JP6686330B2 - 二重偏波変調フォーマットのための低雑音光位相センシティブ増幅 - Google Patents

二重偏波変調フォーマットのための低雑音光位相センシティブ増幅 Download PDF

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本開示は一般に光通信ネットワークに関連し、特に、二重偏波変調フォーマットのための低雑音光位相センシティブ増幅器(low noise optical phase-sensitive amplifier)に関連する。
テレコミュニケーション、ケーブルテレビジョン及びデータ通信システムは、遠隔した地点間で多くの情報を速やかに搬送するために光ネットワークを利用する。光ネットワークでは、情報は光ファイバを介する光信号の形式で搬送される。光ファイバは長距離にわたって信号を通信することが可能な細いガラス繊維を有する。光ネットワークは、しばしば、光ファイバにより光信号で情報を搬送するために変調方式を利用する。そのような変調方式は、位相シフトキーイング(PSK)、周波数シフトキーイング(FSK)、振幅シフトキーイング(ASK)及び直交振幅変調(QAM)を含んでもよい。
PSKでは、光信号により搬送される情報は、搬送波(又はキャリア波)として知られる基準信号の位相を変調することにより搬送される。差動位相シフトキーイング(DPSK)を利用して信号自身の位相を変調することにより、情報は搬送されてもよい。QAMでは、光信号により搬送される情報は、搬送波の振幅及び位相の双方を変調することにより搬送される。PSKは、搬送波の振幅が一定に維持されるQAMの一形態と考えられてもよい。
PSK及びQAM信号は、信号点配置図(又は信号空間ダイヤグラム)の実数軸及び複素数軸とともに複素平面を利用して表現されてもよい。情報を担うシンボルを表現する信号点配置図上の点は、信号点配置図の原点の周りに均等な角度間隔で配置されてもよい。PSK及びQAMを用いて変調されるシンボル数が増えるほど、搬送されることが可能な情報も増える。信号の数は2の倍数で与えられてもよい。追加的なシンボルが加えられる場合、それらは原点の周りに均一な形式で配置されてもよい。PSK信号は信号点配置図における円上にそのような配置を含み、これは、PSK信号が全てのシンボルについて一定のパワーを有することを意味する。QAM信号は、PSK信号と同じ角度配置を有するが、異なる振幅配置を含んでよい。QAM信号は複数の円上に配置されるシンボルを有してもよく、これは、QAM信号が異なるシンボルについて異なるパワーを有してよいことを意味する。この配置は、シンボル同士が可能な限り遠い距離だけ隔てられる場合には、ノイズのリスクを減らす。シンボルの数「m」は、「m-PSK」又は「m-QAM」のように使用され表記される。
異なるシンボル数のPSK及びQAMの具体例は、信号点配置図における0°及び180°(すなわち、0及びπ)の2つの位相を利用するバイナリPSK(「BPSK」又は「2-PSK」)、或いは、0°、90°、180°及び270°の4位相を利用する直交PSK(「QPSK」又は「4-PSK」又は「4-QAM」)を含む。そのような信号における位相はオフセットされる(ずらされる)。2-PSK及び4-PSK信号の各々が信号点配置図に配置されてもよい。
M-PSK信号は二重偏波QPSK(dual-polarization QPSK：DP-QPSK)のような技術を利用して更に偏光(又は偏向)させてもよく、個々のm-PSK信号は、信号を直交して偏向させることにより多重される。M-QAM信号は二重偏波16-QAM(DP-16-QAM)のような技術を利用して偏光(偏向)させてもよく、個々のm-QAM信号は、信号を直交して偏向させることにより多重される。
光ネットワークは、ネットワーク内で様々な処理を実行するために、増幅器、分散補償器、マルチプレクサ/デマルチプレクサフィルタ、波長選択スイッチ、光スイッチ、カプラ等のような様々な光学素子を含んでよい。特に、光ネットワークは、光信号の及ぶ距離(リーチ)が単独の光経路上で制限される場合、再設定可能な光分岐挿入マルチプレクサ(reconfigurable optical add-drop multiplexer：ROADM)においてコストのかかる光-電気-光(O-E-O)再生を含む。
光ネットワークのデータレートが増加し続け、1テラビット/秒(1T)に達するほどになると、例えば、二重偏波を利用するQAM及びPSKのような進化した変調フォーマットを利用することに起因して、光信号対雑音比(OSNR)に対する要請も増大する。特に、非常に高速なデータレートで動作する光ネットワークで光増幅器をカスケード接続することに起因するノイズの累積は、所望レベルのOSNRで光信号が届く距離(リーチ)を制限し、O-E-O再生の回数を増やすことになり、これは経済的に不利である。
一形態において、低雑音位相センシティブ光増幅のための開示される方法は、増幅する第1光信号を受信する工程と、ポンプ信号及び前記第1光信号を含む第2光信号を生成する工程とを含む。本方法は、第3光信号を生成するために、第1非線形素子を介して前記第2光信号を送信する工程を含む。第3光信号はアイドラ信号を含む。本方法は、前記第3光信号のパワーレベルを等化する工程と、第4光信号を生成するために前記第3光信号に位相シフトを適用する工程とを含む。前記位相シフトは、位相センシティブ増幅の後に生成される第5光信号の最大パワーレベルに対する位相差を示してもよい。本方法は、前記位相センシティブ増幅を実行するために、第2非線形素子を介して前記第4光信号を送信する工程を更に含む。位相センシティブ増幅は、前記第5光信号を生じる結果をもたらす。
低雑音位相センシティブ光増幅のための別の開示される形態は、本願で説明されるように、光増幅器及び光通信システムを含む。
低雑音位相センシティブ光増幅のための方法、光増幅器及び光通信システムが得られる。
本発明及びその特徴及び利点の更なる理解を促すために、添付図面に関連して以下に説明がなされる。
一形態の光ネットワークのうちの選択された要素のブロック図。 一形態の光増幅器のうちの選択された要素のブロック図。 一形態の光増幅器のうちの選択された要素のブロック図。 一形態の光増幅器のうちの選択された要素のブロック図。 Ａ乃至Ｂは、一形態の位相振幅レギュレーションステージのうちの選択された要素のブロック図。 Ａ乃至Ｂは、一形態のフィードフォワード位相パワーモニタのうちの選択された要素のブロック図。 一形態の非線形素子ステージのうちの選択された要素のブロック図。 光増幅器で生じる信号の波長スペクトルを示す図。 光増幅器で生じる信号の波長スペクトルを示す図。 光増幅器で生じる信号の波長スペクトルを示す図。 光増幅器で生じる信号の波長スペクトルを示す図。 光増幅器で生じる信号の波長スペクトルを示す図。 光増幅器で生じる信号の波長スペクトルを示す図。 一形態の低雑音位相センシティブ増幅方法のうちの選択された要素についてのフローチャート。
以下の記述では、開示される対象の事項の議論を促すための詳細が例示的に説明される。しかしながら、開示される実施形態は、具体例であって、可能性のある全ての実施形態を網羅するものでないことは、当業者にとって明らかであろう。
本説明を通じて、ハイフンが付いた形式の参照番号は要素のうちの特定のものを示し、ハイフンが付いてない形式の参照番号は要素を一般的又は集合的に示す。従って、一例として(図面に示されてはいない)、デバイス「12-1」は集合的にデバイス「12」のように言及されてよいデバイスクラスのうちの一例を示し、デバイスクラスのうちの任意の何れかは一般的にデバイス「12」のように言及されてよい。図面及び説明において、同様な番号は同様な要素を表すように意図される。
図面を参照すると、図1は光通信システムを表現する光ネットワーク101の一実施形態を示す。光ネットワーク101は、光ネットワーク101のコンポーネントにより伝達される1つ以上の光信号を伝送するための1つ以上の光ファイバ106を含む。ファイバ106により共に結合される光ネットワーク101のネットワーク要素は、1つ以上の送信部102、1つ以上のマルチプレクサ(MUX)104、1つ以上の光増幅器108、1つ以上の光分岐/挿入マルチプレクサ(OADM)110、1つ以上のデマルチプレクサ(DEMUX)105及び1つ以上の受信部112を含んでもよい。
光ネットワーク101は、端末ノードとの1対1光ネットワーク、リング光ネットワーク、メッシュ光ネットワーク、その他の適切な任意の光ネットワーク、或いは、光ネットワークの組み合わせを含んでよい。光ネットワーク101は、短距離メトロポリタンネットワーク、長距離都市間ネットワーク、その他の適切な任意のネットワーク、或いは、ネットワークの組み合わせにおいて使用されてもよい。光ネットワーク101の容量は、例えば、100Gbit/s、400Gbit/s又は1Tbit/s等であってもよい。光ファイバは、非常に低い損失で長距離にわたって信号を伝達することが可能な細いガラス繊維を有する。光ファイバ106は、光伝送のための多種多様なファイバから選択される適切なタイプのファイバを含んでよい。光ファイバ106は、SMF(Single-Mode Fiber)、ELEAF(Enhanced Large Effective Area Fiber)或いはTW-RS(TrueWave(登録商標)Reduced Slope)ファイバ等のような適切な任意のタイプのファイバを含んでよい。
光ネットワーク101は光ファイバ106にわたって光信号を伝送するためのデバイスを含む。波長に関して情報をエンコードするための1つ以上の光波長の変調により、情報は光ネットワーク101を介して送受信されてもよい。光ネットワーキングにおいて、光の波長は、光信号に含まれるチャネルとして言及されてよい(本願においては「波長チャネル」と言及されてもよい)。各々のチャネルは光ネットワーク101を介して所定の量の情報を搬送する。
光ネットワーク101の情報容量及び伝送容量を増加させるため、複数のチャネルで伝送される複数の信号は1つの広帯域光信号に統合されてもよい。複数のチャネルで情報を通信するプロセスは、光学において波長分割多重(wavelength division multiplexing：WDM)のように言及されるものでもよい。CWDM(coarse WDM)(波長間隔が粗いWDM)は少ない数のチャネルを含む広く隔てられる波長の多重に関連し(通常、20nmより大きくかつ16波長より少ない)、DWDM(dense WDM)(高密度WDM)はファイバ内に多くのチャネルを含む狭く隔てられる波長の多重に関連する(通常、0.8nm未満の間隔であって40波長より多い)。光ファイバ当たりの統合帯域幅(aggregate bandwidth)を増加させるために、WDM又はその他の複数波長の多重伝送技術が光ネットワークで使用されてよい。WDMによらない場合、光ネットワークの帯域幅は、単独の1波長のビットレートに制限されるかもしれない。より広い帯域幅とともに、光ネットワークは、より多くの情報量を伝送することが可能である。光ネットワーク101は、WDM又は他の何らかの適切なマルチチャネル多重技術を用いて異なるチャネルを送信し、マルチチャネル信号を増幅してもよい。
光ネットワーク101は、特定の波長又はチャネルで光ネットワーク101を介して光信号を送信するために1つ以上の光送信部(Tx)102を含む。送信部102は、電気信号を光信号に変換し、光信号を送信するためのシステム、装置又はデバイスを含んでもよい。例えば、送信部102の各々は、レーザ及びモジュレータを有し、電気信号を受信し、電気信号に含まれる情報を、レーザにより生成される特定の波長の光のビームに変調し、光ネットワーク101を介して信号を搬送するためにビームを送信する。
マルチプレクサ104は、送信部102に結合され、及び、送信部102により送信される信号を例えば各自の個々の波長でWDM信号に統合するシステム、装置又はデバイスであってもよい。
光増幅器108は、光ネットワーク101内のマルチチャネル信号を増幅する。光増幅器108は所定長のファイバ106の前及び/又は後に配置されてもよい。光増幅器108は、光信号を増幅するシステム、装置又はデバイスを有する。例えば、光増幅器108は、光信号を増幅する光リピータを有してもよい。この増幅は、光-電気又は電気-光変換とともに実行されてもよい。一実施形態において、光増幅器108は、ドープトファイバ増幅要素を形成するように、希土類元素がドープされた光ファイバを含んでもよい。信号がファイバを介して進行する場合に、光ファイバのドープされた部分の原子を励起するために、ポンプ信号の形態で外部エネルギが印加され、光信号の強度を増やしてもよい。一例として、光増幅器108はエルビウム添加ファイバ増幅器(EDFA)を含んでもよい。
OADM110はファイバ106を介して光ネットワーク101に結合されてもよい。OAMD110は分岐/挿入モジュールを有し、ファイバ106に対して光信号(すなわち、個々の波長)を追加(挿入)及び/又は除去(分岐)するためのシステム、装置又はデバイスを含んでもよい。OADM110を通過した後に、光信号は直接的に宛先に向かうファイバに沿って進行してもよいし、或いは、宛先に到達する前に信号は1つ以上の追加的なOADM110及び/又は光増幅器108を経由して進行してもよい。
光ネットワーク101の所定の実施形態において、OADM110は再設定可能なOADM(reconfigurable OADM：ROADM)を表現してもよく、ROADMはWDM信号の個々の又は複数の波長を分岐又は挿入することが可能である。個々の又は複数の波長は、例えば、ROADMに含まれてもよい波長選択スイッチ(WSS)(図示せず)を利用して、光学的領域(光ドメイン)で分岐又は挿入されてもよい。
図1に示されるように、光ネットワーク101は、ネットワーク101の1つ以上の宛先において1つ以上のデマルチプレクサ105を含んでもよい。デマルチプレクサ105は、単独の複合的なWDM信号を個々の波長の個々のチャネルに分割することによりデマルチプレクサとして機能するシステム、装置又はデバイスを含んでよい。例えば、光ネットワーク101は、40チャネルDWDM信号を送信及び搬送してもよい。デマルチプレクサ105は、単独の40チャネルDWDM信号を、40個の異なるチャネルに応じて40個の個々の信号に分割してもよい。
図1において、光ネットワーク101はデマルチプレクサ105に結合される受信部112を含んでもよい。各々の受信部112は、特定の波長又はチャネルで送信された光信号を受信し、光信号が含む情報(すなわち、データ)を取得(例えば、復調)するために光信号を処理する。従って、ネットワーク102はネットワークの全てのチャネルに対する少なくとも1つの受信部112を含む。
図1の光ネットワーク101のような光ネットワークは、光ファイバにわたって光信号で情報を搬送するための変調技術を利用してもよい。そのような変調方式は、特に、位相シフトキーイング(PSK)、周波数シフトキーイング(FSK)、振幅シフトキーイング(ASK)及び直交振幅変調(QAM)のような変調技術を含んでもよい。PSKでは、光信号により搬送される情報は、搬送波(又は単にキャリア)のように言及される基準信号の位相を変調することにより搬送される。2レベル又はバイナリ位相シフトキーイング、4レベル又は直交位相シフトキーイング(QPSK)、マルチレベル位相シフトキーイング(M-PSK)及び差動位相シフトキーイング(DPSK)を利用して信号自身の位相を変調することにより、情報は搬送される。QAMでは、光信号により搬送される情報は、搬送波の振幅及び位相の双方を変調することにより搬送される。PSKは、搬送波の振幅が一定に維持されるQAMの一形態と考えられてよい。
更に、偏波分割多重(PDM)技術は、情報伝送の更なるビットレートを達成できるようにする。PDM伝送は、チャネルに関連する光信号の異なる偏波成分に情報を変調することを含む。光信号の偏波又は偏光(polarization)は、光信号の振幅の方向を示す。「偏波」という用語は、一般に、空間内の或る地点において電場ベクトルの先端が辿る経路に関連し、この経路は光信号の進行方向と垂直である。
図1の光ネットワーク101のような光ネットワークでは、それは、一般に、管理プレーン、制御プレーン、トランスポートプレーン(しばしば、物理レイヤと言及される)に関連する。中央管理ホスト(図示せず)は、管理プレーンに存在し、制御プレーンのコンポーネントを設定及び監視する。管理プレーンは、全てのトランスポートプレーン及び制御プレーンのエンティティ又は装置(例えば、ネットワーク要素)に対する最終的な制御を含んでよい。一例として、管理プレーンは、中央処理センタ(例えば、中央管理ホスト)から構成され、中央管理センタは1つ以上の処理リソース、データストレージコンポーネント等を含む。管理プレーンは、制御プレーンのうちの要素と電気通信を行い、また、トランスポートプレーンのうちの1つ以上のネットワーク要素と電気通信を行う。管理プレーンは、システム全体に対する管理機能を実行し、ネットワーク要素、制御プレーン及びトランスポートプレーンの間の調整を行う。例えば、管理プレーンは、要素の観点から1つ以上のネットワーク要素を取り扱う要素管理システム(EMS)、ネットワークの観点から多数のデバイスを取り扱うネットワーク管理システム(NMS)、及び/又は、ネットワーク規模の処理を取り扱う処理サポートシステム(OSS)を含んでもよい。
開示範囲から逸脱せずに、光ネットワーク101に対して修正、追加又は省略がなされてもよい。例えば、光ネットワーク101は図1に示されるものより多い又は少ない要素を含んでもよい。また、上述したように、1対1ネットワークとして説明されるが、光ネットワーク101は、リング、メッシュ、及び/又は、階層的ネットワークトポロジのような光信号を伝送する適切な任意のネットワークトポロジを含んでよい。
上述したように、光ネットワークにおいて伝送される情報量は、情報とともに符号化され及び1つの信号に多重される光信号の数に応じて変化する。従って、WDM信号を利用する光ファイバは、単独のチャネルで情報を搬送する光ファイバよりも多い情報を搬送することができる。搬送される偏波成分の数及びチャネルの数と並んで、どの程度多くの情報が光ネットワークで伝送可能であるかに影響する別の要因は、伝送のビットレートである。ビットレートが高いほど、伝送される情報容量は大きい。より高いビットレートを達成することは、広帯域電気ドライバ技術の可用性、ディジタル信号処理技術の可用性、及び、光ネットワーク101における伝送に必要なOSNRの増加によって制限されるかもしれない。
光ネットワーク101の運用において、データレートが1Tに近付くと、それに応じて、O-E-O再生部の数が過剰になってしまうのを避けることで経済的実現可能性を保つため、高いOSNRが望ましくなってくる。OSNRの減少の一因は、伝送経路上の様々な地点におけるカスケード接続される光増幅器108に起因して生じるノイズの累積(蓄積)である。光増幅器108に関し、OSNRは数式1により与えられる雑音指数(NF)として表現され、この場合において、OSNRinは入力OSNRであり、OSNRoutは出力OSNRであり、dBはデシベルである。
NF=10log(OSNRin/OSNRout)=OSNRin[dB]-OSNRout[dB] 数式(1)
光増幅器に対する現在の設計はノイズ低減仕様に関して制限を有するかもしれない。例えば、EDFAはほぼNF≧3dBであるような雑音指数に制限される。ラマン増幅器(Raman amplifier)は小さな雑音指数を有するが、ファイバリンク全体を燃やしてしまうファイバ溶融のリスクを有する。位相インセンシティブ光パラメトリック増幅器(OPA)はNF=3dBにより与えられる雑音指数の量子限界(quantum limit)を被る。
更に詳細に説明されるように、以前の光増幅器設計よりも低い雑音指数を提供する低雑音位相センシティブ光増幅器(PSA)を実現する方法及びシステムが本願において開示される。本願で開示される低雑音PSAは、全ての増幅されるチャネルにおいて、色分散(又は波長分散)(CD)及び偏波モード分散(PMD)のような信号の損傷に対する十分な補償を提供する。本願で開示される低雑音PSAは、WDM入力チャネルの信号品質を更に監視する。本願で開示される低雑音PSAは、各々の増幅されるチャネル及びアイドラ共役のペアに対する位相を安定化させる。本願で開示される低雑音PSAは、直交偏波を利用する入力チャネルに関して低雑音光増幅を更に達成する。本願で開示される低雑音PSAは、偏波インセンシティブ低雑音増幅も達成する。本願で開示される低雑音PSAは、更に、入力信号チャネルの数及び設定(構成)に関する様々な変更に応じるために十分な光帯域幅及び柔軟性のあるハードウェアを提供する。
図2を参照すると、二重偏波変調方式のための低雑音位相センシティブ光増幅器を提供する一実施形態の光システム200のうちの選択された要素が示されている。図2に示されるように、光システムは光増幅器202を含み、光増幅器202は一形態の増幅器108(図1)のうちの選択された要素を表現する。一実施形態において、光システム200は、光信号増幅を実行するための波長選択プロセッサ(WSP)を有するコンポーネントを含む。そのような処理はQPSK信号のような何らかの適切な信号について実行される。別の実施形態において、そのようなWSPは再設定可能であってもよい。別の実施形態において、光システム200は、二重変調方式のための光位相センシティブ光増幅を処理するための双方向位相センシティブ増幅を含んでもよい。別の実施形態において、そのような位相センシティブ増幅器は、縮退的(degenerate)であってもよい。光増幅器202のような1つ以上の光増幅器は、二重偏波変調方式のための光位相センシティブ光増幅を実行してもよい。
光増幅器202は光システム200における光信号を増幅する。光システム200は、光増幅器202により出力チャネル214として増幅されるべき入力チャネル(すなわち、光信号)210を含む。チャネル210、214は光ネットワーク101(図1参照)にわって光システム200により伝送される。光ネットワーク101は、例えば2つの光コンポーネント間の伝送ライン上に又はROADMの中に、適切な何らかの形態で光増幅器202を含んでよい。更に、光増幅器202は、スタンドアローンデバイスとして又は他の光伝送機器のうちの一部分として動作してもよい。図2に示されるように、入力チャネル210は、210-1、210-2等から210-Nに至るように示されるN個のチャネルを有する。それに応じて、光増幅器202により出力される増幅チャネル214は、214-1、214-2等から214-Nに至るように示されるN個のチャネルを含む。Nは1以上の任意の値を有してよいことに留意すべきである。入力チャネル210は複数の形式で使用されているが、N=1の場合、入力チャネル210は単独のチャネルを有する。
本願で説明されるように、光増幅器202は光信号の増幅を実行する適切な如何なる数及び種類のコンポーネントを含んでもよい。具体的な実現例の光増幅器202のうちの全部又は一部は、図3A及び図3Bに示されるように、低雑音光増幅器300を含んでもよい。光増幅器202はメモリ206に結合されるプロセッサ204を含んでもよい。一実施形態では、光信号増幅を実行するために、光増幅器202は、入力信号及びその他のシステム特性(例えば、ポンプ信号)を監視し、調整し、事前に補償するように光増幅器202を設定するためのコンポーネントを含み、例えば、位相、パワー及び色分散などのような信号情報を調整してもよい。別の実施形態では、光信号増幅を実行するために、光増幅器202は、1ポンプ光4波混合(FWM)を実行するためのコンポーネントを含んでもよい。別の実施形態では、FWMは、非線形光要素(NLE)を介して双方向に、入力信号を通過させること、或いは、それらの一部を選別(フィルタリング)することにより達成されてもよい。更に別の実施形態では、双方向にそのような信号を進行させることは、NLEを介して所与の方向にX偏波成分信号を進行させるのと同時に、NLEを介して反対方向にY偏波成分信号を進行させることを含む。
光増幅器202は2つの処理ステージを利用してもよい。第1ステージにおいて、光増幅器202は入力信号210のアイドラ共役信号(idler conjugate signal)(単に「アイドラ信号」又は「アイドラ」と言及されてもよい)を生成してもよい。第2ステージにおいて、光増幅器202は位相センシティブFWMを実行してもよい。そのようなFWMはポンプ信号から入力チャネル210及びアイドラ信号へエネルギを伝達する。
具体的には、光増幅器202はポンプレーザ信号を生成する手段を含み、その手段は、後に入力信号に付加されるアイドラ信号を生成するためにNLEアイドラステージで使用される。アイドラ信号は、入力チャネル210に対する個々の共役波長(conjugate wavelength)を表現する。光増幅器202はNLE増幅ステージにおいてFWMを実行するように構成され、NLE増幅ステージは対称的なアイドラ信号に基づいて入力チャネル210を増幅する。入力チャネル210及びアイドラ信号の波長は、ポンプ信号の波長から等距離にあってもよい。等距離又はほぼ等距離の波長は、例えば、完全に等距離である波長、或いは、全体的なパフォーマンスが顕著には影響を受けない程度に近似的に等距離である波長を含んでよい。そのような近似的に等距離の波長は、アイドラ信号とポンプ信号との間の波長差分に近似的に等しいもの、及び、ポンプ信号と入力信号との間の波長差分に近似的に等しいものを含んでもよい。一実施形態において、近似的に等しい波長差分は、波長差分同士の10パーセント未満で変動する波長差分を含んでもよい。アイドラ信号は、入力チャネルの位相と逆の位相を含んでもよい。
入力チャネル210は、QAM又はm-PSKのような適切な任意の方法で変調される光信号を含んでもよい。入力チャネル210は二重偏波成分を含んでもよい。光増幅器202は、適切な任意の方法で二重偏波信号を受け入れるように構成されてよい。光増幅器202は、入力チャネル210をX偏波及びY偏波成分に分離するように構成されてもよい。そのように分離された成分は独立に処理されてよい。一実施形態において、X偏波及びY偏波成分の双方向信号変換について、単独のNLEが使用されてもよい。別の実施形態において、X偏波及びY偏波成分の位相センシティブ増幅のための双方向非縮退的な(non-degenerate)FEMのために単独のNLEが使用されてもよい。更に別の実施形態において、2つの偏波の間のクロストーク及びパス不整合が回避されるように、X偏波及びY偏波成分は、第1のNLEアイドラステージ及び第2のNLE増幅ステージの要素を共有してもよい。
光増幅器202は、光パフォーマンスモニタリング部(OPM)、コントローラ及びWSPを含み、光増幅器202の動作を動的に制御してもよい。波長、パワー、残存する色分散、偏波モード分散及びOSNR等のような入力チャネル210に関する情報が監視(モニタ)されてもよい。更に、光増幅器202のコンポーネントの処理及び出力に関する情報が監視されてもよい(図3A及び図3B参照)。監視される情報に従って、光増幅器202の様々な部分における光信号の位相及びパワーレベルが動的に変更され、例えば、出力信号、ポンプ信号及びアイドラ信号の位相及びパワーレベルが変更される。
光増幅器202はWDM信号を受け入れるように構成されてもよい。光増幅器202の第1のNLEアイドラステージは、入力チャネル210の各々のWDM成分についてアイドラ信号を生成するように構成されてもよい。更に、光増幅器202の第2のNLE増幅ステージは、入力チャネル210内の信号と第1のNLEアイドラステージにより生成された各自のアイドラ信号とのペアの各々について、FWMを実行するように構成されてもよい。WDM信号が光増幅器202において使用される場合、各々のアイドラ信号は、入力チャネル210中の対応する入力信号の波長に関してポンプ信号から波長軸上で等距離(又は近似的に等距離)にあってもよい。
プロセッサ204は、例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ディジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)を有してもよく、或いは、プログラム命令及び/又はプロセスデータを解釈及び/又は実行するように構成される他の任意のディジタル又はアナログ回路を有してもよい。一実施形態において、プロセッサ204は、光増幅器202の処理の全部又は一部を実行するために、メモリ206に保存されるプログラム命令及び/又はプロセスデータを解釈及び/又は実行してもよい。メモリ206は、アプリケーションメモリ、システムメモリ又は双方のうちの全体又は一部により構成されてもよい。メモリ206は、1つ以上のメモリモジュールを保持及び/又は収容するように構成される任意のシステム、デバイス又は装置を含んでもよい。各々のメモリモジュールは、ある期間の間、プログラム命令及び/又はデータを保持するように構成される任意のシステム、デバイス又は装置を含んでもよい(例えば、コンピュータ読み取り可能な媒体であってよい)。メモリ206は非一時的であってよい。光増幅器202のうちの1つ以上の部分又は機能は、プロセッサ204により、メモリ206内にある命令を実行することによって、実現されてもよい。
図3Aを参照すると、低雑音光位相センシティブ増幅を提供する一形態の低雑音位相センシティブ光増幅器300-1のうちの選択された要素が示されている。一実施形態において、光増幅器300-1は二重偏波変調方式をサポートする(使用することが可能である)。図3Aにおいて、光増幅器300-1は、概略的な表現で示されており、寸法を描いたものではない。様々な実施形態において、光増幅器300-1は追加的な要素又はより少ない要素とともに使用されてよいことに留意を要する。図3Aにおいて、光増幅器300-1は、N個の入力チャネル210(図2参照)により表現される入力光WDM信号に関して説明される。説明の便宜上、固定グリッドのWDM入力チャネル210が説明されるが、特定の実施形態において、非固定グリッド(flex grid)のチャネル間隔のような他のスペクトルチャネル配置が実施されてもよいことに留意を要する。図3Aでは、実線は光の経路を示し、破線は電気的な接続を示す。
図3Aにおいて、入力チャネル210は、図3Aに示される進行方向における光増幅のために与えられる。一実施形態において、所定の種類の分散補償を行うための小さなゲインを提供するためにラマン増幅器(図示せず)が使用されてもよい。従って、ラマンポンプ(図示せず)が、入力チャネル210の進行方向と逆方向に、光増幅器300-1の入力に光エネルギを提供し、これは「プリエンファシスステージ」と言及されてもよい。
光増幅器300-1は、入力チャネル210のような入力信号を受けるための手段を含む。入力チャネルは複数のWDMチャネルを含み、複数のWDMチャネルの各々は、αiにより示される異なる波長に対応してよい。更に、そのようなチャネルの各々は異なる変調方式に対応してもよい。各々のチャネルに関し、入力チャネル210は、X偏波及びY偏波成分を含んでもよい(図7A参照)。
タップ302-1において、入力チャネル210は分割され、入力チャネル210のうち所望のチャネルグループを選択するために使用されるWSS304-1の方向及びOPM318の方向に向けられる。例えば、増幅器300-1によりサポートされる光帯域幅に依存して、入力チャネル210内のチャネル数は、WSS304-1において処理のために制限される。他の実施形態において、WSS304-1は全ての入力チャネル210を処理のために通過させてもよい。すなわち、WSS304-1は、例えば波長に基づいて、入力チャネル210のうち処理されるべき所望のチャネルを選択する。WSS304-1は、能動的又は受動的な設定可能なフィルタ、アレイウェーブガイド、電気機械デバイス又は結晶(crystal)等のような適切な任意の手段により実現されてよい。図3Aに示されるように、WSS304-1は、電気接続を利用して制御及び監視の目的でコントローラ330に通信可能に結合される。コントローラ330は、例えば、入力チャネル210のうちのどの部分が光増幅器300-1により増幅されるべきかを選択すること等のようなWSS304-1の動作を調整するように構成される。
図3Aに示されるように、光増幅器300-1は、光パフォーマンスモニタリング部(OPM)218を含み、OPM318は、入力チャネルを受信し、及び、電気接続を用いて制御及び監視の目的でコントローラ330に通信可能に結合される。OPM318は、波長、パワー、残留色分散、偏波モード分散及びOSNR等のような入力チャネル210に関する情報を監視してもよい。コントローラ330は、OPM318から監視情報を受信し、それに応じて様々な他のコンポーネントを調整してもよい。
WSS304-1は光信号を分散補償モジュール(DCM)306に送信してもよい。DCM306は、色分散(CD)、偏波モード分散(PMD)又は他のタイプの分散補償のための補償器を含んでもよい。DCM306は入力チャネル210におけるCD及びPMDを補償してもよい。DCM306は、モジュール、光デバイス又は電子デバイス等のような適切な任意の形態で実現されてもよい。DCM306はコントローラ330に通信可能に結合される。コントローラ330は、例えば、入力チャネル210の性質又は種類、光増幅器300-1の検出された出力、又は、DCM306の検出された出力に基づいて、DCM306の動作を制御するように構成されてもよい。
DCM306は光信号をカプラ310-1に送信し、カプラ310-1はポンプ308からポンプ信号も受信する。様々な実施形態において、ポンプ308は、チューナブルレーザのような調整可能な光ソースを含んでもよい。ポンプ308はコントローラ330に通信可能に結合される。コントローラ330は、例えば、入力チャネル210の性質又は種類、ポンプ308の検出された出力、又は光増幅器300-1の検出された出力に基づいて、ポンプ308の波長、パワー、位相又は他の属性を制御するように構成されてもよい。一例として、ポンプ308は、NLEにおいて望まれない散乱を引き起こすおそれがある密度変動を補償するために、シミュレーションされたブリルアン散乱(simulated Brillouin scattering：SBS)抑制(機能)含んでいてもよい。更に、ポンプ308は、入力チャネル210の二重偏波の各々に対してポンプ信号を偏光(偏向)させてもよい。
カプラ310-1は入力チャネル210とポンプ308により生成されたポンプ信号とを結合し、結合された出力(図7B参照)を光サーキュレータ312-1に提供する。光サーキュレータ312-1は、本開示に従う入力及び出力の選択的なルーティングに適切な如何なる手段を含んでもよい。例えば、光サーキュレータ312-1は、複数の順番に特定される光入出力ポートを含み、光が一方向のみに進行することを可能にしてもよい。第1ポートに入る光信号は第2ポートから出る一方、第2ポートに入る信号は第3ポートから出る。第1、第2及び第3ポートの順番の指定、及び、入力-出力の動作は、時計回り又は反時計回りのインジケータとともに概略的に示される。図3Aの例では、光サーキュレータ312-1は、カプラ310-1からの入力が光リンク336-1を経てNLEアイドラステージ314-1に出力され、及び、NLEアイドラステージ314-1からの入力が光リンク326を経てレギュレーションステージ310-1に出力されるように、時計回りの形式で動作する。
NLEアイドラステージ314-1では、ポンプ信号に関して入力チャネル210と対称的な波長のアイドラ信号が付加され、この点については図6(及び図7C)に関連して後述される。光増幅器300-1の入力に関してWSS304-1により何が選択されたかに基づいて、NLWアイドラステージ314-1は、制御リンク338-1を介するコントローラ330による指示に従って、対応するアイドラ信号を追加する。NLEアイドラステージ314-1は、各々の偏波成分を分離し、NLEを介して異なる偏波方向で各々の偏波成分を送信することにより、偏波インセンシティブな方法で動作する。NLEアイドラステージ314-1の出力において、入力チャネル210及びアイドラ信号の振幅は未だ増幅されておらず、光増幅器300-1の入力レベルに対応する比較的小さな振幅であるかもしれない。入力チャネル210とアイドラ信号との間において何らかの望まれない振幅差が、NLEアイドラステージ314-1の出力に存在するかもしれないことに、留意を要する。また、NLEアイドラステージ314-1から出力される場合に、入力チャネル210の波長及びアイドラ信号の波長の間の光波長相互作用又は混合に起因して、ポンプ信号は或る程度劣化するかもしれない。
図3Aにおいて、光リンク326は、結合された入力チャネル210、ポンプ信号、及び、アイドラ信号をレギュレーションステージ320-1に送信する。図3Aに示されるように、レギュレーションステージ320-1は位相振幅レギュレーション322を実現し、この点については図4A及び図4Bに関連して更に説明される。一般に、位相振幅レギュレーション部322は、フィードフォワード位相パワーモニタ316とともに、入力チャネル210及びアイドラ信号のトータル位相(total phase)を最適に調整し、フィードフォワード位相パワーモニタ316はNLE増幅ステージ314-2からの増幅された出力の位相及びパワーレベルを監視する。具体的には、フィードフォワード位相パワーモニタ316は、最適な位相に対する光信号の振幅を測定し、最大パワーレベルを達成するための所望の位相を決定してもよい。言い換えれば、最大パワーレベルに対する位相オフセットが、フィードフォワード位相パワーモニタ316で測定されてコントローラ330に送信され、コントローラ330は制御リンク331を介してレギュレーションステージ320に制御情報を提供する。このようにして、コントローラ330は、正確な位相-パワー制御のためにフィードフォワードレギュレーションループ(位相振幅レギュレーション322及びフィードフォワード位相-パワーモニタ316を含む)を連続的に動作させ、NLE増幅ステージ314-2の低雑音処理を可能にする。
図3Aに示されるように、レギュレーションステージ320-1はポンプレギュレーション部324も含み、ポンプレギュレーション部324は、以後のNLE増幅ステージ314-2の間の改善された増幅のためにポンプ信号の品質を改善するポンプレギュレーションを行う。具体的には、ポンプレギュレーション324は、ポンプ信号中の不要成分を除去し、ポンプ信号に所望の偏光を加え、ポンプ信号を増幅する。
図3Aにおいて、レギュレーションステージ320-1は、サーキュレータ312-2に至る光リンクに出力を与え、サーキュレータ312-2は受信される光信号を光リンク336-2においてNLE増幅ステージ314-2に出力する(図7D参照)。サーキュレータは、光リンク336-2を介してNLE増幅ステージ314-2から増幅された光信号(増幅光信号)を受信し、増幅光信号を光リンク340に出力する(図7E参照)。タップ302-2において、光リンク334は増幅光信号をフィードフォワード位相パワーモニタ316に提供し、フィードフォワード位相パワーモニタ316は制御リンク332を介してコントローラ330と通信する。また、タップ302-2は増幅光信号をWSS304-2にも出力し、WSS304-2は入力チャネル210に対応する波長を出力用に選択し、ポンプ信号やアイドラ信号のような他の不要な波長を阻止し、出力信号214を生成する(図7F参照)。
図3Bを参照すると、低雑音光位相センシティブ増幅を提供する一形態の低雑音位相センシティブ光増幅器300-2のうちの選択された要素が示されている。一実施形態において、光増幅器300-2は二重偏波変調方式をサポートする(使用することが可能である)。図3Aにおいて、光増幅器300-2は、概略的な表現で示されており、寸法を描いたものではない。様々な実施形態において、光増幅器300-2は追加的な要素又はより少ない要素とともに使用されてよいことに留意を要する。図3Bにおいて、光増幅器300-2は、N個の入力チャネル210(図2参照)により表現される入力光WDM信号に関して説明される。説明の便宜上、固定グリッドのWDM入力チャネル210が説明されるが、特定の実施形態において、非固定グリッド(flex grid)のチャネル間隔のような他のスペクトルチャネル配置が実施されてもよいことに留意を要する。図3Bにおいても、実線は光の経路を示し、破線は電気的な接続を示す。
図3Bにおいて、光増幅器300-2は図3Aの光増幅器300-1と同様に動作し、同様な番号の要素が記述されている。しかしながら、光増幅器300-2においては、ポンプレギュレーション324が省略されており、元々の(オリジナル)ポンプ信号がNLEアイドラステージ314-1及びNLE増幅ステージ314-2の双方に直接的にルーティングされる。具体的には、図3Bにおいて、ポンプ308はタップ302-3にポンプ信号を出力し、タップ302-3はポンプ信号をカプラ310-1の方向(NLEアイドラステージ314-1用)とカプラ310-2の方向(NLE増幅ステージ314-2用)とに分割する。このようにして、光増幅器300-2において、ポンプ再生成のために追加的な光コンポーネントを当てにすることなく、適切なポンプ信号が双方のNLEステージに提供される。
図4Aを参照すると、光増幅器300における低雑音増幅のための位相-振幅を制御する一形態の位相振幅レギュレーション部322-1のうちの選択された要素が示されている(図3A及び図3B参照)。図4Aに示されるように、位相振幅レギュレーション部322-1は、WSP402において、入力チャネル210、ポンプ信号及びアイドラ信号に対応する波長をNLEアイドラステージ314-1から受信する。
WSP402は制御リンク331を介してコントローラ330から命令を更に受信してもよい。位相振幅レギュレーション部322-1において、WSP402は、入力チャネル210に対応する波長に関して振幅等化を実行してもよい。例えば、WSP402は入力チャネル210の全ての波長を互いに等化してもよい。別の実施形態において、WSP402は、個々の入力チャネル波長に対して各々のアイドラ信号を等化してもよい。様々な組み合わせの等化がWSP402で実行されてよい。一実施形態において、WSP402における等化に先立って、WSS304-1における減衰を利用して、予備的な等化が実行されてもよい。WSP402は、位相レギュレーションを実行するために、各々の入力チャネル及び各自のアイドラ信号の信号ペアに対応するN個の内部信号をデマルチプレクス(分離)する。これらの入力チャネル-アイドラ信号のペアは、個々の位相レギュレーションのために、N個の個々の光経路に沿ってルーティングされる。
WSP402に続いて、各々の波長は、制御リンク331を介してコントローラ330により決定されるような所望の位相を達成するために、遅延部406及び位相シフタ408とともに個別的に処理される。遅延部406は、入力チャネル-アイドラ信号のペアの間の光経路長の差分についての同期を可能にする。一実施形態において、遅延部406は選択的であってもよく、或いはゼロ遅延を導入してもよいことに留意を要する。遅延の量は、光増幅器300の物理的なレイアウト(配置又は構成)に依存するかもしれないし、或いは、光増幅器300で使用される様々な光コンポーネントの製造ばらつきを補償してもよい。位相シフタ408は、所望の位相シフトを入力として受信し及び波長によらずその位相シフトを適用する光位相シフタであってもよい。所望の位相シフトは制御リンク331を介して受信されてもよい。従って、遅延部406-1及び位相シフタ408-1は第1の入力チャネル-アイドラ信号のペアに対応し、遅延部406-2及び位相シフタ408-2は第2の入力チャネル-アイドラ信号のペアに対応し、以下同様であり、最終的に遅延部406-N及び位相シフタ408-Nは第Nの入力チャネル-アイドラ信号のペアに対応する。そして、MUX404は、N個の入力チャネル-アイドラ信号のペアを多重化し、結合された光信号を光リンク328を介して出力する。
図4Bを参照すると、光増幅器300における低雑音増幅のための位相-振幅を制御する一形態の位相振幅レギュレーション部322-2のうちの選択された要素が示されている(図3A及び図3B参照)。図4Bに示されるように、位相-振幅レギュレーション部322-2は、入力チャネル210、ポンプ信号及びアイドラ信号に対応する波長(図7C参照)を、WSP402において光リンク326を介してNLEアイドラステージ314-1から受信する。WSP402は、制御リンク331を介してコントローラ330から命令を更に受信してもよい。位相振幅レギュレーション部322-2において、WSP402は、制御リンク331を介する命令又は入力に従って等化及び位相調整を実行してもよい。位相-振幅レギュレーション部322-1とは異なり、位相-振幅レギュレーション部322-2におけるWSP402の利用法は、より少ない光コンポーネントを利用する簡易な実施形態を示す。しかしながら、WSP402に利用可能な処理帯域幅に依存して、位相-振幅レギュレーション部322-2はより低いデータレートを示す入力チャネル210を処理することに制限されるかもしれない一方、位相-振幅レギュレーション部322-1はより高いデータレートに使用されてもよい。
図4Bにおいて、WSP402は、光リンク326から受信した信号のうち何れの部分がFWMを利用して増幅されるべきかを選択する。そのような選択は例えば波長に基づいてもよい。例えば、NLEアイドラステージ314-1におけるアイドラ信号の生成は、増幅の目的に対して不要な又は不使用のアイドラ信号を生じさせるかもしれない。従って、WSP402は、これらの不使用のアイドラ信号を選別(フィルタリング)するように構成されてもよい。WSP402は、本開示に従う光スイッチングを実行する適切な如何なる形態で実現されてもよい。例えば、WSP402は、光コンポーネントを含む適切な任意の手段により実現される1つ以上のWSSを含んでもよい。更に、WSP402は、信号の成分の位相及びパワーレベルを調整するように構成されるモジュール、回路又はソフトウェアを含んでもよい。例えば、入力信号210の位相、ポンプ信号、及びアイドラ信号は、FWMを促すようにWSP402により調整されてもよい。更に、WSP402は、波長選択スイッチの処理を制御するように構成される自動ソフトウェアを含んでもよい。適切な如何なる自動ソフトウェア(オートメーションソフトウェア)が使用されてもよい。自動ソフトウェアは、プロセッサによる実行のためのコンピュータ読み取り可能な媒体に常駐する命令を含んでもよい。WSP402は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、DSP又はASICを含んでもよいし、或いは、コンピュータ読み取り可能な媒体に存在する命令を実行する或いは波長選択スイッチの制御を実行する他の任意のディジタル又はアナログ回路を含んでもよい。コントローラ330は、WSP402の処理を調整するように構成されてもよく、調整は、例えばWSP402により受信される信号のパワー又は位相の調整、或いは、WSP402により選別される信号の調整などである。更に、WSP402は、入力信号の残留色分散について又は非線形素子に残存するHNLFの分散勾配について、入力信号を予備的に補償するように調整されてもよい。そのような調整は、例えば、入力チャネル210の性質又は種類、WSP402の検出される出力、又は、光増幅器300の検出される出力に基づいていてもよい。
入力チャネル210がWDM信号を含む場合、WSP402は、増幅されるべきWDM信号を含む範囲、ポンプ信号、及び、WDM信号の各々に対応するアイドラ信号の範囲を選択するように構成される。
図5Aを参照すると、光増幅器300の出力における位相及びパワーを監視する一形態のフィードフォワード位相-パワーモニタ316-1のうちの選択された要素が示されている(図3A及び図3B参照)。図5Aに示されるように、フィードフォワード位相-パワーモニタ316-1はパラレルモニタリング(並列的な監視)を実現する実施形態を表し、N個の出力チャネル214の各々の波長が別々の光経路に沿ってルーティングされる(図7E参照)。フィードフォワード位相-パワーモニタ316-1では、出力チャネル214が、光リンク334を介して受信され、デマルチプレクサ504において、個々の波長に対応するN個の光経路にデマルチプレクス(分離)される。各々の光経路は各自のフォトダイオード508にルーティングされ、フォトダイオード508は制御リンク332を介してコントローラ330にパワー信号を出力する。従って、出力チャネル214-1は制御リンク332-1に対するフォトダイオード508-1により監視され、出力チャネル214-2は制御リンク332-2に対するフォトダイオード508-2により監視され、以下同様であり、最終的に出力チャネル214-Nは制御リンク332-Nに対するフォトダイオード508-Nにより監視される。所定の実施形態において、フォトダイオード508は、適切な電気信号をコントローラ330に提供する電気的な増幅器を含んでもよい。
図5Bを参照すると、光増幅器300の出力における位相及びパワーを監視する一形態のフィードフォワード位相-パワーモニタ316-2のうちの選択された要素が示されている(図3A及び図3B参照)。図5Bに示されるように、フィードフォワード位相-パワーモニタ316-2はチューナブルモニタリングを実現する実施形態を表し、チューナブルフィルタ510は出力チャネル214の個々の波長に固定されそれを伝送し、フォトダイオード512は制御リンク332に出力を与える。制御リンク332は双方向であってもよく、チューナブルフィルタ510にチューニングする波長を提供してもよい。所定の実施形態において、フォトダイオード508は、適切な電気信号をコントローラ330に提供する電気的な増幅器を含んでもよい。
従って、図5Aのフィードフォワード位相-パワーモニタ316-1と比較すると、フィードフォワード位相-パワーモニタ316-2は、より少ない光コンポーネント及びコントローラ330に対するより少ない制御リンクを有する簡易な形態を示す。しかしながら、フィードフォワード位相-パワーモニタ316-2の応答時間は、フィードフォワード位相-パワーモニタ316-1の場合よりも長く、このことは、フィードフォワード位相-パワーモニタ316-2が使用に適する具体的な用途又は光ネットワーク構成を決定するかもしれない。チューナブルフィルタ510による所与の波長チャネルへのロック及びフィルタリングにおける時間遅延に起因して、広帯域幅のアプリケーションのような高速応答時間に対しては、フィードフォワード位相-パワーモニタ316-2よりもフィードフォワード位相-パワーモニタ316-1の方が相応しいかもしれない。
図6を参照すると、一形態のNLEステージ314のうちの選択された要素が示されている。図6に示されるように、NLEステージ314は、NLEアイドラステージ314-1又はNLE増幅ステージ314-2の一形態を示す（図3A及び図3B）。NLEアイドラステージ314-1又はNLE増幅ステージ314-2の光学的な機能は異なるが、NLEステージ314は、二重偏波光信号に関する光混合を実行する一般的なコンポーネントを示す。従って、NLE増幅ステージ314に関して説明される構造は、NLEアイドラステージ314-1におけるアイドラ信号を生成するために使用されてもよい。更に、NLE増幅ステージ314に関して説明される構造は、アイドラ信号が提供された後にFWMを利用するNLE増幅ステージにおける位相センシティブ増幅に使用されてもよい。光混合についての異なるアプリケーションにおける特定の用途のために、NLEステージ314に対して異なる特定のコンポーネント及び他の修正が使用されてもよいことに留意を要する。
図6において、NLEステージ314は偏波コントローラ602、608を含み、偏波コントローラは、偏波ビームコントローラ604に関し、光リンク336における入力信号のX偏波及びY偏波成分を調整してもよい。NLEアイドラステージ314-1の場合、偏波は、NLE606によるアイドラ信号生成の効果を最大化又は増加させるように調整される。そのような調整は、X偏波及びY偏波成分の偏波シフトを含む。更に、偏波コントローラ602、608は、アイドラ信号が成分について生成された後に、そのような成分を調整するように構成されてもよい。偏波コントローラ602、608はそのような調整を実行する適切な何らかの形態で実現されてよい。偏波コントローラ602、608は制御リンク338を介してコントローラ30に通信可能に結合される。コントローラ330は、偏波コントローラ602、608の動作を調整するように構成される。そのような調整は、例えば、入力チャネル210の性質又は種類、偏波コントローラ602、608の検出される出力、又は、光増幅器300の検出される出力に基づいていてもよい。
偏波コントローラ602は、X偏波及びY偏波成分に対する調整を実行し、その結果を偏波ビームコントローラ604に出力する。偏波ビームコントローラ604は、X偏波及びY偏波成分に応じて入力信号を分割し、及び、過去に分割されていたX偏波及びY偏波成分を出力光信号に統合する。例えば、入力チャネル210は、X偏波成分及びY偏波成分を含む。そして、偏波ビームコントローラ604は、入力チャネル210及びポンプ信号の結合のうちのX偏波成分を出力し、及び、入力チャネル210及びポンプ信号の結合のうちのY偏波成分を出力する。偏波ビームコントローラ604は、各々の偏波を、信号変換のためにNLE606に双方向に出力する。例えば、X偏波成分610Xは図6で時計回りの回路ループでNLE606に提供され、Y偏波成分610Yは反時計回りの回路ループでNLE606に提供されてもよい。そして、NLE606におけるFWMの後に、X偏波成分612Xは時計回り方向にNLE606から出力され、Y偏波成分612Yは反時計回り方向に出力される。偏波ビームコントローラ604は、入力信号をX偏波及びY偏波成分に分割する適切な任意の形態で実現されてよい。偏波ビームコントローラ604は、コントローラ330に通信可能に結合される。コントローラ330は、偏波ビームコントローラ604の動作を調整する。そのような調整は、例えば、入力チャネル210の性質又は種類、光増幅器300の検出される出力、又は、偏波ビームコントローラ604の検出される出力に基づいていてもよい。
偏波コントローラ608は、偏波ビームコントローラ604又はNLE606から光信号を受信し、光信号の偏波成分を調整し、調整された光信号をNLE606又は偏波ビームコントローラ604にそれぞれ出力する。更に、偏波ビームコントローラ604は、NLE606から双方向に進行した後のX偏波成分612X及びY偏波成分612Yを結合する。偏波ビームコントローラ604は偏波コントローラ608からX偏波成分を受信する。更に、偏波ビームコントローラ604は、X偏波成分612X及びY偏波成分612Yの結合を偏波コントローラ602に出力する。
NLE606は、NLE606を経由して進行する光信号に対する信号変換を双方向に行う。NLE606は光学的なNLEを含んでもよい。そのような信号変換は、偏波ビームコントローラ604からのX偏波成分610X及びY偏波成分612Yのような、各方向に光学的NLE606を経由する同時に通過する信号について実行されてもよい。一実施形態において、双方向の伝送及び非線形処理をサポートすることが可能な任意のNLEが、NLE606を実現するために使用されてよい。例えば、NLE606は、200メートルの長さであり、非線形係数(γ=9.2(1/W・km))であり、分散勾配(S=0.018 ps/km/nm2)であり、及び1550nmにおいてゼロ分散波長(ZDW)である光学的に高度に非線形なファイバ(HNLF)を含んでよい。別の実施形態において、NLE606は、所望の出力を生成するウェーブガイドを含んでもよい。更に別の例においては、NLE606は、シリコンウェーブガイド、III-Vウェーブガイド、或いは、周期的に分極したニオブ酸リチウム(PPLN)を含んでもよい。
NLE606は入力信号の性質に基づいて光学的な信号変換を行ってもよい。NLEアイドラステージ314-1の場合、入力信号は入力チャネル210とポンプ308からのポンプ信号との組み合わせを含み、NLE606はアイドラ信号がその組み合わせに追加されることを引き起こす。アイドラ信号のスペクトル特性は、図7Cに関連して詳細に説明される。入力チャネル210が複数のWDM成分を含む場合、NLE606はそのようなWDM成分の各々についてアイドラ信号を生成する。各々のアイドラ信号及び対応するWDM成分は、波長の観点から言えば、ポンプ信号から等距離にある或いは近似的に等距離にある。すなわち、入力信号202のWDM成分と対応するアイドラ信号とは、波長の観点から言えば、ポンプ信号に関して対称的又は近似的に対称的である。NLE増幅ステージ314-2の場合、NLE606はFWMを用いて信号を双方向に増幅してよい。そのような信号は入力チャネル210及び対応するアイドラ信号の双方を含んでよい。一実施形態において、NLE606は、非縮退的なFWMを実行してもよい。そのような双方向増幅は、NLEアイドラステージ314-1に関して上述したように、各々の方向においてNLE606を経由する同時に通過する信号について実行されてもよい。NLE606により実行されるFWMは、ポンプ信号に関する入力信号210及びアイドラ信号の等距離又は近似的に等距離の配置を活用してよい。更に、NLE606により実行されるFWMは、アイドラ信号のパフォーマンスを、入力チャネル210に対する共役信号(conjugate signal)として使用してよい。入力信号210がWDM信号を含む場合、NLE606は、WDM信号の範囲とWDM信号に対応するアイドラ信号の範囲とを増幅する。
NLEステージ314を利用してX偏波及びY偏波成分の別個の処理を実行することにより、光増幅器300は、それらの成分同士の間のクロストークやパスミスマッチ(path mismatch)を回避する。更に、NLEステージ314を利用して双方向に処理を実行することにより、光増幅器300は、追加的な光学的なNLEに対する要請を緩和することにより、ハードウェア的な効率を向上させてもよい。
図7Aないし図7Fを参照すると、波長スペクトル700の一例に関して選択された要素が示されている。波長スペクトル700は、更に詳細に説明されるように、光増幅器300で生じる様々な光信号の波長に対する振幅及び位相を示す。各々の入力チャネルは矢印として示され、矢印の相対的な高さは信号の振幅を示し、矢印の位置は波長を示す。各々の図面及び本願で詳細に説明される事項に関連して、各々の矢印の影及び絶対的な位置は、所与の偏波に対応する。波長スペクトル700は、概略的な説明のために任意の軸とともに示されており、寸法を描いたものではないことに留意を要する。
図7Aにおいて、波長スペクトル700-1は、光増幅器300に対する入力光WDM信号の概略的なスペクトルを示す。波長スペクトル700-1に示される信号は、例えば、カプラ310-1に対する入力における入力チャネル210を示す。WDM信号は、波長α1，α2，．．．，αNの場所に示され、ここでNは1以上の整数である。任意のn={1，．．．，N}に関し、波長差分αn-αn-1は一定又は実質的に一定であることに留意を要する。図7Aに示されるように、入力光WDM信号は、入力チャネル210の各々のチャネルについて組み合わせられるX偏波成分及びY偏波成分として示されるような二重偏波を有する。
図7Bにおいて、波長スペクトル700-2は、光増幅器300におけるアイドラNLEに対する入力光信号(NLEアイドラステージ314-1における光入力)の概略的なスペクトルを示す。波長スペクトル700-2に示される信号は、追加されたポンプ信号702とともに、波長α1ないしαNにおける入力チャネルを含む入力チャネルを示す。X偏波成分610X-1及びY偏波成分610Y-1に対するポンプ信号702の相対的な偏角が等しくなるように、ポンプ信号702は45°に偏光されてもよいことに留意を要する。
図7Cにおいて、波長スペクトル700-3は、光増幅器300におけるアイドラNLEからの出力光信号(NLEアイドラステージ314-1からの光出力)の概略的なスペクトルを示す。波長スペクトル700-3に示される信号は、追加されたポンプ信号702とともに、波長α1ないしαNにおける入力チャネルを含む入力チャネルを示す。更に、波長スペクトル700-3では、波長β1，β2，．．．，βNにおいてアイドラ信号が追加されている。連続するアイドラ信号間の波長間隔は、対応する入力信号210間の波長間隔に対応する。言い換えれば、アイドラ信号は、ポンプ信号702に関して、入力信号210と対称的である。ポンプ信号のスペクトル位置は、(α1+β1)/2により与えられてもよい。波長スペクトル700-3における信号は、X偏波成分612X-1及びY偏波成分612Y-1を含む。
図7Dにおいて、波長スペクトル700-4は、光増幅器300における増幅NLEに対する入力光信号(NLE増幅ステージ314-2における光入力)の概略的なスペクトルを示す。波長スペクトル700-4に示される信号は、追加されたポンプ信号702とともに、波長α1ないしαNにおける入力チャネルを含む入力チャネルを示す。更に、波長スペクトル700-4では、波長β1ないしβNにおいてアイドラ信号が含まれている。従って、一実施形態では、波長スペクトル700-3及び700-4は同等(等価)であってもよい。一実施形態において、波長スペクトル700-4は、実行される等化に応じて均一な振幅を示してもよい。波長スペクトル700-4における信号は、X偏波成分612X-2及びY偏波成分612Y-2を含む。
図7Eにおいて、波長スペクトル700-5は、光増幅器300における増幅NLEからの出力光信号(NLE増幅ステージ314-2からの光出力)の概略的なスペクトルを示す。波長スペクトル700-5に示される信号は、追加されたポンプ信号702とともに、波長α1ないしαNにおける入力チャネルを含む入力チャネルを示す。更に、波長スペクトル700-5では、波長β1ないしβNにおいてアイドラ信号が存在している。図7Eに示されるように、波長スペクトル700-5では、NLE増幅ステージ314-2で実行される位相センシティブ増幅に従って、ポンプ信号の振幅は減少するとともに、入力信号210及びアイドラ信号の振幅は増加している。波長スペクトル700-5における信号は、X偏波成分612X-2及びY偏波成分612Y-2を含む。
図7Fにおいて、波長スペクトル700-6は、光増幅器300における増幅NLEからの増幅された出力WDM光信号(NLE増幅ステージ314-2からの光出力)の概略的なスペクトルを示す。波長スペクトル700-6に示される信号は、ポンプ信号702もアイドラ信号も無く、波長α1ないしαNにおける入力チャネルを含む増幅された入力チャネル214を示す。波長スペクトル700-6におけるWDM信号の振幅は、波長スペクトル700-1のものより大きい。
図8を参照すると、本願で説明される低雑音位相センシティブ光増幅のための一形態による方法800のうちの選択された要素についてのブロックがフローチャート形式で示されている。方法800は光増幅器300を用いて実行される。方法800で説明される所定の処理は選択的であり、或いは、別の実施形態では並べ替えられてもよいことに留意を要する。
方法800は入力光信号を受信することにより始まる(処理802)。第1光信号が入力光信号より少ない波長チャネルを含むように、入力光信号はフィルタリング(選別)され、第1光信号を生成する(処理804)。様々な実施形態において、処理804は省略されてもよいことに留意を要する。ポンプ信号及び第1光信号を含む第2光信号が生成される(処理806)。第3光信号がアイドラ信号を含むように、第3光信号を生成するために第2光信号は第1NLEを介して送信される(処理808)。第3光信号のパワーレベルが等化される(処理810)。第4光信号を生成するために第3光信号に位相シフトが適用され(処理812)、位相シフトは、位相センシティブ増幅の後に生成される第5光信号の最大パワーレベルに対する位相差を示す。位相センシティブ増幅を実行するために第2NLEを介して第4光信号が送信され(処理814)、位相センシティブ増幅は第5光信号を生じる。出力光信号がポンプ信号及びアイドラ信号を含まないように、出力光信号を生成するために第5光信号がフィルタリングされる(処理816)。
本願により開示されるように、光信号を増幅する方法及びシステムは、第1非線形素子(NLE)においてポンプ信号を利用して入力信号に対するアイドラ信号を生成することを含む。第1NLEからの信号を利用して位相及び振幅レギュレーションが実行される。パワーの等化のために、入力信号の光パワーモニタリングが使用されてもよい。位相レギュレーションは、出力位相センシティブ増幅後の信号のフィードフォワード位相-パワーモニタリングからの入力を利用してもよい。位相レギュレーションの後に、位相センシティブ増幅後の信号が、ポンプ信号を用いて第2NLEにおいて生成される。パワーの等化のために、入力信号の光パワーモニタリングが使用されてもよい。
上記の開示される対象の事項は、例示的であって限定的ではないように解釈されるべきであり、添付の特許請求の範囲は、本開示の真の精神及び範囲内に該当するそのような全ての変形、改善及び他の実施形態を包含するように意図される。すなわち、法上認められる最広義の範囲で、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の許容される最広義の解釈によって判断されるべきであり、上記の詳細な説明によっては制約も限定もされない。
本願は、2013年1月14日付けで出願された「OPTICAL PHASE-SENSITIVE AMPLIFIER FOR DUAL-POLARIZATION MODULATION FORMAT」と題する米国出願第13/741,177号に関連し、その米国出願は本願のリファレンスに組み込まれる。
以上の実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記1）
光信号を増幅する方法であって、
増幅する第1光信号を受信する工程と、
ポンプ信号及び前記第1光信号を含む第2光信号を生成する工程と、
アイドラ信号を含む第3光信号を生成するために、第1非線形素子を介して前記第2光信号を送信する工程と、
前記第3光信号のパワーレベルを等化する工程と、
第4光信号を生成するために前記第3光信号に位相シフトを適用する工程であって、前記位相シフトは、位相センシティブ増幅の後に生成される第5光信号の最大パワーレベルに対する位相差を示す、工程と、
前記第5光信号を生じる前記位相センシティブ増幅を実行するために、第2非線形素子を介して前記第4光信号を送信する工程と、
を有する方法。
（付記2）
前記第1光信号は複数の波長チャネルを含み、前記波長チャネルは波長分割多重される、付記1に記載の方法。
（付記3）
入力光信号を受信する工程と、
前記第1光信号を生成するために前記入力光信号をフィルタリングする工程であって、前記第1光信号は前記入力光信号より少ない波長チャネルを含む、工程と、
出力光信号を生成するために前記第5光信号をフィルタリングするステップであって、前記出力光信号は前記ポンプ信号及び前記アイドラ信号を含まない、工程と、
を更に有する付記2に記載の方法。
（付記4）
前記第3光信号のパワーレベルを等化する工程が、
前記第1光信号の光パワーの監視に基づいて、前記第1光信号内の複数の波長チャネルを互いに等化する工程
を更に含む、付記2に記載の方法。
（付記5）
前記第3光信号のパワーレベルを等化する工程が、
前記第1光信号の光パワーの監視に基づいて、前記第1光信号内の複数の波長チャネルを、前記アイドラ信号内の対応する波長チャネルに等化する工程
を更に含む、付記2に記載の方法。
（付記6）
前記第3光信号に位相シフトを適用する工程が、
前記波長チャネルの各々を個々の光経路に分ける工程と、
前記波長チャネルの各々の位相を、他の波長チャネルとは独立に各光経路で並列的に、光学的にシフトさせる工程と、
前記第4光信号を生成するために前記波長チャネルを結合する工程と、
を更に含む、付記2に記載の方法。
（付記7）
前記第5光信号の最大電力レベルに対する前記位相差を監視する工程を更に有する付記2に記載の方法。
（付記8）
前記第5光信号の最大電力レベルに対する前記位相差を監視する工程が、
前記第1光信号に対応する前記第5光信号内の前記波長チャネルの各々を、個々の光経路に分ける工程と、
前記波長チャネルの各々のパワー信号を、他の波長チャネルとは独立に各光経路で並列的に生成する工程と、
を含む、付記7に記載の方法。
（付記9）
前記第5光信号の最大電力レベルに対する前記位相差を監視する工程が、
第1波長チャネルをフィルタリングするチューナブルフィルタを、前記第5光信号に適用する工程と、
前記第1波長チャネルのためのパワー信号を生成する工程と、
を含む、付記7に記載の方法。
（付記10）
前記波長チャネルの各々は、X偏波成分及びY偏波成分を含む直交二重偏波変調を利用して変調される、付記2に記載の方法。
（付記11）
前記波長チャネルは、位相シフトキーイング(PSK)、周波数シフトキーイング(FSK)、振幅シフトキーイング(ASK)及び直交振幅変調(QAM)のうちの少なくとも1つを利用して変調される、付記2に記載の方法。
（付記12）
光増幅器であって、
ポンプ信号を生成するポンプソースと、
前記ポンプ信号及び第1光信号を結合して第2光信号を生成するカプラと、
前記第2光信号から、アイドラ信号を含む第3光信号を生成する第1非線形素子(NLE)ステージと、
前記第3光信号に位相振幅レギュレーションを実行して第4光信号を生成するレギュレーションステージであって、前記位相振幅レギュレーションは、前記第3光信号のパワーレベルを等化し、前記第3光信号に位相シフトを適用することを含み、前記位相シフトは、位相センシティブ増幅の後に生成される第5光信号の最大パワーレベルに対する位相差を示す、レギュレーションステージと、
前記第4光信号から前記第5光信号を生成する第2NLEステージであって、前記第4光信号に対して前記位相センシティブ増幅を実行する第2NLEステージと、
前記第5光信号の前記最大パワーレベルに対する前記位相差に基づいて、前記位相シフトを決定し、前記位相シフトを前記レギュレーションステージに伝達するためのコントローラと、
を有する光増幅器。
（付記13）
前記第1光信号は複数の波長チャネルを含み、前記波長チャネルは波長分割多重される、付記12に記載の光増幅器。
（付記14）
入力光信号を受信する光入力部と、
前記第1光信号を生成するために前記入力光信号をフィルタリングする第1フィルタであって、前記第1光信号は前記入力光信号より少ない波長チャネルを含む、第1フィルタと、
出力光信号を生成するために前記第5光信号をフィルタリングする第2フィルタであって、前記出力光信号は前記ポンプ信号及び前記アイドラ信号を含まない、第2フィルタと、
を更に有する付記13に記載の光増幅器。
（付記15）
前記第3光信号のパワーレベルを等化する前記レギュレーションステージが、
前記第1光信号の光パワーの監視に基づいて、前記第1光信号内の複数の波長チャネルを互いに等化するレギュレーションステージ
を含む、付記13に記載の光増幅器。
（付記16）
前記第3光信号のパワーレベルを等化する前記レギュレーションステージが、
前記第1光信号の光パワーの監視に基づいて、前記第1光信号内の複数の波長チャネルを、前記アイドラ信号内の対応する波長チャネルに等化するレギュレーションステージ
を含む、付記13に記載の光増幅器。
（付記17）
前記第3光信号に位相シフトを適用する前記レギュレーションステージが、
前記波長チャネルの各々を個々の光経路に分け、
前記波長チャネルの各々の位相を、他の波長チャネルとは独立に各光経路で並列的に、光学的にシフトさせ、
前記第4光信号を生成するために前記波長チャネルを結合するレギュレーションステージ
を更に含む、付記13に記載の光増幅器。
（付記18）
前記第5光信号の最大電力レベルに対する前記位相差を監視し、前記位相差を前記コントローラに伝達するフィードフォワード位相パワーモニタ
を更に有する付記13に記載の光増幅器。
（付記19）
前記第5光信号の最大電力レベルに対する前記位相差を監視する前記フィードフォワード位相パワーモニタが、
前記第1光信号に対応する前記第5光信号内の前記波長チャネルの各々を、個々の光経路に分け、
前記波長チャネルの各々のパワー信号を、他の波長チャネルとは独立に各光経路で並列的に生成するフィードフォワード位相パワーモニタ
を含む、付記18に記載の光増幅器。
（付記20）
前記第5光信号の最大電力レベルに対する前記位相差を監視するフィードフォワード位相パワーモニタが、
第1波長チャネルをフィルタリングするチューナブルフィルタを、前記第5光信号に適用し、
前記第1波長チャネルのためのパワー信号を生成するフィードフォワード位相パワーモニタ
を含む、付記18に記載の光増幅器。
（付記21）
前記波長チャネルの各々は、X偏波成分及びY偏波成分を含む直交二重偏波変調を利用して変調される、付記13に記載の光増幅器。
（付記22）
前記波長チャネルは、位相シフトキーイング(PSK)、周波数シフトキーイング(FSK)、振幅シフトキーイング(ASK)及び直交振幅変調(QAM)のうちの少なくとも1つを利用して変調される、付記13に記載の光増幅器。
（付記23）
光通信システムであって、
光信号伝送経路において光信号を送信する送信部と、
前記光信号伝送経路から前記光信号を受信する受信部と、
前記光信号伝送経路における光増幅器とを有し、
前記光増幅器は、
ポンプ信号を生成するポンプソースと、
前記ポンプ信号及び第1光信号を結合して第2光信号を生成するカプラと、
前記第2光信号から、アイドラ信号を含む第3光信号を生成する第1非線形素子(NLE)ステージと、
前記第3光信号に位相振幅レギュレーションを実行して第4光信号を生成するレギュレーションステージであって、前記位相振幅レギュレーションは、前記第3光信号のパワーレベルを等化し、前記第3光信号に位相シフトを適用することを含み、前記位相シフトは、位相センシティブ増幅の後に生成される第5光信号の最大パワーレベルに対する位相差を示す、レギュレーションステージと、
前記第4光信号から前記第5光信号を生成する第2NLEステージであって、前記第4光信号に対して前記位相センシティブ増幅を実行する第2NLEステージと、
前記第5光信号の前記最大パワーレベルに対する前記位相差に基づいて、前記位相シフトを決定し、前記位相シフトを前記レギュレーションステージに伝達するためのコントローラと、
を更に有する、光通信システム。
（付記24）
前記第1光信号は複数の波長チャネルを含み、前記波長チャネルは波長分割多重される、付記23に記載の光通信システム。
（付記25）
前記光増幅器が、
入力光信号を受信する光入力部と、
前記第1光信号を生成するために前記入力光信号をフィルタリングする第1フィルタであって、前記第1光信号は前記入力光信号より少ない波長チャネルを含む、第1フィルタと、
出力光信号を生成するために前記第5光信号をフィルタリングする第2フィルタであって、前記出力光信号は前記ポンプ信号及び前記アイドラ信号を含まない、第2フィルタと、
前記出力光信号を送信するための前記光信号伝送経路における光出力部と、
を更に有する付記24に記載の光通信システム。
（付記26）
前記第3光信号のパワーレベルを等化する前記レギュレーションステージが、
前記第1光信号の光パワーの監視に基づいて、前記第1光信号内の複数の波長チャネルを互いに等化するレギュレーションステージ
を含む、付記24に記載の光通信システム。
（付記27）
前記第3光信号のパワーレベルを等化する前記レギュレーションステージが、
前記第1光信号の光パワーの監視に基づいて、前記第1光信号内の複数の波長チャネルを、前記アイドラ信号内の対応する波長チャネルに等化するレギュレーションステージ
を含む、付記24に記載の光通信システム。
（付記28）
前記第3光信号に位相シフトを適用する前記レギュレーションステージが、
前記波長チャネルの各々を個々の光経路に分け、
前記波長チャネルの各々の位相を、他の波長チャネルとは独立に各光経路で並列的に、光学的にシフトさせ、
前記第4光信号を生成するために前記波長チャネルを結合するレギュレーションステージ
を更に含む、付記24に記載の光通信システム。
（付記29）
前記光増幅器が、
前記第5光信号の最大電力レベルに対する前記位相差を監視し、前記位相差を前記コントローラに伝達するフィードフォワード位相パワーモニタ
を更に有する、付記24に記載の光通信システム。
（付記30）
前記第5光信号の最大電力レベルに対する前記位相差を監視する前記フィードフォワード位相パワーモニタが、
前記第1光信号に対応する前記第5光信号内の前記波長チャネルの各々を、個々の光経路に分け、
前記波長チャネルの各々のパワー信号を、他の波長チャネルとは独立に各光経路で並列的に生成するフィードフォワード位相パワーモニタ
を含む、付記29に記載の光通信システム。
（付記31）
前記第5光信号の最大電力レベルに対する前記位相差を監視するフィードフォワード位相パワーモニタが、
第1波長チャネルをフィルタリングするチューナブルフィルタを、前記第5光信号に適用し、
前記第1波長チャネルのためのパワー信号を生成するフィードフォワード位相パワーモニタ
を含む、付記29に記載の光通信システム。
（付記32）
前記波長チャネルの各々は、X偏波成分及びY偏波成分を含む直交二重偏波変調を利用して変調される、付記24に記載の光通信システム。
（付記33）
前記波長チャネルは、位相シフトキーイング(PSK)、周波数シフトキーイング(FSK)、振幅シフトキーイング(ASK)及び直交振幅変調(QAM)のうちの少なくとも1つを利用して変調される、付記24に記載の光通信システム。
101 光ネットワーク
102 送信部
104 マルチプレクサ(MUX)
105 デマルチプレクサ(DEMUX)
106 光ファイバ106
108 光増幅器
110 光分岐/挿入マルチプレクサ(OADM)
112 受信部

Claims (30)

  1. 光信号を増幅する方法であって、
    増幅する第1光信号を受信する工程と、
    ポンプ信号及び前記第1光信号を含む第2光信号を生成する工程と、
    アイドラ信号を含む第3光信号を生成するために、第1非線形素子を介して前記第2光信号を送信する工程と、
    前記第3光信号のパワーレベルを等化する工程と、
    第4光信号を生成するために前記第3光信号に位相シフトを適用する工程であって、前記位相シフトは、位相センシティブ増幅の後に生成される第5光信号の最大パワーレベルに対する位相差を示す、工程と、
    前記第5光信号を生じる前記位相センシティブ増幅を実行するために、第2非線形素子を介して前記第4光信号を送信する工程と、
    前記第5光信号の前記最大パワーレベルに対する前記位相差を監視する工程と
    を有する方法。
  2. 前記第1光信号は複数の波長チャネルを含み、前記波長チャネルは波長分割多重される、請求項1に記載の方法。
  3. 入力光信号を受信する工程と、
    前記第1光信号を生成するために前記入力光信号をフィルタリングする工程であって、前記第1光信号は前記入力光信号より少ない波長チャネルを含む、工程と、
    出力光信号を生成するために前記第5光信号をフィルタリングするステップであって、前記出力光信号は前記ポンプ信号及び前記アイドラ信号を含まない、工程と、
    を更に有する請求項2に記載の方法。
  4. 前記第3光信号のパワーレベルを等化する工程が、
    前記第1光信号の光パワーの監視に基づいて、前記第1光信号内の複数の波長チャネルに関して振幅等化を実行する工程
    を更に含む、請求項2に記載の方法。
  5. 前記第3光信号のパワーレベルを等化する工程が、
    前記第1光信号の光パワーの監視に基づいて、前記第1光信号内の個々の波長チャネルに対する前記アイドラ信号内の各々の波長チャネルを等化する工程
    を更に含む、請求項2に記載の方法。
  6. 前記第3光信号に位相シフトを適用する工程が、
    前記波長チャネルの各々を個々の光経路に分ける工程と、
    前記波長チャネルの各々の位相を、他の波長チャネルとは独立に各光経路で並列的に、光学的にシフトさせる工程と、
    前記第4光信号を生成するために前記波長チャネルを結合する工程と、
    を更に含む、請求項2に記載の方法。
  7. 前記第5光信号の最大電力レベルに対する前記位相差を監視する工程が、
    前記第1光信号に対応する前記第5光信号内の前記波長チャネルの各々を、個々の光経路に分ける工程と、
    前記波長チャネルの各々のパワー信号を、他の波長チャネルとは独立に各光経路で並列的に生成する工程と、
    を含む、請求項2に記載の方法。
  8. 前記第5光信号の最大電力レベルに対する前記位相差を監視する工程が、
    第1波長チャネルをフィルタリングするチューナブルフィルタを、前記第5光信号に適用する工程と、
    前記第1波長チャネルのためのパワー信号を生成する工程と、
    を含む、請求項1に記載の方法。
  9. 前記波長チャネルの各々は、X偏波成分及びY偏波成分を含む直交二重偏波変調を利用して変調される、請求項2に記載の方法。
  10. 前記波長チャネルは、位相シフトキーイング(PSK)、周波数シフトキーイング(FSK)、振幅シフトキーイング(ASK)及び直交振幅変調(QAM)のうちの少なくとも1つを利用して変調される、請求項2に記載の方法。
  11. 光増幅器であって、
    ポンプ信号を生成するポンプソースと、
    前記ポンプ信号を第1光信号に結合して第2光信号を生成するカプラと、
    前記第2光信号から、アイドラ信号を含む第3光信号を生成する第1非線形素子(NLE)ステージと、
    前記第3光信号に位相振幅レギュレーションを実行して第4光信号を生成するレギュレーションステージであって、前記位相振幅レギュレーションは、前記第3光信号のパワーレベルを等化し、前記第3光信号に位相シフトを適用することを含み、前記位相シフトは、位相センシティブ増幅の後に生成される第5光信号の最大パワーレベルに対する位相差を示す、レギュレーションステージと、
    前記第4光信号から前記第5光信号を生成する第2NLEステージであって、前記第4光信号に対して前記位相センシティブ増幅を実行する第2NLEステージと、
    前記第5光信号の前記最大パワーレベルに対する前記位相差に基づいて、前記位相シフトを決定し、前記位相シフトを前記レギュレーションステージに伝達するためのコントローラと、
    前記第5光信号の前記最大パワーレベルに対する前記位相差を監視し、前記位相差を前記コントローラに伝達するフィードフォワード位相パワーモニタと
    を有する光増幅器。
  12. 前記第1光信号は複数の波長チャネルを含み、前記波長チャネルは波長分割多重される、請求項11に記載の光増幅器。
  13. 入力光信号を受信する光入力部と、
    前記第1光信号を生成するために前記入力光信号をフィルタリングする第1フィルタであって、前記第1光信号は前記入力光信号より少ない波長チャネルを含む、第1フィルタと、
    出力光信号を生成するために前記第5光信号をフィルタリングする第2フィルタであって、前記出力光信号は前記ポンプ信号及び前記アイドラ信号を含まない、第2フィルタと、
    を更に有する請求項12に記載の光増幅器。
  14. 前記第3光信号のパワーレベルを等化する前記レギュレーションステージが、
    前記第1光信号の光パワーの監視に基づいて、前記第1光信号内の複数の波長チャネルに関して振幅等化を実行するレギュレーションステージ
    を含む、請求項12に記載の光増幅器。
  15. 前記第3光信号のパワーレベルを等化する前記レギュレーションステージが、
    前記第1光信号の光パワーの監視に基づいて、前記第1光信号内の個々の波長チャネルに対する前記アイドラ信号内の各々の波長チャネルを等化するレギュレーションステージ
    を含む、請求項12に記載の光増幅器。
  16. 前記第3光信号に位相シフトを適用する前記レギュレーションステージが、
    前記波長チャネルの各々を個々の光経路に分け、
    前記波長チャネルの各々の位相を、他の波長チャネルとは独立に各光経路で並列的に、光学的にシフトさせ、
    前記第4光信号を生成するために前記波長チャネルを結合するレギュレーションステージ
    を更に含む、請求項12に記載の光増幅器。
  17. 前記第5光信号の最大電力レベルに対する前記位相差を監視する前記フィードフォワード位相パワーモニタが、
    前記第1光信号に対応する前記第5光信号内の前記波長チャネルの各々を、個々の光経路に分け、
    前記波長チャネルの各々のパワー信号を、他の波長チャネルとは独立に各光経路で並列的に生成するフィードフォワード位相パワーモニタ
    を含む、請求項12に記載の光増幅器。
  18. 前記第5光信号の最大電力レベルに対する前記位相差を監視するフィードフォワード位相パワーモニタが、
    第1波長チャネルをフィルタリングするチューナブルフィルタを、前記第5光信号に適用し、
    前記第1波長チャネルのためのパワー信号を生成するフィードフォワード位相パワーモニタ
    を含む、請求項11に記載の光増幅器。
  19. 前記波長チャネルの各々は、X偏波成分及びY偏波成分を含む直交二重偏波変調を利用して変調される、請求項12に記載の光増幅器。
  20. 前記波長チャネルは、位相シフトキーイング(PSK)、周波数シフトキーイング(FSK)、振幅シフトキーイング(ASK)及び直交振幅変調(QAM)のうちの少なくとも1つを利用して変調される、請求項12に記載の光増幅器。
  21. 光通信システムであって、
    光信号伝送経路において光信号を送信する送信部と、
    前記光信号伝送経路から前記光信号を受信する受信部と、
    前記光信号伝送経路における光増幅器とを有し、
    前記光増幅器は、
    ポンプ信号を生成するポンプソースと、
    前記ポンプ信号を第1光信号に結合して第2光信号を生成するカプラと、
    前記第2光信号から、アイドラ信号を含む第3光信号を生成する第1非線形素子(NLE)ステージと、
    前記第3光信号に位相振幅レギュレーションを実行して第4光信号を生成するレギュレーションステージであって、前記位相振幅レギュレーションは、前記第3光信号のパワーレベルを等化し、前記第3光信号に位相シフトを適用することを含み、前記位相シフトは、位相センシティブ増幅の後に生成される第5光信号の最大パワーレベルに対する位相差を示す、レギュレーションステージと、
    前記第4光信号から前記第5光信号を生成する第2NLEステージであって、前記第4光信号に対して前記位相センシティブ増幅を実行する第2NLEステージと、
    前記第5光信号の前記最大パワーレベルに対する前記位相差に基づいて、前記位相シフトを決定し、前記位相シフトを前記レギュレーションステージに伝達するためのコントローラと、
    前記第5光信号の前記最大パワーレベルに対する前記位相差を監視し、前記位相差を前記コントローラに伝達するフィードフォワード位相パワーモニタと
    を更に有する、光通信システム。
  22. 前記第1光信号は複数の波長チャネルを含み、前記波長チャネルは波長分割多重される、請求項21に記載の光通信システム。
  23. 前記光増幅器が、
    入力光信号を受信する光入力部と、
    前記第1光信号を生成するために前記入力光信号をフィルタリングする第1フィルタであって、前記第1光信号は前記入力光信号より少ない波長チャネルを含む、第1フィルタと、
    出力光信号を生成するために前記第5光信号をフィルタリングする第2フィルタであって、前記出力光信号は前記ポンプ信号及び前記アイドラ信号を含まない、第2フィルタと、
    前記出力光信号を送信するための前記光信号伝送経路における光出力部と、
    を更に有する請求項22に記載の光通信システム。
  24. 前記第3光信号のパワーレベルを等化する前記レギュレーションステージが、
    前記第1光信号の光パワーの監視に基づいて、前記第1光信号内の複数の波長チャネルに関して振幅等化を実行するレギュレーションステージ
    を含む、請求項22に記載の光通信システム。
  25. 前記第3光信号のパワーレベルを等化する前記レギュレーションステージが、
    前記第1光信号の光パワーの監視に基づいて、前記第1光信号内の個々の波長チャネルに対する前記アイドラ信号内の各々の波長チャネルを等化するレギュレーションステージ
    を含む、請求項22に記載の光通信システム。
  26. 前記第3光信号に位相シフトを適用する前記レギュレーションステージが、
    前記波長チャネルの各々を個々の光経路に分け、
    前記波長チャネルの各々の位相を、他の波長チャネルとは独立に各光経路で並列的に、光学的にシフトさせ、
    前記第4光信号を生成するために前記波長チャネルを結合するレギュレーションステージ
    を更に含む、請求項22に記載の光通信システム。
  27. 前記第5光信号の最大電力レベルに対する前記位相差を監視する前記フィードフォワード位相パワーモニタが、
    前記第1光信号に対応する前記第5光信号内の前記波長チャネルの各々を、個々の光経路に分け、
    前記波長チャネルの各々のパワー信号を、他の波長チャネルとは独立に各光経路で並列的に生成するフィードフォワード位相パワーモニタ
    を含む、請求項22に記載の光通信システム。
  28. 前記第5光信号の最大電力レベルに対する前記位相差を監視するフィードフォワード位相パワーモニタが、
    第1波長チャネルをフィルタリングするチューナブルフィルタを、前記第5光信号に適用し、
    前記第1波長チャネルのためのパワー信号を生成するフィードフォワード位相パワーモニタ
    を含む、請求項21に記載の光通信システム。
  29. 前記波長チャネルの各々は、X偏波成分及びY偏波成分を含む直交二重偏波変調を利用して変調される、請求項22に記載の光通信システム。
  30. 前記波長チャネルは、位相シフトキーイング(PSK)、周波数シフトキーイング(FSK)、振幅シフトキーイング(ASK)及び直交振幅変調(QAM)のうちの少なくとも1つを利用して変調される、請求項22に記載の光通信システム。
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