JP7274678B2 - 高性能光受信機を含む光通信システム、デバイス、および方法 - Google Patents
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Description
発明の分野
・それぞれが局部発振器周波数で光を提供する、1つまたは複数の局部発振器。
・エンコードされた光信号を局部発振器からの光と結合して、結合された光信号にする少なくとも1つの結合デバイス。
・エンコードされた光信号および場合によってはLO光を直交偏光の結合信号に分割する偏光ビームスプリッタ/結合器。
・1つのタイプの状態が別のタイプの状態よりも高い発振周波数を有し得る、対応する2つ以上のエンコードされた信号電流を提供する、事前に定義された周波数帯域幅を有する2つ以上の光電気コンバータ。
・第1および第2の電気信号を整流し、第1および第2の整流電気信号を提供するための2つの整流器(エンベロープ検出器など)。ならびに
・第1およびと第2の整流された電気信号を結合する結合器。
本発明の光学システム10は、ノードが線形、リング、メッシュ、および他のネットワークトポロジで展開されたポイントまたはマルチポイントツーポイントあるいはマルチポイント構成であり得る単方向または双方向システムの様々な既知の構成で採用され得る。一般に、システム10は、自由空間および/または光ファイバを使用して展開され得るが、用途の多くは、光ファイバベースのシステムを含み得ることが理解され得る。
0(line amplifiers 20)を含むことができる。
デュオバイナリやその他の高次コンステレーションなどの高度/高次/マルチレベル変調方式を使用して、送信されるシンボルごとにより多くの情報ビットを有効にしたり、同等のバイナリ信号帯域幅よりも小さい帯域幅の構成要素の使用を可能にし得る。例えば、4つの振幅レベルを採用するシステムはシンボルごとに2ビットをエンコードでき、4つの周波数レベルを採用するシステムはシンボルごとに2ビットをエンコードでき、4つの振幅および4つの周波数レベルを独立して採用するシステムはシンボルごとに4ビットをエンコードでき、デュオバイナリまたは高次のその他のパーシャルレスポンスシステムは低減された周波数スペクトルを使用してシンボルごとに1つまたは複数のビットをエンコードできる。振幅および周波数とは別に、情報は、パルス幅の変動またはパルス位置の変動として、搬送波の位相、搬送波の偏光でエンコードされてもよい。
号のスペクトル外の周波数または波長にチューニングされる。このようにして、局部発振器32を使用して波長選択性を達成することができる。局部発振器32を波長セレクタとして使用することにより、システムは光学フィルタの有無にかかわらず動作できる。
号は強いDC項を持つベースバンド信号になる。ミキサー、dFの所望の許容範囲に等しいカットオフ周波数のローパスフィルタ(例:+/?1GHzの許容範囲がdFで受け入れ可能な場合、1GHzのローパスフィルタ)の後、単純な電力、電圧、または電流検出器は、最適なdFのLO周波数を制御するために使用できる制御信号を提供する。ディザリング信号をLOバイアスおよび/または温度制御に適用することにより、LO制御信号の電力の対応する変化で、LOをチューニングアップまたはダウンする必要があるかどうか、またはLOが最適であるかどうかが識別される。
a)エンベロープ検出器(envelope detector)でDC電流または電圧を使用する、
b)DCから信号のシンボルレートを下回る周波数までの周波数帯域で電力を積分する。この積分の上限周波数は、検出された信号のアイオープニングと積分された周波数帯域の電力との相関を最大化するように選択される、
c)信号のシンボルレートで狭い周波数ピークを選択する。クロックリカバリシステムを使用する場合、リカバリクロックを制御信号として使用できる。
にほぼ等しいかまたはそれよりも大きくなるように適合され得る関連する動作帯域幅を有する。例えば、様々な単一チャネルまたはWDMシステム10では、PD36帯域幅および電気処理ユニット38は、光信号帯域幅の1.5から2倍に設定され得る。
などの全波整流としても実行され得る。説明したように、整流は二乗する場合がある。これは、ハードウェアまたはソフトウェアで実装され得る。この場合、ソフトウェアで実装される場合、アナログ/デジタルコンバータは、デジタル信号プロセッサ(DSP)で処理される前に実装され得る。信号をヒルベルト変換することにより、二乗の代替物を取得できる。しかし、他の様々な解決策も可能である。アナログ整流器の例には、XORゲート、およびダイオードブリッジが含まれる。XORゲートとダイオードブリッジの両方により、DSPなしでリアルタイムの信号処理が可能になるため、DSPよりも優先される場合がある。
Claims (20)
- 光通信システムであって、
複数の光送信器であって、それぞれの光送信器が、信号スペクトルと中心周波数とビットレートを有するデータを伝達する光信号を、チャネルの帯域幅を有する第1の波長チャネルで送信する光送信機と、
複数の前記光送信器からの前記光信号を受信するために、前記第1の波長チャネルに受信帯域を有する光受信機であって、当該光受信機が、
前記第1の波長チャネルのエッジに対して制御された局部発振器の周波数で局部発振器光を提供する少なくとも1つの局部発振器と、
前記光信号を前記局部発振器光と結合させて結合された光信号を提供する結合器と、
結合された信号を、中心周波数と局部発振器の周波数の差に基づくオフセット周波数でデータを伝送する電気信号に変換する少なくとも1つの光電気コンバータと、
を含む光受信機である、
システム。 - 前記結合器が、前記光信号と前記局部発振器光とを結合して、直交偏光を有する第1の結合光信号および第2の結合光信号を提供し、
前記光受信機が、
第1の結合光信号を第1の電気信号に変換するための光電気コンバータと、第2の結合光信号を第2の電気信号に変換するための光電気コンバータと、からなる2つの光電気コンバータと、
前記第1の電気信号を整流し、第1の整流電気信号を提供する整流器と、前記第2の電気信号を整流し、第2の整流電気信号を提供する整流器と、からなる2つの整流器と、
前記第1の整流電気信号および第2の整流された電気信号を結合する結合器とを含む、請求項1に記載のシステム。 - 2つの整流器が、
前記第1の電気信号を反転して反転データ信号に変換するための第1の整流器と、
前記第2の電気信号を非反転データ信号に非反転するための第2の整流器とを含み、
前記結合器が、前記データを復元するために前記非反転データ信号から前記反転データ信号を減算する減算器を含む、請求項2に記載のシステム。 - 前記波長チャネルの帯域幅が40~50GHz、前記光受信機の帯域幅が40GHz、前記信号のビットレートが最大25Gbpsである、請求項1に記載のシステム。
- 前記波長チャネルの帯域幅が100GHz、前記光受信機の帯域幅が約40GHz、前記信号のビットレートが最大25Gbpsである、請求項1に記載のシステム。
- 前記局部発振器からの光がディザー信号を含み、
前記ディザー信号が前記局部発振器光の前記周波数を制御するために使用される、請求項1に記載のシステム。 - 前記局部発振器が前記ディザー信号で直接変調される、請求項6に記載のシステム。
- 前記光送信機の少なくとも1つが信号周波数の光キャリアにデータを振幅変調しており、変調方式が少なくとも2つの振幅レベルを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記変調方式が、デュオバイナリ、RZおよびNRZの1つである、請求項8に記載のシステム。
- 少なくとも1つの前記光電気コンバータが、前記システムの波長チャネルの帯域幅に実質的に類似した帯域幅を有するフォトダイオードで、
前記局部発振器の周波数が、前記波長チャネルのエッジ近くに配置されて固定される、請求項1に記載のシステム。 - 前記帯域幅と一致する少なくとも1つのローパスフィルタをさらに備える、請求項10に記載のシステム。
- 光結合器を介して、波長チャネルの帯域幅を有する少なくとも1つの波長チャネルを有する光学システムの光送信機から送信される中心周波数を有する光データ信号と、局部発振器周波数を有する少なくとも1つの局部発振器からの光と、を結合して、結合光データ信号を提供し、前記局部発振器周波数が前記波長チャネルのエッジに対して制御されており、
光電気コンバータを介して、結合光データ信号を、前記中心周波数と前記局部発振器周波数との差に基づくオフセット周波数で、対応する電気データ信号に変換し、
エンベロープ検出器を介して、前記電気データ信号を整流し、整流された電気データ信号を出力することを含む方法。 - 変換することが、前記波長チャネルの前記帯域幅に実質的に類似した帯域幅を有する光電気コンバータを提供することが含まれ、
前記局部発振器周波数が、前記波長チャネルのエッジ近くに配置されて固定される、請求項12に記載の方法。 - 整流された前記電気データ信号に一致する少なくとも1つのローパスフィルタで、前記整流された電気信号をフィルタリングすることをさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 前記局部発振器からの光がディザー信号を含み、
前記ディザー信号が前記局部発振器周波数を制御するために使用される、請求項12に記載の方法。
- 光受信機であって、
中心周波数を有するデータを伝送する光信号と、局部発振器周波数を有する局部発振器光とを、中心周波数と局部発振器周波数の差に基づくオフセット周波数でデータを伝送する電気信号に変換する、少なくとも1つの光電気コンバータであって、前記受信機の帯域幅を有する光電気コンバータと、
前記受信機の帯域幅のエッジに対して制御された局部発振器周波数で局部発振器光を提供する少なくとも1つの局部発振器と、
前記光信号を前記局部発振器光と結合させる結合器と、
データを含む電気信号をベースバンドのデータ信号に変換する整流器と、
を含む光受信機。 - 前記光電気コンバータがフォトダイオードであり、前記受信機の前記帯域幅が波長チャネルの帯域幅と実質的に類似しており、
前記局部発振器周波数が、前記波長チャネルのエッジ近くに配置されて固定される、請求項16に記載の受信機。 - 前記ベースバンドのデータ信号と一致する少なくとも1つのローパスフィルタをさらに備える、請求項16に記載の受信機。
- 前記局部発振器からの光がディザー信号を含み、
前記ディザー信号が前記局部発振器光の前記局部発振器周波数を制御するために使用される、請求項16に記載の受信機。 - 前記局部発振器周波数が波長チャネルのエッジ近くに配置されて固定される、請求項16に記載のシステム。
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