(57)【要約】光通信リンクにおいて、通信リンクにおいて移動する光信号を配信するための少なくとも第一の入力ポート、複数の波長チャネルを含む光信号、光データリンクを介して光情報を伝達するために使用されるチャネル、波長チャネルを空間的に分離するための分散要素、活性光位相要素、および分散要素と光位相要素との間の空間的に分離されたチャネルを方向付けるための複数の光操作要素であって、該光位相要素は、該通信リンクによって波長チャネルへ付与される信号劣化の影響の十分な補償のために、所定の非干渉的な方法で、波長チャネルの所定のものの位相を独立して修正する光操作要素を含む光システム。
2008532391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光通信リンクにおける光システムであって、該システムは、
該通信リンクにおいて移動する光信号を配信する少なくとも第一の入力ポートであって、該光信号は複数の波長チャネルを含み、該複数の波長チャネルは光データリンクを介して光情報を伝達するために使用される、第一の入力ポートと、
該複数の波長チャネルを空間的に分離するための分散要素と、
活性光位相要素と、
該分散要素と該光位相要素との間の該空間的に分離されたチャネルを方向付けるための複数の光操作要素と
を備え、該光位相要素は、該通信リンクによって該複数の波長チャネルに付与された信号劣化の影響の十分な補償のために、所定の非干渉的な方法で、該複数の波長チャネルのうちの所定のものの位相を独立して修正する、
光システム。
【請求項２】
前記信号劣化の影響は、必要条件に従って、増幅不均衡、分散、チャネル間の混合効果、位相遅延、または他の線形もしくは非線形の効果を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記光位相要素は、前記波長チャネルの前記群遅延を独立して修正する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記光位相要素は、前記波長チャネルの前記分散を独立して修正する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記光位相要素は、前記波長チャネルの前記増幅を独立して修正する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記修正された波長チャネルを追加の分散要素に方向付ける追加の光操作要素をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記追加的な分散要素は、光出力信号を形成するために選択された波長チャネルを結合し、前記光出力信号は複数の光出力ポートのうちの一つに方向付けられている、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
光信号を受信する光入力ポートであって、該光信号は複数の光チャネルを有する、光入力ポートと、
該光チャネルを空間的に分散させる光分散要素と、
一連の空間的に分散され、位相修正された光チャネルを生成するために、該光チャネルのうちの所定のものの相対位相を独立して修正する光補償要素と、
光出力信号を生成するために該空間的に分散され、位相修正された光チャネルを結合する光結合要素と
を含む、光補償システム。
【請求項９】
前記光分散要素および前記光結合要素は両方とも、光格子およびグリズムから構成される群から選択される、請求項８に記載の光補償システム。
【請求項１０】
前記光補償要素は、前記空間的に分散された光チャネルのうちのそれぞれのもののために、一連の空間的に分散された相対位相操作要素を含み、該位相操作要素は、空間的に分散された光チャネルの空間的に分離された部分を独立して操作することができる、請求項８に記載の光補償システム。
【請求項１１】
光信号に含まれる複数の光チャネルを選択的に補償する方法であって、該光信号は光通信リンクで伝播し、該方法は、
ａ）光波長プロセッサの入力ポートに該光信号を受信するステップと、
ｂ）分散軸に沿って前記光信号の該複数の光チャネルを空間的に分散するステップと、
ｃ）該空間的に分散された複数の光チャネルのうちの所定のものを、光位相操作装置の所定の領域に方向付けるステップであって、該光位相操作装置は複数の独立してアドレス指定可能なピクセル要素を含む、ステップと、
ｄ）複数の補償光チャネルを提供するために、該ピクセル要素への入射光線の位相が、該光通信リンクに蓄積された劣化効果を補償する所定の量だけ修正されるように、該ピクセル要素を、複数の所定の水準のうちの一つに設定するステップと、
ｅ）光出力信号を提供するために該補償された複数の光チャネルを再結合するステップと、
ｆ）出力ポートに該光出力信号を出力するステップと
を含む、方法。
【請求項１２】
前記光チャネルの選択された隣接する複数の対の間の、相対群速度の分散の不一致が調整される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記光チャネルの対における該光チャネルのうちの一つの相対位相は、追加の位相シフトを受ける、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記群速度の不一致は、実質上ゼロになるよう調整され、前記位相シフトは実質上πラジアンである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ピクセル要素は、波長チャネル内で実質上連続し、隣接するチャネルの間で実質上不連続的に該ピクセル要素を調整する能力を提供する、群遅延機能によってアドレス指定される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記次に隣接する光チャネルの選択された対の間の群速度の分散の不一致および位相が調整される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記劣化効果は、色分散、群速度遅延、光非線形性、相互位相変調および自己位相変調のうちの一つ以上を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記空間的に分散された光チャネルは、該光チャネルの帯域幅の分光幅未満の大きさで修正される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記ピクセル要素は縦列に空間的に配置され、該ピクセル要素の縦列は、前記光チャネルへ付与された前記補償の位相量子化効果を実質上減少させるために、前記分散軸に対して角度を持つ方向である、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記光位相操作装置は、前記伝播の方向が複数の光出力信号を提供するために修正されるように、前記分散軸に対して直角の軸に沿った前記空間的に分散された光チャネルのうちの選択されたものを修正する、請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
前記光出力信号は、複数の出力ポートのうちの所定の一つのものへの出力である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
光信号を受信する入力ポートであって、該光信号は複数の波長チャネルを含み、該波長チャネルは所定の分光幅を有する、入力ポートと、
該波長チャネルの位相を独立して離散的に修正するための複数の独立してアドレス可能な位相調整要素であって、該修正は複数の位相修正された波長チャネルを提供するために該チャネルの該分光幅未満の大きさで実行される、位相調整要素と、
該位相修正された波長チャネルの選択されたものを、光通信リンクに配信するための少なくとも一つの出力ポートと
を含む、光システム。
【請求項２３】
前記位相調整要素は、さらに必要条件に従って、前記波長チャネルの選択されたものの振幅を離散的にまた実質上独立して修正する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記通信システムの所定の位置に配信される、請求項２２に記載の複数の光システムを含む光通信システム。
【請求項２５】
複数の独立した波長チャネルを伝送するための光伝送器と、
少なくとも第一および第二の範囲であって、各範囲はそれぞれ、
正の分散係数によって特徴付けられた、少なくとも第一の長さの伝送光ファイバと、
該長さの伝送ファイバの後に配置され、該第一の範囲における該複数の波長チャネルによって蓄積された群速度遅延の大きな割合を実質上補償するために、負の分散係数によって特徴付けられた、少なくとも第一の長さの分散補償する光ファイバと
を含む、第一および第二の範囲と、
該第一の範囲の後に配置された第一のノードモジュールであって、
光増幅モジュールと、
ａ  ．該第一の範囲に蓄積された該複数の波長チャネルの分散を実質上補償し、
ｂ．第一および第二の波長チャネルの選択された対における、残余の蓄積された群遅延を実質上補償し、
ｃ．該第一のリンクに生成された該選択された対のチャネルの間の混信が、
第二のリンクにおいて少なくとも部分的に補償されるように、該選択された対の該第二の波長チャネルの位相を修正するための、
位相操作モジュールと
を含む、第一のノードモジュールと
を含む、光伝送システム。
【請求項２６】
光増幅モジュールと、
第三および第四の波長チャネルの選択された複数の対において、蓄積された残余の群遅延を実質上補償するため、および該波長チャネルの相対位相を修正するための位相操作モジュールと
を含む、該第二の範囲の後に配置された第二のノードモジュールをさらに含む、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記第一および第二の範囲の、複数の連続して配置された対であって、それぞれの該第一および第二の範囲は、複数のそれぞれの第一および第二のノードモジュールのうちの一つとの間に散在されている、配置された対と、
前記伝送された波長チャネルを受信する受信モジュールと
を含む、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
複数の独立した波長チャネルを伝送するための光伝送器と、
第一の所定の分散係数によって特徴付けられた、少なくとも第一および第二の長さの伝送光ファイバと、
該伝送光ファイバのそれぞれの長さにおける該波長チャネルによって蓄積された群速度遅延の大きな割合を実質上補償するために、第二の所定の分散係数によって特徴付けられた、少なくとも第一および第二の長さの分散補償光ファイバであって、該第一の長さの分散補償ファイバは該第一の長さの伝送ファイバの後に配置され、該第二の長さの分散補償ファイバは該第二の長さの伝送ファイバの後に配置されている、分散補償光ファイバと、
該第一の長さの分散補償ファイバと該第二の長さの伝送ファイバとの間に置かれた第一のノードモジュールであって、該第一の長さの伝送ファイバの該波長チャネルによって蓄積された色分散を実質上補償し、該第一および第二の波長チャネルの選択された対における蓄積された残余の群遅延を実質上補償し、該第二のチャネルの該修正された位相が、該選択された対における該第一の波長チャネルと実質上位相が不一致となるように、該選択された対における該第二の波長チャネルの該位相を修正するように構成されている位相操作モジュールを含む、第一のノードモジュールと、
該第二の長さの分散補償するファイバの後に配置された第二のノードモジュールであって、光増幅するモジュールと、該波長チャネルのすべての該修正された位相が実質上同相であるように、第三および第四の波長チャネルの選択された対において蓄積された残余の群遅延を実質上補償するため、および該波長チャネルの該位相を修正するための位相操作モジュールとを含む、第二のノードモジュールと
を含む、光伝送システム
【請求項２９】
前記第一の長さの伝送ファイバにおけるいかなる前記波長チャネルによって蓄積された非線形光効果が、前記第二の長さの伝送ファイバにおいて逆となるように、前記位相操作モジュールは、非干渉的な方法で前記波長チャネルの前記位相を修正する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記非線形光効果は、多数チャネルの混合効果を含む、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３１】
前記第一および第二の所定の分散係数は、符号が反対である、請求項２８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システム、具体的にはファイバ光通信システムに関する。
【０００２】
本発明の光通信システムは、非線形のシュレディンガー方程式の性質を利用することより、波長分割多重通信（ＷＤＭ）システムにおける個別の信号を互いに分離し、光ネットワークの各範囲に沿って蓄積された分散的および非線形的な効果を個別に補正する。
【背景技術】
【０００３】
近年における広帯域サービスの需要の伸びにより、既存の通信チャネルの容量を増加させることが急務となってきた。光ファイバ通信リンクの帯域幅の増加は、この需要に対処するには依然として不十分である。その理由は、多数の個別通信チャネルを伝達することができるこれらのファイバの能力を利用していないからであり、各チャネルは光の特定の波長によって識別される。この技術は、高密度波長分割多重通信（ＤＷＤＭ）として知られている。
【０００４】
線形光ファイバ通信技術は、本質的に無線システムと同様の原理に基づいている。しかしながら、ファイバ通信システムは、光ファイバに固有の性質である非線形性を積極的に活用するので、根本的に異なる。非線形の光波通信における急速な進歩は、電気通信サービスの需要の増加によって活性化している。実用的および研究的関心は、主に二つの主要目的、すなわち、効率的な高容量の長距離伝送システムおよび既存の地上波ファイバネットワークに方向付けられている。
【０００５】
長距離の高ビットレートファイバ通信システムにおいては、光信号劣化およびひずみの原因となる以下のような三つの主要因がある。
−ファイバにおける吸収による損失
−群速度分散（ＧＶＤ）
−光学的非線形性
増幅された自発的に発生した雑音が信号に追加され、信号対雑音比が低下するので、回復が完全ではないとはいえ、吸収による信号パワーの損失は、増幅器を使用して補償されることができる。非線形光波通信の画期的な発展は、光信号の周期的増幅を提供する光増幅器を開発および展開することにより誘発されてきた。それぞれの増幅器間の光リンクの部分は、前の範囲を通って伝播することにより劣化した光信号を、ノード位置でそれぞれの次の増幅器が増幅する範囲として一般に知られている。
【０００６】
エルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）が発明されるまで、光信号は、シリカファイバにおける減衰を克服するために電子的に再生された。電子再生器は、二つの重大な欠点があり、それらは、それぞれの再生器が一つのデータモジュール形式および一つの動作波長において、一つの所定ビートレートでしか動作できないので、高価なものとなること、そしてシステムの性能を限定することである。
【０００７】
ＥＤＦＡには、光電子再生器と比べて多くの重大な利点（大きな帯域幅、高ゲイン、簡潔さ、その他など）があるので、それらは、通信システムにおいてすぐに最適な増幅器となった。その結果、ファイバの損失は光ファイバ伝送においてもはや主な制限ではなくなり、したがって、光増幅器システムの性能はＣＤおよび非線形性によって制限される。再生器は完全なデジタル出力信号を再作成するのに対して、ファイバ増幅器は受信するものは何でも利用することに留意されたい。したがって、分散性パルスの広がり効果または他の劣化効果は、ファイバ線に沿って蓄積される。
【０００８】
これらの制限を克服する二つの主なアプローチがあり、それは、まず第一に、色分散（ＣＤ）および非線形性はどちらも、不利な要因と見なされているが、ファイバの長さが短く、またファイバの光強度が低いため、非線形効果はほんの少しであり、したがって、無視されることである。これは線形アプローチとして知られている。第二のアプローチでは、非線形および分散効果は、特定の条件の下では、リンクアーキテクチャの適切な設計によって相殺させることができる相反的効果として認識される。線形システムにおいて不利である非線形効果が、光通信システムの伝送特性を向上させるのに使用されるので、そのようなシステムは非線形性と呼ばれる。
【０００９】
通信リンクの容量の需要がさらに増加するのにともない、光信号の変調周波数を増加させる必要がある。５０チャネルを含むＤＷＤＭネットワークにおいて、リンクの総合伝送容量が５００ギガビット／秒となるように、現在の標準システムは、チャネルごとに、毎秒１０ギガビットのデータ伝送速度で動作する。通信リンクにおける次の展開は、これを上回ることが要求され、次のゴールは、チャネルごとに、毎秒４０ギガビットで動作する信頼性のあるリンクを有することである。このデータ速度では、リピーターおよびリンクの受信端で使用される電子要素は、伝送されるデータ量に対応するのに苦戦する。したがって、必要なことは、電子信号に変換することなく、完全に光形式でリンクを通して情報を伝送することができることである。これは、チャネルごとに、毎秒１００ギガビット以上のデータ速度が予測される光通信リンクの次世代に確実に必要となるであろう。
【００１０】
光パルスは、異なる周波数で振動する基本な光搬送波の連続スペクトルから形成される電磁波の束である。言い換えれば、いかなる光波束も、様々な周波数要素を含む。いかなる光ファイバも分散性媒質であるので、これらのスペクトル成分のそれぞれは異なる群速度で移動し、パルスが媒質を通して伝播するにともない、時間とともにパルスエネルギーを拡散させる。ファイバＧＶＤは、ピコ秒の二乗をキロメートルで除したもの（ｐｓ２／ｋｍ）またはピコ秒をキロメートルおよびナノメートルで除したもの（ｐｓ／ｋｍ．ｎｍ）のどちらかの単位で測定される。大まかに言うと、帯域幅１ｎｍのパルスは、１ｋｍを超えるピコ秒数に対応して拡散する。分散は、低周波数が高周波数より高速度で移動する場合に正数となることができ、あるいは高周波数が低周波数より高速度で伝播する場合に負数となることができる。標準単一モードファイバ（ＳＭＦ）の分散は、約１３００ｎｍより短い波長に対して正数（正常とも称される）であり、また１３００ｎｍより長い波長に対して負数（異常）である。ＳＭＦは、波長１５５０ｎｍで約２０ｐｓ２／ｋｍの分散を有する。１２５ｋｍ後のＳＭＦにおける１０ｐｓで拡散する、対応する分散は約５０ｐｓ、または言い換えると、その元の幅の５倍である。そのような大きな拡散は、周辺ビットの時間領域における重複につながり、ひいては、情報信号の低下につながる。
【００１１】
ファイバ伝送システムのＧＶＤによってもたらされる線形信号のひずみは、分散補償または分散マッピング技術によってほぼ抑制することができる。線形伝送の場合のシステム性能の最適化は、光通信リンクのＣＤの最小化が必要となる。これは、ゼロ分散地点近くで動作、または／および蓄積された分散の追加の補償することにより達成される。伝送ファイバの分散を克服する補償ファイバを使用する考案は、１９８０年に提案された。ファイバの反応が線形の場合の低出力の線形型では、分散補償は、補償するファイバでの補償によって伝送ファイバの信号が分散して広がるのを防止することを目的とする。
【００１２】
線形システムでは、分散による広がりは、分散補償によって大部分が解消できる。しかしながら、非線形効果は今でも、特に長距離伝送システムにおける信号劣化の主な理由になり得る。光媒体の反応は完全に線形であるわけではではない。ファイバの屈折率は、光強度に比例する量によって瞬時に増加する。この現象は、光カー効果として知られている。光強度の変調は、屈折率に対応する変調を引き起こす。例えば、高出力光パルスは、伝播するパルスの位相に対応する変化とともに屈折率を増加させる。この効果は自己位相変調（ＳＰＭ）として知れられている。
【００１３】
ＳＰＭはそれ自体に光パルスの相互作用を含む。光パルスのＳＰＭは、リンクを通って伝播する、異なる周波数の光信号の他のビットパルスのいかなる劣化も引き起こさず、チャネル間の混信劣化の深刻な要因となることもない。光リンクの分散マップが設計される場合、マップのそれぞれの範囲を構成する個々の要素の分散効果は、リンク全体にわたりＳＰＭが水準を満たすまで最適化するよう考察され、選択される。ＳＰＭが、「低速の」スペクトル要素に相対的に「高速」要素を遅延させることによって、パルスのＣＤの効果を部分的に補償できるので、ＳＰＭは、信号パルスの波長が光ファイバの特性の異常領域に落ちるとき、有益とさえなり得る。
【００１４】
分散補償技術は、長距離通信システムおよび既存の地上波光リンクの両方で比較的成功裏に使用されてきており、その大部分は、約１５５０ｎｍの光領域での大きな分散をともなう標準電気通信ファイバに基づいている。基本の光パルス均等化システムは、一般的には構成されたリンクに既存する標準ＳＭＦであり、分散補償ファイバ（ＤＣＦ）として知られている異符号の大きな分散係数を有する均等化ファイバの一つ以上の長さである、伝送ファイバから構成される。
【００１５】
Ｌｕらの特許文献１およびＩｓｈｉｋａｗａらの特許文献２に開示されているような従来技術の分散管理スキームは、単一チャネルファイバでは有効である一方で、多数チャネルシステムに関しては、少なくとも一つの欠点を有する。第一に、補償ファイバの分散勾配は一般に、規模が大きく、符号が負数であるという二つの要件を両方満たすことができないので、とりわけ、システムの端部の全てのチャネルにおいて、分散の完全なる補正は容易に達成されない。したがって、高い負分散および高い負勾配を有するファイバは製造が難しく、それ故に高価となる。これらの性質を有するファイバの小さな違いは一般に、ファイバの他の性質の大きな変化をもたらし、したがって、一般には確実に製造可能とはならない。さらに、ＳＭＦファイバの構成された大きな基部があり、ＤＣＦが比較的簡単に製造されたとしても、既存の外部のケーブル設備を交換するには、非常に費用がかかるであろう。
【００１６】
分散補償ファイバ（ＤＣＦ）を使用するのにさらに不利なことは、最初のファイバの長さおよび拡大されたファイバの範囲へのスプライシングに関連する追加の損失を含む。したがって、通信リンクのそれぞれの範囲の増幅段は、この追加の損失をも補償する必要がある。さらに、信号に十分な強度がある場合、非線形効果は、ファイバの長い全長にわたり信号を劣化させる可能性がある。
【００１７】
多数チャネル伝送システムに適用されてきた分散管理スキームが、Ｋａｔａｙａｍａの特許文献３に開示されている。この特許は、信号における個々の波長チャネルを分離するステップおよびそれらを単一の可変鏡に方向付けるステップを開示している。したがって、この鏡は、通信リンクの全体の光伝送領域にわたり大規模な光分散を補正するよう実質上放物形に変形される。しかしながら、この特許は、それぞれのチャネルを独立して個別に行う調整を教示していない。異なる伝送の機能的障害を調整するそのような能力は限定されている。
【００１８】
Ｍｏｏｎらの特許文献４は、マイクロミラーアレイに基づく色分散補償装置を開示している。Ｍｏｏｎはシステムを提供し、それによって、分散された波長チャネルのそれぞれは、所定の量によってアレイの光入射の遅延部分の二つの位置のうち一つとで交換される、複数のマイクロミラーの「ピクセル」に入射し、また多数の量子化位相水準を提供することにより、波長チャネルの色分散を部分的に補償する。
【００１９】
ＫａｔａｙａｍａおよびＭｏｏｎらによる開示は両者とも、高信頼性の電気通信環境において不利である、鏡の機械的調整に依存しており、さらにどちらも、波長チャネル間の相対群遅延もしくは相対位相の調整とともに群遅延を変化させるチャネル内の位相の円滑な調整、または光通信リンクにおける光信号の低下の多様なソースの同時補償の有利な使用を教示していない。
【００２０】
分散マップにおけるそれぞれのノードの分散補償に使用される他の技術は以下を含む。
●特許文献５、特許文献６または特許文献７に開示されているようなＧｉｒｅｓ−Ｔｏｕｒｎｏｉｓ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｓ（ＧＴＩ）を含む、Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｃａｖｉｔｙ  Ｅｔａｌｏｎｓ、Ｄ．Ｍｏｓｓらによる、“Ｔｕｎａｂｌｅ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ａｔ  １０  Ｇｂｉｔ／ｓ  ａｎｄ  ４０  Ｇｂｉｔ／ｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｍｕｌｔｉｃａｖｉｔｙ  Ａｌｌ−ｐａｓｓ  Ｅｔａｌｏｎｓ”と表題が付いているＰｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ  ＴｕＤｌ、米国ジョージア州アトランタ市のＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  （ＯＦＣ）  ２００３
●特許文献８または特許文献９で開示されているようなＣｈｉｒｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ｂｒａｇｇ  Ｇｒａｔｉｎｇｓ（ＣＢＦＧ）。
【００２１】
ＧＴＩは、反射モードまたは透過モードのどちらかで動作するよう構成することができる多量の光要素であり、波の干渉メカニズムによって分散を補償する。それは多量の光要素であるので、比較的短い伝播距離によって補償する高分散を提供するよう構成することができる。さらに、それは、所定の中心波長の分散が調節可能となるように構成できる。ＧＴＩが使用される大部分の実用モードは、共鳴装置の背面が１００％反射する場合は反射にあるが、これらは逆伝播信号を分離する必要性により、大きな挿入損失を被る。これは、光サーキュレータを使用して部分的に補償することができるが、ＧＴＩは、分散が増加するにつれて、効果的な帯域幅が減少するという根本的な不利を被る。
【００２２】
対照的に、ＣＦＢＧは高分散および大きな帯域幅を同時に有するよう設計することができる。しかしながら、それは反射モードでまだ作動し、よって挿入損失および範囲内の光サーキュレータの必要性がまだ存在する。さらに、光ファイバーグレーティングは、光信号の望ましくないひずみをもたらす、分散波紋を誘発する。
【００２３】
しかしながら、これら全ての既存の分散補償技術は、共通の問題を有する。それぞれの光チャネルが直面する分散の量はチャネルの周波数によるので、全てのチャネルをそれぞれのノードの共通の分散値に完全に戻すのは極めて困難である。この効果を、分散管理された光通信リンクにおける二つの範囲にわたり（誇張されている）ＧＶＤを示す、図１に表した。複数の光チャネルをω１〜ω４（ω１＜ω４）で示した。光信号が範囲１のＳＭＦ１により伝播するにつれて、より高周波数の信号にはより大きなＧＶＤが認められる。信号がＤＣＦ２の長さに達するとき、高い負分散は部分的にＧＶＤを緩和する。全ての光チャネルにわたりＧＶＤを補正する際に困難が生じる問題があり、よって信号は、強調表示された領域３によって示されるＧＶＤの不一致のためにリンクの次の範囲に入る。信号がリンクの多数の範囲を通過するにつれて、ＧＶＤの不一致の増加が、ＤＣＦファイバ５の長さの端部４に見ることができる。
【００２４】
リンクの全ての範囲を通って蓄積されたＧＶＤの不一致の総量は、システムの最終受信器段階で補償される必要がある。現在のところこれは、リンクを介してＤＷＤＭチャネルのそれぞれを分離するステップおよび個別電子分散補償器へ送り込むステップによって達成される。再び、これらの電子システムは、現在のデータ速度の１０ギガビット／秒に適切であるが、４０ギガビット／秒およびそれ以上にデータ速度が増加されると苦戦する。したがって、光通信システムのさらなる進展のために、全ての光分散およびＧＶＤ補償器の必要性は最優先事項である。
【００２５】
論じられてきたように、本システムの光ファイバリンクの有害な結果は、全体の光通信リンクの模型を作り、一定間隔をおいてファイバの長さをリンクに挿入することによって管理し、時間領域でファイバの光学的損失の効果を打ち消すためにパルスを増幅させる。リンクを通って伝播する光信号が、設計されたように全ての範囲を経験するのであれば、これは有効な方法である。
【００２６】
再構成可能なネットワークでは、光信号が、再構成可能なアド／ドロップマルチプレクサ（ＲＯＡＤＭ）によって、長さに沿って何段階でもリンクにアドおよびドロップできる場合は、分散マップは有効性が下がる。光信号は、全体としては、慎重に設計された分散およびリンクのＧＶＤの特質の利点を得るよう、それぞれの段階を通して伝播してきていない。これらの信号がリンクからドロップされて、それらが含む情報の損失を回避するよう補償すると、それらの性質を決定するこれらの信号に格別の注意が必要となる。
【００２７】
（同時係属出願）
本発明に関連する多様な方法、システムおよび器具が、２００３年１１月１２日および２００４年６月１４日にそれぞれ、本発明の出願人または譲渡人によって出願された同時係属米国出願１０／７０６９０１および１０／８６８５２１に開示されている。これらの同時係属出願の開示は、相互に参照することにより本明細書に組み込まれる。
【特許文献１】米国特許第６，８３２，０５１号明細書
【特許文献２】米国特許第６，４１７，９４５号明細書
【特許文献３】米国特許第６，６５９，６１４号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００３／０１７０９３９号明細書
【特許文献５】米国特許第６，７６８，８７４号明細書
【特許文献６】米国特許第６，７４８，１４０号明細書
【特許文献７】米国特許第６，６５４，５６４号明細書
【特許文献８】米国特許第６，８４７，７６３号明細書
【特許文献９】米国特許第６，８０７，３４０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
（発明の概要）
改良された光通信システムを提供することが、本発明の目的である。
【００２９】
本発明の第一の側面によると、光信号を受信するための入力ポートであって、前記光信号は複数の波長チャネルを含み、それぞれの波長チャネルは所定の分光幅を有する入力ポートと、それぞれの波長チャネルの位相を独立して離散的に修正するための複数の独立してアドレス可能な位相調整要素であって、前記修正は複数の位相修正された波長チャネルを提供するために前記チャネルの前記分光幅未満の大きさで実行される位相調整要素と、前記位相修飾された波長チャネルの選択されたものを、光通信リンクに配信するための少なくとも一つの出力ポートとを含む光システムが提供されている。
【００３０】
好ましくは、前記位相調整要素はさらに、必要条件により、前記波長チャネルの選択されたものの振幅を離散的に、また実質上独立して修正する。
【００３１】
本発明の第二の側面によると、それぞれの光システムが前記通信システムの離散的な位置に配信される複数の光システムを含む光通信システムが提供されている。
【００３２】
本発明の第三の側面によると、光信号を受信するための光入力ポートであって、複数の光チャネルを有する前記光信号と、前記光チャネルを空間的に分散させるための光分散要素と、一連の空間的に分散された位相修正された光チャネルを生成するためのそれぞれの光チャネルの相対位相を独立して修正するための光補償要素と、光出力信号を生成する前記空間的に分散された位相修正された光チャネルを結合するための光結合要素と、を含む光補償システムが提供されている。
【００３３】
好ましくは、前記光分散要素および前記光結合要素はどちらも、光格子およびグリズムから構成される群から選択される。
【００３４】
さらに好ましくは、前記光補償要素は、それぞれの空間的に分散された光チャネルのために、一連の空間的に分散された相対位相操作要素を含み、前記位相操作要素は、空間的に分散された光チャネルの空間的に区別できる部分を独立して操作することができる。
【００３５】
本発明の第四の側面によると、光信号に含まれる複数の光チャネルを選択的に補償する方法が提供されており、前記光信号は光通信リンクで伝播し、
ａ）光波長プロセッサの入力ポートで前記光信号を受信するステップと、
ｂ）分散軸に沿って前記光信号の前記光チャネルを空間的に分散するステップと、
ｃ）前記空間的に分散された光チャネルを、光位相操作装置の所定の範囲に方向付けるステップであって、前記光位相操作装置は複数の独立してアドレス可能なピクセル要素を含むステップと、
ｄ）それぞれのピクセル要素への入射光線の位相が、前記光通信リンクに蓄積された変性効果を補償して複数の補償光チャネルを提供するために、所定の量だけ修正されるように、それぞれの前記ピクセル要素を、複数の所定の水準のうちの一つに構成するステップと、
ｅ）光出力信号を提供するために前記補償された光チャネルを再結合するステップと、
ｆ）出力ポートに前記光出力信号を出力するステップと、
を含む。
【００３６】
好ましくは、前記光チャネルの選択された隣接する組の間の、相対群速度の分散の不一致が調整される。さらに好ましくは、チャネルのそれぞれの組における前記光チャネルのうちの一つの相対位相は、追加の位相シフトを受ける。さらにもっと好ましくは、前記群速度の不一致は、実質上ゼロになるよう調整され、前記位相シフトは実質上πラジアンである。
【００３７】
前記ピクセル要素は好ましくは、波長チャネル内で実質上連続し、隣接するチャネル間で実質上不連続的に前記ピクセル要素を調整する能力を提供する、群遅延機能によってアドレスされる。好ましくは、次に隣接する光チャネルの選択された組の間の群速度の分散の不一致および位相が調整される。前記変性効果は好ましくは、色分散、群速度遅延、光非線形性、相互位相変調および自己位相変調のうちの一つ以上を含む。
【００３８】
好ましくは、前記空間的に分散された光チャネルは、それぞれのチャネルの帯域幅の分光幅未満の大きさで修正される。さらに好ましくは、前記ピクセル要素は縦列に空間的に配置され、ピクセル要素の縦列は、それぞれの光チャネルへ付与される補償の位相量子化効果を実質上減少させるために、前記分散軸に対して角度を持った方向である。さらにもっと好ましくは、前記光位相操作装置は、伝播の方向が、複数の光出力信号を提供するよう修正されるように、前記分散軸に対して直角の軸に沿った前記空間的に分散された光チャネルの選択されたものを修正する。さらにもっと好ましくは、それぞれの光出力信号は、複数の出力ポートののうちの所定のもので出力される。
【００３９】
本発明の第五の側面によると、複数の独立した波長チャネルを伝送するための光伝送器と、少なくとも第一および第二の範囲であって、各範囲はそれぞれ、正の分散係数によって特徴付けられる少なくとも第一の長さの伝送光ファイバと、前記長さの伝送ファイバの後に配置され、また前記第一の範囲のそれぞれの波長チャネルによって蓄積された群速度遅延の大きな割合を実質上補償するための、負の分散係数によって特徴付けられる、少なくとも第一の長さの分散補償する光ファイバとを含む第一および第二の範囲と、前記第一の範囲の後に配置される第一のノードモジュールであって、光増幅モジュールと、
ａ．前記第一の範囲に蓄積されたそれぞれの波長チャネルの分散を実質上補償し、
ｂ．第一および第二の波長チャネルの選択された組において、蓄積された残余群遅延を実質上補償し、
ｃ．前記第一のリンクに生成されたチャネルの前記選択された組の間の混信が、前記第二のリンクで少なくとも部分的に補償されるように、前記選択された組の前記第二の波長チャネルの位相を修正するための、
位相操作モジュールとを含む第一のノードモジュールとを含む光伝送システムが提供される。
【００４０】
前記システムは好ましくは、光増幅モジュールと、第三および第四の波長チャネルの選択された組において、蓄積された残余群遅延を実質上補償するため、また前記波長チャネルの相対位相を修正するための位相操作モジュールとを含む、前記第二の範囲の後に配置された第二のノードモジュールをさらに含む。
【００４１】
好ましくは、前記システムは、前記第一および第二の範囲の、複数の連続して配置された組であって、それぞれは、それぞれ複数の第一および第二のノードモジュールのうちの一つとの間で散在される、複数の連続して配置された組と、前記伝送された波長チャネルを受信するための受信モジュールとをさらに含む。
【００４２】
本発明の第六の側面によると、複数の独立した波長チャネルを伝送するための光伝送器と、第一の所定の分散係数によって特徴付けられる、少なくとも第一および第二の長さの伝送光ファイバと、伝送光ファイバのそれぞれの長さにおけるそれぞれの波長チャネルによって蓄積された群速度遅延の大きな割合を実質上補償するために、第二の所定の分散係数によって特徴付けられる、少なくとも第一および第二の長さの分散補償する光ファイバであって、前記第一の長さの分散補償するファイバは前記第一の長さの伝送ファイバの後に配置され、前記第二の長さの分散補償するファイバは前記第二の長さの伝送ファイバの後に配置される、分散補償する光ファイバと、前記第一の長さの分散補償するファイバと前記第二の長さの伝送ファイバとの間に介入される第一のノードモジュールであって、前記第一の長さの伝送ファイバのそれぞれの前記波長チャネルによって蓄積された色分散を実質上補償し、第一および第二の波長チャネルの選択された組における蓄積された残余群遅延を実質上補償し、前記第二のチャネルの前記修正された位相が、前記選択された組における前記第一の波長チャネルと実質上位相が不一致となるように、前記選択された組における前記第二の波長チャネルの前記位相を修正するように構成される位相操作モジュールを含む第一のノードモジュールと、前記第二の長さの分散補償するファイバの後に配置される第二のノードモジュールであって、光増幅するモジュールと、前記波長チャネルのすべての前記修正された位相が実質上同相であるように、第三および第四の波長チャネルの選択された組において蓄積された残余群遅延を実質上補償するため、また前記波長チャネルの前記位相を修正するための位相操作モジュールとを含む第二のノードモジュールとを含む光伝送システムが提供されている。
【００４３】
好ましくは、前記第一の長さの伝送ファイバにおけるいかなる前記波長チャネルによって蓄積された非線形光効果が、前記第二の長さの伝送ファイバにおいて逆となるように、前記位相操作モジュールは、非干渉的な方法で前記波長チャネルの前記位相を修正する。さらに好ましくは、前記第一および第二の所定の分散計数は異符号である。
【００４４】
本発明の第七の側面によると、光通信リンクにおいて、前記通信リンクで移動する光信号を配信するための少なくとも第一の入力ポートであって、前記光信号は複数の離散的波長チャネルを含み、それぞれのチャネルは光データリンクを介して光情報を伝達するための少なくとも第一の入力ポートと、それぞれの波長チャネルを前記光信号から分離するための分散要素と、活性光位相要素と、前記分散要素と前記光位相要素との間の前記分離されたチャネルを方向付けるための複数の光操作要素とを備え、前記光位相要素は、前記通信リンクによって前記波長チャネルへ付与される分散的および非線形の特性の実質上の補償のために、離散的および非干渉的な方法で、前記波長チャネルのそれぞれの位相を独立して修正する光システムを提供する。
【００４５】
好ましくは、前記光位相要素は、前記波長チャネルの前記群遅延を独立して修正する。さらに好ましくは、前記光位相要素は、前記波長チャネルの前記分散を独立して修正する。さらにもっと好ましくは、前記光位相要素は、前記波長チャネルの前記増幅を独立して修正する。
【００４６】
前記システムは好ましくは、前記修正された波長チャネルを追加の分散要素に方向付けるための、追加の光操作要素を含む。さらに好ましくは、前記追加の分散要素は、光出力信号を形成するために選択された波長チャネルを結合し、前記光出力信号は複数の光出力ポートのうちの一つに方向付けられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
好ましい実施態様は、以下の利点を有する可能性がある、改良された光通信システムを提供する。
●それぞれのチャネルベースの分散効果の補償
●非線形四波混合効果の緩和
●現在の分散補償技術または熱的に誘導される変動における不一致をなくすために、それぞれの波長チャネルを独立して調節するよう再構成が可能なこと
●多様なアド／ドロップ位置でリンクに追加されてきた光信号に対応および分散管理システムの全長に直面してきていない分散的および非線形効果を補償が可能なこと
●それぞれのチャネルベースのＤＷＤＭ信号の増幅および位相の両方を独立して調整
本発明の好ましい実施態様は、個別の波長チャネルの規模の受信された光信号の相対位相を調整するステップと、さらに個別のチャネルのそれぞれの分光幅未満の規模の相対位相を独立して調整するステップの両方の手段を提供することによって、改良された光通信システムの特長を完全に理解する方法を開示する。それぞれのチャネルの離散的な増幅の調整は、四波混合要素を抑え、信号を全てのチャネルの雑音比に最適化するために、光チャネル間の出力レベル平衡度の目的のために有利に提供されてもよい。好ましい実施態様は、位相の電子的に調整可能な方法、およびそれぞれの光チャネルを電子信号に最初に変換する必要性がなく、個別の光波長チャネルの増幅調整を提供する。この独特の性質は、通信サービスの増加の一途をたどる需要に対応するために、光通信リンクの増加する通信帯域幅の他に例を見ない領域を可能にする。前記方法の概要を図１７に表した。
【００４８】
（概要）
ほとんどの一般的な場合は、ファイバ通信リンクに沿った信号変換は、散逸および増幅、分散および非線形の総合作用によってもたらされ、簡単な方法では説明ができない。ファイバ光通信の理論的背景を形成する基本の数学的モデルは、非線形のシュレディンガー方程式（ＮＬＳＥ）である。光伝送システムのパラメータの最適化は、ファイバリンクの設計のための重大な作業課題である。通常、最適な動作型および最適なシステムパラメータを検出するのに、ＮＬＳＥを含む、多大な時間を必要とする数値シミュレーションが必要である。多次元パラメータ空間における安定性と許容誤差は、最適化に必要な計算時間によって制限される。
【００４９】
分散的および非線形の両方の効果をふくむ光ファイバを通る光パルスの伝播を、シュレディンガー方程式（ＮＬＳＥ）を使用して説明する。
【００５０】
【数１】
2008532391.tif 000003
ここに、ｐｓ２／ｋｍ単位の一次ＧＶＤ係数β（ｚ）が、分散Ｄ（ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ）を用いて次のように表される。
【００５１】
【数２】
2008532391.tif 000004
用語｜Ｅ２｜はワット単位の光出力Ｐであって、ここに、非線形の光カー効果を生じさせ、非線形係数が以下によって与えられる。
【００５２】
【数３】
2008532391.tif 000005
これらの方程式において、Ｅは通信リンクにおいて伝播する光信号の複素波動関数であり、
【００５３】
【数４】
2008532391.tif 000006
、λ０は光信号の搬送波波長であり、ｎ２は、ファイバの非線形の屈折率であり、ｃは光線の自由空間速度であり、Ａｅｆｆはファイバ核の有効なモード領域である。
【００５４】
ＮＬＳＥに対する一つの解析解は、長距離光通信の実行可能なものとして示されてきた光ソリトンとして知られている。光ソリトンは、光ファイバ内のＣＤおよびＳＰＭの相反作用を利用し、増幅が必要となる前に、パルスが何千キロメートルにわたり伝播できるようにする。しかしながら、ソリトン通信システムは、ソリトン伝送に対処することが可能となるよう、現在設置されている通信設備を切り替えるのに必要な多大な費用のために普及率が低くなっている。したがって、ファイバ光通信の最適化が、より一般的な構造で光パルスのモデル化、例えば、周波数ω、波ベクトルｋ、および初期位相φとする、以下に記載されるような標準進行波解のモデル化を必要とする。
【００５５】
【数５】
2008532391.tif 000007
これらの場合には、ＮＳＬＥは通信リンクでは数値的に解く必要がある。スプリットステップフーリエ法として知られている一つの手法は、ＳＰＭおよびＧＶＤの個別の作用を考慮に入れており、それぞれをパルスが光ファイバの離散的区分を通って伝播するように蓄積する独立した作用として計算する。
【００５６】
この数値的手法は、異なる効果を計算することができるそれぞれの反復の時間領域と周波数領域との間で光信号が変換されることを必要とする。このようにして、位相情報は、光信号のＧＶＤおよび分散と表裏一体である。アルゴリズムによって要求される多数のフーリエ変換と同様に、数値的手法はさらに以下のために計算時間に関して過度となる。
●伝送器から最終受信器まで完全に特徴付ける必要がある、通信リンクの長距離
●光信号がファイバを通って伝播する間の、光信号の正確な表現を得るために使用する必要がある、小さなファイバの長さの区分
好ましい実施態様が、通信リンクのモデル化の必要性を除去しない一方で、それはそれぞれのノードにおける補償の再構成可能な性質のために、モデルの許容誤差の一部を減少させる可能性がある。さらに、これは、装置によって提供される補償のレベルを単純に調整することにより、中心位置から電子的にこれを補償してもよいように、長期にわたる光の性質の変化として有用である。システムが一つのチャネルビットレート（例えば、１０ギガビット／秒）で使用するように設計されるとき、同様のシステムは、好ましい実施態様において提供される、広げられた許容範囲を活用することにより、さらに高いチャネルビットレート（例えば、４０ギガビット／秒）で使用することができる。
【００５７】
群速度遅延（ＧＶＤ）は、周波数ωの関数として光信号の位相φにおける変化として定義される。
【００５８】
【数６】
2008532391.tif 000008
光信号の分散は、周波数の関数としてＧＶＤの変化として定義される。
【００５９】
【数７】
2008532391.tif 000009
分散は、光信号の波長および光ファイバの性質によって正または負となる。こうして、任意の地点の分散管理された通信リンクにおいて、光パルスの位相が既知の場合、その結果、光信号のＧＶＤおよび分散は、ＮＬＳＥを使用して、既知の周波数の、または逆もまた同様に、任意の特定の波長チャネルに対して決定される。光信号を電子信号に最初に変換することなく、また伴う帯域幅の制限を被ることなく、任意の地点における通信リンクのチャネルの動的補償を無効にするのは、この性質である。
【００６０】
（分散の補償およびＧＶＤ効果）
それぞれ個別の波長チャネルが光領域の他の全てから分離されることができた場合、その結果、それぞれの信号の位相は独立して修正される。これは、光回折格子またはプリズムなどの分散要素を使用して実現され得、チャネルの位相面を分散軸に対して垂直方向に修正することによって、光線ステアリングの適用のために実証されてきた。
【００６１】
このシステムの改良は、チャネル自体の周波数の帯域幅未満の規模の分散軸の分散された光波長チャネルの位相を修正する能力である。位相マトリクス波長プロセッサは離散的な独立して調整可能なピクセルから構成されるていので、これにより、光線に離散的な電子調整が与えられる。前記調整はさらに、分散軸に対してわずかに位相マトリクスプロセッサを角度相殺することにより改良され得る。これにより、ピクセルへの入射光線が受ける位相プロファイルの平滑化についての追加の利点が得られる。角度相殺は、典型的には、一般に分散軸の光ビームの幅の半分に分割された波長プロセッサのピクセル幅のオーダーにおいて、光線が受ける位相プロファイルの離散的性質の平滑化の大きな効果を達成するのに非常にわずかだけ必要である。本システムの本実施態様では、これは補度の相殺約０．３度と一致する。
【００６２】
図２は、光位相マトリクスプロセッサのそれぞれのチャネル入射の位相が動的方法で修正されるＤＷＤＭ通信システムの多数における光チャネルのための、周波数増分の関数として位相マップの例を示す。チャネルＡ（１０）は、位相マトリクスプロセッサによる、任意の量のチャネルの帯域幅を横切る均一の位相シフトを受ける。チャネルＡが装置を離れる場合、それは、プロセッサに達する前に光ファイバの範囲を通って移動する際に蓄積されるＣＤを依然として保持している。対照的に、隣接するチャネルＢ（１１）は、前の範囲のＣＤの効果を補償するために、チャネルの帯域幅を横切る放物線の位相シフトを受ける。周波数領域のチャネルを横切る変調の放物線の性質は、式６の検討で見ることができたように、分散の二次的性質に基づいて選択される。チャネルＣ（１２）は、チャネルＢと同様のＣＤ分散の量に直面するが、追加の線形位相シフトにもまた直面する。チャネルＤおよびＥ（それぞれ１３および１４）は、式５と同様にチャネルを横切る負および正の群速度遅延をそれぞれ受けるが、誘発されら位相プロファイルに対する二次の成分はないので、これらのチャネルにＣＤ補償は発生しない。チャネルＦ（１５）は正の群遅延およびＣＤ補償のどちらも受ける。
【００６３】
図２に見られるように、通信リンク内の光チャネルのそれぞれは、他のチャネルから分離されてきており、したがって、チャネルを横切る周波数の関数としての位相は独立して修正されることができる。これは、チャネルを最初に分散し、それを電子的に調整可能な位相マトリクスプロセッサに入射するよう方向付けることによって達成できる。
【００６４】
一般的な光通信システムを図３に図式的に示す。複数の独特なＤＷＤＭ光信号は、標準ＳＭＦ２１（一般に１６〜２０ｐｓ／ｎｍ．ｋｍ間の分散係数を有する葉ファイバ）の中に伝送器２０によって生成される。ＤＣＦ２２の長さは、チャネルを横切る蓄積されたＧＶＤの大多数を補償するために所定の長さの後にＳＭＦに接続される。ＳＭＦおよびＤＣＦの組み合わせは一般に単一範囲と見なされる。ＤＣＦの長さの後で、信号は、信号が一般にＥＤＦＡ２４の長さによって増幅のみされるノード２３に入る。いくつかの光通信リンクは、必要に応じて、さらなる信号処理のために、光信号をノード内において電子信号に変換する。その後、信号はＳＭＦの第二の長さに再伝送され、信号が受信器３２で集められるまで構成を反復する。その後、信号は一般に、残余ＧＶＤの補正、分散および非線形効果のために電子信号へ変換され、最終目的地へ送られるか、または次の通信リンクの再伝送のために光信号へ再変換される。
【００６５】
本発明の好ましい実施形態では、図４に示す追加の光波長処理装置２８をノードに挿入する。図５に示す本発明のさらなる実施態様では、光処理装置２９は、相当する米国特許出願１０／７０６９０１および１０／８６８５２１で開示されているものと同様の再構成可能なアド／ドロップマルチプレクサ（ＲＯＡＤＭ）の能力をさらに含んでもよい。この実施態様では、光処理装置は、複数のアドポート３０および複数のドロップポート３１を含む。特定の波長チャネルは、ドロップポート経由の新ルートで送るよう主要伝送リンクから抜き出してもよく、他の波長チャネルは、必要に応じて、アドポート経由で通信リンクに追加されてもよい。
【００６６】
光波長処理装置の概略図を図６に示す。ＤＷＤＭ信号は、光ファイバ３５の装置に入り、一連の調整光学４０に入る。好ましい実施様態では、調整光学は、光ファイバの開口数（ＮＡ）を減少させるために、入力ポート３５と一直線に並ぶレンズを含む。これは、次の光要素の光学的性能の要件を緩和する。ＲＯＡＤＭの実施態様では、単一のレンズは、対応する入力ポート、主要入力ポート３５（高速ポートとしても知られている）または追加ポート３０のうちの１つのどちらかとそれぞれ一直線に並ぶレンズのアレイとなる。
【００６７】
さらに、調整光学４０は、通常偏光感度を有する次の光要素によって信号を効率的に処理するために、単一偏光方位の出力のうち一つから出現する全ての光線を実質上構成する偏光操作および等化要素を含む。偏光操作および等化要素は、相当する米国特許出願１０／８６８５２１に開示されているような複合λ／２波長板および、または複屈折性のくさび（ＢＲＷ）要素を含んでもよい。
【００６８】
その後、光信号は自由空間を通って、例えば、Ｎｅｗｐｏｒｔ、Ｓｐｅｃｔｒａ  Ｐｈｙｓｉｃｓまたは、代替の光学供給者から入手可能な光回折格子、プリズムまたはグリズムなどの光回折要素４１に伝送され、ここで個別の波長チャネルの伝播方向は、所定の距離を経て、信号はそれぞれ完全に空間的に分離されるように、互いに対してわずかに角度分離される。それぞれの光信号は、２００ＧＨｚと１２．５ＧＨｚの間に及ぶチャネル間隔として、国際電気通信連合（ＩＴＵ）によって公衆通信回線用に構成された、所定の分光幅Δωによって特徴付けられる。
【００６９】
空間的に分離された光信号はその後、光回折要素４１から離れた所定の距離に設置される位相マトリクス光プロセッサ４２に入射する。光プロセッサは、入射光信号の位相で動作する、個別にアドレス可能なピクセル要素４４の二次元アレイである。適切な処理装置の例は、ディスプレーおよび投射用途に通常使用される液晶アレイで、米国カルフォルニア州サンパブロ市のＭｉｃｒｏＤｉｓｐｌａｙなどの多様な関係筋から入手可能である。
【００７０】
個別の波長チャネルは、再結合するように第二の光回折要素４５へ再び方向付けられる。第二の一連の光調整要素４６は、再結合したＤＷＤＭチャネルを集中させて、光通信システムの好ましい実施態様では、通信リンクにおける次の範囲のＳＭＦ段階（図３の２５）である光出力ファイバポート４７を作り出す。
【００７１】
位相マトリクス光プロセッサの図６を、透過モードで表した。位相マトリクス光プロセッサは同様に反射モードで作動してもよく、この場合には、光回折要素４１および４５は同一の層素であり、また光調整要素４０および４６もまた同一の要素である。この反射構成は複雑性を削減し、光処理装置の製造可能性を向上させるので、好ましい。
【００７２】
それぞれの波長チャネルが、この場合は、波長チャネルω１が強度プロファイル４８を有する領域４３に進むよう示される、図７に示す領域のうちの一つに入射するように、位相マトリクス光プロセッサは、光回折要素と同一面の複数の領域に分割される。図８は、その表面に個別にアドレス可能なピクセル４４を有する位相マトリクス光プロセッサ６０を図式的に示す。それぞれの波長チャネルは、分散軸（矢印６４によって示される軸）の強度分布６３を有する位相マトリクス光プロセッサの領域４３に入射する。好ましい実施態様では、領域はそれぞれ、分散軸に約１０から１２ピクセルを、直交軸に約５００ピクセルを含む。他の実施態様では、必要に応じて、どちらの軸のピクセル数も増加してもよく、より優れた解像力を得て、その結果、チャネルの位相のより微細な調整を得る。直交軸におけるそれぞれのチャネルの強度分布６５をさらに示す。ピクセル４４はそれぞれ、そのピクセルに入射する光線の位相を修正するために多くのレベルのうちの一つに駆動する。個別のチャネルの位相が、光線の周波数の関数として修正してもよいように、回折面の複数のピクセル４４を含む。個別のチャネル、すなわち、対応する領域４３と共に発生する、分光幅内の個別のピクセルそれぞれは、望ましい位相シフトの量を光信号に付与するよう電子的に調整してもよい。
【００７３】
周波数軸のチャネルを横切る位相変調のプロファイルは、チャネル間のＣＤおよびＧＶＤの不一致などの先行する光ファイバ範囲の伝播効果を補償するよう構成してもよい。回折軸に対して直交の軸に沿うピクセルレベルの変調は、例えば、ＲＯＡＤＭの交換用途として使用してもよく、ここでチャネルは、ドロップポートに見られるような、別の光ファイバに個別に方向付けられる。この機能性の例は、相当する米国特許出願１０／７０６９０１および１０／８６８５２１に見られる。
【００７４】
図９は、周波数の軸の二つの波長チャネルを横切る光位相マトリクスプロセッサの個別のピクセル４４の駆動レベルのグラフを示す（図８のピクセル６６）。位相マトリクス光プロセッサの第一領域６７では、ピクセルは、周波数の軸（プロセッサの分散軸として知られる）に沿って構成され、ＣＤ分散の調整された量を、この領域の光波長チャネル（チャネルＡ）の入射に提供する。チャネルを横切る位相プロファイルの放物線の性質は、方程式６で定義した、光位相と分散との関係によって決定する。ＤＷＤＭの次に隣接する波長チャネル（チャネルＢ）で動作するよう選択された隣接する領域６８は、入射波長チャネルによって蓄積されたＧＶＤの所定の量−を単に補償するよう独立して構成されてきた。チャネルを横切る周波数に関連する線形位相プロファイルは、方程式５で定義した、光位相とＧＣＤとの関係によって決定する。
【００７５】
さらに、個別の光チャネルの増幅調整は、分散軸に対して直交の軸の位相ランプを構成することにより得てもよい。この型の位相プロファイルは、位相プロファイルを適切に選択することにより、それぞれ個別のチャネルの既定のパーセントを、既定の出力ポートに方向付けるために使用して、光線の必要な量を特定の格子次数に方向付ける回折位相格子を作成してもよい。この技法は、相当する米国特許出願１０／７０６９０１および１０／８６８５２１で開示されているものと同様の全光学的に再構成可能なＲＯＡＤＭとして使用してもよい。この位相ランプは一般に、２πに達する光線に付与する有効な位相を毎回リセットする。この方法は、リセット地点の位置を単に調整することにより、任意の位相シフトを信号に付与するために使用してもよい。
【００７６】
図１０は、単一の波長チャネルのために液晶の光波長プロセッサに設置された任意の位相プロファイルの三次元描写である。個別のピクセル４３の高さは、そのピクセルの入射光線に付与される位相変化の量を示す。分散軸５７の位相プロファイルは、線Ａ−Ａに呈するように、図１１に示す二次プロファイル６６である。波長プロセッサの直交面では、位相プロファイルは、図１０の線Ｂ−Ｂに呈するように、図１２に示す２π繰り返しランプ６７である。さらに、任意の位相シフト６９が、リセット地点が発生するピクセルを単に調整することにより、光波長プロセッサの入射光線にいかに付与してもよいかを示す第二の位相ランプ６８を図１２に表す。
【００７７】
好ましい実施態様では、光信号は電子信号に変換されないが、光領域にとどまることを留意されたい。これにより、それぞれのチャネル専用の独立した電子装置を有することにより、システムの複雑性が削減される。通信リンクが次世代の光ネットワークによって要求される、より高速なビットレート通信信号を有することができるように、光領域内の信号を維持することによっても、通信リンクの容量を増加させる。しかしながら、光プロセッサ自体電子的に調整可能であり、それで、リンク劣化における多様な要素として、時間と共に範囲から範囲にわたって光伝送リンクの必要性が変化するにつれて、補償の活動的な再構成にそれ自体が役立つ。
【００７８】
（非線形効果の補償）
光ファイバは、通常新しい波長の生成をもたらす非線形効果の範囲を支持することができる。ＤＷＤＭ通信システムでは、光チャネルのＯＳＮＲに影響を与える最も一般的な非線形処理は、光カー効果により二つ以上の波長の信号間の混合と関係している。非線形の処理はまた、非線形媒体において伝播する光パルスの位相構造の修正をもたらす。これらの効果の大きさは、いくらかの出力に上昇する入射場の強度による。ＳＰＭ効果は、非線形処理の別の例であるが、上述のとおり、それ自体がパルスの相互作用であるので、信号のＯＮＳＲの完全性には通常影響を与えない。
【００７９】
非線形処理は通常劣っているが、光ファイバでは、ファイバによって伝達される総合出力は比較的小さいとしても、ＳＭＦの小さなモード場の断面は高い場の強度をもたらす。このような理由から、光非線形処理は、光ファイバ通信リンクを設計する場合、真剣に考慮され、理解される必要がある。
【００８０】
光ファイバの解決の難しい非線形処理の大部分は、三つの場の相互作用が第四の生成につながる三次の非線形処理である、四波混合（ＦＷＭ）である。処理の一般的な説明は、信号の異なる周波数で屈折指数を変調するために、光ファイバの束縛電子と相互作用する、二つの異なる周波数の光線を含む。その後、光線が指数変調に直面するように変調され、異なる周波数でアップシフトまたはダウンシフトされ、元の光信号に対する側波帯の生成をもたらす。
【００８１】
ＦＷＭは、悪化した場合のω１＝ω２に対する光ファイバにおいて比較的容易に満たされる、位相一致の条件ω１＋ω２＝ω３＋ω４によって規定される。この場合は、周波数ω１の強度の信号は、周波数ω３＝ω１−Δωの第三の信号と相互作用し、周波数ω４＝ω１＋Δωで対称的にω１の周囲に位置する第四の信号を生成する。それぞれがΔωの周波数によって分離される、多数のチャネルを含むＤＷＤＭシステムでは、ＦＷＭは、隣接する光信号によって、それぞれの周波数で効率的に結実する。すなわち、周波数ωｎのｎ次光チャネルはそれ自体、およびΔωによってωｎから間隔をあける隣接するチャネルω（ｎ−１）と相互作用する。これは、ωｎ＋Δω＝ω（ｎ＋１）の周波数で発生する、ＦＷＭ処理によって、周波数ωｎ＋Δωで新しい信号を生成する。すなわち、ＦＷＭ製品は、次に隣接しているチャネルの周波数の光信号のＯＳＮＲを低下させるそのような周波数でノイズ項としてそれ自体を示す。新しく生成された信号は、ＤＷＤＭ通信システム、特に伝送されたパルスの位相情報に依存するシステムにおいて、この処理を重要な混信機構にもする励起波長の位相情報を含む。
【００８２】
ＦＷＭは光信号の低下の原因とる主な非線形効果である。処理によって生成された新しい周波数は、それぞれの波長チャネルのＯＳＮＲを次々と低下させる、二つの波長チャネル間に干渉項をもたらす。相互位相変調（ＸＰＭ）は事実上、ファイバ内のＦＷＭの副生成物である。ＸＰＭについて考える別の方法は、それが周波数ω１およびω２のファイバで移動する二つのパルス間で発生することである。光ビートは、異なる周波数（ω２-ω１）の二つのパルスによって生成される。このビートはパルスを変調し、ＦＷＭ処理によってω３＝２ω２＋ω１のノイズ項を生成する。それは、それが同一の周波数で発生するので、次の隣接する波長チャネルのＯＳＮＲを低下するω３のこのノイズ項である。周波数Δωの差異が小さいので、ＦＷＭの相互作用は、二つの隣接する波長チャネルの間で最も強く、チャネルが相互作用できる、長いコヒーレンス長をもたらす。コヒーレンス長ＬＣＯＨは以下のように定義する。
【００８３】
【数８】
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ここで、大きなＦＷＭが領域Ｌ＜ＬＣＯＨのファイバの長さに生じ、チャネルが同相にとどまる距離を、チャネルがファイバを通って伝播すると事実上考えてもよい。したがって、周波数Δωの差異が小さいので、ＦＷＭの相互作用は、二つの隣接する波長チャネルの間で最も強くなる。
【００８４】
比較的大きくないが、それでも重要な、ＦＷＭ効果と絡み合う特長は、異なる速度でファイバを通して伝播する、異なる周波数のパルスのＧＶＤである。当該の二つのチャネルの間のＧＶＤの差異は、ＧＶＤの不一致として知られている。この特長は、時間領域で重なり合う、二つ以上のパルスに関連する非線形現象の説明におけるウォークオフ効果に通じる。さらに具体的には、二つの光パルスの間の非線形相互作用は、比較的速く移動するパルスが、比較的遅く移動するパルスを通って完全に移動すると、発生が中止する。二つのパルスの間の分離は、以下のように定義されるウォークオフパラメータｄ１２によって説明される。
【００８５】
【数９】
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ここで、ｖｇ（ωｉ）は周波数ωｉの光パルスの群遅延である。パルスの幅Ｔについては、ウォークオフ長は以下のように定義する。
【００８６】
【数１０】
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光信号のＦＷＭはまた、伝播する波の構造に依存することから見られるように、相互作用する光信号の位相に依存する。効果は、パルスが同相の場合に最も高くなる。したがって、パルス間のコヒーレンスもまた最も高くなる場合、リンクの範囲の最初のときに重なり合う周波数ω１およびω２の二つのパルスは、最も非線形な結合に直面する。隣接したチャネルの相対位相が長距離にわたり維持されるので、パルスがファイバを通って伝播するにつれて、非線形効果は蓄積する。パルスがファイバを通って伝播するに伴うパルスの効果は、ＮＬＳＥの「
【００８７】
【数１１】
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」項（式１）によって規定され、ここでＥは、方程式４で定義される伝播する波の構造である。
【００８８】
これらの非線形効果を補償する本方法は主に、補償よりも効果の最小化に向けて焦点を置く。これは通常、分散マップおよび伝送リンクを作り上げる個別のファイバの長さを管理することにより達成される。次の範囲の最初のパルスは完全に重なり合うことはないので、一般的な分散管理されたリンクは、隣接するチャネルの間で発生するＧＶＤの不一致によってわずかに利益を得るが、リンクの全体の長さにわたりＯＳＮＲを低下するように行動する、結合の残余量がまだ存在する。
【００８９】
より良い解決策は、リンクを伝播する光パルスが、蓄積された非線形の集積を自己補償するような方法で、光信号を操作することである。これは、相互作用する光パルスの位相関係を操作することによって達成してもよい。同相である二つの光信号は、ＦＷＭ相互作用によって追加の信号を生成するよう相互作用する。この相互作用が発生する距離は、方程式９で定義されたウォークオフ距離Ｌｗによって規定される。すなわち、関与するパルスが完全に重なり合い、また同相である場合、非線形の相互作用は正の向きで最も強くなり、また重なりが減少し、通常の伝播の結果パルスが互いに対して相分離に直面するにつれて、相互作用の強度は減少する。
【００９０】
相互作用する二つのパルスが完全に異相である場合、相互作用は平等に強いが負の向きであるという点において、ＦＷＭ処理は相互性質を有する。これは、図１３および図１４においてより明白に見られる。図１３は、通信リンクにおいてＳＭＦの一つの範囲に沿う伝播距離の関数として、非線形の相互作用のグラフを示す。この図では、範囲に沿う多様な距離で異なる周波数の二つの任意の光パルス５０および５１の図的記述もまた表す。非線形の相互作用の強度が正の向きで最大であるように、ファイバの最初（ｚ＝０）で、二つのパルスが完全に重なり合い、また同相（矢印５２および５３によって表す）である。パルスがファイバに沿って伝播するにつれて、パルスが完全に離れて移動するとき、相互作用の強度はゼロ（５４）まで減少するように、群遅延の速度の差異によって、二つのパルスの重なりは減少する。
【００９１】
図１４は図１３と同様のグラフを示すが、それは二つの異なる光パルス５５および５６すなわち異なる周波数間の相互作用を表すが、この場合は、二つのパルスの相対位相は１８０度またはπラジアンであり、すなわち、パルスは異相である。この場合は、パルスが範囲の最初で重なり合うと、非線形の相互作用は再度最初に最大であるが、相互作用の符号は負となる。再度、パルスがＧＶＤのため離れて移動するにつれて、相互作用の強度は、地点５７に示すように、ゼロまで減少する。
【００９２】
非線形の相互作用にあるこの相互性は、図１５に見られるように、有効に使用される。この図は、光ファイバリンクの二つの範囲にわたる二つの光パルス間のＦＷＭの強度を表すグラフである。増幅器／補償ノードは、それぞれの範囲（ノード１およびノード２）の端部に含まれる。リンクの最初（ｚ＝ｚ１）では、異なる周波数の二つのパルス７０および７１は同相で重なり合っている。したがって、非線形の相互作用の強度は、パルス間で最大であり、ＦＷＭ製品の強度急速な率で増加している。パルスがｚ方向でファイバに沿って伝播するにつれて、相互作用の強度は減少し、ＦＷＭ製品の集積の強度率が増加するように、それらは離れて移動する（ｚ＝ｚ２）。パルスが完全に離れて移動したとき（ｚ＝ｚ３）、ＦＷＭ製品の強度は最大レベルに達し、範囲に従ってそれ以上増加しない。
【００９３】
最初の増幅器／補償ノード（ノード１）では、前述のように、信号の振幅のひずみおよび光波長プロセッサを補償するために、ＥＤＦＡが設置されている。光プロセッサは、時間内に二つのパルスをそれらの初期の相対関係に戻す最初の範囲を通る伝播に直面したＧＶＤおよび分散を補償する。この場合は、二つのパルスは、非線形の相互作用の大きさが最大（地点ｚ＝ｚ４）となる、重なり合う関係に戻される。さらに、光プロセッサはまた、他に対する一つのパルスへのπラジアンの追加の位相シフトを付与する（前述し、図２のチャネルＡおよびＢに表した同様の方法で）。これは、非線形の相互作用の符号が負となるように、二つのパルスが今は完全に異相であることを確実にする。今では、パルスが伝播するにつれて、第一の範囲に生成されたＦＷＭ製品は、ＦＷＭ処理の相互性のために事実上巻き戻されている。したがって、図１５に見られるように、パルスが光リンクの範囲２を通って伝播するにつれて、範囲１に最初に生成されたＦＷＭ製品の強度は、パルス間の重なりの量に率が比例して減少し、すなわち、第二の範囲の端部で、二つのパルスのＦＷＭ製品の強度が実質上再度ゼロになるように、非線形性は巻き戻されている。
【００９４】
前述のように、一般的な従来の分散管理されている光通信リンクは、光信号が補償段階の十分な利点を獲得するように、管理されたリンクの全長を移動するとき、最も効果的となる。信号がリンクに沿った多様な地点でアドおよびドロップされる再構成可能な光リンクでは、信号は補償段階の利点を受けず、それで、蓄積された非線形効果は非常に多様となる可能性がある。こうした状況を改善するための方法は、非線形の集積を最小限にするために、本発明の好ましい実施態様の活動的な再構成可能な性質を利用する。非線形性が二つの範囲にわたる隣接するチャネル間で巻き戻されているときの前述の方法を使用することによって、信号の最悪の事態の想定が、二つ範囲だけにわたり獲得される蓄積された非線形性に関してリンクに追加される。
【００９５】
一つの技法では、二つのチャネル間のＦＷＭ製品が集積しないように、二つの隣接するチャネル（例えば、チャネル１および２、３および４、５および６など）の全ての組は、独立した方法で処理することができる。すなわち、第一の範囲の後のノード１（その後１ノードおき）では、チャネルのＣＤは完全に補償され、隣接するチャネルの組の間のＧＶＤの不一致は、実質上ゼロに戻る。二つのチャネルにつき一つ（すなわち、チャネル２、４、６など）はまた、πラジアンの追加の位相シフトを受け、前記チャネルを隣接するチャネルと位相の不一致とさせる。これにより、チャネル間の非線形性は、図１５に説明したものと同様な方法で、次の範囲を通る伝播の間に、巻き戻すことができる。
【００９６】
この技法は、チャネルの組（すなわち、チャネル１および２、３および４など）のこの第一の組に有効であるが、チャネル２および３（ならびに４および５、６および７など）間で蓄積する、非線形のＦＷＭ効果を考慮に入れない。これを最小限にする技法は、それぞれ次のノード、例えば、ノード２、４、６などでの同様な操作を実行することであるが、チャネル１および２のＧＶＤを補償する代わりに、チャネル２および３間の相対ＧＶＤは実質上これらのノードでゼロに戻る。
【００９７】
ＧＶＤの監視は定期的なポーリングに有利となり得、システムが老朽化し、光ファイバ要素の性質におけるドリフトを引き起こす温度差にさらされる、較正係数を検証する。これは、それぞれの波長チャネルからクロック信号を引き出し、前の値および他のチャネルのクロック信号と受けたクロックの位相とを比較することにより達成してもよい。
【００９８】
この方法は、四つの光チャネルω１からω４（それぞれ９１から９４）のＧＶＤのグラフを示す、図１６により明白に示す。影付きの領域９５は、ＦＷＭの非線形の相互作用が最も強くなるそれぞれの範囲に沿う領域を示す。それぞれのチャネルは最初に、ゼロ（すなわち、ΔＴ＝０）の相対ＧＶＤを有し、ＣＤを有しないと見なされる。
【００９９】
それぞれのチャネルは、通常の方法でＤＣＦの次の長さによって部分的に補償される範囲のＳＭＦにおいてＣＤおよびＧＶＤに直面する。範囲１（９６）の端部では、チャネルは、ＣＤの特定の量（グラフの垂直軸におけるチャネルの幅によって表わされる）およびＧＶＤの不一致を維持した。増幅段階の後、第一のノードでは（図示せず）、信号は、本発明の光プロセッサの好ましい実施態様に送られる。ＣＤは最初に補償され（領域９７によって示す）、チャネル（ω１およびω２）ならびに（ω３およびω４）の組の間のクロック信号ＧＶＤは、ノード１（９８）の端部で初期値のΔＴ＝ΔＴ１２＝ΔＴ３４＝０まで戻る。チャネルの隣接する組の間のＧＶＤの補正に加えて、それぞれ第二のチャネル（すなわち、チャネル２および４）はそれぞれ、範囲２のチャネルの組の間の相対ＧＶＤが範囲１を通る伝播の間に相対ＧＶＤに実質上相当した状態を保つので、範囲１に蓄積された非線形効果が範囲２を通る伝播の間に巻き戻されるように、πラジアンの位相シフトを受ける。現時点では二倍の残余ＧＶＤと同等なチャネル２および３（ΔＴ２３）の間のＧＶＤは、この段階では調整されない。
【０１００】
ノード２では、それぞれのチャネルのＣＤは再度補償されるが（領域９９に表す）、この場合は、チャネル２および３の間のＧＶＤの不一致は、ノード１でのその値と同等になるよう調整される。範囲１および２を通る伝播の間にこれら二つのチャネルの間に蓄積する非線形効果が、チャネルが次の範囲を通って伝播するにつれて巻き戻され始めるように、これらのチャネルのうちの一つ（例えば、チャネル３）はまた、πラジアンの追加の位相シフトを受ける。
【０１０１】
伝送リンクのそれぞれのノードでは、ＣＤおよびＧＶＤは、前の範囲の特定のファイバおよび伝送の長さを考慮に入れるよう活動的に再構成されてもよい。好ましい実施態様の第一の生成モデルを使用した初期の試験は、幅約６０ＧＨｚのチャネルを横切って±１００ｐｓ／ｎｍより超えたものを提供するよう示した。３０ＧＨｚのチャネル幅については、ＣＤの補償の量は、５００ｐｓ／ｎｍを超えるよう示した。既存の活動的でないＣＤの補償器と共に、調整可能な補償の量は、４０ギガビット／秒で作動する次世代の光ネットワークに対処するには十分すぎるほどである。これらの限度は本実施態様用に決定され、分散補償の量およびビームの開口数のために選択された結果である。システムパラメータのさらなる最適化は、達成可能な補償の量を向上させるのに可能である。
【０１０２】
本発明の好ましい実施態様によって提供されるネットワークノードのそれぞれにおける位相および強度の独立した調整は、以下のような広範囲の潜在的なシステムレベルの適用を広げる。
●それぞれのチャネルベースで整備および調整する、ＣＤの補償
●ＦＷＭ、群遅延および位相補償などの非線形伝送効果の抑制
●システムＯＳＮＲを最大化するための、特別注文の光フィルタリング
●例えば、位相偏移変調（ＰＳＫ）受信器などの増幅変化に対する位相
●単一装置内のネットワークアーキテクチャの再構成および多重伝送標準（例えば、１０ギガビット／秒および４０ギガビット／秒）を含む波長チャネルの継ぎ目のないアドおよびドロップ
本明細書に説明した、および／または図面に示した光通信システムおよび方法は、ほんの一例として提示され、本発明の範囲に関しては制限していない。別段の特別な提示がない限り、光通信システムおよび方法の個別の側面および要素は修正されてもよく、または代用されてきたので知られている同等物、または将来開発される可能性のある、もしくは将来基準を満たした代用品として考えられる可能性のある、まだ知られていない代用品であってもよい。潜在用途の範囲は大きいため、また本光通信システムおよび方法が多くのかかる変形物に適合性のあることを意図しているため、請求する発明の範囲および精神内にとどまる一方で、本光通信システムおよび方法はまた、多様な用途のために修正されてもよい。
【０１０３】
上述の方法は、それぞれのチャネルベースのＤＷＤＭ電気通信の用途において光ファイバに伝播する信号の光信号の低下を補償する改良された方法を少なくとも実質上提供することが理解されるであろう。
【０１０４】
本発明のさらなる特長および利点は、以下の添付図面と併用して、本発明の好ましい実施態様の以下の詳細な説明から明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】図１は、ＤＷＤＭ電気通信リンクにおける複数の光チャネルの群速度遅延の従来技術の分散マップを表すグラフである。
【図２】図２は、それぞれの個別のチャネルが、チャネルの分光幅にわたり所定の補償する位相プロファイルを受ける波長処理装置の離散的領域の、複数の波長チャネルの入射の光強度を示す。
【図３】図３は、一般的な電気通信リンクにおける要素の概略図である。
【図４】図４は、本発明の実施態様を含む、図３の電気通信リンクのノードの詳細を示す。
【図５】図５は、本発明の第二の実施態様を含む、図３の電気通信リンクのノードの詳細を示す。
【図６】図６は、本発明の好ましい実施態様の光処理装置の概略図である。
【図７】図７は、好ましい実施態様の位相マトリクスプロセッサの領域および受信波長チャネルの位相を修正するために、領域のピクセルに構成される任意位相プロファイルの詳細である。
【図８】図８は、装置のピクセル、およびそれぞれの領域が空間的に分離された波長チャネルを修正する、領域に装置の区分を示す位相マトリクスプロセッサの概略図の上面である。さらに、この図には、本システムの好ましい実施態様のそれぞれの直交面における波長チャネルの一般的な強度プロファイルを図示する。
【図９】図９は、二つの隣接する波長チャネルに対応するプロセッサの二つの領域にわたる位相マトリクスプロセッサにピクセルに構成されてもよい、任意の位相プロファイルのグラフである。
【図１０】図１０は、単一波長チャネルのための液晶光波長プロセッサに構成される任意の位相プロファイルの三次元描写である。
【図１１】図１１は、図１０の線Ａ−Ａ上に引かれる分散軸の位相プロファイルの断面である。
【図１２】図１２は、図１０の線Ｂ−Ｂ上に引かれる位相プロファイルの断面である。
【図１３】図１３は、異なる周波数の二つの同相パルスが標準ＳＭＦの長さを通して伝播している時の、それらの間の非線形ＦＷＭ相互作用強度を示すグラフである。
【図１４】図１４は、異なる周波数の二つの異相パルスが標準ＳＭＦの長さを通して伝播している時の、それらの間の非線形ＦＷＭ相互作用強度を示すグラフである。
【図１５】図１５は、異なる周波数の二つのパルスが、本発明の好ましい実施態様による電気通信リンクの二つの範囲を通して伝播している時の、それらの間のＦＷＭ製品の強度のグラフである。
【図１６】図１６は、本発明の好ましい実施態様によるＤＷＤＭ電気通信リンクの複数の光チャネルの群速度遅延の分散マップを表すグラフである。
【図１７】図１７は、本発明の好ましい実施態様の光補償方法の概要である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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