(57)【要約】【課題】光信号を再生及び増幅する方法及びシステム等を提供すること。【解決手段】光信号を再生及び増幅する方法は、ソース光信号を特定し、第１のポンプ光信号及び第２のポンプ光信号をソース光信号に加算して中間光信号を生成し、中間光信号を、第１の二重化信号及び第２の二重化信号に二重化し、第１の二重化信号の位相をシフトし、位相がシフトされた第１の二重化信号及び第２の二重化信号を、第１の非線形光学素子に双方向に通し、位相がシフトされた第１の二重化信号及び第２の二重化信号について縮退位相感応型増幅を実行するステップを有する方法である。  【選択図】図１
2014093780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を再生及び増幅する方法であって、
ソース光信号を特定するステップと、
第１のポンプ光信号及び第２のポンプ光信号を前記ソース光信号に加算し、中間光信号を生成するステップと、
前記中間光信号を、第１の二重化信号及び第２の二重化信号に二重化するステップと、
前記第１の二重化信号の位相をシフトさせるステップと、
位相がシフトされた前記第１の二重化信号及び前記第２の二重化信号を、第１の光学非線形素子に双方向に通すステップと、
前記位相がシフトされた第１の二重化信号及び前記第２の二重化信号について縮退位相感応型増幅を実行するステップと
を有する方法。  
【請求項２】
前記第１のポンプ光信号の波長と前記ソース光信号の波長との間の差分が第１の波長差分をなし、
前記第２のポンプ光信号の波長と前記ソース光信号の波長との間の差分が第２の波長差分をなし、
前記第１の波長差分及び前記第２の波長差分が近似的に等しい、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ソース光信号が、直交位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）変調信号を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ソース光信号が、二重偏波ＱＰＳＫ（ＤＰ−ＱＰＳＫ）変調信号を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記中間光信号をｘ偏波成分及びｙ偏波成分に分離するステップと、
前記ｘ偏波成分について縮退位相感応型増幅を実行するステップであって、前記二重化するステップにおいて、前記ｘ偏波成分を前記第１の二重化信号及び前記第２の二重化信号に二重化する、ステップと、
前記ｙ偏波成分について縮退位相感応型増幅を実行するステップであって、前記ｙ偏波成分を第３の二重化信号及び第４の二重化信号に二重化し、前記第３の二重化信号の位相をシフトさせ、位相がシフトされた前記第３の二重化信号及び前記第４の二重化信号を、第２の光学非線形素子に双方向に通す、ステップと
を更に有する請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の二重化信号を第１のｘ偏波成分及び第１のｙ偏波成分に分離するステップと、
前記第２の二重化信号を第２のｘ偏波成分及び第２のｙ偏波成分に分離するステップと、
前記ｘ偏波成分について縮退位相感応型増幅を実行するステップであって、前記位相がシフトされた前記第１の二重化信号及び前記第２の二重化信号を、前記第１の光学非線形素子に双方向に通すことが、前記第１のｘ偏波成分及び前記第２のｘ偏波成分を前記第１の光学非線形素子に双方向に通すことを含む、ステップと、
前記ｙ偏波成分について縮退位相感応型増幅を実行するステップであって、前記第１のｙ偏波成分及び前記第２のｙ偏波成分を第２の光学非線形素子に双方向に通す、ステップと
を更に有する請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記縮退位相感応型増幅を実行するステップにおいて、前記位相がシフトされた第１の二重化信号及び前記第２の二重化信号を利用して４波混合を実行する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記位相がシフトされた第１の二重化信号について縮退位相感応型増幅を実行する場合において、前記ソース光信号の実部について縮退位相シフト増幅を実行し、
前記第２の二重化信号について縮退位相感応型増幅を実行する場合において、前記ソース光信号の虚部について縮退位相シフト増幅を実行する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の二重化信号の位相は９０°シフトされている、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記位相がシフトされた第１の二重化信号及び前記第２の二重化信号が、第１の光学非線形素子に双方向に同時に通される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
光信号を再生するシステムであって、
ソース光信号を受けるように形成された入力と、
第１のポンプ光信号及び第２のポンプ光信号を生成するように形成された二重ポンプソースと、
前記入力及び前記二重ポンプソースに通信可能に結合され、前記第１のポンプ光信号及び前記第２のポンプ光信号を前記ソース光信号に加算し、中間光信号を生成するように形成されたカプラと、
前記中間光信号を受けるように形成された第１の波長選択プロセッサと、
前記第１の波長選択プロセッサに２つの端部で通信可能に結合された第１の光学非線形素子とを有し、
前記第１の波長選択プロセッサは、
前記中間光信号を、第１の二重化信号及び第２の二重化信号に二重化し、
前記第１の二重化信号の位相をシフトさせ、
位相がシフトされた前記第１の二重化信号及び前記第２の二重化信号を、第１の光学非線形素子を介して双方向に送るように形成され、
前記第１の光学非線形素子は、前記位相がシフトされた第１の二重化信号及び前記第２の二重化信号について縮退位相感応型増幅を実行するように形成され、
前記第１の波長選択プロセッサは波長選択スイッチを含む、システム。
【請求項１２】
前記第１のポンプ光信号の波長と前記ソース光信号の波長との間の差分が第１の波長差分をなし、
前記第２のポンプ光信号の波長と前記ソース光信号の波長との間の差分が第２の波長差分をなし、
前記第１の波長差分及び前記第２の波長差分が近似的に等しい、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ソース光信号が、ＱＰＳＫ変調信号を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ソース光信号が、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調信号を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記カプラと前記第１の波長選択プロセッサとの間に通信可能に結合され、前記中間光信号をｘ偏波成分及びｙ偏波成分に分離するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタに通信可能に結合され、波長選択スイッチを有する第２の波長選択プロセッサと、
前記第２の波長選択プロセッサに２つの端部で通信可能に結合された第２の光学非線形素子と
を更に有し、前記ビームスプリッタは、前記ｘ偏波成分を前記第１の波長選択プロセッサに送りかつ前記ｙ偏波成分を前記第２の波長選択プロセッサに送るように形成され、
前記中間光信号を二重化するように形成される前記第１の波長選択プロセッサは、前記ｘ偏波成分を前記第１の二重化信号及び前記第２の二重化信号に二重化するように形成され、
前記第２の波長選択プロセッサは、前記ｙ偏波成分を前記第３の二重化信号及び前記第４の二重化信号に二重化し、前記第３の二重化信号の位相をシフトさせ、位相がシフトされた前記第３の二重化信号及び前記第４の二重化信号を、前記第１の光学非線形素子を介して双方向に送るように形成され、
前記第２の光学非線形素子は、前記位相がシフトされた第３の二重化信号及び前記第４の二重化信号について縮退位相感応型増幅を実行するように形成されている、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第１の波長選択プロセッサに２つの端部で通信可能に結合された第２の光学非線形素子と、
第１のビームスプリッタと、
第２のビームスプリッタとを更に有し、
前記第１のビームスプリッタは、
前記第１の波長選択プロセッサと前記第１の光学非線形素子の第１端子との間、及び前記第１の波長選択プロセッサと前記第２の光学非線形素子の第１端子との間に通信可能に結合され、
前記位相がシフトされた第１の二重化信号を第１のｘ偏波成分及び第１のｙ偏波成分に分離するように形成され、及び
前記第１のｘ偏波成分を前記第１の光学非線形素子の第１端子に送り、前記第１のｙ偏波成分を前記第２の光学非線形素子の第１端子に送るように形成され、
前記第２のビームスプリッタは、
前記第１の波長選択プロセッサと前記第１の光学非線形素子の第２端子との間、及び前記第１の波長選択プロセッサと前記第２の光学非線形素子の第２端子との間に通信可能に結合され、
前記第２の二重化信号を第２のｘ偏波成分及び第２のｙ偏波成分に分離するように形成され、
前記第２の二重化信号を第２のｘ偏波成分及び第２のｙ偏波成分に分離するように形成され、及び
前記第２のｘ偏波成分を前記第１の光学非線形素子の第２端子に送り、前記第２のｙ偏波成分を前記第２の光学非線形素子の第２端子に送るように形成され、
前記位相がシフトされた第１の二重化信号及び前記第２の二重化信号について縮退位相感応型増幅を実行するように形成される前記第１の光学非線形素子は、前記第１のｘ偏波成分及び前記第２のｘ偏波成分について縮退位相感応型増幅を実行するように形成され、
前記第２の光学非線形素子は、前記第１のｙ偏波成分及び第２のｙ偏波成分について縮退位相感応型増幅を実行するように形成されている、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
縮退位相感応型増幅を実行するように形成される前記第１の光学非線形素子は、前記位相がシフトされた第１の二重化信号及び前記第２の二重化信号を利用して４波混合を実行するように形成されている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１の光学非線形素子は、前記位相がシフトされた第１の二重化信号について縮退位相感応型増幅を実行する場合において、前記ソース光信号の実部について縮退位相シフト増幅を実行するように形成され、
前記第１の光学非線形素子は、前記第２の二重化信号について縮退位相感応型増幅を実行する場合において、前記ソース光信号の虚部について縮退位相シフト増幅を実行するように形成されている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１の波長選択プロセッサは、前記第１の二重化信号の位相を９０°シフトさせるように形成されている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記波長選択プロセッサは、前記位相がシフトされた第１の二重化信号及び前記第２の二重化信号を、前記第１の光学非線形素子に双方向に同時に送るように形成されている、請求項１１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施の形態は一般に光通信ネットワーク等に関連し、特に光直交位相シフトキーイング信号の再生(regeneration)及び増幅に関連する。
【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及びデータ通信ネットワークは、遠隔した地点間で大量の情報を速やかに搬送するために光ネットワークを利用する場合がある。光ネットワークの場合、情報は光ファイバを介した光信号の形式で搬送される。光ファイバは、非常に小さな損失で長距離にわたって信号を通信することが可能な細いガラスのストランド又はガラス線(strands)を含む。光ネットワークは、光ファイバを介して光信号で情報を搬送する際に変調方式をしばしば利用する。そのような変調方式は、位相シフトキーイング(PSK)、周波数シフトキーイング(FSK)、振幅シフトキーイング(ASK)及び直交振幅変調(QAM)を含む。
【０００３】
PSKの場合、光信号により搬送される情報は、搬送波としても知られている参照信号の位相を変調することで搬送される。情報は、差分位相シフトキーイング(DPSK)を利用して信号自身の位相を変調することで搬送されてもよい。
【０００４】
QAMの場合、光信号により搬送される情報は、搬送波の振幅及び位相の双方を変調することで搬送される。PSKはQAMの下位概念と考えてもよく、PSKでは搬送波の振幅が一定に維持されている。
【０００５】
PSK及びQAM信号は、コンステレーション図(又は信号配置図)における実軸及び虚軸による複素平面を利用して表現されてもよい。コンステレーション図において、情報を搬送するシンボルを表現する複数の点は、コンステレーション図の原点の周りに一定の角度を隔てて配置されている。PSK及びQAMを用いて変調されるシンボル数が増加すると、搬送することが可能な情報も増える。信号又はシンボルの数は2の倍数で与えられてもよい。追加的なシンボルが付加され場合、それらは原点の周りに一定の形式で配置される。PSK信号はコンステレーション図における円周上に配置され、これは、PSK信号が全てのシンボルについて一定の電力を有することを意味する。QAM信号はPSK信号の場合と同様な角度配置を有するが、異なる振幅の配置も含む。QAM信号は複数の円の周りに配置されたシンボルを有し、これは、QAM信号が異なるシンボルについて異なる電力を有するかもしれないことを意味する。この配置は、シンボル同士が可能な限り遠く隔てられるので、ノイズに起因するリスクを減らす。なお、シンボル数「m」は、「m-PSK」或いは「m-QAM」のように使用又は標記されてもよい。
【０００６】
異なるシンボル数のPSK及びQAMの具体例は、コンステレーション図における2つの位相0°及び180°(又は0及びπラジアン)を利用するバイナリPSK(「BPSK」又は「2-PSK」)や；0°、90°、180°及び270°(又は0、π/2、π及び2π/3ラジアン)の4つの位相を利用する直交PSK(「QPSK」、「4-PSK」又は「4-QAM」)等を含むことが可能である。そのような信号の位相はオフセットされている又はずれていてもよい。2-PSK及び4-PSKの信号の各々はコンステレーション図における1つの円周上にあってもよい。
【０００７】
m-PSK信号は偏波多重QPSK(dual-polarization QPSK：DP-QPSK)方式を用いて偏波多重されてもよく、個々のm-PSK信号は直交する偏波信号により多重される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
開示される実施の形態の課題は、光信号を再生及び増幅する方法及びシステム等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施の形態による方法は、
光信号を再生及び増幅する方法であって、
ソース光信号を特定するステップと、
第１のポンプ光信号及び第２のポンプ光信号を前記ソース光信号に加算し、中間光信号を生成するステップと、
前記中間光信号を、第１の二重化信号及び第２の二重化信号に二重化するステップと、
前記第１の二重化信号の位相をシフトさせるステップと、
位相がシフトされた前記第１の二重化信号及び前記第２の二重化信号を、第１の光学非線形素子に双方向に通すステップと、
前記位相がシフトされた第１の二重化信号及び前記第２の二重化信号について縮退位相感応型増幅を実行するステップと
を有する方法である。  
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】光QPSK信号を再生及び増幅するように形成されるシステム例を示す図。
【図２】QPSK入力信号を利用する場合の一実施形態による光増幅器を示す図。
【図３】DP-QPSK入力信号を利用する場合の一実施形態による光増幅器を示す図。
【図４】DP-QPSK入力信号を利用する場合の別の実施形態による光増幅器を示す図。
【図５】QPSK又はDP-QPSK変調方式で変調された信号についての光信号生成増幅方法の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜サマリー＞
ある実施の形態による方法は、
光信号を再生及び増幅する方法であって、
ソース光信号を特定するステップと、
第１のポンプ光信号及び第２のポンプ光信号を前記ソース光信号に加算し、中間光信号を生成するステップと、
前記中間光信号を、第１の二重化信号及び第２の二重化信号に二重化するステップと、
前記第１の二重化信号の位相をシフトするステップと、
位相がシフトされた前記第１の二重化信号及び前記第２の二重化信号を、第１の非線形光学素子に双方向に通すステップと、
前記位相がシフトされた第１の二重化信号及び前記第２の二重化信号について縮退位相感応型増幅(degenerate phase-sensitive amplification)を実行するステップと
を有する方法である。
【００１２】
別の実施の形態によるシステムは、
光信号を再生するシステムであって、
ソース光信号を受けるように形成された入力と、
第１のポンプ光信号及び第２のポンプ光信号を生成するように形成された二重ポンプソースと、
前記入力及び前記二重ポンプソースに通信可能に結合され、前記第１のポンプ光信号及び前記第２のポンプ光信号を前記ソース光信号に加算し、中間光信号を生成するように形成されたカプラと、
前記中間光信号を受けるように形成された第１の波長選択プロセッサと、
前記第１の波長選択プロセッサに２つの端部で通信可能に結合された第１の非線形光学素子とを有し、
前記第１の波長選択プロセッサは、
前記中間光信号を、第１の二重化信号及び第２の二重化信号に二重化し、
前記第１の二重化信号の位相をシフトし、
位相がシフトされた前記第１の二重化信号及び前記第２の二重化信号を、第１の非線形光学素子を介して双方向に送信するように形成され、
前記第１の非線形光学素子は、前記位相がシフトされた第１の二重化信号及び前記第２の二重化信号について縮退位相感応型増幅を実行するように形成され、
前記第１の波長選択プロセッサは波長選択スイッチを含む、システムである。
【００１３】
＜図面の概説＞
実施の形態並びに実施の形態の特徴及び利点についての十分な理解を更に促すため、以下、添付図面を参照しながら詳細に説明を行う。
【００１４】
図1は光QPSK信号を再生及び増幅するように形成されるシステム例を示す。
【００１５】
図2はQPSK入力信号を利用する場合の一実施形態による光増幅器を示す。
【００１６】
図3はDP-QPSK入力信号を利用する場合の一実施形態による光増幅器を示す。
【００１７】
図4はDP-QPSK入力信号を利用する場合の別の実施形態による光増幅器を示す。
【００１８】
図5はQPSK又はDP-QPSK変調方式で変調された信号についての光信号生成増幅方法の一例を示す。
【００１９】
＜詳細な説明＞
図1は光QPSK信号を再生及び増幅するように形成されたシステム100の一例を示す。一実施形態において、システム100は、光QPSK信号の再生及び増幅を実行又は制御する波長選択プロセッサを伴う要素を含んでいてもよい。別の実施の形態では、そのような波長選択プロセッサは再設定可能又は再構築可能であってもよい。他の実施の形態において、システム100は、光QPSK信号の再生及び増幅を実行又は制御する双方向位相感応型増幅器(bi-directional phase-sensitive amplifier)を含んでいてもよい。別の実施の形態において、そのような位相感応型増幅器は縮退型(degenerate)であってもよい。光QPSK変調形式による光信号の再生及び増幅は、例えば光増幅器102のような1つ以上の光増幅器により実行されてもよい。
【００２０】
光増幅器102はシステム100において光信号を再生(regenerate)及び増幅するように形成されている。システム100は、光増幅器102により再生されかつ出力信号114として出力される入力信号110を受信する。信号はシステム100の中で光ネットワーク108を介して伝送されてもよく、光ネットワーク108は適切な任意の形式の1つ以上の光ファイバ112を含んでいてよい。システム100は、2つの光要素又は光学素子間の伝送線路或いは再設定可能な光分岐挿入マルチプレクサ(reconfigurable
optical add-drop multiplexer：ROADM)のような適切な任意のシステム部分又は光ネットワーク部分における光増幅器102を含んでいてよい。更に、光増幅器102は、スタンドアローン装置として、個別装置として又は光伝送装置の一部分として機能するように形成されてもよい。光増幅器102は、後続の光要素から距離dだけ隔たっていてもよい。
【００２１】
光増幅器102は、本願で説明されるような光信号の再生及び増幅を実行するように形成された適切な任意の数及び種類の要素を含んでいてよい。光増幅器102の全部am他は一部についての具体的な実施の形態の例は、第2図、第3図、第4図にそれぞれ示されているような増幅器200、300、400を含んでもよい。光増幅器102はメモリ106に結合されたプロセッサ104を含む。一実施形態では、光信号の再生及び増幅を実行するために、光増幅器102は、入力信号とポンプ信号のような他のシステム特性とを監視し、調整し及び予備補償し、位相、電力及び色分散等のような信号情報を調整する光増幅器102を形成するための要素を含んでいてもよい。別の実施の形態では、光信号の再生及び増幅を実行するために、光増幅器102はデュアルポンプ光4波混合(dual-pump
optical four-wave mixing)を実行する要素を含んでいてもよい。更に別の実施の形態では、そのような4波混合は、入力信号又は入力信号を選別(フィルタリング)した部分を、非線形光学素子(nonlinear optical element)を介して双方向に伝送する(又は非線形光学素子に双方向に通す)ことで行われてもよい。更に他の実施の形態では、そのような信号を双方向に伝送すること(又は双方向に通すこと)は、非線形光学素子を介して信号を所与の方向に伝送することで、そのような方向の各々において入力信号の虚部成分及び実部成分を別個に同時に処理することを含んでもよい。
【００２２】
具体的には、光増幅器102はアイドラ信号(idler signal)を生成するのに使用されるポンプレーザ信号を生成し、アイドラ信号は入力信号に加えられる。その結果の入力信号及びアイドラ信号は、波の混合の後に縮退する(degenerate)ようになる。光増幅器102は、入力信号110を増幅しかつ対称的なアイドラ信号を受け入れる4波混合(four-wave mixing：FWM)を行うように形成される。ポンプ信号及びアイドラ信号の波長は、入力信号110の波長から同じ分(或いは近似的に同じ分)だけ隔たっていてもよい。光増幅器102は、FWMを入力信号110及びポンプ信号に適用し、入力信号110のシンボルについての位相ノイズを削減するように形成されていてもよい。等距離の位置にある又は近似的に等距離の位置にある波長は、完全に等距離の位置にある波長、或いは全体的なパフォーマンスに大きく影響しないような近似的に等距離の位置にある波長を含んでもよい。近似的に等距離の位置にある波長は、アイドラ信号の波長差分と入力信号110の波長差分とが等しい場合を含み、或いはポンプ信号の波長差分と入力信号の波長差分の波長差分とが等しい場合を含む。一実施形態において、近似的に等しい波長差分は、入力信号110の波長に対して10％未満の範囲内にある波長差分を含んでもよい。
【００２３】
入力信号110は適切な任意のQPSK又は偏波多重(DP)QPSKにより変調された光信号を含んでいてもよい。
【００２４】
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、ディジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)を含んでもよく、或いはプログラム命令を解釈し及び/又はデータを処理するように形成された他の任意のディジタル回路又はアナログ回路を含んでいてもよい。一実施形態において、プロセッサ104は、プログラム命令を解釈及び/又は実行し、及び/又はメモリ106に保存されているデータを処理し、光増幅器102の処理のうちの全部又は一部を実行する。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双方として全部又は一部が形成されていてもよい。メモリ106は1つ以上のメモリモジュールを保持及び/又は収容した任意のシステム、デバイス又は装置を含んでいてもよい。各々のメモリモジュールは、ある期間の間にわたってプログラム命令及び/又はデータを保持するように形成された任意のシステム、デバイス又は装置を含んでいてもよい(例えば、コンピュータにより読み取ることが可能な媒体であってもよい)。メモリ106は一時的ではなく永続的な要素である。
【００２５】
光ネットワーク108は、光ネットワーク108の要素によって送受信される1つ以上の光信号を転送するように動作する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、端末ノードとの1対1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、適切な他の何らかの光ネットワーク或いはそれらの光ネットワークの組み合わせ等であってもよい。光ネットワーク108は、短距離メトロポリタンネットワーク、長距離都市間ネットワーク、適切な他の何からのネットワーク或いはそれらのネットワークの組み合わせ等で利用されてもよい。光ネットワーク108の容量は、例えば、100ギガビット/秒(Gbps)、400ギガビット/秒(Gbps)又は1テラビット/秒(Tbps)等を含む。光ファイバ112は、シングルモードファイバ(SMF)、E-LEAF(Enhanced  Large Effective Area Fiber)、TW-RS(TrueWave(商標)Reduced  Slope)ファイバ等のような適切な何らかのタイプのファイバを含んでもよい。光ネットワーク108は、光ファイバ112を介して光信号を送信するように動作する光増幅器102のような装置を含んでもよい。情報を波長にエンコードするために光の1つ以上の波長を変調することにより、情報は、光ネットワーク108を介して送受信される。
【００２６】
動作の際、光増幅器102は光ネットワーク108上で動作してもよい。入力信号110はファイバ112を介して光ネットワーク108に到来してもよい。光増幅器102は、入力信号110を再生及び増幅し、その結果を出力信号114として出力する。
【００２７】
位相ノイズを克服するように信号を再生する方法は、光-電気-光(OEO)再生法を含む。そのような方法は、例えば光信号を電気信号に変換することを含む。そのような変換は、デマルチプレクス処理又は分離の後に行われてもよい。電気信号に切り替えられ、その後に光信号に再変換され、光ネットワーク上に多重化される。一実施形態において、光増幅器102はOEO再生法を利用しなくてもよい。別の実施形態において、光増幅器102は、光学的手段を利用しかつ工学手段における情報を電子形式に変換せずに、受信した信号を再生してもよい。
【００２８】
図2はQPSK入力信号を利用する場合の光増幅器の一実施形態を示す。光増幅器200は図1の光増幅器102の全部又は一部を実現する。
【００２９】
光増幅器200は、入力QPSK信号202のような入力信号を受け入れる手段を含んでもよい。入力信号はカプラ210によりデュアルポンプソース208の信号と通信可能に結合されてもよい。カプラ210は入力QPSK信号202とデュアルポンプソース208とを結合し、その出力を光サーキュレータ214に提供するように形成され、光サーキュレータ214は第1の入出力ラインにおいて波長選択プロセッサ216に通信可能に結合され、第2の入出力ラインにおいてバンドパスフィルタ238に通信可能に結合される。波長選択プロセッサ216は、2つの出力により、光学非線形素子218の一方の端部に通信可能に結合される。バンドパスフィルタ238の出力は、図1の出力信号の全部又は一部を実現する出力QPSK信号244に通信可能に与えられる。
【００３０】
入力QPSK信号202及び出力QPSK信号244は、例えば、QPSK又はDP-QPSKを用いて変調された光信号を含んでいてもよい。
【００３１】
光サーキュレータ214は、本願の開示内容に従って入力及び出力の選択的なルーティングを行う適切な如何なる手段を含んでもよい。例えば、光サーキュレータ214は、一連の複数の特定の光入出力ポート群を含み、光が1つの方向にのみ進行するようにしてもよい。第1のポートに入った光信号は第2のポートから出るが、第2のポートに入った信号は第3のポートから出る。第1、第2、第3のポートの順序の特定及び入出力動作は、時計回り又は反時計回りを示すインジケータにより大まかに指定されてもよい。図2に示す例の場合、光サーキュレータ214は時計回り方式で動作し、カプラ210からの入力が波長選択プロセッサ216に出力され、波長選択プロセッサ216からの入力がバンドパスフィルタ238に出力される。
【００３２】
デュアルポンプソース208は、所定の波長及び周波数の2つの光ポンプ信号を出力する適切な如何なる手段を含んでもよい。デュアルポンプソース208は、設定変更が可能なレーザソースにより実現されてもよい。デュアルポンプソース208の設定は、図1におけるプロセッサ104として表現されているような増幅器200のプロセッサにより決定されてもよい。一実施形態において、デュアルポンプソース208の設定は、フィードバック制御部242により決定されてもよい。デュアルポンプソース208は、増幅器200により受信される入力QPSK信号202の具体的な種類に応じて設定されてもよい。
【００３３】
一実施形態において、デュアルポンプソース208は、入力QPSK信号202のような増幅されるべき信号の両側に対称的に位置する2つのポンプ信号を生成するように形成されてもよい。ポンプ信号の各々は、ソース信号に対して波長の観点から等距離の位置にある又は近似的に等距離の位置にある。別の実施形態では、ポンプ信号の各々は厳密に同じ位相を有していてもよい。他の実施形態では、各々のポンプ信号はゼロの位相を有していてもよい。デュアルポンプ信号と元々のソース信号とを結合した出力例が、206の図に示されている。この出力は光サーキュレータ214により波長選択プロセッサ216にルーティングされる。一実施形態において、デュアルポンプソース208のポンプ各々は、200mWのパワー及び350GHzの周波数間隔を有していてもよい。
【００３４】
波長選択プロセッサ216は、光スイッチングを実行するように形成された1つ以上の波長選択スイッチを含んでいてもよい。そのような波長選択スイッチ(群)は、そのような光スイッチングを制御する適切な何らかの手段(例えば、光学素子)により実現されてもよい。更に、波長選択プロセッサ216は、信号成分の位相及び電力レベルを調整するように形成されたモジュール、回路又はソフトウェアを含んでいてもよい。更に、波長選択プロセッサ216は、波長選択スイッチ(群)の動作を制御するように形成された自動化ソフトウェアを含んでいてもよい。適切な如何なる自動化ソフトウェアが使用されてもよい。自動化ソフトウェアは、プロセッサによる実行に備えて、コンピュータにより読み取ることが可能な媒体(コンピュータ読み取り可能な媒体)に常駐する命令を含んでもよい。波長選択プロセッサ216は、コンピュータ読み取り可能な媒体に常駐する命令を実行する或いは波長選択スイッチの制御を実行する手段(マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、DSP、ASICその他のディジタル回路又はアナログ回路)を含んでいてもよい。
【００３５】
波長選択プロセッサ216は、入力QPSK信号202の虚部及び実部が分離されかつ各々に同時に4波混合(four-wave-mixing)が実行されるように、入力を2つの信号に分割するように形成されていてもよい。そのような4波混合を実行するために、波長選択プロセッサ216は自身の入力を2つの信号に分割するように形成されており、そのような信号の一方は位相が90°シフトした入力QPSK信号202を含んでもよい。例えば、波長選択プロセッサ216は、光学非線形素子218への入力の一方の経路(位相が90°シフトした入力QPSK信号202とポンプ信号とを含む)において220の図に示すような出力を生成し、かつ光学非線形素子218への入力の他方の経路(入力QPSK信号202とポンプ信号とを含む)において222の図に示すような出力を生成する。
【００３６】
波長選択プロセッサ216は、QPSK又はDP-QPSKのような様々なタイプの高次の変調方式を処理するように形成されていてもよい。そのような処理を実行するために、波長選択プロセッサ216は、例えば、入力信号を分析し、ユーザの設定を参照し、システムの設定を参照し、或いはフィードバック制御部242からの入力を受信することで、処理される信号のタイプを決定する形成されていてもよい。更に、波長選択プロセッサ216は、使用する信号のタイプに基づいて、使用されないアイドラ信号を選別、除外又はフィルタリングするように形成されていてもよい。
【００３７】
光学非線形素子218は、4波混合を利用して、光学非線形素子218の何れかの端部を介して進行する信号を双方向に増幅及び再生するように形成されていてもよい。そのような双方向増幅は、各々の方向において、光学非線形素子218を介して進行する信号について同時に実行されてもよい。一実施形態では、光学非線形素子218を実現するために、双方向の伝播及び非線形処理を行うことが可能な適切な任意の非線形素子が使用されてよい。例えば、光学非線形素子218は、200メートルの長さ、非線形係数(γ=9.2(1/W・km))、分散勾配(dispersion slope)(S=0.018ps/km/nm2)及び1550nmにおいてゼロの分散波長(zero-dispersion wavelength：ZDF)を有する光学的高非線形ファイバ(optical, highly
nonlinear fiber：HNLF)を含んでいてもよい。別の例として、光学非線形素子218は、所望の出力を生成するように形成されたウェーブガイド又は導波管を含んでいてもよい。更に別の例として、光学非線形素子218は、シリコンウェーブガイド、III-Vウェーブガイド、又は周期的分極反転ニオブ酸リチウム(periodically poled Lithium Niobate：PPLN)を含んでもよい。
【００３８】
波長選択プロセッサから光学非線形素子218に至る入力は、上述した220、222の図に加えて224、228の図により示されている。224、228の図は、波長選択プロセッサ216により含められた入力QPSK信号202の虚数成分及び実数成分を示す。光学非線形素子218の出力は226、230の図に示されている。224の図は位相がシフトされている場合の204の図についての実数成分及び虚数成分を示す。228の図は、波長選択プロセッサ216に提供された元々の信号204についての実数成分及び虚数成分を示す。226の図に示す状態では、位相が90°シフトした入力QPSK信号202とポンプ信号(複数)との組み合わせによる入力が光学非線形素子218を通過した結果として、入力QPSK信号202の虚数成分(202の図に示されている入力信号の実軸に対して位相がずれている)が再生及び増幅されている。230の図に示す状態では、入力QPSK信号202とポンプ信号(複数)との組み合わせによる入力が光学非線形素子218を通過した結果として、入力QPSK信号202の実数成分が再生及び増幅されている。
【００３９】
波長選択プロセッサ216及び光学非線形素子218の組み合わせは双方向的であり、波長選択プロセッサ216から光学非線形素子218へ及び波長選択プロセッサ216に戻る双方向に(時計回り及び反時計回りに)信号は進行する。入力QPSK信号202の虚数成分及び実数成分を別々に処理することで、光増幅器200は成分同士の間のクロストーク又は経路不整合(path mismatch)を回避する。更に、双方向に処理を行うことにより、光増幅器200は、追加的な光学非線形素子の必要性を排除することで、ハードウェア効率を向上させる。
【００４０】
波長選択プロセッサ216は、光学非線形素子218の出力をポンプ信号と結合し及び選択的にポンプ信号を遮断、選別、除外又はフィルタリングするように形成される。波長選択プロセッサ216は、光サーキュレータ214を経由して、結果の信号をバンドパスフィルタ238に送るように形成される。
【００４１】
バンドパスフィルタ238は、元々の入力QPSK信号202の波長を有する信号のみを通過させることで、FWMの結果の信号からアイドラ信号を除去するように形成される。バンドパスフィルタ238はディジタル回路又はアナログ回路のような適切な如何なる形態で実現されてもよい。バンドパスフィルタ238は出力QPSK信号224を生成するように形成されてもよい。出力QPSK信号224における光増幅及び再生の結果は232の図に示されており、204の図に示されているような入力QPSK信号202には存在するノイズが削減されている。
【００４２】
フィードバック制御部(フィードバック及び制御ユニット)242は光増幅器200のパフォーマンス及び光増幅器の信号を監視又はモニタするように形成されている。そのような監視はリアルタイムに実行されてもよく、そのような監視は、例えば、入力QPSK信号202、デュアルポンプソース208からの信号、出力QPSK信号242に関する情報を監視することを含んでいてもよい。そのような情報は、例えば、波長、パワー、電力、残留色分散、及び光学的信号雑音比等を含んでいてもよい。フィードバック制御部242は、そのような情報に基づいて、光増幅器200の様々な部分の動作を調整又は制御し、光増幅器200のパフォーマンスを改善又は最適化するように形成されている。そのような部分は、例えば、デュアルポンプソース208、波長選択プロセッサ216、及び入力QPSK信号202等を含んでもよい。フィードバック制御部242は、光学非線形素子218に信号を通す前に、そのような部分に関する信号の位相、パワー、電力及び色分散を調整するように形成されていてもよい。デュアルポンプソース208の制御は、波長の隔たりの観点から個々のポンプ信号が入力QPSK信号202から近似的に等距離になるように行われてもよい。波長選択プロセッサ216は、光学非線形素子218に存在するHNLFの分散勾配に関し或いは入力信号の残留色分散に関し、入力信号を事前に補償するように調整されていてもよい。更に、波長選択プロセッサ216は増幅及び再生の機能を強化又は最適化するように入力信号の位相レベルを調整するように形成されていてもよい。
【００４３】
動作の際、入力QPSK信号202が、光増幅器200により受信され、デュアルポンプソース208の出力と結合される。デュアルポンプソース208は、入力QPSK信号202の波長から等距離にある波長を有する2つのポンプ信号を出力する。入力QPSK信号202及びポンプ信号の波長、パワー、電力、残留色分散及び光学的信号雑音比等は、フィードバック制御部242により監視されていてもよい。フィードバック制御部242は、増幅及び再生を最大化又は最適化するように、入力QPSK信号202及びポンプ信号の位相、パワー、電力及び色分散等調整してもよい。
【００４４】
入力QPSK信号202及びポンプ信号を組み合わせた結果の信号は光サーキュレータ214により波長選択プロセッサ216にルーティングされる。波長選択プロセッサ216は、信号の残留色分散について入力信号を事前に補償し、光学非線形素子218の何らかのHNLFの分散勾配又はその他の成分について入力信号を事前に補償し、或いは入力信号の位相レベルを調整し、増幅及び再生を最大化又は最適化する。
【００４５】
波長選択プロセッサ216は入力信号を二重化し、そのような二重化の一方については、入力QPSK信号202に対応する部分の位相を90°選択的にシフトさせる。波長選択プロセッサ216は、そのような信号の一方を光学非線形素子218の第1端子に出力し、かつそのような信号の他方を光学非線形素子218の第2端子に出力する。
【００４６】
光学非線形素子218は受信した信号各々について増幅及び再生を行う。増幅は、位相感応型増幅(phase-sensitive
amplification)を含む。位相感応型増幅は「縮退(degenerate)」していてもよい。更に、光学非線形素子218は受信した信号各々について4波混合を実行してもよい。そのような4波混合は信号の再生及び増幅を可能にする。位相が90°シフトされた入力QPSK信号202を含む受信信号に関し、光学非線形素子218は、受信信号の実部成分を増幅及び再生してもよい。位相がシフトされていない入力QPSK信号202を含む受信信号に関し、光学非線形素子218は、受信信号の虚部成分を増幅及び再生してもよい。光学非線形素子218は結果の信号を波長選択プロセッサ216に返す。
【００４７】
波長選択プロセッサ216は、光学非線形素子218から受信した結果の信号(複数)を再結合し、その結果の信号を光サーキュレータ214を介してバンドパスフィルタ238に送る。バンドパスフィルタ238は、受信した信号からポンプ信号を排除し、その結果を出力QPSK信号244として送出する。
【００４８】
図3はDP-QPSK信号を利用する場合の光増幅器300の一実施形態を示す。光増幅器300は図1に示す光増幅器102の全部又は一部を実現する。光増幅器300は、二重偏波により更に変調されたQPSK変調信号を再生及び増幅するように形成されている。更に、光増幅器300は、DP-QPSK入力信号302のような入力信号をx偏波成分及びy偏波成分に分割し、そのような偏波の各々を双方向位相感応型増幅を利用して処理するように形成されている。それ以外に関し、光増幅器300の実現手段及び動作は図2に示す光増幅器200と同様であってもよい。カプラ310、デュアルポンプソース308、光サーキュレータ312、314、波長選択プロセッサ316、320、光学非線形素子318、322、バンドパスフィルタ324、328、フィードバック制御部342は、図2に示されているカプラ210、デュアルポンプソース208、光サーキュレータ214、波長選択プロセッサ216、光学非線形素子218、バンドパスフィルタ228、フィードバック制御部242と全体的又は部分的にそれぞれ同一又は類似の方法で実現されてよい。
【００４９】
光増幅器300は入力DP-QPSK信号302のような入力信号を受け入れる手段を含む。入力信号はカプラ310によりデュアルポンプソース308の信号と結合される。カプラ310は、入力DP-QPSK信号302とデュアルポンプソース308の信号とを結合し、その出力を偏波ビームスプリッタ306に提供する。
【００５０】
偏波ビームスプリッタ306は入力信号をx偏波及びy偏波に従って分割又は分離するように形成されていてもよい。例えば、DP-QPSK入力信号302は304の図に示されているようにx偏波及びy偏波を含んでいるかもしれない。従って、偏波ビームスプリッタ306は、DP-QPSK入力信号302のx偏波とポンプ信号との組み合わせによるx偏波を出力し、かつDP-QPSK入力信号302のy偏波とポンプ信号との組み合わせによるy偏波を出力するように形成されていてもよい。偏波ビームスプリッタ306は、各々の偏波を異なる増幅再生段に出力するように形成されていてもよい。各々の増幅再生段は、光サーキュレータ214、波長選択プロセッサ216、光学非線形素子218及びバンドパスフィルタ238等のような図2に示す要素の組み合わせと同様に実現されてもよい。偏波ビームスプリッタ306は、入力信号をx偏波成分及びy偏波成分に分割する適切な如何なる手段により実現されてもよい。
【００５１】
一実施形態において、偏波ビームスプリッタ306は、結果のx偏波信号を光サーキュレータ314に与え、かつ結果のy偏波信号を光サーキュレータ312に与えるように形成されてもよい。別の実施形態において、偏波ビームスプリッタ306は、結果のy偏波信号を光サーキュレータ314に与え、かつ結果のx偏波信号を光サーキュレータ312に与えるように形成されてもよい。
【００５２】
光サーキュレータ314、波長選択プロセッサ316、光学非線形素子318及びバンドパスフィルタ324の構成、動作及び実現手段は、図2に示す光サーキュレータ214、波長選択プロセッサ216、光学非線形素子218及びバンドパスフィルタ238の構成、動作及び実現手段と同様であってもよい。光サーキュレータ314、波長選択プロセッサ316、光学非線形素子318及びバンドパスフィルタ324は、双方向位相感応型増幅を通じて、入力DP-QPSK信号302のx偏波及びy偏波を増幅及び再生するように形成されていてもよい。光サーキュレータ314、波長選択プロセッサ316、光学非線形素子318及びバンドパスフィルタ324は、再生され増幅された信号のx偏波又はy偏波を出力してもよい。光増幅器300は、ドリフトのような極性固有の処理(polar specific
operations)に起因する影響を補償するための遅延部326を含んでいてもよい。
【００５３】
光サーキュレータ312、波長選択プロセッサ320、光学非線形素子322及びバンドパスフィルタ328の構成、動作及び実現手段は、図2に示す光サーキュレータ214、波長選択プロセッサ216、光学非線形素子218及びバンドパスフィルタ238の構成、動作及び実現手段と同様であってもよい。光サーキュレータ312、波長選択プロセッサ320、光学非線形素子322及びバンドパスフィルタ328は、双方向位相感応型増幅を通じて、入力DP-QPSK信号302のx偏波及びy偏波を増幅及び再生するように形成されていてもよい。光サーキュレータ312、波長選択プロセッサ320、光学非線形素子322及びバンドパスフィルタ328は、再生され増幅された信号のx偏波又はy偏波を出力してもよい。従って、光増幅器300は、ドリフトのような極性固有の処理に起因する影響を補償するための遅延部326を含んでいてもよい。
【００５４】
偏波ビーム合成部330は、バンドパスフィルタ328及びバンドパスフィルタ324からの出力を受信し、増幅及び再生されたx偏波及びy偏波を再結合する。更に、偏波ビーム合成部330はDP-QPSK出力信号332を出力するように形成されていてもよい。DP-QPSK入力信号302についての双方向の増幅及び再生の結果は334の図に示されており、304の図に示されているようなDP-QPSK入力信号302におけるノイズが削減されている。
【００５５】
フィードバック制御部(フィードバック及び制御ユニット)342は光増幅器300のパフォーマンス及び光増幅器の信号を監視又はモニタするように形成されている。そのような監視はリアルタイムに実行されてもよく、そのような監視は、例えば、入力DP-QPSK信号302、デュアルポンプソース308からの信号、偏波ビームスプリッタ306からの出力、バンドパスフィルタ328からの出力、又はバンドパスフィルタ324からの出力に関する情報を監視することを含んでいてもよい。そのような情報は、例えば、波長、パワー、電力、残留色分散、及び光学的信号雑音比等を含んでいてもよい。フィードバック制御部342は、そのような情報に基づいて、光増幅器300の様々な部分の動作を調整又は制御し、光増幅器300のパフォーマンスを改善又は最適化するように形成されている。そのような部分は、例えば、デュアルポンプソース308、波長選択プロセッサ316、320、入力DP-QPSK信号302、偏波ビームスプリッタ306、及び偏波ビーム合成部330等を含んでもよい。フィードバック制御部342は、光学非線形素子318、322に信号を通す前に、そのような部分に関する信号の位相、パワー、電力及び色分散を調整するように形成されていてもよい。デュアルポンプソース308の制御は、波長の隔たりの観点から個々のポンプ信号が入力DP-QPSK信号302から近似的に等距離になるように行われてもよい。波長選択プロセッサ316、320は、光学非線形素子318、322に存在するHNLFの分散勾配に関し或いは入力信号の残留色分散に関し、入力信号を事前に補償するように調整されていてもよい。更に、波長選択プロセッサ316、320は増幅及び再生の機能を強化又は最適化するように入力信号の位相レベルを調整するように形成されていてもよい。
【００５６】
動作の際、入力DP-QPSK信号302が、光増幅器300により受信され、デュアルポンプソース308の出力と結合される。デュアルポンプソース308は、入力DP-QPSK信号302の波長から等距離にある波長を有する2つのポンプ信号を出力する。入力DP-QPSK信号302及びポンプ信号の波長、パワー、電力、残留色分散及び光学的信号雑音比等は、フィードバック制御部342により監視されていてもよい。フィードバック制御部342は、増幅及び再生を最大化又は最適化するように、入力DP-QPSK信号302及びポンプ信号の位相、パワー、電力及び色分散等調整してもよい。
【００５７】
結果の信号は偏波ビームスプリッタ306によりx偏波信号及びy偏波信号に分割されてもよい。一実施形態において、結果の信号のx偏波は光サーキュレータ314により波長選択プロセッサ316にルーティングされ、結果の信号のy偏波は光サーキュレータ312により波長選択プロセッサ320にルーティングされる。別の実施の形態では、結果の信号のy偏波が光サーキュレータ314により波長選択プロセッサ316にルーティングされ、結果の信号のx偏波が光サーキュレータ312により波長選択プロセッサ320にルーティングされてもよい。
【００５８】
波長選択プロセッサ316、320は、信号の残留色分散について入力信号を事前に補償し、光学非線形素子318、322の何らかのHNLFの分散勾配又はその他の成分について入力信号を事前に補償し、或いは入力信号の位相レベルを調整し、増幅及び再生を最大化又は最適化してもよい。
【００５９】
波長選択プロセッサ316、320は入力信号を二重化し、そのような二重化の一方については、入力DP-QPSK信号302に対応する部分の位相を90°選択的にシフトさせる。波長選択プロセッサ316、320は、そのような信号の一方を光学非線形素子318、322の第1端子にそれぞれ出力し、かつそのような信号の他方を光学非線形素子318、322の第2端子にそれぞれ出力する。
【００６０】
光学非線形素子318、322は受信した信号各々について増幅及び再生をそれぞれ行う。増幅は、位相感応型増幅を含む。位相感応型増幅は「縮退」していてもよい。更に、光学非線形素子318、322は受信した信号各々について4波混合を実行してもよい。そのような4波混合は信号の再生及び増幅を可能にする。位相が90°シフトされた入力DP-QPSK信号302を含む受信信号に関し、光学非線形素子318、322は、受信信号の実部成分を増幅及び再生してもよい。位相がシフトされていない入力DP-QPSK信号302を含む受信信号に関し、光学非線形素子318、322は、受信信号の虚部成分を増幅及び再生してもよい。光学非線形素子318、322は結果の信号を波長選択プロセッサ316、320にそれぞれ返す。
【００６１】
波長選択プロセッサ316、320は、光学非線形素子318、322から受信した結果の信号をそれぞれ再合成し、その結果の信号を光サーキュレータ314、312を介してバンドパスフィルタ328、324に送る。バンドパスフィルタ328は、受信した信号からポンプ信号を除去し、その結果の信号を偏波ビーム合成部330に送る。バンドパスフィルタ324は、受信した信号からポンプ信号を除去し、その結果の信号を遅延部326に送る。遅延部326はx偏波信号及びy偏波信号の処理の間に導入されたドリフトのような状態を補償する。遅延部326はその結果の信号を偏波ビーム合成部330に送る。偏波ビーム合成部330は増幅され再生されたx偏波成分及びy偏波成分をDP-QPSK出力信号322に構築し直す。
【００６２】
図4はDP-QPSK信号を利用する場合の別の例による光増幅器400を示す。光増幅器400は図1に示す光増幅器102の全部又は一部を実現する。光増幅器400は図3に示す光増幅器300と同一又は類似の結果をもたらすが、光増幅器300と構成が若干異なる。光増幅器400は、二重偏波により更に変調されたQPSK変調信号を再生及び増幅するように形成されている。更に、光増幅器400は、DP-QPSK入力信号402のような入力信号をx偏波成分及びy偏波成分に分割し、そのような偏波の各々を双方向位相感応型増幅を利用して処理するように形成されている。
【００６３】
DP-QPSK入力信号402、カプラ410、デュアルポンプソース408、光サーキュレータ414、314、波長選択プロセッサ418、偏波ビームスプリッタ424、426、光学非線形素子420、422、バンドパスフィルタ430、フィードバック制御部442及びDP-QPSK出力信号432は、図3に示されているDP-QPSK入力信号302、カプラ310、デュアルポンプソース308、光サーキュレータ314、312、波長選択プロセッサ316、320、偏波ビームスプリッタ306、光学非線形素子318、320、バンドパスフィルタ328、324、フィードバック制御部342及びDP-QPSK出力信号332と全体的又は部分的にそれぞれ同一又は類似の方法で実現されてよい。
【００６４】
光増幅器400は入力DP-QPSK入力信号402を受け入れるように形成され、DP-QPSK入力信号は404の図に示されているようにx偏波成分及びy偏波成分を含んでいてもよい。入力信号は、カプラ410によりデュアルポンプソース408の信号と結合される。カプラ410は、入力DP-QPSK信号402とデュアルポンプソース408の信号とを結合し、その出力を光サーキュレータ414を介して偏波コントローラ416に出力する。
【００６５】
偏波コントローラ416は、例えば、光学非線形素子420、422により実行されることになる増幅及び再生の効果を最大化又は改善するように、入力信号のx偏波成分及びy偏波成分を調整するように形成されている。そのような調整は、x偏波成分又はy偏波成分の偏波シフト又は偏波状態の変更(polarization-shifting)を含んでもよい。更に、偏波コントローラ416は、それらが増幅され再生された後にそのような成分を調整するように形成されていてもよい。偏波コントローラ416はそのような調整を実行する適切な如何なる手段で実現されてもよい。
【００６６】
偏波コントローラ416は、結果の信号を波長選択プロセッサ418に送るように形成される。波長選択プロセッサ418は、入力信号を二重化し、その結果の信号の一方のDP-QPSK入力信号402に対応する部分の位相をずらし(シフトさせ)、その結果の信号の一方を偏波ビームスプリッタ424に送りかつ結果の信号の他方を偏波ビームスプリッタ426に送るように形成されている。DP-QPSK入力信号402に対応する位相がシフトされた部分は、90度だけ位相がシフトされていてもよい。一実施形態において、波長選択プロセッサ418は、位相がシフトされている方の信号を偏波ビームスプリッタ424に送り、位相がシフトされていない方の信号を偏波ビームスプリッタ426に送る。別の実施形態において、波長選択プロセッサ418は、位相がシフトされている方の信号を偏波ビームスプリッタ426に送り、位相がシフトされていない方の信号を偏波ビームスプリッタ424に送ってもよい。
【００６７】
偏波ビームスプリッタ426、424の各々は、受信した信号をx偏波及びy偏波に分割又は分離するように形成されていてもよい。一実施形態において、偏波ビームスプリッタ426、424は、結果のx偏波成分を光学非線形素子420にルーティングしかつ結果のy偏波成分を光学非線形素子422にルーティングするように形成されていてもよい。別の実施形態において、偏波ビームスプリッタ426、424は、結果のy偏波成分を光学非線形素子420にルーティングしかつ結果のx偏波成分を光学非線形素子422にルーティングするように形成されていてもよい。
【００６８】
波長選択プロセッサ418及び光学非線形素子420、422の構成、動作及び実現手段は、例えば図3に示す波長選択プロセッサ316及び光学非線形素子318の構成、動作及び実現手段、又は波長選択プロセッサ320及び光学非線形素子322の構成、動作及び実現手段と同様であってもよい。すなわち、波長選択プロセッサ418及び光学非線形素子420、422は、双方向位相感応型増幅を通じて、入力DP-QPSK信号402のx偏波及びy偏波を増幅及び再生するように形成されていてもよい。光増幅器400は、ドリフトのような極性固有の処理に起因する影響を補償するための遅延部426を含んでいてもよい。
【００６９】
波長選択プロセッサ418は、光学非線形素子420又は光学非線形素子422に対応する処理を実行する個々の経路(又はブランチ)から生じた増幅され再生された信号を受信して合成するように形成されていてもよい。そのような一群の増幅再生信号は、x偏波成分又はy偏波成分のうちの一方についての個々の群に対応してもよい。波長選択プロセッサ418又は偏波コントローラ416は、処理の結果生じた増幅され再生されたx偏波成分及びy偏波成分を一緒に再結合するように形成されていてもよい。偏波コントローラ416は、必要に応じてx偏波成分又はy偏波成分を調整し、ドリフトのような影響又は信号処理の影響に対処するように形成されていてもよい。偏波コントローラ416は結果の信号を光サーキュレータ414を介してバンドパスフィルタ430に送るように形成されていてもよい。
【００７０】
バンドパスフィルタ430は、受信した信号からポンプ信号又はその他の信号を選択的に除去し、DP-QPSK入力信号432を出力するように形成されていてもよい。DP-QPSK入力信号402について双方向増幅再生を行った結果が434の図に示されており、404の図に示されているようなDP-QPSK入力信号402におけるノイズが削減されている。
【００７１】
フィードバック制御部(フィードバック及び制御ユニット)442は光増幅器400のパフォーマンス及び光増幅器の信号を監視又はモニタするように形成されている。そのような監視はリアルタイムに実行されてもよく、そのような監視は、例えば、入力DP-QPSK信号402、デュアルポンプソース408からの信号、偏波ビームスプリッタ424、426からの出力、又はバンドパスフィルタ430からの出力に関する情報を監視することを含んでいてもよい。そのような情報は、例えば、波長、パワー、電力、残留色分散、及び光学的信号雑音比等を含んでいてもよい。フィードバック制御部442は、そのような情報に基づいて、光増幅器400の様々な部分の動作を調整又は制御し、光増幅器400のパフォーマンスを改善又は最適化するように形成されている。そのような部分は、例えば、デュアルポンプソース408、波長選択プロセッサ418、偏波ビームスプリッタ416、遅延部428及びバンドパスフィルタ430等を含んでもよい。フィードバック制御部442は、光学非線形素子420、422に信号を通す前に、そのような部分に関する信号の位相、パワー、電力及び色分散を調整するように形成されていてもよい。デュアルポンプソース408の制御は、波長の隔たりの観点から個々のポンプ信号が入力DP-QPSK信号402から近似的に等距離になるように行われてもよい。波長選択プロセッサ418は、光学非線形素子420、422に存在するHNLFの分散勾配に関し或いは入力信号の残留色分散に関し、入力信号を事前に補償するように調整されていてもよい。更に、波長選択プロセッサ418は増幅及び再生の機能を強化又は最適化するように入力信号の位相レベルを調整するように形成されていてもよい。偏波コントローラ416は、信号のx偏波成分又はy偏波成分を以後調整することで、信号を再生及び増幅する機能を強化又は改善するように調整されてもよい。バンドパスフィルタ430はデュアルポンプソース408の出力を選択的に選別又はフィルタリングするように調整されてもよい。
【００７２】
動作の際、DP-QPSK入力信号402が、光増幅器400により受信され、デュアルポンプソース408の出力と結合される。デュアルポンプソース408は、入力DP-QPSK信号402の波長から等距離にある波長を有する2つのポンプ信号を出力する。入力DP-QPSK信号402及びポンプ信号の波長、パワー、電力、残留色分散及び光学的信号雑音比等は、フィードバック制御部442により監視されていてもよい。フィードバック制御部442は、増幅及び再生を最大化又は最適化するように、入力DP-QPSK信号402及びポンプ信号の位相、パワー、電力及び色分散等調整してもよい。
【００７３】
結果の信号は光サーキュレータ414により波長選択プロセッサ416にルーティングされる。信号のx偏波成分及びy偏波成分は偏波コントローラ416により調整され、偏波コントローラ416はそのような調整のためにフィードバック制御部442から入力を受信してもよい。偏波コントローラ416は結果の信号を波長選択プロセッサ418に送る。
【００７４】
波長選択プロセッサ418は、信号の残留色分散について入力信号を事前に補償し、光学非線形素子420、422の何らかのHNLFの分散勾配又はその他の成分について入力信号を事前に補償し、或いは入力信号の位相レベルを調整し、増幅及び再生を最大化又は最適化してもよい。
【００７５】
波長選択プロセッサ418は入力信号を二重化し、そのような二重化の一方については、入力DP-QPSK信号402に対応する部分の位相を90°選択的にシフトさせる。波長選択プロセッサ418は、そのような信号の一方を光学非線形素子420、422の第1端子にそれぞれ出力し、かつそのような信号の他方を光学非線形素子420、422の第2端子にそれぞれ出力する。
【００７６】
偏波ビームスプリッタ424、426は各自が受信した四郷をx偏波成分及びy偏波成分に分割する一実施形態において、偏波ビームスプリッタ424は受信した信号のうちx偏波成分を光学非線形素子420の第1端子にルーティングしかつ受信した信号のうちy偏波成分を光学非線形素子422の第1端子にルーティングし、偏波ビームスプリッタ426は受信した信号のうちx偏波成分を光学非線形素子420の第2端子にルーティングしかつ受信した信号のうちy偏波成分を光学非線形素子422の第2端子にルーティングしてもよい。別の実施形態では、偏波ビームスプリッタ424は受信した信号のうちy偏波成分を光学非線形素子420の第1端子にルーティングしかつ受信した信号のうちx偏波成分を光学非線形素子422の第1端子にルーティングし、偏波ビームスプリッタ426は受信した信号のうちy偏波成分を光学非線形素子420の第2端子にルーティングしかつ受信した信号のうちx偏波成分を光学非線形素子422の第2端子にルーティングしてもよい。
【００７７】
光学非線形素子420、422は受信した信号各々について増幅及び再生をそれぞれ行う。増幅は、位相感応型増幅を含む。位相感応型増幅は「縮退」していてもよい。更に、光学非線形素子420、422は受信した信号各々について4波混合を実行してもよい。そのような4波混合は信号の再生及び増幅を可能にする。位相が90°シフトされた入力DP-QPSK信号402を含む受信信号に関し、光学非線形素子420、422は、受信信号の実部成分を増幅及び再生してもよい。位相がシフトされていない入力DP-QPSK信号402を含む受信信号に関し、光学非線形素子420、422は、受信信号の虚部成分を増幅及び再生してもよい。光学非線形素子420、422は結果の信号を波長選択プロセッサ418にそれぞれ返す。遅延部428は、光学非線形素子420、422に至る2つの経路間の長さ何らかの不整合を補償するように、x偏波成分又はy偏波成分を遅延させるために使用されてもよい。
【００７８】
波長選択プロセッサ418は、光学非線形素子420、422から受信した結果の信号を再合成し、その結果の信号を偏波コントローラ416に与え、偏波コントローラ416はその結果の信号を光サーキュレータ414を介してバンドパスフィルタ430に送る。バンドパスフィルタ430は、受信した信号からポンプ信号を除去する。バンドパスフィルタ430は、DP-QPSK出力信号432を生成してもよい。
【００７９】
図5はQPSK又はDP-QPSK変調方式で変調された信号についての光信号生成増幅方法の一例を示す。方法500は波長選択プロセッサ及び位相感応型増幅器を利用することを含んでもよい。
【００８０】
ステップ505において、再生及び増幅されるべき信号が決定される。信号は、例えばQPSK又はDP-QPSK変調方式を用いて変調されていてもよい。入力信号に存在するノイズ及びエラーや入力信号を再生及び増幅するのに使用される装置におけるノイズ及びエラーを補償する処理が決定され実行されてもよい。信号を再生及び増幅するのに必要な装置及び装置の動作が決定されてもよい。例えば、再生及び増幅されることになる信号の決定に基づいて、信号の分析、ソフトウェアの設定又はユーザの設定により、本システム又は光増幅器の物理的な実施の形態が、そのタイプの信号を処理するようにプログラムされてもよい。例えば、ステップ510で生成及び選択されるポンプ信号、又は二重偏波QPSK信号についてビームスプリッタ及び合成部を使用するか否かは、そのようなプログラミングに基づいていてもよい。
【００８１】
ステップ510において、デュアルポンプ信号が生成され、入力信号に通信可能に結合される。ポンプ信号はソース信号付近の波長を有する。各々のポンプ信号とソース信号との間の波長の差分は同一であってもよいし近似的に同一であってもよい。一実施形態において、第1のポンプ信号は入力信号より短い波長を有する一方、第2のポンプ信号は入力信号より長い波長を有する。ポンプ信号は波長に関して入力信号の周りに対称的に存在していてもよい。入力信号は第1のポンプ信号に加算されてもよい。一実施形態では、ポンプ信号は位相要素(phase
element)を有しなくてもよい。
【００８２】
ステップ515において、入力信号がDP-QPSK信号であった場合、入力信号及びポンプ信号(複数)はx偏波成分及びy偏波成分に分割される。そのような各々の成分は、例えば、ステップ520-540に示す動作を並列的に行うことで処理されてもよい。一実施形態では、入力信号を二重化すること及びそのようなコピーの一方の位相をシフトさせることを実行するステップ520に先行して、ステップ515が実行される。別の実施形態では、ステップ520の処理の後にステップ515が実行されてもよい。x偏波成分についての処理及びy偏波成分についての処理は、例えば、第3図又は第4図に示す構成を利用して並列的に実行されてもよい。ドリフト又は経路不整合(経路の長さの不均一)等のような影響を補償するためにx偏波成分又はy偏波成分に遅延が導入されてもよい。
【００８３】
ステップ520において、入力信号及びポンプ信号が二重化される。ステップ525において、そのような信号の一方の位相は90°シフトされる(位相を進める又は遅らせる)。ステップ530において、その結果のコピーの一方は光学非線形素子の第1端子に送られる一方、コピーの他方は光学非線形素子の第2端子に送られる。
【００８４】
ステップ535において、光学非線形素子又は適切な他の手段は、2つの信号について、双方向増幅及び信号再生を実行する。光学非線形素子はFWM又は縮退位相感応型増幅を利用していてもよい。その結果の信号は、位相及び振幅のノイズが削減された増幅された信号を含む。位相がシフトされている入力信号についての処理は、入力信号の実部成分を増幅及び再生するために適用されてもよい。位相がシフトされていない入力信号についての処理は、入力信号の虚部成分を増幅及び再生するために適用されてもよい。
【００８５】
ステップ540において、信号が再構築される。そのような再構築は、増幅され再生された信号の実部及び虚部を再構築すること、或いは増幅及び再生の後にx偏波及びy偏波を再構築することを含んでいてもよい。ステップ545において、結果の信号からポンプ信号が除外される。ステップ550において、結果の信号が出力される。
【００８６】
本方法500は、第1図なしい第4図に示すシステム及び光増幅器を利用して、或いは方法500を実行するように動作する他の任意のシステム又は装置を利用して、実行されてもよい。従って、方法500についての好ましい初期化ポイントや方法500を形成するステップの順序は、使用される実施の形態に依存してよい。一実施形態において、あるステップは選択的に省略、反復又は結合されてもよい。一実施形態において、方法500の全部又は一部が、コンピュータにより読み取ることが可能な媒体(コンピュータ読み取り可能媒体)により具現化されるソフトウェアにより実現されてもよい。
【００８７】
本願の説明に関し、コンピュータ読み取り可能媒体は、ある期間にわたってデータ及び/又は命令を保持する手段又は手段の集まりを含んでいてもよい。コンピュータ読み取り可能媒体は、例えば、ダイレクトアクセス記憶装置(例えば、ハードディスクドライブ又はフロッピディスク)、シーケンシャルアクセス記憶装置(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)、リードオンリメモリ(ROM)、電気的に消去可能なプログラム可能なリードオンリメモリ(EEPROM)及び/又はフラッシュメモリ等のような記憶媒体；その他の一時的でない有形媒体；及び/又はそれらの組み合わせ等であるが、これらに限定されない。
【００８８】
以上、幾つかの実施の形態が説明されてきたが、様々な変形及び修正も当業者に示されている。本願はそのような変形及び修正を添付の特許請求の範囲内に属するように包含していることが、意図されている。
【符号の説明】
【００８９】
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
【図１】
2014093780.tif 000003
【図２】
2014093780.tif 000004
【図３】
2014093780.tif 000005
【図４】
2014093780.tif 000006
【図５】
2014093780.tif 000007