(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を再生するシステムであって、
マルチレベル変調のフォーマットを用いて変調されたソース光信号を受け入れる入力部と、
前記入力部に結合され、前記ソース光信号を第１のソース光信号及び第２のソース光信号に分割するスプリッタと、
第１のポンプ光信号及び第２のポンプ光信号を生成するデュアルポンプソースと、
前記スプリッタ及び前記デュアルポンプソースに通信可能に結合され、前記第１のソース光信号に前記第１のポンプ光信号及び前記第２のポンプ光信号を加算し、中間的な光信号を生成するカプラと、
コンピュータで読み取ることが可能な媒体に結合され、前記中間的な光信号を受け入れる波長選択プロセッサと、
前記波長選択プロセッサに対する２つの端部に通信可能に結合された第１の光非線形要素と、
前記波長選択プロセッサに通信可能に結合された第２の光非線形要素と
を有し、前記波長選択プロセッサは、前記第１の光非線形要素を介して前記中間的な光信号の複数の部分を反対向きに送信し、
前記第１の光非線形要素は、前記中間的な光信号の部分から第１の共役光信号及び第２の共役光信号を生成し、共役光信号の各々は前記ソース光信号の位相の倍数の共役である位相を有し、
前記第２の光非線形要素は、前記第１の共役光信号、前記第２の共役光信号及び前記第２のソース光信号を用いて出力光信号を生成するディジェネレート位相センシティブ増幅を実行し、
前記波長選択プロセッサは波長選択スイッチを有する、システム。
【請求項２】
前記第１のポンプ光信号の波長と前記ソース光信号の波長との差分が第１の波長差分をなし、
前記第２のポンプ光信号の波長と前記ソース光信号の波長との差分が第２の波長差分をなし、
前記第１の波長差分及び前記第２の波長差分が近似的に等しい、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の共役光信号の位相と前記第２の共役光信号の位相とが前記ソース光信号の位相の負数倍にそれぞれ等しい、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の共役光信号の波長と前記ソース光信号の波長との差分が第１の波長差分をなし、
前記第２の共役光信号の波長と前記ソース光信号の波長との差分が第２の波長差分をなし、
前記第１の波長差分及び前記第２の波長差分が近似的に等しい、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記波長選択プロセッサが、
前記ソース光信号を変調するために使用されるマルチレベル変調のレベルを決定するステップと、
決定されたレベルに基づいて、複数のペアの共役光信号の中から第１のペアの共役光信号を選択するステップと
を実行し、前記第１のペアは前記第１の共役光信号及び前記第２の共役光信号を含み、
所与のペアの共役光信号の中で、共役光信号各々の位相が入力されたソース光信号の位相と同じ負数倍に等しく、
ペア各々についての前記ソース光信号の位相の前記負数倍はペア毎に異なる、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記波長選択プロセッサにより、
直交位相シフトキーイング変調方式が前記ソース光信号を変調するために使用されることが決定され、
変調方式の決定に基づいて、前記ソース光信号の負数位相に等しい位相をそれぞれが有する前記第１の共役光信号及び前記第２の共役光信号を選択する、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記波長選択プロセッサにより、
８位相シフトキーイング変調方式が前記ソース光信号を変調するために使用されることが決定され、
変調方式の決定に基づいて、前記ソース光信号の負数位相の３倍に等しい位相をそれぞれが有する前記第１の共役光信号及び前記第２の共役光信号を選択する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記波長選択プロセッサにより、
１６位相シフトキーイング変調方式が前記ソース光信号を変調するために使用されることが決定され、
変調方式の決定に基づいて、前記ソース光信号の負数位相の７倍に等しい位相をそれぞれが有する前記第１の共役光信号及び前記第２の共役光信号を選択する、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記波長選択プロセッサにより、
８直交振幅変調方式が前記ソース光信号を変調するために使用されることが決定され、
変調方式の決定に基づいて、前記ソース光信号の負数位相に等しい位相をそれぞれが有する前記第１の共役光信号及び前記第２の共役光信号を選択する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記波長選択プロセッサにより、
１６直交振幅変調方式が前記ソース光信号を変調するために使用されることが決定され、
変調方式の決定に基づいて、前記ソース光信号の負数位相の７倍に等しい位相をそれぞれが有する前記第１の共役光信号及び前記第２の共役光信号を選択する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第２の光非線形要素を利用して、第１の共役光信号、前記第２の共役光信号及び前記ソース光信号を用いる４波混合を実行することで、前記ディジェネレート位相センシティブ増幅を実行する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
第３の光非線形要素と、
前記第１の光非線形要素の第１端部及び前記波長選択プロセッサ間に結合され、かつ前記第３の光非線形要素の第１端部及び前記波長選択プロセッサ間に結合された第１のビームスプリッタと、
前記第１の光非線形要素の第２端部及び前記波長選択プロセッサ間に結合され、かつ前記第３の光非線形要素の第２端部及び前記波長選択プロセッサ間に結合された第２のビームスプリッタと、
を更に有し、前記マルチレベル変調がデュアルポーラライズドマルチレベル変調を行い、
前記波長選択プロセッサが、
前記ソース光信号及び前記第１のポンプ光信号を第１の部分信号として組み合わせた選択を行い、
前記第１の部分信号を前記第１のビームスプリッタに送信し、
前記ソース光信号及び前記第２のポンプ光信号を第２の部分信号として組み合わせた選択を行い、
前記第２の部分信号を前記第２のビームスプリッタに送信し、
前記第１のビームスプリッタは、前記第１の部分信号を第１のｘ偏光光信号及び第１のｙ偏光光信号に分割し、
前記第２のビームスプリッタは、前記第２の部分信号を第２のｘ偏光光信号及び第２のｙ偏光光信号に分割し、
前記第１のビームスプリッタ及び前記第２のビームスプリッタが前記第１のｘ偏光光信号及び前記第２のｘ偏光光信号を前記第１の光非線形要素を通じて逆向きに送信するよう形成され、
前記第１のビームスプリッタ及び前記第２のビームスプリッタが前記第１のｙ偏光光信号及び前記第２のｙ偏光光信号を前記第３の光非線形要素を通じて逆向きに送信するよう形成されている、請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に光通信ネットワークに関連し、特に、再設定可能な波長選択プロセッサ及び位相センシティブ増幅器を用いてm-PSK及びm-QAM変調フォーマットの光信号再設定及び増幅に関連する。
【背景技術】
【０００２】
通信システム、ケーブルテレビジョンシステム及びデータ通信ネットワークは、光ネットワークを用いて、遠く離れた地点間で大量の情報を速やかに搬送する。光ネットワークでは、情報法は光ファイバを通したグラスファイバの形式で返送される。光ファイバは長距離にわたって非常に低い損失で信号を通信することが可能な薄いグラススタンド(stands  of  glass)により形成されていてもよい。光ネットワークは、しばしば、変調方式を利用して光ファイバ上で光信号の情報を搬送する。そのような変調方式は、位相シフトキーイング(PSK)、周波数シフトキーイング(FSK)、振幅シフトキーイング(ASK)及び直交振幅変調(QAM)方式等がある。
【０００３】
PSKの場合、光信号で搬送される情報は参照信号(搬送波又はキャリア波と言及される)の位相を変調することで運ばれる。情報は、自身の差分位相シフトキーイング(DPSK)を用いることで信号の位相を変調することで搬送される。
【０００４】
QAMの場合、光信号で搬送される信号はキャリア波の振幅及び位相の双方を変調することで搬送される。PSKはQAMの位置部分であると考えることができ、搬送波の振幅は一定に維持される。
【０００５】
PSK信号及びQAM信号はコンステレーション図における実数軸及び虚数軸を用いて表現されてもよい。情報を搬送するシンボルを表すコンステレーション図上での点は、図cの原点の周りに一定の角度間隔を有するように設けられる。PSK及びQAMを用いて変調されるシンボル数画像化すると、搬送可能な情報も増える。信号数は2の倍数で与えられる。シンボルが追加されると、原点の周りに一様な形式で配置されてもよい。PSK信号はコンステレーション図の円上に配置され、これはPSK信号が全てのシンボルについて一定の振幅を有することを意味する。QAM信号はPSK信号と同様に同じ角度に配置されるが、異なる振幅配置を有する。QAMは複数の円の周りに並べられたシンボルを有し、QAM信号は異なるシンボルについて異なる振幅を有することを意味する。この配置はノイズのリスクを減らす。なぜならシンボルは可能な限りに離れた距離に隔てられるからである。従ってシンボルの数「m」は「m-PSK」又は「m-QAM」のように使用され言及されてもよい。
【０００６】
異なる数のシンボルのPSK及びQAMの具体例は、コンステレーション図における2つの位相0°及び180°(又は0又はπラジアン)を利用するバイナリPSK、4つの位相0°、90°、180°、270°(又は0、π/2、π、3π/2ラジアン)を利用する直交PSK、
8つの位相0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°(又は0、π/4、π/2、π、3π/4、π、5π/4、3π/2、7π/4ラジアン)を利用する8位相PSK、
16個の位相0°、22．5°、45°、67．5°、90°、112，5°、135°、157．5°、180°、202．5°、225°、247．5°、270°、295．5°、315°、337．5°(又は0、π/8、π/4、3π/8、π/2、5π/8、3π/4、7π/8、π、9π/8、5π/4、11π/8、3π/2、13π/8、7π/4、15π/8ラジアン)を利用する16位相PSK等である。
【０００７】
そのような信号の位相はオフセットが付けられている。2-PSK、4-PSK、8-PSK及び16-PSK信号の各々はコンステレーション図の1つの円の中に設けられている。8-QAM信号は2つの円の中にあり、16QAMは3つの円の中にある。
【０００８】
M-PSK及びm-QAM信号もデュアルポラリゼーション(dual  polarization：DQASK)のような技法を用いて偏らせてもよく、セパレートm-PSK信号は信号を直交させながら傾けることで多重される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
実施の形態による課題は、新規な光信号を再生及び増幅する方法、光信号を再生するシステム等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施の形態による方法は、
光信号を再生及び増幅する方法であって、
再生及び増幅されかつマルチレベル変調フォーマットを用いて変調されるソース光信号を決定するステップと、
第１のポンプ光信号及び第２のポンプ光信号を前記ソース光信号を加え、中間的な光信号を生成するステップと、
第１の共役光信号及び第２の共役光信号を前記中間的な光信号から生成するステップとであって、前記第１の共役光信号及び第２の共役光信号の各々はソース光信号の位相振幅と共役である位相をそれぞれが有している、ステップと、
前記第１の共役光信号、前記第２の共役光信号及び前記ソース光信号を用いてディジェネレート位相センシティブ増幅を実行し、出力光信号を生成するステップと
を有する方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】m-PSK及びm-QAM変調フォーマットの光信号再生及び生成のために構築されたシステムの一例を示す図。
【図２】光増幅器の一例を示す図。
【図３】QPSK入力信号を用いて光増幅を詳細に説明するための図。
【図４】8-PSK及び8-QAM入力信号を用いて光増幅を行う動作を詳細に説明するための図。
【図５】16-PSK及び16-QAM入力信号を用いて光増幅を行う動作を詳細に説明するための図。
【図６】光増幅器の実施の形態を示す図。
【図７】光増幅器の別の実施の形態を示す図。
【図８】m-PSK及びm-QAM変調フォーマットの光信号の生成及び増幅を行うための方法の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜概要＞
一実施形態による光信号を再生する方法は、
再生されるソース光信号を決定するステップと、第１のポンプ光信号及び第２のポンプ光信号を前記ソース光信号を加え、中間的な光信号を生成するステップと、第１の共役光信号及び第２の共役光信号を前記中間的な光信号から生成するステップと、前記第１の共役光信号、前記第２の共役光信号及び前記ソース光信号を用いて縮退位相センシティブ増幅を実行し、出力光信号を生成するステップとを有する。ソース光信号はマルチレベルフォーマットで変調されている。共役光信号の各々は、ソース光信号の位相の共役である位相を有するである。
【００１３】
別の実施形態による光信号を再生するシステムは、
マルチレベル変調フォーマットを用いて変調されたソース光信号を受け入れる入力部と、
第１のポンプ光信号及び第２の光ポンプ信号を生成するデュアルポンプソースと、
前記入力部及び前記デュアルポンプソースに通信可能に結合され、前記第１のポンプ光信号及び前記第２の光ポンプ信号を加算し、中間的な光信号を生成するカプラと、
コンピュータで読み取ることが可能な媒体に結合され、前記中間的な光信号を受け入れる波長選択プロセッサと、
前記波長選択プロセッサに対する２つの端部に通信可能に結合された第１の光非線形要素と、
前記波長選択プロセッサに通信可能に結合された第２の光非線形要素と
を有し、前記波長選択プロセッサは、前記第１の光非線形要素を介して前記中間的な光信号の部分を反対向きに送信し、
前記第１の光非線形要素は、前記中間的な光信号の部分から第１の共役光信号及び第２の共役光信号を生成し、共役光信号の各々は前記ソース光信号の位相の大きさの共役である位相を有し、
前記第２の光非線形要素は、前記第１の共役光信号、前記第２の共役光信号及び第３の光信号を用いて出力信号を生成する縮退位相センシティブ増幅を実行し、
前記波長選択プロセッサは波長選択スイッチを有する、システムである。
【００１４】
＜詳細な説明＞
本は発明の更なる理解及その特徴並びに利点は以下の添付図面を参照しながら更に明らかになるであろう。
【００１５】
図1はm-PSK及びm-QAM変調フォーマットの光信号再生及び生成のために構築されたシステム100の一例を示す。一実施形態において、システム100はそのような光信号の再生及び増幅を行うための波長選択プロセッサを使用する。別の実施形態では、そのような波長選択プロセッサは再設定可能であってもよい。別の実施形態では、システム100はそのような光信号の再生及び増幅を行う位相センシティブ増幅(phase-sensitive  amplification)を行ってもよい。別の実施形態では、そのような位相センシティブ増幅は縮退又は劣化(degenerate)している。m-PSK及びm-QAM変調フォーマットの光信号生成び増幅は、光増幅器102のような1つ以上の光増幅器により行われてもよい。
【００１６】
光増幅器102はシステム100における光信号を再生及び増幅するように構築されている。システム100は、出力増幅器102から出力信号114として増幅され再生される入力信号110を含んでいる。信号は光ネットワーク108を介してシステム100の中で伝送され、任意の適切なタイプの1つ以上の光ファイバ112を含んでいてもよい。システム100は、システム100の中の適切な任意の位置に光増幅器102を有し、例えば2つの光構成要素同士の間の伝送線の間に或いは再設定可能な光分岐挿入マルチプレクサ(add  drop  multiplexer)として存在する。更に、光増幅器102はスタンドアローン装置として動作してもよいし、光送信装置の他の部分の一部として動作してもよい。光増幅器102は光装置の後続部分から距離dだけ離れていてもよい。光増幅器102は後述するように光信号を生成及び増幅する動作を行う適切な任意の種類の要素であってよい。光増幅器102の全部又は一部の実施形態は図2、6、7にそれぞれ示すような増幅器200、600、700であってもよい。光増器102はメモリ106に結合されたプロセッサ104を含んでいてもよい。一実施形態では、光信号の再生及び増幅を行うために、光増幅器102は、生成及び増幅される光信号の光増幅器の位相共役(phase  conjugates)を生成するように光増幅器102を形成する要素を有する。更に別の実施形態では、光増幅器102は光増幅器102を設定する要素を有し、2つの方向にそのような共役信号を生成し、それらを合成する。別の実施形態では、光増幅器102は、デュアルポンプジェネレート位相センシティブ増幅を行う光増幅器を生成する要素を有していてもよい。
【００１７】
具体的には、一実施例において、光増幅器102は入力信号110のような信号の2つの1次オーダの共役を分離する。コンジュゲートは入力信号110に関して対称的に生成されてもよい。選択的な増幅器102が、アイドラ(idler)信号を生成するのに使用されるポンプレーザ信号を生成してもよい。結果の増幅信号及びアイドラ(idler)信号は波形混合後にディジェネレート(degenerate)してもよい。光増幅器102は4波混合器(FWM)を構成してもよく、入力信号110を増幅し、対称的なアイドラ信号を受け入れる。ポンプ信号110の位相は合致し、共役相の共役を生成する。ポンプ及びアイドラ信号の波長は入力信号110の波長から等距離にあってもよい(或いは、等距離であっても良い)。選択的な増幅器110はFWMを入力信号110に適用し、共役信号に適用し、入力信号110のシンボルの位相ノイズを減らす。等距離及びほぼ同じ波長は、例えば、完全に同じ又はほぼ同じ波長を有し、前置的なパフォーマンスが実質的に影響しないようにする。そのように近似的な波長はアイドラ信号及び近似的に等しい入力信号110間の波長差であっても良いし、或いは近似的に等しい入力信号及びポンプ信号間の波長差であっても良い。一実施例では、近似的に等しい波長差は、入力信号10の波長に対する波長の10％未満であっても良い。
【００１８】
入力信号110は、例えば、QASK、8-PSK、16PSK、8-QAM、16-QAM、デュアルポラリゼーション又は任意の適切なそれらの組み合わせのような任意の適切なm-PSK又はm-QMA方式により変調された光信号を含んでいてもよい。8-QAM及び8-PSK信号は2通のタイプの信号間の同じ角度変位を含む。同様に、16QAM及び16PSK信号は3つのタイプの信号間の同じ角度変位を含む。システム100は同一又は類似する方式をお用いて8-QAM又は8-PSK信号の双方を増幅することができる。同様にシステム100は同一又は類似する方式を用いて16-QAM及び16-PSKの双方を行うことができる。
【００１９】
プロセッサ104は例えばマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ディジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途集積回路(ASIC)又はその他の任意のディジタル又はアナログ回路(命令及び/又はプロセスデータのプログラムを実行し及び/又は解釈できるもの)であってよい。一実施形態では、プロセッサ104はメモリ106に保存されているデータを処理し及び/又はプログラム命令を解釈及び/又は実行し、光増幅器102の動作の全部又は一部を実行する。メモリ106はアプリケーションメモリ、システムメモリ又はそれら双方の全部又は一部として構築されてよい。メモリ196はシステム、装置、又は装置を含んでいてもよい(1つ以上のメモリモジュールを保持及び/又は収容するように形成されている)。メモリの各々は任意のシステム、装置又は装置(或る期間の間のプログラム命令(例えば、コンピュータが読み取ることの可能な媒体)及び/又はデータを保持するもの)である。メモリ196は一時的なものではない。
【００２０】
光ネットワーク108は光ネットワーク108の要素による通信される1つ以上の光信号を伝送する1つ以上の光ファイバ112を含んでもよい。光ネットワーク118は、例えば、端末モード、リングオプショナルネットワーク、メッシュネットワーク、又は任意の他の適切な光ネットワーク或いはそれらの組み合わせとの1対1光ネットワークであってもよい。光ネットワーク108は短距離メトロポリタンネットワーク、長距離都市間ネットワーク、或る異はその他の適切なネットワーク、更にはそれらの組み合わせによるネットワークであってもよい。光ネットワーク108の容量は、一例として、100G、400G又は1Tであってもよい。光ファイバ112はシングルモードファイバ(SFM)、エンハンストラージエフェクティブエリアファイバ(E-LEAF)又はトゥルーウェーブ(TrueWave)(登録商標)レデューストスロープ(TW-RS)ファイバ等であってもよい。選択的なネットワーク108は、光増幅器102のような、光ファイバ112を介して光信信号を伝送する装置を含んでいてよい。情報は、波長に情報をエンコードした光の1つ以上の波長を変調させることで光ネットワーク108を通じて送受信される。
【００２１】
一実施形態では、光増幅器102は光ネットワーク108で動作していても良い。入力信号110はファイバ112を介して光ネットワーク108に達する。光増幅器は入力信号を再生及び増幅し、出力信号114として出力する。
【００２２】
入力信号100を再生及び増幅するために、光増幅器102は入力信号110の共役位相(conjugate  phase)と共に信号を生成してもよい。共役位相を生成する特定の方法は、入力信号110により生成される変調方式に基づいてもよい。共役信号又はコンジュゲート信号は、波長の観点から等距離(或るいはほぼ等距離)にあり、入力信号110の逆の位相又は負の側の位相を有する。光増幅器102は入力信号110の共役信号を適用し、ディジェネレートとした位相センシティブ増幅(degenerate  phase  sensitive  amplification)を行う。そのような増幅はFWMを用いて実行されてもよい。
【００２３】
信号を再生して位相のノイズを克服する方法の1つはオプティカルーエレクトリカル−オプティカル(optical-electrical-optical；OEO)を含む。そのような方法は、例えば、光信号を電気信号に変換する。そのような変換はデマルチプレクシングの後に行われる。電子信号は切り替えられ、光信号に戻され、光ネットワークに多重されてもよい。一実施形態では、光増幅器102はOEO再生法を使用しなくてもよい。別の形態では、光増幅器102は光学的手段を利用しつつ光学的手段を電気形式に情報を変換することなく受信信号を再生してもよい。  
図2は光増幅器200の一例を示す。光増幅器200は図1の光増幅器102の全部又は一部を示す。
【００２４】
光増幅器200は入力信号のための共役信号を生成する第1ステージ部を有する。第1ステージ部はm-PSK/m-QAM信号202のような入力信号を受け入れる手段を含む。この入力信号はスプリッタ204に結合され、増幅器206と遅延部208とに結合された出力とを有する。増幅器206の出力はカプラ２10に結合されている。更に、光増幅器200はカプラ210に結合されたデュアルポンプソース208に結合されている。カプラ210は光増幅器200及びデュアルポンプソース208の出力に結合され、光サーキュレータ214に出力を提供し、第1の入力/出力ラインで波長選択プロセッサ216に結合され、第2の入力/出力ラインで波長選択プロセッサを含む第2ステージに結合されている。波長選択プロセッサ216は2つの出力を通じて光非線形要素218の端部に結合されている。
【００２５】
光増幅器200はディジェネレート位相センシティブ増幅を実行する第2のステージを含み、遅延部228の出力に結合されたスプリッタ230を含む。スプリッタ230の出力はフィードバック部242及び波長選択プロセッサ232にも結合されている。波長選択部232の出力は光非線形要素236に結合され、スプリッタ240に結合されているバンドパスフィルタ238に結合されている。スプリッタ240の第1の出力はフィードバック部242に結合され、m-PSK/m-QAM信号244を出力する。出力m-PSK/m-QAM信号は図1の出力信号114の全部又は一部として実現されてよい。
【００２６】
入力m-PSK/m-QAM信号202及び出力m-PSK/m-QAM信号244は、たとえば、QPSK、8-PSK、16-PSK、8-QAM又は16QAMを用いて変調された光信号を含んでいてもよい。入力信号m-PSK/m-QAM信号202は、時間の関数である所定の位相φsのデータ情報を含み、ここで「s」はデータシンボルの次数を示す。
【００２７】
スプリッタ204、230、240は入力されたm-PSK/m-QAM信号102のような光信号を2つ以上の残りの光信号に分割する適切な任意のブームスプリッタ又はその他の装置を含んでいてよい。増幅器206、231は受信した光信号の電力を昇圧する適切な任意の手段を含んでいてよい。増幅器206、231はエアアースエレメントを含むドープされた光ドープを含んでもよい。信号がファイバを経由して流れてくる場合、外部エネルギは光ファイバのドープされた部分の元を励起するように印加され、光信号の強度を向上させる。一例として、増幅器206、213はエルビウムがドープされたファイバ増幅器(DEFA)を含んでいてよい。光カプラ210は2つ以上の入力からの光信号を結合する適切な任意の手段を含んでいてよい。
【００２８】
光サーキュレータ214は本発明により開示される入力及び出力の選択的なルーティングの適切な如何なる手段を含んでいてもよい。例えば、光サーキュレータ214は複数の一連の同じ光入出力ポートを含み、光が1つの方向にのみ伝搬するようにする。第1のポートに入る光信号は第2のポートから出るが、第2のポートに入る信号は第3のポートから出力する。第1、第2及び第3の配列が同定であること(sequential  identification)及び入力出力の動作は、時計回りでも反時計回りでも同様に行われる。図2に示す例の場合、光サーキュレータは、カプラ210からの入力が波長選択プロセッサ216に出力されるように時計周りに動作し、波長選択プロセッサ216からの出力は波長選択プロセッサ222に出力される。
【００２９】
デュアルポンプソース208は、所与の波長及び周波数の2つの光ポンプ信号を出力する適切な任意の手段であってよい。デュアルポンプソース208は設定可能なレーザソースと共に実現されてもよい。デュアルポンプソース208はの構成は、図1のプロセッサ104に示されているように増幅器200のプロセッサにより設定されてもよい。デュアルプポンプ208は増幅器200により受信された入力のm-PSK/m-QAM信号202の特定の種類のものに応答するように構築される。更に、デュアルポンプソース208は、フィードバック入力242により生じるエラー又は誤差の判定に応じて調整されるように形成されていてもよい。
【００３０】
一実施形態では、デュアルポンプソース208は入力m-PSK/m-QAM信号202のような増幅される信号の各々の側に対称的に存在する2つのポンプ信号を生成するように構築される。ポンプ信号の各々は等しくてよいし、或いは近似的に等しくてもよいし、波長の観点からソース信号の分だけ隔たっていてもよい。別の実施形態では、ポンプ信号の各々は完全に同じ位相を有していてもよい。別の実施形態では、ポンプ信号の各々はゼロの位相であってもよい。デュアルポンプ信号を結合する出力例は図中212に示されている。この出力は、波長選択プロセッサ216にルーティングされてもよい。一実施形態では、デュアルポンプソース208のポンプの各々は400mW及び350HGzの間隔を有していてもよい。
【００３１】
波長選択プロセッサ216、232は光スイッチングを実行する1つ以上の波長選択スイッチを含む。そのような波長選択スイッチはそのような光波長を決定する光素子を含む適切な任意の手段により実現されてよい。更に、波長選択スイッチ216、232は、信号の成分の電力レベル及び位相を調整するためのモジュール、回路又はソフトウェアを含んでいてもよい。更に、波長選択プロセッサ216、232は波長選択スイッチの動作を制御する自動ソフトウェアを含んでいてもよい。適切な任意の自動ソフトウェアが使用されてよい。自動ソフトウェアはプロセッサにより実行されるコンピュータ読み取り可能な媒体(コンピュータで読み取ることが可能な媒体)に記憶されていてもよい。波長選択プロセッサ216、232は、波長選択スイッチの制御を実行するコンピュータ読み取り可能な媒体その他に常駐する命令を実行するマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、DSP、ASICS等を含んでもよい。波長選択プロセッサ216、232は1つ以上のそのような手段で同一の又は異なる手段で実現されてもよいし、各自の機能の全部又は一部がを互いに実行し合ってよい。波長選択プロセッサ216は入力を2つの信号に分割し、それらはm-PSK/m-QAM信号及び単独のポンプ信号に与える。例えば、波長選択プロセッサ216は、m-PSK/m-QAM信号及び下位ポンプ信号を含む光非線形素子218への一方の入力ブランチに至る図中の220に示されている出力を生成し、その一方、m-PSK/m-QAM信号及び上位ポンプ信号を含む光非線形素子218への他の入力ブランチに至る図中の224に示されている出力を生成する。
【００３２】
波長選択プロセッサ216、232は、QPSK、8-PSK、16-PSK、8-QAM及び16-QAMのようなハイレベルの変調フォーマットの様々な形式を処理するように構築されていてもよい。そのような処理の場合、波長選択プロセッサ216、232は例えば分析信号、リファレンスしユーザセッティング又はリファレンスシステム設定により処理される信号の形式を決定するように構築されている。処理、波長、選択プロセッサ216、232の様々なものを利用して、所与のm-PSK/m-QAM信号に関連して使用する様々なアイドラ信号や共役信号を様々に決定及び適用してもよい。更に、波長選択プロセッサ216、232は使用するあるタイプの信号に基づいて不使用のアイドラ又は共役信号を選別する。
【００３３】
光非線形要素218は双方向変換へ波長用に構築されていてもよい。従って、光非線形要素218はアイドラ信号の生成が信号の位相の共役値と主に行われることを可能にする。アイドラ信号は波長の観点からは信号と同じ又は近似的に同じポンプ信号であってもよい。信号の位相の共役値は、QPSK、8-PSK,16-PSK又は16-PSKが使用されるかによらず例えば、-φs、-3φs及び-7φsを含んでいてよい。選択的な非線形要素218は適切な任意の手段により実現されてよい。一実施例において、双方向伝搬及び非線形伝搬を可能にする任意の非線形要素が使用されてもよい。例えば、選択的な非線形要素218は、選択的に、2百メートルの長さの長い非線形性ファイバ(HNFL)、非線形係数(γ＝9．2(1/W・km))、分散傾斜スロープ(S＝0.0018  ps/km/nm2)及び1550mではゼロ分散波長(ZDW)であってもよい。別の実施例では選択的な非線形要素218が所望の出力を生成するような波長を有する。更に別の実施例では、選択的な非線形要素218はシリコンウェーブガイドIII-Vウェーブガイド、すなわち周期的なポールリチウムナイオベート(PPLN)であってもよい。出力の非線形要素218の図中の222、226であってもよい。図中の222はアイドラ信号が第1のポンプ信号より短い波長と共に形成され、ポンプ信号及びm-PSK/m-QAM信号を分離するように同じ波長分離(又は近似的に同じ波長分離)により分割されている。アイドラ信号の位相はm-PSK/m-QAM信号の位相の共役であってもよい。同様に、図中の226では、アイドラ信号が第2のポンプ信号よい長い波長で形成され、m-PSK/m-QAM信号と異なる分だけ信号を分割するのと同じ(又は近似的に同じ波長)分だけ異なる。アイドラ信号の位相はm-PSK/m-QAM信号の位相の共役の分であってもよい。
【００３４】
波長選択プロセッサ216及び光非線形要素218の組み合わせは、信号が波長選択プロセッサ216から光非線形要素218へ及び波長選択プロセッサ216へ進行するような双方向であってもよい(時計回りでも反時計回りでもよい)。
【００３５】
波長選択部プロセッサ216は光非線形要素の出力及び選択的にブロック又はフィルタのポンプ信号に結合されていてもよい。波長選択プロセッサ216は、波長選択プロセッサ232から始まる第2のステージへ、結果の信号を、サーキュラ214及び増幅器231を介して送信する。
【００３６】
波長選択プロセッサ232は受信信号のうちm-PSK/m-QAM部分を遮断又は選別する用に構築されてもよい。受信信号のm-PSK/m-QAMの部分は実際に生じた信号である。更に、波形選択プロセッサ232は、そうでなければ受信信号をアイドラ信号を受け、アイドラ信号を含む。次に、波長選択プロセッサ232は元々のm-PSK/m-QAM信号を追加するように構築されている(遅延部228により適切に遅延される)。m-PSK/m-QAM信号及び関連するアイドラ信号の電力及び位相のレベルは、波長選択プロセッサ232により調整されてもよい。結果の信号は図中の234に示されており、アイドラ信号は波長の観点からm-PSK/m-QAM信号から等距離にあり(或いは近似的に等しく)、m-PSK/m-QAM信号の共役を含む。波長選択プロセッサ232は光非線形要素236に結果の信号を通知する。
【００３７】
光非線形要素236は要素234に示されているような信号要素の中でFWMを可能にする。信号は2つのそのようなアイドラ信号を含んでいるので、FWMはデュアルポンプであってもよい。FWMはm-PSK/m-QAM信号の生成を可能にし、関連するノイズを低減し、かつ位相及び/又は振幅に関連するエラーを低減する。更に、m-PSK/m-QAM信号も選択的に増幅されてよい。光選択要素236は適切な任意の手段により実現されてよい。一実施形態において、非線形処理を行う任意の非線形要素が使用されてよい。例えば、光による場合、2百メートル波長の光学的に高度な非線形ファイバ(FNLF)、非線形係数(γ9．2(1W・km))ディスパージョンスロープ(S=0.018ps/km/nm2)及び1550nmのゼロディスパージョン波長(ZDW)である。別の例では、光非線形要素218は所望の出力を生成するために生成されたウェーブガイドを含んでいてもよい。更に別の事例の場合、光非線形要素218シリコンウェーブガイド、III-Vウェーブガイド又は周期的なポールリチウムナイオベート(PPLN)を含んでいてもよい。
【００３８】
バンドパスフィルタ238は、通過する元々のm-PSK/m-QAM信号の波長を伴う信号のみを許可することで、FWMの結果からアイドラ信号を除去するように形成されていてもよい。光増幅器200はスプリッタ240を介して結果の信号を通過させ、信号情報をフィードバックユニット242に提供し、結果の信号を出力のm-PSK/m-QAM信号244として出力する。
【００３９】
動作時にあっては、入力されたm-PSK/m-QAM信号202は光増幅器200により受信され、スプリッタ204により分割される。そのような結果の信号は増幅器206に送られ、別のそのような結果の信号が遅延部228に送られ、波長選択プロセッサ232におけるアイドラ信号の到着と同期するように信号を遅延させる。更に、結果の信号はスプリッタ230により更に分割され、そのような一方の結果信号がフィードバック部242に送られる一方、そのような別の一方の信号が波長選択プロセッサ232に送られる。
【００４０】
増幅器206はm-PSK/m-QAM信号202を増幅し、それをカプラ210に送り、結果の信号とデュアルポンプソース208からのデュアルポンプ信号と合成される。デュアルポンプ信号は、m-PSK/m-QAM信号からの波長の観点から対称的に等距離であってもよい(又はほぼ等しくてもよい)。一実施形態では、デュアルポンプ信号はゼロの位相成分を有している。m-PSK/m-QAM信号及びポンプ信号は光サーキュレータ214によってルーティングされ、波長選択プロセッサ216に与えられる。
【００４１】
波長選択プロセッサ216は帯域幅に従って信号を分割し、m-PSK/m-QAM信号及び上位ポンプ信号を光非線形要素218の一方の入力に与え、m-PSK/m-QAM信号及び下位ポンプ信号を光非線形要素218の他方の入力に与える。光非線形要素218はそのような信号成分各々幅の波長を変換し、1つ以上のアイドラ信号がポンプ結合部各々に入力されるようにする。アイドラ信号はポンプ信号からm-PSK/m-QAM信号と等距離の信号(又近似的に等距離の信号)であってもよいし、m-PSK/m-QAM信号から波長が隔たると減少する振幅であってもよい。そのようなアイドラ信号各々はm-PSK/m-QAM信号の位相の異なるコンジュゲートを有する。そのようなコンジュゲートは例えば、-φs、-2φs等のようなm-PSK/m-QAM信号位相の大きさの観点から表現されてもよい。
【００４２】
具体的なアイドラ及び使用されるコンジュゲートはm-PSK/m-QAM信号に関して使用される変調方式に従って選択されてもよい。波長選択プロセッサ216は、光非線形要素236から受信した信号成分中のポンプ信号及びその他の全てのアイドラ信号を選別、フィルタリング、ブロック又は遮断し、かつm-PSK/m-QAM信号とコンジュゲートな位相を伴う一対の対称的なアイドラ信号及びm-PSK/m-QAM信号のみを残すことで、そのような選択を行ってもよい。一実施形態では、波長選択プロセッサ216はm-PSK/m-QAM信号を更にブロックしてもよい。
【００４３】
波長選択プロセッサ216は光サーキュレータ214を通じて結果の信号を波長選択プロセッサ232に通過させる。波長選択プロセッサ232は、m-PSK/m-QAM信号部分をブロックし、スプリッタ230から受信した元々のm-PSK/m-QAM信号を結合する。波長選択プロセッサ232は、結果の信号を光非線形要素236に与える。
【００４４】
光非線形要素236では、アイドラ信号がデュアルポンプソースとして機能する。更に、光非線形要素236はm-PSK/m-QAM信号に関して位相センシティブ増幅器を導通させる。位相センシティブ増幅器はディジェネレートされる。更に、光非線形要素236はFWMを導通させる。
【００４５】
信号が増幅され位相ノイズが減らされると、バンドパスフィルタ238はポンプ信号を除去し、その信号をm-PSK/m-QAM信号244に出力する。スプリッタ240はその信号を分割し、それを出力としてかつフィードバック部242にも与える。
【００４６】
フィードバック部242は様々な信号、ノイズ、エラーの情報を波長選択プロセッサ216、232に与える。波長選択プロセッサ216、232は入力信号双方の種類の観点から判定されたエラーの補償を行う機能に加えて増幅信号生成を最大化する。例えば、波長選択プロセッサ216、232はm-PSK/m-QAM入力信号202内にある残留クロマティックディスパージョン(residual  chromatic  dispersion)を補償する。更に、波長選択プロセッサ216、232は、光増幅器200自身により導入されたエラー又はノイズや、光非線形要素218、236によるディスパージョンスロープから生じたディスパージョンを補償する。更に、波長選択プロセッサ216、232はm-PSK/m-QAM信号位相及び電力レベルを調整し、位相センシティブ増幅器の動作に最適に合わせる。フィードバック部により補足された情報は、リアルタイム入力、出力情報、波長、電力、残留クロマティックディスパージョン、光信号対雑音比及びその他の潜在的な不具合を含む。波長選択プロセッサ216、232は上記の観測に基づいて上記の調整を実行してもよい。
【００４７】
図3はQPSK入力信号を用いた光増幅器200の動作を詳細に示す。QPSK入力信号302は実現された入力のm-PSK/m-QAM信号202であり、その位相はコンステレーション図に示されている。信号シンボル各々におけるQPSK信号302に示されている大きな範囲は、位相及び振幅に関連するノイズ及びエラーを示す。図中、304、306、308、310、312、314は光増幅器200にQPSK入力信号を使用する場合の図形212、220、222、224、226、234をそれぞれ示す。
【００４８】
図形304はポンプ1信号及びポンプ2信号がQPSKからその周りで対称的な等距離(又は近似的に等距離)にあることを示し、位相はφsであることを示す。波長選択プロセッサ216により選択された後の図形306は、ポンプ1及びQPSKが元の非線形要素218を通じて選択されている様子が示されている。光非線形要素218を通過すると、図形308はアイドラ1信号が結果の信号に加わることを示す。アイドラ1信号及びQPSK信号はポンプ1信号から等距離(又は近似的に等距離)にある。アイドラ1信号はQPSK信号位相に関して共役位相である-φsを有する。共役位相-φsは光非線形要素２１８を通じてFWMにより形成されてもよい。そのようなFWMの場合、アイドラ１の位相は次式で与えられる。
【００４９】
φIdler1＝φPump1＋φPump1−φm-PSKsignal＝0−0−φs＝-φs
そのような結果はポンプ信号の位相の欠落から導出されてもよい。どうような計算がアイドラ2についてなされてもよい。
【００５０】
アイドラ信号に加えて、おそらくは他の信号も光非線形要素218により生成されてもよいが、図形208には示されていない。そのようなアイドラ信号はアイドラ1及び波長コンジュゲートより短い波長を有し、QPSK再生(リジェネレーション)及び増幅には適切でない。アイドラ信号は情報を送信するのに使用されるm-PSK/m-QAM変調の特定のタイプに依存してもよい。一実施形態では、コンジュゲート位相-φsを有する第1のアイドラ信号はQPSK変調に関連していてもよい。
【００５１】
更に、波長選択プロセッサ216により選択された後、図形310は、ポンプ2及びQPSKが光非線形要素218を通じて通過するように選択される。光非線形要素218を通じて通過すると、図形312は、アイドラ2信号が残留信号に加えられることを示す。アイドラ2信号及びQPSK信号はポンプ2信号から等距離にある(又はほぼ等距離にある)。アイドラ2信号はQPSK信号の位相に関して共役である-φs幅位相を有する。可能性のある他の共役位相を伴う他のアイドラ位相も光非線形要素218により生成されてよいが、図形312には示されていない。そのようなアイドラ信号はアイドラ2よりも長い波長及び位相共役を有するが、QPSK再生(リジェネレーション)及び増幅には適切でない。
【００５２】
図形314は結果の信号と選択的にブロックした元のポンプ信号及びその他の不要なアイドラ信号を重ねて示す。図形314は波長選択プロセッサ216及び波長選択プロセッサ232の動作結果を示す。一実施例において、QPSK信号は結果の信号及び追加された元の信号からフィルタリング又は選別される。アイドラ信号はQPSK信号及びそれらの共役位相に関するそれらの等距離(又はほぼ等距離)及び対称的な間隔を維持してもよい。
【００５３】
QPSK出力信号316はデュアルポンプ位相センシティブ増幅に関し、FWMの光非線形要素236の結果の信号を示す。再生されたQPSK信号の位相は、再生FWMの結果として次式によって与えられる。
【００５４】
φQPSK_Regenerate＝φQPSK＋φQPSK-φIdler1-φIdler2＝φs+φs-(-φs)-(-φs)＝4φs
従って、これはQPSKの位相再生の位相条件に合致し、4φs=n×2π、ここでφs(t)：｛0，π/2，π，3π/2｝。位相-φsの共役信号を提供することで、位相再生成がQPSKに関して達成される。同様に、8-PSK又は8-QAM方式を利用する場合、位相-φsで記述される共役信号はFWMにより位相再生を順に達成してもよい。なぜなら、次式が成り立つからである。
【００５５】
φ8_PSK_Regenerate＝φ8_PSK＋φ8_PSK-φIdler1-φIdler2＝φs+φs-(-3φs)-(-3φs)＝8φs
ここで、8φ=n×2πであり、φs(t)：｛0，π/4，π/2，3π/4，π，5π/4，3π/2，7π/4｝。同様に、16-PSK又は16-QAM方式を利用する場合、位相-7φsで記述される共役信号はFWMにより位相再生を順に達成してもよい。なぜなら、次式が成り立つからである。
【００５６】
φ16_PSK_Regenerate＝φ16_PSK＋φ16_PSK-φIdler1-φIdler2＝φs+φs-(-7φs)-(-7φs)＝16φs
ここで、16φ=n×2πであり、φs(t)：｛0，π/8，π/4，3π/8，π/2，5π/8，3π/4，7π/8，π，9π/8，5π/4，11π/8，3π/2，13π/8，7π/4，15π/8｝。
【００５７】
更に、バンドパスフィルタ238はアイドラ及びポンプ信号を除去する。QPSK入力信号302と比較してQPSK出力信号316に示されている縮小最多サイズの範囲は、ノイズを減らしつつ位相及び振幅情報を増やすことを示す。
【００５８】
図４は、8-PSK入力信号及び8-QAM入力信号を用いて光増幅を行う動作を詳細に説明している。8-PSKを用いた光増幅器200の動作は8-QAM信号を用いた動作と同じである。なぜなら、各信号は2つのシンボル間で同じ角度偏移を使用しているからである。一実施形態では、8-PSK/8-QAM入力信号402は8-PSK入力信号402aを含んでもよい。別の実施形態では、8-PSK/8-QAM入力信号402は8-QAM入力信号402bを含んでもよい。8-PSK/8-QAM入力信号402はm-PSK/m-QAM信号202であってもよく、その位相はコンステレーション図に示されている。信号シンボル各々における入力信号8-PSK/8-QAM入力信号402に関して示されている広い範囲は、位相に関連するノイズ及びエラーを示している。図形404、406、408、410、412、414は、光増幅器200の8-PSK入力信号を利用して表現されるような図形212、220、222、224、226、234を示す。
【００５９】
図形404はポンプ1信号及びポンプ2信号が8-PSK/8-QAM信号に関して等距離で対称的に位置することを示し、それらの位相はφsである。波長選択プロセッサ216により選択された後、図形406は、ポンプ1及び8-PSK/8-QAMが非線形要素212を通過して選択されることを示す。光非線形素子218を通過すると、図形408はアイドラ1信号が結果の信号に加えられていることを示す。アイドラ1信号及び8-PSK/8-QAM信号はポンプ1信号から等距離(又は近似的に等距離)にある。アイドラ1信号は8-PSK/8-QAM位相に関する共役位相-3φsを有する。追加的なアイドラ信号は、選択的な非線形要素218により生成され、図形408に示されている。そのようなアイドラ信号はアイドラ1より長い波長を有し(より短い波長を有する他のものは示されていない)、共役位相は8-PSK/8-QAM再生及び増幅に不適切である。アイドラ信号の選択は情報を送信するのに使用されるm-PSK/m-QAM変調の特定のタイプに依存してもよい。一実施形態では、共役位相-3φsの第3のアイドラ信号が8-PSK/8-QAM変調に関連して使用されてもよい。
【００６０】
更に、波長選択プロセッサ232により選択された後、図形410はポンプ2及び8-PSK/8-QAM信号が光非線形要素218を通じて通過するように選択されていることが示されている。光非線形要素218を通じることで、図形412はアイドラ2信号が結果の信号に追加されることを示す。アイドラ2信号及び8-PSK/8-QAM信号はポンプ2sn号から等距離(又はほぼ等距離)にある。アイドラ2信号は8-PSKK/8-QAMに関する共役位相−3φsを有する。可能性のある他の共役位相を伴う追加的なアイドラ信号は、光非線形要素218により生成され、図形412に一部が示されている。そのようなアイドラ信号は、8-PSK/8-QAM再生及び増幅に適切でない位相共役を有する。
【００６１】
図形414は結果の信号と、選択的にブロックする元々のポンプ信号及び他の不要なアイドラ信号とが加算された結果を示す。図形414は波長選択プロセッサ216及び波長選択プロセッサ212の動作の結果を示す。一実施形態では、8-PSK/8-QAM信号は、結果の信号及び元の加えられた信号から選別又はフィルタリングされている。アイドラ信号は自身の等距離(又はほぼ等距離)を維持し、8-PSK/8-QAM信号及びそれらの共役位相に関して対称的な間隔を維持している。
【００６２】
8-PSK/8-QAM出力信号416は、デュアルポンプのFWMの光非線形要素236を通じて結果の信号を通過させ、位相センシティブ増幅をディジェネレート(degenerate)する。一実施形態において、8-PSK/８−QAM出力信号416は8-PSK出力信号416aを含む。別の実施形態では、8-PSK/8-QAMに入力信号416は8-QAM入力信号416bを含んでいてもよい。更に、バンドパスフィルタ238はアイドラ及びポンプ信号を除去してもよい。8-PSK/8-QAM入力信号402と比較して8-PSK/8-QAMに示されるように範囲が縮小したサイズは、ノイズの減少効果をもたらす一方、位相及び振幅情報を維持する。
【００６３】
図５は、16-PSK入力信号及び16-QAM入力信号を用いて光増幅200を行う動作を詳細に説明するための図である。16-PKSを利用する増幅器200の動作は16-QAMを利用する場合と同じ動作であってもよい。なぜなら、それぞれの信号が2つのシンボル間で同じ角度偏移を使用しているからである。一実施形態において、16-PSK/16-QAM入力信号502は16-QAM入力信号502aを含んでもよい。別の実施形態では、16-PSK/16-QAM入力信号502は16-QAM入力信号502bを含んでいてもよい。16-PSK/16-QAM入力信号502は入力m-PSK/m-QAM信号202を使用してもよく、その位相はコンステレーション図に示されている。信号シンボル各々における16-PSK/16-QAM入力信号502に示されている大きな範囲は、位相に関連するノイズ及びエラーを示す。図形504、506、508、510、512、514は図形212、220、222、224、226、234それぞれを示し、これは選択的な増幅器300の16-PSK/16-QAM入力信号を利用する場合である。
【００６４】
図形504はポンプ1信号及びポンプ2sn号が16-PSK/16-QAMから等距離(又は近似的に等距離)にありかつ対称的である様子を示し、その位相はφsである。波長選択プロセッサ216により選択された後、図形506はポンプ1信号及び16-PSK/16-QAMが光非線形要素218を通じて通過するように選択されている。光非線形要素218を通過すると，図形508はアイドラ1信号が結果の信号に追加されることを示す。アイドラ1信号及び16-PSK/16-QAM信号はポンプ1信号から等距離(又はほぼ等距離)にある。アイドラ1信号は16-PSK/16-QAM信号位相に関する共役位相、−7φsを有する。追加的なアイドラ信号は光非線形要素219により生成されるが、図形508には示されていない。そのようなアイドラ信号はアイドラ1とは異なる波長を有し、16-PSK/16QAM再生及び増幅には不適切である。アイドラ信号の選択は情報を送信するのに使用されるm-PSK/m-QAM変調の特定のタイプに依存していてもよい。一実施形態では、共役位相-7φsを有する第7のアイドラ信号が16-PSK/16-QAM変調方式に使用されてもよい。
【００６５】
更に、波長選択プロセッサ216により選択された後に、図形510はポンプ2及びP-PSK/16-QAMが光非線形要素218を通じて伝送するように選択される。光非線形要素218を通じて通過すると、図形512は、アイドラ2信号が結果の信号に加え得られている様子を示す。アイドラ2信号及び16-PSK/16-QAM信号はポンプ2信号から等距離(又はほぼ等距離)にある。アイドラ2信号は16-PSK/16-QAM信号位相に関する共役位相であるー7φsを有する。可能な他の共役位相と共に追加的なアイドラ信号は、光非線形要素218により生成され、いくつかは図形512に示されている。そのようなアイドラ信号は位相共役であり、16-PSK/16-QAM再生及び増幅には適切でない。
【００６６】
図形514は、結果の信号を加算し、選択的にオリジナルポンプ信号及び他の不使用アイドラ信号をブロックした結果を示す。図形514は波長選択プロセッサ216及び波長選択プロセッサ232の動作の結果を示す。一実施形態において、16-PSK/16-QAM信号は結果の信号及び元の加算された信号からフィルタリング又は選別される。アイドラ信号は16-PSK/16-QAM信号及びそれらの共役位相に関して等距離(又はほぼ等距離)に対称的な間隔に維持する。
【００６７】
16-PSK/16-QAM出力信号516は、デュアルポンプのFWMの光非線形要素を通じて結果信号を通過させ、位相センシティブ増幅をディジェネレートする結果を示す、一実施形態において、16-PSK/16-QAM出力信号516は、16-PSK出力信号516aを有してもよい。別の実施形態では、16-PSK/16-QAM入力信号516が16-QAM出力信号516bを含んでいてもよい。更に、バンドパスフィルタ238は排除されたアイドラ及びポンプ信号を有していてもよい。16-PSK/16-QAM入力信号502と比較すると、16-PSK/16-QAM出力信号516に示されているように縮小されたサイズは、位相及び増幅情報を維持しつつノイズを減らしていることを示す。
【００６８】
図6は光増幅器600の実施の形態を示す。光増幅器600は図1に示す光増幅器102の全部又は一部を表す。光増幅器600はデュアルポラリゼーションと共に変調されるm-PSK/m-QAM変調信号を生成及び増幅する。光増幅器600の実施形態及び動作は、図2に示す光増幅器200と類似している。スプリッタ604、カプラ606、デュアルポンプソース608、光サーキュレータ614、増幅器631、遅延部628、バンドパスフィルタ638、スプリッタ640、フィードバック部642、スプリッタ630、光非線形要素668及び波長選択プロセッサ616、632は、スプリッタ204、カプラ210、デュアルポンプソース208、光サーキュレータ214、増幅器231、遅延部228、バンドパスフィルタ238、スプリッタ240、フィードバック部242、スプリッタ230、光非線形要素236、波長選択プロセッサ216、232の図2のそれぞれにより全部又は一部が実現されてもよい。更に、光非線形要素650、652の全部又は一部が図2の光非線形要素218により実現されていてもよい。
【００６９】
動作時にあっては、デュアルポーラライズド(DP)m-PSK/m-QAM信号の共役位相信号を生成するための第1の段階において、光増幅器600はデュアルポーラライズドm-PSK/m-QAM入力602を受け入れる。デュアルポンプソース608からのデュアルポンプ信号は、カプラ606へm-PSK/m-QAM入力602から加えられる。x及びy偏光双方に関する波長変換のために、光増幅器600は、入力602から波長選択プロセッサ616へのそのような偏光の通過を制御する変更コントローラ646を有する。例えば、偏光コントローラ646はx偏光及びy偏光双方を回転させ、x偏光信号及びy偏光信号の直交性を維持する。偏光コントローラ646はそのような回転を調整し、そのようなシステム要素(例えば、偏光ビームスプリッタ648、656)は、信号の偏光が直交しかつ偏光ビームスプリッタの直交偏光軸に揃うように仮定されている。更に、x偏光及びy偏光はノイズの結果として角度ドリフトを含んでいるかもしれない。
【００７０】
波長選択プロセッサ616は図2に関して説明したのと同じ波長選択プロセッサ261と同様な波長変換信号を準備し、第1のポンプ信号及びm-PSK/m-QAM信号の出力信号と、第2のポンプ信号及びm-PSK/m-QAM信号の出力信号とである2つの信号を出力する。出力信号各々はx偏光成分及びy偏光成分双方を有していてもよい。
【００７１】
波長選択プロセッサ216は、結果の双方向信号を光非線形要素650、652に送信する。光増幅器600は偏光ビームスプリッタ648、656だけでなく、入力602の各自偏光した部分の波長変換を更に調整する遅延部653を有する。そのような偏光信号の1つは(例えば、y偏光成分)は光非線形要素650を介して通過し、他の偏光信号の1つは(例えば、ｘ偏光成分)は光非線形要素652を介して通過する。偏光ビームスプリッタ648、656は分離されたx偏光信号及びy偏光信号を光非線形要素650、652から受信し、単独のソースポンプ信号、1つ以上のアイドラ信号及びm-PSK/m-QAM信号を含む合成された信号を構成してもよい。波長選択プロセッサ616は更にm-PSK/m-QAM選択信号に類似しており、一群のアイドラ信号を選択し、図2に関して言及した波長選択プロセッサ216に類似するオリジナルのポンプ信号をブロック又は遮断する。
【００７２】
遅延部654は光非線形要素650、652を通じて通過した偏光信号の一方を移転させる。遅延部654により導入された遅延は、デュアル偏光m-PSK/m-QAM入力602の設定又は分析に基づいて設定されてよい。完全に同期又は部分的にオーバーラップしているx偏光及びy偏光の信号は、波長変換の中で又は位相センシティブ増幅の中で追加的なノイズ効果の影響を受けかもしれない。
【００７３】
位相センシティブ増幅器を利用する第2の段階では、信号が波長選択プロセッサ632により処理された後に、デュアル偏光m-PSK/m-QAM光信号が、偏光されたm-PSK/m-QAM光信号成分各々を別々に生成しかつ増幅するようにルーティングし、その後に、統合された信号を再構築する。再生及び増幅は光非線形要素668によりFWMにより達成されてもよい。偏光コントローラ660、664は適切な経路又はルートを形成し、直交した偏光信号を形成し、偏光ビームスプリッタ662及び光非線形要素668に対する予想入力を確保する。そのような動作は、例えば、信号のx偏光及びy偏光成分を適切に変換する。
【００７４】
信号は、以後、デュアル偏光m-PSK/m-QAM出力644として出力される前に、以後処理されるようにバンドパスフィルタ638にルーティングされる。
【００７５】
図7は光増幅器700の別の実施の形態を示す。光増幅器200は、図3の光増幅器200と同様な結果を生じるが、その成分の観点からは光増幅器200と異なっている。更に、光増幅器700は、双方向波長変換と共に入力信号のコンジュゲート(複素共役)を先ず生成し、デュアルポンプジェネレート位相センシティブ増幅を行い、これは光増幅器200の処理と同じステップである。しかしながら、光増幅器700は双方向波長変換と共に入力信号の共役を生成する別の実施形態を含んでいてもよい。
【００７６】
光増幅器700は、QPSK、8-PSK、16-PSK、8-QAM又は16-QAM入力をM-PSK/M-QAM信号入力703として受け入れるように構成されてもよい。光増幅器は、M-PSK/M-QAM信号702を受けかつM-PSK/M-QAM入力信号702をカプラ710、712に与えるスプリッタ704を有する。カプラ710はポンプ1である706から出力を受信し、それをM-PSK/M-QAM入力信号702に合成する。カプラ712はポンプ2である708から出力を受信し、それをM-PSK/M-QAM入力信号702に合成する。
【００７７】
カプラ710はサーキュレータ714に結合され、結果の信号を出力する。サーキュレータ714は反時計回りに入力-出力を循環させ、増幅器720及びHNLF718に結合されている。従ってサーキュレータ714はカプラ710から受けた信号をHNLF718の方に送信し、HNLF718から受けた入力を増幅器720へ送信する。
【００７８】
カプラ712はサーキュレータ716に結合され、結果の信号を出力する。サーキュレータ716は時計回りに入力-出力を循環させ、増幅器722及びHNLF718に結合されている。サーキュレータ714はカプラ712から受けた信号をHNLF718の方に送信し、HNLF718から受けた入力を増幅器722へ送信する。
【００７９】
増幅器720、722は波長選択プロセッサ724の入力に結合されている。波長選択プロセッサ724の出力はHFNL726に結合され、バンドパスフィルタ728の入力に結合され、これはM-PSK/M-QAM出力信号730に結合されている。
【００８０】
スプリッタ704、カプラ710、712、増幅器720、722、光サーキュレータ714、716、HNFL718、726及びバンドパスフィルタ728の全部又は一部は、図2のスプリッタ204、カプラ210、増幅器206、光サーキュレータ214、光非線形要素218、光非線形要素236、バンドパスフィルタ236のそれぞれと同様である。波長選択プロセッサ724は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、DSP、ASIC又はその他の任意のディジタル又はアナログ回路であってもよい。
【００８１】
ポンプ1の706及びポンプ2の708のそれぞれは、設定可能なレーザのようなソースからの所与の波長及び周波数の光ポンプ信号の周波数を与えるように形成されている。ポンプ1の706及びポンプ2の708からのポンプ信号の波長及び周波数は調整可能であってもよい。ポンプ1の706からの信号及びポンプ2の708からの信号は波長の観点からM-PSK/M-QAM信号から等距離にある(又はほぼ等距離にある)。一実施形態では、ポンプ1の706からの信号はM-PSK/M-QAM入力信号702よりも長い波長を有する。別の実施形態では、ポンプ2の708からの信号はM-PSK/M-QAM入力信号702よりも短い波長を有する。
【００８２】
ポンプ1の706からの信号とHNLF718からのM-PSK/M-QAM入力信号702との合計した信号の結果は、M-PSK/M-QAM入力信号702の共役信号の積となり、図形732に示すように波形の観点からはポンプ1の706の信号の観点から等距離になる(或いは近似的に等しくなる)。共役信号は、-φs、-3φs又は-7φsであるようなm-PSK/m-QAM入力信号702の位相に対する共役である位相を有し、m-PSK/m-QAM入力信号702はQPSK、8-PSK/8-QAM、及び16-PSK/16-QAMそれぞれを使用して変調される。
【００８３】
ポンプ2の708及びm-PSK/m-QAMの入力信号をHNLF718を介して合成した信号を通過させることで、図形734に示すように、波長の観点によりポンプ2の708の信号から等距離にある(又はほぼ等距離にある)M-PSK/M-QAM入力信号702の共役信号の関となる。共役信号は、例えば、-φs、-3φs又は-7φsであるようなm-PSK/m-QAM入力信号702の位相に対する共役である位相を有する共役信号であり、m-PSK/m-QAM入力信号702はQPSK、8-PSK/8-QAM、及び16-PSK/16-QAMそれぞれを使用して変調される。
【００８４】
カプラ710の出力をHNLF718に与える一方、カプラ712の出力にHNLF718の末端を結合することは双方向波形変換をもたらす。波形変換各々の結果は増幅器720、722により増幅され、波形選択プロセッサ724に与えられる。従って、増幅器720、722の出力を生成することによるm-PSK/m-QAM入力信号202の光増幅器700の結果は、増幅器231の出力を生成することによりm-PSK/m-QAM入力信号202を受信することから光増幅器200を動作させる結果に類似している。光増幅器双方において、デュアルポンプコンジュゲートの等距離に配置されたもの(ほぼ等距離)とソース入力に対称的に配置されたものは、デュアルポンプのディジェネレート位相センシティブ増幅器の第2の状態をもたらす。光増幅器700の場合、波長選択プロセッサ724は増幅された信号を受け入れ、ポンプ1の706及びポンプ2の708の信号をフィルタリング又はブロックし、図形736に示すような結果の信号を生成する。図形736は、M-PSK/M-QAM入力信号202が2つのコンジュゲート位相を有する2つの信号から等距離にあることを示す。コンジュゲート位相は2つの信号から等距離にある。
【００８５】
波形選択プロセッサ724はHNLF726を介して図形736に示すように結果の信号を通過させ、FWMを介したディジェネレートした位相センシティブ増幅を行う。そのような増幅の結果は、減少した位相及び増幅ノイズ或いは減少したエラーを伴う選択的な増幅信号となる。バンドパスフィルタ728はポンプ又はコンジュゲート信号を除去し、m-PSK/m-QAM出力信号として結果信号を送信する。
【００８６】
動作時にあっては、光増幅器700は、例えばQPSK、8-PSK、16-PSK、8-QAM又は16-QAM方式により変調された信号を含むm-PSK/m-QAM入力信号を受信する。M-PSK/m-QAM入力信号702は分割されてもよい。信号の一方のコピーはポンプ1の信号に加えられてもよい。結果の信号の様々な形態は同様に様々な形式で構築されてよく、例えば、図3-6の図形306、406又は506のように形成されてもよい。m-PSK/m-QAM入力信号702の別のコピーはポンプ2の信号に加えられてもよい。結果信号の様々な実施形態は例えば図3-6の図形310、410、510のように表現されてもよい。
【００８７】
m-PSK/m-QAM入力信号702及びポンプ1の信号706の組み合わせは、HNLF718に渡され、ポンプ信号からm-PSK/m-QAM入力信号702と等距離（又はほぼ等距離）のアイドラ又はコンジュゲート信号を生成する。結果信号の様々な形態は、例えば図3-6の図形308、408又は508に類似する形式で表現されてもよい。
【００８８】
m-PSK/m-QAM入力信号702及びポンプ1の信号708の組み合わせは、HNLF718に渡され、ポンプ信号からm-PSK/m-QAM入力信号702と等距離（又はほぼ等距離）のアイドラ又はコンジュゲート信号を生成する。結果信号の様々な形態は、例えば図3-6の図形312、412又は512に類似する形式で表現されてもよい。
【００８９】
結果信号の各々はその後に増幅器720、722を介して増幅され、波長選択プロセッサ724により結合される。元々のポンプ信号はフィルタリング又は選別されていてもよい。m-PSK/m-QAM入力信号702及びデュアルポンプ信号の結果の組み合わせは、m-PSK/m-QAM信号入力信号との位相コンジュゲートを形成し、図3-6の図形314、414、514などに類似する表現をもたらしてもよい。
【００９０】
結果の信号はHNFL726のFWMを通じてジェネレート位相センシティブ増幅を用いて増幅されてもよい。そのような増幅の結果におけるコンジュゲート及びポンプ信号は、バンドパスフィルタ728を用いて除去され、m-PSK/m-QAM信号出力信号は例えば使用される変調方式に依存して図3-6の316、416、516のコンステレーション図に示されるのと同様な信号を出力してもよい。
【００９１】
図8はm-PSK/m-QAM変調フォーマットの増幅及び光信号生成に関する方法の一例を示す。本方法800は波長選択プロセッサ及び位相センシティブ増幅器を利用する。
【００９２】
ステップ805において、生成及び増幅されることになるm-PSK信号が決定される。m-PSK信号は、例えば、QPSK、8-PSK、16-PSK、又は16-QAM位相変調方式を用いて変調されてもよい。m-PSK/m-QAM信号を再生及び増幅する際に使用される装置における及びm-PSK/m-QAM信号におけるノイズ及びエラーの補償は、判定され適用される。m-PSK/m-QAM信号の再生及び増幅に必要な動作の装置構成が決定されていてもよい。具体的には、システム又は光増幅器の同じ物理構成を利用して、QPSK、8-PSK、16-PSK、又は16-QAM方式のうちの任意の信号を使用することができる。生成及び増幅される信号の決定に基づいて、例えば信号の分析、信号の増幅、ソフトウェアの設定、ユーザ設定、物理的なシステム構成或いは光増幅器が信号のタイプ又は種別に応じてプログラム又は設定される。例えば、ステップ820及び840で生成され選択されるアイドラ又はコンジュゲート信号はそのようなプログラミングに基づいている。
【００９３】
方法800はステップ810及び825を同時に又は並列的に行ってもよい。ステップ810-820及びステップ825-840は同時に実行されてもよい。以下のステップ820及びステップ840、方法800はステップ845に続く。一実施形態において、ステップ810-820及び825-840は同時に行われてもよい。
【００９４】
ステップ810において、第1のポンプ信号が生成される。第1のポンプ信号はm-PSK/m-QAM信号に近い波長を有していてもよい。第1のポンプ信号及び第2のポンプ信号間の波長の相違は、ステップ825で形成され、同一であってもよいし或いはほぼ同一であってもよい。一実施形態において、第1のポンプ信号はm-PSK/m-QAM信号よりも短い波長を有していてもよいが、第2のポンプ信号はm-PSK/m-QAM信号よりも長い波長を有していてもよい。別に実施形態では、第1のポンプ信号はm-PSK/m-QAM信号よりも短い波長を有し、第2のポンプ信号はm-PSK/m-QAM信号よりも長い波長を有していてもよい。ポンプ信号は、波長の観点からはm-PSK/m-QAM信号の周りで対称的になっていてもよい。m-PSK/m-QAM信号は第1のポンプ信号に加えられてもよい。一実施形態において、ポンプ信号は如何なる位相要素を持っていなくてもよい。
【００９５】
ステップ815において、ステップ810からの信号は、波長変換のプロセスから信号を渡してもよく、例えば、ステップ820において1つ以上の追加的なアイドラ信号の生成を可能にする光非線形要素に信号を通過させる。この処理又はプロセスは、FWMを含んでもよい。アイドラ信号の1つはm-PSK/m-QAM信号により使用される位相変調の形式に基づいて信号に含まれるように選択されてもよい。例えば、1次のアイドラ信号は決定されたQPSK信号として選択され、3次のアイドラ信号は決定された8-PSK/8-QAM信号として選択され、3次のアイドラ信号は決定された8-PSK/8-QAM信号として選択され、7次のアイドラ信号は決定された16-PSK/16-QAM信号として選択されてもよい。そのような選択は、方法800を実行する選択的な増幅器又はシステムにおけるプログラミング又は命令に基づいてなされてよく、(例えば、分析や設定を含む)信号のタイプの決定は、選択される所定のアイドラ信号に起因する。このアイドラ信号はm-PSK/m-QAM信号の位相コンジュゲートであってもよい。例えば、m-PSK/m-QAM信号はφsの位相であり、1次のアイドラ信号の位相が-φsであり、3次のアイドラ信号の位相が-3φsであり、7次のアイドラ信号の位相が-7φsであってもよい。
【００９６】
ステップ825において、第2のポンプ信号が生成される。第2のポンプ信号はm-PSK/m-QAM信号の近くの波長であってもよい。第1のポンプ信号と第2のポンプ信号との間の波長の差分は同一であってもよいし近似的に同一であってもよい。m-PSK/m-QAM信号は第2のポンプ信号に加えられてもよい。一実施形態では、ポンプ信号は如何なる位相要素も持っていなくてもよい。
【００９７】
ステップ835において、ステップ825から生じる信号は波長変換によるプロセスから送信され、例えば、光非線形要素に信号を通過させ、ステップ840で1つ以上の追加アイドラ信号の生成を可能にする。ステップ820で選択される同じ次数のアイドラ信号が、ステップ835で選択され、双方のアイドラ信号がm-PSK/m-QAM信号の等価コンジュゲート(equivalent  phase  conjugate)となるようにする。更に、ステップ840で選択されるアイドラ信号はm-PSK/m-QAM信号からのステップ820で選択されるアイドラ信号と同じは長距離(又はほぼ同じ距離)を有する。ステップ815及び835は双方向の波長変換を行ってもよい。
【００９８】
ステップ845において、結果の信号は一緒に結合されてもよい。ステップ850において、ステップ810及び825で生成されたようなオリジナルのポンプ信号だけでなく、未使用のアイドラ信号も、結果信号から除去されてもよい。ステップ855において、m-PSK/m-QAM信号は、結果信号のなかで除去され、ステップ860においてm-PSK/m-QAM信号のコピーが当初に又は元々に受信されてものとして追加される。結果の信号はm-PSK/m-QAM信号や、コンジュゲート位相を伴う対称的なアイドラ信号を含んでいてもよい。
【００９９】
ステップ865において、ディジェネレート位相固有増幅が結果信号について行われてもよい。そのような処理は、例えば、光非線形要素により信号を通すことで導通させる。FWMが行われ、減少した位相で増幅された信号からコンジュゲート信号をフィルタリングし、ステップ875において信号が出力される。
【０１００】
一実施形態において、本方法800はデュアルポーラライズドQPSK、8-PSK、16-PSK、8-PSK及び16−PSK変調方式で使用されてよい。そのような実施形態の場合、ステップ810-850の全部又は一部で行われたコンジュゲート生成及び波形変換のステップは、(x偏光及びy偏光の)別々の2つのポーラライズド群として実行されてよい。そのようなコンジュゲーション及び変換を別々に実行する場合、x偏光及びy偏光が偏光ビームスプリッタを用いた分割される。更に、偏光は直交するようになされていてもよい。
【０１０１】
別の実施形態では、ステップ855-865の全部又は一部で行われているようなディジェネレート増幅及び信号再生のステップは、x偏光及びy偏光の結合により実行されてよい。ステップ866-865を実行する際に、偏光は直交偏光(orthogonal)でもよいし、トランスポーズド(transposed)でもよいし、それ以外のプレトランスポーズド(pre-transposed)でもよいし、或いはポストトランスポーズド(post-transposed)でもよい。
【０１０２】
本方法800は図1-7に示すシステム及び光学増幅方法を用いてもよく、或いは右8の方法を実行する任意の他のシステム又は装置が使用されてもよい。従って、方法800の好適な実施形態は一例として選択されているに過ぎない。一実施形態では、あるステップが選択的に省略され、置換され、或いは別のステップと組み合わせられてもよい。一実施形態では、方法800の全部又は一部がコンピュータで読み取ることが可能な媒体に含まれているソフトウェアで実現されてもよい。
【０１０３】
本発明の開示の目的では、コンピュータ読み取り可能な媒体は時間的な次順序で命令及び/又はデータを保持する命令の集合又は指示を含む。コンピュータ読み取り可能な媒体は限定ではないが、直接アクセスできる記憶媒体(例えば、ハードディスクドライブ、又はフロッピディスクドライブ)、シーケンシャルアクセスストレージ媒体(例えば、テープディスクドライブ)。コンパクトディスク、CD-ROM、DVD、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリメモリ(ROM)、電気的に消去可能なプログラマブルメモリ(EEPROM)、及び/又はフラッシュメモリ及びこれらの組み合わせ；上記は記憶媒体ではあるが、媒体自体には、通信媒体(例えば、ワイヤ、光ファイバ、一時的でない媒体）等が含まれてもよい。
【０１０４】
以上、本発明が具体的な実施形態と共に説明されてきたが、様々な修正例及び変形例が当業者に示されているであろう。従って、本発明はそのような修正例や変形例が添付の特許請求の範囲に網羅されていることを意図している。
【０１０５】
＜関連出願＞
本願請求項は、「Optical  Signal  Regeneration  and  Amplification  of  M-PSK  Modulation  Formats  Using  Reconfigurable  Wavelength-Selective  Processors  and  Phase-Sensitive  Amplifier」と題する西暦2012年4月13日付けで出願された35U.S.C.§119(e)による米国仮出願第61/623.922号に基づく優先権的利益を享受する。
【０１０６】
以上の様々な実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
光信号を再生及び増幅する方法であって、
再生及び増幅されかつマルチレベル変調のフォーマットを用いて変調されるソース光信号を決定するステップと、
第１のポンプ光信号及び第２のポンプ光信号を前記ソース光信号に加え、中間的な光信号を生成するステップと、
第１の共役光信号及び第２の共役光信号を前記中間的な光信号から生成するステップであって、前記第１の共役光信号及び第２の共役光信号の各々はソース光信号の位相の倍数と共役である位相を有している、ステップと、
前記第１の共役光信号、前記第２の共役光信号及び前記ソース光信号を用いてディジェネレート位相センシティブ増幅を実行し、出力光信号を生成するステップと
を有する方法。
（付記２）
前記第１のポンプ光信号の波長と前記ソース光信号の波長との差分が第１の波長差分をなし、
前記第２のポンプ光信号の波長と前記ソース光信号の波長との差分が第２の波長差分をなし、
前記第１の波長差分及び前記第２の波長差分が近似的に等しい、付記１に記載の方法。
（付記３）
前記第１の共役光信号の位相と前記第２の共役光信号の位相とが前記ソース光信号の位相の負数倍にそれぞれ等しい、付記１に記載の方法。
（付記４）
前記第１の共役光信号の波長と前記ソース光信号の波長との差分が第１の波長差分をなし、
前記第２の共役光信号の波長と前記ソース光信号の波長との差分が第２の波長差分をなし、
前記第１の波長差分及び前記第２の波長差分が近似的に等しい、付記１に記載の方法。
（付記５）
前記ソース光信号を変調するために使用されるマルチレベル変調のレベルを決定するステップと、
決定されたレベルに基づいて、複数のペアの共役光信号の中から第１のペアの共役光信号を選択するステップと
を有し、前記第１のペアは前記第１の共役光信号及び前記第２の共役光信号を含み、
所与のペアの共役光信号の中で、共役光信号各々の位相が入力されたソース光信号の位相と同じ負数倍に等しく、
ペア各々についての前記ソース光信号の位相の前記負数倍はペア毎に異なる、付記１に記載の方法。
（付記６）
直交位相シフトキーイング変調方式が前記ソース光信号を変調するために使用されることが決定され、
変調方式の決定に基づいて、前記ソース光信号の負数位相に等しい位相をそれぞれが有する前記第１の共役光信号及び前記第２の共役光信号を選択するステップを更に有する付記１に記載の方法。
（付記７）
８位相シフトキーイング変調方式が前記ソース光信号を変調するために使用されることが決定され、
変調方式の決定に基づいて、前記ソース光信号の負数位相の３倍に等しい位相をそれぞれが有する前記第１の共役光信号及び前記第２の共役光信号を選択するステップを更に有する付記１に記載の方法。
（付記８）
１６位相シフトキーイング変調方式が前記ソース光信号を変調するために使用されることが決定され、
変調方式の決定に基づいて、前記ソース光信号の負数位相の７倍に等しい位相をそれぞれが有する前記第１の共役光信号及び前記第２の共役光信号を選択するステップを更に有する付記１に記載の方法。
（付記９）
８直交振幅変調方式が前記ソース光信号を変調するために使用されることが決定され、
変調方式の決定に基づいて、前記ソース光信号の負数位相に等しい位相をそれぞれが有する前記第１の共役光信号及び前記第２の共役光信号を選択するステップを更に有する付記１に記載の方法。
（付記１０）
１６直交振幅変調方式が前記ソース光信号を変調するために使用されることが決定され、
変調方式の決定に基づいて、前記ソース光信号の負数位相の７倍に等しい位相をそれぞれが有する前記第１の共役光信号及び前記第２の共役光信号を選択するステップを更に有する付記１に記載の方法。
（付記１１）
第１の共役光信号及び第２の共役光信号を前記中間的な光信号から生成する前記ステップが、
前記ソース光信号及び前記第１のポンプ光信号の組み合わせを第１の部分信号として選択するステップと、
前記ソース光信号及び前記第２のポンプ光信号の組み合わせを第２の部分信号として選択するステップと、
前記第１の部分信号を光非線形要素を通じて第１の方向に送信するステップと、
前記第２の部分信号を光非線形要素を通じて、前記第１の方向とは逆向きの第２の方向に送信するステップと
を有する付記１に記載の方法。
（付記１２）
前記ディジェネレート位相センシティブ増幅を実行し、出力光信号を生成する前記ステップが、第１の共役光信号、前記第２の共役光信号及び前記ソース光信号を用いる４波混合を実行する、付記１に記載の方法。
（付記１３）
前記マルチレベル変調がデュアルポラリゼーションマルチレベル変調であり、
前記第１の共役光信号及び第２の共役光信号を前記中間的な光信号から生成するステップが、
前記ソース光信号及び前記第１のポンプ光信号を第１の部分信号とした組み合わせを選択するステップと、
前記ソース光信号及び前記第２のポンプ光信号を第２の部分信号とした組み合わせを選択するステップと、
前記第１の部分信号を第１のｘ偏光光信号及び第１のｙ偏光光信号に分割するステップと、
前記第２の部分信号を第２のｘ偏光光信号及び第２のｙ偏光光信号に分割するステップと、
前記第１のｘ偏光光信号及び前記第２のｘ偏光光信号を第１の光非線形要素を通じて反対向きに送信するステップと、
前記第１のｙ偏光光信号及び前記第２のｙ偏光光信号を第２の光非線形要素を通じて反対向きに送信するステップと
を有する付記１に記載の方法。
（付記１４）
光信号を再生するシステムであって、
マルチレベル変調のフォーマットを用いて変調されたソース光信号を受け入れる入力部と、
第１のポンプ光信号及び第２のポンプ光信号を生成するデュアルポンプソースと、
前記スプリッタ及び前記デュアルポンプソースに通信可能に結合され、前記ソース光信号に前記第１のポンプ光信号及び前記第２のポンプ光信号を加算し、中間的な光信号を生成するカプラと、
コンピュータで読み取ることが可能な媒体に結合され、前記中間的な光信号を受け入れる波長選択プロセッサと、
前記波長選択プロセッサに対する２つの端部に通信可能に結合された第１の光非線形要素と、
前記波長選択プロセッサに通信可能に結合された第２の光非線形要素と
を有し、前記波長選択プロセッサは、前記第１の光非線形要素を介して前記中間的な光信号の複数の部分を反対向きに送信し、
前記第１の光非線形要素は、前記中間的な光信号の部分から第１の共役光信号及び第２の共役光信号を生成し、共役光信号の各々は前記ソース光信号の位相の倍数の共役である位相を有し、
前記第２の光非線形要素は、前記第１の共役光信号、前記第２の共役光信号及び前記第２のソース光信号を用いて出力光信号を生成するディジェネレート位相センシティブ増幅を実行し、
前記波長選択プロセッサは波長選択スイッチを有する、システム。
（付記１５）
前記第１のポンプ光信号の波長と前記ソース光信号の波長との差分が第１の波長差分をなし、
前記第２のポンプ光信号の波長と前記ソース光信号の波長との差分が第２の波長差分をなし、
前記第１の波長差分及び前記第２の波長差分が近似的に等しい、付記１４に記載のシステム。
（付記１６）
前記第１の共役光信号の位相と前記第２の共役光信号の位相とが前記ソース光信号の位相の負数倍にそれぞれ等しい、付記１４に記載のシステム。
（付記１７）
前記第１の共役光信号の波長と前記ソース光信号の波長との差分が第１の波長差分をなし、
前記第２の共役光信号の波長と前記ソース光信号の波長との差分が第２の波長差分をなし、
前記第１の波長差分及び前記第２の波長差分が近似的に等しい、付記１４に記載のシステム。
（付記１８）
前記波長選択プロセッサが、
前記ソース光信号を変調するために使用されるマルチレベル変調のレベルを決定するステップと、
決定されたレベルに基づいて、複数のペアの共役光信号の中から第１のペアの共役光信号を選択するステップと
を実行し、前記第１のペアは前記第１の共役光信号及び前記第２の共役光信号を含み、
所与のペアの共役光信号の中で、共役光信号各々の位相が入力されたソース光信号の位相と同じ負数倍に等しく、
ペア各々についての前記ソース光信号の位相の前記負数倍はペア毎に異なる、付記１４記載のシステム。
（付記１９）
前記波長選択プロセッサにより、
直交位相シフトキーイング変調方式が前記ソース光信号を変調するために使用されることが決定され、
変調方式の決定に基づいて、前記ソース光信号の負数位相に等しい位相をそれぞれが有する前記第１の共役光信号及び前記第２の共役光信号を選択する、付記１４記載のシステム。
（付記２０）
前記波長選択プロセッサにより、
８位相シフトキーイング変調方式が前記ソース光信号を変調するために使用されることが決定され、
変調方式の決定に基づいて、前記ソース光信号の負数位相の３倍に等しい位相をそれぞれが有する前記第１の共役光信号及び前記第２の共役光信号を選択する、付記１４に記載のシステム。
（付記２１）
前記波長選択プロセッサにより、
１６位相シフトキーイング変調方式が前記ソース光信号を変調するために使用されることが決定され、
変調方式の決定に基づいて、前記ソース光信号の負数位相の７倍に等しい位相をそれぞれが有する前記第１の共役光信号及び前記第２の共役光信号を選択する、付記１４に記載のシステム。
（付記２２）
前記波長選択プロセッサにより、
８直交振幅変調方式が前記ソース光信号を変調するために使用されることが決定され、
変調方式の決定に基づいて、前記ソース光信号の負数位相に等しい位相をそれぞれが有する前記第１の共役光信号及び前記第２の共役光信号を選択する、付記１４に記載のシステム。
（付記２３）
前記波長選択プロセッサにより、
１６直交振幅変調方式が前記ソース光信号を変調するために使用されることが決定され、
変調方式の決定に基づいて、前記ソース光信号の負数位相の７倍に等しい位相をそれぞれが有する前記第１の共役光信号及び前記第２の共役光信号を選択する、付記１４に記載のシステム。
（付記２４）
前記第２の光非線形要素を利用して、第１の共役光信号、前記第２の共役光信号及び前記ソース光信号を用いる４波混合を実行することで、前記ディジェネレート位相センシティブ増幅を実行する、付記１４に記載のシステム。
（付記２５）
第３の光非線形要素と、
前記第１の光非線形要素の第１端部及び前記波長選択プロセッサ間に結合され、かつ前記第３の光非線形要素の第１端部及び前記波長選択プロセッサ間に結合された第１のビームスプリッタと、
前記第１の光非線形要素の第２端部及び前記波長選択プロセッサ間に結合され、かつ前記第３の光非線形要素の第２端部及び前記波長選択プロセッサ間に結合された第２のビームスプリッタと、
を更に有し、前記マルチレベル変調がデュアルポーラライズドマルチレベル変調を行い、
前記波長選択プロセッサが、
前記ソース光信号及び前記第１のポンプ光信号を第１の部分信号として組み合わせた選択を行い、
前記第１の部分信号を前記第１のビームスプリッタに送信し、
前記ソース光信号及び前記第２のポンプ光信号を第２の部分信号として組み合わせた選択を行い、
前記第２の部分信号を前記第２のビームスプリッタに送信し、
前記第１のビームスプリッタは、前記第１の部分信号を第１のｘ偏光光信号及び第１のｙ偏光光信号に分割し、
前記第２のビームスプリッタは、前記第２の部分信号を第２のｘ偏光光信号及び第２のｙ偏光光信号に分割し、
前記第１のビームスプリッタ及び前記第２のビームスプリッタが前記第１のｘ偏光光信号及び前記第２のｘ偏光光信号を前記第１の光非線形要素を通じて逆向きに送信するよう形成され、
前記第１のビームスプリッタ及び前記第２のビームスプリッタが前記第１のｙ偏光光信号及び前記第２のｙ偏光光信号を前記第３の光非線形要素を通じて逆向きに送信するよう形成されている、付記１４に記載のシステム。
【符号の説明】
【０１０７】
102  光増幅器
104  プロセッサ
106  メモリ
108  光ネットワーク
110  入力信号
114  出力信号
【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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