JP5450805B2 - 多波長光信号を逆多重化するシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の波長を含む任意の伝送フォーマットに対応する多波長光信号を逆多重化することに関し、これらの波長は、別個のストリームに分離されうる、または、差動検出（differential detection）スキームに従って検出されうる成分を含む。

多波長光信号伝送は、光ネットワークを通した通信のために広く使用されている。こうした伝送の一例は、信号が複数の光搬送波によって転送される波長分割多重（Wavelength Division multiplex）（ＷＤＭ）伝送である。あるタイプのこうした伝送では、個々の光搬送波の一部または全ては、検出のために別個の複数のサブストリームまたは成分に分離されうる複数のストリームを含む信号を転送してもよい。信号の生成および転送プロセス中にサブストリームが存在しなくても、サブストリームは、たとえば受信側で生成されて、差動検出スキームから利益を受けうる。

本明細書では、成分という用語は、少なくとも１つの光波長によって転送される情報の一部を指すものとし、複数の成分は、特定の波長または複数の波長によって搬送される情報全体量の一部または全体を形成してもよい。こうした成分の例は、復調されたＱＰＳＫ信号の振幅変調信号およびその相補的コピー、差動直交位相シフトキーイング（differential quadrature-phase shift keying）（ＤＱＰＳＫ）信号の同位相および直交位相成分、または、偏光多重化信号の２つの直交偏光成分である。成分は、入来する元の信号中に常に存在する可能性があるのではなく、伝送プロセスの一定のステップにおいて生成される可能性があることを当業者は理解するであろう。たとえば、ＱＰＳＫ信号の相補的成分は、元の信号中に、また、伝送ラインに沿って明示的に存在するのではなく、受信する前のフィルタリング・ステップにおいて生成されてもよい。

同様に、本明細書では、「分離可能ストリーム（separable stream）」に対する言及は、少なくとも１つのカテゴリによって、たとえば変調のタイプまたは偏光状態によって区別され複数の成分に分離されることが可能な波長のストリームを指すものと理解され、一方、「差動検出（differential detection）」（「平衡検出（balanced detection）」としても知られる）に対する言及は、全体の検出感度が改善されるような、信号およびその相補物の同時検出に基づく検出技法を指すものとして理解される。

こうした分離可能な複数の波長ストリームの一例は、高速伝送、たとえば光通信ネットワークで使用されるＤＱＰＳＫ変調フォーマットに基づく。こうした分離可能な複数の波長ストリームの別の例は、偏光多重化ＷＤＭ信号による。さらなる例は、上述したＤＱＰＳＫ信号と偏光多重化ＷＤＭ信号の組合せであってよい。波長が差動検出スキームに従って検出されうる成分を含む、前記複数の波長の一例は、直交位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）フォーマットによって変調されるＷＤＭ信号である。同様に、上述したＱＰＳＫ信号と偏光多重化ＷＤＭ信号の組合せが可能であってもよい。コヒーレント伝送フォーマットに基づく信号はまた、差動検出スキームに従って検出されうる成分を含むと考えられてもよい。

複数の波長の、その成分への逆多重化は、時として、複数の離散的コンポーネントを使用することによって通常実施され、各コンポーネントは、個々の光搬送波に通常専用であり、最良の検出結果を得るために、周波数、振幅、位相などにおいて個々にどうにかして制御されなければならない。これは、全ての逆多重化要素を、熱的に、光学的に、または電気的になどで調節するために、複数の別個の制御回路を必要とする。

複数の離散的要素を必要とする結果として、従来のデマルチプレクサ（demultiplexer）は、比較的大きな設置面積ならびに比較的高い電力消費および消失を必要とすることになり、それは望ましくない、こうした離散的要素を使用することについての別の欠点は、逆多重化用の全体の構成を単一の光集積回路内に統合するという困難さまたはさらに実際的不可能性にある。

しかし、光デバイスを製造することにおける最新の傾向は、反対の要件、すなわち、デバイス全体の設置面積および電力消費を最小にすることと共に、こうしたコンポーネントの集積回路内への集積をできる限り簡略化することを目指している。

図１ａは、単一光デマルチプレクサ（たとえば、アレイ導波路格子（arrayed waveguide grating）（ＡＷＧ）と、それに続く遅延フィルタのアレイである）を使用して、ＱＰＳＫタイプ信号のＷＤＭストリームを逆多重化する従来の構成の例示的な略図である。

図１ａに示すように、差動検出スキームによって検出されることが可能なＱＰＳＫ複数波長を含む、ＷＤＭ信号などの入力信号Ｓは、１×Ｎ ＡＷＧデマルチプレクサ１０に入力される。したがって、ＱＰＳＫ波長は、逆多重化され、複数の被変調搬送波Ｓ_１、Ｓ_２、・・・、Ｓ_ＮでＡＷＧデマルチプレクサ１０から出力される。出力される波長Ｓ_１、Ｓ_２、・・・、Ｓ_Ｎは、その後、各遅延フィルタ１１_１、１１_２、・・・、１１_Ｎに入力される。遅延フィルタ１１_１、１１_２、・・・、１１_Ｎは、入来する信号を、波長の主成分と相補的成分に分離することを担当する。

各遅延フィルタは、その後、１つの出力ポートにて主成分Ｓ_１ａ、Ｓ_２ａ、・・・、Ｓ_Ｎａを、別の出力ポートにて相補的成分Ｓ_１ｂ、Ｓ_２ｂ、・・・、Ｓ_Ｎｂを出力する。主成分および相補的成分は、その後、フォトダイオード１２Ｘ_ａ−１２Ｘ_ｂの各対（Ｘ＝１・・・Ｎ）によって検出される。実際には、信号の相補的成分が単に無視され、主信号が、さらなる処理のために維持されてもよいことに留意されたい。これは、差動検出を使用することが、より高い受信感度を可能にし、より高い受信感度は、受信プロセスに対するノイズの影響および他の伝送減損を低減しうる。

図１ｂは、光デマルチプレクサ（たとえば、アレイ導波路格子（ＡＷＧ）と、それに続く電力スプリッタのアレイであり、各電力スプリッタが遅延フィルタの対を伴う、電力スプリッタのアレイである）を使用して、ＤＱＰＳＫタイプ信号を逆多重化する従来の構成の例示的な略図である。２つの遅延フィルタの出力を適切に結合することによって、ＤＱＰＳＫタイプ信号の同位相および直交位相成分が取出される。この図では、同様の要素は、図１ａの要素と同様の参照数字が与えられている。

図１ｂに示すように、空間的に分離可能なＤＱＰＳＫ複数波長を含むＷＤＭ信号などの入力信号Ｓは、１×Ｎ ＡＷＧデマルチプレクサ１０に入力される。したがって、ＤＱＰＳＫ波長は、逆多重化され、複数の被変調光搬送波Ｓ_１、Ｓ_２、・・・、Ｓ_ＮでＡＷＧデマルチプレクサ１０から出力される。出力される波長Ｓ_１、Ｓ_２、・・・、Ｓ_Ｎは、その後、各電力スプリッタ１３_１、１３_２、・・・、１３_Ｎに入力され、被変調搬送波Ｓ_１、Ｓ_２、・・・、Ｓ_Ｎの電力は、それぞれが、遅延フィルタの各対１１_１ｉ−１１_１ｑ、１１_２ｉ−１１_２ｑ、・・・、１１_Ｎｉ−１１_Ｎｑに別々に注入される２つの部分（通常、値が等しい）に分割される。遅延フィルタの各対は、元の信号の同位相および直交位相成分が一対の振幅変調信号に再構成されるように、わずかに異なる遅延応答、通常、一方のフィルタでは＋π／４、また、他のフィルタでは−π／４を有する、２つのフィルタを備える。これらの再構成信号は、フォトダイオードの各対１２_Ｘｉ−１２_Ｘｑ（Ｘ＝１・・・Ｎ）によって検出され、さらなる信号処理のために電気信号に変わる。

理解されるように、図１ａと１ｂの両方の構成が十分な設置面積を必要とすると共に、関係するコンポーネントの数に電源が相応し、コンポーネントの数が多くなればなるほど、最終製品のために、より大きな設置面積および電源が必要とされる。同様に、こうした構成の光集積回路内への集積化は複雑な作業である。

図２ａは、単一遅延フィルタおよび２つの周波数デマルチプレクサ、通常２つのＡＷＧを使用してＱＰＳＫタイプ信号を逆多重化する別の従来の構成の例示的な略図である。

図２ａに示すように、差動検出に従って検出されることが可能なＱＰＳＫ複数波長を含むＷＤＭ信号などの入力信号Ｓは、遅延フィルタ２１に入力され、遅延フィルタ２１は、入来する信号Ｓを、波長の主成分Ｓ_ａおよび相補的成分Ｓ_ｂに分離することを担当する。その後、２つの成分Ｓ_ａおよびＳ_ｂはそれぞれ、それぞれの１×Ｎ ＡＷＧデマルチプレクサ２０_ａ、２０_ｂに入力される。したがって、ストリームＳ_ａおよびＳ_ｂは、逆多重化され、複数の別個の波長で各ＡＷＧデマルチプレクサ２０_ａおよび２０_ｂから出力される。すなわち、Ｓ_ａ１、Ｓ_ａ２、・・・、Ｓ_ａＮは第１のＡＷＧデマルチプレクサ２０_ａから出力され、Ｓ_ｂ１、Ｓ_ｂ２、・・・、Ｓ_ｂＮは第２のＡＷＧデマルチプレクサ２０_ｂから出力される。

ストリームＳ_ａが、たとえば入力信号Ｓの主成分を出力すると仮定すると、ＡＷＧデマルチプレクサ２０_ａの対応する出力波長Ｓ_ａ１、Ｓ_ａ２、・・・、Ｓ_ａＮは、元の信号Ｓの逆多重化された波長の主成分であることになる。同様に、ストリームＳ_ｂが、たとえば入力信号Ｓの相補的成分を出力すると仮定すると、ＡＷＧデマルチプレクサ２０_ｂの対応する出力波長Ｓ_ｂ１、Ｓ_ｂ２、・・・、Ｓ_ｂＮは、元の信号の逆多重化された波長の相補的成分であることになる。ＡＷＧデマルチプレクサ２０_ａの出力波長Ｓ_ａ１、Ｓ_ａ２、・・・、Ｓ_ａＮは、その後、各検出器２２_１ａ、２２_２ａ、・・・、２２Ｎ_ａに給送される。同様に、ＡＷＧデマルチプレクサ２０_ｂの出力波長Ｓ_ｂ１、Ｓ_ｂ２、・・・、Ｓ_ｂＮは、各検出器２２_１ｂ、２２_２ｂ、・・・、２２_Ｎｂに給送される。

したがって、図２ａに示す構成は、図１ａに示す構成と比較して、より少ない数のコンポーネントを必要とすることが理解されてもよい。

図２ｂは、スプリッタ、遅延フィルタ、および２つの周波数デマルチプレクサ（たとえば、アレイ導波路格子（ＡＷＧ）である）を使用して、ＤＱＰＳＫタイプ信号を逆多重化する別の従来の構成の例示的な略図である。この図では、同様の要素は、図２ａの要素と同様の参照数字が与えられている。

図２ｂに示すように、空間的に分離可能なＤＱＰＳＫ波長を含む入力信号Ｓは、電力スプリッタ２３に入力され、入来する信号Ｓの電力は、それぞれが、各遅延フィルタ２１_ｉ、２１_ｑに別々に注入される２つの部分（通常、値が等しい）に分割される。遅延フィルタ２１_ｉ、２１_ｑは、元の信号の同位相および直交位相成分が一対の振幅変調信号Ｓ_ｉ、Ｓ_ｑに再構成されるように、わずかに異なる遅延応答を有する。これらの再構成信号は、それぞれの１×Ｎ ＡＷＧデマルチプレクサ２０_ｉおよび２０_ｑに入力され、信号Ｓ_ｉおよびＳ_bは、逆多重化され、複数の別個の波長で各ＡＷＧデマルチプレクサ２０_ｉおよび２０_ｑから出力される。すなわち、Ｓ_ｉ１、Ｓ_ｉ２、・・・、Ｓ_ｉＮは第１のＡＷＧデマルチプレクサ２０_ｉから出力され、Ｓ_ｑ１、Ｓ_ｑ２、・・・、Ｓ_ｑＮは第２のＡＷＧデマルチプレクサ２０_ｑから出力される。

ストリームＳ_ｉが、たとえば入力信号Ｓの同位相成分を出力すると仮定すると、ＡＷＧデマルチプレクサ２０_ｉの対応する出力波長Ｓ_ｉ１、Ｓ_ｉ２、・・・、Ｓ_ｉＮは、元の信号Ｓの逆多重化された波長の同位相成分であることになる。同様に、ストリームＳ_ｑが、たとえば入力信号Ｓの直交位相成分を出力すると仮定すると、ＡＷＧデマルチプレクサ２０_ｑの対応する出力波長Ｓ_ｑ１、Ｓ_ｑ２、・・・、Ｓ_ｑＮは、元の信号の逆多重化された波長の直交位相成分であることになる。ＡＷＧデマルチプレクサ２０_ｉの出力波長Ｓ_ｉ１、Ｓ_ｉ２、・・・、Ｓ_ｉＮは、その後、各検出器２２_１ｉ、２２_２ｉ、・・・、２２_Ｎｉに給送される。同様に、ＡＷＧデマルチプレクサ２０_ｂの出力波長Ｓ_ｑ１、Ｓ_ｑ２、・・・、Ｓ_ｑＮは、各検出器２２_１ｑ、２２_２ｑ、・・・、２２_Ｎｑに給送される。ここで同様に、図２ｂに示す構成は、図１ａに示す構成と比較して、より少ない数のコンポーネントを必要とすることが理解されてもよい。

図１ａおよび１ｂに関して論じた構成と同様に、この構成はまた、十分な設置面積を必要とすると共に、電源が、必要とされるコンポーネントの数に対応する。同様に、こうした構成の光集積回路内への集積化はまた、複雑な作業であることになる。

本発明の一実施形態によれば、複数の波長ストリームを逆多重化するデマルチプレクサが提供され、デマルチプレクサは、複数の波長ストリームをセパレータの第１の出力から出力される第１の波長ストリームとセパレータの第２の出力から出力される第２の波長ストリームとに分離するためのセパレータを備え、セパレータの第１の出力は、多入力ポート／多出力ポート周波数デマルチプレクサの第１の入力に結合され、セパレータの第２の出力は、多入力ポート／多出力ポート周波数デマルチプレクサの第２の入力に結合される。

一部の特定の実施形態によれば、セパレータは遅延フィルタを備え、複数の波長ストリームはＱＰＳＫタイプのストリームである。

一部の特定の実施形態によれば、セパレータは、電力スプリッタおよび遅延フィルタを備え、複数の波長ストリームはＤＱＰＳＫタイプのストリームである。

一部の特定の実施形態によれば、セパレータは偏光スプリッタを備え、複数の波長ストリームは、偏光多重化ストリームである。

一部の特定の実施形態によれば、セパレータは、少なくとも１つの電力スプリッタ、少なくとも１つの遅延フィルタ、および少なくとも１つの偏光スプリッタの組合体であり、複数の波長ストリームは、偏光多重化ＤＰＱＳＫストリームである。

一部の特定の実施形態によれば、周波数デマルチプレクサは、第１の単一波長グループが周波数デマルチプレクサに入力される側に関して周波数デマルチプレクサの反対側に位置する少なくとも第１の出力ポート、および、第２の単一波長グループが周波数デマルチプレクサに入力される側に関して周波数デマルチプレクサの反対側に位置する少なくとも第２の出力ポートを備える。

本発明の実施形態はまた、上記実施形態によるデマルチプレクサを備えるＷＤＭ信号を受信する受信機に関する。

本発明のなお別の実施形態によれば、複数の波長ストリームを逆多重化する方法が提供され、方法は、
・複数の波長ストリームをセパレータに入力すること、
・少なくとも１つの所定の分離基準に従って、複数の波長ストリームを第１の波長ストリームおよび第２の波長ストリームに分離すること、
・第１の波長ストリームを、多入力ポート／多出力ポート周波数デマルチプレクサの第１の入力ポートに入力すること、
・第２の波長ストリームを、多入力ポート／多出力ポート周波数デマルチプレクサの第２の入力ポートに入力すること、
・第１のストリームを第１の単一波長グループに分離すること、
・第２のストリームを第２の単一波長グループに分離すること、
・第１の単一波長グループを周波数デマルチプレクサのそれぞれの第１の出力ポートに結合すること、および、
・第２の単一波長グループを周波数デマルチプレクサのそれぞれの第２の出力ポートに結合することを含む。

一部の特定の実施形態によれば、第１の単一波長グループは、第１の単一波長グループが周波数デマルチプレクサに入力される側に関して周波数デマルチプレクサの反対側に位置する各出力ポートに結合され、第２の単一波長グループは、第２の単一波長グループが周波数デマルチプレクサに入力される側に関して周波数デマルチプレクサの反対側に位置する各出力ポートに結合される。

本発明の実施形態のこれらのまたさらなる特徴および利点は、添付図面を用いて、以下の説明ならびに特許請求の範囲においてより詳細に述べられる

単一周波数デマルチプレクサと、それに続く遅延フィルタのアレイを使用して、ＱＰＳＫ信号を逆多重化する従来の構成の例示的な略図（既に論じた）である。 単一周波数デマルチプレクサと、それに続く電力スプリッタと遅延フィルタのアレイを使用して、ＤＱＰＳＫ信号を逆多重化する従来の構成の例示的な略図（既に論じた）である。 単一遅延フィルタおよび２つの周波数デマルチプレクサを使用して、ＱＰＳＫ信号を逆多重化する別の構成の例示的な略図（既に論じた）である。 電力スプリッタ、単一遅延フィルタ、および２つの周波数デマルチプレクサを使用して、ＤＱＰＳＫ信号を逆多重化する別の構成の例示的な略図（既に論じた）である。 本発明の実施形態によるＱＰＳＫ信号を逆多重化する構成の例示的な略図である。 本発明の実施形態によるＤＱＰＳＫ信号を逆多重化する構成の例示的な略図である。

本発明によれば、多入力ポートおよび多出力ポート周波数デマルチプレクサは、複数波長の２つのストリームの逆多重化機能を提供するために、双方向スキームで使用される。

非制限的な例によれば、本明細書で提供される解決策において使用される周波数デマルチプレクサは、市場において知られておりまた入手可能なアレイ導波路格子（ＡＷＧ）およびエシェル（echelle）格子であってよい。以下の説明では、アレイ導波路格子が、実施形態の説明において論じられる。しかし、他の周波数デマルチプレクサがまた、実施形態の範囲内で使用されてもよい。

ＱＰＳＫ ＷＤＭ波長に関して提供される１つの例示的な実施形態が、図３ａに示される。図に示すように、ＱＰＳＫフォーマットで変調された光波長を含む入力信号Ｓは、遅延フィルタ３１に入力され、遅延フィルタ３１は、受信信号を、信号の主成分および相補的成分に対応する２つのストリームＳ_ａおよびＳ_ｂに分離し、２つのストリームＳ_ａおよびＳ_ｂが、多重化信号を搬送する。ストリームＳ_ａおよびＳ_ｂは、その後、（Ｎ＋１）×（Ｎ＋１）ＡＷＧ３０、すなわち、Ｎ＋１個の入力ポートおよびＮ＋１個の出力ポートを有するＡＷＧの側面に位置する各入力ポートＰ_ａおよびＰ_ｂに入力される。（Ｎ＋１）×（Ｎ＋１）ＡＷＧ３０に入力されると、ストリームＳ_ａおよびＳ_ｂは、同じ導波路格子内で別々に逆多重化される。

したがって、多入力ポート／多出力ポートＡＷＧは、双方向モードで動作するとき、単一格子を使用して、入来する２つのストリームを逆多重化する可能性を提供する。これは、多入力ポート／多出力ポートＡＷＧの入力ポートと出力ポートとの間の相反性（reciprocity）のおかげで可能である。原理上、より高いポートカウント数を有するＡＷＧが使用されてもよいが、これは、デバイスの設置面積を増加させることになり、こうした増加が許容可能である場合、このオプションが想定されてもよいことに留意されたい。さらに、１つの単一ＡＷＧだけの使用は、単一デバイスの設置面積および制御電力を必要とするだけであるため有利である。

やはり図３ａを参照して、ＱＰＳＫストリームＳ_ａは、入力ポートＰ_ａにてＡＷＧ３０に入力され、ＱＰＳＫストリームＳ_ｂは、入力ポートＰ_ｂにてＡＷＧ３０に入力される。ストリームＳ_ａは、その後、ＡＷＧ３０にて逆多重化されて、出力ポート１_ａ、２_ａ、・・・、Ｎ_ａに向かって誘導される複数の単一波長になる。同様に、ストリームＳ_ｂは、その後、ＡＷＧ３０にて逆多重化されて、出力ポート１_ｂ、２_ｂ、・・・、Ｎ_ｂに向かって誘導される複数の単一波長になる。

ストリームＳ_ａが、たとえば入力信号Ｓの主成分であると仮定すると、ＡＷＧデマルチプレクサ３０の入力ポートＰ_ａから出力ポート１_ａ、２_ａ、・・・、Ｎ_ａまで進む（travel）、対応する逆多重化された波長は、元の信号Ｓの逆多重化された波長の主成分であることになる。同様に、ストリームＳ_ｂが、たとえば入力信号Ｓの相補的成分であると仮定すると、ＡＷＧデマルチプレクサ３０の入力ポートＰ_ｂから出力ポート１_ｂ、２_ｂ、・・・、Ｎ_ｂまで進む、対応する逆多重化された波長は、元の信号の逆多重化された波長の相補的成分であることになる。ＡＷＧデマルチプレクサ３０の出力ポート１_ａ、２_ａ、・・・、Ｎ_ａから出力される波長は、好ましくは、光検出器などの各検出器３２_１ａ、３２_２ａ、・・・、３２_Ｎａに給送される。同様に、ＡＷＧデマルチプレクサ３０の出力ポート１_ｂ、２_ｂ、・・・、Ｎ_ｂから出力される波長は、好ましくは、各検出器３２_１ｂ、３２_２ｂ、・・・、３２_Ｎｂに給送される。実際には、信号の相補的成分は、単に無視され、主信号は、さらなる処理のために維持されてもよい。

ＤＱＰＳＫ ＷＤＭ波長に関して提供される別の例示的な実施形態が図３ｂに示される。この図では、同様の要素は、図３ａの要素と同様の参照数字が与えられている。

図に示すように、ＤＱＰＳＫ ＷＤＭ波長を含む入力信号Ｓは、電力スプリッタ３３に入力され、入来する信号Ｓの電力は、値が通常等しい２つの部分に分割され、分割された部分は、各遅延フィルタ３１_ｉ、３１_ｑに入力される。遅延フィルタ３１_ｉ、３１_ｑは、元の信号の同位相および直交位相成分が、多重化信号を搬送する一対の振幅変調信号Ｓ_ｉおよびＳ_ｑに再構成されるように、わずかに異なる遅延応答を有する。これらの再構成信号は、（Ｎ＋１）×（Ｎ＋１）ＡＷＧ３０の各入力ポートに入力される。図３ｂに示すように、ＤＱＰＳＫストリームＳ_ｉは、入力ポートＰ_ｉにてＡＷＧ３０に入力され、ＤＱＰＳＫストリームＳ_ｑは、入力ポートＰ_ｑにてＡＷＧ３０に入力される。

ストリームＳ_ｉは、その後、ＡＷＧ３０にて逆多重化されて、出力ポート１_ｉ、２_ｉ、・・・、Ｎ_ｉに向かって誘導される複数の単一波長になる。同様に、ストリームＳ_ｑは、その後、ＡＷＧ３０にて逆多重化されて、出力ポート１_ｑ、２_ｑ、・・・、Ｎ_ｑに向かって誘導される複数の単一波長になる。

ストリームＳ_ｉが、たとえば入力信号Ｓの同位相成分であると仮定すると、ＡＷＧデマルチプレクサ３０の入力ポートＰ_ｉから出力ポート１_ｉ、２_ｉ、・・・、Ｎ_ｉまで進む、対応する逆多重化された波長は、元の信号Ｓの逆多重化された波長の同位相成分であることになる。同様に、ストリームＳ_ｑが、たとえば入力信号Ｓの直交位相成分であると仮定すると、ＡＷＧデマルチプレクサ３０の入力ポートＰ_ｑから出力ポート１_ｑ、２_ｑ、・・・、Ｎ_ｑまで進む、対応する逆多重化された波長は、元の信号の逆多重化された波長の直交位相であることになる。ＡＷＧデマルチプレクサ３０の出力ポート１_ｉ、２_ｉ、・・・、Ｎ_ｉから出力される波長は、好ましくは、光検出器などの各検出器３２_１ｉ、３２_２ｉ、・・・、３２_Ｎｉに給送される。同様に、ＡＷＧデマルチプレクサ３０の出力ポート１_ｑ、２_ｑ、・・・、Ｎ_ｑから出力される波長は、好ましくは、各検出器３２_１ｑ、３２_２ｑ、・・・、３２_Ｎｑに給送される。

本発明の全ての実施形態では、多入力ポート／多出力ポートＡＷＧは、双方向モードで動作するとき、１つの単一ＡＷＧだけが使用されている間に、入来する２つのストリームを逆多重化する可能性を提供する。これは、単一デバイスの設置面積および電力消費を必要とするだけであるため有利である。多入力ポート／多出力ポートＡＷＧ３０が双方向モードで動作することは、ＡＷＧ３０内で一方の側から他の側まで異なる方向に信号を進ませる可能性を可能にし、それにより、第１の入力ポート（たとえば、Ｐ_ａまたはＰ_ｉ）から入力される波長は第１の方向に進み、一方、第２の入力ポート（たとえば、Ｐ_ｂまたはＰ_ｑ）から入力される波長は、第１の方向と異なる第２の方向に進む。好ましくは、実施形態の入力ポートは、周波数デマルチプレクサ、この場合ＡＷＧ３０の長手方向軸に関して両側に位置しかつ対称であるが、これは必須ではない。実施形態の入力ポートはまた、ＡＷＧの双方向動作が使用される限り、周波数デマルチプレクサの長手方向軸に関して対称でない位置に位置してもよい。

さらに、ＷＤＭ信号の光搬送波の波長を考慮して、ＡＷＧは、ポート割当てにおける考えられる任意の競合を回避するように設計されうる。

Ｎ個の光波長を逆多重化するために、ＡＷＧは、少なくともＮ＋１個のポートを両側に有してもよく、１つのポートは入力ポートとしての使用を意図され、Ｎ個のポートは、対応する入力ポートから発射され、格子によって逆多重化された波長を受信するために、出力ポートとしての使用を意図される。対応する入力ポートは、好ましくは、対応する出力ポートが位置する側に関して格子の反対側に位置する。実際には、（Ｎ＋１）×（Ｎ＋１）ＡＷＧが、単一１×Ｎ ＡＷＧデマルチプレクサよりサイズがわずかに大きく、したがって、１つの（Ｎ＋１）×（Ｎ＋１）ＡＷＧが２つの１×Ｎ ＡＷＧと比較して小さな空間を占めるため、この解決策が、デバイス全体のサイズを低減するのに明らかに寄与することに留意されたい。さらに、全構成の単一チップへの集積化が、著しく改善される。さらに、２つのストリーム（Ｓ_ａおよびＳ_ｂまたはＳ_ｉおよびＳ_ｑ）が同じ格子構造を使用するため、１つのコントローラだけが所望の周波数グリッド上で格子を調整する必要性が存在することになる。そのため、格子は、１つのストリームについて配向する（align）とき、他のストリームについて自動的に配向することになり、２つのストリーム間の相対ドリフトは起こりえない。

提案された解決策は、たとえばＷＤＭシステムについてＩＴＵ規格で規定されたＩＴＵ周波数グリッドのような、特定の用途によって要求される周波数範囲内で全ての部品を調整されたまま維持するのに必要とされる電気および／または熱コントローラの数を低減する可能性を提供し、また、全構成の設置面積のかなりの低減に寄与する。提案された解決策に従って得られる構成はまた、完全に集積化された形態で、すなわち、１つの光集積回路に容易に実装される可能性がある。上述した実施形態は、ＱＰＳＫおよびＤＱＰＳＫ信号に関して例示的な方法で提供されたが、先に既に述べたように、本解決策は、別個のストリームに分離されうるかまたは差動検出スキームに従って検出されうる成分を波長が含む、複数の波長を含む任意の伝送フォーマットに適用可能であることに留意されたい。たとえば、偏光多重化信号が使用される場合、ＤＱＰＳＫ信号を逆多重化するために使用される電力スプリッタ−遅延フィルタ対は、偏光スプリッタによって置換されてもよく、また、構成は、したがって、偏光多重化信号用のＷＤＭ受信デバイスになってもよい。

したがって、ＤＱＰＳＫの場合、ストリームを分離する基準は、同位相成分を直交位相成分から分離することがあり、偏光多重化信号の場合、ストリームを分離する基準は、１つの偏光、たとえば水平に対応する信号の成分を、別の偏光、たとえば垂直に対応する信号の成分から分離することであってよい。

さらに、単一遅延フィルタ、２つの偏光スプリッタ、および２（Ｎ＋１）個のポートを有する単一双方向ＡＷＧを使用して、または、１つの偏光スプリッタ、２つの遅延フィルタ、および１つの２（Ｎ＋１）ポートのＡＷＧを組み合わせることによって、偏光多重化ＤＱＰＳＫ受信機を実装することが可能である。この場合、信号を分離する基準は、同位相成分および直交位相成分に従ってストリームを分離する基準ならびに異なる偏光成分に従って分離する基準の組合せであってよく、あるいは、逆も同じである。

種々の実施形態では、遅延フィルタと電力スプリッタの対は、フィルタリングされた成分を受信し、それを回路内の所望の要素に向けて送ることを担当するスターカプラに一体化される単一遅延フィルタに統合されてもよい。

したがって、本解決策は、たとえばＱＰＳＫ、ＤＱＰＳＫ、または偏光多重化信号のような複素信号フォーマットの波長逆多重化のために必要とされる複数の要素を少数の要素に統合する可能性を提供する。管理すべき２つまたはさらに１つの単一要素を有することは、制御機構を簡略化し、設置面積を低減し、１つの熱電クーラだけが必要とされるため電力消費を低減し、また、光集積回路により容易に集積化されうる。実際には、少数の要素が、通常、より高い信頼性に対応することが理解される。

本発明の種々の実施形態は、こうした組合せが、互換性があるかつ／または相補性がある限り組み合わされてもよい。

さらに、特許請求される手段に対応する構造のリストが網羅的でないこと、および、本発明の範囲から逸脱することなく、等価な構造が、列挙した構造と置換されうることを当業者が理解することに留意されたい。

対応する特許請求の範囲で述べ列挙した本発明の方法のステップの順序は、提示され述べられた順序に限定されず、本発明の範囲から逸脱することなく変わってもよいことにも留意されたい。

本明細書の任意のブロック図は、本発明の原理を実施する例示的な回路の概念的な図を示すことを当業者なら理解すべきである。

Claims (9)

1. 複数の波長ストリームを逆多重化するデマルチプレクサであって、
   前記複数の波長ストリームをセパレータの第１の出力から出力される第１の波長ストリームと、前記セパレータの第２の出力から出力される第２の波長ストリームとに分離する前記セパレータを備え、
   前記セパレータの前記第１の出力は、双方向多入力ポート／多出力ポート周波数デマルチプレクサの第１の入力ポートに結合され、前記セパレータの前記第２の出力は、前記双方向多入力ポート／多出力ポート周波数デマルチプレクサの第２の入力ポートに結合され、前記デマルチプレクサは光集積回路内に構成され、
   前記第１の入力ポートに対応する少なくとも第１の出力ポートは、前記第１の入力ポートが位置する側に関して前記周波数デマルチプレクサの格子の反対側に位置し、
   前記第２の入力ポートに対応する少なくとも第２の出力ポートは、前記第２の入力ポートが位置する側に関して前記格子の反対側に位置する、デマルチプレクサ。
2. 前記多入力ポート／多出力ポート周波数デマルチプレクサはアレイ導波路格子またはエシェル格子である、請求項１に記載のデマルチプレクサ。
3. 前記セパレータは遅延フィルタを備え、前記複数の波長ストリームはＱＰＳＫフォーマットで変調される、請求項１または２に記載のデマルチプレクサ。
4. 前記セパレータは電力スプリッタおよび遅延フィルタを備え、前記複数の波長ストリームはＤＱＰＳＫタイプのストリームである、請求項１または２に記載のデマルチプレクサ。
5. 前記セパレータは偏光スプリッタを備え、前記複数の波長ストリームは偏光多重化ストリームである、請求項１または２に記載のデマルチプレクサ。
6. 前記セパレータは、少なくとも１つの電力スプリッタ、少なくとも１つの遅延フィルタ、および少なくとも１つの偏光スプリッタの組合体であり、前記複数の波長ストリームは偏光多重化ＤＰＱＳＫストリームである、請求項１または２の記載にデマルチプレクサ。
7. 前記入力ポートは、前記周波数デマルチプレクサの長手方向軸に関して両側に位置しかつ対称である、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のデマルチプレクサ。
8. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のデマルチプレクサを備えるＷＤＭ信号を受信する受信機。
9. 複数の波長ストリームを逆多重化する方法であって、
   複数の波長ストリームをセパレータに入力し、
   少なくとも１つの所定の分離基準に従って、前記複数の波長ストリームを第１の波長ストリームおよび第２の波長ストリームに分離し、
   前記第１の波長ストリームを、双方向多入力ポート／多出力ポート周波数デマルチプレクサの第１の入力ポートに入力し、
   前記第２の波長ストリームを、前記双方向多入力ポート／多出力ポート周波数デマルチプレクサの第２の入力ポートに入力し、
   前記第１のストリームを第１の単一波長グループに分離し、
   前記第２のストリームを第２の単一波長グループに分離し、
   前記第１の単一波長グループを前記周波数デマルチプレクサの格子のそれぞれの第１の出力ポートに結合し、
   前記第２の単一波長グループを前記格子のそれぞれの第２の出力ポートに結合する、ことを含み、
   前記デマルチプレクサが光集積回路内に構成され、
   前記第１の入力ポートに対応する少なくとも第１の出力ポートは、前記第１の入力ポートが位置する側に関して前記周波数デマルチプレクサの格子の反対側に位置し、
   前記第２の入力ポートに対応する少なくとも第２の出力ポートは、前記第２の入力ポートが位置する側に関して前記格子の反対側に位置する、方法。

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