JP5539381B2 - 可同調局部発振器を備えたコヒーレント光学システム - Google Patents

Description

本発明は、光ネットワークにおけるデータ処理のための方法及び光ネットワーク構成要素に関し、更に、このような光ネットワーク構成要素を備えた通信システムに関する。

受動光ネットワーク（ＰＯＮ）は、特に従来のポイントツーポイントソリューションの経済的制約に対処できる理由から、ファイバーツーザホーム（ＦＴＴＨ）、ファイバーツーザビジネス（ＦＴＴＢ）、及びファイバーツーザカーブ（ＦＴＴＣ）のケースに関して将来有望な手法である。

ＰＯＮは標準化されており、現在のところネットワーク・サービス・プロバイダにより世界的規模で開発されている。従来のＰＯＮは、アップストリームトラッフィックを局側光回線終端装置（ＯＬＴ）から加入者側光ネットワーク終端装置（ＯＮＵ）に同報通信方式で配信すると同時に、時間多重されたアップストリームデータパケットをＯＬＴに送信している。この理由から、ＯＮＵ間の通信は、バッファリング及び／又はスケジューリングなどの電子的処理を伴ってＯＬＴを通じて搬送される必要があり、結果としてレイテンシーを生じ、ネットワークのスループットが悪化する。

光ファイバー通信において、波長分割多重（ＷＤＭ）は、異なる信号を伝送するためにレーザ光の異なる波長（色）を用いることにより単一の光ファイバー上に複数の光キャリア信号を多重化する技術である。これにより、１本のフィバーを介して双方向通信を可能にすることに加えて、通信容量の増倍を可能にする。

ＷＤＭシステムは、異なる波長パターン、すなわち従来の又は低密度と高密度のＷＤＭに分割される。ＷＤＭシステムは、例えば、１５５０ｎｍ付近でシリカファイバーの第３伝送窓（Ｃバンド）において最大で１６チャンネルを提供する。高密度ＷＤＭは、同じ伝送窓を使用するが、より高密度のチャンネル間隔を有する。チャンネルプランは様々であるが、典型的なシステムは、１００ＧＨｚ間隔で４０チャンネル、又は５０ＧＨｚ間隔で８０チャンネルを用いることができる。一部の技術では、２５ＧＨｚ間隔にすることが可能である。増幅を選択することによって、使用可能な波長をＬバンドまで拡張し、これらの数を多少逓倍することができる。

光アクセスネットワーク（例えば、コヒーレント超高密度波長分割多重（ＵＤＷＤＭ）ネットワーク）は、将来のデータアクセス技術とみなされている。

ＵＤＷＤＭの概念内では、全ての可能性のある波長は各ＯＮＵにルーティングされる。それぞれの波長は、ＯＮＵにて局部発振器（ＬＯ）の調整によって選択される。ＯＮＵに到達する他の波長はまた、光オフセットを生じ、検出されることになる信号のノイズが増大する。十分に強いＬＯは、信号自体と比較してこのような他の波長の影響を軽微なものにする。

解決すべき問題は、上述のような欠点に対処すること、特に効率的な光信号処理を可能にすることである。

この問題は、独立請求項の特徴部によって解決される。更なる実施形態は、従属請求項によるものである。

この問題に対処するために、光ネットワークにおけるデータ処理方法が提供され、第１の信号及び第２の信号が可同調要素により影響を受け、該第１の信号が到来する光信号であり、第２の信号がレーザにより生成される局部発振器信号であり、該レーザが可同調要素により調整される光学利得要素を含む。従って、例えばＯＮＵ又はＯＬＴである光ネットワーク要素に到達する他の波長の寄与度が効率的に抑制され、これにより受信側感度と信号対ノイズ比の両方を向上させることができる。

別の実施形態において、上記レーザは、第１の信号を受け取るため可同調要素により調整される。

次の実施形態において、可同調要素はフィルタであり、特に誘電体フィルタである。

可同調要素が角度可同調要素である１つの実施形態も存在する。

可同調要素は、特に、単一調整によって第１及び第２の信号に影響を及ぼす機械的及び／又は電気的構成部品とすることができる。

別の実施形態によれば、第１の信号及び第２の信号は、互いにオフセットした導波管により搬送される。

導波管が互いにオフセットして配置されている場合、例えば、クロストークを効率的に低減又は排除することができる。

１つの実施形態によれば、上記可同調要素は、第１及び第２の信号に影響を及ぼす機械的及び／又は電気的結合を提供する。

特に、可同調要素の単一調整は、１及び第２の信号に影響を及ぼす。

別の実施形態によれば、上記方法は、光ネットワーク要素において、特にＯＮＵ及び／又はＯＬＴにおいて処理される。更に別の実施形態によれば、上記光学利得要素は、特に反射防止コーティングを含むレーザダイオードである。

更に別の実施形態によれば、光学利得要素は、半導体光学増幅器を備え、又は該半導体光学増幅器（ＳＯＡ）と関連付けられる。

別の実施形態によれば、光学利得要素はモジュレータを備え、又は該モジュレータと関連付けられる。

また、第１の信号が、第２の信号と組み合わされ、及び／又は第２の信号に送給され１つの実施形態も存在する。

これは、特にＯＬＴ又はＯＮＵ内でコヒーレントな受信を効率的に可能にする。

上述の問題はまた、特に機械的及び／又は電気的結合を介して第１の信号及び第２の信号に影響を及ぼす可同調要素を備えた光ネットワーク構成部品により解決され、ここで第１の信号が到来する光信号であり、第２の信号がレーザにより生成される局部発振器信号であり、レーザが可同調要素により調整される光学利得要素を含む。

上記の光ネットワーク構成部品は、光ネットワークで使用できる光学的機能を含むあらゆる装置又は構成部品とすることができる。

１つの実施形態によれば、光構成部品は、ＯＮＵ及び／又はＯＬＴであり、或いは、ＯＮＵ及び／又はＯＬＴと関連付けられる。

別の実施形態によれば、光ネットワーク構成部品は、局部発振器信号を提供するレーザを備える。更に別の実施形態によれば、上記可同調要素がフィルタであり、特に角度調整誘電体フィルタである。

上述の問題は更に、本明細書で説明される光ネットワーク構成部品を含む通信システムによって解決される。

本発明の幾つかの実施形態を以下の図面において例証する。

到来するデータ信号並びにレーザにより提供される局部発振器信号に影響を及ぼすフィルタの基本原理を描いた図。 到来及び送出信号が単一の可同調要素（例えば、フィルタ）により影響を受ける可能性があるかについての代替の実施形態を示す図。

本明細書で提供される手法により、光学構成部品の可同調要素をフィルタリングの目的で使用できるようになる。

このような可同調要素は、詳細には、局部発振器（ＬＯ）の波長を決定する誘電体フィルタとすることができ、或いはこれを備えることができる。

図１は、光信号を導波管１０５及びレンズ１０４を介してフィルタ１０３（詳細には角度可同調誘電体フィルタである）に提供する光学利得要素１０６（例えば、レーザ活性媒体）を示している。上記のフィルタ１０３とミラー１０７を備える光学利得要素１０６とを組み合わせることにより可同調レーザ１０８が構成され、すなわち、可同調レーザ１０８は、上記のフィルタ１０３を介して調節することができる。

他方、データ信号は、導波管１０１によりサーキュレータ１０２に搬送され、ここでデータ信号をフィルタ１０３に送給し、フィルタ１０３により提供される反射又は信号をスプリッタ１０９に送給する。スプリッタ１０９は、その入力信号をモジュレータ１１１に、更にファイバー（図示せず）を介して遠隔の受信器に、並びに更なる処理の目的でローカル受信器１１０に供給する。

そのため、フィルタ１０３は、サーキュレータ１０２を介して搬送されるデータ信号に対して、並びに光学利得要素１０６により提供される信号に対して影響を及ぼす。

フィルタ１０３は、レーザ１０６に対するミラーとしての役割を果たすことができ、フィルタ１０３の背面は、データ信号のミラーとしての役割を果たすことができる。

フィルタ１０３は、ＬＯ信号並びにデータ信号の両方に対する位置付けによる物理的影響をもたらすことができる。

そのため、フィルタ１０３は、ＬＯの波長を選択及び／又は調節するのに用いることができ、並びに到来するデータ信号をフィルタリングするのに用いることができる。詳細には、必要な信号波長（例えば、一部（幾つか）の隣接チャンネルを含む）は、上記フィルタ１０３により反射される。

フィルタ１０３の角度を移動させることにより可同調レーザ１０８が調節される場合、これに応じて、すなわち、フィルタ１０３のこうした移動又は位置に応じて、データ信号並びに可同調レーザ１０８により提供されるＬＯ信号が調節される。

有利には、データ信号及びレーザ信号（ＬＯ信号）の波長は、どのような追加の要素又は構成部品も必要とすることなく上記フィルタにより自動的に整合させることができる。

到来データ信号が強すぎて、フィルタ１０３を通る波長が光学利得要素１０６に影響を及ぼす可能性がある場合、信号導波管１０１及びレーザ導波管１０５は、この作用を回避するために僅かにオフセットする方法で配置することができる。加えて、クロストークは、導波管１０１及び１０５のこうしたオフセット配置により低減又は排除することができる。

一体化されたフォトニック回路を用いることができ、従って、受信器感度を向上させることができる点は更なる利点である。

図１に示す配置は、光ネットワーク構成部品、例えば、ＯＬＴ又はＯＮＵを備えることができる。

図２は、到来及び送出信号が可同調要素（例えば、フィルタ）によりどのような影響を受ける可能性があるかについての例示的な構成を示している。

光学利得要素２０１は半導体光学増幅器（ＳＯＡ）２０５を備え、これを介してフィルタ１０３に向かって信号が搬送され、ミラー（リフレクタ）２０４により反射されて光学利得要素２０１に戻る。このため、フィルタ１０３を用いてレーザの波長を調節することができる。光学利得要素２０１はミラー２０２を備え、これを用いて到来信号をフィルタ２０３から反射させ、モジュレータ２０９により変調され、出力信号「信号出力」２０７として提供される。

光学利得要素は、反射防止コーティングを含むレーザダイオードとすることができる点に留意されたい。

加えて、入力信号（データ信号「信号入力」２１０）は、フィルタ１０３を介してフォトダイオード２０８に送給することができる。

フィルタ２０３は、回転軸２０６を含む機械的構成部品として実現でき、レーザ２０１により生成される信号及び入力信号に対する影響が上記フィルタの位置決め又は移動に対応するようになる。

フィルタ２０３は、圧電アクチュエータ、例えばモータ又は同様のものによって調節することができる。更にこれに加えて、光学利得要素２０１からミラー２０４に向けて搬送される信号は、入力信号「信号入力」２１０と共に利用され、及び／又はこれと組み合わされて、コヒーレント受信を可能にすることができる。

101：導波管
102：サーキュレータ
109：スプリッタ
103：フィルタ
104：レンズ
105：導波管
106：光学利得要素
107：ミラー
108：可同調レーザ

Claims (13)

1. 光ネットワークにおけるデータ処理方法であって、第１の信号及び第２の信号が可同調要素により影響を受け、
   前記第１の信号が到来する光信号であり、
   前記第２の信号が可同調レーザにより生成される局部発振器信号であり、
   前記可同調レーザが、光学利得要素を含み、前記可同調要素により調整され、
   前記可同調要素は、前記可同調レーザの波長を選択又は調整し、及び同時に前記第１の信号をフィルタリングするために使用され、前記第１の信号は、コヒーレントな受信を可能にするために、前記第２の信号と組み合わされ、及び／又は前記第２の信号に送給される、ことを特徴とする
   方法。
2. 前記可同調要素がフィルタであり、特に誘電体フィルタである、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記可同調要素が角度可同調要素である、
   請求項１〜２の何れか１項に記載の方法。
4. 前記第１の信号及び前記第２の信号が、互いにオフセットした導波管により搬送される、
   請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。
5. 前記可同調要素が、前記第１及び第２の信号に影響を及ぼす機械的及び／又は電気的結合を提供する、
   請求項１〜４の何れか１項に記載の方法。
6. 前記方法は、光ネットワーク要素において、特にＯＮＵ及び／又はＯＬＴにおいて処理される、
   請求項１〜５の何れか１項に記載の方法。
7. 前記光学利得要素が、特に反射防止コーティングを含むレーザダイオードである、
   請求項１〜６の何れか１項に記載の方法。
8. 前記光学利得要素が、半導体光学増幅器を備え、又は該半導体光学増幅器と関連付けられる、
   請求項１〜７の何れか１項に記載の方法。
9. 前記光学利得要素が、モジュレータを備え、又は該モジュレータと関連付けられる、
   請求項１〜８の何れか１項に記載の方法。
10. 特に機械的及び／又は電気的結合を介して第１の信号及び第２の信号に影響を及ぼす可同調要素を備えた光ネットワーク構成部品であって、前記第１の信号が到来する光信号であり、前記第２の信号が可同調レーザにより生成される局部発振器信号であり、前記可同調レーザが光学利得要素を含み、前記可同調要素により調整され、
    前記可同調要素は、前記可同調レーザの波長を選択又は調整し、及び同時に前記第１の信号をフィルタリングするために使用され、前記第１の信号は、コヒーレントな受信を可能にするために、前記第２の信号と組み合わされ、及び／又は前記第２の信号に送給される、ことを特徴とする
    光ネットワーク構成部品。
11. 前記光ネットワーク構成部品が、ＯＮＵ及び／又はＯＬＴであり、或いは、ＯＮＵ及び／又はＯＬＴと関連付けられる、
    請求項１０に記載の光ネットワーク構成部品。
12. 前記可同調要素がフィルタであり、特に角度可同調誘電体フィルタである、
    請求項１０又は１１に記載の光ネットワーク構成部品。
13. 請求項１０〜１２の何れか１項に記載の光ネットワーク構成部品を備えた通信システム。

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