(57)【要約】【課題】  進行波電界吸収型光変調器を用いて、ＯＴＤＭ時間チャネル分離、電気クロックリカバリおよび光クロック発生、および光クロックリカバリを同時に行うための装置を提供する。【解決手段】  本装置は、ＴＷ−ＥＡＭ及びそれに接続されたＰＬＬを備える。ＴＷ−ＥＡＭは、第１、第２、第３、および第４のポートを含む。第１のポートは光入力のために使用され、第３のポートは光出力のために使用される。第２のポートはＰＬＬの入力に接続され、第４のポートはＰＬＬの出力に接続される。第１のポートが光入力を受けると、第２のポートがＰＬＬに供給される光電流を発生し、第４のポートがＰＬＬにより発生されたクロックを受け取り、そして第３のポートが時間チャネル分離されたデータおよび光クロックを発生する。同構成を用いて、本装置はリカバリされた光クロック信号を発生する。【選択図】  図２
2004297812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロックリカバリ及び時間チャネル分離のために、光検出器、時間チャネル分離器、および光パルス発生器として同時に機能するように構成された進行波電界吸収型光変調器。
【請求項２】
光検出、時間チャネル分離、および光パルス発生を同時に行う装置であって、
進行波電界吸収型光変調器と、
前記進行波電界吸収型光変調器に接続された位相ロックループ（以下、ＰＬＬと称す）とを備え、
前記進行波電界吸収型光変調器および前記ＰＬＬが、４０Ｇｂ／ｓのオーダーのラインレートで、光検出、時間チャネル分離、および光パルス発生を同時に行うように構成された装置。
【請求項３】
前記進行波電界吸収型光変調器は、光電流を出力するために前記ＰＬＬに接続された第１のポートと前記ＰＬＬに接続された第２のポートとを備え、前記進行波電界吸収型光変調器の前記第１のポートからの前記光電流は、前記ＰＬＬにトーンを供給し、前記ＰＬＬは、前記進行波電界吸収型光変調器の前記第２のポートに、リカバリされた電気クロックを供給することを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項４】
光検出、時間チャネル分離、および光パルス発生を同時に行う装置であって、
進行波電界吸収型光変調器と、
前記進行波電界吸収型光変調器に接続されたＰＬＬとを備え、
前記進行波電界吸収型光変調器および前記ＰＬＬが、４０Ｇｂ／ｓのオーダーのラインレートで、光検出、時間チャネル分離、および光パルス発生を同時に提供する装置。
【請求項５】
前記進行波電界吸収型光変調器は、光電流を出力するために前記ＰＬＬに接続された第１のポートと前記ＰＬＬに接続された第２のポートとを備え、前記進行波電界吸収型光変調器の前記第１のポートからの前記光電流は、前記ＰＬＬにトーンを供給し、前記ＰＬＬは、前記進行波電界吸収型光変調器の前記第２のポートに、リカバリされた電気クロックを供給することを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項６】
光検出、時間チャネル分離、および光パルス発生を同時に行う装置であって、
第１の進行波電界吸収型光変調器と、
前記第１の進行波電界吸収型光変調器と直列に設けられた第２の進行波電界吸収型光変調器と、
前記第２の進行波電界吸収型光変調器に接続されたＰＬＬとを備え、
前記第１および第２の進行波電界吸収型光変調器および前記ＰＬＬは、１６０Ｇｂ／ｓのオーダーのラインレートで、光検出、時間チャネル分離、および光パルス発生を同時に提供する装置。
【請求項７】
前記第１の進行波電界吸収型光変調器は、前記第２の進行波電界吸収型光変調器に接続されたポートを備えると共に、前記第２の進行波電界吸収型光変調器は、光電流を出力するために前記ＰＬＬに接続された第１のポートと、前記ＰＬＬに接続された第２のポートとを備え、
前記第２の進行波電界吸収型光変調器の前記第１のポートからの前記光電流は、前記ＰＬＬにトーンを供給し、且つ、前記ＰＬＬは、リカバリされた電気クロック信号を、前記第２の進行波電界吸収型光変調器の第２のポートに供給すると共に前記第１の進行波電界吸収型光変調器の前記ポートに供給することを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記光３Ｒ再生のためのクロックリカバリ装置であって、
光クロックリカバリを行うと共にリカバリされた光クロック信号を全光３Ｒ再生器に出力するように構成された進行波電界吸収型光変調器を備えた装置。
【請求項９】
光クロックリカバリのための装置であって、
進行波電界吸収型光変調器と、
前記進行波電界吸収型光変調器に接続されたＰＬＬとを備え、
前記進行波電界吸収型光変調器の光電流は、前記ＰＬＬを通して、データを検出すると共に電気クロックをリカバリするために使用され、
前記リカバリされた電気クロックは、前記進行波電界吸収型光変調器を変調して異なる波長で光クロックを発生するために使用され、
これによって、前記進行波電界吸収型光変調器が、フォトダイオード及びパルス発生器として同時に作動する装置。
【請求項１０】
前記進行波電界吸収型光変調器は、光電流を出力するために前記ＰＬＬに接続された第１のポートと前記ＰＬＬに接続された第２のポートを備え、前記進行波電界吸収型光変調器の前記第１のポートからの前記光電流は、前記ＰＬＬにトーンを供給し、前記ＰＬＬは、前記進行波電界吸収型光変調器の第２のポートに、リカバリされた電気クロックを供給することを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記光クロックは、全光３Ｒ再生のために使用されることを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１２】
光クロックリカバリのための装置であって、
進行波電界吸収型光変調器と、
前記進行波電界吸収型光変調器に接続されたＰＬＬとを備え、
前記進行波電界吸収型光変調器の光電流は、前記ＰＬＬを通して、データを検出すると共に電気クロックをリカバリするために使用され、
前記リカバリされた電気クロックは、進行波電界吸収型光変調器を変調して異なる波長で光クロックを発生するために使用され、
前記進行波電界吸収型光変調器の第１のポートからの前記光電流は、前記ＰＬＬにトーンを供給し、
前記ＰＬＬは、リカバリされた電気クロック信号を前記進行波電界吸収型光変調器の第２のポートに供給し、
これにより、前記進行波電界吸収型光変調器が、フォトダイオードおよびパルス発生器として同時に作動する装置。
【請求項１３】
前記光クロックは、全光３Ｒ再生のために使用されることを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
時間チャネル分離および光パルス発生を同時に行う装置であって、
光入力のための第１のポート、第２のポート、光出力のための第３のポート、および第４のポートを備えた進行波電界吸収型光変調器（ＴＷ−ＥＡＭ）と、
ＰＬＬとを備え、
前記ＴＷ−ＥＡＭの前記第２のポートは、前記ＰＬＬの入力に接続されると共に前記ＴＷ−ＥＡＭの前記第４のポートは前記ＰＬＬの出力に接続され、
前記ＴＷ−ＥＡＭが、第１のポートで第１の波長を有する第１のビットレートの光領域で時間チャネル多重された（以下、ＯＴＤＭと称す）データおよび第２の波長を有する連続波を受け取ると、前記ＴＷ−ＥＡＭは、前記第１のビットレートにより決定される基本周波数のトーンを有する光電流を前記第２のポートに発生し、
前記光電流に応答して、前記ＰＬＬは、前記ＴＷ−ＥＡＭの前記第４の端子に供給される第１の周波数の電気クロックを発生し、
これにより、前記ＴＷ−ＥＡＭの前記第３の端子は、前記第１の波長を有する第２のビットレートの時間チャネル分離されたデータ、並びに、前記第１の周波数および前記第２の波長を有する光クロックを発生する装置。
【請求項１５】
前記ＴＷ−ＥＡＭは、光検出器および変調器として機能することを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
前記ＯＴＤＭデータの前記第１のビットレートは４０Ｇｂ／ｓのオーダーであることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１７】
前記第１の周波数は、前記基本周波数をＮ（ここで、Ｎは１よりも大きな自然数）で除算することにより決定されることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１８】
前記第２のビットレートは、前記第１のビットレートをＮで除算することにより決定されることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記ＰＬＬは、前記トーンを除去するためのバンドパスフィルタを備えたことを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項２０】
前記ＰＬＬは、電圧制御型発振器を備え、その周波数が前記第１の周波数と同じであることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項２１】
光クロックリカバリのための装置であって、
光入力のための第１のポート、第２のポート、光出力のための第３のポート、および第４のポートを備えた進行波電界吸収型光変調器（ＴＷ−ＥＡＭ）と、
前記ＴＷ−ＥＡＭに接続されたＰＬＬとを備え、
前記ＴＷ−ＥＡＭの第２のポートが前記ＰＬＬの入力に接続されると共に前記ＴＷ−ＥＡＭの第４のポートが前記ＰＬＬの出力に接続され、
前記ＴＷ−ＥＡＭが、第１のポートで第１の波長を有する第１のビットレートのＯＴＤＭデータおよび第２の波長を有する連続波を受け取ると、前記ＴＷ−ＥＡＭは、前記第１のビットレートにより決定される基本周波数のトーンを有する光電流を前記第２のポートに発生し、
前記光電流に応答して、前記ＰＬＬは、前記基本周波数と同じ周波数を有すると共に前記ＴＷ−ＥＡＭの前記第４の端子に供給される電気クロックを発生し、
これにより、前記ＴＷ−ＥＡＭの前記第３の端子は、前記基本周波数と同じ第２の周波数を有する光クロックを発生する装置。
【請求項２２】
前記ＴＷ−ＥＡＭは、光検出器および変調器として機能することを特徴とする請求項１９記載の装置。
【請求項２３】
前記ＯＴＤＭデータの前記第１のビットレートは４０Ｇｂ／ｓのオーダーであることを特徴とする請求項１９記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、進行波電界吸収型光変調器（以下、ＴＷ−ＥＡＭと称す）を用いて、ＯＴＤＭ時間チャネル分離、電気クロックリカバリ、および光クロック発生を同時的に行うための装置、並びに光クロックリカバリのための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
時間領域でのチャネル分離(demultiplexing)、アッド／ドロップ(add/drop)、再生(regeneration)、クロックリカバリ(clock recovery)および同期化(synchronization)は、光時分割多重(Optical time division multiplexing; OTDM)ネットワークノード内で必要とされる重要な機能である。高速なＯＴＤＭデータストリームから単一チャンネルを時間領域でチャネル分離し、且つ全データチャンネルの正確な同期化を保障するクロックリカバリを実現するための能力は、さらなるスイッチングおよび検出処理のためにネットワークで重要である。ネットワークノードの複雑さやコストを低減するためには単一の装置(single device)を用いて時間領域でのチャネル分離およびクロックリカバリを同時的に実施することが望ましい。しかしながら、考えられる問題である不明確さ(ambiguity)とクロストーク(crosstalk)は、同時に複数の異なる目的のために用いられる上記単一の或る装置で発生し得る。
【０００３】
同時的な時間領域でのチャネル分離およびクロックリカバリを実施するための従来の試みの例は、「B.Mikkelsen, G.Raybon, R.-J.Essiambre,“160Gb/s TDM Transmission Systems,” Paper 6.1.1,pp.125-128,ECOC 2000」、および「J.Yu, K.Kojima, N.Chand,“Simultaneous Demultiplexing and Clock Recovery of 80Gb/s OTDM Signals Using a Tandem Electro-absorption Modulator,”PDI,pp.2-3, LEOS 2001」によってなされた。
【０００４】
高速な光時分割多重（ＯＴＤＭ）データストリームから光クロックを発生し且つ正確な同期化を保障するための能力は、全光３Ｒ再生(all-optical 3R regeneration)のためにＯＴＤＭネットワークノードにおいて重要である。しかしながら、通常、光クロックリカバリを実現するためには、データ情報を検出するために必要とされる追加的な光検出器、および光クロックを発生するために必要とされるパルス発生器は必須である。
【０００５】
図１５は、光クロックリカバリ用の個別部品が使用される従来技術の第３の例を示す。データ光、即ちその中にデータを有する光は、ファイバーを通ってクロックリカバリ装置（ＣＲ）に到来する。ＣＲは、光検出器の機能を備えており、電気クロック信号(electrical clock signal)を発生する。この電気クロック信号は、外部の強度変調器(intensity modulator; MOD)に供給される。ＭＯＤの一例はＴＷ−ＥＡＭである。他方、レーザーダイオード（ＬＤ）はＭＯＤにレーザービームを放出し、ＭＯＤでレーザービームが上記電気クロック信号によって変調される。結果として、ＭＯＤは光クロック信号を発生する。
【０００６】
図１６は、時間領域でチャネル分離されたデータ用の個別部品が使用された従来技術の第４の例を示す。４０Ｇｂ／ｓのビットレートを有するデータ光信号は、光検出器（ＰＤ）および電界吸収型光変調器（ＥＡＭ）に作用する。このデータ光に応答して、ＰＤは、位相ロックループ（以下、ＰＬＬと称す)に供給される光電流を発生し、ＰＬＬが代わりに電気クロックを出力する。この電気クロックは、データストリームのビットレートの基本周波数を例えば４で除算することにより得られる周波数、即ちＥＡＭに供給される１０ＧＨｚを有する。また、第４の例では、個別部品のＰＤおよびＥＡＭが使用される。
【０００７】
進行波(traveling wave)以外の信号のためのクロックリカバリは、例えば、１９９９年２月１２日に公開された日本国特許公報、特開平１１−１８３７１号（１９９７年７月１５日に出願された日本国特許出願、特願平９−１８９７４８号）により説明されている。この刊行物では、半導体光変調器に与えられる入力信号としてパルス光を使用する。この変調器は、サーキュレータ(circulator)に供給される光電流を発生する。ＴＷ−ＥＡＭ以外のＥＡＭについてはサーキュレータが使用されるが、しかし高価である。他方、ＴＷ−ＥＡＭは高価なサーキュレータを必要としない。その上、ＴＷ−ＥＡＭは、この入力パルス波と正確に同期化される電気クロックを発生するために使用できる。
【０００８】
ＴＷ−ＥＡＭはＭＯＤとして使用される場合、ＴＷ−ＥＡＭは、入射光の強度を変調するだけのために使用される。
従って、光検出器および変調器の両方の機能を備え、且つ、入射データ光にあるクロックを抽出するＴＷ−ＥＡＭに関する装置に対する要請がある。
【特許文献１】特開平１１−１８３７１号公報
【非特許文献１】B.Mikkelsen, G.Raybon, R.-J.Essiambre,“160Gb/s TDM Transmission Systems,” Paper 6.1.1,pp.125-128,ECOC 2000
【非特許文献２】J.Yu, K.Kojima, N.Chand,“Simultaneous Demultiplexing and Clock Recovery of 80Gb/s OTDM Signals Using a Tandem Electro-absorption Modulator,”PDI,pp.2-3, LEOS 2001
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ＯＴＤＭ信号のために、時間チャネル分離、電気クロックリカバリ及び光クロック発生を同時的に行う新規でコンパクトなスキームである。本明細書に記載された本発明は、不明確さ及びクロストーク問題を伴うことなく、同一の一進行波電界吸収型光変調器（ＴＷ−ＥＡＭ）において、同時的な時間チャネル分離、電気クロックリカバリ及び光クロック発生を実施するために、電気的分周クロックを利用する新規なコンセプトを提起する。ＴＷ−ＥＡＭの光電流はデータ情報を検出するために使用され、そして電気的分周成分は、それぞれ、ＰＬＬ、時間チャネル分離および光クロック発生を通じて電気クロックをリカバリするために同時に使用される。従って、ＴＷ−ＥＡＭは、光検出器、時間チャネル分離器、および光パルス発生器として同時に動作する。本発明は、ＯＴＤＭネットワークノード内の高速コンポーネントの個数を低減することを可能とする素子の多様な機能(devices multiple functionality)を活用し、従って信頼性を向上させながら、実質的にコストも低減させる。
【００１０】
さらに、本発明は、次のように二つの側面に拡張することができる。
（１）ＴＷ−ＥＡＭの限られた帯域幅は、入力ＯＴＤＭデータストリーム(incoming OTDM data stream)のビットレートの増加を制限するが、ＴＷ−ＥＡＭのみが入力ＯＴＤＭデータの強度を検出するので、余分に設けられるＥＡＭまたは半導体光増幅器（ＳＯＡ）のような補助的メカニズムが、ＴＷ−ＥＡＭの光電流に所望のトーン(tone)を意図的に形成するために導入できる。従って、本スキームは超高速ＯＴＤＭシステムの用途に拡張することができる。
（２）双方向性(bidirectionality)や偏光状態(states of polarization)のようなＴＷ−ＥＡＭの要因が更に導入されれば、単一のＴＷ−ＥＡＭにおける一層多くの機能性が同時に達成できる。
【００１１】
さらに、本発明は、光クロックリカバリを達成するための他の新規なスキームであり、ＴＷ−ＥＡＭにおける光電流がデータ情報を検出するために使用され、そしてＰＬＬからのリカバリされた電気クロックが、ＴＷ−ＥＡＭを変調するために使用される。
【００１２】
本発明は、二つの電気ポート(electrical port)と二つの光ポート(optical port)とを備えたＴＷ−ＥＡＭを使用することにより、光クロックリカバリの低コストな実施を利用するものであって、ＴＷ−ＥＡＭはフォトダイオード及びパルス発生器として同時に動作することが可能である。一方、ＴＷ−ＥＡＭの光電流は、ＰＬＬを通じて電気クロックをリカバリするために使用されるデータ情報を検出する。他方、電気的なリカバリクロックは、ＴＷ−ＥＡＭを変調して別の波長で光クロックを発生するために使用される。従って、ＴＷ−ＥＡＭは、光クロックリカバリのための所要のコンポーネントの個数が低減され得るように、フォトダイオード及びパルス発生器として同時に動作し、これによりコストを実質的に低減する。
【００１３】
本発明の更なる側面は、本明細書の以下の部分において明らかにされ、詳細な説明は、本発明を限定するものではなく、本発明の好ましい実施形態を完全に開示することを目的としたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、ネットワークノードのコスト及び複雑さを低減するために単一の一つのＴＷ−ＥＡＭを用いて、ＯＴＤＭ信号の時間領域でのチャネル分離(demultiplexing)、電気クロックリカバリ及び光クロック発生を同時に行うための新規なスキームを提起する。ＴＷ−ＥＡＭはコンパクトな時間領域でのチャネル分離受信機(compact demultiplexing receiver)として動作する。さらに、他にあり得る用途は、高ビットレートのＯＴＤＭデータを低ビットレートに変換することである。以下では、「時間領域でのチャネル分離」(demultiplexing)を「時間チャネル分離」と称す。
【００１５】
図１は、本発明の一般的な機能を図解する概略的ダイアグラムである。正確に同期化した状態で高速ＯＴＤＭデータストリームの全チャンネルを低速データストリームに変換するための能力は、コアネットワークからアクセスネットワークへ伝送速度を変換するようなネットワークノードにおいて重要である。従って、比較的低速かつ低コストの設備(equipment)は、超高速ＯＴＤＭデータストリームが上記ノードに入る場合に、スイッチングおよび検出の目的のために使用できる。３Ｒ再生のタイプ（全光型、または光から電気に変換する光電変換型）によって、発生された光クロック又はリカバリされた電気クロックの何れかが使用できる。
【００１６】
ここで図２を参照すると、本発明の一実施形態の基本的構成および動作原理が図解されている。本実施形態では４ポートのＴＷ−ＥＡＭが使用される。ポート１及びポート３は光入力および出力のために使用され、ポート２及びポート４は、それぞれ、ＰＬＬ動作のためにＴＷ−ＥＡＭの光電流からクロック情報を抽出し、リカバリされた電気クロックを用いてＷ−ＥＡＭを調整するのに使用される。
【００１７】
波長λ1を有する４０Ｇｂ／ｓのＯＴＤＭデータストリームはＴＷ−ＥＡＭに入り、強度変調情報はＴＷ−ＥＡＭの光電流によって検出され、それは図３に示される。図３に示される光電流における４０ＧＨｚのトーンは、入力光４０Ｇｂ／ｓデータの強度変調の基本周波数の情報を表し、位相を含んでいる。そして、それは、１０ＧＨｚ電気クロックリカバリのためにＰＬＬにおいて４０ＧＨｚ ＲＦバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）により光電流から抽出される。その後、リカバリされた電気クロックは、その位相調整及びそのＲＦ電力増幅の後でＯＴＤＭ時間チャネル分離のためのＴＷ−ＥＡＭを駆動するために供給される。同時に、波長λ2を有する１０ＧＨｚ光クロックは、λ2のＣＷ光ビームがＴＷ−ＥＡＭを通るとき、時間チャネル分離処理中に発生される。分周された低ビットレートで３Ｒ再生またはその他の処理を行うのに１０ＧＨｚの光クロックが使用されることが望ましい。
【００１８】
クロストーク及び不明確さを伴うことなくＴＷ−ＥＡＭにおいて３つの共存する機能を実現するためには電気的分周クロックが採用されることが重要であることに留意されたい。即ち、１０ＧＨｚのリカバリされた電気クロックが、時間チャネル分離および光クロック発生のためにＴＷ−ＥＡＭを調整するのに使用される場合、光電流からの４０ＧＨｚトーンの周波数成分がＰＬＬによってクロックリカバリのために抽出される。従って、４０ＧＨｚと１０ＧＨｚの電気信号の混合信号がＰＬＬに入るが、１０ＧＨｚのクロックは、ＰＬＬにおいて侠帯域４０ＧＨｚのＢＰＦによって容易に除去できる。そして、ＴＷ−ＥＡＭは、光検出器、時間チャネル分離器(demultiplexer)、および光パルス発生器として同時的に動作する。
【００１９】
図２に示される構成と、図２に関連して説明される動作原理は、本発明の好ましい実施形態を表す。上記構成のロック範囲(locking range)は、４０Ｇｂ／ｓのデータ入力のもとで測定され、それは図４に示されている。０ｄＢｍの光入力電力では約２００ｋＨｚのロック範囲が得られ、５ｄＢｍの光入力電力では約７００ｋＨｚが、それぞれ得られた。
【００２０】
図５は、ビットエラーレート（ＢＥＲ）曲線およびアイダイアグラム(eye diagram)を示す。ＢＥＲの比較は、ＴＷ−ＥＡＭとＢＥＲテスタに供給される１０ＧＨｚの電気クロックを、送信クロック（連続的）からリカバリされた電気クロックにスイッチングさせることにより行われた。
【００２１】
図６（Ａ）は、送信クロック、リカバリされた電気クロック、および発生された光クロックについての単側波帯（ＳＳＢ）ノイズスペクトルを示す。図６（Ｂ）は、１ｋＨｚ分解能の帯域幅（ＲＢＷ）での対応するＲＦスペクトルを示す。図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示されるように、それぞれ、送信クロックについての全２乗平均平方根（ＲＭＳ）ジッタは０．０２７３１ｒａｄであり、ＰＬＬからリカバリされた電気クロックについては０．０２７５７ｒａｄであり、そして発生されたクロックについては０．０２７５８ｒａｄである。ＲＭＳジッタは主として送信クロックに由来する。図６（Ａ）に差し込まれた波形は、１０ＧＨｚのリカバリされた電気クロックおよび発生された光クロックである。光クロックのパルス幅は約１４-ｐｓである。
【００２２】
ＴＷ−ＥＡＭの限られた帯域幅は、超高速ＯＴＤＭシステムへの本スキームの適用を制限し得る。しかしながら、４０ＧＨｚまたは１０ＧＨｚのような光電流に所望のトーンを意図的に発生させるための補助的メカニズムを採用すれば、本スキームは超高速ＯＴＤＭの用途に拡張し得る。採り得る補助的メカニズムには、ＴＷ−ＥＡＭにより取り扱われる比較的低速のＯＴＤＭ信号に超高速ＯＴＤＭ信号を時間チャネル分離するために使用されるもう一つのＥＡＭを導入することである。例えば、図７に示されるように、１６０Ｇｂ／ｓのＯＴＤＭ信号を４０Ｇｂ／ｓに時間チャネル分離するためにＥＡＭ（ＥＡＭ２）が余分に付け加えられ、そしてこの時間チャネル分離された４０Ｇｂ／ｓのＯＴＤＭ信号はＴＷ−ＥＡＭ（ＥＡＭ１）に入る。ＴＷ−ＥＡＭの光電流において支配的な４０ＧＨｚのトーンは、１０ＧＨｚの電気クロックをリカバリするためにＰＬＬにより使用される。１０ＧＨｚのリカバリされた電気クロック及びその４倍の４０ＧＨｚの電気クロックは、ＥＡＭ１およびＥＡＭ２において４０Ｇｂ／ｓおよび１６０Ｇｂ／ｓの信号をそれぞれ時間チャネル分離するために使用される。波長λ1および波長λ2を有する余分なＣＷ光ビームは、それぞれＥＡＭ１およびＥＡＭ２に入り、１０ＧＨｚおよび４０ＧＨｚの両方の光クロックが同時に発生され、それは低ビットレートで３Ｒ再生を行うために使用される。さらに、逆方向に（クロック光となるＣＷ光を）伝搬させることにより、クロック波長はＯＴＤＭデータ波長とまさに同じにできる。
【００２３】
図８は、１６０Ｇｂ／ｓのＯＴＤＭ信号についての同時的な時間チャネル分離およびクロックリカバリのＢＥＲ結果を示す。エラーのない動作と、０．５ｄＢ程の低いパワーペナルティとがそれぞれ得られる。
【００２４】
図９（Ａ）は、送信クロック、リカバリされた電気クロック、および発生された光クロックについてのシングルサイドバンド（ＳＳＢ）ノイズスペクトラムを示す。図９（Ｂ）は、１ｋＨｚの分解能帯域幅(RBW; Resolution bandwidth)での対応するＲＦスペクトラムを示す。図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示されるように、それぞれ、送信クロックについての全ＲＭＳジッタは０．０２６９３ｒａｄであり、ＰＬＬからリカバリされた電気クロックは０．０２６９７ｒａｄであり、且つ発生された光クロックは０．０２７１５ｒａｄである。また、ＲＭＳジッタは主として送信クロックに由来することが明らかである。図９（Ａ）に差し込まれた波形は、１０ＧＨｚのリカバリされた電気クロックと、発生された光クロックを示す。
【００２５】
本発明は、ＴＷ−ＥＡＭが、光検出器、時間チャネル分離器、および光パルス発生器として同時に動作することができるので有利である。ＴＷ−ＥＡＭの光電流およびその分周成分を利用することで、クロストークや不明確さを伴うことなくＴＷ−ＥＡＭにおいて３つの共存する機能を達成することを可能にする。
【００２６】
さらに、本スキームは、２つの側面に拡張することができる。即ち、（１）ＴＷ−ＥＡＭの限られた帯域幅は、入力ＯＴＤＭデータストリームのビットレートの増加を制限するが、ＴＷ−ＥＡＭの光電流における所望のトーンを意図的に発生させるために補助的メカニズムを採用することができる。なぜなら、それは入力ＯＴＤＭデータの強度を反映するだけだからである。従って本スキームは超高速ＯＴＤＭシステムの用途に拡張できる。（２）双方向性や偏光状態のようなＴＷ−ＥＡＭの要因を導入すれば、単一のＴＷ−ＥＡＭにおける一層多くの機能性を同時に達成することができる。
【００２７】
本発明は、ＴＷ−ＥＡＭとＰＬＬとを組み合わせることにより光クロックリカバリについての別の新規なスキームを提起する。発生された光クロックは、全光３Ｒ再生のような多くの用途を有する。図１０は、全光３Ｒ再生に対する本発明の一実施形態のネットワークアーキテクチャを示す。
【００２８】
図１１は、４ポートのＴＷ−ＥＡＭを使用する本発明の好ましい一実施形態についての説明図であり、その構成および原理を示す。この実施形態において、ポート１およびポート３は、光入力および出力のために使用され、ポート２およびポート４は、ＰＬＬ動作のためにＴＷ−ＥＡＭの光電流からデータ情報を抽出し、そしてリカバリされた電気クロックでＴＷ−ＥＡＭを変調するためにそれぞれ使用される。
【００２９】
波長λ1を有する４０Ｇｂ／ｓのデータストリームはＴＷ−ＥＡＭに入り、強度変調情報は、ＴＷ−ＥＡＭの光電流によって検出される。その光電流のＲＦスペクトラムは図１２に示されている。図１２に示された光電流についてのスペクトラムにおける４０ＧＨｚのトーンは、入力光４０Ｇｂ／ｓデータの強度変調の基本周波数の情報を表し、位相を含んでいる。そしてそれは、４０ＧＨｚ電気クロックリカバリのためにＰＬＬ(phase-locked loop)における４０ＧＨｚ ＲＦバンドパスフィルタにより光電流から抽出される。その後、４０ＧＨｚの電気的なリカバリクロックは、その位相調整及びそのＲＦ電力増幅の後にＴＷ−ＥＡＭを変調するために供給される。波長λ2のＣＷ光ビームがＴＷ−ＥＡＭを通るとき、λ2を有する４０ＧＨｚの光クロックが発生される。
【００３０】
図１１に示される本構成のロック範囲は、４０Ｇｂ／ｓデータ入力について測定され、そしてその結果が図１３に示されている。それぞれ、０ｄＢｍの光入力電力では約２００ｋＨｚのロック範囲が得られ、そして５ｄＢｍの光入力電力では約７００ｋＨｚが得られた。
図１４は、４０Ｇｂ／ｓのＯＴＤＭデータが本構成に入力した場合の４０ＧＨｚのリカバリ電気クロックを示す。
【００３１】
本発明は、ＴＷ−ＥＡＭが、光検出器および光パルス発生器として同時に動作するので有利である。即ち、（１）ＴＷ−ＥＡＭの光電流はデータ情報を検出し、そしてそれはＰＬＬを通して電気クロックをリカバリするために使用され、（２）そのリカバリされた電気クロックは、ＴＷ−ＥＡＭを変調すると共に別の波長を有する光クロックを発生するために供給される。従って、光領域の信号処理機能については所要のコンポーネントの個数を低減することが可能になり、故に実質的にコストが低減される。
【００３２】
以上、本発明の好ましい実施形態が説明され且つ図解されたが、これらは本発明の一例であると解すべきであり、本発明を限定するものと解すべきではない。加えて、本発明の精神および範囲から始めることなく、省略、置換、および他の変形をなすことができる。従って、本発明は、上述の説明によって限定されるものと解すべきではなく、添付の請求項の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の概要的機能を図解するための概略的ダイアグラムの図である。
【図２】本発明の一実施形態の基本構成および動作原理を図解するための概略的ダイアグラムの図である。
【図３】４０Ｇｂ／ｓの入力でのＴＷ−ＥＡＭからの光電流のＲＦスペクトラムを示す図である。
【図４】４０Ｇｂ／ｓでのロック範囲(locking range)を示す図である。
【図５】送信クロック及びリカバリされたクロックでのビットエラーレートの結果を示す図である。
【図６】（Ａ）は、送信クロック、電気的リカバリされたクロック、および発生された光クロックについてのＳＳＢノイズスペクトラムを示す図であであり、（Ｂ）は、１ｋＨｚの分解能帯域幅での対応するＲＦスペクトラムを示す図である。
【図７】超高速ＯＴＤＭ信号の応用に対する修正されたスキームを示す図である。
【図８】送信クロック及びリカバリされたクロックでのビットエラーレートの結果を示す図である。
【図９】（Ａ）は、送信クロック、リカバリされた電気クロック、および発生された光クロックについてのＳＳＢノイズスペクトラムを示す図であり、（Ｂ）は、１ｋＨｚ ＲＢＷでの対応するＲＦスペクトラムを示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態のネットワークアーキテクチャについての概略的ダイアグラムの図である。
【図１１】４ポートＴＷ−ＥＡＭを用いた本発明の好ましい一実施形態についての概略的ダイアグラムの図である。
【図１２】４０Ｇｂ／ｓの入力でのＴＷ−ＥＡＭからの光電流のＲＦスペクトラムを示す図である。
【図１３】４０Ｇｂ／ｓでのロック範囲(locking range)を示す図である。
【図１４】４０Ｇｂ／ｓＯＴＤＭデータ入力に対する４０ＧＨｚリカバリの電気クロックを示す図である。
【図１５】光クロックリカバリのために個別部品が使用される従来技術の第３の例を示す図である。
【図１６】時間チャネル分離されたデータリカバリのために個別部品が使用される従来技術の第４の例を示す図である。
【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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【外国語明細書】
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