(57)【要約】光送信機は、変調器、分散調整モジュール及び光増幅器を含む。光送信機は光パルスを自由空間光通信チャネルを介して送信するように構成される。変調器は、データによって振幅及び／又は位相変調される光キャリアを生成するように構成される。分散調整モジュールは変調器と増幅器の間に接続され、変調器からの受信光パルスの時間幅を、その受信光パルスの分散を変化させることによって変化させるように構成される。
2009543520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
変調器、分散調整モジュール及び光増幅器を含む光送信機であって、光パルスを自由空間光通信チャネルを介して送信するように構成された送信機
からなり、
該変調器が、データによって振幅及び／又は位相変調される光キャリアを生成するように構成され、
該分散調整モジュールが、該変調器と該増幅器の間に接続され、該変調器からの受信光パルスの時間幅を、該受信光パルスの分散を変化させることによって変化させるように構成された装置。
【請求項２】
請求項１の装置であって、さらに、該光増幅器を介して通過してきた光パルスが時間的に狭められるように接続されている第２の分散調整モジュールからなる装置。
【請求項３】
請求項２の装置において、該第２の分散調整モジュールが該光送信機内に位置する装置。
【請求項４】
請求項２の装置であって、さらに、
該自由空間光通信チャネルからの送信光パルスを受信するように配置された光受信機からなり、
該第２の分散調整モジュールが該光受信機内に位置する装置。
【請求項５】
請求項４の装置であって、さらに、
該光増幅器を介して通過してきた光パルスが時間的に狭められるように接続されている第３の分散調整モジュールからなり、
該第３の分散調整モジュールが該光受信機内に位置する装置。
【請求項６】
請求項２の装置において、該第２の分散調整モジュールが受信光パルスの時間幅を２０％以上減少させるように構成された装置。
【請求項７】
方法であって、
変調光キャリアを生成することによって光パルスのストリームを生成するステップ、
該ストリームの光パルスの分散を変化させて時間的に拡げられた対応する光パルスを生成する、（分散を変化させる）ステップ、
該時間的に拡げられた光パルスを光学的に増幅して対応する増幅された光パルスを生成する、（増幅するステップ）、及び
該増幅された光パルスを光受信機へ自由空間光通信チャネルを介して送信するステップ
からなる方法。
【請求項８】
請求項７の方法であって、さらに、
光学的に増幅された光パルスの分散を変化させて時間的に狭められた対応する光パルスを生成する、（分散を変化させる）ステップからなる方法。
【請求項９】
請求項７の方法において、該分散を変化させるステップが、該ストリームの光パルスの時間幅を少なくとも２５％増加させる方法。
【請求項１０】
請求項７の方法において、該光学的に増幅された光パルスの分散を変化させるステップが、該光学的に増幅されたパルスの時間幅を２０％以上減少させるステップを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光増幅及び自由空間光通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信ケーブルを敷設するコストが高くなる場合でも、自由空間光通信チャネルであればポイントトゥポイント光通信チャネルに対する安価な代替策を提供することができる。自由空間光通信チャネルにおいて、データ搬送光ビームは伝送用光導波路による導波なしに通信領域を通過する。従って、自由空間光通信チャネルの使用によって伝送用光ファイバを敷設することにかかるコストを回避できる。そのような敷設コストがないことによって新たなポイントトゥポイント光通信システムを設けるための総コストを大幅に削減できる。
【０００３】
伝送光ファイバがないことによって、光通信システムにおけるパワー伝送効率も低減される。特に、データ搬送光ビームの直径は自由空間光通信チャネルに沿って発散する。従って、自由空間光通信システムは、同じ距離の光通信チャネルを有するファイバ系光通信システムよりも伝送光パワーの低い部分を伝達することになる。
【０００４】
上述のパワー伝送が効率でないことによって、自由空間光通信システムは従来のファイバ光伝送システムとはかなり異なる態様で動作する。自由空間光通信システムは、データ搬送光ビームの発散を補償するために高い出力光パワーを生成する送信機を有することが多い。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施例は、多くの自由空間光通信システムで見られる特殊な状態に対して構成された通信装置を提供する。それらの状態とは高い出力光強度を含む。実施例のいくつかは、高い出力光パワーをサポートするがそれらの光送信機の内部では光クロストークが少ししか発生しない構成を含む。
【０００６】
第１の側面において、装置は光送信機を含む。光送信機は変調器、分散調整モジュール、及び光増幅器を含む。光送信機は自由空間光通信チャネルを介して光パルスを送信するように構成される。変調器はデータによって変調された振幅及び／又は位相の光キャリアを生成するよう構成される。分散調整モジュールは変調器と増幅器の間に接続され、変調器から受信した光パルスの時間幅を、その受信光パルスの累積分散を変化させることによって、実質的に変化させるように構成される。
【０００７】
第２の側面において、方法は、変調された光キャリアを生成して時間的に拡げられた対応する光パルスを生成し、ストリームの光パルスの累積分散を実質的に変化させることによって光パルスのストリームを生成することを含む。方法は、時間的に拡げられた光パルスを光学的に増幅して対応する増幅された光パルスを生成し、その増幅された光パルスを自由空間光通信チャネルを介して光受信機に送信することを含む。
【０００８】
種々の実施例が発明を実施するための最良の形態の図面及び詳細な説明によってより完全に記載される。しかし、本発明は種々の形態で具現化され、発明を実施するための最良の形態の図面及び詳細な説明に記載した実施例に限定されない。
図面及び文章において、同様の符号は同様の機能を持つ要素を示す。
図面において、構成の相対寸法は１以上の構造をより明確に示すために誇張してある場合もある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】図１Ａは自由空間光通信チャネルを含む都会のポイントトゥポイント光通信システムを示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは自由空間光通信チャネルを含む衛星−衛星光通信システムを示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、例えば図１Ａ−１Ｂの光通信システムにおいて使用する自由空間光通信システムの一実施例のブロック図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、例えば図１Ａ−１Ｂの光通信システムにおいて使用する自由空間光通信システムの代替実施例のブロック図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、例えば図１Ａ−１Ｂの光通信システムにおいて使用する自由空間光通信システムの他の代替実施例のブロック図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、例えば図１Ａ−１Ｂの光通信システムにおいて使用する自由空間光通信システムの他の代替実施例のブロック図である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、例えば図１Ａ−１Ｂの光通信システムにおいて使用する自由空間光通信システムの他の代替実施例のブロック図である。
【図２Ｆ】図２Ｆは、例えば図１Ａ−１Ｂの光通信システムにおいて使用する自由空間光通信システムの他の代替実施例のブロック図である。
【図３Ａ】図３Ａは、例えば図２Ａ、２Ｃ、２Ｄ及び２Ｆの自由空間光通信システムを使用して光通信を行う方法を示すフローチャートである。
【図３Ｂ】図３Ｂは、例えば図２Ｂ、２Ｃ、２Ｅ及び２Ｆの自由空間光通信システムを使用して光通信を行う代替の方法を示すフローチャートである。
【図４】図４は図３Ａ−３Ｂの方法におけるデータ搬送ストリームの例示の光パルスの変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１Ａ及び１Ｂに、自由空間光通信チャネル３Ａ及び３Ｂを用いてデータ搬送光パルスを移送する光通信システム２Ａ及び２Ｂの実施例を示す。図１Ａの自由空間光通信チャネル３Ａは、都会のエリアにある建造物４の間にポイントトゥポイント通信を提供する。通信する各建造物４は、光通信チャネル３Ａ、即ち、都会エリアの空間を介して１方向又は２方向光通信用に構成された光送信機、受信機又は送受信機５を含む。図１Ｂの自由空間光通信チャネル３Ｂは地球を周回する衛星６間のポイントトゥポイント光通信を提供する。各衛星６も宇宙光通信チャネル３Ｂを介して１方向又は２方向光通信に対応する光送信機、受信機又は送受信機７を含む。
【００１１】
光通信システム２Ａ、２Ｂにおいて、自由空間光通信チャネル３Ａ、３Ｂはデータ搬送光パルスを導波せず、その光パルスの実質的な色彩分散をもたらすこともない。そのような導波がない場合、データ搬送光パルスは、自由空間光通信チャネル３Ａ、３Ｂにおいてはその伝搬方向の横方向又は交差方向に拡散する。そのため、光通信システム２Ａ、２Ｂの光送信機５、７がそのようなデータ搬送光パルスを高い電界強度で送信することが多い。
【００１２】
光媒体によっては、媒体の３次電気効果のために高い電界強度によって実質的な非線形光効果が発生する。非線形光効果は、そのような媒体を介して伝搬するデータ搬送ストリームにおけるチャネル間及び／又はチャネル内クロストークを生成し得る。自由空間光通信チャネルの光媒体は３次電気効果がなく又は非常に小さいことが多く、通常はデータ搬送光ビームの直径が大きいために低い電界強度のものを搬送する。そのため、自由空間光通信チャネルは通常そのような小さいクロストークしか発生しない。これに対して、自由空間光通信に使用する光送信機の部材によっては３次電界効果が高い値となる。このため、自由空間光通信システムで使用する光送信機においては、相当なクロストークが発生する危険が大きい。クロストークが発生する危険はそのような光送信機の光増幅器において特に高い。なぜなら、光増幅器は、３次電気効果が非常に大きくかつ動作中の高い光強度レベルをサポートする媒体を使用するからである。
【００１３】
光通信システム２Ａ、２Ｂの種々の実施例は、光送信機の光増幅器における光クロストークの発生を低減するように構成された装置を用いる。そのような装置を図２Ａ−２Ｆの自由空間光通信システム１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ及び１０Ｆに示す。
【００１４】
各自由空間光通信システム１０Ａ−１０Ｆはマルチチャネル光送信機１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅ、１２Ｆ、自由空間光通信チャネル１４、及びマルチチャネル光受信機１６Ａ、Ｂ１６Ｂ、１６Ｃを含む。他の実施例（不図示）では、マルチチャネル光送信機１２Ａ−１２Ｆ及びマルチチャネル光受信機１６Ａ−１６Ｃを単一の波長チャネルデバイスで置き換えてもよい。
【００１５】
マルチチャネル光送信機１２Ａ−１２ＣはＮ個の光源１８、Ｎ個の光変調器２０、Ｎ×１光マルチプレクサ２２、第１の分散調整モジュール２４、光増幅器２６、及びビーム平行化光学系２８を含む。
【００１６】
各光源１８はデータを搬送するために使用する波長チャネル上に連続波（ＣＷ）光キャリアを生成する。光源は、例えば、電気的又は光学的ポンピングデバイスとともに従来的な高パワー、狭帯域レーザである。
【００１７】
各光変調器２０は、対応する光源１８の１つから受信されるＣＷ光キャリア上に、入力デジタルデータ、即ち、入力データ１・・・入力データＮのＮ個のストリームのうちの異なる１つを振幅及び／又は位相変調する。各光変調器２０は、振幅及び／又は位相変調された光キャリアを、即ち、光パルスのデータ搬送ストリームでＮ×１光マルチプレクサ２２へ出力する。
【００１８】
Ｎ×１光マルチプレクサ２２は光変調器２０からの振幅及び／又は位相変調された光キャリアを多重化し、その光ビームを第１の調整モジュール２４に伝達する。Ｎ×１光マルチプレクサ２２は当業者には周知の任意の従来構成であればよい。  
【００１９】
第１の分散調整モジュール２４は、光送信機１２Ａ−１２Ｃがそれを介してデータを送信するよう構成された波長チャネル上の光パルスの累積分散の大きさを実質的に増加又は減少させる。分散調整モジュール２４は、約［（０.２５×１０５ギガビット／秒）／（ＢＲ）２］［（１５５０ｎｍ）／λ］２ピコ秒／ナノメートル（ｐｓ／ｎｍ）以上、又はさらには約［（０.５×１０５ギガビット／秒）／（ＢＲ）２］［（１５５０ｎｍ）／λ］２ｐｓ／ｎｍ以上の大きさの受信光パルス分散を発生することができる。生成される分散の大きさは、約［（４×１０５ギガビット／秒）／（ＢＲ）２］［（１５５０ｎｍ）／λ］２ｐｓ／ｎｍ以下、又は約［（２×１０５ギガビット／秒）／（ＢＲ）２］［（１５５０ｎｍ）／λ］２ｐｓ／ｎｍ以下となる。ここで、（ＢＲ）２は、変調で生成された波長チャネル毎の光ビットレート（ギガビット／秒（Ｇｂ／ｓ））の二乗であり、λは光キャリアの波長（ナノメートル）である。電気通信波長１.５５マイクロメートルにおいて、例示の分散調整モジュール２４は約１０ギガビット／秒のビットレートで約１０００ｐｓ／ｎｍ以上の分散を生成し、約４０ギガビット／秒のビットレートで約（１０００／１６）ｐｓ／ｎｍ以上の分散を生成する。
【００２０】
第１の分散調整モジュール２４において、累積分散を実質的に変化させることによって、時間的に拡げられ、ピーク強度が減少した光パルスを生成する。受信光パルスにおいて、この時間的な伸張によって、光パルスの最大強度の半分（の強度）での初期全幅が約２５％以上、約３００％以上、例えば約３３５％増加する。時間的な伸張によって、初期光パルスのピーク強度が約２０％以上、約６７％以上、さらには約９３％低下する。このようなピーク強度の低下によって光増幅器２６におけるクロストークの発生を低減できる。
【００２１】
第１の分散調整モジュール２４は種々の集中光学デバイスによって形成される。デバイスの一例は正常又は異常分散を有する単一モード光ファイバのロールである。光ファイバのロールは、上記の時間的伸張及びピーク強度の低下の量を生成するのに適切な長さを有する。デバイスの他の例は、回折格子及び光が回折格子外でダブルパス反射を経るように構成された１以上のミラーを含む光経路である。ダブルパス反射は光パルスの累積分散における所望の変化を生成する。そのようなデバイスの１つが、２００２年２月２５日にＭａｒｋ  Ｊ．Ｓｃｈｎｉｔｚｅｒ氏によって出願された米国特許出願第１０／０８２８７０号に記載され、その全体が参照としてここに取り込まれる。デバイスの他の例は、所望の分散変化を生成するように構成されたファイバ・ブラッグ・グレーティングを含む。上記の開示を参照すれば、当業者であれば第１の分散調整モジュール２４のための種々のデバイスを作製できるはずである。
【００２２】
光増幅器２６はデータ搬送ストリームの光パルスを増幅して対応する増幅光パルスを出力データ搬送ストリーム上に生成する。光増幅器２６は、例えば、エルビウムがドーピングされたファイバ増幅器のような、希土類がドーピングされたファイバ増幅器又はラマン増幅器等の任意の従来的な光増幅器であればよい。
【００２３】
ビーム平行化光学系２８は出力ストリームの増幅光パルスを平行化して、自由空間光通信チャネル１４に向けられた平行なデータ搬送光ビームを生成する。ビーム平行化光学系２８はデータ搬送光ビームを光受信機１６Ａ−１６Ｃに向ける。ビーム平行化光学系２８は、そのような平行化及びビーム方向付け機能を実行するための１以上の屈折レンズ及び／又は反射光デバイスの任意の従来的な組合せであればよい。
【００２４】
光送信機１２Ａ及び１２Ｃも第２の分散調整モジュール３０を含む。第２の分散調整モジュール３０は受信増幅光パルスの累積分散の大きさを実質的に増加又は減少させる。累積分散に対する実質的変化は、受信光パルスにおいて、約［（０.２５×１０５ギガビット／秒）／（ＢＲ）２］［（１５５０ｎｍ）／λ］２ピコ秒／ナノメートル（ｐｓ／ｎｍ）以上の大きさであり、又は約［（０.５×１０５ギガビット／秒）／（ＢＲ）２］［（１５５０ｎｍ）／λ］２ｐｓ／ｎｍ以上の大きさとすることもできる。累積分散に対する変化の大きさは、約［（４×１０５ギガビット／秒）／（ＢＲ）２］［（１５５０ｎｍ）／λ］２ｐｓ／ｎｍ以下、又は約［（２×１０５ギガビット／秒）／（ＢＲ）２］［（１５５０ｎｍ）／λ］２ｐｓ／ｎｍ以下となる。
【００２５】
分散を実質的に変化させることによって、第２の分散調整モジュール３０は、時間的に狭められるとともにピーク強度が上昇した光パルスを生成する。受信増幅光パルスＡＯＰについて、時間的狭幅化によって受信光パルスＡＯＰの最大強度の半分での全幅を約２５％以上減少させ、又は受信光パルスＡＯＰの最大強度の半分での全幅を約７５％以上減少させることもできる。分散に対する実質的変化によって、受信増幅光パルスＡＯＰのピーク強度を約２０％以上増加させ、又はピーク強度を約４００％以上増加させることもできる。第２の分散調整モジュール３０は狭幅化された光パルスを、平行化及び自由空間光通信チャネル１４への送信用のビーム平行化光学系２８に伝達する。
【００２６】
第２の分散調整モジュール３０は任意の適切な従来的な集中デバイスによって形成される。デバイスの一例は正常又は異常分散を有する単一モード光ファイバのロールである。光ファイバのロールは、上記の時間的狭幅化及びピーク強度上昇の量を生成するのに適切な長さを有する。デバイスの他の例は、回折格子及び光が回折格子外でダブルパス反射を経るように構成された１以上のミラーを含む光経路である。２００２年２月２５日にＭａｒｋ  Ｊ．Ｓｃｈｎｉｔｚｅｒ氏によって出願された米国特許出願第１０／０８２８７０号に記載されるように、ダブルパス反射は光パルスの累積分散の変化を生成する。デバイスの他の例は、所望の分散変化を生成するように構成されたファイバ・ブラッグ・グレーティングを含む。上記の開示を参照すれば、当業者であれば第２の分散調整モジュール３０のためのデバイスを作製できるはずである。
【００２７】
マルチチャネル光受信機１６Ａ−１６Ｃはビーム集中化光学系３２、１×Ｎ光ディマルチプレクサ３４、及びＮ個の光復調器３６を含む。
【００２８】
ビーム集中化光学系３２は、自由空間光通信チャネル１４から受信された送信光ビームの部分を１×Ｎ光ディマルチプレクサ３４の入力部に集光する。ビーム集中化光学系３２は当業者には周知の従来の屈折光学レンズ及び／又は従来の光ミラーの適切な組合せを含む。
【００２９】
１×Ｎ光ディマルチプレクサ３４は、波長チャネルに従って光パルスの異なるデータ搬送ストリームを分離し、そのような各ストリームを異なる光復調器３６に向ける。光ディマルチプレクサ３４は当業者には周知の任意の適切な従来ディマルチプレクス構造であればよい。
【００３０】
光復調器３６は、光パルスの受信ストリームから対応するデジタルデータの出力ストリーム、即ち、出力データ１・・・出力データＮを回復する。光復調器３６は当業者には周知の任意の従来形態を有していればよい。
【００３１】
光受信機１６Ｂ及び１６Ｃもビーム集中化光学系３２からの光パルスのデータ搬送ストリームを受信するために配置された分散調整モジュール３８を含む。分散調整モジュール３８は受信光パルスの累積分散の大きさを、受信光パルスの時間的狭幅化及びピーク強度上昇をもたらすように、実質的に増加又は減少させる。分散調整モジュール３８は、分散調整モジュール３０について上述したのと同じ範囲の量だけ受信光パルスの累積分散を変化させることができる。分散モジュール３８は、これも分散調整モジュール３０について上述したのと同じ範囲の受信光パルスの時間的狭幅化及びピーク強度上昇の量を生成する。分散調整モジュール３８は時間的に狭められピーク強度が上昇した光パルスを１×Ｎ光ディマルチプレクサ３４に伝達する。
【００３２】
集中化された分散調整モジュール３８は、分散調整モジュール３０について上述したように構成される。分散調整モジュール３０及び／又は分散調整モジュール３８は、例えば、増幅光パルスＡＯＰの時間幅を第１の分散調整モジュール２４で受信された光パルスの時間幅に戻すように選択された総分散変化を生成するよう構成される。
【００３３】
光送信機１２Ａ−１２Ｃにおいて、光変調器２０は従来の単一又は複数段デバイスであればよい。例えば、光変調器２０は、まずリターントゥゼロ（ＲＺ）光パルスのストリームを生成し、リターントゥゼロ光パルスの個々を位相変調してＮ個の入力データストリームを搬送する。
【００３４】
光送信機１２Ｄ−１２Ｆの実施例では、続けて位相変調される光パルスのＮ個のストリームを直接変調によって生成して、Ｎ個の入力データストリームを搬送する位相変調ＲＺ光パルスを生成するようにしてもよい。
【００３５】
図２Ｄ−２Ｆの自由空間光通信システム１０Ｄ−１０Ｆは自由空間光通信チャネル１４、上述した光送信機１２Ｄ−１２Ｆに対するマルチチャネル光受信機１６Ａ−１６Ｃ、及びマルチチャネル光送信機１２Ｄ−１２Ｆを含む。マルチチャネル光送信機１２Ｄ、１２Ｅ及び１２Ｆは、図２Ａ−２Ｃのマルチチャネル光送信機１２Ａ、１２Ｂ及び１２Ｃそれぞれについて述べた要素を有している。また、マルチチャネル光送信機１２Ｄ−１２Ｆにおいて、Ｎ個の光源１８及び関連するポンピング回路１９は、光送信機１２Ａ−１２ＣのＮ個の光源１８及び光変調器２０に替わるものである。マルチチャネル光送信機１２Ｄ−１２Ｆにおいて、各光源１８はＮ個の波長チャネルの１つにおいてＣＷ光キャリアを生成することができるレーザであり、各ポンピング回路１９は関連する光源１８を直接振幅変調するように構成される。直接振幅変調は、しきい値以上でのレーザ発振としきい値以下でのレーザ発振の間でポンピングレベルを変動させることを関与させる。直接振幅変調はＮ個の入力データストリーム、即ち、入力データ１・・・入力データＮによって変調されたＮ個の光キャリアを生成する。従って、光源１８及び関連するポンピング回路１９の組合せは、光送信機１２Ｄ、１２Ｅ及び１２Ｆの各々において変調器として機能する。
【００３６】
図３Ａ及び３Ｂは、例えば、図２Ａ−２Ｆの自由空間光通信システム１０Ａ−１０Ｆ等の自由空間光通信チャネルを介してデータを光学的に通信する方法４０Ａ−４０Ｂを示す。方法４０Ａ−４０Ｂは例示の光パルスを図４に示すように変化させる。
【００３７】
方法４０Ａ−４０Ｂはデジタルデータのストリームを搬送する振幅及び／又は位相変調された光キャリアを生成するステップを含む（ステップ４２）。変調光キャリアの生成は、例えば、レーザの直接振幅変調から得られ、又はレーザによって生成されたＣＷ光キャリアの光変調から得られる。振幅及び／又は位相変調されたＣＷ光キャリアの生成によって、光キャリアの波長チャネルにおける入力光パルス（ＩＯＰ）のストリームが生成される。振幅及び／又は位相変調の生成は、図２Ｄ−２Ｆにあるように、光源１８及び関連するポンピング回路１９の１つの組合せによって実行される。
【００３８】
方法４０Ａ−４０Ｂは、各入力光パルスＩＯＰの分散を実質的に変化させて、対応する時間的に拡げられた光パルス（ＴＢＯＰ）を生成する、（分散を変化させる）ステップを含む（ステップ４４）。時間的に拡げられた光パルスＴＢＯＰは、図４に示すように、平均光強度が低く、対応する入力光パルスＩＯＰよりもピーク光強度が低い。時間的伸張によって入力光パルスＩＯＰの最大強度の半分での初期全幅を約２５％以上、約３００％以上、例えば、３３５％増加させることができる。時間的伸張によって入力光パルスＩＯＰのピーク強度を約２０％以上、約６７％以上減少させることができる。
【００３９】
ステップ４４において、入力光パルスＩＯＰの分散への実質的変化は、入力光パルスＩＯＰを分散調整モジュール２４に通過させることによって生成される。分散調整モジュール２４を介した通過によって、入力光パルスＩＯＰの分散を実質的に増加又は減少させて、例えば、約［（０.２５×１０５ギガビット／秒）／（ＢＲ）２］［（１５５０ｎｍ）／λ］２ピコ秒／ナノメートル（ｐｓ／ｎｍ）以上、又は約［（０.５×１０５ギガビット／秒）／（ＢＲ）２］［（１５５０ｎｍ）／λ］２ｐｓ／ｎｍ以上の大きさの最終累積分散を生成する。最終累積分散は約［（４×１０５ギガビット／秒）／（ＢＲ）２］［（１５５０ｎｍ）／λ］２ｐｓ／ｎｍ以下、又はさらには約［（２×１０５ギガビット／秒）／（ＢＲ）２］［（１５５０ｎｍ）／λ］２ｐｓ／ｎｍ以下となる。
【００４０】
方法４０Ａ−４０Ｂは、時間的に拡げられた各光パルスＴＢＯＰを光学的に増幅してより大きい時間積分総パワーの対応する増幅光パルス（ＡＯＰ）を生成する、（増幅する）ステップを含む（ステップ４６）。光学的に増幅するステップ４６は、光増幅器をポンピングしつつ、時間的に拡げられた光パルスＴＢＯＰ各々を光増幅器２６に通過させることによって実行される。増幅によって、図４に示すようにその時間幅を大きく増加させることなく、時間的に拡げられた光パルスＴＢＯＰの時間積分パワーが増加する。それでもなお、各増幅光パルスＡＯＰは、早い段階での光パルスの時間的伸張がなかった場合に得られたであろうピーク光強度よりも低いピーク光強度を有する。
【００４１】
ピーク強度が低いために、増幅光パルスＡＯＰは、そのような事前増幅・分散に基づく伸張がなかったとしたら生成されていたであろうチャネル間及び／又はチャネル内クロストークよりも小さいチャネル間及び／又はチャネル内クロストークしか生成しない。そのため、クロストークの生成に大きく影響を受け易い光送信機のあらゆる部分、例えば、光増幅器の媒体において、光パルスは「時間的に拡げられた形」に維持される。光強度が高く及び／又は光が伝搬する媒体の３次非線形効果が高い光送信機１２Ａ−１２Ｆのあらゆる部材において、光パルスは拡がりを維持することになる。
【００４２】
方法４０Ａ−４０Ｂは、増幅光パルスＡＯＰのストリームを、例えば光受信機１６Ａ−１６Ｆの１つ等の光受信機に光パルスを伝達するように、例えば光通信チャネル１４等の自由空間光通信チャネルに送信する（ステップ４８）。自由空間光通信チャネルは、例えば図１Ａの自由空間光通信チャネル３Ａにおけるような２つの建造物間の空気の領域であってもよいし、又は例えば図１Ｂの自由空間光通信チャネル３Ｂにおけるような宇宙の領域であってもよい。自由空間光通信チャネルは、例えば光送信機１２Ａ−１２Ｆのいずれかのような送信を行う光送信機、及び例えば光受信機１６Ａ−１６Ｆのいずれかのような送信されたデータ搬送光パルスを受信する光受信機に備わる。
【００４３】
方法４０Ａ−４０Ｂは、各増幅光パルスＡＯＰの累積分散を実質的に変化させて、対応する増幅光パルスＡＯＰよりも時間的に狭い対応する出力光パルス（ＯＯＰ）を生成する、（分散を変化させる）ステップを含む（ステップ５０）。この時間的狭幅化によって増幅光パルスＡＯＰの最大強度の半分での全幅を約２５％以上減少させ、又は増幅光パルスＡＯＰの最大強度の半分での全幅を約７５％以上減少させることもできる。例えば図４に示すように、出力光パルスＯＯＰは、ほぼ対応する入力光パルスＩＯＰの時間幅を有し、それは対応する増幅光パルスＡＯＰよりもかなり狭い。この時間的狭幅化も、図４に示すように、光パルスの平均及びピーク強度の関連する上昇を生成する。この光パルスの時間幅及び／又は強度に対する変化は、そこからの後続するデータ復調において有利である。
【００４４】
ステップ５０において、方法４０Ａは、例えば図２Ａ、２Ｃ、２Ｄ及び２Ｆの集中化された分散調整モジュール３８におけるように、自由空間光通信チャネルへの光パルスの送信に先立って、光パルスの分散に対するこの実質的変化を行うステップを含む。
【００４５】
ステップ５０において、方法４０Ｂは、例えば図２Ｂ、２Ｃ、２Ｅ及び２Ｆの集中化された分散調整モジュール３８におけるように、自由空間光通信チャネルからの光パルスの受信の後に、光パルスの累積分散に対するこの実質的変化を行うステップを含む。
【００４６】
実施例によっては、方法４０Ａ−４０Ｂは、図２Ｃ及び２Ｆの集中分散調整モジュール３０及び３８におけるように、自由空間光通信チャネルへの光パルスの送信の前及び自由空間光通信チャネルからの光パルスの受信の後の両方で光パルスの累積分散の実質的変化を行う。光パルスの分散への上記の実質的変化は、増幅光パルスＡＯＰの累積分散の大きさを、少なくとも約［（０.２５×１０５ギガビット／秒）／（ＢＲ）２］［（１５５０ｎｍ）／λ］２ｐｓ／ｎｍ、又はさらには約［（０.５×１０５ギガビット／秒）／（ＢＲ）２］［（１５５０ｎｍ）／λ］２ｐｓ／ｎｍ以上増加又は減少させるステップを関与させる。
【００４７】
自由空間光通信チャネルは通常は空気及び／又は宇宙なので、自由空間光通信チャネルによって増幅光パルスが時間的に拡がることはない。従って、ステップ５０において、ステップ４４での累積分散に対する変化に対して大きさがほぼ等しく符号が逆の累積分散の変化によって、対応する入力光パルス（ＩＯＰ）の累積分散及び時間幅を有する出力光パルス（ＯＯＰ）が生成されることになる。
【００４８】
方法４０Ａ−４０Ｂは、例えば図２Ａ−２ＦのＮ個の復調器３６の１つにおいて、時間的に狭められた光パルスのストリームからデータを復調するステップを含む（ステップ５２）。通常は時間的狭幅化によって光パルスのピーク強度が上昇するので、このような復調は光パルスの早期の時間的狭幅化によって強化されることになる。また、通常は時間的狭幅化によって隣接する光パルス同士のオーバーラップの量が減少するので、復調ははやり光パルスの早期の時間的狭幅化によって強化されることになる。もちろん、ステップ４４の分散変化によって生成された時間的狭幅化は、光パルスのストリームによって搬送されたデジタルデータのストリームの忠実な復調を妨害し得る近い光パルス間のオーバーラップの原因とはなり得る。
【００４９】
本開示、図面及び特許請求の範囲から、当業者には本発明の他の実施例も明らかなものとなる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2009543520.tif 000004
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
2009543520.tif 000008
【図２Ｅ】
2009543520.tif 000009
【図２Ｆ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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