JP2022536980A - 光集積回路のための高密度波長分割および多重化方式 - Google Patents

光集積回路のための高密度波長分割および多重化方式 Download PDF

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Abstract

フォトニック集積回路（ＰＩＣ）において高密度波長分割および多重化（ＤＷＤＭ）光ストリームを生成するための装置および方法が開示される。いくつか（Ｎ個）の光チャネル（波長）を含む光入力ソースが、それぞれ、光入力ソースの光チャネルの対応するサブセットを含む複数の光ストリームに分離（デインターリーブ）され得る。複数の分割された光ストリームの各々は、対応する変調された光ストリームを生成するために、シリコンベースのマイクロリング変調器によって、データストリームの関連付けられたセットを用いて変調され得る。変調された光ストリームの第１のペアが、Ｎ／２変調された光チャネルを含む第１の光出力ストリームを生成するために組み合わせられ（インターリーブされ）得、変調された光ストリームの第２のペアが、Ｎ／２変調された光チャネルを含む第２の光出力ストリームを生成するために組み合わせられ（インターリーブされ）得る。第１および第２の光出力ストリームのチャネル間隔は光入力ソースのチャネル間隔の２倍であり得る。【選択図】図１

Description

本開示の態様は、一般に光集積回路に関し、特に、光信号を送信及び受信するための高密度波長分割および多重化（ｄｅｎｓｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式に関する。
光相互接続技術は、集積回路のための高速、低消費電力の入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェースを提供するために使用され得る。集積回路の複雑さおよび密度が増加するにつれて、光Ｉ／Ｏインターフェースに課される帯域幅需要も増加する。たとえば、いくつかの集積回路は、帯域幅需要を満たすために、数百個、さらには数千個もの光Ｉ／Ｏインターフェースを含んでいることがある。各光Ｉ／Ｏインターフェースは、一般に、対応する光ファイバーを終端するためにフォトニックＩ／Ｏセルを必要とし、したがって、帯域幅需要を満たすために数百個または数千個の光ファイバーが必要とされ得る。ＩＣパッケージ中に数百個または数千個の光ファイバーをはめ込むことは実行不可能であることがある。
いくつかの集積回路は、光Ｉ／Ｏインターフェースのためのデータを変調するためにシリコンベースの光リング変調器（ｏｐｔｉｃａｌ ｒｉｎｇ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）を使用し得る。シリコンベースの光リング変調器は、一般に、所与のファイバー内でサポートされ得る光チャネルの数を制限し得る、固定の自由スペクトル範囲（ｆｒｅｅ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｒａｎｇｅ）（ＦＳＲ）と最小チャネル間隔とを有し、そのことはチャネル密度を不必要に制限する。したがって、所与のＩ／Ｏ帯域幅をサポートするために必要とされる光ファイバーおよび対応するフォトニックＩ／Ｏセルの数が低減され得るように、ファイバー帯域幅のより効率的な使用が必要である。
この概要は、発明を実施するための形態において以下でさらに説明する概念の選択を、簡略化された形態で紹介するために与えられる。この概要は、クレームされる主題の重要な特徴または本質的な特徴を特定するものではなく、クレームされる主題の範囲を限定するものでもない。その上、本開示のシステム、方法、およびデバイスは、それぞれ、いくつかの発明的態様を有し、それらのうちの単一の発明的態様が単独で、本明細書で開示する望ましい属性を担うのではない。
本開示で説明する主題の１つの発明的態様は、高密度波長分割および多重化（ＤＷＤＭ）変調された光ストリームを生成するために光変調回路において実装され得る。いくつかの実施形態では、光変調回路は、入力端子と、第１のチャネルデインターリーバ（ｄｅ－ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｒ）と、第２のチャネルデインターリーバと、第１のマイクロリング変調器（ＭＲＭ）アレイと、第２のＭＲＭアレイと、第１の光インターリーバとを含み得る。入力端子は、複数の光チャネルまたは光波長を含む光入力ソースを受信し得る。第１のチャネルデインターリーバは、光入力ソースを第１の光ストリームと第２の光ストリームとに分離するように構成され得、第２のチャネルデインターリーバは、第１の光ストリームを第１の分離された光ストリームと第２の分離された光ストリームとに分離するように構成され得る。第１のＭＲＭアレイは、第１の変調された光ストリームを生成するために、第１の分離された光ストリームの光チャネル上にデータストリームの第１のセットを変調するように構成され得、第２のＭＲＭアレイは、第２の変調された光ストリームを生成するために、第２の分離された光ストリームの光チャネル上にデータストリームの第２のセットを変調するように構成され得る。第１の光インターリーバは、第１および第２の変調された光ストリームに基づいて第１の光出力ストリームを生成するように構成され得る。いくつかの態様では、第１の光ストリームは光入力ソースの奇数番号の光チャネルを含み、第２の光ストリームは光入力ソースの偶数番号の光チャネルを含む。追加または代替として、第１の分離された光ストリームは第１の光ストリームの交互光チャネルの第１のセットを含み、第２の分離された光ストリームは第１の光ストリームの交互光チャネルの第２のセットを含み、交互光チャネルの第１のセットは交互光チャネルの第２のセットとは異なる。
光変調回路はまた、第３のチャネルデインターリーバと、第３のＭＲＭアレイと、第４のＭＲＭアレイと、第２の光インターリーバとを含み得る。第３のチャネルデインターリーバは、第２の光ストリームを第３の分離された光ストリームと第４の分離された光ストリームとに分離するように構成され得る。第３のＭＲＭアレイは、第３の変調された光ストリームを生成するために、第３の分離された光ストリームの光チャネル上にデータストリームの第３のセットを変調するように構成され得、第４のＭＲＭアレイは、第４の変調された光ストリームを生成するために、第４の分離された光ストリームの光チャネル上にデータストリームの第４のセットを変調するように構成され得る。第２の光インターリーバは、第３および第４の変調された光ストリームに基づいて第２の光出力ストリームを生成するように構成され得る。
本開示で説明する主題の別の発明的態様はフォトニクス集積回路（ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）において実装され得る。フォトニクス集積回路は複数の光変調回路と複数の光検出回路とを含み得る。各光変調回路は、光源からの複数の光チャネルまたは光波長を受信するための入力端子を含み得る。各光検出回路は、外部ソースからの複数の変調された光チャネルを受信するための入力端子を有し得る。いくつかの実施形態では、光変調回路の各々は、第１のチャネルデインターリーバと、第２のチャネルデインターリーバと、第３のチャネルデインターリーバと、複数のマイクロリング変調（ＭＲＭ）アレイと、第１の光インターリーバと、第２の光インターリーバとを含み得る。第１のチャネルデインターリーバは、光入力ソースを第１の光ストリームと第２の光ストリームとに分離するように構成され得、第２のチャネルデインターリーバは、第１の光ストリームを第１の分離された光ストリームと第２の分離された光ストリームとに分離するように構成され得、第３のチャネルデインターリーバは、第２の光ストリームを第３の分離された光ストリームと第４の分離された光ストリームとに分離するように構成され得る。複数のＭＲＭアレイの各々は、第１の変調された光ストリーム、第２の変調された光ストリーム、第３の変調された光ストリーム、および第４の変調された光ストリームの各々を生成するために、分離された光ストリームのうちの対応する分離された光ストリームの光チャネル上にデータストリームの一意のセットを変調するように構成され得る。第１の光インターリーバは、第１および第２の変調された光ストリームに基づいて第１の光出力ストリームを生成するように構成され得、第２の光インターリーバは、第３および第４の変調された光ストリームに基づいて第２の光出力ストリームを生成するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、第１の分離された光ストリームは第１の光ストリームの交互光チャネルの第１のセットを含み、第２の分離された光ストリームは第１の光ストリームの交互光チャネルの第２のセットを含み、第３の分離された光ストリームは第２の光ストリームの交互光チャネルの第１のセットを含み、第４の分離された光ストリームは第２の光ストリームの交互光チャネルの第２のセットを含む。いくつかの態様では、第１の光ストリームは光入力ソースの奇数番号の光チャネルを含み、第２の光ストリームは光入力ソースの偶数番号の光チャネルを含む。
本開示で説明する主題の別の発明的態様は方法として実装され得る。いくつかの実施形態では、本方法は、光入力ソースを第１の光ストリームと第２の光ストリームとに分離することと、第１の光ストリームを第１の分離された光ストリームと第２の分離された光ストリームとに分離することと、第１の変調された光ストリームを生成するために、第１の分離された光ストリームの光チャネル上にデータストリームの第１のセットを変調することと、第２の変調された光ストリームを生成するために、第２の分離された光ストリームの光チャネル上にデータストリームの第２のセットを変調することと、第１の変調された光ストリームと第２の変調された光ストリームとの組合せに基づいて第１の光出力ストリームを生成することとを含み得る。いくつかの態様では、第１の光ストリームは光入力ソースの奇数番号の光チャネルを含み、第２の光ストリームは光入力ソースの偶数番号の光チャネルを含む。追加または代替として、第１の分離された光ストリームは第１の光ストリームの交互光チャネルの第１のセットを含み、第２の分離された光ストリームは第１の光ストリームの交互光チャネルの第２のセットを含み、交互光チャネルの第１のセットは交互光チャネルの第２のセットとは異なる。
本方法はまた、第２の光ストリームを第３の分離された光ストリームと第４の分離された光ストリームとに分離することと、第３の変調された光ストリームを生成するために、第３の分離された光ストリームの光チャネル上にデータストリームの第３の第１のセットを変調することと、第４の変調された光ストリームを生成するために、第４の分離された光ストリームの光チャネル上にデータストリームの第４のセットを変調することと、第３の変調された光ストリームと第４の変調された光ストリームとの組合せに基づいて第２の光出力ストリームを生成することとを含み得る。
例示的な実装形態は例として示されており、添付の図面の図によって限定されるものではない。図面および本明細書全体にわたって、同様の番号は同様の要素を指す。以下の図の相対寸法は一定の縮尺でないことがあることに留意されたい。
いくつかの実装形態による、例示的なフォトニクス集積回路のブロック図である。 いくつかの実装形態による、例示的な光変調回路のブロック図である。 いくつかの実装形態による、図２Ａの光変調回路の例示的な動作を示す機能図である。 いくつかの実装形態による、マイクロリング変調器の簡略ブロック図である。 いくつかの実装形態による、図３のマイクロリング変調器の例示的な特性を示す例示的なグラフである。 いくつかの実装形態による、図２Ａの光変調回路のための例示的なチャネル割当てのチャートである。 いくつかの実装形態による、例示的なマイクロリング変調アレイのブロック図である。 いくつかの実装形態による、光出力を生成するための例示的な動作を示す例示的なフローチャートである。
エネルギー効率的なフォトニクス集積回路（ＰＩＣ）は、次世代データセンター中に配備されるデータ処理回路など、大規模データ処理回路の常に増加する入出力（Ｉ／Ｏ）帯域幅要件を満たすために使用され得、それらの入出力（Ｉ／Ｏ）帯域幅要件は１００テラビット毎秒（Ｔｂｐｓ）を超えることがある。フォトニクスＩＣは、一般に、光ファイバーとフォトニクスＩＣ内に与えられた光回路との間のインターフェースを与える対応するフォトニックＩ／Ｏセルを使用して、いくつかの光ファイバーの各々に結合される。フォトニクスＩＣは、たとえば、フォトニクスＩＣの外周が光ファイバーとそれらの対応するフォトニックＩ／Ｏセルとを物理的に収容し得るように、各光ファイバー上に複数の光波長を配置し、それによって、所与の帯域幅を達成するために必要とされる光ファイバーの数を低減するために、波長分割多重化（ＷＤＭ）を使用し得る。バス導波路中で搬送されるチャネル波長を整合させるスタッガード共振（ｓｔａｇｇｅｒｅｄ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）を用いる共通バス導波路に結合された複数のマイクロリング変調器が、複数のマイクロリングを有することによってデータを複数の波長上に変調するために使用され得る。しかしながら、各光導波路内に与えられるチャネルの数はマイクロリング変調器の自由スペクトル範囲（ＦＳＲ）によって制限される。さらに、光信号は、一般に、隣接するチャネル間のクロストークと他の干渉とを回避するために最小チャネル間隔を必要とし、そのことも、各光信号上で与えられ得るチャネルの数を制限し得る。
本開示で説明する主題の実装形態は、一般にマイクロリング変調器によって課される限界を超えて、光ファイバー上に与えられる光チャネルの数を増加させるために使用され得る。本開示の様々な態様によれば、フォトニクスＩＣは、データを１つまたは複数の光信号の複数の光チャネル上に変調するために高密度波長分割および多重化（ＤＷＤＭ）方式を使用することによって、所与の光ファイバー上に与えられる光チャネルの数を増加させることができる、複数の光変調回路を含み得る。いくつかの実装形態では、各光変調回路は、いくつか（Ｎ個）の光波長を含む光入力ソースを受信し得、光入力ソースを、それぞれ光入力ソースの波長の対応するサブセットを含む、複数の光ストリームに分離し得る。複数の分離された光ストリームの各々は、対応する変調された光ストリームを生成するために、対応する複数のマイクロリング変調器によって複数のデータストリームを用いて変調され得る。変調された光ストリームの第１のペアが、Ｎ／２変調された光チャネルの第１のセットを含む第１の光出力ストリームを生成するために組み合わせられ得、変調された光ストリームの第２のペアが、Ｎ／２変調された光チャネルの第２のセットを含む第２の光出力ストリームを生成するために組み合わせられ得る。
いくつかの実装形態では、光入力ソースは、約６５ＧＨｚのチャネル間隔をもつ（１３１０ｎｍに近い）Ｏ帯域中の３２個の波長（周波数）を含み得、第１のチャネルデインターリーバは、光入力ソースを第１の光ストリームと第２の光ストリームとに分離し得る。第１の光ストリームは、光入力ソースの１６個の奇数番号のチャネルを含み得、約１３０ＧＨｚのチャネル間隔を有し得、第２の光ストリームは、光入力ソースの１６個の偶数番号のチャネルを含み得、約１３０ＧＨｚのチャネル間隔を有し得る。第２のチャネルデインターリーバは、第１の光ストリームを第１の分離された光ストリームと第２の分離された光ストリームとに分離し得、第３のチャネルデインターリーバは、第２の光ストリームを第３の分離された光ストリームと第４の分離された光ストリームとに分離し得る。第１の分離された光ストリームは、第１の変調された光ストリームを生成するために、これらのチャネルを搬送する第１の導波路に結合された第１のＭＲＭアレイによってデータストリームの第１のセットを用いて変調され得る。第２の導波路上の第２の分離された光ストリームは、第２の変調された光ストリームを生成するために、第２の導波路に結合された第２のＭＲＭアレイによってデータストリームの第２のセットを用いて変調され得る。第３の導波路上の第３の分離された光ストリームは、第３の変調された光ストリームを生成するために、第３の導波路に結合された第３のＭＲＭアレイによってデータストリームの第３のセットを用いて変調され得る。第４の導波路上の第４の分離された光ストリームは、第４の変調された光ストリームを生成するために、第４の導波路に結合された第４のＭＲＭアレイによってデータストリームの第４のセットを用いて変調され得る。いくつかの態様では、第１、第２、第３、および第４の変調された光ストリームの各々は、約２６０ＧＨｚのチャネル間隔をもつ８つの波長の対応するセットを含み得る。
第１の光出力ストリームを生成するために、第１の変調された光ストリームと第２の変調された光ストリームとが第１の光インターリーバ中で組み合わせられ得、第２の光出力ストリームを生成するために、第３の変調された光ストリームと第４の変調された光ストリームとが第２の光インターリーバ中で組み合わせられ得る。第１および第２の光出力ストリームの各々は、１６個の光チャネルを含み得、光入力ソースのチャネル間隔の２倍である約１３０ＧＨｚのチャネル間隔を有し得る。５０ギガボー（Ｂａｕｄ）を超え得る目標変調速度の場合、チャネル間隔をより小さくすると、変調されるチャネルのスペクトルが重複し得、それにより信号劣化が生じ得るので、さらにチャネルを組み合わせることは望ましくないことがある。
以下の説明では、本開示の完全な理解を与えるために、特定の構成要素、回路、およびプロセスの例など、多数の具体的な詳細が記載されている。本明細書で使用する際、「結合される」という用語は、直接結合されるか、または、１つまたは複数の介在する構成要素または回路によって結合されることを意味する。また、以下の説明では、説明の目的で、例示的な実装形態の完全な理解を与えるために、特定の名称および／または詳細が記載されている。しかしながら、これらの具体的な詳細は、例示的な実装形態を実施するために必要とされないことがあることが当業者に明らかになろう。他の事例では、本開示を不明瞭にすることを回避するために、よく知られている回路およびデバイスがブロック図形式で示されている。
本明細書で説明する様々なバスを介して与えられる信号のいずれも、他の信号と時間多重化され、１つまたは複数の共通バスを介して与えられ得る。さらに、回路要素間またはソフトウェアブロック間の相互接続は、バスとして示されていることもあり、単一の信号線として示されていることもある。バスの各々は代替的に単一の信号線であり得、単一の信号線の各々は代替的にバスであり得、単一のラインまたはバスは、構成要素間の通信のための無数の物理的または論理的な機構のうちの任意の１つまたは複数を表し得る。例示的な実装形態は、本明細書で説明する特定の例に限定されると解釈されるべきでなく、むしろ、添付の特許請求の範囲によって定義されるすべての実装形態をそれらの範囲内に含むと解釈されるべきである。
図１は、いくつかの実装形態による、例示的なフォトニクス集積回路（ＩＣ）１００の一部分のブロック図である。フォトニクスＩＣ１００は、第１の数（Ｎ個）の光変調回路１１０（１）～１１０（Ｎ）と、第２の数（Ｍ個）の光検出回路１２０（１）～１２０（Ｍ）とを含み得、第１の数Ｎおよび第２の数Ｍの各々は、任意の好適な、０でない整数であり得る。光変調回路１１０（１）～１１０（Ｎ）の各々は、複数のイグレスデータチャネル（Ｄｅｇｒ）に結合された電気入力を含み得、光入力ソース（ＯＳｉｎ）に結合された光入力を含み得、光イグレスリンク（Ｌｅｇｒ）のペアに結合された光出力を含み得る。簡単のために図１に示されていないが、光変調回路１１０（１）～１１０（Ｎ）の各々は、第１のフォトニックＩ／Ｏセルによって、関連付けられた光入力ソースＯＳｉｎに結合され得、第２および第３のフォトニックＩ／Ｏセルによって光イグレスリンクＬｅｇｒの関連付けられたペアに結合され得る。光入力ソースＯＳｉｎは、フォトニクスＩＣ１００上に集積され得るか、またはフォトニクスＩＣ１００の外部の光ファイバーを介して受信され得る。
いくつかの実装形態では、光変調回路１１０（１）～１１０（Ｎ）の各々は、関連付けられた入力データチャネル（Ｄｉｎ）上に与えられる複数のデータストリームを受信し得、光入力ソース（ＯＳｉｎ）からの光入力を受信し得、複数の受信されたデータストリームに関連付けられたデータを含んでいる１つまたは複数の変調された光信号を生成するために、複数の受信されたデータストリームを用いて光入力を変調するように構成され得る。いくつかの態様では、光変調回路１１０（１）～１１０（Ｎ）の各々は、対応する複数の受信されたデータストリームに関連付けられたデータを用いて光入力を変調するための（簡単のために図１に示されていない）複数のマイクロリング変調器を含み得る。光変調回路１１０（１）～１１０（Ｎ）の各々によって生成された１つまたは複数の変調された光信号は、１つまたは複数の他の回路またはデバイス（簡単のために図示せず）への送信のための光イグレスリンクＬｅｇｒの対応するペアに与えられ得る。
図１の例示的な実装形態では、光変調回路１１０（１）～１１０（Ｎ）の各々は、３２個の関連付けられたイグレス（または送信）データチャネル（Ｄｅｇｒ）を介して３２個の独立したデータストリームを受信し得、関連付けられた光入力ソースＯＳｉｎから３２個の均等に離間した波長を有する変調されていない光を受信し得、複数のマイクロリング変調器を使用して、受信された光入力ソースの対応する波長上に３２個の独立したデータストリームを変調し得る。いくつかの実装形態では、光変調回路１１０（１）～１１０（Ｎ）の各々は、１つの光イグレスリンクＬｅｇｒを通る送信のための１６個の変調された光チャネルのグループを組み合わせ得、それにより、図１の光変調回路１１０（１）～１１０（Ｎ）の各々が、光イグレス（または送信）リンクＬｅｇｒの対応するペア上の送信のための３２個の光チャネルを変調し、組み合わせることが可能になり得る。たとえば、第１の光変調回路１１０（１）は、第１の光源ＯＳｉｎ、１によって与えられた光入力上に、イグレスデータチャネルの第１のセットＤｅｇｒ、１を介して受信された３２個の独立したデータストリームを変調し得、光イグレスリンクの対応するペアＬｅｇｒ、１－１およびＬｅｇｒ、２－１上の送信のための変調された光信号の２つのグループを生成し得る。同様に、Ｎ番目の光変調回路１１０（Ｎ）は、Ｎ番目の光入力ソースＯＳｉｎ、Ｎによって与えられた光入力上に、イグレスデータチャネルのＮ番目のセットＤｅｇｒ、Ｎを介して受信された３２個の独立したデータストリームを変調し得、光イグレスリンクの対応するペアＬｅｇｒ、Ｎ－１およびＬｅｇｒ、Ｎ－２上の送信のための変調された光信号の２つのグループを生成し得る。
他の実装形態では、光変調回路１１０（１）～１１０（Ｎ）の各々は、他の好適な数のデータストリームと光波長とを受信し得、他の数の光リンクに結合され得、および／または、１つまたは複数の光イグレスリンクを通る送信のための複数の光チャネルを変調し、組み合わせるために好適な他の回路を含み得る。
光検出回路１２０（１）～１２０（Ｍ）の各々は、関連付けられた光イングレスリンク（Ｌｉｎｇ）に結合された光入力を含み得、いくつかのイングレスデータチャネル（Ｄｉｎｇ）に結合された電気出力を含み得る。簡単のために図１に示されていないが、光検出回路１２０（１）～１２０（Ｍ）の各々は、対応するフォトニックＩ／Ｏセルによって、関連付けられた光イングレスリンクＬｉｎｇに結合され得る。いくつかの実装形態では、光検出回路１２０（１）～１２０（Ｍ）の各々は、関連付けられた光イングレスリンクＬｉｎｇ上に与えられた変調された光信号を受信し得、受信された変調された光信号中に包含されたデータを復号するために、受信された変調された光信号を復調するように構成され得る。いくつかの態様では、光検出回路１２０（１）～１２０（Ｍ）の各々は、受信されたデータを、関連付けられたイングレスデータチャネルＤｉｎｇに複数のデータストリームとして与え得る。
図１の例示的な実装形態では、光検出回路１２０（１）～１２０（Ｍ）の各々は、１６個のチャネルを有する変調された光信号を受信し得、イングレスデータチャネルＤｉｎｇの対応するセット上への出力のための１６個のデータストリームを生成するために、受信された光信号を復調するように構成され得る。いくつかの態様では、１６個のデータストリームの各々は、関連付けられた光イングレスリンクＬｉｎｇから受信された変調された光信号の１６個のチャネルのうちの対応するチャネルから抽出されたデータを含み得る。たとえば、第１の光検出回路１２０（１）は、イングレスデータチャネルの第１のセットＤｉｎｇ、１上への出力のための１６個の別個のデータストリームを生成するために、第１の光イングレスリンクＬｉｎｇ、１から受信された光信号の１６個のチャネル上に符号化されたデータを復調し得、以下同様に、Ｍ番目の光復調回路１２０（Ｍ）は、イングレスデータチャネルのＭ番目のセットＤｉｎｇ、Ｍ上への出力のための１６個の別個のデータストリームを生成するために、Ｍ番目の光イングレスリンクＬｉｎｇ、Ｍから受信された光信号の１６個のチャネル上に符号化されたデータを復調し得る。
図２Ａは、いくつかの実装形態による、例示的な光変調回路２００のブロック図である。図１の光変調回路１１０（１）～１１０（Ｎ）の一例であり得る光変調回路２００は、関連付けられた光源Ｌｉｎからの光入力ソースＯＳｉｎを受信するための第１の入力を含み得、関連付けられたイグレスデータチャネルＤｅｇｒからのデータセットＤＳ１～ＤＳ４として与えられる複数のデータストリームを受信するための第２の入力を含み得、それぞれの光イグレスリンクＬｅｇｒ、１およびＬｅｇｒ、２上に２つの光出力ストリームＯＳｏｕｔ１およびＯＳｏｕｔ２を与えるための出力を含み得る。図２Ａの例では、光変調回路２００は、第１のチャネルデインターリーバ２１０と、第２のチャネルデインターリーバのペア２２０（１）～２２０（２）と、いくつかのマイクロリング変調器（ＭＲＭ）アレイ２３０（１）～２３０（４）と、いくつかの光インターリーバ２４０（１）～２４０（２）とを含むことが示されている。第１のチャネルデインターリーバ２１０は、光入力ソースＯＳｉｎを受信するための入力を含み、チャネルデインターリーバ２２０（１）に結合された第１の出力を含み、チャネルデインターリーバ２２０（２）に結合された第２の出力を含む。チャネルデインターリーバ２２０（１）は、第１のＭＲＭアレイ２３０（１）に結合された第１の出力を含み、第２のＭＲＭアレイ２３０（２）に結合された第２の出力を含む。チャネルデインターリーバ２２０（２）は、第３のＭＲＭアレイ２３０（３）に結合された第１の出力を含み、第４のＭＲＭアレイ２３０（４）に結合された第２の出力を含む。第１および第２のＭＲＭアレイ２３０（１）～２３０（２）の各々は、第１の光チャネルインターリーバ２４０（１）に結合された出力を含み、第３および第４のＭＲＭアレイ２３０（３）～２３０（４）の各々は、第２の光チャネルインターリーバ２４０（２）に結合された出力を含む。第１の光チャネルインターリーバ２４０（１）は、第１の光イグレスリンクＬｅｇｒ、１に結合された出力を含み、第２の光チャネルインターリーバ２４０（２）は、第２の光イグレスリンクＬｅｇｒ、２に結合された出力を含む。
光入力ソースＯＳｉｎは、対応する複数のデータストリームがそれの上で変調され得る、複数の光波長を与え得る。光イグレスリンクＬｅｇｒ、１およびＬｅｇｒ、２の各々は、対応する複数の光信号がそれの上で送信され得る、複数の光チャネルを与え得る。本開示の様々な態様によれば、光変調回路２００は、イグレス光リンクＬｅｇｒ、１およびＬｅｇｒ、２を介して送信され得るいくつかの変調された光チャネルを生成するために、対応するデータストリームに関連付けられたデータを用いて光入力ソースＯＳｉｎの光波長の各々の上の光信号を符号化するように構成され得る。いくつかの実装形態では、光入力ソースＯＳｉｎは、３２個の独立したデータストリームがそれの上で光変調回路２００によって変調され得る、３２個の波長を与え得、イグレスデータチャネルＤｅｇｒは、最大３２個の独立したデータストリームがそれの上で光変調回路２００によって受信され得る、３２個のチャネルを与え得る。そのような実装形態では、光変調回路２００は、光イグレスリンクＬｅｇｒ、１およびＬｅｇｒ、２上の送信のための変調された光信号の２つのグループを生成するために、対応するデータストリームからのデータを用いて３２個の入力された光波長の各々を変調するように構成され得る。いくつかの態様では、光変調回路２００は、第１の光イグレスリンクＬｅｇｒ、１上の第１の光出力ストリームＯＳｏｕｔ１としての送信のために１６個の変調された光信号の第１のグループを組み合わせるように構成され得、第２の光イグレスリンクＬｅｇｒ、２上の第２の光出力ストリームＯＳｏｕｔ２としての送信のために１６個の変調された光信号の第２のグループを組み合わせるように構成され得る。
光入力ソースＯＳｉｎに関連付けられた光チャネルの各々は、別個の波長によって特徴付けられ得、隣接する光チャネルから一定のチャネル間隔だけ離間され得る。同様に、光イグレスリンクＬｅｇｒ、１およびＬｅｇｒ、２に関連付けられた光チャネルの各々は、別個の波長によって特徴付けられ得、隣接する光チャネルから一定のチャネル間隔だけ離間され得る。いくつかの実装形態では、光入力ソースＯＳｉｎは、約６５ＧＨｚのチャネル間隔をもつ３２個の独立した光波長を与え得、第１および第２の光イグレスリンクＬｅｇｒ、１およびＬｅｇｒ、２の各々は、約１３０ＧＨｚのチャネル間隔をもつ１６個の独立した光チャネルを与え得る。
例示的な動作において、第１のチャネルデインターリーバ２１０は、第１の光ストリーム２１１および第２の光ストリーム２１２を生成するために、受信された光入力ソースＯＳｉｎを分離し得る。いくつかの実装形態では、第１の光ストリーム２１１は光入力ソースＯＳｉｎの「奇数」番号の光チャネルを含み得、第２の光ストリーム２１２は光入力ソースＯＳｉｎの「偶数」番号の光チャネルを含み得る。たとえば、光入力ソースＯＳｉｎが３２個の光チャネルＣＨ１～ＣＨ３２を含む実装形態では、第１の光ストリーム２１１は、光入力ソースＯＳｉｎの奇数番号の光チャネルＣＨ１、ＣＨ３、ＣＨ５、以下同様にＣＨ３１までを含み得、第２の光ストリーム２１２は、光入力ソースＯＳｉｎの偶数番号の光チャネルＣＨ２、ＣＨ４、ＣＨ６、以下同様にＣＨ３２までを含み得る。第１の光ストリーム２１１および第２の光ストリーム２１２の各々が光入力ソースＯＳｉｎの交互光チャネルを含むように光入力ソースＯＳｉｎを分離することによって、第１の光ストリーム２１１および第２の光ストリーム２１２の各々の内部のチャネル間隔は光入力ソースＯＳｉｎのチャネル間隔の２倍になり得る。したがって、光入力ソースＯＳｉｎのチャネル間隔が約６５ＧＨｚである実装形態の場合、第１の光ストリーム２１１および第２の光ストリーム２１２の各々の内部のチャネル間隔は約１３０ＧＨｚになり得る。本明細書に記載される光チャネル番号は、光入力ソースＯＳｉｎ内の連続する光チャネルを列挙し得、いずれかの特定の光チャネルをいずれかの特定の周波数または波長に限定するものではないことを理解されたい。他の実装形態では、第１の光ストリーム２１１は光入力ソースＯＳｉｎの偶数番号の光チャネルを含み得、第２の光ストリーム２１２は光入力ソースＯＳｉｎの奇数番号の光チャネルを含み得る。
チャネルデインターリーバ２２０（１）は、第１の分離された光ストリーム２２１および第２の分離された光ストリーム２２２を生成するために第１の光ストリーム２１１を分離し得る。いくつかの実装形態では、第１の分離された光ストリーム２２１は第１の光ストリーム２１１の交互チャネルの第１のセットを含み得、第２の分離された光ストリーム２２２は第１の光ストリーム２１１の交互チャネルの第２のセットを含み得る。他の実装形態では、第１の分離された光ストリーム２２１は第１の光ストリーム２１１の交互チャネルの第２のセットを含み得、第２の分離された光ストリーム２２２は第１の光ストリーム２１１の交互チャネルの第１のセットを含み得る。このようにして、第１の分離された光ストリーム２２１および第２の分離された光ストリーム２２２の各々は第１の光ストリーム２１１の交互光チャネルを含み得、それにより、第１の分離された光ストリーム２２１および第２の分離された光ストリーム２２２の各々の内部のチャネル間隔が第１の光ストリーム２１１のチャネル間隔の２倍になることが可能になり得る。したがって、第１の光ストリーム２１１のチャネル間隔が約１３０ＧＨｚである実装形態の場合、第１の分離された光ストリーム２２１および第２の分離された光ストリーム２２２の各々の内部のチャネル間隔は約２６０ＧＨｚであり得る。
同様に、チャネルデインターリーバ２２０（２）は、第３の分離された光ストリーム２２３および第４の分離された光ストリーム２２４を生成するために第２の光ストリーム２１２を分離し得る。いくつかの実装形態では、第３の分離された光ストリーム２２３は第２の光ストリーム２１２の交互チャネルの第１のセットを含み得、第４の分離された光ストリーム２２４は第２の光ストリーム２１２の交互チャネルの第２のセットを含み得る。他の実装形態では、第３の分離された光ストリーム２２３は第２の光ストリーム２１２の交互チャネルの第２のセットを含み得、第４の分離された光ストリーム２２４は第２の光ストリーム２１２の交互チャネルの第１のセットを含み得る。このようにして、第３の分離された光ストリーム２２３および第４の分離された光ストリーム２２４の各々は第２の光ストリーム２１２の交互光チャネルを含み得、それにより、第３の分離された光ストリーム２２３および第４の分離された光ストリーム２２４の各々の内部のチャネル間隔が第２の光ストリーム２１２のチャネル間隔の２倍になることが可能になり得る。したがって、第２の光ストリーム２１２のチャネル間隔が約１３０ＧＨｚである実装形態の場合、第３の分離された光ストリーム２２３および第４の分離された光ストリーム２２４の各々の内部のチャネル間隔は約２６０ＧＨｚであり得る。
いくつかの実装形態では、ＭＲＭアレイ２３０（１）～２３０（４）の各々は、対応するデータストリームからのデータを用いて、関連付けられた光信号を変調するように構成された（簡単のために図２Ａに示されていない）複数のマイクロリング変調器を含み得る。ＭＲＭアレイ２３０（１）～２３０（４）内に与えられたマイクロリング変調器は、対応するデータストリームからのデータを用いて光チャネル（たとえば、光の特定の波長）を変調することができる、シリコンベースの光デバイスであり得る。いくつかの態様では、マイクロリング変調器の各々は、光チャネルがそれの内部に収容され得る波長または周波数の範囲を画定する、隣接する共振間の（波長または周波数における）距離間隔である、自由スペクトル範囲（ＦＳＲ）によって特徴付けられ得る。いくつかの態様では、ＭＲＭアレイ２３０（１）～２３０（４）の各々は約５６Ｇｂｐｓの変調レートを有し得る。したがって、マイクロリング変調器の各々は、そのマイクロリング変調器のＦＳＲ内の波長を有する光チャネルのみを変調し得る。たとえば、５ミクロンの半径を有するマイクロリング変調器は、約１３．５ｎｍに等しいＦＳＲを有し得る。目標チャネルシンボルレートによって規定される、マイクロリングのＱ値（または共振の幅）が最小チャネル間隔を設定する。たとえば、約５６Ｇｂｐｓのシンボルレートを用いると、１３１０ｎｍに近い（またはＯ帯域における）光波長の場合、このチャネル間隔は１．５ｎｍになり得る。このシナリオでは、各ＭＲＭアレイ２３０は８つの波長のみを収容し得る。以下でより詳細に説明するように、光変調回路２００は、上記のマイクロリング変調器が、従来の限界の８つの光チャネルではなく、最大１６個の光チャネルを同時に変調することを可能にし得る様式で、光入力ソースＯＳｉｎ内の光チャネルを分離し得る。
図２Ａに示されているように、データストリームは、たとえば、データセットＤＳ１～ＤＳ４の各々が複数の一意のデータストリームを含むように、それぞれのデータセットＤＳ１～ＤＳ４としてＭＲＭアレイ２３０（１）～２３０（４）に与えられ得る。いくつかの実装形態では、データセットＤＳ１～ＤＳ４の各々は最大８つの一意のデータストリームを含み得、したがって、４つのＭＲＭアレイ２３０（１）～２３０（４）は、チャネルデインターリーバ２２０（１）～２２０（２）によって生成された光信号２２１～２２４上に最大３２個の一意のデータストリームを集合的に変調し得る。そのような実装形態では、ＭＲＭアレイ２３０（１）～２３０（４）の各々は８つのマイクロリング変調器（簡単のために図示せず）を含み得、各変調器は、対応するデータストリームからのデータを用いて１つの光チャネルを変調するように構成される。
第１のＭＲＭアレイ２３０（１）は、第１の分離された光ストリーム２２１と、８つの一意のデータストリームを含んでいる第１のデータセットＤＳ１とを受信し得る。第１のＭＲＭアレイ２３０（１）中に与えられた８つのマイクロリング変調器の各々は、たとえば、８つの変調された光チャネルを含む第１の変調された光ストリーム２３１を生成するために、第１のデータセットＤＳ１中に含まれている８つのデータストリームのうちの対応するデータストリームからのデータを用いて、第１の分離された光ストリーム２２１内の光チャネルのうちの１つを変調し得る。いくつかの実装形態では、第１の変調された光ストリーム２３１は第１の分離された光ストリーム２２１から約２６０ＧＨｚのチャネル間隔を継承し得る。
第２のＭＲＭアレイ２３０（２）は、第２の分離された光ストリーム２２２と、８つの一意のデータストリームを含んでいる第２のデータセットＤＳ２とを受信し得る。第２のＭＲＭアレイ２３０（２）中に与えられた８つのマイクロリング変調器の各々は、たとえば、８つの変調された光チャネルを含む第２の変調された光ストリーム２３２を生成するために、第２のデータセットＤＳ２中に含まれている８つのデータストリームのうちの対応するデータストリームからのデータを用いて、第２の分離された光ストリーム２２２内の光チャネルのうちの１つを変調し得る。いくつかの実装形態では、第２の変調された光ストリーム２３２は第２の分離された光ストリーム２２２から約２６０ＧＨｚのチャネル間隔を継承し得る。
第３のＭＲＭアレイ２３０（３）は、第３の分離された光ストリーム２２３と、８つの一意のデータストリームを含んでいる第３のデータセットＤＳ３とを受信し得る。第３のＭＲＭアレイ２３０（３）中に与えられた８つのマイクロリング変調器の各々は、たとえば、８つの変調された光チャネルを含む第３の変調された光ストリーム２３３を生成するために、第３のデータセットＤＳ３中に含まれている８つのデータストリームのうちの対応するデータストリームからのデータを用いて、第３の分離された光ストリーム２２３内の光チャネルのうちの１つを変調し得る。いくつかの実装形態では、第３の変調された光ストリーム２３３は第３の分離された光ストリーム２２３から約２６０ＧＨｚのチャネル間隔を継承し得る。
第４のＭＲＭアレイ２３０（４）は、第４の分離された光ストリーム２２４と、８つの一意のデータストリームを含んでいる第４のデータセットＤＳ４とを受信し得る。第４のＭＲＭアレイ２３０（４）中に与えられた８つのマイクロリング変調器の各々は、たとえば、８つの変調された光チャネルを含む第４の変調された光ストリーム２３４を生成するために、第４のデータセットＤＳ４中に含まれている８つのデータストリームのうちの対応するデータストリームからのデータを用いて、第４の分離された光ストリーム２２４内の光チャネルのうちの１つを変調し得る。いくつかの実装形態では、第４の変調された光ストリーム２３４は第４の分離された光ストリーム２２４から約２６０ＧＨｚのチャネル間隔を継承し得る。
いくつかの実装形態では、第１の分離された光ストリーム２２１、第２の分離された光ストリーム２２２、第３の分離された光ストリーム２２３、および第４の分離された光ストリーム２２４の各々は、以下でより詳細に説明するような波長分割および多重化（ＷＤＭ）光ストリームであり得る。さらに、いくつかの実装形態では、第１の変調された光ストリーム２３１中および第２の変調された光ストリーム２３２中の変調された光チャネルは、たとえば、第１のチャネルデインターリーバ２１０および第２のチャネルデインターリーバ２２０（１）の動作によって決定される、各光チャネルの波長に基づいて互いからオフセットされ得る。同様に、第３の変調された光ストリーム２３３中および第４の変調された光ストリーム２３４中の変調された光チャネルは、たとえば、第１のチャネルデインターリーバ２１０および第３のチャネルデインターリーバ２２０（２）の動作によって決定される、各光チャネルの波長に基づいて互いからオフセットされ得る。
第１の光インターリーバ２４０（１）は、第１および第２のデータセットＤＳ１～ＤＳ２に関連付けられた１６個のデータストリームの各々によって変調された光入力ソースＯＳｉｎの１６個の奇数光チャネルを含み得る、第１の光出力ストリームＯＳｏｕｔ１を生成するために、第１の変調された光ストリーム２３１と第２の変調された光ストリーム２３２とを組み合わせ得る。いくつかの実装形態では、第１の変調された光ストリーム２３１と第２の変調された光ストリーム２３２との間のチャネルオフセットにより、たとえば、変調されたチャネル間の最小クロストークを用いて第１の光出力ストリームＯＳｏｕｔ１を生成するために、それらのそれぞれのチャネルが互いにインターリーブされることが可能になり得る。結果として、第１の光出力ストリームＯＳｏｕｔ１の光チャネル間のチャネル間隔は約１３０ＧＨｚになり得る。いくつかの態様では、第１の光出力ストリームＯＳｏｕｔ１は高密度波長分割および多重化（ＤＷＤＭ）光ストリームと呼ばれることがある。
同様に、第２の光インターリーバ２４０（２）は、第３および第４のデータセットＤＳ３～ＤＳ４に関連付けられた１６個のデータストリームの各々によって変調された光入力ソースＯＳｉｎの１６個の偶数光チャネルを含み得る、第２の光出力ストリームＯＳｏｕｔ２を生成するために、第３の変調された光ストリーム２３３と第４の変調された光ストリーム２３４とを組み合わせ得る。いくつかの実装形態では、第３の変調された光ストリーム２３３と第４の変調された光ストリーム２３４との間のチャネルオフセットにより、たとえば、変調されたチャネル間の（もしあれば）最小クロストークを用いて第２の光出力ストリームＯＳｏｕｔ２を生成するために、それらのそれぞれのチャネルが互いにインターリーブされることが可能になり得る。結果として、第２の光出力ストリームＯＳｏｕｔ２の光チャネル間のチャネル間隔は約１３０ＧＨｚになり得る。いくつかの態様では、第２の光出力ストリームＯＳｏｕｔ２はＤＷＤＭ光ストリームと呼ばれることがある。
図２Ｂは、いくつかの実装形態による、図２Ａの光変調回路２００の例示的な動作を示す機能図２５０である。６５ＧＨｚのチャネル間隔だけ分離された３２個のチャネルを含む光学的光源ＯＳｉｎは、光信号２１１および２１２を生成するためにチャネルデインターリーバ２１０によって分割される。第１の光信号２１１は、光入力ソースＯＳｉｎの１６個の奇数チャネルを含み、１３０ＧＨｚのチャネル間隔を有し、第２の光信号２１２は、光入力ソースＯＳｉｎの１６個の偶数チャネルを含み、１３０ＧＨｚのチャネル間隔を有する。第１の光信号２１１は、光信号２２１および２２２を生成するためにチャネルデインターリーバ２２０（１）によって分割され、第２の光信号２１２は、光信号２２３および２２４を生成するためにチャネルデインターリーバ２２０（２）によって分割される。光信号２２１～２２４の各々は、たとえば、光信号２２１～２２４の各々が光入力ソースＯＳｉｎの光チャネルの１／４を含むように、２６０ＧＨｚのチャネル間隔だけ分離された８つのチャネルを含む。
光信号２２１の８つのチャネルの各々は、第１の変調された光信号２３１を生成するために第１のＭＲＭアレイ２３０（１）によって一意のデータストリームを用いて変調され、光信号２２２の８つのチャネルの各々は、第２の変調された光信号２３２を生成するために第２のＭＲＭアレイ２３０（２）によって一意のデータストリームを用いて変調され、光信号２２３の８つのチャネルの各々は、第３の変調された光信号２３３を生成するために第３のＭＲＭアレイ２３０（３）によって一意のデータストリームを用いて変調され、光信号２２４の８つのチャネルの各々は、第４の変調された光信号２３４を生成するために第４のＭＲＭアレイ２３０（４）によって一意のデータストリームを用いて変調される。それぞれ、２６０ＧＨｚのチャネル間隔だけ分離された８つの変調された光チャネルを含む、変調された光信号２３１および２３２は、第１の光出力ストリームＯＳＣｏｕｔ１を生成するために第１の光インターリーバ２４０（１）中で組み合わせられる。同様に、それぞれ、２６０ＧＨｚのチャネル間隔だけ分離された８つの変調された光チャネルを含む、変調された光信号２３３および２３４は、第２の光出力ストリームＯＳＣｏｕｔ２を生成するために第２の光インターリーバ２４０（２）中で組み合わせられる。第１および第２の光出力ストリームＯＳＣｏｕｔ１およびＯＳＣｏｕｔ２は、それぞれ、１３０ＧＨｚのチャネル間隔だけ分離された隣接するチャネルをもつ、変調されたデータの１６個のチャネルを含む。したがって、第１および第２の光出力ストリームＯＳＣｏｕｔ１およびＯＳＣｏｕｔ２のチャネル間隔は光入力ソースＯＳｉｎのチャネル間隔の２倍である。
図３は、いくつかの実装形態による、マイクロリング変調器３００の簡略ブロック図である。図２ＡのＭＲＭアレイ２３０（１）～２３０（４）の各々の内部に与えられたマイクロリング変調器の一例であり得る、マイクロリング変調器３００は、１つまたは複数の光波長を有する光入力ソース３０２を受信する導波路３１０に結合され得る。いくつかの実装形態では、マイクロリング変調器３００は、１つの光チャネルに対応する光の特定の波長を変調するように構成され得る。たとえば、光入力ソース３０２は、波長λを有する光チャネルを含み得、マイクロリング変調器３００は、導波路３１０を通って伝搬され得る変調された光出力信号３０６を生成するために、データ３０４を用いてλベースの光チャネルを変調するように構成され得る。
マイクロリング変調器３００は、動作波長の範囲を指定するＦＳＲによって特徴付けられ得、マイクロリング変調器３００のアレイは、ＦＳＲ内の様々な波長を変調するように構成され得る。いくつかの実装形態では、マイクロリング変調器３００は、マイクロリング変調器３００の公称直径に基づいて波長λを変調するように構成され得る。波長λについてマイクロリング変調器３００を選択的に同調させるために、加熱要素（簡単のために図示せず）が使用され得る。
いくつかの実装形態では、マイクロリング変調器３００は、シリコンベースであり得、２２９ＴＨｚに対応する１３１０ｎｍ周辺の波長において動作するように設計され得、約５ミクロンの半径を有し得、約１３．５ｎｍのＦＳＲを有し得る。マイクロリング変調器は５０ＧＢｄ超で動作するように設計され得る。結果として、マイクロリング変調器３００の動作特性は、チャネルデインターリーバのペア２２０（１）～２２０（２）によって生成される光ストリーム２２１～２２４のチャネル間隔のために好適であり得る。他の実装形態では、マイクロリング変調器３００は他の好適な動作特性を有し得る。たとえば、少なくとも１つの他の実装形態では、マイクロリング変調器３００は１３１０ｎｍ以外の波長において動作し得る。
図４は、いくつかの実装形態による、マイクロリング変調器３００の例示的な特性を示す例示的なグラフ４００である。グラフ４００は、図３のマイクロリング変調器３００に関連付けられた複数の送信曲線４０２についての（波長が共振から著しく逸脱したときには１に正規化される）波長の関数としての光出力（透過率）を示す。波長がマイクロリングの共振にあるとき、送信は０に近くなる。送信曲線４０２は、光がマイクロリング変調器３００によって変調され得る様式を示す。たとえば、マイクロリング変調器３００によって変調された光チャネルに対応する波長がライン４０４によって示されている。透過率は、たとえば、リングの導波路中に埋め込まれたＰＮ接合の両端間の電圧を変動させることによって、ライン４０４によって表された光チャネルの波長に対して範囲４１０にわたって調整（たとえば変調）され得る。
隣接する光チャネルに関連付けられた波長もグラフ４００中に示されている。たとえば、ライン４０６は、より小さい波長を有する隣接する光チャネルに関連付けられ得る第１の波長を示し得、ライン４０８は、より大きい波長を有する隣接する光チャネルに関連付けられ得る第２の波長を示し得る。いくつかの実装形態では、隣接する光チャネル間の間隔は、隣接するチャネル上で検出されるクロストークに少なくとも部分的に基づき得る。追加または代替として、隣接する光チャネル間の間隔は、他のマイクロリング変調器によって生じる透過率の損失に少なくとも部分的に基づき得る。
図５は、いくつかの実装形態による、図２Ａの光変調回路２００のための例示的なチャネル割当てのチャート５００である。例示的なチャート５００は、それぞれ１３．５ｎｍのＦＳＲを有する複数のマイクロリング変調器３００を含む、光変調回路２００のＭＲＭアレイ２３０（１）～２３０（４）の各々に基づき、したがって、チャート５００に示されているチャネル割当ては１３．５ｎｍのＦＳＲ内に適合し得る。他のＦＳＲのために他のチャネル割当てが可能であることを理解されたい。
第１のチャネル割当て５１０は、それぞれ１３１０ｎｍ周辺の波長をもつ約１．５ｎｍのチャネル分離（たとえばチャネル間隔）を有する、８つのチャネル５１１～５１８を含む。チャネル５１１～５１８はいずれかの任意の波長に対してオフセットされ得、隣接するチャネルは１．５ｎｍだけオフセットされ得る。いくつかの態様では、１．５ｎｍのチャネル間隔は、図２Ａの光ストリーム２２１～２２４および変調された光ストリーム２３１～２３４に関して上記で説明した１３１０ｎｍにおける２６０ＧＨｚのチャネル間隔に対応し得る。図５の例の場合、第１のチャネル５１１は０ｎｍのチャネルオフセットを有し、第２のチャネル５１２は１．５ｎｍのチャネルオフセットを有し、第３のチャネル５１３は３．０ｎｍのチャネルオフセットを有し、以下同様に、第８のチャネル５１８は１０．５ｎｍのチャネルオフセットを有する。第１のチャネル割当て５１０はまた、図２Ａに関して上記で説明した光チャネル番号に対応する光チャネル番号割当てを含む。たとえば、第１のチャネル５１１は光チャネル１に対応し得、第２のチャネル５１２は光チャネル５に対応し得、第３のチャネル５１３は光チャネル９に対応し得、以下同様に、第８のチャネル５１８は光チャネル２９に対応し得る。いくつかの実装形態では、第１のチャネル割当て５１０は図２Ａの第１の分割された光ストリーム２２１に対応し得、第１のＭＲＭアレイ２３０（１）は、第１のチャネル割当て５１０に示されている光チャネルを変調するように構成され得る。
第２のチャネル割当て５２０は、それぞれ約１．５ｎｍのチャネル幅（たとえばチャネル間隔）を有する、８つのチャネル５２１～５２８を含む。隣接するチャネルは、図２Ａに関して上記で説明した２６０ＧＨｚのチャネル間隔に対応し得る１．５ｎｍだけオフセットされ得る。図５の例の場合、第１のチャネル５２１は０．３７５ｎｍのチャネルオフセットを有し、第２のチャネル５２２は１．８７５ｎｍのチャネルオフセットを有し、第３のチャネル５２３は３．３７５ｎｍのチャネルオフセットを有し、以下同様に、第８のチャネル５２８は１０．８７５ｎｍのチャネルオフセットを有する。第２のチャネル割当て５２０はまた、図２Ａに関して上記で説明した光チャネル番号に対応する光チャネル番号割当てを含む。たとえば、第１のチャネル５２１は光チャネル２に対応し得、第２のチャネル５２２は光チャネル６に対応し得、第３のチャネル５２３は光チャネル１０に対応し得、以下同様に、第８のチャネル５２８は光チャネル３０に対応し得る。いくつかの実装形態では、第２のチャネル割当て５２０は図２Ａの第２の分割された光ストリーム２２２に対応し得、第２のＭＲＭアレイ２３０（２）は、第２のチャネル割当て５２０に示されている光チャネルを変調するように構成され得る。
第３のチャネル割当て５３０は、それぞれ約１．５ｎｍのチャネル幅（たとえばチャネル間隔）を有する、８つのチャネル５３１～５３８を含む。隣接するチャネルは、図２Ａに関して上記で説明した２６０ＧＨｚのチャネル間隔に対応し得る１．５ｎｍだけオフセットされ得る。図５の例の場合、第１のチャネル５３１は０．７５ｎｍのチャネルオフセットを有し、第２のチャネル５３２は２．２５ｎｍのチャネルオフセットを有し、第３のチャネル５３３は３．７５ｎｍのチャネルオフセットを有し、以下同様に、第８のチャネル５３４は１１．２５ｎｍのチャネルオフセットを有する。第３のチャネル割当て５３０はまた、図２Ａに関して上記で説明した光チャネル番号に対応する光チャネル番号割当てを含む。たとえば、第１のチャネル５３１は光チャネル３に対応し得、第２のチャネル５３２は光チャネル７に対応し得、第３のチャネル５３３は光チャネル１１に対応し得、以下同様に、第８のチャネル５３８は光チャネル３１に対応し得る。いくつかの実装形態では、第３のチャネル割当て５３０は図２Ａの第３の分割された光ストリーム２２３に対応し得、第３のＭＲＭアレイ２３０（３）は、第３のチャネル割当て５３０に示されている光チャネルを変調するように構成され得る。
第４のチャネル割当て５４０は、それぞれ約１．５ｎｍのチャネル幅（たとえばチャネル間隔）を有する、８つのチャネル５４１～５４８を含む。隣接するチャネルは、図２Ａに関して上記で説明した２６０ＧＨｚのチャネル間隔に対応し得る１．５ｎｍだけオフセットされ得る。図５の例の場合、第１のチャネル５４１は１．１２５ｎｍのチャネルオフセットを有し、第２のチャネル５４２は２．６２５ｎｍのチャネルオフセットを有し、第３のチャネル５４３は４．１２５ｎｍのチャネルオフセットを有し、以下同様に、第８のチャネル５４８は１１．６２５ｎｍのチャネルオフセットを有する。第４のチャネル割当て５４０はまた、図２Ａに関して上記で説明した光チャネル番号に対応する光チャネル番号割当てを含む。たとえば、第１のチャネル５４１は光チャネル４に対応し得、第２のチャネル５４２は光チャネル８に対応し得、第３のチャネル５４３は光チャネル１２に対応し得、以下同様に、第８のチャネル５４８は光チャネル３２に対応し得る。いくつかの実装形態では、第４のチャネル割当て５４０は図２Ａの第４の分割された光ストリーム２２４に対応し得、第４のＭＲＭアレイ２３０（４）は、第４のチャネル割当て５４０に示されている光チャネルを変調するように構成され得る。
チャネル割当て５１０、５２０、５３０、および５４０に関して説明したチャネル幅およびチャネルオフセットは例示的であり、限定的なものではないことを当業者は認識しよう。他のチャネル幅およびオフセットが可能である。たとえば、これらのチャネル幅に関連するクロストークおよび挿入損失が、隣接するチャネルにほとんどまたはまったく影響を及ぼさないという条件で、他のチャネル幅が実現可能である。さらに、８つの隣接するチャネルのためのチャネル割当てが、関連付けられたマイクロリング変調器のＦＳＲとともに維持されるという条件で、他のチャネル幅およびオフセットが実現可能である。
図６は、いくつかの実装形態による、例示的なＭＲＭアレイ６００のブロック図である。ＭＲＭアレイ６００は、図２ＡのＭＲＭアレイ２３０（１）～２３０（４）のうちの１つまたは複数の一例であり得る。ＭＲＭアレイ６００は、８つのマイクロリング変調器６０１～６０８と、導波路６２０とを含み得る。マイクロリング変調器６０１～６０８の各々は、８つのデータストリーム６１１～６１８の各々を受信するための入力を含み得、導波路６２０に結合された出力を含み得る。たとえば、第１のマイクロリング変調器６０１は第１のデータストリーム６１１を受信し得、第２のマイクロリング変調器６０２は第２のデータストリーム６１２を受信し得、以下同様に、第８のマイクロリング変調器６０８は第８のデータストリーム６１８を受信し得る。本明細書における説明の目的で、マイクロリング変調器６０１～６０８の各々は、シリコンベースであり得、約１３．５ｎｍのＦＳＲを有し得、約５ミクロンの半径を有し得る。
いくつかの実装形態では、ＭＲＭアレイ６００は、図５に示されているチャネル割当てのうちの１つに従って光チャネルを変調するように構成され得る。いくつかの態様では、ＭＲＭアレイ６００は、第１のチャネル割当て５１０に従って光チャネルを変調するようにマイクロリング変調器６０１～６０８を構成することによって、第１の分割された光ストリーム２２１の光チャネルを変調するように構成され得る。たとえば、第１のマイクロリング変調器６０１は、光チャネル１を変調するように構成され得、第２のマイクロリング変調器６０２は、光チャネル５を変調するように構成され得、以下同様に、第８のマイクロリング変調器６０８は、光チャネル２９を変調するように構成され得る。
他の態様では、ＭＲＭアレイ６００は、第２のチャネル割当て５２０に従って光チャネルを変調するようにマイクロリング変調器６０１～６０８を構成することによって、第２の分割された光ストリーム２２２の光チャネルを変調するように構成され得る。たとえば、第１のマイクロリング変調器６０１は、光チャネル２を変調するように構成され得、第２のマイクロリング変調器６０２は、光チャネル６を変調するように構成され得、以下同様に、第８のマイクロリング変調器６０８は、光チャネル３０を変調するように構成され得る。
他の態様では、ＭＲＭアレイ６００は、第３のチャネル割当て５３０に従って光チャネルを変調するようにマイクロリング変調器６０１～６０８を構成することによって、第３の分割された光ストリーム２２３の光チャネルを変調するように構成され得る。たとえば、第１のマイクロリング変調器６０１は、光チャネル３を変調するように構成され得、第２のマイクロリング変調器６０２は、光チャネル７を変調するように構成され得、以下同様に、第８のマイクロリング変調器６０８は、光チャネル３１を変調するように構成され得る。
他の態様では、ＭＲＭアレイ６００は、第４のチャネル割当て５４０に従って光チャネルを変調するようにマイクロリング変調器６０１～６０８を構成することによって、第４の分割された光ストリーム２２４の光チャネルを変調するように構成され得る。たとえば、第１のマイクロリング変調器６０１は、光チャネル４を変調するように構成され得、第２のマイクロリング変調器６０２は、光チャネル８を変調するように構成され得、以下同様に、第８のマイクロリング変調器６０８は、光チャネル３２を変調するように構成され得る。
図７は、いくつかの実装形態による、光出力を生成するための例示的な動作７００を示す例示的なフローチャートを示す。図２Ａの光変調回路２００によって実行されるものとして本明細書で説明したが、動作７００は任意の技術的に実現可能なプロセッサ、デバイス、ハードウェアプラットフォームなどによって実行され得る。
光変調回路２００は光入力ソースを第１の光ストリームと第２の光ストリームとに分離し得る（７０１）。いくつかの実装形態では、光入力ソースＯＳｉｎは、チャネルデインターリーバ２１０を使用して第１の光ストリーム２１１と第２の光ストリーム２１２とに分離され得る。いくつかの態様では、第１の光ストリーム２１１は光入力ソースＯＳｉｎの奇数番号の光チャネルを含み得、第２の光ストリーム２１２は光入力ソースＯＳｉｎの偶数番号の光チャネルを含み得る。
光変調回路２００は第１の光ストリームを第１の分離された光ストリームと第２の分離された光ストリームとに分離し得る（７０２）。いくつかの実装形態では、第１の光ストリーム２１１は、チャネルデインターリーバ２２０（１）を使用して第１の分離された光ストリーム２２１と第２の分離された光ストリーム２２２とに分離され得る。いくつかの態様では、第１の分離された光ストリーム２２１は第１の光ストリーム２１１の交互光チャネルの第１のセットを含み得、第２の分離された光ストリーム２２２は第１の光ストリーム２１１の交互光チャネルの第２のセットを含み得、交互光チャネルの第２のセットは交互チャネルの第１のセットとは異なる。
光変調回路２００は、第１の変調された光ストリームを生成するために、第１の分離された光ストリームの光チャネル上にデータストリームの第１のセットを変調し得（７０３）、第２の変調された光ストリームを生成するために、第２の分離された光ストリームの光チャネル上にデータストリームの第２のセットを変調し得る（７０４）。いくつかの実装形態では、第１のＭＲＭアレイ２３０（１）は、第１の変調された光ストリーム２３１を生成するために、第１の分離された光ストリーム２２１の光チャネル上に第１のデータセットＤＳ１に関連付けられたデータストリームを変調し得、第２のＭＲＭアレイ２３０（２）は、第２の変調された光ストリーム２３２を生成するために、第２の分離された光ストリーム２２２の光チャネル上に第２のデータセットＤＳ２に関連付けられたデータストリームを変調し得る。
光変調回路２００は、第１の変調された光ストリームと第２の変調された光ストリームとの組合せに基づいて第１の光出力ストリームを生成し得る（７０５）。いくつかの実装形態では、第１のチャネルインターリーバ２４０（１）は、第１の光出力ストリームＯＳｏｕｔ１を生成するために、第１の変調された光ストリーム２３１と第２の変調された光ストリーム２３２とを組み合わせ得る。
光変調回路２００は第２の光ストリームを第３の分離された光ストリームと第４の分離された光ストリームとに分離し得る（７０６）。いくつかの実装形態では、第２の光ストリーム２１２は、チャネルデインターリーバ２２０（２）を使用して第３の分離された光ストリーム２２３と第４の分割された光ストリーム２２４とに分離され得る。いくつかの態様では、第３の分離された光ストリーム２２３は第２の光ストリーム２１２の交互光チャネルの第１のセットを含み得、第４の分離された光ストリーム２２４は第２の光ストリーム２１２の交互光チャネルの第２のセットを含み得、交互光チャネルの第２のセットは交互チャネルの第１のセットとは異なる。
光変調回路２００は、第３の変調された光ストリームを生成するために、第３の分離された光ストリームの光チャネル上にデータストリームの第３のセットを変調し得（７０７）、第４の変調された光ストリームを生成するために、第４の分離された光ストリームの光チャネル上にデータストリームの第４のセットを変調し得る（７０８）。いくつかの実装形態では、第３のＭＲＭアレイ２３０（３）は、第３の変調された光ストリーム２３３を生成するために、第３の分離された光ストリーム２２３の光チャネル上に第３のデータセットＤＳ３に関連付けられたデータストリームを変調し得、第４のＭＲＭアレイ２３０（４）は、第４の変調された光ストリーム２３４を生成するために、第４の分離された光ストリーム２２４の光チャネル上に第４のデータセットＤＳ４に関連付けられたデータストリームを変調し得る。
光変調回路２００は、第３の変調された光ストリームと第４の変調された光ストリームとの組合せに基づいて第２の光出力ストリームを生成し得る（７０９）。いくつかの実装形態では、第２の光コンバイナ２４０（２）は、第２の光出力ストリームＯＳｏｕｔ２を生成するために、第３の変調された光ストリーム２３３と第４の変調された光ストリーム２３４とを組み合わせ得る。
情報および信号は、様々な異なる技術および技法のいずれかを使用して表され得ることを当業者は諒解しよう。たとえば、上記説明全体にわたって参照され得る、データ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁界もしくは磁性粒子、光場もしくは光学粒子、またはそれらの任意の組合せによって表され得る。
さらに、本明細書で開示した態様に関して説明した様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両者の組合せとして実装され得ることを当業者は諒解しよう。ハードウェアおよびソフトウェアのこの互換性を明らかに示すために、様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップについて、一般にそれらの機能に関して上記で説明した。そのような機能がハードウェアとして実装されるかソフトウェアとして実装されるかは、特定の適用例と、システム全体に課された設計制約とに依存する。当業者らは、各特定の適用例について異なる方法で、説明した機能を実装し得るが、そのような実装決定は、本開示の範囲からの逸脱を生じるものとして解釈されるべきでない。
本明細書で開示した態様に関して説明した、方法、シーケンス、またはアルゴリズムは、ハードウェアにおいて直接実施されるか、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールにおいて実施されるか、または二者の組合せにおいて実施され得る。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭラッチ、フラッシュラッチ、ＲＯＭラッチ、ＥＰＲＯＭラッチ、ＥＥＰＲＯＭラッチ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、または当技術分野で知られている任意の他の形態の記憶媒体中に常駐し得る。例示的な記憶媒体は、プロセッサが、記憶媒体から情報を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合される。代替として、記憶媒体はプロセッサと一体であり得る。
上記の明細書では、例示的な実装形態の特定の例示的な実装形態を参照しながら、例示的な実装形態について説明した。しかしながら、添付の特許請求の範囲に記載されている開示のより広い範囲から逸脱することなく、様々な改変および変更がそれらの実装形態に行われ得ることが明らかになろう。本明細書および図面は、したがって、限定的な意味ではなく、例示的な意味で考えられるべきである。

Claims (15)

  1. 複数の光チャネルまたは光波長を含む光入力ソースを受信するための入力端子と、
    前記光入力ソースを第１の光ストリームと第２の光ストリームとに分離するように構成された第１のチャネルデインターリーバと、
    前記第１の光ストリームを第１の分離された光ストリームと第２の分離された光ストリームとに分離するように構成された第２のチャネルデインターリーバと、
    第１の変調された光ストリームを生成するために、前記第１の分離された光ストリームの光チャネル上にデータストリームの第１のセットを変調するように構成された第１のマイクロリング変調（ＭＲＭ）アレイと、
    第２の変調された光ストリームを生成するために、前記第２の分離された光ストリームの光チャネル上にデータストリームの第２のセットを変調するように構成された第２のＭＲＭアレイと、
    前記第１および第２の変調された光ストリームに基づいて第１の光出力ストリームを生成するように構成された第１の光インターリーバと
    を備える、光変調回路。
  2. 前記第１の光ストリームが前記光入力ソースの奇数番号の光チャネルを含み、前記第２の光ストリームが前記光入力ソースの偶数番号の光チャネルを含む、請求項１に記載の光変調回路。
  3. 前記第１の分離された光ストリームが前記第１の光ストリームの交互光チャネルの第１のセットを含み、前記第２の分離された光ストリームが前記第１の光ストリームの交互光チャネルの第２のセットを含み、交互光チャネルの前記第１のセットが交互光チャネルの前記第２のセットとは異なる、請求項１に記載の光変調回路。
  4. 前記第１のＭＲＭアレイが、それぞれ、前記第１の分離された光ストリームの対応する光チャネル上にデータストリームの前記第１のセットのうちの関連付けられたデータストリームを変調するように構成された第１の複数のマイクロリング変調器を備え、
    前記第２のＭＲＭアレイが、それぞれ、前記第２の分離された光ストリームの対応する光チャネル上にデータストリームの前記第２のセットのうちの関連付けられたデータストリームを変調するように構成された第２の複数のマイクロリング変調器を備える、
    請求項１に記載の光変調回路。
  5. 前記第１および第２の複数のマイクロリング変調器の各々が少なくとも１３．５ｎｍの自由スペクトル範囲と半径約５ミクロンとを有する、請求項４に記載の光変調回路。
  6. 前記光入力ソースが約６５ＧＨｚのチャネル間隔を有し、前記第１および第２の光ストリームの各々が、前記光入力ソースの前記チャネル間隔の２倍、すなわち約１３０ＧＨｚのチャネル間隔を有し、前記第１および第２の変調された光ストリームの各々が、前記光入力ソースの前記チャネル間隔の４倍、すなわち約２６０ＧＨｚのチャネル間隔を有し、前記第１の光出力ストリームが、前記光入力ソースの前記チャネル間隔の２倍、すなわち約１３０ＧＨｚのチャネル間隔を有する、請求項１に記載の光変調回路。
  7. 前記第２の光ストリームを第３の分離された光ストリームと第４の分離された光ストリームとに分離するように構成された第３のチャネルデインターリーバと、
    第３の変調された光ストリームを生成するために、前記第３の分離された光ストリームの光チャネル上にデータストリームの第３のセットを変調するように構成された第３のＭＲＭアレイと、
    第４の変調された光ストリームを生成するために、前記第４の分離された光ストリームの光チャネル上にデータストリームの第４のセットを変調するように構成された第４のＭＲＭアレイと、
    前記第３および第４の変調された光ストリームに基づいて第２の光出力ストリームを生成するように構成された第２の光インターリーバと
    をさらに備える、請求項１に記載の光変調回路。
  8. 複数の光チャネルまたは光波長を含む光入力ソースを受信するための入力端子と、
    前記入力端子に結合されたいくつかの光変調回路と、
    前記入力端子に結合されたいくつかの光検出回路と
    を備える、フォトニクス集積回路であって、前記光変調回路の各々が、
    前記光入力ソースを第１の光ストリームと第２の光ストリームとに分離するように構成された第１のチャネルデインターリーバと、
    前記第１の光ストリームを第１の分離された光ストリームと第２の分離された光ストリームとに分離するように構成された第２のチャネルデインターリーバと、
    前記第２の光ストリームを第３の分離された光ストリームと第４の分離された光ストリームとに分離するように構成された第３のチャネルデインターリーバと、
    それぞれ、第１の変調された光ストリーム、第２の変調された光ストリーム、第３の変調された光ストリーム、および第４の変調された光ストリームの各々を生成するために、前記分離された光ストリームのうちの対応する分離された光ストリームの光チャネル上にデータストリームの一意のセットを変調するように構成された複数のマイクロリング変調（ＭＲＭ）アレイと、
    前記第１および第２の変調された光ストリームに基づいて第１の光出力ストリームを生成するように構成された第１の光インターリーバと、
    前記第３および第４の変調された光ストリームに基づいて第２の光出力ストリームを生成するように構成された第２の光インターリーバと
    を備える、フォトニクス集積回路。
  9. 前記第１の光ストリームが前記光入力ソースの奇数番号の光チャネルを含み、前記第２の光ストリームが前記光入力ソースの偶数番号の光チャネルを含む、請求項８に記載のフォトニクス集積回路。
  10. 前記第１の分離された光ストリームが前記第１の光ストリームの交互光チャネルの第１のセットを含み、
    前記第２の分離された光ストリームが前記第１の光ストリームの交互光チャネルの第２のセットを含み、
    前記第３の分離された光ストリームが前記第２の光ストリームの交互光チャネルの第１のセットを含み、
    前記第４の分離された光ストリームが前記第２の光ストリームの交互光チャネルの第２のセットを含む、請求項８に記載のフォトニクス集積回路。
  11. 前記複数のＭＲＭアレイの各々が、前記分離された光ストリームのうちの対応する光ストリーム上に前記一意のデータストリームのうちの関連付けられたデータストリームを変調するように構成されたいくつかのマイクロリング変調器を備える、請求項８に記載のフォトニクス集積回路。
  12. 前記光入力ソースが約６５ＧＨｚのチャネル間隔を有し、前記第１および第２の光ストリームの各々が約１３０ＧＨｚのチャネル間隔を有し、前記変調された光ストリームの各々が約２６０ＧＨｚのチャネル間隔を有し、前記光出力ストリームの各々が約１３０ＧＨｚのチャネル間隔を有する、請求項８に記載のフォトニクス集積回路。
  13. 前記光入力ソースが３２個の光チャネルを含み、前記第１および第２の光ストリームの各々が１６個の光チャネルを含み、前記変調された光ストリームの各々が８つの光チャネルを含み、前記光出力ストリームの各々が１６個の光チャネルを含む、請求項１２に記載のフォトニクス集積回路。
  14. 光入力ソースを第１の光ストリームと第２の光ストリームとに分離することと、
    前記第１の光ストリームを第１の分離された光ストリームと第２の分離された光ストリームとに分離することと、
    第１の変調された光ストリームを生成するために、前記第１の分離された光ストリームの光チャネル上にデータストリームの第１のセットを変調することと、
    第２の変調された光ストリームを生成するために、前記第２の分離された光ストリームの光チャネル上にデータストリームの第２のセットを変調することと、
    前記第１の変調された光ストリームと前記第２の変調された光ストリームとの組合せに基づいて第１の光出力ストリームを生成することと
    を含む、方法。
  15. 前記第２の光ストリームを第３の分離された光ストリームと第４の分離された光ストリームとに分離することと、
    第３の変調された光ストリームを生成するために、前記第３の分離された光ストリームの光チャネル上にデータストリームの第３の第１のセットを変調することと、
    第４の変調された光ストリームを生成するために、前記第４の分離された光ストリームの光チャネル上にデータストリームの第４のセットを変調することと、
    前記第３の変調された光ストリームと前記第４の変調された光ストリームとの組合せに基づいて第２の光出力ストリームを生成することと
    をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
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