JP2006072354A - 波長追従型分散補償器 - Google Patents
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Abstract
【課題】光ファイバ内の波長分散の修正について、簡単な構成で大きい分散レンジと広い光帯域幅を持つ可変分散補償器を提供する。
【解決手段】モニタは分散補償器のフリースペクトルレンジ又はその約数若しくは倍数に一致するフリースペクトルレンジを持つマッハツェンダー干渉計を含む。モニタの２つの出力は差動検出制御回路の２つの光検出器に結合される。差動検出制御回路は光検出器間の電流差を用いて温度制御器を制御し、モニタ及び分散補償器の温度を設定する。このようにして、ＷＴ−ＤＣは自動的に入力信号の波長に追従する。好適な実施例では、モニタ及び分散補償器は同じプレーナ光波回路チップに集積され、半波プレートを含む。モニタが分散補償器と同じチップ上に統合さるので、最小限のコストでモニタ及び分散補償器の波長が温度に追従することを確実にする。
【選択図】図１
【解決手段】モニタは分散補償器のフリースペクトルレンジ又はその約数若しくは倍数に一致するフリースペクトルレンジを持つマッハツェンダー干渉計を含む。モニタの２つの出力は差動検出制御回路の２つの光検出器に結合される。差動検出制御回路は光検出器間の電流差を用いて温度制御器を制御し、モニタ及び分散補償器の温度を設定する。このようにして、ＷＴ−ＤＣは自動的に入力信号の波長に追従する。好適な実施例では、モニタ及び分散補償器は同じプレーナ光波回路チップに集積され、半波プレートを含む。モニタが分散補償器と同じチップ上に統合さるので、最小限のコストでモニタ及び分散補償器の波長が温度に追従することを確実にする。
【選択図】図１
Description
本発明は一般に光分散補償器に関し、より具体的には波長追従型の分散補償器を実施するための方法及び装置に関する。
光信号の分散補償器（ＤＣ）は光ファイバ内の色分散を修正し、特に１０Ｇｂ／ｓ以上のビットレートのものに対して有用である。さらに、分散補償器に対して調整可能な、いわゆる「可変」な量の分散を持つことは有利であり、システムの実施を容易にするものである。また、可変分散補償器（ＴＤＣ）が無色(colorless)であれば有利である。即ち、１つのデバイスが多くのチャネルを同時に補償し、又はシステム内のどのチャネルも補償するよう選択可能なものとすることもできる。
以前に提案された無色ＴＤＣはリング共振器、バーチャリ・イメージ・フェーズ・アレイ（ＶＩＰＡ）、カスケード型マッハツェンダー干渉計（ＭＺＩ）、温度調整型エタロン、サーマルレンズ付き波長グレーティング・ルーター（ＷＧＲ）、及び変形可能なミラー付きのバルクグレーティングを含む。
発明者の最新の出願：発明の名称「TUNABLE DISPERSION COMPENSATOR」、２００４年１月２０日出願、シリアル番号１０／７６０５１６において、発明者は無色マッハツェンダー干渉計に基づく可変分散補償器を実施するための方法及び装置を開示した。このＴＤＣは非常に簡単な設計で大きな分散レンジを達成できるものの、非常に狭い光帯域幅しか持たないという欠点がある。それは、送信機の波長とＴＤＣの中心波長との間で、ＴＤＣの１つのフリースペクトルレンジについて、約＋／−２０ｐｍのずれを許容できる。このＴＤＣ光帯域幅は波長固定型の送信機には許容できるものであるが、多くのアプリケーションはいわゆるＴＤＭと言われる波長固定型でない送信機を用いるものである。ＴＤＭ送信機は通常、寿命期間に亘って＋／−１００ｐｍの波長ドリフト仕様を有し、それはＴＤＣ光帯域幅に対して大き過ぎるものとなる。
この光帯域幅の制限を克服し、ＴＤＭ送信機に対する波長ドリフト仕様を満足するために、発明者は、３つのＭＺＩステージを持つＴＤＣのうち２つの外側のＭＺＩにおいて位相シフターを調整することによってＴＤＣをＴＤＭ送信機レーザー波長に固定することを開示した。例えば、２つの外側のＭＺＩにおける長い方のアームの位相シフターに対する駆動を同時に増すことで、ＴＤＣはより長い波長に調整できる。この固定についてのフィードバック制御メカニズムは、これらの外側のＭＺＩ位相シフターを同時に特定の周波数でディザリングすることによって、及びＴＤＣからの出力パワーをタップ及び光検出器を用いて測定することによって、標準ピーク検出フィードバック制御を用いて導かれる。
しかし、ディザリングの使用によって、ＴＤＣを介して及びシステム上に伝送されるデータ変調された波長信号に光変調を付加してしまい、その波長信号上で変調されたデータを検出するための受信機の能力に影響を与えることになる。さらに、波長信号のデータ変調がディザリングとして現れるので、不利なことにＴＤＣがその中心波長を変化させてしまい、分散補償に影響を及ぼす。さらに、そのようなディザリング技術は低い分散の設定に対しては充分には作用しない。
従って、大きな分散補償レンジを持ち、寿命に亘って＋／−１００ｐｍのＴＤＭ送信機の波長ドリフト仕様を満足するＴＤＣへの要求は絶えない。
本発明に従って、発明者は、受信入力信号の波長を追従する波長追従型の分散補償器（ＷＴ−ＤＣ）を実施するための方法及び装置を開示する。ＷＴ−ＤＣは入力信号光モニタ、差動検出制御回路、温度制御器、及び入力信号分散補償器（ＤＣ）を含む。モニタは、ＤＣのフリースペクトルレンジ又はその整数倍若しくは約数に相当するフリースペクトルレンジを持つマッハツェンダー干渉計を含む。モニタの２つの出力は差動検出制御回路の２つの光検出器に結合される。差動検出制御回路は光検出器の間の差動電流を用いて、モニタ及びＤＣの温度を設定するための温度制御器を制御する。このようにして、ＷＴ−ＤＣは自動的に入力信号の波長を追従する。好適な実施例において、モニタ及びＤＣは同じプレーナ光波回路チップ上に集積される。モニタはＤＣと同じチップに集積されるので、最小の追加コストで済み、モニタとＤＣの波長とが温度とともに追従することを保障する。他の好適な実施例では、更に性能を向上するためにＤＣが可変の分散を持つようにする。以降、用語「ＤＣ」は、発明の範囲を変えることなく、固定又は可変なものいずれかの分散補償器を特定するものとして用いる。
より具体的には、本発明のＷＴ−ＤＣの一実施例において、補償器は、
時間に対して変動する波長を持つ入力信号を受信するための、温度依存性の波長特性を持ち基準波長で動作する色分散補償器（ＤＣ）、
入力信号を受信して２つの光出力信号を生成するための、温度依存性の波長特性を持ちＤＣと同じ基準波長で動作する波長モニタ、
２つの光出力信号を検出し、受信入力信号がＤＣの基準波長に対して不整合な場合にそれを示す制御信号を生成するための差動検出制御回路、及び
制御信号に応答して、ＤＣ及び波長モニタの基準波長を変化させて受信入力信号の波長に整合するように、ＤＣ及び波長モニタの温度を変化させるための温度制御器からなる。
時間に対して変動する波長を持つ入力信号を受信するための、温度依存性の波長特性を持ち基準波長で動作する色分散補償器（ＤＣ）、
入力信号を受信して２つの光出力信号を生成するための、温度依存性の波長特性を持ちＤＣと同じ基準波長で動作する波長モニタ、
２つの光出力信号を検出し、受信入力信号がＤＣの基準波長に対して不整合な場合にそれを示す制御信号を生成するための差動検出制御回路、及び
制御信号に応答して、ＤＣ及び波長モニタの基準波長を変化させて受信入力信号の波長に整合するように、ＤＣ及び波長モニタの温度を変化させるための温度制御器からなる。
他の実施例では、波長モニタが１つの光出力信号のみを生成し、検出制御回路がその信号を検出し制御信号を生成する。他の実施例では、ＤＣ及び波長モニタ双方が同じチップ（又は基板）上に配置される。１つの特徴によると、Ｎを自然数として、ＤＣのフリースペクトルレンジ（ＦＳＲ）はモニタのＦＳＲのＮ倍又は１／Ｎ倍に等しい。他の特徴によると、入力信号が複数波信号の場合、ＤＣのＦＳＲは、自然数Ｍで割られる複数波信号のチャネル間隔に等しい。さらに他の実施例では、ＷＴ−ＤＣは、光送信機、光増幅器、光ファイバ、波長マルチプレクサ、波長ディマルチプレクサ及び光受信機等の光学部材の１以上のからなる光学装置の部分として統合される。
本発明は、付随する図面を参照にして記載される以下の詳細な説明を検討することによって、より深く理解できるであろう。
以下の説明において、異なる図面における同一の符号は同一の要素を表すものである。さらに、符号について、上一桁はその要素が最初に示される図面を示すものである（例えば、１０１は最初に図１に示されるものである）。
以下の説明において、異なる図面における同一の符号は同一の要素を表すものである。さらに、符号について、上一桁はその要素が最初に示される図面を示すものである（例えば、１０１は最初に図１に示されるものである）。
図１を参照すると、本発明による波長追従型の分散補償器（ＷＴ−ＤＣ）の例示的ブロック図が示されている。本発明のＷＴ−ＤＣ１００は（１）温度依存性の波長光信号の分散補償器（ＤＣ）１１０、（２）温度依存性の波長モニタ１２０、（３）差動検出制御回路１３０、（４）ＤＣ１１０及び波長モニタ１２０双方の温度を変化させるための温度制御器１４０の４つの基本装置を含む。本発明のＷＴ−ＤＣ、ＤＣ１１０及び波長モニタ１２０の好適な実施例は、共通の基板又はチップ上に実装される。他の実施例では、ＤＣ１１０は固定の分散補償のために設けられる。さらに他の実施例では、ＤＣ１１０及び波長モニタ１２０が偏波非依存となるように半波プレートが追加される。
ＤＣ１１０は、発明者の係属中の出願：発明の名称「TUNABLE DISPERSION COMPENSATOR」、２００４年１月２０日出願、シリアル番号１０／７６０５１６（以下、従来のＴＤＣ出願という）に記載されるどの実施例を用いても実施でき、ここに参照として取り込まれる。簡単に説明すると、その出願は、３個だけのＭＺＩステージと１つの制御電圧に応答する２個の調整可能な結合器を有する無色マッハツェンダー干渉計に基づく可変分散補償器を実施するための方法及び装置について記載するもので、それにより装置を小型化、低電力化し、並びに製造、試験及び動作を簡単にするものである。ＴＤＣは、ＴＥ偏波をＴＭ偏波に変換するための中間ステージＭＺＩの２つの経路長の中間点を横切って位置する半波プレートを用いて偏波非依存を達成するものである。このようなＭＺＩに基づくＴＤＣの２５ＧＨｚのフリースペクトルレンジを持つバージョンは、１０Ｇｂ／ｓ信号に対して２１００ｐｓ／ｎｍまでを補償することができる。フリースペクトルレンジ（ＦＳＲ）を整数で割ったシステムチャネル間隔に等しくすることで、ＴＤＣが多くのチャネルを同時に補償し、また、波長が異なるチャネル間を跨いでいる場合についてＴＤＣの調整なしに補償することが可能となる。
例えば、フリースペクトルレンジ２０ＧＨｚと３３．３ＧＨｚと同様に、２５ＧＨｚのフリースペクトルレンジによって、ＴＤＣが１００ＧＨｚグリッド上の複数のチャネルを補償することを可能とする。従来のＴＤＣ出願はＴＤＣが調整可能な分散補償とするために設けられたＴＤＣを記載するのに対し、本発明のＷＴ−ＤＣ１００の動作はＤＣ１１０が調整可能な分散補償を持つことを必要としない。もっとも、調整可能な分散補償ＤＣ１１０は好ましい実施例ではある。さらに、従来のＴＤＣ出願はＴＤＣが半波プレートを含むものとして記載しているのに対し、本発明のＷＴ−ＤＣ１００の動作はＤＣ１１０が半波プレートを持つことを要しない。但し、本発明の好適に実施例においては、共通半波プレートがＤＣ１１０及び波長モニタ１２０に追加され、それら双方を偏波非依存としている。
従来のＴＤＣ出願は大きな分散レンジを非常に簡素な設計で達成するものであるが、非常に狭い光帯域幅しか持たないという欠点がある。それは、送信機の波長とＴＤＣの中心波長との間で、ＴＤＣのフリースペクトルレンジのうちの１つにおいて、約＋／−２０ｐｍのずれを許容できる。このことは波長固定型の送信機には許容できるものであるが、多くのアプリケーションはいわゆるＴＤＭと言われる波長固定型でない送信機を用いるものである。このようなＴＤＭ送信機は通常、寿命期間に亘って＋／−１００ｐｍの波長ドリフト仕様を有する。ＴＤＣにこの幅をカバーするだけの広い帯域幅を持たせ、それでも同じ分散レンジを達成するためには、ＴＤＣをより大型化してより複雑にする必要がある。
従来のＴＤＣ出願において、波長固定型の送信機レーザーがシステム内で用いられる場合、光帯域幅は概して充分である。しかし、システムによっては、レーザー波長の不確定要素がＴＤＣ光帯域幅に対して大き過ぎるものとなる。そのような場合、従来のＴＤＣ出願において、発明者は、２つの外側のＭＺＩにおける位相シフターを調整することによってＴＤＣをレーザー波長に固定することができると述べた。例えば、２つの外側のＭＺＩにおける長い方のアームの位相シフターの駆動を同時に増すことで、ＴＤＣをより長い波長に調整できる。この固定のためのフィードバックは、これらの外側のＭＺＩ位相シフターを同時に特定の周波数でディザリングすることによって、及びＴＤＣからの出力パワーをタップ及び光検出器を用いて測定することによって、標準ピーク検出フィードバック制御を用いて導くことができる。
しかし、ディザリングの使用によって、ＴＤＣを介して（システム上に）伝送されるデータ変調された波長信号に光変調を付加してしまい、その波長信号上で変調されたデータを検出するための受信機の能力に影響を与えることになる。さらに、波長信号のデータ変調がディザリングとして現れるので、不利なことにＴＤＣがその中心波長を変化させてしまい、分散補償に影響を及ぼす。さらに、そのようなディザリング技術は低い分散の設定に対しては充分には作用しない。
図１を参照すると、本発明の新規なＷＴ−ＤＣ１００によって、ＤＣ１１０を波長固定型でない送信機レーザーからもたらされる入力信号に対して調整するための独自の解決策が提供される。本発明のＷＴ−ＤＣ１００は、ＤＣ１１０及び光波長モニタ１２０を同じプレーナ光波回路チップ又は基板１５０上に統合するものである。ＤＣ１１０及び波長モニタ１２０双方が温度依存性の波長特性を持っているので、チップ１５０の温度を変化させて、ＤＣ１１０及び波長モニタ１２０の基準（又は中心）動作波長を変化させる。差動検出制御回路１３０は波長モニタ１２０からの出力をモニタして受信入力（INPUT）信号（例えば、受信される波長固定型でない送信機レーザーの信号）とＤＣ１１０の基準動作波長との間の何らかの差を判定し、チップ１５０の温度を制御するのに用いられる制御信号１３８を生成する。この制御信号１３８によってチップ又は基板１５０の温度を変化させる温度制御器１４０を制御する。上述のようにして、光波長モニタ１２０、差動検出制御回路１３０及び温度制御器１４０を用いて、ＤＣ１１０の中心波長が受信入力（INPUT）信号に整合するようにチップ１５０の温度を調整する。
温度センサー１３３によって制御回路１３２に温度読み込み値が供給される。制御回路１３２は温度読み込み値を用いて、ＷＴ−ＤＣ１００が待機モードにある時、又は入力（INPUT）信号が受信されない時に温度が変動しないようにする。
波長モニタ１２０は、ＤＣ１１０のフリースペクトルレンジ又はその整数倍に一致するフリースペクトルレンジを持つマッハツェンダー干渉計（ＭＺＩ）装置を含む。なお、ＷＴ−ＤＣ１００への入力（INPUT）信号は通常、時間に亘って変化し得る波長を持つ送信機からのレーザー信号又は他の光波長信号である。この入力（INPUT）信号は分波器又はタップ１０１に結合され、その一方の出力はＤＣ１１０の入力に結合され、他方の出力は波長モニタ１２０の入力に結合される。波長モニタ１２０の２つの光出力１０２は差動検出制御回路１３０の差動検出器１３１の入力に結合される。光入力が２つの光検出器１３５及び１３６に結合され、その出力は減算器１３７において減算され、差動直流電流を形成する。差動直流電流は制御回路１３２に接続され、チップ（又は基板）１５０の温度を調整するために温度制御器１３０で用いられる制御信号１３８を生成する。従って、光検出器１３５と１３６間の差動直流電流は、ＤＣ１１０及び波長モニタ１２０双方の温度を制御するために用いられる。ＤＣ１１０及び波長モニタ１２０双方は好ましくは同じチップ（又は基板）１５０に配置されるが、そうでなくてもよい。ＤＣ１１０及び波長モニタ１２０双方は、同じ一般群遅延、透過率、及び温度依存性の波長特性を呈することにおいて双方が非常によく似たＭＺＩ装置を用いて実施される。
ＤＣ１１０及び波長モニタ１２０双方が一致する温度依存性の波長特性を有し、双方が同じチップ１５０上に形成されているので、チップ１５０の温度を変化させることは、同様にＤＣ１１０及び波長モニタ１２０の基準（中心）動作波長双方に影響を与える。結果として、チップ１５０の温度の何らかの上昇／低下による調整によって、ＷＴ−ＤＣ１００がその基準波長を上昇／低下させて入力（INPUT）信号の波長におけるいかなる変化にも自動的に追従することを可能とする。本発明のＷＴ−ＤＣ１００はＤＣ１１０と同じチップ１５０上に波長モニタ１２０を集積するので、波長モニタ１２０はチップ１５０に対して少ない追加コストしかもたらさない。
さらなる改善として、半波プレート１２１がＭＺＩの両アームに対して対称な位置に追加される。従って、例えば、受信光信号のＴＥ偏波光波部分が、ＭＺＩの第１の片側部分１２２における長い方のアームを介して伝搬すると、半波プレート１２１はＴＥ偏波光波を回転するので、それはＴＭ偏波光波となり、ＭＺＩの第２の片側部分１２３を介して長い方のアームを伝搬する。それに対応して、受信光信号のＴＭ偏波光波部分が、ＭＺＩの第１の片側部分１２２における短い方のアームを介して伝搬し、半波プレート１２１はＴＭ偏波光波を回転するので、それはＴＥ偏波光波となり、ＭＺＩの第２の片側部分１２３を介して短い方のアームを伝搬する。
上記の説明とは逆に、ＴＥ光波部分とＴＭ光波部分の役割を逆にすることもできる。即ち、ＭＺＩの第１の片側部分１２２において、ＴＭ光波部分が長い方のアームを介して伝搬し、ＴＥ光波部分が短い方のアームを介して伝搬するようにすることもできる。
結果として、半波プレート１２１は、ＴＥ偏波の光波とＴＭ偏波の光波との間の差動偏波依存波長シフト（ＰＤＷ）を、それらがＭＺＩを通過するにつれて、なくすことができる。
本発明の他の側面によると、半波プレート１２１及び係属中の出願にも記載されたＴＤＣの半波プレート１１１は、ＭＺＩとＤＣ１１０双方に偏波非依存性を与える共通の半波プレートとして結合することができる。
図１、２Ａ及び２Ｂを併せて参照して、ＷＴ−ＤＣ１００の特定の動作特性が記載される。図２Ａ及び２Ｂは、入力（INPUT）信号がＤＣ１１０の中心（基準）波長２１３に対して整合する場合（図２Ｂ）及び不整合な場合（図２Ａ）のＤＣ１１０の分散及び群遅延並びに波長モニタ１２０の透過率を示すものである。なお、波長モニタ１２０の分散及び群遅延特性（図示せず）はＤＣ１１０に対して示すものとほぼ同じになる。図２Ｂに示すように、整合状態にある時は、入力（INPUT）信号はＤＣ１１０の中心波長と同じ波長２１３を持ち、分散帯域幅２１４の中心に来る（ここで、ＤＣ１１０の分散値は最大レンジにある）。分散帯域幅２１４はＤＣ１１０の動作波長幅を表している。整合状態においては、ＤＣ１１０の群遅延は２１１によって示すようにゼロである。整合状態においては、２１２に示すように、波長モニタ１２０の出力ポートＯ１とＯ２は等しい透過率レベルにある。結果として、減算器１３７の出力はゼロになり、制御回路１３２は、温度制御器１４０にチップ１５０を現在の温度レベルに維持させるような値の制御信号１３８を生成する。
図２Ａを参照する。不整合状態の時、入力（INPUT）信号は、ＤＣ１１０の中心波長２１３２の上２２３或いは下２２４の値に変化した（例えば、ドリフトした）波長を持つ。入力（INPUT）信号が、ＤＣの中心波長２１３よりも高い波長２２３を持つとき、ＤＣ１１０の分散は、２２０で示すようにまだ最大レンジの値に収まるもののその帯域幅の右側２３１にオフセットされ、ＤＣ１１０の群遅延は２２１で示すようにその整合値２３３に対して負の値２３２となる。この不整合状態において、波長モニタ１２０では、その出力ポートＯ１が出力ポートＯ２の透過率レベル２３５よりも高い透過率レベル２３４となる。結果として、減算器１３７の出力は正の値となり、制御回路１３２は、ＤＣ１１０の中心波長２１３が入力（INPUT）信号の波長２２３に整合するところまで上昇されるまで、温度制御器１４０にチップ１５０を調整（上昇又は低下）させる値の制御信号１３８を生成する。ＤＣ１１０の中心波長２１３が再び入力（INPUT）信号の波長２２３に整合すると、減算器１３７の出力はゼロになり、制御信号１３８は温度制御器１４０にチップ１５０を現在の温度レベルに維持させるような値に留まる。
同様にして、入力（INPUT）信号の波長がＤＣの中心波長２１３より低い値２２４まで変化した時、ＤＣ１１０の分散は２２０に示す通りまだその最大レンジ値内のものであるが、その帯域幅の左側にずれている。また、ＤＣ１１０の群遅延は２２１に示す通りその整合値に対して正の値となる。この不整合状態では、波長モニタ１２０はその出力ポートＯ２が出力ポートＯ１よりも高い透過率レベルになるようにする。結果として、減算器１３７の出力は負となり、制御回路１３２は、ＤＣ２２３の中心波長が入力（INPUT）信号の波長２２４に整合するところまで減少するまで、温度制御器１４０にチップ１５０の温度を適切に調整させるような値の制御信号１３８を生成する。ＤＣ１１０の中心波長２１３が入力（INPUT）信号の波長２２４に再び整合されると、減算器１３７の出力は再びゼロになり、制御信号１３８は再び、温度制御器１４０がチップ１５０を現在の温度レベルに維持させるような値となる。
図３は、複数波のＷＴ−ＤＣ１００の構成について、ＷＴ−ＤＣ１００のフリースペクトルレンジ（ＦＳＲ）に亘る波長を持つ分散特性の変動をプロットしたものである。図示するように、入力（INPUT）信号が複数波信号（例えば、波長分割多重信号）である場合、ＷＴ−ＤＣ１００のＦＳＲは自然数Ｍによって割られた複数波信号のチャネル間隔に等しい間隔を持たなくてはならない。従って、図示された例において、ＷＴ−ＤＣ１００のＦＳＲは複数波信号のチャネル間隔に等しいので、波長チャネル１及び２はそれぞれＦＳＲで離隔された異なる分散帯域幅に収まる。なお、このような複数波ＷＴ−ＤＣ１００の構成では、ＦＳＲＭｏｎ＝Ｎ・ＦＳＲＤＣである。ここで、ＦＳＲＭｏｎはモニタ１２０のＦＳＲであり、ＦＳＲＤＣはＤＣ１１０のＦＳＲであり、Ｎは自然数である。従って、ＦＳＲＭｏｎはＮ・Ｍの複数波信号のシステムチャネル間隔に等しい。ＤＣ１１０がシステムチャネル間隔に等しいＦＳＲを持たせることによって、整数によって割られたＦＳＲＭｏｎが、ＤＣ１１０が多くのチャネルを同時に補償し、あるいは波長が異なるチャネルを跨ぐ場合についてＤＣ１１０の調整なしに補償することを可能とする。
制御信号１３８について、２つの検出器１３５と１３６の差動を用いて上述した。代替の実施例では、１３５のような１つの検出器だけを用いて入力信号をモニタする。このような構成において、制御回路１３２は検出器１３５からの出力信号１３９を受信電力レベル信号１６０（例えば、内部のタップから（図示しない）光増幅器がＷＴ−ＤＣの前段又は後段いずれかに接続されるもの）に対して補償して制御信号１３８を決定する。他の代替の検出器の実施例は、入力信号が所定の変調方式（例えば、単一の変動周波数、固定の周波数、周期的な信号又はディザリングされた信号）で波長変調されている場合についてのものである。１つの例示的構成は、よくあることであるがディザリングされた信号が用いられる場合、入力レーザーが、それに印加された誘導ブリリュアン散乱抑圧トーンを持つ場合等についてのものである。そのような実施例では、１３５のような１つだけの検出器を用いて、制御信号１３８に対するディザリングされた信号の信号処理を用いることができる。これは、入力信号の波長の変調によって検出器１３５がその変調を検出し、そして検出された変調の振幅は信号とモニタとの間の波長整合性に依存するからである。
図４は図１のＷＴ−ＤＣ１００の一実施例における断面図を示すものである。図示するように、チップ又は基板１５０は金属又は他のタイプの放熱要素４０１上に実装される。温度−電気変換又は他のタイプの冷却要素である温度制御器１４０が放熱要素４０１に熱的に結合される。ＷＴ−ＤＣ１００が待機モードにある場合、又は入力（INPUT）信号が受信されない場合、制御回路１３２は温度読み取り値を温度センサー１３３から及び入力を減算器１３７から受信し、それに応答して制御器１４０を制御するための制御信号１３８を生成する。このように、制御回路１３２は、ＷＴ−ＤＣ１００が待機モードにある時又は入力（INPUT）信号が受信されない時にチップ又は基板１５０の温度を制御する。
図５は、図１のＷＴ−ＤＣ１００の小型プレーナ導波路のレイアウトを示すものである。図示するように、入力（INPUT）信号がコネクタ５０１を介して分波器又はタップ１０１に結合され、その出力の一方がＤＣ１１０の入力に結合され、他方の出力が波長モニタ１２０の入力に結合される。波長モニタ１２０の２つの光出力１０２がコネクタ５０１を介して差動検出器１３１の入力に結合される。ＤＣ１１０の出力（OUTPUT）がコネクタ５０１を介して結合されてＷＴ−ＤＣ１００の出力（OUTPUT）となる。分波器１０１、波長モニタ１２０及びＤＣ１１０について示されるレイアウト構成を用いることにより、ＷＴ−ＤＣ１００に対する小型なプレーナ導波路レイアウトが得られる。
図６Ａ及び６Ｂは、例示的光伝送システムにおける本発明のＷＴ−ＤＣの使用を示すものである。図６Ａは、第１の場所６００が光送信装置６０１、送信前の分散補償のために用いるＷＴ−ＤＣ６０２、光増幅器６０３及び必要であれば波長マルチプレクサ６０４を含む送信前分散補償システムを示す。出力信号は光学設備６１０を介して、（必要な場合は）波長ディマルチプレクサ６２１、増幅器６２３及び光受信装置６２２を含む第２の場所６２０へ送信される。例示的光伝送システムは双方向のものなので、第１の場所はまた、（必要であれば）ディマルチプレクサ６２１、増幅器６２３及び光受信装置６２２を含み、光学設備６３０を介して第２の場所に接続される。第２の場所は光送信装置６０１、送信前の分散補償のために用いられるＷＴ−ＤＣ６０２、光増幅器６０３及び（必要に応じて）マルチプレクサ６０４を含む。なお、光送信装置６０１及び光受信装置６２２は、トランスポンダー装置６４０として通常は一体化されている。
図６Ｂは、第１の場所６００が光送信装置６０１、光増幅器６０３及び（必要であれば）波長マルチプレクサ６０４を含む送信後分散補償システムを示す。出力信号は光学設備６１０を介して、（必要な場合は）波長ディマルチプレクサ６２１、増幅器６２３、送信後の分散補償のために用いるＷＴ−ＤＣ６０２、光フィルタ６０５（例えば、拡大自然放出（ＡＳＥ）フィルタ）及び光受信装置６２２を含む第２の場所６２０へ送信される。例示的光伝送システムは双方向のものなので、第１の場所はまた、（必要であれば）ディマルチプレクサ６２１、増幅器６２３、ＷＴ−ＤＣ６０２、光フィルタ６０５及び光受信装置６２２を含み、光学設備６３０を介して第２の場所に接続される。第２の場所は光送信装置６０１、光増幅器６０３及び（必要に応じて）マルチプレクサ６０４を含む。ＷＴ−ＤＣ６０２とＡＳＥフィルタ６０５の順序はシステムの性能に影響することなしに入れ替えることができる。
なお、約８０ｋｍより短い長さの標準単一モードファイバ（ＳＳＭＦ）光設備を持つシステムに対しては、通常、分散補償は必要ではない。約８０〜１３５ｋｍの範囲のＳＳＭＦ光設備６１０対しては、図６Ａに示す送信前分散補償システムが適している。約１３５〜１６０ｋｍの範囲のＳＳＭＦ光設備６１０対しては、図６Ｂに示す送信後分散補償システムが適している。
なお、図６Ａ及び６Ｂのシステム構成では、ＷＴ−ＤＣ６０２を、光送信装置６０１、光増幅器６０３、光フィルタ６０５、波長マルチプレクサ６０４、波長ディマルチプレクサ６２１及び光受信機６２２等の１以上の光学部材と統合してもよい。例えば、ＷＴ−ＤＣ６０２をモノリシックにレーザー及び光変調器とＩｎＧａＡｓＰで集積して、組み込み型分散前段補償を持つ光送信機を形成してもよい。
図７Ａは、エルビウム増幅器とともに構成された本発明のＷＴ−ＤＣの例示的設計を示すものである。この構成では、たとえＷＴ−ＤＣデバイス７０５自身が偏波依存性であってもＷＴ−ＤＣ機能が偏波に依存しないようにするために、ＷＴ−ＤＣ７０５が偏波ダイバーシティ手法において構成される。この構成において、偏波保持ファイバ（ＰＭＦ）７０２及び７０３がサーキュレータ／偏波分波器（ＣＰＳ）７０１に公知のやり方で接続（スプライス）される。動作については、サーキュレータによって受信された入力光信号７００が偏波分波器に分波され、ＰＭＦ７０２を介してＷＴ−ＤＣ７０５に結合される。ＷＴ−ＤＣ７０５からの分散補償された光信号は、偏波分波器及びサーキュレータへのＰＭＦ７０３を介してエルビウム増幅器７１０に結合される。サーキュレータ／偏波分波器（ＣＰＳ）７０１によってエルビウム増幅器７１０における入力信号アイソレータ７１１が必要でなくなる。従って、エルビウム増幅器７１０は、エルビウムファイバ出力アイソレータ７１３、並びに順方向ポンプ及び結合器７１４又は逆方向ポンプ及び結合器７１５のいずれかを含むだけでよい。なお、図１のＷＴ−ＤＣ１００が（前述で参照される出願で記載されたように）３つのＭＺＩステージだけで実施される場合、それ自身の偏波非依存性によって比較的簡単に構成され、それゆえＰＭＦ７０２及び７０３並びにサーキュレータ／偏波分波器（ＣＰＳ）７０１を用いる偏波ダイバーシティ手法は必要とはならない。
図７Ｂは、エルビウム増幅器７１０とともに構成された偏波非依存性の反射型の（前記で参照される出願で記載されたような）ＷＴ−ＤＣ７５１を示すものである。サーキュレータ７５０を用いて、入力光信号７００をＷＴ−ＤＣ７５１に結合し、分散補償された光信号をエルビウム増幅器７１０に結合する。
当業者であれば本発明の様々な変更例を想到するであろう。それでもなお、発明の原理に基本的に従うこの明細書の具体的な教示から逸れたもの、及びそれによって技術が洗練された同等物は、明細書及び特許請求の範囲に記載された発明の範囲内のものとみなされる。
１００．ＷＴ−ＤＣ
１０１．タップ、
１０２．光出力
１１０．ＤＣ
１１１．半波プレート
１２０．波長モニタ
１２１．半波プレート
１２２．第１の片側部分
１２３．第２の片側部分
１３０．差動検出制御回路
１３１．差動検出器
１３２．制御回路
１３３．温度センサー
１３５．光検出器
１３６．光検出器
１３７．減算器
１３８．制御信号
１３９．出力信号
１４０．温度制御器
１５０．チップ又は基板
２１３．ＤＣ１１０の中心波長
２１４．分散帯域幅
４０１．放熱要素
５０１．コネクタ
６００．第１の場所
６０１．光送信装置
６０２．ＷＴ−ＤＣ
６０３．光増幅器
６０４．波長マルチプレクサ
６０５．光フィルタ
６１０．光学設備
６２０．第２の場所
６２１．ディマルチプレクサ
６２２．光受信装置
６２３．増幅器
６３０．光学設備
６４０．トランスポンダー装置
７００．入力光信号
７０１．サーキュレータ／偏波分波器（ＣＰＳ）
７０２．偏波維持ファイバ（ＰＭＦ）
７０３．偏波維持ファイバ（ＰＭＦ）
７０５．ＷＴ−ＤＣ
７１０．エルビウム増幅器
７１１．入力信号アイソレータ
７１３．エルビウムファイバ出力アイソレータ
７１４．順方向ポンプ及び結合器
７１５．逆方向ポンプ及び結合器
７５０．サーキュレータ
７５１．ＷＴ−ＤＣ
１０１．タップ、
１０２．光出力
１１０．ＤＣ
１１１．半波プレート
１２０．波長モニタ
１２１．半波プレート
１２２．第１の片側部分
１２３．第２の片側部分
１３０．差動検出制御回路
１３１．差動検出器
１３２．制御回路
１３３．温度センサー
１３５．光検出器
１３６．光検出器
１３７．減算器
１３８．制御信号
１３９．出力信号
１４０．温度制御器
１５０．チップ又は基板
２１３．ＤＣ１１０の中心波長
２１４．分散帯域幅
４０１．放熱要素
５０１．コネクタ
６００．第１の場所
６０１．光送信装置
６０２．ＷＴ−ＤＣ
６０３．光増幅器
６０４．波長マルチプレクサ
６０５．光フィルタ
６１０．光学設備
６２０．第２の場所
６２１．ディマルチプレクサ
６２２．光受信装置
６２３．増幅器
６３０．光学設備
６４０．トランスポンダー装置
７００．入力光信号
７０１．サーキュレータ／偏波分波器（ＣＰＳ）
７０２．偏波維持ファイバ（ＰＭＦ）
７０３．偏波維持ファイバ（ＰＭＦ）
７０５．ＷＴ−ＤＣ
７１０．エルビウム増幅器
７１１．入力信号アイソレータ
７１３．エルビウムファイバ出力アイソレータ
７１４．順方向ポンプ及び結合器
７１５．逆方向ポンプ及び結合器
７５０．サーキュレータ
７５１．ＷＴ−ＤＣ
Claims (12)
- 波長追従型分散補償器「ＷＴ−ＤＣ」であって、
時間に対して変動する波長を持つ入力信号を受信するための、温度依存性の波長特性を持ち基準波長で動作する色分散補償器、
該入力信号を受信して２つの光出力信号を生成するための、温度依存性の波長特性を持ち該分散補償器と同じ基準波長で動作する波長モニタ、
該２つの光出力信号を検出し、該受信入力信号が該分散補償器の該基準波長に対して不整合な場合にそれを示す制御信号を生成するための差動検出制御回路、及び
該制御信号に応答して、該分散補償器及び該波長モニタの該基準波長を変化させて該受信入力信号の波長に整合するように、該分散補償器及び該波長モニタの温度を変化させるための温度制御器
からなるＷＴ−ＤＣ。 - 請求項１記載のＷＴ−ＤＣにおいて、偏波非依存性を達成するために該分散補償器及び波長モニタ各々が、個別の半波プレートを含み、又は共通の半波プレートを共有するＷＴ−ＤＣ。
- 請求項１記載のＷＴ−ＤＣにおいて、Ｎを自然数として、該分散補償器のフリースペクトルレンジ（ＦＳＲ）が該モニタのＦＳＲのＮ倍又は１／Ｎ倍であるＷＴ−ＤＣ。
- 請求項１記載のＷＴ−ＤＣであって、さらに
基板の温度を判定する温度センサーからなり、該ＷＴ−ＤＣが待機モードにある時、又は入力信号が受信されない時、該差動検出制御回路が該温度センサーからの信号を用いて該温度制御器の温度を決定するＷＴ−ＤＣ。 - 請求項１記載のＷＴ−ＤＣにおいて、該差動検出制御回路が、
該可変の波長モニタからの該２つの光出力信号を検出し、２つの電気信号を生成するための２つの光検出器、
該２つの電気信号から差動信号を生成して、該差動電気出力信号を出力するための減算器、及び
該差動電気出力信号を受信し、そこから該制御信号を生成するための制御回路
からなるＷＴ−ＤＣ。 - 波長追従型分散補償器「ＷＴ−ＤＣ」を動作させる方法であって、
温度依存性の波長特性を持ち、基準波長で動作する色分散補償器において、入力信号を受信するステップ、
温度依存性の波長特性を持ち、該分散補償器と同じ基準波長で動作する波長モニタにおいて、該入力信号を受信して２つの光出力信号を生成するステップ、
該２つの光出力信号を検出し、該受信入力信号の波長が該分散補償器の基準波長に対して不整合な場合にそれを示す制御信号を生成するステップ、及び
該制御信号に応答して、該分散補償器及び該波長モニタの該基準波長を変化させて該受信入力信号の波長に整合するように、該分散補償器及び該波長モニタの温度を変化させるステップ
からなる方法。 - 波長追従型分散補償器「ＷＴ−ＤＣ」であって、
時間に対して変動する波長を持つ入力信号を受信するための、温度依存性の波長特性を持ち基準波長で動作する色分散補償器、
該入力信号を受信するために及び光出力信号を生成するための、温度依存性の波長特性を持ち該分散補償器と同じ基準波長で動作する波長モニタ、
該モニタからの光出力信号を検出し、該受信入力信号が該分散補償器の該基準波長に対して不整合な場合にそれを示す制御信号を生成するための差動検出制御回路、及び
該制御信号に応答して、該分散補償器及び該波長モニタの該基準波長を変化させて該受信入力信号の波長に整合するように、該分散補償器及び該波長モニタの温度を変化させるための温度制御器
からなるＷＴ−ＤＣ。 - 請求項７記載のＷＴ−ＤＣにおいて、偏波非依存性を達成するために該分散補償器及び波長モニタ各々が、個別の半波プレートを含み、又は共通の半波プレートを共有するＷＴ−ＤＣ。
- 請求項７記載のＷＴ−ＤＣにおいて、Ｎを自然数として、該分散補償器のフリースペクトルレンジ（ＦＳＲ）が該モニタのＦＳＲのＮ倍又は１／Ｎ倍であるＷＴ−ＤＣ。
- 請求項７記載のＷＴ−ＤＣであって、さらに
基板の温度を判定する温度センサーからなり、該ＷＴ−ＤＣが待機モードにある時、又は入力信号が受信されない時、該差動検出制御回路が該温度センサーからの信号を用いて該温度制御器の温度を決定するＷＴ−ＤＣ。 - 請求項７記載のＷＴ−ＤＣにおいて、該検出制御回路が、該受信入力信号が該入力信号の基準波長に対して不整合な場合にそれを示す制御信号を生成するために、該入力信号のパワーに比例する受信パワーレベル信号及び該検出された光出力信号を用いるＷＴ−ＤＣ。
- 請求項７記載のＷＴ−ＤＣにおいて、該入力信号が所定の変調方式で変調された波長であり、該検出制御回路がその変調を検出し、それを、該受信入力信号が該入力信号の基準波長に対して不整合な場合にそれを示す制御信号を生成するために用いるＷＴ−ＤＣ。
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