(57)【要約】レーザ発振可能な光源(101)が注入される光信号によって波長ロックされる、さまざまな方法、システム、装置を説明する。ファブリペロン・レーザ・ダイオードなどのレーザ発振可能な光源(101)は１つまたは複数のファセットに反射防止膜を有する。レーザ発振可能な光源(101)は、広帯域光源(113)からの光信号のスペクトル・スライスを受け入れて、そのレーザ発振可能な光源(101)の出力波長を、注入される光信号の帯域幅内に波長ロックする。注入される光が増幅され波長ロックされた後に前方ファセットから反射して戻されるように、電流ポンプ(141)がレーザ発振可能な光源(101)をバイアスして、反射再生半導体光増幅器として動作する。この電流ポンプ(141)は、レーザ発振可能な光源(101)の中へ外部から注入された狭帯域光信号が注入される非干渉性光の帯域幅の外側のレーザ発振を抑圧するように、レーザ発振可能な光源(101)をバイアスする。
2006526307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つまたは複数のファセットの上に反射防止膜を有する、レーザ発振可能な光源であって、広帯域光源から光信号のスペクトル・スライスを受け入れて、前記レーザ発振可能な光源の出力波長を前記注入された光信号の帯域幅の中に波長ロックする光源と、
前記レーザ発振可能な光源の中へ注入される光信号が、注入される光信号の帯域幅の外側のレーザ発振モードを抑止するように、前記レーザ発振可能な光源をバイアスさせるための電流ポンプと
を含む装置。
【請求項２】
前記レーザ発振可能な光源がファブリペロン・レーザ・ダイオードである請求項１に記載の装置。
【請求項３】
３つ以上のキャビティ・モードを持つレーザ・チップを有するファブリペロン・レーザ・ダイオードをさらに含み、
前記注入される光信号の帯域幅と前記レーザ・チップの寸法が調和して、前記注入される光信号の帯域幅における波長をファブリペロン・レーザ・ダイオードの１つまたは複数のキャビティ・モードとほぼ重複させる請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記レーザ・チップの寸法が４５０ミクロン以上のチップ長を有する請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前方ファセットの光反射率が０．１％〜２５％の範囲とする値を有してもよい請求項２に記載の装置。
【請求項６】
後方ファセットの光反射率が１０％〜１００％の範囲とする値を有してもよい請求項２に記載の装置。
【請求項７】
ファブリペロン・レーザ・ダイオードをバイアスさせるための電流ポンプが、反射再生半導体光増幅器として動作する請求項２に記載の装置。
【請求項８】
１つまたは複数のファセットの上に反射防止膜を有する前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードが、３ｄＢ以上の値を有するサイド・モード抑止比を発生する請求項２に記載の装置。
【請求項９】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードの温度を変えて前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードの１つまたは複数のキャビティ・モードをずらし、前記注入される光信号の帯域幅と重複することによって、前記注入される光信号のための最適化された利得を提供する制御装置をさらに含む請求項２に記載の装置。
【請求項１０】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードに加えられる電流を変えて前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードの１つまたは複数のキャビティ・モードをずらし、前記注入される光信号の帯域幅と重複することによって、前記注入される光信号のための最適化された利得を提供する制御装置をさらに含む請求項２に記載の装置。
【請求項１１】
受動光ネットワークの一部分であって、
マルチプレクサ／デマルチプレクサに第１波長帯域を含む光信号を供給するための広帯域光源であって、前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードは前記マルチプレクサ／デマルチプレクサの１つのポートに結合して、前記広帯域光源からの光信号のスペクトル・スライスを受け入れる広帯域光源をさらに含む請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記マルチプレクサ／デマルチプレクサが、２５ギガヘルツと４００ギガヘルツの間の個別波長チャネル間に離隔する波長を有する請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードによって発生する出力信号をデータ・ストリームによってデータ変調するための変調器であって、前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードのレーザ・チップは４０ナノメートル以上の利得帯域幅値を有し、入力光信号によって注入された後にこの帯域幅にわたって波長ロックを支え、ファブリペロン・レーザ・ダイオードがデータ・ストリームによって変調されるときに使用可能な信号品質をなお支える変調器をさらに含む請求項２に記載の装置。
【請求項１４】
前記レーザ・チップの利得領域が、前記レーザ・チップの利得領域の中に１つまたは複数のチャープ量子井戸を有する請求項２に記載の装置。
【請求項１５】
前記レーザ・チップの利得領域が、前記レーザ・チップの利得領域の中に１つまたは複数のひずみ量子井戸を有する請求項２に記載の装置。
【請求項１６】
前記レーザ・チップの利得領域が、前記レーザ・チップの利得領域の中に１つまたは複数の量子ドットを有する請求項２に記載の装置。
【請求項１７】
前記レーザ・チップの利得領域が、前記レーザ・チップの利得領域における標準ドープ以上に増加したドープによってファブリペロン・レーザ・ダイオードの利得帯域幅を増加するために変調される請求項２に記載の装置。
【請求項１８】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードにバイアス・ポンプ電流を供給するための前記ポンプが、入力光信号がレーザの中に注入されないときに発生するレーザ発振しきい値電流の０．９〜１．５倍の値を有する請求項２に記載の装置。
【請求項１９】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードによって発生する出力信号を直接データ変調するための変調器であって、直接変調された信号の消光比は５ｄＢ以上である変調器
をさらに含む請求項２に記載の装置。
【請求項２０】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードの入力ファセットに結合されて、前記入力ファセットに整合して２０％以上の結合効率を達成する光ファイバをさらに含む請求項２に記載の装置。
【請求項２１】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードの入力ファセットであって、前記入力ファセットに受け入れられた注入光信号はマイナス１０ｄＢｍ／０．１ｎｍ帯域幅とマイナス３０ｄＢｍ／０．１ｎｍ帯域幅との間にあるパワー・スペクトル密度を有する入力ファセットをさらに含む請求項２に記載の装置。
【請求項２２】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードの第１ファセットに結合された単一モード光ファイバであって、前記単一モード光ファイバに逆結合される前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードの出力波長のパワーは＋３ｄＢｍと−２０ｄＢｍの間にすることができる単一モード光ファイバをさらに含む請求項２に記載の装置。
【請求項２３】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードの入力ファセットであって、前記入力ファセットに受け入れられた注入光信号は０ｄＢと３ｄＢの間にある偏光比を有する入力ファセットをさらに含む請求項２に記載の装置。
【請求項２４】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードの入力ファセットであって、前記入力ファセットに受け入れられた注入光信号の帯域幅は５００ギガヘルツ以下にすべきである入力ファセットをさらに含む請求項２に記載の装置。
【請求項２５】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードをバイアスするための電流ポンプが、入力光信号がレーザの中に注入されないときにはレーザ発振しきい値の上で作動し、光信号がファブリペロン・レーザ・ダイオードの中に注入されるときにはレーザの利得を自走ファブリペロン・レーザ・ダイオードのしきい値以下に抑止する請求項２に記載の装置。
【請求項２６】
１つまたは複数のファセットの上に反射防止膜を有する、レーザ発振可能な光源であって、前記レーザ発振可能な光源の第１ファセットが、広帯域光源からの光信号のスペクトル・スライスを受け入れて、前記レーザ発振可能な光源の出力波長を前記注入された光信号の帯域幅の中に波長ロックし、注入される光信号が、増幅され波長ロックされた後に第１ファセットの外に逆反射される光源と、
前記レーザ発振可能な光源をバイアスして、反射再生半導体光増幅器として動作する電流ポンプであって、前記注入される光信号の帯域幅と前記レーザ・チップの寸法が協働して、前記注入される光信号の帯域幅における波長を、前記レーザ発振可能な光源に影響する外部デバイスとは独立した前記レーザ発振可能な光源の１つまたは複数のキャビティ・モードに重複させて、前記レーザ発振可能な光源のモードをずらす電流ポンプと
を含む装置。
【請求項２７】
前記レーザ発振可能な光源がファブリペロン・レーザ・ダイオードである請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードの第１ファセットに結合された単一モード光ファイバであって、前記単一モード光ファイバに逆結合される前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードの出力波長のパワーは＋３ｄＢｍと−２０ｄＢｍの間にすることができる単一モード光ファイバをさらに含む請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードをバイアスするための電流ポンプが、入力光信号がレーザの中に注入されないときにはレーザ発振しきい値の上で作動し、光信号がファブリペロン・レーザ・ダイオードの中に注入されるときにはレーザの利得を自走ファブリペロン・レーザ・ダイオードのしきい値以下に抑止する請求項２７に記載の装置。
【請求項３０】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードにバイアス・ポンプ電流を供給するための前記ポンプが、入力光信号がレーザの中に注入されないときに発生するレーザ発振しきい値電流の０．９〜１．５倍の値を有する請求項２７に記載の装置。
【請求項３１】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードによって発生する出力信号を直接データ変調するための変調器であって、直接変調された信号の消光比は５ｄＢ以上である変調器をさらに含む請求項２７に記載の装置。
【請求項３２】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードをデータ・ストリームによって直接データ変調するための変調器であって、前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードのレーザ・チップは４０ナノメートル以上の利得帯域幅値を有し、入力光信号によって注入された後にこの帯域幅にわたって波長ロックを支え、ファブリペロン・レーザ・ダイオードがデータ・ストリームによって変調されるときに使用可能な信号品質をなお支える変調器をさらに含む請求項２７に記載の装置。
【請求項３３】
前記ファセットの少なくとも１つが反射防止膜を有する請求項２７に記載の装置。
【請求項３４】
受動光ネットワークの一部分であって、
マルチプレクサ／デマルチプレクサに第１波長帯域を含む光信号を供給するための広帯域光源であって、前記ＦＰＬＤは前記マルチプレクサ／デマルチプレクサの１つのポートに結合して、前記広帯域光源からの光信号のスペクトル・スライスを受け入れる広帯域光源をさらに含む請求項２７に記載の装置。
【請求項３５】
前記レーザ・チップの利得領域が、前記レーザ・チップの利得領域の中に１つまたは複数のチャープ量子井戸を有する請求項２７に記載の装置。
【請求項３６】
前記レーザ・チップの利得領域が、前記レーザ・チップの利得領域の中に１つまたは複数のひずみ量子井戸を有する請求項２７に記載の装置。
【請求項３７】
前記レーザ・チップの利得領域が、前記レーザ・チップの利得領域の中に１つまたは複数の量子ドットを有する請求項２７に記載の装置。
【請求項３８】
前記レーザ・チップの利得領域が、前記レーザ・チップの利得領域における標準ドープ以上に増加したドープによってファブリペロン・レーザ・ダイオードの利得帯域幅を増加するために変調される請求項２７に記載の装置。
【請求項３９】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードをバイアスするためのポンプ電流が、注入される光信号の帯域幅の外側のファブリペロン・モードのために３ｄＢ以上の値を有するサイド・モード抑止比を発生する請求項２７に記載の装置。
【請求項４０】
前記レーザ・チップの寸法が４５０ミクロン以上のチップ長を有する請求項２７に記載の装置。
【請求項４１】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードの入力ファセットであって、前記入力ファセットに受け入れられた注入光信号は０ｄＢと３ｄＢの間にある偏光比を有する入力ファセットをさらに含む請求項２７に記載の装置。
【請求項４２】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードの入力ファセットであって、前記入力ファセットに受け入れられた注入狭帯域光信号の帯域幅は５００ギガヘルツ以下にすべきである入力ファセットをさらに含む請求項２７に記載の装置。
【請求項４３】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードの入力ファセットであって、前記入力ファセットに受け入れられた注入光信号はマイナス１０ｄＢｍ／０．１ｎｍ帯域幅とマイナス３０ｄＢｍ／０．１ｎｍ帯域幅との間にあるパワー・スペクトル密度を有する入力ファセットをさらに含む請求項２７に記載の装置。
【請求項４４】
多重チャネル受動光ネットワーク波長分割多重化方式であって、
広帯域光信号を発生する広帯域光源と、
前記広帯域光信号をスペクトル・スライスして複数の狭帯域光信号を生成するデマルチプレクサと、
前記デマルチプレクサの第１出力端に結合されたレーザ発振可能な第１光源であって、第１中心波長を有する第１レーザ・チップを有し、注入されてスペクトル・スライスされた第１狭帯域光信号によって波長ロックされる第１光源と、
前記デマルチプレクサの第２出力端に結合されたレーザ発振可能な第２光源であって、第２中心波長を有する第２レーザ・チップを有し、注入されてスペクトル・スライスされた第２狭帯域光信号によって波長ロックされる第２光源と
を含む多重チャネル受動光ネットワーク波長分割多重化方式。
【請求項４５】
前記レーザ発振可能な第１光源の波長ロック範囲の帯域幅と前記レーザ発振可能な第２光源の波長ロック範囲の帯域幅は組み合わせられて、前記システム帯域幅の動作範囲と、製造公差による中心波長の変化と、温度の変化による利得曲線における片寄りとの和に等しいか、またはより大きい、請求項４４に記載の多重チャネル受動光ネットワーク波長分割多重化方式。
【請求項４６】
レーザ発振可能な第１光源をバイアスして反射再生半導体光増幅器として動作する電流ポンプをさらに含む請求項４４に記載の多重チャネル受動光ネットワーク波長分割多重化方式。
【請求項４７】
レーザ発振可能な第１光源への第１注入狭帯域光信号が、第１注入狭帯域光信号の外側のファブリペロン・モードのレーザ発振を抑止する、請求項４４に記載の多重チャネル受動光ネットワーク波長分割多重化方式。
【請求項４８】
第１注入狭帯域光信号の帯域の外側のファブリペロン・モードが３デシベルまたはそれ以上のサイド・モード抑止比を受ける、請求項４４に記載の多重チャネル受動光ネットワーク波長分割多重化方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、波長分割多重受動光ネットワークに関する。具体的には、本発明の実施形態は、注入された光信号によって波長ロックされるレーザ発振可能な光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
波長分割多重受動光ネットワーク（ＷＤＭＰＯＮ）の中には、中央局における送信機から遠隔個所にあって加入者へ信号を配信するデバイスへ送る信号の波長間の正確なアラインメントを必要とするものもある。受動光ネットワークでは、一般的には信号配信デバイスを含む遠隔ノードが電源なしで屋外に置かれている。この屋外信号配信デバイスの波長伝送帯域は、外部温度の変動に応じて変化する可能性がある。伝送された信号とその信号を配信するデバイスの動作波長との間の波長のずれは、信号において余分な挿入損失を招く。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このずれを最少にするための可能な一方法は、本質的に常にマルチプレクサのシフティング帯域幅の中に入るナロー・ラインワイド(narrow linewidth)分布帰還形レーザ・ダイオード（ＤＦＢＬＤ）を波長アラインメント条件を満たす光送信機として使用することであるといえる。しかしこの構成は、精密に安定化された各ＤＦＢＬＤの価格が高いので、経済的な解決策にはなり得ない。
【０００４】
ＰＯＮＳの中には、高いビット・レートと適切な利得量とを有する光送信機を使用して、高いビット・レートを保つものもある。受動光ネットワークの中には、広帯域発光ダイオード（ＬＥＤ）を光送信機として使用するものもある。しかし、ＬＥＤの変調帯域幅は狭くなる可能性があり、このためデータを高いビット・レートで送ることが困難になる。その上に、受動光ネットワークにおける長距離送信は、ＬＥＤからの固有出力が弱いのでＬＥＤによっては困難になる可能性がある。
【０００５】
レーザの中に信号を注入するためのいくつかの試みがなされてきた。しかし、３００ミクロン程度の標準レーザ・チップ長は、注入される信号の帯域幅とレーザのキャビティ・モードとの間の重複がないので不十分な利得を生じさせることもある。さらにまた、標準レーザの中には、製造公差と温度ドリフトを考慮すると動作周波数の範囲にわたって適切な信号品質を支えるための適当な利得を発生しないものもある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
レーザ発振可能な光源が、注入された光信号によって波長ロックされる、さまざまな方法、システム、装置が開示されている。ファブリペロン・レーザ・ダイオード（ＦＰＬＤ）などのレーザ発振可能な光源は、レーザ発振可能な光源の１つまたは複数のファセットの上に反射防止膜を有する。レーザ発振可能な光源は、広帯域光源から光信号のスペクトル・スライスを受け入れて、レーザ発振可能な光源の出力波長を、注入される光信号の帯域幅内に波長ロックする。電流ポンプが、レーザ発振可能な光源をバイアスさせて、反射再生半導体光増幅器として動作し、この結果、注入された光は、増幅され、波長ロックされた後に前部ファセットで反射して戻される。また、電流ポンプは、レーザ発振可能な光源をバイアスさせ、したがってレーザ発振可能な光源の中に外から注入される狭帯域の光信号は、注入された非干渉性光の帯域幅の外側のレーザ発振モードを抑止する。
【０００７】
本発明のその他の特色および利点は、添付の図面と下記の詳細な説明から明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、添付の図面における各図の中に例として図示されているが、これらに限られるものではない。図面において、同様な要素は同様な参照記号によって指定されている。
【０００９】
レーザ発振可能なさまざまな光源が開示されている。ある実施形態では、ファブリペロン・レーザ・ダイオードなどのレーザ発振可能な光源は、ファブリペロン・レーザ・ダイオードの複数のファセットの上に反射防止膜を有する。ファブリペロン・レーザ・ダイオードは、広帯域光源から光信号のスペクトル・スライスを受け入れて、ファブリペロン・レーザ・ダイオードの出力波長を、注入される光信号の帯域幅内に波長ロックする。電流ポンプがファブリペロン・レーザ・ダイオードをバイアスさせて、反射再生半導体光増幅器として動作し、この結果、注入される光は、増幅された後に前部ファセットで反射して戻される。この再生増幅過程は結果的に、広帯域光源の注入されるスペクトル・スライスへファブリペロン・レーザ・ダイオードを効果的に波長ロックすることになる。電流ポンプはまたファブリペロン・レーザ・ダイオードをバイアスさせ、この結果、ファブリペロン・レーザ・ダイオードの中へ外から注入される狭帯域の光信号は、注入される非干渉性光の帯域幅の外側のレーザ発振モードを抑止する。さらに、ファブリペロン・レーザ・ダイオードにおける注入される光信号の帯域幅とレーザ・チップの長さを選択して、注入される光信号の帯域幅における波長をファブリペロン・レーザ・ダイオードの１つまたは複数のキャビティ・モードに重複させてもよい。さらにまた、ファブリペロン・レーザ・ダイオードのレーザ・チップは４０ナノメートルを超える高い利得帯域値を有し、システムの有効動作範囲にわたって波長ロッキングを支持すると共に、ファブリペロン・レーザ・ダイオードがデータ・ストリームによって変調されるときに使用可能な信号品質を維持することもできる。
【００１０】
図１は、注入される光信号によって波長ロックされる光送信機を使用する波長分割多重受動光ネットワークの一実施形態のブロック図である。波長分割多重受動光ネットワーク１００は、中央局などの第１個所と、第１個所から離れた遠隔ノードなどの第２個所と、複数の加入者個所とを含む。
【００１１】
この例示的な中央局は、第１波長帯域における光信号を発信する第１光送信機群１０１〜１０３と、第２波長帯域における光信号を受け入れる第１光受信機群１０４〜１０６と、第１帯域分割フィルタ群１０７〜１０９と、波長追跡構成要素１３０と、第１の１×ｎ双方向光マルチプレクサ１１２、光カップラ１１５と、第１広帯域光源１１４と、第２広帯域光源１１３とを含む。
【００１２】
第１光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１２は、第１広帯域光源１１４から受け取った第１波長帯域をスペクトル・スライスし、第２光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１６から受け取った第２波長帯域を逆多重化する。第１広帯域分割フィルタ１０７などの帯域分割フィルタは、第１波長帯域の信号と第２波長帯域の信号とを異なるポートに分割する。第１マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１２は、第１帯域分割フィルタ群１０７〜１０９に結合している。第１光送信機群１０１〜１０３における各光送信機は、第１波長帯域にある離散的なスペクトル・スライスされた信号を受け入れ、この光送信機の動作波長を受信したスペクトル・スライスされた信号に整列させる。
【００１３】
ファブリペロン・レーザ・ダイオードなどの各光送信機は、第１電流ポンプ１４１などの電流ポンプや、第１変調器１４０などの変調器と協働することもできる。第１電流ポンプ１４１は第１光送信機１０１をバイアスさせ、この結果、第１光送信機への外部から注入される狭帯域の光信号は、注入される非干渉性光の帯域幅の外側のレーザ発振モードを抑止する。第１変調器１４０は、光送信機によってデータ・ストリームと共に発生する出力信号を直接変調する。
【００１４】
第１制御装置１４２も第１光送信機１０１と協働して、光送信機の１つまたは複数のキャビティ・モードをずらして注入される光信号の帯域幅と重複させることによって、注入される光信号の最適化された利得を提供することもできる。第１制御装置は、第１光送信機１０１の温度または第１光送信機１０１に加えられる電流を変えて、光送信機１０１のキャビティ・モードをずらしてもよい。代替案として、注入される光信号の帯域幅とレーザ・チップの寸法を、注入される光信号の帯域幅における波長を、第１制御装置１４２などの外部デバイスとは独立した第１光送信機１０１の１つまたは複数のキャビティ・モードとほぼ重複させて、第１光送信機１０１のモードをずらすように、選択してもよい。
【００１５】
第１光送信機１０１は、反射防止膜を有する１つまたは複数のファセットと、２つまたはそれ以上のキャビティ・モードを有する１つのレーザ・チップとを有してもよい。第１電流ポンプ１４１は反射再生半導体光増幅器として動作させるために第１光送信機１０１をバイアスする。第１光送信機１０１の前ファセットは、スペクトル・スライス光信号を受信して、第１光送信機１０１の出力波長を注入される光信号の帯域幅内に波長ロックする。第１光送信機１０１は、注入される光を、増幅し、側波帯を抑止し、波長ロックした後に、前ファセットで反射して返す。第１光送信機１０１は、変調された信号を第１波長帯域における唯一の波長で送信する。
【００１６】
各帯域分割フィルタ１０７〜１０９は、第１光送信機群１０１〜１０３における所定の光送信機と、第１光受信機群１０４〜１０６における所定の光受信機とに結合されている。第１光受信機群１０４〜１０６における各光受信機は、第２波長帯域にある離散的な逆多重化された信号を受信する。
【００１７】
波長追跡構成要素１３０は、電気的または光学パワー総和デバイス１１０と温度制御装置１１１とを含む。光学パワー総和デバイス１１０は、光受信機１０４〜１０６の１つまたは複数の出力信号の強さを測定して、第１マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１２と第２マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１６との間の送信波長帯域の差を決定する。温度制御装置１１１は、第１マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１２の動作温度を制御して、光受信機１０４〜１０６からの測定された出力信号の強さを最大化する。第１マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１２と第２マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１６との送信波長帯域が合致すると、光受信機１０４〜１０６からの測定された出力信号の強さは最大にある。したがって、中央局と遠隔ノードにある光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１２、１１６の多重化／逆多重化送信波長を互いにロックすることができる。
【００１８】
例示の遠隔ノードは、第２の１×ｎ双方向光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１６を含む。第２の１×ｎ双方向光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１６は、単一光ファイバ１２８を介して中央局に接続されている。第２の１×ｎ双方向光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１６は、第１波長帯域を含む広帯域光信号と第２波長帯域を含む広帯域光信号の両方を、双方向に多重化しかつ逆多重化する。第２の１×ｎ双方向光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１６は、第２広帯域光源１１３からの第２波長帯域をスペクトル・スライスする。
【００１９】
一般に、多重化は、光情報の複数チャネルを組み合わせて単一光信号にすることである。逆多重化が、単一光信号を分解して光情報のチャネルを含む複数の離散信号にすることとである。スペクトル・スライスは、広帯域の波長を分割して小さな周期的波長帯域にすることである。
【００２０】
例示的な各加入者、例えば第１加入者個所は、帯域分割フィルタ１１７と、第２波長帯域で光信号を発信するための光送信機１２３と、第１波長帯域で光信号を受信するための光受信機１２０とを含む。第２マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１６は、第１波長帯域を多重化し、第２波長帯域をスペクトル・スライスする。第２マルチプレクサ／デマルチプレクサは、これらの信号を各帯域分割フィルタ１１７〜１１９に送信する。帯域分割フィルタ１１７〜１１９は、入力信号帯域にしたがって入力信号を出力ポートに分割する働きをする。第２光送信機１２３などの各光送信機は、スペクトル・スライスされた信号を第２波長帯域で受信し、この光送信機のための動作波長をスペクトル・スライスされた信号内の波長と整合させる。各加入者は中央局と第２波長帯域内で異なるスペクトル・スライスによって通信する。
【００２１】
中央局と同様に、各光通信機は、変調器、電流ポンプ、制御装置と共に動作する。例えば、第２電流ポンプ１４４は、第２光送信機１２３の中へ外部から注入される狭帯域光信号が注入される非干渉性光の帯域の外側のレーザ発振モードを抑止するように、第２光送信機１２３をバイアスする。第２変調器１４３は、第２光送信機１２３によってデータ・ストリームと共に発生する出力信号を直接変調する。第２制御装置１４５もまた、第２光送信機と協働して、第２光送信機の温度または第２光送信機に加えられる電流を変えて、光送信機の１つまたは複数のキャビティ・モードをずらして、注入される光信号の帯域幅と重複させることによって、注入される光信号の最適化された利得を提供することもできる。
【００２２】
第２光送信機１２３は、反射防止膜を有する１つまたは複数のファセットと、２つまたはそれ以上のキャビティ・モードを有する１つのレーザ・チップとを有してもよい。注入される光信号の帯域とレーザ・チップの寸法とを調和させて、注入される光信号の帯域幅における波長を第２制御装置１４５などの外部デバイスとは独立した第２光送信機の１つまたは複数のキャビティ・モードと重複させて、第２光送信機のモードをずらしてもよい。したがって、注入される信号の帯域幅は、光送信機の少なくとも１つのキャビティ・モードを取り囲むか、または２つのキャビティ・モードの間に入るが、注入光信号帯域の両端部における波長は、この帯域の両端部における反射出力波長がレーザの他のファブリペロン・モードよりも信号強度において少なくとも３ｄＢ高いほど、ＦＰＬＤのそれぞれのキャビティ・モードに近い。
【００２３】
また、光送信機のファセットに結合する第１光ファイバ１４６などの光ファイバを、光送信機と整合して１０％〜１００％間の結合効率を達成することもできる。結合効率を、結合された測定パワーを結合されない測定パワーで割ったものとして測定してもよい。光ファイバは、光送信機の前部ファセットに結合された単一モード光ファイバであってもよい。単一モード光ファイバの中に逆結合された光送信機の出力波長のパワーを、＋３ｄＢｍ（１ミリワットに対するデシベルで測定した光パワー）〜−２０ｄＢｍ間にすることができる。
【００２４】
増幅自然放射光源などの第１広帯域光源１１４は、第１光送信機群１０１〜１０３における所定の光送信機の送信波長帯域を波長ロックするために、第１マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１２を介してこの光送信機に第１波長帯域の光を供給する。したがって、中央局における送信機群１０１〜１０３の動作波長範囲は、第１光送信機群１０１〜１０３におけるこれらの送信機の各々にこれらのスペクトル・スライスした信号を注入することによって、中央局における第１マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１２の動作波長と調和する。各光送信機を、帯域分割フィルタを通される特定のスペクトル・スライスに波長ロックすることによって、１×ｎ光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１２におけるダウンストリーム信号に関する大きなパワー損失が解決される。この方法で、中央局における光送信機１０１〜１０３からの信号の波長とマルチプレクサ／デマルチプレクサ１１２の送信波長帯域との間のミスアラインメントによる大きなパワー損失は最小になる。
【００２５】
同様に、第２広帯域光源１１３は、第２波長帯域の光を所定の光送信機１２３〜１２５に供給して、第２群におけるこの光送信機の送信波長帯域を波長ロックする。こうして、加入者個所における第２送信機群１２３〜１２５の動作波長は、第２光送信機群におけるこれらの送信機の各々にこれらのスペクトル・スライスした信号を注入することによって、第２マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１６の動作波長範囲と調和する。各光送信機を、帯域分割フィルタを通される特定のスペクトル・スライスに波長ロックすることによって、遠隔ノードにおけるデバイスの温度の変動に応じた波長の離調による、１×ｎ光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１６におけるアップストリーム信号に関する大きなパワー損失が解決される。この方法で、光送信機１２３〜１２５からの信号の波長と遠隔ノードにおけるマルチプレクサ／デマルチプレクサ１１６の送信波長帯域との間のミスアラインメントによる大きなパワー損失は最小になる。アサーマル(athermal)・マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１２、１１６のいずれかを使用することによって、またはマルチプレクサ／デマルチプレクサ１１２の温度制御によって、マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１２とマルチプレクサ／デマルチプレクサ１１６との間の波長アラインメントを達成することができ、この結果、中央局と加入者との間の伝送損失は最少になる。
【００２６】
図２は、１つまたは複数のファセットと１つのレーザ・チップ利得媒体とを有する、レーザ発振可能な光源の一実施形態のブロック図である。ファブリペロン・レーザ・ダイオードなどの光送信機は、ファブリペロン・レーザ・ダイオード２０１の１つまたは複数のファセット２５０、２５１の上に反射防止膜を有してもよい。反射防止膜付きのファブリペロン・レーザ・ダイオード２０１は、前方ファセット２５０の反射性が低いので、標準的な反射防止膜なしのファブリペロン・レーザ・ダイオードよりもすぐれた消光比(extinction ratio)を、したがってより好ましいビット・レート誤差を得ることもできる。さらに、ファブリペロン・レーザ・ダイオード２０１は、よりすぐれたサイド・モード抑圧比を有することもできる。そのわけは、入力ファセット２５０がこの反射防止膜を有するので、ＦＰＬＤ２０１はより低い挿入損失を有するからである。したがって、注入される光信号はより低い強度を有することもでき、ＦＰＬＤ２０１の利得はより低く設定してもよく、これによって、ファブリペロン・レーザ・ダイオード２０１の望まれないサイド・モードを増幅しないエネルギー欠乏環境を作る。
【００２７】
ファブリペロン・レーザ・ダイオード２０１の前方ファセット２５０を、反射率を減少させるために反射防止膜で被覆することができる。前方ファセット２５０のための光学的反射率は、０．１％〜２５％の範囲内にある値を持っている。後方ファセット２５１は被覆せずに約３０％の反射率にすることができる。代替案として、後方ファセット２５１を被覆して、１０％から１００％の範囲内にある反射率を得ることができる。
【００２８】
注入される光信号の帯域幅に関してレーザ・チップ２５２の寸法を決定することが、ファブリペロン・レーザ・ダイオード２０１に関連するキャビティ・モードの感覚を減少する助けになる。これは、注入される光信号の帯域幅における波長がファブリペロン・レーザ・ダイオード２０１の１つまたは複数のキャビティ・モードと重複することになる確率を増加する。レーザ・チップ２５２のチップ長の増加は４５０ミクロン〜１２００ミクロンの範囲内にあってもよい。標準的なファブリペロン・レーザ・ダイオードのチップ長は、一般的に約３００ミクロンである。
【００２９】
レーザ・チップ２５２の利得領域は、この利得領域の中に１つまたは複数のチャープ量子井戸、利得領域の中に１つまたは複数のひずみ量子井戸、利得領域の中に標準ドーピングを超える増加ドーピング、またはその他の同様なエンハンスメントを有して、ＦＰＬＤを変更してファブリペロン・レーザ・ダイオード２０１の利得帯域幅を増加してもよい。強化された利得帯域幅は、ＦＰＬＤのためのより広い波長ロックを支える。
【００３０】
ファブリペロン・レーザ・ダイオード２０１を反射再生半導体光増幅器として動作させてもよい。ファブリペロン・レーザ・ダイオード２０１は、狭帯域注入ノイズ信号がレーザの２つのキャビティ・モード間で発生した場合でも、注入される光信号を増幅する再生半導体増幅器として作用する。論述したように、注入される光信号の帯域幅とレーザ・チップ２５２の寸法は調和して、注入される光信号の帯域幅における波長をＦＰＬＤ２０１の１つまたは複数のキャビティ・モードとほぼ重複させてもよい。注入される光信号帯域の帯域幅の両端部における波長は、この帯域の両端部における増幅された波長が信号強度において、したがってファブリペロン・レーザ・ダイオード２０１のその他のサイド・モードにおいて少なくとも３ｄＢ以上であるほど、ＦＰＬＤのそれぞれのキャビティ・モードに近い。代替案として、制御装置がＦＰＬＤ２０１の動作温度またはＦＰＬＤ２０１に加えられる電流を変えて、ＦＰＬＤのキャビティ・モードをずらし、注入された光／ノイズ信号の帯域幅と重複させ、注入される信号のための最適化された利得を提供する。ファブリペロン・レーザ・ダイオード２０１は一般に、注入されるスペクトル・スライスしたノイズ信号を反射し増幅する。
【００３１】
図３は、レーザ発振できる光源の一実施形態に関する、注入される光信号の入力パワー・スペクトル密度と波長との関係を示すグラフである。ＦＰＬＤの前方ファセットに配分される注入光信号の入力パワー・スペクトル密度（波長帯域当りパワー）は、−１０ｄＢｍ／０．１ｎｍ帯域幅〜−３０ｄＢｍ／０．１ｎｍ帯域幅間にあるパワー・スペクトル密度を有してもよい。スペクトル・スライス３５６の帯域幅を、例えばピークより−３ｄＢ低い値におけるスペクトル幅としてもよい。スペクトル・スライス３５６の帯域幅を、例えばピークより−２０ｄＢも低い値におけるスペクトル幅としてもよい。注入される光信号３５５から実際に要求される低いパワーによって、ノイズは、レーザの飽和レベルと擬似レーザ発振作用によって減少し、側波帯を抑止する。
【００３２】
入力ファセットにおいて受信される狭帯域入力注入信号のスペクトル帯域幅３５６は、５ＧＨｚから５００ＧＨｚまで変化することができる。ファブリペロン・レーザ・ダイオードは、１つまたは複数のファセットの上が反射防止膜で被覆されているので、３ｄＢ〜３５ｄＢ間の値を有するサイド・モード抑圧比を発生させる。サイド・モード抑圧比は、注入帯域幅の外側のモードに対する注入帯域幅内のモードの光出力パワーの比であってもよい。
【００３３】
広帯域光源は、ほぼ等しい偏光状態を有する光信号を発生させることができる。レーザ・ダイオードに注入される入力光信号３５５は一般的には偏光されていないので、レーザ・ダイオードの偏光状態に調和する偏光状態が存在する。ファブリペロン・レーザ・ダイオードの入力ファセットで受信する注入される光信号３５５は、０ｄＢ〜３ｄＢ間にある偏光比を有してもよい。偏光比は、任意の２つの直交入力偏光状態間のパワーの最大の比と呼ばれる。したがって、注入されるパワーの偏光比の範囲を０ｄＢから３ｄＢまでにすることができる。
【００３４】
図４は、レーザ発振可能な光源の一実施形態に関する、注入される光信号の前および注入される光信号の後のパワーと波長との関係を示すグラフである。上の曲線については、実線は、バイアス電流がレーザ発振しきい値電流の上にあって注入がないときの、レーザ発振可能な光源の出力スペクトルを示す。上の曲線における点線は、レーザ発振可能な光源に注入される広帯域光の出力スペクトルを示す。下の曲線については、実線は、光信号の注入を伴うレーザ発振可能な光源の出力スペクトルを示す。下の線における点線は、ＦＰＬＤへのバイアス電流をオフにしたときのレーザ発振可能な光源の出力スペクトルを示す。これは、注入される広帯域光の反射スペクトルを示す。電流ポンプは、ファブリペロン・レーザ・ダイオードにバイアスをかけて、入力信号がレーザの中に注入されないときにレーザ発振しきい値の近くまたは上で動作する。レーザの利得は、光信号がレーザの中に注入されるときには、自走レーザの利得よりも下に抑圧される。ＦＰＬＤの動作ポンプ電流は、自走レーザのレーザ発振しきい値の０．９〜１．５倍の範囲になることができる。外部狭帯域信号をファブリペロン・レーザ・ダイオードに注入し、ポンプ電流をその自走レーザしきい値の近くで動作することによって、最大反射利得の条件を達成することができると共に、注入される波長帯域の外側のファブリペロン・モードのレーザ発振を抑圧する。
【００３５】
注入される非干渉性光の帯域幅の外側のファブリペロン・モードは、３ｄＢ〜３５ｄＢ間でサイド・モード抑圧比を招く。固定ポンプ電流を有するＦＰＬＤへの反射防止膜の追加は、このＦＰＬＤのサイド・モード抑圧比を増加させる。
【００３６】
ファブリペロン・レーザ・ダイオードによって発生した出力信号を、変調器が直接にデータ変調してもよい。直接変調された信号の消光比は５ｄＢ以上になることもある。データ変調レートは、１００Ｍｂｐｓ〜１７５Ｍｂｐｓや、６００Ｍｂｐｓ〜６５０Ｍｂｐｓ、１０００Ｍｂｐｓ〜１５００Ｍｂｐｓ（メガビット／秒）であってもよい。側波帯とノイズの大きな抑圧と注入される光信号の増幅との組み合わせは、ＷＤＭＰＯＮにおける高い転送レートを可能にする。
【００３７】
図５ａ、５ｂは、レーザ発振可能な光源の一実施形態に関する、ＦＰＬＤなどのレーザ発振可能な光源の利得形状と波長との関係を示す。図５ａを参照すると、実線はファブリペロン・レーザ・ダイオードの公称利得曲線を表示し、矩形のボックスは実効動作範囲（Δλ0）５７９を表示し、この範囲にわたって、ＦＰＬＤなどのレーザ発振可能な光源がデータ・ストリームで変調されるときに適切な信号品質が存在する。水平の線は波長ロック範囲（ΔλL）５８１を表示し、この範囲にわたって、ＦＰＬＤがデータ・ストリームで変調されるときに適切な信号品質が存在する。破線は、製造公差によって可能なこのＦＰＬＤの利得曲線における潜在的な中心波長シフト５８２を示す。点線は、製造公差によって可能なこのＦＰＬＤの利得曲線における潜在的な中心波長シフトとＦＰＬＤの温度ドリフトによるシフト５８３との和を示す。鎖線は、変更されない利得領域を持つレーザ・チップを有するファブリペロン・レーザ・ダイオードの利得曲線５８７を示す。
【００３８】
入力非干渉性信号がＦＰＬＤの中に注入されると、ＦＰＬＤがデータ・ストリームによって変調されるときに適切な信号品質が存在する波長ロック範囲（ΔλL）が存在する。標準的なＦＰＬＤについては、波長ロック範囲は約（ΔλL）＝±１５ナノメートル（ｎｍ）であってもよい。０．８ｎｍ間隔の３２チャネルを使用する一般的なＷＤＭ−ＰＯＮシステム構成については、ＦＰＬＤが波長ロックされることが必要な所要システム帯域幅は約±１３ｎｍである。しかし、標準的ＦＰＬＤはそれ自体で必要なシステム帯域幅を適切にカバーしなくてもよい。ＷＤＭＰＯＮシステムでは、ＦＰＬＤの中心波長は温度と製造公差との両方によって変化してもよい。
【００３９】
ＰＬＤの実効動作範囲５８１は、ＦＰＬＤが温度の変化または製造公差のいずれかによってこのシステムの中央に中心合せされていない場合には、減少する。さまざまなパラメータ間のこの関係を記載する次の式は、図５ａを参照することによって説明される。
ΔλL＝Δλ0＋Δλc＋ΔλT
ただし、ΔλLはＦＰレーザ・ダイオードの必要なロック範囲、Δλ0は温度の変化と製造公差を考慮した後のＦＰＬＤの有効動作範囲、Δλcは製造公差による利得曲線の中心の変動、ΔλTはＦＰＬＤの温度変化による利得曲線の片寄りである。
【００４０】
例えば、±１０℃の制御された温度範囲と、Δλc＝±５ｎｍの製造公差と、Δλ0＝±１３ｎｍの必要なシステム帯域幅（有効動作範囲）とを考慮する。±１０℃の温度範囲はΔλT＝±５ｎｍの中心波長変動に対応する。そのわけは、ＦＰＬＤの利得曲線の代表的な同調係数は０．５ｎｍ／℃であるからである。この例のレーザ・ダイオードの必要ロック範囲はΔλL＝±２３ｎｍ（±１３ｎｍ，±５ｎｍ，±５ｎｍ）になる。これは、標準的なＦＰＬＤはほぼ±１５ｎｍのロック範囲を有するので問題が生じる。この問題は、ＷＤＭＰＯＮが±２５℃の非制御温度範囲と±１０ｎｍの製造公差を使用する場合には大きくなる可能性がある。ファブリペロン・レーザ・ダイオードをデータ・ストリームで変調するとき使用可能な信号品質を支えるために、必要ロック範囲はΔλL＝±３５．５ｎｍになろう。
【００４１】
ＷＤＭＰＯＮはこの問題を多くの方法で解決することができる。
【００４２】
１つの解決策は、より広い公称利得曲線５８０を介して標準値より大きな波長ロック範囲を有するＦＰＬＤを使用して、利得スペクトルの中心における温度ドリフトと製造公差の影響を予測することである。ＦＰＬＤは、約±１５ｎｍの標準値より大きな利得帯域幅を有する非標準レーザ・チップを使用してもよい。これらの形式のレーザ・ダイオードは、レーザ・チップの利得領域を変更してより広い公称利得曲線を発生させることによって製造可能である。半導体レーザの利得帯域幅を増加させるための方法としては、利得領域におけるドーピングを増加する、利得領域のためにチャープ量子井戸を使用する、利得領域のためにひずみ量子井戸を使用する、あるいは利得領域のために量子ドットを使用する、またはその他の類似の方法がある。
【００４３】
強化された利得領域を有するファブリペロン・レーザ・ダイオードのレーザ・チップは、４０ナノメートル（±２０ｎｍ）以上の利得帯域幅を有し、ファブリペロン・レーザ・ダイオードがデータ・ストリームによって変調されたときに使用可能な信号品質をなお支えながら、非干渉性信号によって注入された後にこの帯域幅にわたる波長ロックを支えてもよい。ＦＰＬＤによって発生する使用可能出力信号は、変調された後に変調された動作範囲の中に受け入れ可能なビット・レート誤差を有する。
【００４４】
図５ｂを参照すると、波長ロック動作を増加するための他の一解決策は、複数の形式のレーザ・ダイオードを使用することである。各形式のファブリペロン・レーザ・ダイオードは、不変の利得領域５８７を有するレーザ・チップを有する。各形式のＦＰＬＤは異なる片寄り中心波長５８５、５８６を伴って製造される。レーザを、２つまたはそれ以上の異なるレーザを組み合わせてチャネル・プランのさまざまな部分のために使用できるように、特定の波長領域の中に閉じ込めてもよい。
【００４５】
図１を参照すると、第３光送信機１２４ａと第４光送信機１２４ｂなどのレーザ発振可能な複数の光源が、第２マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１６に結合している。第３光送信機１２４ａと第４光送信機１２４ｂはほぼ同じ波長で出力信号を発信し、各出力信号は、注入されるスペクトル・スライスされた狭帯域光信号によってロックされる。第３光送信機１２４ａは第１中心波長を有するレーザ・チップを有してもよい。第４光送信機１２４ｂは第２中心波長を有する第２レーザ・チップを有してもよい。第２中心波長は第１中心波長から片寄っている。レーザ発振可能な第１光源の波長ロック範囲の帯域幅とレーザ発振可能な第２光源の波長ロック範囲の帯域幅は組み合わせられて、システム帯域幅の動作範囲と、製造公差による中心波長の変化と、温度の変化による利得曲線における片寄りとの和に等しいか、またはより大きい。
【００４６】
さらにまた、加入者側における光送信機を、２つまたはそれ以上の異なるレーザを組み合わせてシステム帯域幅全体をカバーできるように、２つまたはそれ以上の群としてビンに入れてもよい。第１群は第１中心波長を有するレーザ・チップを有し、マルチプレクサ／デマルチプレクサにおけるポートの上半分におけるポートに個別に接続している。例えば、第２光送信機１２３は第１中心波長を有するレーザ・チップを有し、マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１６におけるポートの上半分における第１ポートに接続してもよい。第２群は第２中心波長を有するレーザ・チップを有し、マルチプレクサ／デマルチプレクサにおけるポートの下半分におけるポートに個別に接続している。例えば、第５光送信機１２５は第２中心波長を有するレーザ・チップを有し、マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１６におけるポートの下半分における第Ｎポートに個別に接続してもよい。
【００４７】
図５ｂを参照すると、異なる中心波長５８５、５８６を有する複数のＦＰＬＤを使用すると、必要なシステム帯域幅を、各レーザのための必要な動作範囲がより小さくなるように分割してより小さな領域またはビンにすることができる。例えば、必要なシステム帯域幅が±１３ｎｍであって、この領域をカバーするために２つの異なるレーザ形式を使用する場合には、各レーザのための必要な動作範囲はわずかΔλ0＝±６．５ｎｍになるであろう。さまざまなレーザのための動作範囲を小さくすることによって、必要なロック範囲ΔλLを小さくすることができる。上の例では２つだけのビンを使用したが、それ以上の個数のビンを使用することもできる。ビンの最多個数は、通信システムで使用されるＷＤＭチャネルの個数と同じであってもよい。さまざまな形式のＦＰＬＤのビニングと強化された利得帯域幅を有するレーザ・チップの使用を組み合わせることは、技術的限界とコストとの間のトレードオフを解決するためにも有用である。
【００４８】
図１を参照すると、波長分割多重受動光ネットワーク１００は、第１波長帯域などのダウンストリーム信号や、第２波長帯域などのアップストリーム信号においてさまざまな波長帯域を使用してもよい。ダウンストリーム信号は、中央局における光送信機１０１〜１０３から加入者側への信号を表し、アップストリーム信号は、加入者側における光送信機１２３〜１２５から中央局への信号を表している。ダウンストリーム信号の波長は例えばλ１、λ２、・・・λｎで、アップストリーム信号の波長はλ１＊、λ２＊、λｎ＊であろうが、異なる波長帯域で搬送される。ここでλ１とλ１＊はマルチプレクサ／デマルチプレクサの自由スペクトル範囲によって分けられている。
【００４９】
論述したように、１×ｎ光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１６は、左側における１つのポートからの光信号が右側におけるｎ個のポートに逆多重化される機能を有する。さらに、右側におけるｎ個のポートからの光信号は同時に左側における１つのポートに多重化される。１×ｎ光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１６は、第２波長帯域を狭スペクトル幅の波長にスペクトル・スライスする。光マルチプレクサ／デマルチプレクサを３帯域以上の波長で動作させることができるので、異なる帯域における双方向に伝播するアップストリーム信号とダウンストリーム信号を同時に多重化しかつ逆多重化することができる。光マルチプレクサ／デマルチプレクサによって作用する波長帯域の各々を、光マルチプレクサ／デマルチプレクサの自由スペクトル範囲の１つまたは複数の間隔によってずらしてもよい。
【００５０】
ある実施形態では、アップストリーム波長帯域幅は１５２０ｎｍ〜１６２０ｎｍの波長範囲にあってもよい。これは、この波長範囲において使用可能なより高いパワーのＡＳＥ源のためであり、一例としてはエルビウム・ドープ・ファイバ増幅器がある。ダウンストリーム波長帯域は１２５０ｎｍ〜１５２０ｎｍの波長範囲にあってもよい。狭帯域の適用のためには、アップストリームとダウンストリームの波長範囲はそれぞれ１５２５〜１５６５ｎｍおよび１５７０〜１６１０ｎｍであってもよい。代替案として、第２波長帯域は、第１波長帯域のピーク波長とは離れた５〜１００ナノメートル間のスペクトル分離を有する波長帯域であってもよい。第１波長帯域と第２波長帯域との間のスペクトル分離は、加入者へのフィルタされ、スペクトル・スライスされたダウンストリーム信号と加入者からのフィルタされたアップストリーム信号との間の干渉の発生を防止するために、十分に大きいことが必要である。
【００５１】
特定の数値参照を文字通りの順序と解釈すべきでなく、第１波長帯域は第２波長帯域とは異なっていると解釈すべきである。したがって、言及する特定の詳細は単に例示的なものである。いくつかの追加実施形態として下記をあげることもできる。単一デバイスが第２広帯域光源と第２広帯域光源の両方の機能を提供することもできる。ＷＤＭＰＯＮは３つ以上の異なる波長帯域を使用してもよい。各マルチプレクサ／デマルチプレクサはアサーマル・アレイ導波路格子であってもよい。各マルチプレクサ／デマルチプレクサは、入力光信号をスペクトル・スライスするのではなく、入力光信号を単に分割するだけでよい。２つ以上の遠隔ノードが存在してもよい。光送信機を連続波で動作させ、外部変調器などで変調してもよい。受信機入力パワーは、１００Ｍｂ／ｓ〜約１７０Ｍｂ／ｓ間について−２７ｄＢｍ〜−３６ｄＢｍ間で変化することができる。中央局と遠隔ノードとの間のファイバ長を最長２０キロメートルにすることができる。遠隔ノードと加入者間との間のファイバ長を最長１５キロメートルにすることができる。各光送信機は、例えば電流変調によって変調されて、この光送信機によって送信される特定波長に情報を埋め込むこともできる。各光送信機はレーザ発振可能な光源を含む。光送信機の１つまたは複数は、増幅自然放射光源からのスペクトル・スライスされた広帯域非干渉性光によって注入されるファブリペロン・半導体レーザであってもよい。光送信機の１つまたは複数は、波長シードされた反射半導体光増幅器（ＳＯＡ）であってもよい。光送信機の１つまたは複数は、高ビット・レート変調と長距離伝送を支える。反射ＳＯＡは変調デバイスとしても作用することができる。光送信機は変調され、波長シードを使用して波長ロックされ、スペクトル・スライス内の波長のための信号利得を提供し、注入される波長とスペクトル・スライス外の波長との間の消光比を増加することもできる。広帯域光源は、半導体光増幅器に基づく光源、希土イオン・ドープ光ファイバ増幅器に基づく光源、発光ダイオード、または類似のデバイスであってもよい。この広帯域光源は、干渉性光または非干渉性光などのあらゆる種類の特性を有する光を提供することもできる。
【００５２】
光マルチプレクサ／デマルチプレクサを、集積導波路格子、薄膜フィルタを使用するデバイス、回折格子、または類似のデバイスを含むアレイ導波路格子によって達成することができる。光マルチプレクサ／デマルチプレクサを、誘電性干渉フィルタ、または類似のデバイスにすることもできる。マルチプレクサ／デマルチプレクサは、２５ギガヘルツと４００ギガヘルツとの間の個別波長チャネル間に離隔する波長を有してもよい。レーザ・ダイオードの温度制御部の使用はレーザの波長ドリフトを制限する。レーザ近くの小さなヒータを使用して、これらの温度を４０℃から５０℃までの間で制御することもできる。これは波長ドリフトを制限し、レーザ・ダイオードのための必要ロック範囲を減らす。温度範囲のための他の値を使用することもできる。
【００５３】
光受動ネットワークは、中央局と光加入者との間に能動デバイスが全くない非パワー供給式受動光デバイスで構成されてもよい。光分散ネットワークのトポロジー構造は、加入者の近くに置かれた光マルチプレクサ／デマルチプレクサを持つ遠隔ノードを有するスター・トポロジーであってもよく、単一光ファイバを通じて中央局との通信を中継し、加入者の各々へおよび各々から加入者自体の光ケーブルを通じて信号を配信する役目を果たす。第２マルチプレクサ／デマルチプレクサは、周囲条件が第１マルチプレクサ／デマルチプレクサの環境とは十分に異なって、第１マルチプレクサ／デマルチプレクサの伝送波長帯域に調和するときに第２マルチプレクサ／デマルチプレクサの伝送波長帯域を実質的に変えるように、遠隔個所にあってもよい。
【００５４】
上記の明細書では、本発明をその特定の例示的な実施形態を参照して説明した。しかし、添付の特許請求の範囲に述べたように本発明の精神と範囲から逸脱することなくさまざまな変更および変形を行なってもよいことは明らかであろう。したがって、本明細書と図面は限定を意味するものではなく例示的なものであると見るべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】注入される光信号によって波長ロックされる光送信機を使用する、波長分割多重受動光ネットワークの一実施形態を示すブロック図である。
【図２】１つまたは複数のファセットと１つのレーザ・チップとを有する、レーザ発振可能な光源の一実施形態を示すブロック図である。
【図３】レーザ発振可能な光源の一実施形態に関する、注入光信号の入力パワー・スペクトル密度と波長との関係を示すグラフである。
【図４】レーザ発振可能な光源の一実施形態に関する、注入光信号の前と後におけるパワーと波長との関係を示すグラフである。
【図５】レーザ発振可能な光源の一実施形態に関する、ＦＰＬＤなどのレーザ発振可能な光源の利得形状と波長との関係を示す図である。
【図１】
2006526307.tif 000003
【図２】
2006526307.tif 000004
【図３】
2006526307.tif 000005
【図４】
2006526307.tif 000006
【図５】
2006526307.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成18年5月25日(2006.5.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つまたは複数のファセットの上に反射防止膜を有する、レーザ発振可能な光源であって、広帯域光源から光信号のスペクトル・スライスを受け入れて、前記レーザ発振可能な光源の出力波長を前記注入された光信号の帯域幅の中に波長ロックする光源と、
前記レーザ発振可能な光源の中へ注入される光信号が、注入される光信号の帯域幅の外側のレーザ発振モードを抑止するように、前記レーザ発振可能な光源をバイアスさせるための電流ポンプと
を含む装置。
【請求項２】
前記レーザ発振可能な光源がファブリペロン・レーザ・ダイオードである請求項１に記載の装置。
【請求項３】
３つ以上のキャビティ・モードを持つレーザ・チップを有するファブリペロン・レーザ・ダイオードをさらに含み、
前記注入される光信号の帯域幅と前記レーザ・チップの寸法が調和して、前記注入される光信号の帯域幅における波長をファブリペロン・レーザ・ダイオードの１つまたは複数のキャビティ・モードとほぼ重複させる請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記レーザ・チップの寸法が４５０ミクロン以上のチップ長を有する請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前方ファセットの光反射率が０．１％〜２５％の範囲とする値を有してもよい請求項２に記載の装置。
【請求項６】
後方ファセットの光反射率が１０％〜１００％の範囲とする値を有してもよい請求項２に記載の装置。
【請求項７】
ファブリペロン・レーザ・ダイオードをバイアスさせるための電流ポンプが、反射再生半導体光増幅器として動作する請求項２に記載の装置。
【請求項８】
１つまたは複数のファセットの上に反射防止膜を有する前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードが、３ｄＢ以上の値を有するサイド・モード抑止比を発生する請求項２に記載の装置。
【請求項９】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードの温度を変えて前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードの１つまたは複数のキャビティ・モードをずらし、前記注入される光信号の帯域幅と重複することによって、前記注入される光信号のための最適化された利得を提供する制御装置をさらに含む請求項２に記載の装置。
【請求項１０】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードに加えられる電流を変えて前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードの１つまたは複数のキャビティ・モードをずらし、前記注入される光信号の帯域幅と重複することによって、前記注入される光信号のための最適化された利得を提供する制御装置をさらに含む請求項２に記載の装置。
【請求項１１】
受動光ネットワークの一部分であって、
マルチプレクサ／デマルチプレクサに第１波長帯域を含む光信号を供給するための広帯域光源であって、前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードは前記マルチプレクサ／デマルチプレクサの１つのポートに結合して、前記広帯域光源からの光信号のスペクトル・スライスを受け入れる広帯域光源をさらに含む請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記マルチプレクサ／デマルチプレクサが、２５ギガヘルツと４００ギガヘルツの間の個別波長チャネル間に離隔する波長を有する請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードによって発生する出力信号をデータ・ストリームによってデータ変調するための変調器であって、前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードのレーザ・チップは４０ナノメートル以上の利得帯域幅値を有し、入力光信号によって注入された後にこの帯域幅にわたって波長ロックを支え、ファブリペロン・レーザ・ダイオードがデータ・ストリームによって変調されるときに使用可能な信号品質をなお支える変調器をさらに含む請求項２に記載の装置。
【請求項１４】
前記レーザ・チップの利得領域が、前記レーザ・チップの利得領域の中に１つまたは複数のチャープ量子井戸を有する請求項２に記載の装置。
【請求項１５】
前記レーザ・チップの利得領域が、前記レーザ・チップの利得領域の中に１つまたは複数のひずみ量子井戸を有する請求項２に記載の装置。
【請求項１６】
前記レーザ・チップの利得領域が、前記レーザ・チップの利得領域の中に１つまたは複数の量子ドットを有する請求項２に記載の装置。
【請求項１７】
前記レーザ・チップの利得領域が、前記レーザ・チップの利得領域における標準ドープ以上に増加したドープによってファブリペロン・レーザ・ダイオードの利得帯域幅を増加するために変調される請求項２に記載の装置。
【請求項１８】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードにバイアス・ポンプ電流を供給するための前記ポンプが、入力光信号がレーザの中に注入されないときに発生するレーザ発振しきい値電流の０．９〜１．５倍の値を有する請求項２に記載の装置。
【請求項１９】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードによって発生する出力信号を直接データ変調するための変調器であって、直接変調された信号の消光比は５ｄＢ以上である変調器
をさらに含む請求項２に記載の装置。
【請求項２０】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードの入力ファセットに結合されて、前記入力ファセットに整合して２０％以上の結合効率を達成する光ファイバをさらに含む請求項２に記載の装置。
【請求項２１】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードの入力ファセットであって、前記入力ファセットに受け入れられた注入光信号はマイナス１０ｄＢｍ／０．１ｎｍ帯域幅とマイナス３０ｄＢｍ／０．１ｎｍ帯域幅との間にあるパワー・スペクトル密度を有する入力ファセットをさらに含む請求項２に記載の装置。
【請求項２２】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードの第１ファセットに結合された単一モード光ファイバであって、前記単一モード光ファイバに逆結合される前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードの出力波長のパワーは＋３ｄＢｍと−２０ｄＢｍの間にすることができる単一モード光ファイバをさらに含む請求項２に記載の装置。
【請求項２３】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードの入力ファセットであって、前記入力ファセットに受け入れられた注入光信号は０ｄＢと３ｄＢの間にある偏光比を有する入力ファセットをさらに含む請求項２に記載の装置。
【請求項２４】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードの入力ファセットであって、前記入力ファセットに受け入れられた注入光信号の帯域幅は５００ギガヘルツ以下にすべきである入力ファセットをさらに含む請求項２に記載の装置。
【請求項２５】
前記ファブリペロン・レーザ・ダイオードをバイアスするための電流ポンプが、入力光信号がレーザの中に注入されないときにはレーザ発振しきい値の上で作動し、光信号がファブリペロン・レーザ・ダイオードの中に注入されるときにはレーザの利得を自走ファブリペロン・レーザ・ダイオードのしきい値以下に抑止する請求項２に記載の装置。
【請求項２６】
多重チャネル受動光ネットワーク波長分割多重化方式であって、
広帯域光信号を発生する広帯域光源と、
前記広帯域光信号をスペクトル・スライスして複数の狭帯域光信号を生成するデマルチプレクサと、
前記デマルチプレクサの第１出力端に結合されたレーザ発振可能な第１光源であって、第１中心波長を有する第１レーザ・チップを有し、注入されてスペクトル・スライスされた第１狭帯域光信号によって波長ロックされる第１光源と、
前記デマルチプレクサの第２出力端に結合されたレーザ発振可能な第２光源であって、第２中心波長を有する第２レーザ・チップを有し、注入されてスペクトル・スライスされた第２狭帯域光信号によって波長ロックされる第２光源と
を含む多重チャネル受動光ネットワーク波長分割多重化方式。
【国際調査報告】
2006526307.tif 000008