(57)【要約】通信信号を光学的にフィルタリングする方法および装置が提供される。より具体的には、一実施形態では、装置が提供され、装置は、第１および第２入力ポートならびに第１および第２出力ポートを有する光フィルタを備え、光フィルタは、第１入力ポートで光を受信することに応答して第１出力ポートに目標周波数範囲の光を送信するように構成され、また、第２出力ポートで光を受信することに応答して第２入力ポートに目標周波数範囲の光を送信するように構成され、第１および第２フォトダイオードを備え、第１ダイオードは、第１出力ポートからの光によって照射されるように配置され、第２フォトダイオードは、第２入力ポートからの光によって照射されるように配置される。
2009530904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２入力ポートならびに第１および第２出力ポートを有し、前記第１入力ポートで光を受信することに応答して前記第１出力ポートに目標周波数範囲の光を送信するように構成され、前記第２出力ポートで光を受信することに応答して前記第２入力ポートに前記目標周波数範囲の光を送信するように構成される光フィルタと、
前記第１出力ポートからの光によって照射されるように配置される第１フォトダイオード、および前記第２入力ポートからの光によって照射されるように配置される第２フォトダイオードとを備える装置。
【請求項２】
前記フォトダイオードは、前記第１フォトダイオードによって受信される光強度と前記第２フォトダイオードによって受信される光強度との差を表す合成電気信号を生成するように電気接続される請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記フォトダイオードは、実質的に平衡したフォトダイオード対を備える請求項２に記載の装置。
【請求項４】
シリコン基板上に配設される請求項１または２に記載の装置。
【請求項５】
前記光フィルタは、マッハ・ツェンダー・フィルタを含む請求項１または２に記載の装置。
【請求項６】
光ビームを通信信号で変調させるステップと、
前記変調済光ビームを第１変調済光ビームと第２変調済光ビームに分割するステップであって、前記第１光ビームの変調は、前記第２光ビームの変調の相補物であるステップと、
前記第１変調済光ビームを光フィルタの入力ポートに誘導するステップと、
前記第２変調済光ビームを前記光フィルタの出力ポートに誘導するステップと、
目標狭帯域周波数範囲について前記第１および第２変調済光ビームをフィルタリングするステップとを含む方法。
【請求項７】
前記フィルタリング済光ビームを検出するステップと、
前記検出済光ビームを第１電子信号と第２電子信号に変換するステップとを含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１電子信号と前記第２電子信号に減算演算を実施するステップを含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
光ビームを変調するステップは、前記光ビームをマッハ・ツェンダー変調器で変調するステップを含む請求項６または８に記載の方法。
【請求項１０】
光ビームを変調するステップは、レーザ・ビームをマイクロ波周波数入力で変調するステップを含む請求項６または８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、通信信号のフィルタリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
この章は、以下で述べられ、また、請求される本発明の種々の態様に関連する場合がある当技術分野の種々の態様に対して読者を紹介することを意図される。この説明は、読者に背景情報を与えて、本発明の種々の態様のよりよい理解を促進するのに役立つと思われる。相応して、これらの陳述書は、この観点で読まれるべきであり、従来技術の容認としてではないことが理解されるべきである。
【０００３】
Ｎｉｋｏｌａ  Ｔｅｓｌａが、１００年以上前に最初の無線を構築して以来、電磁（「ＥＭ」）信号および／または無線周波数（「ＲＦ」）信号などの通信信号が、１つのロケーションから別のロケーションへ情報および／またはデータを無線で送信するために広く使用されてきた。２０世紀のほとんどの間、ＥＭ波についての主要な用途は、無線、テレビジョンなどのような低周波数（１ギガヘルツ以下）信号を使用した。しかし、過去数年にわたって、マイクロ波伝送などの高周波（１＋ギガヘルツ）が、通信用途で一般的になってきた。
【０００４】
また、大量のデジタル情報を搬送する能力を有することに加えて、これらの高周波数ＥＭ波は、合成され、単一の「広帯域」ＥＭ信号としてポイントからポイントへ送信されることに特になじむ。より具体的には、情報および／またはデータは、複数の信号に変調されることができ、複数の信号はそれぞれ、周波数範囲にわたる複数の搬送波周波数の１つを使用する。たとえば、１ギガヘルツと１０ギガヘルツとの間の周波数範囲の場合、１つの搬送波周波数は１ギガヘルツ帯を使用してもよく、別の搬送波周波数は２ギガヘルツ帯を使用してもよく、などである。これらの単一帯伝送（「狭帯域」伝送とも呼ばれる）を、寄せ集め、広帯域信号として１つのロケーションから別のロケーションへ共に送信することができる。受信端では、無線受信機は、広帯域信号を、それぞれを復調し復号することができる元の複数の狭帯域伝送に分割する（たとえば、フィルタリングする）ことができる。
【０００５】
広帯域信号を１つまたは複数の狭帯域信号に分割する、または、フィルタリングする種々の異なる技法が存在する。１つの技法は、ＥＭ広帯域信号を光キャリア（たとえば、レーザ）上に変調すること、その後、光フィルタによって所望の狭帯域領域を光信号からフィルタリング除去することを含む。しかし、広帯域信号を光学的に搬送することは、相対強度雑音（「ＲＩＮ」）を導入する可能性がある。
【０００６】
このＲＩＮは、狭帯域信号の信号対雑音比を減少させる可能性があり、そのため、狭帯域信号を復調する、および／または復号することを難しくする可能性がある。一部のシステムは、光信号を２つの部分に分割し、その後、一対の光フィルタを使用して信号をフィルタリングすることによって、ＲＩＮの作用を抑えようと試みる。不利なことには、２つの光フィルタは、通常、効率的に一緒に働くために、複雑な平衡および同調プロセスを受けなければならない。さらに、一対の光フィルタは、また、かなりの量の空間を占め、かなりの量の電力を引き出す可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
通信信号を光学的にフィルタリングする改良されたシステムまたは方法が望まれるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示される実施形態に範囲が対応するいくつかの態様が以下に述べられる。これらの態様は、本発明がとることができるいくつかの形態の簡潔な要約を読者に提供するためにだけ提示されること、および、これらの態様は、本発明の範囲を制限することを意図しないことが理解されるべきである。実際に、本発明は、以下で述べられない種々の態様を包含してもよい。
【０００９】
通信信号を光学的にフィルタリングする方法および装置が提供される。より具体的には、一実施形態では、第１および第２入力ポートならびに第１および第２出力ポートを有し、第１入力ポートで光を受信することに応答して第１出力ポートに目標周波数範囲の光を送信するように構成され、第２出力ポートで光を受信することに応答して第２入力ポートに目標周波数範囲の光を送信するように構成される光フィルタと、第１出力ポートからの光によって照射されるように配置される第１フォトダイオード、および第２入力ポートからの光によって照射されるように配置される第２フォトダイオードとを備える装置が提供される。
【００１０】
本発明の利点は、以下の詳細な説明を読むことによって、また、図面を参照して明らかになってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の１つまたは複数の特定の実施形態が以下で述べられる。これらの実施形態の簡潔な説明を提供しようとして、現実の実施態様の全ての特徴が、本明細書で述べられているわけではない。任意のこうした現実の実施態様の開発において、任意のエンジニアリングまたは設計プロジェクトの場合と同様に、実施態様ごとに変わってもよい、システム関連制約およびビジネス関連制約に従うことなどの開発者の特定の目的を達成するために、多数の実施態様特定の決定が行われるべきであることが理解されるべきである。さらに、こうした開発努力は、複雑でかつ時間がかかる場合があるが、それでも、本開示の利益を受ける当業者にとって、設計、作製、および製造の日常の仕事であることが理解されるべきである。
【００１２】
以下に述べる実施形態は、電磁（「ＥＭ」）信号などの通信信号を光学的にフィルタリングするシステムおよび方法を対象としてもよい。より具体的には、本明細書で述べる実施形態の１つまたは複数は、光ビームを、ＥＭ入力によって相補的になるように変調される２つのビームに分割するように構成された変調器を含む例示的な光フィルタ・アセンブリを対象としてもよい。例示的な光フィルタ・アセンブリは、また、目標周波数帯について、変調済光ビームをフィルタリングするように構成された光フィルタ、および、フィルタリング済光ビームを１つまたは複数のＥＭ出力に変換するように構成された光検出器を含んでもよい。
【００１３】
ここで図１を考えると、一実施形態による例示的な光フィルタ・アセンブリのブロック図が示され、参照数字１０によって全体が指定される。図１に示すように、フィルタ・アセンブリ１０は、レーザ１２、変調器１６、光アイソレータ２１、光フィルタ２２、および光検出器２６を含んでもよい。一実施形態では、光フィルタ・アセンブリ１０は、無線受信機の一部であってよい。たとえば、光フィルタ・アセンブリ１０は、無線受信機において使用されるシリコン基板または半導体上に構築されてもよい。代替の実施形態では、光フィルタ・アセンブリ１０は、また、他の適したタイプの無線機器または他の適したタイプの受信機において使用されてもよい。
【００１４】
レーザ１２は、以下で述べられる、ＥＭ入力１８によって変調することができる、レーザ・ビームまたは他の適したコヒーレント光ビームなどの光ビーム１４を生成するのに適した任意のデバイスまたはコンポーネントを含んでもよい。一実施形態では、レーザ１２は、１つまたは複数のレーザ・ダイオードを含んでもよい。他の実施形態では、代替の適した形態のレーザ発生デバイスおよび光ビーム発生デバイスが使用されてもよい。
【００１５】
図１に示すように、レーザ１２は、光ビーム１４を、変調器１６などの同調可能な干渉計に投影してもよく、変調器１６は、ＥＭ入力１８で受信される変調信号に応答して光ビーム１４を変調するように構成される。たとえば、一実施形態では、光ビーム１４は、数百テラヘルツの周波数を有するレーザ・ビームであってよく、ＥＭ入力１８は、１メガヘルツと数百ギガヘルツとの間の周波数（すなわち、マイクロ波またはミリメートル・レンジの周波数）を搬送する広帯域信号であってよい。この場合、変調器１６は、ＥＭ広帯域信号（単一帯または単一帯に含まれる狭帯域信号の全てを含む）を光ビーム１４上に変調するように構成されてもよい。代替の実施形態では、ＥＭ入力１８は、たとえば、ミリメートル波形などの任意の他の適した周波数の搬送波であってよい。
【００１６】
変調器１６は、また、変調されると、光ビームを一対の相補的な変調済光ビーム２０に分割するように構成されてもよい。たとえば、一実施形態では、変調器１６は、１×２マッハ・ツェンダー変調器を含み、１×２マッハ・ツェンダー変調器は、光ビーム１４を変調すると共に、変調済光ビームを、それぞれが、元の光ビーム１４の平均電力の約半分を有する２つの変調済光ビーム２０に分割するように構成される。たとえば、一実施形態では、変調器は、理想的に同じ平均電力を有する２つの変調済光ビームを生成するように構成される。より具体的には、変調器１６は、その変調に対して異極性を有する２つの変調済光ビーム２０（すなわち、各光ビームは、他方に対して相補的な、または、異極性の信号を搬送する）を生成するように構成される２つの変調「アーム」を含んでもよいことを当業者は理解するであろう。たとえば、変調器１６のアームの一方は、光ビーム１４の平均電力の約５０％の、ＥＭ入力１８と同位相である光ビームを生成してもよく、一方、他のアームは、ＥＭ入力１８の相補物である（すなわち、ＥＭ入力１８と約１８０°位相がずれた）（同様に、約５０％平均電力の）別の光ビームを生成してもよい。換言すれば、光ビーム２０の一方が「オン」であるとき、他の光ビームは、「オフ」である、また、その逆である。
【００１７】
変調器１６は、２つの変調済光ビーム２０を光アイソレータ２１に送信するように構成されてもよい。さらに以下で述べるように、光アイソレータ２１は、光フィルタ２２が光を元の変調器１６に誘導することを防止するように構成される。しかし、代替の実施形態では、光アイソレータ２１は、変調器１６、光フィルタ２２、または、光フィルタ・アセンブリ１０の他のコンポーネントの一部であってよい。
【００１８】
図１に示すように、光ビーム２０は、光アイソレータ２１を通過し、光フィルタ２２に入ってもよい。図２および３に関して以下でより詳細に述べられるように、光フィルタ２２は、広帯域光ビーム２０内の選択された「目標」狭帯域周波数範囲（「通過帯域」とも呼ばれる）について、２つの変調済光ビーム２０をフィルタリングし、通過帯域周波数範囲を搬送する２つの光ビーム２４を光検出器２６に誘導するように構成されてもよい。一実施形態では、光フィルタ２２は極／ゼロ・フィルタである。あるいは、光フィルタ２２は、目標狭帯域周波数（「減衰帯域」と呼ばれる）を遮断し、一方、光の他の非減衰帯域周波数がフィルタを通過するのを可能にするように構成されてもよい。換言すれば、光フィルタは、非減衰帯域周波数を選択するであろう。
【００１９】
光検出器２６は、その後、狭帯域光ビーム２４をＥＭ出力２８に変換するように構成されてもよい。一実施形態では、光検出器２６は、２つの光ビーム２４を受信し、受信された光ビームを電子信号に変換するように構成された、一対の平衡型トランスインピーダンス増幅器とフォトダイオードを含んでもよい。一実施形態では、光検出器２６は、光ビーム２４を表す電子信号に関して減算演算を実施するように構成されてもよい。図２および３に関してさらに述べるように、光ビーム２４に関して減算演算を実施することは、光ビーム２４を表す電子信号からのＲＩＮの除去を促進してもよい。
【００２０】
図２および３は、光フィルタ・アセンブリ１０の一実施形態のより詳細な説明を提供する。たとえば、図２は、一実施形態に従ってＥＭ信号を光学的にフィルタリングする例示的な技法４０を示すフロー・チャートである。説明を容易にするために、図２に示す技法４０は、図１に示す例示的な光フィルタ・アセンブリ１０のより詳細なブロック図を示す図３に関連して述べられるであろう。さらに、簡潔にするために、図１に関して先に述べた図３の特徴を指定するために、同じ参照数字が使用された。
【００２１】
最初に図２を参照すると、技法４０は、ブロック４２で示すように、変調器１６が光ビーム入力１４をＥＭ入力１８で変調することで始まってもよい。たとえば、上述したように、変調器１６は、ギガヘルツ周波数範囲のＥＭ入力１８を使用して、テラヘルツ範囲の周波数を有するコヒーレント光ビームを変調してもよい。変調器１６は、図２に示すように、ＥＭ入力１８を光ビーム１４上に変調する間に、光ビーム１４を２つの別個の変調済光ビーム、すなわち、ＥＭ入力１８と同じ位相を有する第１の変調済光ビーム６２およびＥＭ入力１８と逆の（相補的な）位相を有する第２の変調済光ビーム６４に分割してもよい。図示および説明を容易にするために、第１の変調済光ビーム６２とその所産は、実線を使用して図３に示され、第２の変調済光ビーム６４とその所産は、点線を使用して図３に示される。
【００２２】
図３に示すように、第１の変調済光ビーム６２および第２の変調済光ビーム６４は、それぞれ、光導波路６５および６６を介して変調器１６から光アイソレータ２１に進んでもよい。一実施形態では、導波路６５および６６は、ライト・チューブまたは光ファイバ・ケーブルであってよい。別の実施形態では、導波路６５および６６は、シリコン基板上に構築されてもよい。なお別の実施形態では、導波路６５および６６は、省略されるか、または、他の適した光伝送機構と置換えられてもよい。
【００２３】
ビーム６２および６４は、導波路６５および６６を通って光アイソレータ２１に進む。当業者が理解するように、光アイソレータ２１は、第１の変調済光ビーム６２および第２の変調済光ビーム６４が、変調器１６から光アイソレータ２１を通過することを可能にするが、光フィルタ２２（以下で述べる）からの光が、光フィルタ２２から元の変調器１６内に光ることを防止する。換言すれば、光アイソレータ２１は、「一方向ミラー」として有効に機能し、光アイソレータ２１を通って光が反対方向に戻ることを防止しながら、第１の変調済光ビーム６２および第２の変調済光ビーム６４が光アイソレータ２１を通過することを可能にする。
【００２４】
示すように、ビーム６２および６４は、光アイソレータから出て、導波路６８および７０に沿ってフィルタ２２に進む。導波路６５および６６ならびに本明細書で述べる導波路の残りのものの場合と同様に、導波路６８および７０は、ライト・チューブ、光ファイバ・ケーブル、シリコン基板上に構築されたコンポーネント、または、任意の他の適した形態の光伝送機構であってよい。
【００２５】
フィルタ２２の動作は次に述べられるであろう。説明を容易にするために、第１の変調済光ビーム６２の進行が最初に述べられ、第２の変調済光ビーム６４の進行が次に述べられるであろう。光ビーム６２は、導波路６８に沿って進み、カプラ７４の入力ポート７２を通してフィルタ２２に入ってもよい。一実施形態では、カプラ７４は、０．５の結合比を有する３デシベル（「３ｄＢ」）指向性エバネッセント・カプラを含む。代替の実施形態では、カプラ７４は、別の適したｄＢ定格を使用してもよい、および／または０．０１〜１．０の別の適した結合比を使用してもよい。さらに、一実施形態では、入力ポート７２は、カプラ７４の一部であり、カプラ７４は、入力ポート７２および第２入力ポート１０４（以下でさらに述べる）を含む。入力ポート７２および１０４に関して使用される「入力ポート」という用語は、光が、光フィルタ２２に入り、また、光フィルタ２２から出るように光ることを可能にするポートをラベル付けするために適用される命名慣例であることを当業者は理解するであろう。したがって、入力ポート７２および１０４（ならびに、以下で述べる出力ポート）は、実際には、本明細書に述べるように、光を光フィルタ２２内にもたらすか、または、光が光フィルタ２２を出て通過することを可能にするために使用することができる双方向ポートである。換言すれば、入力ポート７２および１０４または以下に述べる出力ポートを通して、光を入力するか、または、光フィルタ２２から光を出力することが可能である。
【００２６】
カプラ７４内に示す内部矢印で示すように、カプラ７４は、カプラ７４を通して光（光ビーム７６）のほぼ半分を導波路７８に、また、カプラ７４にわたって光（光ビーム８０）のほぼ半分を導波路８２に結合する。次に、光ビーム７６は、周波数依存となるように光ビーム７６の位相を変える２つの周波数依存位相シフタ８４および８６を通って進む。同時に、光ビーム８０は、周波数依存となるように光ビーム８０の位相を変える２つの周波数依存位相シフタ８８および９０を通って進む。一実施形態では、周波数依存位相シフタ８４、８６、８８、および９０は、非線形位相応答を光ビーム７６および８０内に導入するリング共振器を備える。たとえば、図３は、４つの周波数依存位相シフタを有するため、４次フィルタを示す。代替の実施形態では、光フィルタ２２は、異なる数の位相シフタ８４、８６、８８、および９０を含んでもよい。たとえば、光フィルタ２２は、８次フィルタ（８つの位相シフタ）、６次フィルタ（６つの位相シフタ）などであってよい。
【００２７】
光ビーム７６および８０は、その後、カプラ９２に入る。光ビームは、カプラ９２によって一緒に結合されるため、光ビーム７６および８０は、互いに干渉する。周波数依存位相シフタ８４、８６、８８、および９０によって光ビーム７６および８０に与えられる位相変化によって部分的に決まるこの干渉は、カプラ９２の出力ポート９６を出て導波路９８に入る通過帯域９４を生じる。より具体的には、周波数依存位相シフタ８４および８６は、ある位相シフトを光ビーム７６に導入し、一方、周波数依存位相シフタ８８および９０は、別の位相シフトを光ビーム８０に導入する。その後、光ビーム７６および８０がカプラ９２内で再結合されるとき、２つの光ビームは周波数依存干渉を生じ、光ビーム７６および８０内の個々の周波数に応じて、光はフィルタ（通過帯域９４）を通過する。フィルタを通過しない光周波数１００は、図３に示すように、出力ポート１０２および導波路７０を介して元の光アイソレータ２１に伝播されてもよい。
【００２８】
次に、第１の変調済光ビーム６２の相補物である第２の変調済光ビーム６４に戻ると、ビーム６４は、光アイソレータ２１を通過し、導波路７０に入る（図２のブロック４８）。第２の変調済光ビーム６４は、その後、導波路７０を通過し、カプラ９２の出力ポート１０２に入る。上述したように、出力ポート１０２は、光フィルタ２２用の双方向ポートとして働くように構成されてもよい。カプラ９２は、その後、第２の変調済光ビーム６４を光ビーム１０６および光ビーム１０８に分割してもよい（カプラ９２内に示す内部矢印によって示す）。
【００２９】
分割されると、上述した光ビーム７６および８０の場合と同様に、光ビーム１０６は、２つの周波数依存位相シフタ８４および８６を通って進み、一方、光ビーム１０８は、２つの周波数依存位相シフタ８８および９０を通って進む。光ビーム１０６および光ビーム１０８は、その後、カプラ７４に入る。光ビームは、カプラ７４によって一緒に結合されるため、光ビーム１０６および１０８は、互いに干渉する。周波数依存位相シフタ８４、８６、８８、および９０によって光ビーム１０６および１０８に与えられる位相変化によって部分的に決まるこの干渉は、カプラ９２の入力ポート１０４を出て導波路１１２に入る通過帯域１１０を生じる。フィルタを通過しない光周波数１１４は、図３に示すように、入力ポート７２および導波路６８を介して元の光アイソレータ２１に伝播されてもよい。
【００３０】
種々の実施形態において、フィルタ２２は、バタワース、チェビシェフ、および楕円などの種々の適したフィルタ・タイプの応答をエミュレートするように構成されてもよいことが理解されるであろう。有利には、フィルタ２２は、比較的低次のフィルタによって比較的狭く、ボックスに似た帯域通過応答を達成する。
【００３１】
次に、通過帯域９４および１１０に焦点を当てると、通過帯域９４および１１０は、それぞれ、導波路９８および１１２に追従し、光検出器２６に至る。光検出器２６は、通過帯域光ビーム９４および１１０を検出し（ブロック５２）、ブロック５４によって示すように、光ビームからの通過帯域光ビーム９４および１１０を、電圧ベースＥＭ信号などの電気信号に変換するように構成される。示す実施形態では、光検出器２６は、２つの検出器、すなわち、第１フォトダイオード１１６と第２フォトダイオード１１８（平衡対として一緒に結合される）を含む。より具体的には、第１フォトダイオード１１６は、通過帯域１１０を第１電気信号に変換するように構成され、第２フォトダイオード１１８は、通過帯域９４を第２電気信号に変換するように構成される。
【００３２】
フォトダイオード１１６および１１８は、また、フォトダイオード１１６によって受信される光強度とフォトダイオード１１８によって受信される光強度との差を表す合成電気信号を生成するために、電気接続されてもよい。たとえば、図３に示すようにフォトダイオード１１６と１１８を一緒に結合することは、フォトダイオード１１６および１１８が、ブロック５６で示すように、第１電気信号と第２電気信号に関する減算演算を実施することを可能にする。有利には、電気信号に関してこの減算演算を実施することは、ＲＩＮの除去を促進する。
【００３３】
より詳細には、上述したように、変調器１６は、互いの相補物である２つの光ビーム（第１変調済光ビーム６２および第２変調済光ビーム６４）を生成する。したがって、それぞれ、第１変調済光ビーム６２および第２変調済光ビーム６４から導出される第１電気信号および第２電気信号は、約１８０°だけ互いから電気的に位相がずれていることを当業者は理解するであろう。逆に、第１変調済光ビーム６２と第２変調済光ビーム６４の両方に関するＲＩＮは、同期する（すなわち、相補的ではなく、電気的に同位相である）。相応して、第１電気信号と第２電気信号に関して電気的減算を実施することは、ＲＩＮ雑音の信号強度を減少させるであろう。換言すれば、各信号内のＲＩＮ信号強度はほぼ同じであるため、ＲＩＮ値を減算することは、ＲＩＮを減少させるか、または、なくすであろう。しかし、当業者が理解するように、第１電気信号と第２電気信号は、互いに位相がずれているため、第１電気信号と第２電気信号を減算することは、ブロック５８に示すように、第１電気信号または第２電気信号の信号強度以上の信号強度を有する狭帯域出力（ＥＭ出力２８）を生成するであろう。したがって、平衡型検出器２６は、ＥＭ出力２８の信号対雑音比を上げることができる。
【００３４】
こうして、光フィルタ・アセンブリ１０は、ＥＭ入力１８からの狭帯域周波数範囲に相当する低雑音ＥＭ出力２８を生成することができる。さらに、光フィルタ・アセンブリ１０は、単一光フィルタ２２で動作することができるため、一対の光フィルタを使用する従来の光フィルタに比べて、費用がかからず、較正するのが容易で、少ない電力を消費し、ボードまたはチップの少ない空間を占める場合がある。たとえば、２つの別個の光フィルタの応答特性を互いに一致するように較正する必要性が存在しないため、光フィルタ・アセンブリ１０は、有利には、従来のシステムに比べて、較正するのが容易である。
【００３５】
次に、別の実施形態を考えると、複数の光フィルタ２２および光検出器２６が、一緒に使用されて、広帯域信号１８から、複数の異なる狭帯域ＥＭ「チャネル」をフィルタリングすることができる光チャネライザが形成されてもよい。たとえば、１ギガヘルツと２００ギガヘルツとの間のどこかの範囲の周波数を搬送する広帯域ＥＭ信号では、チャネライザは、１ギガヘルツと２ギガヘルツとの間の周波数を含む１つのチャネル、２ギガヘルツと３ギガヘルツとの間の周波数についての別のチャネルなどを生成することができる。
【００３６】
より具体的には、図４は、一実施形態による例示的な光チャネライザ１２０のブロック図である。簡潔にするために、図１および３に関して先に述べた特徴を指定するために、同じ参照数字が使用された。光ＥＭフィルタ１０の場合と同様に、チャネライザ１２０は、光ビーム１４を変調器１６に誘導するように構成されたレーザ１２を含む。同様に、上述したように、変調器は、ＥＭ入力１８を光ビーム１４に変調して、１つまたは複数の変調済光ビーム２０を生成するように構成されてもよい。説明を容易にするために、図４のために、光アイソレータ２１などの光アイソレータは、上述したように変調器１６内に構築されることとする。
【００３７】
変調済光ビーム２０は、その後、スプリッタ１２２に誘導されてもよく、スプリッタ１２２は、変調済光ビーム２０を、複数の変調済光ビーム１２４のセットに分割するように構成される。一実施形態では、スプリッタ１２２は、変調済光ビーム１２４の「ｎ個の」分離対を生成するように構成される。ここで、ｎは、チャネライザ１２０が生成するように構成されるＥＭチャネルの数である。
【００３８】
スプリッタ１２２は、複数の変調済光ビーム１２４を、複数の光フィルタ２２ａ〜２２ｎ内に投影してもよく、複数の光フィルタ２２ａ〜２２ｎは、上述したように、特定の目標狭帯域周波数について光ビーム１２４をフィルタリングするように構成されてもよい。フィルタリング済光ビーム２４は、その後、複数の光検出器２６ａ〜２６ｎに誘導されてもよく、複数の光検出器２６ａ〜２６ｎは、上述したように、フィルタリング済光ビーム２４を検出し、光ビームを電子信号に変換するように構成される。最後に、上述したように、信号検出器２６ａ〜２６ｎは、（上述したように）ＲＩＮを除去するか、または、減少させ、ｎ個の周波数帯に相当する１つまたは複数のＥＭチャネル２８を生成するように構成されてもよい。
【００３９】
本発明は、種々の修正形態および代替形態が可能であってよいが、特定の実施形態が、図面において例によって示され、本明細書で詳細に述べられた。しかし、本発明は、開示された特定の形態に限定されることを意図されないことが理解されるべきである。むしろ、本発明は、添付特許請求の範囲によって規定される本発明の精神および範囲内に入る、全ての修正物、等価物、および代替物を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】一実施形態による例示的な光フィルタ・アセンブリのブロック図である。
【図２】一実施形態による、通信信号を光学的にフィルタリングする例示的な技法を示すフロー・チャートである。
【図３】一実施形態による、図１の例示的な光フィルタ・アセンブリのより詳細なブロック図である。
【図４】一実施形態による、例示的な光チャネライザのブロック図である。
【図１】
2009530904.tif 000003
【図２】
2009530904.tif 000004
【図３】
2009530904.tif 000005
【図４】
2009530904.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成21年2月5日(2009.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２入力ポートならびに第１および第２出力ポートを有し、前記第１入力ポートで光を受信することに応答して前記第１出力ポートに導波路を通って第１の方向に目標周波数範囲の光を送信するように構成され、前記第２出力ポートで光を受信することに応答して前記第２入力ポートの中に前記導波路を通って前記第１の方向とは反対方向に前記目標周波数範囲の光を送信するように構成される光フィルタと、
前記第１出力ポートからの光によって照射されるように配置される第１フォトダイオード、および前記第２入力ポートからの光によって照射されるように配置される第２フォトダイオードとを備える装置。
【請求項２】
前記フォトダイオードは、前記第１フォトダイオードによって受信される光強度と前記第２フォトダイオードによって受信される光強度との差を表す合成電気信号を生成するように電気接続される請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記フォトダイオードは、実質的に平衡したフォトダイオード対を備える請求項２に記載の装置。
【請求項４】
シリコン基板上に配設される請求項１または２に記載の装置。
【請求項５】
前記光フィルタは、マッハ・ツェンダー・フィルタを含む請求項１または２に記載の装置。
【請求項６】
光ビームを通信信号で変調させるステップと、
前記変調済光ビームを第１変調済光ビームと第２変調済光ビームに分割するステップであって、前記第１光ビームの変調は、前記第２光ビームの変調の相補物であり、
前記第１変調済光ビームを光フィルタの入力ポートに誘導するステップと、
前記第２変調済光ビームを前記光フィルタの出力ポートに誘導するステップと、
目標狭帯域周波数範囲について前記第１および第２変調済光ビームをフィルタリングするステップからなり、
前記第１および第２変調済光ビームをフィルタリングするステップは、導波路を通ってそれぞれ反対方向に前記光ビームを送信することを含む方法。
【請求項７】
前記フィルタリング済光ビームを検出するステップと、
前記検出済光ビームを第１電子信号と第２電子信号に変換するステップとを含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１電子信号と前記第２電子信号に減算演算を実施するステップを含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
光ビームを変調するステップは、前記光ビームをマッハ・ツェンダー変調器で変調するステップを含む請求項６または８に記載の方法。
【請求項１０】
光ビームを変調するステップは、レーザ・ビームをマイクロ波周波数入力で変調するステップを含む請求項６または８に記載の方法。
【国際調査報告】
2009530904.tif 000007
2009530904.tif 000008
2009530904.tif 000009