JP2020518146A5

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Publication number: JP2020518146A5
Application number: JP2019547286A
Authority: JP
Filing date: 2018-04-06
Publication date: 2021-05-06
Anticipated expiration: 2038-04-06

Description

いくつかの実装形態では、方法は、両側波帯ＬＯ信号の高調波を低減するステップをさらに含む。

システム４００は、第１の取得モードで、光信号から両側波帯信号４０８を生成するように構成されたスペクトルシフタ４０６を含む。両側波帯信号４０８は、第１の画像信号４１０ａおよび第２の画像信号４１０ｂを含む。第１および第２の画像信号４１０ａ、４１０ｂは、シンボル周波数ｆ_ｓｂにビートノート周波数ｆ_ｂを加えたものまたはシンボル周波数ｆ_ｓｂからビートノート周波数ｆ_ｂを減じたものに等しいスペクトルシフト２δ_⇔によって互いに分離された光信号４０２の側波帯画像を表し、図４では、２δ_⇔＝（ｆ_ｓｂ＋ｆ_ｂ）の事例が表されている。ビートノート周波数ｆ_ｂは、例えば、いくつかの実装形態では、１０^３〜１０^６、より具体的には、１０^４〜１０^５の範囲の比率だけシンボル周波数ｆ_ｓｂより低い。スペクトルシフタ４０６は、第２の取得モードで光信号４０２を迂回させるかまたは動作不能になる。前者のシナリオでは、システム４００は、光スイッチ４４６を含み得、光スイッチ４４６は、第１の取得モードで、スペクトルシフタ４０６を含む第１のパス４４８ａに沿って光信号４０２を誘導し、第２の取得モードで、スペクトルシフタ４０６を迂回する第２のパス４４８ｂに沿って光信号４０２を誘導するためのものである。いくつかの実装形態では、光スイッチ４４６の代わりに、スペクトルシフタ４０６のスペクトルシフト能力は、第１および第２の取得モードのそれぞれにおいてオンおよびオフを選択的に調整することができる。

は、第１の検出信号４１４に基づいて、複数対のビート成分のセットに対するビートノート振幅関数を決定することによって得られる。複数対のビート成分はそれぞれ、光信号４０２の複数対のスペクトル成分と関連付けられる。各対のビート成分は、ビートノート周波数ｆ_ｂによって互いにスペクトル的に分離され、一方のビート成分は、両側波帯信号４０８の第１の画像信号４１０ａと関連付けられ、他方は、第２の画像信号４１０ｂと関連付けられる。ビートノート振幅関数は、スペクトル範囲内で、その関連付けた対のスペクトル成分の中心周波数の関数として各対のビート成分間のビートノート振幅を関連させる。

の測定が厳密に実行された場合は、回帰の調整可能パラメータαが補償することを目標とする相対相関Ｃ_ｒ（上記で論じられる図３の方法３００のステップ４を参照）は、光通信リンク７０４に沿ったＰＭＤが特定の値ＰＭＤ_ｓｂよりも大きくなるいくつかの例では、非実用的に小さくなり得ることに留意されたい。ＰＭＤ≧ＰＭＤ_ｓｂの際は、スペクトル相関関数

示される実施形態では、光ヘテロダインＯＳＡ７１２は、一般に、局部発振器（ＬＯ）源７５０、光カプラ７５２、ヘテロダイン受信機７５４および掃引コントローラ７５６を含み得る。ＬＯ源７５０（例えば、レーザ源）は、可変ＬＯ周波数νを有するＬＯ信号７５８を生成し、それを光カプラ７５２（例えば、ＰＭファイバ（ＰＭＦ）カプラ）に送信する。第１の取得モード（スペクトルシフタ７０６はオン）では、光カプラ７５２は、ＬＯ信号７５８と両側波帯信号７０８とを組み合わせて第１の結合信号７６０にし、第２の取得モード（スペクトルシフタ７０６はオフ）では、光カプラ７５２は、ＬＯ信号７５８と光信号７０２とを組み合わせて第２の結合信号７６２にする。

ヘテロダイン受信機７５４は、第１の取得モードで、第１の結合信号７６０を受信し、そこから第１の検出信号７１４を生成し、第２の取得モードで、第２の結合信号７６２を受信し、そこから第２の検出信号７１６を生成するように構成される。ヘテロダイン受信機７５４は、検出された光信号を電気信号に変換するための光検出器７６４のセット（例えば、平衡検出スキームにおける）と、電気信号を検出信号７１４、７１６として出力する前に電気信号をさらに処理するための電子回路７６６とを含み得る。例えば、電子回路７６６は、バンドパス電子フィルタ７６８と、それに続く二乗検波器またはパワー検出器７７０（ローパスフィルタ７７２を含む）とを含み得る。

Claims

光通信リンクに沿って伝播する光信号をスペクトル的に特徴付けるための方法であって、前記光信号が、データ伝送信号帯域幅内のシンボル周波数で変調されたデータ伝送信号寄与と、雑音寄与とを含み、前記方法が、
前記データ伝送信号帯域幅内のスペクトル範囲にわたる前記光信号の光パワースペクトルを測定するステップであって、前記測定された光パワースペクトルが、前記光信号の前記データ伝送信号寄与と関連付けられたデータ伝送信号パワースペクトル寄与と、前記光信号の前記雑音寄与と関連付けられた雑音パワースペクトル寄与とを含む、ステップと、
測定から、前記光信号の複数対のスペクトル成分のセットに対するスペクトル相関関数を決定するステップであって、各対の前記スペクトル成分が、前記シンボル周波数によって互いにスペクトル的に分離され、前記複数対のセットが、前記スペクトル範囲内の中心周波数範囲にわたる中心周波数の対応するセットのそれぞれを中心とし、前記測定されたスペクトル相関関数が、各対の前記スペクトル成分間の相関強度を前記中心周波数範囲にわたる前記対の前記中心周波数に関連させる、ステップと、
プロセッサを使用して、前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解において前記シンボル周波数によってスペクトル的に分離された複数対のスペクトル成分に対して計算されたスペクトル相関関数が前記測定されたスペクトル相関関数と整合するように、前記光信号の前記測定された光パワースペクトルに基づいて前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す解を得るステップと
を含む、方法。
前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解を得るステップが、
前記雑音パワースペクトル寄与を表す解を決定するステップと、
前記雑音パワースペクトル寄与を表す前記解および前記測定された光パワースペクトルから前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解を導出するステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解を得るステップが、
前記測定された光パワースペクトルおよび前記測定されたスペクトル相関関数を関連させる非線形回帰モデルを提供するステップと、
前記非線形回帰モデルを使用して、前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解を決定するステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
前記非線形回帰モデルが、調整可能パラメータのセットを含み、前記調整可能パラメータが、
前記雑音パワースペクトル寄与の正規化モデルを表すモデル関数、
前記データ伝送信号パワースペクトル寄与に対する前記雑音パワースペクトル寄与の相対振幅を表す雑音対信号パラメータ、ならびに、
前記光信号の色分散および偏光モード分散の少なくとも１つを示す情報を伝達する分散パラメータ
の少なくとも１つを含む、請求項３に記載の方法。
前記測定された光パワースペクトルおよび前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解に基づいて光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）を決定するステップをさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
前記光信号の多数の偏光状態にわたって、前記測定された光パワースペクトルおよび前記測定されたスペクトル相関関数を平均するステップをさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
測定から、前記測定されたスペクトル相関関数を決定するステップは、前記光信号の前記シンボル周波数によってスペクトル的に分離された前記複数対のスペクトル成分のセットのそれぞれと関連付けられた複数対のビート成分のセットに対するビートノート振幅関数を測定するステップを含み、各対の前記ビート成分が、前記シンボル周波数より低いビートノート周波数によって互いにスペクトル的に分離され、前記ビートノート振幅関数が、前記測定されたスペクトル相関関数を表す、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
前記ビートノート周波数に対する前記シンボル周波数の比率が、１０^３〜１０^６の範囲である、請求項７に記載の方法。
前記ビートノート振幅関数を測定するステップが、
前記光信号から、第１の画像信号および第２の画像信号を含む両側波帯信号を生成するステップであって、前記第１および第２の画像信号が、前記光信号の側波帯画像を表し、前記第１および第２の画像信号が、前記シンボル周波数に前記ビートノート周波数を加えたものまたは前記シンボル周波数から前記ビートノート周波数を減じたものに等しいスペクトルシフトによって互いにスペクトル的に分離される、ステップと、
前記スペクトル範囲内の前記両側波帯信号を検出し、スペクトル的に分解するステップと、
前記検出された両側波帯信号から、前記複数対のビート成分のセットに対する前記ビートノート振幅関数を決定するステップであって、各対の一方のビート成分が、前記第１の画像信号と関連付けられ、他方のビート成分が、前記第２の画像信号と関連付けられる、ステップと
を含む、請求項７に記載の方法。
前記両側波帯信号を検出し、スペクトル的に分解するステップが、
可変ＬＯ周波数を有する局部発振器（ＬＯ）信号を生成するステップと、
前記ＬＯ信号と前記両側波帯信号とを組み合わせて結合信号にするステップと、
前記スペクトル範囲内の前記可変ＬＯ周波数を掃引しながら、前記結合信号を検出するステップと
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
前記ビートノート振幅関数を測定するステップが、
前記スペクトル範囲内の可変ＬＯ周波数を有する局部発振器（ＬＯ）信号を生成するステップと、
前記ＬＯ信号から、第１のＬＯ画像信号および第２のＬＯ画像信号を含む両側波帯ＬＯ信号を生成するステップであって、前記第１および第２のＬＯ画像信号が、前記ＬＯ信号の側波帯画像を表し、前記第１および第２のＬＯ画像信号が、前記シンボル周波数にビートノート周波数を加えたものまたは前記シンボル周波数からビートノート周波数を減じたものに等しいスペクトルシフトによって互いにスペクトル的に分離され、前記ビートノート周波数が、前記シンボル周波数より低い、ステップと、
前記両側波帯ＬＯ信号と前記光信号とを組み合わせて結合信号にするステップと、
前記可変ＬＯ周波数を掃引しながら、前記スペクトル範囲内の前記結合信号を検出し、スペクトル的に分解するステップと、
前記検出された結合信号から、前記複数対のビート成分のセットに対する前記ビートノート振幅関数を決定するステップであって、各対の一方のビート成分が、前記第１のＬＯ画像信号と関連付けられ、他方のビート成分が、前記第２のＬＯ画像信号と関連付けられる、ステップとを含む、請求項７に記載の方法。
前記両側波帯ＬＯ信号の高調波を低減するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
前記測定された光パワースペクトルおよび前記測定されたスペクトル相関関数が、ヘテロダイン光スペクトルアナライザを使用して得られる、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
コンピュータ可読命令が格納された非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、前記コンピュータ可読命令が、プロセッサによって実行されると、光通信リンクに沿って伝播する光信号をスペクトル的に特徴付けるための方法であって、前記光信号が、データ伝送信号帯域幅内のシンボル周波数で変調されたデータ伝送信号寄与と、雑音寄与とを含み、前記方法が、
前記データ伝送信号帯域幅内のスペクトル範囲にわたる前記光信号の測定された光パワースペクトルを受信するステップであって、前記測定された光パワースペクトルが、前記光信号の前記データ伝送信号寄与と関連付けられたデータ伝送信号パワースペクトル寄与と、前記光信号の前記雑音寄与と関連付けられた雑音パワースペクトル寄与とを含む、ステップと、
前記光信号の複数対のスペクトル成分のセットに対する測定されたスペクトル相関関数を受信するステップであって、各対の前記スペクトル成分が、前記シンボル周波数によって互いにスペクトル的に分離され、前記複数対のセットが、前記スペクトル範囲内の中心周波数範囲にわたる中心周波数の対応するセットのそれぞれを中心とし、前記測定されたスペクトル相関関数が、各対の前記スペクトル成分間の相関強度を前記中心周波数範囲にわたる前記対の前記中心周波数に関連させる、ステップと、
前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解において前記シンボル周波数によってスペクトル的に分離された複数対のスペクトル成分に対して計算されたスペクトル相関関数が前記測定されたスペクトル相関関数と整合するように、前記光信号の前記測定された光パワースペクトルに基づいて前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す解を得るステップと
を含む、方法を前記プロセッサに実行させる、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解を得るステップが、
前記雑音パワースペクトル寄与を表す解を決定するステップと、
前記雑音パワースペクトル寄与を表す前記解および前記測定された光パワースペクトルから前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解を導出するステップと
を含む、請求項１４に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解を得るステップが、
前記測定された光パワースペクトルおよび前記測定されたスペクトル相関関数を関連させる非線形回帰モデルを提供するステップと、
前記非線形回帰モデルを使用して、前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解を決定するステップと
を含む、請求項１４に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
前記非線形回帰モデルが、調整可能パラメータのセットを含み、前記調整可能パラメータが、
前記雑音パワースペクトル寄与の正規化モデルを表すモデル関数、
前記データ伝送信号パワースペクトル寄与に対する前記雑音パワースペクトル寄与の相対振幅を表す雑音対信号比パラメータ、ならびに、
前記光信号の色分散および偏光モード分散の少なくとも１つを示す情報を伝達する分散パラメータ
の少なくとも１つを含む、請求項１４に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
前記方法が、前記測定された光パワースペクトルおよび前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解に基づいて光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）を決定するステップをさらに含む、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
光通信リンクに沿って伝播する光信号をスペクトル的に特徴付けるためのシステムであって、前記光信号が、データ伝送信号帯域幅内のシンボル周波数で変調されたデータ伝送信号寄与と、雑音寄与とを含み、前記システムが、
第１の取得モードで、前記光信号から両側波帯信号を生成するように構成されたスペクトルシフタであって、前記両側波帯信号が、前記シンボル周波数にビートノート周波数を加えたものまたは前記シンボル周波数からビートノート周波数を減じたものに等しいスペクトルシフトによって互いにスペクトル的に分離された第１の画像信号および第２の画像信号を含み、前記ビートノート周波数が、前記シンボル周波数より低い、スペクトルシフタと、
前記データ伝送信号帯域幅のスペクトル範囲内で動作可能なスペクトル分解検出器ユニットであって、前記第１の取得モードで前記両側波帯信号を検出し、第１の検出信号を出力するように、かつ、第２の取得モードで前記光信号を検出し、第２の検出信号を出力するように構成されたスペクトル分解検出器ユニットと、
前記スペクトル分解検出器ユニットに結合されたプロセッサであって、
前記第２の検出信号に基づいて前記光信号の測定された光パワースペクトルを決定または識別するステップであって、前記測定された光パワースペクトルが、前記光信号の前記データ伝送信号寄与と関連付けられたデータ伝送信号パワースペクトル寄与と、前記光信号の前記雑音寄与と関連付けられた雑音パワースペクトル寄与とを含む、ステップと、
前記光信号の複数対のスペクトル成分内のスペクトル相関関数を決定するステップであって、各対の前記スペクトル成分が、前記シンボル周波数によって互いにスペクトル的に分離され、前記スペクトル相関関数が、前記第１の検出信号に基づいて、前記複数対のスペクトル成分のそれぞれと関連付けられた複数対のビート成分内のビートノート振幅関数を決定することによって決定され、各対の前記ビート成分が、前記ビートノート周波数によって互いにスペクトル的に分離され、一方が、前記第１の画像信号と関連付けられ、他方が、前記第２の画像信号と関連付けられる、ステップと、
前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解において前記シンボル周波数によってスペクトル的に分離された複数対のスペクトル成分に対して計算されたスペクトル相関関数が前記測定されたスペクトル相関関数と整合するように、前記光信号の前記測定された光パワースペクトルに基づいて前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す解を得るステップと
を行うように構成されたプロセッサと
を含む、システム。
前記スペクトル分解検出器ユニットが、
可変ＬＯ周波数を有するＬＯ信号を生成する局部発振器（ＬＯ）源と、
前記第１の取得モードで、前記ＬＯ信号と前記両側波帯信号とを組み合わせて第１の結合信号にし、前記第２の取得モードで、前記ＬＯ信号と前記光信号とを組み合わせて第２の結合信号にするための光カプラと、
前記第１の取得モードで、前記第１の結合信号を受信し、そこから前記第１の検出信号を生成し、前記第２の取得モードで、前記第２の結合信号を受信し、そこから前記第２の検出信号を生成するためのヘテロダイン受信機と、
前記ＬＯ源に結合された掃引コントローラであって、前記第１および第２の取得モードで前記スペクトル範囲内の前記可変ＬＯ周波数を掃引するための掃引コントローラと
をさらに含む、請求項１９に記載のシステム。
前記スペクトルシフタが、電気光学変調器である、請求項１９または２０に記載のシステム。
前記スペクトル分解検出器ユニットの上流に配置された偏光アナライザであって、
時間の関数として前記光信号または前記両側波帯信号の偏光状態を変化させるように構成された偏光スクランブラと、
前記変化させた偏光状態の前記光信号または前記両側波帯信号の固定偏光成分を通過させるように構成された偏光子と
を含む、偏光アナライザをさらに含む、請求項１９または２０に記載のシステム。
多数の離間した光チャネルのうちの選択されたものから前記光信号を選択するように構成された光チャネルセレクタをさらに含む、請求項１９または２０に記載のシステム。
光通信リンクに沿って伝播する光信号をスペクトル的に特徴付けるためのシステムであって、前記光信号が、データ伝送信号帯域幅内のシンボル周波数で変調されたデータ伝送信号寄与と、雑音寄与とを含み、前記システムが、
前記データ伝送信号帯域幅のスペクトル範囲内で動作可能なスペクトル分解検出器ユニットであって、
可変ＬＯ周波数を有するＬＯ信号を生成する局部発振器（ＬＯ）源と、
第１の取得モードで、前記ＬＯ信号から両側波帯ＬＯ信号を生成するように構成されたＬＯスペクトルシフタであって、前記両側波帯ＬＯ信号が、前記シンボル周波数にビートノート周波数を加えたものまたは前記シンボル周波数からビートノート周波数を減じたものに等しいスペクトルシフトによって互いにスペクトル的に分離された第１のＬＯ画像信号および第２のＬＯ画像信号を含み、前記ビートノート周波数が、前記シンボル周波数より低い、ＬＯスペクトルシフタと、
前記第１の取得モードで、前記両側波帯ＬＯ信号と前記光信号とを組み合わせて第１の結合信号にし、前記第２の取得モードで、前記ＬＯ信号と前記光信号とを組み合わせて第２の結合信号にするための光カプラと、
前記第１の取得モードで、前記第１の結合信号を受信し、そこから第１の検出信号を生成し、前記第２の取得モードで、前記第２の結合信号を受信し、そこから第２の検出信号を生成するためのヘテロダイン受信機と、
前記ＬＯ源に結合された掃引コントローラであって、前記第１および第２の取得モードで前記スペクトル範囲内の前記可変ＬＯ周波数を掃引するための掃引コントローラと
を含む、スペクトル分解検出器ユニットと、
前記スペクトル分解検出器ユニットに結合されたプロセッサであって、
前記第２の検出信号に基づいて前記光信号の測定された光パワースペクトルを決定または識別するステップであって、前記測定された光パワースペクトルが、前記光信号の前記データ伝送信号寄与と関連付けられたデータ伝送信号パワースペクトル寄与と、前記光信号の前記雑音寄与と関連付けられた雑音パワースペクトル寄与とを含む、ステップと、
前記光信号の複数対のスペクトル成分内のスペクトル相関関数を決定するステップであって、各対の前記スペクトル成分が、前記シンボル周波数によって互いにスペクトル的に分離され、前記スペクトル相関関数が、前記第１の検出信号に基づいて、前記複数対のスペクトル成分のそれぞれと関連付けられた複数対のビート成分内のビートノート振幅関数を決定することによって決定され、各対の前記ビート成分が、前記ビートノート周波数によって互いにスペクトル的に分離され、一方が、前記第１のＬＯ画像信号と関連付けられ、他方が、前記第２のＬＯ画像信号と関連付けられる、ステップと、
前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解において前記シンボル周波数によってスペクトル的に分離された複数対のスペクトル成分に対して計算されたスペクトル相関関数が前記測定されたスペクトル相関関数と整合するように、前記光信号の前記測定された光パワースペクトルに基づいて前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す解を得るステップと
を行うように構成されたプロセッサと
を含む、システム。
前記ＬＯスペクトルシフタが、電気光学変調器である、請求項２４に記載のシステム。
前記スペクトル分解検出器ユニットの上流に配置された偏光アナライザであって、
時間の関数として前記光信号の偏光状態を変化させるように構成された偏光スクランブラと、
前記変化させた偏光状態の前記光信号の固定偏光成分を通過させるように構成された偏光子と
を含む、偏光アナライザをさらに含む、請求項２４または２５に記載のシステム。