(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティの第１の端部の第１のミラー（６４）、および第２の端部の第２のミラー（４１）と、
第１の偏光面において偏光を有する光を増幅するように構成された光増幅器（６３）であって、第１のミラー（６４）の上流のキャビティ内に配置された光増幅器（６３）と、
光増幅器（６３）からの光を第２のミラー（４１）に、およびその逆に、送信するように構成された光導波路（５−２）と、
光増幅器（６３）の上流および光導波路（５−２）の下流のキャビティ内に配置された第１の非相反偏光回転子（８２）と、
光導波路（５−２）の上流および第２のミラー（４１）の下流のキャビティ内に配置された第２の非相反偏光回転子（８１）とを備え、
第１の非相反偏光回転子（８２）および第２の非相反偏光回転子（８１）が、光導波路（５−２）の複屈折を補償し、第２のミラー（４１）で反射された後で光増幅器（６３）に再入射する光が、実質的に第１の偏光面に位置する偏光を有するように、偏光を回転させるように構成された、波長分割多重受動光ネットワーク用の光送信機構成（７）。
【請求項２】
光導波路（５−２）が偏光に影響を及ぼし、
第１の非相反偏光回転子（８２）および第２の非相反偏光回転子（８１）が、ファラデー回転子であり、および／または、
第１の非相反偏光回転子（８２）および第２の非相反偏光回転子（８１）が、偏光をそれぞれの経路で実質的に±４５度回転させるように構成される、請求項１に記載の光送信機構成（７）。
【請求項３】
第１の非相反偏光回転子（８２）および光増幅器（６３）が小型フォームファクタ接続可能ユニット内に統合される、請求項１または２に記載の光送信機構成（７）。
【請求項４】
光導波路（５−２）の上流および第２の非相反偏光回転子（８１）の下流のキャビティ内に波長選択ユニット（４０、４２）をさらに備え、波長選択ユニット（４０、４２）が、
第１の波長（λｕ２）で、光増幅器（６３）から来る光から、光をフィルタリングして、
第１の波長（λｕ２）で、フィルタリングされた光の一部を波長選択ユニット（４０、４２）の反射ポート（ＮＰ１）を介して第２のミラー（４１）に結合するように構成され、
それによって、第１の波長（λｕ２）で、キャビティ内を前後に伝搬する光学的放射を発生させる、請求項１から３のいずれか一項に記載の光送信機構成（７）。
【請求項５】
波長選択ユニット（４０、４２）が、
第１の波長（λｕ２）で、フィルタリングされた光のさらなる部分を波長選択ユニット（４０、４２）の出力ポート（ＮＰ０）に導き、それによって第１の波長（λｕ２）で光信号を出力ポート（ＮＰ０）に提供するようにさらに構成される、請求項４に記載の光送信機構成（７）。
【請求項６】
波長選択ユニット（４０、４２）が、光マルチプレクサ／デマルチプレクサ（４０）、および／または光パワースプリッタ（４２）を備える、請求項４または５に記載の光送信機構成（７）。
【請求項７】
第２の非相反偏光回転子（８１）および第２のミラー（４１）、または第２の非相反偏光回転子（８１）および第２のミラー（４１）の機能を提供するように構成された、結合されたファラデー回転子ミラー、ならびに波長選択ユニット（４０、４２）が、光導波路（５−２）を介して光増幅器（６３）に光学的に接続された遠隔ユニット（４）を形成する、請求項４から６のいずれか一項に記載の光送信機構成（７）。
【請求項８】
第１の波長（λｕ２）で光学的放射を変調するように構成された変調器（６２）であって、キャビティ内に配置された変調器（６２）をさらに備える、請求項４から７のいずれかに記載の光送信機構成（７）。
【請求項９】
光増幅器（６３）および変調器（６２）が、非冷却半導体光増幅器を使用して実装される、請求項８に記載の光送信機構成（７）。
【請求項１０】
光増幅器（６３）および変調器（６２）が、多量子井戸半導体光増幅器を使用して実装される、請求項９に記載の光送信機構成（７）。
【請求項１１】
光増幅器（６３）の上流および第１の非相反偏光回転子（８２）の下流の偏光子（９０）であって、第１の偏光面において偏光を有する光だけが光増幅器（６３）から送信されることを保証するように構成された偏光子（９０）をさらに備える、請求項１から１０のいずれかに記載の光送信機構成（７）。
【請求項１２】
第１の偏光面を有する変調光を生成するように構成された半導体光増幅器（６５）と、
部品（６−２）の背面側の、変調光を反射するように構成された反射部（６４）と、
部品（６−２）の前側の、変調光の偏光を回転させて、それによって変調光信号を生じさせるように構成されたファラデー回転子（８２）と、
部品（６−２）の前側の、変調光信号を部品（６−２）の外部の光導波路（５−２）に提供するように構成された出力ポートとを備え、
光導波路（５−２）および外部の反射部（４１）と結合された外部のファラデー回転子（８１）と共に、ファラデー回転子（８２）が、光導波路（５−２）の複屈折を補償し、外部の反射部（４１）で反射された後で光増幅器（６３）に再入射する光が、実質的に第１の偏光面に位置する偏光を有するように、偏光を回転させるように構成された、変調光信号を生成するように構成された光学部品（６−２）。
【請求項１３】
光アップリンク信号（Ｕ２）を送信するように構成された光ネットワークユニット（６−２）と、
フィーダファイバ（３）上で光アップリンク信号（Ｕ２）を多重化するように構成された遠隔ノード（２）と、
遠隔ノード（２）を光回線終端装置（２）に接続するフィーダファイバ（３）と、
光アップリンク信号（Ｕ２）を受信するように構成された光回線終端装置（２）とを備え、
光ネットワークユニット（６−２）および遠隔ノード（２）が、請求項１から１１のいずれか一項に記載の光送信機構成（７）を備える、波長分割多重受動光ネットワーク（１）。
【請求項１４】
光導波路（５−２）が、遠隔ノード（２）と光ネットワークユニット（６−２）とを接続する分配ファイバである、請求項１３に記載の波長分割多重受動光ネットワーク（１）。
【請求項１５】
光増幅器（６３）を使用することによって、第１の偏光面において偏光を有する光信号を生成および増幅するステップと、
第１のミラー（６４）を使用して、光増幅器の背面側で光信号を反射するステップと、
光増幅器の前側、すなわち背面側の反対側で、最初の回転の分だけ光信号の偏光を回転させるステップと、
回転させるステップの後に、光導波路（５−２）を介して光信号を第２のミラー（４１）に送信するステップと、
送信するステップの後に、第２のミラー（４１）による反射の前に、光信号の偏光を実質的に±４５度プラスまたはマイナス実質的に１８０度の倍数回転させるステップと、
第２のミラー（４１）で光信号を反射させるステップと、
第２のミラー（４１）による反射の後に、光信号の偏光を実質的に±４５度プラスまたはマイナス実質的に１８０度の倍数回転させるステップと、
回転させるステップの後に、光導波路（５−２）を介して光増幅器（５−２）に光信号を送信するステップと、
光増幅器（５−２）に入射する前に、最後の回転によって光信号の偏光を回転させるステップであって、最初の回転および最後の回転が、光増幅器（５−２）に入射する光信号が第１の偏光面に沿って偏光される回転であるステップとを備える、第１のミラー（６４）および第２のミラー（４１）を備えるキャビティ内で光信号を生成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、光アクセスネットワークの分野に関する。詳細には、本明細書は、光送信機、特に（これに限定されないが）ＷＤＭ（波長分割多重）受動光ネットワーク用の光送信機、およびそのような光送信機を備えるＷＤＭ  ＰＯＮに関する。
【背景技術】
【０００２】
受動光ネットワーク（ｐａｓｓｉｖｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｎｅｔｗｏｒｋ）（簡潔にＰＯＮと称する）は、アクセスネットワークの一種、すなわち、複数のユーザがコアネットワーク（たとえば、メトロポリタンエリアネットワーク）のノードに接続できるようにするネットワークである。ＰＯＮは、典型的には光回線終端装置（ＯＬＴ）と光分配ネットワーク（ＯＤＮ）とを備える。次に、ＯＤＮは、複数の光リンク（典型的には石英系シングルモード光ファイバを備える）と、さらに、ルートがＯＬＴに接続されているポイントツーマルチポイント構造を形成するように配列された受動光学部品とを備える。ＯＬＴは、典型的には、サービスプロバイダの中央局（ＣＯ）に配置されている。ＯＬＴのそれぞれの光リンクは、それぞれの光ネットワークユニット（ＯＮＵ）によって、その遠端で終端してもよい。アプリケーションに応じて、ＯＮＵは、ユーザの家庭内（ＦＴＴＨ−家庭へのファイバ）、建物の地下（ＦＴＴＢ−建物へのファイバ）、または１つまたは複数の建物の近くの道路脇（ＦＴＴＣ−道路脇へのファイバ）に配置されうる。
【０００３】
ＷＤＭ  ＰＯＮでは、それぞれのＯＮＵは、上流の波長（ｕｐｓｔｒｅａｍ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）（ＯＮＵがＯＬＴへの送信のために使用する）と下流の波長（ＯＬＴがＯＮＵへの送信のために使用する）とを備える、波長のそれぞれのペアを使用することによってＯＬＴと通信することができる。下流の波長（ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）は、たとえばいわゆるＣバンド（１５６５ｎｍ−１５３０ｎｍ）に位置してよく、これに対して下流の波長は、たとえばいわゆるＬバンド（＞１５６５ｎｍ）に位置してよい。
【０００４】
ＷＤＭ  ＰＯＮでは、ＯＤＮは、典型的には、いわゆる「遠隔ノード」と、遠隔ノードをＯＬＴに接続しているフィーダ光ファイバ（フィーダファイバ）と、遠隔ノードから放射しているいくつかの分配光ファイバ（分配ファイバ）とを備える。それぞれの分配ファイバは、ＯＮＵによって、または複数のドロップ光ファイバ（ドロップファイバ）を介して分配ファイバと複数のＯＮＵとを接続しているパワースプリッタによって、その遠端で終端してよい。フィーダファイバは、典型的には、約５キロメートルから約４０キロメートルの範囲の長さを有する。分配ファイバは、典型的には、環境（都市または地方）、およびアプリケーション（ＦＴＴＨ、ＦＴＴＢ、またはＦＴＴＣ）に応じて、数十メートルから数キロメートルの範囲の長さを有する。遠隔ノードは通常受動ノードであり、すなわち、電源を必要としない受動部品（典型的には、アレイ導波路回折格子、カプラ等）だけを備える。
【０００５】
下流方向では、ＯＬＴがＯＮＵに関連する下流の波長で下流の光信号（下流信号）を生成し、それらの信号を知られているＷＤＭ技法で多重化して、フィーダファイバに沿って遠隔ノードに送信する。遠隔ノードで下流の信号が逆多重化されて、それらの下流の信号のそれぞれが、それぞれの分配ファイバに沿ってそれぞれのＯＮＵに転送される。
【０００６】
上流方向では、それぞれのＯＮＵがそれらに関連する上流の波長でそれぞれの上流の信号を生成し、それぞれ分配ファイバに沿って遠隔ノードに送信する。遠隔ノードは、知られているＷＤＭ技法によって様々なＯＮＵから受信したすべての上流の信号を多重化して、フィーダファイバを通してそれらの上流の信号をＯＬＴへ転送する。ＯＬＴで、上流の信号が逆多重化されて、後続の処理が行われる。
【０００７】
したがって、それぞれのＯＮＵは、それらに割り当てられた上流の波長で送信可能な送信機を備えるべきである。ＯＮＵの製造コストと在庫コストとの両方を最小限に抑えるために、すべてのＯＮＵに「無色」である同じタイプの送信機、すなわち、原則的に、広い波長範囲にわたって光信号を送信することができ、ＯＮＵが分配ファイバの遠端に接続される場合、ＷＤＭ  ＰＯＮ自体によってＯＮＵに割り当てられた適切な上流の波長に光学的に同調することができる送信機を提供することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許出願公開１０１６８８８９．３号明細書
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．６５２
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本明細書では、自己調整直接変調レーザ（ＳＴＭＬ）を使用することによって、無色のＯＮＵを実装することが提案され、自己調整は、レーザが波長選択手段、たとえば遠隔ノード内のアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）に依存する波長のセットに同調するように構成されていることを示す。さらに、ＳＴＭＬは、レージングおよびデータ変調を可能にするために、利得および変調ユニット（ＧＭＵ）をホストする。このようなＳＴＭＬでは、レーザキャビティは、２つの反射手段、たとえば、（ＯＮＵで）利得媒質の隣に配置されうるリアミラー（ｒｅａｒ  ｍｉｒｒｏｒ）と、（遠隔ノードで）波長選択手段の隣に配置されうる遠隔ミラーとの２つのミラーによって画定される。上述したように、ＯＮＵと遠隔ノードとは、分配ファイバによって連結されている。このように、遠隔ミラーは最大数キロメートルの長さを有する分配ファイバによってＧＭＵに連結されてよい。
【００１１】
レーザキャビティは、たとえばＧＭＵなどの能動部品、ならびにＡＷＧ、分配ファイバ、信号タッピングおよび電力モニタのための光カプラ、スプライスおよびファイバピグテールなどの受動部品を含みうる。レーザキャビティ内のすべての受動部品群を、具現化デバイス（Ｅｍｂｏｄｙ  Ｄｅｖｉｃｅｓ、ＥＤ）と呼ぶことができる。
【００１２】
長距離かつ高周波数動作を許可しながら、ＸＦＰ（１０Ｇ小型フォームファクタ接続可能）またはＳＦＰ（小型フォームファクタ接続可能）などの、小フォントファクタ単位での統合を可能にするコスト競争力のあるＯＮＵソリューションを実現するために、チャープ率を最小化しながら、また非冷却モードで動作しながら、利得、出力、および／またはＧＭＵの変調帯域幅を最大化することが望ましい。一例を上げると、半導体に基づくＧＭＵの場合、上述のターゲットパラメータは、通常、ＧＭＵの物理的構造を設計することによって制御されうるトレードオフに連結されている。上記のターゲットパラメータに関するＧＭＵの設計は、通常ＧＭＵの偏光感受型動作を可能にしたときに利益を得ることができる。一例は、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造に基づく半導体デバイスであり、これは非冷却動作時の下で高出力、利得、および変調帯域幅を示したが、これは比較的高い偏光依存利得（ＰＤＧ）という代償を払う。
【００１３】
本明細書は、無色で費用対効果の高いＯＮＵを提供する上述の技術的問題に対処する。高出力、利得、および変調帯域幅で非冷却ＧＭＵを使用して、ＳＴＭＬを利用することが提案されている。この文脈では、ＥＤの複屈折に起因する効果とは無関係にＳＴＭＬ動作を行うための手段が記述される。偏光非依存レーザキャビティを提供する結果、任意のＰＤＧを有する偏光感受型ＧＭＵを使用することができ、すなわち、高出力、利得、および変調帯域幅を実現して、ＧＭＵの非冷却動作を潜在的に可能にする。
【００１４】
ある態様によれば、光送信機構成、たとえばＷＤＭ  ＰＯＮが記述される。本構成は、キャビティの第１の端部に第１のミラー（リアミラーとも呼ばれる）、および第２の端部に第２のミラー（遠隔ミラーとも呼ばれる）をそれぞれ備えうる。第１のミラーおよび第２のミラーは、キャビティ内を前後に伝搬する光学的放射を発生させるレーザキャビティの端部を形成しうる。
【００１５】
この目的のために、本構成は、キャビティ内を伝搬する光を増幅するように（も）構成された光増幅器を備えうる。光増幅器は、第１のミラーの上流のキャビティ内に配置されうる。光増幅器は、第１の偏光、すなわち第１の偏光面内で偏光される光を有する光を生成および／または増幅するように構成されうる。具体的には、光増幅器は偏光依存増幅器でもよく、これは光増幅器の利得および／または出力が入射光の偏光に依存しうることを意味する。このように、光増幅器は、第１の偏光面内で偏光された光に対して最大利得および／または出力を提供するように構成されうる。言い換えると、増幅器は、第１の偏光面の光に対して特に強い増幅利得を示すことができる。さらに、光増幅器は、無色光増幅器、すなわち広い光学スペクトルにおいて光を発生させる光増幅器でよい。
【００１６】
「上流」という用語は、ＷＤＭ  ＰＯＮネットワークで使用される定義に沿って使用され、ＯＬＴからＯＮＵに向かう光の伝搬方向が下流方向と呼ばれ、ＯＮＵからＯＬＴに向かう光の伝搬方向が上流方向と呼ばれる点に留意されたい。
【００１７】
光送信機構成は、光増幅器から第２のミラーに、およびその逆に、光を送信するように構成された光導波路を備えうる。光導波路は、偏光の主軸の複屈折性および変化を示すことができる。このように、光が光増幅器から第２のミラー（およびその逆）に向かって送信される際に、光導波路は、偏光に影響を与えることもでき、変更することもできる。光導波路は、シングルモードファイバ、たとえば遠隔ノードとＯＮＵとを接続するＰＯＮの分配ファイバでよい。
【００１８】
光送信機構成は、たとえば、光増幅器の上流および光導波路の下流のキャビティ内に配置された、±４５度の回転動力がある（「±」という用語は、「プラス」または「マイナス」を意味する）第１の非相反偏光回転子またはファラデー回転子（ＦＲ）を備えうる。言い換えれば、第１の非相反偏光回転子（またはＦＲ）は、光増幅器と光導波路との間に配置されうる。第１の非相反偏光回転子（またはＦＲ）は、偏光を回転させるように構成されうる。このように、回転子に入射する偏光は回転子の入力に対する出力時に変更されうる。第１の非相反偏光回転子（またはＦＲ）は、全体的な回転（すなわち、両方の伝播方向における回転の合計）が実質的に±９０度であるように、上流側方向に光を回転させるように、また下流方向に光を回転させるように構成されうる。具体的には、第１の非相反偏光回転子（またはＦＲ）は、偏光を実質的に±４５度（プラスまたはマイナス１８０度の倍数）回転させるように構成されうる。
【００１９】
光送信機構成は、光導波路の上流および第２のミラーの下流のキャビティ内に配置された、±４５度の回転動力がある第２の非相反偏光回転子（またはＦＲ）を備えうる。言い換えれば、第２の非相反偏光回転子（またはＦＲ）は、光導波路と第２のミラー（遠隔ミラーとも呼ばれる）との間に配置されうる。第２の非相反偏光回転子（またはＦＲ）は、いわゆるファラデー回転子ミラー（ＦＲＭ）を作成するために、光導波路と第２のミラーのすぐ前との間に配置されうる。
【００２０】
全体的に、第１の非相反偏光回転子および第２の非相反偏光回転子（またはＦＲ）は、第２のミラーで反射された後で光増幅器に再入射する光が第１の偏光面と実質的に整列するように、すなわち、光のＳＯＰが増幅器の偏光依存利得の特性に対応するように光が偏光されるように、偏光を回転させるように構成されうる。言い換えれば、戻ってきた光の偏光状態は、増幅器の偏光依存特性に対応する所定の境界内にある。上記で概説したように、第１の非相反偏光回転子（またはＦＲ）が、上流方向における光、および遡る下流方向における光を、それぞれ実質的に±４５度（プラスまたはマイナス１８０度の倍数）回転させることの実行を保証することによって、これを実現することができる。さらに、この第２の非相反偏光回転子（またはＦＲ）が、上流方向における光、および遡る下流方向における光を、それぞれ実質的に±４５度（プラスまたはマイナス１８０度の倍数）回転させることの実行を保証することによって、これを実現することができる。全体的に、再入射する光の適切な偏光は、キャビティを通る往復（たとえば１回の往復）を行った光の合計偏光回転が、実質的に０度または３６０度、あるいはそれらの倍数の合計偏光回転を招いたことを保証することによって実現することができる。
【００２１】
光送信機構成は、光導波路の上流および第２の非相反偏光回転子（またはＦＲ）の下流のキャビティ内に波長選択ユニットを備えうる。具体的には、波長選択ユニットは、ＷＤＭ  ＰＯＮの遠隔ノード内に配置されうる。波長選択ユニットは、第１の波長で、光増幅器から来る光から、光をフィルタリングするように構成されうる。第１の波長で光をフィルタリングするために、波長選択ユニットは、光マルチプレクサ／デマルチプレクサ、たとえばアレイ導波路回折格子、薄膜フィルタ、回折格子、および／またはエシェル格子を備えうる。
【００２２】
第１の波長でフィルタリングされた光の一部が、波長選択ユニットの反射ポートを介して第２のミラーに結合されうる。この目的のために、波長選択ユニットはパワースプリッタまたはカプラを備えうる。このように、波長選択ユニットは、第１の波長の光を、光増幅器によって生成される（無色の）光から分離することができる。このように、第１の波長の光だけが光増幅器にフィードバックされることが保証されうる。これにより、キャビティ内を前後に伝播する第１の波長の光学的放射が生成されうる。
【００２３】
波長選択ユニットは、第１の波長でフィルタリングされた光のさらなる部分を、波長選択ユニットの出力ポートに導くように構成されうる。これにより、第１の波長の光信号は、波長選択ユニットの出力ポートにも提供されうる。この出力ポートは、ＰＯＮのＯＬＴへの上流に光信号を送信するフィーダファイバに接続されうる。
【００２４】
上述のように、波長選択ユニットは、ＰＯＮの遠隔ノードの一部でよい。具体的には、第２の非相反偏光回転子（またはＦＲ）、第２のミラー、および／または波長選択ユニットは、光導波路（たとえば、分配ファイバ）を介して光増幅器に光学的に接続されうる遠隔ユニットに含まれていてもよい。
【００２５】
言い換えれば、第１の波長で光アップリンク信号を提供するように構成された遠隔ノードが記述される。本明細書に記載されるように、遠隔ノードは波長選択ユニットを備えうる。波長選択ユニットは、第１の波長の光信号を、複数の波長を備える光信号から分離するように構成された光マルチプレクサ／デマルチプレクサ（たとえばＡＷＧ）を備えうる。さらに、遠隔ノードは、第１の波長で光信号の少なくとも２つの部分を抽出するように構成された光パワースプリッタを備えうる。光信号の第１の部分は、上記で概説するように第２の非相反偏光回転子（またはＦＲ）として構成されうる非相反偏光回転子（またはＦＲ）に向けられてもよく、本明細書で概説されているように第２のミラーまたはリアミラーとして構成されうる後続のミラーに向けられてもよい。２つの部品（すなわち、ミラーおよびＦＲ）は、結合部品でＦＲおよびミラーの機能を提供できるファラデー回転子ミラー（ＦＲＭ）を共に形成することができる。光信号の第２の部分を遠隔ノードのアップリンクポートに向けて、それによって光アップリンク信号を生じさせることができる。アップリンクポートは、ＯＬＴにつながるフィーダファイバに接続するように構成されうる。さらに、遠隔ノードは、たとえば分配ファイバに接続するように構成されたダウンリンクポートを備えうる。典型的には、遠隔ノードは複数のダウンリンクポートを備える。遠隔ノードは、ダウンリンクポートを介して複数の波長を備える光信号を受信するように構成されうる。複数の波長を備える光信号は、たとえば分配ファイバに接続されたＯＮＵから受信されうる。
【００２６】
光送信機構成は、光増幅器の上流および第１の非相反偏光回転子（またはＦＲ）の下流の偏光子を備えうる。言い換えれば、光送信機構成は、偏光フィルタを備えうる。このような偏光子または偏光フィルタは、予め定められた偏光面における光だけを通すように構成されうる。具体的には、偏光子は、第１の偏光面における偏光を有する光だけが光増幅器から送信されることを保証するように構成されうる。光増幅器（たとえば、利得および変調ユニット）は、異なる偏光で、すなわち、第１の偏光面とは異なる偏光で光を生成することができる（たとえば、自然放出の結果として）。これは、偏光非依存光増幅器の場合は特にそうである可能性がある。偏光子を使用することによって、異なる偏光のそのような光がキャビティを通って移動するのを防止することができる。
【００２７】
光送信機構成は、第１の波長で光学的放射を変調するように構成された変調器を備えうる。この目的のために、変調器は、典型的にはキャビティ内に配置される。一例として、光増幅器および変調器は、半導体光増幅器、たとえば多量子井戸半導体光増幅器を使用して実装されうる。あるいは、光増幅器はバルク増幅器を使用して実装されうる。第１の非相反偏光回転子（またはＦＲ）、光増幅器、第１のミラー、および／または変調器は、小型フォームファクタ接続可能ユニット（たとえば、ＸＦＰまたはＳＦＰ）内に統合されうる点に留意されたい。
【００２８】
さらなる態様によれば、ＷＤＭ  ＰＯＮなどの光学部品が記述されている。具体的には、光学部品は、ＷＤＭ  ＰＯＮのＯＮＵの一部であってもよい。光学部品は、変調光信号を生成するように構成されうる。この目的のために、光学部品は第１の偏光において変調光を生成するように構成された半導体光増幅器を備えうる。さらに、光学部品は、部品の背面側（すなわち、下流方向）に、反射部を備えうる。反射部、たとえばミラーは、変調光を反射するように構成されうる。ある実施形態では、光学部品は、光学部品の前側、特に光増幅器の前側に偏光子を備えうる。具体的には、偏光子は光増幅器に直接隣接してもよく、ＦＲに隣接していてもよい。
【００２９】
また、光学部品は、部品の前側（すなわち、上流方向に向かって）に非相反偏光回転子（またはＦＲ）を備えうる。非相反偏光回転子（またはＦＲ）は、上記で概説した第１の非相反偏光回転子（またはＦＲ）として構成されうる。具体的には、非相反偏光回転子（またはＦＲ）は、変調光の偏光を回転させて、それによって変調光信号を生じさせるように構成されうる。さらに、光学部品は部品の前側に部品の外部の光導波路、たとえばＰＯＮの分配ファイバに変調光信号を提供するように構成された出力ポートを備えうる。光学部品は、小型フォームファクタ接続可能ユニット（たとえば、ＸＦＰまたはＳＦＰ）内に統合されうる。
【００３０】
他の態様によれば、波長分割多重受動光ネットワーク（ＷＤＭ  ＰＯＮ）が記述される。ＷＤＭ  ＰＯＮは、光アップリンク信号を送信するように構成された光ネットワークユニット（ＯＮＵ）を備えうる。典型的には、ＷＤＭ  ＰＯＮは、それぞれが複数の光アップリンク信号を送信するように構成された複数のＯＮＵを備える。複数の光アップリンク信号は、異なる波長を有することができる。さらに、ＷＤＭ  ＰＯＮは、フィーダファイバ上で光アップリンク信号（または、複数の光アップリンク信号）を多重化するように構成された遠隔ノードを備えうる。フィーダファイバは、たとえばネットワークのＣＯに配置された光回線終端装置（ＯＬＴ）に遠隔ノードを接続できる。光回線終端装置は、光アップリンク信号（または、複数の光アップリンク信号）を受信するように構成されうる。光ネットワークユニットおよびＷＤＭ  ＰＯＮの遠隔ノードは、本明細書に概説した特徴のうちのいずれかを有する光送信機構成を備えうる。
【００３１】
さらなる態様によれば、第１のミラーおよび第２のミラーを備える、キャビティ内で光信号を生成するための方法が記述される。本方法は、第１の偏光面内で偏光される光信号を生成するステップ、および／または増幅するステップを備えうる。これは、光増幅器（たとえば、本明細書に記載の無色光増幅器）を使用することによって実現されうる。本方法は、第１のミラーを使用して、光増幅器の背面側（すなわち、光増幅器の下流）で光信号を反射するステップを備えうる。光増幅器の前側、すなわち、光増幅器の上流方向）で、最初の回転の分だけ上流伝搬の光信号の偏光（すなわち、偏光面）を回転させることができる。一例として、最初の回転は実質的に±４５度（プラスまたはマイナス１８０度の倍数）でよい。最初の回転は、上記で概説したように、第１の非相反偏光回転子（またはＦＲ）によって実行されうる。最初の回転の前に、第１の偏光面内で偏光されるのは光信号だけであることを保証するために、光増幅器の出力で光信号が偏光されうる。
【００３２】
回転の後に、光信号は光導波路を介して第２のミラーに送信されうる。本方法は、送信するステップの後に続いて、第２のミラーによる反射の前に、第２のミラーで光信号の偏光を実質的に±４５度（プラスまたはマイナス１８０度の倍数）回転させるステップを備えうる。上記で概説したように、回転は第２の非相反偏光回転子（またはＦＲ）によって実行されうる。続いて、光信号は第２のミラーによって反射される。
【００３３】
光増幅器に向かう下流伝搬では、本方法は、第２のミラーで光信号の偏光を±４５度（プラスまたはマイナス１８０度の倍数）回転させるステップに進むことができる。上記で概説したように、回転は第２の非相反偏光回転子（またはＦＲ）によって実行されうる。回転させるステップの後に、光信号は光導波路を介して光増幅器に送信されうる。さらに、本方法は、光増幅器に入射する前に、最後の回転によって光信号の偏光を回転させるステップを備えうる。一例として、最後の回転は、実質的に±４５度（プラスまたはマイナス１８０度の倍数）でよい。最初の回転は、上記で概説したように、第１の非相反偏光回転子（またはＦＲ）によって実行されうる。光増幅器に再入射する光信号が第１の偏光面内の偏光を有するように、最初と最後の回転を選択することができる。
【００３４】
なお、本明細書で概説した好ましい実施形態を含む方法およびシステムは、スタンドアロンで使用されてもよく、本明細書に開示した他の方法およびシステムと組み合わせて使用されてもよい点に留意されたい。さらに、本特許出願書で概説した方法およびシステムのすべての態様は、任意に組み合わせることができる。具体的には、特許請求の範囲の特徴を任意の方法で相互に組み合わせることができる。
【００３５】
以下で、添付の図面を参照して、本発明を例示的な方法で説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】例示的なＷＤＭ  ＰＯＮを示す図である。
【図２ａ】ＷＤＭ  ＰＯＮの例示的な部分、ならびにそれぞれのＯＮＵに割り当てられた上流の波長および下流の波長を示す図である。
【図２ｂ】ＷＤＭ  ＰＯＮの例示的な部分、ならびにそれぞれのＯＮＵに割り当てられた上流の波長および下流の波長を示す図である。
【図３】図３ａはＷＤＭ  ＰＯＮの例示的な部分のさらなる表示を示す図であり、図３ｂは偏光演算子を使用する、図３ａのＷＤＭ  ＰＯＮの例示的な表示を示す図であり、図３ｃは偏光演算子を使用する、図３ａのＷＤＭ  ＰＯＮの例示的な表示を示す図である。
【図４】図４ａはファラデー回転子を備えるＷＤＭ  ＰＯＮの例示的な部分、および偏光演算子を使用するＷＤＭ  ＰＯＮの表示を示す図であり、図４ｂはファラデー回転子を備えるＷＤＭ  ＰＯＮの例示的な部分、および偏光演算子を使用するＷＤＭ  ＰＯＮの表示を示す図であり、図４ｃはファラデー回転子を備えるＷＤＭ  ＰＯＮの例示的な部分、および偏光演算子を使用するＷＤＭ  ＰＯＮの表示を示す図である。
【図５】図５ａはファラデー回転子を備えるＷＤＭ  ＰＯＮの別の例示的な部分、および偏光演算子を使用するＷＤＭ  ＰＯＮの表示を示す図であり、図５ｂはファラデー回転子を備えるＷＤＭ  ＰＯＮの別の例示的な部分、および偏光演算子を使用するＷＤＭ  ＰＯＮの表示を示す図であり、図５ｃはファラデー回転子を備えるＷＤＭ  ＰＯＮの別の例示的な部分、および偏光演算子を使用するＷＤＭ  ＰＯＮの表示を示す図である。
【図６ａ】利得および変調ユニットに入射する光の偏光状態に関連するキャビティ出力での、偏光の例示的状態を示す図である。
【図６ｂ】利得および変調ユニットに入射する光の偏光状態に関連するキャビティ出力での、偏光の例示的状態を示す図である。
【図７ａ】図６ａおよび６ｂの偏光状態を決定するための、例示的な実験設定を示す図である。
【図７ｂ】図６ａおよび６ｂの偏光状態を決定するための、例示的な実験設定を示す図である。
【図８】ファラデー回転子および偏光子を備えるＷＤＭ  ＰＯＮのさらなる例示的部分を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１は、ＯＬＴ２、フィーダファイバ３、遠隔ノード４、ｎ個の分配ファイバ５−１、５−２、．．．、５−ｎ、およびｎ個のＯＮＵ６−１、６−２、．．．、６−ｎを備える、例示的なＷＤＭ  ＰＯＮ１を概略的に示している。数字ｎは、たとえば８、１６、３２などの、２と等しいか、２以上の整数である。ＯＬＴ２は、フィーダファイバ３によって遠隔ノード４に接続されていることが好ましい。次に、遠隔ノード３は、それぞれの分配ファイバ５−１、５−２、．．．、５−ｎによって、それぞれのＯＮＵ６−１、６−２、．．．、６−ｎに接続されている。
【００３８】
フィーダファイバ３は、最大でたとえば４０キロメートルの長さを有する場合がある。それぞれの分配ファイバ５−１、５−２、．．．、５−ｎが数十メートルと数キロメートルとの間に含まれる長さを有することが好ましい。フィーダファイバ３および分配ファイバ５−１、５−２、．．．、５−ｎは、標準的なシングルモードのＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．６５２に準拠した光ファイバでよい。すべてのＯＮＵ６−１、６−２、．．．、６−ｎは、実質的に同じ構造を有することが好ましい。
【００３９】
さらに、図１に例示的なＯＮＵ６−２の構造が詳細に示されている。ＯＮＵ６−２は、ダイプレクサ６０、受信機６１、変調器６２、光増幅器６３、および第１のミラー６４を備えることが好ましい。ダイプレクサ６０は、分配ファイバ５−２に接続された第１のポート、受信機６１に接続された第２のポート、および変調器６２に接続された第３のポートを有することが好ましい。受信機６１は、たとえばＰｉＮダイオードまたはＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）などの任意の知られている光受信機でよい。変調器６２は、振幅変調器であることが好ましい。光増幅器６３は、そこを通って伝搬する光信号の増幅に適した任意の光学部品を備えうる。光増幅器６３は、高飽和利得、具体的には低入力飽和電力と高出力飽和電力を示すことが好ましい。
【００４０】
変調器６２および光増幅器６３は分離された構成要素でよい。この場合、光増幅器６３は、たとえばエルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を備えることができ、変調器６２は、たとえば電気光学変調器（たとえば、マッハツェンダー変調器、または電界吸収型変調器）、または音響光学変調器を備えることができる。あるいは、変調器６２および光増幅器６３は、駆動信号（たとえば、電気信号）に応じてその利得を変化させるために適した利得媒質を備える同一の構成要素に統合されてもよく、それによって、その出力で振幅変調された光信号を提供する。このタイプの典型的な構成要素は、ＳＯＡ（半導体光増幅器）である。さらに、ＯＮＵ６−２は、駆動信号を変調器６２／光増幅器６３に提供するために適した電子回路（図１には図示せず）をさらに備えうる。
【００４１】
第１のミラー６４は、ＯＬＴ２とＯＮＵ６−２との間の通信に使用される波長範囲内の光信号の反射に適していることが好ましい。具体的には、第１のミラー６４は、単一の構成要素を形成するように、光増幅器６３および／または変調器６２と一体であってもよい。一例として、変調器６２、光増幅器６３、および第１のミラー６４は、反射型ＳＯＡ（または、簡潔に言えばＲＳＯＡ）のような単一の構成要素に実装されてよい。ＲＳＯＡは、たとえばＣバンドＲＳＯＡでよい。
【００４２】
それぞれのＯＮＵ６−１、６−２、．．．、６−ｎは、ＯＬＴ２と通信するために、それぞれの上流波長λｕ１、λｕ２、・・・、λｕｎ、およびそれぞれの下流波長λｄ１、λｄ２、．．．、λｄｎを割り当てていることが好ましい。上流波長λｕ１、λｕ２、．．．、λｕｎ、および下流波長λｄ１、λｄ２、．．．、λｄｎは、ＷＤＭ  ＰＯＮ１を通じてＦＴＴＨ、ＦＦＴＢ、またはＦＴＴＣサービスをユーザに提供するサービスプロバイダによって割り当てられることが好ましい。
【００４３】
図２ｂに示されるように、上流の波長λｕ１、λｕ２、．．．、λｕｎは第１の波長帯Ｂ１に含まれてよく、下流の波長λｄ１、λｄ２、．．．、λｄｎは第２の波長帯Ｂ２に含まれてよい。第１の波長帯Ｂ１および第２の波長帯Ｂ２は、典型的には重複しない。具体的には、第１の波長帯Ｂ１はＣバンド内でよく、第２の波長帯はＬバンド内でよい。隣接する下流の波長λｄ１、λｄ２、．．．、λｄｎ、および隣接する上流の波長λｕ１、λｕ２、．．．、λｕｎは、同じチャネル間隔（たとえば、約１００ギガヘルツ）で間隔を空けられることが好ましい。
【００４４】
ＯＮＵ６−２（および、ＷＤＭ  ＰＯＮ１の他のＯＮＵ）内に設けられたダイプレクサ６０は、フィーダファイバ３に接続された第１のポートを介しての光信号の受信、受信機６１に接続された第２のポートを介しての第２の波長帯Ｂ２に含まれる波長の転送、および変調器６２に接続された第３のポートを介しての第１の帯域幅Ｂ１に含まれる波長の転送に適した１ｘ２のＷＤＭカプラでよい。この第１の実施形態による、ダイプレクサ６０の第１のポートと第２のポートとの間の伝達関数ＰＢ６０−１（実線）、および第１のポート第３のポートとの間のＰＢ６０−２（点線）は、図２ｂに概略的に示されている。
【００４５】
図２ａを参照すると、遠隔ノード４は、波長マルチプレクサ／デマルチプレクサ（ｍｕｘ／ｄｅｍｕｘ）４０および第２のミラー４１を備えうる。ｍｕｘ／ｄｅｍｕｘ４０は、第１のネットワーク側ポートＮＰ０、第２のネットワーク側ポートＮＰ１、およびｎ個のユーザ側ポートＵＰ１、ＵＰ２、．．．ＵＰｎを有するＡＷＧ（アレイ導波路回折格子）を備えることが好ましい。ＡＷＧは、非熱的ＡＷＧであることが好ましい。ｍｕｘ／ｄｅｍｕｘ４０は、環状ＡＷＧ、すなわち、それぞれのユーザ側ポートＵＰ１、ＵＰ２、．．．ＵＰｎが、ＡＷＧの自由スペクトル範囲の整数倍だけ空間を空けられた２つの異なる波長に２つの異なる通過帯域を有することが好ましい。ＡＷＧは、このような２つの異なる波長が、同じＯＮＵ６−ｉ（ｉ＝１、２、．．．ｎ）に割り当てられた上流の波長λｕｉ（ｉ＝１、２、・・・ｎ）および下流の波長λｄｉ（ｉ＝１、２、．．．ｎ）に対応するように設計されることが好ましい。一例として、ユーザ側ポートＵＰ２の２つの通過帯域ＰＢｕ２およびＰＢｄ２が図２ｂに示されている。それぞれのユーザ側ポートＵＰ１、ＵＰ２、．．．ＵＰｎは、それぞれの分配ファイバ５−１、５−２、．．．５−ｎに接続されることが好ましい。
【００４６】
第１のネットワーク側ポートＮＰ０は、光信号のｍ番目の回折次数（ｍは、０、１、２等と等しい）がユーザ側ポートＵＰ１、ＵＰ２、．．．ＵＰｎを通ってｍｕｘ／ｄｅｍｕｘ４０に入射し、上流の波長λｕ１、λｕ２、．．．λｕｎフォーカスと等しい波長と等しい波長を有するポートであることが好ましい。さらに、第２のネットワーク側ポートＮＰ１は、光信号の（ｍ＋ｋ）番目または（ｍ−ｋ）番目の回折次数（ｋはと１と等しい、または１より大きい整数であり、１と等しいことが好ましい）がユーザ側ポートＵＰ１、ＵＰ２、．．．ＵＰｎを通ってｍｕｘ／ｄｅｍｕｘ４０に入射し、上流の波長と等しい波長λｕ１、λｕ２、．．．λｕｎフォーカスと等しい波長を有するポートであることが好ましい。第１のネットワーク側ポートＮＰ０はフィーダファイバ３に接続されることが好ましく、第２のネットワーク側ポートＮＰ１は第２のミラー４１に接続されることが好ましい。
【００４７】
第２のミラー４１は、波長帯Ｂ１およびＢ２の全体にわたって実質的に一定の反射率を有することができる。たとえば、第２のミラー４１は金属コーティングを備えうる。あるいは、第２のミラー４１の反射率は波長に対して変化する場合があり、第２の波長帯Ｂ２（下流の波長）よりも第１の波長帯Ｂ１（上流の波長）において高いことが好ましい。この波長依存性の挙動は、たとえば第２のミラー４１に組み込まれた薄膜フィルタによって得ることができる。これによって、それらの帯域幅要件を緩和することができるので、ＯＮＵ６−１、６−２、．．．６−ｎでより安価なダイプレクサを有利に提供することができるようになる。
【００４８】
上記を考慮すると、図１のＷＤＭ  ＰＯＮ１において、それぞれのＯＮＵ６−１、６−２、．．．６−ｎごとに１つずつ、ｎ個のキャビティが有利に形成されていることがわかる。具体的には、たとえばＯＮＵ６−２だけを参照すると、それに関連付けられるキャビティは、その両端で第１のミラー６４と第２のミラー４１とによって区切られ、光増幅器６３、変調器６２、ダイプレクサ６０、分配ファイバ５−２、およびマルチプレクサ／デマルチプレクサ４０（具体的には、ユーザ側ポートＵＰ２と第２のネットワーク側ポートＮＰ１とを結ぶ回折パス）を備える。
【００４９】
第１の波長帯Ｂ１において、好ましくはキャビティが１より高いループ利得を有するように、第１のミラー６４の反射率、光増幅器６３の利得、第２のミラー４１の反射率、およびダイプレクサ６０の第１のポートと第３のポートとの間の伝達関数ＢＰ６０−２が選択される。この目的のために、光増幅器６３は、第１の波長帯Ｂ１と一致するスペクトル帯域幅を有することが好ましい。これは、キャビティ内に正のフィードバックメカニズムを有利にトリガし、キャビティがその出力の上流方向（すなわち、第１のネットワーク側ポートＮＰ０）でレージング光学的放射を放出するよう誘導する。キャビティの定常状態で、キャビティの放出波長がｍｕｘ／ｄｅｍｕｘ４０とダイプレクサ６０（キャビティのフィルタリング素子として機能する）とによって選択されて、それは上流の波長λｕ２である。言い換えれば、キャビティは上流の波長λｕ２で上流のレーザ送信機ＴＸとして機能し、その出力はｍｕｘ／ｄｅｍｕｘ４０の第１のネットワーク側ポートＮＰ０である。この送信機は、自己調整直接変調レーザ（ＳＴＭＬ）７として実装されている。このようなＳＴＭＬ７、具体的には図２ａおよび２ｂで記述したＳＴＭＬ７は、参照により援用される並行特許出願ＥＰ１０１６８８８９．３号に記述されている。特に、ＳＴＭＬ７の構成要素に関する開示が、参照により援用される。
【００５０】
上記で概説したように、ＳＴＭＬ７の受動部品の複屈折が、レーザキャビティにおける偏光モード分散（ＰＭＤ）、および／または偏光依存損失（ＰＤＬ）をもたらす可能性があることが観察されている。両方の影響は、ファイバの温度および幾何学的位置の変化のために、ならびに構成要素の物性の変動のために、ネットワークの動作中に時間的に変化する場合がある。このようなＰＭＤとＰＤＬの変動は、通常は光増幅器６３および変調器６２を備える利得および変調ユニット（ＧＭＵ）の操作が、入射する光の偏光状態に依存しない場合、ＳＴＭＬに影響を与えない。しかし、ＧＭＵが、偏光依存動作を示す場合、ＳＴＭＬ７の性能は一般的に著しく損なわれており、ＳＴＭＬがまったく動作しない場合がある。
【００５１】
比較的高い利得、出力、および変調帯域幅を有する非冷却ＧＭＵを提供することが可能であることを示してきた。一方、非冷却偏光非感受型ＧＭＵはまだ実証されていない。したがって、非冷却モードで動作する高変調帯域幅、利得および出力ＳＴＭＬの設計を可能にするために、レーザキャビティの偏光非感受型動作を維持しながら、偏光感受型ＧＭＵ構成要素の使用が可能になることが望ましい。結果として、費用対効果の高い、無色のＯＮＵを提供することができる。
【００５２】
図３ａは、ＷＤＭ  ＰＯＮの一部のさらなる例示的な図を示している。図２ａと類似する方法で、フィーダファイバ３、遠隔ノード４、および例示的ＯＮＵ６−２が示されている。遠隔ノード４は、遠隔ミラー４１およびＡＷＧ４０を備える。さらに、遠隔ミラー４１へのファイバまたは導波路４３とＡＷＧ４０とを接続するためのファイバピグテールおよびカプラ４２が示されている。遠隔ノード４は、分配ファイバ５−２を介してＯＮＵ６−２に連結されている。ＯＮＵ６−２は図２ａの文脈で概説した構成要素を備えうる。具体的には、ＯＮＵ６−２は、分配ファイバ５−２と接続するためのファイバピグテール６６を備えうる。さらに、ＯＮＵ６−２は、半導体光増幅器（ＳＯＡ）を使用して実装されうる利得および変調ユニット（ＧＭＵ）６５を備えうる。具体的には、図２ａの文脈で概説したように、ＧＭＵ６５は変調器６２および光増幅器６３（図３ａには別の構成要素として図示せず）を備えうる。さらに、ＯＮＵ６−２は、ＲＳＯＡを形成するためにＳＯＡに統合されうるリアミラー６４を備えうる。
【００５３】
上記で概説したように、図２ａおよび３ａの文脈で記述したＳＴＭＬ７の設定は無色のＯＮＵ６−２を提供するために使用されうる。長距離および／または高周波数の動作を可能にするために、ＧＭＵ６５の利得、出力、および／または変調帯域幅を大きくする必要がある。同時に、通常ＳＴＭＬ７は、可能性があるレーザキャビティの受動部品、すなわち具現化デバイス（ＥＤ）の複屈折の影響を受け、これはＳＴＭＬ７の性能に著しく影響を与える場合がある。
【００５４】
偏光感受型ＧＭＵ６５を含むＳＴＭＬ７のＥＤ複屈折の影響は、偏光維持ファイバ（ＰＭＦ）およびレーザキャビティ内の構成要素を使用することによって相殺されうる。具体的には、分配ファイバ５−２をＰＭＦとして実装することができる。しかし、このソリューションは、アクセスネットワークにインストールされたファイバは、典型的には標準のシングルモードファイバ（ＳＭＦ）でありＰＭＦではないという欠点がある。さらに、ＰＭＦのコストは標準的なＳＭＦのコストよりも著しく高く、したがってアクセスネットワークへの今後のファイバインストールのコストが増加してしまう。
【００５５】
あるいは、ＥＤの複屈折の影響は、レーザキャビティ内の偏光非感受型ＧＭＵ６５を使用することによって相殺されうる。しかし、低偏光依存利得（ＰＤＧ）で非冷却操作用のＧＭＵ６５を設計することは、実現困難な場合がある。当面は、ＳＯＡに基づくＧＭＵ６５は、比較的低いＰＤＧ（１デシベル未満）を示してきた。この比較的低いＰＤＧは、典型的にはＯＮＵアプリケーションのための十分に高い利得および出力を保証するために冷却された操作を必要とする、バルクＳＯＡ構造を使用することによって実現される。一方、それは非冷却、高出力、および高変調帯域幅ＧＭＵ６５は、半導体多重量子井戸（ＭＱＷ）デバイス、たとえばＭＱＷ−ＳＯＡを使用して実現されうることがわかった。しかし、そのような非冷却、高出力、および高変調帯域幅ＧＭＵ６５は、通常、高偏光依存利得（ＰＤＧ）を示す。なお、偏光無依存利得の制約を削除することによって、非冷却動作のためにバルクＳＯＡ構造も設計されうることが予測される点に留意されたい。ＧＭＵのために、偏光非感受型動作を有するという要件を削除することによって、高出力、利得、電気光学帯域幅のＧＭＵを設計する際に利用できる自由度がより高くなり、非冷却運転が可能になる。これは、バルクとＭＱＷ構成要素との両方に適用される。
【００５６】
上記の分析を考慮すると、高偏光依存利得を示すＧＭＵ６５の使用を可能にするために、図２ａおよび３ａのＳＴＭＬ７を適応させることが提案される。この目的のために、図２ａおよび図２ｂに示されるＳＴＭＬ７の構成要素が、図３ｂに示される「等価回路」によって表されている。図３ｂでは、レーザキャビティのそれぞれの構成要素が、レーザキャビティ内を移動する光の偏光状態（ＳＯＰ）に作用する「偏極演算子」の観点から記述されている。それぞれの偏極演算子が、ジョーンズ行列、ミュラー行列、またはポアンカレ球上の動きによって数学的に記述されうる。
【００５７】
なお、リアミラー６４および遠隔ミラー４１は「ミラー」演算子［Ｍ］で表すことができると仮定でき、以下の行列によって与えられる。
【００５８】
【数１】
0005789712.tif 000002
【００５９】
ファイバ４３、５−２（ピグテールスプライスと電源カプラ４２、６６を含む）は、ＰＭＤおよびＰＤＬ特性によって記述される「リターダ波板（Ｒｅｔａｒｄｅｒ  Ｗａｖｅ  Ｐｌａｔｅ）」［ＲＷＰ］演算子によって表すことができる。ＧＭＵ６５特性は、偏極演算子「アナライザ」［Ａ］によって表すことができる。実際には、ＧＭＵは一般的に、ゼロとは異なるすべての条件を有することによって特徴付けられる２色性楕円形アナライザ（ｄｉｃｈｒｏｉｃ  ｅｌｌｅｐｔｉｃａｌ  ａｎａｌｙｚｅｒ）（２ｘ２の行列）で表されうる。高いＰＤＧ  ＳＯＡを考慮する特定の文脈では、２つの非対角項を無視でき、２つの対角項間の比率は理想的な「アナライザ」［Ａ］の比率と類似していると仮定することができる。上記の仮定が与えられると、すべてのＥＤを含むレーザキャビティは、単一の［ＲＷＰ］演算子によって記述されうると結論付けることができる。これは、図３ｂおよび３ｃに示されている。遠隔ミラーおよびリアミラーは［Ｍ］演算子によって記述されうることが示されている。レーザキャビティの残りの受動部品は、複数の［ＲＷＰ］演算子によって記述されうる。この複数の［ＲＷＰ］演算子は、図３ｃに示されるように単一の［ＲＷＰ］演算子と組み合わされてよい。ＧＭＵ６５は［Ａ］演算子によって記述されうる。
【００６０】
レーザキャビティの上記のモデルを使用して、レーザキャビティ内の単一のＲＷＰ演算子によって導入される光のＳＯＰの変動を相殺するための方策を決定することができる。補償されない場合、ＳＯＰの変動は［Ａ］演算子によって振幅変動に変換される場合があり、それによってレージングおよび変調のキャビティ動作を損なう。図３ｃに示されたモデルを使用して、遠隔ミラー４１に向かって、および戻ってＧＭＵ６５を離れる光のＳＯＰへの影響は、操作によって記述することができる：
【００６１】
【数２】
0005789712.tif 000003
上式で、演算子
【００６２】
【数３】
0005789712.tif 000004
は、遠隔ミラー、すなわち第２のミラー４１に向かう第１の伝搬方向における偏光動作を示しており、
【００６３】
【数４】
0005789712.tif 000005
は、リアミラー、すなわち第１のミラー６４に向かって後退する第２の伝搬方向の偏光動作を示している。レーザキャビティの適切な動作を保証するために、レーザキャビティにおける光のＳＯＰは変化しないままであるべきであり、すなわち、ＧＭＵ６５からの、またはそこへの、すなわち［Ａ］演算子からの、またはそこへの光学経路がミラー動作［Ｍ］になるべきである。
【００６４】
本明細書では、ＳＴＭＬ７のキャビティ内にファラデー回転子（ＦＲ）として知られている２つの受動部品を導入することが提案されている。これらのファラデー回転子は、図４に記述されるように偏光演算子［ＦＲ］として機能する。ファラデー回転子は、ファラデー効果により偏光を回転させる光学素子であり、これは磁気光学的効果に基づく。ファラデー回転子の基本原理は、入射光のある偏光が、その位相速度が入射光の他の偏光の位相速度よりも高くなるようにするＦＲの材料と強磁性共鳴していることである。その結果、偏光が回転される。
【００６５】
図４ａの設定では、それぞれのＦＲは、±４５度またはπ／４に等しい偏光回転を導入している。具体的には、遠隔キャビティミラー４１に関連付けられるＦＲ８１は、遡る光ファイバ回路に発生する任意の複屈折（相互）変化を完全に補償するように構成されたファラデー回転子ミラー（ＦＲＭ）を形成する。これは、ＦＲＭが、ＧＭＵ６５から遠隔ミラー４１への、またはその逆の、遡るキャビティで実行された［ＲＷＰ］操作を取り消すように構成されていることを意味し、すなわち、
【００６６】
【数５】
0005789712.tif 000006
である。
【００６７】
言い換えれば、ＳＴＭＬ７のレーザキャビティは、［Ａ］演算子（すなわちＧＭＵ６５）からの、およびそこへ移動する光ビームの、遡る光ファイバ回路の例である。したがってＦＲＭは、ＳＴＭＬ７のレーザキャビティを通してそのパスを遡り［Ａ］演算子に戻る光ビームの偏光状態は、ＥＤの複屈折のすべての詳細とは無関係であることを保証する。これは、光ビームの往復時間がキャビティで発生する偏光変動（すなわち複屈折の変動）の速度よりも低い限り、保証されうる。この条件は、典型的には、数キロメートルのキャビティ長について、すなわち、典型的な分配ファイバ５−２を備えるＳＴＭＬ７について満たされる。
【００６８】
ＦＲ８１だけでは、ＧＭＵ６５での光の固有偏光状態を保証しない。実際、遡る行程（すなわち、ＳＴＭＬキャビティ内の往復）の最後の光が任意の初期状態と直交していることを保証するのは、ＦＲＭ、すなわちＦＲ８１の機能と遠隔ミラー４１とを備える構成要素だけであることがわかっている。このように、ＧＭＵ６５に入射する光のＳＯＰは、図６ａに示されるように依然として変化して、キャビティの出力における光のＳＯＰ２１はポアンカレ球上で可視化される。ＧＭＵ６５に入射する光のＳＯＰ２１が、ＳＴＭＬキャビティ内を往復した後、ある状態から他の直交状態に移動することがわかる。
【００６９】
したがって、ＯＮＵ６−２側で、分配ファイバ５−２からの光のＳＯＰが、アナライザ［Ａ］の主な偏光面と常に整列することを保証するさらなるＦＲ８２を使用することが提案される。したがって、１つの偏光面上だけで利得を示すようにＳＯＡを設計することができ、それによって、高い偏光依存利得を有するＧＭＵ６５の使用が可能になる。
【００７０】
ＦＲ８１、８２の使用が図４ａに示されている。具体的には、遠隔ミラー４１の遠隔ＦＲ８１が示されており、遠隔ミラー４１との組み合わせで［ＦＲＭ］演算子を提供する。ＦＲの偏極演算子は以下のように表すことができる：
【００７１】
【数６】
0005789712.tif 000007
上式で、ファラデー回転子ミラーの動作は以下のように得られる。
【００７２】
【数７】
0005789712.tif 000008
【００７３】
遠隔ミラー４１でＦＲ８１を使用した結果、すなわちＦＲＭを使用した結果、レーザキャビティの複屈折を補償することができる。しかし、レーザキャビティ内の複屈折の補償は、ＧＭＵ６５における偏光状態が、ＧＭＵ６５の好ましい偏光、すなわちＧＭＵ６５が最適利得、変調帯域幅、および／または出力性能を提供する偏光に対応することを必ずしも保証しない。複屈折を確実に補償するのはＦＲＭだけであること、およびＦＲＭから遡る光が２つの直交偏光状態間で行ったり来たりすること（図６ａのＳＯＰ図２１によって示される）を示している。
【００７４】
ＧＭＵ６５でさらなるＦＲ８２を使用することにより、ＧＭＵ６５における光のＳＯＰは、単一の偏光状態に固定されうる。これは、ＦＲ８２の入力から遠隔ミラー４１への、またはその逆の光路の偏極演算子を考慮するとわかる。上記で概説したように、レーザキャビティはＦＲＭの演算子によって記述されうる。さらなるＦＲ８２を使用する場合、全体的な偏光動作は以下のようになる：
【００７５】
【数８】
0005789712.tif 000009
【００７６】
これは、ＧＭＵ６５でさらなるＦＲ８２を備えるレーザキャビティがミラーのように振る舞うことを意味し、それによって、レーザキャビティ内を移動する光のＳＯＰが遡ることを保証する。これは、図６ｂに示されるように実験的に確認されている。キャビティの出力における光のＳＯＰ２２は、ポアンカレ球上で特定の状態に固定されていることがわかる。この結果、高偏光依存ＧＭＵ６５、すなわち、高利得、高変調帯域幅、および高い光出力を有する非冷却ＧＭＵ６５が使用されうる。
【００７７】
図４ａは、ＦＲ８２がファイバを使用してＧＭＵ６５に接続されている例示的なＳＴＭＬ７を示している。特に、さらなるＦＲ８２は、出力ファイバピグテール６６上のＧＭＵパッケージ外の光路に挿入することができる。この場合、ファイバピグテール６６は、光のＳＯＰ（たとえば、偏光維持（ＰＭ）ファイバ）を維持するために設計されるべきである。なお、ＰＭファイバを通って移動するのは直線偏光だけであることを確実にするために、偏光子はＧＭＵ出力でＧＭＵパッケージ内に統合されうる点に留意されたい。一方、図５ａは、ＦＲ８２がＧＭＵ６５の出力で、場合によってはＧＭＵパッケージ内に直接統合される代替実装形態を示している。そして、図５ｂおよび５Ｃに示されるように、これは、ファイバピグテール６６で発生する偏光回転を回避する。
【００７８】
偏光子９０を備える例示的なＳＴＭＬ７が図８に示されている。上記で概説したように、このような偏光子９０はＧＭＵパッケージ内に統合されうる。典型的には、偏光子９０は、ＧＭＵ６５の上流およびＦＲ８２の下流に配置される。偏光子または偏光フィルタ９０は、単一の偏光だけをＧＭＵ６５によって生成された光から分離するように適合されうる。このように、異なる偏光での光の自然放出を抑制することができる。偏光子９０を使用することによって、単一偏光の光だけがキャビティに入射することを保証でき、それによってレーザ出力放射の偏光が安定化する。（単一の）偏光子９０およびＦＲ８２は、単一の光学部品に統合されうる。
【００７９】
ファラデー回転子８１および８２の使用は、ＳＴＭＬ７の様々な実施形態に適用可能である点に留意されたい。具体的には、図２ａのＳＴＭＬ７は、遠隔ミラー４１に隣接するＦＲ８１を提供することによって、たとえば遠隔ミラー４１とともに適合されうる。このように、ＦＲ８１はマルチプレクサ／デマルチプレクサ４０と遠隔ミラー４１との間のポートＮＰ１で提供されうる。具体的には、ＦＲ８１は、ＦＲ８１、マルチプレクサ／デマルチプレクサ４０、および遠隔ミラー４１を備える結合パッケージ内に提供されうる。同様に、ＦＲ８２は、図２ａの６−２内に提供されうる。具体的には、ＦＲ８２はダイプレクサ６０と変調器６２との間に提供されうる。具体的には、ＦＲ８２は、ＦＲ８２、変調器６２、光増幅器６３、および／またはリアミラー６４を備える結合パッケージ内に提供されうる。
【００８０】
すでに上述したように、ＳＴＭＬ７の性能を実験的に分析してきた。実験設定は、図７ａおよび７ｂに示されている。最初の構成（図７ａ）で、遠隔ミラー４１で第２のＦＲ８１だけを備えるＳＴＭＬ７設定が分析される。図４ａおよび５ａに示されるＳＴＭＬ構成要素に加えて、図７ａの実験設定は、その出力（たとえば、２０％出力）が偏光計７１によって測定される、ファイバカプラ（８０／２０カプラ）７２を備える。測定されたＳＯＰ２１は、図６ａでポアンカレ球上に示されている。ＳＯＰ２１は偏光の２つの直交状態間で発振することがわかる。単一のＦＲ８１を使用する場合（すなわち、ＧＭＵ６５でＦＲ８１を使用しない場合）、高ＰＤＧ  ＲＳＯＡがＳＴＭＬ７のキャビティ内のレージングアクティビティを維持しないので、低ＰＤＧ  ＲＳＯＡがＧＭＵ６５として使用されなければならない点に留意されたい。
【００８１】
第２の構成（図７ｂ）では、第１のＦＲ８２および第２のＦＲ８１を備えるＳＴＭＬ７設定が分析される。この場合、高ＰＤＧ  Ｒ−ＳＯＡ（たとえば、２０デシベルＰＤＧ）がＧＭＵ６５として使用されうる。ＦＲ８１およびミラー４１を備えるファラデーミラー（ＦＲＭ）によってキャビティが閉じられる。出力放射はファイバカプラ７２によって抽出され、その出力は偏光計７１によって測定される。測定されたＳＯＰ２２は、図６ｂで、分散が小さく偏光度の高い安定した点としてポアンカレ球上に示されている。
【００８２】
本明細書では、ＭＱＷ−ＳＯＡなどの高偏光依存利得および変調ユニットを利用できる、ＷＤＭ  ＰＯＮの自己調整直接変調レーザの設定を記述してきた。偏光非感受型動作の要件を削除することによって、ＧＭＵの設計を、高出力および利得（すなわち、より長距離）、ならびに変調帯域幅（すなわちＯＮＵごとにより高いビットレート）のために最適化することができる。その結果、非冷却動作が可能になり、それによって利得および変調ユニットのより小さい統合要因が可能になり、ＴＥＣ（熱電冷却）が不要になる。さらに、レーザキャビティがミラーとして機能することを保証することによって、経時的なレーザキャビティの安定動作を保証することができる。
【００８３】
本記述および図面は、提案された方法およびシステムの原理を示すにすぎない点に留意されたい。したがって当業者は、本明細書に明示的に記載または図示されていないが、本発明の原理を具現化し、本発明の趣旨および範囲内に含まれる様々な構成を考案できることが理解されるであろう。さらに、本明細書に記載のすべての実施例は、主に提案された方法およびシステムの原理、ならびに技術を促進するための本発明者によって与えられた概念を理解する際に読者を助けるための教育的な目的のためのみであることが明白に意図され、具体的に列挙された実施例および条件に限定されないものと解釈されるべきである。さらに、本発明の原理、態様、および実施形態を列挙するすべての記述、ならびにそれらの特定の例は、それらの均等物を包含することが意図される。最後に、本明細書の任意のブロック図は、本発明の原理を具現化する例示的な回路の概念図を表す点に留意されたい。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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