JP2011514768A - 同調可能な光識別器 - Google Patents

Abstract

【課題】長距離光通信システムにおける識別器の制御。
【解決手段】信号の優れた受信を可能とするために、光識別器を光信号のキャリア周波数に同調する方法と装置が提供される。信号のキャリア周波数は、試験段階の間、次の同調フェーズが、信号品質測定基準で測定した光信号の受信を最適化することを可能とする情報を提供するために、ディザ処理される。同調フェーズは、キャリア周波数と光識別器の一方または両方の調整を含むことができる。
【選択図】図１

Description

本願発明は、光識別器の制御に関するものであり、長距離光通信システムにおける識別器の制御において格別の利用法を見出すものである。

光通信システムにおいては、データは、光信号の強度や位相を変えることによって、光で伝えられる。単純な例では、バイナリ・データは、最大の強度が「１」を表し、ゼロ強度が「０」を表す光を発することによって、信号伝達することができる。データが信号の振幅によって表現されるこの種の光学的フォーマットは、振幅偏移変調（ＡＳＫ； ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｅｄ）として知られている。

ＡＳＫフォーマットに加えて、位相偏移変調（ＰＳＫ； ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｅｄ）フォーマットを使用して、長距離光通信で送信することが知られている。ＰＳＫフォーマットの例は、差動位相偏移変調（差動ＰＳＫ、ＤＰＳＫ）と差動四相位相偏移変調（差動四相ＰＳＫ、ＤＱＰＳＫ）を含む。ＰＳＫフォーマットは強度よりはむしろその位相を変えることによって光信号の上へ情報を伝える。

光学的に送られるデータは、典型的には、相手先で、電子形式で操作される。したがって、光学通信システムに用いられる光受信機は、電子信号に光信号を変換することができる。これは、ＡＳＫフォーマットに対しては比較的単純な方法である。例えば、ＰＩＮダイオード（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｄｉｏｄｅ）などフォトダイオードのようなコンポーネントは、受信した光の強度と比例する信号を生成するのに用いることができる。しかしながら、そのようなコンポーネントは、典型的には、入射信号の位相の間で区別することができず、ＰＳＫフォーマットをデコードするためには追加的な機構を要求される。

特に、光識別器（遅延差干渉計）が、ＰＳＫ信号に含まれる情報を抽出するのに用いられる。このタイプの識別器は、典型的には、入力したＰＳＫ信号を２つのコンポーネントに分け、それらが再結合される前に、相対的な遅延をこれらのコンポーネントのうちの１つに加える。信号内のデータビットに対して時間周期の整数倍として遅延をセットすることによって、最初のビットは、コンポーネントが結合される時に２つの干渉を通して次のビットと比較することができる。信号の全体振幅は、従って、これらの２つのビットの間での位相の差を表現する。振幅は従来のコンポーネントによって計ることができるので、２つのビット間の違いは、それから結果として生じる信号から推論することができる。

ＤＰＳＫデータの受信は、２つが正確に互いにロックされたままであるように、送信搬送波波長と受信機光識別器の間での正確な相対的波長同調制御を必要とする。良いパフォーマンスを維持するために、送信機レーザ光源と受信機識別器の実際的な固有安定性に依存することができないので、同調点を固定することは可能でない。

名目的に送信レーザ波長を固定したままにして、受信機性能を測定するフィードバック制御ループによって受信機識別器をロックすることが知られており、従来は、好まれていた。そのようなデバイスの例が、米特許出願ＵＳ２００６−１３３８２７に示されている。それは参照によってここに組み込まれる。このアプリケーションのデバイスは、識別器を通過する別々のコンポーネントのうちの１つにより経験される温度を調節するディザ・ベースの制御ループを使用し、それによって、それらが結合される前に、２つのコンポーネントで経験される相対的な遅れを変更する。受信機フォトダイオードで測定された、電気的に検出されたラジオ周波数（ＲＦ）ピーク電圧は、より高く、より低い温度に対して測定され、識別器の温度は、より高いピーク電圧が測定される温度の方へ調節される。最終的に、デバイスは、温度の変更がどちらの方向でも不利となり、識別器が、光信号のキャリア周波数に同調されたと考えられるところで、平衡位置に到達する。

上述した識別器波長の熱の制御は、改善された結果に至ることができるが、それは、固有で、通常長い時定数を持つ。さらに、識別器を同調する方向はまた、識別器制御温度の変化により確立されるので、識別器の熱時定数はまた、これができる速度を制限する。熱時定数とディザ処理の要件との組合せは、制御が面倒で遅いということを意味する。そのうえ、実際には、コンポーネント製造の単純さのために、識別器は、通常、熱電クーラー（ＴＥＣ）よりもむしろヒータを組み込むので更なる困難さが加わる。その結果、ディザ処理プロセスは、ディザ率の上限をセットするために温度減衰に依存する（つまり、盛んに冷やすことができるデバイスに対する場合よりも、そのプロセスはさらに遅いものとなる）。

満足な結果を提供するディザ振幅を達成するために、非常に多様な熱流束が要求されることもまた見出され、これにより早期のコンポーネント故障に至る可能性がある。これは、ヒータは、チューニング反応を生成するために、周囲に対して高い温度で運転しなければならないという事実によってより複雑化する。周囲に対して温度が高ければ高いほどディザのための温度減衰は速いが、しかしまた、部品のストレスはより大きくなる。使用の間に識別器を調節する場合には、これらの技術の効果を制限するだけでなく、遅い制御ループは、満足な伝送が達成される前に寒さからスタートアップ時間を妨げることにもなる。

本願発明の第１の態様に従って、キャリア周波数で光信号を送るための光源と、光信号を受信するための光識別器であって、出力を有する光識別器と、そして、出力の信号品質測定基準とキャリア周波数の関係を得るための、キャリア周波数をディザするのに適応したコントローラであって、光識別器またはその関係に依存してキャリア周波数を同調するのに更に適合したコントローラと、を備える光伝送システムが提供される。

光学システムの一つ以上のコンポーネントを同調するために、本願発明は、光キャリア周波数の変化を使用する。特に、識別器のパフォーマンスは、多くの同調点でテストする必要なく改善することができる。このようにして、識別器の同調位置の時間のかかる変更は、試験目的のために使われるよりはむしろ（少しでも必要であるならば）パフォーマンスのポジティブな改善に限られている。キャリア周波数の変化は、先行技術より、この目的のためにより速く、より効率的である。一旦、テスト段階がディザ処理技術によって実行されると、次に、コンポーネントが品質測定基準を改善するように同調される。

好適な実施形態において、光信号は、差動位相偏移変調（差動ＰＳＫ、ＤＰＳＫ）である。別の好適な実施形態において、光信号は、差動四相位相偏移変調（差動四相ＰＳＫ、ＤＱＰＳＫ）である。しかしながら、他のデータフォーマットを光信号に対して使用することもできる。キャリア信号と識別器は、いくつかの方法で同調することができる。特に、好適な実施形態は、その動作温度を変えることによって識別器を同調し、信号源の動作温度を変えることによってキャリア周波数を同調する。

好適には、キャリア周波数は、光源を駆動する電流を変化させることによってディザされる。光源の駆動電流の変化は、例えば温度制御など他の技術と比較すると比較的速い。これは、システムがより大きな速度で同調されるのを可能にする。キャリア周波数と出力品質の関係が非常により大きな速度で識別することができるからである。したがって、好適な実施形態は、最初に、電流源の温度の制御によって、続いて電流源を同調する前に、電流源を駆動する電流を変化させることによって、キャリア周波数に対してディザ処理を実行する。このことは、温度制御を通して電流源の同調の安定制御を可能にする一方で、ディザ処理プロセスの間の比較的速い反応を確実にする。

出力品質は、ビット誤り率（ＢＥＲ）、あるいは、受信データの品質を記述するのに用いられる他のどのような既知の測定基準（たとえばＱ値またはピークＲＦ電圧）であってもよい。そのうえ、出力品質は、いかなる望ましい関係に従う測定基準の組合せであってもよい。

コンポーネントのディザ処理および同調は、たとえば、システムのセットアップの間に、一回限りの基準で起こることができる。しかしながら、コントローラは、好適には、キャリア周波数をディサ処理し、光伝送システムの動作中に光識別器またはキャリア周波数を同調するのに適合している。更に好適には、コントローラは、連続的に、キャリア周波数をディサ処理し、光伝送システムの動作中に光識別器またはキャリア周波数を同調するのに適合している。

光信号源は、好適には、レーザである。レーザは、好適には、連続発振レーザである。

コントローラは、光学システムの受信機または送信機端に位置することができ、あるいは、その２つの間に分散することもできる。

本願発明の第２の態様に従って、光学システムにおけるコンポーネントを同調する方法が提供され、その方法は、光信号を、出力を有する光識別器に送るステップであって、その光信号がキャリア周波数を有する、ステップと、出力における信号品質測定基準とおよびキャリア周波数との間の関係を得るために、そのキャリア周波数をディザ処理するステップと、その関係に依存してキャリア周波数または識別器を同調するステップとを含む。本願発明の第３の態様に従って、出力を有する光識別器へキャリア周波数で光信号を送るための光源と、及び、出力の信号品質測定基準とキャリア周波数の関係を得るための、キャリア周波数をディザするのに適応したコントローラであって、光識別器または、その関係に対する依存のキャリア周波数を同調するのに更に適応したコントローラと、を備える光送信機が提供される。

本願発明の第４の態様に従って、キャリア周波数を有する光信号を受信するための、出力を有する識別器と、及び、出力の信号品質測定基準とキャリア周波数の関係を得るための、キャリア周波数をディザするのに適合したコントローラであって、光識別器または、その関係に対する依存のキャリア周波数を同調するのに更に適合したコントローラと、を備える光受信機が提供される。

本願発明の実施例が、次に、図面を参照して、詳細に記述される。
本願発明に従って、使用することができる伝送システムにおける，識別器の位置を例示する。 マッハ・チェンダー干渉計に基づく識別器の概要図である。 マイケルソン干渉計に基づく識別器の概要図である。 波長オフセットに対する識別器の応答曲線を例示する。 波長オフセットに対する識別器のパフォーマンスを例示する。 本願発明に従って採用することができるフィードバックメカニズムを例示する概要図である。

図１は、本願発明の状況で採用することができるような識別器を組み込んだ典型的伝送システムのアーキテクチャーを示す。図１に示される例は、差動位相偏移変調（差動ＰＳＫ、ＤＰＳＫ）データの伝送のために使用される。ただし、他のデータフォーマットを本願発明の状況で使用することもできる。特に、他の位相偏移変調フォーマット（例えば、差動四相位相偏移変調（差動四相ＰＳＫ、ＤＱＰＳＫ））は、本願発明に従って採用することができる。

連続波レーザ光源１０は、キャリア周波数を有する光信号を発する。レーザ光源１０は、温度を調節するために、熱電クーラー（ＴＥＣ）に結合されている。データが、次に、データ周波数で、差動エンコーダ１６に駆動される位相変調器１４により、ソース信号の上へ変調される。上述したように、結果として生じるデータフォーマットはＤＰＳＫである。結果として生じるデータ変調光信号は、単に、０度または１８０度の位相で表現されたデータビットでバイナリ変調されたものである。好適には、付加的正弦波変調（図に示されていない）が、ＲＺ方式（ＲＺ）信号を生じるために、そのデータ周波数において適用される。結果として生じるＲＺ−ＤＰＳＫフォーマットは、長距離伝達アプリケーションにおいて、非常に有利であることがわかった。

データ変調信号は、次に、伝送システム２０を通過する。この伝送ネットワーク２０は、実際に、非常に大きいものであってもよく（たとえば、長距離海底光通信タスクにおけるもの）、及び、伝送路に沿っていくつかのリピータを含むものでもよい。

図示されておらず、また、本願発明にとって必須ではないが、伝送システムを伝送される変調された光信号は、波長分割多重（ＷＤＭ）信号の多くのうちの典型的は１つである。ＷＤＭ信号は、複数の個別の変調された信号を含み、各々が、異なるキャリア周波数を有する。このようにして、複数のデータ通信を、同時に一つの伝送ラインの下に送ることができる。

伝送システム２０を通過した後に、信号は、チャネルフィルタ３０によって、ＷＤＭ信号によって搬送されるものから選択される。次に、フィルターに通された信号は、識別器３２に渡される。

識別器３２は、典型的には、遅延差干渉計である。そのようなデバイスでは、信号は、２つのコンポーネントに分けられ、その１つは、他に対して遅延され、次に、再結合される。２つのコンポーネントは、構成的に干渉する場合には（つまり、２つのコンポーネントが同調している場合には）、第１の出力ポート３４が、光を受ける。一方、２つのコンポーネントが破壊的に干渉するとき（つまり、２つのコンポーネントが逆位相を持つ場合には）、第２の出力ポート３６が光を受ける。

出力ポートは、（上述したように、伝送システムに送られる信号の位相でコード化された）フォトダイオードの振幅変調として検出されるデータビットの表現を可能とする。このプロセスは、伝えられたデータが、差動エンコーダによって読み出されるのを可能とする差動デコーディングの１つである。有利なことに、フォトダイオードにより提供される信号は、振幅偏移変調（ＡＳＫ； ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｅｄ）を使用している典型的技術と比較して光学信号対雑音比（ＯＳＮＲ）許容範囲の観点から、ＢＥＲパフォーマンスの利点を提供するために、論理デバイス３８（例えば差動増幅器）により互いから減算されることができる。

図２Ａと図２Ｂは、本願発明の状況で使用することができる可能な干渉計のアーキテクチャーを広く、例示する。図２Ａは、マッハ・チェンダー（ＭＺ）タイプの干渉計を図示し、一方、図２Ｂがマイケルソン干渉計を図示する。各々の干渉計は、別々のコンポーネントが同調して再結合されるときに、そこを通って光が伝播するコンストラクティブ・ポート（干渉による強め合いが生じるポート）２０１、及び、光が同調せずに結合されるとき、光が伝播するデストラクティブ・ポート（干渉による弱め合いが生じるポート）２０２とを有する。

ＭＺ干渉計の場合、入力信号２０５は、２つのコンポーネントに５０／５０カプラ２１０で分けられ、これらのコンポーネントのうちの１つの光は、続いて、それらがコンバイナ２１４によって再結合される前に、経路長２１２によって他方より遅延される。遅延は、遅延されるコンポーネントが他のコンポーネントより進まなければならない物理的な距離を増やすことによって適用することができる。しかし、遅延されるコンポーネントが通過する導波管の屈折率を増加することによっても、また、それによって、光路長を増やし、少し変化させることができる。

図２Ｂで示されるマイケルソン遅延干渉計は、ハーフミラー２２０を用いることにより入力信号２０５を２つのコンポーネントに分ける。次に、２つのコンポーネントは、ハーフミラー２２０における合流の前に、ミラー２２２によって反射される。再び、１つのコンポーネントが他よりも遅延していることを確実にするために、各々のコンポーネントの経路長は異なっている。

送られた信号の差動デコーディングを実行するために、干渉計の２つのコンポーネントの間の遅延は、ビット周期の整数倍である。好適には、遅延は、１つのデータビット周期として選ばれる。例えば、１０Ｇｂ／ｓシステムにおいて、遅延は、１００ｐｓであり、物理的にガラス中でおよそ２ｃｍに等しい。この遅延は、スペクトルの意味でデバイスの自由スペクトル域を設定するか、または周期を繰り返す。図３は、波長の関数として、コンストラクティブ・ポート３０１とデストラクティブ・ポート３０２において、測定したスペクトル応答を図示して、典型的な例を示す（この場合、復調器は１０．７０９Ｇｂ／ｓ ＤＰＳＫ信号を受信するのに適している）。これは、可変同調型連続波レーザか広帯域雑音源で測られる。

識別器のスペクトル反応が送信信号に合わせて正しくアラインする時に、光信号の最適受信が起こる。典型的には、識別器は、このアラインを達成ためにあるメカニズムにより同調可能である。例えば、識別器中の各々のコンポーネントで経験される相対的な遅延は変えることができる。いくつかの好適な実施形態において、相対経路長遅延はほぼ透過光の１つの搬送波波長と程度の量によって調節することができる。遅延の調整はコンポーネントのうちの１つにより、進んでいる光学通路の性質を物理的に変えることによって達成することができる。例えば、遅延の差はバルク性拡大または短縮を引き起こすために、ガラス導波路の温度制御によって調節することができる。

送信機波長による識別器反応のアラインは、代替的に、送信機波長自体を同調して達成することができる。そのうえ、識別器と送信機の調整の組合せは、必要な同調を達成するために使用できる。

実際には、送信機波長と識別器反応の間の同調は、変化している状況を考慮するために、絶えず更新されなければならない。最初に最適の同調に設定されるシステムは、システムのライフタイムにわたって、適切なアラインを保持することはない。これの典型的理由は、所定の出力電力を維持するためにより多くの注入電流を要求するレーザエイジング、レーザのアクティブな領域で屈折率を上昇させる効果を有する増加電流を含む。それは、次に、より低いレーザ周波数に至る。熱的条件と環境条件も、また、レーザと識別器アラインメントに影響を及ぼすことができる。これは、レーザは、ＴＥＣ及び、サーミスター・フィードバック温度測定を使うことで典型的には熱的に安定しているという事実にもかかわらず起こる。正確に実際のレーザ温度を測ることが物理的に難しくて、サーミスター・チップとレーザ自体の間の距離に関係したエラーに至るからである。それが等しく両方のコンポーネントの光学通路（または導波管）に結合していない場合には、熱の流動が、識別器を離調することも可能である。

図４は、送信機波長への識別器の同調に対する受信機性能の感度を図示する。実際には、１０Ｇｂ／ｓシステムに対して、送信レーザと受信機識別器の間の０．２５ＧＨｚのデルタ・ドリフトは、ビット誤り率（ＢＥＲ）に関して、受け入れがたいパフォーマンスのペナルティなしで収めることができることが見出される。

識別器と送信機（キャリヤー）波長を連続的にアラインさせるために、搬送波波長は、識別器の出力（例えばＢＥＲ）と搬送波波長での信号品質測定基準の関係を示すパフォーマンス情報を得るために、迅速にディザ処理される。即ち、種々の搬送波波長が、比較的速く継承して採用され、そして、性能測定が、これらの波長の各々において取得される。搬送波波長、及び／又は、識別器設定は、次に、最高の性能測定が達成される値の方へ調節することができる。このように得られる情報は、時間がかかる試行錯誤なしで，送信機と識別器の特性が効果的に同調されるのを可能とする。特に、繰り返し識別器を調節する必要性がなく、識別器の正しい同調を確かめるために、各々の設定で測定をする必要性もない。

図５は、本願発明に従って使用することができる光学システムを示す。図５に表されている、図１に示されるものと等価な特徴は、同じ参照番号を有し、同じ機能を実行する。

連続波（ＣＷ）信号レーザ１０は、電流源６６、及び、ＴＥＣ１２を使用して、動作波長を定めるために、通常、安定した温度により駆動されている。レーザ光線を出している波長を、レーザ温度を変えることによって調節することは可能である（温度を上げることにより、より長い波長を与える）。しかしながら、波長は、レーザ装置を駆動するのに用いられる注入電流（駆動電流）を変えることによって、より速く変化させることができる。レーザ半導体媒体の注入電流を増加することは、レーザ光線を出している波長を大きくし、一方、駆動電流を減少することは、全く逆になる。典型的な１５５０ｎｍのテレコム・レーザに対して、この同調は、−１ＧＨｚ／ｍＡのオーダーであり、総駆動電流は、１００ｍＡのオーダーである。従って、ピークからピーク０．５ｍＡでディザ処理される場合には、レーザ出力における顕著ではない変化が見られる。図４にみられるように、実質的パフォーマンス・ペナルティは加わらないので、＋／−０．２５ＧＨｚのバリエーションは、１０Ｇｂ／ｓ伝送に適切である。

例示されるように、識別器と搬送波波長のアラインメントを最適化するための制御方式は、送信機と受信機の間に分散される。したがって、送信機は、同一位置に配置されていない受信機と協力して動作する。

図５に示される好適な実施形態において、ネットワーク２０をわたって送信される信号は、差動エンコーダ１６に連結したＦＥＣエンコーダ１８によって信号に与えられるフォワードエラーコレクション（ＦＥＣ）を含む。次に、その信号は、ネットワークをわたって識別器３２に到達する。識別器のコンストラクティブ・ポート３４とデストラクティブ・ポート３６におけるフォトダイオードの出力は、減算され、続いて、フォワードエラーコレクション（ＦＥＣ）デコーダ４２によりデコードされる。このステップは、ビット誤り率（ＢＥＲ）の測定を生じ、それは受信機マイクロプロセッサー４０に渡される。マイクロプロセッサー４０は、リターン伝送ライン７０をわたって指示メッセージが読み出されるところである更なるＦＥＣデコーダ５６に結合する二次受信機５４に指示メッセージを送信するためのそれ自身のＦＥＣエンコーダ５０に結合したリターン送信機５２と組み合わせて動作する。これらの指示メッセージは、送信機マイクロプロセッサー６０に渡される。次に、伝送マイクロプロセッサー６０は、いくつかのディジタル−アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）６４を介してレーザに結合したレーザ１０の駆動電流とＴＥＣ１２を駆動する電流とを制御する。

上に記載した好適な実施形態において、制御インテリジェンスは、受信する場所に存在し（受信機マイクロプロセッサー４０中に）、リターン伝送ラインのＦＥＣオーバーヘッドチャンネルに含まれるコマンド信号を送信機に送る。同様に、制御インテリジェンスは、送信機中に存在することもでき、受信機からパフォーマンス・データを受け取る。しかしながら、このアプローチは、識別器がネットワークをわたって送信するように同調するための指示の伝送を必要とする。制御方式は、好適には、主に、このアプローチの実際的利便性と柔軟性により、ソフトウェア・アルゴリズムとして実装される。

送信機はレーザ注入電流を調節し、また、その動作温度をレーザのＴＥＣを通して結合した電流源により安定させることの両方を行う回路を含む。典型的には、これらの電流は、順番に電力半導体６６に接続しているＤ／Ａ変換器６４を駆動するマイクロプロセッサーによって規定される。

最遠端部受信機からのコマンドは、リターン伝送ラインの上に伝えられ、ＦＥＣデコーダ５６に受信され、そして、レーザ注入電流あるいはレーザ温度のいずれかを駆動するために実行される。受信機マイクロプロセッサー４０は、適切なコマンドを正しい時刻に送信することによって、送信レーザ・ディザ・サイクルをインプリメントする。順番に、伝送品質が、ＦＥＣからのエラー検出の方法によって測定される（代替的に、または、追加的に、受信機ＰＩＮからの電気信号を整流化しているＲＦピーク検出器を伝送品質の測定に使用することができる）。性能改善は、ＲＺ−ＤＰＳＫ（またはＲＺ−ＤＱＰＳＫ）の場合に、減少した伝送ＢＥＲ（または増加したＲＦピーク電圧）とみなされる。

レーザ識別器波長オフセットに関するパフォーマンスの最適化は、識別器ヒータ制御を同調することによって達成することができる。このヒートコントロールは、Ｄ／Ａ変換器４４を介して受信機マイクロプロセッサー４０によって制御される電流源４６により駆動される。代替的に、ある場合には、有益なことに、パフォーマンスは、個々のレーザ温度を同調することによって、及び、識別器を固定したままにしておくことによって，最適化することもできる（これには、後で議論される格別の利益がある）。

識別器が同調されるケースで使用することができる第１の制御アルゴリズムは、以下の形をとることができる。
ループ開始：
ＴＸレーザ電流を０．５ｍＡ増加する
ＲＸＢＥＲ１を測定する
ＴＸレーザ電流を０．５ｍＡ減少する
ＲＸＢＥＲ２を測定する
（ＢＥＲ２＞ＢＥＲ１）である場合、識別器波長を増加する
（ＢＥＲ１＞ＢＥＲ２）である場合、識別器波長を減少する
ループ繰り返し：

識別器が固定され、レーザ波長が同調される場合の代替アルゴリズムは、以下の形をとることができる。
ループ開始：
ＴＸレーザ電流を０．５ｍＡ増加する
ＲＸＢＥＲ１を測定する
ＴＸレーザ電流を０．５ｍＡ減少する
ＲＸＢＥＲ２を測定する
（ＢＥＲ２＞ＢＥＲ１）である場合、ＴＸレーザ波長を増加する
（すなわち、温度を上げる）
（ＢＥＲ１＞ＢＥＲ２）である場合、ＴＸレーザ波長を減少する
（すなわち、温度を下げる）
ループ繰り返し：

上記のアルゴリズムの両方において、テスト目的の送信機波長のディザ処理は、レーザの駆動電流を変えることによって達成され、一方、続くコンポーネント（レーザまたは識別器のいずれか）の同調は温度制御によって影響される。したがって、一旦システムが同調されるとレーザの電源は、初期状態と比較して不変である。

当業者であれば、識別器を固定したままにしている間に（上記の第２のアルゴリズムの場合のように）、レーザを同調することによって、キャリヤー・レーザ波長が、波長レファレンスとしてそれを使い、受信機識別器に効果的にロックされ、搬送波波長の安定度を与えることを認識することができる。

複数の別々のレーザ信号（またはチャネル）が異なる周波数で送信され、ネットワークをわたって各々のチャネルが異なるキャリア周波数を有するＷＤＭシステムにおいては、チャネルの周波数スペーシングをセットして維持するために、１つ以上の固定識別器を使用することができる。例えば、従来の利用可能なＦＥＣでコード化された１０ＧＢ／ｓのデータを受信する場合、デバイスの自由スペクトル域は、１０．７０９ＧＨｚである。したがって、すべてのチャネルに単一の識別器あるいは、チャネルごとに同じような仕様の識別器を使用することが、１０．７０９ＧＨｚのセパレーションにおいて、システムの各々のチャネルをロックするために可能である（識別器が反復特性を有するので）。例えば、４２．８３６Ｇｈｚに、一組の４つのチャネルを、使用することができる。代替範囲にチャネルを分散することが望ましい場合には、（たとえば、５０ＧＨｚのような固定グリッド全体でチャネルを分散することは知られている）、チャネルごとの識別器を、その範囲で特定のスロットに対してそのパフォーマンスを正規化するために特定して同調することができる。

上記の同調アルゴリズムで識別され、対処される識別器の潜在的波長ドリフトは、レーザの波長をロックするために識別器を使用する場合には、信頼性のあるチャネル間隔に干渉するような大きさではないことが見出される。この目的のための適切な特性を有する識別器は、例えば、Ｏｐｔｏｐｌｅｘ社から、パッシブあるいは半可変同調型の両方で、商業的に利用可能である。本願発明で使用することができる可変同調型識別器は、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｐｔｏｐｌｅｘ．ｃｏｍ／ｐｄｆ／ＤＰＳＫ＿ｄｅｍｏｄｕｌａｔｏｒ．ｐｄｆに記載されている。

１０Ｇｂ／ｓの固定識別器設定は、３×１０．７０９＝３２．１２７ＧＨｚをわたる３チャネル・システム、及び、２×１０．７０９＝２１．４１８ＧＨｚをわたる２チャネル・システムの状況においても使用することができる。この後者のアプローチは、ＤＱＰＳＫを採用しているシステムにおいて、このフォーマットの付加的なスペクトル効率を与えられ、特定の有用性を見出すことができる。

チャネル間隔の制御に関して利益を提供することに加えて、固定識別器設定は、より単純な構成でコストの削減につなげることが可能である。可変同調型識別器を使用する実施形態において、その識別器は、設定された範囲をわたる可変同調型のみであることを見出すことができる。例えば、識別器の温度を、特定の範囲に限定することができる。したがって、レーザの波長に対する識別器の同調を制御しているアルゴリズムが、これらの制限を越えることを識別器に強制しないことが望ましい。

本願発明の好適な実施形態は、識別器が許容範囲の中に留まることを確実にするために、識別器の同調に加えて、レーザの波長を調節することによって上記の問題に対処する。例えば、識別器を同調するステップに加えて、波長を調節するステップが組み込まれ、波長を調節するステップは、利用可能範囲の中での識別器の同調の相対位置に依存する。このタイプの典型的なアルゴリズムが、下に与えられる。
ループ開始：
ＴＸレーザ電流を０．５ｍＡ増加する
ＲＸＢＥＲ１を測定する
ＴＸレーザ電流を０．５ｍＡ減少する
ＲＸＢＥＲ２を測定する
（ＢＥＲ２＞ＢＥＲ１）である場合、識別器波長を増加する
（ＢＥＲ１＞ＢＥＲ２）である場合、識別器波長を減少する
（識別器波長＞ＭＩＤ波長）である場合、レーザ波長を減少する
（すなわち、温度を下げる）
（識別器波長＜ＭＩＤ波長）である場合、レーザ波長を増加する
（すなわち、温度を上げる）
ループ繰り返し：

以上のように、識別器は、最初に、レーザ波長をディザ処理して得られた結果に依存して、レーザ波長に同調される。次に、レーザ波長は、識別器を同調することができる範囲の中心の方へ、それを持ってくるために調節される。この例では、レーザ波長の最初のディザ処理は、駆動電流を変えることによって達成される。一方、レーザ波長のその後の調整は、レーザ温度を変えることによって達成される。駆動電流を変えることがレーザの光出力パワーに直接的な影響を及ぼすが、遅延無くレーザをディザ処理するのに要求される相対的に速い率を達成できるので、これは適切である。一方、レーザ温度を変えるより遅い時定数は、識別器の許容範囲の中心の方へ波長を持ってくるのに用いられる永続的な調整のためには不利ではない。

上で概説した技術により、レーザ波長を、良い受信のために要求されるように識別器にロックされたままにすることができ、識別器を、制御するのに良いようにその中央波長範囲に保持することができる。このため、ロバストかつ信頼性のある制御ソリューションが得られることとなり、チャネル間隔は広い識別器安定度によって十分に維持され、レーザ・ディザ制御ループによって速い制御を行うことが可能となるという利益がある。加えて、識別器コンポーネント仕様を事前に固定することなく、任意のチャネル間隔を達成することができる。

Claims (25)

1. キャリア周波数で光信号を送るための光源と、
   光信号を受信するための光識別器であって、出力を有する光識別器と、
   該出力の信号品質測定基準と前記キャリア周波数の関係を得るための、前記キャリア周波数をディザするのに適応したコントローラであって、前記光識別器または該関係に依存して前記キャリア周波数を同調するのに更に適応したコントローラと、を備える光伝送システム。
2. 前記光源は、データを前記光信号に適用するための手段を備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記データが、位相偏移変調フォーマットのものである、請求項２に記載のシステム。
4. 前記位相偏移変調フォーマットが、差動位相偏移変調（ＤＰＳＫ）フォーマットである、請求項３に記載のシステム。
5. 前記差動位相偏移変調フォーマットが、差動四相位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ）フォーマットである、請求項４に記載のシステム。
6. 前記品質測定基準が、ビット誤り率（ＢＥＲ）である、請求項２ないし５のいずれか１項に記載のシステム。
7. 前記品質測定基準は、ピーク検出器からの出力レベルである、請求項２ないし５のいずれか１項に記載のシステム。
8. 光源を駆動する電流を変化させることによって、前記キャリア周波数をディザ処理するように構成された、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のシステム。
9. 前記コントローラは、前記キャリア周波数をディザ処理し、前記光伝送システムの動作中に前記光識別器または前記キャリア周波数を同調するのに適合している、請求項１ないし８のいずれか１項に記載のシステム。
10. 前記コントローラは、前記キャリア周波数を連続してディザ処理し、前記光伝送システムの動作中に前記光識別器または前記キャリア周波数を同調するのに適合している、請求項１ないし９のいずれか１項に記載のシステム。
11. 前記コントローラは、利用可能範囲の中での前記光識別器の同調の位置に依存して、前記キャリア周波数を調節するのに適合している、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のシステム。
12. 前記光識別器の同調は固定されている、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のシステム。
13. 前記光信号は、波長分割多重（ＷＤＭ）信号の中の複数の信号のうちの１つである、請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のシステム。
14. 複数の光識別器を備えるシステムであって、各々の光識別器が、ＷＤＭ信号範囲内で１つ以上の信号を受信するのに適合している、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記複数の光識別器は、同じ特性の遅延差を信号に与える、請求項１４に記載のシステム。
16. 光信号を、出力を有する光識別器に送るステップであって、該光信号はキャリア周波数を有する、ステップと、
    該出力の信号品質測定基準と該キャリア周波数の関係を得るための、該キャリア周波数をディザ処理するステップと、
    該関係に依存して、前記キャリア周波数または前記光識別器を同調するステップと、
    を含む、光学システム中のコンポーネントを同調する方法。
17. 前記光信号にデータを適用するステップを更に含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記データが、位相偏移変調フォーマットのものである、請求項１７に記載の方法。
19. 前記位相偏移変調フォーマットが、差動位相偏移変調（ＤＰＳＫ）フォーマットである、請求項１８に記載の方法。
20. 前記差動位相偏移変調フォーマットが、差動四相位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ）フォーマットである、請求項１９に記載の方法。
21. 前記品質測定基準が、ビット誤り率（ＢＥＲ）である、請求項１６ないし２０のいずれか１項に記載の方法。
22. 前記品質測定基準は、ピーク検出器の出力レベルである請求項１６ないし２１のいずれか１項に記載の方法。
23. 前記キャリア周波数をディザ処理する前記ステップが、光源を駆動する電流を調節することを含む、請求項１６ないし２２のいずれか１項に記載の方法。
24. 出力を有する光識別器へ、キャリア周波数で光信号を送るための光源と、
    該出力の信号品質測定基準と該キャリア周波数の関係を得るための、該キャリア周波数をディザするのに適合したコントローラであって、前記光識別器または該関係に依存して前記キャリア周波数を同調するのに更に適合したコントローラと、
    を備える光送信機。
25. キャリア周波数を有する光信号を受信するための、出力を有する光識別器と、
    該出力の信号品質測定基準と該キャリア周波数の関係を得るための、該キャリア周波数をディザするのに適合したコントローラであって、前記光識別器または該関係に依存して該キャリア周波数を同調するのに更に適合したコントローラと、
    を備える光受信機。

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