JP2014532198A - 伝送器および光伝送方法 - Google Patents

Abstract

光多波長伝送器は、第１の光導波路および第２の光導波路を少なくとも有する光インターリーバと、前記第１の光導波路に結合された第１の複数の微小共振器変調装置、および前記第２の導波路に結合された第２の複数の微小共振器変調装置とを備える。前記インターリーバの入力で受信された複数の光波長は、前記第１の光導波路に入力される第１の群の分離された光波長、および前記第２の光導波路に入力される第２の群の分離された光波長に分離される。前記第１の分離された光波長および前記第２の群の分離された光波長のそれぞれが、隣接する分離された光波長の間の分離された波長の間隔を有する。光多波長伝送方法も開示される。

Description

本発明は、光伝送に関する。本発明のある特定の非限定の応用例は、そのような光伝送における直交周波数分割多重方式の使用に関する。

光伝送に利用可能な帯域幅の増加は、光ネットワークの通信の容量を改善することを可能にし得るものであり、したがって典型的には非常に望ましい。光通信における帯域幅を増強するために、ある広く使用されている技術は、いわゆる波長分割多重化（ＷＤＭ）であり、典型的には複数の光キャリア信号が多重化され、単一光ファイバ上で伝送されるものであり、典型的には複数の光キャリアが異なる波長を有し、それによってファイバによる単一波長の伝送に比べて伝送容量をかなり増大させる。

直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ）は、光ファイバ通信システムの帯域幅容量をかなり増強することに寄与できる知られた技法である。

ＯＦＤＭは、ＷＤＭ技法と組み合せて使用することができ、それによっていくらかの帯域幅の改善を可能にすることができる。

そのような所望の帯域幅容量の増加を実現するためには、効率的な伝送器が鍵となる構成要素になり得る。

そのような伝送器の広い使用が予期されているので、低電力で、安価で、コンパクトなＷＤＭ伝送器の生産が望まれている可能性がある。特に、シリコンフォトニック回路に基づいたそのような伝送器の生産は、いっそうさらに有利であり、したがって従来のディスクリート装置に比べて、よりコンパクトで、消費電力が少なく、高価でない装置を提供できるものとして非常に望まれているものであり得る。

すでに述べたように、ＷＤＭ伝送システムにおけるＯＦＤＭ伝送器の使用は、特に、チャンネル状態、クロストーク、および干渉に関する伝送の品質が、望ましいレベルで維持することを可能にしつつ、伝送容量の増加を可能にすることができる。そのような応用では、典型的には、ＯＦＤＭ伝送器は、電気信号を光信号に変換するために使用することができる。

ＷＤＭ伝送においてＯＦＤＭ伝送器を提供するための１つの知られた解決策は、例えば、アレイ導波路格子、エシェル格子、またはマッハ・ツェンダ干渉計ベースの波長多重化器、または光パワー分割器、および結合器などのＷＤＭ構成要素と共に使用される、カスケード式のバルクＬｉＮｂＯ３変調装置である。しかし、典型的には、そのような構成要素は、ディスクリートか、如何なる場合においても、典型的には非常に高度な変調形式をもたらすのには適さず、これは典型的には多数の光部品の集積化を必要とする。ディスクリート部品も、フォトニック回路に比べてより多くの空間を占め、それが、このような解決策に対するさらなる欠点の要因となる。さらに、そのような構成要素を用いる方法は、典型的には、比較的大きい電力消費および挿入損失を有し、またそれらは典型的には、高価で使用しにくい。

本開示のいくつかの実施形態は、光多波長伝送器に向けられており、

少なくとも第１の光導波路および第２の光導波路を含む光インターリーバと、

前記第１の光導波路に結合された第１の複数の微小共振器変調装置、および前記第２の導波路に結合された第２の複数の微小共振器変調装置と、
を備える光多波長伝送器である。

いくつかの特定の実施形態によれば、前記光インターリーバが、前記インターリーバの入力で受信された複数の光波長を前記第１の光導波路に入力される第１の群の分離された光波長、および前記第２の光導波路に入力される第２の群の分離された光波長に分割するように構成され、前記第１の分離された光波長および前記第２の群の分離された光波長のそれぞれが、隣接する分離された光波長の間の分離された波長の間隔を含む。

いくつかの特定の実施形態によれば、各微小共振器変調装置が、前記分離された光波長のそれぞれの光波長に整合する共振波長を有し、前記微小共振器変調装置のそれぞれは、前記分離された光波長のうちの前記それぞれの光波長を変調するように構成される。

いくつかの特定の実施形態によれば、前記インターリーバの入力で受信された前記複数の光波長が、隣接する受信した光波長の間の入力波長の間隔を有し、前記分離された波長の間隔が、前記入力波長の間隔より大きい。

いくつかの特定の実施形態によれば、インターリーバは、Ｎ個の導波路（ただし、Ｎは２以上の正の整数である）を備えると共に、インターリーバの入力で受信された前記複数の光波長をＮ個の群の分離された光波長に分離するように構成され、分離された光波長の各群は、Ｎ個の光導波路のそれぞれの光導波路に入力され、Ｎ個の群の分離された光波長のそれぞれは、隣接する分離された光波長の間の分離された波長の間隔を含む。

いくつかの特定の実施形態によれば、前記分離された波長の間隔が、入力波長の間隔のＮ倍である。

いくつかの特定の実施形態によれば、前記伝送器は、前記微小共振器変調装置によって変調されると共に前記第１の導波路および前記第２の導波路から受信された光波長を出力に結合するように構成された光結合器を備える。

いくつかの特定の実施形態によれば、前記微小共振器変調装置のそれぞれが、それぞれの電気信号によって駆動されるように構成されると共に、前記電気信号を光信号に符号化するように構成される。

いくつかの特定の実施形態によれば、複数の微小共振器変調装置が、前記分離された光波長を変調および多重化するように構成される共通バス導波路を用いてカスケード構造に配設される。

いくつかの特定の実施形態によれば、伝送器は、ＷＤＭ伝送を用いて動作するように構成されたＷＤＭ伝送器またはＯＦＤＭ伝送器とすることができる。

本開示のいくつかの実施形態は、本明細書に開示された伝送器を含む光ネットワークに向けられる。光ネットワークは、長距離ネットワーク、または地下鉄ネットワーク、またはアクセスネットワークであってもよい。

本開示のいくつかの実施形態は、光伝送方法であって、

複数の光波長を受信するステップと、

前記複数の光波長を第１の群の分離された光波長および第２の群の分離された光波長に分離するステップと、

第１の光導波路に前記第１の群の分離された光波長を入力するステップと、

第２の光導波路に前記第２の群の分離された光波長を入力するステップと
を含み、

前記第１の群の分離された光波長および前記第２の群の分離された光波長が、隣接する分離された光波長の間の分離された波長の間隔をそれぞれ含み、

前記方法が、それぞれの微小共振器変調装置によって各分離された光波長を変調するステップであって、前記それぞれの微小共振器変調装置が、前記分離された光波長に整合する共振波長を有する、各分離された光波長を変調するステップをさらに含む光伝送方法である。

いくつかの特定の実施形態によれば、インターリーバの入力で受信された複数の光波長が、隣接する受信した光波長の間の入力波長の間隔を有し、前記分離された波長の間隔が、前記入力波長の間隔より大きい。

いくつかの特定の実施形態によれば、インターリーバが、Ｎ個の導波路を備え、ただし、Ｎは２以上の正の整数であり、前記方法は、インターリーバの入力で受信された前記複数の光波長をＮ個の群の分離された光波長に分離するステップと、分離された光波長の各群をＮ個の光導波路のそれぞれに入力するステップであって、Ｎ個の群の分離された光波長のそれぞれが、隣接する分離された光波長の間の分離された波長の間隔を含む、入力するステップとを含む。

Ｎ個の導波路を備えるインターリーバについてのいくつかの特定の実施形態によれば、前記インターリーバの入力で受信された前記複数の光波長が、隣接する受信した光波長の間の入力波長の間隔を有し、前記分離された波長の間隔が、前記入力波長の間隔より大きい。

いくつかの特定の実施形態では、そのような分離された波長の間隔は、前記入力波長の間隔のＮ倍である。

いくつかの特定の実施形態によれば、微小共振器変調装置によって前記分離された光波長を変調するステップが、それぞれの電気信号を加え、前記電気信号を光信号に符号化することによって行われる。

いくつかの特定の実施形態によれば、この方法は、複数の微小共振器変調装置を共通バス導波路を用いてカスケード構造に配置することによって前記変調された光波長を多重化するステップを含む。

本発明のこれらの特徴および利点ならびにさらなる特徴および利点を、非限定の例示のために、添付図面を用いて、以下の説明および特許請求の範囲により詳細に説明する。

いくつかの実施形態による光伝送器の例示的な概略図である。

図１を参照すると、伝送器１は、第１の導波路２２および第２の導波路２３を少なくとも備えた光インターリーバ２を備える。

図１に示された例では、導波路が２つしか示されていないが、これは例示にすぎない。インターリーバは、任意の好都合な個数Ｎ個の導波路を備えることができ、ただし、Ｎは２以上の正の整数である。

インターリーバ２は、入力ポート２１で複数の光波長λ_１，λ_２，λ_３，λ_４・・・を受信するように構成されている。前記複数の光波長は、例えばＣＷ多重波長または広帯域光レーザ源からインターリーバによって受信することができる。この導波路は、そのそれぞれの入力で光信号のための別個の光路を与えることができる。

次いで、インターリーバ２の入力２１で受信された複数の光波長λ_１，λ_２，λ_３，λ_４は、第１の入力ポート２２_Ｉを通じて第１の導波路２２に入力される第１群の分離された波長λ_１，λ_３，・・・，ならびに第２の入力ポート２３_Ｉを通じて第２の導波路２３に入力される第２群の分離された波長λ_２，λ_４，・・・，に分離される。そのような分離は、入ってくる複数の波長をリングまたはＭＺＩの自由スペクトル領域に対応する少なくとも２つの群に分けることができる、１つの入力および少なくとも２つの出力を有する単一光リングまたはＭＺＩによって行うことができる。

第１群の分離された波長および第２群の分離された波長のそれぞれが、隣接する分離された波長間で（波長の観点から）分離された波長の間隔を有する。

次いで、第１群の分離された波長および第２群の分離された波長のそれぞれは、それぞれの出力ポート２２_Ｏおよび２３_Ｏからそれぞれの第１の結合導波路３１および第２の結合導波路３２の中に出力される。

好ましくは、光インターリーバ２は、単一のリング、高次リングフィルタ、ＭＺＩ、または入ってくる波長を所望の間隔で分離することができる他のタイプの知られているインターリーバである。

伝送器は、全体を参照符号３によって図示された複数の微小光共振器変調装置をさらに備える。

微小光共振器変調装置は、知られているデバイスである。簡単な非限定の説明として、微小光共振器は、典型的には、複数の反射要素を備え、当該複数の反射要素は、当該反射要素の間に位置する空間の両側面に設置されている。そのような空間は、光共振器として典型的に知られているものを与えることができ、この光共振器は、標準的なレーザデバイス中の光共振器の機能と同様の機能をもたらすことができる。しかし、典型的には、微小共振器は、標準的なレーザにおける共振器の寸法と比べてより小さい寸法を有する。

本開示の目的のために、各微小共振器変調装置は、受信した複数の波長から１つの光波長を阻止することが可能であり得、これはその共振波長に整合する波長であり、前記複数の波長から（その共振波長に整合しない）波長の残りを通すことができる。

微小共振器変調装置は、電力消費が比較的低いコンパクトなデバイスであり、大規模集積化のフォトニック回路として製造することが容易であり得、光波長を逆多重化および多重化する能力を有するので、微小共振器変調装置の使用は、ＭＺＩ変調装置などの標準的なレーザのサイズの変調装に比べて有利である。

複数の微小共振器変調装置３のいくつかは、第１の結合導波路３１に結合され、いくつかは第２の結合導波路３２に結合される。図では、微小共振器変調装置３_１、３_３、および３_５は、第１の結合導波路３１に結合されるように示され、微小共振器変調装置３_２、３_４、および３_６は、第２の結合導波路３２に結合されるように示される。

複数の微小共振器変調装置のそれぞれは、微小共振器が結合されるそれぞれの導波路内で伝えられる波長のそれぞれ１つに整合する共振波長を有する。例えば、図１では、微小共振器３_１は波長λ_１に整合する共振周波数を有し、微小共振器３_２は波長λ_２に整合する共振周波数を有し、微小共振器３_３は波長３に整合する共振周波数を有するなどであると考えられ得る。

前記微小共振器変調装置３のそれぞれは、前記受信した波長のそれぞれ１つを変調するように構成される。これは、例えば、電気信号を光信号に符号化するように構成される微小共振器変調装置に外部源によって供給できる電気信号を供給して、それによって（微小共振器変調装置の共振周波数に整合する）この特定の微小共振器変調装置によって阻止された波長に整合する波長で変調された光信号を生成することによって行うことができる。次いで、符号化された光信号は、伝送のために使用される出力信号として微小共振器変調装置から出力される。

多重化出力信号を供給するために、複数の微小共振器変調装置は、前記受信した波長を変調および多重化するように構成された共通バス導波路を用いてカスケード接続することができる。図では、微小共振器変調装置３_１、３_３、および３_５は、共通導波路３１にカスケード接続され、それによって導波路３１で伝えられる波長を含む変調および多重化された信号を導波路３１の出力に生成することが示される。同様に、微小共振器変調装置３_２、３_４、および３_６は、共通導波路３２にカスケード接続され、それによって導波路３２で伝えられる波長を含む変調および多重化された信号を導波路３２の出力に生成することが示される。

好都合には、隣接する分離された波長間のインターリーバによって与えられる間隔は、隣接する波長間に十分な間隔を与えることができ、したがって微小共振器変調装置が波長を逆多重化、変調、および多重化することを可能にする。そのような分離が与えられない場合、波長は互いに近すぎる可能性があり、そのような微小共振器変調装置は、波長を逆多重化、変調、および変調するために波長同士を区別することができない。

いくつかの実施形態では、入力ポート２１に入力された複数の光波長λ_１，λ_２，λ_３，λ_４は、隣接する入力光波長λ_１，λ_２，λ_３，λ_４の間の間隔を含む。これは、ＯＦＤＭ応用の場合であり得、したがって、伝送器はＯＦＤＭ伝送器である。そのような場合、変調データ速度は、入力ポート２１におけるそのような波長の間隔に整合し得る。

そのような入力波長の間隔Δλは、複数の入力光波長λ_１，λ_２，λ_３，λ_４中の波長の全ての間で同じであることが好ましい。

そのような実施形態では、分離された波長の間隔は、上記入力波長の間隔Δλより大きいことが好ましい。

インターリーバが、２つのみの導波路を有する場合、分離された波長の間隔は、入力波長の間隔Δλのおよそ２倍であることが好ましい。

インターリーバがＮ＞２であるＮ個の導波路を含む場合、インターリーバは、複数の入力波長をＮ個の群の分離された波長に分割することができ、これら群の分離された波長のそれぞれは、入力波長の間隔Δλの約Ｎ倍（すなわち、ＮΔλ）の分離された波長の群のそれぞれにおける隣接する波長間の間隔を含むことが好ましい。

好ましくは、伝送器１は、第１の導波路３１から出力された変調および多重化された波長と第２の導波路３２から出力された変調および多重化された波長とを結合してそれによって多重化信号をその出力ポート５に生成するように構成された光出力結合器４をさらに備える。出力多重化信号は、光波長が上述のように微小共振器変調装置によって変調された後の複数の光波長λ_１，λ_２，λ_３，λ_４の多重化を含む。

特許請求された手段に対応する構造のリストは網羅的ではなく、本発明の範囲から逸脱することなく均等な構造が挙げた構造と置き換えられてもよいことが当業者は理解することに留意されたい。

特許請求された手段に対応する構造のいくつかの非限定の例は、インターリーバとしてのマッハ・ツェンダ干渉計、微小共振器変調装置としてのリング共振器、レーストラック共振器、ディスク共振器、またはフォトニック結晶共振器、および出力結合器としての方向性結合器または多モード干渉結合器またはＷＤＭフィルタの使用であり得る。

本発明の様々な実施形態は、組み合せは矛盾がなくおよび／または相補的である限り組み合せることができる。

対応する特許請求の範囲に記載および列挙されるような本発明の方法のステップの順序は、提示および記載された順序に限定されず、本発明の範囲から逸脱することなく変更することができることも留意されたい。

本明細書中のブロック図は、本発明の原理を用いる回路を例示する概念図を示すことは当業者によって理解されるはずである。

Claims (10)

1. − 少なくとも第１の光導波路および第２の光導波路を含む光インターリーバと、
   − 前記第１の光導波路に結合された第１の複数の微小共振器変調装置、および前記第２の導波路に結合された第２の複数の微小共振器変調装置と、
   を備える、光多波長伝送器。
2. 前記光インターリーバが、該インターリーバの入力で受信された複数の光波長を、前記第１の光導波路に入力される第１の群の分離された光波長、および前記第２の光導波路に入力される第２の群の分離された光波長に分離するように構成され、前記第１の分離された光波長および前記第２の群の分離された光波長のそれぞれが、隣接する分離された光波長の間の分離された波長の間隔を含む、請求項１に記載の伝送器。
3. 各微小共振器変調装置が、前記分離された光波長のそれぞれの光波長に整合する共振波長を有し、前記微小共振器変調装置のそれぞれは、前記分離された光波長のうちの前記それぞれの光波長を変調するように構成される、請求項１に記載の伝送器。
4. 前記インターリーバの入力で受信された前記複数の光波長が、隣接する受信した光波長の間の入力波長の間隔を有し、前記分離された波長の間隔が、前記入力波長の間隔より大きい、請求項２に記載の伝送器。
5. 前記微小共振器変調装置のそれぞれが、それぞれの電気信号によって駆動されるように構成されると共に、前記電気信号を光信号に符号化するように構成される、請求項１に記載の伝送器。
6. 複数の微小共振器変調装置が、前記分離された光波長を変調および多重化するように構成される共通バス導波路を用いてカスケード構造で配設される、請求項２に記載の伝送器。
7. 請求項１に記載の伝送器を含む、光ネットワーク。
8. 光伝送方法であって、
   − 複数の光波長を受信するステップと、
   − 前記複数の光波長を第１の群の分離された光波長および第２の群の分離された光波長に分離するステップと、
   − 第１の光導波路に前記第１の群の分離された光波長を入力するステップと、
   − 第２の光導波路に前記第２の群の分離された光波長を入力するステップと、
   を含み、
   前記第１の群の分離された光波長および前記第２の群の分離された光波長が、隣接する分離された光波長の間の分離された波長の間隔をそれぞれ含み、
   前記方法が、
   − それぞれの微小共振器変調装置によって各分離された光波長を変調するステップであって、前記それぞれの微小共振器変調装置が、前記分離された光波長に整合する共振波長を有する、各分離された光波長を変調するステップをさらに含む、光伝送方法。
9. 前記インターリーバの入力で受信された前記複数の光波長が、隣接する受信した光波長の間の入力波長の間隔を有し、前記分離された波長の間隔が、前記入力波長の間隔より大きい、請求項８に記載の方法。
10. 微小共振器変調装置によって前記分離された光波長を変調するステップが、それぞれの電気信号を加え、前記電気信号を光信号に符号化することによって行われる、請求項８に記載の方法。

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