本開示の実施形態を、付随する図面を参照して説明する。
図1Aは、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に従って配置されている光ネットワーク100の実施形態の例を示している。一般的に、光ネットワーク100は、光ネットワークのメインデータを搬送するために使用される同じ波長帯域またはチャネル内で管理データを通信できるように構成され、これを「帯域内管理信号方式」と称する。管理データは、それに制限されるわけではないが、ソース情報、目的地情報、および経路情報、および光ネットワークの他の管理情報を含む、光ネットワーク100の管理に関連している情報を含む。幾つかの実施形態においては、管理データは、光ネットワーク100内の光信号の経路エラーを検出するために使用される。
下記に更に詳細に記述するように、光ネットワーク100は、帯域内管理データ変調を、管理データの制御チャネル変調を通して、管理データのシンボルレート(例えば、幾つかの実施形態における数十メガボー(Mbaud)未満のレート)と比較して相対的に高速なシンボルレート(例えば、幾つかの実施形態における数ギガボー(Gbaud)を超えるレート)においてメインデータも搬送する光信号上に行う。光ネットワーク100の1つ以上のノード102は、メインデータに関連しているオーバヘッドを使用することなく管理データを変調するように構成される。更に、帯域内管理データ変調は、光信号を生成するノード102の光送信器のレーザの位相および/または周波数のドリフトにより、光信号の電力の変動がほとんどまたは全くなく、および、管理データに対する影響がほとんどまたは全くないように行う。
帯域内管理データ変調は、光学ドメインまたは電気ドメインで実現される。光学ドメインで実現する場合は、1つ以上の「追加的」光学構成要素が、ノード102の光送信器における帯域内管理データ変調を達成するために設けられるが、それらの光学構成要素は、帯域内管理データ変調が電気ドメインで実現される実施形態においては設けられない。同様に、光ネットワーク100のノード102の1つ以上の受信器は、光学ドメインまたは電気ドメインにおいて管理データを復調するように構成される。下記に更に詳細に記述されるように、同じまたは他の実施形態においては、1つ以上のノード102の管理データ検出器(「SV検出器」)は、管理データを復調するように構成される。電気ドメインで実現されるときは、光学ドメインにおいて管理データを復調するために使用される1つ以上の「追加的」光学構成要素は省略される。
例示した実施形態において、光ネットワーク100はメッシュ光ネットワークとして示されている。しかし、光ネットワーク100は、ターミナルノードを有する二地点間光ネットワーク、リング光ネットワーク、メッシュ光ネットワーク、または、任意の他の適切な光ネットワーク、または光ネットワークの組み合わせを含む任意の適切な光ネットワークであってよい。
ノード102は、光ファイバで搬送される光信号を介して、互いに情報を通信するように構成できる。光信号は、情報を有する1つ以上の光のビームを、光のビームが、情報の搬送波(「キャリア」とも呼ばれる)として作用するように変調することにより生成される。任意の適切な変調方式が、情報を符号化するために使用され、この中には、それらに制限されるわけではないが、二重偏光四位相偏移変調(DP−QPSK)方式、DP−8PSK変調方式、DP−16PSK変調方式、または任意の適用可能な二重偏光直交振幅変調(DP−QAM)方式(例えば、DP−QAM、DP−8QAM、DP−16QAMなど)を含む二重偏光(DP)変調方式のような、任意の適切な偏光多重化または二重偏光変調方式が含まれる。
各光ビーム上に変調された情報は、メインデータと管理データを含む。メインデータは、顧客データ、または、例えば、光ネットワーク100のユーザによる使用のために光ネットワーク100を通して送信された他のデータを含む。前述したように、管理データは、光ネットワーク100の管理に関連している情報を含み、その例は上記に示した。図2〜5に関して下記に詳細に記述されるように、ノード102の1つ以上の光送信器は、管理データのシンボルレートが、メインデータのシンボルレートと比較して相対的に遅くなるように、光信号上に管理データを変調するように構成される。相対的に低速な管理データのシンボルレートは、管理データの光信号上の帯域内送信が、これもまた光信号上で送信されるメインデータとほとんどまたは全く干渉しないようにすることを可能にする。
低速な帯域内変調は、光信号のキャリアの偏光の変調(「キャリア偏光変調」とも呼ばれ、図1Bに関して記述される)、直交偏光成分間の相対的キャリア位相変調(「相対的キャリア位相変調」とも呼ばれ、図1Cに関して記述される)、および直交偏光成分間の相対的キャリア周波数変調(「相対的キャリア周波数変調」とも呼ばれ、図1Dに関して記述される)を含む1つ以上の変調方式を使用して行う。下記に図2〜5に関して詳細に検討されるように、1つ以上の光送信器は、幾つかの実施形態においては、電気ドメインにおいて管理データを変調するように構成され、他の実施形態においては、光学ドメインにおいて管理データを変調するように構成される。
図1Bは、キャリア偏光変調の例を示しており、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に従って配置されている。キャリア偏光変調に対しては、管理データを、光信号に関連しているキャリアの偏光方向を回転することにより、相対的に遅いシンボルレート(メインデータのシンボルレートと比較して)で変調される。
例えば、図1Bは、DP−QPSK光信号のメインデータ117の配列118での時間t1、t2、およびt3におけるポアンカレ球面119を例示している。ポアンカレ球面119上の配列118の方向は、時間t1、t2、およびt3における光信号のキャリアの偏光方向に依存する。時間t1において、配列118の方向は、ポアンカレ球面119の軸に実質的に整列される。時間t2において、キャリアの偏光方向が、管理データにおける変化に基づいて回転されるので(ポアンカレ球面119の配列118の位置における変化により示されるように)、配列118の方向は変更されている。時間t3において、キャリアの偏光方向は、管理データにおける変更に基づいて、(時間t1におけるときと同じ位置にある配列118により示されているように)その以前の位置へ回転して戻る。従って、管理データは、光信号に関連しているキャリアの偏光方向を調整することにより光信号上に変調される。
例としてのキャリア偏光変調における帯域内管理データ変調レートは、メインデータシンボルレートと比較して相対的に遅い帯域内管理データ変調レートのために、メインデータシンボル周期Tdよりも実質的に長い、関連している管理データシンボル周期TSVを有する。更に、幾つかの例においては、管理データシンボルレートは、光信号が光ネットワークを通して伝搬するときのキャリアの偏光方向の制御されていない回転を考慮することにより選択される。この制御されていない回転は、一般的には相対的に遅いレートで起きる(例えば、数十キロヘルツレンジ)。従って、そのような例においては、管理データのキャリア偏光変調レートは、光ネットワークによる潜在的な制御されていない偏光回転レートよりも速くなり得るが、メインデータのシンボルレートよりも遅い。このため、管理データは、メインデータと、キャリアの制御されていない回転の両者から復号に対して区別される。
図1Bに関して記述されたキャリア偏光変調の実施形態に対しては、本開示の範囲を逸脱することなく変形、追加、または省略を行うことができる。例えば、異なる時間におけるポアンカレ球面119上の配列118の位置と、変化の程度はキャリア偏光変調の単なる概念的描写である。キャリアの偏光方向の実際の変化の程度と、配列118の位置は、特別な設計上の制約と考慮に従って変更できる。
図1Cは、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に従って配置されている、相対的キャリア位相変調を示す例としてのグラフを示している。管理データの相対的キャリア位相変調に対しては、光信号の直交偏光成分間の相対的キャリア位相を変えることにより、管理データを相対的に遅いシンボルレート(メインデータのシンボルレートと比較して)で変調される。更に、相対的キャリア位相変調は、キャリアの偏光方向が、直交偏光成分間の相対的キャリア位相差が変化するときに回転されるので、キャリア偏光変調の特定の形態であってもよい。
図1Cのグラフ124は、相対的キャリア位相変調前の光信号のXおよびY偏光成分のキャリア位相ドリフト121を例示している。グラフ124に例示されているように、XおよびY偏光成分のキャリア位相ドリフト121は、キャリアが単一のレーザを起源とし、XおよびY偏光成分の両者は、レーザの有限線幅に関連しているキャリア位相ノイズにより共に低速でドリフトされるので、実質的に同じであってもよい。対照的に、図1Cのグラフ134は、相対的キャリア位相変調の後のX偏光成分123とY偏光成分125のキャリア位相を例示している。図1Cのグラフ144は、メインデータもまた光信号上で変調された状態でのX偏光成分123とY偏光成分125のキャリア位相を同様に例示している(グラフ144では、X偏光成分123’とY偏光成分125’と示されている)。グラフ134と144に示されているように、X偏光成分123とY偏光成分125間の相対的キャリア位相は変化する。X偏光成分123とY偏光成分125のキャリア位相間の差は管理データに基づいており、図1Cのグラフ154に示されている管理信号126を示す。下記に更に詳細に記述するように、管理信号126は、グラフ144に示されている信号から推定され、グラフ124に示されているキャリア位相ドリフト121は、減少および/または削除される。
更に、上記の図1Bに関して既に記述したように、管理データは、メインデータシンボル周期Tdよりも実質的に長い管理データシンボル周期TSVに関連している変調レートを有する。従って、キャリア偏光変調と同様に、管理データシンボルレートは、メインデータのシンボルレートよりも実質的に遅くてもよい。そのような実施形態は、光信号上の管理データの帯域内送信が、光信号上で同じように送信されているメインデータとほとんどまたは全く干渉しないようにする。更に、キャリア位相ドリフト121は、XおよびY偏光成分123と125それぞれのキャリア位相間の相対的位相差が、キャリア位相ドリフト121に影響されないように、X偏光成分123とY偏光成分125の両者のキャリア位相にドリフトが影響を与えることができるので、相対的キャリア位相変調には、ほとんどまたは全く影響を与えない。
図1Cに関して記述された相対的キャリア位相変調の実施形態に対しては、本開示の範囲を逸脱することなく変形、追加、または省略を行うことができる。例えば、グラフ124、134、144、および154は、相対的キャリア位相変調の単なる概念的描写である。光信号の異なる成分のキャリア位相における実際の相対的変化は、特別な設計上の制約と考慮に従って変更できる。更に、XおよびY偏光成分123と125の周波数は、管理信号126の周波数と同様に変更できる。更に、XおよびY偏光成分の実際の方向は変更できる。
図1Dは、相対的キャリア周波数変調を示す例としてのグラフ128を示しており、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に従って配置されている。管理データの相対的キャリア周波数変調に対しては、光信号の直交偏光成分間の相対的キャリア周波数を変えることにより、例えば、光信号のX偏光成分127とY偏光成分129間の相対的キャリア周波数を変えることにより、管理データは、相対的に遅いシンボルレート(メインデータのシンボルレートと比較して)で変調される。
例えば、グラフ128の上の部分は、光信号に関連しているメインデータの、XおよびY偏光成分127と129それぞれを示している。X偏光成分127とY偏光成分129の少なくとも1つのキャリア周波数は、XおよびY偏光成分127と129それぞれの間の相対的キャリア周波数差が管理データに基づいて変化するように、管理データを光信号上に変調するように調整される。従って、管理データは、光信号のXおよびY偏光成分127と129の間の相対的キャリア周波数差を調整することにより光信号上に変調される。グラフ128に例示されている管理信号130は、X偏光成分127および/またはY偏光成分129の相対的キャリア周波数変調を通して光信号上に載せられる管理データを含む信号の一例である。
更に、図1Bと図1Cに関して既に記述したように、管理データは、メインデータシンボル周期Tdよりも実質的に長い管理データシンボル周期TSVに関連している変調レートを有する。従って、キャリア偏光変調と相対的キャリア位相変調においてと同様に、管理データシンボルレートは、メインデータのシンボルレートよりも実質的に遅い。そのような実施形態は、管理データの帯域内送信が、光信号上で同じように送信されているメインデータとほとんどまたは全く干渉しないようにする。更に、光送信器のレーザによる周波数ドリフトは、XおよびY偏光成分127と129の間の相対的キャリア周波数差が周波数ドリフトにより影響されないように、ドリフトがX偏光成分127とY偏光成分129の両者のキャリアに影響を与えるので、相対的キャリア周波数変調には、ほとんどまたは全く影響を与えないようにする。
図1Dに関して記述された相対的キャリア周波数変調の実施形態に対しては、本開示の範囲を逸脱することなく変形、追加、または省略を行うことができる。例えば、グラフ128は、相対的キャリア周波数変調の単なる概念的描写である。XおよびY偏光成分127と129それぞれの周波数における実際の相対的変化は、特別な設計上の制約と考慮に従って変更される。更に、XおよびY偏光成分127と129それぞれの周波数は、信号126と同様に単なる例であり、特別な設計上の制約と考慮に従って変更される。更に、XおよびY偏光成分の実際の方向は変更される。
図1Aに戻って、上記のように、1つ以上のノード102は、上述したようなキャリア偏光変調、相対的キャリア位相変調、または相対的キャリア周波数変調を使用して光信号上に変調された管理データを復調するように構成されている1つ以上の受信器および/またはSV検出器を含む。従って、1つ以上の受信器は、光信号から管理データを復調して抽出するように構成されている1つ以上のコヒーレント光受信器を含む(図6に関して記述されている)。同じ、または代替の実施形態においては、1つ以上のSV検出器は、同調可能周波数弁別器と、偏光計と、管理データがタップ信号から検出されて抽出されるように、光信号のタップ信号を受信し、タップ信号からの直交偏光成分を分離するように構成されている信号プロセッサを含む(図7に関して詳細に記述されている)。幾つかの実施形態においては、SV検出器は、光受信器に含まれてもよく、他の実施形態においては、SV検出器は光受信器とは別であってもよい。
従って、光ネットワーク100は、管理データシンボルレートと比較して相対的に速いシンボルレートでメインデータも搬送している光信号上に、相対的に遅いシンボルレートで管理データを変調するように構成される。そのような構成により、管理データの低速検出が可能になり、帯域内管理データの変調と、送信と、復調のための追加的な光学構成要素を含まないことが可能になり(幾つかの実施形態において)、メインデータに関連しているオーバヘッドを使用しないことが可能になり、同じ光信号上で送信される管理データとメインデータ間の干渉をほとんどまたは全く有しないことが可能になり、および/または光信号の平均電力におけるバラツキをほとんどまたは全く引き起こさないことが可能になる。
光ネットワーク100に対しては、本開示の範囲を逸脱することなく変形、追加、または省略を行うことができる。例えば、光ネットワーク100は、示されたものよりも、より多くのまたはより少ないノード102を含んでもよい。更に、各ノード102は、異なる機能を有してもよい。また、上記のようにメッシュ光ネットワークとして示されているが、光ネットワーク100は、リングまたは二地点間光ネットワークのような、光信号を送信するための任意の適切な光ネットワークであってもよい。
上記のように、光受信器は、光信号の生成に先立って、電気ドメインにおいて光信号に対して管理データを変調するように構成される。図2は、電気ドメインにおいて光信号に対して管理データを変調するように構成されている光送信器202の例としての実施形態を示しており、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に従って配置されている。図1Aの1つ以上のノード102は、例えば、1つ以上の光送信器202を含む。例示されている実施形態においては、光送信器202はDP−QPSK変調を行うように構成される。しかし、下記に記述される帯域内管理データ変調を行うための同じ原理を、任意の適用可能な偏光多重化または二重偏光変調方式を行うように構成されている任意の光送信器に関して適用してもよい。
光送信器202は、光信号のチャネルに関連している特別な波長範囲内において光のビームを生成するように構成されているレーザ206または他の光信号源を含む。幾つかの実施形態においては、レーザ206は、1つ以上の波長範囲に関連していてもしていなくてもよい1つ以上の波長範囲にわたって同調する。レーザ206により生成された光のビームは、キャリアの役割を果たすことが可能な2つの光のビームに分割できるスプリッタ(SP)208に向けられる。スプリッタ208は、ビームの1つを、光I(同相)Q(直角位相)変調器(以後、「IQ変調器」と呼ぶ)210に向ける。スプリッタ208は、他のビームをIQ変調器211に向ける。
IQ変調器210は、電気駆動信号XI’(下記に更に詳細に説明する)と電気駆動信号XQ’(下記に更に詳細に説明する)に関連しているデータを、IQ変調器210で受信したビーム上に変調して、二重偏光(または偏光多重化)光信号の第1偏光成分を生成するように構成される。同様に、IQ変調器211は、電気駆動信号YI’(下記に更に詳細に説明する)と電気駆動信号YQ’(下記に更に詳細に説明する)に関連しているデータを、IQ変調器211で受信したビーム上に変調して、二重偏光(または偏光多重化)光信号の第2偏光成分を生成するように構成される。
例示されている実施形態においては、第2偏光成分は、半波長板213に向けられる。半波長板213は、第2偏光成分の偏光が、第1偏光成分の偏光に対して実質的に直角となるように、DP−QPSK変調方式に従って、第2偏光成分の偏光を回転するように構成される。例示されている実施形態においては、変調されたデータをその上に有している回転された第2偏光成分はY偏光方向を有し、Y偏光信号と称する。Y偏光信号と実質的に直交している偏光を有し、変調されたデータをその上に有している第1偏光成分は、従って、X偏光方向を有し、X偏光信号と称する。XおよびY偏光信号は、偏光ビーム結合器(PBC)214に向けられる。
PBC214は、XおよびY偏光信号を、XおよびY偏光信号両者を含むキャリアを有する単一の光信号に合成するように構成されている任意のシステム、装置、または機器を含む。従って、PBC214から出射する光のビームは、それぞれがXおよびY偏光信号を含むXおよびY偏光成分を有する光信号を含む。同じまたは代替の実施形態においては、変調されたXおよびY偏光信号はそれぞれ、PBC214に向けられる前に、リターンツーゼロ(RZ)パルスカーバ(図2においては明示されてない)に向けられる。更に他の実施形態においては、RZパルスカーバは、スプリッタ208の前の光送信器202に含まれてもよい。
電気駆動信号XQ’、XI’、YQ’、およびYI’は、管理(SV)データ216と統合されたメインデータ218を含む。例示されている実施形態においては、メインデータ218は、DP−QPSK変調方式に従う同相X偏光データ(XI)と直角位相X偏光データ(XQ)を含むX偏光データと共に、同相Y偏光データ(YI)と直角位相Y偏光データ(YQ)を含むY偏光データを含む。
光送信器202の処理ユニット220は、管理データ216を、XI、XQ、YI、およびYQを含むXおよびY偏光データを含むメインデータ218と統合して、メインデータ218と管理データ216の両者を含む駆動信号XQ’、XI’、YQ’、およびYI’を生成するように構成される。上述のように、IQ変調器210は、駆動信号XQ’とXI’を、IQ変調器210により受信されたビーム上に変調し、IQ変調器は211は、駆動信号YQ’とYI’を、IQ変調器211により受信されたビーム上に変調する。
処理ユニット220は、下記に記述するように、処理ユニット220の動作を行うように構成されている任意の適切なシステム、装置、または機器を含む。例えば、処理ユニット220は、プロセッサと、プロセッサに通信可能に結合されている1つ以上のコンピュータ読取り可能記憶媒体を含む。1つ以上のコンピュータ読取り可能記憶媒体は、処理ユニット220のプロセッサにより読み取りできる処理ユニット220の動作を行うための指示を含む。代替的に、または追加的に、処理ユニット220は、IQ変調器210と211それぞれにより受信された信号がアナログ信号を含むように、デジタル・アナログ変換器(DAC)を含むか、またはデジタル・アナログ変換器(DAC)に結合される。
本開示の幾つかの実施形態において、処理ユニット220は、メインデータ218(生成されて光送信器202により出射されるときの)を搬送する光信号上への管理データ216の変調が、図1Bに関して上記に説明したキャリア偏光変調であることが明確に示されるように、電気ドメインにおいて管理データ216をメインデータ218と統合するように構成される。例えば、処理ユニット220は、下記の方程式に基づいて、管理データ216のキャリア偏光変調であることを明確に示す駆動信号XI’、XQ’、YI’、およびYQ’を生成する時間の関数として、管理データ216に関して、メインデータ218に関連しているXおよびY偏光データ(例えば、XI、XQ、YI、およびYQ)に対して演算を行うように構成される。
光信号の偏光回転を表すマトリック(R(θ、ψ)、ここでθは方位角を表し、ψは楕円率角を表し、θとψは管理データの関数であってよい)は下記のように表すことができる。
電気ドメイン(EX)におけるX偏光データと、電気ドメイン(EY)におけるY偏光データは下記のように表すことができる。
EX=XI+iXQ、EY=YI+iYQ
X偏光データおよびY偏光データ(E”XとE”Y)に対する電気ドメインにおける偏光回転は、偏光回転マトリックス(R(θ、ψ))にEXとEYを含むマトリックスを掛けることにより達成でき、下記のように表すことができる。
幾つかの実施形態においては、処理ユニット220は、下記の演算を行うことにより、IQ変調器210と211の非線形性を補償するために、E”XとE”Yを線形化できる。
E’X=2/πsin-1(Re(E”X))+i2/πsin-1(Im(E”X))
E’Y=2/πsin-1(Re(E”Y))+i2/πsin-1(Im(E”Y))
処理ユニット220は、下記の演算をE’XとE’Yに対して行うことにより、駆動信号XI’、XQ’、YI’、およびYQ’を生成できる。
XI’=Re(E’X)、XQ’=Im(E’X)、YI’=Re(E’Y)、YQ’=Im(E’Y)
上述したように、IQ変調器210と211は、光信号に関連しているキャリア上に駆動信号XI’、XQ’、YI’、およびYQ’を変調する。従って、処理ユニット220は、光信号上への管理データ216のキャリア偏光変調であることを明確に示す電気ドメインにおける上記の演算を行う。
同じ、または代替の実施形態においては、処理ユニット220は、メインデータ218(生成されて光送信器202により出射されるときの)を搬送する光信号上への管理データ216の変調が、図1Cに関して上記に説明した直交偏光成分の相対的キャリア位相変調であることが明確に示されるように、電気ドメインにおいて管理データ216をメインデータ218と統合するように構成される。例えば、処理ユニット220は、下記に記述されるように、管理データ216の相対的キャリ位相変調であることを明確に示す駆動信号XI’、XQ’、YI’、およびYQ’を生成する時間の関数として、管理データ216に関して、メインデータ218と関連しているXおよびY偏光データ(例えば、XI、XQ、YI、およびYQ)に対して演算を行うように構成される。
相対的キャリア位相差(Δφ、ここでΔφは管理データの関数であってよい)は、下記の処理演算を使用して得られる。
XI”+iXQ”=[XI+iXQ]exp[iΔφ/2]
YI”+iYQ”=[YI+iXQ]exp[−iΔφ/2]
幾つかの実施形態においては、処理ユニット220は、下記の演算を行うことにより、IQ変調器210と211の非線形性を補償して駆動信号XI’、XQ’、YI’、およびYQ’を生成するために、XI”、XQ”、YI”、およびYQ”を線形化する。
XI’=2/πsin-1[XI”]、XQ’=2/πsin-1[XQ”]
YI’=2/πsin-1[YI”]、YQ’=2/πsin-1[YQ”]
上述したように、IQ変調器210と211は、光信号に関連しているキャリア上に駆動信号XI’、XQ’、YI’、およびYQ’を変調する。従って、処理ユニット220は、光信号上への管理データ216の相対的キャリア位相変調であることを明確に示す電気ドメインにおける上記の演算を行う。
同じ、または代替の実施形態においては、処理ユニット220は、メインデータ218(生成されて光送信器202により出射されるときの)を搬送する光信号上への管理データ216の変調が、図1Dに関して上記に説明した直交偏光成分の相対的キャリア周波数変調であることが明確に示されるように、電気ドメインにおいて管理データ216をメインデータ218と統合するように構成される。例えば、処理ユニット220は、下記に記述されるように、管理データ216の相対的キャリ周波数変調であることを明確に示す駆動信号XI’、XQ’、YI’、およびYQ’を生成する時間の関数として、管理データ216に関して、メインデータ218と関連しているXおよびY偏光データ(例えば、XI、XQ、YI、およびYQ)に対して演算を行うように構成される。
相対的キャリア周波数差((Δf)、ここでΔfは管理データの関数であってもよい)は、下記の処理演算を使用して得られる。
XI”+iXQ”=[XI+iXQ]exp[i2π(Δf/2)t]
YI”+iYQ”=[YI+iYQ]exp[−i2π(Δf/2)t]
幾つかの実施形態においては、処理ユニット220は、下記の演算を行うことにより、IQ変調器210と211の非線形性を補償して駆動信号XI’、XQ’、YI’、およびYQ’を生成するために、XI”、XQ”、YI”、およびYQ”を線形化できる。
XI’=2/πsin-1[XI”]、XQ’=2/πsin-1[XQ”]
YI’=2/πsin-1[YI”]、YQ’=2/πsin-1[YQ”]
上述したように、IQ変調器210と211は、光信号に関連しているキャリア上に駆動信号XI’、XQ’、YI’、およびYQ’を変調する。従って、処理ユニット220は、光信号上への管理データ216の相対的キャリア周波数変調として明確に示す電気ドメインにおける上記の演算を行う。
従って、光送信器202は、光ネットワーク(例えば、図1の光ネットワーク100)における送信のためのメインデータ218と管理データ216を含む光信号を生成するように構成される。上述したように、光送信器202は、光信号上の管理データ216のキャリア偏光変調、相対的キャリア位相変調、または相対的キャリア周波数変調が明確になるように、電気ドメインにおいて管理データ216を変調する。従って、光送信器202は、光学構成要素を追加することなく光信号上へ管理データ216を変調するので、上述した変調を実現するためのコストおよび/または複雑性を削減する。
光送信器202に対しては、本開示の範囲を逸脱することなく変形、追加、または省略を行うことができる。例えば、光送信器202は、DP−QPSK変調を行うものとして記述され例示されている。しかし、管理データ216の上述した変調は、適用可能な偏光多重化または二重偏光光信号を送信できる任意の光送信器により行われる。更に、管理データ216の変調は、電気ドメインにおいて行われると記述したが、光送信器202に類似する光送信器は、下記に図3〜5に関して詳細に説明するように、光ドメインにおいて管理データ216の上述した変調の1つ以上を行うように構成してもよい。
例えば、図3は、下記に詳細に記述するように、光ドメインにおいて光信号上への管理データ316のキャリア偏光変調を行うように構成されている光送信器302の例としての実施形態を示している。更に、図4と5は、下記に更に詳細に記述するように、光ドメインにおいて光信号上への管理データ416と516相対的キャリア位相変調を行うように構成されている光送信器402と502の例としての実施形態を示している。図1Aのノード102の1つ以上の光送信器はそれぞれ、例えば、図3〜5の光送信器302、402、および502のいずれかとして実現される。
図3は、光ドメインにおいて管理データ316のキャリア偏光変調を行うように構成されている光送信器302の例としての実施形態を示しており、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に従って配置されている。光送信器302は、DP−QPSK変調を行うように構成され、レーザ306と、スプリッタ(SP)308と、IQ変調器310と311と、半波長板313と、PBC314を含み、これらは、図2に関して上述したレーザ206と、スプリッタ208と、IQ変調器210と211と、半波長板213と、PBC214それぞれと、動作と配置において実質的に類似している。しかし、下記に記述するように、光送信器302は、電気ドメインではなく、光ドメインにおいて光信号上への管理データ316の偏光変調を行うように構成されてもよい。
図3の光送信器302は、メインデータ318と共に変調されたXおよびY偏光信号を含むことができるXおよびY偏光成分を有する光信号をPBC314から受信するように構成されている偏光回転子317を含む。代替の実施形態においては、偏光回転子317は、光送信器302の外にあってもよい。偏光回転子317はまた、管理データ316を受信するようにも構成される。偏光回転子317は、管理データ316に基づいて、PBC314から受信した光信号のキャリアの偏光方向を回転するように構成される。従って、管理データ316は、偏光回転子317が光信号のキャリアの偏光方向を調整することにより、光信号上に変調される。図1Bに関して上記に示したように、光信号上への管理データ316の変調レートは、光信号のメインデータ318の変調レートより実質的に遅くてもよいが、光ネットワークの環境擾乱により引き起こされ得る潜在的なランダム偏光回転よりも実質的に速くてもよい。
図3に対して、本開示の範囲を逸脱することなく変形、追加、または省略を行うことができる。例えば、光送信器302は、明示されていない他の構成要素(例えば、光送信器302の種々の動作を制御するように構成されている処理ユニット)を含む。更に、DP−QPSK変調を実行する状況において記述されてはいるが、光送信器302は、任意の適切な偏光多重化または二重偏光光信号に対して、キャリア偏光変調を行うように構成される。
上記したように、図4は、光ドメインにおいて管理データ416の相対的キャリア位相変調を行うように構成されている光送信器402の例としての実施形態を示しており、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に従って配置されている。光送信器402はDP−QPSK変調を行うように構成され、レーザ406と、スプリッタ(SP)408と、IQ変調器410と411と、半波長板413と、PBC414を含み、これらは、図2に関して上述した光送信器202のレーザ206と、スプリッタ208と、IQ変調器210と211と、半波長板213と、PBC214それぞれと、動作と配置において実質的に類似している。しかし、下記に記述するように、光送信器402は、電気ドメインではなく、光ドメインにおいて光信号上への管理データ416の相対的キャリア位相変調を行うように構成される。
図4の光送信器402は、位相変調器(PM)417aと位相変調器(PM)417bを含む。位相変調器417aは、メインデータ418のXIとXQを含むX偏光データと共に変調された後に、IQ変調器410から第1偏光成分を受信するように構成される。同様に、位相変調器417bは、メインデータ418のYIとYQを含むY偏光データと共に変調された後に、IQ変調器411から第2偏光成分を受信するように構成される。
位相変調器417aと417bは、管理データ416を受信するようにも構成され、第1偏光成分と第2偏光成分間の相対的キャリア位相が、管理データ416に従って変化するように、管理データ416に基づいて、第1偏光成分と第2偏光成分それぞれのキャリア位相を調整するように構成される(図1Bに関して上述したように)。図2に関して上述したのと同様に、X偏光データと管理データ416と共に変調された第1偏光成分はX偏光を有し、X偏光信号と称する。更に、図2に関して上述したのと同様に、Y偏光データと管理データ416と共に変調された第2偏光成分は、半波長板413により回転されてY偏光を有し、Y偏光信号と称する。
X偏光信号とY偏光信号は、PBC414により、XおよびY偏光信号を含むXおよびY偏光成分を有する光信号に合成される。従って、光信号のXおよびY偏光成分は、管理データ416に基づく相対的キャリア位相差を有する。従って、位相変調器417aと417bは、管理データ416の相対的キャリア位相変調を行うように構成される。
同様に、図2の管理データ216に関して上述したのと同様に、管理データ416の変調レートは、メインデータ418の変調レートよりも実質的に遅くてもよい。従って、光信号上の管理データ416の送信が、光信号上のメインデータ418の送信にほとんどまたは全く干渉しないようにする。
図4に対しては、本開示の範囲を逸脱することなく変形、追加、または省略を行うことができる。例えば、光送信器402は、明示されていない他の構成要素(例えば、光送信器402の種々の動作を制御するように構成されている処理ユニット)を含むことができる。更に、DP−QPSK変調を実行する状況において記述されてはいるが、光送信器402は、任意の適切な偏光多重化または二重偏光光信号に対して、キャリア偏光変調を行うように構成できる。
図5は、光ドメインにおいて管理データ516の相対的キャリア位相変調を行うように構成されている他の光送信器502の例としての実施形態を示しており、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に従って配置されている。光送信器502はDP−QPSK変調を行うように構成され、レーザ506と、スプリッタ(SP)508と、IQ変調器510と511と、半波長板513と、PBC514を含み、これらは、図2に関して上述した光送信器202のレーザ206と、スプリッタ208と、IQ変調器210と211と、半波長板213と、PBC214それぞれと、動作と配置において実質的に類似している。
下記に記述するように、光送信器502は、図4の光送信器402と同様に、電気ドメインではなく、光ドメインにおいて光信号上への管理データ516の相対的キャリア位相変調を行うように構成される。しかし、光送信器502は、PBC514によるXおよびY偏光信号の合成の後に、光信号上へ管理データ516を変調するように構成される。対照的に、上記で説明したように、図4の光送信器402は、図4の光送信器402のPBC414によるXおよびY偏光信号の合成前に、XおよびY偏光信号それぞれのキャリア上へ管理データ416を変調するように構成される。
図5の光送信器502は、メインデータ518と共に変調された合成光信号を、PBC514から受信するように構成されている偏光依存位相変調器(PM)517を含む。偏光依存位相変調器517は、さらに、管理データ516を受信するようにも構成される。偏光依存位相変調器517は、X偏光成分とY偏光成分間の相対的キャリア位相が、管理データ516に基づいて変化するように、管理データ516に基づいて、光信号のX偏光成分とY偏光成分の少なくとも1つのキャリアの位相を調整するように構成される。従って、偏光依存位相変調器517は、管理データ516の相対的キャリア位相変調を行うように構成される。
図2の管理データ216に関して上述したのと同様に、管理データ516の変調レートは、メインデータ518の変調レートよりも実質的に遅くてもよい。従って、光信号上の管理データ516の送信が、光信号上のメインデータ518の送信に、ほとんどまたは全く干渉しないようにする。
図5に対しては、本開示の範囲を逸脱することなく変形、追加、または省略を行うことができる。例えば、光送信器502は、明示されていない他の構成要素(例えば、光送信器502の種々の動作を制御するように構成されている処理ユニット)を含むことができる。更に、DP−QPSK変調を実行する状況において記述されてはいるが、光送信器502は、任意の適切な偏光多重化または二重偏光光信号に対して、キャリア偏光変調を行うように構成できる。
上記のように、図1の光ネットワーク100のノード102のような光ネットワークのノードは、キャリア偏光変調、相対的キャリア位相変調、または相対的キャリア周波数変調を使用して変調された光信号から管理データを抽出する(例えば、復調する)ように構成されている光受信器もまた含む。図6は、光信号から管理データを復調するように構成されているコヒーレント光受信器600の例としての実施形態を示しており、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に従って配置されている。例えば、図1Aのノード102の1つ以上の受信器は、それぞれがコヒーレント光受信器600として実現される。コヒーレント光受信器600の例示されている実施形態は、DP−QPSK光信号の復調を行うように構成されている。しかし、光信号からの管理データの復調を行うための同じ原理は、偏光多重化または二重偏光光信号の復調を行うように構成されている任意の適用可能なコヒーレント光受信器に関して適用される。
コヒーレント光受信器600は、光信号601を受信するように且つ、その直交X’およびY’偏光成分に従って光信号を分割してそれぞれのX’およびY’偏光信号を光信号から分離するように構成されているPBS604aを含む。プライム符号(’)は、送信器により出射されたXおよびY偏光信号に関して、光受信器600において受信されたX’およびY’偏光信号の実際の偏光方向が、光ネットワークの光ファイバ送信線における光信号の偏光回転により異なる可能性もあることを示している。
PBS604aは、X’偏光信号を光ハイブリッド606aに向け、Y’偏光信号を光ハイブリッド606bに向ける。コヒーレント光受信器600は、さらに、基準信号を生成するように構成されている局部発振器(LO)602も含む。PBS604bは、局部発振器602に光学的に結合させ、基準信号を受信し、その基準信号を、基準信号の直交X’およびY’偏光成分に分割するように構成される。PBS604bは、基準信号のX’偏光成分を光ハイブリッド606aに向け、基準信号のY’偏光成分を光ハイブリッド606bに向ける。
光ハイブリッド606aは、基準信号のX’偏光成分を、光信号のX’偏光信号と共に含まれているIおよびQチャネル信号のそれぞれと混合して、混合X’偏光IおよびQチャネル信号(Ix’とQx’)を生成するように構成される。光ハイブリッド606aは、Ix’とQx’を平衡検出器608aと608bそれぞれに向ける。同様に、光ハイブリッド606bは、基準信号のY’偏光成分を、光信号のY’偏光信号のIおよびQチャネル信号と混合して、混合Y’偏光IおよびQチャネル信号(Iy’とQy’)を生成するように構成される。光ハイブリッド606bは、Iy’とQy’を平衡検出器608cと608dそれぞれに向ける。
平衡検出器608a〜608dのそれぞれは、Ix’、Qx’、Iy’、およびQy’それぞれを、異なるX’およびY’偏光IとQチャネル光信号に関連している電気信号(EIx’、EQx’、EIy’y、およびEQy’それぞれ)に変換するように構成されている任意の適切なシステム、装置または機器を含む。例えば、平衡検出器608a〜608dのそれぞれは、光信号を受信して、受信した信号に基づいて電気信号を生成するように構成されているフォトダイオードを含む。
コヒーレント光受信器600は、さらに、平衡検出器608a〜608dそれぞれに通信可能に結合されているアナログ・デジタル変換器(ADC)610a〜610dも含む。ADC610a〜610dのそれぞれは、平衡検出器608a〜608dそれぞれにより生成された電気信号EIx’、EQx’、EIy’、およびEQy’(すべてアナログ信号であってよい)それぞれを、デジタル信号EIx”、EQx”、EIy”、およびEQy”それぞれに変換するように構成されている任意の適切なシステム、装置、または機器を含む。
コヒーレント光受信器600は、EIx”とEQx”を合成して、下記の方程式で表わすことができるX’偏光電気信号Exoを生成する。
Exo=EIx”+jEQx”
同様に、コヒーレント光受信器600は、EIy”とEQy”を合成して、下記の方程式で表わすことができるY’偏光電気信号Eyoを生成する。
Eyo=EIy”+jEQy”
ExoとEyoはそれぞれ、上述したキャリア偏光変調、相対的キャリア位相変調、および/または相対的キャリア周波数変調に基づいてExoとEyoにおいてコード化された管理データを抽出するように構成されるデジタル信号処理(DSP)回路612により受信する。
上述したように、本開示の幾つかの実施形態においては、DSP回路612は、キャリア偏光変調を使用して変調された管理データを復調するように構成される。例えば、上記に詳述したように、キャリア偏光変調は、光信号601の偏光を回転することにより行う。DSP回路612の適応等化器は、適応等化器の有限インパルス応答(FIR)フィルタのタップ係数を調整することにより、光信号601の偏光回転を補償するように構成される。DSP回路612は、FIRフィルタ係数に基づいて偏光回転を決定するように構成される。従って、DSP回路612は、決定された平均偏光回転が、管理データのキャリア偏光変調を示すように、管理データのシンボル周期に関連している時間の間の平均偏光回転を決定するように構成される。従って、本開示の幾つかの実施形態においては、DSP回路612は、偏光回転解析とDSP回路612の適応等化器により行われた光信号601の補償に基づいて、管理データのキャリア偏光変調の復調を行うように構成される。
更に、幾つかの実施形態においては、DSP回路612は、相対的キャリア位相変調を使用して変調された管理データを復調するように構成される。上記に検討したように、相対的キャリア位相変調は、光信号601のX’およびY’偏光成分間の相対的キャリア位相を調整することにより行う。従って、DSP回路612は、光信号601のX’およびY’偏光信号間の相対的キャリア位相差を決定して、相対的キャリア位相変調を使用して変調された管理データを復調するように構成される。
例えば、DSP回路612は、下記に記述される演算をデジタル信号Ex(n)とEy(n)に対して行って、管理データの変調に関連している光信号601のX’およびY’偏光信号間の相対的キャリア位相差(Δφ)を推定するように構成される。Ex(n)とEy(n)は、DSP回路612の適応等化器から出射するデジタル信号であってもよく、光信号601のX’およびY’偏光それぞれを表す。下記の例は、DP−MPSK(例えば、DP−QPSK、DP−8PSK、DP−16PSKなど)信号に関してのものであるが、従来技術で知られているように、DP−MQAM(例えば、DP−QAM、DP−8QAM、DP−16QAMなど)信号にも適用するように変更してもよい。
下記の解析においては、局部発振器602に関する光信号601のオフセット周波数(fo)は、X’およびY’偏光に対して実質的に等しいと仮定される。相対的キャリア位相復調に対しては、Ex(n)とEy(n)は、下記の方程式により複素信号(光信号(Td)のメインデータのシンボル周期あたりのEx(n)とEx(n)を1つの例として)として表す。
Ex(n)=Ax、nexp[i(2πfotn+φdx、n+Δφ/2+θx、n)]
Ey(n)=Ay、nexp[i(2πfotn+φdy、n−Δφ/2+θy、n)]
上記の方程式において、”n”はデジタル信号のインデックスを、”t”は時間を、”A”はそれぞれの偏光成分の振幅を、”φ”は光信号601のメインデータを、そして”θ”は付加白色ガウス雑音(AWGN)またはシンボル間の干渉を表し、上記に触れたように、”Δφ”は、管理データの相対的キャリア位相変調に基づいて加算されたX’およびY’偏光信号間のキャリア位相差を表す。Ex(n)とEy(n)の上記の表現を使用して、Δφは、下記の演算を行って決定される。
上記の方程式において、”M”は変調方式の次数(例えば、DP−QPSKに対しては4、DP−8PSKに対しては8など)を表し、M(φdx、n−φdy、n)=2πmであり、ここで”m”は整数である。帯域内管理データ変調に関連しているX’およびY’偏光間の位相差(Δφ)は、雑音項が平均されてδΔφ<<1(メインデータのボーレートに関する低速SVデータ変調および低速立ち上がりおよび立ち下り時間を表す)なので、下記に表わされる管理データのシンボル周期に対して、メインデータのサンプル数”n”に関連しているブロックサイズ”L”上で、複素デジタル信号(S(n))を平均することにより推定される。
上記の方程式において、”wn”は、方程式に適用してΔφの推定を改善できる重み付けファクタを表すことができ、重み付けファクタがない実施形態においては”1”であってよい。更に、上記の方程式において、”angle”は複素信号S(n)の位相計算を表すことができる。
従って、DSP回路612は、管理データの相対的キャリア位相変調により作成される光信号601のX’およびY’偏光成分間の相対的キャリア位相差を決定するように構成される。従って、DSP回路612は、X’およびY’偏光成分間の決定された相対的キャリア位相差に基づく相対的キャリア位相変調に従って変調された管理データを復調するように構成される。
更に、幾つかの実施形態においては、DSP回路612は、相対的キャリア周波数変調を使用して変調された管理データを復調するように構成される。上記に検討したように、相対的キャリア周波数変調は、光信号601のX’およびY’偏光成分間の相対的キャリア周波数を調整することにより行う。従って、DSP回路612は、光信号601のメインデータのX’およびY’偏光成分間の相対的キャリア周波数差を決定して、相対的キャリア周波数変調を使用して変調された管理データを復調するように構成される。
例えば、DSP回路612は、下記の演算を信号Ex(n)とEy(n)に対して行って、管理データの変調に関連している光信号601のX’およびY’偏光成分間の相対的キャリア周波数差(Δf)を推定するように構成される。相対的キャリア位相変調と同様に、Ex(n)とEy(n)は、DSP回路612における適応等化器を出射するデジタル信号であってもよく、光信号601のX’およびY’偏光信号それぞれを表す。下記の例は、DP−MPSK信号に関するものであるが、従来技術で知られているように、DP−MQAM信号にも適用するように変更してもよい。
下記の解析においては、相対的キャリア周波数変調に対しては、Ex(n)とEy(n)は、下記の方程式により複素信号(光信号(Td)のメインデータのシンボル周期あたりのEx(n)とEx(n)を1つの例として)として表す。
Ex(n)=Ax、nexp[i(2πfotn+φdx、n+2πΔf/2+θx、n)]
Ey(n)=Ay、nexp[i(2πfotn+φdy、n−2πΔf/2+θy、n)]
上記の方程式において、”n”はデジタル信号のインデックスを、”t”は時間を、”A”はそれぞれの偏光成分の振幅を、”φ”は光信号601のメインデータを、そして”θ”は付加白色ガウス雑音(AWGN)またはシンボル間の干渉を表し、上記に触れたように、”Δf”は、管理データの相対的キャリア周波数変調に基づいて加算されたX’およびY’偏光信号間のキャリア周波数差を表す。Ex(n)とEy(n)の上記の表現を使用して、Δfは、下記の演算を行って決定される。
上記の方程式において、”M”は変調方式の次数(例えば、DP−QPSKに対しては4、DP−8PSKに対しては8など)を表し、M(φdx、n−φdy、n)=2πmであり、ここで”m”は整数である。2πMΔf(tn+L−tn)<<1(例えば、Δf≒10MHz、Δt≒40ピコ秒、M=4、およびL=40)であれば、2πMΔftnは、下記の方程式に基づいて推定される。
上記の方程式において、”wn”は、方程式に適用してΔφの推定を改善できる重み付けファクタを表し、重み付けファクタがない例においては、Δφには”1”の値を与える。更に、”angle”は複素信号S(n)の位相計算を表す。更に、”M”と”tn”が分かれば、”Δf”が決められる。
従って、幾つかの実施形態においては、DSP回路612は、管理データの相対的キャリア周波数変調により作成できる光信号601のX’およびY’偏光成分間の相対的キャリア周波数差を決定するように構成される。従って、DSP回路612は、X’およびY’偏光成分間の決定された相対的キャリア周波数差に基づく相対的キャリア周波数変調に従って変調された管理データを復調するように構成される。
従って、上述したように、コヒーレント光受信器600は、キャリア偏光変調、相対的キャリア位相変調、および/または相対的キャリア周波数変調により光信号601上で変調された管理データを復調するように構成されているDSP回路612を含む。そのような構成により、追加的な光学構成要素を組み込むことなく管理データの復調が可能になり、管理データのキャリア偏光変調、相対的キャリア位相変調、および/または相対的キャリア周波数変調の少なくとも1つを実現するためのコストを削減できる。
コヒーレント光受信器600に対しては、本開示の範囲を逸脱することなく変形、追加、または省略を行うことができる。例えば、コヒーレント光受信器600はDP−QPSK光信号を受信して、それに対して演算を行うように記述されたが、上記の原理を、任意の適切な偏光多重化または二重偏光光信号に関して適用できる。更に、記述された構成要素の数と、それらの動作は、例示の目的のためのみのものである。リストされているコヒーレント光受信器600の構成要素は、具体的には列挙していない、いかなる数の他の動作も行うことができる。更に、コヒーレント光受信器600は、任意の数の動作を行うように構成されている任意の数の追加的構成要素を含むことができる。
本開示の幾つかの実施形態においては、SV検出器は、相対的キャリア周波数変調の復調を行うように構成される。管理データの相対的に遅い変調レートにより、SV検出器は、メインデータを受信して復調するように構成されている光送信器と比較して、低速光検出器と電子機器を含むことが可能になる。従って、SV検出器は、相対的に低いコストで実現できる。SV検出器は、光受信器に含むこともでき、光ネットワークの分離した独立構成要素であることもできる。
図7は、相対的キャリア周波数変調を復調するように構成されSV検出器700の例としての構成を示しており、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に従って配置されている。SV検出器700は、光信号を受信し、受信した光信号の部分をタップして(引き出して)タップ光信号701を得るように構成される。SV検出器700は、タップ光信号701を、同調可能周波数弁別器702に向けるように構成される。
同調可能周波数弁別器702は、中にコード化された管理データ(SVデータ)716を含むタップ光信号701に関連しているチャネルの波長範囲に同調される。同調可能周波数弁別器702は、同調可能周波数弁別器702の入力電力が入力周波数に依存するように、周波数ドメインにおいて傾斜を有することができるタイプのフィルタであってもよい。従って、同調可能周波数弁別器702は、管理データ716の相対的キャリア周波数変調を、相対的振幅変調に変換するように構成される。従って、相対的キャリア周波数変調は、相対的振幅変調として表現され、同調可能周波数弁別器を通過後のタップ光信号701のX’およびY’偏光成分間の振幅の差は、管理データ716の相対的周波数変調を示す。同調可能周波数弁別器702は、タップ光信号701を偏光計703に向ける。
偏光計703は、光ドメインにおけるその水平および垂直(水平/垂直)偏光成分と、プラスおよびマイナス(+/−)45度(π/4)偏光成分と、左および右(左右)円形偏光成分に従って、タップ光信号701を分割するように構成される。
例えば、偏光計703は、同調可能周波数弁別器702からタップ光信号703を受信し、タップ光信号703を3つの信号に分割するように構成されている1×3カプラ704含む。偏光計703は、3つの光信号のうちの1つを、タップ光信号701の水平/垂直偏光成分を検出し、タップ光信号701の水平および垂直偏光成分を表す電気信号を生成するように構成されている偏光コントローラ706aと、PBS708aと、検出器710aと、ローパスフィルタ(LPF)712aに向ける。偏光コントローラ706bと、PBS708bと、検出器710bと、LPF712bは、タップ光信号701から分割された3つの信号のうちの別の1つを受信し、タップ光信号701の+/−45度偏光成分を検出し、プラスおよびマイナス45度偏光成分を表す電気信号を生成するように同様に構成される。更に、偏光コントローラ706cと、PBS708cと、検出器710cと、LPF712cは、タップ光信号701から分割された3つの信号のうちの残りの1つを受信し、タップ光信号701の左右円形偏光成分を検出し、左および右円形偏光成分を表す電気信号を生成するように同様に構成される。
SV検出器700の信号処理回路714(図7ではDSPと示されている)は、偏光計からの水平/垂直偏光成分と、+/−45度偏光成分と、左右円形偏光成分と、を表す電気信号を受信するように構成される。信号処理回路714は、偏光計703から受信したときの、水平/垂直偏光成分の電力間の差と、+/−45度偏光成分の電力間の差と、および/または左右円形偏光成分の電力間の差を決定するように構成される。
上記に検討したように、同調可能周波数弁別器702は、異なる偏光成分(例えば、水平/垂直、+/−45度、および左右円形)間の電力差の少なくとも1つが、タップ光信号701のX’およびY’偏光成分に関連しているキャリア周波数のおける差を示すように、相対的キャリア周波数変調を相対的振幅変調に変換される。従って、偏光計703により分割された異なる偏光成分間の電力差の少なくとも1つは、相対的キャリア周波数変調を使用してタップ光信号701上に変調された管理データ(SVデータ716)を示す。
更に、図6のDSP回路612と同様に、幾つかの実施形態においては、信号処理回路714は、水平/垂直偏光成分間と、+/−45度偏光成分間と、および左右円形偏光成分間の電力差を合計して、タップ光信号701のX’およびY’偏光成分間の周波数差(同調可能周波数弁別器702により生成される電力における差により明確に示されているように)を決定される。そのような実施形態においては、信号処理回路714は、X’およびY’偏光成分間のキャリア周波数の差が、より正確に決定されるように、X’およびY’偏光成分の方向をより良好に表現するための合計の間、水平/垂直偏光成分間、+/−45度偏光成分間、および左右円形偏光成分間の電力差の少なくとも1つに適用される重み付けファクタを調整する。幾つかの実施形態においては、重み付けファクタは、タップ光信号701に関連しているアイ開口に基づいて、アイ開口が改善して、重み付けファクタが光信号701のX’およびY’偏光成分の方向をより正確に示すにように、決定される。更に、幾つかの実施形態においては、これらの重み付けファクタは、光ネットワークにおける環境擾乱による送信中の光信号のランダムな偏光ドリフトを補償するために定期的に更新される。
従って、本開示の幾つかの実施形態においては、SV検出器700は、管理データ716の相対的キャリア周波数変調の復調を行うように構成されている同調可能周波数弁別器702と、偏光計703と、信号処理回路714と、を含む。図7のSV検出器700に対しては、本開示の範囲を逸脱することなく変形、追加、または省略を行うことができる。例えば、検出器710a〜710cは平衡検出器として示されているが、他の実施形態においては、1つ以上の検出器710a〜710cは、非平衡(シングルエンド)検出器であってもよい。更に、SV検出器700は、明確に記述した以外の動作を行うように構成されている他の構成要素を含むことができる。
図8は、管理データを光信号上に変調する例としての方法800のフローチャートであり、本開示の少なくとも幾つかの実施形態に従って配置されている。方法800は、上述した光送信器202、302、402および502の任意の1つのような、光ネットワークの任意の適切な構成要素により実現される。分離したステップとして例示されているが、方法800の種々のステップは、所望の実現形態に従って、追加的ステップに分割され、より少ないステップに組み合わせ、または削除することができる。更に、異なるステップの実行順序は、所望する実現形態に従って変えることができる。
方法800はステップ802において開始され、光送信器は、光信号上に変調される管理データを受信される。ステップ804において、光送信器は、管理データに基づいて、光信号の第1偏光および第2偏光の少なくとも1つに対して、光信号のキャリアの特性を調整する。
例えば、キャリア偏光変調に対しては、光送信器は、ポアンカレ球面上のキャリアの全体としての偏光方向が、図1Bに関して上述したように、管理データに基づいて変化するように、管理データに基づいて光信号のキャリアの偏光方向を調整する。相対的キャリア位相変調に対しては、光送信器は、図1Cに関して上述したように、X偏光とY偏光のキャリア位相間の相対的な差が管理データに基づいて変化するように、管理データに基づいて、光信号のX偏光とY偏光の少なくとも1つのキャリア位相を調整する。更に、相対的キャリア周波数変調に対しては、光送信器は、図1Dに関して上述したように、X偏光とY偏光間の相対的キャリアの差が管理データに基づいて変化するように、管理データに基づいて、光信号のX偏光とY偏光の少なくとも1つのキャリア周波数を調整する
ステップ804の後に、方法800は終了できる。従って、方法800は、キャリア偏光変調、相対的キャリア位相変調、および/または相対的キャリア周波数変調を介して光信号上に管理データを変調するために実現される。
この技術に精通した者は、ここで開示されたこの工程、および他の工程および方法に対して、これらの工程および方法で行われる機能が、異なる順序で実現できるということを認識するであろう。更に、概略のステップと動作は例として示されているに過ぎず、開示された実施形態の本質を損なうことなくステップと動作の幾つかは随意的であってよく、より少ないステップと動作に組み合わせることができ、または追加的なステップと動作に拡張することができる。
例えば、方法800は、光信号から管理データを復調するための1つ以上の光受信器により行われる動作を更に含むようにしてもよい。更に、記述された変調は、方法800の所望された実現形態に従って、光ドメインまたは電気ドメインにおいて行われる。更に、光信号の偏光の特別な方向は、光ネットワークに依存して変えてもよい。
更に、ここで記述された実施形態は、下記に更に詳細に検討するように、種々のコンピュータハードウェアまたはソフトウェアモジュールを含む特別な目的または多目的のコンピュータの使用を含む。
ここで記述した実施形態は、コンピュータ読取り可能媒体であって、その上に格納されているコンピュータ実行可能指令またはデータ構造を携帯または有するためのコンピュータ読取り可能媒体を使用して実現される。そのようなコンピュータ読取り可能媒体は、多目的または特別な目的のコンピュータによりアクセスできる任意の利用可能な媒体であってもよい。例として、しかし制限されるわけではないが、そのようなコンピュータ読取り可能媒体は、コンピュータ実行可能指令またはデータ構造の形式の所望のプログラムコードを携帯または格納するために使用され、多目的または特別な目的のコンピュータによりアクセス可能な、RAM、ROM、EEPROM、CD−ROM、または他の光記憶装置、磁気ディスク記憶装置、または他の磁気記憶装置、または他の記憶媒体を含む具体的なコンピュータ読取り可能記憶媒体を含む。上記の記憶媒体を組み合わせたものもまたコンピュータ読取り可能媒体の範囲内に含める。
コンピュータ実行可能指令は、例えば、多目的コンピュータ、特別な目的のコンピュータ、または特別な目的の処理装置に、ある機能または機能群を行わせる指令およびデータを含む。主題は、構造的特徴および/または方法論的動作に特定な表現で記述してきたが、付随する請求項において定義される主題は、必ずしも上述した特定の特徴または動作に制限されないということは理解されるべきである。上述した特定の特徴および動作は、請求項を実現する例としての形態である。
ここで使用されているように、「モジュール」または「構成要素」の用語は、コンピューティングシステム上で実行されるソフトウェアオブジェクトまたはルーティンのことを意味することができる。ここで記述された異なる構成要素、モジュール、エンジン、およびサービスは、コンピューティングシステム上で実行されるオブジェクトまたは工程として実現される(例えば、別のスレッドとして)。ここで記述されたシステムと方法は、好ましくはソフトウェアで実現されるが、ハードウェアまたはソフトウェアとハードウェアの組み合わせによる実現もまた可能であり考慮もされている。この記述において、「コンピューティングエンティティ」は、上記で定義したように任意のコンピューティングシステムであってもよく、コンピューティングシステム上で作動する任意のモジュールまたは変調の組み合わせであってもよい。
ここで引用したすべての例および条件付き表現は、発明者により従来の技術を更に推し進めるために提供された発明と概念を読者が理解するのを支援する教育的目的のためであり、そのように特定的に引用した例と条件に制限されるものではないと解釈されるべきである。本開示の実施形態を詳細に記述したが、種々の変更、置換、および改造が、本開示の精神と範囲を逸脱することなく実施形態に対して行えるということは理解されたい。