(57)【要約】クロマチック分散を検波するための光学装置が開示される。当該光学装置は、複数の周波数成分を有する電気信号に光信号を変換する受信機を含む。バンドパスセクションは複数の周波数成分を分割し、ゲインセクションは当該電気信号の複数の周波数成分の各々を増幅する。スペクトル成分の各々は、対応する電圧レベルを有し、各電圧レベルは、クロマチック分散をほとんど有さないか、全く有さない信号の公知の電圧レベルと比較され得る。この比較からクロマチック分散の量が決定され得る。当該光学装置は、クロマチック分散補償装置の素子として、若しくは、光信号のクロマチック分散の量を計測する単独装置として使用され得る。当該光学装置及び分散補償器に基づくリアルタイムクロマチック分散補償の方法も開示される。
2004500767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を複数の周波数成分を有する電気信号に変換する受信機と、各々が対応する電圧レベルを有する前記複数の周波数成分を抽出するバンドパスセクションと、を含むことを特徴とするクロマチック分散を検波するための光デバイス。
【請求項２】
前記受信機は、光−電子デバイスを含むことを特徴とする請求項１記載の光デバイス。
【請求項３】
前記光−電子デバイスは、ＰＩＮ検波器であることを特徴とする請求項２記載の光デバイス。
【請求項４】
前記バンドパスセクションは、複数のバンドパスフィルタを含むことを特徴とする請求項１記載の光デバイス。
【請求項５】
前記複数のバンドパスフィルタの各々は、前記電気信号のスペクトルの一部を透過することを特徴とする請求項４記載の光デバイス。
【請求項６】
前記ゲインセクションは、複数の二乗検波器を含むことを特徴とする請求項４記載の光デバイス。
【請求項７】
前記周波数成分は、約１０ＧＨｚまでの約１Ｄ．Ｃ．の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の光デバイス。
【請求項８】
前記周波数成分のうちの１つに対応する前記電圧レベルの各々は所定の電圧レベルと比較され、前記電圧レベルを前記所定の電圧レベルと比較することによって前記光信号のクロマチック分散が決定され得ることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項９】
光信号の少なくとも一部を電気信号に変換する検波器と、
前記検波器からの出力を受信するコントローラと、
前記コントローラからの命令に基づいて調整的なクロマチック分散を導く分散補償器とを含むことを特徴とする光信号のクロマチック分散を補償する装置。
【請求項１０】
前記検波器からの前記出力は、複数の電圧を含み、前記複数の電圧の各々は、前記電気信号の周波数成分に対応することを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記複数の周波数成分の各々を増幅するゲインセクションを含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１２】
前記分散補償器はチャープされたファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）を含むことを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１３】
前記コントローラは、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含み、前記ＤＳＰは、基準のパワースペクトルに対する前記検波器の前記出力との比較に基づいて、前記分散補償器に誤差電圧を出力することを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１４】
前記基準は、実質的にクロマチック分散を有さない信号のパワースペクトルであることを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
光信号のクロマチック分散を補償する方法であって、前記方法は、
少なくとも前記光信号の一部を電気信号に変換するステップと、
前記電気信号を所定の電気信号と比較するステップと、
クロマチック分散が前記光信号において実質的にゼロとなるように調整されたクロマチック分散を前記光信号に導くステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記電気信号は第１周波数成分を有し、前記所定の電気信号が第２周波数成分を有することを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記第１周波数成分が前記第１電圧レベルに対応し、第２周波数成分が前記第２電圧レベルに対応することを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記第２電圧レベルが所定の電圧レベルに対応し、前記第１電圧レベル及び前記第２電圧レベルが比較されて前記光信号のクロマチック分散を検波することを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記消失した周波数成分を導く分散補償器を含むことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
前記分散補償器は、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）であることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
前記第２周波数成分は、実質的にクロマチック分散を有さない光信号に対応することを特徴とする請求項１６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムに関し、特に、光学系のクロマチック分散を補償する方法と装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバコミュニケーションシステムを含む光伝送システムは、音声及びデータを高速で伝送するための魅力的な搬送手段になった。特に伝送速度が上昇するにつれて、光伝送システムにおける光伝送媒体のクロマチック分散による波形劣化が問題となった。クロマチック分散は、ガラス光ファイバの如き伝送媒体における光信号の周波数をより高め、屈折率をより大とすることで生じる。故に、光信号の周波数成分を高めることが「スローダウン」を招き、対照的に、より低い周波数の信号が「スピードアップ」を招くことだろう。さらに、ガラス材料の応力及び歪みの不均一性や温度効果によっても屈折率に影響を及ぼし得て、更にクロマチック分散の弊害が増加する。
【０００３】
デジタル光通信システムにおいて、光信号が理想的に方形波であるところ、クロマチック分散によって拡幅されたビットが特に問題を含み得る。分散の結果として、信号の「速い周波数」はスローダウンし、信号の「遅い周波数」はスピードアップするので、波形は、実質的に影響を与えられ得る。すなわち、この種の分散の効果は時間内における当初のパルスが広がることであって、これは他のビットに割り当てられた時間スロットにオーバーフローを生じさせる。オーバフローが過度に生じるとき、符号間干渉（ＩＳＩ）が生じ得る。ＩＳＩは、容認できないレベルにビットエラーレートを増加させることになり得る。
【０００４】
クロマチック分散によって拡幅されたビットの実施例が図１に示される。それぞれ、１０１、１０２、１０３で示される「１０１」ビット列は、この例における理想的な信号伝送である。当業者によく理解されているように、鋭く上昇するエッジ１０４及び鋭い後方エッジ１０５を達成するためには、相対的に高い周波数フーリエ成分の大なる数が必要である。簡潔に上記したように、これらのより高い周波数成分は、クロマチック分散により「スローダウン」され、信号１０６に見られるように、波形はより高い周波数成分の分散によって大きく変形（拡幅）せしめられる。全体のパワーが拡幅されて各々のパルスの最大出力が減じられ、また、分散によってパワーがビット間に分配され、「０」のデジタルビットと「１」のデジタルビットとを区別するために用いられる所定の検出閾値に達成し得ない。このように、「１」が検出閾値に達する十分なパワーを有さないとともに、「０」のパワーが大きすぎて閾値を越えてしまうとき、クロマチック分散は容認できないビットエラーレートを生成する。
【０００５】
クロマチック分散の弊害を抑制する従来の技術は、主にその性質においてスタティック（静的）な方法である。従来の１つのスタティック技術は、正又は負の分散が選択的に光通信システムに導入されるクロマチック分散（ＣＤ）補償ファイバの使用を含む。例えば、正のクロマチック分散があるとすれば、負の補償光ファイバが選択的に光通信システムに配置されて、拡幅された信号を「再整形」する。
【０００６】
クロマチック分散の弊害を抑制する他のスタティックな技術は、分散シフトファイバの使用を含み、これは特定の波長でクロマチック分散を呈さないように設計されている。残念なことに、特定の光通信システムでは、約４０チャネル以上あって、約０．８ｎｍから約１ｎｍ増加する間隔のチャネル中心波長を有する。実例として、４０チャネルシステムは、約１５３０ｎｍから１５７０ｎｍの範囲でチャネル中心波長を有し得る。１５５０ｎｍ波長チャネルでは、他の影響を妨げるようなクロマチック分散はほとんど、若しくは、全くない。しかしながら、より短い中心チャネル波長を有するチャネルにおいては、正のクロマチック分散が導入され、一方、より長い中心チャネル波長を有するチャネルにおいては、負のクロマチック分散が導入される。したがって、クロマチック分散の補償は、このスタティックなＣＤ補償技術を使用して４０チャネルのシステムの全てに亘って実現することは容易ではない。
【０００７】
上記した技術がクロマチック分散の補償で若干の成功を得るとしても、これらの解決は光学系の時間依存変化を処理できない。さらに、これらの解決は、システムのクロマチック分散についての演繹的な知識を必要とする。したがって、従来のスタティックな解決方法は、ある光信号のクロマチック分散のダイナミックな変化を取り扱うことができないばかりでなく、これらの解決方法は、様々な光学系に直ちに適用できないのである。
【０００８】
したがって、必要なことは、上記されたスタティックなクロマチック分散技術の欠点を克服する光ネットワークにおけるクロマチック分散の補償のための方法と装置である。
【０００９】
【発明の概要】
本発明の典型的な実施例によれば、光学系のクロマチック分散を検波するための光デバイスが開示される。当該光デバイスは受信機を含み、受信機は光信号を複数の周波数成分を有する電気信号に変換する。バンドパスセクションは、電気信号の複数の周波数成分を抽出する。周波数成分の各々は、対応する電圧レベルを有する。
【００１０】
典型的な他の実施例によれば、クロマチック分散を補償する装置が開示される。当該装置は、光信号を電気信号に変換する検波器と、検波器から出力を受け取るコントローラと、コントローラからの入力に基づいて調整的なクロマチック分散を導く分散補償器とを含む。
本発明の典型的な他の実施例によると、また、クロマチック分散を補償する方法が開示される。図示された方法は、光信号の一部を第１の周波数成分を有する電気信号に変換するステップと、各々の第１の周波数成分を第２の周波数成分と比較するステップとを含む。消失した周波数成分が光信号に再度、導かれて、その結果として、クロマチック分散は実質的に光信号においてゼロとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、添付図面と併せて以下の詳細な説明から最もよく理解される。図面において、さまざまな特徴は、必ずしも大きさ通りに描かれているとは限らない。実際、さまざまな特徴の寸法は、ここでの議論を明確にするために任意に大小され得る。
【００１２】
以下の発明の詳細な説明の記載においては、説明のためであってこれに限定されるものではなく、具体的な詳細を開示する典型的な実施例が本発明の完全な理解を提供するために記載されている。しかしながら、これらの具体的な詳細から逸脱するような他の実施例においても本発明が実践され得ることは、当業者であれば明らかであろう。また、周知のデバイス及び方法の詳細な説明は、本発明が不明瞭とならないように省略される。
【００１３】
図２を参照すると、リアルタイム検波及びフィードバック制御システム２００が最初に記載される。本発明の実施例によれば、リアルタイム検波及びフィードバック制御システム２００は、動的に光信号のクロマチック分散を補償する。２０１の信号は、分散補償器２０２への入力であって、信号出力２０３はその他の光学系（図示せず）に続く。議論のために、光学系は光ファイバコミュニケーションシステム、例えば有線テレビ（ＣＡＴＶ）の如きであってもよい。もちろん、光ファイバコミュニケーションシステムは単に図示のためだけであって、本発明は他の光学伝送媒体、例えばプレーナ型光導波路を取り入れた他の光伝送システムに組み込まれてもよい。
【００１４】
信号出力２０３の一部分（若しくは、サンプル）は、従来からある光タップ２０４を経て分岐されて、検波器２０５に入力する。検波器２０５は、光信号の分岐部分を電気信号に変換し、これは詳細に以下に議論される典型的な技術によって処理される。電気信号２０６は、検波器２０５からの出力であって、コントローラ２０７への入力である。コントローラ２０７は、少なくとも１つのアナログ−デジタルコンバータ（Ａ／Ｄコンバータ）とマイクロプロセッサ（例えば、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ））とを含み得る。
【００１５】
本願明細書において更に詳細に記載されるように、検波器２０５の出力信号２０６は、クロマチック分散の結果として消失する周波数成分を有してもよい。特に、これらの周波数成分は、クロマチック分散により振幅を減じられ、若しくは、完全に消失され得る。コントローラ２０７は、いずれの周波数成分が大きさを減じられ、又は、光信号から消失させられるかを決定して、コントローラコマンド２０８を経てこれらの周波数成分を分散補償器２０２に再度、導く。このように、検波器２０５は電気領域のクロマチック分散のこの度合いを補償し、そして、コントローラ２０７は、（再び、電気領域において）クロマチック分散により消失した、若しくは、振幅を減じられたフーリエ周波数成分を「再導入」することで分散のこの程度を補償する。分散補償器２０２は、コントローラ２０７からの入力に基づいて、信号出力２０３に（光領域の）消失若しくは減じられた成分を再導入して、クロマチック分散を修正する。
【００１６】
図２に示される典型的な実施例において、クロマチック分散の修正のいくつかは、例えば分散補償モジュール（図示せず）の使用の如き、スタティック補償技術によってなされてもよく、これは、分散シフト化ファイバのような分散補償ファイバを取り入れてもよい。本発明の分散補償器２０２は、クロマチック分散を変化させる時間を変化させ、これは光ネットワークの通常の使用による温度変動により生じてもよい。図２に示す実施例のリアルタイム検波及びフィードバック制御システム２００は、あるＣＤ生成源となるクロマチック分散を動的に補償する。例えば、光伝送システムの温度変動は、ＣＤを生じ得る。最後に、図２に示した実施例の分散補償器２０２は、チャープ化ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）であってもよく、これは、２０１の信号に正又は負のクロマチック分散のわずかな増加を導くことによって補償し、信号出力２０３のクロマチック分散の量を実質的に減じる。当業者であれば直ちに理解されるように、正又は負のクロマチック分散の増加初期の大きさは、一般的にシステム依存である。
【００１７】
図３を参照すると、本発明の典型的な実施例による電気検波器の概略（ブロック）線図が示される。図３の検波器は、フィードバック制御ループの測定装置として使用され得る点に注意することが重要である。例えば、図３に示される電気検波器は、図２のリアルタイム・フィードバック制御システム２００の検波器２０５として使用され得る。しかしながら、図３に示された実施例の検波器は、また、単独で使用され得るデバイスであり得て、光信号のクロマチック分散の量の連続的な計測値を提供する。例えば、検波器２０５は、製造時にファイバの特性ＣＤの計測を行うための単独で使用されるデバイスとして使用され得る。これらのデータは、参考のためにファイバの購入者に与えられ得る。
【００１８】
図３に示す実施例において、入力光信号３００は、受信デバイス３０１で受け取られて、電気信号に変換される。受信デバイス３０１は、従来の光−電子検波器（例えばＰＩＮ検波器）であって、例としては、振幅検波器である。検波器３０１の電気出力は、閉ループ形態の可変ゲイン増幅器（ＶＧＡ）３０２へ入力される。ＶＧＡ ３０２は、信号分割に先立って配置され、バンドパスフィルタエレメント３０３に対して一定の合成信号レベルが提供されることを確実にする。制御電圧（Ｖｃｏｎｔｒｏｌ）は、受け取られた信号に生じ得る変化に関係なく、ＶＧＡ ３０２から実質的に一定の信号出力レベルを維持するために使用される。これはフィルタ素子３０３の最低周波数バンドパスフィルタＢＰ１の振幅をモニタすることで達成され、これは具体的には光信号のレベルを監視するチャネルとして使用される。バンドパスフィルタＢＰ１からのこの検波チャネル出力は、コントローラボード（図示せず）に送出され、基準電圧と比較される。入力光信号３００の電圧レベルが振幅変化するとき、ＢＰ１からの出力チャネルがこれにより変化する。ＢＰ１が最も低い周波数バンドパスフィルタを有するので、その出力信号レベルはクロマチック分散又は偏光モード分散によって大きな影響を受けない。コントローラボードはこのチャネル出力をモニタして、それを最初のキャリブレーションの間にセットされた基準電圧と比較する。この差が光信号レベル変化により検波され、コントローラボードがこの差と比例する制御電圧を出力し、ＢＰ１チャネル出力間の差までＶＧＡのゲインを調整するとき、このコントローラボード基準電圧は、実質的にゼロである。このことにより、ゲイン調整器閉ループ関数は、検波器及びコントローラボードが光信号レベルバリエーションのために誤ったＣＤ計測値を生じないようにする。
【００１９】
ＶＧＡ ３０２による増幅の後、信号はバンドパスフィルタ３０３に供給されてスペクトル的に分離される。特に、３００の信号の複数の周波数成分が抽出される。このために、従来技術において当業者であれば直ちに認識されるように、受信機３０１からの電気信号は、実例としてマイクロ波周波数領域にある。それは約１０×１０９Ｈｚ（１０ＧＨｚ）まで、非常に低い周波数（ＤＣ）にわたるスペクトルの又は周波数成分を有する。バンドパスフィルタ３０３は、受信機３０１から電気信号の一部のスペクトルを各々通過するように選択される。例えば、ｋＨｚのオーダーで、ＢＰ１と称されるフィルタは、下端の周波数成分を透過し得て、一方、例えば、ＧＨｚオーダーでのバンドパスフィルタＢＰ１は、ハイエンド周波数を通過するように設計されている。図３に示す実施例において、バンドパスフィルタ３０３は、狭帯域バンドパスフィルタであって、フィルタの中心周波数のうちの少なくとも３つが入力信号の３ｄＢ帯域幅の範囲内にあるように周波数離間された通過帯域を有する。
【００２０】
増幅器３０４は、バンドパスフィルタ３０３の出力の振幅を増幅し得る。増幅器３０４（若しくは、増幅器ゲインブロック）は、個々のバンドパスフィルタを通り抜けたスペクトルの各々の部分のパワーが相対的に小さくなるように、信号を増幅するのに役立つ。実施例において、増幅器３０４は約５０ｄＢのゲインを有しており、一般にブロードバンド増幅器である。このように、増幅器３０４はバンドパスフィルタ３０３の各々と同一でもよい。増幅器３０４がブロードバンドであるので、バンドパスフィルタＢＰ１、ＢＰ２−ＢＰｎを有する他のフィルタ段階３０５を含むことは、スペクトルの品質を確実にして、増幅行程によって生じる疑似信号を除去するために有益である。これらのバンドパスフィルタ３０５は、バンドパスフィルタ３０３と同一である。増幅器３０４は、多段ブロードバンド増幅器であって、増幅器及びフィルタ領域３０４、３０５にそれぞれ続く回路での使用に十分に高い信号のレベルを設定するために使用される。最後に図示の目的で、４つのバンドパスフィルタ（すなわちｎ＝４）は、１０％の帯域幅を各々有し、約１０ＧＨｚまでのほぼＤＣの全体のバンドパスを有するバンドパスフィルタ３０３、３０５を使用し得る。
【００２１】
バンドパスフィルタ３０５の出力は、Ｖｏｕｔ＝ Ｖ２ｉｎによって特徴づけられる伝達関数を有する二乗検波器３０６にそれぞれ供給される。実施例として、二乗検波器３０６は、ＧａＡｓベースのショットキーバリヤ検波器である。このように、二乗検波器３０６の各々の出力電圧（Ｖｏｕｔ）は、入力電圧（Ｖｉｎ）の自乗に等しい。故に、検波器出力電圧は、続くバンドパスフィルタの各々からの入力パワーに正比例する。本願明細書で充分に記載されるように、二乗検波器３０６は、大きさを減じ若しくはクロマチック分散のために無効にされた光信号のスペクトル又は周波数成分を識別する有益な役割を演ずる。ローパスフィルタ３０７は、二乗検波器の出力を「円滑化」するように設計されたゲインを有するアクティブ・ローパスフィルタである。したがって、これらのローパスフィルタ３０７は、二乗検波器３０６からの出力電圧の変動及び変化をを最終的に除去する。
【００２２】
ローパスフィルタ３０７の出力電圧レベルは、Ａ／Ｄコンバータ３０８への入力のため、そして、最終的にデジタル信号プロセッサ３０９に使用される実用的なレベルにＤＣ出力をシフトする。Ａ／Ｄコンバータ３０８は、ディジタル信号プロセッサ３０９にそれぞれのローパスフィルタ３０７からの信号を入力する。図３の検波器がリアルタイム検波及びフィードバック制御ループで使われる典型的な実施例において、ディジタル信号プロセッサ３０９は、クロマチック分散補償器（例えば、分散補償器２０２）に修正電圧（誤差電圧とも称する）を供給するために使用され得る信号３１０を出力する。あるいは、図３の検波器が、上記されたようにスタンドアロンデバイスとして使用され得る。
【００２３】
本願明細書での議論によって認められるように、例えば、ディジタル信号プロセッサ３０９により更なる使用のために処理されるであろうバイナリワードに、Ａ／Ｄコンバータ３０８は、ローパスフィルタ３０７から入力アナログ電圧のサンプルを抽出して、変換させる。ＤＳＰ３０９又は等価マイクロプロセッサは、Ａ／Ｄコンバータからの入力信号を処理して、受け取った信号に存在するクロマチック分散の量の計測値を復元する。例えば、この測定値は、ダイナミックなフィードバック制御アルゴリズムの処理に適しており、クロマチック分散の補償を提供する。
【００２４】
図３に示した実施例の検波器デバイスは、信号の時間領域特性及び周波数領域特性がパーシバルの法則により関連付けられ得る法則に則って動作する。パーシバルの法則は、時間に対する信号のパワーが周波数に対する信号のパワーと等しいとしている。例えば、所与の時間依存信号ν（ｔ）について、
【００２５】
【数１】
2004500767.tif 000003
【００２６】
ここで、Ｃｎはν（ｔ）のフーリエ展開の係数である。
【００２７】
【数２】
2004500767.tif 000004
【００２８】
上記したパーシバルの法則の理解から、特定の信号の各パワー成分について式（２）によって与えられるフーリエ係数があることが明らかである。すなわち、式（２）のフーリエ係数の１つ以上が大きさを減じられるか、若しくは、ゼロ（本実施例ではＣＤによる）であるとすれば、周波数領域の対応するスペクトル成分も大きさにおいて減じられ、又は全く除去されるであろう。このようにして、信号の当該成分は消失する。この特性は、周波数領域から計測される時間領域効果の判定を可能にする。
【００２９】
図４を参照すると、電気領域に変わって図３のローパスフィルタ３０７により処理された非ゼロ復帰パルスからなる理想的な光信号が４００の振幅エンベロープ及びｆ１、ｆ２、ｆ３ ．．． ｆｎで示される周波数成分４０１を有するだろう。もちろん、時間領域において、これは例えば図１の１０１，１０２及び１０３で示される如きバイナリの光信号である。時間領域特性は、クロマチック分散による光パルスの拡幅に現れる。パーシバルの法則から、周波数領域において、時間領域のパルスの拡幅は、大きさの減少又はスペクトル成分４０１のうちの１つ以上の消失に現れる。フーリエ級数の理解から、これは大きさの減少又は式（２）の対応するフーリエ係数Ｃｎの除去で最終的に明らかとなる。周波数パワースペクトルのスペクトルの成分のうちの１つ以上の減少又は除去は、しばしば「ホールバーニング」と称する特性方法でスペクトルを変化させる。
【００３０】
図５を参照して周波数に対する振幅で光信号の出力が示される。グラフ５０１はクロマチック分散を経ない典型的な信号を表す。しかしながら、図示された５０２は、「ホールバーニング」が５０３で生じ始めたことを示している。このために、特定の周波数のまわりの振幅（パワー）の減少は、その周波数での信号に含まれるクロマチック分散の量に直接的に関連する。スペクトルのホールの特徴は、ちょうど基本成分の前で周波数スペクトルのより高い端部から入り、分散が増加するにつれてより低い周波数成分へ向けて単調に通り抜ける。これは、信号に存在する分散の量の判定を可能にする。実施例として、フィルタの範囲は、信号のスペクトル範囲に集合的に広がっており、この移動の観察を許容する。クロマチック分散の量が時間領域で増加するとき、ホールは周波数領域のより低い周波数へ「移動」する。これは、信号に存在するクロマチック分散の量の判定を可能にする。
【００３１】
本発明によって、消失若しくは減じられたスペクトル（又は、周波数）成分は、直ちに識別され得て、故に、ダイナミックな方法でクロマチック分散を補償した光信号に最終的に再導入される。この目的で、理想的な信号（例えば図４に示された如き）の各々のスペクトル成分のパワーが決定され得る。信号を図３の典型的な実施例の検波器を使用して、信号をスペクトル成分に分割することによって、ローパスフィルタ３０７からの出力は、信号の各々の特定のスペクトル成分のパワーを生じるだろう。このスペクトルの成分パワーレベルは、クロマチック分散を有しない理想的な信号のそれと比較される。この比較によって、クロマチック分散のある程度の補正が実行され得る。図２のリアルタイム検波及びフィードバック制御ループ２００でのクロマチック分散の修正は、理想的な信号の「消失した」スペクトル成分を再導入することで達成され得る。再び、図２で示される実施例において、これはＡ／Ｄコンバータ（図３の３０８）からの信号を誤差電圧に変換することで達成され得る。誤差電圧は分散補償器２０２（例えば、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ））を制御するために使用され得る。
【００３２】
図２に示す実施例において、簡潔に上記したように、図２の実施例による分散補償器２０２は、フィードバック制御ループの検波器と連動して使われるときに、「リアルタイム」修正をクロマチック分散に与え得る。このように、図２及び３の典型的な実施例において、「リアルタイム」では、分散補償器がクロマチック分散の原因である。このクロマチック分散は、光ネットワークのダイナミックな変化（例えばネットワークにおける温度変動）から生じ得る。しかしながら、上記したクロマチック分散補償技術が有効にスタティッククロマチック分散補償デバイス（例えば分散補償モジュール、より完全に上で議論されるように、これはスタティック補償技術である。）を含み得ることは特に重要である。
【００３３】
最後に、ここに開示の本発明は、特に、より高い周波数データ速度のアプリケーションのクロマチック分散の「リアルタイム」修正にとって有用である。例えば、光信号のデータ信号速度が１０Ｇｂｉｔ／ｓｅｃオーダーであるとすれば、方形波信号は１００ピコ秒のオーダーの周期を有する。このデータ信号速度で、光学系の温度変動は、５０ピコ秒オーダーのクロマチック分散を導き得る。クロマチック分散のこのレベルは、明らかに容認できなくて、非常に高いビットエラーレートを結果として生じる。ここに開示の本発明は、図３に示した検波器を取り入れた「リアルタイム」フィードバック制御による１０Ｇｂｉｔ／ｓｅｃよりも大なるデータ速度でクロマチック分散の修正を可能にする。図３に示された典型的な実施例によれば、リアルタイムで、検波器は特定の動作範囲に亘って±１％パーセントオーダーの精度を呈する。
【００３４】
本発明を詳述してきたが、本発明は様々な方法で変化してもよいことは当業者にとって直ちに明らかだろう。この種のバリエーションは、本発明の範囲から離脱していると見なされることはない。当業者にとって明らかであるように、ここに開示の利点を有する全ての変更態様は、添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれることを意図する。
【図面の簡単な説明】
【図１】バイナリ光信号でのクロマチック分散の影響を示しているグラフである。
【図２】本発明の典型的な実施例によるクロマチック分散補償器を取り入れたリアルタイム検波及びフィードバック制御システムの図である。
【図３】本発明の典型的な実施例による電気検波器のブロック図である。
【図４】本発明の典型的な実施例によるバイナリ信号のパワースペクトルのグラフである。
【図５】光信号のクロマチック分散による信号スペクトルの変化を示すグラフである。
【符号の説明】
２００          フィードバック制御システム
２０２          分散補償器
２０５          検波器
２０７          コントローラ
３０１          受信デバイス
３０２          可変ゲイン増幅器
３０３、３０５     バンドパスフィルタ
３０４          増幅器
３０６          二乗検波器
３０７          ローパスフィルタ
３０８          Ａ／Ｄコンバータ
３０９          デジタル信号プロセッサ
【図１】
2004500767.tif 000005
【図２】
2004500767.tif 000006
【図３】
2004500767.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年4月4日(2002.4.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を複数の周波数成分を有する電気信号に変換する受信機と、　各々が対応する電圧レベルを有する前記複数の周波数成分を抽出するバンドパスセクションと、
前記複数の周波数成分の前記対応する電圧レベルの各々を増幅するゲインセクションと、を含む光デバイスであって、
当該デバイスは、前記周波数成分の各々のパワーレベルと実質的にクロマチック分散を有さない理想的な光信号のパワーレベルとの比較に基づいて前記光信号のクロマチック分散の計測値を出力することを特徴とするクロマチック分散を検波するための光デバイス。
【請求項２】
前記受信機は、光−電子デバイスを含むことを特徴とする請求項１記載の光デバイス。
【請求項３】
前記光−電子デバイスは、ＰＩＮ検波器であることを特徴とする請求項２記載の光デバイス。
【請求項４】
前記バンドパスセクションは、複数のバンドパスフィルタを含むことを特徴とする請求項１記載の光デバイス。
【請求項５】
前記複数のバンドパスフィルタの各々は、前記電気信号のスペクトルの一部を透過することを特徴とする請求項４記載の光デバイス。
【請求項６】
前記ゲインセクションは、複数の二乗検波器を含むことを特徴とする請求項４記載の光デバイス。
【請求項７】
前記周波数成分は、約１０ＧＨｚまでのほぼＤ．Ｃ．の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の光デバイス。
【請求項８】
光信号の少なくとも一部を複数の周波数成分を有する電気信号に変換する検波器と、
コントローラからの命令に基づいて調整的なクロマチック分散を導く分散補償器とを含む光信号のクロマチック分散を補償する装置であって、前記検波器は、前記周波数成分の各々のパワーレベルと実質的にクロマチック分散を有さない理想的な光信号のパワーレベルとの比較に基づいて光信号のクロマチック分散の計測値を出力することを特徴とする光信号のクロマチック分散を補償する装置。
【請求項９】
前記複数の周波数成分の各々を増幅するゲインセクションを含むことを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記分散補償器はチャープされたファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）を含むことを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１１】
前記コントローラは、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含み、前記ＤＳＰは、前記コントローラに誤差電圧を出力し、前記比較に基づいて前記分散補償器を制御することを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１２】
光信号のクロマチック分散を補償する方法であって、前記方法は、
少なくとも前記光信号の一部を複数の周波数成分を有する電気信号に変換するステップと、
前記電気信号の前記周波数成分の各々と実質的にクロマチック分散を有さない理想的な光信号の周波数成分とを比較するステップと、
前記比較に基づいて前記光信号に調整されたクロマチック分散を導いて前記クロマチック分散が前記光信号で実質的にゼロであるステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記光信号に調整されたクロマチック分散は、前記比較に基づいて減じられ若しくは消失した周波数成分を導く分散補償器を与えるステップを更に含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記分散補償器は、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）であることを特徴とする請求項１３記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
増幅器３０４は、バンドパスフィルタ３０３の出力の振幅を増幅し得る。増幅器３０４（若しくは、増幅器ゲインブロック）は、個々のバンドパスフィルタを通り抜けたスペクトルの各々の部分のパワーが相対的に小さくなるように、信号を増幅するのに役立つ。実施例において、増幅器３０４は約５０ｄＢのゲインを有しており、一般にブロードバンド増幅器である。このように、増幅器３０４はバンドパスフィルタ３０３の各々と同一でもよい。増幅器３０４がブロードバンドであるので、バンドパスフィルタ３０５ＢＰ１、ＢＰ２−ＢＰｎを有する他のフィルタ段階を含むことは、スペクトルの品質を確実にして、増幅行程によって生じる疑似信号を除去するために有益である。これらのバンドパスフィルタ３０５は、バンドパスフィルタ３０３と同一である。増幅器３０４は、多段ブロードバンド増幅器であって、増幅器及びフィルタ領域３０４、３０５にそれぞれ続く回路での使用に十分に高い信号のレベルを設定するために使用される。最後に図示の目的で、４つのバンドパスフィルタ（すなわちｎ＝４）は、１０％の帯域幅を各々有し、約１０ＧＨｚまでのほぼＤＣの全体のバンドパスを有するバンドパスフィルタ３０３、３０５を使用し得る。




【国際調査報告】
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