JP2010534861A - 光フィルタ - Google Patents

Abstract

波長によって光信号をフィルタリングする、装置及び方法を提供する。初期偏波信号を、波長に応じて信号成分の偏波状態を変更するのに有効なＤＧＤ素子に通過させる。次に偏光フィルタ（偏光子）を設けて、信号からの所定の偏波状態を有する光を減衰させ、それにより該偏波状態に関連する波長を減衰させる。本発明は特に、残留側波帯フィルタリングのドメインにおいて利用でき、波長分割多重システムの信号の帯域幅を、従来の波長フィルタに関連する有害な効果を齎さずに、減少可能にする。

【選択図】図２

Description

本発明は、光信号のフィルタリングに関する。特に、本発明は、より高いスペクトル効率を達成するための長距離通信システムにおける光信号のフィルタリングに関する。

波長分割多重（ＷＤＭ）信号は、光伝送システムにおいて一般的に用られている。ＷＤＭ信号では、所定の光ファイバを通して同時に伝送可能なデータ量を最大にするために、複数の異なる周波数の源信号（チャネル）を結合する。しかしながら、如何なるデータ信号にも有限帯域幅があるため、満足に伝送できる所定周波数範囲内のチャネル数は限られており、隣接するチャネルがスペクトル的に重なり始めると、限界となる。スペクトルが重なることで、隣接する信号間のクロストークにより、伝送性能が低下する。その上、信号の幅が広い程、伝送中の偏波モード分散と色分散の歪み効果が大きくなる。更に、幅広な信号程、ＷＤＭ信号からデータ信号を読み出すのに受信器側で幅広なフィルタを必要となり、そのため受信器の光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）性能を低減する効果を導入するようになる。

隣接チャネル間のクロストーク等、データチャネル幅に関連する課題を解決する既知の方法として、残留側波帯（ＶＳＢ）フィルタリング技術によるものがある。この技術は、原理上従来の両側波帯（ＤＳＢ）データ信号を波長に関して中心点周りに対称にする（該点についての各側の領域は「側波帯」として知られる）ことに、基づくものである。このように、側波帯の片側又は他側を除去すると、その結果（各側波帯は基本的にもう片方の複製であるため）情報消失は無いものの、伝送信号が占めるスペクトル幅は減少する。更に、側波帯の対称を部分的に壊す伝送効果によるペナルティを回避できる。こうした対称性破壊効果は、ビット伝送速度、従って信号帯域幅が増大するにつれて、次第に悪化する。

図１では、どのようにＶＳＢフィルタリングにより、所定のスペクトル範囲内で可能なチャネル数が増加するかについて説明している。図１Ａでは、ＷＤＭ信号における多数のフィルタリングしないチャネルに対するスペクトル１００について示しており、一方図１Ｂのチャネルには、ＶＳＢフィルタリングを適用し、そうすることで、より多数のチャネルが有限帯域幅内で可能となることを示している。

従来、ＶＳＢフィルタリングは、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）等の単純なエッジフィルタを、反射又は好適には伝送で、使用して行われてきた。かかる仕組みについては例えば、米国特許第６，７６６，１１６号に記載されている。しかしながら、この種のマルチパスフィルタは、本来フィルタ縁部付近で分散ペナルティを齎してしまう。その結果、こうしたフィルタ縁部に波長を有する信号の品質は低下する。明らかに、これは、フィルタ縁部がチャネルの略スペクトル中心にあるため、ＶＳＢフィルタリングに関して特に問題となる。その結果、フィルタにおける分散によるチャネルの劣化が、ＶＳＢフィルタリングから理論的に得られる長所を、帳消しにする、或は超えることが度々見られた。

従来のＶＳＢフィルタ技術に関する別の短所は、一旦製造されると光フィルタが機能する波長を制御するのが通常難しい点である。このように、ＶＳＢフィルタリングを用いたＷＤＭシステムは、従来柔軟性に欠け、チャネルの周波数を変化させる必要がある新たな状況に適応できない（例えばチャネル数を変化させると、その結果、利用可能な帯域幅を最適に使用できるようにシステムを再調節するようになる可能性がある）。

本発明の第１態様によれば、入力で有限帯域幅を有する偏波源信号を受信する微分群遅延（ＤＧＤ）素子であって、波長の関数として帯域幅に亘り信号の偏波を変化させるのに有効である前記ＤＧＤ素子と、前記ＤＧＤ素子の出力と結合する偏光フィルタであって、波長に応じて前記信号を減衰させるのに有効である前記偏光フィルタと、を備える光フィルタを提供する。

本発明は、初期偏波源信号を偏波範囲に亘り分散させ、それにより偏波状態が波長の関数となる信号を作成する。次に偏光フィルタ（偏光子として一般的に知られる）を設けて、波長に応じて信号をフィルタリングする。

本発明により、従来の波長フィルタの悪影響を及ぼす分散効果無しに、波長を信号から正確にフィルタリングできる。有利には、偏光フィルタの出力を直線偏波して、従来の偏波保持コンポーネント及び方法を、フィルタリングした信号に適用可能にする。

初期偏波源を、好適には直線偏波する。或は、初期偏波源を円偏波又は楕円偏波する。好適実施例では、本発明を、等パワーの初期偏波信号がＤＧＤ素子の両モード（即ち、速軸及び遅軸に沿って）を通過するように、配設する。しかしながら、或はまた両モード間のパワー分配を、本装置を出た信号の実際の品質に応じて、調節してもよい。

本発明により、従来の波長フィルタ（ファイバブラッググレーティング等）に関連する、フィルタ縁部での分散等の問題を解決できる。本発明は、マルチパスグレーティング、ミラー、又は他の再帰的手法に依存せず、その代わりに、多くが当技術分野で周知である偏光材によって、信号をフィルタリングする。

有利には、本発明のフィルタを出た信号を、直線偏波する。このように、初期偏波信号の調節に利用する様々な既知の技術を、この出力に適用してもよい。これらには、偏波多重化、更に変調段階を含む。

好適実施例では、偏光フィルタを、側波帯を信号から略除去するよう、構成する。この側波帯の除去は、波長分割多重（ＷＤＭ）光通信システムにおいて特に有用であることが分かった。この側波帯の除去によって、信号から情報は除去されない、というのもＷＤＭ信号全体内での各個別な信号（又はチャネル）は理論的に対称であるが、それにより多数の信号（チャネル）を、所定周波数空間内で搬送可能となるからである。この種のフィルタリングは、残留側波帯（ＶＳＢ）フィルタリングとして既知である。

上述したように、本発明は、ＷＤＭシステムで特に利用できる。このシステムでは一般的に、データ信号で連続波（ＣＷ）レーザ光源を変調する。多様な両側波帯（ＤＳＢ）データ方式が、当技術分野で既知であり、本発明の文脈でも利用できる。そうした方式として、ゼロ復帰（ＲＺ）、非ゼロ復帰（ＮＲＺ）、差分位相変調（ＤＰＳＫ）、差動四値位相変調（ＤＱＰＳＫ）及びデュオバイナリ方式が挙げられるが、これらに限定するものではない。

好適実施例では、ＤＧＤ素子の出力と偏光フィルタとの間に配置する第１可変波長板を備え、該第１可変波長板を、通過する光の絶対偏波状態を制御可能に変更するのに有効とする。これにより効果的に、信号内で所定の波長の偏波状態と偏光フィルタの光軸との間の角度を、制御可能に変更でき、その結果周波数空間において、偏光フィルタの応答曲線の位置（該位置で、偏光フィルタの出力スペクトルが、応答曲線を乗じた入力スペクトルと比例する）を、適宜調節可能になる。代わりに、或は更に、同じ効果を、ＤＧＤ素子では２本の主な偏光軸間に適当な温度係数差があると仮定すると、ＤＧＤ素子の温度を制御することによっても達成できる。その上、当業者は、他の技術を使用して、ＤＧＤで印加した遅延差を変更してもよいことに気付くだろう：例えば、応答を調整するためにＤＧＤ素子に応力を印加してもよい。

好適実施例では、ＤＧＤ素子には、偏波源信号の偏波状態に対して４５度の光軸を有し、それによりＤＧＤ素子を介して主要な両偏波状態にパワーを均等に分岐する。この偏光角度により、偏光フィルタの応答曲線に対して最大深さ又は振幅を提供する。或は、光軸と直線偏波源信号の偏波状態との間の他の角度を、フィルタリング必要条件に応じて選択してもよい。

本発明の幾つかの好適実施例では、第２可変波長板をＤＧＤ素子の入力部に結合させ、該第２可変波長板を、直線偏波源信号の偏波状態とＤＧＤ素子の光軸との間の相対角度を調節するよう構成する。このようにして、フィルタ応答曲線の深さを、フィルタ使用中に、最適化してもよい。これにより、多くの利点を提供する。例えば、実際にオンラインで受信した信号品質の測定結果を使用して、第２可変波長板を最適化できる。

好適には、ＤＧＤ素子を可変ＤＧＤ素子とする。これにより、フィルタ応答曲線の周期又は分散を変更できる。このようにして、フィルタのカットオフを、必要条件に応じて、システムの特定のビット伝送速度又はチャネル空間を調節するように、急傾斜に又は浅くしてもよい。

好適実施例では、本発明の１つ又は複数の変数をフィードバックループによって制御し、該変数には：偏波源信号の偏波状態とＤＧＤ素子の光軸との間の角度；ＤＧＤ素子が印加するＤＧＤの大きさ；及び、信号の所定周波数の偏波状態と偏光フィルタの光軸との間の角度を含む。特に好適な１実施例では、第１可変波長板を、偏光フィルタが出力する光パワーに応じて、制御する。好適には、波長板を、偏光フィルタの光出力パワー対光入力パワーの比率が１：２になるよう、制御する。或は、又は更に、波長板を、受信器で測定した光フィルタが生成した信号品質の指数に応じて、制御してもよい。信号品質指数を、好適にはビット誤り率（ＢＥＲ）とするが、或はＱ値や光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）を含む信号品質の他の評価尺度としてもよい。

本発明の第２態様によれば、光学装置には、第１態様による複数の光フィルタを備え、該光フィルタを、直列に接続する。本発明の第２態様では、各個別な光フィルタのフィルタ応答曲線を組合せて、装置全体に対する任意の応答曲線を作成できる装置を、提供する。このように、フィルタにより複雑な応答曲線を作成してもよい。

本発明の第３態様によれば、有限帯域幅を有する偏波光源信号をフィルタリングする方法であって、該方法には：ＤＧＤ素子に源信号を通過させ、それにより波長の関数として帯域幅に亘り該信号の偏波を変化させること；及び、光信号を偏光フィルタに通過させることであって、該偏光フィルタを波長に応じて該信号を減衰させるのに有効とすること、を備える方法を、提供する。

本発明の実施例について、添付図を参照して、詳細に説明する。

ＷＤＭ信号内でフィルタリングしないチャネルが占める周波数空間について説明している。 ＷＤＭ信号内で残留側波帯（ＶＳＢ）フィルタリングについて説明している。 本発明の１実施例による光フィルタを組込んだ光チャネル源の系統図である。 ２つの異なる周波数を有する成分から成る初期偏波信号の偏波状態へのＤＧＤ素子の効果について説明している。 本発明の１実施例による光フィルタの応答曲線、及びかかるフィルタが光チャネルのスペクトルに及ぼす効果について説明している。 本発明による可変波長板を組込んだ光フィルタの系統図である。 偏光フィルタ及び波長フィルタによって光チャネルのスペクトルを減衰させたことを説明している。 偏光フィルタ及び波長フィルタを通過した光チャネルのスペクトルについて説明している。 波長フィルタを通過する前の、図５Ｂの光チャネルのスペクトルについて説明している。 追加波長フィルタを組込んだ本発明の実施例の系統図である。 フィードバック制御ループを組込んだ本発明の実施例を示す。 フィードバックループを組込んだ本発明の更なる実施例を示す。 実験的に観察された本発明による光フィルタの応答曲線を、対数的及び線形的に説明している。 本発明の実施例による光フィルタが光チャネルの線形スペクトルに及ぼした、実験的に観測された効果について説明している。 本発明の実施例による光フィルタが光チャネルの対数スペクトルに及ぼした、実験的に観測された効果について説明している。 ビット誤り率（ＢＥＲ）性能に対する光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）を：フィルタリングしないチャネル；本発明によるＶＳＢフィルタリングしたチャネル；先行技術によるＶＳＢフィルタリングしたチャネルについて比較している。 ＶＳＢフィルタリングしたチャネル及びフィルタリングしないチャネルが、様々な分散値に対して、所定のＢＥＲを得るのに必要なＯＳＮＲを、示す。 本発明の一態様による連結した光フィルタの配列を示す。

図２では、本発明を使用したＶＳＢフィルタリングに関する分かり易い例を示している。連続波（ＣＷ）レーザ光源２０２により、初期直線偏波光信号を提供する。その後、該光信号をマッハツェンダー（ＭＺ）干渉計２０６によって変調するが、該干渉計を、駆動増幅器２０４を通過した復帰ゼロ（ＲＺ）電気データ源で駆動し、それにより光データチャネルを作成する。図２では、光データチャネルを生成する好適な方法を示すが、光データチャネルを生成する多くの別の方法（ＲＺか又は他の方法かに関係なく）が当技術分野で周知であり、本発明に関連して適用可能である。

データチャネルを、次に、該データチャネルの偏波状態に対して４５度の光軸を有する微分群遅延（ＤＧＤ）２０８素子に通過させる。この４５度の接続を、外部の回転接合部２１２、又は好適には適当にピグテイルをＤＧＤ素子入力部に位置合わせして達成してもよい。ＤＧＤ素子２０８により、データチャネルの偏波状態を周波数に対して直線的に変化させる。チャネルに齎される微分群遅延が大きくなる程、チャネルの帯域幅に亘る偏波分散は大きくなる。

次にデータチャネルを、偏光フィルタ（偏光子）２１０を通過させる。データチャネルのスペクトル全体の偏波は波長に応じて変化するので、偏光フィルタ２１０は、チャネル内の特定波長を信号からフィルタリングするよう効果的に作用する。偏光フィルタ２１０の光軸を妥当に位置合わせすることによって、この効果を利用して、ＶＳＢフィルタリングした信号を作成してもよい。

図３Ａでは、ポアンカレ球で、初期偏波信号へのＤＧＤ素子の効果について説明している。初期信号中で２周波数ｆ１及びｆ２について検討する。これら周波数は、同じ初期偏波状態３０を有するものとする。ＤＧＤ素子の偏波を、この実施例では、初期偏波状態３０の偏波に対して４５度とする。信号がＤＧＤ素子を一旦通過すると、周波数ｆ１及びｆ２は、分離した第１及び第２最終偏波状態３１及び３２になる。

図３Ａでは、初期信号を直線偏波として示しているが、当業者は、初期信号を或は楕円又は直線偏波してもよいと気付くであろう。ＤＧＤ素子を出る信号は、初期信号のパワーをＤＧＤ素子の高速モードと低速モードとにある程度分裂する限り、偏波状態で分散する。最大消光比を、パワーがこれら２モード間で均等に分岐される場合（ＤＧＤ素子の光軸が、初期直線偏波信号の偏波状態に対して４５度となる場合と同様に）に達成でき、このように（及び以下で説明するように）、ＤＧＤ素子の偏光軸角度を変化させて、得られる信号の消光比（又は「深さ」）を調節できる。

図３Ｂでは、本発明の偏光フィルタ２１０の例示的な応答曲線３０３を波長で、任意のチャネルにおけるフィルタの効果と共に示している（フィルタリングしないもの３０２とフィルタリングしたもの３０１の両方を示す）。図示するように、偏光フィルタはレイズドコサイン応答曲線３０３を示す。この曲線３０３の深さは、ＤＧＤ素子２０８の光軸と初期直線偏波チャネルの偏波状態との間の角度の関数となる。最大深さは、図２で示した実施例で採用した角度４５度で得られる。曲線３０３の「周期」（波長空間又は反復帯域幅の波長）は、ＤＧＤ素子２０８が印加するＤＧＤの大きさの関数となる（同様に、ＤＧＤ素子２０８の長さの関数となることも多い）。ＤＧＤが大きくなると、所定の波長範囲での偏波分散が増大し、従って、フィルタ応答曲線３０３のピーク間距離が減少する。最終的に、周波数空間でのフィルタ応答曲線３０３の絶対位置を、偏光フィルタの光軸と該偏光フィルタに入る信号の偏波状態との間の相対角度を変化させて、変更してもよい（これを、波長板で遅延を整えて、効果的に達成する）。

波長板は、光信号の絶対偏波状態を変更するのに使用できる装置である。図４に示すように、波長板２１４を、フィルタ応答の深さを変化させるために、ＤＧＤ素子２０８の前に設置してもよい一方で、第２波長板２１２を、フィルタ応答位置を変化させるために、偏光フィルタの前に設置してもよい。前述したように、ＤＧＤの大きさを変更することで、フィルタ応答の周期を変更できる（また当業者は、ＤＧＤ値の如何なる有限変化もフィルタ応答の位置に影響すると気付くであろう）。このようにして、レイズドコサイン曲線の全変数を最適化可能にする装置を、獲得できる。

他の技術を使用して、信号の偏波状態を変更してもよい。１実施例では、ＤＧＤ素子の絶対屈折率を温度に依存させる。このように、ＤＧＤ素子の温度を変更するのは、フィルタ応答位置を変化させるのに有効かも知れない。この温度制御を上述した第２波長板２１２の代わりに、又は該波長板に付加して使用してもよい。

ＶＳＢフィルタリング用途では、チャネルの片方の側波帯を除去する（つまり、信号全体を中心波長より上下何れかでフィルタリングするが、他方の側波帯には影響しない）のが理論的に望ましい。しかしながら、如何なるフィルタも所定の周波数で正確なカットオフ点（応答曲線での切れ目）を有しないので、これは実際には決して可能でない。それにもかかわらず、応答曲線を実際に中心波長で出来る限り急傾斜させることが望ましい。 偏光フィルタの応答曲線をレイズドコサインとすると、これは、深さを増大させ、周期を短縮することを示唆している。

しかしながら、応答曲線の周期を短縮し過ぎると、その結果側波帯の遠端部をフィルタが減衰しなくなる可能性がある。従って、実施例によっては、追加の光フィルタを導入して、この残留分を除去するのが好適と考えられる。図５Ａではその例について、光信号のスペクトル５０４、偏光フィルタにより発生する減衰５０２、追加の光フィルタにより発生する減衰５０６、及び該追加光フィルタが分散効果を齎す領域５０８について、示している。図５Ｃでは、光チャネルのスペクトルについて、偏光フィルタの効果のみを示す（側波帯の残留分５１０を明示する）一方で、図５Ｂでは、同じスペクトルについて、チャネルが追加光フィルタを通過した後のものを示す。図６では、チャネルを平面偏光送信器２２０から受信する、本発明の実施例に組込む追加フィルタ２１６を、示している。この追加フィルタ２１６を、ファイバブラッググレーティング（図６で説明するような）等の従来の波長フィルタとしてもよい。かかるフィルタの分散効果は、フィルタを通過する可能性がある周波数と通過しない可能性がある周波数との遷移の目印となるカットオフ周波数周りでのみ明確となる。残留分が中心のキャリア信号から離れて存在するため、従来のフィルタを、先行技術システムにあるＶＳＢフィルタリングしたチャネルにおける分散効果を被らずに、使用できる。典型的には、この追加（従来）フィルタは、チャネル多重用フィルタと同様な特徴的な応答を有し、該チャネル多重用フィルタは、多数の波長を最小挿入損失で多重送信するのに一般的に送信器で使用されるものであり、そのため更なるフィルタ又は追加費用も、従来の構成において必要ではない。典型的な例として、積層型誘電体フィルタ又はインターリーブフィルタが挙げられる。

本発明のフィルタリング処理のパラメタ（フィルタ応答の深さ、周期及び位置等）を、１つ又は複数のフィードバックループから制御してもよいと想定できる。これらのフィードバックループにより、本発明で生成したチャネルの特性を測定し、該特性を最適化してもよい。これらの特性を、送信器又は受信器を含む、伝送路に沿った任意の点で観測してもよい。適当な特性により、信号品質を測定するが、該特性として、偏光フィルタを出た信号のパワー；送信器又は受信器で測定したビット誤り率（ＢＥＲ）；Ｑ又は信号対雑音比（ＳＮＲ）等の他のパラメタが挙げられる。これら特性の測定結果を用いて、信号に印加するＤＧＤ量、ＤＧＤ素子２０８の光軸と初期信号の偏波状態との間の相対角度、及び偏光フィルタの光軸の、該フィルタに入る信号に対する角度の内、１つ又は複数を制御してもよい。

図７Ａでは、仮想フィードバック方式を採用した本発明の好適実施例について説明している。ＣＷ源２０２を、ＭＺ変調器２０６で変調するが、該変調器を、ドライバアンプ２０４を通過するＲＺ源によって駆動させ、それにより偏波したデータチャネルを形成する。或はまた、当技術分野で周知の他の技術を使用して、この偏波データチャネルを生成してもよい。該データチャネルを次に、データチャネルの偏波を分散するために、ＤＧＤ素子２０８に通過させる。その後、データチャネルを可変波長板２１２及び偏光フィルタ２１０に通過させ、それによりフィルタリングしたチャネルを生成する。波長板２１２を制御して、データチャネルの偏波状態と偏光フィルタ２１０の光軸との間の角度を調節でき、（上述したように）それにより周波数空間でフィルタ応答曲線の位置を移動させる。

フィルタ応答位置を最適化するために、光センサ２１６、２１８を設けて、ＤＧＤ素子（Ｐ_ｉｎ）に入る光パワー、及び該偏光フィルタ（Ｐ_ｏｕｔ）を出る光パワーを測定する。更に、ＢＥＲ２３０を、受信器で伝送路の遠端部で測定する。制御ループ２４０により、まず波長板２１２を変化させて、Ｐ_ｉｎ：Ｐ_ｏｕｔの比率を、所望値（例えば、２：１の比率が、初期信号の半分を除去することを意図するシステムでは望ましいと考えられる）に調節する。制御ループ２４０は、波長板２１２を、遠端部の受信器で測定されたＢＥＲ２３０を最小化するよう調整する。この技術には、比較的短時間で理想値に（所望のＰ_ｉｎ：Ｐ_ｏｕｔ比率を達成することで）近付けられ、次に受信器側でのＢＥＲの測定を介して理想的状態に到達できるという長所がある。波長板２１２を、例えば、ＢＥＲのみに基づいて（Ｐ_ｉｎ：Ｐ_ｏｕｔ比率は無視して）制御できるが、その結果、特にＢＥＲが低い場合には、妥当な統計的精度になるまでＢＥＲ測定に時間がかかる可能性があるため、応答時間が遅くなる。

実際には、ＷＤＭシステムでは、各チャネルが一定の出力パワーを有する必要がある。フィルタ応答を（波長を制御して）変化させることで、出力パワーを変更するため、図７Ａの装置には更に、可変光減衰器（ＶＯＡ）２５０を含み、該ＶＯＡを制御ループ２４０でも制御する。ＶＯＡ２５０を使用して、確実に総合的な出力パワーを、（Ｐ_ｉｎ：Ｐ_ｏｕｔ比率に関係無く）目標値に保つようにする。

図７Ｂでは、本発明の別の好適実施例を示している。データチャネルの偏波状態と偏光フィルタ２１０の光軸との間の角度を制御するために、図７Ａの可変波長板２１２を使用する代わりに、図７Ｂの実施例の制御ループ２４０で、該目的のためにＤＧＤ素子２０８の温度を調節している。

様々な装置及び構造を使用して、本発明の特徴を実施してもよい。例えば、ＤＧＤ素子２０８を、単に偏波保持（ＰＭ）ファイバの長さとしてもよい。かかるファイバには、異なる屈折率を異なる方向に有し、その結果一方向に偏波した光が、別の方向に偏波した光に対して遅延し、それによりＤＧＤを齎す。また、特定のコンポーネントが、光信号にＤＧＤを齎すために、開発されている。かかるコンポーネントの例として、ゼネラルホトニクス（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ）社が製造するＰｏｌａＤｅｌａｙ装置（ｗｗｗ．ｇｅｎｅｒａｌｐｈｏｔｏｎｉｃｓ．ｃｏｍ／ＦｉｘＤＧＤ．ｈｔｍ）が挙げられる。この種のコンポーネントは、典型的には、優れた熱安定性及び機械安定性をＰＭファイバに対して有しており、初期光信号の偏波と位置合わせするのも比較的簡単である。

調整可能なＤＧＤ素子もまた使用可能であり、フィルタ応答曲線の周期を変化させられる。かかるコンポーネントの例として、ゼネラルホトニクス社が製造したＤｙｎａＤｅｌａｙ（ｗｗｗ．ｇｅｎｅｒａｌｐｈｏｔｏｎｉｃｓ．ｃｏｍ／ＤｙｎａＤｅｌａｙ．ｈｔｍ）が、挙げられる。

幅広い種類の偏光フィルタ（偏光子）が利用可能であり、この機能の実装を、設計に応じて変えてもよい。上述したように、周波数空間におけるフィルタ応答曲線の位置を制御するために、ＤＧＤ素子２０８を出るチャネルの偏波を調節する装置（波長板等）を含むと有利である。フェニックスホトニクス（Ｐｈｏｅｎｉｘ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ）社が製造する内蔵コンポーネントは、可変波長板及び偏光フィルタを単一の装置で提供する。加熱電流を波長板に印加することで、偏光フィルタの相対角度を調節してもよい。

図８では、本発明の文脈において実験的に測定した偏光フィルタの応答曲線を示している。偏波ノイズ源を２０ｐｓのＤＧＤ素子に印加し、その結果得られた信号を偏光フィルタに通過させた。フィルタ特性（又は応答曲線）を、対数尺度８０４と絶対尺度８０２の両方で表す。消光比が２６ｄＢとして測定された一方で、隣接する最小値（又は、自由スペクトル領域（ＦＳＲ））間の距離は５２ＧＨｚであることが分かった。これは、１／ＤＧＤ又は５０ＧＨｚのＦＳＲに対する理論上の予測と略一致している。

図９では、絶対尺度（図９Ａ）と対数尺度（図９Ｂ）の両方で、信号のスペクトルに対する偏光フィルタの観測された効果について示している。曲線９０２は、フィルタリングしていない（偏光フィルタ無での）信号を表し、一方曲線９０４及び９０６は、偏波入力信号に対して異なる角度での偏光フィルタの効果について示している（フィルタ応答曲線の位置は、偏光フィルタの光軸の角度によって異なることを想起されたい）。図９は、偏光フィルタが入力信号の側波帯を除去するのに有効であることを明示している。

図１０は、３種類のデータチャネルに関するビット誤り率（ＢＥＲ）に対する入力した光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）について示している：フィルタリング無しもの１００６；本発明によるＶＳＢフィルタリングを行ったもの１００４；従来の先行技術である波長フィルタリング技術を使用したＶＳＢフィルタリングを行ったもの１００２。図示したように、先行技術のＶＳＢ技術では、大幅に高いＯＳＮＲを、フィルタリングしない信号と同じＢＥＲを達成するのに必要とする。これは、前述したようにマルチパスフィルタの分散効果によるものである。対照的に、本発明によるＶＳＢフィルタリングの性能ペナルティは極僅かである。

また、より多くのＷＤＭチャネルを所定スペクトル帯域幅で、クロストークや他の不利な効果と関連するペナルティを被らずに搬送可能にするだけでなく、本発明によるＶＳＢフィルタリングは、送信器から受信器まで伝送中での光分散効果も軽減できる。その上、本発明は、電気分散補償としても使用でき、残りの分散効果も緩和できる。

本発明の伝送分散による利点は、ＶＳＢフィルタリングした信号の帯域幅が狭くなる点と、（主に）片側の側波帯と中心キャリア周波数のみが残存する点との両方から得られるものである。特定の側波帯成分を、典型的には、該成分とキャリア間の周波数の違いに応じたキャリア周波数から、進遅させる。ＶＳＢフィルタリングした信号を受信した時点で受信器が構成する電気信号には、この分散歪を含むが、その電気ドメインにおける逆の分散特性を適用して、修正してもよい。従来の受信器技術は結果的に電気信号で上下の側波帯を重畳させるので、両側波帯が存在する場合、このようにして分散を修正できない。これらの２側波帯が分散により様々に影響を受けるので、逆の分散特性を適用して、信号への分散効果を逆にするのは、不可能である。

当業者は、電気ドメインで適用して信号の分散を修正できる多数の技術に気付くであろう。例えば、電気伝送路を、電気周波数に対する特定の反転遅延を提供するために、作製できる。

好適実施例では、受信信号の電気分散補償を、トランスバーサルフィルタ（或は、特にデジタル信号処理（ＤＳＰ）ドメインでは、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタとして知られる）を使用して達成する。基本的に、この種のフィルタでは、初期信号の遅延部分を初期信号に戻して追加し、任意のフィルタ応答を作成する。１実施例では、初期電気信号は一連の個別な遅延素子を通過する。信号の一部を、各遅延後に抽出し（又は「タップし」）、調節可能な利得段を通過させる。一旦信号の各抽出部分を適切に増幅させ、得られた信号を受取り合計する加算素子によって該信号を再結合させる。システムの変数（遅延、各遅延後に抽出信号の一部、各抽出信号に印加されたゲイン量等）を適切に調節することによって、この技術により任意のフィルタ応答を生成できる。トランスバーサルフィルタは、学問的に研究されており、そうした研究の詳細については、例えば、（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｅｃｇ．ｕｔｏｒｏｎｔｏ．ｃａ／〜ｓｏｒｉｎｖ／ｐａｐｅｒｓ／ａｌｔａｎ＿ｃｓｉｃｓ＿０４．ｐｄｆ）で知ることができる。

以上の説明は主にＶＳＢフィルタリングに関するものだが、本発明を他の目的で信号をフィルタリングするのに使用してもよい。これを、必要条件に応じて、フィルタ応答曲線の深さ、周期、位置を変化させて、行うことができる。

本発明で提供するフィルタには、周期的に応答する特性がある。このように、単一のフィルタを使用して、ＷＤＭ信号の複数のデータチャネルに対して、ＶＳＢフィルタリングを提供してもよい。そうした状況では、フィルタを、個々のデータチャネルよりはむしろＷＤＭ信号全体に適用して後、信号を多重化する。その上、フィードバックループを使用して、フィルタ自体の波長及び他の特性よりむしろ、データチャネル源の波長及び他の特性を、かかる仕組みにおいて、制御してもよい、と考えられる。

図１１では、所定の分散に対して１ｅ-９のＢＥＲを得るのに必要なＯＳＮＲを、ＶＳＢフィルタリングした信号１１０４及びフィルタリングしない信号１１０２について、示している。信号をＶＳＢフィルタリングすることで、ＯＳＮＲが減少することが明示されており、これは大幅な分散を克服するのに必要である。

また、連結したＤＧＤ素子２０８と偏光フィルタの配列を使用して、必要条件に応じた複雑なフィルタ応答曲線を作成してもよいと考えられる。図１２では、かかる配列の例を示しており、該配列には各ＤＧＤ素子２０８と各偏光フィルタ２１０の前に波長板２１２、２１４を有し、それにより相対的な偏光角度、従って各個別なフィルタ２１０の応答曲線の深さ及び位置を調節するようにしている。各ＤＧＤ素子２０８は異なる値を有し（その結果、各応答曲線の周期が異なる）、それにより組合せて、連結した配列の全体的なフィルタ応答が、異なる波長を有する複数の正弦波のフーリエ合成となるようにする。この図示した特定の実施例では、ＤＧＤ素子２０８の値を、夫々１０ｐｓ、２０ｐｓ、４０ｐｓ、８０ｐｓとする。

従って、図１２の配列により、異なる周期を有する多数の個別のフィルタの深さ及び位置を変化できる。その結果、組合せた配列から任意のフィルタ応答を合成可能である。このようにして、必要な任意の特性を有するフィルタを生成してもよい。更にまた、本発明の他の実施例でも同様だが、該フィルタは、極僅かな分散ペナルティを（従来の波長フィルタと異なり）システムに齎すのみである。

以上の説明では、ＲＺデータチャネルについて言及したが、任意の既知の変調方式を、本発明に従い使用してもよい。特に、本発明は、ＲＺ-差分位相シフトキー（ＲＺ- ＤＰＳＫ）方式で有効なことが分かった。また、本発明をチャープＲＺ（ＣＲＺ）及びＲＺ-差動四値位相光変調（ＲＺ-ＤＱＰＳＫ）アプリケーションで使用してもよい。本発明が有効な他の方式として、非ゼロ復帰（ＮＲＺ）、デュオバイナリ又はＭ-ａｒｙ（位相及び振幅変調した１６-ａｒｙ直交振幅変調（１６-ＱＡＭ）等の）方式が挙げられる。

１００、５０４ スペクトル
２０２ 連続波（ＣＷ）レーザ光源
２０４ 駆動増幅器
２０６ マッハツェンダー（ＭＺ）干渉計
２０８ ＤＧＤ素子
２１０ 偏光フィルタ（偏光子）
２１２、２１４ 波長板
２１６、２１８ 光センサ
２２０ 平面偏光送信器
２３０ ＢＥＲ
２４０ 制御ループ
２５０ 可変光減衰器
３０３ フィルタ応答曲線
５０２、５０６ 減衰
５０８ 分散効果領域
５１０ 残留分
８０２ 絶対尺度
８０４ 対数尺度

Claims (23)

1. 入力で有限帯域幅を有する偏波源信号を受信する微分群遅延（ＤＧＤ）素子であって、波長の関数として帯域幅に亘り信号の偏波を変化させるのに有効である前記ＤＧＤ素子と、
   前記ＤＧＤ素子の出力と結合させる偏光フィルタであって、波長に応じて前記信号を減衰させるのに有効である前記偏光フィルタと、
   を備えること、を特徴とする光フィルタ。
2. 前記偏光フィルタを、前記信号の片方の側波帯を実質的に除去するよう配設すること、を特徴とする請求項１に記載の光フィルタ。
3. 前記偏波源信号を直線偏波すること、を特徴とする請求項１又は２に記載の光フィルタ。
4. 前記ＤＧＤ素子には、前記偏波源信号の偏波状態に対して、４５度の光軸を有すること、を特徴とする前請求項の何れかに記載の光フィルタ。
5. 前記ＤＧＤ素子の出力と前記偏光フィルタとの間に配置する第１可変波長板を更に備え、該第１可変波長板を、通過する光の絶対偏波状態を制御可能に変更するのに有効とすること、を特徴とする前請求項の何れかに記載の光フィルタ。
6. 前記ＤＧＤ素子を感温式とし、それにより前記ＤＧＤ素子の温度変化を、該素子を通過する光の絶対偏波状態を調節するのに有効にすること、を特徴とする前請求項の何れかに記載の光フィルタ。
7. 前記ＤＧＤ素子の入力部と結合する第２可変波長板を更に備え、前記第２可変波長板を、前記直線偏波源信号の偏波状態と前記ＤＧＤ素子の光軸との間の前記相対角度を調節するよう構成すること、を特徴とする前請求項の何れかに記載の光フィルタ。
8. 前記ＤＧＤ素子を可変ＤＧＤ素子とすること、を特徴とする前請求項の何れかに記載の光フィルタ。
9. １つ又は複数の変数をフィードバックループによって制御し、前記変数には：前記偏波源信号の偏波状態と前記ＤＧＤ素子の光軸との間の角度、前記ＤＧＤ素子が印加するＤＧＤの大きさ、前記信号の所定の周波数の前記偏波状態と前記偏光フィルタの光軸との間の前記角度、の中の１つ又は複数を含むこと、を特徴とする前請求項の何れかに記載の光フィルタ。
10. 前記フィードバックループが、前記偏光フィルタの出力部で測定する光出力パワーと、受信器で測定する前記光フィルタが生成した信号品質の指標との中、１つ又は両方に応じて機能すること、を特徴とする請求項９に記載の光フィルタ。
11. 前記信号品質の指標を、ビット誤り率（ＢＥＲ）とすること、を特徴とする請求項１０に記載の光フィルタ。
12. 直列に接続した前請求項に従う複数の光フィルタを備える光学装置。
13. 有限帯域幅を有する偏波光源信号をフィルタリングする方法であって、該方法には：
    ＤＧＤ素子に前記源信号を通過させ、それにより波長の関数として帯域幅に亘り該信号の偏波を変化させること；及び、
    前記光信号を偏光フィルタに通過させることであって、前記偏光フィルタを波長に応じて前記信号を減衰させるのに有効とすること、
    を備えること特徴とする方法。
14. 前記偏光フィルタを、実質的に前記信号の片方の側波帯を除去するよう配設すること、を特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記偏波光源信号を直線偏波すること、を特徴とする請求項１３又は１４に記載の方法。
16. 前記ＤＧＤ素子には、前記偏波源信号の偏波状態に対して４５度で光軸を有すること、を特徴とする請求項１３乃至１５の何れかに記載の方法。
17. 前記信号を前記ＤＧＤ素子に通過させる後と前記信号を前記偏光フィルタに通過させる前に、前記信号を第１可変波長板に通過させるステップを更に含み、前記第１可変波長板を、通過する光の絶対偏波状態を制御可能に変更するのに有効とすること、を特徴とする請求項１３乃至１６の何れかに記載の方法。
18. 前記ＤＧＤ素子の温度を制御するステップを更に備え、前記ＤＧＤ素子の温度変更は、通過する光の絶対偏波状態を調節するのに有効であること、を特徴とする請求項１３乃至１７の何れかに記載の方法。
19. 前記信号が前記ＤＧＤ素子を通過する前に、前記光源信号を第２可変波長板に通過させるステップを更に備え、前記第２可変波長板を、前記直線偏波源信号の偏波状態と前記ＤＧＤ素子の光軸との間の相対角度を調節するよう、構成すること、を特徴とする請求項１３乃至１８の何れかに記載の方法。
20. 前記ＤＧＤ素子を可変ＤＧＤ素子とすること、を特徴とする請求項１３乃至１９の何れかに記載の方法。
21. １つ又は複数の変数をフィードバックループにより制御するステップを更に備え、前記変数には：前記偏波源信号の偏波状態と前記ＤＧＤ素子の光軸との間の前記角度；前記 ＤＧＤ素子が印加するＤＧＤの大きさ；及び前記信号における所定の周波数の前記偏波状態と前記偏光フィルタの光軸との間の前記角度、の中１つ又は複数を含むこと、を特徴とする請求項１３乃至２０の何れかに記載の方法。
22. 前記フィードバックループが、前記偏光フィルタの出力部で測定した光出力パワーと、受信器で測定した前記光フィルタが生成した信号品質の指標と、の中１つ又は両方に応じて機能すること、を特徴とする請求項２１に記載の方法。
23. 前記信号品質の指標をビット誤り率（ＢＥＲ）とすること、を特徴とする請求項２２に記載の方法。