JP2018520375A - 偏波無依存反射変調器 - Google Patents

Abstract

装置及び方法が提供される。装置（１００）は、光搬送波を受信するよう構成される光入力（１４７）と、第１光経路（１５６）に沿って光搬送波（１４１）の第１偏波成分を転送し、第２光経路（１５８）に沿って光搬送波（１４１）の第２偏波成分を転送するよう構成される偏波ビームスプリッタ（１５５）と、光変調器（１５９）と、を含む。第１偏波成分は、光スプリッタ（１５５）を出るとき、第２偏波成分の第２偏波（ＴＭ）と直交する第１偏波（ＴＥ）を含む。光変調器（１５９）は、第１光経路（１５６）及び第２光経路（１５８）に結合され、光搬送波の第１偏波成分及び光搬送波の第２偏波成分を変調するよう構成される。

Description

［関連出願の参照］
本願は、参照によりその全体が再製されるように本願明細書に組み込まれる米国仮特許出願番号第６２／１６２１６１号、２０１５年５月１５日出願、Yangjing Wen他による、名称「偏波無依存反射変調器（Polarization Independent Reflective Modulator）」の利益を請求する、米国非仮特許出願番号第１５／１３６３９６号、２０１６年４月２２日出願、名称「偏波無依存反射変調器（Polarization independent reflective modulator）」の利益を請求する。

光アクセスネットワークにおいて、アップリンク信号の低コスト光源を実現する際に、有望な方式として、搬送波分布が検討されている。搬送波分布方式では、光搬送波信号は、中央局に位置する光源からリモート装置へ配信される。リモート装置は、次に、アップリンクデータを受信した光搬送波信号上に変調し、変調した搬送波信号を中央局へ返送する。しかしながら、このような方式で用いられる現在の変調器は、温度に敏感である、又は過熱を回避するために比較的低速でしか動作しない。その結果、リモート装置が冷却されず、したがって摂氏８５度（degrees Celsius、℃）を超える温度に晒される場合、及び／又はアプリケーションが高速動作を要求する場合、搬送波分布は実現可能ではない。このような場合に、従来の変調器は、使用に適したアップリンク信号を正しく変調できない。

一実施形態では、本開示は、光搬送波を受信するよう構成される光入力と、前記光入力、第１光経路、及び第２光経路に光結合される偏波ビームスプリッタであって、前記偏波ビームスプリッタは、前記第１光経路に沿って前記光搬送波の第１偏波成分を転送し、前記第２光経路に沿って前記光搬送波の第２偏波成分を転送し、前記第１偏波成分は、前記偏波ビームスプリッタを出るとき、前記第２偏波成分の第２偏波と直交する第１偏波を有する、偏波ビームスプリッタと、前記第１光経路に結合される近端と前記第２光経路に結合される遠端とを備える光変調器であって、前記光変調器は、前記光搬送波の前記第１偏波成分及び前記光搬送波の前記第２偏波成分を変調するよう構成される、光変調器と、を含む装置を含む。

別の実施形態では、本開示は、リモート装置から光搬送波を受信するよう構成される光ポートと、前記光ポートに結合された偏波無依存反射変調器（polarization independent reflective modulator、ＰＩＲＭ）であって、前記ＰＩＲＭは、前記光ポートから前記光搬送波を受信し、前記光搬送波を第１偏波成分及び第２偏波成分に分け、前記第１偏波成分の第１偏波が前記第２偏波成分の第２偏波と直交するようにし、前記第１偏波成分及び前記第２偏波成分上に電気信号を変調し、前記の変調した第１偏波成分及び前記の変調した第２偏波成分を結合して、結合変調信号を生成する、よう構成される、ＰＲＩＭと、を含む装置を含む。

更に別の実施形態では、本開示は、リモート装置から光入力ポートを介して光搬送波を受信するステップと、前記光搬送波を第１偏波成分及び第２偏波成分に分けるステップであって、前記第１偏波成分の第１偏波が前記第２偏波成分の第２偏波と直交するようにする、ステップと、前記第１偏波成分及び前記第２偏波成分上に電気信号を変調するステップと、前記の変調した第１偏波成分及び前記の変調した第２偏波成分を結合して、結合変調信号を生成するステップと、を含む方法を含む。

上述の及び他の特徴は、添付の図面及び請求の範囲と関連して以下の詳細な説明から更に明らかに理解されるだろう。

本開示のより完全な理解のために、添付の図面及び詳細な説明と関連して以下の簡単な説明を参照する。類似の参照符号は類似の部分を表す。

偏波無依存反射変調器（polarization independent reflective modulator、ＰＩＲＭ）の一実施形態の概略図である。 ＰＩＲＭを利用するよう構成されるクラウド無線アクセスネットワーク（cloud radio access network、ＣＲＡＮ）の一実施形態の概略図である。 複数のＰＩＲＭによる波長分割多重化を利用するよう構成されるＣＲＡＮの一実施形態の概略図である。 ＰＩＲＭを利用するよう構成されるデータセンタネットワークの一実施形態の概略図である。 シリコン導波路に基づくＰＩＲＭの一実施形態の概略図である。 外部偏波ビームスプリッタカプラ（external polarization beam splitter coupler、ＥＰＳＢＣ）に基づくＰＩＲＭの一実施形態の上面図である。 ＥＰＳＢＣに基づくＰＩＲＭの実施形態の断面図である。 格子カプラに基づくＰＩＲＭの一実施形態の概略図である。 ＰＩＲＭを利用するＣＲＡＮにおいて使用するためのベースバンドユニット（baseband unit、ＢＢＵ）の一実施形態の概略図である。 ＰＩＲＭを利用するＣＲＡＮにおいて使用するためのＢＢＵの別の実施形態の概略図である。 ＰＩＲＭを利用するネットワークにおいて動作するよう構成されるネットワーク要素（Network Element、ＮＥ）の一実施形態の概略図である。 ＰＩＲＭに基づく変調の方法の一実施形態のフローチャートである。 ＰＩＲＭの一実施形態の、変調器位置変位耐性に対するパワーペナルティのグラフである。

始めに理解されるべきことに、１又は複数の実施形態の説明的実装が以下に提供されるが、開示のシステム及び／又は方法は、現在知られているか既存かに関わらず任意の数の技術を用いて実装できる。本開示は、いかようにも、本願明細書に図示し記載する例示的設計及び実装を含む説明的実施形態、図面及び以下に記載する技術に限定されず、添付の請求の範囲の範囲内で該請求の範囲の等価範囲全てに従って変更できる。

クラウド無線アクセスネットワーク（cloud radio access network、ＣＲＡＮ）では、トラフィックレート要件は、リモート無線ユニット（remote radio unit、ＲＲＵ）とベースバンドユニット（baseband unit、ＢＢＵ）との間のファイバ接続の使用を余儀なくされることがある。このようなネットワークでは、光トランスポンダは、共通公共無線インタフェース（common public radio interface、ＣＰＲＩ）を介して無線ユニットに接続される塔に配置され得る。この種の環境では、トランスポンダは、８５℃を超える高温に晒される場合がある。このような高温では、特に高速変調レートで、例えば２５ギガビット毎秒（gigabits per second、Ｇｂｐｓ）以上で、冷却されないレーザは正しく動作できない及び／又は十分な電力量を提供できないことがある。電子冷却（thermoelectric cooling、ＴＥＣ）を用いる冷却レーザは、電力消費を増大する。したがって、ＲＲＵサイトにおけるレーザを除去し、ＢＢＵから光搬送波を配信し、光変調器を介してＲＲＵにおいてデータを変調することが望ましい。しかしながら、非冷却条件で動作可能な（マッハツェンダー変調器のような）光変調器は、ファイバ送信の後にランダムに変化し且つ追跡することが困難である入力光搬送波の偏波方向に依存する。

偏波無依存反射変調器（polarization independent reflective modulator、ＰＩＲＭ）の実施形態がここに開示される。ＰＩＲＭは、高温環境で動作可能であり、ファイバのような光媒体から来る光搬送波の偏波依存性を除去する。ＰＩＲＭは、偏波ビームスプリッタ／コンバイナを利用して、入力光搬送波を、ここでは横電界（transverse electric、ＴＥ）及び横磁界（transverse magnetic、ＴＭ）成分として参照される場合のある２つの直交する偏波成分に分け、偏波成分の各々を異なる光経路に沿って送信する。偏波成分のうちの一方は、次に、他の成分と平行になるよう回転される。例えば、ＴＭ成分が回転され、結果として第２ＴＥ成分を生じる。回転の後、両方の偏波成分は同じ偏波を共有し、これは、偏波に敏感な変調器が両方の成分に作用することを可能にする。２つの偏波成分は、実質的に同時変調するために反対端から光変調器に入力される。変調された成分は、次に、光経路を交換し、完全な変調信号に結合するために偏波ビームスプリッタ／コンバイナに戻る。各ＰＩＲＭが異なる波長（λ）で動作できるように複数のＰＩＲＭがマルチプレクサに結合されて良く、ＰＩＲＭが波長分割多重化をサポートできるようにする。ＣＲＡＮネットワークでは、ＰＩＲＭは、光源（例えばレーザ）を有するＢＢＵにそれぞれ対応する１又は複数のＲＲＵ内に置かれる。データセンタネットワークでは、ＰＩＲＭは、サーバラック内に、例えばサーバ内に又はラック上（top of rack、ＴｏＲ）要素内に置かれて良い。ＰＩＲＭは、エンドオブロー（end of row、ＥＯＲ）スイッチ内に置かれても良く、これは、単一の光源／レーザが複数のサーバローに搬送波を提供することを可能にする。

図１は、偏波無依存反射変調器（polarization independent reflective modulator、ＰＩＲＭ）１００の一実施形態の概略図である。ＰＩＲＭ１００は、概してここで第１／第２光経路として参照される場合のある光経路１５６及び光経路１５８を介して変調器１５９に結合される偏波ビームスプリッタ（polarization beam splitter、ＰＢＳ）１５５を有する。反射器１５１、１５２、及び１５３は、光経路１５６及び１５８を伝搬する光の方向を制御するために、光経路１５６及び１５８に沿って置かれる。ＰＩＲＭ１００は、光搬送波１４１を受信し及び光ファイバ等のような光媒体を介してアップリンク信号１４３を送信する光入力１４７を更に有する。

ＰＢＳ１５５は、光搬送波を２つの偏波光ビームに分け及び偏波光ビームをそれぞれ光経路１５８（時計方向）及び１５６（反時計（counter−clockwise、ＣＣＷ）方向）に沿って出力するよう構成される任意の装置であって良い。ＰＢＳ１５５の特定の例は、以下の種々の実施形態において更に議論される。ＰＢＳ１５５は、ポート、光導波路、等であって良い光入力１４７を介して、光搬送波１４１を受信する。光搬送波１４１は、連続波長レーザ又は同様の光源を有するリモート機器から受信されて良い。光搬送波１４１は、リモート装置を離れると線形に変更されて良いが、ＰＩＲＭへの送信中に楕円偏波されるようになる場合がある。例えば、光搬送波は、ＴＥ偏波のような単一の光成分を有して良が、光搬送波の部分は、光ファイバを伝搬しているときＴＭ偏波に回転し得る。ＰＢＳ１５５は、光経路１５６を介して、ＴＥ偏波部分を含む受信した光搬送波１４１の光ビームを送信する。ＰＢＳ１５５は、光経路１５８を介して、ＴＭ偏波部分を含む受信した光搬送波１４１の光ビームを送信する。光ビームがＰＢＳ１５５を離れるとき、時計方向の光は、ＣＣＷ方向の光ビームに垂直な偏波を有する光搬送波のどんな部分も含む。

光経路１５６及び１５８は、光信号を通信するために適する屈折率を有する任意の媒体、例えば光導波路、ガラス、空気、等を有して良い。偏波回転子（polarization rotator、ＰＲ）１５７は、光経路１５８に沿って置かれる。ＰＲ１５７は、ファラデー回転子又はモード変換器のような、特定角だけ偏波光ビームの偏波を回転するよう構成される任意の装置であって良い。具体的に、ＰＲ１５７は、光ビームの偏波を時計方向に回転して、光ビームがＣＣＷ方向の光ビームと平行に偏波されるようにする（例えば、９０度回転）。言い換えると、ＰＲ１５７は、時計方向の光ビームのＴＭ偏波をＴＥ偏波に変換して、両方向の偏波が同じ偏波を有するようにする。図１に示す例示的な実施形態では、ＰＩＲＭ１００は、反射器１５１、１５２、及び１５３を有する。反射器１５１〜１５３は、図示のように光経路１５６及び１５８に沿って光ビームの方向を時計方向及びＣＣＷ方向に変更するために十分屈折率を有する任意の材料／装置であって良い。

変調器１５９は、電気信号を光搬送波に変調可能な任意の装置であって良い。具体的に、変調器１５９は高速集中定数型変調器であり、ここで、変調器有効長は２ミリメートル（millimeter、ｍｍ）より小さくて良い。変調器１５９は、任意のシリコン導波路に基づく変調器、単一集中定数型変調器、マッハツェンダー変調器（Mach−Zehnder modulator、ＭＺＭ）、同相直交（Inphase Quadrature、ＩＱ）変調器、電界吸収型変調器、マイクロリング共振器に基づく変調器、等として実装されて良い。変調器１５９は、それぞれ光経路１５６及び光経路１５８に結合される近端及び遠端を有する。変調器１５９は、近端においてＣＣＷ方向の光ビームを受信し、遠端において時計方向の光ビームを受信するよう構成される。両方向の光ビームが変調器１５９を通過するので、変調器１５９は、電気信号を両方の光ビームに実質的に同時に変調する。変調器１５９は、温度の影響を受けない且つ偏波感度を有するように選択されて良い。しかしながら、ＴＭ成分はＰＲ１５７によりＴＥ偏波に回転されているので、両光ビームは同じ偏波を共有する。したがって、変調器１５９は、光ビームが反対方向から受信されているにも拘わらず、両光ビームを変調できる。光搬送波１４１の同じ部分が変調器１５９により実質的に同時に変調されることを保証するために（例えば、信号スキューがない）、光経路１５６及び１５８は、変調器１５９を光回路の中央に置く近似的に同じ長さであるべきである。変調器１５９の位置は、以下の図１２に示すように、変調に有意な影響を与えずに、僅かに（例えば、光経路伝搬時間の間の０．５ピコ秒（picosecond、ｐｓ）等の差）変化して良い。

変調された光ビームは、反対端から変調器１５９を出て、ＣＣＷ方向の変調された光ビームが遠端を離れ、時計方向の変調された光ビームが近端を離れるようにする。時計方向の変調された光ビームは、光経路１５６を介して光回路を時計回りに進み続け、ＣＣＷ方向の変調された光ビームは、光経路１５８を介して反時計回りに進み続ける。両方向の変調された光ビームは、両方とも、ＰＢＳ１５５に戻り受信され、結合変調光信号１４３に結合され、次に、光搬送波１４１を伝送する同じファイバに渡りアップストリームに送信される。

ＰＩＲＭ１００の光回路を利用することにより、入力光信号の偏波依存性は除去される。したがって、ＰＩＲＭ１００は、レーザ／光源がリモート機器に移されることを可能にし、同時に、温度の影響を受けない変調器による高温環境で変調を生じさせる。さらに、留意すべきことに、第１コンポーネント、第２コンポーネント、ＴＭ、及びＴＥが議論の目的でラベルとしてここで利用されるが、ＰＩＲＭ１００の動作に影響を与えることなく、幾つかの実施形態では変更されて良い。さらに、ＰＲ１５７が代わりに光経路１５６内に置かれ、ＰＢＳ１５５のＴＭ偏波出力が経路１５６に接続され、しかしＰＩＲＭから出力される結合変調信号１４３に変化が無くて良い。

留意すべきことに、変調器１５９は、光経路１５６及び光経路１５８の両方を有する光経路の中央に置かれるよう設計され得る。実際の製造は、何からの許容範囲を有して良い。入力光搬送波１４１が、ＰＢＳ１５５のＴＥ偏波に対して回転角θを有すると仮定すると、ＰＩＲＭの出力光場は、次のように表すことができる。

ここで、Ｅ_ｏｕｔは時間（ｔ）に応じたＰＩＲＭ１００の出力光場であり、Ｅ_ｉｎはＰＩＲＭ１００の入力光場の振幅であり、ｆ（ｔ）は時間に渡る変調データの変調波形関数であり、ＴはＰＩＲＭ１００の光経路（例えば、光経路１５６と光経路１５８の和）の遅延であり、δは光経路中心から離れた変調器１５９の位置変位であり、

及び

はそれぞれＴＥ及びＴＭ偏波の単位ベクトルであり、及び

である。合計出力パワーは次のように表される。

ここで、Poutは時間に応じたＰＩＲＭ１００の合計出力パワーであり、全ての他の変数は式１で定めた通りである。

光経路中心から離れた変調器の位置変位δが０である場合、ＰＩＲＭ１００の出力パワーは次の通りである。

ここで、全ての変数は式１〜２で定めた通りである。式３は、ＰＩＲＭ１００の合計出力が入力光搬送波の偏波状態と独立であることを示す。

図２は、ＰＩＲＭ１００又はここに開示された他のＰＩＲＭの実施形態と同様であって良いＰＩＲＭ２２１を利用するよう構成されるクラウド無線アクセスネットワーク（cloud radio access network、ＣＲＡＮ）２００の一実施形態の概略図である。ＣＲＡＮ２００は、それぞれＢＢＵ通信機（Ｔｘ／Ｒｘ）２１１を有するＢＢＵプールを有する。各ＢＢＵＴｘ／Ｒｘ２１１は、例えば１又は複数の光ファイバを介して、対応するＲＲＵ２２０に結合される。各ＲＲＵ２２０は、無線Ｔｘ／Ｒｘ２２５、ＰＩＲＭ２２１、及びダウンリンク受信機（Ｒｘ）２２３を有する。各ＲＲＵ２２０は、ロングタームエボリューション（Long Term Evolution、ＬＴＥ）インタフェース、ＬＴＥアドバンスドインタフェース、等のような無線インタフェースにより、無線Ｔｘ／Ｒｘ２２５を介して、モバイルノード（mobile node、ＭＮ）と通信する。各ＢＢＵＴｘ／Ｒｘ２１１は、対応するＭＮへの送信のために、対応するダウンリンクＲｘ２２３へ光ダウンリンク信号２４５を送信する。 ダウンリンク信号２４５は、電気ダウンリンクデータ２３５に変換され、無線Ｔｘ／Ｒｘ２２５を介してＭＮへ送信される。ＭＮは、対応するアップリンクデータ２３３を無線Ｔｘ／Ｒｘ２２５を介して送信する。ＲＲＵ２２０は、光源（例えば、レーザ、発光ダイオード（Light Emitting Diode、ＬＥＤ）等）を有しない。ＢＢＵＴｘ／Ｒｘ２１１は、光アップリンク搬送波２４１をＲＲＵへダウンストリームに送信する。ＲＲＵ２２０は、ＰＩＲＭ２２１を利用して、ＭＮからのアップリンクデータ２３３をアップリンク搬送波２４１に変調して、光アップリンク信号２４３を生成する。アップリンク信号２４３は、次に、光ファイバを介して、例えばアップリンク搬送波２４１と同じファイバに渡り、ＢＢＵＴｘ／Ｒｘ２１１に戻される。アップリンク信号２４３は、次に、ＢＢＵＴｘ／Ｒｘ２１１において、アップリンク搬送波２４１から分離され得る。

ＢＢＵプールは、ベースバンド信号を処理するために、例えば無線基地局、機器室等の中に置かれたＢＢＵの任意のグループである。各ＢＢＵは、それぞれが対応するＲＲＵ２２０との通信を担う１又は複数のＢＢＵＴｘ／Ｒｘ２１１を有して良い。ＢＢＵＴｘ／Ｒｘ２１１は、それぞれ、連続波形レーザのような１又は複数の光源を有する。光源は、ＲＲＵ２２０に向けて偏波光搬送波を送信する。ＢＢＵＴｘ／Ｒｘ２１１は、それぞれ、ダウンリンク光源により提供されるダウンリンク光搬送波にダウンリンク信号２４５を変調するために、変調器を有する。ＢＢＵＴｘ／Ｒｘ２１１は、それぞれ、アップリンク信号を受信するために受信機、及び（アップリンク光源により提供され）光ファイバに渡り送信されるアップリンク信号２４３をアップリンク搬送波２４１から分離するために光スプリッタ／コンバイナ又は光サーキュレータも有する。ＰＩＲＭは、光搬送波の偏波依存性を除去するためにＢＢＵ上で利用されても良い。

ＢＢＵプールは、ＣＲＡＮ２００がＢＢＵプール及び複数のＲＲＵ２２０を有するように、図示のようにスター型トポロジに配置されて良い。スター型トポロジに基づくＣＲＡＮ２００は、ツリー型トポロジ又は他のアーキテクチャを有するＣＲＡＮ２００に拡張できる。ツリー型トポロジは、ファイバ長を節約できるが、光リンクにおけるパワースプリッタの導入に起因する信号損失に苦しむことがある。

ＲＲＵ２２０は、それぞれ、ＬＴＥ、ＬＴＥアドバンスド、又は他の無線システムを介してＭＮと無線通信するよう構成される任意のアンテナ又はアンテナアレイであって良い無線Ｔｘ／Ｒｘ２２５を有する。ＲＲＵ２２０は、それぞれ、無線Ｔｘ／Ｒｘ２２５に結合されるダウンリンクＲｘ２２３を更に有する。ダウンリンクＲｘ２２３は、ファイバを介して受信される光信号を検出するよう構成される任意の光受信機、例えば正負（Positive−Negative、ＰＮ）接合、フォトダイオード、又は同様の構造であって良い。ＲＲＵ２２０は、それぞれ、無線Ｔｘ／Ｒｘ２２５を制御し及びダウンリンクＲｘ２２３からのダウンリンクデータ２３５を特定時間に特定無線帯域上で送信させるために、プロセッサ、メモリ、キャッシュ等を更に有して良い。ＲＲＵ２２０は光源を有しないので、アップリンク搬送波２４１はＢＢＵＴｘ／Ｒｘ２１１により提供される。ＰＩＲＭ２２１は、無線Ｔｘ／Ｒｘ２２５からのアップリンクデータ２３３をアップリンク搬送波２４１に変調して、アップリンク信号２４３を生成する。アップリンク信号２４３は、ＢＢＵＴｘ／Ｒｘ２２１に戻される。ＢＢＵＴｘ／Ｒｘ２２１とＲＲＵ２２０との間のファイバ長は、数十メートルから数十キロメートルの範囲であり、ファイバを伝搬する間にアップリンク搬送波の偏波の有意なランダムな変更を生じ得る。しかしながら、ＰＩＲＭ２２１は、偏波依存性を除去し、温度に拘わらずアップリンク搬送波２４１を変調する。ＰＩＲＭ２２１を利用することにより、ＲＲＵ２２０は、非冷却環境において塔に配置され得る。さらに、ＲＲＵ２２０は、レーザ又は同様の光源が必要ないので、より安価に製造され得る。

図３は、ＰＩＲＭ１００又はここに開示された他のＰＩＲＭの実施形態と実質的に同様であって良い複数のＰＩＲＭ３２１による波長分割多重化を利用するよう構成されるＣＲＡＮ３００の一実施形態の概略図である。ＣＲＡＮ３００は、ＢＢＵＴｘ／Ｒｘ２１１及びＲＲＵ２２０とそれぞれ実質的に同様であって良いが波長分割多重化（wavelength division multiplexing、ＷＤＭ）により通信するよう構成されるＢＢＵ３１１及びＲＲＵ３２０を有する。

ＢＢＵ３１１は、所望の数（Ｎ）の連続波長（continuous wavelength、ＣＷ）レーザを有する。各ＣＷレーザ３１３は、光源であり、波長（λ）を有し且つλ_１〜λ_Ｎのアップリンク搬送波３４１を生じるアップリンク搬送波３４１を送信する。ＢＢＵ３１１は、異なる波長の複数の光搬送波／信号を単一のファイバに結合可能であり及び／又は単一のファイバからの複数の波長を波長に従い複数のファイバに分離可能な光マルチプレクサ（multiplexer、Ｍｕｘ）３１４を更に有する。Ｍｕｘ３１４は、ＲＲＵ３２０への送信のために、λ_１〜λ_Ｎのアップリンク搬送波３４１を単一のファイバに多重化するよう構成される。

ＲＲＵ３２０は、Ｍｕｘ３１４と実質的に同様であり且つ多重化された搬送波３４１λ_１〜λ_Ｎを波長に基づき異なるポートに分離するよう構成されるＭｕｘ３２７を有する。ＲＲＵ３２０は、Ｍｕｘ３２７に結合されたＮ個のＰＩＲＭ３２１を更に有する。各ＰＩＲＭ３２１は、ＰＩＲＭ２２１に実質的に同様であるが、特定の波長に割り当てられる。したがって、ＲＲＵ３２０は、アップリンクデータ２３３信号と実質的に同様であるＮ個のアップリンクデータ３３３信号を受信する。各アップリンクデータ３３３信号は、対応するＰＩＲＭ３２１において特定のアップリンク搬送波３４１に変調され、アップリンク信号３４３λ_１〜λ_Ｎを生じる。アップリンク信号３４３は、ＢＢＵ３１１へファイバを渡り返送するために、Ｍｕｘ３２７により単一のアップリンクポートに結合される。

ＢＢＵ３１１は、Ｍｕｘ３１４に結合された光カプラ（optical coupler、ＯＣ）３１８を更に有する。ＯＣ３１８は、単一のファイバに渡りアップリンク方向に向かうアップリンク信号３４３から／とダウンリンク方向に向かうアップリンク搬送波を分離する／結合することが可能な任意の装置であって良い。例えば、ＯＣ３１８は、光カプラ、光サーキュレータ、又は他の光分離／結合装置であって良い。ＯＣ３１８は、Ｍｕｘ３１６にも結合される。ＯＣ３１８は、Ｍｕｘ３１４からの結合アップリンク搬送波３４１をＲＲＵ３２０に向けて転送し、ＲＲＵ３２０からの結合アップリンク信号３４３をＭｕｘ３１６へ向けて転送する。Ｍｕｘ３１６は、Ｍｕｘ３１４と実質的に同様であり、各アップリンク信号３４３を対応するアップリンクＲｘ３１５へ転送する前に、結合アップリンク信号３４３を個別信号に分離するよう構成される。アップリンクＲｘ３１５は、それぞれ、ダウンリンクＲｘ２２３と実質的に同様であるが、対応する波長で対応するアップリンク信号３４３を受信し及び解釈するよう構成される。したがって、アップリンク信号３４３λ_１〜λ_Ｎを受信するために、Ｎ個のアップリンクＲｘ３１５が利用される。

留意すべきことに、光増幅器は、ＯＣ３１８とＭｕｘ３１６との間、又はＯＣ３１８と送信ファイバとの間に置かれて良い。光増幅器の例は、限定ではないが、半導体光増幅器（semiconductor optical amplifier、ＳＯＡ）、反射型ＳＯＡ（reflective−type SOA、ＲＳＯＡ）、及びエルビウムドープファイバ増幅器（erbium doped finer amplifier、ＥＤＦＡ）を含む。さらに、波長分割多重化は、疎ＷＤＭ、ローカルエリアネットワーク（local area network、ＬＡＮ）ＷＤＭ、又は密ＷＤＭのような異なる形式であって良く、異なる波長帯、例えばＯ帯、Ｃ帯、及びＬ帯の光帯域で動作して良い。さらに、留意すべきことに、明確性のためにアップリンクチャネルのみが図３に示される。しかしながら、ダウンリンクチャネルはアップリンクチャネルと同様に構成されて良い（例えば、ＢＢＵ３１１内のＮ個のダウンリンクレーザ及びＭｕｘ、並びにＲＲＵ３２０内の対応するＭｕｘ及びＮ個のダウンリンク受信機）。ＣＲＡＮ３００を利用することにより、ＲＲＵ３２０は、レーザ又は他の光源を有することなく複数のアップリンク信号を通信するために、波長分割多重化を利用できる。ＰＩＲＭ３２１を利用することにより、ＲＲＵ３２０は、安価に製造され、複数のアップリンク信号３４３に対して単一のファイバを利用しながら高温環境で動作できる。

図４は、ＰＩＲＭ１００又はここに開示された他のＰＩＲＭの実施形態と実質的に同様であって良いＰＩＲＭ４１３及び４２１を利用するよう構成されるデータセンタネットワーク４００の一実施形態の概略図である。データセンタネットワーク４００は、例えばアプリケーション、オペレーティングソフトウェア、仮想化、クラウドコンピューティング、等を提供することによりクライアントにサービスを提供するハードウェア装置である複数のラックサーバ４２０を有する。ラックサーバ４２０の各ラックは、トップオブラック（Top of Rack、ＴＯＲ）スイッチにより相互接続されて良い。ＴＯＲスイッチ／ラックサーバは、各列がＥＯＲスイッチ４１１又は４７０に接続されるように、列に編成されて良い。ＥＯＲスイッチ４１１又は４７０は、次に、コアネットワークに結合され、ラックサーバ４２０がＥＯＲ４１１／４７０及びコアネットワークを介してクライアントと通信できるようにする。一実施形態では、ＥＯＲスイッチ４１１及び４７０、及びラックサーバ４２０のそれぞれは、ＰＩＲＭ４１３及び４２１を有し、それぞれ、ＷＤＭ ＣＷレーザ４７３が、データセンタネットワーク４００内の複数のサーバ、複数のサーバラック、及び／又は複数のサーバローに光搬送波を提供できるようにする。

ＷＤＭレーザ４７３は、複数の波長で複数の搬送波を送信する任意の光学的光源であって良く、ＣＷレーザ３１３と実質的に同様であって良い。ＷＤＭレーザ４７３からの光搬送波は、光搬送波を複数の部分に、例えば低下したパワー／輝度を有する同じ光搬送波グループの複数のコピーに分けるよう構成される任意の装置であるスプリッタ４７１へ転送される。光搬送波は、スプリッタ４７１を出て、ＥＯＲスイッチ４１１及びＥＯＲスイッチ４１１と実質的に同様であるが議論の明確性のために詳細に示されない他のＥＯＲスイッチ４７０へ転送される。

ＥＯＲスイッチ４１１は、光ネットワークに渡りパケット交換を実行することにより他の装置を接続可能な任意の装置である。光搬送波は、ＥＯＲスイッチ４１１で受信され、光搬送波のパワー／輝度を増幅するためにＥＤＦＡ４１９を通じて転送される。幾つかの実施形態では、ＥＤＦＡ４１９に加えて又は代わりに、ＳＯＡのような他の増幅器が利用されて良い。増幅された光搬送波は、追加スプリッタ４７１を通じて転送され、アップリンク搬送波セット４４１及びダウンリンク搬送波セット４４４を生じる。アップリンク搬送波４４１は、ラックサーバ４２０へ転送され、ダウンリンク搬送波４４４は変調のために転送される。ＥＯＲスイッチ４１１は、Ｍｕｘ３１４と実質的に同様であるＭｕｘ４１４により相互接続され且つＰＩＲＭ３２１と同様であるＰＩＲＭ４１３を有する。ＥＯＲスイッチ４１１は、ＯＣ３１８と実質的に同様であるＯＣ４１８を更に有する。ダウンリンク搬送波４４４は、ＯＣ４１８を通過し、Ｍｕｘ４１４へ転送される。Ｍｕｘ４１４は、ダウンリンク搬送波４４４を波長によりＮ個の搬送波に分け、それらを変調のために対応するＰＩＲＭ４１３へ転送する。ＰＩＲＭ４１３は、複数のダウンリンクデータをダウンリンク搬送波４４４上に変調し、ダウンリンク信号４４５を生成する。該ダウンリンク信号４４５は、次に、ＯＣ４１８を介してラックサーバ４２０へ送信するためにＭｕｘ４１４により結合される。

ラックサーバ４２０は、Ｍｕｘ３１６及びＲｘ３１５と実質的に同様であるがそれぞれダウンリンク信号４４５を運ぶよう構成されるＭｕｘ４２９及びダウンリンク（downlink、ＤＬ）Ｒｘ４２５を有する。Ｍｕｘ４２９は、ダウンリンク信号４４５を波長により分け、それらをＤＬ Ｒｘ４２５へ転送して、受信させ電気ダウンリンクデータに変換させる。ラックサーバ４２０は、ＯＣ４１８、Ｍｕｘ４２７、及びＰＩＲＭ４２１とそれぞれ実質的に同様である、ＯＣ４２８、Ｍｕｘ４２７、及びＰＩＲＭ４２１も有する。アップリンク搬送波４４１は、ＯＣ４２８を介してＭｕｘ４２７へ転送される。Ｍｕｘ４２７は、アップリンク搬送波４４１を波長により分け、Ｍｕｘ４１４及びＰＩＲＭ４１３と同様にそれらを対応するＰＩＲＭ４２１へ転送する。ＰＩＲＭ４２１は、アップリンク搬送波４４１にアップリンクデータを変調して、アップリンク信号４４３を生成する。該アップリンク信号４４３は、ＥＯＲスイッチ４１１へアップストリームに返送するためにＭｕｘ４２７により結合される。ＥＯＲスイッチ４１１は、Ｍｕｘ４１６でアップリンク信号４４３を受信し、それらを波長によりアップリンクＲｘ４１５へ転送する。ここで、Ｍｕｘ４１６及びアップリンクＲｘ４１５は、それぞれＭｕｘ３１６及びアップリンクＲｘ３１５と実質的に同様である。

留意すべきことに、幾つかの実施形態では、Ｍｕｘ４２９、ＤＬ Ｒｘ４２５、ＯＣ４２８、Ｍｕｘ４２７、及びＰＩＲＭ４２１はＴＯＲ内に実装され、幾つかの実施形態では、Ｍｕｘ４２９、ＤＬ Ｒｘ４２５、ＯＣ４２８、Ｍｕｘ４２７、及びＰＩＲＭ４２１は、単一のラックサーバ４２０内に実装され、又は複数のラックサーバ４２０に渡り分散される。実施形態に拘わらず、ＰＩＲＭ４１３及び４２１を利用することにより、レーザ光源４７３は、十分な光搬送波を供給して、ＥＯＲスイッチ４１１と複数のラックサーバ４２０との間のＷＤＭ通信を可能にし、並びに、複数のＥＯＲスイッチ４７０及び４１１が複数の対応するラックサーバ４２０と通信するために十分な光搬送波も供給する。このようなシステムは、ＷＤＭ光通信を活用したまま、レーザを共有することにより、ＥＯＲスイッチ４１１及びラックサーバ４２０／ＴＯＲスイッチがより安価に製造されることを可能にする。

図５は、シリコン導波路に基づくＰＩＲＭ５００の一実施形態の概略図である。ＰＩＲＭ５００は、ＰＩＲＭ１００の特定の実施形態であり、ここに開示した任意のシステムにおいてＰＩＲＭとして、例えばＰＩＲＭ２２１、ＰＩＲＭ３２１、ＰＩＲＭ４１３、及び／又はＰＩＲＭ４２１として、使用されて良い。ＰＩＲＭ５００は、シリコンに基づく基板で構成される。ＰＩＲＭ５００は、ＰＢＳ１５５及びＰＲ１５７と同様の機能を提供する偏波スプリッタ回転子（polarization splitter−rotator、ＰＳＲ）５５５を有する。ＰＳＲ５５５は、チップ外から光搬送波５４１を受信し、ＴＭ成分からＴＥ成分５６１を分離して、ＴＥ成分５６１がＴＭ成分と垂直な偏波を有するようにする。ＰＳＲ５５５は、次に、ＴＭ成分をＴＥ偏波に回転して、ＴＥ成分５６１と同じ／平行な偏波を有するＴＥ成分５６２を生じる。変調器５５９は、変調器１５９と実質的に同様である任意のシリコンに基づく変調器、例えばＭＸＭ変調器、及びＩＱ変調器、等である。変調器５５９は、電気データにより、ＴＥ成分５６１〜５６２を実質的に同時に変調する。変調されたＴＥ成分５６１は、変調器１５９を出て、時計周りに光経路に沿って進む。一方で、変調されたＴＥ成分５６２は、変調器５５９を出て、反時計回りに光経路に沿って進む。２つの出力（ＴＥ成分５６１〜５６２）は直交偏波を有し、２つの出力パワーの和は、入力するアップリンク搬送波５４１の偏波状態と独立である。変調されたＴＥ成分５６１〜５６２は、ＰＳＲ５５５において、チップ外へ送信するために単一の変調光信号５４３に再結合される。

図６Ａは、外部偏波ビームスプリッタカプラ（external polarization beam splitter coupler、ＥＰＳＢＣ）に基づくＰＩＲＭ６００の一実施形態の上面図である。ＰＩＲＭ６００は、ＰＩＲＭ１００の特定の実施形態であり、ここに開示した任意のシステムにおいてＰＩＲＭとして、例えばＰＩＲＭ２２１、ＰＩＲＭ３２１、ＰＩＲＭ４１３、及び／又はＰＩＲＭ４２１として、使用されて良い。ＰＩＲＭ６００は、ＥＰＳＢＣの側面図を示す図６Ｂに示すように、複屈折結晶６５１、ガラスウェッジ６５２、及び半波長板（half wave plate、ＨＷＰ）６５３を有するＰＢＳ６５５を利用する。複屈折結晶６５１は、イットリウム（Yttrium Orthovanadate、ＹＶＯ_４）で構成されて良く、チップ外から光アップリンク搬送波６４１を受信する。ＰＩＲＭ６００は、ファイバからの光搬送波６４１を複屈折結晶６５１に合焦するためにレンズ（図示しない）も有して良い。複屈折結晶６５１は、光搬送波６４１を、紙面と垂直な偏波を有する常光線（ordinary ray、Ｏ−ｒａｙ）６６３と、Ｏ−ｒａｙ６６３と垂直な／直交する（例えば、紙面に平行な）偏波を有する異常光線（extraordinary ray、Ｅ−ｒａｙ）６６４と、に分ける。ガラスウェッジ６５２は、Ｏ−ｒａｙ６６３及びＥ−ｒａｙ６６４を、それぞれ図６Ａに示すように格子カプラ（grating coupler、ＧＣ）６５７及び６５６へと、下に曲げる。ＨＷＰ６５３は、ガラスウェッジ６５２及びＧＣ６５６〜６５７との間に置かれる。ＨＷＰ６５３の下面は、ＧＣ６５６〜６５７を含むシリコンチップの表面に取り付けられ及び接合される。ウェッジは、Ｏ−ｒａｙ６６３及びＥ−ｒａｙ６６４を反射し、それらの偏波方向をＰＩＲＭ６００のシリコン部分内の導波路のＴＥモードに平行にする。ＨＷＰ６５３は、ガラスウェッジ６５２により反射されるとき約４５度だけＯ−ｒａｙ６６３及びＥ−ｒａｙ６６４の偏波を回転し、それらを対応するＧＣ６５６〜６５７の方向と揃え、それぞれＴＥ成分６６１及びＴＥ成分６６２を生じる。このように、ＰＢＳ６５５は、ＰＢＳ１５５及びＰＲ１５７と実質的に同じ機能を提供する。ＧＣ６５６〜６５７は、光を導波路に結合するよう構成される任意のフォトレジスト格子である。ＧＣ６５６〜６５７に入ると、ＴＥ成分６６１〜６６２は、シリコン導波路を通じて光経路に入る。ＰＩＲＭ６００は、変調器１５９及び５５９と実質的に同様である変調器６５９を更に有する。ＴＥ成分６６１〜６６２は、時計方向及び半時計方向からそれぞれ変調器６５９に入り、実質的に同時に変調され、電気信号がＴＥ成分６６１〜６６２に実質的に同時に変調される。変調されたＴＥ成分６６１〜６６２は、次に、それぞれＧＣ６５６〜６５７に戻り、チップ外への（例えばファイバに渡る）送信のためにＰＢＳ６５５により出力信号に結合される。

図６Ｂは、図６Ａ中の線Ａ−Ａに渡り取られた、ＥＰＳＢＣに基づくＰＩＲＭ６００の実施形態の断面図である。図６Ａにおいて分かるように、複屈折結晶は、水平面内でＯ−ｒａｙ６６３及びＥ−ｒａｙ６６４を分ける。図６Ｂに示すように、ガラスウェッジ６５２は、ＧＣ６５６〜６５７への入力のために、垂直面内で且つＨＷＰ６５３を通じて、Ｏ−ｒａｙ６６３及びＥ−ｒａｙ６６４を屈折させる。

図７は、格子カプラに基づくＰＩＲＭ７００の一実施形態の概略図である。ＰＩＲＭ７００は、ＰＩＲＭ１００の特定の実施形態であり、ここに開示した任意のシステムにおいてＰＩＲＭとして、例えばＰＩＲＭ２２１、ＰＩＲＭ３２１、ＰＩＲＭ４１３、及び／又はＰＩＲＭ４２１として、使用されて良い。ＰＩＲＭ７００は、チップ外から光搬送波７４１を受信する。ＰＩＲＭ７００は、導波路に対して特定の入射角を有する２次元格子カプラ（two−dimension grating coupler、２Ｄ−ＧＣ）７５５を有する。２Ｄ−ＧＣ７５５は、互いに直交する対応する方向を有する２つの格子を有する。したがって、光搬送波７４１は格子カプラ７５５に渡り分離され、第１光成分は下側導波路へ送信されてＴＥ成分７６２になり、一方で、直交方向を有する第２光成分は上側導波路へ送信されて別のＴＥ成分７６１になる。このように、格子カプラ７５５は、ＰＢＳ１５５及びＰＲ１５７と実質的に同じ機能を実行した。ＰＩＲＭ７００は、変調器１５９と実質的に同様であり且つＴＥ成分７６１〜７６２を実質的に同時に変調するよう構成される変調器７５９を有する。変調されたＴＥ成分７６１は、時計方向に格子カプラ７５５に戻り、一方で、変調されたＴＥ成分７６２は、半時計方向に格子カプラ７５５に戻る。変調されたＴＥ成分７６１〜７６２は、次に、チップ外への（例えばファイバに渡る）送信のために、格子カプラ７５５により単一の出力信号７４３に結合される。

図８は、ＰＩＲＭ１００、２２１、５００、６００、及び／又は７００のようなＰＩＲＭを利用する、ＣＲＡＮ２００のようなＣＲＡＮにおいて使用するためのベースバンドユニット（baseband unit、ＢＢＵ）８００の一実施形態の概略図である。例えば、ＢＢＵ８００は、１又は複数のＢＢＵ通信機２１１を実装して良い。ＢＢＵ８００は、ＣＷレーザ３１３、アップリンクＲｘ３１５、及びＯＣ３１８と実質的に同様であるがＷＤＭのために構成されていないＣＷレーザ８１３、アップリンクＲｘ８１５、及びＯＣ８１８を有する。具体的に、ＣＷレーザ８１３は、ＯＣ８１８を介してＲＲＵ（例えばＲＲＵ２２０）へのダウンストリーム送信のために単一のアップリンク搬送波８４１を生成し、変調されたアップリンク信号８４３は、同じファイバを介してＲＲＵから逆に受信される。ＯＣ８１８は、電気データへの変換のために、ＲＲＵからのアップリンク信号８４３をアップリンクＲｘ８１５へ転送する。ＢＢＵ８００は、変調器１５９のような変調器を有するＣＷレーザであるダウンリンクＴｘ８１７を更に有する。ダウンリンクＴｘ８１７は、光搬送波を生成し変調して、ＲＲＵへの送信のためにダウンリンク信号８４５を生じる。したがって、ＢＢＵ８００は、１つをアップリンク信号８４３及びアップリンク搬送波８４１のために及び１つをダウンリンク信号８４５のために、２つの光ファイバを利用する。さらに、両方のレーザ（例えば、レーザ８１３及びダウンリンクＴｘ８１７）は、ＢＢＵ８００内に置かれて、依然として光通信を利用しながら、ＲＲＵが装置上レーザ／光源を備えずに製造されることを可能にする。

図９は、ＰＩＲＭ１００、２２１、５００、６００、及び／又は７００のようなＰＩＲＭを利用する、ＣＲＡＮ２００のようなＣＲＡＮにおいて使用するためのＢＢＵ９００の別の実施形態の概略図である。例えば、ＢＢＵ９００は、１又は複数のＢＢＵ通信機２１１を実装して良い。ＢＢＵ９００は、ＢＢＵ８００と実質的に同様であって良いが、アップストリーム及びダウンストリーム通信の両方のために単一のＣＷレーザ９１３を利用して良い。ＢＢＵ９００は、ＣＷレーザ８１３、アップリンクＲｘ８１５、及びＯＣ８１８とそれぞれ実質的に同様であるが異なる構成で結合されるＣＷレーザ９１３、アップリンクＲｘ９１５、及びＯＣ９１８〜９１９を有する。ＢＢＵ９００は、ダウンリンクＴｘ８１７と実質的に同様であるがレーザ／光源を有しないダウンリンク変調器９１７を更に有する。ＣＷレーザ９１３は、光搬送波を送信する。該光搬送波は、ＯＣ９１９により分離され、アップリンク搬送波９４１としてＯＣ９１８へ転送され、ダウンリンク搬送波としてダウンリンク変調器９１７へ転送される。ダウンリンク変調器９１７は、ダウンリンク搬送波を変調して、ファイバを介するＲＲＵへの送信のためにダウンリンク信号９４５を生成する。アップリンク搬送波９４１は、上述のようにアップリンク搬送波９４１をアップリンク信号９４３に変調するＲＲＵへダウンストリームに転送される。アップリンク信号９４３は、ＯＣ９１８により受信され、電気データへの変換のためにアップリンクＲｘ９１５へ転送される。１又は複数の光増幅器が、例えばＯＣ９１８とアップリンクＲｘ９１５との間及び／又はＯＣ９１８と送信ファイバとの間で光信号をブーストするために、必要に応じて光経路に沿って配置されて良い。したがって、ＢＢＵ９００は、１つをアップリンク信号９４３及びアップリンク搬送波９４１のために及び１つをダウンリンク信号９４５のために、２つの光ファイバを利用するが、ＲＲＵ当たり単一のレーザ９１３を利用する。さらに、レーザ９１３は、ＢＢＵ９００内に置かれて、依然として光通信を利用しながら、ＲＲＵが装置上レーザ／光源を備えずに製造されることを可能にする。

図１０は、ＰＩＲＭ１００、５００、６００、及び／又は７００のようなＰＩＲＭを利用する、ネットワーク２００、３００、及び／又は４００のようなネットワークにおいて動作するよう構成されるＮＥ１０００の一実施形態の概略図である。例えば、ＮＥ１０００は、ＣＲＡＮ又はデータセンタネットワークのような光送信システム内に設置されて良く、（ＰＩＲＭを有するが対応するレーザを有しない）ＰＩＲＭモジュール１０３４を有するＴｘを有して良い。ＮＥ１０００は、ここに記載された方式のうちの任意のものを実装し又はサポートするよう構成されて良い。幾つかの実施形態では、ＮＥ１０００は、ＲＲＵ、ＢＢＵ、ＥＯＲスイッチ、ＴＯＲスイッチ、ラックサーバ、又はここに開示された任意の他の光ネットワーク要素として動作して良い。当業者は、通信機ユニットの用語が、ＮＥ１０００が単に一例である広範な装置を包含することを理解するだろう。ＮＥ１０００は、議論の明確性を目的として、しかし本開示の用途を特定の通信機ユニットの実施形態又は通信機ユニットの実施形態のクラスに制限することを意味せず、含まれる。本開示に記載された特徴／方法のうちの少なくとも幾つかは、ＮＥ１０００のようなネットワーク機器又はコンポーネント内に実装されて良い。例えば、本開示の特徴／方法は、ハードウェア、ファームウェア、及び／又はハードウェア上で実行するためにインストールされるソフトウェアを用いて実装されて良い。ＮＥ１０００は、電気、無線、及び／又は光信号をネットワーク、例えばスイッチ、ルータ、ブリッジ、サーバ、クライアント、等を通じて伝送する任意の装置であって良い。図１０に示すように、ＮＥ１０００は、ＰＩＲＭを有する送信機、受信機、又はそれらの組合せであって良い通信機（Ｔｘ／Ｒｘ）１０１０を有して良い。それぞれ、Ｔｘ／Ｒｘ１０１０は、他のノードから光フレームを受信し及び／又は送信する複数のアップストリームポート１０５０に結合され、Ｔｘ／Ｒｘ１０１０は、他のノードからフレームを受信し及び／又は送信する複数のダウンストリームポート１０２０に結合されて良い。幾つかの実施形態では、Ｔｘ／Ｒｘ１０１０は、ダウンストリーム送信で使用するアンテナであり、ダウンストリームポート１０２０は省略される。プロセッサ１０３０は、データ信号を処理する及び／又はデータ信号を送信すべきノードを決定するために、Ｔｘ／Ｒｘ１０１０に結合されて良い。プロセッサ１０３０は、１又は複数のマルチコアプロセッサ及び／又はデータストア、バッファ、等として機能し得るメモリ装置１０３２を有して良い。プロセッサ１０３０は、汎用プロセッサとして実装されて良く、又は１又は複数の特定用途向け集積回路（application specific integrated circuit、ＡＳＩＣ）及び／又はデジタル信号プロセッサ（digital signal processor、ＤＳＰ）の部分であって良い。ＮＥ１０００は、受信光搬送波を変調してここで議論したように再送信するために光信号を生成するよう構成されるＰＩＲＭモジュール１０３４を有して良い。ダウンストリームポート１０２０及び／又はアップストリームポート１０５０は、電気、無線、及び／又は光送信及び／又は受信コンポーネントを含んで良い。

例示的な実施形態では、ＮＥ１０００は、リモート装置から光入力ポートを介して光搬送波を受信する受信モジュールと、光搬送波を第１偏波成分及び第２偏波成分に分けるスプリッタモジュールであって、第１偏波成分の第１偏波が第２偏波成分の第２偏波と直交するようにする、スプリッタモジュールと、第１偏波成分及び第２偏波成分上に電気信号を変調する変調モジュールと、変調した第１偏波成分及び変調した第２偏波成分を結合して、結合変調信号を生成するコンバイナモジュールと、を含む。幾つかの実施形態では、ＮＥ１０００は、実施形態において記載されたステップのうちの任意の１つ又は組合せを実行する他の又は追加のモジュールを含んで良い。

図１１は、ＰＩＲＭ１００、５００、６００、及び／又は７００のようなＰＩＲＭを利用する、例えばネットワーク２００、３００、及び／又は４００のようなネットワークにおけるＰＩＲＭに基づく変調の方法１１００の一実施形態のフローチャートである。方法１１００は、光搬送波がリモート装置から受信されるとき、開始される。ステップ１１０１で、光搬送波は、光入力ポートを介してリモート装置から受信される。ステップ１１０３で、光搬送波は、（偏波ビームスプリッタ／コンバイナにより）第１偏波部分及び第２偏波部分に分けられ、第１偏波部分の第１偏波が第２偏波部分の第２偏波と垂直になる（例えば直交する）ようにする。ステップ１１０３を実行することにより、光搬送波の２つの偏波は、分けられ、別個に管理され得る。ステップ１１０５で、第２偏波部分の第２偏波は、変調する前に、第１偏波部分の第１偏波と平行になるように（例えば、偏波回転子により）回転される。ステップ１１０７で、電気信号は、単一の変調器を利用することにより、第１偏波部分及び第２偏波部分に実質的に同時に変調される。上述のように、第１偏波部分及び第２偏波部分は、反対方向に（例えば、時計回り及び半時計回りに）変調器を横切る。ステップ１１０９で、変調された第１偏波部分及び変調された第２偏波部分は、偏波ビームスプリッタ／コンバイナに戻され、結合されて、結合変調信号を生成する。ステップ１１１１で、結合変調信号は、光搬送波により共通光ファイバに渡り光入力ポートを介して送信される。

図１２は、ＰＩＲＭ１００、２２１、３２１、４１３、４２１、５００、６００、７００、及び１０３４のようなＰＩＲＭの一実施形態の、変調器位置変位耐性に対するパワーペナルティのグラフ１２００である。グラフ１２００は、ＰＢＳのＴＥ偏波に対する種々の偏波回転角θについて、変調器位置耐性に応じて２ｅ^−４のビット誤り率（bit error rate、ＢＥＲ）を達成するためのパワーペナルティを示す。最悪の性能は、θ＝４５度において示される。グラフ１２００におけるＢＥＲは、２８ギガボー（Gigabaud、Ｇｂａｕｄ）毎秒（Gbauds per second、GBauds/s）及びボーレートの約０．７５倍の送信機及び受信機帯域幅を有する非ゼロ復帰（Non−return−to−zero、ＮＲＺ）に基づき決定される。２ピコ秒（picosecond、ｐｓ）より少ない変調器位置耐性では、ペナルティは、評価された全てのθで非常に小さい。１ｐｓより少ない位置耐性では、ＢＥＲを達成するためのパワーペナルティは、θに関わらず、無視できる。したがって、ＰＩＲＭが光経路中心の１〜２ｐｓの範囲内の位置にある限り、所望のＢＥＲを達成するためのパワーペナルティは許容可能である。

幾つかの実施形態が本開示で提供されたが、開示のシステム及び方法は、本開示の精神又は範囲から逸脱することなく、多くの他の特定の形式で実施されても良いことが理解される。本例は、説明として考えられるべきであり、制限であると考えられるべきではない。また、意図は、ここに与えた詳細事項に限定されない。例えば、種々の要素又は構成要素は、別のシステムに結合され又は統合されても良い。或いは、特定の特徴が省略され又は実装されなくても良い。

さらに、種々の実施形態で分散又は別個として記載され図示された技術、システム、サブシステム、及び方法は、本開示の範囲から逸脱することなく、他のシステム、モジュール、技術又は方法に結合され又は統合されて良い。互いに結合され又は直接結合され又は通信するとして示され又は議論された他のアイテムは、電気的に、機械的に又は他の方法かに関わらず、特定のインタフェース、装置又は中間構成要素を通じて間接的に結合され又は通信して良い。変更、置換及び代替の他の例は、当業者により解明可能であり、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく行われ得る。

Claims (20)

1. 光搬送波を受信するよう構成される光入力と、
   前記光入力、第１光経路、及び第２光経路に光結合される偏波ビームスプリッタであって、前記偏波ビームスプリッタは、
   前記第１光経路に沿って前記光搬送波の第１偏波成分を転送し、
   前記第２光経路に沿って前記光搬送波の第２偏波成分を転送し、前記第１偏波成分は、前記偏波ビームスプリッタを出るとき、前記第２偏波成分の第２偏波と直交する第１偏波を有する、
   偏波ビームスプリッタと、
   前記第１光経路に結合される近端と前記第２光経路に結合される遠端とを備える光変調器であって、前記光変調器は、前記光搬送波の前記第１偏波成分及び前記光搬送波の前記第２偏波成分を変調するよう構成される、光変調器と、
   を含む装置。
2. 前記第１偏波成分及び前記第２偏波成分を変調することは、
   前記近端を介して前記第１光経路から前記第１偏波成分を受信することと、
   前記遠端を介して前記第２光経路から前記第２偏波成分を受信することと、
   前記第１偏波成分を変調して第１変調成分を生成することと、
   前記第２偏波成分を変調して第２変調成分を生成することと、
   前記遠端を介して前記第２光経路へ前記第１変調成分を出力することと、
   前記近端を介して前記第１光経路へ前記第２変調成分を出力することと、
   を含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記偏波ビームスプリッタは、
   前記第１変調成分及び前記第２変調成分を結合変調信号に結合し、
   前記光搬送波の方向と反対方向に、前記光入力を介して前記結合変調信号を転送する、
   よう更に構成される、請求項２に記載の装置。
4. 前記第１偏波成分及び前記第２偏波成分は、共通電気信号により実質的に同時に変調される、請求項３に記載の装置。
5. 前記第２光経路に沿って位置付けられ前記第２偏波成分の前記第２偏波を前記第１偏波成分の前記第１偏波と平行になるよう回転するよう構成される偏波回転子、を更に含む請求項１乃至４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記偏波回転子は、ファラデー回転子又はモード変換器を含む、請求項５に記載の装置。
7. 前記第１光経路及び前記第２光経路は、シリコン導波路を含み、前記偏波ビームスプリッタ及び前記偏波回転子は、シリコンに基づく偏波スプリッタ回転子（polarization splitter rotator、ＰＳＲ）に含まれる、請求項５に記載の装置。
8. 前記光変調器は、シリコン導波路に基づく変調器、単一集中定数型変調器、マッハツェンダー変調器、同相直交（Inphase Quadrature、ＩＱ）変調器、マイクロリング共振器に基づく変調器、電界吸収型変調器、又はそれらの組合せを含む、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記偏波ビームスプリッタは、イットリウムオルトバナジウム酸（Yttrium Orthovanadate、ＹＶＯ４）複屈折結晶を含み、前記偏波回転子はガラスウェッジ及び半波長板を含む、請求項５に記載の装置。
10. 前記偏波ビームスプリッタ及び前記偏波回転子は、２次元格子カプラに含まれる、請求項５に記載の装置。
11. リモート装置から光搬送波を受信するよう構成される光ポートと、
    前記光ポートに結合された偏波無依存反射変調器（polarization independent reflective modulator、ＰＩＲＭ）であって、前記ＰＩＲＭは、
    前記光ポートから前記光搬送波を受信し、
    前記光搬送波を第１偏波成分及び第２偏波成分に分け、前記第１偏波成分の第１偏波が前記第２偏波成分の第２偏波と直交するようにし、
    前記第１偏波成分及び前記第２偏波成分上に電気信号を変調し、
    前記の変調した第１偏波成分及び前記の変調した第２偏波成分を結合して、結合変調信号を生成する、
    よう構成される、ＰＲＩＭと、
    を含む装置。
12. 前記ＰＩＲＭは、前記第１偏波と平行になるよう前記第２偏波を回転し、及び前記第１偏波成分及び前記第２偏波成分を実質的に同時に変調するよう更に構成される、請求項１１に記載の装置。
13. 前記装置は、複数のＰＩＲＭを含み、前記装置は、前記光ポート及び前記ＰＩＲＭに結合された波長分割マルチプレクサを更に含み、前記光搬送波は複数の波長を含み、前記波長分割マルチプレクサは、波長分割多重化をサポートするために、各波長を対応するＰＩＲＭに分配するよう構成される、請求項１１乃至１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 前記装置は、データセンタ内に位置付けられるサーバであり、前記リモート装置はエンドオブロー（end−of−row、ＥＯＲ）スイッチであり、前記ＰＩＲＭは、前記結合変調信号を前記光ポートを介して前記ＥＯＲスイッチへ送信するよう更に構成される、請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 前記装置は、ダウンストリーム光ポートを更に含み、前記ＰＩＲＭは、前記結合変調信号を前記ダウンストリーム光ポートを介してダウンストリーム装置へ送信するよう更に構成される、請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 前記装置はリモート無線ユニット（remote radio unit、ＲＲＵ）であり、前記リモート装置はベースバンドユニット（baseband unit、ＢＢＵ）であり、前記装置は無線通信機を含み、前記電気信号は、変調及び前記光ポートを介した前記ＢＢＵへの再送信のために、前記無線通信機を介してモバイルネットワークから受信される、請求項１１乃至１５のいずれか一項に記載の装置。
17. リモート装置から光入力ポートを介して光搬送波を受信するステップと、
    前記光搬送波を第１偏波成分及び第２偏波成分に分けるステップであって、前記第１偏波成分の第１偏波が前記第２偏波成分の第２偏波と直交するようにする、ステップと、
    前記第１偏波成分及び前記第２偏波成分上に電気信号を変調するステップと、
    前記の変調した第１偏波成分及び前記の変調した第２偏波成分を結合して、結合変調信号を生成するステップと、
    を含む方法。
18. 前記光搬送波により共通光ファイバに渡り前記光入力ポートを介して前記結合変調信号を送信するステップ、を更に含む請求項１７に記載の方法。
19. 変調の前に、前記第１偏波成分の前記第１偏波と平行になるよう、前記第２偏波成分の前記第２偏波を回転するステップ、を更に含む請求項１８に記載の方法。
20. 前記電気信号は、単一の変調器を用いることにより、前記第１偏波成分及び前記第２偏波成分上に実質的に同時に変調され、前記第１偏波成分及び前記第２偏波成分は、前記単一の変調器を反対方向に横切る、請求項１９に記載の方法。
    

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