JP2006262469A - 波長分散変動監視システム及び波長分散補償システム - Google Patents
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Abstract
光通信において、伝送速度が10Gビットパーセコンドを超えた場合は、可変分散補償を行う必要がある。
可変分散補償は、分散変動を検出して、検出された分散変動に従って、可変分散補償器の値を制御することで、受信信号の波形を整形するものであるが、受信信号から直接分散の変動を検出する手法は従来存在しなかった。
本発明の目的は、簡単な構成で分散変動を直接監視し、且つ、安価な分散モニタを提供することである。
【解決手段】
光信号の波長帯域で複数の光子に応じて反応を生じる受光素子を用い、該受光素子の反応に従って該波長分散の変動を検出する。
【選択図】
図3
Description
Ex(z,t)=E0xcosφ (1)
Ey(z,t)=E0ysinφ (2)
式中、E0x=E0cosθ、E0y=E0sinθであり、θはx軸から測定された角度を表わし、φはxおよびy成分の位相を表わす。
2光子吸収から生じる光子電流は、式(3)によって与えられてもよい。
I=aE04(5+cos4θ)/16 (3)
式中、aは効率係数を表わし、これは、集束および電気回路状態に依存する。直線偏光についての光子電流Ilinearは、式(4)によって与えられてもよい。
Ilinear=3aE04/8=3aP02/8 (4)
円偏光についての光子電流Icircularは、式(5)によって与えられてもよい。
Icircular=aE04/4=aP02/4 (5)
したがって、直線偏光は、2光子電流の生成において、円偏光よりも50%効率的である。
Ex(z,t)=E0xcosφx (6)
Ey(z,t)=E0ysinφy (7)
式中、φiはi成分の位相を表わす。信号が直線偏光される場合には、φx=φyである。信号が円偏光される場合には、φx=φy+(2m+1)π/2およびE0x=E0yであって、式中、mは整数である。各成分は、各成分の偏光を維持する偏波保存ファイバ70a〜bを通って移動する。
(n−1)hυ≦Eg≦nhυ (8)
例えば、エネルギーEgを有する材料が、2つの光子を検出するために式(9)に従って選ばれてもよい。
hυ≦Eg≦2hυ (9)
一実施形態によれば、検出器72は、シリコンアバランシェフォトダイオードのようなフォトダイオードを備えてもよい。シリコンアバランシェフォトダイオードは、シリコンなどの半導体材料を備える。シリコンは、2つの光子が実質的に同一の箇所に実質的に同時に到達する場合に、電子を放出してもよい。すなわち、2つの光子は、1つの電子正孔対を生成してもよい。光子電流は、入力電力の二乗に比例する。
Ix=3axP0x2/8=3aP02/8cos4θ (10)
Iy=3ayP0y2/8=3aP02/8sin4θ (11)
偏光に左右されない正規化電流Iは、電流IxおよびIyから式(12)に従って決定されてもよい。
I=Ix+Iy+2√(IxIy) (12)
効率係数がax=ay=aの場合、正規化電流Iは、式(13)によって表わされてもよい。
I=3aP02/8(cos4θ+sin4θ+2cos2θsin2θ)
=3aP02/8(cos2θ+sin2θ)2=3aP02/8 (13)
正規化電流Iは、θおよびφに左右されないので、入射光の偏光に左右されない。さらに、式(4)および(11)は、正規化は直線偏光から生じて単一の検出器によって検出されるのと同様の効率を生じさせることを示す。
分散変動モニタの偏光依存性を減少させるための方法であって、
モニタにおいて、光信号を受信することであって、光信号は、複数の成分を備え、
スプリッタにおいて、光信号を分割して、第1の偏光信号と、第2の偏光信号とにすることであって、第1の偏光信号は、複数の第1の光子を備え、第2の偏光信号は、複数の第2の光子を備え、
複数の第1の光子を第1の検出器の第1の材料において受信することであって、第1の材料は、所定の数の光子の到達に応じて反応を生じさせるように動作可能であり、
複数の第2の光子を第2の検出器の第2の材料において受信することであって、第2の材料は、第1の材料と実質的に同様であり、
複数の第1の光子を受信することに応じて第1の材料によって生じた第1の電流を監視することと、
複数の第2の光子を受信することに応じて第2の材料によって生じた第2の電流を監視することと、
第1の電流および第2の電流に従って複数の成分中に波長分散変動があるかどうかを確認することとを含む、方法。
第1の電流および第2の電流に従って複数の成分中に波長分散変動があるかどうかを確認することは、
第1の電流および第2の電流から正規化電流を決定することをさらに含む、付記1に記載の方法。
第1の電流および第2の電流に従って複数の成分中に波長分散変動があるかどうかを確認することは、
第1の電流と、第2の電流との積の平方根を決定して、第1の値を生じさせることと、
2と、第1の値との積を決定して、第2の値を生じさせることと、
第1の電流と、第2の電流と、第2の値との合計を決定して、正規化電流を生じさせることとをさらに含む、付記1に記載の方法。
第1の電流および第2の電流に従って複数の成分中に波長分散変動があるかどうかを確認することは、
第1の電流および第2の電流から生じた正規化電流に変化があるかどうかを判断することと、
変化がある場合に、波長分散変動があると確認することとをさらに含む、付記1に記載の方法。
第1の電流を増幅して、第1の検出器の第1の変換効率と、第2の検出器の第2の変換効率との差を補償することをさらに含む、付記1に記載の方法。
モニタを較正することをさらに含み、これを、
モニタにおいて較正信号を受信することと、
第1の較正信号を分割して、第1の較正成分と第2の較正成分とにすることと、
第1の較正成分を第1の材料で受信することと、
第2の較正成分を第2の材料で受信することと、
第1の較正成分を受信することに応じて第1の材料によって生じた第1の較正電流を監視することと、
第2の較正成分を受信することに応じて第2の材料によって生じた第2の較正電流を監視することと、
第1の較正電流の第1の電圧と、第2の較正電流の第2の電圧とが実質的に等値となるまで、第1の較正電流と第2の較正電流との増幅を調整することとによって行う、付記1に記載の方法。
第1の材料は、所定の数の光子の光子エネルギーに対応するバンドギャップエネルギーを有する、付記1に記載の方法。
第1の材料は、
所定の数の光子が実質的に同時に受信される場合には、電子正孔対を生成し、
所定の数の光子が実質的に同時に受信されない場合には、電子正孔対を生成しないように動作可能である、付記1に記載の方法。
第1の偏光信号をスプリッタから第1の検出器へ第1の偏波保存ファイバを使用して送信することと、
第2の偏光信号をスプリッタから第2の検出器へ第2の偏波保存ファイバを使用して送信することとをさらに含む、付記1に記載の方法。
分散変動モニタの偏光依存性を減少させるためのシステムであって、
スプリッタであって、
複数の成分を備える光信号を受信し、
光信号を分割して、複数の第1の光子を備える第1の偏光信号と、複数の第2の光子を備える第2の偏光信号とにするように動作可能なスプリッタと、
スプリッタに結合された第1の検出器であって、
複数の第1の光子を受信し、
所定の数の光子の到達に応じて反応を生じさせるように動作可能な第1の材料を備える第1の検出器と、
スプリッタに結合された第2の検出器であって、
複数の第2の光子を受信するように動作可能な第2の材料であって、第1の材料と実質的に同様である第2の材料を備える第2の検出器と、
第1の検出器および第2の検出器に結合された電流モニタであって、
複数の第1の光子を受信することに応じて第1の材料によって生じた第1の電流を監視し、
複数の第2の光子を受信することに応じて第2の材料によって生じた第2の電流を監視し、
第1の電流および第2の電流に従って複数の成分中に波長分散変動があるかどうかを確認するように動作可能な電流モニタとを備える、システム。
モニタは、
第1の電流および第2の電流から正規化電流を決定することによって、第1の電流および第2の電流に従って複数の成分中に波長分散変動があるかどうかを確認するようにさらに動作可能である、付記10に記載のシステム。
モニタは、
第1の電流と、第2の電流との積の平方根を決定して、第1の値を生じさせることと、
2と、第1の値との積を決定して、第2の値を生じさせることと、
第1の電流と、第2の電流と、第2の値との合計を決定して、正規化電流を生じさせることとによって、第1の電流および第2の電流に従って複数の成分中に波長分散変動があるかどうかを確認するようにさらに動作可能である、付記10に記載のシステム。
モニタは、
第1の電流および第2の電流から生じた正規化電流に変化があるかどうかを判断することと、
変化がある場合に、波長分散変動があると確認することとによって、第1の電流および第2の電流に従って複数の成分中に波長分散変動があるかどうかを確認するようにさらに動作可能である、付記10に記載のシステム。
第1の電流を増幅して、第1の検出器の第1の変換効率と、第2の検出器の第2の変換効率との差を補償する増幅器をさらに備える、付記10に記載のシステム。
スプリッタは、
較正信号を受信し、
較正信号を分割して、第1の較正信号と、第2の較正信号とにするようにさらに動作可能であり、
第1の検出器は、
第1の較正信号を第1の材料で受信するようにさらに動作可能であり、
第2の検出器は、
第2の較正信号を第2の材料で受信するようにさらに動作可能であり、
モニタは、
第1の較正信号を受信することに応答して第1の材料によって生じた第1の較正電流を監視し、
第2の較正信号を受信することに応答して第2の材料によって生じた第2の較正電流を監視し、
第1の較正電流の第1の電圧と、第2の較正電流の第2の電圧とが実質的に等値になるまで、第1の較正電流および第2の較正電流の増幅を調整するようにさらに動作可能である、付記10に記載のシステム。
第1の材料は、所定の数の光子の光子エネルギーに対応するバンドギャップエネルギーを有する、付記10に記載のシステム。
第1の材料は、
所定の数の光子が実質的に同時に受信される場合には、電子正孔対を生成し、
所定の数の光子が実質的に同時に受信されない場合には、電子正孔対を生成しないように動作可能である、付記10に記載のシステム。
第1の偏光信号をスプリッタから第1の検出器へ送信するように動作可能な第1の偏波保存ファイバと、
第2の偏光信号をスプリッタから第2の検出器へ送信するように動作可能な第2の偏波保存ファイバとをさらに備える、付記10に記載のシステム。
分散変動モニタの偏光依存性を減少させるためのシステムであって、
モニタにおいて、光信号を受信するための手段であって、光信号は、複数の成分を備え、
スプリッタにおいて、光信号を分割して、第1の偏光信号と、第2の偏光信号とにするための手段であって、第1の偏光信号は、複数の第1の光子を備え、第2の偏光信号は、複数の第2の光子を備え、
複数の第1の光子を第1の検出器の第1の材料において受信するための手段であって、第1の材料は、所定の数の光子の到達に応じて反応を生じさせるように動作可能であり、
複数の第2の光子を第2の検出器の第2の材料において受信するための手段であって、第2の材料は、第1の材料と実質的に同様であり、
複数の第1の光子を受信することに応じて第1の材料によって生じた第1の電流を監視するための手段と、
複数の第2の光子を受信することに応じて第2の材料によって生じた第2の電流を監視するための手段と、
第1の電流および第2の電流に従って複数の成分中に波長分散変動があるかどうかを確認するための手段とを備える、システム。
分散変動モニタの偏光依存性を減少させるための方法であって、
モニタにおいて、光信号を受信することであって、光信号は、複数の成分を備え、
スプリッタにおいて、光信号を分割して、第1の偏光信号と、第2の偏光信号とにすることであって、第1の偏光信号は、複数の第1の光子を備え、第2の偏光信号は、複数の第2の光子を備え、
第1の偏光信号をスプリッタから第1の偏波保存ファイバを使用して送信することと、
第2の偏光信号をスプリッタから第2の偏波保存ファイバを使用して送信することと、
複数の第1の光子を第1の検出器の第1の材料において受信することであって、第1の材料は、所定の数の光子の光子エネルギーに対応するバンドギャップエネルギーを有し、第1の材料は、所定の数の光子の到達に応じて反応を生じさせるように動作可能であり、第1の材料は、
所定の数の光子が実質的に同時に受信される場合には、電子正孔対を生成し、
所定の数の光子が実質的に同時に受信されない場合には、電子正孔対を生成しないように動作可能であり、
第2の検出器の第2の材料において複数の第2の光子を受信することであって、第2の材料は、第1の材料と実質的に同様であり、
第1の電流を増幅して、第1の検出器の第1の変換効率と、第2の検出器の第2の変換効率との差を補償することと、
複数の第1の光子を受信することに応じて第1の材料によって生じた第1の電流を監視することと、
複数の第2の光子を受信することに応じて第2の材料によって生じた第2の電流を監視することと、
第1の電流および第2の電流に従って複数の成分中に波長分散変動があるかどうかを確認することであって、波長分散変動があるかどうかを確認することは、
第1の電流と、第2の電流との積の平方根を決定して、第1の値を生じさせることと、
2と、第1の値との積を決定して、第2の値を生じさせることと、
第1の電流と、第2の電流と、第2の値との合計を決定して、正規化電流を生じさせることと、
第1の電流および第2の電流から生じた正規化電流に変化があるかどうかを判断することと、
変化がある場合に、波長分散変動があると確認することとをさらに含み、
モニタによって較正することであって、これを、
モニタにおいて較正信号を受信することと、
第1の較正信号を分割して、第1の較正信号と第2の較正信号とにすることと、
第1の較正信号を第1の材料で受信することと、
第2の較正信号を第2の材料で受信することと、
第1の較正信号を受信することに応じて第1の材料によって生じた第1の較正電流を監視することと、
第2の較正信号を受信することに応じて第2の材料によって生じた第2の較正電流を監視することと、
第1の較正電流の第1の電圧と、第2の較正電流の第2の電圧とが実質的に等値となるまで、第1の較正電流と第2の較正電流との増幅を調整することとによって行うこととによって行うこととを含む、方法。
第1の直線偏光の光と第2の直線偏光の光に偏光分離する偏光ビームスプリッタと、
該第1の直線偏光の光の複数の光子に応じて反応を生じさせる第1検出器と、
該第2の直線偏光の光の複数の光子に応じて反応を生じさせる第2検出器と、
該第1検出器と該第2検出器に接続され、それぞれの偏光の波長分散の変動を合わせ波長分散の変動を検出するモニタと、
を設けた事を特徴とする波長分散変動監視システム。
第1の直線偏光の光と第2の直線偏光の光に偏光分離する偏光ビームスプリッタと、
該第1の直線偏光の光の複数の光子に応じて反応を生じさせる第1検出器と、
該第2の直線偏光の光の複数の光子に応じて反応を生じさせる第2検出器と、
該第1検出器と該第2検出器に接続され、それぞれの偏光の波長分散の変動を合わせ波長分散の変動を検出するモニタと、
該モニタの出力に従い分散を補償する分散補償器
を設けた事を特徴とする波長分散補償システム。
61 光受信器
66、46 分散変動モニタ
68 偏光ビームスプリッタ
70 偏波保存ファイバ
72 検出器
74 増幅器
76 電圧モニタ
Claims (2)
- 第1の直線偏光の光と第2の直線偏光の光に偏光分離する偏光ビームスプリッタと、
該第1の直線偏光の光の複数の光子に応じて反応を生じさせる第1検出器と、
該第2の直線偏光の光の複数の光子に応じて反応を生じさせる第2検出器と、
該第1検出器と該第2検出器に接続され、それぞれの偏光の波長分散の変動を合わせ波長分散の変動を検出するモニタ
を設けた事を特徴とする波長分散変動監視システム。 - 第1の直線偏光の光と第2の直線偏光の光に偏光分離する偏光ビームスプリッタと、
該第1の直線偏光の光の複数の光子に応じて反応を生じさせる第1検出器と、
該第2の直線偏光の光の複数の光子に応じて反応を生じさせる第2検出器と、
該第1検出器と該第2検出器に接続され、それぞれの偏光の波長分散の変動を合わせ波長分散の変動を検出するモニタと、
該モニタの出力に従い分散を補償する分散補償器
を設けた事を特徴とする波長分散補償システム。
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