JP7056189B2 - ファイバー・ブラッグ格子移相器を用いた光位相感応増幅器 - Google Patents

ファイバー・ブラッグ格子移相器を用いた光位相感応増幅器 Download PDF

Info

Publication number
JP7056189B2
JP7056189B2 JP2018016076A JP2018016076A JP7056189B2 JP 7056189 B2 JP7056189 B2 JP 7056189B2 JP 2018016076 A JP2018016076 A JP 2018016076A JP 2018016076 A JP2018016076 A JP 2018016076A JP 7056189 B2 JP7056189 B2 JP 7056189B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
fbg
optical signal
signal
psa stage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018016076A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018128673A (ja
Inventor
洋一 赤坂
公 池内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Publication of JP2018128673A publication Critical patent/JP2018128673A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7056189B2 publication Critical patent/JP7056189B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/10007—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers
    • H01S3/10023—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers by functional association of additional optical elements, e.g. filters, gratings, reflectors
    • H01S3/1003—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers by functional association of additional optical elements, e.g. filters, gratings, reflectors tunable optical elements, e.g. acousto-optic filters, tunable gratings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H01S3/06754—Fibre amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/10053—Phase control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/30—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range using scattering effects, e.g. stimulated Brillouin or Raman effects
    • H01S3/302—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range using scattering effects, e.g. stimulated Brillouin or Raman effects in an optical fibre
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
    • H04B10/2513—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion
    • H04B10/2519—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion using Bragg gratings
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
    • H04B10/2537—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to scattering processes, e.g. Raman or Brillouin scattering
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
    • G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
    • G02B6/02195—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for tuning the grating
    • G02B6/022—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for tuning the grating using mechanical stress, e.g. tuning by compression or elongation, special geometrical shapes such as "dog-bone" or taper
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
    • G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
    • G02B6/02195—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for tuning the grating
    • G02B6/02204—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for tuning the grating using thermal effects, e.g. heating or cooling of a temperature sensitive mounting body
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2861—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using fibre optic delay lines and optical elements associated with them, e.g. for use in signal processing, e.g. filtering
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29304—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
    • G02B6/29316—Light guides comprising a diffractive element, e.g. grating in or on the light guide such that diffracted light is confined in the light guide
    • G02B6/29317—Light guides of the optical fibre type
    • G02B6/29319—With a cascade of diffractive elements or of diffraction operations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094003—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)

Description

本開示は概括的には光通信ネットワークに関し、より詳細にはファイバー・ブラッグ格子移相器を用いた光位相感応増幅器に関する。
遠隔通信、ケーブル・テレビジョンおよびデータ通信システムは、隔たった地点の間で大量の情報を高速に伝達するために光ネットワークを使う。光ネットワークにおいて、情報は光ファイバーを通じて光信号の形で伝達される。光ファイバーは、長距離を通じて信号を通信できる細いガラスの線を有していてもよい。光ネットワークはしばしば、光ファイバーを通じて光信号の形の情報を伝達するために、変調方式を用いる。そのような変調方式は、位相偏移符号化（PSK: phase-shift keying）、周波数偏移符号化（FSK: frequency-shift keying）、振幅偏移符号化（ASK: amplitude-shift keying）および直交振幅変調（QAM: quadrature amplitude modulation）を含みうる。
光ネットワークは、ネットワーク内でさまざまな動作を実行するために、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（WSS）、光スイッチ、カプラなどといったさまざまな光学素子をも含んでいてもよい。特に、光ネットワークは、単一の光路において光信号の到達距離が限られているとき、無色、無方向、無競合の再構成可能な光挿入分岐マルチプレクサ（CDC ROADMS）におけるコスト高な光‐電気‐光（O-E-O）再生成を含むことがある。
光ネットワークのためのデータ・レートが増大し続け、1テラビット毎秒（1T）以上にまで達すると、光信号対雑音比（OSNR: optical signal-to-noise ratio）に対する要求も高まる。それはたとえば、二偏極を用いたQAMおよびPSKのような、高度な変調形式を使うためである。特に、非常に高いデータ・レートでの動作は、所望されるレベルのOSNRでの光信号の到達距離を制限することがあり、O-E-O再生成の回数増につながることがあり、これは経済的に不都合である。
ある側面では、光信号の位相感応増幅のための光システムが開示される。光システムは、入力光信号と、該入力光信号を受け取る位相感応増幅器（PSA: phase-sensitive amplifier）段Iとを含んでいてもよい。光システムでは、PSA段Iは、入力光信号および第一のポンプ波長が通過させられる第一の非線形光学素子（NLE: non-linear optical element）を含んでいてもよく、入力光信号と、第一のポンプ波長と、該第一のNLEを使って生成されるアイドラー信号とを含むPSA段I光信号が生成される。光システムはさらに、該PSA段I光信号を受け取るファイバー・ブラッグ格子（FGB: fiber Bragg grating）を含んでいてもよい。光システムでは、FBGは複数のFBG要素を含んでいてもよく、入力光信号、第一のポンプ波長およびアイドラー信号のうちの少なくとも一つに第一の位相偏移を適用するよう構成された第一のFBG要素をさらに含む。光システムにおいて、FBGは、該第一の位相偏移をもつPSA段I光信号を、PSA段II光信号として出力してもよく、ここで、PSA段II光信号において入力光信号、第一のポンプ波長およびアイドラー信号は位相整合され（phase-matched）てもよい。
開示される実施形態のいずれかにおいて、光システムはさらに、PSA段II光信号を受け取るPSA段IIを含んでいてもよい。光システムにおいて、PSA段IIは、第二のNLEを含んでいてもよく、これを通じて、PSA段II光信号が増幅されて出力光信号を生成する。
開示される実施形態のいずれかにおいて、PSA段IIはさらにラマン増幅器と、PSA段I光信号段II信号とは逆伝搬方向での該ラマン増幅器を通じた伝送のための第二のポンプ波長とを含んでいてもよい。
光システムの開示される実施形態のいずれかにおいて、入力光信号は一つの光チャネルを含んでいてもよく、一方、第一のFBG要素は第一の位相偏移を第一のポンプ波長に適用してもよい。
光システムの開示される実施形態のいずれかにおいて、入力光信号は、さらに第一の光チャネルを含む波長分割多重された（WDM）光信号を含んでいてもよく、第一のFBG要素は第一の位相偏移を、該第一の光チャネルの共役である第一のアイドラー信号に適用してもよい。
開示される実施形態のいずれかにおいて、光システムはさらに、第一のFBG要素に付随する第一の加熱要素を含んでいてもよく、ここで、第一の加熱要素は、第一の位相偏移を制御するために第一のFGB要素の局所的温度を制御するために使われてもよい。
開示される実施形態のいずれかにおいて、光システムはさらに、諸FBG要素にそれぞれ対応する複数の加熱要素を含んでいてもよい。ここで、各FBG要素がPSA段I光信号にそれぞれの位相偏移を適用してもよい。
開示される実施形態のいずれかにおいて、光システムはさらに、第一のFBG要素に付随する第一の張力要素を含んでいてもよい。ここで、第一の張力要素は、第一の位相偏移を制御するために、第一のFBG要素の局所的ひずみを制御するために使われてもよい。
開示される実施形態のいずれかにおいて、光システムはさらに、諸FBG要素にそれぞれ対応する複数の張力要素を含んでいてもよい。ここで、各FBG要素がPSA段I光信号にそれぞれの位相偏移を適用する。
開示される実施形態のいずれかにおいて、光システムはさらに、PSA段IIからFBGへのフィードバック制御ループを含んでいてもよい。ここで、フィードバック制御ループは、第一の位相偏移をスペクトル的に整列させるために使われる。
他の開示される側面は、FBG移相器を用いた光位相感応増幅器およびFBG移相器を用いた光位相感応増幅器を含む光ネットワークを含む。
本発明ならびにその特徴および利点のより完全な理解のために、ここで、付属の図面との関連で理解される以下の記述が参照される。
光ネットワークのある実施形態の選択された要素のブロック図である。 Ａはファイバー・ブラッグ格子（FBG）の例示的な光学的属性のプロットであり、ＢはFBG移相器を用いた光位相感応増幅器のある実施形態の選択された要素のブロック図である。 位相感応光増幅器段Iのある実施形態の選択された要素のブロック図である。 位相感応光増幅器段IIのある実施形態の選択された要素のブロック図である。 FBG移相器のある実施形態の選択された要素の図である。
以下の記述において、開示される主題の議論を容易にするために例として詳細が記述されるが、当業者には、開示される実施形態が例示的であり、あらゆる可能な実施形態を網羅したものではないことは明白であるはずである。
本開示を通じて、参照符号のハイフン付きの形は要素の個別的なインスタンスを指し、該参照符号のハイフンなしの形は該要素を集団的または一般的に指す。よって、（図示しない）例として、装置「１２－１」は、装置「１２」とまとめて称されうる装置クラスのあるインスタンスを指し、それらの装置の任意のものは一般的に装置「１２」と称されうる。図面および本記述において、同様の符号は同様の要素を表わすことが意図されている。
ここで図面に目を転じると、図１は、光通信システムを表わしていてもよい光ネットワーク１０１の例示的な実施形態を示している。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って通信される一つまたは複数の光信号を転送するために一つまたは複数の光ファイバー１０６を含んでいる。光ネットワーク１０１の、ファイバー１０６によって一緒に結合されたネットワーク要素は、一つまたは複数の送信器１０２、一つまたは複数のマルチプレクサ（MUX）１０４、一つまたは複数の光増幅器１０８、一つまたは複数の光挿入分岐マルチプレクサ（OADM: optical add/drop multiplexer）１１０、一つまたは複数のデマルチプレクサ（DEMUX）１０５および一つまたは複数の受信器１１２を有していてもよい。
光ネットワーク１０１は、端末ノードをもつポイントツーポイントの光ネットワーク、リング光ネットワーク、メッシュ光ネットワークまたは他の任意の好適な光ネットワークもしくは光ネットワークの組み合わせでありうる。光ネットワーク１０１は、短距離都市圏ネットワーク、長距離都市間ネットワークまたは他の任意の好適なネットワークもしくはネットワークの組み合わせにおいて使用されうる。光ネットワーク１０１の容量はたとえば、100Gbits/s、400Gbits/sまたは1Tbits/sを含んでいてもよい。光ファイバー１０６は、非常に低い損失で長距離にわたって信号を通信することのできる細いガラスの糸であってもよい。光ファイバー１０６は、光伝送のために多様な異なるファイバーから選択された好適な型のファイバーを含んでいてもよい。光ファイバー１０６は、単一モード・ファイバー（SMF: Single-Mode Fiber）、向上大有効面積ファイバー（ELEAF: Enhanced Large Effective Area Fiber）またはトゥルーウェーブ（登録商標）低減傾斜（TW-RS: TrueWave Reduced Slope）ファイバーといったいかなる好適な型のファイバーを含んでいてもよい。
光ネットワーク１０１は、光ファイバー１０６を通じて光信号を伝送するための諸装置を含んでいてもよい。情報は、該情報を波長でエンコードする光の一つまたは複数の波長の変調によって、光ネットワーク１０１を通じて送受信されうる。光ネットワークでは、光の波長は、光信号に含まれる「チャネル」と称されることもある。各チャネルは、光ネットワーク１０１を通じてある量の情報を搬送しうる。
光ネットワーク１０１の情報容量および転送機能を高めるために、複数のチャネルで伝送される複数の信号が単一の広帯域幅の光信号に組み合わされてもよい。複数のチャネルで情報を通信するプロセスは、光学では、波長分割多重（WDM: wavelength division multiplexing）と称される。低密度波長分割多重（CWDM: coarse wavelength division multiplexing）は、通例20nm超かつ16波長未満の、少数のチャネルをもつ、広い間隔の諸波長を多重化することをいう。高密度波長分割多重（DWDM: dense wavelength division multiplexing）は、通例0.8nm未満の間隔で40より多くの波長の、多数のチャネルをもつ、密な間隔の諸波長をファイバー中に多重化することをいう。WDMまたは他の多波長多重化伝送技法は、光ファイバー当たりの総合帯域幅を増すために光ネットワークにおいて用いられる。WDMなしでは、光ネットワークにおける帯域幅は一波長だけのビットレートに限定されてしまうことがある。より多くの帯域幅では、光ネットワークは、より多量の情報を伝送することができる。光ネットワーク１０１はWDMまたは他の何らかの好適な多チャネル多重化技法を使って異種のチャネルを伝送し、多チャネル信号を増幅してもよい。
光ネットワーク１０１は、特定の波長またはチャネルにおいて光ネットワーク１０１を通じて光信号を送信するための一つまたは複数の光送信器（Tx）１０２を含んでいてもよい。送信器１０２は、電気信号を光信号に変換して該光信号を送信するシステム、装置またはデバイスを含んでいてもよい。たとえば、送信器１０２はそれぞれレーザーおよび変調器を有していて、電気信号を受け取って、該電気信号に含まれる情報を特定の波長でレーザーによって生成される光のビーム上に変調して、該ビームを送信することによって、光ネットワーク１０１を通じて信号を搬送してもよい。
マルチプレクサ１０４が送信器１０２に結合されてもよく、これは送信機１０２によってたとえばそれぞれの個別の波長で送信された信号をWDM信号に組み合わせるシステム、装置また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の信号を増幅してもよい。光増幅器１０８は、ある長さのファイバー１０６の前または後に位置されてもよい。光増幅器１０８は、光信号を増幅するシステム、装置またはデバイスを含んでいてもよい。たとえば、光増幅器１０８は、光信号を増幅する光リピーターを含んでいてもよい。この増幅は、光‐電気または電気‐光変換を用いて実行されてもよい。いくつかの実施形態では、光増幅器１０８は、希土類元素をドープされた光ファイバーを含んでいて、ドープ型ファイバー増幅素子を形成してもよい。信号が該ファイバーを通過するとき、外部エネルギーが光信号の形で加えられて、光ファイバーのドープされた部分の原子を励起してもよく、これが光信号の強度を増す。一例として、光増幅器１０８は、エルビウム添加ファイバー増幅器（EDFA）を有していてもよい。
OADM １１０がファイバー１０６を介して光ネットワーク１０１に結合されてもよい。OADM １１０は、ファイバー１０６の（たとえば個々の波長の）光信号を挿入し、分岐するためのシステム、装置またはデバイスを含んでいてもよい挿入／分岐モジュールを有する。OADM １１０を通過したのち、光信号はファイバー１０６に沿って直接宛先に進んでもよく、あるいは信号は、宛先に到達する前に、一つまたは複数の追加的なOADM １１０および光増幅器１０８を通されてもよい。
光ネットワーク１０１のある種の実施形態では、OADM １１０は、WDM信号の個別のまたは複数の波長を挿入または分岐できる再構成可能型OADM（ROADM: reconfigurable OADM）を表わしていてもよい。その個別のまたは複数の波長は、たとえばROADMに含まれていてもよい波長選択スイッチ（WSS: wavelength selective switch）（図２も参照）を使って光領域で挿入または分岐されてもよい。ROADMは、該ROADMが任意の波長を挿入／分岐できる場合に「無色」と考えられる。ROADMは、該ROADMが伝搬方向によらずに波長を挿入／分岐できる場合に「無方向」と考えられる。ROADMは、該ROADMが競合のある波長（すでに占有されている波長）を、利用可能な他の何らかの波長に切り換えることができる場合に、「無競合」と考えられる。
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の一つまたは複数の宛先において一つまたは複数のデマルチプレクサ１０５をも含んでいてもよい。デマルチプレクサ１０５は、単一の複合WDM信号をそれぞれの波長における個々のチャネルに分割することによってデマルチプレクサとして作用するシステム、装置またはデバイスを有していてもよい。たとえば、光ネットワーク１０１は40チャネルのDWDM信号を伝送および搬送してもよい。デマルチプレクサ１０５は、その単一の40チャネルDWDM信号をそれら40個の異なるチャネルに従って40個の別個の信号に分割してもよい。
図１では、光ネットワーク１０１は、デマルチプレクサ１０５に結合された受信器１１２をも含んでいてもよい。各受信器１１２は、特定の波長またはチャネルにおいて伝送される光信号を受信し、該光信号が含んでいる情報（すなわちデータ）を得る（たとえば復調する）よう該光信号を処理してもよい。よって、ネットワーク１０１は、ネットワークのすべてのチャネルについて少なくとも一つの受信器１１２を含んでいてもよい。
図１における光ネットワーク１０１のような光ネットワークは、光ファイバーを通じて光信号において情報を伝達するための変調技法を用いてもよい。そのような変調方式は、位相偏移符号化（PSK）、周波数偏移符号化（FSK）、振幅偏移符号化（ASK）および直交振幅変調（QAM）を含んでいてもよい。変調技法の例は他にもある。PSKでは、光信号によって搬送される情報は、搬送波または単にキャリアとしても知られる参照信号の位相を変調することによって伝達されうる。情報は、二レベルまたは二状態位相偏移符号化（BPSK）、四レベルまたは直交位相偏移符号化（QPSK）、マルチレベル位相偏移符号化（M-PSK）および差動位相偏移符号化（DPSK）を使って信号自身の位相を変調することによって伝達されてもよい。QAMでは、光信号によって搬送される情報は、搬送波の振幅および位相の両方を変調することによって伝達されうる。PSKは、搬送波の振幅が一定に維持されるようなQAMの部分集合と考えられてもよい。
変更分割多重（PDM）技術は、情報伝送のための、より大きなビットレートを達成することを可能にしうる。PDM伝送は、情報を、チャネルに関連付けられた光信号の異なる偏光成分に独立して変調することを含む。このようにして、各偏光成分が、別個の信号を、他の偏光成分と同時に、搬送でき、それにより、個別の偏光成分の数に応じてビットレートを増すことを可能にする。光信号の偏向は、光信号の振動の方向を指してもよい。用語「偏光」は一般には、空間におけるある点において電場ベクトルの先端によって描かれる経路を指しうる。電場ベクトルは光信号の伝搬方向に垂直である。
図１における光ネットワーク１０１のような光ネットワークでは、管理プレーン（management plane）、制御プレーン（control plane）および転送〔トランスポート〕プレーン（transport plane）（時に物理層とも呼ばれる）に言及することが典型的である。管理プレーンには中央管理ホスト（図示せず）が存在してもよく、制御プレーンのコンポーネントを構成設定および監督してもよい。管理プレーンは、すべての転送プレーンおよび制御プレーンのエンティティ（たとえばネットワーク要素）に対する最終的な制御を含む。例として、管理プレーンは、一つまたは複数の処理資源、データ記憶コンポーネントなどを含む中央処理センター（たとえば中央管理ホスト）からなっていてもよい。管理プレーンは制御プレーンの要素と電気通信してもよく、転送プレーンの一つまたは複数のネットワーク要素とも電気通信してもよい。管理プレーンは、全体的なシステムのための管理機能を実行してもよく、ネットワーク要素、制御プレーンおよび転送プレーンの間の協調を提供してもよい。例として、管理プレーンは、一つまたは複数のネットワーク要素を該要素の視点から扱う要素管理システム（EMS: element management system）、多くのデバイスをネットワークの視点から扱うネットワーク管理システム（NMS: network management system）またはネットワーク全般の動作を扱う動作支援システム（OSS: operational support system）を含んでいてもよい。
本開示の範囲から外れることなく、光ネットワーク１０１に修正、追加または省略がなされてもよい。たとえば、光ネットワーク１０１は図１に描かれているより多くのまたは少ない要素を含んでいてもよい。また、上述したように、ポイントツーポイント・ネットワークとして描かれているものの、光ネットワーク１０１は光信号を伝送するための、リング、メッシュまたは階層式ネットワーク・トポロジーのようないかなる好適なネットワーク・トポロジーを有していてもよい。
上記で論じたように、光ネットワークを通じて伝送されうる情報の量は、情報を符号化され、一つの信号に多重化される光チャネルの数とともに変わりうる。よって、WDM信号を用いる光ファイバーは、単一のチャネルを通じて情報を搬送する光ファイバーよりも、多くの情報を搬送しうる。搬送されるチャネルの数および偏光成分の数のほかに、光ネットワークを通じてどのくらいの情報が伝送できるかに影響するもう一つの要因は、伝送のビットレートでありうる。ビットレートが高いほど、伝送される情報容量が大きい。より高いビットレートを達成することは、広帯域の電気的なドライバー技術、デジタル信号プロセッサ技術および光ネットワーク１０１を通じた伝送のために要求されるOSNRの向上の利用可能性によって制限されうる。
データ・レートが1Tに近づき、それを超えるときの光ネットワーク１０１の動作では、過剰な数のO-E-O再生成器を回避することによって経済的現実性を維持するために、対応して高いOSNRが望ましくなる。OSNR低下の一つの源は、伝送路のさまざまな点における縦続した光増幅器１０８から生じるノイズ累積である。光増幅器について、OSNRは、式(1)によって与えられるノイズ指数（NF: noise figure）として表現されうる。ここで、OSNRinは入力OSNR、OSNRoutは出力OSNR、dBはデシベルである。
NF＝10log(OSNRin/OSNRout)＝OSNRin[dB]－OSNRout[dB] (1)
光増幅器についての現在の設計は、光位相感応増幅器（PSA）を含みうる。これは、多くの場合において3dB未満といった低いノイズ指数を示しうる。本稿に開示されるファイバー・ブラッグ格子移相器を使うようないくつかのPSA設計は、3dBのノイズ指数よりも低いノイズ指数、たとえば2dB未満のノイズ指数または1dB未満のノイズ指数を示しうる。該より低いノイズ指数は、所与の光信号についての増大した光到達距離を可能にしうる。これは望ましいことである。
典型的な位相感応光増幅器は、最初に光ポンプを使ってアイドラー信号を生成するアイドラー段と、光ポンプおよびアイドラー信号を使って入力信号を増幅する増幅段とを含む異なる段をもつ。アイドラー段と増幅段の間では、中間段が位相感応光増幅器において実装されてもよい。中間段は、入力信号およびアイドラー信号のパワー・レベルを調整するための、複雑な信号処理およびポンプ・パワー回復に関わってもよい。典型的な位相感応光増幅器では、入力信号、光ポンプおよびアイドラー信号の光路は、それぞれの信号のパワーを独立して変調するために、中間段において分離されてもよい。
分離された経路が増幅段に先立って再結合されるとき、諸信号の位相を再整列させるために、位相調整が実行されてもよい。いくつかの実施形態では、位相調整は、入力信号およびアイドラー信号の位相を光ポンプと再整列させる光位相ロック・ループに関わっていてもよい。しかしながら、位相ロック・ループは、所望される安定性および堅牢な動作を提供しないことがある。所望されるというのは、たとえば同期が失われてリセットされなければならないときに光ネットワーク動作のために所望されるということである。
ファイバー・ブラッグ格子（FBG）は、光ファイバーにおける周期的な変動を使って構築されうる型の特化した反射器である。FBGは、比較的狭い波長帯を反射するよう構築されてもよく、よってノッチ・フィルタとしても使われる。このように、FBGは、上記の光信号のような、ある種の帯域幅の伝送を許容する比較的広い伝送帯域幅をもちうる。加えて、FBGは、伝送帯域におけるある度合いの位相偏移を提供しうる。FBGによって提供される位相偏移はさらに、たとえば光ファイバーの温度を制御することによって、あるいは光ファイバーにある量のひずみを加えることによって調整可能であってもよい。
のちにより詳細に述べるように、本稿ではFBG移相器を用いた位相感応増幅器（PSA）を実装するための方法およびシステムが開示される。本稿に開示されるFBG移相器を用いたPSAは、複数のFBG要素をもつFBGを使って実装されてもよい。ここで、各FBG要素は特定のチャネルまたは一群のチャネルに対応する。次いで、光ファイバーの温度またはひずみ制御を使って、本稿に開示されるFBG移相器を用いたPSAは、光信号およびポンプ信号の位相整合を可能にしうる。本稿に開示されるFBG移相器を用いたPSAを使って、0dBのノイズ指数をもつPSAを提供しうる。これはひいては、光ネットワークを通じて伝送される光信号の到達距離の延長を可能にしうる。
図２のＡは、ファイバー・ブラッグ格子（FBG）の例示的な光学的属性を描いている。特に、プロット２００はFBGについての透過率と波長の関係を示している。プロット２００は概略的な図示であり、実際の測定データを示すものではないが、プロット２００は、FBGのノッチ・フィルタ特性を示しており、比較的狭い波長帯について透過率が下がっている。プロット２００にはまた、本稿に開示されるFBG移相器を用いたPSAのために利用されうる透過帯２２０の例も示されている。図のように、透過帯２２０は、0dB（100%）に近い透過率をもつが、ノッチ・フィルタ反射帯に隣接する領域に位置している。透過帯２２０に対応する波長がFBGを通されるとき、それらの波長は比較的小さな量の光パワーの減衰をもって透過させられる。換言すれば、FBGは、透過帯２２０の波長にとっては透明に見えてもよい。FBGのこの特定の構築は、透過帯２２０が所望される波長サブ範囲に沿って低下するように選択されうるので、WDM信号のような所望される一組の光信号と一緒に使うために、複数のFBGが光ファイバーに沿って逐次的な仕方で構築されてもよい（図５も参照）。
図２のＡにはまた、プロット２００において言及したのと同じFBGについて、同じ波長範囲にわたる位相偏移を示すプロット２０１も示されている。具体的には、プロット２００における伝送帯２２０は位相偏移帯２２２と同じ波長範囲に対応する。位相偏移帯２２２では、離散的な量の位相偏移が加えられてもよい。位相偏移帯２２２におけるよりも小さい他の波長については、位相偏移は0または実質的に0であり、一方、透過率は0dBに近い。これは、FBGによって加えられる位相偏移をもつことなく、他の周波数の素通りを許容する。さらに、プロット２０１における位相偏移の値は、ファイバーに温度またはひずみを加えることによって、波長においてわずかに変えられてもよい。このことは、位相偏移帯２２２内の所与の波長に適用される位相偏移の量を調整するためにも使用できる。位相偏移帯２２２において適用される実際の位相偏移が、たとえばFBGの温度またはひずみ制御を使って、調整されうるので、FBGは、PSAにおける位相偏移または位相調整のために使用されうる。
まとめると、図２のＡに示される光学的属性は、FBGが、位相偏移のためにどのように光ファイバーにおいて使用されうるかを記述している。たとえば複数の個別のFBG要素をもつFBGの構築は、透過帯２２０および位相偏移帯２２２の周波数サブバンドを決定してもよい。次いで、個別のFBG要素における温度またはひずみ制御が、該個別のFBG要素における位相偏移の量を調整するために使われてもよい。このようにして、FBGは、のちにさらに詳細に述べるように、光PSAにおける位相偏移のために使用されうる。
図２のＢは、FBG移相器を用いた光PSAのある実施形態の選択された要素のブロック図である。PSA ２０２において、PSA段I ２０４によってWDM光信号２１０が受領されてもよい。PSA段I ２０４では、単純な四波混合（FWM: four wave mixing）が行なわれていわゆる「アイドラー信号」を生成してもよい。該アイドラー信号は、ポンプ波長に関して、WDM光信号２１０のような光信号の共役波長である。FWMでは、光信号およびポンプ波長が高度非線形ファイバー（HNLF: highly non-linear fiber）のような非線形要素（NLE）を通されるときにアイドラー信号が現われる。さまざまな実施形態において、光学結晶または他の光学材料のような他のNLEが、FWMを容易にするために使用されてもよい。NLEにおいては、非線形過程によって、光子がポンプ波長および光信号から、アイドラー信号に変換される。
よって、PSA段Iは、PSA段I光信号２３０を出力する。この信号においては、ポンプ波長および光信号の強度は減衰しているが、アイドラー信号が加えられている。PSA段I光信号２３０においては、WDM光信号２１０の各チャネルについて、共役なアイドラー信号が現われてもよい。PSA段I ２０４が、単一の光チャネルを含む入力信号と一緒に使われてもよいことを注意しておく。
次いで、FBG移相器を用いたPSA ２０２では、PSA段I光信号２３０がFBG移相器２０８によって受領されてもよい。FBG移相器については図５に関してのちにより詳細に述べる。FBG移相器２０８では、ポンプ波長、WDM光信号２１０およびアイドラー信号のうちの少なくとも一つの位相が調整されてもよい。FBG移相器２０８によって加えられる位相偏移はフィードバック・ループ２１８を使って制御されてもよく、これが、精密な位相整列のために、出力されたWDM出力信号２１４のモニタリングを可能にする。たとえば、出力されたWDM出力信号２１４におけるパワー変動は、FBG移相器２０８の出力、つまりPSA段II光信号２３２が、WDM光信号２１０、ポンプ波長およびアイドラー信号に関して精密に位相整合しているときに、最小化されることが観察されうる。
最後に、FBG移相器を用いたPSA ２０２において、PSA段II ２０６がPSA段II光信号２３２を受け取ってもよく、WDM光信号２１０を増幅してもよい。PDS段II ２０６は、入力WDM光信号２１０に比してチャネルが増幅されている出力されるWDM出力信号２１４を生成するために、ラマン増幅およびのちにさらに詳細に述べる他の要素を含んでいてもよい。
ここで図３を参照するに、光PSA段I ２０４の実施形態の選択された要素が描かれている。図３では、光PSA段I ２０４は概略表現で示されており、縮尺どおりに描かれていない。異なる実施形態では、光PSA段I ２０４は、図３に示されるものに追加的な要素またはより少数の要素をもって動作させられてもよいことを注意しておく。
図３では、光PSA段I ２０４は、WDM入力信号２１０を受け取り、カプラ３０６を使って光ポンプ３０８を加える。WDM入力信号２１０および光ポンプ３０８を含む中間的な段I信号３１２が次いで、非線形光学素子であるNLEアイドラー３１４に送られる。光ポンプ３０８およびWDM入力信号２１０があるとき、単純な四波混合（FWM）がNLEアイドラー３１４において行なわれてアイドラー信号３１８を生成してもよく、それにより図２のＢに関して上記したようにPSA段I光信号２３０を与える。
図３には、光PSA段I ２０４において伝送される種々の信号のスペクトルも示している。スペクトル２１０－Ｓでは、光信号３１０はWDM入力信号２１０に含まれる一つまたは複数の波長を表わす。中間的な段I信号３１２に対応するスペクトル３１２－Ｓでは、光ポンプ３０８が光信号３１０に加えられる。PSA段I光信号２３０に対応するスペクトル２３０－Ｓでは、アイドラー信号３１８が加わっており、これは光信号３１０の対応する一つまたは複数の波長を表わすが、光ポンプ３０８に関してスペクトル的に対称的な区間をもつ。また、スペクトル２３０－Ｓにおける信号の光パワーが低減している。これは、アイドラー信号３１８を生成するためのFWMを示す。
ここで図４を参照するに、光PSA段II ２０６のある実施形態の選択された要素が描かれている。図４では、光PSA段II ２０６は概略表現で示されており、縮尺どおりに描かれていない。異なる実施形態では、光PSA段II ２０６は、図４に示されるものに追加的な要素またはより少数の要素をもって動作させられてもよいことを注意しておく。
図４では、光PSA段II ２０６は、FGB移相器２０８からPSA段II光信号２３２を受け取る。よって、PSA段II光信号２３２における諸信号は、本稿で開示されるように、FBG移相器によって位相整合されている。PSA段II光信号２３２をNLEラマン増幅４２２に送る前に、ラマン・ポンプ４２４の後方伝搬を防ぐために、PSA段II光信号２３２はアイソレーター４０２を通される。NLEラマン増幅４２２は、逆伝搬方向でカプラ４０６を使ってラマン・ポンプ４２４を受け取る。PSA段II光信号２３２は、上記のように入力WDM光信号２１０における諸波長を含む光信号３１０を、対応するアイドラー信号３１８および光ポンプ３０８とともに含んでいてもよい。上記のように、スペクトル２３２－Ｓに示される諸光信号は、PSA段II ２０６の最適動作のために、FBG移相器２０８を使って位相整合または位相整列されてもよい。
光PSA段II ２０６では、NLEラマン増幅４２２は、ラマン・ポンプ４２４を含むラマン増幅器を有していてもよい。ラマン・ポンプ４２４は、レーザー源であってもよく、利得媒質としてのNLEを通じて、処理される光信号（PSA段II光信号２３２）と逆伝搬方向に向き付けられる。ラマン・ポンプ４２４は、使用される利得媒質に基づいて選択されてもよい。たとえば、GeO2/SiO2単一モード・ファイバー（SMF）をもつ13THz光ポンプがNLEとして使われてもよく、一方、P2O5添加SiO2リン酸添加ファイバー（PDF: phosphate-doped fiber）をもつ40THz光ポンプが、NLEラマン増幅４２２におけるNLEとして使われてもよい。さらに、ラマン・ポンプ４２４の光パワーの変調または修正が、NLEラマン増幅４２２の光利得を決定または修正するために使われてもよい。光PSA段II ２０６のいくつかの実施形態では、ラマン増幅は任意的であってもよく、よって、アイソレーター４０２、NLEラマン増幅４２２、カプラ４０６およびラマン・ポンプ４２４は省略されてもよい（図示せず）ことを注意しておく。
NLEラマン増幅４２２の出力は、ラマン増幅された光信号４１２として示されており、これは、非線形光学素子であるNLE増幅４１８に向けられる。ラマン増幅された光信号４１２が存在するとき、一ポンプ四波混合（FWM）がNLE増幅４１８において発生して、光ポンプ３０８を犠牲にして、WDM光信号およびアイドラー信号を増幅してもよい。NLE増幅４１８は、一ポンプ光四波混合（FWM）を実行するためのコンポーネントを含んでいてもよい。一ポンプFWMは、入力信号またはそのフィルタリングされた諸部分を、ドープされた光ファイバー、周期的分極反転ニオブ酸リチウム（PPLN: periodically poled lithium niobate）、ヒ化アルミニウムガリウム（AlGaAs）または所望の光学的非線形性を示す他の半導体材料などの非線形光学素子（NLE）を通過させることによって達成されてもよい。
NLE増幅４１８後は、光信号４１４は増幅されたWDM光信号およびアイドラー信号を、減衰した光ポンプ３０８とともに含む。WDM出力信号２１４を単離するために、光帯域通過フィルタ（OBPF: optical bandpass filter）４０８が適用されてもよい。
図４には、光PSA段II ２０６において伝送される種々の信号のスペクトルも示している。スペクトル２３２－Ｓでは、光信号３１０はWDM出力信号２１４に含まれる一つまたは複数の波長を表わし、一方、アイドラー信号３１８は光ポンプ３０８に関して光信号３１０の共役である。上記のように、スペクトル２３２－Ｓに示される光信号は、PSA段II ２０６の最適な動作のために、FBG移相器２０８を使って位相整合または位相整列されていてもよい。
ラマン増幅された光信号４１２に対応するスペクトル４１２－Ｓでは、光信号３１０、光ポンプ３０８およびアイドラー信号３１８が増幅されうる（増大した信号強度をもって図示されている）。スペクトル４１４－Ｓでは、光信号３１０およびアイドラー信号３１８が、光ポンプ３０８を犠牲にして増幅されうる。これはFMWに対応する。スペクトル２１４－Ｓでは、光信号３１０が増幅された形で単離されて、WDM出力信号２１４を生成する。
図５は、FBG移相器２０８－１のある実施形態の選択された要素の図である。図５は、概略図であり、縮尺どおりに描かれていない。図５では、FBG移相器２０８－１は、光ファイバー５０２を有し、先述したように、PSA段I光信号２３０を受け取り、PSA段II光信号２３２を出力できるようにされている。FBG移相器２０８－１における光ファイバー５０２はさらに、クラッディング５０６と、光ファイバー５０２内の屈折率の差によって光信号を伝送するファイバー・コア５０４とで構成される。
ファイバー・コア５０４内では、FBG要素５１０－１、５１０－２および５１０－３を含む複数のFBG要素５１０が示されている。FBG要素５１０は、記述の明確のため図５では等価に示されているが、それぞれの個々のFBG要素５１０は、先述したように、たとえばPSA段I光信号２３０（およびPSA段II光信号２３２）における諸波長に対応する、ある範囲の波長を透過させるよう特に設計または構築されてもよい。いくつかの実施形態では、それぞれの個別チャネルまたは波長は、個別のFBG要素５１０を使って位相偏移されてもよい。
図５にはまた、それぞれの個別のFBG要素５１０に対応する加熱装置５１２も示されている。具体的には、加熱装置５１２－１はFBG要素５１０－１の温度を個別に制御するために使われてもよく；加熱装置５１２－２はFBG要素５１０－２の温度を個別に制御するために使われてもよく；加熱装置５１２－３はFBG要素５１０－３の温度を個別に制御するために使われてもよい。加熱装置５１２は、温度センサーおよび制御論理（図示せず）をも含んでいてもよい。制御論理はたとえば、対応するFBG要素５１０のための温度制御を実行するための実行可能命令を記憶している非一時的なメモリ媒体へのアクセスをもつマイクロコントローラまたはマイクロプロセッサである。よって、それぞれのFBG要素５１０／加熱装置５１２の対は、位相偏移帯２２２（図２のＡ参照）内などでの個別の位相偏移を与えるために、温度制御に関して独立して動作しうる。それぞれのFBG要素５１０の位相偏移は温度に依存するので、このようにして、それぞれのFBG要素５１０に加えられる位相偏移が所望に応じて制御されうる。
他の実施形態では、加熱装置５１２は、ひずみ制御装置（図示せず）で置き換えられてもよく、あるいは補強されてもよい。ひずみ制御装置はたとえば、光ファイバー５０２に沿ったFBG要素５１０の位置に対応する位置において光ファイバー５０２に所定の張力を加える張力要素（すなわちテンショナー）である。各FBG要素の位相偏移はファイバー・コア５０４におけるひずみにも依存するので、各FBG要素５１０に加えられる位相偏移は、張力要素を使って所望に応じて制御されうる。いくつかの実施形態では、FBG要素５１０の温度およびひずみ制御の組み合わせが使われてもよい。
一例では、FBG移相器２０８－１の動作は、アイドラー信号３１８の位相を調整することを含んでいてもよい。たとえば、FBG移相器２０８－１が入力として、三つのチャネルをもちスペクトル２３０－Ｓに対応するPSA段I光信号２３０（図３参照）に対応する信号および波長を受け取ると想定されてもよい。よって、光信号３１０およびアイドラー信号３１８は、それぞれ光ポンプ３０８のまわりにスペクトル的に対称的である三つのチャネルをもつ。三つのチャネルは、光ポンプ３０８および光信号３１０の波長がわかっているときは、事前に計算されることができる。三つのアイドラー信号３１８にFBG移相器２０８－１を適用するために、それぞれの個別のFBG要素５１０が、個別のアイドラー信号３１８の対応する波長に対して、形成されてもよい。たとえば、FBG要素５１０－１が、その位相偏移帯２２２が第一のアイドラー信号３１８に対応するよう形成されてもよく、FBG要素５１０－２が、その位相偏移帯２２２が第二のアイドラー信号３１８に対応するよう形成されてもよく、FBG要素５１０－３が、その位相偏移帯２２２が第三のアイドラー信号３１８に対応するよう形成されてもよい。このようにして、アイドラー信号３１８の個々のものに選択的となり、一方で他のアイドラー信号には透明となるよう、FBG要素５１０が形成されうる。すると、三つのFBG要素５１０が形成され、スペクトル２３０－Ｓに対応する波長が光ファイバー５０２を通じて伝送された後、加熱要素５１２の基礎較正が実行されてもよく、各加熱要素５１２は、FBG要素５１０の既知の出力に対応する温度にされる。次いで、FBG移相器２０８－１の出力はPSA段II ２０６を通じてルーティングされて、WDM出力信号２１４を生成してもよい。次いで、FBG移相器２０２を用いたPSAの出力、つまりWDM出力信号２１４が、光パワーについてモニタリングされてもよく、一方、各FBG要素５１０の位相は加熱要素５１２を使って調整される。たとえば、約40°Cの温度変化はFBG要素５１０における波長約1nmの位相偏移につながりうる。加熱要素５１２は、WDM出力信号２１４の出力パワーが最大化されるよう、それぞれの温度に調整されうる。光パワーの最大が起こるのは、諸アイドラー信号３１８におけるすべての位相が整列されるときである。
本稿で開示されるところでは、ファイバー・ブラッグ格子（FBG）が、最適な位相感応増幅のための位相調整を実行するために使用されうる。具体的には、FBGは、位相偏移またはチューニングのために、光位相感応増幅器のアイドラー段と増幅段との間で使われてもよい。位相偏移またはチューニングは、入力光信号、アイドラー信号および光ポンプのうちの少なくとも一つに適用されてもよい。最適な位相調整のために、出力光信号に関して、位相感応光増幅器においてフィードバック制御ループが使用されてもよい。該フィードバック制御ループは、前記第一の位相偏移をスペクトル的に整列させるために使われてもよい。
上記で開示された主題は制約するものではなく例解するものと考えられるべきであり、付属の請求項は、本開示の真の精神および範囲内にはいるすべてのかかる修正、向上および他の実施形態をカバーすることが意図されている。よって、法令によって許容される最大限まで、本開示の範囲は、付属の請求項およびその等価物の最も広い可能な解釈によって決定されるものであり、上記の詳細な説明によって制約ないし制限されない。
以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
光信号の位相感応増幅のための光システムであって：
入力光信号と；
該入力光信号を受け取る位相感応増幅器（PSA）段Iであって、該PSA段Iは第一の非線形光学素子（NLE）を含み、前記入力光信号および第一のポンプ波長が該第一のNLEを通過させられて、前記入力光信号と、前記第一のポンプ波長と、該第一のNLEを使って生成されるアイドラー信号とを含むPSA段I光信号が生成される、PSA段Iと；
前記PSA段I光信号を受け取るファイバー・ブラッグ格子（FGB）であって、前記FBGは、前記入力光信号、前記第一のポンプ波長および前記アイドラー信号のうちの少なくとも一つに第一の位相偏移を適用するよう構成された第一のFBG要素を含む複数のFBG要素を含み、前記FBGは、前記第一の位相偏移をもつ前記PSA段I光信号を、PSA段II光信号として出力し、前記入力光信号、前記第一のポンプ波長および前記アイドラー信号は、前記PSA段II光信号において位相整合されている、FBGとを有する、
光システム。
（付記２）
前記PSA段II光信号を受け取るPSA段IIをさらに有しており、前記PSA段IIは第二のNLEを有し、該第二のNLEを通じて、前記PSA段II光信号が増幅されて出力光信号を生成する、
付記１記載の光システム。
（付記３）
前記PSA段IIはさらに：
ラマン増幅器と；
前記PSA段II信号とは逆伝搬方向での前記ラマン増幅器を通じた伝送のための第二のポンプ波長とを有する、
付記２記載の光システム。
（付記４）
前記入力光信号は一つの光チャネルを含み、前記第一のFBG要素は前記第一の位相偏移を前記第一のポンプ波長に適用する、付記１記載の光システム。
（付記５）
前記入力光信号は、第一の光チャネルを含む波長分割多重された（WDM）光信号を含み、前記第一のFBG要素は前記第一の位相偏移を、該第一の光チャネルの共役である第一のアイドラー信号に適用する、付記１記載の光システム。
（付記６）
前記第一のFBG要素に付随する第一の加熱要素をさらに有しており、前記第一の加熱要素は、前記第一の位相偏移を制御するために前記第一のFGB要素の局所的温度を制御するために使われる、
付記１記載の光システム。
（付記７）
前記複数のFBG要素にそれぞれ対応する複数の加熱要素をさらに有しており、各FBG要素が前記PSA段I光信号にそれぞれの位相偏移を適用する、
付記６記載の光システム。
（付記８）
前記第一のFBG要素に付随する第一の張力要素をさらに有しており、前記第一の張力要素は、前記第一の位相偏移を制御するために前記第一のFBG要素の局所的ひずみを制御するために使われる、
付記１記載のシステム。
（付記９）
前記複数のFBG要素にそれぞれ対応する複数の張力要素をさらに有しており、各FBG要素が前記PSA段I光信号にそれぞれの位相偏移を適用する、
付記８記載のシステム。
（付記１０）
前記PSA段IIから前記FBGへのフィードバック制御ループをさらに有しており、該フィードバック制御ループは、前記第一の位相偏移をスペクトル的に整列させるために使われる、
付記１記載の光システム。
（付記１１）
位相感応増幅であって：
入力光信号を受け取る位相感応増幅器（PSA）段Iであって、該PSA段Iは第一の非線形光学素子（NLE）を含み、前記入力WDM光信号および第一のポンプ波長が該第一のNLEを通過させられて、前記入力光信号と、前記第一のポンプ波長と、該第一のNLEを使って生成されるアイドラー信号とを含むPSA段I光信号が生成される、PSA段Iと；
前記PSA段I光信号を受け取るファイバー・ブラッグ格子（FGB）であって、前記FBGは、前記入力光信号、前記第一のポンプ波長および前記アイドラー信号のうちの少なくとも一つに第一の位相偏移を適用するよう構成された第一のFBG要素を含む複数のFBG要素を含み、前記FBGは、前記第一の位相偏移をもつ前記PSA段I光信号を、PSA段II光信号として出力し、前記入力光信号、前記第一のポンプ波長および前記アイドラー信号は、前記PSA段II光信号において位相整合されている、FBGとを有する、
位相感応増幅器。
（付記１２）
前記PSA段II光信号を受け取るPSA段IIをさらに有しており、前記PSA段IIは第二のNLEを有し、該第二のNLEを通じて、前記PSA段II光信号が増幅されて出力光信号を生成する、
付記１１記載の位相感応増幅器。
（付記１３）
前記PSA段IIはさらに：
ラマン増幅器と；
前記PSA段II信号とは逆伝搬方向での前記ラマン増幅器を通じた伝送のための第二のポンプ波長とを有する、
付記１２記載の位相感応増幅器。
（付記１４）
前記入力光信号は一つの光チャネルを含み、前記第一のFBG要素は前記第一の位相偏移を前記第一のポンプ波長に適用する、付記１１記載の位相感応増幅器。
（付記１５）
前記入力光信号は、第一の光チャネルを含む複数の光チャネルを含み、前記第一のFBG要素は前記第一の位相偏移を、該第一の光チャネルの共役である第一のアイドラー信号に適用する、付記１１記載の位相感応増幅器。
（付記１６）
前記第一のFBG要素に付随する第一の加熱要素をさらに有しており、前記第一の加熱要素は、前記第一の位相偏移を制御するために前記第一のFGB要素の局所的温度を制御するために使われる、
付記１１記載の位相感応増幅器。
（付記１７）
前記複数のFBG要素にそれぞれ対応する複数の加熱要素をさらに有しており、各FBG要素が前記PSA段I光信号にそれぞれの位相偏移を適用する、
付記１６記載の位相感応増幅器。
（付記１８）
前記第一のFBG要素に付随する第一の張力要素をさらに有しており、前記第一の張力要素は、前記第一の位相偏移を制御するために前記第一のFBG要素の局所的ひずみを制御するために使われる、
付記１１記載の位相感応増幅器。
（付記１９）
前記複数のFBG要素にそれぞれ対応する複数の張力要素をさらに有しており、各FBG要素が前記PSA段I光信号にそれぞれの位相偏移を適用する、
付記１８記載の位相感応増幅器。
（付記２０）
前記PSA段IIから前記FBGへのフィードバック制御ループをさらに有しており、該フィードバック制御ループは、前記第一の位相偏移をスペクトル的に整列させるために使われる、
付記１１記載の位相感応増幅器。
２０２ FBG移相器を備えたPSA
２０４ PSA段I
２０６ PSA段II
２０８ FBG移相器
２１０ （WDM）入力信号
２１４ （WDM）出力信号
２１８ フィードバック・ループ
２３０ PSA段I光信号
２３２ PSA段II光信号
３０８ 光ポンプ
３０６ カプラ
３１４ NLEアイドラー
４０２ アイソレーター
４０６ カプラ
４２２ NLEラマン増幅
４２４ ラマン・ポンプ
４１８ NLE増幅
５０２ 光ファイバー
５１０ FBG要素
５１２ 加熱装置

Claims (20)

  1. 光信号の位相感応増幅のための光システムであって：
    入力光信号と；
    該入力光信号を受け取る位相感応増幅器（PSA）段Iであって、該PSA段Iは第一の非線形光学素子（NLE）を含み、前記入力光信号および第一のポンプ波長が該第一のNLEを通過させられて、前記入力光信号と、前記第一のポンプ波長と、該第一のNLEを使って生成されるアイドラー信号とを含むPSA段I光信号が生成される、PSA段Iと；
    前記PSA段I光信号を受け取るファイバー・ブラッグ格子（FGB）であって、前記FBGは、前記入力光信号、前記第一のポンプ波長および前記アイドラー信号のうちの少なくとも一つに第一の位相偏移を適用するよう構成された第一のFBG要素を含む複数のFBG要素を含み、前記FBGは、前記第一の位相偏移をもつ前記PSA段I光信号を、PSA段II光信号として出力し、前記入力光信号、前記第一のポンプ波長および前記アイドラー信号は、前記PSA段II光信号において位相整合されている、FBGと；
    前記PSA段IIから前記FBGへのフィードバック制御ループとを有しており、該フィードバック制御ループは、前記第一の位相偏移をスペクトル的に整列させるために使われる、
    光システム。
  2. 前記PSA段II光信号を受け取るPSA段IIをさらに有しており、前記PSA段IIは第二のNLEを有し、該第二のNLEを通じて、前記PSA段II光信号が増幅されて出力光信号を生成する、
    請求項１記載の光システム。
  3. 前記PSA段IIはさらに：
    ラマン増幅器と；
    前記PSA段II信号とは逆伝搬方向での前記ラマン増幅器を通じた伝送のための第二のポンプ波長とを有する、
    請求項２記載の光システム。
  4. 前記入力光信号は一つの光チャネルを含み、前記第一のFBG要素は前記第一の位相偏移を前記第一のポンプ波長に適用する、請求項１記載の光システム。
  5. 前記入力光信号は、第一の光チャネルを含む波長分割多重された（WDM）光信号を含み、前記第一のFBG要素は前記第一の位相偏移を、該第一の光チャネルの共役である第一のアイドラー信号に適用する、請求項１記載の光システム。
  6. 前記第一のFBG要素に付随する第一の加熱要素をさらに有しており、前記第一の加熱要素は、前記第一の位相偏移を制御するために前記第一のFGB要素の局所的温度を制御するために使われる、
    請求項１記載の光システム。
  7. 前記複数のFBG要素にそれぞれ対応する複数の加熱要素をさらに有しており、各FBG要素が前記PSA段I光信号にそれぞれの位相偏移を適用する、
    請求項６記載の光システム。
  8. 前記第一のFBG要素に付随する第一の張力要素をさらに有しており、前記第一の張力要素は、前記第一の位相偏移を制御するために前記第一のFBG要素の局所的ひずみを制御するために使われる、
    請求項１記載のシステム。
  9. 前記複数のFBG要素にそれぞれ対応する複数の張力要素をさらに有しており、各FBG要素が前記PSA段I光信号にそれぞれの位相偏移を適用する、
    請求項８記載のシステム。
  10. 前記入力光信号は、複数の光チャネルを含む波長分割多重された（WDM）光信号を含み、
    前記PSA段Iは、前記複数の光チャネルに対応する複数のアイドラー信号を生成するように構成され、
    前記複数のFBG要素は、前記複数のアイドラー信号にそれぞれの位相偏移を適用して、前記複数のアイドラー信号の位相を整列させる、
    請求項１記載の光システム。
  11. 位相感応増幅であって：
    入力光信号を受け取る位相感応増幅器（PSA）段Iであって、該PSA段Iは第一の非線形光学素子（NLE）を含み、前記入力WDM光信号および第一のポンプ波長が該第一のNLEを通過させられて、前記入力光信号と、前記第一のポンプ波長と、該第一のNLEを使って生成されるアイドラー信号とを含むPSA段I光信号が生成される、PSA段Iと；
    前記PSA段I光信号を受け取るファイバー・ブラッグ格子（FGB）であって、前記FBGは、前記入力光信号、前記第一のポンプ波長および前記アイドラー信号のうちの少なくとも一つに第一の位相偏移を適用するよう構成された第一のFBG要素を含む複数のFBG要素を含み、前記FBGは、前記第一の位相偏移をもつ前記PSA段I光信号を、PSA段II光信号として出力し、前記入力光信号、前記第一のポンプ波長および前記アイドラー信号は、前記PSA段II光信号において位相整合されている、FBGと；
    前記PSA段IIから前記FBGへのフィードバック制御ループをさらに有しており、該フィードバック制御ループは、前記第一の位相偏移をスペクトル的に整列させるために使われる、
    位相感応増幅器。
  12. 前記PSA段II光信号を受け取るPSA段IIをさらに有しており、前記PSA段IIは第二のNLEを有し、該第二のNLEを通じて、前記PSA段II光信号が増幅されて出力光信号を生成する、
    請求項１１記載の位相感応増幅器。
  13. 前記PSA段IIはさらに：
    ラマン増幅器と；
    前記PSA段II信号とは逆伝搬方向での前記ラマン増幅器を通じた伝送のための第二のポンプ波長とを有する、
    請求項１２記載の位相感応増幅器。
  14. 前記入力光信号は一つの光チャネルを含み、前記第一のFBG要素は前記第一の位相偏移を前記第一のポンプ波長に適用する、請求項１１記載の位相感応増幅器。
  15. 前記入力光信号は、第一の光チャネルを含む複数の光チャネルを含み、前記第一のFBG要素は前記第一の位相偏移を、該第一の光チャネルの共役である第一のアイドラー信号に適用する、請求項１１記載の位相感応増幅器。
  16. 前記第一のFBG要素に付随する第一の加熱要素をさらに有しており、前記第一の加熱要素は、前記第一の位相偏移を制御するために前記第一のFGB要素の局所的温度を制御するために使われる、
    請求項１１記載の位相感応増幅器。
  17. 前記複数のFBG要素にそれぞれ対応する複数の加熱要素をさらに有しており、各FBG要素が前記PSA段I光信号にそれぞれの位相偏移を適用する、
    請求項１６記載の位相感応増幅器。
  18. 前記第一のFBG要素に付随する第一の張力要素をさらに有しており、前記第一の張力要素は、前記第一の位相偏移を制御するために前記第一のFBG要素の局所的ひずみを制御するために使われる、
    請求項１１記載の位相感応増幅器。
  19. 前記複数のFBG要素にそれぞれ対応する複数の張力要素をさらに有しており、各FBG要素が前記PSA段I光信号にそれぞれの位相偏移を適用する、
    請求項１８記載の位相感応増幅器。
  20. 前記入力光信号は、複数の光チャネルを含む波長分割多重された（WDM）光信号を含み、
    前記PSA段Iは、前記複数の光チャネルに対応する複数のアイドラー信号を生成するように構成され、
    前記複数のFBG要素は、前記複数のアイドラー信号にそれぞれの位相偏移を適用して、前記複数のアイドラー信号の位相を整列させる、
    請求項１１記載の位相感応増幅器。
JP2018016076A 2017-02-07 2018-02-01 ファイバー・ブラッグ格子移相器を用いた光位相感応増幅器 Active JP7056189B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/426,811 US9997887B1 (en) 2017-02-07 2017-02-07 Optical phase-sensitive amplifier with fiber bragg grating phase shifter
US15/426,811 2017-02-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018128673A JP2018128673A (ja) 2018-08-16
JP7056189B2 true JP7056189B2 (ja) 2022-04-19

Family

ID=62485404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018016076A Active JP7056189B2 (ja) 2017-02-07 2018-02-01 ファイバー・ブラッグ格子移相器を用いた光位相感応増幅器

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9997887B1 (ja)
JP (1) JP7056189B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10498102B2 (en) * 2017-06-20 2019-12-03 Fujitsu Limited Optical phase-sensitive amplifier with signal noise removal
US10847945B2 (en) * 2018-01-11 2020-11-24 Fujitsu Limited Phase shifter for an optical phase-sensitive amplifier
US10523334B1 (en) * 2018-12-07 2019-12-31 Fujitsu Limited Controlling gain modulation in optical communication networks

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100103505A1 (en) 2008-10-28 2010-04-29 Lucent Technologies Inc. Polarization-independent four-wave mixing in a birefringent fiber
CN102540623A (zh) 2012-02-24 2012-07-04 西南交通大学 采用相移光栅提高光纤参量放大器增益的方案及装置
WO2012121223A1 (ja) 2011-03-04 2012-09-13 古河電気工業株式会社 光増幅器、光増幅システム、波長変換器、光増幅方法および光通信システム
JP2014183514A (ja) 2013-03-21 2014-09-29 Oki Electric Ind Co Ltd 光ノード
JP2014207578A (ja) 2013-04-12 2014-10-30 日本電信電話株式会社 光増幅装置
JP2016161883A (ja) 2015-03-04 2016-09-05 古河電気工業株式会社 光増幅器、光増幅システム、波長変換器および光通信システム
JP2016164664A (ja) 2015-03-06 2016-09-08 富士通株式会社 位相感応増幅器及び位相感応増幅のための方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5877280B2 (ja) * 2013-09-02 2016-03-02 古河電気工業株式会社 光増幅器、光増幅システム、波長変換器および光通信システム

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100103505A1 (en) 2008-10-28 2010-04-29 Lucent Technologies Inc. Polarization-independent four-wave mixing in a birefringent fiber
WO2012121223A1 (ja) 2011-03-04 2012-09-13 古河電気工業株式会社 光増幅器、光増幅システム、波長変換器、光増幅方法および光通信システム
CN102540623A (zh) 2012-02-24 2012-07-04 西南交通大学 采用相移光栅提高光纤参量放大器增益的方案及装置
JP2014183514A (ja) 2013-03-21 2014-09-29 Oki Electric Ind Co Ltd 光ノード
JP2014207578A (ja) 2013-04-12 2014-10-30 日本電信電話株式会社 光増幅装置
JP2016161883A (ja) 2015-03-04 2016-09-05 古河電気工業株式会社 光増幅器、光増幅システム、波長変換器および光通信システム
JP2016164664A (ja) 2015-03-06 2016-09-08 富士通株式会社 位相感応増幅器及び位相感応増幅のための方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CAO Y. et al.，Phase adjustment by wavelength tuning of parametric pump on Raman assisted phase sensitive amplifier，2016 21st Optoelectronics and Communications Conference (OECC) held jointly with 2016 International Conference on Photonics in Switching (PS)，米国，IEEE，2016年10月27日，TuC3-3，pp.1-3，https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=7718356

Also Published As

Publication number Publication date
US9997887B1 (en) 2018-06-12
JP2018128673A (ja) 2018-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9100137B2 (en) Crosstalk reduction in optical networks using variable subcarrier spectral allocation
US20110243556A1 (en) Transceiver phtonic integrated circuit
US9837788B2 (en) Optical phase-sensitive amplifier with raman amplifier intermediate stage
US9246624B1 (en) Low noise optical phase-sensitive amplifier for dual-polarization modulation formats
US8849114B2 (en) Nonlinear compensation in WDM systems
JP7056189B2 (ja) ファイバー・ブラッグ格子移相器を用いた光位相感応増幅器
US9843410B2 (en) Low-noise optical phase sensitive amplifier using a semiconductor nonlinear optical device
JP7047339B2 (ja) マルチチャネル光相互位相変調補償器
JP7206922B2 (ja) 位相感応型光増幅器のための位相シフタ
US11038614B2 (en) Optical system including a reconfigurable optical add/drop multiplexer and filters
US20180159629A1 (en) Harmonic generation and phase sensitive amplification using a bragg reflection waveguide
JP6686330B2 (ja) 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
JP7159561B2 (ja) 低雑音無色、無方向、無競合の再構成可能光アッド／ドロップマルチプレクサ
US10498102B2 (en) Optical phase-sensitive amplifier with signal noise removal
US11438086B2 (en) Optical amplification in an optical network
US10523334B1 (en) Controlling gain modulation in optical communication networks
US11563300B2 (en) Suppressing signal noise on an optical fiber
US20180367234A1 (en) Route and collect reconfigurable optical add/drop multiplexer
US7725040B2 (en) Wavelength division multiplexing transmission device
US9509113B2 (en) Transient gain cancellation for optical amplifiers
Sohma et al. Flexible Chromatic Dispersion Compensation Over Entire $ L $-Band for Over 40-Gb/s WDM Transparent Networks Using Multichannel Tunable Optical Dispersion Compensator

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201110

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210915

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211026

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211223

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220308

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220321

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7056189

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150