JP2003158505A - タンデム電界吸収型変調器を使用する高速otdm信号の同時逆多重化とクロック回復 - Google Patents

タンデム電界吸収型変調器を使用する高速otdm信号の同時逆多重化とクロック回復

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Keisuke Kojima
コジマ ケイスケ
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ゴードン ベック メイソン トーマス
Jianjun Yu
ユー ジアンジュン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 40Gbpsを超える速度を有するOTDM
信号の逆多重化およびクロック回復を実質的に同時に行
うことができる単一の集積デバイスを含む光受信機を提
供すること。 【解決手段】 高速(例えば、80Gbpsまたは16
0Gbps)光時分割多重(OTDM)信号の同時の逆
多重化およびクロック回復は、タンデム電界吸収型変調
器(TEAM)を使用して達成される。TEAMは、挿
入損失を補償するための1枚の基板上に集積されたSO
A、および、スイッチング・ウインドウを短縮するため
の2つのEAMを有する。逆多重化およびクロック回復
は、単一のTEAM、または、2つもしくは3つのTE
AMによって行うことができる。ファイバ・ラマン・ア
ンプは、伝送の間、OTDM信号の強度を高めるために
使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
関し、さらに詳細には、1つまたは複数のタンデム電界
吸収型変調器(TEAM,tandem electr
o−absorption modulator)を使
用する高速OTDM信号の同時逆多重化およびクロック
回復に関する。
【0002】
【従来の技術】本出願は、2001年8月30日に出願
の「Simultaneous Demultiple
xing and Clock Recovery o
f High−Speed OTDM Signals
Using a Tandem Electro−A
bsorption Modulators」という名
称の米国仮特許出願第60/316,671号、およ
び、2001年9月11日に出願の「160 Gb/s
Single−Channel Transmiss
ion over 200 KM of Nonzer
o−Dispersion Fiber with F
iber Raman Amplifierand a
TEAM Simultaneous Demult
iplexing and Clock Recove
ry」という名称の米国仮特許出願第60/322,0
18号の優先権を主張し、どちらの内容も参照によって
本明細書に組み込む。
【0003】半導体に基づいた電界吸収型変調器(EA
M,electro−absorption modu
lator)は、その低駆動電圧、高変調効率、偏光不
感応性、および、レーザまたはSOAへの一体化性によ
り、高速光通信システムでの応用にしばしば考慮されて
いる。したがって、EAMを使用するゼロ復帰信号の発
生、逆多重化、または、クロック回復を実証するため
に、様々な異なる高速光時分割多重(OTDM,opt
ical time division multip
lexing)の実験が行われている。特に、EAM
は、今後の光通信において、鍵となる技術である全OT
DM信号での応用に考慮されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、EAMは、典
型的に、10dBを超える比較的大きな挿入損失を有
し、EAMに基づく光受信機を使用すると、逆多重化の
間に、信号強度の大幅な損失を引き起こすことがある。
加えて、低駆動電圧におけるEAMのスイッチング・ウ
インドウは、典型的に、10ピコ秒より大きく、カスケ
ード接続EAMは、高速(例えば、80ギガバイト/秒
以上)OTDM信号を逆多重化するために必要とされる
ことがある。その比較的大きな挿入損失のために、カス
ケード接続EAMを使用すると、信号強度のさらなる損
失を引き起こすことがある。
【0005】従来の光受信機において、OTDM信号の
クロック回復および逆多重化は、別個の回路によって典
型的に行われる。
【0006】J.D.Phillips他は、「Sim
ultaneous Demultiplexing
and Clock Recovery Using
aSingle Electroabsorption
Modulator in a Novel Bi−
Directional Configuratio
n」、Optical Communications
150、101〜105ページ(1998年)におい
て、同時の逆多重化およびクロック回復のために、単一
の電界吸収型変調器を使用することを提案しているが、
Phillips他によって提案されたシステムは、O
TDM信号から双方向信号を発生させるために、複雑な
回路の使用を必要とする。さらに、単一のEAMを使用
するPhillipによって提案されたシステムは、
(例えば、10ピコ秒(ps)より大きい)その大きな
スイッチング・ウインドウのために、例えば、40Gb
ps以下の速度のOTDM信号を逆多重化するためだけ
に適しているように思われる。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明による例示的な一
実施形態では、40Gbpsを超える速度を有するOT
DM信号の逆多重化およびクロック回復を実質的に同時
に行うことができる単一の集積デバイスを含む光受信機
が提供される。
【0008】本発明による他の例示的実施形態では、実
質的に同時に、OTDM信号を逆多重化し、OTDM信
号からクロックを回復するための光受信機が提供され
る。光受信機は、OTDM信号を逆多重化するための第
1のTEAM、および、OTDM信号からクロックを回
復するための第2のTEAMを含む。
【0009】本発明によるさらに他の例示的実施形態で
は、送信機、伝送媒体、および、受信機を含む光通信シ
ステムが提供される。送信機は、OTDM信号を発生さ
せ、送信するために使用され、伝送媒体は、OTDM信
号を搬送するために適する。OTDM信号を受信するた
めに使用される受信機は、1つまたは複数のTEAMを
含む。受信機は、前記の1つまたは複数のTEAMを使
用して、OTDM信号の逆多重化およびクロック回復を
実質的に同時に行うことができる。
【0010】本発明のこれらの、および、他の態様は、
添付の図面と共に、以下の説明を併せ読めば理解するこ
とができる。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、本発明による例示的な一
実施形態を実施するために使用することができる光通信
システム100を示す。光通信システム100におい
て、光送信機102は、伝送媒体104を介して光受信
機106に多重化された光信号(例えば、光時分割多重
化(OTDM)信号)を送信することができる。光受信
機106は、多重化された信号を逆多重化すること、並
びに、多重化された信号からクロックを回復することが
できなければならない。
【0012】例えば、光送信機は、1548.6ナノメ
ートル(nm)の分布帰還型(DFB)レーザを含むこ
とができる。光信号は、20ギガヘルツ正弦無線周波数
トーンで駆動することができる電界吸収型変調器(EA
M)に供給することができる。このように駆動されるた
め、EAMは、1548.6nmのDFBレーザ入力に
応答して、約13ピコ秒(ps)パルスの20ギガヘル
ツの列を供給できる。
【0013】続いて、パルス列は、その強度を高めるた
めに、エルビウムがドープされたファイバ・アンプ(E
DFA)によって増幅することができる。その後、増幅
されたパルスは、変調器(例えば、LiNbO変調
器)において20Gbps(Gbps)のデータ・スト
リームによって変調することができる。20Gbpsデ
ータ・ストリームは、例えば、2つの10Gbpsデー
タ・ストリームを電気的に多重化することによって発生
させることができる。他の実施形態において、光パルス
を変調するために使用されるデータ・ストリームは、異
なったデータ速度(例えば、10Gbps、30Gbp
s、40Gbps、80Gbps、または、160Gb
ps)を有することができ、単一のデータ・ストリーム
として、または、異なった数のデータ・ストリームを多
重化することを介して発生させることができる。
【0014】変調された光信号は、それだけに限定しな
いが、各々が、1つまたは複数の分散シフト・ファイバ
(DSF)、同調可能光ファイバ(TOF)、および、
シングル・モード・ファイバ(SMF)を含む複数(例
えば、2つの)ファイバ段によって、圧縮し、再発生さ
せることができる。例えば、第1のファイバ段の後、パ
ルス幅は8psとすることができ、第2のファイバ段の
後は4psとすることができる。もちろん、パルス幅
は、他の実施形態において異なってもよく、それぞれの
応用例の要件に応じて決まることがある。続いて、圧縮
され、再発生させられた信号は、高速(例えば、80G
bps、160Gbps、または、それより高いデータ
速度)OTDM信号を発生させるために、多段(例え
ば、2または3)ファイバ遅延ライン多重化器によっ
て、多重化することができる。
【0015】伝送媒体104は、1つまたは複数のED
FA、分散補償ファイバ(DCF)、および分散シフト
・ファイバ(DSF)を含むことができる。DSFは、
例えば、ニュージャージー州Murray Hillの
Lucent Technologies,Inc.か
ら入手可能なTrue−Wave(登録商標)Nonz
ero−Dispersion(TW)ファイバを含む
ことができる。
【0016】図2は、例示的な一実施形態における図1
の光受信機106をより詳しく例示した光受信機200
のブロック・ダイヤグラムである。図2の光受信機20
0において、クロック回復および逆多重化は、タンデム
電界吸収型変調器(TEAM)において同時に実現する
ことができる。他の実施形態では、複数のTEAMは、
例えば、逆多重化のために少なくとも1つのTEAMが
使用され、クロック回復のために少なくとも1つの他の
TEAMが使用される、同時の逆多重化およびクロック
回復のために使用することができる。
【0017】挿入損失を補償するために、TEAMのE
AMは、半導体光アンプ(SOA)とともに1枚の基板
上に集積することができる。したがって、例示的一実施
形態において、TEAMは、2つの電界吸収型変調器2
04と208との間に挿入された半導体光アンプ(SO
A)206を含む。高速OTDMが逆多重化されている
時、狭いスイッチング・ウインドウが一般に必要であ
る。例えば、TEAMは、40Gbps、80Gbp
s、または、160GbpsのOTDM信号を逆多重化
するために適し、10ps未満のスイッチング・ウイン
ドウ、および、タンデムについて、または、全挿入ゲイ
ンについてさえ、約0dBの全挿入損失を有することが
できる。
【0018】EAMおよびSOAは、薄い分離した閉じ
込めヘテロ構造多重量子井戸活性層、または、他のいか
なる適切な構造を有することができる。デバイスは、デ
ィープ・リッジ埋め込みヘテロ構造プロセス、または、
当業者に知られている他のいかなる適切なプロセスを使
用して製造することができる。スポット・サイズ変換器
(SSC)は、光カップリング効率を改善するために、
入力および/または出力導波路上に使用することができ
る。
【0019】図1の伝送媒体104などの伝送媒体を介
してOTDM信号220が受信される時、EDFA20
2は、先ず、OTDM信号220の強度を高めるため
に、これを受信する。増強されたOTDM信号は、EA
M204、208、および、この2つのEAMの間に挿
入されたSOA206を含むTEAMに供給される。例
えば、例示的一実施形態において、第1のEAMは、1
60GbpsのOTDM信号を、40Gbpsの信号に
逆多重化することができ、第2のEAMは、40Gbp
sの信号を10Gbpsの信号に逆多重化することがで
きる。他の実施形態において、第1のEAMは、80G
bpsのOTDM信号を40または20Gbpsの信号
に逆多重化することができる。
【0020】続いて、逆多重化された信号は、EDFA
210によって増強することができ、続いて、例えば、
EDFAおよびSOAの蓄積され、増幅された自然放出
(ASE)雑音を除去するため、および、受信機感度を
改善するために使用することができる同調可能な光フィ
ルタ212に印加することができる。続いて、雑音を除
去された光信号は、フォトダイオード214に入力され
て、電気信号226に変換される。光受信機の感度は、
例えば、フォトダイオード214の感度を調整すること
により、調整することができる。
【0021】クロック回復は、同じく、TEAM、高ゲ
イン・ループ、および、高Qフィルタ216を含む注入
ロック型電子光発振器を使用することによっても達成す
ることができる。電気信号226は、Qフィルタ216
に入力することができ、Qフィルタの出力は、第2のE
AM208に供給することができる。周波数調整器21
8は、異なったクロック周波数を第1のEAM204に
供給するために、Qフィルタ出力216と第1のEAM
204との間に配置することができる。例えば、周波数
調整器218は、各EAMの出力における必要データ速
度によっては、第2のEAM208に適用された周波数
に対して、第1のEAM204に適用された周波数を2
倍または4倍にすることができる。
【0022】図3(a)および図3(b)は、例示的な
一実施形態の、それぞれ、EAM204および208の
相対強度特性を示す図である。図3(a)および図3
(b)において、第1のEAM204は狭帯域変調器で
あり、第2のEAM208は、広帯域変調器である。例
えば、図3(a)および図3(b)によって表されるT
EAMは、40Gbpsのゼロ復帰(RZ)信号を発生
させるために適する。130ミリアンペアのSOAバイ
アスにおけるファイバ対ファイバのゲインは、約8.8
dBとすることができる。EAMの3dB帯域幅、SO
Aバイアス、および/または、SOAのファイバ対ファ
イバのゲインは、他の実施形態において異なってもよ
い。さらに、他の実施形態において、双方のEAMは、
例えば、図3(a)に示す特性を備えた変調器などの狭
帯域変調器とすることができる。
【0023】例示的一実施形態において、自動相関器
は、TEAMのスイッチング・ウインドウを測定するた
めに使用することができる。図4(a)および図4
(b)は、自動相関器の典型的なグラフを示す。図4
(a)は、第1のEAM204が短絡され、第2のEA
M208が3Vpp(ボルト,ピーク間電圧)の駆動電
圧を備えた20ギガヘルツの正弦波によって駆動される
時に発生する自動相関器のグラフ302を示す。本実施
形態においては、第2のEAM208が広帯域変調器で
あるため、発生されたパルスのERは、あまり高くな
い。
【0024】図4(a)は、第1のEAM204が10
ギガヘルツの3Vpp正弦波によって駆動され、第2の
EAM208が20ギガヘルツの3Vpp正弦波によっ
て同時に駆動される時に発生される自動相関器304の
グラフも示す。この場合、TEAMのスイッチング・ウ
インドウは、約9ps(FWHM(半値全幅))であ
る。このスイッチング・ウインドウは、80Gbpsの
OTDM信号を逆多重化するために十分狭い。±25p
sにおけるERが30dBより大きくても、±50で小
さなピークがあることがわかる。このことは、OTDM
信号が逆多重化された時に、隣接するチャンネルからの
多少のクロストークをもたらすことがある。
【0025】図4(b)は、EAMの1つが40ギガヘ
ルツで駆動され、他のEAMが10ギガヘルツで駆動さ
れる時に、自動相関器のグラフを示す。グラフ314に
示す場合である第1のEAM204が40ギガヘルツに
よって駆動される時、40ギガヘルツにおいて、高いE
Rおよび狭いスイッチング・ウインドウがある。しか
し、第2のEAM208を介して伝播するパルスが10
ギガヘルツで駆動される時、第2のEAM208が広帯
域変調器であるため、隣接するパルスは、完全には除去
することができない。±12.5psにおけるERが3
0dBより大きくても、±25psで小さなピークがあ
る。この場合、スイッチング・ウインドウは、160G
bpsのOTDM信号を逆多重化するために十分狭い約
5.5psである。
【0026】図5は、50ギガヘルツのフォトダイオー
ドおよび50ギガヘルツのサンプリング発振器で測定さ
れたBERの性能、波形、および、典型的なアイ・ダイ
ヤグラムを示す。ダイヤグラム330は、伝送前の80
GbpsのOTDMのアイ・ダイヤグラムである一方、
ダイヤグラム332は、80Gbpsから10Gbps
への逆多重化されたアイ・ダイヤグラムを示す。鮮明か
つ開いたアイ・ダイヤグラムを得ることができることが
わかる。ダイヤグラム334は、100キロメートルの
TWファイバおよびDCFを介した伝送の後のアイ・ダ
イヤグラムを示す。約10ps/nmの分散の過剰補償
があるため、ダイヤグラム330と334との間には多
少の差がある可能性がある。例えば、ダイヤグラム33
0における信号は、ダイヤグラム334の信号より鋭い
ことがわかる。
【0027】ダイヤグラム336は、60dB程度のス
ーパー・モード雑音除去を示す、回復されたクロックの
無線周波数スペクトルを示す。rms(二乗平均)タイ
ミング・ジッタは、150フェムト秒(fs)より小さ
くすることができる。
【0028】図5のグラフ線322、324、326、
および、328は、本発明による例示的一実施形態にお
ける様々な異なった逆多重化操作についての対数(BE
R)対光パワー(dBメートル)を示す。グラフ線32
2は、伝送せずに、20GbpsのOTDM信号を10
Gbps信号に逆多重化する場合を示す。グラフ線32
4は、伝送せずに、40GbpsのOTDM信号を10
Gbps信号に逆多重化する場合を示す。グラフ線32
6および328は、DCFおよびTWファイバを介した
伝送のそれぞれ前および後の80GbpsのOTDM信
号を10Gbps信号に逆多重化する場合を示す。
【0029】例えば、グラフ322と324を比較する
ことによって、40GbpsのOTDM信号が10Gb
psに逆多重化される時、10Gbpsに逆多重化され
た20Gbpsの信号と比較したパワーの減衰が約0.
6dBにできることがわかる。減衰は、TEAMの不完
全なスイッチング・ウインドウによる、隣接するクロス
トークによって引き起こされることがある。さらに、グ
ラフ322と326を比較することによって、80Gb
psのOTDM信号が10Gbpsに逆多重化される
時、10Gbpsに逆多重化された20Gbps信号と
比較したパワーの減衰が約1.2dBにできることがわ
かる。
【0030】80GbpsのOTDM信号は、100キ
ロメートルのTWファイバおよびDCFを介して伝送す
ることもでき、グラフ326と328との比較は、伝送
後の追加のパワー減衰が約1.2dBにできることを示
す。伝送後のパワー減衰は、非線形効果、分散の過剰補
償、および、偏光モード分散によって典型的に引き起こ
される。
【0031】図6は、例えば、BERの性能、伝送せず
に160Gbpsから逆多重化された10Gbpsのア
イ・ダイヤグラム350、および、回復された電気的ク
ロック波形352を示す。BERの性能を示すために、
グラフ線342、344、346、および、348を示
す。グラフ線342は、伝送せずに、20GbpsのO
TDM信号を10Gbpsの信号に逆多重化する場合を
示す。グラフ線344は、伝送せずに40GbpsのO
TDM信号を10Gbps信号に逆多重化する場合を示
す。グラフ線346は、伝送せずに80GbpsのOT
DM信号を10Gbps信号に逆多重化する場合を示
す。グラフ線348は、伝送せずに160GbpsのO
TDM信号を10Gbps信号に逆多重化する場合を示
す。
【0032】例えば、グラフ342と344を比較する
ことによって、40GbpsのOTDM信号が10Gb
psの信号に逆多重化される時、10Gbpsに逆多重
化された20Gbpsの信号と比較したパワーの減衰が
約1.8dBにできることがわかる。この減衰は、図4
(b)に示されるように、例えば、TEAMの不完全な
スイッチング・ウィンドウによる隣接するクロストーク
によって引き起こされることがある。さらに、グラフ3
42と346を比較することによって、80Gbpsの
OTDM信号が10Gbpsに逆多重化される時、10
Gbpsに逆多重化された20Gbpsの信号と比較し
たパワーの減衰が3.2dBにできることがわかる。さ
らに、グラフ342と348を比較することによって、
160GbpsのOTDM信号が10Gbpsの信号に
逆多重化される時、10Gbpsに逆多重化された20
Gbpsの信号と比較したパワーの減衰が約11dBに
できることがわかる。この減衰は、例えば、不完全なス
イッチング・ウインドウおよび伝送信号の限定ERによ
って引き起こされることがある。
【0033】図5および図6のグラフおよびダイヤグラ
ムを作成するために使用されたTEAMは、高速OTD
M逆多重化のためではなく、40GbpsのRZ送信機
における応用例のために設計されていることに注意すべ
きである。例示的一実施形態において、OTDM信号を
逆多重化するためのTEAMは、より狭いスイッチング
・ウインドウおよび隣接するチャンネルからの低減され
たクロストークを得るために、2つのより狭い帯域のE
AMを有することができる。
【0034】例示的一実施形態によれば、単一のTEA
Mは、160GbpsのOTDM信号を逆多重化し、こ
れからクロック回復を行うために使用することができ
る。他の実施形態において、クロック回復および逆多重
化の機能は、OTDM信号からのランダム・チャンネル
を逆多重化するために、2つの個々のTEAMによって
実施することができる。さらに他の実施形態において、
光受信機は、クロック保存デバイスをさらに含み、単一
のTEAMは、ランダム・チャンネルを逆多重化し、1
60GbpsのOTDM信号からのクロック回復を行う
ために使用することができる。クロック保存デバイスは
クロック保存のためのバッファを含むことができ、クロ
ックの周波数および位相を維持するために使用すること
ができる。
【0035】本発明による他の例示的実施形態におい
て、ファイバ・ラマン・アンプは、長い(例えば、20
0キロメートル)距離を介した高速(例えば、160G
bps)単一チャンネル無反復伝送からのOTDM信号
の同時の逆多重化およびクロック回復を達成するため
に、TEAMと一緒に使用することができる。使用され
ている、または、検討されている最長の無反復伝送距離
は、100キロメートルのTWファイバおよび160キ
ロメートルのシングル・モード・ファイバとすることが
できる。
【0036】図7は、例えば、160GbpsのOTD
M信号を伝送するため、および、160GbpsのOT
DM信号を受信機側において10Gbpsの信号に逆多
重化するために使用することができる光通信システム4
00のブロック・ダイヤグラムである。光通信システム
400は、光通信システム400がファイバ・ラマン・
アンプ405を含むことを除いて、図1の光通信システ
ム100と同じである。ファイバ・ラマン・アンプの設
計および応用例は、当業者に知られている。光通信シス
テム400は、同じく、光送信機402、伝送媒体10
4、および、TEAMに基づいた光受信機406も含
む。
【0037】例示的一実施形態において、光送信機40
2は、2つの変調器、2ファイバ圧縮器、および、再発
生器を含むことができる。1548.6nmの14ps
パルスの10ギガヘルツの列は、10ギガヘルツ正弦無
線周波数トーンでEAMを駆動することによって得るこ
とができる。続いて、パルス列は、LiNbO変調器
を使用して10Gbpsのデータ・ストリームによって
変調することができる。
【0038】続いて、変調された信号は、2つのファイ
バ段によって圧縮され、再発生させることができ、その
各段は、分散シフト・ファイバ(DSF)、同調可能光
ファイバ(TOF)、および、シングル・モード・ファ
イバ(SMF)のうちの1つ以上を含むことができる。
第2のファイバ段におけるTOFの3dB帯域幅は、例
えば、2ナノメートル(nm)とすることができる。第
2段の圧縮および再発生の後、FWHMパルス幅は約
1.4psとすることができ、消光比(ER)は25d
Bより大きくすることができ、時間帯域幅積(time
−bandwidth product)は、0.36
とすることができる。続いて、圧縮され、再発生された
信号は、160GbpsのOTDM信号を発生するため
に、多段(例えば、4段)ファイバ遅延ライン多重化器
によって多重化することができる。
【0039】160GbpsのOTDM信号が、TEA
Mによって光受信機406において逆多重化される時、
狭いスイッチング・ウインドウが必要となることがあ
る。160GbpsのOTDM信号は、先ず、TEAM
内の第1のEAMによって40Gbpsの信号に逆多重
化することができ、続いて、40Gbpsの信号は、T
EAM内の第2のEAMによって10Gbpsの信号に
逆多重化することができる。TEAM内のSOAのバイ
アス電流は、120ミリアンペアに維持することができ
る。
【0040】TEAMのスイッチング・ウインドウを測
定するために、自動相関器を使用することができる。例
えば、図8(a)および図8(b)は、第2のEAMが
6V ppの駆動電圧を備えた40ギガヘルツの正弦波に
よって駆動され、第1のEAMが9Vppの駆動電圧を
備えた10ギガヘルツの正弦波によって同時に駆動され
る時の、それぞれ、自動相関器のグラフおよび光スペク
トルを示すことができる。この流れにおいて、TEAM
のスイッチング・ウインドウは約4.1ps(FWH
M)とすることができ、ERは20dBより大きくする
ことができる。4.1psのスイッチング・ウインドウ
は、160GbpsのOTDM信号を逆多重化するため
に十分狭い。図8(b)の光スペクトルにおいて、光ス
ペクトルの3dBの帯域幅は、約0.7nmとすること
ができる。時間帯域幅積は、双曲線正割パルス(se
ch pulse)の変換限定積(transfor
m−limited product)に近い約0.3
6とすることができる。
【0041】図9(a)および図9(b)は、多重化さ
れた80GbpsのOTDM信号についてのアイ・ダイ
ヤグラム、および、160GbpsのOTDM信号につ
いての自動相関器のグラフをそれぞれ示す。図9(a)
のアイ・ダイヤグラムは、異なったチャンネルが同じ振
幅を有することを示すことができる。十分に高い分解能
を備えたオシロスコープが使用される時、160Gbp
sのOTDM信号のアイ・ダイヤグラムは、80Gbp
sのOTDM信号のアイ・ダイヤグラムと同じになる。
多重化器は、偏光維持ファイバを含まないため、自動相
関のピークの不均一な高さは、OTDM信号の異なった
チャンネルの異なった偏光方向を例示することができ
る。しかし、160GbpsのOTDM信号の多重化さ
れたチャンネルは、6.25psの同じチャンネル間隔
を有することができる。
【0042】分散事前補償方式を使用することができ
る。集合した160GbpsのOTDM信号はDCFを
介して伝送することができ、パルスは広げることができ
る。そのため、非線形効果が低減され、非ゼロ分散シフ
ト・ファイバへの高入力パワーに耐えることができる。
DCFの第1の部分への入力パワーは、例えば、2.8
dBmとすることができ、DCFのこの第1の部分の損
失は12dBとすることができる。続いて、信号は6d
Bに増幅され、DCFの他の部分を介して伝送され、そ
の部分の損失は8dBとすることができる。
【0043】DCFは、2つの非線形分散ファイバ延長
に対して、概略の完全分散補償を提供することができ
る。OTDM信号は、EDFAによって9dBメートル
の平均パワーに増幅することができ、続いて、これは、
200キロメートルの非ゼロ分散シフト・ファイバを介
して伝送することができる。伝送媒体404におけるフ
ァイバ・ラマン・アンプは、非ゼロ分散シフト波ファイ
バにおいて、15dBのゲインを支持するために使用す
ることができる。非ゼロ分散シフト波ファイバは、15
50nmにおいて5.4ps/nm/kmの平均分散お
よび0.037ps/nm/kmの分散勾配を有す
る。非ゼロ分散ファイバの総損失は、43dBとするこ
とができる。ファイバの延長にわたる偏光モード分散
(PMD)測定は、0.07ps/√km未満のPMD
値を示すことができる。
【0044】図10は、50ギガヘルツのフォトダイオ
ードおよび50ギガヘルツのサンプリング・オシロスコ
ープを使用して測定されたBERの性能および典型的な
逆多重化されたアイ・ダイヤグラムを示す。ダイヤグラ
ム426は、伝送の前に160Gbpsから10Gbp
sの信号への逆多重化されたアイ・ダイヤグラムを示
す。減衰は、入力160Gbps信号の限られた消光比
によって引き起こされることがある。ダイヤグラム42
8は、DCFおよび200キロメートルの非線形分散フ
ァイバを介した伝送の後の逆多重化されたアイ・ダイヤ
グラムを示す。鮮明かつ開いたアイ・ダイヤグラムを得
ることができる。
【0045】グラフ線420、422、および、424
は、対数(BER)対光パワー(dBm)を示すBER
性能グラフを示す。例えば、グラフ線420と422を
比較することによって、160GbpsのOTDM信号
が10Gbpsに逆多重化される時、バック対バック1
0Gbpsの信号と比較した10−9のBERにおける
パワーの減衰が約2.5dBにできることがわかる。O
TDM信号が200キロメートルの非ゼロ分散ファイバ
およびDCFを介して伝送された後、および、伝送後の
10−9のBERにおける追加のパワー減衰は、約2.
2dBとすることができる。伝送後のパワー減衰は、例
えば、偏光モード分散によって引き起こされることがあ
る。
【0046】したがって、ファイバ・ラマン・アンプお
よび分散事前補償の場合、200キロメートル非ゼロ分
散ファイバを介した160Gbps信号無反復伝送は、
2.2dBの減衰を伴って逆多重化することができる。
光受信機において、TEAMは、160GbpsのOT
DM信号の同時の逆多重化およびクロック回復のために
使用することができ、これは、OTDM信号の光受信機
をより単純かつより安定にすることができる。TEAM
のスイッチング・ウインドウは、4.1psと非常に狭
くすることができる。
【0047】本発明は、ある特定の実施形態において説
明されたが、多くの付加的な修正および変形は、当業者
に明らかである。したがって、本発明が、特に説明され
た以外に実現できることが理解される。そのため、本発
明の本実施形態は、全ての面で、限定的ではなく、例示
的であると考えるべきであり、本発明の範囲は、添付の
特許請求の範囲、および、その等価物によって決定され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による例示的な一実施形態を実施するた
めに使用することができる光通信システムのブロック・
ダイヤグラムである。
【図2】本発明による例示的な一実施形態における光受
信機のブロック・ダイヤグラムである。
【図3】(a)および(b)は、本発明による例示的な
一実施形態における電界吸収型変調器(EAM)の相対
強度特性を示す図である。
【図4】(a)および(b)は、本発明による例示的な
一実施形態におけるタンデム電界吸収型変調器(TEA
M)についての自動相関器のグラフである。
【図5】本発明による例示的な一実施形態における光通
信システムについて測定されたBERの性能、波形、お
よび、アイ・ダイヤグラムを示す図である。
【図6】本発明による例示的な一実施形態における光通
信システムについて測定されたBERの性能、波形、お
よび、アイ・ダイヤグラムを示す図である。
【図7】本発明による例示的な一実施形態を実施するた
めに使用することができる光通信システムのブロック・
ダイヤグラムである。
【図8】(a)および(b)は、本発明による例示的な
一実施形態における自動相関器のグラフおよび光スペク
トルをそれぞれ示す図である。
【図9】(a)および(b)は、本発明による例示的な
一実施形態におけるOTDM信号についてのアイ・ダイ
ヤグラムおよび自動相関器のグラフをそれぞれ示す図で
ある。
【図10】本発明による例示的な一実施形態における光
通信システムについて測定されたBERの性能、波形、
および、アイ・ダイヤグラムを示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケイスケ コジマ アメリカ合衆国 08807 ニュージャーシ ィ,ブリッジウォーター,リンドバーガー ドライヴ 9 (72)発明者 トーマス ゴードン ベック メイソン アメリカ合衆国 18013 ペンシルヴァニ ア,ベスレヘム,カンブリッジ コート 1680 (72)発明者 ジアンジュン ユー アメリカ合衆国 07974 ニュージャーシ ィ,マレイ ヒル,イーザン ドライヴ 40 Fターム(参考) 2H079 AA02 AA13 BA01 CA05 DA16 EA07 FA02 GA01 5K102 AA63 AD12 MA02 MB16 PH03

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 実質的に同時に、光時分割多重化(OT
    DM)信号の逆多重化およびクロック回復を行うことが
    できる単一の集積デバイスを含む光受信機であって、O
    TDM信号が40Gbpsより速い速度を有する光受信
    機。
  2. 【請求項2】 単一の集積デバイスが、タンデム電界吸
    収型変調器(TEAM)を含む請求項1に記載の光受信
    機。
  3. 【請求項3】 TEAMが、少なくとも2つの電界吸収
    型変調器の間に挿入された半導体光アンプ(SOA)を
    含む請求項2に記載の光受信機。
  4. 【請求項4】 SOAが、電界吸収型変調器とともに1
    枚の基板上に集積される請求項3に記載の光受信機。
  5. 【請求項5】 回復されたクロックを保存することがで
    きるクロック保存デバイスをさらに含む請求項1に記載
    の光受信機。
  6. 【請求項6】 回復されたクロックを電界吸収型変調器
    の少なくとも1つに供給する前に、回復されたクロック
    の周波数を調整するための周波数調整器をさらに含む請
    求項3に記載の光受信機。
  7. 【請求項7】 電界吸収型変調器が狭帯域変調器である
    請求項3に記載の光受信機。
  8. 【請求項8】 TEAMが、効率的な光カップリングの
    ための少なくとも1つのスポット・サイズ変換器をさら
    に含む請求項3に記載の光受信機。
  9. 【請求項9】 TEAMが、薄い別個の閉じ込めヘテロ
    構造多重量子井戸活性層を含む請求項3に記載の光受信
    機。
  10. 【請求項10】 実質的に同時に、光時分割多重化(O
    TDM)信号を逆多重化し、OTDM信号からクロック
    を回復するための光受信機であって、OTDM信号を逆
    多重化するための第1のタンデム電界吸収型変調器(T
    EAM)、および、OTDM信号からクロックを回復す
    るための第2のTEAMを含む光受信機。
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US32201801P 2001-09-11 2001-09-11
US60/322018 2001-09-11
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