JP2019506037A - InPベースの光送信機における光学的障害の特性評価および補償 - Google Patents
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Abstract
光送信機における光学的障害を特性評価および補償するための方法および装置が、それぞれ個別の初期動作点においてバイアスされる複数の子MZ変調器を備える、第1および第2の親MZを備える、光送信機を動作させるステップを含む。電気光学RF伝達関数が複数の子MZ変調器毎に生成される。曲線フィッティングパラメータが複数の電気光学RF伝達関数毎に判定され、各子MZ変調器の動作点が曲線フィッティングパラメータを使用して判定される。IQパワー不平衡が曲線フィッティングパラメータを使用して判定される。判定されたIQパワー不平衡を補償する初期RF駆動パワーレベルが、判定される。XYパワー不平衡が曲線フィッティングパラメータを使用して初期RF駆動パワーレベルに関して判定される。少なくとも部分的に第1および第2のIQパワー不平衡ならびに光送信機に関するXYパワー不平衡を補償する動作RF駆動パワーが判定される。
Description
本明細書で使用される段落見出しは、構成のみを目的とし、いかようにも本願に説明される主題を限定するものとして解釈されるべきではない。
光ファイバ通信容量の絶えず増加する要求により、長距離および都市圏光ネットワーク展開において使用される光送信機技術の改良が、推進され続けている。広い帯域幅要件、高いポート密度、およびより低いシステムパワー消費の組み合わせに対処する必要性は、技術限界を押し広げ続けている。同相直交位相(IQ)光学変調器が、今日のコヒーレント光学システムにおける高変調帯域幅をサポートする。本用途に関する重要な変調器性能パラメータは、πラジアンの位相偏移を生産するための低駆動電圧Vπ、高線形性、高変調帯域幅、および低挿入損失を含む。加えて、高容量システムは、小さい形状因子および高いコンポーネント信頼性を要求する。
現世代のIQ変調器は、ニオブ酸リチウムLiNbO3技術に大きく依拠する。しかしながら、LiNbO3変調器は、低駆動電圧を達成するために必要とされる変調器サイズに対して根本的限界を有する。化合物III−V半導体ベースの変調器技術は、高帯域幅およびコンパクトなデバイス構成の潜在性を有し、III−Vデバイスは、現在展開されている遠隔通信システムにおける光学レーザ源および検出器としてすでに広く使用されている。特に、リン化インジウム(InP)技術が、遠隔通信システム波長を変調するために非常に好適である。リン化インジウム技術はまた、精密なプロセス制御を可能にし、低コストパッケージングと併用され得る、ウエハスケール加工と適合する。リン化インジウム技術のこれらの特徴は、InP変調器コンポーネントのコストを劇的に削減し、InP変調器が許容可能な伝送ビットあたりコストを有することを可能にした。
本明細書における「一実施形態」または「ある実施形態」の言及は、実施形態と関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、本教示の少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書の種々の箇所における語句「一実施形態では」の出現は、必ずしも、全てが同一の実施形態を指すわけではない。
本教示の方法の個々のステップは、本教示が動作可能なままである限り、任意の順序で、および/または同時に実施され得ることを理解されたい。さらに、本教示の装置および方法は、本教示が動作可能なままである限り、任意の数または全ての説明される実施形態を含み得ることを理解されたい。
本教示は、ここで、付随の図面に示されるようなその例示的実施形態を参照してより詳細に説明されるであろう。本教示は、種々の実施形態および実施例と併せて説明されるが、本教示が、そのような実施形態に限定されることは意図されない。対照的に、本教示は、当業者によって理解されるであろうように、種々の代替、修正、および均等物を包含する。本明細書の教示を利用できる当業者は、付加的実装、修正、および実施形態、ならびに他の使用分野を認識し、これらは、本明細書に説明されるような本開示の範囲内である。
最近の発展は、InPベースの光送信機変調器の比較的に高い帯域幅、比較的に低い駆動電圧、および比較的に低い挿入損失を提供する能力を示している。しかしながら、InPベースの変調器は、依然として、種々の理由から、広範囲の展開のために好適ではない。特に、長距離および都市圏光ネットワークにおける伝送のために理想的な信号配列を生成するために、二重偏光同相および直交位相InP光学変調器におけるIQパワー不平衡ならびにXYパワー不平衡の波長依存性を最小限にする際に、改良が、成される必要がある。
本教示の1つの特徴は、InP技術に基づく二重偏光同相および直交光送信機変調器のIQパワー不平衡ならびにXYパワー不平衡の波長依存性を最初に特性評価し、次いで補償する装置および方法を提供することである。本教示による装置は、送信機のIQおよびXYパワー不平衡に関連するパラメータを能動的に判定するキャラクタライザと、また、任意のまたは全ての波長における送信機のIQおよびXYパワー不平衡を少なくとも低減させ、いくつかの場合では、除去する補償装置とを含む。
好ましい例示的実施形態による本教示は、そのさらなる利点とともに、付随の図面と併せて検討される、以下の詳細な説明においてより具体的に説明される。当業者は、以下に説明される図面が、例証のみを目的とすることを理解するであろう。図面は、必ずしも、縮尺通りではなく、代わりに、概して、本教示の原理を例証することに重点が置かれている。図面は、いかようにも本出願人の教示の範囲を限定することを意図されない。
図1は、本教示による、光送信機変調器障害キャラクタライザおよび補償装置100の実施形態を図示する。光送信機障害キャラクタライザおよび補償装置100は、送信機光学サブアセンブリ(TOSA)102を含む。遠隔通信ならびにデータ通信ネットワークおよびリンクでは、TOSAは、光ファイバを横断してデータを送受信するための光学送受信機システムの一部であるサブアセンブリである。TOSA102は、電気信号を、光ファイバに結合される光学信号に変換する。いくつかの実施形態では、送信機光学サブアセンブリ102は、金の封入体内に格納される。TOSA102は、他の光学サブアセンブリユニットと相互運用するように設計されるため、性能を動作させるTOSA102は、単純かつ効果的な特性評価および補償システムを使用して確立および制御されなければならない。
いくつかの実施形態では、送信機光学サブアセンブリ102は、二重偏光同相(I)および直交(Q)光送信機変調器である。二重偏光同相(I)および直交(Q)光送信機変調器は、本明細書では第1(112)および第2(114)の親MZ変調器と称される、親MZ変調器の対を形成するようにネスト化される、4つの子マッハツェンダ(MZ)変調器104、106、108、110を含む。いくつかの実施形態では、二重偏光同相(I)および直交(Q)光送信機変調器は、InPベースの光学変調器コンポーネントを使用する。二重偏光同相(I)および直交(Q)光学変調器の光学入力116が、第1(112)および第2(114)の親MZ変調器の光学入力に光学的に結合される。本明細書で使用されるような頭字語MZMは、マッハツェンダ変調器を指す。
送信機光学サブアセンブリ102はまた、いくつかの実施形態では、全C帯域波長熱可変レーザ源である、可変レーザ源118を含む。図1に示される実施形態では、可変レーザ118の出力が、二重偏光同相(I)および直交(Q)光学変調器の光学入力116に光学的に結合される。送信機光学サブアセンブリ102は、光学入力120において、100−Gb/秒DP−QPSKおよび/または200−Gb/秒DP−16QAMフォーマット光学信号を含む、波長可変変調光学信号を生産する。
図1に示される構成では、第1(112)および第2(114)の親MZ変調器はそれぞれ、二重偏光変調器における2つの偏光のうちの1つを変調する。例えば、図1に図示される実施形態では、MZ変調器104、106は、親MZ変調器112を形成する子MZ変調器である。MZ変調器106は、π/2位相シフタ122に光学的に接続される。位相シフタ122の出力およびMZ変調器104の出力は、X偏光変調光学ビームを生成する親MZ変調器112の出力を形成するように組み合わせられる。親MZ変調器112はまた、本明細書ではX−Pol.変調器と称される。同様に、MZ変調器108、110は、親MZ変調器114と関連付けられる子MZ変調器である。MZ変調器110は、π/2位相シフタ124に光学的に接続される。位相シフタ124の出力およびMZ変調器108の出力は、Y偏光変調光学ビームを生成する親MZ変調器114の出力を形成するように、組み合わせられ、45°整合された偏光回転子126を通過する。親MZ変調器114はまた、本明細書ではY−Pol.変調器と称される。
二重偏光光送信機の動作時、MZ変調器104、106は、親MZ変調器112によって変調されたX偏光光学ビーム上で、それぞれ、同相および直交位相を変調する。MZ変調器108、110は、親MZ変調器114によって変調されたY偏光光を提供するために、45°整合された偏光回転子126を通過する光学ビーム上で、それぞれ、同相および直交位相を変調する。親MZ変調器114の出力および親MZ変調器112の出力は、送信機光学サブアセンブリ102の二重偏光同相(I)および直交(Q)光学変調器の出力120を形成するように組み合わせられる。
MZ変調器104、106、108、110の電気変調入力は、それぞれ、個別の変調器駆動増幅器128、130、132、および134の出力に接続される。変調器駆動増幅器128、130、132、および134は、それぞれ、変調信号を個別のMZ変調器に供給する。いくつかの実施形態では、変調器駆動増幅器128、130、132、および134は、線形無線周波数変調器駆動増幅器である。MZM−XI 104に接続される変調器駆動増幅器128は、正の差動入力ポートXIP 136と、負の差動入力ポートXIN 138とを有する。MZM−XQ 106に接続される変調器駆動増幅器130は、正の差動入力ポートXQP 140と、負の差動入力ポートXQN 142とを有する。MZM−YI 108に接続される変調器駆動増幅器132は、正の差動入力ポートYIP 144と、負の差動入力ポートYIN 146とを有する。MZM−YQ 110に接続される変調器駆動増幅器134は、正の差動入力ポートYQP 148と、負の差動入力ポートYQN 150とを有する。
光送信機障害キャラクタライザおよび補償装置100はまた、信号発生器152を含む。例えば、信号発生器152は、可変RF出力パワーレベルを生産する、1−GHz RF正弦波信号発生器であり得る。本教示の1つの特徴は、光送信機のデータ速度が比較的に高いにもかかわらず、特性評価のために比較的に低いRF周波数を使用することである。低い1−GHz帯域幅を伴う信号発生器を使用することは、有利なこととして、特性評価および補償システムが、低コストの信号発生器とともに実装されることを可能にする。1GHz RF周波数は、100Gb/秒または200Gb/秒の速度における光送信機の動作に関するMZ変調器の電気光学応答曲線を特性評価するために十分であることが示されている。種々の実施形態では、信号発生器152は、500MHz〜3GHzのRF周波数範囲内で動作する。本周波数の範囲は、種々のMZ変調器の電気光学RF応答の許容可能な特性評価を提供し、また、実施形態が低コストの信号発生器を使用することを可能にする。一具体的実施形態では、1−GHz正弦波信号源のRF出力パワーレベルは、−15dBm〜+6dBmで変動される。
信号発生器152のシングルエンド出力は、180度RFハイブリッド154に電気的に接続される。いくつかの実施形態では、180度RFハイブリッド154は、3GHz低コストハイブリッドである。180度RFハイブリッド154は、信号発生器152のシングルエンド出力を、正の出力156および負の出力158を有する差動出力に変換する。180度RFハイブリッド154の正の差動出力156は、第1の4位置RFスイッチ160に電気的に接続される。第1の4位置RFスイッチ160は、差動入力ポートXIP 136に電気的に接続される第1のポート162、差動入力ポートXQP 140に電気的に接続される第2のポート164、差動入力ポートYIP 144に電気的に接続される第3のポート166、差動入力ポートYQP 146に電気的に接続される第4のポート168を含む、4つのポートにおける出力間で入力を切り替える。
180度RFハイブリッド154の負の差動出力158は、4つのポート、すなわち、差動入力ポートXIN 138に接続する第1のポート172、差動入力ポートXQN 142に接続する第2のポート174、差動入力ポートYIN 146に接続する第3のポート176、差動入力ポートYQN 150に接続する第4のポート178における出力間で入力を切り替える第2の4位置RFスイッチ170に電気的に接続される。信号発生器152と、180度RFハイブリッド154と、第1および第2の4位置RFスイッチ160、170と、変調器駆動増幅器128、130、132、および134と、MZ変調器104、106、108、110との間の接続は、電気RF接続である。したがって、2つのRFスイッチ160、170は、180度RFハイブリッド154の差動出力をRF変調器ドライバ増幅器128、130、132、134の差動入力に指向させる役割を果たす。
キャラクタライザおよび補償装置100はまた、送信機光学サブアセンブリ102の光学出力120に結合される光学入力を有する、光学パワーメータ180を含む。いくつかの実施形態では、光学パワーメータ180は、1GHzを上回る検出器帯域幅を伴う波長較正光学パワーメータである。光学パワーメータ180は、信号発生器152において開始され、可変レーザ源118によって生成された波長可変光学信号上にMZ変調器104、106、108、110によって付与される、RF変調を検出する。RFスイッチ160、170は、各MZ変調器104、106、108、110上への特性評価のために使用されるRF変調信号を繰り返すために個々に使用され、したがって、各MZ変調器104、106、108、110の応答は、個々に特性評価され得る。
プロセッサ182が、キャラクタライザによって測定されたデータを収集し、また、キャラクタライザおよび補償装置100による補償に関する制御出力を提供するために使用される。特性評価に関して、プロセッサ182は、制御経路を使用して、光学パワーメータ180の電気出力および信号発生器152の電気出力に接続される。いくつかの実施形態では、制御経路は、汎用インターフェースバス(GPIB)によって提供される。プロセッサ182は、可変レーザ118によって出力された種々の波長において信号発生器152によって提供された信号発生器パワーレベルの関数として、光学パワーメータ180から光学パワーデータを収集する。プロセッサ182はまた、変調器駆動増幅器128、130、132、134からRF出力パワー情報を導出し得る。ドライバ増幅器のRF出力パワーは、MZMへのRF入力駆動パワーである。MZMへのRF入力パワーはまた、一般的に、RF駆動パワーまたはRF入力駆動パワーと称される。したがって、プロセッサは、制御経路接続を使用して、変調器駆動増幅器から直接、MZ変調器へのRF入力パワーを表すデータを収集し得る。
いくつかの実施形態では、信号発生器152は、RFトーンまたは周波数のパワーレベルを低パワーから高パワーに逓増させることによって、特徴的RF変調信号を生成する。特徴的RF変調信号の特定の開始および終了パワーレベルは、MZ変調器104、106、108、110のVπに依存する。メトリックVπは、駆動されているMZ変調器の光学信号上にπラジアンの位相偏移を誘発するために要求される、MZ変調器へのピーク間入力RF電圧である。多くの実施形態では、信号発生器152のRFパワーは、MZ変調器のVπに応じて、−15dBm〜+6dBmで変動される。
動作時、プロセッサ182は、種々の波長における信号発生器駆動パワーの関数として測定された光学パワーのデータを処理することによって、波長依存同相および直交パワー不平衡を判定する。より具体的には、プロセッサ182は、二重偏光同相および直交光学変調器の偏光あたりのI子MZ変調器の出力光学パワーとQ子MZ変調器の出力光学パワーとの間のパワー差としてIQパワー不平衡を判定する。プロセッサ182はまた、親MZ変調器112の変調された出力パワーと親MZ変調器114の変調された出力パワーとの間のパワー差を処理することによって、偏光パワー不平衡を判定する。つまり、プロセッサ182は、X偏光において変調された光とY偏光において変調された光との間のパワー差としてXYパワー不平衡を判定する。
プロセッサ182は、個別のMZ変調器104、106、108、110と関連付けられる変調器駆動増幅器128、130、132、および134と関連付けられる入力を制御するために電気的に接続される。プロセッサ182は、具体的利得を達成するために、駆動増幅器の電圧設定点を手動で設定するために使用される、制御信号を駆動増幅器128、130、132、および134に送信する。いくつかの実施形態では、変調器駆動増幅器128、130、132、および134は、MZ変調器104、106、108、および110の個別のRF変調入力を不均等に駆動するために、自動利得制御動作モードにおいて動作するように制御される。
キャラクタライザおよび補償装置100は、光学出力120において、InPベースの送信機光学サブアセンブリ102の、波長依存IQパワー不平衡およびXYパワー不平衡等の光学的障害に関して補償される信号を生成する。一実施形態では、キャラクタライザおよび補償装置100の補償装置の光学出力120は、IQパワー不平衡およびXYパワー不平衡を含む、波長依存かつ偏光依存パワー不平衡に関して補償される100Gb/秒DP/QPSKおよび/または200Gb/秒DP−16QAM光学通信信号を提供する。
本教示のキャラクタライザおよび補償装置100の1つの特徴は、特性評価および補償が現場で実施され得ることである。内部光子検出器184、186、および188が、2つの親MZ変調器112、114の出力に接続され、また、送信機光学サブアセンブリ102の組み合わせられた出力120に接続される。現場補償は、IQおよびXYパワー不平衡を引き起こす、現場でのコンポーネント経年劣化を補償するために使用されることができる。
IおよびQ子MZ変調器は、モノリシック基板上に構築される親MZ変調器上部構造の中に内蔵されるため、IQパワー不平衡は、若干部分的に、温度とは無関係である。各IQ親MZ変調器チップは、特定の温度を維持するように動作される熱電クーラ(TEC)上に物理的に位置し、これは、40℃〜50℃の範囲内の動作温度に設定される。さらに、RF自動利得制御が、温度補償されたRFピーク検出器ダイオードを使用して、RFドライバ増幅器上で起動している。その結果、工場較正が、一般的に、IQ不平衡変動に関する限り、十分である。
いくつかの実践的実施形態では、外部バルク光学コンポーネントが、IQ変調を実施する2つの別個のIQ MZ変調器チップの2つの出力を偏光多重化するために使用され、いくつかの状況では、結合効率は、温度に感受性があるため、XYパワー不平衡は、現場で起こり得る。XYパワー不平衡の本依存性を克服するために、フォトダイオード188が、送信機光学サブアセンブリ102の出力120に配置され、現場でTOSA102の出力からの光を結合および測定する。
本教示のキャラクタライザおよび補償装置100の別の特徴は、特性評価および補償が熱効果を補償するために使用され得ることである。単純なDCアプローチが、温度感受性フィードバックループを閉じるために使用されることができる。最初に、各親MZ変調器112、114に接続される2つの内部フォトダイオード184、186の応答性が、各個別の偏光X−Pol.およびY−Pol.に属する出力光学パワーに対して較正される。次いで、2つのフォトダイオード184、186出力電流が、各偏光における送信機光学サブアセンブリ102から退出する最終出力パワーを推定するために、通常動作においてプロセッサ182によって使用される。本推定されたパワーは、XYパワー不平衡変動を補償するために使用され得るエラー信号を生成するために、最終タップモニタフォトダイオード188を使用して、合計の測定された光学出力パワーと比較される。
当業者は、図1の障害キャラクタライザおよび補償装置100が、DP−QPSK/DP−16QAMタイプ送信機と関連して図示および説明されるが、本教示の障害キャラクタライザおよび補償装置は、多数の他の光送信機と併用され得ることが理解されるべきであることを理解するであろう。さらに、本教示のいくつかの実施形態は、InPベースの光学変調器と関連して説明されるが、本教示の補償装置は、多数の他のタイプの光学変調器に適用され得ることが、光送信機技術の最新技術に精通する当業者に理解されるであろう。
いくつかの実施形態では、変調器駆動増幅器128、130、132、および134によってMZ変調器に印加される駆動電圧およびRF入力パワーは、変調器駆動増幅器128、130、132、および134から直接提供されるRFパワー読出を使用して判定される。図2は、本教示の変調器駆動増幅器200の実施形態を図示する。最新技術に精通する当業者は、任意の数の変調器駆動増幅器設計が本教示において使用され得ることを理解するであろう。図2と関連して説明される特定の変調器駆動増幅器200は、当分野で公知の多くの電気増幅器設計のうちの1つを含む電気増幅器202を含む。いくつかの実施形態では、電気増幅器202は、第1の差動増幅器段を含み、第2および第3のシングルエンド増幅器段が続く、2段または3段ドライバ増幅器を含む。変調器駆動増幅器200は、正および負のRF信号を印加するための2つの差動入力204、206を有する。変調器駆動増幅器200は、RF出力電圧をMZ変調器入力に提供する、シングルエンド出力208を有する。変調器駆動増幅器200のいくつかの実施形態は、増幅器200の出力208から接地に接続される、ピーク検出器210を含み、これは、RFピーク検出器ダイオードであり得る。
変調器駆動増幅器の出力200の出力における出力パワー、したがって、電圧は、変調器駆動増幅器200の読出ポート212を通して、RFピーク検出器210のrms出力電圧として読み取られることができる。変調器駆動増幅器200は、電気増幅器202の出力パワーおよび利得を制御するために使用される、ファームウェアコンポーネント214を含む。ファームウェアコンポーネント214は、ユーザが、種々の入力を提供し、変調器駆動増幅器200を制御することを可能にする、入力216を有する。例えば、ユーザは、出力208において電気増幅器202によって提供されるRF出力パワーおよび/または入力から出力への電気増幅器202の利得を制御する、利得制御電圧を入力することができる。ユーザはまた、読出および/または制御機能が電圧領域もしくはパワー領域において提供されるどうかを制御することができる。いくつかの実施形態では、変調器駆動増幅器200は、利得制御入力を有する可変利得増幅器である、線形RFドライバ増幅器である。利得は、個別の利得制御入力に印加される電圧を調節することによって変動される。
本教示の1つの特徴は、入力RFパワーの判定された値の正確度が、ピーク検出器210電圧の読出ポート212を使用して、変調器駆動増幅器200の出力208においてMZ変調器に直接印加された電圧および/またはパワーを読み取ることによって改良され得ることである。ピーク検出器210は、RFピーク検出器ダイオードであり得る。いくつかの実施形態では、RFピーク検出器ダイオードの読出は、RS−232C等のシリアル通信インターフェースバスを介して接続される、アナログ/デジタルコンバータを使用して読み取られる。図1および図2の両方を参照すると、インターフェースバスは、読出ポート212を介してプロセッサ182を差動増幅器128、130、132、134に接続する。いくつかの実施形態では、電気増幅器202は、RF自動利得制御(RF AGC)を伴う線形差動入力およびシングルエンド出力変調器ドライバ増幅器である。いくつかの実施形態では、ピーク検出器ダイオード210は、変調器ドライバ増幅器の出力208においてRF出力パワーを測定するために使用される、15GHzを上回る周波数応答を有するRFピーク検出器ダイオードである。
本教示の方法のいくつかの実施形態では、ピーク検出器210は、3つの試験事例に関するピーク間RF入力電圧の関数としてそのDC出力電圧読出を事前特性評価することによって較正される。較正は、RFピーク検出器から読み取られる電圧またはパワー値の関数として、各MZ変調器の入力に提供される較正された電圧またはパワーを提供する。本教示によるいくつかの方法では、本較正は、光学的障害の特性評価および補償のステップが実施される前に行われる。
RFピーク検出器210の較正は、3つの点におけるRFピーク検出器210の応答を測定することによって開始される。第1の点は、いかなるRF電圧も印加されない、言い換えると、DCオフセット電圧である。つまり、RFピーク検出器ダイオードのDCオフセット電圧は、いかなるRF入力電圧も変調器ドライバ増幅器に印加されず、変調器ドライバ増幅器自体が定格パワー供給源に接続されているときに測定される。本DCオフセット電圧は、RFピーク検出器DC読出較正のために使用される。特に、較正中、本DC出力オフセット電圧は、RF入力電圧が変調器ドライバ増幅器の入力に印加されると、測定されたRFピーク検出器の出力DC電圧から減算される。
第2の点に関して、RFピーク検出器ダイオードのDC出力電圧は、変調器ドライバ増幅器がその出力において2.4Vppを生産しているときに測定され、Vppは、ピーク間電圧を示す。本ピーク間電圧は、+11.6dBmのRFパワーレベルに対応する。変調器駆動増幅器は、変調器ドライバ増幅器の利得制御入力に印加される電圧を調節することによって、2.4Vpp値に設定される。
第3のデータ点に関して、RFピーク検出器ダイオードのDC出力電圧は、変調器ドライバ増幅器が、再度、変調器ドライバ増幅器の利得制御入力に印加される電圧を再調節することによって、+15.3dBmのRFパワーレベルに対応する3.7Vppをその出力において生産しているときに測定される。
較正における次のステップは、RFピーク検出器較正のために確立される3つの試験データ点を使用して、差動増幅器に印加される利得制御電圧入力の関数として差動増幅器によって供給されているRFパワーを判定することである。RFピーク検出器のDC出力電圧読出は、ショックレーの理想的ダイオード方程式に従い、したがって、これに印加されるピーク間RF入力電圧の指数関数である。したがって、自然対数(すなわち、底eに対するある数の対数、但しeは、2.718281828459に等しい無理数であって超越数でもある定数)が、読み取られているRFピーク検出器のDC読出電圧を、RFピーク検出器ダイオードによって測定されているRFパワーに線形に比例する読出に変換するために使用される。RFピーク検出器のDC出力電圧の自然対数をとる前に、そのDC出力オフセット電圧は、これに印加されるRF入力電圧に応答して生産される測定されたRFピーク検出器のDC出力電圧から減算される。
2つの他の測定点に対応する2つの較正データ点が、次いで、傾き−切片形態における直線によって特徴付けられる方程式である、線形方程式にフィットするように使用される。算出された傾きおよびy切片は、その対応する利得制御入力に印加された電圧の特定の値における、対応する変調器ドライバ増幅器の出力に到達したRFパワーレベルを正確に判定するために使用される。線形RF変調器ドライバ増幅器のRF出力パワーレベルは、その利得制御電圧入力を使用して、6dBの設計された動的範囲にわたって精密に制御されることができる。RF自動利得制御機能は、比例積分制御アルゴリズムを使用して、ファームウェアコンポーネント214において実装される。RF自動利得は、MZ変調器のRF駆動パワーレベルを一定の値に維持する。このように、本明細書に説明される較正方法を使用して、MZ変調器RF駆動パワーレベルは、印加された利得制御電圧の関数として精密に把握されることができる、および/またはRFピーク検出器読出電圧レベルの値は、印加された利得制御電圧の関数として精密に把握されることができる。
本教示によるいくつかの方法では、利得制御電圧は、較正後であるが、光送信機の特性評価を開始する前に、RFドライバ増幅器のそれぞれの上で調節される。一具体的方法では、これらの調節は、較正されたRFピーク検出器が、180度RFハイブリッドからの−13dBm差動入力に対するRFドライバ増幅器の出力における+10dBm RF出力パワーに対応する、2Vppを読み取るように成される。1GHz信号発生器から180度ハイブリッドへの入力は、−10dBmに設定され、したがって、RF増幅器は、RFパワー掃引の開始時に固定された20dB利得を有する。
図3は、本教示による、光送信機における光学的障害の特性評価および補償のための方法300の実施形態を図示する。当業者は、方法300における全てのステップが、本教示の全ての実施形態において使用されるわけではないことを理解するであろう。また、方法300のいくつかの側面は、InPベースの光送信機と関連して説明される。しかしながら、方法300は、多数の他のタイプの光送信機と併用され得ることを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、方法300は、InP技術に基づく二重偏光同相および直交光学変調器のIQパワー不平衡ならびにXYパワー不平衡の波長依存性を特性評価し、次いで補償する。本教示は、そのような実施形態に限定されないことを理解されたい。
図1、2、および3を参照すると、方法300の第1のステップ302では、各子MZ変調器104、106、108、ならびに110の光学出力パワーおよびRF入力駆動パワーは、光学C帯域を横断する全ての波長に対して印加されるRF入力パワーレベルの範囲を横断して測定される。第1のステップ302においてMZ変調器に印加されるRF入力駆動パワーレベルは、特徴的RF入力駆動パワーレベルと称される。特徴的RF入力駆動パワーレベルは、RF入力駆動パワーとして種々の子MZ変調器に印加されると、送信機光学サブアセンブリ102の光学出力パワーが、各子MZ変調器に印加される特徴的RF入力駆動パワーレベルの関数として測定されることを可能にする。第1のステップ302は、子MZ変調器のそれぞれの光学出力パワーおよびMZ変調器に印加される個別の特徴的RF入力駆動パワーレベルを測定することによって、子MZ変調器104、106、108、および110のそれぞれの波長依存電気光学RF伝達関数を測定するステップを表す。MZ変調器に印加される特徴的RF駆動パワーレベルは、信号発生器152からの1GHz RF信号のRF出力パワーレベルを変動させることによって変動される。
変調器駆動信号を生産するために、RF正弦波信号源152のシングルエンド出力は、3GHzハイブリッドであり得る、180°RFハイブリッド154を使用することによって、差動入力に変換される。180°RFハイブリッド154の差動出力は、第1および第2の4位置RFスイッチ160、170を使用して、RF変調器ドライバ増幅器128、130、132、および134の差動入力に指向される。変調器駆動増幅器128、130、132、および134は、各子MZ変調器104、106、108、および110へのシングルエンド駆動入力を生産する。いくつかの実施形態では、変調器駆動増幅器出力208によってMZ変調器へのシングルエンド駆動入力に提供されるRF入力パワーは、送信機光学サブアセンブリ102における特定のドライバ増幅器128、130、132、および134のそれぞれにおけるRFピーク検出器210のDC電圧を読み出すことによって判定される。
いくつかの実施形態では、可変RF入力パワーは、MZ変調器の公称のVπを通して低電圧からMZ変調器駆動電圧を掃引する。掃引されたRF入力パワーからもたらされるRF変調光学パワーは、光学パワーメータ180を用いて測定される。MZ変調器駆動電圧掃引は、低パワーから高パワーまで信号発生器152のパワーレベルを掃引することによって達成される。180°RFハイブリッド154は、信号発生器152から差動出力を生成し、RFスイッチ160、170は、どのMZ変調器104、106、108、および110が掃引された信号によって駆動されるかを選択するように制御される。いくつかの実施形態では、MZ変調器へのRF入力パワーは、変調器ドライバ増幅器128、130、132、および134からの読出としてRFピーク検出器電圧の値を読み取ることによって判定される。
いくつかの実施形態では、光送信機変調器構造全体が、2つの4位置RFスイッチ160、170のスイッチ状態を変更することによって、RFパワーが変調器毎に連続的に掃引される前に、最小伝送状態にバイアスされる。各MZ変調器は、出力120において、ほぼゼロの光学出力パワーに関してバイアスされる。いくつかの実施形態では、最小伝送状態における光学変調器の出力パワーは、−45dBmを下回る。最小伝送状態にバイアスすることは、測定データを非対称にするであろういかなる非変調光学パワーも存在しないことを確実にするために役立つ。IQ不平衡およびXYパワー不平衡を判定するために使用される、いくつかの実施形態では、1GHzの周波数にある変調(AC)光学パワーの測定は、非変調CW光学パワー(DC)を、これが測定データを非対称にするであろうため、含むことができない。その結果、変調器は、ヌル伝送にバイアスされ、したがって、非変調CW光学パワー(DC)は、光送信機出力120に漏出しないであろう。4つの個別のMZ変調器104、106、108、および110のそれぞれの電気光学RF伝達関数は、最小伝送にバイアスされる全てのMZ変調器のDCバイアスを維持しながら、所与の時間に4つの個別のMZ変調器のRF入力のそれぞれに可変RF入力パワーレベルの1GHz RF正弦波信号を印加することによって、連続的に測定される。いくつかの実施形態では、MZ変調器へのRF入力パワーを掃引するステップは、1GHz正弦波信号源のRF出力パワーを−15dBm〜+6dBmで変動させるステップを含む。1GHz正弦波信号源の掃引されたRF出力パワーの厳密な値はまた、子MZ変調器の入力RF Vπ電圧に依存し得る。
いくつかの実施形態では、2つの4位置RFスイッチ160、170は、各子MZ変調器を連続的に駆動するように動作される。したがって、第1のRFスイッチ160は、その入力を出力ポート162に接続するように構成され、第2のRFスイッチ170は、その入力を出力ポート172に接続するように構成される。これらの出力ポートは、子MZ変調器MZM−XI 104に接続される変調器駆動増幅器128の正および負の入力に接続される。多くの方法では、変調器駆動増幅器128は、電気光学RF伝達関数の測定中にのみ電源をオンにされ、次いで、電源をオフにされる。次いで、2つの4位置RFスイッチが、その入力を出力164、174に接続するように再構成される。MZM−XQ 106に接続される変調器駆動増幅器130が、次いで、電源をオンにされる。次いで、スイッチ状態が、同一の様式で、残りの2つの子MZ変調器108、110に接続される他の2つの変調器駆動増幅器132、134のそれぞれを駆動するように再構成される。本教示による種々の方法では、種々の子MZ変調器に印加される種々の変調器駆動増幅器間の切替の順序は、任意の順序であり得る。
本教示の方法の第1のステップ302の出力は、種々の光学波長における送信機光学サブアセンブリ102における子MZ変調器毎に、測定された電気光学RF伝達関数のセットであり、これは、RF入力パワーの関数としてのRF変調光学出力パワーである。いくつかの実施形態では、電気光学RF伝達関数曲線の波長依存性は、レーザ源をC帯域を横断する種々の波長に同調させ、次いで、波長毎に伝達関数を生成することによって判定される。いくつかの実施形態では、波長は、全C帯域波長範囲を横断するITUグリッド上の各波長を表す。例えば、波長は、増幅器のC帯域内の50GHz間隔における90〜100個のチャネルを表すことができる。種々の実施形態では、異なる波長範囲および/または特定の波長値が、測定される。
方法300の第2のステップ304は、第1のステップ302において生成された電気光学RF伝達関数データを使用して、MZ変調器毎に波長依存Vπ電圧を算出することである。P1dB圧縮点は、変調器の光学出力パワーが、MZ変調器駆動電圧に対する線形依存性から1dBだけ降下する、変調器への入力駆動電圧である。方法300の第2のステップ304は、曲線フィッティングによって動作点を判定する。例えば、第2のステップ304は、特定の波長におけるMZ変調器毎に、RF伝達関数データへの線形フィット、多項式フィット、または逆コサイン関数フィットのうちの少なくとも1つを算出するステップを含む。
図4は、本教示による方法300の一実施形態に関する、MZ変調器のVπ電圧を算出するために使用される、シミュレートされたP1dB圧縮点判定のプロット400を図示する。プロット400上の正方形402は、RF伝達関数の線形フィット406のために使用される実験データを表す。円形404は、多項式フィット408のために使用される実験データを表す。線形フィット曲線406および多項式フィット曲線408もまた、プロットされる。いくつかの方法では、P1dB圧縮点は、光学パワーの多項式曲線408が、光学パワーの線形フィット曲線406を1dBだけ下回って下降する、MZ変調器駆動電圧点である。いくつかの方法では、P1dB圧縮点は、光学パワーの逆コサイン関数フィット曲線が、光学パワーの線形フィット曲線を1dBだけ下回って下降する、MZ変調器駆動電圧点である。
第2のステップ304においてMZ変調器毎に算出される波長依存P1dB圧縮点は、変調器毎に波長依存Vπに変換されることができる。変調器104、106、108、および110毎のVπ電圧は、P1dB電圧のスケーリングされたバージョンである。同じく、P1dB電圧は、個別の子MZ変調器が最小伝送にバイアスされているときの1dB圧縮点におけるピーク間電圧である。本電圧は、子MZ変調器毎にVπを判定するために、値1.3のスカラーによってスケーリングされる。したがって、本教示の方法300の第2のステップ304の出力は、光送信機変調器における各MZ変調器の波長依存動作点であり、1dB圧縮点および/またはVπ値を含む。
方法300の第3のステップ306において、関数曲線フィットパラメータが、種々の波長における各MZ変調器のRF伝達関数データに関して算出される。曲線フィットの関数形式は、線形フィット、多項式フィット、逆コサインフィット、または多数の他の関数関係のいずれかに従う曲線フィットであり得る。線形フィットの場合では、関数パラメータは、線形フィットの傾きおよび切片を含む。本場合では、第3のステップ306は、子MZ変調器毎に測定された波長依存光学出力パワーレベル対MZ変調器RF駆動パワーレベルへの線形曲線フィットを算出する。
本方法の第4のステップ308において、個別の子MZ変調器に関して第3のステップ306において算出された関数パラメータが、所望のRF駆動パワーレベルにおいて、X−Pol.およびY−Pol.IQ変調器に関するdBにおける波長依存IQパワー不平衡ならびにXY偏光パワー差としてのX−Pol.およびY−Pol.IQ変調器の出力パワー差を評価するために使用される。所望のRF駆動パワーレベルにおけるXY偏光パワー差としてのX−Pol.およびY−Pol.IQ変調器の出力パワー差はまた、送信機偏光依存損失(PDL)として公知である。線形関数フィットを使用する本教示による方法では、方法300の第4のステップ308は、個別の子MZ変調器に関して第3のステップ306において算出された傾きおよび切片を使用し、所望のRF駆動パワーレベルまたは特定のMZ変調器動作点において、dbにおける波長依存IQパワー不平衡およびXY偏光パワー差を評価する。
本教示の1つの特徴は、光学変調器におけるMZ変調器の選択された動作点における、障害誘発パワー不平衡および以下に説明される後続補償設定点を判定する能力である。子MZ変調器毎に各RF伝達曲線と関連付けられる関数パラメータを判定するために、曲線フィッティングアプローチを使用することによって、本教示の方法は、種々の変調器動作点のいずれかにおけるパワー不平衡を迅速に計算することができる。本明細書に説明される曲線フィッティング方法の使用は、有利なこととして、伝達曲線測定データによって生成されるルックアップテーブルに依拠する公知のアプローチと比較して、特定のRF駆動パワーにおける光学パワーを判定するために要求される算出時間を低減させる。本教示による種々の方法では、例えば、送信機が、DP−QPSKまたはDP−16QAM変調フォーマットのいずれか等の異なる変調フォーマットを用いて動作するとき、異なる変調器動作点が、使用される。
いくつかの実施形態では、第4のステップ308は、偏波あたりの個別のIQ MZ変調器に関する波長依存X偏光およびY偏光IQパワー不平衡ならびにP1dB圧縮点における二重偏光IQ MZ変調器におけるXYパワー不平衡を判定する。いくつかの実施形態では、パワー不平衡は、10dBM〜13.5dBmの範囲内の1つまたはいくつかのRF入力パワーを含む動作点において判定される。そのような範囲は、例えば、16−QAM変調スキームに関して適切である。本教示によるいくつかの方法では、パワー不平衡は、QPSK変調スキームに関して適切であるように、12dBm〜15dBmの範囲内である1つまたはいくつかのRF入力パワーを含む動作点において判定される。
図5は、特定の波長において動作される可変レーザ源から放出される光へとXI、XQ、YI、およびYQ RF信号を変調する、波長可変InPベース光送信機の中に内蔵される4つのMZ変調器に関する測定されたRF伝達関数のプロット500を図示する。プロット500は、4つのMZ変調器の+15dBmのRF入力パワーにおける測定されたP1dB圧縮点を示す。データは、193.3THzの波長に関して提示される。データは、RF領域における補償前の変調器応答を示し、約2dBの、送信機偏光依存損失(PDL)としても公知であるXYパワー不平衡を明確に示す。
方法300のステップ5 310において、IQ不平衡を補償するために要求される初期RF駆動パワーレベルが、各偏光X−Pol.およびY−Pol.の変調を表す親MZ変調器毎に算出される。特に、2つの親MZ変調器毎に、その光学パワーが第2の子MZ変調器の光学出力パワーと比較して高い、第1の子MZ変調器を低頻度駆動することによって、波長依存IQパワー不平衡の1/2を補償するために要求されるRF駆動パワーレベルが、判定される。その光学出力パワーレベルを合致させるために、第2の子MZ変調器を高頻度駆動することによって、波長依存IQパワー不平衡の残りの1/2を補償するために要求されるRF駆動パワーレベルもまた、判定される。高頻度駆動および低頻度駆動は、第1の子MZ変調器が、各偏光において、第2の子MZ変調器の光学出力パワーと比較して低い光学出力パワーを有する方法において逆転される。判定されたRFパワーレベルは、初期RF駆動パワーレベルと称され、各親X−Pol.およびY−Pol.IQ変調器におけるIQパワー不平衡を低減または補償するであろう、4つの子MZ変調器のそれぞれに印加されるRFパワーの値を表す。
本教示によるいくつかの方法では、補償のために要求される初期RF駆動パワーレベルは、ステップ3 306において判定された線形曲線フィットの傾きおよび切片を直接使用して判定される。他の方法では、初期RF駆動パワーレベルは、種々のMZ変調器に関するRF伝達関数データの放物、逆コサイン、または他の関数関係等の他の関数関係を伴うフィットされた曲線に関するパラメータを比較することによって判定される。これらの方法では、初期RF駆動パワーレベルは、子変調器毎に利用可能なデータおよび曲線フィットに基づいて、種々の波長に関して判定される。
方法300のステップ6 312において、2つの親MZ変調器の光学出力パワーが、子MZ変調器毎に個別の初期RF駆動パワーレベルにおいて駆動するときに判定される。したがって、ステップ6 310は、ステップ5 310において判定された偏光IQ変調器毎の個別の波長依存IQパワー不平衡を補償するために要求される初期RF駆動パワーレベルにおいてX−Pol.およびY−Pol.IQ変調器の光学出力パワーを算出する。
方法300のステップ6 312はまた、各偏光におけるIQ変調器のそれぞれの波長依存IQパワー不平衡を補償した後に補償されないままである、残留送信機PDLである波長依存XYパワー差を算出する。残留送信機PDLはまた、全体的XYパワー不平衡または送信機変調器PDLに間接的に寄与する。初期RF駆動パワーレベルにおける光学出力パワーの値は、方法300のステップ3 306において導出された、子MZ変調器毎の関数曲線フィットされたパラメータを使用することによって判定される。
方法300のステップ7 314において、ステップ6 312において判定された光学出力パワーのXYパワー不平衡を補償し、IQパワー不平衡を補償するために要求される動作RF駆動パワーレベルが、判定される。いくつかの方法では、ステップ7 314は、その光学出力パワーレベルが、第2の偏光IQ変調器の光学出力パワーと比較して高い、第1の偏光IQ変調器内に内蔵される子MZ変調器の対を低頻度駆動することによって、波長依存残留XY偏光パワー不平衡の1/2を補償するために要求される動作RF駆動パワーレベルを算出する。XYパワー不平衡の残りの1/2は、その光学出力パワーレベルを合致させるために、第2の偏光IQ変調器内に内蔵される子MZ変調器の対を高頻度駆動することによって補償される。子MZ変調器の個別の対を高頻度駆動および低頻度駆動することは、第1の偏光IQ変調器が、第2の偏光IQ変調器の光学出力パワーと比較して低い光学出力パワーを有する場合に関して逆転される。
動作RF駆動パワーレベルは、次いで、方法300のステップ3 306において導出された、複数の波長におけるMZ変調器毎の関数曲線フィッティングパラメータを使用することによって判定される。線形曲線フィッティングを使用するいくつかの方法では、動作RF駆動パワーレベルは、ステップ3 306において判定された線形曲線フィットの傾きおよび切片を使用して判定される。ステップ3 306において逆コサイン曲線フィッティングを使用する他の方法では、個別の子MZ変調器のピーク間RF駆動電圧は、P1dB圧縮点または対応するP1dB電圧から算出されるVπ電圧に関する変調器の光学変調損失をモデル化するコサイン関数の逆数を使用することによって、その出力パワーがその対応物と比較して高い個別の子MZ変調器を高頻度および/または低頻度駆動することによって、IQパワー不平衡およびXYパワー不平衡を補償するように算出される。
方法300のステップ8 316は、ステップ7 314において導出された動作RF駆動パワーレベルに基づいて、子MZ変調器毎に変調器駆動増幅器に関する制御設定点を判定する。いくつかの方法では、制御設定点は、動作RF駆動パワーレベルから導出されるピーク間電圧におけるRF自動利得制御設定点である。制御設定点は、4つの子MZ変調器毎に波長あたりベースで判定され、各偏光IQ変調器における波長依存IQパワー不平衡を補償し、二重偏光IQ変調器におけるXYパワー不平衡を補償する。
方法300のステップ9 318において、制御設定点は、変調器駆動増幅器コントローラにロードされる。本教示のいくつかの実施形態では、設定点は、変調器駆動増幅器を制御するファームウェアに提供される。線形RF変調器ドライバ増幅器の出力は、したがって、各子MZ変調器を不均等に駆動するために、自動利得制御動作モードにおいて制御され、したがって、InPベースの光送信機は、全C帯域にわたって±0.1dBの偏光あたりIQパワー不平衡およびXYパワー不平衡を下回るほぼ理想的なDP−QPSKおよびDP−16QAM信号を生成する。
いくつかの実施形態では、線形RF変調器ドライバ増幅器は、InPベースの光送信機におけるIQパワー不平衡の波長依存性およびXYパワー不平衡の波長依存性を補償するために、子MZ変調器の個別のRF入力を不均等に駆動するように自動利得制御動作モードにおいて動作される。いくつかの方法では、一定の出力電圧設定点が、変調器駆動増幅器毎に使用される。これらの方法では、出力駆動レベルは、約6dBの入力動的範囲内の入力レベルとは無関係である。
本教示の方法および装置の1つの特徴は、それらが、高データ速度において二重偏光QPSKおよびQAMデータフォーマットにおける可変光学出力を提供する、InPベースの光送信機における光学偏光依存性およびIQパワー不平衡の両方を補償する能力を有することである。加えて、これらの方法および装置は、一般的に使用される光学増幅器のC帯域全体を横断するITU波長において効果的である。
図6Aは、補償前の波長の関数としての光送信機変調器パワー不平衡を図示する。データが、C帯域を横断するITU周波数に関して提示される。1dBに近接するパワー不平衡が、明白であり、全ての場合では、パワー不平衡は、スペクトルのいくつかの領域において0.2dBを超える。
図6Bは、本教示の方法および装置を使用する補償後の波長の関数としての送信機変調器パワー不平衡を図示する。IQパワー不平衡は、スペクトル全体を横断して0.2dBに近接する、またはそれを下回り、XYパワー不平衡は、スペクトル範囲の大部分を横断して0.2dBに近接する、またはそれを下回る。図6Aに提示されるデータを図6Bに提示されるデータと比較すると、本教示による補償は、X−Pol.およびY−Pol.変調におけるIQ不平衡を実質的に低減させ、また、C帯域スペクトルの全範囲を横断して送信機変調器のXY不平衡を実質的に低減させることが、当業者に明白となるはずである。
図7Aおよび7Bは、補償を伴わないDP−QPSK送信機から測定されたデータを図示する。より具体的には、図7Aおよび7Bに示される測定されたデータは、いかなるRF補償も伴わない31.785−Gb/秒DP−QPS信号の測定された配列を図示する。光学変調分析器からのデータは、1.8dBのXYパワー不平衡を示す。
図8Aおよび8Bは、本教示による補償方法を使用して、DP−QPSK送信機から測定されたデータを図示する。より具体的には、図8Aおよび8Bに示されるデータは、RF補償を伴う31.785−Gb/秒DP−QPSK信号の測定された配列を図示する。光学変調分析器データは、0.2dBを下回るXYパワー不平衡を示し、源抵抗に対する負荷抵抗の比率の関数として既知のパワー伝達曲線を図示する。
均等物
均等物
本出願人の教示が、種々の実施形態と併せて説明されているが、本出願人の教示が、そのような実施形態に限定されることは意図されない。対照的に、本出願人の教示は、当業者によって理解されるであろうように、種々の代替、修正、および均等物を包含し、これらは、本教示の精神および範囲から逸脱することなく、それらにおいて成され得る。
Claims (50)
- 光送信機における光学的障害を特性評価および補償するための方法であって、
a)第1の親マッハツェンダ(MZ)変調器と、第2の親MZ変調器とを備える、光送信機を動作させるステップであって、前記第1および第2の親MZ変調器はそれぞれ、複数の子MZ変調器を備える、ステップと、
b)個別の初期動作点において、前記第1および第2の親MZ変調器における前記複数の子MZ変調器のそれぞれをバイアスするステップと、
c)前記光送信機の複数の光学出力パワーを測定することによって、前記複数の子MZ変調器毎に電気光学RF伝達関数を生成する一方、前記複数の子MZ変調器のそれぞれに印加される特徴的RF入力駆動パワーレベルを掃引するステップと、
d)複数の電気光学RF伝達関数毎に曲線フィッティングパラメータを判定するステップと、
e)前記曲線フィッティングパラメータを使用して、前記複数の子MZ変調器のそれぞれの動作点を判定するステップと、
f)前記複数の電気光学RF伝達関数毎の前記曲線フィッティングパラメータを使用して、前記第1および第2の親MZ変調器毎に特定の動作点におけるIQパワー不平衡を判定するステップと、
g)前記第1および第2の親MZ変調器毎に前記判定されたIQパワー不平衡を補償する、前記複数の子MZ変調器のそれぞれに印加される初期RF入力駆動パワーレベルを判定するステップと、
h)前記曲線フィッティングパラメータを使用して、前記判定された初期RF入力駆動パワーレベルにおける前記光送信機のXYパワー不平衡を判定するステップと、
i)少なくとも部分的に、前記光送信機の第1および第2のIQパワー不平衡ならびにXYパワー不平衡を補償する、動作RF入力駆動パワーレベルを判定するステップと、
を含む、方法。 - 前記複数の子MZ変調器は、InP MZ変調器を含む、請求項1に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記光送信機は、特定の波長において動作する、請求項1に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記光送信機は、ある範囲の波長にわたって動作する、請求項1に記載の特性評価および補償する方法。
- 少なくとも部分的に、前記光送信機の前記第1および第2のIQパワー不平衡ならびに前記XYパワー不平衡を補償する、前記動作RF入力駆動パワーレベルは、前記範囲の波長にわたって判定される、請求項4に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記第1の親MZ変調器は、第1の偏光を有する変調光学ビームを生成し、前記第2の親MZ変調器は、第2の偏光を有する変調光学ビームを生成する、請求項1に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記初期動作点において前記複数の子MZ変調器をバイアスするステップは、最小伝送レベルにおいて前記複数の子MZ変調器をバイアスするステップを含む、請求項1に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記初期動作点において前記複数の子MZ変調器をバイアスするステップは、−45dBmを下回る光学出力パワーをもたらすバイアスにおいて前記複数の子MZ変調器をバイアスするステップを含む、請求項1に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記特徴的RF入力駆動パワーは、特定のRF周波数にある、請求項1に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記特定のRF周波数は、500MHz〜3GHzの範囲内である、請求項9に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記特定のRF周波数は、約1GHzである、請求項9に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記複数の変調器のそれぞれの前記特徴的RF入力駆動パワーを掃引するステップは、前記複数の子MZ変調器のそれぞれの前記特徴的RF入力駆動パワーを連続的に掃引するステップを含む、請求項1に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記特徴的RF入力駆動パワーを掃引するステップは、前記子MZ変調器の個別のVπを通して前記複数の子MZ変調器のそれぞれの特徴的RF入力駆動パワーを掃引するステップを含む、請求項1に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記特徴的RF入力駆動パワーを掃引するステップは、前記複数の子MZ変調器のそれぞれのRF入力に結合される外部RF信号発生器の出力パワーを変動させるステップを含む、請求項1に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記外部RF信号発生器の前記出力パワーは、−15dBm〜+6dBmの範囲内で変動される、請求項14に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記IQパワー不平衡を判定するために使用される前記特定の動作点は、Vπである、請求項1に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記IQパワー不平衡を判定するために使用される前記特定の動作点は、10dBm〜13.5dBmである、請求項1に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記IQパワー不平衡を判定するために使用される前記特定の動作点は、12dBm〜15dBmである、請求項1に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記複数の子MZ変調器のそれぞれの前記掃引された特徴的RF入力駆動パワーの関数として、前記光送信機の前記複数の光学出力パワーを測定するステップは、RFピーク検出器から掃引された特徴的RF入力駆動パワーを読み取るステップを含む、請求項1に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記RFピーク検出器は、3以上の印加された入力電圧における前記RFピーク検出器の応答を測定することによって較正される、請求項19に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記動作RF入力駆動パワーを判定するステップは、現場で実施される、請求項1に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記複数の電気光学RF伝達関数毎に曲線フィッティングパラメータを判定するステップは、線形曲線フィットを実施するステップを含む、請求項1に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記複数の電気光学RF伝達関数毎に曲線フィッティングパラメータを判定するステップは、多項式曲線フィットを実施するステップを含む、請求項1に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記複数の電気光学RF伝達関数毎に曲線フィッティングパラメータを判定するステップは、逆コサイン曲線フィットを実施するステップを含む、請求項1に記載の特性評価および補償する方法。
- 動作RF駆動パワーを使用して前記複数の子MZ変調器を駆動する、変調器駆動増幅器の電圧設定点を判定するステップをさらに含む、請求項1に記載の特性評価および補償する方法。
- パワー不平衡を補償するために、前記変調器駆動増幅器の前記電圧設定点を使用して、自動利得制御を実施するステップをさらに含む、請求項25に記載の特性評価および補償する方法。
- InPベースの光送信機における光学的障害を特性評価および補償する方法であって、
a)X−Pol.およびY−Pol.IQ変調器を備える、光送信機を動作させるステップであって、前記X−Pol.およびY−Pol.IQ変調器はそれぞれ、第1および第2の子MZ変調器を備える、ステップと、
b)個別の初期動作点において、前記X−Pol.およびY−Pol.IQ変調器のそれぞれにおける前記第1および第2の子MZ変調器のそれぞれをバイアスするステップと、
c)前記光送信機の複数の光学出力パワーを測定することによって、前記X−Pol.およびY−Pol.IQ変調器のそれぞれにおける前記第1および第2の子MZ変調器毎に電気光学RF伝達関数を生成する一方、前記X−Pol.およびY−Pol.IQ変調器のそれぞれにおける前記第1および第2の子MZ変調器のそれぞれに印加される特徴的RF入力駆動パワーを掃引するステップと、
d)前記電気光学RF伝達関数毎に曲線フィッティングパラメータを判定するステップと、
e)前記曲線フィッティングパラメータを使用して、前記X−Pol.およびY−Pol.IQ変調器毎にIQパワー不平衡を判定するステップと、
f)前記X−Pol.およびY−Pol.IQ変調器のそれぞれにおける前記第1および第2の子MZ変調器のそれぞれに印加されると、前記X−Pol.およびY−Pol.IQ変調器の判定されたIQパワー不平衡のそれぞれを補償する、初期RF入力駆動パワーを判定するステップと、
g)前記曲線フィッティングパラメータを使用して、前記X−Pol.およびY−Pol.IQ変調器のそれぞれにおける前記第1および第2の子MZ変調器毎に前記判定された初期RF入力駆動パワーにおける前記光送信機のXYパワー不平衡を判定するステップと、
h)少なくとも部分的に、前記光送信機の第1および第2のIQパワー不平衡ならびにXYパワー不平衡を補償する、前記X−Pol.およびY−Pol.IQ変調器のそれぞれにおける前記第1および第2の子MZ変調器毎の動作RF入力駆動パワーを判定するステップと、
を含む、方法。 - 前記光送信機は、特定の波長において動作する、請求項27に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記光送信機は、ある範囲の波長にわたって動作する、請求項27に記載の特性評価および補償する方法。
- 少なくとも部分的に、前記光送信機の前記IQパワー不平衡および前記XYパワー不平衡を補償する、前記X−Pol.およびY−Pol.IQ変調器のそれぞれにおける前記第1および第2の子MZ変調器毎の前記動作RF入力駆動パワーは、前記範囲の波長にわたって判定される、請求項29に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記初期動作点において、前記X−Pol.およびY−Pol.IQ変調器の前記第1および第2の子MZ変調器をバイアスするステップは、最小伝送レベルにおいて前記X−Pol.およびY−Pol.IQ変調器の前記第1および第2の子MZ変調器をバイアスするステップを含む、請求項27に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記初期動作点において、前記X−Pol.およびY−Pol.IQ変調器の前記第1および第2の子MZ変調器をバイアスするステップは、−45dBmを下回る光学出力パワーをもたらすバイアス点において前記X−Pol.およびY−Pol.IQ変調器の前記第1および第2の子MZ変調器をバイアスするステップを含む、請求項27に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記特徴的RF入力駆動パワーは、1GHzの周波数にある、請求項27に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記子MZ変調器のそれぞれの前記特徴的RF入力駆動パワーを掃引するステップは、各子MZ変調器のパワーを連続的に掃引するステップを含む、請求項27に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記特徴的RF入力駆動パワーを掃引するステップは、その個別のVπを通して各子MZ変調器の前記特徴的RF入力駆動パワーを掃引するステップを含む、請求項27に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記子MZ変調器のそれぞれの前記掃引された特徴的RF入力駆動パワーの関数として、前記光送信機の前記複数の光学出力パワーを測定するステップは、RFピーク検出器から入力駆動パワーを読み取るステップを含む、請求項27に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記RFピーク検出器は、3以上の印加された入力電圧における前記RFピーク検出器の応答を測定することによって較正される、請求項36に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記X−Pol.およびY−Pol.IQ変調器の前記第1および第2の子MZ変調器の前記電気光学RF伝達関数毎に曲線フィッティングパラメータを判定するステップは、線形曲線フィットを実施するステップを含む、請求項27に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記X−Pol.およびY−Pol.IQ変調器の前記第1および第2の子MZ変調器の前記電気光学RF伝達関数毎に曲線フィッティングパラメータを判定するステップは、多項式曲線フィットを実施するステップを含む、請求項27に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記X−Pol.およびY−Pol.IQ変調器の前記第1および第2の子MZ変調器の前記電気光学RF伝達関数毎に曲線フィッティングパラメータを判定するステップは、逆コサイン曲線フィットを実施するステップを含む、請求項27に記載の特性評価および補償する方法。
- 前記動作RF入力駆動パワーを使用して前記X−Pol.およびY−Pol.IQ変調器の前記第1および第2の子MZ変調器を駆動する、変調器駆動増幅器の電圧設定点を判定するステップをさらに含む、請求項27に記載の特性評価および補償する方法。
- パワー不平衡を補償するために、前記変調器駆動増幅器の前記電圧設定点を使用して、自動利得制御を実施するステップをさらに含む、請求項41に記載の特性評価および補償する方法。
- 光学的障害を特性評価および補償する光送信機であって、
a)複数の子MZ変調器を備える、第1の親マッハツェンダ(MZ)変調器であって、前記第1の親MZ変調器は、X偏光変調光学ビームを生成する、第1の親MZ変調器と、
b)複数の子MZ変調器を備える、第2の親マッハツェンダ(MZ)変調器であって、前記第2の親MZ変調器は、Y偏光変調光学ビームを生成し、前記第1および第2の親MZ変調器は、波長可変変調光学信号を生成する、二重偏光光送信機を形成するように構成される、第2の親MZ変調器と、
c)複数の変調器駆動増幅器であって、前記複数の変調器駆動増幅器はそれぞれ、個別の子MZ変調器に変調信号を供給する、複数の変調器駆動増幅器と、
d)前記二重偏光光送信機の光学入力に光学的に結合される出力を有する、可変レーザ源と、
e)前記二重偏光光送信機の出力に光学的に結合される入力を有する、光学パワーメータであって、前記光学パワーメータは、RF変調を検出し、前記RF変調は、信号発生器によって開始され、前記二重偏光光送信機を形成するように構成される前記第1および第2の親MZ変調器によって生成される波長可変光学信号上に前記子MZ変調器によって付与される、光学パワーメータと、
f)複数のRFスイッチであって、それぞれ、前記子MZ変調器を駆動する前記複数の変調器駆動増幅器の個別のRF入力に電気的に接続される複数のRF出力を有し、前記複数のRFスイッチは、RF変調信号への各子MZ変調器の応答が特性評価され得るように、前記RF変調信号を繰り返すように構成される、複数のRFスイッチと、
g)前記光学パワーメータの出力に電気的に接続される入力と、前記可変レーザ源、前記複数のRFスイッチ、および前記複数の変調器駆動増幅器の入力に電気的に接続される複数の出力とを有する、プロセッサであって、
i.前記複数の子MZ変調器毎に電気光学RF伝達関数を生成することと、
ii.複数の電気光学RF伝達関数毎に曲線フィッティングパラメータを判定することと、
iii.前記曲線フィッティングパラメータを使用して、前記複数の子MZ変調器のそれぞれの動作点を判定することと、
iv.前記複数の電気光学RF伝達関数毎の前記曲線フィッティングパラメータを使用して、前記第1および第2の親MZ変調器毎に特定の動作点におけるIQパワー不平衡を判定することと、
v.前記第1および第2の親MZ変調器毎に前記判定されたIQパワー不平衡を補償する、前記複数の子MZ変調器のそれぞれに印加される初期RF入力駆動パワーレベルを判定することと、
vi.前記曲線フィッティングパラメータを使用して、前記判定された初期RF入力駆動パワーレベルにおける前記光送信機のXYパワー不平衡を判定することと、
vii.少なくとも部分的に、前記光送信機の第1および第2のIQパワー不平衡ならびにXYパワー不平衡を補償する、動作RF入力駆動パワーレベルを判定することと
を行う、プロセッサと、
を備える、光送信機。 - 前記二重偏光光送信機は、二重偏光同相(I)および直交(Q)光学変調器を含む、請求項43に記載の光送信機。
- 前記光学パワーメータは、1GHzを上回る検出器帯域幅を伴う波長較正光学パワーメータを含む、請求項43に記載の光送信機。
- 前記信号発生器は、1GHz帯域幅を有する、請求項43に記載の光送信機。
- 前記可変レーザ源は、全C帯域波長熱可変レーザ源を含む、請求項43に記載の光送信機。
- 前記複数のRFスイッチは、4位置スイッチを含む、請求項43に記載の光送信機。
- 前記信号発生器の出力に電気的に接続される入力と、前記複数のRFスイッチのうちの1つに電気的に接続される第1の出力と、前記複数のRFスイッチのうちの別の1つに電気的に接続される第2の出力とを有する、3GHz 180度ハイブリッドをさらに備え、前記3GHz 180度ハイブリッドは、前記信号発生器の出力から差動信号を生成する、請求項43に記載の光送信機。
- 前記複数の変調器駆動増幅器は、差動入力を備える、請求項43に記載の光送信機。
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