(57)【要約】【課題】  半導体非線形光素子を用いる低雑音光位相感応型増幅器を提供する。【解決手段】  光信号を増幅する方法及びシステムは、２次光非線形性を有する第１のブラッグ反射導波路（ＢＲＷ）における光ポンプを用いて、入力信号のアイドル信号を生成するステップを有する。位相及び振幅調節が、第１のＢＲＷからの出力を用いて実行される。入力信号の光パワー監視は、パワー等化のために使用されても良い。位相感応型増幅信号は、光ポンプを用いて第２のＢＲＷにおいて生成される。入力信号の光パワー監視は、パワー等化のために使用されても良い。【選択図】  図２
2017097347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を増幅する方法であって、
増幅のために第１の光信号を受信するステップと、
光ポンプと前記第１の光信号とを含む第２の光信号を生成するステップと、
第３の光信号を生成するために、２次光非線形性を有する第１のブラッグ反射導波路（ＢＲＷ）を通じて前記第２の光信号を送信するステップであって、前記第３の光信号はアイドル信号を含む、ステップと、
第４の光信号を生成する位相感応型増幅を実行するために、２次光非線形性を有する第２のＢＲＷを通じて前記第４の光信号を送信するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記第１の光信号は、波長分割多重される複数の波長チャネルを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記波長チャネルの各々は、Ｘ偏波成分及びＹ偏波成分を含む直交二重偏波変調を用いて変調される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記波長チャネルは、ＰＳＫ（phase−shift  keying）、ＦＳＫ（frequency−shift  keying）、ＡＳＫ（amplitude−shift  keying）、及びＱＡＭ（quadrature  amplitude  modulation）のうちの少なくとも１つを用いて変調される、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記光ポンプ、前記第１のＢＲＷ、及び前記第２のＢＲＷは、集積半導体素子に含まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記光ポンプ及び前記アイドル信号を含まない出力光信号を生成するために、前記第４の光信号に対して波長選択処理を実行するステップ、
を更に有する請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記波長選択処理を実行するステップは、
前記第４の光信号の中の前記波長チャネルのうちの少なくとも１つのパワーレベルを減衰するステップ、
を更に有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
光ポンプを生成するポンプソースと、
前記光ポンプを第１の光信号に結合して第２の光信号を生成するカプラと、
前記第２の光信号から第３の光信号を生成する第１の非線形要素（ＮＬＥ）段であって、前記第３の光信号はアイドル信号を含み、前記第１のＮＬＥ段は２次光非線形性を有する第１のブラッグ反射導波路（ＢＲＷ）を含む、第１のＮＬＥ段と、
前記第３の光信号から第４の光信号を生成する第２のＮＬＥ段であって、前記第２のＮＬＥ段は、前記第３の光信号に対して位相感応型増幅を実行し、２次光非線形性を有する第２のＢＲＷを含む、第２のＮＬＥ段と、
を有する光増幅器。
【請求項９】
前記第１の光信号は、波長分割多重される複数の波長チャネルを含む、請求項８に記載の光増幅器。
【請求項１０】
前記波長チャネルの各々は、Ｘ偏波成分及びＹ偏波成分を含む直交二重偏波変調を用いて変調される、請求項９に記載の光増幅器。
【請求項１１】
前記波長チャネルは、ＰＳＫ（phase−shift  keying）、ＦＳＫ（frequency−shift  keying）、ＡＳＫ（amplitude−shift  keying）、及びＱＡＭ（quadrature  amplitude  modulation）のうちの少なくとも１つを用いて変調される、請求項９に記載の光増幅器。
【請求項１２】
前記光ポンプ、前記第１のＢＲＷ、及び前記第２のＢＲＷは、集積半導体素子に含まれる、請求項８に記載の光増幅器。
【請求項１３】
前記第４の光信号に対して波長選択処理を実行して、前記光ポンプ及び前記アイドル信号を含まない出力光信号を生成する波長固有処理要素であって、前記の波長固有処理は、前記第４の光信号の中の波長チャネルのうちの少なくとも１つのパワーレベルの減衰を有効にするステップを含む、波長固有処理要素と、
を更に有する請求項８に記載の光増幅器。
【請求項１４】
光信号送信経路を介して光信号を送信する送信機と、
前記光信号送信経路から前記光信号を受信する受信機と、
前記光信号送信経路の中にある光増幅器と、
を有し、前記光増幅器は、さらに、
光ポンプを生成するポンプソースと、
前記光ポンプを第１の光信号に結合して、第２の光信号を生成するカプラであって、前記第１の光信号は、前記光信号の少なくとも一部を含む、カプラと、
前記第２の光信号から第３の光信号を生成する第１の非線形要素（ＮＬＥ）段であって、前記第３の光信号はアイドル信号を含み、前記第１のＮＬＥ段は２次光非線形性を有する第１のブラッグ反射導波路（ＢＲＷ）を含む、第１のＮＬＥ段と、
前記第３の光信号から第４の光信号を生成する第２のＮＬＥ段であって、前記第２のＮＬＥ段は、前記第３の光信号に対して位相感応型増幅を実行し、２次光非線形性を有する第２のＢＲＷを含む、第２のＮＬＥ段と、
を有する、光通信システム。
【請求項１５】
前記第１の光信号は、波長分割多重される複数の波長チャネルを含む、請求項１４に記載の光通信システム。
【請求項１６】
前記波長チャネルの各々は、Ｘ偏波成分及びＹ偏波成分を含む直交二重偏波変調を用いて変調される、請求項１５に記載の光通信システム。
【請求項１７】
前記波長チャネルは、ＰＳＫ（phase−shift  keying）、ＦＳＫ（frequency−shift  keying）、ＡＳＫ（amplitude−shift  keying）、及びＱＡＭ（quadrature  amplitude  modulation）のうちの少なくとも１つを用いて変調される、請求項１５に記載の光通信システム。
【請求項１８】
前記光ポンプ、前記第１のＢＲＷ、及び前記第２のＢＲＷは、集積半導体素子に含まれる、請求項１４に記載の光通信システム。
【請求項１９】
前記第４の光信号に対して波長選択処理を実行して、前記光ポンプ及び前記アイドル信号を含まない出力光信号を生成する波長固有処理要素であって、前記の波長固有処理は、前記第４の光信号の中の波長チャネルのうちの少なくとも１つのパワーレベルの減衰を有効にするステップを含む、波長固有処理要素と、
を更に有する請求項１４に記載の光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、光通信ネットワークに関し、より詳細には、半導体非線形光素子を用いる低雑音光位相感応型増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気通信、ケーブルテレビシステム、データ通信システムは、光ネットワークを用いて、遠隔地点間で大量の情報を迅速に伝達する。光ネットワークでは、情報は、光ファイバを通じて光信号の形式で伝達され得る。光ファイバは、長距離に渡り信号を伝達可能なガラスの細い紐を有し得る。光ネットワークは、光ファイバを介して光信号で情報を伝達するために変調方式を用いる場合が多い。このような変調方式は、ＰＳＫ（phase−shift  keying）、ＦＳＫ（frequency−shift  keying）、ＡＳＫ（amplitude−shift  keying）、及びＱＡＭ（quadrature  amplitude  modulation）を有しても良い。
【０００３】
ＰＳＫでは、光信号により伝達される情報は、搬送波としても知られる参照信号の位相を変調することにより変換されても良い。情報は、ＤＰＳＫ（differential  phase−shift  keying）を用いて信号自体の位相を変調することにより変換されても良い。ＱＡＭでは、光信号により運ばれる情報は、搬送波の振幅と位相の両方を変調することにより伝達されても良い。ＰＳＫは、ＱＡＭの一部であると考えられる。ここで、搬送波の振幅は、一定に維持される。
【０００４】
ＰＳＫ及びＱＡＭ信号は、コンステレーション図上で実数軸及び虚数軸を有する複素平面を用いて表現できる。情報を運ぶシンボルを表すコンステレーション図上の点は、図の原点の周りに均一な角度で間隔を空けて位置付けられる。ＰＳＫ及びＱＡＭを用いて変調されるべきシンボルの数は増大し、したがって伝達できる情報が増加し得る。信号の数は、２の倍数で与えられ得る。追加シンボルが追加されると、それらは、元のシンボルの周りに均一に配置され得る。ＰＳＫ信号は、コンステレーション図の上に円に配置される。これは、ＰＳＫ信号が全てのシンボルに対して一定のパワーを有することを意味する。ＱＡＭ信号は、ＰＳＫ信号と同じ角度構成だが、異なる振幅構成を有しても良い。ＱＡＭ信号は、複数の円の周りに配置されるシンボルを有しても良い。これは、ＱＡＭ信号が異なるシンボルに対して異なるパワーを有することを意味する。この構成は、シンボルが可能な限り離されるとき、ノイズのリスクを低減し得る。したがって、シンボル数「ｍ」が用いられ、「ｍ−ＰＳＫ」又は「ｍ−ＱＡＭ」と表す。
【０００５】
異なるシンボル数を有するＰＳＫ及びＱＡＭの例は、コンステレーション図の上で０度及び１８０度（又は０及びπ）の２つの位相を用いるＢＰＳＫ（binary  PSK又は２−PSK）、又は０度、９０度、１８０度及び２７０度（又は０、π／２、π及び３π／２）の４つの位相を用いるＱＰＳＫ（quadrature  PSK、４−PSK又は４−QAM）を含み得る。このような信号に含まれる位相は、オフセットされても良い。２−ＰＳＫ及び４−ＰＳＫ信号の各々は、コンステレーション図の上に配置され得る。
【０００６】
ｍ−ＰＳＫ信号は、ＤＰ−ＱＰＳＫ（dual−polarization  QPSK）のような技術を用いて更に偏波されても良い。ここで、別個のｍ−ＰＳＫ信号は、信号を直交偏波することにより多重化される。ｍ−ＱＡＭ信号は、ＤＰ−１６−ＱＡＭ（dual−polarization  １６−QAM）のような技術を用いて偏波されても良い。ここで、別個のｍ−ＱＡＭ信号は、信号を直交偏波することにより多重化される。
【０００７】
光ネットワークは、ネットワーク内で種々の動作を実行するために、増幅器、分散補償器、マルチプレクサ／デマルチプレクサフィルタ、波長選択スイッチ、光スイッチ、カプラ、等のような種々の光学要素を有しても良い。特に、光ネットワークは、光信号の到達距離が単一の光経路の中に限られるとき、ＲＯＡＤＭ（reconfigurable  optical  add−drop  multiplexer）におけるコストのかかるＯ−Ｅ−Ｏ（optical−electrical−optical）再生を有し得る。
【０００８】
光ネットワークのデータレートが増大し続け、１テラビット／ｓ（１Ｔ）に達すると、例えば、二重偏波を有するＱＡＭ及びＰＳＫのような高機能変調フォーマットの使用に起因してＯＳＮＲ（optical  signal−to−noise  ratio）に対する要求も増大する。特に、非常に高データレートで動作する光ネットワークの中で光増幅器のカスケード接続に起因する雑音累積は、所望のレベルのＯＳＮＲでの光信号の到達距離を制限することがあり、Ｏ−Ｅ−Ｏ再生成の回数の増大をもたらすことがあり、これは経済的に不利である。
【発明の概要】
【０００９】
一態様では、開示の方法は、ブラッグ反射導波路（ＢＲＷ）を用いて光信号を増幅するためのものである。方法は、増幅のために第１の光信号を受信するステップと、光ポンプと前記第１の光信号とを含む第２の光信号を生成するステップと、２次光非線形性を有する第１のＢＲＷを通じて前記第２の光信号を送信するステップであって、第３の光信号を生成する、ステップと、を有しても良い。方法では、第３の光信号はアイドル信号を有しても良い。方法は、２次光非線形性を有する第２のＢＲＷを通じて第４の光信号を送信するステップであって、位相感応型増幅を実行して結果として第４の光信号を生じる、ステップ、を有しても良い。
【００１０】
方法の開示の実施形態のうちの任意のものでは、前記第１の光信号は、波長分割多重される複数の波長チャネルを含んでも良い。方法の開示の実施形態のうちの任意のものでは、前記波長チャネルの各々は、Ｘ偏波成分及びＹ偏波成分を含む直交二重偏波変調を用いて変調されても良い。
【００１１】
方法の開示の実施形態のうちの任意のものでは、前記波長チャネルは、ＰＳＫ（phase−shift  keying）、ＦＳＫ（frequency−shift  keying）、ＡＳＫ（amplitude−shift  keying）、及びＱＡＭ（quadrature  amplitude  modulation）のうちの少なくとも１つを用いて変調されても良い。
【００１２】
方法の開示の実施形態のうちの任意のものでは、前記光ポンプ、前記第１のＢＲＷ、及び前記第２のＢＲＷは、集積半導体素子に含まれても良い。
【００１３】
開示の実施形態のうちの任意のものでは、方法は、前記光ポンプ及び前記アイドル信号を含まない出力光信号を生成するために、前記第４の光信号に対して波長選択処理を実行するステップ、を更に有しても良い。方法の開示の実施形態のうちの任意のものでは、前記波長選択処理を実行するステップは、前記第４の光信号の中の前記波長チャネルのうちの少なくとも１つのパワーレベルを減衰するステップ、を更に有しても良い。
【００１４】
別の態様では、ＢＲＷを用いる光増幅器が開示される。光増幅器は、光ポンプを生成するポンプソースと、前記光ポンプを第１の光信号に結合して第２の光信号を生成するカプラと、前記第２の光信号から第３の光信号を生成する第１の非線形要素（ＮＬＥ）段であって、前記第３の光信号はアイドル信号を含み、前記第１のＮＬＥ段は２次光非線形性を有する第１のＢＲＷを含む、第１のＮＬＥ段と、を有しても良い。光増幅器は、前記第３の光信号から第４の光信号を生成する第２のＮＬＥ段であって、前記第２のＮＬＥ段は、前記第３の光信号に対して位相感応型増幅を実行し、２次光非線形性を有する第２のＢＲＷを含む、第２のＮＬＥ段と、を更に有しても良い。
【００１５】
光増幅器の開示の実施形態のうちの任意のものでは、前記第１の光信号は、波長分割多重される複数の波長チャネルを含んでも良い。光増幅器の開示の実施形態のうちの任意のものでは、前記波長チャネルの各々は、Ｘ偏波成分及びＹ偏波成分を含む直交二重偏波変調を用いて変調されても良い。光増幅器の開示の実施形態のうちの任意のものでは、前記波長チャネルは、ＰＳＫ（phase−shift  keying）、ＦＳＫ（frequency−shift  keying）、ＡＳＫ（amplitude−shift  keying）、及びＱＡＭ（quadrature  amplitude  modulation）のうちの少なくとも１つを用いて変調されても良い。
【００１６】
光増幅器の開示の実施形態のうちの任意のものでは、前記光ポンプ、前記第１のＢＲＷ、及び前記第２のＢＲＷは、集積半導体素子に含まれても良い。
【００１７】
開示の実施形態のうちの任意のものでは、前記光増幅器は、前記第４の光信号に対して波長選択処理を実行して、前記光ポンプ及び前記アイドル信号を含まない出力光信号を生成する波長固有処理要素であって、前記波長固有処理要は、前記第４の光信号の中の前記波長チャネルのうちの少なくとも１つのパワーレベルの減衰を有効にするステップを含む、波長固有処理要素と、を更に有しても良い。
【００１８】
低雑音位相感応型光増幅の追加の開示の態様は、本願明細書に記載のような、光増幅器を有する光通信システムを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
本発明並びにその特徴及び利点のより完全な理解のため、添付の図と共に以下の説明を参照する。
【図１】光ネットワークの一実施形態の選択された要素のブロック図である。
【図２】ブラッグ反射導波路（ＢＲＷ）の一実施形態の選択された要素のブロック図である。
【図３Ａ】ＢＲＷを用いる光増幅器の一実施形態の選択された要素のブロック図である。
【図３Ｂ】ＢＲＷを用いる光増幅器の一実施形態の選択された要素のブロック図である。
【図４Ａ】波長固有処理要素の一実施形態の選択された要素のブロック図である。
【図４Ｂ】波長固有処理要素の一実施形態の選択された要素のブロック図である。
【図５】ＢＲＷを用いる非線形素子の一実施形態の選択された要素のブロック図である。
【図６Ａ】ＢＲＷを用いる光増幅器の中で生じる信号の波長スペクトルである。
【図６Ｂ】ＢＲＷを用いる光増幅器の中で生じる信号の波長スペクトルである。
【図６Ｃ】ＢＲＷを用いる光増幅器の中で生じる信号の波長スペクトルである。
【図６Ｄ】ＢＲＷを用いる光増幅器の中で生じる信号の波長スペクトルである。
【図６Ｅ】ＢＲＷを用いる光増幅器の中で生じる信号の波長スペクトルである。
【図６Ｆ】ＢＲＷを用いる光増幅器の中で生じる信号の波長スペクトルである。
【図７】ＢＲＷを用いる低雑音位相感応型光増幅のための方法の一実施形態の選択された要素のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下の説明では、開示の主題の議論を容易にするために例として詳細事項が説明される。しかしながら、当業者には、開示の実施形態が例示であること及び全ての可能な実施形態を網羅するものではないことが明らかである。
【００２１】
本開示を通じて、ハイフンで結んだ形式の参照符号は、１つの要素の特定のインスタンスを表し、ハイフンを有しない形式の参照符号は、要素を一般的又は集合的に表す。したがって、例として（図示しない）、装置１２−１は、装置クラスのインスタンスを表し、装置１２として集合的に言及されても良く、それらのうちの任意のものが装置１２として一般的に言及されても良い。図及び説明の中で、同様の記号は同様の要素を表す。
【００２２】
図を参照すると、図１は、光通信システムを表し得る光ネットワーク１０１の例示的な実施形態を示す。光ネットワーク１０１は、光ネットワーク１０１のコンポーネントにより通信される１又は複数の光信号を運ぶために、１又は複数の光ファイバ１０６を有しても良い。光ネットワーク１０１のネットワーク要素は、ファイバ１０６により互いに結合され、１又は複数の送信機１０２、１又は複数のマルチプレクサ（ＭＵＸ）１０４、１又は複数の光増幅器１０８、１又は複数の光アド／ドロップマルチプレクサ（optical  add/drop  multiplexer：ＯＡＤＭ）１１０、及び１又は複数のデマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）１０５、及び１又は複数の受信機１１２を有しても良い。
【００２３】
光ネットワーク１０１は、端末ノードを有するポイントツーポイント型光ネットワーク、リング型光ネットワーク、メッシュ型光ネットワーク、又は任意の他の適切な光ネットワーク若しくは光ネットワークの組合せを有しても良い。光ネットワーク１０１は、短距離都市域ネットワーク、長距離都市間ネットワーク、又は任意の他の適切なネットワーク若しくはネットワークの組合せの中で用いられても良い。光ネットワーク１０１の容量は、例えば、１００Ｇｂｉｔ／ｓ、４００Ｇｂｉｔ／ｓ、又は１Ｔｂｉｔ／ｓを有しても良い。光ファイバ１０６は、非常に低損失で長距離に渡り信号を伝達可能なガラスの細い紐を有しても良い。光ファイバ１０６は、光伝送のために種々の異なるファイバから選択される適切な種類のファイバを有しても良い。光ファイバ１０６は、ＳＭＦ（Single−Mode  Fiber）、Ｅ−ＬＥＡＦ（Enhanced  Large  Effective  Area  Fiber）、又はＴＷ−ＲＳ（TrueWave（登録商標）Reduced  Slope）ファイバのような任意の適切な種類のファイバを有しても良い。
【００２４】
光ネットワーク１０１は、光ファイバ１０６を介して光信号を送信する装置を有しても良い。情報は、波長に関する情報を符号化するために１又は複数の光の波長の変調により、光ネットワーク１０１を通じて送信及び受信されても良い。光ネットワークでは、光の波長は、光信号に含まれるチャネル（本願明細書では「波長チャネル」としても参照される）とも称されることがある。各チャネルは、光ネットワーク１０１を通じて特定量の情報を伝達しても良い。
【００２５】
光ネットワーク１０１の情報容量及び伝送能力を増大するために、複数のチャネルで送信される複数の信号は、単一の広帯域光信号に結合されても良い。複数のチャネルで情報を通信するプロセスは、光学的にＷＤＭ（wavelength  division  multiplexing）として言及される。ＣＷＤＭ（Coarse  wavelength  division  multiplexing）は、通常２０ｎｍより大きく１６個の波長より少ない、少ないチャネル数を有する広く間隔の開けられた波長の、１本のファイバへの多重化を表す。また、ＤＷＤＭ（dense  wavelength  division  multiplexing）は、通常０．８ｎｍより狭い間隔で４０個より多い、多くのチャネル数を有する密な間隔の波長の、１本のファイバへの多重化を表す。ＷＤＭ又は他の複数波長多重送信技術は、光ファイバ当たりの集約帯域幅を増大するために、光ネットワークで用いられる。ＷＤＭ無しでは、光ネットワークにおける帯域幅は、たった１波長のビットレートに制限され得る。より大きな帯域幅により、光ネットワークは、より多くの情報を送信できる。光ネットワーク１０１は、ＷＤＭ又は何らかの他の適切な多チャネル多重化技術を用いて異なるチャネルを送信し、多チャネル信号を増幅しても良い。
【００２６】
光ネットワーク１０１は、特定の波長又はチャネルで、光ネットワーク１０１を通じて光信号を送信する１又は複数の光送信機（Ｔｘ）１０２を有しても良い。送信機１０２は、電気信号を光信号に変換し該光信号を送信するシステム、機器、又は装置を有しても良い。例えば、送信機１０２は、それぞれ、レーザと、電気信号を受信し該電気信号に含まれる情報を特定の波長でレーザにより生成される光のビームに変調し光ネットワークを通じて信号を伝達するビームを送信する変調器と、を有しても良い。
【００２７】
マルチプレクサ１０４は、送信機１０２に結合されても良く、送信機１０２により、例えばそれぞれ個々の波長で送信される信号を、ＷＤＭ信号に結合するシステム、機器又は装置であっても良い。
【００２８】
光増幅器１０８は、光ネットワーク１０１の中の多チャネル信号を増幅しても良い。光増幅器１０８は、特定長のファイバ１０６の前及び／又は後に置かれても良い。光増幅器１０８は、光信号を増幅するシステム、機器又は装置を有しても良い。例えば、光増幅器１０８は、光信号を増幅する光リピータを有しても良い。この増幅は、光−電気又は電気−光変換により実行されても良い。幾つかの実施形態では、光増幅器１０８は、希土類元素をドープされた光ファイバを有し、ドープ光ファイバ増幅素子を形成しても良い。信号がファイバを通過するとき、外部エネルギがポンプの形式で印可され、光ファイバのドープされた部分の原子を励起し、光信号の強度を増大する。一例として、光増幅器１０８は、エルビウムドープファイバ増幅器（erbium−doped  fiber  amplifier：ＥＤＦＡ）を有しても良い。
【００２９】
ＯＡＤＭ１１０は、ファイバ１０６を介して光ネットワーク１０１に結合されても良い。ＯＡＤＭ１１０は、ファイバ１０６から光信号を（つまり、個々の波長で）アッド又はドロップするシステム、機器又は装置を有しても良いアッド／ドロップモジュールを有しても良い。ＯＡＤＭ１１０を通過した後に、光信号は、ファイバ１０６に沿って宛先へと直接進んでも良く、或いは、信号は、宛先に達する前に、１又は複数の追加ＯＡＤＭ１１０及び／又は光増幅器１０８を通過しても良い。
【００３０】
光ネットワーク１０１の特定の実施形態では、ＯＡＤＭ１１０は、ＷＤＭ信号の個々の又は複数の波長をアッド又はドロップできるＲＯＡＤＭ（reconfigurable  OADM）を表しても良い。個々の又は複数の波長は、例えば、ＲＯＡＤＭに含まれ得るＷＳＳ（wavelength  selective  switch）（図示しない）を用いて光ドメインの中でアッド又はドロップされても良い。
【００３１】
図１に示すように、光ネットワーク１０１は、ネットワーク１０１の１又は複数の宛先に、１又は複数のデマルチプレクサ１０５を有しても良い。デマルチプレクサ１０５は、単一の合成ＷＤＭ信号をそれぞれの波長において個々のチャネルに分離することによりデマルチプレクサとして動作するシステム、機器又は装置を有しても良い。例えば、光ネットワーク１０１は、４０チャネルＤＷＤＭ信号を伝送しても良い。デマルチプレクサ１０５は、４０個の異なるチャネルに従って、信号、４０チャネルＤＷＤＭ信号を４０個の別個の信号に分割しても良い。
【００３２】
図１で、光ネットワーク１０１は、デマルチプレクサ１０５に結合される受信機１１２も有しても良い。各受信機１１２は、特定の波長又はチャネルで送信される光信号を受信し、該光信号をそれらが含む情報（つまり、データ）を得る（例えば、復調する）ために処理しても良い。したがって、ネットワーク１０１は、ネットワークの各チャネル毎に少なくとも１つの受信機１１２を有しても良い。
【００３３】
図１の光ネットワーク１０１のような光ネットワークは、光ファイバを介して光信号の中で情報を伝達するために、変調技術を用いても良い。このような変調方式は、変調技術の他の例の中でも特に、ＰＳＫ（phase−shift  keying）、ＦＳＫ（frequency−shift  keying）、ＡＳＫ（amplitude−shift  keying）、及びＱＡＭ（quadrature  amplitude  modulation）を有しても良い。ＰＳＫでは、光信号により伝達される情報は、搬送波又は単にキャリアとしても知られる参照信号の位相を変調することにより変換されても良い。情報は、２レベル又はＢＰＳＫ（binary  phase−shift  keying）、４レベル又はＱＰＳＫ（quadrature  phase−shift  keying）、Ｍ−ＰＳＫ（multi−level  phase−shift  keying）及びＤＰＳＫ（differential  phase−shift  keying）を用いて信号自体の位相を変調することにより変換されても良い。ＱＡＭでは、光信号により運ばれる情報は、搬送波の振幅と位相の両方を変調することにより伝達されても良い。ＰＳＫは、ＱＡＭの一部であると考えられる。ここで、搬送波の振幅は、一定に維持される。
【００３４】
さらに、ＰＤＭ（polarization  division  multiplexing）技術は、情報送信のために、より大きなビットレートを達成できる。ＰＤＭ伝送は、チャネルに関連する光信号の種々の偏光成分に情報を変調することを含む。光信号の偏波は、通常、光信号の振動方向を表し得る。用語「偏波」は、通常、光信号の伝搬方向に垂直な、空間内のある点における光信号の電場ベクトルの先端により追跡される経路を表し得る。
【００３５】
図１の光ネットワーク１０１のような光ネットワークでは、管理プレーン、制御プレーン、及びトランスポートプレーン（物理層と呼ばれることが多い）を言及することが通常である。中央管理ホスト（図示しない）は、管理プレーンに存在しても良く、制御プレーンのコンポーネントを構成し管理しても良い。管理プレーンは、トランスポートプレーン及び制御プレーンのエンティティ（例えば、ネットワーク要素）全てに渡る最終的な制御を有する。一例として、管理プレーンは、１又は複数の処理リソース、データ記憶コンポーネント、等を含む中央処理センタ（例えば、中央管理ホスト）を有しても良い。管理プレーンは、制御プレーンの要素と電気的に通信しても良く、トランスポートプレーンの１又は複数のネットワーク要素と電気的に通信しても良い。管理プレーンは、システム全体の管理機能を実行し、ネットワーク要素、制御プレーン及びトランスポートプレーンの間の調整を提供しても良い。例として、管理プレーンは、要素の観点から１又は複数のネットワーク要素を取り扱うＥＭＳ（element  management  system）、ネットワークの観点から多くの装置を取り扱うＮＭＳ（network  management  system）、及び／又はネットワーク全体の動作を取り扱うＯＳＳ（operational  support  system）を有しても良い。
【００３６】
本開示の範囲から逸脱することなく、光ネットワーク１０１に対し変更、追加又は省略が行われても良い。例えば、光ネットワーク１０１は、図１に示すものより多くの又は少ない要素を有しても良い。また、上述のように、ポイントツーポイントネットワークとして図示されたが、光ネットワーク１０１は、リング、メッシュ、及び／又は階層構造のネットワークトポロジのような光信号を送信する任意の適切なネットワークトポロジを有しても良い。
【００３７】
上述のように、光ネットワークを介して送信され得る情報量は、情報と共に符号化され１つの信号に多重化された光チャネルの数と共に変化しても良い。したがって、ＷＤＭ信号を用いる光ファイバは、単一チャネルにより情報を伝達する光ファイバよりも多くの情報を伝達できる。伝達されるチャネル数及び偏波成分の数に加えて、どれだけ多くの情報が光ネットワークを介して送信できるかに影響する別の要因は、送信のビットレートであり得る。ビットレートが高いほど、送信される情報容量は大きい。高いビットレートの達成は、広帯域電気ドライバ技術、デジタル信号プロセッサ技術の可用性により制限され、光ネットワーク１０１による送信のために要求されるＯＳＮＲを増大し得る。
【００３８】
光ネットワーク１０１の動作中、データレートが１Ｔに近付くと、Ｏ−Ｅ−Ｏ再生器の過剰な数を回避することにより経済的実現可能性を維持するために、対応する高いＯＳＮＲが望ましくなる。ＯＳＮＲ低減の１つのソースは、送信経路の中の種々のポイントにおけるカスケード接続された光増幅器１０８から生じる雑音累積である。光増幅器では、ＯＳＮＲは、式１により与えられる雑音指数（noise  figure：ＮＦ）として表すことができる。ここで、ＯＳＮＲｉｎは入力ＯＳＮＲであり、ＯＳＮＲｏｕｔは出力ＯＳＮＲであり、ｄＢはデシベルである。
【００３９】
NF=１０log(OSNRin/OSNRout)=OSNRin[dB]-OSNRout[dB]    Equation(１)
上述のように、光増幅器１０８は、光ネットワークの中の光信号の光パワーを増大するために使用される。光増幅器の現在の設計は、雑音低減能力の制限を有する場合がある。例えば、ＥＤＦＡは、およそＮＦ≧３ｄＢの雑音指数に制限されることがある。ラマン増幅器は、小さな雑音指数を有するが、全体のファイバリンクを焼いてしまうファイバ融着のリスクを伴い得る。位相感応型光パラメータ増幅器は、ＮＦ＝３ｄＢにより与えられる雑音指数の量子限界を経験する場合がある。
【００４０】
位相感応型増幅器に使用される現在の光非線形素子は、高非線形ファイバ（highly−nonlinear  fiber：ＨＬＮＦ）、及び周期的分極ニオブ酸塩（periodically−poled  lithium  niobate：ＰＰＬＮ）のような特定の結晶構造の導波路を有する。このような従来の光非線形素子は、特定の光性能及び動作限界（誘導ブリルアン散乱（stimulated  Brillouin  scattering：ＳＢＳ）抑制）と関連付けられ、小規模プラットフォームへの物理的統合のためにサイズにより基本的に制限され得る。
【００４１】
詳述するように、ブラッグ反射導波路（Bragg  reflection  waveguide：ＢＲＷ）は、二次非線形性を有し、光信号のパラメータ増幅のために使用されても良い。さらに、パラメータ増幅のための光ポンプ（本願明細書では単に「ポンプ」としても参照される）は、現在の導入を用いてポンプ周波数においてレージングを引き起こすことにより、ＢＲＷの中で生成されても良い。ＢＲＷは２次光非線形性を有する固体半導体素子なので、光パラメータ増幅（optical  parametric  amplification：ＯＰＡ）のためにＢＲＷを用いる光増幅器の多くの要素は、単一の半導体プラットフォームに統合され得る。これは、性能、低ＮＦ、及び経済的理由から望ましい。
【００４２】
本願明細書には、ＢＲＷを用いるパラメータ増幅を可能にする位相感応型光増幅器（phase−sensitive  optical  amplifier：ＰＳＡ）のための方法及びシステムが開示される。ＢＲＷの光利得は、様々な方法を用いて制御され得る。例えば、非不定比のアルミニウムガリウムヒ素ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓは、ＢＲＷにおいてブラッグ反射層のために使用されている。バンドギャップ工学技術を適用することにより、ｘの化学量論的値は、ＢＲＷにおける特定の利得周波数を設計するために使用できる。この方法では、ＢＲＷは、位相感応型増幅により光信号を増幅するために使用されても良い。
【００４３】
本願明細書に記載のＢＲＷを用いる低雑音位相感応型光増幅器（ＰＳＡ）は、従来の光増幅器設計よりも低い雑音指数を提供できる。本願明細書に開示のＢＲＷを用いる低雑音ＰＳＡは、全ての増幅チャネルに対して、色分散（chromatic  dispersion：ＣＤ）及び偏波モード分散（polarization  mode  dispersion：ＰＭＤ）のような信号障害に対する完全な補償を提供できる。本願明細書に開示のＢＲＷを用いる低雑音ＰＳＡは、ＷＤＭ入力チャネルの信号品質を更に監視できる。本願明細書に開示のＢＲＷを用いる低雑音ＰＳＡは、さらに、各々の増幅チャネル及びアイドル共役ペアについて、位相を安定させることができる。本願明細書に開示のＢＲＷを用いる低雑音ＰＳＡは、さらに、直交偏波を利用する入力チャネルにおいて、低雑音光増幅を達成できる。本願明細書に開示のＢＲＷを用いる低雑音ＰＳＡは、さらに、偏波に反応しない低雑音増幅を達成できる。本願明細書に開示のＢＲＷを用いる低雑音ＰＳＡは、さらに、入力光チャネルの数及び構成の種々の変化に対応するために、充分な光帯域幅及び柔軟なハードウェアを提供できる。本願明細書に開示のＢＲＷを用いる低雑音ＰＳＡは、さらに、少なくとも部分的に、単一半導体装置プラットフォームに小型化され及び統合されることができる。
【００４４】
図２を参照すると、光位相感応型増幅を提供するためのＢＲＷ非線形要素２００の例示的な実施形態の選択された要素が示される。図示のように、ＢＲＷ非線形要素２００は、増幅器１０８の一実施形態（図１を参照）の選択された要素を表し得るＢＲＷ２０２を有する。図２は、概略図であり、実寸通りではない。
【００４５】
図２では、ＢＲＷ２０２は、側面図２０２−１及び小面図２０２−２に示される。ＢＲＷ２０２の中で、ブラッグ反射面２０４は、種々の材料層として示され、上述のような異なる用途及びレージング周波数のために設計されても良い。ＢＲＷ２０２の小面図２０２−２では、光が通過し非線形相互作用を受ける突起導波路２２０及び光チャネル２２２が示される。
【００４６】
ＢＲＷ２０２の動作では、入力光信号２３０が導入され、２次非線形相互作用を受けても良く、結果として出力信号２３２を生じる。ＢＲＷ２０２は、本願明細書に開示の低雑音ＰＳＡの中の第１の段（ＮＬＥアイドル段３１４−１に対応する）のために及び第２の段（ＮＬＥ利得段３１４−２に対応する）のために使用されても良い（図３Ａ、３Ｂも参照）。したがって、入力光信号２３０及び出力信号２３２は、第１の段及び第２の段のスペクトル補償を示す図２において、スペクトル２３０−１、２３０−２、及び２３２−１、２３２−２としても示される。具体的には、スペクトル２３０−１は、光ポンプ２０８及び光信号２１０を有する第１の段の入力を示し、一方、スペクトル２３２−１は、アイドル信号２０７がＢＲＷ２０２により追加されている出力を示す。同様に、スペクトル２３０−２は、アイドル信号２０７、光ポンプ２０８及び光信号２１０を有する第２の段の入力を示し、一方、スペクトル２３２−２は、アイドル信号２０９及び光信号２１２がＢＲＷ２０２により増幅される出力を示す。
【００４７】
図３Ａを参照すると、ＢＲＷを用いる低雑音光位相感応型光増幅を提供するための低雑音位相感応型光増幅器３００−１の一実施形態の選択された要素が示される。一実施形態では、光増幅器３００−１は、二重偏波変調形式をサポートしても良い。図示のように、光増幅器３００−１は、増幅器１０８の一実施形態（図１を参照）の選択された要素を表し得る。図３Ａでは、光増幅器３００−１は、概略的表現で示され、縮尺通りではない。留意すべきことに、異なる実施形態では、光増幅器３００−１は、追加の又はより少ない要素により動作されても良い。図３Ａで、光増幅器３００−１は、Ｎ個の入力チャネルを表す入力光ＷＤＭ信号２１０に関して示される。固定グリッドＷＤＭ入力光信号２１０はここでは説明を目的として示されるが、フレックスグリッドチャネル間隔のような他のスペクトルチャネル構成も特定の実施形態において実施できることに留意する。図３Ａでも、実線は光経路を表し、破線は電気接続を表す。
【００４８】
光増幅器３００−１は、光ネットワーク１００において光信号を増幅しても良い。光ネットワーク１０１は、２つの光コンポーネントの間の伝送線の中、又はＲＯＡＤＭの中のような任意の適切な構成の中に光増幅器３００−１を有しても良い。さらに、光増幅器３００−１は、スタンドアロン型装置として、又は別の光伝送機器の部分として、動作しても良い。上述のように、入力光信号２１０はＮ個の入力チャネルを有しても良い。光増幅器３００−１により出力される増幅された出力光信号２１４は、相応して、Ｎ個の光チャネルを有する。留意すべきことに、Ｎは、１以上の任意の値を有しても良い。
【００４９】
光増幅器３００−１は、本願明細書に記載のような光信号増幅を実行するために任意の適切な数及び種類のコンポーネントを有しても良い。光増幅器３００−１は、メモリに結合されるプロセッサを含み得る制御部３３０を有する。一実施形態では、光信号増幅を実行するために、光増幅器３００−１は、位相、パワー及び色分散のような信号情報を調整するために入力信号及び光ポンプのような他のシステム特性を監視し、調整し、及び予め補償するよう光増幅器３００−１を構成するコンポーネントを有しても良い。別の実施形態では、光信号増幅を実行するために、光増幅器３００−１は、光パラメータ増幅（ＯＰＡ）のような２次非線形光効果を実行するために少なくとも１つのＢＲＷを有しても良い。更なる実施形態では、ＯＰＡは、入力信号又はそのフィルタリングされた部分を、２次光非線形性を有する第１のＢＲＷのような第１の非線形光要素（ＮＬＥ）を通じて双方向に通過させることにより、達成されても良い。更に別の実施形態では、このような信号の双方向の通過は、ＮＬＥを通じて所与の方向にＸ偏波成分信号を通過させること、及び同様に、ＮＬＥを通じて反対方向にＹ偏波成分信号を通過させることを有しても良い。
【００５０】
光増幅器３００−１は、２つの光処理段を利用しても良い。第１の段で、光増幅器３００−１は、入力光信号２１０のアイドル共役信号（単に「アイドル信号」又は「アイドル（idler）」としても参照される）を生成しても良い。第２の段で、光増幅器３００−１は、位相感応型ＯＰＡを実施しても良い。このようなＯＰＡは、光ポンプから入力光信号２１０へ及びアイドル信号へエネルギを転送しても良い。
【００５１】
具体的には、光増幅器３００−１は、ポンプレーザ信号を生成する手段を有しても良い。ポンプレーザ信号は、入力信号に追加されるアイドル信号を生成するために第１のＢＲＷを用いるＮＬＥアイドル段３１４−１で使用されても良い。アイドル信号は、入力光信号２１０に対する個々の共役波長を表し得る。光増幅器３００−１は、次に、対称的なアイドル信号に基づき入力光信号２１０を増幅する第２のＢＲＷを用いて、ＮＬＥ利得段３１４−１においてＯＰＡを実施するよう構成されても良い。入力光信号２１０及びアイドル信号の波長は、光ポンプの波長から等距離（又はほぼ等距離）にあっても良い。等距離又はほぼ等距離の波長は、例えば、全体性能が有意に影響されないような、完全に等距離である又は大体等距離である波長を含み得る。このような大体等距離である波長は、アイドル信号と光ポンプとの間の大体等しい波長差、又は、光ポンプと入力光信号２１０との間の大体等しい波長差を含み得る。一実施形態では、大体等しい波長差は、波長差の間の１０パーセントより小さく変化する波長差を含み得る。アイドル信号は、入力光信号２１０の位相の反転であっても良い位相を有しても良い。
【００５２】
入力光信号２１０は、ｍ−ＱＡＭ又はｍ−ＰＳＫのような任意の適切な方法を通じて変調される光信号を有しても良い。入力光信号２１０は、二重偏波コンポーネントを有しても良い。光増幅器３００−１は、任意の適切な方法で二重偏波信号を受け付けるよう構成されても良い。光増幅器３００−１は、入力光信号２１０をＸ偏波及びＹ偏波成分に分離するよう構成されても良い。このような分離された成分は、独立に処理されても良い。一実施形態では、単一のＮＬＥが、Ｘ偏波及びＹ偏波成分の双方向信号変換のために使用されても良い。別の実施形態では、単一のＮＬＥが、Ｘ偏波及びＹ偏波成分の位相感応型増幅のための非縮退ＯＰＡに使用されても良い。更に別の実施形態では、Ｘ偏波及びＹ偏波成分は、２つの偏波の間でクロストーク及び経路不一致が回避されるように、第１のＮＬＥアイドル段及び第２のＮＬＥ利得段の要素を共有しても良い。
【００５３】
光増幅器３００−１は、光増幅器３００−１の動作を動的に制御するために、光性能監視（optical  performance  monitoring：ＯＰＭ）３１８、制御部３３０、並びにＷＳＰ−１  ３０４及びＷＳＰ−２  ３０５として示されるＷＳＰを有しても良い。波長、パワー、残留色分散、偏波モード分散、及びＯＳＮＲのような入力光信号２１０に関する情報は、監視されても良い。さらに、光増幅器３００−１のコンポーネントの動作及び出力に関する情報が監視されても良い。監視される情報に従い、光増幅器３００−１の種々の部分における光信号の位相及びパワーレベルは、出力信号、光ポンプ、及びアイドル信号の位相及びパワーレベルのように、動的に変化されても良い。
【００５４】
光増幅器３００−１は、ＷＤＭ信号を受け付けるよう構成されても良い。光増幅器３００−１の第１のＮＬＥアイドル段３１４−１は、入力光信号２１０の各々のＷＤＭコンポーネントのアイドル信号を生成するよう構成されても良い。さらに、光増幅器３００−１の第２のＮＬＥ利得段３１４−２は、入力光信号２１０及び第１のＮＬＥアイドル段から生成される個々のアイドル信号共役部分の中の各々のペアについて、ＯＰＡを実行するよう構成されても良い。ＷＤＭ信号が光増幅器３００−１で使用されるとき、各々のアイドル信号は、入力光信号２１０の中の対応する入力信号の波長に関して、光ポンプと波長が等し（又はほぼ等しく）ても良い・
制御部３３０は、プロセッサ及び記憶媒体を有しても良い。プロセッサは、例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又はプログラム命令を解釈し及び／若しくは実行し並びに／又はデータを処理するよう構成された任意の他のデジタル若しくはアナログ回路を有しても良いが、これらに限定されない。幾つかの実施形態では、プロセッサは、光増幅器３００−１の動作の一部又は全部を実行するために、プログラム命令を解釈し及び／又は実行し、及び／又はメモリに格納されたデータを処理しても良い。メモリは、一部又は全部がアプリケーションメモリ、システムメモリ、又はそれらの両方で構成されても良い。メモリは、１又は複数のメモリモジュールを保持する及び／又は収容する任意のシステム、装置、又は機器を有しても良い。各メモリモジュールは、プログラム命令及び／又はデータをある期間の間保持するよう構成される任意のシステム、装置又は機器を有しても良い（例えば、コンピュータ可読媒体）。光増幅器３００−１の１又は複数部分又は機能は、メモリ内に存在する命令をプロセッサにより実行することにより実施されても良い。
【００５５】
図３Ａで、入力光信号２１０は、図示の伝搬方向における光増幅のために提供される。特定の実施形態では、ラマン増幅器（図示しない）が、特定種類の分散補償を補償するために、小さな利得を提供するために使用されても良い。したがって、ラマンポンプ（図示しない）は、入力光信号２１０の伝搬方向と逆方向に、入力において光増幅器３００−１に光エネルギを提供しても良い。これは、「プリエンファシス段」としても参照され得る。
【００５６】
光増幅器３００−１は、入力光信号２１０のような入力信号を受け付けるメカニズムを有しても良い。入力光信号２１０は、複数のＷＤＭチャネルを有しても良い。複数のＷＤＭチャネルの各々は、αｉにより表される異なる波長に対応しても良い。さらに、各々のこのようなチャネルは、異なる変調フォーマットに対応しても良い。各々のチャネルについて、入力光信号２１０は、Ｘ偏波及びＹ偏波成分を有しても良い（図６Ａも参照）。
【００５７】
光スプリッタ３０２−１で、入力光信号２１０は、分離され、特に入力光信号２１０の中の所望のチャネルグループを選択するために使用され得るＷＳＰ−１  ３０４と、ＯＰＭ３１８と、へ向けられても良い。例えば、光増幅器３００−１によりサポートされる光帯域幅に依存して、入力光信号２１０の中のチャネルの数は、ＷＳＰ−１  ３０４における処理のために制限されても良い。他の実施形態では、ＷＳＰ−１  ３０４は、処理のために全ての入力光信号２１０を通過させても良い。したがって、ＷＳＰ−１  ３０４は、例えば波長毎に、入力光信号２１０の処理されるべき所望のチャネルを選択しても良い。ＷＳＰ−１  ３０４は、能動又は受動型構成可能フィルタ、アレイ導波路、電子機械装置、又は結晶のような、任意の適切な方法で実装されても良い。図示のように、ＷＳＳ３０４は、電気接続３３４−１を用いる制御及び監視の目的で、制御部３３０に通信可能に結合される。制御部３３０は、例えば、入力光信号２１０のどの部分が光増幅器３００−１により増幅されるべきかを選択するために、ＷＳＰ−１  ３０４の動作を調整するよう構成されても良い。さらに、ＷＳＰ−１は、色分散補償（ＣＤＣ）及び位相シフトのような特定の動作を波長毎に実行しても良い（図４Ａも参照）。
【００５８】
図示のように、光増幅器３００−１は、光性能監視（ＯＰＭ）３１８を有する。ＯＰＭ３１８は、入力光信号２１０を受信し、電気接続を用いる制御及び監視の目的で制御部３３０に通信可能に結合される。ＯＰＭ３１８は、波長、パワー、残留色分散、偏波モード分散、及びＯＳＮＲのような入力光信号２１０に関する情報を監視しても良い。制御部３３０は、ＯＰＭ３１８から監視情報を受信しても良く、相応して種々の他のコンポーネントを調整しても良い。
【００５９】
前述のように、ＷＳＰ−１  ３０４は、色分散（ＣＤ）、偏波モード分散（ＰＭＤ）の補償、又は他の種類の分散補償、並びに位相シフタを用いる位相制御を有しても良い。制御部３３０は、例えば入力光信号２１０の特性又は種類、光増幅器３００−１の検出された出力、又はＷＳＰ−１  ３０４により出力される第１の光信号３３２に基づき、ＷＳＰ−１  ３０４の動作を調整するよう構成されても良い（図６Ａも参照）。
【００６０】
ＷＳＰ−１  ３０４は、第１の光信号３３２をカプラ３１０−１へ送信しても良い。カプラ３１０−１は、ポンプレーザ３０８からの光ポンプも受信する。種々の実施形態において、ポンプレーザ３０８は、調整可能レーザのような調整可能光源を有しても良い。ポンプレーザ３０８は、制御部３３０に通信可能に結合されても良い。ポンプレーザ３０８は、半導体光増幅器（ＳＯＡ）３０６により、例えば所望のパワーレベルに強化されても良い。制御部３３０は、例えば、入力光信号２１０の特性又は種類、ポンプレーザ３０８の検出された出力、又は光増幅器３００−１の検出された出力に基づき、波長、パワー、位相又はポンプレーザ３０８の動作の他の特長を調整するよう構成されても良い。特定の例では、ポンプレーザ３０８は、ＮＬＥの中の望ましくない散乱を引き起こし得る密度差を補償するために、誘導ブルリアン散乱（ＳＢＳ）抑制を有しても良い。さらに、ポンプレーザ３０８は、入力光信号２１０の中の二重偏波の各々に関して光ポンプを偏波しても良い。
【００６１】
カプラ３１０−１は、入力光信号２１０を、ポンプレーザ３０８により生成された光ポンプと結合し、第２の光信号３３５を光サーキュレータ３１２−１に供給しても良い（図６Ｂも参照）。光サーキュレータ３１２−１は、本開示に従う入力及び出力の選択的ルーティングのための任意の適切なメカニズムを有しても良い。例えば、光サーキュレータ３１２−１は、複数のシーケンシャルに識別される光入力−出力ポートを有しても良く、光を一方向にのみ伝達させても良い。第１のポートに入る光信号は、第２のポートから出る。一方、第２のポートに入る信号は第３のポートから出る。第１、第２、及び第３のポートのシーケンシャルな識別、したがって、入力−出力動作は、時計回り又は反時計回りの指示子により体系的に識別されても良い。図３Ａの例では、光サーキュレータ３１２−１は、時計回りの方法で動作する。したがって、カプラ３１０−１からの入力は、光リンク３３６−１を経由して、ＮＬＥアイドル段３１４−１へ出力され、ＮＬＥアイドル段３１４−１からの入力は、光リンク３２６を経由してサーキュレータ３１２−２へ出力される。
【００６２】
ＮＬＥアイドル段３１４−１で、光ポンプに関して入力光信号２１０と波長が対称的なアイドル信号が追加される。これは、図５に関して以下に詳述される（図６Ｃも参照）。光増幅器３００−１への入力のためにＷＳＰ−１  ３０４により何が選択されるかに基づき、ＮＬＥアイドル段３１４−１は、制御リンク３３１を介して制御部３３０により指示されるように、対応するアイドル信号を追加しても良い。これは以下に詳述される。ＮＬＥアイドル段３１４−１は、各々の偏波成分を分離することにより、及び２次光非線形性を有するＢＲＷを通じて各々の偏波成分を異なる伝搬方向に送信することにより、偏波に無関係な方法で動作し得る。ＮＬＥアイドル段３１４−１の出力で、入力光信号２１０及びアイドル信号の振幅は、未だ増幅されず、振幅が比較的弱くても良く、光増幅器３００−１の入力レベルに対応する。
【００６３】
図３Ａで、光リンク３２６は、結合された入力光信号２１０、光ポンプ、及びアイドル信号である第３の光信号を、サーキュレータ３１２−２へ送信する。サーキュレータ３１２−２は、光リンク３３６−２で受信した光信号をＮＬＥ利得段３１４−２へ出力する（図６Ｄも参照）。サーキュレータ３１２−２は、増幅光信号をＮＬＥ利得段３１４−２から光リンク３３６−２を経由して受信し、増幅光信号を含む第４の光信号を光リンク３４０へ出力する（図６Ｅも参照）。光スプリッタ３０２−２において、第４の光信号は、分離され、フィルタ３２２へ供給される１つの部分を伴う。フィルタ３２２は、パワー監視（ＰＭ）３２４による測定のために個々のＷＤＭチャネルを分離する帯域通過フィルタであっても良い。ＰＭ３２４は、次に、制御リンク３３１を経由して、第４の光チャネル信号の中の個々のチャネル毎に光パワーの指示を出力しても良い。光スプリッタ３０２−２は、ＷＳＰ−２  ３０５へ光リンク３３３を経由して、第４の光信号として増幅光信号も出力する。ＷＳＰ−２  ３０５は、出力するために入力光信号２１０に対応する波長を選択しても良く、光ポンプ及びアイドル信号のような他の不要な波長をブロックして、出力信号２１４を生成しても良い（図４Ｂ及び６Ｆも参照）。さらに、ＷＳＰ−２  ３０５は、所望の光出力パワーレベルのために、又は出力信号２１４の中の全てのチャネルの間でパワーレベルを均等にするために、各々の光チャネルに対して個々にパワー減衰を実行しても良い。
【００６４】
図３Ａに示すように、光増幅器３００−１にある種々の要素は、集積半導体素子３５０−１として実装される。集積半導体素子３５０−１は、その上に半導体製造技術を用いて形成される種々の光、光電子、及び電子コンポーネントを有する固体素子を表しても良い。集積半導体素子３５０−１は、高度に最小化されても良く、マイクロチップとして実装されても良い。図示のように、集積半導体素子３５０−１は、入力光リンク３３２及び出力光リンク３３３を有しても良い。半導体素子３５０−１は、制御部３３０と制御リンク３３１を経由して電気通信しても良い。本願明細書に記載のように、制御リンク３３１は、集積半導体素子３５０−１の中の種々の要素へ伝搬されても良いが、説明の明確化のために図３Ａから省略される。
【００６５】
図３Ｂを参照すると、ＢＲＷを用いる低雑音光位相感応型光増幅を提供するための低雑音位相感応型光増幅器３００−２の一実施形態の選択された要素が示される。一実施形態では、光増幅器３００−２は、二重偏波変調形式をサポートしても良い。図示のように、光増幅器３００−２は、増幅器１０８の一実施形態（図１を参照）の選択された要素を表し得る。図３Ｂでは、光増幅器３００−２は、概略的表現で示され、実寸通りではない。留意すべきことに、異なる実施形態では、光増幅器３００−２は、追加の又はより少ない要素により動作されても良い。図３Ｂで、光増幅器３００−２は、Ｎ個の入力チャネルを表す入力光ＷＤＭ信号２１０に関して示される。固定グリッドＷＤＭ入力光信号２１０はここでは説明を目的として示されるが、フレックスグリッドチャネル間隔のような他のスペクトルチャネル構成も特定の実施形態において実施できることに留意する。図３Ｂでも、実線は光経路を表し、破線は電気接続を表す。
【００６６】
図３Ｂでは、光増幅器３００−２は、図３Ａの光増幅器３００−１と同様に動作する。ここで、類似の番号を付された要素は上述の通りである。しかしながら、光増幅器３００−２では、ポンプレーザ３０８は、光スプリッタ３０２−１で分離され、独立にＳＯＡ３０６−１及びＳＯＡ３０６−２へ個々に向けられる。ＳＯＡ３０６−１から、光ポンプは、カプラ３１０−１において入力光信号２１０の中の少なくとも特定のチャネルと結合され、光リンク３３５において第１の光信号を生成する。留意すべきことに、入力光信号２１０とアイドル信号との間の幾らかの望ましくない振幅差は、ＮＬＥアイドル段３１４−１において提示されても良い。また、光ポンプは、光波長相互作用、又は入力光信号２１０波長とアイドル信号波長との間の混合により、ＮＬＥアイドル段３１４−１から現れるとき、ある程度質を落とされ得る。したがって、光増幅器３００−２の中で、フィルタ３２１は、光ポンプを光リンク３２６からフィルタ除去しても良い。ＳＯＡ３０６−２から、場合によってはＮＬＥアイドル段３１４−１において質を落とされていない光ポンプは、カプラ３１０−２においてフィルタ３２１からの出力に結合されて、光リンク３２８において第３の光信号を生成する。
【００６７】
図３Ｂに示すように、光増幅器３００−２にある種々の要素は、集積半導体素子３５０−２として実装される。集積半導体素子３５０−２は、その上に半導体製造技術を用いて形成される種々の光、光電子、及び電子コンポーネントを有する固体素子を表しても良い。集積半導体素子３５０−２は、高度に最小化されても良く、マイクロチップとして実装されても良い。図示のように、集積半導体素子３５０−２は、入力光リンク３３２及び出力光リンク３３３を有しても良い。半導体素子３５０−２は、制御部３３０と制御リンク３３１を経由して電気通信しても良い。本願明細書に記載のように、制御リンク３３１は、集積半導体素子３５０−２の中の種々の要素へ伝搬されても良いが、説明の明確化のために図３Ｂから省略される。
【００６８】
図４Ａを参照すると、光増幅器３００の中のＷＳＰ−１  ３０４の一実施形態の選択された要素が示される（図３Ａ及び３Ｂも参照）。図示のように、ＷＳＰ−１  ３０４は、入力光信号２１０に対応する波長を、光リンク３２６（図６Ｃも参照）を経由してＷＳＰ４０２において受信する。ＷＳＰ４０２は、制御リンク３３４−１を経由して制御部３３０から命令を更に受信しても良い。ＷＳＰ−１  ３０４では、ＷＳＰ４０２は、入力光信号２１０に対応する波長に対して振幅等化を実行しても良い。例えば、ＷＳＰ４０２は、入力光信号２１０の全ての波長を互いに等化しても良い。次に、ＷＳＰ４０２は、波長固有処理を実行するために、Ｎ個の光信号を逆多重しても良い。Ｎ個の光信号は、入力光信号２１０の中の波長チャネルに対応しても良い。幾つかの実施形態では、ＷＳＰ４０２は、入力光信号２１０の中の特定の波長チャネルを選択的に省略又は除去しても良い。
【００６９】
ＷＳＰ４０２の後に、各々の波長は、制御リンク３３４−１を経由して制御部３３０により決定されるように、ＣＤＣ４０６及び位相シフタ４０８により個々に処理されて、所望の位相を達成しても良い。ＣＤＣ４０６は、各々の波長チャネルに対して個々に色分散補正を実行しても良い。したがって、ＣＤＣ４０６−１は第１のチャネルを補正し、ＣＤＣ４０６−２は第２のチャネルを補正し、以降、ＣＤＣ４０６−Ｎまで同様である。位相シフタ４０８は、入力として所望の位相シフトを受信し及び波長と無関係に位相シフトを適用する光位相シフタであっても良い。所望の位相シフトは、制御リンク３３４−１を経由して受信されても良い。したがって、位相シフタ４０８−１は第１の入力チャネルに対応しても良く、位相シフタ４０８−２は第２の入力チャネルに対応しても良く、以降、位相シフタ４０８−ＮがＮ番目の入力チャネルに対応するまで同様である。次に、ＭＵＸ４０４は、Ｎ個の入力チャネル−アイドル信号のペアを多重化し、光リンク３３２を経由して結合した光信号を出力しても良い。
【００７０】
図４Ｂを参照すると、光増幅器３００の中のＷＳＰ−２  ３０５の一実施形態の選択された要素が示される（図３Ａ及び３Ｂも参照）。図示のように、ＷＳＰ−２  ３０５は、第４の光信号に対応する波長を、光リンク３３３（図６Ｅも参照）を経由してＷＳＰ４０３において受信する。ＷＳＰ４０３は、制御リンク３３４−２を経由して制御部３３０から命令を更に受信しても良い。ＷＳＰ４０３は、光ポンプ及びアイドル信号を第４の光信号からを除去しても良い（図６Ｆも参照）。次に、ＷＳＰ４０３は、波長固有処理を実行するために、Ｎ個の光信号を逆多重しても良い。Ｎ個の光信号は、第３の光信号の中の波長チャネルに対応しても良い。
【００７１】
ＷＳＰ４０３の後に、各々の波長は、制御リンク３３４−２を経由して制御部３３０により決定されるように、減衰器４１０及びＯＰＭ４１２−１により個々に処理されて、所望のパワーレベルを達成しても良い。減衰器４１０は、各々の波長チャネルに対して個々にパワー減衰を実行しても良い。したがって、減衰器４１０−１は第１のチャネルのパワーを設定し、減衰器４１０−２は第２のチャネルのパワーを設定し、以降、減衰器４１０−Ｎまで同様である。ＯＰＭ４１２は、減衰器４１０により出力される光パワーを測定する光パワーモニタであっても良い。したがって、ＯＰＭ４１２−１は第１の入力チャネルに対応しても良く、ＯＰＭ４１２−２は第２の入力チャネルに対応しても良く、以降、ＯＰＭ４１２−ＮがＮ番目の入力チャネルに対応するまで同様である。次に、ＭＵＸ４０５は、Ｎ個の入力チャネルを多重化し、光リンク２１４を経由して結合した光信号を出力しても良い。
【００７２】
図５を参照すると、ＮＬＥ段３１４の一実施形態の選択された要素が示される。図示のように、ＮＬＥ段３１４は、ＮＬＥアイドル段３１４−１又はＮＬＥ利得段３１４−２の一実施形態を表し得る（図３Ａ及び３Ｂも参照）。ＮＬＥアイドル段３１４−１及びＮＬＥ利得段３１４−２の光機能は異なるが、ＮＬＥ段３１４は、二重偏波光信号における光混合を実行する一般的コンポーネントを表し得る。したがって、ＮＬＥ段３１４の中に示される構造は、ＮＬＥアイドル段３１４−１の中でアイドル信号を生成するために使用されても良い。さらに、ＮＬＥ段３１４の中に示される構造は、アイドル信号が提示された後に、ＯＰＡを用いるＮＬＥ利得段３１４−２の中の位相感応型増幅のために使用されても良い。留意すべきことに、異なる固有コンポーネント及び他の変更が、特に光混合の異なる適用で使用するために、ＮＬＥ段３１４に対して行われても良い。
【００７３】
図５では、ＮＬＥ段３１４は、偏波ビーム制御部５０４に関して光リンク３３６上の入力信号のＸ偏波及びＹ偏波成分を調整できる偏波制御部５０２及び５０８、を有する。ＮＬＥアイドル段３１４−１の場合、偏波は、ＢＲＷ２０２によるアイドル信号生成の効果を最大化し又は増大するために、調整されても良い。このような調整は、Ｘ偏波及びＹ偏波成分の偏波シフトを含んでも良い。さらに、偏波制御部５０２及び５０８は、アイドル信号が成分について生成された後に、このような成分を調整しても良い。偏波制御部５０２及び５０８は、このような調整を実行するために、任意の適切な方法で実装されても良い。偏波制御部５０２及び５０８は、制御リンク５２０を経由して制御部３３０に通信可能に結合されても良い。制御部３３０は、集積半導体素子３５０において制御リンク３３１に接続しても良い。制御部３３０は、偏波制御部５０２及び５０８の動作を調整するよう構成されても良い。このような調整は、例えば、入力光信号２１０の特性又は種類、偏波制御部５０２及び５０８の検出された出力、又は光増幅器３００の検出された出力に基づいても良い。
【００７４】
偏波制御部５０２は、Ｘ偏波及びＹ偏波成分に対して調整を実行し、偏波ビーム制御部５０４へ結果を出力しても良い。偏波ビーム制御部５０４は、Ｘ偏波及びＹ偏波成分に従って入力光信号を分離しても良く、前に分離されたＸ偏波及びＹ偏波成分を出力光信号に結合しても良い。例えば、入力光信号２１０は、Ｘ偏波成分及びＹ偏波成分を有しても良い。したがって、偏波ビーム制御部５０４は、入力光信号２１０及び光ポンプの結合のＸ偏波成分を出力し、入力光信号２１０及び光ポンプの結合のＹ偏波成分を出力しても良い。偏波ビーム制御部５０４は、信号変換のために、各々の偏波を双方向にＢＲＷ２０２へ出力しても良い。例えば、Ｘ偏波成分５１０Ｘは、図６の時計回り回路ループの中でＢＲＷ２０２に供給されても良く、Ｙ偏波成分５１０Ｙは、反時計回り回路ループの中でＢＲＷ２０２に供給されても良い。次に、ＢＲＷ２０２の中の２次非線形光相互作用の後に、Ｘ偏波成分５１２Ｘは、時計回り方向にＢＲＷ２０２から現れ、Ｙ偏波成分５１２Ｙは反時計回り方向に現れる。偏波ビーム制御部５０４は、自身の入力信号をＸ偏波及びＹ偏波成分に分離する任意の適切な方法で実装されても良い。偏波ビーム制御部５０４は、制御部３３０に通信可能に結合されても良い。制御部３３０は、偏波ビーム制御部５０４の動作を調整しても良い。このような調整は、例えば、入力光信号２１０の特性又は種類、光増幅器３００の検出された出力、又は偏波ビーム制御部５０４の検出された出力に基づいても良い。
【００７５】
偏波制御部５０８は、光信号を偏波ビーム制御部２１４又はＢＲＷ２０２から受信し、光信号の偏波成分を調整し、調整した光信号をＢＲＷ２０２又は偏波ビーム制御部５０４へそれぞれ出力しても良い。さらに、偏波ビーム制御部５０４は、ＢＲＷ２０２を双方向に通過した後に、Ｘ偏波成分５１２Ｘ及びＹ偏波成分５１２Ｙを結合しても良い。偏波ビーム制御部５０４は、Ｘ偏波成分５１２Ｘを偏波制御部５０８から受信しても良い。さらに、偏波ビーム制御部５０４は、Ｘ偏波成分５１２Ｘ及びＹ偏波成分５１２Ｙの結合を偏波制御部５０２へ出力しても良い。
【００７６】
ＢＲＷ２０２は、ＢＲＷ２０２を通じて光信号を通過させるために、双方向に信号変換を提供しても良い。このような信号変換は、偏波ビーム制御部５０４からのＸ偏波成分５１０Ｘ及びＹ偏波成分５１０Ｙのような、各々の方向に光ＢＲＷ２０２を同時に通過する信号に対して実行されても良い。
【００７７】
ＢＲＷ２０２は、入力信号の特性に基づき、光信号変換を提供しても良い。ＮＬＥアイドル段３１４−１の場合には、入力信号は、入力光信号２１０とポンプレーザ３０８からの光ポンプとの結合を有しても良い。ここで、ＢＲＷ２０２は、この結合にアイドル信号を追加させても良い。アイドル信号のスペクトル特性は、図７Ｃに関して更に詳述される。入力光信号２１０が複数のＷＤＭ成分を含むとき、ＢＲＷ２０２は、各々のこのようなＷＤＭ成分についてアイドル信号を生成しても良い。各々のアイドル信号及び対応するＷＤＭ成分は、波長の観点で光ポンプの周囲で等距離であり又はほぼ等距離であっても良い。したがって、入力信号２０２のＷＤＭ成分と対応するアイドル信号は、波長について、光ポンプに関して対称的であり又はほぼ対称的であっても良い。ＮＬＥ利得段３１４−２の場合には、ＢＲＷ２０２は、位相感応型ＯＰＡを用いて信号を双方向に増幅しても良い。このような信号は、入力光信号２１０と対応するアイドル信号の両方を含んでも良い。このような双方向増幅は、ＮＬＥアイドル段３１４−１に関して上述したように、各々の方向にＢＲＷ２０２を同時に通過する信号に対して実行されても良い。ＢＲＷ２０２により実行されるＯＰＡは、等距離又はほぼ等距離な、光ポンプの周囲の入力光信号２１０及びアイドル信号の配置を利用しても良い。さらに、ＢＲＷ２０２により実行されるＯＰＡは、入力光信号２１０に対する共役信号として、アイドル信号の性能を利用しても良い。入力光信号２１０がＷＤＭ信号を有するとき、ＢＲＷ２０２は、ＷＤＭ信号の範囲、及びＷＤＭ信号に対応するアイドル信号の範囲を増幅しても良い。
【００７８】
ＮＬＥ段３１４を用いてＸ偏波及びＹ偏波成分の別個の処理を実行することにより、光増幅器３００は、成分間のクロストーク又は経路不一致を回避できる。さらに、ＮＬＥ段３１４を用いて双方向に処理を実行することにより、光増幅器３００は、追加光ＮＬＥの必要を減らすことにより、ハードウェア効率を達成できる。
【００７９】
図６Ａ〜６Ｆを参照すると、波長スペクトル６００の実施形態の選択された要素が示される。波長スペクトル６００は、以下に更に詳述する、光増幅器３００の中で生じる種々の光信号の波長に対する振幅及び偏波を示す。各々の入力チャネルは、矢印として示される。矢印の相対的な高さは信号振幅を示し、矢印の位置は波長を示す。各々の矢印のハッチング及び絶対的位置は、個々の図に示され及び以下に詳述されるように、所与の偏波に対応し得る。留意すべきことに、波長スペクトル６００は、概略的表現のために任意の軸に関して示され、縮尺通りに描かれない。
【００８０】
図６Ａでは、波長スペクトル６００−１は、光増幅器３００への入力光ＷＤＭ信号の一般的なスペクトルを示す。波長スペクトル６００−１に示される信号は、例えば、カプラ３１０−１への入力における入力光信号２１０を表す。ＷＤＭ信号は、波長α１、α２、以降同様にαＮまで示される。ここで、Ｎは１以上の整数である。留意すべきことに、任意のｎ＝｛１．．．Ｎ｝の波長差αｎ−αｎ−１は、一定であり又は実質的に一定であっても良い。図示のように、入力光ＷＤＭ信号は、入力光信号２１０の中のチャネル毎に結合されるＸ偏波成分及びＹ偏波成分として示される二重偏波を有する。
【００８１】
図６Ｂでは、波長スペクトル６００−２は、光増幅器３００の中のＢＲＷへの入力光信号（ＮＬＥアイドル段３１４−１における光入力）の一般的なスペクトルを示す。波長スペクトル６００−２に示される信号は、光ポンプ６０２を追加された波長α１〜αＮにおける入力チャネルを含む入力光信号２１０を表す。留意すべきことに、光ポンプ６０２は、４５°で偏波されても良い。したがって、光ポンプ６０２のＸ偏波成分６１０Ｘ−１及びＹ偏波成分６１０Ｙ−１に関する相対的偏波角は等しい。
【００８２】
図６Ｃでは、波長スペクトル６００−３は、光増幅器３００の中のＢＲＷからの出力光信号（ＮＬＥアイドル段３１４−１における光出力）の一般的なスペクトルを示す。波長スペクトル６００−３に示される信号は、光ポンプ６０２を追加された波長α１〜αＮにおける入力チャネルを含む入力光信号２１０を表す。さらに、波長スペクトル６００−３では、アイドル信号が波長β１、β２、以降同様にβＮまで追加されている。連続するアイドル信号の間の波長間隔は、対応する入力信号２１０の間の波長間隔に対応しても良い。言い換えると、アイドル信号は、光ポンプ６０２の周囲で入力信号２１０に関して対称的であっても良い。光ポンプ６０２のスペクトル位置は、（α１＋β１）／２により与えられる。波長スペクトル６００−３の中の信号は、Ｘ偏波成分６１２Ｘ−１及びＹ偏波成分６１２Ｙ−１を含む。
【００８３】
図６Ｄでは、波長スペクトル６００−４は、光増幅器３００の中のＢＲＷへの入力光信号（ＮＬＥ利得３１４−２への光入力）の一般的なスペクトルを示す。波長スペクトル６００−４に示される信号は、光ポンプ６０２を追加された波長α１〜αＮにおける入力チャネルを含む入力光信号２１０を表す。さらに、波長スペクトル６００−４では、アイドル信号が波長β１〜βＮにおいて含まれる。したがって、特定の実施形態では、波長スペクトル６００−３及び６００−４は、等価である。特定の実施形態では、波長スペクトル６００−４は、実行される等化に従って均一な振幅を示し得る。波長スペクトル６００−４の中の信号は、Ｘ偏波成分６１０Ｘ−２及びＹ偏波成分６１０Ｙ−２を含む。
【００８４】
図６Ｅでは、波長スペクトル６００−５は、光増幅器３００の中のＢＲＷからの出力光信号（ＮＬＥ利得３１４−２からの光出力）の一般的なスペクトルを示す。波長スペクトル６００−５に示される信号は、光ポンプ６０２を追加された波長α１〜αＮにおける入力チャネルを含む入力光信号２１０を表す。さらに、波長スペクトル６００−５では、アイドル信号が波長β１〜βＮにおいて現れる。図示のように、波長スペクトル６００−５は、光ポンプ６０２に対する振幅低減であり、ＮＬＥ利得段３１４−２において実行される位相感応型増幅に従って、入力信号２１０及びアイドル信号の振幅の増大を伴っても良い。波長スペクトル６００−５の中の信号は、Ｘ偏波成分６１２Ｘ−２及びＹ偏波成分６１２Ｙ−２を含む。
【００８５】
図６Ｆでは、波長スペクトル６００−６は、光増幅器３００の中のＢＲＷからの増幅出力ＷＤＭ光信号（ＮＬＥ利得３１４−２からの光出力）の一般的なスペクトルを示す。波長スペクトル６００−６に示される信号は、光ポンプ６０２又はアイドル信号を追加された波長α１〜αＮにおける入力チャネルを含む増幅チャネル２１４を表す。波長スペクトル６００−６の中のＷＤＭ信号の振幅は、波長スペクトル６００−１におけるよりも大きい。
【００８６】
図７を参照すると、本願明細書で記載されるような、ＢＲＷを用いる低雑音位相感応型光増幅のための方法７００の一実施形態の選択された要素のブロック図がフローチャートの形式で示される。方法７００は、光増幅器３００を用いて実行されても良い。留意すべきことに、方法７００で記載される特定の動作は、異なる実施形態では任意であっても良く或いは再配置されても良い。
【００８７】
方法７００は、入力光信号を受信することにより、ステップ７０２で開始しても良い。ステップ７０４で、第１の光信号を生成するために、第１の波長固有処理（ＷＳＰ−１）が、入力光信号に対して実行されても良い。ステップ７０６で、ポンプ信号及び第１の光信号を含む第２の光信号が生成されても良い。ステップ７０８で、第３の光信号がアイドル信号を含むように第３の光信号を生成するために、第２の光信号は、第１のＢＲＷを通じて送信されても良い。ステップ７１０で、位相感応型増幅を実行するために、第３の光信号は、第２のＢＲＷを通じて送信されても良い。位相感応型増幅は、結果として第４の光信号を生成する。ステップ７１２で、出力光信号がポンプ信号及びアイドル信号を含まないように、出力光信号を生成するために、第３の波長固有処理（ＷＳＰ−２）が第４の光信号に対して実行されても良い。
【００８８】
本願明細書に開示のように、光信号を増幅する方法及びシステムは、２次光非線形性を有する第１のブラッグ反射導波路（ＢＲＷ）における光ポンプを用いて、入力信号のアイドル信号を生成するステップを有する。位相及び振幅調節が、第１のＢＲＷからの出力を用いて実行される。入力信号の光パワー監視は、パワー等化のために使用されても良い。位相感応型増幅信号は、光ポンプを用いて第２のＢＲＷにおいて生成される。入力信号の光パワー監視は、パワー等化のために使用されても良い。
【００８９】
以上に開示した主題は、説明のためであり、限定ではないと考えられるべきである。また、添付の特許請求の範囲は、本開示の真の精神及び範囲に包含される全ての変更、拡張及び他の実施形態を包含することを意図している。したがって、法により認められる最大範囲まで、本開示の範囲は、特許請求の範囲及びその等価物の最も広い許容可能な解釈により決定されるべきであり、前述の詳細な説明により限定又は制限されるべきではない。
【００９０】
以上の実施形態に加えて、更に以下の付記を開示する。
（付記１）  光信号を増幅する方法であって、
増幅のために第１の光信号を受信するステップと、
光ポンプと前記第１の光信号とを含む第２の光信号を生成するステップと、
第３の光信号を生成するために、２次光非線形性を有する第１のブラッグ反射導波路（ＢＲＷ）を通じて前記第２の光信号を送信するステップであって、前記第３の光信号はアイドル信号を含む、ステップと、
第４の光信号を生成する位相感応型増幅を実行するために、２次光非線形性を有する第２のＢＲＷを通じて前記第４の光信号を送信するステップと、
を有する方法。
（付記２）  前記第１の光信号は、波長分割多重される複数の波長チャネルを含む、付記１に記載の方法。
（付記３）  前記波長チャネルの各々は、Ｘ偏波成分及びＹ偏波成分を含む直交二重偏波変調を用いて変調される、付記２に記載の方法。
（付記４）  前記波長チャネルは、ＰＳＫ（phase−shift  keying）、ＦＳＫ（frequency−shift  keying）、ＡＳＫ（amplitude−shift  keying）、及びＱＡＭ（quadrature  amplitude  modulation）のうちの少なくとも１つを用いて変調される、付記２に記載の方法。
（付記５）  前記光ポンプ、前記第１のＢＲＷ、及び前記第２のＢＲＷは、集積半導体素子に含まれる、付記１に記載の方法。
（付記６）  前記光ポンプ及び前記アイドル信号を含まない出力光信号を生成するために、前記第４の光信号に対して波長選択処理を実行するステップ、
を更に有する付記２に記載の方法。
（付記７）  前記波長選択処理を実行するステップは、
前記第４の光信号の中の前記波長チャネルのうちの少なくとも１つのパワーレベルを減衰するステップ、
を更に有する、付記６に記載の方法。
（付記８）  光ポンプを生成するポンプソースと、
前記光ポンプを第１の光信号に結合して第２の光信号を生成するカプラと、
前記第２の光信号から第３の光信号を生成する第１の非線形要素（ＮＬＥ）段であって、前記第３の光信号はアイドル信号を含み、前記第１のＮＬＥ段は２次光非線形性を有する第１のブラッグ反射導波路（ＢＲＷ）を含む、第１のＮＬＥ段と、
前記第３の光信号から第４の光信号を生成する第２のＮＬＥ段であって、前記第２のＮＬＥ段は、前記第３の光信号に対して位相感応型増幅を実行し、２次光非線形性を有する第２のＢＲＷを含む、第２のＮＬＥ段と、
を有する光増幅器。
（付記９）  前記第１の光信号は、波長分割多重される複数の波長チャネルを含む、付記８に記載の光増幅器。
（付記１０）  前記波長チャネルの各々は、Ｘ偏波成分及びＹ偏波成分を含む直交二重偏波変調を用いて変調される、付記９に記載の光増幅器。
（付記１１）  前記波長チャネルは、ＰＳＫ（phase−shift  keying）、ＦＳＫ（frequency−shift  keying）、ＡＳＫ（amplitude−shift  keying）、及びＱＡＭ（quadrature  amplitude  modulation）のうちの少なくとも１つを用いて変調される、付記９に記載の光増幅器。
（付記１２）  前記光ポンプ、前記第１のＢＲＷ、及び前記第２のＢＲＷは、集積半導体素子に含まれる、付記８に記載の光増幅器。
（付記１３）  前記第４の光信号に対して波長選択処理を実行して、前記光ポンプ及び前記アイドル信号を含まない出力光信号を生成する波長固有処理要素であって、前記の波長固有処理は、前記第４の光信号の中の波長チャネルのうちの少なくとも１つのパワーレベルの減衰を有効にするステップを含む、波長固有処理要素と、
を更に有する付記８に記載の光増幅器。
（付記１４）  光信号送信経路を介して光信号を送信する送信機と、
前記光信号送信経路から前記光信号を受信する受信機と、
前記光信号送信経路の中にある光増幅器と、
を有し、前記光増幅器は、さらに、
光ポンプを生成するポンプソースと、
前記光ポンプを第１の光信号に結合して、第２の光信号を生成するカプラであって、前記第１の光信号は、前記光信号の少なくとも一部を含む、カプラと、
前記第２の光信号から第３の光信号を生成する第１の非線形要素（ＮＬＥ）段であって、前記第３の光信号はアイドル信号を含み、前記第１のＮＬＥ段は２次光非線形性を有する第１のブラッグ反射導波路（ＢＲＷ）を含む、第１のＮＬＥ段と、
前記第３の光信号から第４の光信号を生成する第２のＮＬＥ段であって、前記第２のＮＬＥ段は、前記第３の光信号に対して位相感応型増幅を実行し、２次光非線形性を有する第２のＢＲＷを含む、第２のＮＬＥ段と、
を有する、光通信システム。
（付記１５）  前記第１の光信号は、波長分割多重される複数の波長チャネルを含む、付記１４に記載の光通信システム。
（付記１６）  前記波長チャネルの各々は、Ｘ偏波成分及びＹ偏波成分を含む直交二重偏波変調を用いて変調される、付記１５に記載の光通信システム。
（付記１７）  前記波長チャネルは、ＰＳＫ（phase−shift  keying）、ＦＳＫ（frequency−shift  keying）、ＡＳＫ（amplitude−shift  keying）、及びＱＡＭ（quadrature  amplitude  modulation）のうちの少なくとも１つを用いて変調される、付記１５に記載の光通信システム。
（付記１８）  前記光ポンプ、前記第１のＢＲＷ、及び前記第２のＢＲＷは、集積半導体素子に含まれる、付記１４に記載の光通信システム。
（付記１９）  前記第４の光信号に対して波長選択処理を実行して、前記光ポンプ及び前記アイドル信号を含まない出力光信号を生成する波長固有処理要素であって、前記の波長固有処理は、前記第４の光信号の中の波長チャネルのうちの少なくとも１つのパワーレベルの減衰を有効にするステップを含む、波長固有処理要素と、
を更に有する付記１４に記載の光通信システム。
【符号の説明】
【００９１】
２００  光信号を増幅するＢＲＷ非線形要素
２０２  ＢＲＷ
２０２−１  側面図
２０２−２  小面図
２０７  アイドル信号
２０８  光ポンプ
２０９  アイドル信号
２１０  光信号
２２０  突起導波路
２２２  光チャネル
２３０  入力光信号
２３２  出力光信号
【図１】
2017097347.tif 000003
【図２】
2017097347.tif 000004
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2017097347.tif 000006
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2017097347.tif 000008
【図５】
2017097347.tif 000009
【図６Ａ】
2017097347.tif 000010
【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
2017097347.tif 000014
【図６Ｆ】
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【図７】
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