(57)【要約】【課題】光信号に関するノイズを削減する方法およびシステムを提供する。【解決手段】本開示のある実施形態によれば、ネットワーク要素が複数の光学的吸収層を有する。前記複数の光学的吸収層の各層は、光信号を受け取り、該光信号が該層を通過するよう構成される。光信号は特定の偏光状態をもち、複数のランダムに変化する偏光状態をもつノイズが付随している。各層は特定の偏光状態をもつ光波を吸収する。各層の特定の偏光状態は、前記複数の光学的吸収層のうち他の層に関連付けられた偏光状態とは異なる。前記複数の層は、前記光信号および付随するノイズが前記複数の層を通過し、前記ネットワーク要素が前記偏光した光信号より前記付随するノイズを多く吸収して前記光信号の光信号対雑音比（OSNR）を改善するよう、一緒に結合される。【選択図】図２
2014033442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光学的吸収層を有するネットワーク要素であって、前記複数の光学的吸収層の各層は：
光信号を受け取り、該光信号が該層を通過するよう構成され、前記光信号は特定の偏光状態をもち、複数のランダムに変化する偏光状態をもつノイズが付随しており、
各層はさらに：
特定の偏光状態をもつ光波を吸収するよう構成されており、前記特定の偏光状態は、前記複数の光学的吸収層のうちの他の層に関連付けられた偏光状態とは異なり、
前記複数の光学的吸収層は、前記光信号および付随するノイズが前記複数の光学的吸収層を通過し、前記ネットワーク要素が前記偏光した光信号より前記付随するノイズを多く吸収して前記光信号の光信号対雑音比（OSNR）を改善するよう、一緒に結合されている、
ネットワーク要素。
【請求項２】
前記複数の光学的吸収層が50から1000までの間の数の層を有する、請求項１記載のネットワーク要素。
【請求項３】
前記複数の光学的吸収層の各層が、当該層に関連付けられた前記特定の偏光状態をもつ光波を吸収するよう構成された複数の量子ドットを有する、請求項１記載のネットワーク要素。
【請求項４】
前記複数の光学的吸収層の各層が、当該層に関連付けられた前記特定の偏光状態をもつ光波を吸収するよう構成されたプラズモン・ナノクラスターを有する、請求項１記載のネットワーク要素。
【請求項５】
前記複数の光学的吸収層の各層が100ナノメートルより小さな幅をもつ、請求項１記載のネットワーク要素。
【請求項６】
当該ネットワーク要素が、光増幅器に付随する増幅された自発放射（ASE）ノイズを低減するよう光増幅器から前記光信号を受領するよう構成されている、請求項１記載のネットワーク要素。
【請求項７】
前記光信号が100ギガビット毎秒（100G）以上の光信号である、請求項１記載のネットワーク要素。
【請求項８】
特定の偏光状態をもつ光信号を生成するよう構成された複数の送信器と、複数の光学的吸収層を有するノイズ低減器とを有する光ネットワークであって、
前記複数の光学的吸収層の各層は：
光信号を受け取り、該光信号が該層を通過するよう構成され、前記光信号は特定の偏光状態をもち、複数のランダムに変化する偏光状態をもつノイズが付随しており、
各層はさらに：
特定の偏光状態をもつ光波を吸収するよう構成されており、前記特定の偏光状態は、前記複数の光学的吸収層のうちの他の層に関連付けられた偏光状態とは異なり、
前記複数の光学的吸収層は、前記光信号および付随するノイズが前記複数の光学的吸収層を通過し、前記ネットワーク要素が前記偏光した光信号より前記付随するノイズを多く吸収して前記光信号の光信号対雑音比（OSNR）を改善するよう、一緒に結合されている、
光ネットワーク。
【請求項９】
前記複数の光学的吸収層が50から1000までの間の数の層を有する、請求項８記載の光ネットワーク。
【請求項１０】
前記複数の光学的吸収層の各層が、当該層に関連付けられた前記特定の偏光状態をもつ光波を吸収するよう構成された複数の量子ドットを有する、請求項８記載の光ネットワーク。
【請求項１１】
前記複数の光学的吸収層の各層が、当該層に関連付けられた前記特定の偏光状態をもつ光波を吸収するよう構成されたプラズモン・ナノクラスターを有する、請求項８記載の光ネットワーク。
【請求項１２】
前記複数の光学的吸収層の各層が100ナノメートルより小さな幅をもつ、請求項８記載の光ネットワーク。
【請求項１３】
光増幅器をさらに有する請求項８記載の光ネットワークであって、前記光増幅器は、前記光増幅器に付随する増幅された自発放射（ASE）ノイズを低減するよう前記ノイズ低減器が前記光増幅器から前記光信号を受領するよう、前記ノイズ低減器に結合されている、光ネットワーク。
【請求項１４】
前記光信号が100ギガビット毎秒（100G）以上の光信号である、請求項８記載の光ネットワーク。
【請求項１５】
光信号に付随するノイズを低減する方法であって：
複数の光学的吸収層を有するネットワーク要素によって、光信号が前記複数の光学的吸収層を通過するよう光信号を受け取る段階であって、前記光信号は特定の偏光状態をもち、複数のランダムに変化する偏光状態をもつノイズが付随している、段階と；
前記複数の光学的吸収層の各層によって、特定の偏光状態をもつ光波を吸収する段階とを含み、各層に関連付けられている前記特定の偏光状態は、前記複数の光学的吸収層のうちの他の層に関連付けられた偏光状態とは異なり、前記光信号および付随するノイズが前記複数の光学的吸収層を通過し、前記ネットワーク要素が前記偏光した光信号より前記付随するノイズを多く吸収して前記光信号の光信号対雑音比（OSNR）を改善する、
方法。
【請求項１６】
前記複数の光学的吸収層が50から1000までの間の数の層を有する、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記複数の光学的吸収層の各層が、当該層に関連付けられた前記特定の偏光状態をもつ光波を吸収するよう構成された複数の量子ドットを有する、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記複数の光学的吸収層の各層が、当該層に関連付けられた前記特定の偏光状態をもつ光波を吸収するよう構成されたプラズモン・ナノクラスターを有する、請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
前記複数の光学的吸収層の各層が100ナノメートルより小さな幅をもつ、請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
前記ネットワーク要素によって、光増幅器に付随する増幅された自発放射（ASE）ノイズを低減するよう光増幅器から前記光信号を受領する段階をさらに含む、請求項１５記載の方法。
【請求項２１】
前記光信号が100ギガビット毎秒（100G）以上の光信号である、請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は概括的には光ネットワークに、より詳細には光信号に関するノイズを削減するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠隔通信システム、ケーブル・テレビジョン・システムおよびデータ通信ネットワークは、隔たった地点の間で大量の情報を迅速に伝達するために光ネットワークを使う。光ネットワークでは、情報（「トラフィック」）は光信号の形で光ファイバーを通じて伝送される。光信号は、特定の波長をもつ光のビームの上にトラフィックを変調してもたせたものであってもよい。いくつかの事例では、情報を搬送するよう構成される波長は、「光チャネル」または「チャネル」と称されてもよい。各チャネルはある量の情報を光ネットワークを通じてある特定のデータ・レートで搬送するよう構成されていてもよい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Po-Nan  Li,  Hsiu-Hao  Tsao,  and  Chen-Bin  Huang,  "A  Plasmonic  Nanocluster  Designed  for  Near-Field  Polarization  Analysis",  Print  ISBN  978-1-4244-8938-1,  IEEE,  2011
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、光信号がネットワークを通じて伝搬する際、該信号に付随するノイズが増大することがあり、それは光信号対雑音比（OSNR:  Optical  Signal  to  Noise  Ratio）を減少させることがある。OSNRが十分低ければ、光信号上に変調された情報は、光ネットワークに付随する光受信器によって検出できないことがありうる。よって、ある位置から別の位置に光信号が伝搬する際、光ノイズを除去し光信号を再生成するために、信号は、複数の光‐電気‐光（OEO:  optical  to  electrical  to  optical）変換を受けることがある。そのようなOEO再生成の実装はコスト高となることがある。
【０００５】
さらに、光信号によって搬送されるトラフィック量を増すために使われる技法は、OEO変換が必要になるまでに光信号が進むことのできる距離（光信号の「到達距離」〔リーチ（reach）〕としても知られる）を縮めることがある。たとえば、大容量（たとえば400ギガビット毎秒（400G））光信号は、より低容量の光信号（たとえば10G、40G、100Gの光信号）より厳しいパフォーマンス要求（たとえば、より高い光信号対雑音比（OSNR）要求）をもつことがある。よって、大容量光信号の到達距離は、より低容量の光信号の到達距離より短いことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示によれば、光信号の送信に関する欠点および問題が軽減されうる。本開示の一つまたは複数の実施形態によれば、ネットワーク要素が複数の光学的吸収層を有する。各層は、光信号を受け取り、該光信号が該層を通過するよう構成される。光信号は特定の偏光状態をもち、複数のランダムに変化する偏光状態をもつノイズが付随している。各層は特定の偏光状態をもつ光の波を吸収する。各層の特定の偏光状態は、他の層に関連付けられた偏光状態とは異なる。前記複数の層は、前記光信号および付随するノイズが前記複数の層を通過し、前記ネットワーク要素が前記偏光した光信号より前記付随するノイズを多く吸収して前記光信号の光信号対雑音比（OSNR）を改善するよう、一緒に結合される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本開示の諸実施形態は例として挙げられており、次の図面に限定されるものではない。
【図１】本開示のいくつかの実施形態に基づく光ネットワークの例示的な実施形態を示す図である。
【図２】Ａは本開示のいくつかの実施形態に基づく、光信号に付随するノイズを光学的に低減するよう構成されたノイズ低減器の例を示す図であり、Ｂは本開示のいくつかの実施形態に基づく、Ａのノイズ低減器、光信号およびノイズに関連する偏光状態を示す図である。
【図３】本開示のいくつかの実施形態に基づく、量子ドットを含む層を有するノイズ低減器の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、本開示のいくつかの実施形態に基づく、光ネットワーク１００の例示的な実施形態を示している。下記でより詳細に論じるように、光ネットワーク１００のネットワーク要素は、光信号の受け入れ可能な光信号対雑音比（OSNR）を維持するよう、光学領域において光信号からノイズ（たとえば増幅された自発放射（ASE:  Amplified  Spontaneous  Emission）ノイズ）を除去するよう構成されていてもよい。後述するように、そのような構成は光信号の到達距離を増し、実装が高価になりうる光‐電気‐光（OEO）再生成の数を減らしうる。
【０００９】
光ネットワーク１００は、光ネットワーク１００のネットワーク要素によって通信される一つまたは複数の光信号を転送するよう構成された一つまたは複数の光ファイバー１０６を含んでいてもよい。ネットワーク要素とは、光信号が光ネットワーク１００を通じて伝搬する際に通過しうる任意の数のコンポーネントを指してもよい。光ネットワーク１００のネットワーク要素はファイバー１０６によって一緒に結合されていてもよく、一つまたは複数の送信器１０２、一つまたは複数のマルチプレクサ（MUX）１０４、一つまたは複数の増幅器１０８、一つまたは複数のノイズ低減器１０９、一つまたは複数の光挿入／分岐マルチプレクサ（OADM:  optical  add/drop  multiplexer）１１０および一つまたは複数の受信器１１２を有していてもよい。
【００１０】
光ネットワーク１００は、端末ノードをもつポイントツーポイントの光ネットワーク、リング光ネットワーク、メッシュ光ネットワークまたは他の任意の好適な光ネットワークまたは光ネットワークの組み合わせを含みうる。光ファイバー１０６は、長距離にわたって非常に少ない損失で信号を通信することのできる細いガラス繊維を含む。光ファイバー１０６は、シングル・モード・ファイバー（SMF:  Single-Mode  Fiber）、向上大有効面積ファイバー（ELEAF:  Enhanced  Large  Effective  Area  Fiber）またはトゥルーウェーブ（登録商標）低減スロープ（TW-RS:  TrueWave  Reduced  Slope）ファイバーなどの任意の好適な型のファイバーを含みうる。
【００１１】
光ネットワーク１００は、ファイバー１０６を通じて光信号を送信するよう構成された装置を含んでいてもよい。情報は、一つまたは複数の波長の光を変調して該波長上に前記情報をエンコードすることによって、ネットワーク１００を通じて送受信されうる。光ネットワーキングでは、光の波長はチャネルと称されることもある。各チャネルはあるデータ・レートで光ネットワーク１００を通じてある量の情報を搬送するよう構成される。
【００１２】
チャネルのデータ・レートは、その特定のチャネルについて使われる変調技法に関係することがある。たとえば、10ギガビット毎秒（10G）アプリケーションでは、オン・オフ・キーイング（OOK:  on-off  keying）が二つの変調レベルを使って情報を伝達するために利用されてもよい。40Gアプリケーションでは、OOKのような二レベル変調技法に対してチャネルの情報搬送能力を増大させるために、四つの変調レベルを使って情報を伝達するよう差動直交位相偏移符号化（DQPSK:  Differential  Quadrature  Phase-shift  Keying）が使用されてもよい。さらに、100Gアプリケーションでは、チャネルの情報搬送能力をさらに高めるよう、二つの偏光状態について四つの変調レベルを使って情報を伝達するよう、双偏光QPSK（DP-QPSK:  Dual-polarization  QPSK）が使用されてもよい。さらに、400Gアプリケーションを実装するには、直交周波数分割多重化（OFDM:  orthogonal  frequency-division  multiplexing）、ナイキスト波長分割多重化（WDM:  wavelength  division  multiplexing）または狭チャネル離間WDM（narrowed  channel  spacing  WDM）が双偏光16直交振幅変調（DP-16-QAM:  dual-polarization  16  quadrature  amplitude  modulation）フォーマットまたは双偏光16位相偏移符号化（DP-16-PSK:  dual-polarization  16  phase-shift  keying）フォーマットに適用されてもよい。したがって、さまざまな変調技法およびフォーマットが、チャネルのスペクトル効率を増すために使用されてもよい。チャネルのスペクトル効率の増大はネットワーク１００の情報搬送能力をも増大させうる。
【００１３】
光ネットワーク１００の情報搬送能力をさらに高めるために、複数のチャネルで送信される複数の信号が単一の光信号に組み合わされてもよい。単一光信号の複数のチャネルで情報を通信するプロセスは、光学では、波長分割多重（WDM:  wavelength  division  multiplexing）と称される。高密度波長分割多重（DWDM:  dense  wavelength  division  multiplexing）は、より多数の（より密な）、通例40より多い波長をファイバー中に多重化することを指す。WDM、DWDMまたは他の多波長伝送技法が、光ネットワークにおいて、光ファイバー当たりの総帯域幅を増すために用いられる。WDMやDWDMなしでは、光ネットワークにおける帯域幅は、たった一チャネルのデータ・レートに制限されることがありうる。より大きな帯域幅では、光ネットワークは、より大量の情報を伝送することができる。光ネットワーク１００は、WDM、DWDMまたは他の何らかの好適な多チャネル多重化技法を使って異質な諸チャネルを伝送し、多チャネル信号を増幅するよう構成されてもよい。
【００１４】
ネットワーク１００の伝送帯域は、その範囲内でネットワーク１００が動作するよう構成されている波長範囲を含む光学的スペクトルの部分を指してもよい。たとえば、北米における伝送帯域はCバンドと称されることがあり、約1525ないし1565ナノメートル（nm）の間の光波長を含んでいてもよい。よって、Cバンドにおいて伝送される光信号は、約1525ないし1565nmの間の波長を含んでいてもよい。
【００１５】
チャネル・パワーは、ネットワーク１００のOSNRに関係していてもよい。OSNRは、信号パワーの、該信号を損ないうるノイズに対する比に関係していてもよい。信号によって搬送されるトラフィックが信号から抽出されうるよう、ノイズを克服するために、各チャネルの信号パワーは十分高い必要があることがある。
【００１６】
OSNRは、信号伝搬距離の関数であってもよい。光信号が伝搬するにつれて、信号に影響するノイズの大きさが該信号が進んだ距離および／または該信号が通過しうるネットワーク要素の数とともに増大することがある。たとえば、信号があるネットワーク要素から別のネットワーク要素にファイバー１０６を介して伝搬する際、信号パワーは、ファイバー１０６を通じて伝搬する間にスパン損失を経験することがある。さらに、増幅器１０８（下記でさらに述べる）が増幅を通じてASEノイズを導入することがある。さらに、信号が他のさまざまなネットワーク要素を通過する際、各ネットワーク要素が他のノイズを導入することがある。よって、光信号が光ネットワークを通じて伝搬するにつれて、OSNRは低下することがあり、かかるOSNRの低下は、OEO信号再生成を要求することがある。
【００１７】
さらに、異なる変調フォーマットはノイズに対してより敏感であることがあり、そのため、そのような異なる変調技法についてはOSNR要求が変わることがある。よって、OEO信号再生成を必要とするまでに光信号が進みうる距離は、特定の信号について使用される変調フォーマットに依存して変わることがある。OEO再生成を必要とすることなく光信号が進むことができうる距離は、該信号の光学的到達距離（optical  reach）と称されてもよい。上述したように、異なるデータ搬送容量を達成するためには異なる変調フォーマットが使用されることがあり、よって異なる容量をもつ信号の到達距離は変わりうる。たとえば、400G信号の到達距離は10Gまたは100G信号の到達距離より小さいことがありうる。
【００１８】
上述したように、OEO再生成は高価になることがあり、よって光信号の到達距離を伸ばすことが有利であることがある。よって、下記でより詳細に論じるように、ノイズ低減器１０９は、光信号の到達距離が増しうるよう光信号のOSNRを改善するために、光学領域で光信号からノイズを除去するよう構成されていてもよい。いくつかの実施形態では、そのような構成は、大容量の光信号の到達距離が、伝統的に実装されている、より低容量の光信号の到達距離により近づくよう、大容量（たとえば400G）光信号の到達距離を改善するために使用されてもよい。しかしながら、そのような構成は、より低容量の光信号の到達距離をも改善してもよい。
【００１９】
光ネットワーク１００は、個別的な波長またはチャネルで光ネットワーク１００を通じて光信号を送信するよう構成されている一つまたは複数の光送信器（Tx）１０２を含んでいてもよい。送信器１０２は、電気信号を光信号に変換して該光信号を送信するよう構成された任意のシステム、装置またはデバイスを含みうる。たとえば、各送信器１０２は、レーザーと、電気信号を受け取って該電気信号に含まれる情報を特定の波長において前記レーザーによって生成される光のビーム上に変調するよう構成された変調器を有していて、信号を搬送するビームをネットワークを通じて送信してもよい。
【００２０】
マルチプレクサ１０４が送信器１０２に結合されていてもよく、個々の波長で諸送信器１０２によって送信された信号を単一のWDMもしくはDWDM信号に組み合わせるよう構成された任意のシステム、装置またはデバイスであってもよい。
【００２１】
増幅器１０８は、各チャネルの必要とされるパワー・レベルに従ってネットワーク１００内の多チャネル信号を増幅してもよい。増幅器１０８は、ある長さのファイバー１０６の前および／または後に位置されてもよい。増幅器１０８は、信号を増幅するよう構成された任意のシステム、装置またはデバイスを含みうる。たとえば、増幅器１０８は、光信号を増幅する光学リピーターを含んでいてもよい。この増幅は、光‐電気または電気‐光変換なしに実行されてもよい。いくつかの実施形態では、増幅器１０８は、希土類元素をドープされた光ファイバーを含んでいてもよい。信号がファイバーを通過するとき、光ファイバーのドープされた部分の原子を励起するよう外部エネルギーが加えられてもよく、それが光信号の強度を増す。例として、増幅器１０８はエルビウム添加ファイバー増幅器（EDFA:  erbium-doped  fiber  amplifier）を含んでいてもよい。しかしながら、半導体光増幅器（SOA:  semiconductor  optical  amplifier）のような他の任意の好適な増幅器が使用されてもよい。
【００２２】
図２のＡおよびＢに関して下記で詳細に論じるように、ノイズ低減器１０９は、光信号の到達距離が増大されうるよう光信号からノイズを光学的に除去するよう構成されていてもよい。本実施形態では、ノイズ低減器１０９は各増幅器１０８の後に置かれていてもよく、それにより、増幅器１０８によってネットワーク中に導入されるASEノイズが低減および／または解消されうる。さらに、ノイズ低減器１０９のそのような増幅器１０８と一緒の配置は、光ネットワーク１００のインフラストラクチャーにほとんど変更をしないことを許容でき、それにより光ネットワーク１００においてノイズ低減器１０９を実装するコストが低減されうる。しかしながら、他の実施形態では、ノイズ低減器１０９は光ネットワーク１００に沿った任意の好適な位置に配置されてもよい。
【００２３】
OADM  １１０も、ファイバー１０６を介してネットワーク１００に結合されていてもよい。OADM  １１０は挿入／分岐モジュールを含む。挿入／分岐モジュールは、ファイバー１０６から光信号を挿入および／または分岐するよう構成された任意のシステム、装置またはデバイスを含みうる。たとえば、OADMは再構成可能型挿入／分岐マルチプレクサ（ROADM:  reconfigurable  add/drop  multiplexer）であってもよい。OADM  １１０を通過したのち、信号が宛先まで直接、ファイバー１０６に沿って進行してもよいし、あるいは信号は一つまたは複数の追加的なOADM  １１０を通されてから宛先に着いてもよい。明示的には図示していないが。本開示では、OADM  １１０は、下記でより詳細に述べるように、OADM  １１０において受領された光信号の自動的な信号再生成を実行するよう構成されていてもよい。
【００２４】
ネットワーク１００は、ネットワーク１００の一つまたは複数の宛先において一つまたは複数のデマルチプレクサ１０５をも含んでいてもよい。デマルチプレクサ１０５は、単一のWDM信号をその個々のチャネルに分割することによってデマルチプレクサとして作用しうる任意のシステム、装置またはデバイスを含みうる。いくつかの実施形態では、デマルチプレクサ１０５はマルチプレクサ１０４を含んでいてもよいが、個々のチャネルを一つのWDM信号に組み合わせるのではなくWDM信号を個々のチャネルに分割するよう構成される。たとえば、ネットワーク１００は40チャネルDWDM信号を伝送および搬送してもよい。デマルチプレクサ１０５はその単一の40チャネルDWDM信号を、40個の異なるチャネルに応じて40個の別個の信号に分割してもよい。
【００２５】
ネットワーク１００はデマルチプレクサ１０５に結合された光受信器１１２をも含んでいてもよい。各受信器１１２は、特定の波長またはチャネルにおいて伝送される信号を受信し、該信号をそれらが含む情報を得るために処理するよう構成されていてもよい。
【００２６】
本開示の範囲から外れることなく、ネットワーク１００に修正、追加または省略がなされてもよい。たとえば、いくつかの実施形態では、光ネットワーク１００における各チャネルは同じデータ・レートを有していてもよく、他の実施形態では、一つまたは複数のチャネルが異なるデータ・レートを有していてもよい（たとえば、10G、40G、100G、400Gなど）。さらに、ネットワーク１００は描かれているより多数または少数の要素を含んでいてもよい。さらに、ネットワーク１００は、分散（dispersion）制御モジュールのような、明示的に示されていない追加的な要素を含んでいてもよい。上述したように、ポイントツーポイント・ネットワークとして描かれてはいるが、ネットワーク１００は、リングまたはメッシュ・ネットワークのような光信号を伝送する任意の好適なネットワークであってよい。
【００２７】
図２のＡは、本開示のいくつかの実施形態に基づく、光信号２０２に付随するノイズ２０４を光学的に除去するよう構成されたノイズ低減器２０９の例を示している。図２のＢは、図２のＡのノイズ低減器２０９および光信号２０２およびノイズ２０４に関連する偏光状態を示している。ノイズ低減器２０９は図１のノイズ低減器１０９に対応してもよい。
【００２８】
光信号の偏向は、光信号の振動方向を指しうる。「偏向」という用語は一般に、空間内のある点における、光信号の伝搬方向に垂直な電場ベクトルの先端が描く経路を指しうる。「直線偏向」の用語は一般に、電場ベクトルの配向の単一方向を指しうる。一般に、任意の直線偏向した波は互いに位相が揃った、xおよびyとラベル付けされる二つの独立な直交成分に分解できる。x偏光成分は波に付随する水平軸と整列されてもよく、よってx偏光成分は「水平偏向している」とも称されうる。同様に、y偏光成分は波の垂直軸と整列されてもよく、よってy偏光成分は「垂直偏向している」とも称されうる。「水平」偏光および「垂直」偏光という用語は単に説明のための参照枠を示すために使われており、いかなる特定の偏光配向に関係するものでもない。
【００２９】
光信号２０２は特定の偏光状態（たとえば、垂直、水平または両者の組み合わせ）を有していてもよく、そのため光信号２０２は「偏光している」と称されてもよい。図２のＢの図示した実施形態では、光信号２０２は垂直偏光状態をもつものとして描かれている。同じまたは代替的な実施形態において、光信号２０２は水平偏光状態をも含んでいてもよい。対照的に、ノイズ２０４の光波の偏光はランダムに変化することがあり、そのためノイズ２０４は複数の変化する、一貫しない偏光状態をもつ。よって、ノイズ２０４は「偏光していない」と称されてもよい。
【００３０】
後述するように、ノイズ低減器２０９は偏光していない光波（たとえばノイズ２０４）を、偏光している光波（たとえば光信号２０２）よりもずっと大きな度合いで吸収するよう構成されていてもよい。よって、ノイズ低減器２０９は光信号２０２のOSNRを改善でき、それは光信号２０２の光学的到達距離を改善しうる。上述したように、ノイズ低減器２０９は任意の光信号に関して使用されうるが、特に比較的短い到達距離の光信号（たとえば400Gの信号）に関して有利となりうる。
【００３１】
ノイズ低減器２０９は光学的に吸収性の構造の複数の層２１０を含んでいてもよい。各層２１０は、異なる偏光状態をもつ光波を吸収するよう構成されていてもよい。いくつかの実施形態では、各層２１０は、0°（0ラジアン）から180°（πラジアン）までの間で増分的に変化させられる異なる配向角をもつ直線偏光状態をもつ波を吸収するよう構成されていてもよい。今の例では、水平偏光状態が0°および180°に対応してもよく、垂直偏光状態が90°（π/2ラジアン）に対応してもよい。たとえば、層２１０ａは0°の偏向角（水平偏光）をもつ波を吸収するよう構成されてもよく、層２１０ｂは2°の偏向角をもつ波を吸収するよう構成されてもよく、層２１０ｃは4°の偏向角をもつ波を吸収するよう構成されてもよい、などとなる。上記は単に例であり、層の数および用途に依存して、層２１０に関連する偏光状態間の変化の量（たとえば、度またはラジアン単位での差分）は、記述したものより大きくても小さくてもよい。
【００３２】
層２１０は、光波の偏光状態に基づいて光波を吸収しうる任意の好適な光学的吸収構造からできていてもよい。たとえば、いくつかの実施形態では、各層２１０は量子ドットを含んでいてもよい。量子ドットは、半導体型材料内で成長させられうるナノ・サイズの結晶である。量子ドットは、該量子ドットの形およびサイズに関連する偏光敏感性（sensitivity）をもちうる。よって、特定の形およびサイズをもつ量子ドットは特定の偏光状態をもつ光波を吸収しうる。よって、本開示のいくつかの実施形態によれば、各層２１０はほぼ同じサイズおよび形をもつ諸量子ドットを含んでいてもよく、それにより、特定の層２１０は、層２１０に含まれる量子ドットの形に関連した偏光状態をもつ光波を吸収する。
【００３３】
量子ドットを含む層２１０はいかなる好適なプロセスを作って製造されてもよい。たとえば、いくつかの実施形態では、層２１０は、ヒ化インジウム（InAs）量子ドットが埋め込まれたヒ化ガリウム（GaAs）基板を有していてもよい。そのような実施形態では、各層２１０は分子線エピタキシー（MBE:  molecular  beam  epitaxy）プロセスを使って製造されうる。MBEプロセスの際、インジウム（In）およびヒ素（Ar）が別個にヒ化ガリウム基板上に注入されてもよい。インジウムおよびヒ素は混合してヒ化ガリウム基板上にヒ化インジウム層を生成してもよい。ヒ化インジウムおよびヒ化ガリウムは格子定数の不整合を有していてもよい。かかる不整合は、ヒ化ガリウム基板の表面上に張力を生じ、そのためヒ化インジウムはヒ化ガリウムの表面上でビードになることがある。こうして、ヒ化インジウムのビードがヒ化インジウムの量子ドットとなりうる。その後の層２１０は、ヒ化インジウム量子ドットの上およびまわりにヒ化ガリウムのさらなる層を堆積して、ヒ化ガリウムのその層の上にさらなるインジウムおよびヒ素を堆積してさらなるヒ化インジウム量子ドットを生成することによって生成されてもよい。このプロセスは、層２１０の所望される数だけ繰り返されてもよい。
【００３４】
インジウムおよびヒ素がヒ化ガリウム基板上に堆積される仕方（たとえば速度、量など）が、各層に含まれる量子ドットの形およびサイズを指定しうる。上述したように、量子ドットの形およびサイズは量子ドットの偏光敏感性に関係しうる。よって、ヒ化ガリウム基板上にインジウムおよびヒ素を堆積する仕方は、各層２１０について、層２１０がその層２１０について所望される特定の偏光状態をもつ光波を吸収するよう調整されてもよい。
【００３５】
図３は、本開示のいくつかの実施形態に基づく、量子ドット３０２を含む層２１０を有するノイズ低減器２０９の例を示している。各層２１０は、量子ドット３０２（たとえばヒ化インジウム量子ドット）が埋め込まれている基板３０４（たとえばヒ化ガリウム）を含んでいてもよい。量子ドット３０２は上記のようにMBEプロセスを使って形成されてもよい。MBEプロセスは各層２１０について、個々の各層２１０に含まれる量子ドット３０２がほぼ同じサイズおよび形をもつよう、実行されてもよい。したがって、個々の各層２１０に含まれる量子ドット３０２はほぼ同じ偏光敏感性をもち、そのため、各層２１０は、その層２１０の量子ドット３０２の偏光敏感性に関連する偏光状態をもつ光波を吸収するよう構成されうる。
【００３６】
たとえば、層２１０ａは、制御されたMBEプロセスによって構成されるほぼ同じサイズおよび形をもつ諸量子ドット３０２ａを含んでいてもよい。同様に、層２１０ｂは、MBEプロセスの際に構成されるほぼ同じサイズおよび形（だが量子ドット３０２ａとは異なるサイズおよび形）をもつ諸量子ドット３０２ｂを含んでいてもよい。よって、MBEプロセスの際に生成されたそれぞれ量子ドット３０２ａおよび３０２ｂの異なる形およびサイズに基づいて、層２１０ａは、ある偏光状態をもつ光波を吸収するよう構成されることができ、層２１０ｂは、別の偏光状態をもつ光波を吸収するよう構成されることができる。
【００３７】
本開示の範囲から外れることなく、図３に修正、追加または省略がされてもよい。たとえば、基板および量子ドットについて使用される材料が特定の用途に応じて変わってもよい。さらに、各層２１０に含まれる量子ドット３０２の数および密度は変わってもよい。さらに、図３に描かれている量子ドット３０２の形およびサイズは単に各層２１０に含まれる量子ドット３０２間の比較を例解するためのものであり、層２１０に含まれる実際の量子ドット３０２に対する、サイズ、形またはスケールにおける実際の描画ではない。さらに、層２１０の数は、ノイズ低減器２０９の所望される特性に依存して変わってもよい。
【００３８】
図２に戻ると、他の実施形態では、量子ドットを含む代わりに、各層２１０は非特許文献１に記載されるように、近距離場偏光解析のために設計されたプラズモン・ナノクラスターを含んでいてもよい。層２１０がプラズモン・ナノクラスターを含む実施形態では、層２１０は、非特許文献１に記載される像反転フォトリソグラフィー（image  reversal  photolithography）の逐次プロセスを使って製造されてもよい。そのような実施形態では、プラズモン・ナノクラスターの幾何学的デザインは、ある偏向をもつ波がその特定的に設計された表面によって吸収されうるよう、光波の偏向に敏感になるよう構成されてもよい。したがって、特定の層２１０に含まれる各ナノクラスターは、該特定の層２１０がその特定の偏光状態をもつ光波を吸収するよう、同じ偏光敏感性を有していてもよい。
【００３９】
ノイズ２０４が各層２１０を通過するにつれて、ノイズ２０４の、特定の層２１０に関連する偏光状態をもつ各要素がその個別の層によって吸収されてもよい。よって、各層２１０は、ノイズ２０４の少なくとも一部を吸収してもよく、そのためノイズ低減器２０９のすべての層２１０を通過したのちには、ノイズ２０４は実質的に低減されていることがありうる。対照的に、光信号２０２は、光信号２０２の偏光状態と実質的に同様の偏光状態に関連する層２１０を通る際に主として吸収されうるが、光信号２０２とは実質的に異なる偏光状態に関連する諸層２１０によっては有意に吸収されないことがある。したがって、ノイズ低減器２０９は、ノイズ２０４より実質的に小さい光信号２０２を吸収しうる。そのため、ノイズ低減器２０９によって光信号２０２のOSNRが増大されうる。
【００４０】
一例として、図２のＡに図示される実施形態は、ノイズ低減器２０９にはいる前の光信号２０２ａおよびノイズ２０４ａならびにノイズ低減器２０９を出た後の光信号２０２ｂおよびノイズ２０４ｂを示している。比較によれば、光信号２０２ａのパワーと比べたときの光信号２０２ｂのパワーはノイズ低減器２０９を通過後にわずかに低下されうる。しかしながら、ノイズ２０４ａと比べてのノイズ２０４ｂのパワーは有意に低減されることができ、光信号２０２ａに比べたときの光信号２０２ｂの全体的なOSNRは改善されうる。
【００４１】
光信号２０２に比べてのノイズ２０４の吸収量は、ノイズ低減器２０９に含まれる層２１０の数に依存してもよい。たとえば、層２１０の数が増すにつれて、ノイズ低減器２０９は光信号２０２よりもノイズ２０４を実質的に多く吸収しうる。したがって、層の数が増すにつれて、OSNRはより大きな改善を経験しうる。しかしながら、層が多すぎると、実際の信号パワーにおける損失も大きくなりすぎることがあるので、バランスが決定されてもよい。このバランスは、ノイズ低減器２０９によって生成される信号損失量に基づいていてもよい。異なる偏光を吸収する層２１０の数は、システム要件および特性（たとえばスパン長さなど）ならびに層間の所望される細粒度（たとえば、偏光角差分）に依存して変わりうる。いくつかの実施形態では、層の数は50から1000までの間であってもよい。
【００４２】
光信号２０２は、光信号２０２とは異なる偏光をもつ光波を吸収するよう構成されている層２１０を通過しうるが、場合によっては、そのような層２１０はそれでも光信号２０２の一部を吸収することがある。たとえば、上述したように、層２１０の層２１０ｃは4°の偏光角をもつ波を吸収するよう構成されていてもよい。よって、層２１０ｃによって吸収される偏光の成分である垂直成分のため、垂直偏光をもつ偏光した光波（たとえば光信号２０２）は層２１０のうち層２１０ｃを通過する際に部分的に吸収されることがある。よって、各層２１０による光信号２０２の吸収が低減および／または最小化されるよう、各層２１０は実質的に薄くてもよい。たとえば、いくつかの実施形態では、各層２１０は厚さ100ナノメートル（100nm）未満であってもよい。
【００４３】
したがって、ノイズ低減器２０９は、特定の偏光状態をもつ光波を吸収するようそれぞれ構成された複数の層を有することによって、偏光していない光波（たとえばノイズ２０４）を、偏光している光波（たとえば光信号２０２）よりも実質的に多く吸収するよう構成されうる。よってノイズ低減器２０９は、光信号２０２に関連するノイズを光学的に低減させ、光信号２０２のOSNRを改善でき、それはひいては光信号２０２の到達距離を改善しうる。先述したように、そのような実施形態は、任意の好適な光信号について使用されてもよく、比較的短い到達距離をもつ信号に関して特に有用でありうる。
【００４４】
本開示の範囲から外れることなく、ノイズ低減器２０９に修正、追加または省略を施してもよい。たとえば、ノイズ低減器２０９は、特定のネットワーク用途およびパラメータに依存して、任意の数の層２１０を含んでいてよい。さらに、層２１０の厚さは特定のネットワーク用途およびパラメータに依存して変わりうる。さらに、層２１０は、偏光依存吸収構造として作用する量子ドットおよびプラズモン・ナノクラスターに関して記述されているが、任意の好適な偏光依存吸収構造が使用されうる。
【００４５】
本開示およびその利点について詳細に述べてきたが、請求項によって定義されるところの本開示の精神および範囲から外れることなく、さまざまな偏光、代替および変更を行うことができることは理解しておくべきである。
【００４６】
以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
複数の光学的吸収層を有するネットワーク要素であって、前記複数の光学的吸収層の各層は：
光信号を受け取り、該光信号が該層を通過するよう構成され、前記光信号は特定の偏光状態をもち、複数のランダムに変化する偏光状態をもつノイズが付随しており、
各層はさらに：
特定の偏光状態をもつ光波を吸収するよう構成されており、前記特定の偏光状態は、前記複数の光学的吸収層のうちの他の層に関連付けられた偏光状態とは異なり、
前記複数の光学的吸収層は、前記光信号および付随するノイズが前記複数の光学的吸収層を通過し、前記ネットワーク要素が前記偏光した光信号より前記付随するノイズを多く吸収して前記光信号の光信号対雑音比（OSNR）を改善するよう、一緒に結合されている、
ネットワーク要素。
（付記２）
前記複数の光学的吸収層が50から1000までの間の数の層を有する、付記１記載のネットワーク要素。
（付記３）
前記複数の光学的吸収層の各層が、当該層に関連付けられた前記特定の偏光状態をもつ光波を吸収するよう構成された複数の量子ドットを有する、付記１記載のネットワーク要素。
（付記４）
前記複数の光学的吸収層の各層が、当該層に関連付けられた前記特定の偏光状態をもつ光波を吸収するよう構成されたプラズモン・ナノクラスターを有する、付記１記載のネットワーク要素。
（付記５）
前記複数の光学的吸収層の各層が100ナノメートルより小さな幅をもつ、付記１記載のネットワーク要素。
（付記６）
当該ネットワーク要素が、光増幅器に付随する増幅された自発放射（ASE）ノイズを低減するよう光増幅器から前記光信号を受領するよう構成されている、付記１記載のネットワーク要素。
（付記７）
前記光信号が100ギガビット毎秒（100G）以上の光信号である、付記１記載のネットワーク要素。
（付記８）
特定の偏光状態をもつ光信号を生成するよう構成された複数の送信器と、複数の光学的吸収層を有するノイズ低減器とを有する光ネットワークであって、
前記複数の光学的吸収層の各層は：
光信号を受け取り、該光信号が該層を通過するよう構成され、前記光信号は特定の偏光状態をもち、複数のランダムに変化する偏光状態をもつノイズが付随しており、
各層はさらに：
特定の偏光状態をもつ光波を吸収するよう構成されており、前記特定の偏光状態は、前記複数の光学的吸収層のうちの他の層に関連付けられた偏光状態とは異なり、
前記複数の光学的吸収層は、前記光信号および付随するノイズが前記複数の光学的吸収層を通過し、前記ネットワーク要素が前記偏光した光信号より前記付随するノイズを多く吸収して前記光信号の光信号対雑音比（OSNR）を改善するよう、一緒に結合されている、
光ネットワーク。
（付記９）
前記複数の光学的吸収層が50から1000までの間の数の層を有する、付記８記載の光ネットワーク。
（付記１０）
前記複数の光学的吸収層の各層が、当該層に関連付けられた前記特定の偏光状態をもつ光波を吸収するよう構成された複数の量子ドットを有する、付記８記載の光ネットワーク。
（付記１１）
前記複数の光学的吸収層の各層が、当該層に関連付けられた前記特定の偏光状態をもつ光波を吸収するよう構成されたプラズモン・ナノクラスターを有する、付記８記載の光ネットワーク。
（付記１２）
前記複数の光学的吸収層の各層が100ナノメートルより小さな幅をもつ、付記８記載の光ネットワーク。
（付記１３）
光増幅器をさらに有する付記８記載の光ネットワークであって、前記光増幅器は、前記光増幅器に付随する増幅された自発放射（ASE）ノイズを低減するよう前記ノイズ低減器が前記光増幅器から前記光信号を受領するよう、前記ノイズ低減器に結合されている、光ネットワーク。
（付記１４）
前記光信号が100ギガビット毎秒（100G）以上の光信号である、付記８記載の光ネットワーク。
（付記１５）
光信号に付随するノイズを低減する方法であって：
複数の光学的吸収層を有するネットワーク要素によって、光信号が前記複数の光学的吸収層を通過するよう光信号を受け取る段階であって、前記光信号は特定の偏光状態をもち、複数のランダムに変化する偏光状態をもつノイズが付随している、段階と；
前記複数の光学的吸収層の各層によって、特定の偏光状態をもつ光波を吸収する段階とを含み、各層に関連付けられている前記特定の偏光状態は、前記複数の光学的吸収層のうちの他の層に関連付けられた偏光状態とは異なり、前記光信号および付随するノイズが前記複数の光学的吸収層を通過し、前記ネットワーク要素が前記偏光した光信号より前記付随するノイズを多く吸収して前記光信号の光信号対雑音比（OSNR）を改善する、
方法。
（付記１６）
前記複数の光学的吸収層が50から1000までの間の数の層を有する、付記１５記載の方法。
（付記１７）
前記複数の光学的吸収層の各層が、当該層に関連付けられた前記特定の偏光状態をもつ光波を吸収するよう構成された複数の量子ドットを有する、付記１５記載の方法。
（付記１８）
前記複数の光学的吸収層の各層が、当該層に関連付けられた前記特定の偏光状態をもつ光波を吸収するよう構成されたプラズモン・ナノクラスターを有する、付記１５記載の方法。
（付記１９）
前記複数の光学的吸収層の各層が100ナノメートルより小さな幅をもつ、付記１５記載の方法。
（付記２０）
前記ネットワーク要素によって、光増幅器に付随する増幅された自発放射（ASE）ノイズを低減するよう光増幅器から前記光信号を受領する段階をさらに含む、付記１５記載の方法。
（付記２１）
前記光信号が100ギガビット毎秒（100G）以上の光信号である、付記１５記載の方法。
【符号の説明】
【００４７】
１００  光ネットワーク
１０２  送信器
１０４  マルチプレクサ
１０５  デマルチプレクサ
１０６  光ファイバー
１０８  増幅器
１０９  ノイズ低減器
１１０  OADM（光挿入／分岐マルチプレクサ）
１１２  受信器
２０２  光信号
２０４  ノイズ
２０９  ノイズ低減器
２１０  層
３０２  量子ドット
３０４  基板
【図１】
2014033442.tif 000003
【図２】
2014033442.tif 000004
【図３】
2014033442.tif 000005