GR20180100487A - Οπτικο φιλτρο πεπερασμενης κρουστικης αποκρισης με ευελιξια ως προς τον ρυθμο λειτουργιας και δυνατοτητα πολυκυματικης λειτουργιας, βασιζομενο σε ολοκληρωμενες γραμμες καθυστερησης με μικροδακτυλιουσσυντονισμου - Google Patents

Abstract

Η παρούσα εφεύρεση σχετίζεται με τη σχεδίαση ενός φωτονικού ολοκληρωμένου κυκλώματος με γραμμές καθυστέρησης το οποίο μπορεί να λειτουργεί ως φίλτρο Πεπερασμένης Κρουστικής Απόκρισης ευθείας μορφής με ευελιξία ως προς τον ρυθμό συμβόλων. Συγκρινόμενη με προηγούμενες υλοποιήσεις, η εφεύρεση συνδυάζει την ευελιξία ως προς τον ρυθμό συμβόλων με το μικρό μέγεθος και το χαμηλό κόστος των φωτονικών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Τα στοιχεία καθυστέρησης βασίζονται στον συνδυασμό μικρότερων Μικρο-Δακτυλίων Συντονισμού (ΜΔΣ) με ρυθμιζόμενη χρονική καθυστέρηση και μεγαλύτερων ΜΔΣ με καθυστέρηση ίση με τον χρόνο περιφοράς τους. Το κύκλωμα μπορεί επίσης να υποστηρίζει λειτουργία με πολλαπλά κανάλια πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος, υπό την προϋπόθεση ότι η απόσταση τους είναι ίση με την περιοδικότητα της χρονικής καθυστέρησης. Το κύκλωμα μπορεί να συνδυαστεί με τυπικούς πομπούς και δέκτες και να χρησιμοποιηθεί ως προσαρμοζόμενος ισοσταθμιστής στο πεδίο του χρόνου σε οπτικά συστήματα μετάδοσης. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως οπτικός συσχετιστής σε συστήματα οπτικής επεξεργασίας σήματος.

Description

Οπτικό φίλτρο πεπερασμένης κρουστικής απόκρισης με ευελιξία ως προς τον ρυθμό λειτουργίας και δυνατότητα πολυκυματικής λειτουργίας, βασιζόμενο σε ολοκληρωμένες γραμμές καθυστέρησης με μικροδακτυλιους συντονισμού

Η παρούσα εφεύρεση σχετίζεται με την σχεδίαση ενός φωτονικού ολοκληρωμένου κυκλώματος με γραμμές καθυστέρησης, το οποίο λειτουργεί ως φίλτρο Πεπερασμένης Κρουστικής Απόκρισης (ΠΚΑ) με ευελιξία ως προς τον ρυθμό μετάδοσης συμβόλων σε οπτικά συστήματα επικοινωνιών. Έχοντας την ίδια μορφή, το συγκεκριμένο κύκλωμα μπορεί επίσης να λειτουργήσει ως οπτικός συσχετιστής με ευελιξία ως προς τον ρυθμό συμβόλων σε συστήματα οπτικής επεξεργασίας σήματος. Οι γραμμές καθυστέρησης εντός του κυκλώματος βασίζονται σε ακολουθίες Μικρο-Δακτυλίων Συντονισμού (ΜΔΣ) με ρυθμιζόμενο Παράγοντα Ποιότητας (ΠΠ). Πιο συγκεκριμένα, η εφεύρεση σχετίζεται με την γενική σχεδίαση του κυκλώματος, με τις μεθόδους για την επιλογή του αριθμού, του χρόνου περιφοράς, του ΠΠ και της θέσης των ΜΔΣ μέσα στο κύκλωμα, με τις μεθόδους για την επέκταση της λειτουργίας του κυκλώματος και την υποστήριξη της ταυτόχρονης επεξεργασίας πολλαπλών καναλιών με Πολυπλεξία Διαίρεσης Μήκους Κύματος (ΠΔΜΚ), με τον συνδυασμό του κυκλώματος με μία ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου για την δημιουργία μίας διάταξης οπτικού φίλτρου ΠΚΑ ή μίας διάταξης οπτικού συσχετιστή, καθώς και με τον συνδυασμό αυτής της διάταξης οπτικού φίλτρου ΠΚΑ με τυπικούς οπτικούς πομπούς και οπτικούς δέκτες σε οπτικά συστήματα μετάδοσης.

Τα φίλτρα ΠΚΑ υλοποιούνται σήμερα είτε ως αναλογικά είτε ως ψηφιακά ηλεκτρονικά κυκλώματα και χρησιμοποιούνται σε οπτικά συστήματα μετάδοσης για να αντιμετωπίσουν τους περιορισμούς του εύρους ζώνης που προέρχονται από τα στοιχεία αυτών των συστημάτων καθώς και τα φαινόμενα διασποράς μέσα στις οπτικές ίνες. Παρότι απλά και αποτελεσματικά στις περισσότερες των περπτώσεων, τα ηλεκτρονικά φίλτρα ΠΚΑ πάσχουν και τα ίδια από περιορισμούς του εύρους ζώνης οι οποίοι τα καθιστούν αναποτελεσματικά σε λειτουργία σε υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης συμβόλων. Επιπρόσθετα παρουσιάζουν περιορισμένη δυνατότητα προσαρμογής της λειτουργίας τους σε διαφορετικούς ρυθμούς μετάδοσης συμβόλων και έχουν την δυνατότητα επεξεργασίας ενός μόνο καναλιού κάθε φορά. Για την αναίρεση του βασικού περιορισμού των ηλεκτρονικών φίλτρων ΠΚΑ ως προς το αναλογικό εύρος ζώνης και τον ρυθμό συμβόλων λειτουργίας, έχουν προταθεί και έχουν επιδειχθεί κατά το παρελθόν οπτικές υλοποιήσεις αυτών των φίλτρων. Οι υλοποιήσεις αυτές διαχωρίζονται σε δύο κύριες κατηγορίες. Η πρώτη κατηγορία περιλαμβάνει φωτονικά ολοκληρωμένα κυκλώματα που υλοποιούν φίλτρα με αρχιτεκτονική πλέγματος. Τα κυκλώματα αυτά βασίζονται σε μία ακολουθία ασύμμετρων συμβολόμετρων Mach-Zehnder (ΜΖ), τα οποία διασυνδέονται μέσω οπτικών συζευκτών 2χ2. Η ασυμμετρία των συμβολόμετρων αντιστοιχεί σε μία χρονική καθυστέρηση, η οποία καθορίζει την συνάρτηση μεταφοράς του φίλτρου ΠΚΑ, και επομένως τον ρυθμό συμβόλων, τον οποίο μπορεί να υποστηρίξει. Ο συγκεκριμένος σχεδιασμός του φίλτρου μπορεί να υποστηρίξει για την ακρίβεια λειτουργία με ένα εύρος ρυθμού συμβόλων γύρω από την τιμή αναφοράς, αλλά αυτό το εύρος είναι πολύ μικρό και η σχετική ευελιξία περιορισμένη, λόγω της σταθερής χρονικής καθυστέρησης των ασύμμετρων συμβολόμετρων ΜΖ. Η δεύτερη κατηγορία των οπτικών υλοποιήσεων έχει να κάνει με ογκώδη οπτικά κυκλώματα που περιλαμβάνουν ένα στάδιο πολυεκπομπής όπου ένα μη γραμμικό μέσο δημιουργεί αντίγραφα του σήματος εισόδου σε διαφορετικά μήκη κύματος, και ένα στάδιο χρονικής καθυστέρησης όπου ένα μέσο διασποράς αποδίδει ένα σύνολο χρονικών καθυστερήσεων στα διαφορετικά αντίγραφα του σήματος εισόδου ανάλογα με το μήκος κύματός τους. Χρησιμοποιώντας λέιζερ άντλησης του μη γραμμικού μέσου με ρυθμιζόμενο μήκος κύματος εκπομπής, είναι δυνατός ο έλεγχος των αποδιδόμενων χρονικών καθυστερήσεων, και επομένως η λειτουργία του φίλτρου σε διάφορετικούς ρυθμούς συμβόλων. Λόγω όμως της πολυπλοκότητας και της χαμηλής απόδοσης της μη γραμμικής διαδικασίας στο στάδιο της πολυεκπομπής, και λόγω της ογκώδους υλοποίησης των σταδίων της πολυεκπομπής και της χρονικής καθυστέρησης, οι υλοποιήσεις αυτού του είδους των κυκλωμάτων καταλήγουν να είναι συνολικά πολύπλοκες και ογκώδεις, και επομένως μη πρακτικές για πραγματικές εφαρμογές.

Σύμφωνα με τα προαναφερθέντα, η παρούσα εφεύρεση αναφέρεται σε μία μεθοδολογία σχεδίασης ενός οπτικού κυκλώματος για την υλοποίηση οπτικού φίλτρου ΠΚΑ, το οποίο συνδυάζει τα πλεονεκτήματα ενός φωτονικού ολοκληρωμένου κυκλώματος και την δυνατότητα μεγάλης ευελιξίας ως προς τον ρυθμό συμβόλων κατά τη λειτουργία του. Το οπτικό κύκλωμα έχει την αρχιτεκτονική ενός φίλτρου ΠΚΑ ευθείας μορφής (direct form) με μεταβαλλόμενο αριθμό λήψεων (taps). Το σήμα εισόδου εισέρχεται στο κύκλωμα από τον κυματοδηγό εισόδου και διαμοιράζεται μεταξύ των λήψεων του φίλτρου με τη βοήθεια μίας σειράς οπτικών συζευκτών 2χ2 με ρυθμιζόμενο λόγο σύζευξης. Δεδομένου ότι ο λόγος σύζευξης μπορεί να έχει οποιαδήποτε τιμή μεταξύ 0 και 1, η δυνατότητα ρύθμισης των συζευκτών επιτρέπει την επιλογή του αριθμού των ενεργών λήψεων του κυκλώματος, αποκλείοντας ορισμένες από τις διαθέσιμες λήψεις από την λειτουργία του κυκλώματος. Μέσα στην κάθε λήψη, η χρονική καθυστέρηση του οπτικού σήματος επιλέγεται με τη βοήθεια ΜΔΣ, οι οποίοι ομαδοποιούνται σε δύο ομάδες. Η κάθε ομάδα έχει την μορφή μίας αλληλουχίας όπου ο κάθε ΜΔΣ τοποθετείται πίσω από τον άλλον: Η πρώτη ομάδα αφορά την αλληλουχία αυτών που στο εξής θα αναφέρονται ως αναλογικοί ΜΔΣ, και η δεύτερη αφορά την αλληλουχία αυτών που στο εξής θα αναφέρονται ως ψηφιακοί ΜΔΣ. Και οι δύο τύποι ΜΔΣ συνδέονται με τον κυματοδηγό διαύλου μέσω ενός ρυθμιζόμενου συζεύκτη 2χ2 που έχει την μορφή ενός συμβολόμετρου ΜΖ. Ο παράγοντας σύζευξης αυτού του συζεύκτη καθορίζει τον ΠΠ του αντίστοιχου ΜΔΣ και την χρονική καθυστέρηση που εφαρμόζεται στο οπτικό σήμα. Στην περίπτωση των αναλογικών ΜΔΣ, ο παράγοντας σύζευξης μπορεί να ρυθμίζεται με συνεχή τρόπο μεταξύ 0 και 1. Στο όριο κατά το οποίο ο παράγοντας σύζευξης ισούται με 1, ο ΜΔΣ λειτουργεί ως μία απλή γραμμή καθυστέρησης με χρονική καθυστέρηση ίση με τον χρόνο περιφοράς του ΜΔΣ. Όταν ο παράγοντας σύζευξης μειώνεται, ο ΜΔΣ λειτουργεί ως οπτική κοιλότητα με αυξανόμενο ΠΠ και χρονική καθυστέρηση. Στο όριο κατά το οποίο ο παράγοντας σύζευξης είναι ίσος με 0, ο ΜΔΣ είναι πλέον απομονωμένος από τον κυματοδηγό διαύλου, και επομένως η χρονική καθυστέρηση που εφαρμόζεται στο σήμα είναι ίση με 0. Το τίμημα για την αύξηση της χρονικής καθυστέρησης που προξενείται από ένα αναλογικό ΜΔΣ όταν μειώνεται ο ΠΠ του είναι η μείωση του φασματικού εύρους της συνάρτησης της χρονικής καθυστέρησης, η οποία μπορεί να υποβαθμίσει αποφασιστικά την ακεραιότητα και την ποιότητα ενός υψίρρυθμου σήματος. Για την αποτροπή αυτής της υποβάθμισης, οι αναλογικοί ΜΔΣ θα πρέπει να τοποθετηθούν εν σειρά μέσα στην κάθε λήψη έχοντας μία σχετική ολίσθηση φάσης, η οποία αντιστοιχεί σε μία σχετική ολίσθηση της συνάρτησης της χρονικής καθυστέρησής τους ως προς το μήκος κύματος. Με αυτόν τον τρόπο, η διακύμανση της συνολικής χρονικής καθυστέρησης κάθε λήψης του φίλτρου γύρω από την ονομαστική της τιμή μπορεί να διατηρείται μικρή για ένα μεγάλο εύρος ονομαστικών τιμών χρονικής καθυστέρησης μέσα στο φασματικό εύρος ενδιαφέροντος. Για την περαιτέρω αύξηση του εύρους ρύθμισης της χρονικής καθυστέρησης κάθε λήψης μέσα σε αυτό το φασματικό εύρος χωρίς τη χρήση υπερβολικά μεγάλου αριθμού αναλογικών ΜΔΣ, χρησιμοποιείται μία δεύτερη αλληλουχία με ψηφιακούς ΜΔΣ. Κάθε ψηφιακός ΜΔΣ έχει παρόμοια δομή με τον αναλογικό ΜΔΣ, αλλά ο παράγοντας σύζευξης του αντίστοιχου συμβολόμετρου ΜΖ μπορεί να είναι μόνο 0 ή 1. Με αυτόν τον τρόπο, κάθε ψηφιακός ΜΔΣ μπορεί να έχει είτε μηδενική συνεισφορά στην χρονική καθυστέρηση κάθε λήψης, είτε συνεισφορά ίση με τον χρόνο περιφοράς του. Δεδομένου ότι η ακολουθία των ψηφιακών ΜΔΣ έχει την μικρότερη δυνατή επίπτωση στις οπτικές απώλειες του σήματος εισόδου μέσα στο φασματικό εύρος ενδιαφέροντος, μπορεί να τοποθετηθεί μέσα στην κάθε λήψη εν σειρά με τις επόμενες λήψεις συνεισφέροντας κατά αυτόν τον τρόπο στη χρονική καθυστέρησή τους. Αντιθέτως, δεδομένου ότι η ακολουθία των αναλογικών ΜΔΣ μπορεί να έχει σημαντικότατη επίπτωση στις οπτικές απώλειες του σήματος εισόδου κατά μήκος του φασματικού εύρους ενδιαφέροντος, τοποθετείται μέσα στην κάθε λήψη παράλληλα με τις επόμενες λήψεις. Τέλος, τα καθυστερημένα αντίγραφα του οπτικού σήματος στην έξοδο της κάθε λήψης συνδυάζονται μεταξύ τους και σχηματίζουν το συνολικό σήμα εξόδου του φίλτρου ΠΚΑ, χρησιμοποιώντας μία δεύτερη σειρά ρυθμιζόμενων συζευκτών 2χ2. Δεδομένου ότι αυτός ο συνδυασμός λαμβάνει χώρα με σύμφωνο τρόπο, η φάση κάθε αντιγράφου προσαρμόζεται με την βοήθεια ενός ολισθητή φάσης, ο οποίος τοποθετείται εντός της κάθε λήψης.

Επιπλέον, η παρούσα εφεύρεση παρέχει μία μέθοδο για τον καθορισμό του αριθμού και του χρόνου περιφοράς των αναλογικών και ψηφιακών ΜΔΣ μέσα στην κάθε λήψη έτσι ώστε να υποστηρίζεται η λειτουργία του οπτικού φίλτρου ΠΚΑ σε μεγάλο εύρος ρυθμών συμβόλων. Η μέθοδος χρησιμοποιεί ως δεδομένα τον ελάχιστο και τον μέγιστο ρυθμό μετάδοσης συμβόλων που θα πρέπει να υποστηρίζει το οπτικό φίλτρο, καθώς και την μέγιστη διακύμανση της χρονικής καθυστέρησης που μπορεί να γίνει ανεκτή μέσα στο ωφέλιμο μέρος του οπτικού φάσματος. Χρησιμοποιώντας την πληροφορία για τον ελάχιστο και τον μέγιστο ρυθμό συμβόλων, η μέθοδος υπολογίζει την ελάχιστη και την μέγιστη χρονική καθυστέρηση (D), την οποία θα πρέπει να αποδίδει παραπάνω η κάθε λήψη σε σχέση με την προηγούμενή της. Χρησιμοποιώντας επιπλέον την πληροφορία για την ελάχιστη και την μέγιστη καθυστέρηση, καθώς και την πληροφορία για την μέγιστη διακύμανση της χρονικής καθυστέρησης, η μέθοδος υπολογίζει τον αριθμό των αναλογικών ΜΔΣ, τα οποία απαιτούνται μέσα σε κάθε λήψη. Ο χρόνος περιφοράς του κάθε αναλογικού ΜΔΣ καθορίζεται με την σειρά του διαιρώντας την ελάχιστη χρονική καθυστέρηση με τον αριθμό των αναλογικών ΜΔΣ μέσα σε κάθε λήψη. Από την άλλη μεριά, ο χρόνος περιφοράς των ψηφιακών ΜΔΣ μέσα στην κάθε λήψη καθορίζεται πολλαπλασιάζοντας το χρόνο περιφοράς των αναλογικών ΜΔΣ με έναν πολλαπλασιαστικό παράγοντα μεγαλύτερου από το 1. Ο παράγοντας αυτός θα αναφέρεται στο εξής ως Παράγοντας Μεγέθυνσης Δακτυλίου (ΠΜΔ). Τέλος, ο αριθμός των ψηφιακών ΜΔΣ που απαιτούνται εντός της κάθε λήψης καθορίζεται χρησιμοποιώντας την πληροφορία για την μέγιστη χρονική καθυστέρηση μέσα στην κάθε λήψη και τον ΠΜΔ.

Επιπλέον, η παρούσα εφεύρεση παρέχει μία μεθοδολογία για την πρακτική απόδοση των βαρών (wn) στις λήψεις του φίλτρου ΠΚΑ, όταν το φίλτρο λειτουργεί ως Προσαρμοζόμενος Ισοσταθμιστής στο Πεδίο του Χρόνου (ΠΙΠΧ) (Adaptive Time Domain Equalizer) σε ένα οπτικό σύστημα επικοινωνιών. Τα βάρη υπολογίζονται από μία εξωτερική υπολογιστική μονάδα κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του συστήματος χρησιμοποιώντας σήμα ανάδρασης από το σύστημα και κατάλληλο αλγόριθμο, όπως για παράδειγμα τον αλγόριθμο σταθερού μέτρου (Constant Modulus Algorithm - CMA), τον αλγόριθμο ελάχιστων μέσων τετραγώνων (Least Mean Square - LMS) ή οποιονδήποτε άλλο αλγόριθμο, ο οποίος είναι κατάλληλος για τον συγκεκριμένο τύπο συστήματος επικοινωνιών και για τα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά διαύλου. Η μεθοδολογία βασίζεται στην μετάφραση των βαρών τα οποία θα πρέπει να αποδοθούν στις λήψεις του φίλτρου σε σχετικά επίπεδα οπτικής ισχύος μεταξύ των λήψεων. Τα σχετικά επίπεδα οπτικής ισχύος ρυθμίζονται μέσω των παραγόντων σύζευξης των οπτικών συζευκτών που είναι υπεύθυνοι για τον διαμοιρασμό του σήματος εισόδου μεταξύ των λήψεων του φίλτρου και των συζευκτών που είναι υπεύθυνοι για την επανένωση των καθυστερημένων αντιγράφων του σήματος στις εξόδους των λήψεων. Στην πράξη, η ρύθμιση των σχετικών επιπέδων οπτικής ισχύος μπορεί να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας οποιαδήποτε από τις δύο ομάδες ή συνδυασμό και των δύο ομάδων οπτικών συζευκτών χωρίς να απαιτείται η χρήση επιπλέον στοιχείων μέσα στο κύκλωμα, όπως για παράδειγμα η χρήση ρυθμιζόμενων οπτικών εξασθενητών.

Σύμφωνα με τα προαναφερθέντα, η παρούσα εφεύρεση παρέχει μία μεθοδολογία για την ανάπτυξη μίας διάταξης οπτικού φίλτρου ΠΚΑ, η οποία περιλαμβάνει το κύκλωμα του οπτικού φίλτρου ΠΚΑ και μία εξωτερική ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου. Η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου διασυνδέεται με την ιεραρχία ελέγχου του συστήματος επικοινωνιών και δέχεται ως δεδομένα το μήκος κύματος και τον ρυθμό συμβόλων του σήματος εισόδου, τον αριθμό των ενεργών λήψεων του φίλτρου και τα βάρη, τα οποία θα πρέπει να αποδοθούν στις ενεργές λήψεις του φίλτρου κάθε χρονική στιγμή. Σε μία διαφορετική παραλλαγή της παρούσας εφεύρεσης, η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου λαμβάνει πληροφορίες σχετικά με τα χαρακτηριστικά του διαύλου και την ποιότητα του σήματος στον δέκτη του συστήματος μετάδοσης και χρησιμοποιεί τους δικούς της υπολογιστικούς πόρους για τον υπολογισμό των μιγαδικών βαρών, τα οποία πρέπει να αποδοθούν στις ενεργές λήψεις του φίλτρου κάθε χρονική στιγμή. Και στις δύο παραλλαγές, η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου χρησιμοποιεί την εισερχόμενη πληροφορία, γεννά τα κατάλληλα ηλεκτρικά σήματα (ρεύματος ή τάσης) και οδηγεί τα στοιχεία ολίσθησης φάσης που υπάρχουν μέσα στους οπτικούς συζεύκτες, τους αναλογικούς ΜΔΣ, τους ψηφιακούς ΜΔΣ και τους καθ’ εαυτούς ολισθητές φάσης του οπτικού κυκλώματος έτσι ώστε να επιτύχει την επιθυμητή διαμόρφωση λειτουργίας του οπτικού φίλτρου ΠΚΑ. Ανάλογα με την φωτονική πλατφόρμα ολοκλήρωσης που χρησιμοποιείται για την ολοκλήρωση του οπτικού φίλτρου ΠΚΑ και την τεχνολογία που χρησιμοποιείται για την υλοποίηση των στοιχείων ολίσθησης φάσης, αυτά τα στοιχεία μπορούν να έχουν τη μορφή θερμικών ολισθητών φάσης, ηλεκτρο-οπτικών ολισθητών φάσης, ακουστοοπτικών ολισθητών φάσης, ολισθητών φάσης που βασίζονται στην εφαρμογή μηχανικής τάσης (stress-optic phase shifters) ή οποιαδήποτε άλλη μορφή ολισθητών φάσης.

Επιπλέον, η παρούσα εφεύρεση παρέχει μία μεθοδολογία για τον συνδυασμό της διάταξης του οπτικού φίλτρου ΠΚΑ με έναν τυπικό οπτικό πομπό ή οπτικό δέκτη σε ένα σύστημα μετάδοσης. Στην πρώτη περίπτωση, η διάταξη του οπτικού φίλτρου ΠΚΑ τοποθετείται στην έξοδο του οπτικού πομπού και δέχεται ως οπτική είσοδο το σήμα εξόδου του οπτικού πομπού. Στην δεύτερη περίπτωση, η διάταξη τοποθετείται μπροστά από τον οπτικό δέκτη και παρέχει το σήμα εξόδου της ως σήμα εισόδου για τον δέκτη. Και στις δύο περιπτώσεις, η διάταξη του οπτικού φίλτρου ΠΚΑ διασυνδέεται με την ιεραρχία ελέγχου του συστήματος μετάδοσης και λαμβάνει τις απαραίτητες πληροφορίες για την διαμόρφωση λειτουργίας της διάταξης ως Προσαρμοζόμενου Ισοσταθμιστή στο Πεδίο του Χρόνου (ΠΙΠΧ). Το οπτικό σύστημα μετάδοσης μπορεί να βασίζεται είτε σε τεχνικές απευθείας ανίχνευσης είτε σε τεχνικές σύμφωσης ανίχνευσης και μπορεί να εμπλέκει οποιοδήποτε σχήμα διαμόρφωσης.

Επιπλέον, η παρούσα εφεύρεση παρέχει μία μεθοδολογία για την ταυτόχρονη επεξεργασία πολλαπλών καναλιών Πολυπλεξίας Διαίρεσης Μηκών Κύματος (ΠΔΜΚ) από την διάταξη του οπτικού φίλτρου ΠΚΑ. Η δυνατότητα για πολυ-καναλική λειτουργία βασίζεται στην περιοδικότητα της συνάρτησης χρονικής καθυστέρησης της κάθε λήψης του φίλτρου ως προς το μήκος κύματος λειτουργίας. Η περιοδικότητα αυτή πηγάζει από την αντίστοιχη περιοδικότητα της χρονικής καθυστέρησης του κάθε αναλογικού ΜΔΣ ως προς το μήκος κύματος (ή ισοδύναμα ως προς την οπτική συχνότητα). Επομένως, ένα σήμα με ΠΔΜΚ και απόσταση καναλιών ίση με αυτήν την περιοδικότητα ή με ακέραιο πολλαπλάσιό της μπορεί να εισέρχεται στο οπτικό φίλτρο ΠΚΑ από την θύρα εισόδου και να υφίσταται επεξεργασία από το φίλτρο με τον τρόπο που υφίσταται την ίδια επεξεργασία ένα μονο-καναλικό σήμα εισόδου.

Σύμφωνα με τα προαναφερθέντα, η παρούσα εφεύρεση παρέχει μία μεθοδολογία για τον συνδυασμό της διάταξης οπτικού φίλτρου ΠΚΑ με ένα πομπό ή δέκτη ΠΔΜΚ. Στην πρώτη περίπτωση, η διάταξη τοποθετείται μετά το στοιχείο πολυπλεξίας του πομπού και δέχεται ως είσοδο ένα σήμα ΠΔΜΚ. Στην δεύτερη περίπτωση, η διάταξη του φίλτρου τοποθετείται μπροστά από το στοιχείο αποπολυπλεξίας του δέκτη ΠΔΜΚ και δέχεται και πάλι ως είσοδο ένα σήμα ΠΔΜΚ. Και στις δύο περιπτώσεις, η διάταξη του οπτικού φίλτρου ΠΚΑ διασυνδέεται με την ιεραρχία ελέγχου του συστήματος και λαμβάνει τις απαραίτητες πληροφορίες για την διαμόρφωση της λειτουργίας της, η οποία είναι η ίδια για όλα τα κανάλια ΠΔΜΚ κάθε χρονική στιγμή.

Τέλος, εκτός από την χρήση της εφεύρεσης για την σχεδίαση ενός Προσαρμοζόμενου Ισοσταθμιστή στο Πεδίο του Χρόνου (ΠΙΠΧ) για εφαρμογές οπτικών επικοινωνιών, η παρούσα εφεύρεση παρέχει την ίδια μεθοδολογία κύκλω ματικής σχεδίασης ως μία μεθοδολογία σχεδίασης ενός οπτικού συσχετιστή που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ένα μεγάλο εύρος εφαρμογών οπτικής επεξεργασίας σήματος.

Σε σχέση με τις άλλες οπτικές λύσεις που έχουν προταθεί έως τώρα για οποιονδήποτε από τους δύο τύπους εφαρμογών του κυκλώματος (δηλαδή την εφαρμογή ως οπτικό φίλτρο ΠΚΑ σε οπτικά συστήματα επικοινωνιών ή την εφαρμογή ως οπτικός συσχετιστής σε συστήματα οπτικής επεξεργασίας σήματος), η μεθοδολογία κυκλωματικής σχεδίασης της παρούσας εφεύρεσης κατορθώνει να συνδυάζει με το καλύτερο τρόπο την απλότητα και το χαμηλό κόστος της τεχνολογίας φωτονικής ολοκλήρωσης με την ευελιξία της λειτουργίας του κυκλώματος σε μεγάλο εύρος ρυθμών συμβόλων του εισερχόμενου σήματος. Αυτός ο συνδυασμός αποτελεί το κυριότερο πλεονέκτημα της παρούσας εφεύρεσης και είναι ικανός να οδηγήσει στην πρακτική εφαρμογή της εφεύρεσης σε ρεαλιστικά συστήματα.

Το Σχέδιο 1 αποτελεί μία γενική αναπαράσταση ενός φίλτρου ΠΚΑ ευθείας μορφής 1 με Ν λήψεις, το οποίο υλοποιείται συνήθως ως ηλεκτρονικό κύκλωμα. Κάθε λήψη του φίλτρου προσθέτει χρονική καθυστέρηση D σε σχέση με την προηγούμενη λήψη. Τα μέρη του σήματος εισόδου που διαδίδονται διαμέσου των επιμέρους λήψεων επανασυνδέονται στην έξοδο του φίλτρου χρησιμοποιώντας τα εξειδικευμένα στοιχεία 4. Η επανασύνδεση λαμβάνει χώρα χρησιμοποιώντας κατάλληλα βάρη για κάθε λήψη. Τα βάρη αυτά αποδίδονται στα μέρη του σήματος που διαδίδονται διαμέσου των αντίστοιχων λήψεων χρησιμοποιώντας τα εξειδικευμένα στοιχεία 3.

Το Σχέδιο 2 είναι μία σχηματική αναπαράσταση ενός συμβολόμετρου ΜΖ 5, το οποίο λειτουργεί ως οπτικός συζεύκτης 2x2. Διαθέτει δύο κυματοδηγούς εισόδου 6 και 7 και δύο κυματοδηγούς εξόδου 10 και 11. Έχει τη δυνατότητα να λειτουργεί είτε με ένα οπτικό σήμα εισόδου, το οποίο εισέρχεται από τον ένα κυματοδηγό εισόδου, είτε με δύο οπτικά σήματα εισόδου, τα οποία εισέρχονται και από τους δύο κυματοδηγούς εισόδου. Τα σήματα εισόδου χωρίζονται από έναν συζεύκτη 3 dB 8 σε δύο μέρη το καθένα. Τα μέρη αυτά διαδίδονται κατά μήκος των δύο βραχιόνων του συμβολόμετρου . Στο τέλος της διάδοσης, τα μέρη των σημάτων συνδυάζονται μέσω ενός δεύτερου συζεύκτη 3 dB 8 και εξέρχονται από το συμβολόμετρο μέσω των δύο κυματοδηγών εξόδου. Ο παράγοντας σύζευξης του συμβολόμετρου ΜΖ καθορίζεται από την ολίσθηση φάσης που εισάγεται στον άνω βραχίονα του συμβολόμετρου με τη χρήση ενός στοιχείου ολίσθησης φάσης 9.

Το Σχέδιο 3 είναι μία σχηματική αναπαράσταση μίας παρόμοιας διάταξης συμβολόμετρου ΜΖ 12 με στοιχεία ολίσθησης φάσης 13 μέσα και στους δύο βραχίονες του συμβολόμετρου.

Το Σχέδιο 4 είναι μία σχηματική αναπαράσταση ενός ΜΔΣ 14, το οποίο λειτουργεί ως στοιχείο καθυστέρησης για το οπτικό φίλτρο ΠΚΑ. Η ρύθμιση της χρονικής καθυστέρησης του ΜΔΣ βασίζεται στη χρήση ενός συμβολόμετρου ΜΖ για τη διασύνδεση του εσωτερικού κυματοδηγού 16 του ΜΔΣ με τον κυματοδηγό εισόδου 15 και τον κυματοδηγό εξόδου 18, οι οποίοι θεωρούνται τμήματα του κυματοδηγού διαύλου του ΜΔΣ. Ο παράγοντας σύζευξης του συμβολόμετρου ΜΖ καθορίζει τον παράγοντα ποιότητας (ΠΠ) του ΜΔΣ, και επομένως την χρονική καθυστέρηση η οποία εφαρμόζεται από τον ΜΔΣ στο οπτικό σήμα εισόδου. Όταν ο παράγοντας σύζευξης είναι ίσος με 0, ένα οπτικό σήμα που εισέρχεται από τον κυματοδηγό εισόδου 15 παρακάμπτει τον ΜΔΣ και εξέρχεται από τον κυματοδηγό εξόδου 18. Από την άλλη μεριά, όταν το παράγοντας σύζευξης είναι ίσος με 1, το οπτικό σήμα που έρχεται από τον κυματοδηγό εισόδου εισέρχεται στον εσωτερικό κυματοδηγό του ΜΔΣ και εξέρχεται αυτού του κυματοδηγού μετά από μία μόνο περιφορά. Σε όλες τις υπόλοιπες περιπτώσεις μεταξύ των δύο αυτών ακραίων περιπτώσεων, ο ΜΔΣ στμπεριφέρεται ως μία οπτική κοιλότητα με αυξανόμενο ΠΠ για μειούμενο παράγοντα σύζευξης του συμβολόμετρου ΜΖ. Ο παράγοντας σύζευξης ελέγχεται από τον ολισθητή φάσης 9 μέσα στον άνω βραχίονα του συμβολόμετρου ΜΖ, ο οποίος μπορεί επίσης να θεωρηθεί ως μέρος του εσωτερικού κυματοδηγού του ΜΔΣ. Η φάση του ίδιου του ΜΔΣ ελέγχεται από το στοιχείο ολίσθησης φάσης 17 μέσα στον εσωτερικό κυματοδηγό του ΜΔΣ.

Το Σχέδιο 5 είναι μία σχηματική αναπαράσταση του κυκλώματος 19, το οποίο παρέχεται από την παρούσα εφεύρεση για την υλοποίηση ενός οπτικού φίλτρου ΠΚΑ και ενός οπτικού συσχετιστή. Το κύκλωμα ακολουθεί την γενική αρχιτεκτονική ενός φίλτρου ΠΚΑ ευθείας μορφής με Ν λήψεις. Στο παράδειγα που απεικονίζεται, το κύκλωμα έχει 5 λήψεις. Το σήμα εισόδου εισέρχεται από τον κυματοδηγό εισόδου 20 και διαμοιράζεται μεταξύ των λήψεων του φίλτρου με την βοήθεια των ρυθμιζόμενων συμβολόμετρων ΜΖ στο άνω μέρος του κυκλώματος. Οι ΜΔΣ εντός του κυκλώματος λειτουργούν ως ρυθμιζόμενα στοιχεία χρονικής καθυστέρησης και ομαδοποιούνται σε δύο κατηγορίες. Οι αναλογικοί ΜΔΣ 14-a τοποθετούνται εντός της κάθε λήψης παράλληλα με τις υπόλοιπες λήψεις και μπορούν να έχουν οποιονδήποτε παράγοντα σύζευξης μεταξύ 0 και 1. Από την άλλη μεριά, οι ψηφιακοί ΜΔΣ 14-d τοποθετούνται εν σειρά με τις υπόλοιπες λήψεις και μπορούν να έχουν παράγοντα σύζευξης είτε 0 είτε 1. Στην ίδια σχηματική αναπαράσταση, οι ολισθητές φάσης 21 είναι υπεύθυνοι για τη ρύθμιση της φάσης των σημάτων εντός της κάθε λήψης, και τα ρυθμιζόμενα συμβολόμετρα ΜΖ στο κάτω μέρος του κυκλώματος είναι υπεύθυνα για την απόδοση του βάρους της κάθε λήψης και για την επανασύνδεση των σημάτων στην έξοδο της κάθε λήψης.

Το Σχέδιο 6 παρουσιάζει τη γραφική παράσταση της χρονικής καθυστέρησης εντός της δεύτερης λήψης (Λήψη 2) του κυκλώματος 19 ως συνάρτηση της οπτικής συχνότητας. Στο συγκεκριμένο παράδειγμα, η ακολουθία των αναλογικών ΜΔΣ 14-a εντός της Λήψης 2 περιέχει τέσσερα στοιχεία με χρόνο περιφοράς 6.25 ps. Η χρονική καθυστέρηση παρουσιάζεται για δύο περιπτώσεις λειτουργίας όπου ο ρυθμός συμβόλων του εισερχόμενου σήματος είναι 25 και 32 Gbaud, αντίστοιχα. Οι κατακόρυφες διακεκομμένες γραμμές υποδεικνύουν το φασματικό εύρος ενδιαφέροντος για την επεξεργασία του εισερχόμενου σήματος, ενώ οι οριζόντιες διακεκομμένες γραμμές υποδεικνύουν το εύρος της διακύμανσης της χρονικής καθυστέρησης που επιτυγχάνεται εντός αυτού του εύρους.

Το Σχέδιο 7 παρουσιάζει την γραφική παράσταση της τρίτης λήψης (Λήψη 3) του κυκλώματος 19 ως συνάρτηση της οπτικής συχνότητας και επεξηγεί την πιθανή εμφάνιση κορυφών συντονισμού στη συνάρτηση της χρονικής καθυστέρησης. Στο συγκεκριμένο παράδειγμα, η ακολουθία των αναλογικών ΜΔΣ 14-a εντός της Λήψης 3 περιλαμβάνει τέσσερα στοιχεία με χρόνο περιφοράς 6.25 ps. Η ακολουθία των ψηφιακών ΜΔΣ 14-d εντός της ίδιας λήψης περιλαμβάνει τρία στοιχεία με χρόνο περιφοράς 2.2 φορές μεγαλύτερο από τον χρόνο περιφοράς του κάθε αναλογικού ΜΔΣ. Η γραφική παράσταση αντιστοιχεί σε μία περίπτωση λειτουργίας, όπου ο ρυθμός συμβόλων του σήματος εισόδου είναι 32 Gbaud και η συνολική χρονική καθυστέρηση στην Λήψη 3 ίση με 62.5 ps. Οι κορυφές συντονισμού που εμφανίζονται στα άκρα του φασματικού εύρους ενδιαφέροντος προκύπτουν από έναν ψηφιακό ΜΔΣ, ο οποίος παραμένει ανενεργός αλλά ο παράγοντας σύζευξής του δεν είναι επακριβώς ίσος με 0.

Το Σχέδιο 8 παρουσιάξει τη γραφική παράσταση της χρονικής καθυστέρησης της τρίτης λήψης (Λήψη 3) του κυκλώματος 19 ως συνάρτηση της οπτικής συχνότητας και επεξηγεί τη δυνατότητα πολυ-καναλικής λειτουργίας του κυκλώματος. Η ακολουθία των αναλογικών ΜΔΣ 14-a εντός της Λήψης 2 περιλαμβάνει και πάλι τέσσερα στοιχεία με χρόνο περιφοράς 6.25 ps. Τα τρία στοιχεία στην ακολουθία των ψηφιακών ΜΔΣ 14-d εντός της ίδιας λήψης έχουν χρόνο περιφοράς, ο οποίος είναι 2 φορές μεγαλύτερος από τον χρόνο περιφοράς των αναλογικών ΜΔΣ. Η περιοδικότητα της συνάρτησης της χρονικής καθυστέρησης επιτρέπει την ταυτόχρονη επεξεργασία πολλαλών καναλιών ΠΔΜΚ, υπό την προϋπόθεση ότι η φασματική απόσταση των καναλιών είναι ίση με αυτήν την περιοδικότητα.

Το Σχέδιο 9 παρουσιάζει την γενική αρχιτεκτονική μίας διάταξης οπτικού φίλτρου ΠΚΑ, η οποία περιλαμβάνει το οπτικό κύκλωμα 19 του οπτικού φίλτρου ΠΚΑ και μία ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου. Η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου λαμβάνει ένα σύνολο πληροφοριών από την ιεραρχία ελέγχου του δικτύου και ελέγχει τη διαμόρφωση λειτουργίας του οπτικού κυκλώματος. Ο έλεγχος αυτός υλοποιείται μέσω της γέννησης των κατάλληλων σημάτων οδήγησης (είτε ρεύματος είτε τάσης) για τα στοιχεία ολίσθησης φάσης των οπτικών συζευκτών, των αναλογικών ΜΔΣ, των ψηφιακών ΜΔΣ, των συμβολόμετρων ΜΖ και των καθ’ εαυτούς ολισθητών φάσης. Η συγκεκριμένη γενική αρχιτεκτονική παραμένει ίδια στην περίπτωση μίας διάταξης οπτικού συσχετιστή, η οποία περιλαμβάνει το ίδιο οπτικό κύκλωμα και μία ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου.

Το Σχέδιο 10 αποτελεί μία σχηματική αναπαράσταση για τον συνδυασμό της διάταξης του οπτικού φίλτρου ΠΚΑ με έναν μονο-καναλικό πομπό και για την λειτουργία του ως Προσαρμοζόμενου Ισοστάθμιση) στο Πεδίο του Χρόνου (ΠΙΠΧ) μέσα σε ένα οπτικό σύστημα μετάδοσης.

Το Σχέδιο 11 είναι μία σχηματική αναπαράσταση για τον συνδυασμό του οπτικού φίλτρου ΠΚΑ με έναν μονο-καναλικό δέκτη και για την χρήση του ως ΠΙΠΧ μέσα σε ένα οπτικό σύστημα μετάδοσης.

Το Σχέδιο 12 είναι μία σχηματική αναπαράσταση για τον συνδυασμό της διάταξης του οπτικού φίλτρου ΠΚΑ με έναν πομπό ΠΔΜΚ και για την χρήση του ως ΠΙΠX μέσα σε ένα οπτικό σύστημα μετάδοσης. Το οπτικό κύκλωμα 19 του οπτικού φίλτρου ΠΚΑ λαμβάνει ως είσοδο το πολυπλεγμένο οπτικό σήμα από την έξοδο του πολυπλέκτη ΠΔΜΚ του πομπού και επιτρέπει την ταυτόχρονη επεξεργασία όλων των καναλιών ΠΔΜΚ.

Το Σχέδιο 13 αποτελεί μία σχηματική αναπαράσταση για τον συνδυασμό της διάταξης του οπτικού φίλτρου ΠΚΑ με έναν δέκτη ΠΔΜΚ και για τη χρήση του ως ΠΙΠX μέσα σε ένα οπτικό σύστημα μετάδοσης. Το οπτικό κύκλωμα 19 του οπτικού φίλτρου ΠΚΑ λαμβάνει ως είσοδο το οπτικό σήμα ΠΔΜΚ που διαδίδεται εντός της οπτικής γραμμής μεταφοράς και επιτρέπει την ταυτόχρονη επεξεργασία όλων των καναλιών του. Η έξοδος του οπτικού φίλτρου ΠΚΑ προωθείται στην συνέχεια στον δέκτη ΠΔΜΚ για αποπολυπλεξία μηκών κύματος και ακολούθως ανίχνευση του κάθε κανάλιου.

Σε μία συγκεκριμένη παραλλαγή της παρούσας εφεύρεσης, το προτεινόμενο κύκλωμα έχει τη μορφή του κυκλώματος 19 στο Σχέδιο 5 και λειτουργεί ως οπτικό φίλτρο ΠΚΑ με μονο-καναλικό σήμα εισόδου, διαθέτοντας μέχρι πέντε ενεργές λήψεις. Το κύκλωμα υλοποιεί την λειτουργία του φίλτρου ΠΚΑ ευθείας μορφής, το οποίο φαίνεται στο Σχέδιο 1 έχοντας σε κάθε λήψη μια χρονική καθυστέρηση D σε σχέση με την προηγούμενη λήψη. Το κύκλωμα έχει έναν κυματοδηγό εισόδου 20 και έναν κυματοδηγό εξόδου 22. Η ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση των λήψεων του φίλτρου και η προσαρμογή της οπτικής ισχύος του σήματος σε κάθε λήψη παραγματοποιούνται με την βοήθεια των τεσσάρων συμβολό μέτρων ΜΖ 5 στο άνω μέρος του κυκλώματος, τα οποία έχουν έναν ενεργό βραχίονα και λειτουργούν ως ρυθμιζόμενοι συζεύκτες 2x2. Μέσα σε κάθε λήψη υπάρχει ένας αριθμός αναλογικών ΜΔΣ 14-a και ένας αριθμός ψηφιακών ΜΔΣ 14-d, οι οποίοι είναι υπεύθυνοι για την κατάλληλη προσαρμογή της χρονικής καθυστέρησης κάθε λήψης. Εξαίρεση σε αυτόν τον κανόνα αποτελεί η πρώτη λήψη, η οποία δεν διαθέτει κάποιο στοιχείο χρονικής καθυστέρησης καθώς και η δεύτερη λήψη, η οποία διαθέτει μόνο αναλογικούς ΜΔΣ. Οι αναλογικοί ΜΔΣ εντός της κάθε λήψης τοποθετούνται παράλληλα με τις ακόλουθες λήψεις, ενώ οι ψηφιακοί ΜΔΣ τοποθετούνται εν σειρά με αυτές. Ένας ολισθητής φάσης 21 είναι επίσης τοποθετημένος εντός της κάθε λήψης έτσι ώστε να ρυθμίζει την οπτική φάση του σήματος πριν την επανασύνδεσή του με τα σήματα των άλλων λήψεων. Τέλος, μία δεύτερη ομάδα τεσσάρων συμβολόμετρων ΜΖ 5 στο κάτω μέρος του κυκλώματος λειτουργούν επίσης ως ρυθμιζόμενοι 2x2 συζεύκτες και επιτρέπουν την επανασύνδεση των οπτικών σημάτων από την κάθε λήψη, έτσι ώστε να σχηματιστεί το τελικό σήμα εξόδου του κυκλώματος.

Χωρίς να λαμβάνεται υπόψιν η παρουσία των ΜΔΣ στο κύκλωμα 19, οι πέντε οπτικοί δρόμοι από την θύρα εισόδου έως την θύρα εξόδου του κυκλώματος που αντιστοιχούν στις πέντε λήψεις του φίλτρου έχουν ακριβώς το ίδιο μήκος. Περιλαμβάνουν τον δρόμο από το σημείο Α έως το σημείο G μέσω του σημείου Β (Λήψη 1), τον δρόμο από το σημείο Α έως το σημείο G μέσω του σημείου C (Λήψη 2), τον δρόμο από το σημείο A έως το σημείο G μέσω του σημείου D (Λήψη 3), τον δρόμο από το σημείο Α έως το σημείο G μέσω του σημείου Ε (Λήψη 4) και τον δρόμο από το σημείο Α έως το σημείο G μέσω του σημείου F (Λήψη 5). Όταν το κύκλωμα βρίσκεται εν λειτουργία, οι αναλογικοί και ψηφιακοί του ΜΔΣ ρυθμίζονται κατάλληλα έτσι ώστε να αναιρέσουν την ισότητα αυτών των οπτικών δρόμων προσθέτοντας χρονικές καθυστερήσεις στη Λήψη 2, τη Λήψη 3, τη Λήψη 4 και τη Λήψη 5. Η συγκεκριμένη παραλλαγή της παρούσας εφεύρεσης σχετίζεται (αλλά δεν περιορίζεται) με τη συνήθη περίπτωση, όπου η διαφορά D μεταξύ των χρονικών καθυστερήσεων διαδοχικών λήψεων είναι ίση με την περίοδο συμβόλων του σήματος εισόδου. Ως παράδειγμα αναλύεται η συγκεκριμένη περίπτωση, όπου το οπτικό φίλτρο ΠΚΑ θα πρέπει να υποστηρίζει την επεξεργασία σημάτων εισόδου με ρυθμούς συμβόλων μεταξύ 25 και 40 Gbaud. Η περίοδος συμβόλων που αντιστοιχεί στον χαμηλότερο ρυθμό ισούται με 40 ps και η περίοδος συμβόλων που αντιστοιχεί στον υψηλότερο ρυθμό ισούται με 25 ps. Επομένως, οι αναλογικοί ΜΔΣ 14-a μέσα στην Λήψη 2 πρέπει να μπορούν να καλύψουν ολόκληρο το εύρος της χρονικής καθυστέρησης από 25 έως 40 ps, διατηρώντας τη διακύμανσή της κάτω από ένα προκαθορισμένο επίπεδο μέσα στο φασματικό εύρος ενδιαφέροντος. Παίρνουμε ως παράδειγμα για την περιγραφή της συγκεκριμένης παραλλαγής της εφεύρεσης μία περίπτωση όπου η διακύμανση της χρονικής καθυστέρησης πρέπει να διατηρείται μέσα στο ±5% της ονομαστική της τιμή μέσα σε εύρος οπτικών συχνοτήτων, το οποίο είναι διπλάσιο από τον ρυθμό συμβόλων του οπτικού σήματος εισόδου (δηλαδή σε εύρος 50 GHz για σήμα των 25 Gbaud, σε εύρος 64 GHz για σήμα των 32 Gbaud και σε εύρος 80 GHz για σήμα των 40 Gbaud). Αυτή η προδιαγραφή μπορεί να ικανοποιηθεί με χρήση τεσσάρων αναλογικών ΜΔΣ. Εφόσον η ελάχιστη χρονική καθυστέρηση που θα πρέπει να αποδίδεται από την ακολουθία των τεσσάρων ΜΔΣ μέσα στη Λήψη 2 είναι ίση με 25 ps, ο μέγιστος δυνατός χρόνος περιφοράς του κάθε ΜΔΣ είναι 6.25 ps και αντιστοιχεί σε Ελεύθερη Φασματική Περιοχή (ΕΦΠ) της συνάρτησης μεταφοράς ίση με 160 GHz. Όταν η ακολουθία των ΜΔΣ είναι ρυθμισμένη για λειτουργία με σήμα εισόδου στα 40 Gbaud (δηλαδή με σήμα που έχει περίοδο συμβόλων ίση με 25 ps), οι παράγοντες σύζευξης του οπτικού πεδίου μέσα στους ΜΔΣ είναι ίσοι με 1, επιτρέποντας μία μόνο περιφορά του σήματος μέσα σε κάθε ΜΔΣ. Όταν από την άλλη μεριά η ακολουθία των ΜΔΣ είναι ρυθμισμένη για λειτουργία με σήμα εισόδου με χαμηλότερο ρυθμό συμβόλων, οι παράγοντες σύζευξης για κάθε ΜΔΣ γίνονται μικρότεροι από 1, παρέχοντας χρονική καθυστέρηση που είναι μεγαλύτερη από τον χρόνο περιφοράς του ΜΔΣ. Το Σχέδιο 6 παρουσιάζει ως παράδειγμα τη συνολική χρονική καθυστέρηση στη Λήψη 2 του φίλτρου ως συνάρτηση της οπτικής συχνότητας όταν οι τέσσερις ΜΔΣ είναι ρυθμισμένοι για λειτουργία με σήμα εισόδου στα 32 Gbaud (δηλαδή με περίοδο συμβόλων 31.25 ps) ή στα 25 Gbaud (δηλαδή με περίοδο συμβόλων 40 ps). Στην πρώτη περίππτωση, οι παράγοντες σύζευξης για τους τέσσερις ΜΔΣ είναι ίσοι με 0.73, 0.79, 0.79 και 0.73, και η σχετική ολίσθηση φάσης του κάθε ΜΔΣ σε σχέση με τον προηγούμενο του είναι π/3. Δεδομένου ότι η φάση αναφοράς των 0 rad αντιστοιχεί στην φασματική ευθυγράμμιση του σήματος εισόδου με κάποιον συντονισμό του ΜΔΣ, οι φάσεις των τεσσάρων ΜΔΣ είναι -π/2, -π/6, π/6 and π/2. Στη δεύτερη περίπτωση, οι παράγοντες σύζευξης των ΜΔΣ είναι ίσοι με 0.595, 0.665, 0.665 και 0.595, και η σχετική ολίσθηση φάσης του κάθε ΜΔΣ σε σχέση με τον προηγούμενο του είναι π/4. Και στις δύο περιπτώσεις ο παραγόντας σύζευξης του κάθε ΜΔΣ ρυθμίζεται με την βοήθεια του ολισθητή φάσης 9 μέσα στο συμβολόμετρο ΜΖ, το οποίο διασυνδέει τον ΜΔΣ με τον κυματοδηγό διαύλου. Από την άλλη μεριά, η φάση του κάθε ΜΔΣ ρυθμίζεται με τη βοήθεια του ολισθητή φάσης 17, ο οποίος βρίσκεται εντός του ΜΔΣ.

Στο ίδιο παράδειγμα, ο αριθμός και ο χρόνος περιφοράς των αναλογικών ΜΔΣ 14-a μέσα στην Λήψη 3, Λήψη 4 και Λήψη 5 του φίλτρου παραμένουν οι ίδιοι όπως μέσα στην Λήψη 2. Επιπλέον, ο χρόνος περιφοράς όλων των ψηφιακών ΜΔΣ 14-d του κυκλώματος καθορίζεται από τον πολλαπλασιασμό του χρόνου περιφοράς των αναλογικών ΜΔΣ με τον Παράγοντα Μεγέθυνσης Δακτυλίου (ΠΜΔ). Χρησιμοποιώντας τιμή του ΠΜΔ ίση με 2.2 ως παράδειγμα για την συγκεκριμένη παραλλαγή της εφεύρεσης, ο χρόνος περιφοράς των ψηφιακών ΜΔΣ γίνεται ίσος με 13.75 ps. Δεδομένου ότι η Λήψη 3 θα πρέπει να αποδίδει χρονική καθυστέρηση διπλάσια από αυτήν της Λήψης 2, η ακολουθία των αναλογικών και ψηφιακών ΜΔΣ κατά μήκος του οπτικού δρόμου της Λήψης 3 θα πρέπει να καλύπτει ολόκληρο το εύρος καθυστέρησης μεταξύ 50 και 80 ps. Επιπρόσθετα, δεδομένου ότι η ακολουθία των τεσσάρων αναλογικών ΜΔΣ μπορεί να αποδίδει χρονική καθυστέρηση μεταξύ 25 και 40 ps, δημιουργείται η ανάγκη για χρήση τριών επιπλέον ψηφιακών ΜΔΣ. Το εύρος της χρονικής καθυστέρησης μεταξύ 50 και 53.75 ps μπορεί να καλυφθεί με συνεχή τρόπο με τη χρήση των τεσσάρων αναλογικών ΜΔΣ και την ενεργοποίηση ενός ψηφιακού ΜΔΣ. Το εύρος μεταξύ 53.75 και 67.5 ps μπορεί να καλυφθεί με την ενεργοποίηση ενός ακόμα ψηφιακού ΜΔΣ, ενώ το εύρος μεταξύ 67.5 και 80 ps μπορεί να καλυφθεί με την ενεργοποίηση και του τρίτου ψηφιακού ΜΔΣ.

Σύμφωνα με τα προαναφερθέντα και δεδομένου ότι η Λήψη 4 θα πρέπει να αποδίδει χρονική καθυστέρηση που είναι τρεις φορές μεγαλύτερη από τη χρονική καθυστέρηση της Λήψης 2, η ακολουθία των αναλογικών και ψηφιακών ΜΔΣ κατά μήκος του οπτικού δρόμου της Λήψης 4 θα πρέπει να καλύπτει ολόκληρο το εύρος χρονικής καθυστέρησης μεταξύ 75 και 120 ps. Μέσα όμως στον οπτικό δρόμο της Λήψης 4 βρίσκονται και οι τρεις ψηφιακοί ΜΔΣ που αποτελούν μέρος της Λήψης 3. Επομένως, οι τέσσερις αναλογικοί ΜΔΣ της Λήψης 4 και οι ψηφιακοί ΜΔΣ της Λήψης 4 θα πρέπει να προσθέτουν την απαιτούμενη χρονική καθυστέρηση στην χρονική καθυστέρηση των ψηφιακών ΜΔΣ της Λήψης 3, έτσι ώστε να καλύπτουν ολόκληρο το εύρος χρονικής καθυστέρησης μεταξύ 75 και 120 ps με συνεχή τρόπο. Αυτό είναι εφικτό σε όλες τις περιπτώσεις μέσω της ενεργοποίησης ενός, δύο ή τριών επιπλέον ψηφιακών ΜΔΣ. Με παρόμοιο τρόπο και δεδομένου ότι η Λήψη 5 θα πρέπει να παρέχει χρονική καθυστέρηση που είναι τέσσερις φορές μεγαλύτερη από την χρονική καθυστέρηση της Λήψης 2, η ακολουθία των αναλογικών και ψηφιακών ΜΔΣ κατά μήκος του οπτικού δρόμου της Λήψης 5 θα πρέπει να καλύπτει ολόκληρο το εύρος χρονικής καθυστέρησης μεταξύ 100 και 160 ps. Μέσα όμως στον οπτικό δρόμο της Λήψης 5 βρίσκονται και οι τρεις ψηφιακοί ΜΔΣ που αποτελούν μέρος της Λήψης 3, καθώς και οι τρεις ψηφιακοί ΜΔΣ που αποτελούν μέρος της Λήψης 4. Επομένως, οι τέσσερις αναλογικοί ΜΔΣ της Λήψης 5 και οι ψηφιακοί ΜΔΣ της Λήψης 5 θα πρέπει να προσθέτουν την απαιτούμενη χρονική καθυστέρηση στην χρονική καθυστέρηση των ψηφιακών ΜΔΣ της Λήψης 3 και της Λήψης 4, έτσι ώστε να καλύπτουν ολόκληρο το εύρος χρονικής καθυστέρησης μεταξύ 120 και 160 ps με συνεχή τρόπο. Αυτό είναι επίσης εφικτό σε όλες τις περιπτώσεις μέσω της ενεργοποίησης ενός, δύο ή τριών επιπλέον ψηφιακών ΜΔΣ μέσα στη Λήψη 5. Η τοποθέτηση των ψηφιακών ΜΔΣ της κάθε λήψης εν σειρά με τις υπόλοιπες λήψεις επιτρέπει την κοινή τους χρήση από πολλαπλές λήψεις και έχει ως αποτέλεσμα την μείωση του συνολικού αριθμού των ψηφιακών ΜΔΣ στο κύκλωμα. Επιπλέον, η χρήση ψηφιακών ΜΔΣ με παράγοντα σύζευξης 0 όταν είναι ανενεργοί ή 1 όταν είναι ενεργοί έχει ως αποτέλεσμα την ελαχιστοποίηση των απωλειών του οπτικού φίλτρου ΠΚΑ που έχουν εξάρτηση από το μήκος κύματος, και επομένως την ελαχιστοποίηση της παραμόρφωσης του σήματος εισόδου. Για την ακρίβεια, ο παράγοντας σύζευξης ενός ψηφιακού ΜΔΣ δεν μπορεί ποτέ να είναι ακριβώς 0 ή ακριβώς 1 λόγω του πεπερασμένου λόγω σβέσης του αντίστοιχου συμβολόμετρου ΜΖ που λειτουργεί ως συζεύκτης 2x2 διασυνδέντας τον ψηφιακό ΜΔΣ με τον κυματοδηγό διαύλου. Ιδιαίτερα για παράγοντες σύζευξης κοντά στο 0, η απόκλιση αυτή μπορεί να προκαλέσει σημαντική παραμόρφωση, λόγω του ότι ο ψηφιακός ΜΔΣ συμπεριφέρεται ως οπτική κοιλότητα υψηλού παράγοντα ποιότητας (ΠΠ) με οξείς συντονισμούς. Μέσα στο φασματικό εύρος αυτών των συντονισμών, η οπτική μετάδοση είναι πολύ χαμηλή και η χρονική καθυστέρηση εξαιρετικά υψηλή. Προς αποφυγή οποιοσδήποτε παραμόρφωσης του σήματος, η φάση του κάθε ψηφιακού ΜΔΣ θα πρέπει να είναι κατάλληλα ρυθμισμένη, έτσι ώστε οι συντονισμοί του ΜΔΣ να παραμένουν εκτός του ωφέλιμου φάσματος του σήματος. Δεδομένου ότι η φασματική απόσταση μεταξύ δαδοχικών συντονισμών είναι αντιστρόφως ανάλογη με τον χρόνο περιφοράς ενός ΜΔΣ, η απαίτηση αυτή οδηγεί σε έναν πρακτικό περιορισμό του Παράγοντα Μεγέθυνσης Δακτυλίου (ΠΜΔ) κατά τη σχεδίαση του κυκλώματος. Το Σχέδιο 7 παρουσιάζει ως παράδειγμα την χρονική καθυστέρηση της Λήψης 3 ως συνάρτηση της οπτικής συχνότητας, όταν ο ρυθμός συμβόλων του σήματος εισόδου είναι 32 Gbaud και οι ΜΔΣ του κυκλώματος έχουν ρεαλιστικούς παράγοντες σύζευξης. Η χρονική καθυστέρηση κατά μήκος του οπτικού δρόμου της Λήψης 3 θα πρέπει να είναι 62.5 ps. Αυτή η χρονική καθυστέρηση μπορεί να επιτευχθεί με την ενεργοποίηση δύο ψηφιακών ΜΔΣ και την ρύθμιση των τεσσάρων ΜΔΣ εντός της Λήψης 3. Ο τρίτος ψηφιακός ΜΔΣ θα πρέπει να παραμείνει ανενεργός θέτοντας τον παράγοντα σύζευξής του ίσο με 0. Λόγω όμως του πεπερασμένου λόγου σβέσης του αντίστοιχου συμβολόμετρου ΜΖ, χρησιμοποιούμε στο συγκεκριμένο παράδειγμα τιμή παράγοντα σύζευξης ίση με 0.01, η οποία έχει ως αποτέλεσμα την εμφάνιση δύο κορυφών συντονισμού στα άκρα του ωφέλιμου φάσματος του σήματος. Εάν ο ΠΜΔ λάβει τιμή μεγαλύτερη από 2.2 που είναι η τιμή που έχει στο συγκεκριμένο παράδειγμα, οι κορυφές συντονισμού θα πλησιάσουν η μία την άλλη και θα εισέλθουν στην περιοχή του ωφέλιμου φάσματος του σήματος, οδηγώντας σε παραμόρφωση του σήματος.

Στην ίδια παραλλαγή της παρούσας εφεύρεσης, η προσαρμογή των βαρών w1, w2, w3, w4and w5για τις πέντε λήψεις του φίλτρου μπορεί να βασίζεται σε κάποιον συνήθη αλγόριθμο όπως ο αλγόριθμος ελαχίστων μέσων τετραγώνων (LMS). Στο οπτικό κύκλωμα 19 του Σχεδίου 5, τα τέσσερα συμβολόμετρα ΜΖ 5 που λειτουργούν ως ρυθμιζόμενοι συζεύκτες 2x2 στο άνω μέρος του κυκλώματος διαμοιράζουν το σήμα εισόδου σε πέντε ίσα μέρη και τροφοδοτούν τις αντίστοιχες λήψεις του φίλτρου. Για να επιτύχουν αυτόν τον ίσο διαμοιρασμό της ισχύος, οι συντελεστές σύζευξης της οπτικής ισχύος των τεσσάρων συμβολόμετρων ΜΖ πρέπει να τεθούν ίσοι με 20:80, 25:75, 33.3:66.7 and 50:50, αντίστοιχα. Στο κάτω μέρος του κυκλώματος, η δεύτερη τετράδα των συμβολόμετρων ΜΖ 5 είναι κατάλληλα ρυθμισμένη έτσι ώστε να αποδίδει το επιθυμητό βάρος σε κάθε λήψη, λαμβάνοντας υπόψιν τον τετραγωνικό νόμο της οπτικής ανίχνευσης. Τέλος, οι ολισθητές φάσης 21 που βρίσκονται εντός της κάθε λήψης ρυθμίζονται με κατάλληλο επίσης τρόπο έτσι ώστε να εξασφαλίζουν την ίδια οπτική φάση για τα οπτικά σήματα όλων των λήψεων. Κανένα άλλο στοιχείο δεν είναι απαραίτητο και δεν χρησιμοποιείται εντός του κυκλώματος για την ανάθεση των βαρών του φίλτρου εκτός από τα συμβολόμετρα ΜΖ, τα οποία είναι ήδη μέρος του κυκλώματος και χρησιμοποιούνται για την επανασύνδεση των οπτικών σημάτων στις εξόδους των λήψεων.

Τέλος, στην ίδια παραλλαγή της παρούσας εφεύρεσης το οπτικό κύκλωμα του φίλτρου ΠΚΑ τοποθετείται μποροστα από έναν δέκτη απευθείας ανίχνευσης, ο οποίος λαμβάνει ως είσοδο το σήμα εξόδου του φίλτρου. Η ρύθμιση των συμβολόμετρων ΜΖ 5, των αναλογικών ΜΔΣ 14-a, των ψηφιακών ΜΔΣ 14-d και των ολισθητών φάσης 21 του κυκλώματος του φίλτρου πραγματοποιείται με την βοήθεια στοιχείων ολίσθησης φάσης, τα οποία ελέγχονται από μία ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου.

Σε μία διαφορετική παραλλαγή της παρούσας εφεύρεσης είναι πιθανό να επιθυμείται να μην έχουμε απαραίτητα διαφορά χρονικής καθυστέρησης μεταξύ διαδοχικών λήψεων του φίλτρου ίση με την περίοδο συμβόλων του σήματος εισόδου, αλλά μικρότερη κατά ένα ποσοστό (π.χ. κατά 20%) από αυτή. Σε αυτήν την περίπτωση θα πρέπει η σχεδίαση της ακολουθίας των αναλογικών ΜΔΣ να λάβει υπόψιν ένα μεγαλύτερο εύρος χρονικών καθυστερήσεων, το οποίο θα πρέπει να ικανοποιεί. Εάν η περίοδος που αντιστοιχεί στον υψηλότερο ρυθμό συμβόλων είναι ΤΗκαι η περίοδος που αντιστοιχεί στον χαμηλότερο ρυθμό συμβόλων είναι TL, το απαιτούμενο εύρος χρονικών καθυστερήσεων που θα πρέπει να υποστηρίζεται είναι από 0.8·ΤΗέως TL. Υπό αυτήν την έννοια ο χρόνος περιφοράς του κάθε αναλογικού ΜΔΣ θα πρέπει να είναι μικρότερος σε σχέση με την προηγούμενη σχεδίαση. Δεδομένου του καθορισμού των χαρακτηριστικών των αναλογικών ΜΔΣ, η σχεδίαση των ψηφιακών ΜΔΣ από αυτό το σημείο και μετά ακολουθεί τους ίδιους κανόνες όπως και στην προηγούμενη παραλλαγή της εφεύρεσης.

Σε μία άλλη παραλλαγή της παρούσας εφεύρεσης, είναι πιθανό να απαιτείται η λειτουργία του οπτικού φίλτρου ΠΚΑ ως κλασματικού (fractional) φίλτρου καθυστέρησης. Για παράδειγμα, είναι πιθανό να απαιτείται λειτουργία με διαφορά χρονικής καθυστέρησης μεταξύ των διαδοχικών λήψεων του φίλτρου ίση με το ήμισυ της περιόδου συμβόλων του σήματος εισόδου. Αυτή η απαίτηση έχει και πάλι ως αποτέλεσμα τη μεταβολή του απαιτούμενου εύρους χρονικών καθυστερήσεων που θα πρέπει να υποστηρίζεται από την ακολουθία των αναλογικών ΜΔΣ. Η σχεδίαση των αναλογικών και ψηφιακών ΜΔΣ από αυτό το σημείο και μετά ακολουθεί τους ίδιους κανόνες όπως και στις δύο προηγούμενες παραλλαγές της εφεύρεσης.

Σε μία άλλη παραλλαγή της παρούσας εφεύρεσης, το οπτικό φίλτρο ΠΚΑ παρέχει τη δυνατότητα για ταυτόχρονη επεξεργασία πολλαπλών καναλιών ΠΔΜΚ. Με αναφορά στο οπτικό κύκλωμα 19 του Σχεδίου 5, επιλέγουμε και πάλι μία σχεδίαση του κυκλώματος με τέσσερις αναλογικούς ΜΔΣ 14-a και τρεις ψηφιακούς ΜΔΣ 14-d σε κάθε λήψη. Επιλέγουμε επίσης τον χρόνο περιφοράς κάθε αναλογικού ΜΔΣ ίσο με 6.25 ps και τον Παράγοντα Μεγέθυνσης Δακτυλίου (ΠΜΔ) ίσο με 2. Το Σχέδιο 8 παρουσιάζει τη γραφική παράσταση της χρονικής καθυστέρησης κατά μήκος του οπτικού δρόμου της Λήψης 3 του φίλτρου ως συνάρτηση της οπτικής συχνότητας όταν είναι ενεργοί δύο ψηφιακοί ΜΔΣ και οι αναλογικοί ΜΔΣ της Λήψης 3 είναι κατάλληλα ρυθμισμένοι έτσι ώστε η συνολική χρονική καθυστέρηση να είναι 62.5 ps. 'Οπως φαίνεται στο Σχέδιο 8, η συνάρτηση της χρονικής καθυστέρησης της Λήψης 3 είναι περιοδική με την ίδια περιοδικότητα όπως η συνάρτηση της χρονικής καθυστέρησης κάθε αναλογικού ΜΔΣ (δηλαδή 160 GHz). Αν η είσοδος του κυκλώματος είναι ένα σήμα ΠΔΜΚ με φασματική απόσταση καναλιών ίση με αυτήν την περιοδικότητα, τα πολυπλεγμένα κανάλια μπορούν να υποστούν ταυτόχρονα επεξεργασία από το οπτικό φίλτρο ΠΚΑ.

Τέλος, σε μία άλλη παραλλαγή της παρούσας εφεύρεσης, το οπτικο κύκλωμα του Σχεδίου 5 λειτουργεί ως οπτικός συσχετιστής επιτρέποντας την σειριακή ολίσθηση της εισερχόμενης ροής συμβόλων διαμέσου των πέντε λήψεων του οπτικού κυκλώματος. Η σχετική χρονική καθυστέρηση μεταξύ των διαδοχικών λήψεων είναι ίση με την περίοδο των συμβόλων του σήματος εισόδου. Έχοντας την ίδια προσέγγιση που περιγράφτηκε και στην περίπτωση της πρώτης παραλλαγής της παρούσας εφεύρεσης, η ακολουθία των αναλογικών και ψηφιακών ΜΔΣ μέσα σε κάθε λήψη μπορεί να σχεδιασθεί με τέτοιον τρόπο ώστε να υποστηρίζει τη λειτουργία του συσχετιστή σε μεγάλο εύρος του εισερχόμενου ρυθμού συμβόλων. Σε μία παρόμοια παραλλαγή της παρούσας εφεύρεσης το οπτικό κύκλωμα μπορεί επίσης να λειτουργεί ως ένας πολυκαναλικός οπτικός συσχετιστής υποστηρίζοντας την συσχέτιση δεδομένων σε έναν δισδιάστατο χώρο δεδομένων.

Claims (11)

ΑΞΙΩΣΕΙΣ

1. Μία συσκευή με την μορφή ενός φωτονικού ολοκληρωμένου κυκλώματος για οπτική υλοποίηση ενός φίλτρου Πεπερασμένης Κρουστικής Απόκρισης (ΠΚΑ) με επιλέξιμο αριθμό λήψεων (taps) και ευελιξία ως προς την επιλογή της χρονικής καθυστέρησης της κάθε λήψης, η οποία περιλαμβάνει:

Έναν κυματοδηγό εισόδου για την είσοδο του οπτικού σήματος.

Ένα σύνολο ρυθμιζόμενων οπτικών συζευκτών για την επιλογή του αριθμού των ενεργών λήψεων του φίλτρου και για τον διαμοιρασμό του εισερχόμενου οπτικού σήματος μεταξύ των λήψεων.

Ένα σύνολο Μικρο-Δακτυλίων Συντονισμού (ΜΔΣ) με σύμβολό μέτρα Mach-Zehnder (ΜΖ) ως ρυθμιζόμενους συζεύκτες για την σύζευξη με τον κυματοδηγό διαύλου, το οποίο χρησιμοποιείται για την ρύθμιση της χρονικής καθυστέρησης των λήψεων, και το οποίο περιλαμβάνει ένα υποσύνολο αναλογικών ΜΔΣ με ελεύθερη επιλογή του παράγοντα σύζευξης στον κυματοδηγό διαύλου και ένα υποσύνολο ψηφιακών ΜΔΣ με παράγοντα σύζευξης στον κυματοδηγό διαύλου είτε 0 είτε 1.

Ένα σύνολο οπτικών ολισθητών φάσης για την ρύθμιση της οπτικής φάσης των σημάτων στην έξοδο της κάθε λήψης του φίλτρου.

Ένα επιπρόσθετο σύνολο ρυθμιζόμενων οπτικών συζευκτών στο τελευταίο στάδιο του κυκλώματος για την επανασύνδεση των σημάτων από κάθε λήψη και τη δημιουργία του σήματος εξόδου.

Έναν κυματοδηγό εξόδου για την έξοδο του οπτικού σήματος από τη συσκευή.

2. Μία μέθοδος επιλογής της θέσης, του αριθμού και του χρόνου περιφοράς των αναλογικών και ψηφιακών ΜΔΣ μίας συσκευής όπως αυτής που περιγράφεται στην Αξίωση 1, η οποία περιλαμβάνει τα βήματα:

Του καθορισμού του ελάχιστου και του μέγιστου ρυθμού συμβόλων του οπτικού σήματος εισόδου που θα πρέπει να υποστηρίζονται από μία συσκευή όπως αυτή που περιγράφεται στην Αξίωση 1.

Της μετάφρασης του ελάχιστου και του μέγιστου ρυθμού συμβόλων σε ελάχιστη και μέγιστη διαφορά χρονικής καθυστέρησης μεταξύ διαδοχικών λήψεων του φίλτρου, λαμβάνοντας υπόψιν την επιθυμητή σχέση μεταξύ της διαφοράς χρονικής καθυστέρησης και της περιόδου των συμβόλων του οπτικού σήματος.

Του καθορισμού του μέγιστου επιπέδου διακύμανσης της χρονικής καθυστέρησης μέσα στο φασματικό εύρος ενδιαφέροντος που μπορεί να γίνει ανεκτή από το οπτικό σύστημα.

Της αναγνώρισης του απαραίτητου αριθμού αναλογικών ΜΔΣ, οι οποίοι θα πρέπει να τοποθετηθούν σε σειρά μέσα σε κάθε λήψη του φίλτρου, έτσι ώστε να διατηρηθεί η διακύμανση της χρονικής καθυστέρησης μικρότερη από το μέγιστο ανεκτό επίπεδο.

Της επιλογής του χρόνου περιφοράς του κάθε αναλογικού ΜΔΣ ως ίσου με την ελάχιστη διαφορά της χρονικής καθυστέρησης μεταξύ διαδοχικών λήψεων του φίλτρου, διαιρούμενης με τον αριθμό των αναλογικών ΜΔΣ που τοποθετούνται σε σειρά εντός της κάθε λήψης του φίλτρου (εκτός της πρώτης λήψης).

Της τοποθέτησης της ακολουθίας των αναλογικών ΜΔΣ εντός της κάθε λήψης παράλληλα με τις υπόλοιπες λήψεις.

Της επιλογής του χρόνου περιφοράς του κάθε ψηφιακού ΜΔΣ ως ίσου με το γινόμενο του χρόνου περιφοράς του κάθε αναλογικού ΜΔΣ επί έναν παράγοντα μεγαλύτερου της μονάδας.

Της αναγνώρισης του απαραίτητου αριθμού ψηφιακών ΜΔΣ τα οποία θα πρέπει να τοποθετηθούν σε σειρά εντός της κάθε λήψης του φίλτρου και εν σειρά με τις επόμενες λήψεις, έτσι ώστε να καλύπτεται το επιθυμητό εύρος των χρονικών καθυστερήσεων για όλους τους εισερχόμενους ρυθμούς συμβόλων και για όλες τις λήψεις του φίλτρου.

3. Μία μέθοδος ανάθεσης του βάρους κάθε λήψης σε μία συσκευή οπτικού φίλτρου ΠΚΑ όπως αυτής που περιγράφεται στην Αξίωση 1, η οποία περιλαμβάνει τα βήματα:

Της μετάφρασης των βαρών για τις λήψεις του οπτικού φίλτρου σε μία σχέση μεταξύ των οπτικών ισχύων των σημάτων που έρχονται από κάθε λήψη στην τελική έξοδο της συσκευής.

Του καθορισμού των παραγόντων σύζευξης των οπτικών συζευκτών στην είσοδο και την έξοδο της κάθε λήψης του φίλτρου, οι οποίοι εξασφαλίζουν την ζητούμενη σχέση μεταξύ των οπτικών ισχύων όπως περιγράφτηκε στο προηγούμενο βήμα και οι οποίοι ελαχιστοποιούν την συνολική απώλεια οπτικής ισχύος του οπτικού φίλτρου ΠΚΑ.

Της ρύθμισης των παραγόντων σύζευξης των οπτικών συζευκτών σύμφωνα με το προηγούμενο βήμα.

4. Μία διάταξη οπτικού φίλτρου ΠΚΑ για την αναίρεση των φαινομένων διασυμβολικής παρεμβολής σε οπτική ζεύξη μετάδοσης, η οποία περιλαμβάνει:

Μία συσκευή όπως αυτή που περιγράφεται στην Αξίωση 1, η οποία λειτουργεί ως το οπτικό μέρος της διάταξης.

Μία ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου η οποία λαμβάνει ως πληροφορίες εισόδου τον ρυθμό συμβόλων του οπτικού σήματος εισόδου, το κεντρικό μήκος κύματος του οπτικού σήματος εισόδου και το σύνολο των βαρών που θα πρέπει να αποδοθούν ανά πάσα στιγμή στις λήψεις του οπτικού μέρους της διάταξης, και γεννά τα ηλεκτρικά σήματα ρεύματος ή τάσης, τα οποία απαιτούνται για την διαμόρφωση της λειτουργίας των οπτικών συζευκτών, των αναλογικών ΜΔΣ, των ψηφιακών ΜΔΣ και των οπτικών ολισθητών φάσης στο οπτικό μέρος της διάταξης.

5. Ένα υποσύστημα οπτικού πομπού για οπτικές ζεύξεις μετάδοσης με απευθείας ή σύμφωνη ανίχνευση, το οποίο περιλαμβάνει μία κύρια μονάδα πομπού και μία διάταξη οπτικού φίλτρου ΠΚΑ όπως αυτή που περιγράφεται στην Αξίωση 4, εντός του οποίου η διάταξη οπτικού φίλτρου ΠΚΑ ακολουθεί την κύρια μονάδα πομπού και λειτουργεί ως το μετωπιαίο άκρο του υποσυστήματος.

6. Ένα υποσύστημα οπτικού πομπού για οπτικές ζεύξεις μετάδοσης με απευθείας ή σύμφωνη ανίχνευση, το οποίο περιλαμβάνει μία διάταξη οπτικού φίλτρου ΠΚΑ όπως αυτή που περιγράφεται στην Αξίωση 4 και μία κύρια μονάδα δέκτη, εντός του οποίου η διάταξη οπτικού φίλτρου ΠΚΑ προηγείται της κύριας μονάδας δέκτη και λειτουργεί ως το μετωπιαίο άκρο του υποσυστήματος.

7. Μία συσκευή όπως αυτή που περιγράφεται στην Αξίωση 1 για ταυτόχρονη επεξεργασία πολλαπλών καναλιών Πολυπλεξίας Διαίρεσης Μηκών Κύματος (ΠΔΜΚ), εντός της οποίας το οπτικό σήμα εισόδου είναι ένα σήμα ΠΔΜΚ με φασματική απόσταση καναλιών ίση με την Ελεύθερη Φασματική Περιοχή (ΕΦΠ) των αναλογικών ΜΔΣ ή με ένα πολλαπλάσιο αυτής.

8. Μία διάταξη οπτικού φίλτρου ΠΚΑ για την αναίρεση των φαινομένων διασυμβολικής παρεμβολής σε οπτική ζεύξη μετάδοσης με πολλαπλά κανάλια ΠΔΜΚ, η οποία περιλαμβάνει:

Μία συσκευή όπως αυτή που περιγράφεται στον Αξίωση 7, η οποία λειτουργεί ως το οπτικό μέρος της διάταξης.

Την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου της διάταξης του οπτικού φίλτρου ΠΚΑ που περιγράφεται στην Αξίωση 4.

9. Ένα υποσύστημα πομπού ΠΔΜΚ για οπτικές ζεύξεις μετάδοσης με απευθείας ή σύμφωνη ανίχνευση, το οποίο περιλαμβάνει μία συστοιχία κύριων μονάδων πομπού, έναν πολυπλέκτη ΠΔΜΚ και μία διάταξη οπτικού φίλτρου ΠΚΑ όπως αυτή που περιγράφεται στην Αξίωση 8, εντός του οποίου η διάταξη οπτικού φίλτρου ΠΚΑ ακολουθεί τον πολυπλέκτη ΠΔΜΚ και λειτουργεί ως το μετωπιαίο άκρο του υποσυστήματος.

10. Ένα υποσύστημα δέκτη ΠΔΜΚ για οπτικές ζεύξεις μετάδοσης με απευθείας ή σύμφωνη ανίχνευση, το οποίο περιλαμβάνει μία διάταξη οπτικού φίλτρου ΠΚΑ όπως αυτή που περιγράφεται στην Αξίωση 8, έναν αποπολυπλέκτη ΠΔΜΚ και μία συστοιχία κύριων μονάδων δέκτη, εντός του οποίου η διάταξη οπτικού φίλτρου ΠΚΑ προηγείται του αποπολυπλέκτη ΠΔΜΚ και λειτουργεί ως το μετωπιαίο άκρο του υποσυστήματος.

11. Μία διάταξη οπτικού συσχετιστή για εφαρμογές οπτικής επεξεργασίας σήματος, η οποία περιλαμβάνει μία συσκευή όπως αυτή που περιγράφεται στην Αξίωση 1 και μία ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου.