KR20110104950A - 디지털 코히어런트 검출을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

다중 파장 신호의 디지털 코히어런트 검출을 위한 예시적인 장치는 편광 다이버시티 광학 하이브리드, 적어도 4 개의 파장 디멀티플렉싱(W-DMUX) 필터, 4M 개의 검출기 및 4M 개의 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 포함하며, M은 1보다 큰 정수이다. 편광 다이버시티 광학 하이브리드는 상이한 파장에서의 M 개의 서브 채널을 포함하는 다중 파장 신호를 수신하기 위한 제 1 입력과 M 개의 서브 채널의 중심 파장에 근사하는 상이한 파장에서의 M 개의 연속파 기준을 포함하는 기준 광 소스를 수신하기 위한 제 2 입력을 갖는다. 편광 다이버시티 광학 하이브리드는 적어도 4 개의 출력을 갖는다. 각각의 W-DMUX 필터에 대한 W-DMUX 입력에는 하이브리드 출력 중 하나의 대응하는 하이브리드 출력이 제공되며, 각각의 W-DMUX 필터는 M 개의 필터링된 광학 채널 출력을 제공한다. 각각의 검출기는 필터링된 채널 출력 중 적어도 하나의 필터링된 채널 출력을 하나의 대응하는 전기 신호로 변환한다. 각각의 ADC는 전기 신호 중 하나의 전기 신호를 하나의 대응하는 디지털 신호로 변환한다. 대응하는 디지털 신호는 M 개의 서브 채널을 표시한다.

Description

디지털 코히어런트 검출을 위한 장치 및 방법{MULTI-WAVELENGTH COHERENT RECEIVER WITH A SHARED OPTICAL HYBRID AND A MULTI-WAVELENGTH LOCAL OSCILLATOR}
본 발명은 광학 시스템에 관한 것으로서, 특히 디지털 코히어런트 검출을 위한 시스템, 장치 및 기법에 관한 것이다.
디지털 코히어런트 검출(digital coherent detection: DCD)은 수신된 광학 신호의 진폭 및 위상 정보의 접근을 허용함으로써 분산 및 편광 모드 분산(polarization mode dispersion: PMD)과 같은 전송 손상(transmission impairment)의 디지털 보상을 가능하게 해주는 고속 광학 수신기를 위한 매력적인 기술로서 최근에 부상하고 있다. 도 1은 통상적인 디지털 코히어런트 수신기(100)를 도시한다. 광학 국부 오실레이터(Optical Local Oscillator: OLO)(110)는 기준 소스(R)를 생성한다. 신호(S) 및 기준 소스(R)는 6 포트 편광 다이버시티 광학 하이브리드(Polarization-Diversity Optical Hybrid)(120)의 입력 포트에 제공된다. 원칙적으로, 하이브리드는 기준 소스와 검출될 신호의 4 개의 상이한 벡터 합이 획득되는 방식으로 상호 연결된 선형 분할기(linear divider) 및 결합기(combiner)로 구성된다. 예를 들어, 편광 다이버시티 광학 하이브리드는 2 개의 편광 빔 분리기(polarization beam splitter: PBS) 및 2 개의 광학 하이브리드에 의해 구성될 수 있다. 각각의 광학 하이브리드는 마이켈슨 간섭계 또는 마이켈슨 간섭계형 구조에 기초할 수 있다. 광학 하이브리드 검출을 위해, 6 포트 편광 다이버시티 광학 하이브리드는 입력 신호(S)와 기준 소스(R)를 혼합하여 4 개의 혼합 신호 (Sx+Rx), (Sx+jRx), (Sy+Ry) 및 (Sy+jRy)를 획득하고, Sx와 Sy는 신호(S)의 2 개의 직교 편광 성분의 광학 필드이고, Rx와 Ry는 기준(R)의 2 개의 직교 편광 성분의 광학 필드이며, j는 허수 단위이다. 그 다음, 4 개의 출력 혼합 신호의 전력 파형(power waveform)은 단일 종결형 검출기(single-ended detector: SD)(125)에 의해 검출될 수 있으며 아날로그-디지털 변환기(ADC)(130)로 제공될 수 있다. 결과로서 생기는 디지털 도메인 신호 Ix (y)와 Qx (y)는 Ix (y) ∝ C+실수부(Sx(y))와 Qx (y) ∝ C+허수부(Sx(y))와 같이 신호(S)의 2 개의 편광 성분 중 각각의 편광 성분의 동위상(in-phase: I) 또는 실수 성분과 직각 위상(quadrature: Q) 또는 허수 성분에 관련되며, C는 상수이다. 이들 디지털 신호는 추가 처리를 위해 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor: DSP)(140)에 제공된다. 적절한 신호 처리 알고리즘을 적용함으로써, 미지의 입력 신호(S)의 진폭과 위상이 결정될 수 있다.
편광 다이버시티 광학 하이브리드는 도 2에 도시된 바와 같이 2 개의 입력 포트와 8 개의 출력 포트를 갖는 10 포트 소자일 수 있다. 10 포트 편광 다이버시티 광학 하이브리드(220)는 입력 신호(S)와 기준 소스(R)를 혼합하여 4 쌍의 혼합 신호(또는 8 개의 혼합 신호) (Sx±Rx), (Sx±jRx), (Sy±Ry) 및 (Sy±jRy)를 획득한다. 그 다음, 각각의 쌍의 출력 혼합 신호의 전력 파형이 밸런싱형 검출기(balanced detector: BD)(225)에 의해 검출되고, 비교될 수 있으며, ADC(13)로 제공될 수 있다. 결과로서 생기는 4 개의 디지털 도메인 신호 Ix (y)와 Qx (y)는 Ix (y) ∝ 실수부(Sx(y))와 Qx (y) ∝ 허수부(Sx(y))와 같이 신호(S)의 2 개의 편광 성분 중 각각의 편광 성분의 동위상(I) 또는 실수 성분과 직각 위상(Q) 또는 허수 성분에 관련된다. 이들 디지털 신호는 미지의 입력 신호(S)의 진폭 및 위상을 결정하도록 추가 처리를 위해 디지털 신호 프로세서(DSP)(240)에 제공된다.
미래의 광학 전송 네트워크는 증가된 신호 데이터 속도를 요구할 것이다. 그러나, 보다 높은 신호 데이터 속도(예를 들어, 1-Tb/s)에 대한 예상되는 미래의 요구에 대해, DCD는 ADC의 속도에 의해 제한될 것으로 기대된다. 이러한 병목을 피하기 위한 하나의 방법은 초고속 신호를 이송하기 위해 상이한 파장에서 복수 개의 (예를 들어 10x) 서브 채널을 사용하는 것이다. 수신기 측에서는, 서브 채널을 분리하기 위해 파장 디멀티플렉싱(Wavelength De-Multiplexing: W-DMUX) 필터가 먼저 사용된다. 그 다음, 각각의 서브 채널에 대해 통상적인 디지털 코히어런트 수신기가 사용될 수 있다. 다시 말해서, 이러한 접근법은 신호를 수신하기 위해 복수 개의 (예를 들어 10x) 광학 국부 오실레이터(optical local oscillator: OLO) 및 광학 하이브리드의 사용을 제안하며, 각각에는 4 개의 검출기와 4 개의 ADC가 뒤따른다. 또한, 통상적으로 사용되는 (대략 1530nm와 1565 nm 사이인) C 대역 내의 임의의 다중 파장 신호를 수신기가 수신할 수 있게 하기 위해, 서브 채널 간격이 50GHz인 경우에 W-DMUX는 대략 80 개의 출력 포트를 가질 필요가 있으며, 상이한 다중 파장 신호에 대해, 출력 포트의 상이한 부분집합이 광학 하이브리드에 물리적으로 연결될 필요가 있다. 또한, 다중 파장 신호를 이용하는 몇 가지 이러한 해결책은 관심 대상인 전체 스펙트럼을 다루기 위해 사후 보상 방안의 병행과 아울러 모든 채널이 위상 고정되는 국부 오실레이터를 요구한다. 불행하게도, 이들 수신기 접근 방안에 연관된 복잡성, 비용 및 경직성은 매우 높다.
다중 파장 신호의 디지털 코히어런트 검출을 위한 시스템, 방법 및 장치 실시예가 제공된다. 본 발명의 제공된 예시적인 실시예는 다중 파장 서브 채널을 포함하는 초고속 신호를 수신하기 위한 디지털 코히어런트 수신기의 복잡성 및 비용에서의 실질적인 감소를 가능하게 한다.
예시적인 장치는 편광 다이버시티 광학 하이브리드, 적어도 4 개의 파장 디멀티플렉싱(W-DMUX) 필터, 4M 개의 검출기 및 4M 개의 ADC를 포함하며, M은 1보다 큰 정수이다. 편광 다이버시티 광학 하이브리드는 M 개의 서브 채널을 포함하는 다중 파장 신호를 수신하기 위한 제 1 입력 및 M 개의 연속파 기준을 포함하는 기준 광 소스를 수신하기 위한 제 2 입력을 가지며, 각각의 서브 채널은 상이한 파장에 있고, 각각의 연속파 기준은 M 개의 서브 채널 중 하나의 서브 채널의 중심 파장에 근사하는 상이한 파장에 있다. 편광 다이버시티 광학 하이브리드는 적어도 4 개의 출력을 또한 갖는다. 각각의 W-DMUX 필터는 하나의 W-DMUX 입력을 갖고, 각각의 W-DMUX 입력에는 편광 다이버시티 광학 하이브리드의 출력 중 하나의 대응하는 출력이 제공되며, 각각의 W-DMUX 필터는 M 개의 필터링된 광학 채널 출력을 제공한다. 4M 개의 검출기 각각은 필터링된 채널 출력 중 적어도 하나의 필터링된 채널 출력을 하나의 대응하는 전기 신호로 변환한다. 4M 개의 ADC 각각은 전기 신호 중 하나의 전기 신호를 하나의 대응하는 디지털 신호로 변환한다. 그러므로, M 개의 서브 채널을 표시하는 대응하는 디지털 신호가 복원된다.
일 실시예에서, 장치는 대응하는 디지털 신호를 처리하고 다중 파장 신호의 콘텐츠를 검색하기 위한 디지털 신호 프로세서를 더 포함한다. 대응하는 디지털 신호는 M 개의 서브 채널을 표시한다. 다른 실시예는 M 개의 연속파 기준을 제공하기 위한 다중 파장 광학 국부 오실레이터(multi-wavelength optical local oscillator: MW-OLO)를 또한 포함한다. MW-OLO는 상이한 파장에서의 M 개의 독립적인 연속파 레이저 소스 및 파장 결합 소자를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, MW-OLO는 적어도 하나의 연속파 레이저 소스 및 적어도 하나의 위상 또는 진폭 변조기를 포함할 수 있다. MW-OLO는 튜닝 가능하다.
일 실시예에서, 편광 다이버시티 광학 하이브리드는 다중 파장 신호의 2 개의 직교 편광 성분 중 각각의 직교 편광 성분의 동위상 성분(in-phase component)및 직각 위상 성분(quadrature component)을 표시하는 4 개의 출력을 제공한다. 또 다른 실시예에서, 편광 다이버시티 광학 하이브리드는 다중 파장 신호의 2 개의 직교 편광 성분 중 각각의 직교 편광 성분의 동위상 성분 및 직각 위상 성분을 표시하는 4 쌍의 출력을 제공하며, 각각의 쌍의 2 개의 출력은 상관된다. 이러한 실시예에서, 장치는 8 개의 W-DMUX 필터를 포함하고, 각각의 W-DMUX 입력에는 편광 다이버시티 광학 하이브리드의 8 개의 출력 중 하나의 대응하는 출력이 제공되며, 각각의 검출기는 필터링된 채널 출력 중 두 개의 필터링된 채널 출력을 하나의 대응하는 전기 신호로 변환하기 위한 밸런싱형 검출기이고, 두 개의 필터링된 채널 출력은 서로 상관된다.
편광 다이버시티 광학 하이브리드는 적어도 하나의 편광 빔 분리기(polarization beam splitter: PBS)를 포함할 수 있다. 다중 파장 신호는 편광 분할 멀티플렉싱된(polarization-division multiplexed: PDM) 신호일 수 있다. 다중 파장 신호는 광학 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(orthogonal frequency-division multiplexing: OFDM) 신호일 수 있다. W-DMUX 필터 각각은 서브 채널의 간격의 적어도 M 배인 간격을 갖는 일련의 등간격 주파수가 W-DMUX 필터의 출력 포트 중 하나의 출력 포트로 라우팅(routing)되도록 주기적인 주파수 선택 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 일련의 등간격 주파수는 서브 채널의 간격의 M배 또는 M+1배인 간격을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 특허청구범위 제 1 항의 장치에 있어서, 다중 파장 신호의 서브 채널들 사이의 주파수 간격은 대략 50 GHz이다. W-DMUX 필터는 크기 및 비용을 줄이고 서브 채널들 사이의 타이밍 정렬을 용이하게 하기 위해 평면형 광파 회로(planar lightwave circuit: PLC) 내에 집적될 수 있다.
하나의 장치 실시예는 편광 다이버시티 광학 하이브리드의 제 1 입력에 제공된 다중 파장 신호를 출력하기 위한 튜닝 가능한 광학 필터를 포함할 수 있다. 다양한 장치 실시예에서 ADC의 샘플링 레이트(sampling rate)는 대략 다중 파장 신호의 서브 채널의 주파수 간격일 수 있다.
또 다른 예시적인 실시예에서, 다중 파장 코히어런트 수신기는 편광 다이버시티 광학 하이브리드를 포함하며, 편광 다이버시티 광학 하이브리드는 상이한 파장에서 M 개의 서브 채널을 포함하는 다중 파장 신호를 수신하도록 구성되고, M 개의 서브 채널의 중심 파장에 근사하는 상이한 파장에서의 M 개의 연속파 소스를 포함하는 기준 광 소스를 수신하도록 구성되며, 다중 파장 신호의 두 개의 직교 편광 성분 중 각각의 직교 편광 성분의 동위상 성분 및 직각 위상 성분을 표시하는 4 개의 광학 신호를 출력하도록 구성된다. 예시적인 다중 파장 코히어런트 수신기는 4 개의 W-DMUX 필터, 4M 개의 검출기, 4M 개의 ADC, 및 디지털 신호 프로세서를 더 포함하며, 각각의 W-DMUX 필터는 광학 하이브리드로부터 출력된 광학 신호 중 하나의 광학 신호를 수신하도록 구성되고 M 개의 단일 파장 신호를 출력하도록 구성되며, 각각의 검출기는 필터링된 단일 파장 신호 중 하나의 필터링된 단일 파장 신호를 하나의 대응하는 전기 신호로 변환하도록 구성되고, 각각의 W-DMUX 필터로부터 하나의 단일 파장 신호를 갖는 4 개의 단일 파장 신호들의 세트가 제 1 서브 채널을 표시하며, 각각의 ADC는 전기 신호 중 하나의 전기 신호를 하나의 대응하는 디지털 신호로 변환하도록 구성되고, 디지털 신호 프로세서는 다중 파장 신호의 제 1 서브 채널에 대한 콘텐츠를 검색하기 위해 제 1 서브 채널을 표시하는 대응하는 디지털 신호 중 4 개의 대응하는 디지털 신호들의 세트를 처리하도록 구성된다.
또 다른 실시예에서, 다중 파장 코히어런트 수신기는 MW-OLO를 포함하며, MW-OLO는 M 개의 연속파 소스를 제공하도록 구성된다. 다중 파장 코히어런트 수신기는 튜닝 가능한 광학 필터를 또한 포함할 수 있으며, 튜닝 가능한 광학 필터는 편광 다이버시티 광학 하이브리드의 제 1 입력에 제공된 다중 파장 신호를 출력하도록 구성된다.
하나의 예시적인 실시예에서, 다중 파장 코히어런트 수신기는 편광 다이버시티 광학 하이브리드를 포함하며, 편광 다이버시티 광학 하이브리드는 상이한 파장에서 M 개의 서브 채널을 포함하는 다중 파장 신호를 수신하도록 구성되고, M 개의 서브 채널의 중심 파장에 근사하는 상이한 파장에서의 M 개의 연속파 소스를 포함하는 기준 소스를 수신하도록 구성되며, 다중 파장 신호의 두 개의 직교 편광 성분 중 각각의 직교 편광 성분의 동위상 성분 및 직각 위상 성분을 표시하는 8 개의 광학 신호를 출력하도록 구성된다. 예시적인 다중 파장 코히어런트 수신기는 8 개의 W-DMUX 필터, 4M 개의 검출기, 4M 개의 ADC, 및 디지털 신호 프로세서를 더 포함하며, 각각의 W-DMUX 필터는 광학 하이브리드로부터의 출력 광학 신호 중 하나의 출력 광학 신호를 수신하도록 구성되고 M 개의 단일 파장 신호를 출력하도록 구성되며, 각각의 검출기는 서로 상관되는 필터링된 단일 파장 출력 중 두 개의 필터링된 단일 파장 신호를 하나의 대응하는 전기 신호로 변환하기 위한 밸런싱형 검출기이고, 각각의 W-DMUX 필터로부터 하나의 단일 파장 신호를 갖는 8 개의 단일 파장 신호들의 세트가 제 1 서브 채널을 표시하며, 각각의 ADC는 전기 신호 중 하나의 전기 신호를 하나의 대응하는 디지털 신호로 변환하고, 디지털 신호 프로세서는 다중 파장 신호의 제 1 서브 채널에 대한 콘텐츠를 검색하기 위해 제 1 서브 채널을 표시하는 대응하는 디지털 신호 중 4 개의 대응하는 디지털 신호들의 세트를 처리하도록 구성된다.
각각의 W-DMUX 필터는 서브 채널의 간격의 적어도 M 배인 간격을 갖는 일련의 등간격 주파수가 W-DMUX 필터의 출력 포트 중 하나의 출력 포트로 라우팅되도록 주기적인 주파수 선택 특성을 가질 수 있다.
예시적인 방법은, M 개의 서브 채널을 포함하는 다중 파장 신호를 수신하는 단계로서, 각각의 서브 채널은 상이한 파장에 있는 다중 파장 신호 수신 단계, M 개의 연속파 기준을 포함하는 기준 광 소스를 수신하되 각각의 연속파 기준은 M 개의 서브 채널 중 하나의 서브 채널의 중심 파장에 근사하는 상이한 파장에 있는 기준 광 소스 수신 단계, 다중 파장 신호와 기준 광 소스를 다중 파장 신호의 2 개의 직교 편광 성분 중 각각의 직교 편광 성분의 동위상 성분 및 직각 위상 성분에 대응하는 적어도 4 개의 출력 신호로 혼합하는 단계, 출력 신호 각각을 M 개의 단일 파장 신호로 필터링하는 단계, 적어도 하나의 서브 채널에 대응하는 단일 파장 신호를 디지털 도메인으로 변환하는 단계, 및 다중 파장 신호의 적어도 하나의 서브 채널에 대한 콘텐츠를 검색하기 위해 적어도 하나의 서브 채널에 대한 대응하는 디지털 신호를 처리하는 단계를 포함한다.
"일 실시예", "또 다른 실시예", "예시적인 실시예" 및 "하나의 실시예"에 대한 본 명세서에서의 참조는 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조 또는 특질이 본 발명의 적어도 일 실시예에 포함될 수 있다는 것을 의미한다. 상세한 설명에서 여러 곳에서의 어구 "일 실시예에서"라는 표현은 반드시 동일한 실시예를 참조하는 모든 것은 아니며, 별개의 또는 대안적인 실시예가 다른 실시예와 반드시 서로 양립할 수 없다는 것이 아니다. 본 발명의 교시를 포함하는 다양한 실시예가 본 명세서에서 상세하게 도시되고 설명되었지만, 종래 기술의 당업자라면 이들 교시를 여전히 포함하는 많은 다른 변화된 실시예를 쉽게 고안할 수 있다.
예시적인 실시예는 본 명세서에서 이하에 주어지며 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호에 의해 표시되는 상세한 설명과 첨부 도면으로부터 보다 완전하게 이해될 것이며, 상세한 설명과 첨부 도면은 단지 예시로서 주어지며 따라서 본 발명을 제한하지 않는다.
도 1은 6 포트 편광 다이버시티 광학 하이브리드를 갖는 예시적인 통상의 디지털 코히어런트 수신기의 개략적인 도면이다.
도 2는 10 포트 편광 다이버시티 광학 하이브리드를 갖는 예시적인 통상의 디지털 코히어런트 수신기의 개략적인 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 6 포트 편광 다이버시티 광학 하이브리드를 갖는 예시적인 다중 파장 코히어런트 수신기의 개략적인 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 10 포트 편광 다이버시티 광학 하이브리드를 갖는 예시적인 다중 파장 코히어런트 수신기의 개략적인 도면이다.
이제 다양한 예시적인 실시예가 첨부 도면을 참조하여 보다 완전하게 설명될 것이며, 본 명세서에 개시된 특정한 구조적인 그리고 기능적인 세부 설명은 단지 예시적인 실시예를 설명하기 위해 표시된다는 것에 주목해야 한다. 예시적인 실시예는 많은 대안적인 형태로 구체화될 수 있으며, 오직 본 명세서에서 기술된 실시예로 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다.
용어 제 1, 제 2 등이 다양한 요소를 설명하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있지만, 단지 하나의 요소를 또 다른 요소로부터 구별하기 위해 이러한 용어가 사용되므로, 이들 요소가 이들 용어에 의해 제한되지 않아야 한다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 예시적인 실시예의 범위를 벗어나지 않으면서, 제 1 요소는 제 2 요소로 지칭될 수 있으며, 마찬가지로 제 2 요소는 제 1 요소로 지칭될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "그리고(및)(and)"는 접속의(conjunctive) 의미 및 접촉 해제의(disjunctive) 의미로 사용되며, 연관된 리스트 품목 중 어느 것이나 하나 이상의 조합을 포함한다. 단수 형태 "하나의(a)", "일(an) 및 "상기(the)"는 문맥이 달리 명확하게 나타내지 않는 한 복수 형태도 마찬가지로 포함하도록 의도된다. 용어 "포함하다(comprise)", "포함하는(comprising)", "구비하다(include)" 및 "구비하는(including)"는 본 명세서에서 사용될 때 기술된 특징, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재를 명시하지만 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것도 또한 이해될 것이다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 (기술 용어 및 과학 용어를 포함하는) 모든 용어는 예시적인 실시예가 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 통상적으로 사용되는 사전에 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술 분야의 문맥에서의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며 본 명세서에 일부러 정의되지 않는 한 이상적이거나 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다는 것도 또한 이해될 것이다.
몇 가지 대안적인 실시예에서, 주목된 기능/작용이 도면에서 주목된 순서를 벗어나서 발생할 수 있다는 것도 또한 주목해야 한다. 예를 들어, 연속으로 도시된 2 개의 도면은 관련된 기능/작용에 따라 실제로는 실질적으로 동시에 실행될 수 있거나 또는 때때로 반대 순서로 실행될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 다중 파장 코히어런트 수신기(300)의 개략적인 도면이다. 다중 파장 코히어런트 수신기(300)는 다중 파장 신호(S)를 수신한다. 다중 파장 신호는 M 개의 서브 채널을 포함한다. 다중 파장 신호의 각각의 서브 채널은 상이한 파장을 갖는다. 다중 파장 신호는 광학 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(orthogonal frequency-division multiplexing: OFDM) 신호일 수 있다.
직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)은 널리 사용되고 있는 디지털 변조/멀티플렉싱 기법이다. 코히어런트 광학 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(coherent optical orthogonal frequency-division multiplexing: CO-OFDM)은 미래의 고속 광학 전송 시스템을 위한 촉망되는 기술로 간주되고 있다. 편광-분할 멀티플렉싱된(polarization-division multiplexed: PDM) 신호에서, 신호는 2 개의 직교 편광 성분에 의해 표시된다. 그러므로, 광학 PDM-OFDM 신호는 2 개의 직교 편광 성분 중 각각의 직교 편광 성분의 광학 필드를 표시하는 복소수 디지털 파형을 갖는다. 다중 파장 신호는 광학 PDM-OFDM 신호일 수 있다.
다중 파장 광학 국부 오실레이터(multi-wavelength optical local oscillator: MW-OLO)(310)는 기준 소스(R)를 생성한다. MW-OLO는 M 개의 연속파 기준을 제공하며, 다중 파장 코히어런트 수신기의 성분일 수 있다. 각각의 연속파 기준은 상이한 파장을 가지며, 이들 파장은 다중 파장 신호(S)의 M 개의 서브 채널의 중심 파장에 대응하며 그에 근사한다. 예를 들어, 각각의 연속파 기준은 M 개의 서브 채널 중 하나의 서브 채널의 중심 파장에 근사하는 상이한 파장을 갖는다. MW-OLO는 상이한 파장에서의 M 개의 독립적인 연속파 레이저 소스 및 하나의 파장 결합 소자를 포함할 수 있다. MW-OLO는 적어도 하나의 연속파 레이저 소스 및 적어도 하나의 위상 또는 진폭 변조기도 또한 포함할 수 있다. MW-OLO는 튜닝 가능할 수 있다. 일 실시예에서, MW-OLO는 파장 결합 소자(wavelength combining device) 또는 파장 멀티플렉서(wavelength multiplexer)를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, MW-OLO는 콤 발생기(comb generator)를 포함할 수 있다. MW-OLO는 송수신기 내의 송신기와 수신기 사이에 공유될 수 있다.
다중 파장 수신기(300)는 편광 다이버시티 광학 하이브리드(320), 적어도 4 개의 W-DMUX 필터(330), 4M 개의 검출기(335), 및 4M 개의 ADC(340)를 포함하며, M은 1보다 큰 정수이다(4M은 지칭된 요소의 4 '곱하기' M을 의미한다). 신호(S)와 기준 소스(R)는 편광 다이버시티 광학 하이브리드(320)의 입력 포트에 제공된다.
편광 다이버시티 광학 하이브리드의 제 1 입력은 M 개의 서브 채널을 포함하는 다중 파장 신호(S)를 수신하며, 각각의 서브 채널은 상이한 파장에 있다. 편광 다이버시티 광학 하이브리드의 제 2 입력은 M 개의 연속파 기준을 포함하는 기준 소스(R)를 수신하며, 각각의 연속파 기준은 M 개의 서브 채널 중 하나의 서브 채널의 중심 파장에 근사하는 상이한 파장에 있다. 하이브리드는 기준 신호와 검출되는 신호의 다양한 상이한 벡터 합이 출력인 방식으로 상호 연결된 선형 분할기(linear divider) 및 결합기(combiner)를 포함한다. 예를 들어, 편광 다이버시티 광학 하이브리드는 2 개의 편광 빔 분리기(polarization beam splitter: PBS) 및 2 개의 광학 하이브리드에 의해 구성될 수 있다. 각각의 광학 하이브리드는 마이켈슨 간섭계 또는 마이켈슨 간섭계형 구조에 기초할 수 있다. 편광 다이버시티 광학 하이브리드는 적어도 4 개의 출력을 갖는다. 일 실시예에서 도 3에 도시된 바와 같이, 편광 다이버시티 광학 하이브리드는 다중 파장 신호의 2 개의 직교 편광 성분 중 각각의 직교 편광 성분의 동위상 성분(in-phase component) 및 직각 위상 성분(quadrature component)을 표시하는 4 개의 출력 (Sx+Rx), (Sx+jRx), (Sy+Ry) 및 (Sy+jRy)를 제공한다.
각각의 W-DMUX 필터(330)는 하나의 W-DMUX 입력을 갖는다. 각각의 W-DMUX 입력에는 편광 다이버시티 광학 하이브리드의 출력 중 하나의 대응하는 출력이 제공된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 4 개의 출력 각각은 하나의 W-DMUX 필터에 제공된다. 각각의 W-DMUX 필터는 M 개의 필터링된 광학 채널 출력을 제공한다. 필터링된 광학 채널 출력은 4M 개의 검출기(335)에 제공된다. W-DMUX 필터는 배열형 파장 격자(arrayed wavelength grating: AWG) 필터일 수 있다.
각각의 검출기(335)는 필터링된 채널 출력 중 적어도 하나의 필터링된 채널 출력을 하나의 대응하는 전기 신호로 변환한다. 이하에서 추가 설명되는 밸런싱형 검출(balanced detection)을 이용하는 실시예에서, 2 개의 필터 채널 출력이 각각의 검출기에 제공된다. 검출기로부터의 대응하는 전기 신호가 ADC(240)에 제공된다.
4M 개의 ADC(340) 각각은 전기 신호 중 하나의 전기 신호를 하나의 대응하는 디지털 신호로 변환한다. 그러므로, 각각의 ADC는 하나의 제공된 전기 신호를 하나의 대응하는 디지털 신호로 변환한다. ADC의 샘플링 레이트(sampling rate)는 대략 다중 파장 신호의 서브 채널의 주파수 간격일 수 있다. 예를 들어, 다중 파장 신호는 50 GHz 떨어져 이격된 서브 채널을 포함할 수 있으며, 샘플링 레이트는 그 간격에 근사한다. 이런 방식으로, M 개의 서브 채널을 표시하는 대응하는 디지털 신호가 복원된다.
결과로서 생기는 디지털 도메인 신호는 추가 처리를 위해 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor: DSP)(350)에 제공된다. 적절한 신호 처리 알고리즘을 적용함으로써, 미지의 입력 신호의 진폭 및 위상이 결정될 수 있다. 각각의 서브 채널은 디지털 신호 세트에 의해 표시되며, 디지털 신호 세트는 하이브리드의 각각의 출력으로부터의 하나의 디지털 신호를 포함한다. 디지털 신호 세트는 다중 파장 신호의 서브 채널의 콘텐츠를 복원하기 위해 처리될 수 있다. 서브 채널이 독립적으로 처리될 수 있는 동안에, 그들은 전체 다중 채널 신호에 대한 데이터를 집합적으로 형성할 수 있다.
예를 들어, 디지털 도메인 신호 상에 심볼 동기화가 수행될 수 있다. DSP는 송신기에 제공된 본래의 데이터의 재건을 유도하는 접두어(prefix)/훈련 심볼 제거, 신호 보상, 직렬 대 병렬 변환, 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform: FFT), 채널 추정 및 보상, 심볼 매핑, 및 병렬-직렬 변환을 위한 모듈을 포함할 수 있다. 콘텐츠를 복원하기 위한 수신된 신호의 보상 및 서브 채널에 대한 디지털 도메인 신호의 처리에 관련된 추가적인 세부 설명은 2008년 6월 30일자로 출원된 발명의 명칭이 "코히어런트 광학 OFDM을 위한 이중 편광 훈련 심볼을 이용한 채널 추정을 위한 시스템, 방법 및 장치(System, Method And Apparatus For Channel Estimation With Dual Polarization Training Symbols For Coherent Optical OFDM)"인 미국 특허 출원 제12/215741호, 2008년 6월 30일자로 출원된 발명의 명칭이 "코히어런트 광학 OFDM을 위한 내부 심볼 주파수 도메인 평균에 기초한 채널 추정을 위한 시스템, 방법 및 장치(System, Method And Apparatus For Channel Estimation Based on Intra-Symbol Frequency Domain Averaging For Coherent Optical OFDM)"인 미국 특허 출원 제12/215740호, 및 2008년 10월 23일자로 출원된 발명의 명칭이 "코히어런트 광학 편광 분할 멀티플렉싱된 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 시스템을 위한 공동 자기 위상 변조 보상을 위한 시스템, 방법 및 장치(System, Method And Apparatus For Joint Self Phase Modulation Compensation For Coherent Optical Polarization-Division-Multiplexed Orthogonal-Frequency Division-Multiplexing Systems)"인 미국 특허 출원 12/288794호에 설명되어 있으며, 이들은 참조로서 본 명세서에 통합된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 편광 다이버시티 광학 하이브리드는 4 개의 출력을 갖는다. 그리고, 검출기는 단일 종결형 검출기(single-ended detector)이다. 6 포트 편광 다이버시티 광학 하이브리드를 이용한 광학 코히어런트 검출을 위해, 하이브리드는 입력 신호(S)와 기준 소스(R)를 혼합하여 4 개의 혼합 신호 출력을 출력한다.
또 다른 실시예에서, 편광 다이버시티 광학 하이브리드는 도 4에 도시된 바와 같이 4 쌍의 혼합 신호(또는 8 개의 혼합 신호), 즉 (Sx±Rx), (Sx±jRx), (Sy±Ry) 및 (Sy±jRy)를 제공한다. (검출 이후의) 8 개의 출력은 다중 파장 신호의 2 개의 직교 편광 성분 중 각각의 직교 편광 성분의 동위상 성분 및 직각 위상 성분을 표시한다. 이러한 실시예에서, 장치는 8 개의 W-DMUX 필터(330)를 포함하고, 각각의 W-DMUX 입력에는 편광 다이버시티 광학 하이브리드(420)의 8 개의 출력 중 하나의 대응하는 출력이 제공되고, 각각의 검출기(435)는 필터링된 채널 출력 중 2 개의 필터링된 채널 출력을 하나의 대응하는 전기 신호로 변환하기 위한 밸런싱형 검출기이며, 2 개의 필터링된 채널 출력은 서로 상관된다. 그러므로, 밸런싱형 검출 이후에, n번째 서브 채널에 대해 4 개의 출력(Inx, Qnx, Iny, Qny)이 존재할 것이다. 이들 전기 신호는 Inx (y)∝ 실수부(Snx (y)) 및 Qnx (y) ∝ 허수부(Snx(y))와 같이 n번째 서브 채널(Sn)의 광학 필드의 실수부 및 허수부에 관련될 수 있다. W-DMUX 필터는 배열형 파장 격자(AWG) 필터일 수 있다. W-DMUX 필터는 평면형 광파 회로(planar lightwave circuit: PLC) 내에 집적될 수 있다. PLC는 편광 다이버시티 광학 하이브리드와 W-DMUX 필터를 포함할 수 있다. 편광 다이버시티 광학 하이브리드는 또한 자유 공간 광학(free-space optics)으로 제조될 수 있다.
일 실시예에서, 다중 파장 코히어런트 수신기(300, 400)는 튜닝 가능한 광학 필터(305, 405)를 각각 포함할 수 있다. 튜닝 가능한 광학 필터는 편광 다이버시티 광학 하이브리드의 제 1 입력에 제공된 다중 파장 신호를 출력하도록 구성된다. 예를 들어, 튜닝 가능한 광학 필터는 편광 다이버시티 광학 하이브리드의 제 1 입력에 제공된 하나의 다중 파장 신호의 결과로서 생기는 출력에 대해 파장 분할 멀티플렉싱된(wavelength-division multiplexed: WDM) 신호를 필터링할 수 있으며, WDM 신호는 복수 개의 다중 파장 신호를 포함할 수 있다. 이러한 튜닝 가능한 광학 필터는 선택 사양이지만 요구되는 것은 아닌 데, 왜냐하면 선택되는 다중 파장 신호의 M 개의 서브 채널의 중심 파장에 M 개의 연속파 기준이 근사하도록 MW-OLO를 튜닝함으로써 주어진 다중 파장 신호의 선택 또는 필터링이 실현될 수 있기 때문이다. 이 경우에, 다중 파장 신호의 선택 또는 필터링은 RF 필터링을 통해 전자 도메인 내에서 효과적으로 수행된다.
바람직하게는, 각각의 W-DMUX 필터는 서브 채널의 간격의 적어도 M 배인 간격을 갖는 일련의 등간격 주파수가 W-DMUX 필터의 출력 포트 중 하나의 출력 포트로 라우팅되도록 주기적인 주파수 선택 특성을 갖는다. 예를 들어, M은 수신되는 서브 채널의 개수를 지칭할 수 있으며, W-DMUX는 보호 대역(guard-band)이 사용되지 않을 때는 M 개의 출력을 가질 수 있거나 또는 보호 대역이 사용될 때는 M보다 큰 개수의 출력을 가질 수 있다. 이 경우에, 오직 M 개의 데이터 포함 출력이 처리되어 데이터를 복원할 것이다. 주기적인 주파수 선택 특성을 이용하여, 순환식 파장 디멀티플렉싱 특성(cyclic wavelength de-multiplexing feature)이 가동될 수 있다. 순환식 파장 디멀티플렉싱 특성에 의해, 상이한 파장 위치에서 (예를 들어 C 대역에서) 복수 개의 다중 파장 신호를 갖는 WDM 시스템에서의 임의의 미리 결정된 다중 파장 신호가 W-DMUX와 검출기 사이의 물리적인 연결 또는 W-DMUX를 물리적으로 변화시키지 않으면서 동일한 다중 파장 코히어런트 수신기에 의해 수신될 수 있다. 이에 의해 다중 파장 코히어런트 수신기가 융통성 있게 되거나 또는 파장 민감형(wavelength-agile)으로 된다. 예를 들어, C 대역 내의 상이한 파장 위치에서 8 개의 다중 파장 신호를 갖는 WDM 시스템에서, 각각의 다중 파장 신호는 50 GHz 격자 상에 10 개의 서브 채널
위치 #1-10에서 다중 파장 신호 1 (그의 10 개의 서브 채널에 대해),
위치 #11-20에서 다중 파장 신호 2,
...
위치 #71-80에서 다중 파장 신호 8
을 포함하며(여기에서, 위치 #1, 2, 3, ..., 80은 50 GHz 간격을 갖는 80 개의 연이은 광학 주파수 위치임), 그 다음 표적 다중 파장 채널은 예시적인 수신기의 편광 다이버시티 광학 하이브리드 내에서 MW-OLO와 혼합될 수 있으며, MW-OLO의 서브 파장은 다중 파장 신호의 서브 파장과 대체로 정렬된다. 따라서, MW-OLO는 일 실시예에서 마찬가지로 튜닝 가능하다. 각각의 W-DMUX는 1 개의 입력 포트와 10 개의 출력을 가질 수 있으며, 10 개의 출력은 "순환적인 또는 주기적인" 방식으로 다음 위치
W-DMUX 출력 1: 위치 #1, 11, 21, 31, ..., 71,
W-DMUX 출력 2: 위치 #2, 12, 22, 32, ..., 72,
...
W-DMUX 출력 10: 위치 #10, 20, 30, ..., 80
에 중심 설정된 것들을 포함하는 주파수 대역을 출력한다. W-DMUX 필터의 각각의 출력에 대한 각각의 주파수 대역의 3-dB 대역폭은 대략 이러한 예시적인 경우에 50 GHz인 주파수 대역 사이의 간격일 수 있다.
또 다른 예로서, C 대역 내의 상이한 파장 위치에서 8 개의 다중 파장 신호를 갖는 WDM 시스템에서, 각각은 50 GHz 격자 상에 9 개의 서브 채널
위치 #1-9에서 다중 파장 신호 1 (그의 9 개의 서브 채널에 대해),
위치 #11-19에서 다중 파장 신호 2,
...
위치 #71-79에서 다중 파장 신호 8
을 포함한다. 각각의 W-DMUX는 10 개의 출력을 가질 수 있으며, 10 개의 출력은 "순환적인 또는 주기적인" 방식으로 다음 위치
W-DMUX 출력 1: 위치 #1, 11, 21, 31, ..., 71,
W-DMUX 출력 2: 위치 #2, 12, 22, 32, ..., 72,
...
W-DMUX 출력 9: 위치 #9, 19, 29, ..., 79
W-DMUX 출력 10: 위치 #10, 20, 30, ..., 80 (사용되지 않음)
에 중심 설정된 것들을 포함하는 주파수 대역을 출력한다. 전술한 예에서, 효율적으로 다중 파장 신호 사이에 보호 대역이 있으며, 이는 이들 신호 사이에 누화(crosstalk)를 줄이기 위해 유리할 수 있다.
전술된 바와 같이, 검출기는 하나의 입력을 갖는 단일 종결형 검출기이거나 또는 두 개의 입력을 갖는 밸런싱형 검출기일 수 있다. 단일 종결형 및 밸런싱형 검출을 이용하여, 각각의 검출기로부터 오직 하나의 출력이 있으며, 수신기 내의 ADC의 개수는 4M개를 유지할 것이다. 장치는 대응하는 디지털 신호를 처리하며, 다중 파장 신호의 콘텐츠를 수신하기 위한 디지털 신호 프로세서를 더 포함할 수 있다. ADC로부터의 대응하는 디지털 신호는 M 개의 서브 채널을 표시한다. 적절한 신호 처리 알고리즘을 적용함으로써, 미지의 입력 신호의 진폭 및 위상이 결정될 수 있다. 또한, 서브 채널은 독립적으로 처리되지만 전체 다중 파장 신호에 대한 데이터를 집합적으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 다중 파장 신호 내에 포함된 1-Tb/s 데이터를 획득하기 위해 다중 파장 신호의 10개의 100-Gb/s 서브 채널이 집합적으로 처리될 수 있다.
본 발명의 다중 파장 코히어런트 수신기는 적어도 4 개의 출력을 갖는 편광 다이버시티 광학 하이브리드를 포함한다. 그러므로, 도 3의 예시적인 실시예에 도시된 바와 같이, 다중 파장 코히어런트 수신기(300)는 다중 파장 신호의 두 개의 직교 편광 성분 중 각각의 직교 편광 성분의 동위상 성분 및 직각 위상 성분을 표시하는 네 개의 광학 신호를 출력하도록 구성된 편광 다이버시티 광학 하이브리드(320)를 포함한다. 이러한 예시적인 실시예는 4 개의 W-DMUX 필터(330), 4M 개의 검출기(335), 4M 개의 ADC(340), 및 디지털 신호 프로세서(350)를 더 포함하고, 각각의 W-DMUX 필터(330)는 광학 하이브리드로부터 출력된 광학 신호 중 하나의 광학 신호를 수신하도록 구성되며 M 개의 단일 파장 신호를 출력하도록 구성되고, 각각의 검출기(335)는 필터링된 단일 파장 신호 중 하나의 필터링된 단일 파장 신호를 하나의 대응하는 전기 신호로 변환하도록 구성되고, 각각의 W-DMUX 필터로부터 하나의 단일 파장 신호를 갖는 4 개의 단일 파장 신호들의 세트가 제 1 서브 채널을 표시하며, 각각의 ADC(340)는 전기 신호 중 하나의 전기 신호를 하나의 대응하는 디지털 신호로 변환하도록 구성되며, 디지털 신호 프로세서(350)는 다중 파장 신호의 제 1 서브 채널에 대한 콘텐츠를 검색하기 위해 제 1 서브 채널을 표시하는 대응하는 디지털 신호 중 4 개의 대응하는 디지털 신호들의 세트를 처리하도록 구성된다.
도 4에 도시된 또 다른 예시적인 실시예에서, 다중 파장 코히어런트 수신기는 다중 파장 신호의 2 개의 직교 편광 성분 중 각각의 직교 편광 성분의 동위상 성분 및 직각 위상 성분을 표시하는 8 개의 광학 신호를 출력하도록 구성되는 편광 다이버시티 광학 하이브리드(420)를 포함한다. 이러한 예시적인 다중 파장 코히어런트 수신기는 8 개의 W-DMUX 필터(330), 4M 개의 검출기(335), 4M 개의 ADC(340), 및 디지털 신호 프로세서(450)를 더 포함하고, 각각의 W-DMUX 필터(330)는 광학 하이브리드로부터의 출력 광학 신호 중 하나의 출력 광학 신호를 수신하도록 구성되고 M 개의 단일 파장 신호를 출력하도록 구성되고, 각각의 검출기(335)는 서로 상관되는 필터링된 단일 파장 출력 중 두 개의 필터링된 단일 파장 출력을 하나의 대응하는 전기 신호로 변환하기 위한 밸런싱형 검출기이고, 각각의 W-DMUX 필터로부터 하나의 단일 파장 신호를 갖는 8 개의 단일 파장 신호들의 세트가 제 1 서브 채널을 표시하고, 각각의 ADC(340)는 전기 신호 중 하나의 전기 신호를 하나의 대응하는 디지털 신호로 변환하며, 디지털 신호 프로세서(450)는 다중 파장 신호의 제 1 서브 채널에 대한 콘텐츠를 검색하기 위해 제 1 서브 채널을 표시하는 대응하는 디지털 신호 중 4 개의 대응하는 디지털 신호들의 세트를 처리하도록 구성된다.
디지털 코히어런트 검출의 예시적인 방법은 다중 파장 신호(S)를 수신하는 단계, 및 M 개의 연속파 기준을 포함하는 기준 소스를 수신하는 단계를 포함한다. 다중 파장 신호는 M 개의 서브 채널을 포함하며, 각각의 서브 채널은 상이한 파장에 있다. 각각의 연속파 기준은 M 개의 서브 채널 중 하나의 서브 채널의 중심 파장에 근사하는 상이한 파장에 있다. 다중 파장 신호 및 기준 신호는 다중 파장 신호의 2 개의 직교 편광 성분 중 각각의 직교 편광 성분의 동위상 성분 및 직각 위상 성분에 대응하는 적어도 4 개의 출력 신호로 혼합된다. 각각의 출력 신호는 M 개의 단일 파장 신호로 필터링된다. 적어도 하나의 서브 채널에 대응하는 단일 파장 신호는 디지털 도메인으로 변환되며, 적어도 하나의 서브 채널에 대한 대응하는 디지털 신호는 다중 파장 신호의 적어도 하나의 서브 채널에 대한 콘텐츠를 검색하도록 처리된다.
전술된 방법 기능은 예를 들어 소프트웨어, 펌웨어 또는 하드웨어 프로그래밍에서 구현된 적절한 명령어에 의해 작용하는 특정한 또는 일반적인 목적의 디지털 정보 처리 소자 및 광학 소자에 의해 쉽게 수행된다. 예를 들어, DSP 및 나머지 논리 회로의 기능 모듈은 반도체 기술을 이용하여 구성된 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)으로서 구현될 수 있다. 대안적으로, 다양한 모듈은 FPGA(Field Programmable Gate Array) 및 다른 하드웨어 블록을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 설명된 프로세스 단계는 다양한 대안적인 실시예에서 소프트웨어, 하드웨어 및 그 조합에 의해 등가적으로 수행되는 바와 같이 넓게 해석되도록 의도된다.

Claims (15)

  1. 각각 상이한 파장에 있는 M 개의 서브 채널을 포함하는 다중 파장 신호를 수신하기 위한 제 1 입력, 각각 상기 M 개의 서브 채널 중 하나의 중심 파장에 근사하는(approximate) 상이한 파장에 있는 M 개의 연속파 기준을 포함하는 기준 광 소스를 수신하기 위한 제 2 입력, 및 적어도 4 개의 출력을 갖는 편광 다이버시티 광학 하이브리드와,
    각각 상기 편광 다이버시트 광학 하이브리드의 상기 출력 중 대응하는 하나가 제공되는 파장 디멀티플렉싱(Wavelength De-Multiplexing: W-DMUX) 입력을 각각 가지며 각각 M 개의 필터링된 광학 채널 출력을 제공하는 적어도 4 개의 W-DMUX 필터와,
    각각 상기 필터링된 채널 출력 중 적어도 하나를 대응하는 전기 신호로 변환하기 위한 4M 개의 검출기와,
    각각 상기 전기 신호 중 하나를 대응하는 디지털 신호로 변환하기 위한 4M 개의 아날로그-디지털 변환기(analog-to-digital converter: ADC)를 포함하되,
    M은 1보다 큰 정수인
    장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 대응하는 디지털 신호를 처리하며 상기 다중 파장 신호의 콘텐츠를 검색하는(retrieving) 디지털 신호 프로세서를 더 포함하되, 상기 대응하는 디지털 신호는 상기 M 개의 서브 채널을 표시하는
    장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 M 개의 연속파 기준을 제공하도록 구성된 다중 파장 광학 국부 오실레이터(multi-wavelength optical local oscillator: MW-OLO)를 더 포함하는
    장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 MW-OLO는 상이한 파장에서의 M 개의 독립적인 연속파 레이저 소스와 파장 결합 소자를 포함하는
    장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 MW-OLO는 적어도 하나의 연속파 레이저 소스와 적어도 하나의 위상 또는 진폭 변조기를 포함하는
    장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광 다이버시티 광학 하이브리드는 상기 다중 파장 신호의 2 개의 직교 편광 성분 중 각각의 직교 편광 성분의 동위상 성분 및 직각 위상 성분을 표시하는 4 개의 출력을 제공하는
    장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광 다이버시티 광학 하이브리드는 상기 다중 파장 신호의 2 개의 직교 편광 성분 중 각각의 직교 편광 성분의 동위상 성분 및 직각 위상 성분을 표시하는 8 개의 출력을 제공하는
    장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    8 개의 W-DMUX 필터를 가지며, 상기 W-DMUX 입력 각각에는 상기 편광 다이버시티 광학 하이브리드의 상기 8 개의 출력 중 대응하는 하나의 출력이 제공되며,
    각각의 검출기는 상기 필터링된 채널 출력 중 2 개의 필터링된 채널 출력을 하나의 대응하는 전기 신호로 변환하는 밸런싱형 검출기이되, 상기 2 개의 필터링된 채널 출력은 서로 상관되는
    장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    각각의 W-DMUX 필터는 상기 서브 채널의 간격의 적어도 M 배인 간격을 갖는 일련의 등간격 주파수가 상기 W-DMUX 필터의 상기 출력 중 하나의 출력으로 라우팅되도록 주기적인 주파수 선택 특성을 갖는
    장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중 파장 신호의 상기 서브 채널들 사이의 주파수 간격은 대략 50 GHz인
    장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중 파장 신호는 편광 분할 멀티플렉싱된(polarization-division multiplexed: PDM) 신호인
    장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광 다이버시티 광학 하이브리드의 상기 제 1 입력에 제공된 상기 다중 파장 신호를 출력하기 위한 튜닝 가능한 광학 필터를 더 포함하는
    장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중 파장 신호의 상기 서브 채널은 주파수 간격을 가지며, 상기 ADC의 샘플링 레이트는 대략 상기 서브 채널의 상기 주파수 간격인
    장치.
  14. M 개의 서브 채널을 포함하는 다중 파장 신호를 수신하는 단계 -각각의 서브 채널은 상이한 파장에 있음- 와,
    M 개의 연속파 기준을 포함하는 기준 광 소스를 수신하는 단계 -각각의 연속파 기준은 상기 M 개의 서브 채널 중 하나의 서브 채널의 중심 파장에 근사하는 상이한 파장에 있음- 와,
    상기 다중 파장 신호와 상기 기준 광 소스를 상기 다중 파장 신호의 2 개의 직교 편광 성분 중 각각의 직교 편광 성분의 동위상 성분 및 직각 위상 성분에 대응하는 적어도 4 개의 출력 신호로 혼합하는 단계와,
    W-DMUX 필터에 의해 상기 출력 신호의 각각을 M 개의 단일 파장 신호로 필터링하는 단계와,
    적어도 하나의 서브 채널에 대응하는 상기 단일 파장 신호를 디지털 도메인으로 변환하는 단계와,
    상기 다중 파장 신호의 상기 적어도 하나의 서브 채널에 대한 콘텐츠를 검색하기 위해 상기 적어도 하나의 서브 채널에 대한 대응하는 디지털 신호를 처리하는 단계를 포함하는
    방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 W-DMUX 필터는 상기 서브 채널의 간격의 적어도 M 배인 간격을 갖는 일련의 등간격 주파수가 상기 W-DMUX 필터의 출력들 중 하나의 출력으로 라우팅되도록 주기적인 주파수 선택 특성을 갖는
    방법.
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Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100310256A1 (en) * 2007-02-27 2010-12-09 Celight, Inc. Parallel optical receiver for optical systems
US8213810B2 (en) * 2009-06-22 2012-07-03 Agilent Technologies, Inc. Demodulation of an optical signal under control of a kalman filter
US8180227B2 (en) * 2009-09-23 2012-05-15 Alcatel Lucent Digital coherent detection of multi-carrier optical signal
US20110286746A1 (en) * 2009-10-09 2011-11-24 Nec Laboratories America, Inc. Transponder Aggregator Without Wavelength Selector for Colorless and Directionless Multi-Degree ROADM Node
KR101226956B1 (ko) * 2009-10-23 2013-01-28 한국전자통신연구원 편광 다중 광 ｏｆｄｍ 송신기 및 수신기
US8498542B2 (en) * 2010-01-21 2013-07-30 Ciena Corporation Multi-channel optical transceiver with offset quadrature amplitude modulation
US9166700B2 (en) * 2010-03-21 2015-10-20 Alcatel Lucent Tunable receiver
JP2012070234A (ja) * 2010-09-24 2012-04-05 Nec Corp コヒーレント光受信装置およびコヒーレント光受信方法
JP2012088268A (ja) * 2010-10-22 2012-05-10 Yokogawa Electric Corp 光パルス試験装置
ITPI20110043A1 (it) 2011-04-15 2012-10-16 Cnit Consorzio Naz Interuni Versitario Per Dispositivo ricevitore ottico
US20120301142A1 (en) * 2011-05-24 2012-11-29 Nec Laboratories America, Inc. Optical Superchannel Method and System
US8761614B2 (en) * 2011-06-14 2014-06-24 Ciena Corporation Parallel conversion between optical and digital
ES2732061T3 (es) 2011-07-26 2019-11-20 Huawei Tech Co Ltd Procedimiento y dispositivo para recibir señales ópticas de múltiples portadoras
WO2013047333A1 (ja) * 2011-09-29 2013-04-04 日本電気株式会社 平面光波回路および光受信器
US9374185B2 (en) 2012-01-09 2016-06-21 Alcatel Lucent Dual-polarization multi-wavelength coherent receiver frontend
EP2823582A1 (en) 2012-03-05 2015-01-14 Alcatel Lucent Flexible optical modulator for advanced modulation formats
US9281901B2 (en) * 2012-03-06 2016-03-08 Nec Corporation Planar lightwave circuit and optical receiver
JP5935470B2 (ja) * 2012-04-13 2016-06-15 富士通株式会社 光信号多重分配装置及び光通信システム及び光信号多重分配方法
US9683928B2 (en) 2013-06-23 2017-06-20 Eric Swanson Integrated optical system and components utilizing tunable optical sources and coherent detection and phased array for imaging, ranging, sensing, communications and other applications
US9464883B2 (en) * 2013-06-23 2016-10-11 Eric Swanson Integrated optical coherence tomography systems and methods
US9225432B2 (en) * 2014-02-07 2015-12-29 Huawei Technologies Co., Ltd. System and method for a multi-wavelength coherent receiver
EP3113390B1 (en) 2014-03-27 2019-05-08 Huawei Technologies Co., Ltd. Device and method for monitoring optical performance parameter, and optical transmission system
US20160231101A1 (en) * 2015-02-06 2016-08-11 Eric Swanson Swept-source optical coherence tomography (ss-oct) system with silicon photonic signal processing element having matched path lengths
FR3039947A1 (fr) * 2015-08-05 2017-02-10 Orange Reception de signaux optiques multi-longueurs d'onde composes de rafales optiques mono-bandes
US9806808B2 (en) 2015-10-30 2017-10-31 Ciena Corporation Signal detection systems and methods on a fiber carrying multiple wavelengths
JP6703708B2 (ja) * 2016-01-28 2020-06-03 国立研究開発法人情報通信研究機構 光信号処理装置および光信号処理方法
CN107026693A (zh) * 2016-02-02 2017-08-08 华为技术有限公司 相干接收机、用于光信息检测的方法
US10243722B2 (en) 2016-11-22 2019-03-26 Huawei Technologies Co., Ltd. Optical interconnecting network architecture
WO2018140396A1 (en) * 2017-01-30 2018-08-02 Roshmere, Inc. Wavelength-division mutiplexing using shared process information
JP2019036618A (ja) * 2017-08-14 2019-03-07 富士通株式会社 光モジュール及びその制御方法
US11711148B2 (en) * 2018-03-14 2023-07-25 Infinera Corporation 2D probalistic constellation shaping using shell mapping
CN114866155B (zh) * 2021-02-03 2024-01-05 华为技术有限公司 波分相干接收装置、数据接收方法和收发系统
CN113098594B (zh) * 2021-03-22 2022-03-08 杭州电子科技大学 具有复数值输出的光学实时傅里叶变换的装置及方法
US12085387B1 (en) 2023-09-23 2024-09-10 Hamamatsu Photonics K.K. Optical coherence tomography system for subsurface inspection
CN118138142B (zh) * 2024-03-05 2024-08-30 Nano科技(北京)有限公司 相干光接收光学装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5060312A (en) 1990-03-05 1991-10-22 At&T Bell Laboratories Polarization independent coherent lightwave detection arrangement
US7460793B2 (en) * 2002-12-11 2008-12-02 Michael George Taylor Coherent optical detection and signal processing method and system
JP4847436B2 (ja) * 2004-02-26 2011-12-28 シオプティカル インコーポレーテッド シリコン−オン−インシュレータ（ｓｏｉ）構造における光の能動操作
US7411726B2 (en) * 2004-12-23 2008-08-12 Massachusetts Institute Of Technology Multi-channel differentially encoded phase shift keyed receivers
JP5547402B2 (ja) * 2005-08-09 2014-07-16 ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション 光コヒーレンストモグラフィにおいて偏光に基づく直交復調を実行する装置、方法及び記憶媒体
US7555227B2 (en) * 2005-10-21 2009-06-30 Nortel Networks Limited Polarization compensation in a coherent optical receiver
US7809284B2 (en) * 2006-06-23 2010-10-05 Alcatel-Lucent Usa Inc. System and method for receiving coherent, polarization-multiplexed optical signals
JP4726078B2 (ja) * 2006-11-28 2011-07-20 日本電信電話株式会社 光ｏｆｄｍ受信回路、光ｏｆｄｍ受信装置、及び光ｏｆｄｍ伝送システム
CN101257349B (zh) * 2007-02-26 2011-05-11 富士通株式会社 数字相位估计器、数字锁相环以及光相干接收机
AU2009201915C1 (en) 2008-08-22 2015-02-26 Regeneus Ltd Therapeutic methods
US20100086303A1 (en) * 2008-10-02 2010-04-08 Nec Laboratories America Inc High speed polmux-ofdm using dual-polmux carriers and direct detection
US8260156B2 (en) * 2008-10-28 2012-09-04 Nec Laboratories America, Inc. Adaptive crossing frequency domain equalization (FDE) in digital PolMux coherent systems

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