１１】
ｍ−ＰＳＫ信号は、二偏波ＱＰＳＫ(「ＤＰ−ＱＰＳＫ」)などの技術を用いて、偏向され得る。ここで、分離したｍ−ＰＳＫ信号は、信号を直交偏向することにより多重化される。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本実施形態によれば、光信号を再生するためのシステムであって、それぞれがソース振幅変調光信号上で搬送される情報を示す入力パワー変調レベルを複数有する前記ソース振幅変調光信号を受信するように構成された入力部と、前記入力部に通信可能に接続され、出力光信号を生成するために前記ソース振幅変調光信号を再生するように構成され、光パラメトリック増幅器を備え、前記ソース振幅変調光信号に対して第１飽和モード応答を適用し、第１ステージ出力を生成するように構成された第１ステージと、前記第１ステージに通信可能にカスコード接続され、前記第１ステージ出力に対して第２飽和モード応答を適用し、第２ステージ出力を生成するように構成された光パラメトリック増幅器を備える第２ステージと、を備える再生器と、を有し、前記出力光信号が、前記入力パワー変調レベルの情報と等価な情報を含む複数の出力パワー変調レベルを含むシステムが提供される。
【００１３】
一実施形態において、光信号を再生するためのシステムは、入力部と、入力部に通信可能に接続された再生器とを含む。入力部は、入力パワー変調レベルを含むソース振幅変調光信号を受信するように構成される。各入力パワー変調レベルは、情報がソース振幅変調光信号上で搬送されることを示す。
【００１４】
再生器は、出力光信号を生成するソース振幅変調光信号を再生するように構成される。再生器は、飽和モード応答をソース振幅変調光信号に適用し、且つステージ出力を生成するように構成された光パラメトリック増幅器を含むステージを含む。
【００１５】
再生器は、また、ステージに対して通信可能にカスコード接続(縦続接続)された別のステージであって、別の飽和モード応答をステージ出力に適用し、且つ別のステージ出力を生成するように構成された光パラメトリック増幅器を含む別のステージを含む。出力光信号は、他のステージ出力に通信可能に接続される。出力光信号は、入力パワー変調レベルの情報と等価な情報を含む出力パワー変調レベルを含む。
【００１６】
他の実施形態において、光信号を再生する方法は、ソース振幅変調光信号を含む入力を判定するステップと、ステージ出力をもたらす光パラメトリック増幅器にソース振幅変調光信号を適用するステップと、別のステージ出力をもたらす別の光パラメトリック増幅器にステージ出力を適用するステップと、他のステージ出力に基づいて出力光信号を生成するステップとを含む。
【００１７】
ソース振幅変調光信号は、情報がソース振幅変調光信号上で搬送されたことを各々が示す入力パワー変調レベルを含む。光パラメトリック増幅器は、ソース振幅変調光信号に光学的に飽和モード応答を適用するように構成され、ステージ出力をもたらす。
【００１８】
他の光パラメトリック増幅器は、ステージ出力に光学的に別の飽和モード応答を適用するように構成され、他のステージ出力をもたらす。出力光信号は、入力パワー変調レベルの情報と等価な情報を含む出力パワー変調レベルを含む。
【００１９】
さらに他の実施形態において、光信号を再生する方法は、ソース振幅変調光信号を含む入力を判定するステップと、連続的な増幅の飽和モードを用いることによりソース振幅変調光信号を再生するステップと、再生から出力光信号を生成するステップとを含む。
【００２０】
ソース振幅変調光信号は、情報がソース振幅変調光信号上で搬送されたことを各々が示す入力パワー変調レベルを含む。出力光信号は、入力パワー変調レベルの情報と等価な情報を含む出力パワー変調レベルを含む。
【発明の効果】
【００２１】
開示の光信号を再生するシステムおよび方法は、多重振幅変調信号の振幅雑音を圧縮することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、多重振幅変調信号の振幅雑音スクイージング用に構成されたシステムの例示的な実施形態を図示する。
【図２】図２は、光増幅器の例示的な実施形態の図である。
【図３】図３は、飽和モードの間に入力信号のパワーレベルに対して増幅を適用するように構成されたステージの応答の図である。
【図４】図４は、飽和モードの間に入力信号のパワーレベルに対して増幅を適用するように構成された別のステージの応答の図である。
【図５】図５は、振幅雑音スクイージングを実行するための増幅器の動作例を図示する。
【図６】図６は、飽和モードの間に入力信号のパワーレベルに対して増幅を適用するように構成された３ステージ増幅器の第１ステージの応答の図である。
【図７】図７は、飽和モードの間に入力信号のパワーレベルに対して増幅を適用するように構成された３ステージ増幅器の第２ステージの応答の図である。
【図８】図８は、飽和モードの間に入力信号のパワーレベルに対して増幅を適用するように構成された３ステージ増幅器の第３ステージの応答の図である。
【図９】図９は、振幅雑音スクイージングを実行するための３ステージ増幅器の動作例を図示する。
【図１０】図１０は、振幅雑音スクイージングのための方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、多重振幅変調信号の振幅雑音スクイージングの実施例を、添付図面を参照して詳述する。以下の説明では、開示される主題に関する議論を容易にするため、例として詳細を記載する。開示される実施形態は例示的であり、起こりうるすべての実施形態を網羅するものではないことは、当業者にとって明らかである。
【００２４】
図１は、多重振幅変調信号の振幅雑音スクイージング用に構成されたシステム１００の例示的な実施形態を図示する。１つの実施形態において、システム１００は、多重振幅変調信号の振幅雑音スクイージングを実行するように構成された光増幅器１０２を含んでもよい。
【００２５】
振幅変調信号は、信号内の様々なパワーレベル(又は振幅)での変調を含んでもよい。それぞれのパワーレベルで変調される信号間の情報干渉を防止するために、このようなパワーレベル間にギャップが存在してもよい。振幅変調信号に導入された雑音は、このようなパワーレベルにおいて実際に存在する値域を拡大させてもよい。
【００２６】
あるパワーレベルでこのような拡大された値域は最終的に、別のパワーレベルで変調された情報に干渉するまで増大することもある。光増幅器１０２は、所定のパワーレベルに対して値域をスクイージングするように、又は低減するように構成されてもよく、それにより、振幅変調信号に関連する雑音を低減してもよい。
【００２７】
様々な実施形態において、光信号から電気信号に、及び光信号に戻す変換が必要な構成要素とは対照的に、光増幅器１０２は、光信号ベースの構成要素のみにより動作するように構成されてもよい。それにより、光増幅器１０２は、システム１００内で必要な光−電気変換の数を低減することができる。
【００２８】
光増幅器１０２は、システム１００内の光信号を再生し増幅するように構成されてもよい。システム１００は、光増幅器１０２によって、出力信号１１４として再生され、増幅される入力信号１１０を含んでもよい。
【００２９】
信号は、光ネットワーク１０８を通じてシステム１００内で送信されてもよく、光ネットワーク１０８は、任意の適切な種類の１つ以上の光ファイバ１１２を含んでもよい。システム１００は、２つの光学要素間の伝送路内、又は再構成可能な光混合・分離多重装置内などの、システム１００又は光ネットワークの任意の適切な部分内に光増幅器１０２を含んでもよい。
【００３０】
さらに、光増幅器１０２は、スタンドアロン型装置、又は光伝送装置の別のパーツとして、動作するように構成されてもよい。光増幅器１０２は、光学機器の後続部分から距離ｄを置いて配置されてもよい。
【００３１】
光増幅器１０２は、また、本明細書に記載されるような光信号の再生及び増幅を実行するように構成された任意の適切な数及び種類の構成要素を含んでもよい。光増幅器１０２は、メモリ１０６に接続されたプロセッサ１０４を含んでもよい。
【００３２】
１つの実施形態において、光信号の再生及び増幅を実行するために、光増幅器１０２は、入力信号及び位相、パワー、及び色分散などの信号情報を調節するポンプ信号などの他のシステム特性をモニタリングし、調節し、且つ事前に補正する、及び動作の飽和モードを調節する光増幅器１０２を設定するための構成要素を含んでもよい。
【００３３】
光増幅器１０２は、複数ステージ(複数段)の飽和増幅器を含んでもよい。このような各増幅器ステージは、例えば、入力信号を整合するためにポンプレーザ信号を入力信号に追加することによって飽和させられてもよい。
【００３４】
光増幅器１０２は、また、任意の適切な数及び種類の飽和増幅器のステージを含んでもよい。光増幅器１０２の各ステージは、光ファイバなどの任意の適切な光学要素を用いて、信号を増幅してもよい。光増幅器１０２の各ステージは、例えば、光パラメトリック増幅器(ＦＯＰＡ)として既知の増幅のための、ファイバ内の非線形現象を用いてもよい。
【００３５】
少なくとも光増幅器１０２の飽和した第１ステージを適用することによって、入力信号１１０を増幅してもよい。但し、入力信号１１０は増幅されてもよいが、振幅変調により符号化されたデータを含む入力信号１１０の特定の成分は、入力信号１１０の他の成分に対して、実際に増加又は減少されてもよい。
【００３６】
このような非線形の変更は、光増幅器１０２のステージの飽和した局面によるものであってもよい。さらに、少なくとも光増幅器１０２の飽和した第２ステージを適用することによって、入力信号１１０を増幅してもよい。
【００３７】
但し、入力信号１１０は増幅されてもよいが、振幅変調により符号化されたデータを含む入力信号１１０の特定の成分は、入力信号１１０の他の成分に対して、実際に増加又は減少されてもよい。
【００３８】
このような非線形の変更は、光増幅器１０２のステージの飽和した局面によるものであってもよい。光増幅器１０２の第１ステージと第２ステージとの組み合わせは、振幅変調信号の成分をそれらのオリジナルの値範囲に戻してもよい。
【００３９】
但し、光増幅器１０２のステージの飽和した局面を適用することによって、このようなコンポーネントの各々に関連する雑音を低減してもよい。そのため、雑音をスペクトラムとして図示してもよい。雑音の拡散の低減は、雑音範囲のスクイーズ(圧搾)又は狭小化と見なされてもよい。
【００４０】
入力信号１１０は、振幅変調フォーマットなどの任意の適切なフォーマットを通じて変調された光信号を含んでもよい。例えば、入力信号１１０は、８ＱＡＭ又は１６ＱＡＭの信号を含んでもよい。
【００４１】
プロセッサ１０４は、例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ(ＤＳＰ)、特定用途向けＩＣ(ＡＳＩＣ)、又はプログラム命令及び／又は処理データを翻訳及び／又は実行するように構成された他のデジタル又はアナログ回路を備えてもよい。
【００４２】
いくつかの実施形態において、プロセッサ１０４は、光増幅器１０２の動作のいくつか又はすべてを実行するために、メモリ１０６内に保存されたプログラム命令及び／又は処理データを解釈及び／又は実行してもよい。
【００４３】
メモリ１０６は、アプリケーションメモリ、システムメモリ、又はその双方として、部分的又は全体的に設定される。メモリ１０６は、１つ以上のメモリモジュールを保持及び／又は収容するように構成された、任意のシステム、装置、又は装置を含んでもよい。
【００４４】
各メモリモジュールは、プログラム命令及び／又はデータを一時的に保存するように構成された、任意のシステム、装置、又は装置(例えばコンピュータ読み取り可能な媒体)を含んでもよい。メモリ１０６は、非一時的なであってもよい。
【００４５】
光ネットワーク１０８は、光ネットワーク１０８の構成要素によって通信される１つ以上の光信号を運ぶように動作可能な１つ以上の光ファイバ１１２を含んでもよい。光ネットワーク１０８は、例えば、終端ノード、リング光ネットワーク、メッシュ光ネットワーク、もしくは他の適切な光ネットワーク、又は光ネットワークの組み合わせをもつ２地点間光ネットワークであってもよい。
【００４６】
光ネットワーク１０８は、短距離のメトロポリタンネットワーク、長距離の都市間ネットワーク、もしくは他の適切なネットワーク、又はネットワーク組み合わせに用いられてもよい。光ネットワーク１０８の容量は、例えば、１００Ｇｂｐｓ／ｓ／ｃｈ、１００Ｇｂｉｔ／ｓ、４００Ｇｂｉｔ／ｓ、又は１Ｇｂｉｔ／ｓを含んでもよい。
【００４７】
光ファイバ１１２は、シングルモードファイバ(「ＳＭＦ」)、拡張大規模実効面積ファイバ(「ｅ−ＬＥＡＦ))、又はＴｒｕｅＷａｖｅ（登録商標）低スロープ(「ＴＷ−ＲＳ」)ファイバなどの任意の適切な種類のファイバを含んでもよい。
【００４８】
光ネットワーク１０８は、光ファイバ１１２上の光信号を送信するように動作可能な光増幅器１０２などの装置を含んでもよい。情報は、波長についての情報を符号化するために１つ以上の波長の光の変調によって、光ネットワーク１０８を通じて送信され、受信されてもよい。
【００４９】
動作中、光増幅器１０２は、光ネットワーク１０８上で動作していてもよい。入力信号１１０は、ファイバ１１２を通じて光ネットワーク１０８上に到着してもよい。光増幅器は、入力信号１１０を再生し、増幅し、出力信号１１４としてその結果を出力してもよい。
【００５０】
位相雑音を克服する信号を再生するいくつかの方法は、光−電気−光(「ＯＥＯ」)再生方法を含んでもよい。このような方法は、例えば、光信号を電子信号に変換するステップを含んでもよい。このような変換は、逆多重化の後に行われてもよい。
【００５１】
電気信号は、切り替えられ、その後、変換されて光信号に戻されてもよく、光信号は、その後、光ネットワーク上で多重化されてもよい。１つの実施形態において、光増幅器１０２は、ＯＥＯ再生方法を用いなくてもよい。別の実施形態において、光増幅器１０２は、光学機構を用いて、且つ光学機構内の情報を電子形式に変換せずに、受信信号を再生してもよい。
【００５２】
図２は、ＱＡＭ入力信号を用いるための光増幅器２００の例示的な実施形態の図である。光増幅器２００は、図１の光増幅器１０２を全面的に又は部分的に実現してもよい。
【００５３】
光増幅器２００は、入力１６ＱＡＭ信号２０２などの入力信号の受信のための機構を含んでもよい。入力１６ＱＡＭ信号２０２は、位相再生器２０４と通信可能に接続されてもよい。位相再生器２０４は、マルチレベル振幅再生器２０６と通信可能に接続されてもよい。
【００５４】
マルチレベル振幅再生器２０６は、出力１６ＱＡＭ信号２０８などの信号を出力するように構成されてもよい。様々な実施形態において、減衰器又はエルビウム添加光ファイバ増幅器(ＥＤＦＡ)は、マルチレベル振幅再生器２０６によって要求されたレベルに対して、信号のパワーを整合させるために用いられてもよい。
【００５５】
さらに、様々な他の実施形態において、このような減衰器又はＥＤＦＡは、その中で要求された値を整合するために光増幅器２００のステージに対して任意の入力の前で用いられてもよい。
【００５６】
入力１６ＱＡＭ信号２０２が図示されているが、８ＱＡＭ信号などの別の入力信号が用いられてもよい。入力１６ＱＡＭ信号２０２は、雑音によって低下してもよい信号成分を含んでもよい。
【００５７】
１６ＱＡＭ信号２０２のパワーレベル例は、理想的には、−２ｄＢｍ、３ｄＢｍ、及び８ｄＢｍのように、３つのパワーレベルに従って、１６ＱＡＭ信号２０２上で通信された情報が変調されてもよいことを示す、グラフ２１０内に図示されてもよい。
【００５８】
従って、これは、１６ＱＡＭ信号２０２によって通信された３ビットワード例を表現してもよい。雑音は、これらのパワーレベルからの偏差を引き起こすかもしれない。光増幅器２００は、このような偏差を低減する、又はこのような偏差をスクイージングするように構成されてもよく、その結果、パワーレベルは、グラフ２１０内に図示されたレベルにより精密に接近する。
【００５９】
入力１６ＱＡＭ信号２０２は、位相再生器２０４へ入力されてもよい。位相再生器２０４は、入力１６ＱＡＭ信号２０２の位相などの入力信号の位相情報を再生する任意の適切な方法により実現してもよい。位相再生器２０４は、位相雑音を除外するためにこのような再生を行ってもよい。
【００６０】
但し、位相再生の使用は、追加的振幅雑音をもたらし得る。入力１６ＱＡＭ信号は、雑音を有するように図２に図示されるが、振幅変調に対するこのような雑音は、総体的又は部分的に位相再生器２０４によって引き起こされ得る。結果として得られる信号は、マルチレベル振幅再生器２０６に出力されてもよい。
【００６１】
マルチレベル振幅再生器２０６は、少なくとも２つの増幅ステージ(amplification stages)を用いて実現されてもよい。増幅ステージはカスコード接続されてもよい。例えば、マルチレベル振幅再生器２０６は、ステージ２１４に通信可能に接続されたステージ２１２を含んでもよい。
【００６２】
ステージ２１２及び２１４の各々は、光増幅器又はその一部分を含んでもよい。マルチレベル振幅再生器２０６は、入力１６ＱＡＭ信号２０２のデータパワーレベルで動作するように構成されてもよい。
【００６３】
このようなデータパワーレベルで動作するために、マルチレベル振幅再生器２０６は、飽和モードにおけるデータパワーレベル、又は結果として得られるデータパワーレベルに対して適用するように構成された、カスコード接続されたステージ２１２及び２１４を通じて入力１６ＱＡＭ信号２０２をパスするように構成されてもよい。
【００６４】
図３は、飽和モードの間に入力信号のパワーレベルに対して増幅を適用するように構成されたステージ２１２の応答の図である。その入力が光増幅器が飽和する程大きく、入力が増加してももはや一貫した利得を提供しない場合、飽和モードは、ステージ２１２の応答であるかもしれない。
【００６５】
図３は、ステージ２１２内に含まれる増幅器について、入力信号の所定のパワーに対して結果として生じる利得を図示する。図３内に示されるように、他のアプリケーション内の典型的な使用において、ステージ２１２内の増幅器の利得は、およそ１６ｄＢである。典型的な使用は、約マイナス４ｄＢｍまでの入力信号の範囲である。
【００６６】
従って、それらの入力信号がマイナス４ｄＢｍより少ないパワーを有する限り、ステージ２１２は、入力信号に対して１６ｄＢの増幅を提供し得る。入力信号がマイナス４ｄＢｍを超える場合、増幅器ステージは、飽和させられるようになり、１６ｄＢの増幅を提供することを停止する。
【００６７】
その代わりに、約６ｄＢｍまで入力が増大した後、増幅器がさらにマイナスの増幅を提供し始めるまで、増幅器は、入力パワーが増加するにつれて、迅速に飽和させ、増幅量の減少を提供し始める。図３に示す飽和領域は、ステージ２１２が一定の増幅を提供することを停止し、その代わりに飽和動作を発揮することになる入力パワー値を図示する。図３に示す飽和領域は、情報が振幅変調されるパワーレベルの各々を含んでもよい。
【００６８】
１つの実施形態において、ステージ２１２は、その増幅器の応答が飽和の間に十分に線形で且つマイナスであるように構成されてもよく、入力パワーは応答に対してプロットされる。別の実施形態において、ステージ２１２は、その飽和領域が入力１６ＱＡＭ信号２０２のパワーレベルをカバーするように構成されてもよい。
【００６９】
この飽和領域のパワーレベルスペクトラムは、従って、入力パワー変調レベルを含んでもよい。例えば、マイナス２ｄＢｍ、３ｄＢｍ、及び８ｄＢｍのｘ座標は、各々飽和領域内にある。
【００７０】
さらに別の実施形態において、それぞれの異なるパワーレベルにおいて搬送された情報が互いの位置を切り換えることになるように、ステージ２１２は、信号２０２が入力１６ＱＡＭの異なるパワーレベルで増幅されるように構成されてもよい。
【００７１】
例えば、８ｄＢｍで飽和する応答が約マイナス５ｄＢであるとき、８ｄＢｍに対応するパワーレベルでの情報は、逆増幅されることになる。さらに、マイナス２ｄＢｍで飽和する応答が約１５ｄＢであるとき、マイナス２ｄＢｍに対応するパワーレベルでの情報は、大幅に増幅されることになる。データビットの相対的増幅のさらなる説明は、以下に提供される。
【００７２】
図４は、飽和モードの間にその入力信号のパワーレベルに対して増幅を適用するように構成されたステージ２１４の応答の図である。このような入力信号は、増幅の後に、ステージ２１２の出力を含んでもよい。図４は、ステージ２１４内に含まれる増幅器について、その入力信号の所定のパワーに対して結果として生じる利得を図示する。
【００７３】
図４内に示されるように、他のアプリケーション内の典型的な使用において、ステージ２１４内の増幅器の利得は、およそ６ｄＢである。典型的な使用は、約３ｄＢｍまでの入力信号の範囲である。従って、それらの入力信号が３ｄＢｍより少ないパワーを有する限り、ステージ２１４は、入力信号に対して６ｄＢの増幅を提供し得る。入力信号が３ｄＢｍを超える場合、増幅器ステージは、飽和させられるようになり、６ｄＢの増幅を提供することを停止する。
【００７４】
その代わりに、約６ｄＢｍまで入力が増大した後、増幅器がさらにマイナスの増幅を提供し始めるまで、増幅器は、入力パワーが増加するにつれて迅速に飽和させ、増幅量の減少を提供し始める。図４に示す飽和領域は、ステージ２１４が一定の増幅を提供することを停止し、その代わりに飽和動作を発揮することになる入力パワー値を図示する。
【００７５】
１つの実施形態において、ステージ２１４は、その増幅器の応答が飽和の間に十分に線形で且つマイナスであるように構成されてもよく、入力パワーは応答に対してプロットされる。別の実施形態において、ステージ２１４は、その飽和領域がステージ２１２の出力のパワーレベルをカバーするように構成されてもよい。
【００７６】
それにより、飽和領域のパワースペクトルは、ステージ２１４内に入力される信号のパワーレベルを含む。例えば、３ｄＢｍ〜１１ｄＢｍのｘ座標は、すべて飽和領域内にある。さらに別の実施形態において、それぞれの異なるパワーレベルにおいて搬送された情報が再び互いの位置を切り換えることになるように、ステージ２１４は、ステージ２１２の出力(従ってステージ２１４の入力)の異なるパワーレベルで増幅されるように構成されてもよい。
【００７７】
例えば、入力１６ＱＡＭ信号２０２内のオリジナルの８ｄＢｍの情報に対応するパワーレベル(ステージ２１４及び図４では約５ｄＢｍであるかもしれない)での情報は、それが増幅されるにつれて、約８ｄＢｍに戻されることになる。
【００７８】
さらに、入力１６ＱＡＭ信号２０２内のオリジナルの３ｄＢｍの情報に対応するパワーレベル(それはステージ２１４及び図４では約８ｄＢｍであるかもしれない)での情報は、それが逆増幅されるにつれて、約３ｄＢｍに戻されることになる。
【００７９】
その上、入力１６ＱＡＭ信号２０２内のオリジナルのマイナス２ｄＢｍの情報に対応するパワーレベル(それはステージ２１３及び図４では約１１ｄＢｍであるかもしれない)での情報は、それが逆増幅されるにつれて、約マイナス２ｄＢｍに戻されることになる。
【００８０】
図２に戻ると、入力１６ＱＡＭ信号２０２がステージ２１２及びステージ２１４を通過した結果は、従って、入力１６ＱＡＭ信号２０２と同じパワーレベルをもつ信号であってもよい。但し、ステージ２１２及びステージ２１４がパラメトリック増幅を実行するように構成されてもよいように、入力１６ＱＡＭ信号２０２の雑音が低減されてもよい。出力例は、出力１６ＱＡＭ信号２０８として図示される。
【００８１】
マルチレベル振幅再生器２０６内の各ステージは、入力１６ＱＡＭ信号２０２及び他のステージの出力を、これらが所定のステージの飽和領域応答内で増幅され、整合するように構成されてもよい。さらに、各ステージは、出力１６ＱＡＭ信号２０８が入力１６ＱＡＭ信号２０２と同じパワーレベルを含んでもよいように構成されてもよい。図３及び図４の例に示すように、各ステージは、それ自身の飽和領域及び増幅の傾斜を個別に規定してもよい。
【００８２】
マルチレベル振幅再生器２０６のステージ２１２及びステージ２１４などの各ステージは、任意の適切な方法により実現されられてもよい。１つの実施形態において、各ステージは、他のステージと同一又は同様である構成要素により実現されてもよいが、飽和領域だけでなく、増幅の振幅及び傾斜を調節するように構成されてもよい。
【００８３】
例えば、ステージ２１２は、カプラ２１８に通信可能に接続されたポンプ信号を生成するように構成されたポンプ２１６を含んでもよい。カプラ２１８は、ポンプ２１６の出力と位相再生器２０４の出力とを結合するように構成されてもよい。
【００８４】
カプラ２１８は、高非線形ファイバ(「ＨＮＬＦ」)２２０などの非線形素子に通信可能に接続されてもよい。ＨＮＬＦ２２０を図示したが、任意の適切な非線形の光学素子を用いてもよい。
【００８５】
ＨＮＬＦ２２０は例えば、長さ２００メートル、非線形係数(γ＝９．２(１／Ｗ・ｋｍ))、分散スロープ(Ｓ＝０．０１８ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ2)、及び１５５０ｎｍでのゼロ分散波長(「ＺＤＷ」)を含んでもよい。
【００８６】
他の例において、シリコン導光路、ＩＩＩ−Ｖ導光路、又は周期的に分極されたニオブ酸リチウム(「ＰＰＬＮ」)などの光学非線形素子を用いてもよい。信号をポンプ２１６からステージ２１２への入力に追加し、ＨＮＬＦ２２０を通じて結果をパスする組み合わせは、増幅を実行するように構成されてもよい。
【００８７】
ポンプ２１６は、所定の波長及び周波数の光ポンプ信号の出力のための任意の適切な機構を含んでもよい。ポンプ２１６は、設定可能なレーザ源により実現されてもよい。ポンプ２１６の構成は、図１にプロセッサ１０４として表現されたものなど、増幅器２００のプロセッサによって設置されてもよい。
【００８８】
ポンプ２１６は、増幅器２００によって受信された特定種類の入力信号に対して応答するように構成されてもよい１つの実施形態において、ステージ２１２の飽和は、ポンプ２１６の信号のパワーによって、及びステージ２１２への入力の信号とポンプ２１６の信号との間の帯域幅間隔によって、制御されてもよい。
【００８９】
従って、ポンプ２１６の構成は、ステージ２１４内のポンプなど、増幅器２００内の他のステージの他のポンプとは異なってもよい。例えば、ポンプ２１６は、２５ｄＢｍ及び５００ＧＨｚの間隔をもつ信号を生成してもよい。別の実施形態において、ポンプ２１６の信号のパワーが入力信号のパワーに近づくように、ステージ２１２の利得は、マイナスに転じてもよい。利得レートは、１ｄＢｍ当たりマイナス１ｄＢに略等しくてもよい。
【００９０】
ＨＮＬＦ２２０の出力は、帯域通過フィルタ２２２に通信可能に接続されてもよい。帯域通過フィルタ２２２は、ポンプ２１６の信号のあらゆる残りの影響又は成分をフィルタリングするための任意の適切な方法によって実現されてもよい。その結果は、ステージ２１２から出力されてもよい。
【００９１】
ステージ２１２の出力は、ステージ２１４などの増幅器２００の他のステージの中にカスコード接続されてもよい。ステージ２１４は、ステージ２１２と同様の方式で実現されてもよい。ステージ２１４は、カプラ２２６に通信可能に接続されたポンプ２２４を含んでもよく、カプラ２２６は、ポンプ２２４の出力と、ステージ２１４に受信された入力とを組み合わせてもよい。
【００９２】
カプラ２２６は、ＨＮＬＦ２２８に通信可能に接続されてもよく、ＨＮＬＦ２２８は、組み合わせ信号を増幅するように構成されてもよい。ＨＮＬＦ２２８の出力は、帯域通過フィルタ２３０に通信可能に接続されてもよく、帯域通過フィルタ２３０は、出力１６ＱＡＭ信号２０８を生成するように構成されてもよい。１つの例において、ポンプ２２４は、１５ｄＢｍのパワー及び１００ＧＨｚの間隔を利用するように構成されてもよい。
【００９３】
図２において、基準点(Ａ)、(Ｂ)、及び(Ｃ)は、増幅器２００の動作の間の信号の処理状態を図示するために、以下の図５の参照を提供するためにマークされる。
【００９４】
図５は、振幅雑音スクイージングを実行するための増幅器２００の動作例を図示する。図５において、入力信号のパワーレベル(現在の例では、入力１６ＱＡＭ信号２０２を構築する３ビットのワード)は、増幅器２００の入力の前で、ステージ２１２の後、及びステージ２１４の後に図示される。
【００９５】
増幅器２００内の(Ａ)において、入力１６ＱＡＭ信号２０２は、位相に対して補償され、増幅器２００に入力されてもよい。第１のパワーレベル５０２ａは、マイナス２ｄＢｍを中心とし、第２のパワーレベル５０４ａは、３ｄＢｍを中心とし、第３のパワーレベル５０６ａは、８ｄＢｍを中心とする。
【００９６】
図５内に(Ａ)で示したように、各コンポーネントのパワーレベルは、各パワーレベルの値の変動を引き起こす関連する量の雑音を有する。例えば、各パワーレベルは、プラス２ｄＢｍ又はマイナス２ｄＢｍのスペクトラムを有してもよい。
【００９７】
このような変動がパワーレベル間のオーバーラップを引き起こす場合、エラーが生じ得る。増幅器２００は、雑音のレベルをスクイージング(圧搾)するように、又は狭小化するように構成されてもよい。
【００９８】
増幅器２００内の(Ｂ)において、ステージ２１２の出力は、入力１６ＱＡＭ信号２０２に対するステージ２１２の飽和領域の適用を含んでもよい。従って、入力１６ＱＡＭ信号２０２のパワーレベルは、飽和領域の特性に従ってシフトしてもよい。
【００９９】
さらに、雑音のレベルが低減されてもよい。例えば、パワーレベル５０２ａは、顕著に且つプラスに増幅されてもよく、１０ｄＢｍを中心とするパワーレベル５０２ｂをもたらす。パワーレベル５０４ａは、小さい程度にプラスに増幅されてもよく、８ｄＢｍを中心とするパワーレベル５０４ｂをもたらす。
【０１００】
パワーレベル５０６ａは、顕著に且つマイナスに増幅されてもよく、５ｄＢｍを中心とするパワーレベル５０６ｂをもたらす。このような増幅の後、雑音は低減されてもよく、ここで、各パワーレベルは、プラス１ｄＢｍ又はマイナス１ｄＢｍのスペクトラムを含む。このように、ステージ２１２は、雑音のレベルをスクイージングしている、又は狭小化している。
【０１０１】
増幅器２００内の(Ｃ)において、ステージ２１４の出力は、ステージ２１２の出力に対する、ステージ２１４の飽和領域の適用を含んでもよい。従って、入力１６ＱＡＭ信号２０２に元来属するパワーレベルは、飽和領域の特性に従って再びシフトしてもよい。さらに、雑音のレベルが低減されてもよい。
【０１０２】
例えば、パワーレベル５０２ｂは、図４に従って顕著に且つマイナスに増幅されてもよく、マイナス２ｄＢｍを中心とするパワーレベル５０２ｃをもたらす。パワーレベル５０４ｂは、小さい程度にマイナスに増幅されてもよく、３ｄＢｍを中心とするパワーレベル５０４ｂをもたらす。
【０１０３】
パワーレベル５０６ｂは、顕著に且つプラスに増幅されてもよく、８ｄＢｍを中心とするパワーレベル５０６ｃをもたらす。このような増幅の後、雑音は低減されてもよく、ここで、各パワーレベルは、プラス２分の１ｄＢｍ又はマイナス２分の１ｄＢｍのスペクトラムを含む。
【０１０４】
このように、ステージ２１２は、雑音のレベルをスクイージングしている(又は狭小化している)。さらに、ステージ２１４の出力でのパワーレベルは、入力１６ＱＡＭ信号２０２のパワーレベルに対応する。
【０１０５】
ステージ２１４の出力は、入力１６ＱＡＭ信号２０２と等価であってもよい。１つの実施形態において、このような等価は、入力１６ＱＡＭ信号２０２に比べて、パワーレベルの点から考慮されてもよい。
【０１０６】
別の実施形態において、このような等価は、入力において識別可能で且つ別個のパワーレベルに各々が調和してもよい出力において識別可能で且つ別個のパワーレベルの存在によって明らかであるかもしれない。
【０１０７】
図２の例において、ステージ２１２及びステージ２１４は、再生され、入力１６ＱＡＭ信号２０２と同一のパワーレベルを含む、結果として生じる出力１６ＱＡＭ信号２０８を生成するように構成される。
【０１０８】
従って、出力１６ＱＡＭ信号２０８は、入力１６ＱＡＭ信号２０２と同一のデータを含み、他の光学素子に対して送信されてもよい。他の例において、マルチレベル振幅再生器の末端でのパワーレベルの特定値は、特定のオリジナルのパワーレベルと調和しなくてもよい。
【０１０９】
さらに、パワーレベルのコンテンツの順序は、並べ替えられてもよい。このような例において、増幅器２００は、パワーレベルを再解釈又は再フォーマットするために、別のコンポーネントを含む、又は通信可能に接続されてもよい。
【０１１０】
１つの実施形態において、２以上のステージが、増幅器２００によって用いられてもよい。さらなる実施形態において、それぞれの入力に対するステージの飽和領域の適用の組み合わせが、それぞれのパワーレベルで搬送された情報を解釈するために十分に区別されることによってパワーレベルをもたらすという条件で、任意の適切な数のカスコード接続されたステージ、又はカスコード接続されたステージの組み合わせが用いられてもよい。
【０１１１】
以上に述べたように、パワーレベルの順序がマルチレベル振幅再生器による増幅の前後で異なる場合、パワーレベルの相対的順序は、出力信号の送信の前に復元されてもよい。但し、出力信号を受信する光ネットワーク内の次の主体が、パワーレベルの並べ替えに気づいている場合、このような復元は不要かもしれない。
【０１１２】
さらに別のさらなる実施形態において、それぞれの入力に対するステージの飽和領域の適用の組み合わせが、増幅器２００によって処理する前後で不変のパワーレベルをもたらすという条件で、任意の適切な数のカスコード接続されたステージ、又はカスコード接続されたステージの組み合わせが用いられてもよい。
【０１１３】
より多くのステージが増幅器２００で用いられるほど、増幅器２００の出力でのパワーレベルが増幅器２００の入力でのパワーレベルと調和することを確実にするタスクは、ますます困難になるかもしれない。ステージの特定の組み合わせは、ステージ及びそれぞれのステージの飽和領域の数の観点から、再生される入力信号の特定の種類に従って実験的に判定されてもよい。
【０１１４】
図６〜図８は、３つのステージを用いた光増幅器１０２の実施形態に対して、カスコード接続されたステージの応答例の図である。このようなステージは、ステージ２１２又はステージ２１４が実現される方法と同様の方式で実現されてもよい。
【０１１５】
光増幅器１０２への入力は、第１ステージに入力されてもよい(その飽和応答例は、図６に図示される)。第１ステージの出力は、第２ステージに入力されてもよい(その飽和応答例は、図７に図示される)。第２ステージの出力は、第３ステージに入力されてもよい(その飽和応答例は、図８に図示される)。
【０１１６】
第３ステージの出力は、光増幅器１０２の出力に通信可能に接続されてもよい。飽和応答例が図６〜図８に図示されるが、任意の適切な飽和応答が、光増幅器１０２が利用される光ネットワークのニーズ及び信号に従って用いられてもよい。
【０１１７】
さらに、光増幅器１０２への入力信号は、図２に示したものとは異なるパワーレベルを有していてもよい。図６〜図９の例において、９．５ｄＢｍ、４．０ｄＢｍ、及び−２．７５ｄＢｍの入力パワーレベルは、入力信号内の情報のために用いられてもよい。
【０１１８】
図６は、光増幅器１０２の第１ステージに含まれる増幅器について、入力信号の所定のパワーに対して結果として生じる利得を図示する。入力信号がマイナス６ｄＢｍを超える場合、増幅器ステージは、飽和させられるようになり、その通常の利得の増幅を提供することを停止し、その代わりに、約６ｄＢｍまで入力が増大した後、増幅器がさらにマイナスの増幅を提供し始めるまで、増幅器は、入力パワーが増加するにつれて迅速に飽和させ、増幅量の減少を提供し始める。
【０１１９】
図６に示す飽和領域は、第１ステージが一定の増幅を提供することを停止し、その代わりに飽和動作を発揮することになる入力パワー値を図示する。図６に示す飽和領域は、情報が振幅変調されるパワーレベルの各々を含んでもよい。
【０１２０】
例えば、−２．７５ｄＢｍ、４．０ｄＢｍ、及び９．５ｄＢｍのｘ座標は、各々飽和領域内にある。それぞれの異なるパワーレベルにおいて搬送された情報が互いの位置を切り換えることになるように、ステージは、その入力の異なるパワーレベルで増幅されるように構成されてもよい。
【０１２１】
例えば、９．５ｄＢｍで飽和する応答が約マイナスであるとき、９．５ｄＢｍに対応するパワーレベルでの情報は、逆増幅されることになる。さらに、−２．７５ｄＢｍで飽和する応答が高いとき、−２．７５ｄＢｍに対応するパワーレベルでの情報は、大幅に増幅されることになる。
【０１２２】
図７は、飽和モードの間に入力信号のパワーレベルに対して増幅を適用するように構成された第２ステージの応答の図である。このような入力信号は、図６に示される飽和応答によって生成されたもののような、第１ステージの増幅の出力を含んでもよい。
【０１２３】
図７は、第２ステージに含まれる増幅器について、その入力信号の所定のパワーに対して結果として生じる利得を図示する。図７内に示されるように、他のアプリケーション内の典型的な使用において、第２ステージ内の増幅器の利得は、およそ６ｄＢである。典型的な使用は、約３ｄＢｍまでの入力信号の範囲である。
【０１２４】
従って、それらの入力信号が３ｄＢｍより少ないパワーを有する限り、ステージは、入力信号に対して６ｄＢの増幅を提供し得る。入力信号が３ｄＢｍを超える場合、増幅器ステージは飽和させられるようになり、６ｄＢの増幅を提供することを停止する。
【０１２５】
その代わりに、約６ｄＢｍまで入力が増大した後、増幅器がさらにマイナスの増幅を提供し始めるまで、増幅器は、入力パワーが増加するにつれて迅速に飽和させ、増幅量の減少を提供し始める。図７に示す飽和領域は、第２ステージが一定の増幅を提供することを停止し、その代わりに飽和動作を発揮することになる入力パワー値を図示する。
【０１２６】
１つの実施形態において、第２ステージは、その増幅器の応答が飽和の間に十分に線形で且つマイナスであるように構成されてもよく、入力パワーは応答に対してプロットされる。別の実施形態において、第２ステージは、その飽和領域が第１ステージの出力のパワーレベルをカバーするように構成されてもよい。
【０１２７】
それにより、飽和領域のパワースペクトルは、第２ステージ内に入力される信号のパワーレベルを含む。例えば、３ｄＢｍ〜１１ｄＢｍのｘ座標は、すべて飽和領域内にある。さらに別の実施形態において、それぞれの異なるパワーレベルにおいて搬送された情報が再び互いの位置を切り換えることになるように、第２ステージは、第１ステージの出力(従って第２ステージの入力)の異なるパワーレベルで増幅されるように構成されてもよい。
【０１２８】
例えば、入力信号内のオリジナルの９．５ｄＢｍの情報に対応するパワーレベルの情報は、やがて約３．２ｄＢｍになり、増幅されることになる。さらに、入力信号内のオリジナルの４．０ｄＢｍの情報に対応するパワーレベルの情報は、やがて約７．７ｄＢｍになり、増幅されることになるが、オリジナルの９．５ｄＢｍの情報に対応する信号よりも小さい程度に増幅されることになる。その上、入力信号内のオリジナルの−２．７５ｄＢｍの情報に対応するパワーレベルの情報は、やがて約９．９ｄＢｍになり。逆増幅されることになる。
【０１２９】
図８は、飽和モードの間に入力信号のパワーレベルに対して増幅を適用するように構成された第３ステージの応答の図である。このような入力信号は、図７に示される飽和応答によって生成されたもののような、第２ステージの増幅の出力を含んでもよい。
【０１３０】
図８は、第３ステージに含まれる増幅器について、その入力信号の所定のパワーに対して結果として生じる利得を図示する。図８内に示されるように、他のアプリケーション内の典型的な使用において、第３ステージ内の増幅器の利得は、およそ６ｄＢである。典型的な使用は、約３ｄＢｍまでの入力信号の範囲である。
【０１３１】
従って、それらの入力信号が３ｄＢｍより少ないパワーを有する限り、ステージは、入力信号に対して６ｄＢの増幅を提供し得る。入力信号が３ｄＢｍを超える場合、増幅器ステージは、飽和させられるようになり、６ｄＢの増幅を提供することを停止する。
【０１３２】
その代わりに、約６ｄＢｍまで入力が増大した後、増幅器がさらにマイナスの増幅を提供し始めるまで、増幅器は、入力パワーが増加するにつれて、迅速に飽和させ、増幅量の減少を提供し始める。図８に示す飽和領域は、第３ステージが一定の増幅を提供することを停止し、その代わりに飽和動作を発揮することになる入力パワー値を図示する。
【０１３３】
１つの実施形態において、第３ステージは、その増幅器の応答が飽和の間に十分に線形で且つマイナスであるように構成されてもよく、入力パワーは応答に対してプロットされる。別の実施形態において、第３ステージは、その飽和領域が第２ステージの出力のパワーレベルをカバーするように構成されてもよい。
【０１３４】
それにより、飽和領域のパワースペクトルは、第３ステージ内に入力される信号のパワーレベルを含む。例えば、３ｄＢｍ〜１１ｄＢｍのｘ座標は、すべて飽和領域内にある。さらに別の実施形態において、それぞれの異なるパワーレベルにおいて搬送された情報が再び互いの位置を切り換えることになるように、第３ステージは、第２ステージの出力(従って第３ステージの入力)の異なるパワーレベルで増幅されるように構成されてもよい。
【０１３５】
例えば、入力信号内のオリジナルの９．５ｄＢｍの情報に対応するパワーレベルの情報は、やがて約７．８５ｄＢｍになり、逆増幅されることになる。さらに、入力信号内のオリジナルの４．０ｄＢｍの情報に対応するパワーレベルの情報は、やがて約３．８６ｄＢｍになり、増幅されることになる。
【０１３６】
その上、入力信号内のオリジナルの−２．７５ｄＢｍの情報に対応するパワーレベルの情報は、やがて約−０．２２ｄＢｍになり、増幅されることになるが、オリジナルの−２．７５ｄＢｍの情報に対応するパワーレベルよりも大きい程度に増幅されることになる。
【０１３７】
各ステージは、その入力信号の雑音のパラメトリック増幅及びスクイージングを様々な程度に実行するように構成されてもよい。いくつかのケースにおいて、単一の個別のステージの増幅は、ステージの入力と比較して、出力において高雑音をもたらし得る。従って、ステージの数及び種類は、カスコード接続されたステージの全部にわたって、雑音が低減され得るように選択されてもよい。
【０１３８】
図９は、振幅雑音スクイージングを実行するための３ステージ増幅器の動作例を図示する。３ステージは、図６〜図８に図示した飽和モードを用いてもよい。図９において、１６ＱＡＭ信号を作成する３ビットワードなどの入力信号のパワーレベルは、(Ａ)３ステージ増幅器に入る前、(Ｂ)第１ステージの後、(Ｃ)第２ステージの後、及び(Ｄ)第３ステージの後に図示される。
【０１３９】
(Ａ)において、入力信号は、位相に対して補償され、３ステージ光増幅器に入力される。第１のパワーレベル９０２ａは、−２．７５ｄＢｍを中心とし、第２のパワーレベル９０４ａは、４．０ｄＢｍを中心とし、第３のパワーレベル９０６ａは、９．５ｄＢｍを中心とする。
【０１４０】
図９内に(Ａ)で示したように、各成分のパワーレベルは、各パワーレベルの値の変動を引き起こす関連する量の雑音を有する。例えば、パワーレベル９０６ａ及び９０４ａは、プラス１．５ｄＢｍ又はマイナス１．５ｄＢｍのスペクトラムを有してもよく、パワーレベル９０２ａは、プラス１．７５ｄＢｍ又はマイナス１．７５ｄＢｍのスペクトラムを有してもよい。
【０１４１】
このような変動がパワーレベル間のオーバーラップを引き起こす場合、エラーが生じ得る。増幅器２００は、雑音のレベルをスクイージング(圧搾)するように、又は狭小化するように、構成されてもよい。
【０１４２】
(Ｂ)において、第１ステージの出力は、入力信号に対する第１ステージの飽和領域の適用を含んでもよい。従って、第１ステージからの出力としての入力信号のパワーレベルは、飽和領域の特性に従ってシフトしてもよい。
【０１４３】
さらに、雑音のレベルは、特定のパワーレベル及びステージの構成によって低減され得る。例えば、パワーレベル９０２ａは、顕著に且つプラスに増幅されてもよく、約９．９４５ｄＢｍを中心とするパワーレベル９０２ｂをもたらす。
【０１４４】
パワーレベル９０４ｂは、小さい程度にプラスに増幅されてもよく、約７．７４５ｄＢｍを中心とするパワーレベル９０４ｂをもたらす。パワーレベル９０６ａは、顕著に且つマイナスに増幅されてもよく、約３．２６５ｄＢｍを中心とするパワーレベル９０６ｂをもたらす。
【０１４５】
このような増幅の後、雑音は、１つ以上のパワーレベルに対して低減され得る。このように、第１ステージは、雑音のレベルをスクイージング又は狭小化している。雑音の実際の低減は、もしあれば、特定のパワーレベル及びステージの内部の増幅器の構成に依存され得る。例えば、パワーレベル９０２ａに関しては、雑音は、＋／−１．７５ｄＢｍの範囲から＋／−０．１０５ｄＢｍの範囲に低減され得る。
【０１４６】
パワーレベル９０４ａに関しては、雑音は、＋／−１．５５ｄＢｍの範囲から＋／−０．９６５ｄＢｍの範囲に低減され得る。パワーレベル９０６ａに関しては、雑音は、＋／−１．５ｄＢｍの範囲から＋／−１．４２５ｄＢｍの範囲に低減され得る。
【０１４７】
(Ｃ)において、第２ステージの出力は、第１ステージの出力に対する第２ステージの飽和領域の適用を含んでもよい。従って、入力信号に元来属するパワーレベルは、飽和領域の特性に従って再びシフトしてもよい。さらに、雑音のレベルは、特定のパワーレベル及びステージの増幅特性によって低減され得る。
【０１４８】
但し、雑音のレベルは増大され得る。例えば、パワーレベル９０２ｂは、顕著に且つマイナスに増幅されてもよく、約−０．２２ｄＢｍを中心とするパワーレベル９０２ｃをもたらす。パワーレベル９０４ｂは、小さい程度にマイナスに増幅されてもよく、約３．８５５ｄＢｍを中心とするパワーレベル９０４ｃをもたらす。
【０１４９】
パワーレベル９０６ｂは、顕著に且つプラスに増幅されてもよく、約７．８５ｄＢｍを中心とするパワーレベル９０６ｃをもたらす。第２ステージは、いくつかのパワーレベルに対して雑音のレベルをスクイージング、又は狭小化したが、他のものに対するレベルを引き上げた。
【０１５０】
例えば、パワーレベル９０６ａに関しては、雑音は、＋／−１．４２５ｄＢｍの範囲から＋／−０．１１ｄＢｍの範囲に低減され得る。パワーレベル９０４ｃに関しては、雑音は、＋／−１．６９５ｄＢｍの範囲から＋／−０．９６５ｄＢｍの範囲に増大され得る。パワーレベル９０２ｃに関しては、雑音は、＋／−０．１９ｄＢｍの範囲から＋／−０．１０５ｄＢｍの範囲に増大され得る。但し、パワーレベル９０２ｃに対する雑音のこのレベルは、なお容認でき得る。
【０１５１】
第２ステージの出力は、３ステージ増幅器への入力と等価な情報を含んでいてもよい。但し、パワーレベル９０４ｃの雑音は、受け入れがたいほど高いかもしれない。従って、パワーレベルの雑音９０４ｃをスクイージングするために、第２ステージの出力が、第３ステージに入力されてもよい。
【０１５２】
他のパワーレベルの雑音は、信号のパワーレベルがすべて最大閾値未満である限り、増大していてもよいが、このような増加は、パワーレベル９０４ｃに対する雑音の低減の観点から容認でき得る。
【０１５３】
(Ｄ)において、第３ステージの出力は、第２ステージの出力に対する第１ステージの飽和領域の適用を含んでもよい。従って、入力信号に元来属するパワーレベルは、飽和領域の特性に従って再びシフトしてもよい。
【０１５４】
さらに、雑音のレベルは、特定のパワーレベル及びステージの増幅特性によって低減され得る。但し、雑音のレベルは増大され得る。例えば、パワーレベル９０２ｃは、増幅されてもよく、約５．８７ｄＢｍを中心とするパワーレベル９０２ｄをもたらす。
【０１５５】
例えば、パワーレベル９０４ｃは、増幅されてもよく、約７．１８ｄＢｍを中心とするパワーレベル９０４ｄをもたらす。パワーレベル９０６ｃは、逆増幅されてもよく、約４．０１ｄＢｍを中心とするパワーレベル９０６ｄをもたらす。
【０１５６】
第３ステージは、いくつかのパワーレベルに対して雑音のレベルをスクイージング、又は狭小化したが、他のもののためのそれを引き上げた。例えば、パワーレベル９０６ｄに関しては、雑音は、＋／−０．１１ｄＢｍの範囲から＋／−０．４１ｄＢｍの範囲に増大され得る。但し、雑音のこのレベルは、なお容認でき得る。
【０１５７】
パワーレベル９０４ｄに関しては、雑音は、＋／−０．４７ｄＢｍの範囲から＋／−１．６９５ｄＢｍの範囲に低減され得る。パワーレベル９０２ｄに関しては、雑音は、＋／−０．１９ｄＢｍの範囲を維持し得る。このように、第３ステージの飽和モードの増幅の後、パワーレベルは、すべて、＋／−０．４７ｄＢｍ未満の雑音レベルを有し得る。このような雑音のレベルは、最小限に容認できる閾値未満かもしれない。
【０１５８】
第３ステージの出力は、３ステージ増幅器への入力と等価な情報を含んでいてもよい。このような等価は、入力において識別可能で且つ別個のパワーレベルに各々が調和してもよい出力において識別可能で且つ別個のパワーレベルの存在によって明らかであるかもしれない。
【０１５９】
但し、図９の例において、出力パワーレベル９０２ｄ、９０４ｄ、９０６ｄは、それらの等価の入力パワーレベル９０２ａ、９０４ａ、９０６ａとは異なる順序及び異なる値を有してもよい。しかしながら、３ステージ増幅器が光ネットワーク内で用いられる際に、第３ステージの出力の順序及びパワーレベルを理解して利用してもよい。
【０１６０】
別のネットワークエンティティなどの出力の受側は、(Ｄ)に示されたパワーレベル及び順序で情報を受信し、正しく解釈するように構成されてもよい。さらに、付加的な光学又は電気光学装置は、所望されるようなビット順序又はパワーレベルの値を調節するために用いられてもよい。
【０１６１】
図１０は、振幅雑音スクイージングのための方法１０００の一例を示す図である。方法１０００は、例えば増幅器２００によって実行されてもよい。
【０１６２】
１００５において、パラメトリック増幅器ステージの飽和応答が判定され、構成されてもよい。各ステージの応答は、飽和応答が概略的に線形で、且つ負に傾いたように構成されてもよい。さらに、各ステージの応答は、すべてのカスコード接続されたステージの入力を通過した後に、出力が入力に対して等価なパワーレベルを含んでもよいように、構成されてもよい。
【０１６３】
飽和応答の構成は、ステージへの入力に追加されるポンプ信号のパワーレベル及び帯域幅の間隔を判定することによってなされてもよい。所定のステージのパワーレベルは、入力信号を整合又は略整合するために選択されてもよい。
【０１６４】
１０１０において、入力信号は判定され、受信されてもよい。必要であれば、信号の振幅は、増幅及び再生の後続のステップにて調節されてもよい。１０１５において、位相再生が実行されてもよい。
【０１６５】
このような再生は、入力信号上の位相雑音を低減するために適用されてもよい。位相再生は、入力信号に対して追加的な振幅雑音を導入してもよい。必要であれば、信号の振幅は、増幅及び再生の後続のステップにて調節されてもよい。
【０１６６】
１０２０において、入力を、飽和モードで動作する第１ステージに適用してもよい。飽和モードは、信号のパワーに基づいた入力信号に対して、非定値で負に傾く振幅を規定してもよい。このように、１０２５において、異なる増幅値を、信号の異なるパワーレベルに対して適用してもよい。
【０１６７】
増幅は、任意の適切な方法で実行されてもよい。例えば、入力信号のパワーに略等しいポンプ信号は、入力信号及びＨＮＬＦを通過した結果に結合されてもよい。結果は、ポンプ信号からの残りの任意のコンポーネントを除去するために、フィルタリングされてもよい。１０３０において、振幅雑音は、低減又はスクイージングされる。
【０１６８】
このような低減は、増幅の結果であってもよい。１０３５において、入力のパワーレベルが並べ替えられる。このように並べ替えは、信号の異なるパワーレベルに対して異なる増幅値を適用した結果であってもよい。必要であれば、信号の振幅は、増幅及び再生の後続のステップにて調節されてもよい。
【０１６９】
１０４０において、第１ステージの出力を、飽和モードで動作する第２ステージに対して適用してもよい。１０４５において、異なる増幅値を、信号の異なるパワーレベルに対して適用してもよい。増幅は、任意の適切な方法で実行されてもよい。
【０１７０】
１０５０において、振幅雑音は、低減又はスクイージングされる。このような低減は、増幅の結果であってもよい。１０５５において、入力のパワーレベルは、１０１０において判定されるような等価物に復元されてもよい。このような復元は、信号の異なるパワーレベルに対して異なる増幅値を適用する結果であってもよい。さらに、このような復元は、１０３５において実行されたアクションを取消してもよい。なお、１０６０において、結果として生じる信号が出力されてもよい。
【０１７１】
方法１０００は、図１〜図９のシステム及び光学増幅器、又は方法１０００を実現するのに動作可能な他のシステムもしくは装置を用いて、実現されてもよい。そのため、方法１０００に好適な初期化ポイント、及び方法１０００を備えるステップの順序は、選択された具体化に依存してもよい。
【０１７２】
いくつかの実施形態において、いくつかのステップは、必要に応じて、省略されてもよいし、繰り返してもよいし、又は組み合わせてもよい。ある実施形態において、方法１０００は、コンピュータ読み取り可能な媒体で具体化されたソフトウェアにおいて部分的又は全面的に実現されてもよい。
【０１７３】
この開示の目的のために、コンピュータ読み取り可能な媒体は、一時的にデータ及び／又は命令を保持してもよい、あらゆる手段もしくは手段の集合を含んでもよい。コンピュータ読み取り可能な媒体は、直接アクセス記憶装置(例えば、ハードディスクドライブもしくはフロッピー（登録商標）ディスク)、順次アクセス記憶装置(例えば、テープディスクドライブ)、コンパクトディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ランダムアクセスメモリ(ＲＡＭ)、読み取り専用メモリ(ＲＯＭ)、電気的消去可能ＰＲＯＭ(ＥＥＰＲＯＭ)、及び／又はフラッシュメモリなどの記憶媒体を、他の有形で且つ非一時的な媒体及び／又は前述のものの任意の組み合わせだけでなく、限定されずに含んでもよい。
【０１７４】
いくつかの実施形態により本発明を記載したが、様々な変更及び修正が当業者に示されるかもしれない。本発明は、添付の請求項の範囲内に含まれるような、このような変更及び修正を包含するように意図される。
【０１７５】
本明細書に列挙された例示及び条件付きの文言は、すべて、本発明及び発明者によって技術の促進に寄与された概念を理解する読者を支援する教育学的な目的を対象とし、具体的に列挙された例示及び条件に限定されないように解釈されるであろう。本発明の実施形態を詳細に記載したが、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、各種の変更、置換及び補正を行なうことができ得ることが理解されるであろう。
【符号の説明】
【０１７６】
１００    システム
１０２    光増幅器
１０４    プロセッサ
１０６    メモリ
１０８    光ネットワーク
１１０    入力信号
１１２    光ファイバ
１１４    出力信号
２００    光増幅器
２０２    入力１６ＱＡＭ信号
２０４    位相再生器
２０６    マルチレベル振幅再生器
２０８    出力１６ＱＡＭ信号
２１０    グラフ
２１６，２２４    ポンプ
２１８，２２６    カプラ
２２２，２３０    帯域通過フィルタ
【図１】
2014235430.tif 000003
【図２】
2014235430.tif 000004
【図３】
2014235430.tif 000005
【図４】
2014235430.tif 000006
【図５】
2014235430.tif 000007
【図６】
2014235430.tif 000008
【図７】
2014235430.tif 000009
【図８】
2014235430.tif 000010
【図９】
2014235430.tif 000011
【図１０】
2014235430.tif 000012