JP4758172B2 - 色および／または分極化モード分散補償用適応光学等化、および結合光電子等化装置構造 - Google Patents

Description

本発明は、光学伝送システムに関し、より詳細には光学等化に関する。

符号干渉（ＩＳＩ）は、高速光ファイバ通信システムで普通に起こる問題である。このＩＳＩの問題は、ビット誤りを引き起こし、それによってシステム性能および信頼性を低下させる可能性がある。これは普通、色分散（群速度分散またはＧＶＤと呼ばれることがある）と、分極化モード分散（ＰＭＤ）の２つの主な欠陥原因によって起こる。光伝送欠陥の別の原因は、光学雑音である。

光ファイバ・リンクでは、光信号を強めるようにいくつかの光学増幅器が使用されている。同時に、このような増幅器は、非干渉性増幅自然放出（ＡＳＥ）雑音（普通は、光学雑音と呼ばれる）を加える。

周波数依存伝播が光ファイバ内で一定であるので、パルスの異なるスペクトル成分が、僅かに異なる速度で移動し、パルスが光学領域内で広がることになる。ファイバの一次および二次色分散（ＧＶＤ）を特徴づけるのに、ｐｓ／ｋｍ／ｎｍでの分散パラメータと、ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ^２での分散傾斜パラメータの２つのパラメータが普通は使用される。何次のＧＶＤでも、光領域内では直線であるが、受信機内での二乗光検出後は非直線になる。普通、色分散は静的であり、負分散ファイバまたは他の受動成分からなる分散補償モジュール（ＤＣＭ）によって効果的に補償することができる。しかし、ＤＣＭは普通は高価であり、ネットワーク・サービスの質（ＱｏＳ）の低下を引き起こす光学リンク内での望ましくない待ち時間を加えることがある。残りの色分散が光学リンク内でのＤＣＭを使用した後でさえも残っている可能性があり、等化装置によって補償されることが望ましい。したがって、適応等化装置の性能を評価するため、一次色分散が、ファイバの種類および伝送距離を明確に特定することなく、ｐｓ／ｎｍの点で特定される。

分極化モード分散（ＰＭＤ）は、ファイバ複屈折による２つの直交分極化モードの異なる移動速度によって起こる。ファイバ複屈折は、ファイバ芯の非円形性から始まり、また応力、屈曲、振動などによって引き起こされる可能性がある。したがって、ＰＭＤは本来動的であり、長い間にゆっくり移動する。ＰＭＤは、隣接する区画間のモード結合によりランダムに連結された複屈折ファイバ部分に沿って分散としてモデリングすることができる。差動群遅延（ＤＧＤ）は、ＰＭＤ誘導パルス拡張を特徴づけるのに使用されるパラメータであり、マックスウェル分散に付随することがある。このような可変性の結果、ファイバのＰＭＤは普通、ｐｓ／ｓｑｒｔ（ｋｍ）の点における中間ＤＧＤパラメータによって特徴づけられる。加えて、ＰＭＤは周波数依存性である。一次ＰＭＤは、この周波数依存ＰＭＤの周波数依存成分である。二次（または、高次）ＰＭＤは周波数依存性であり、パルス拡張の際の色分散に類似する効果がある。

等化装置の性能を評価するため、高速と低速の直交分極化モード（特に、ファイバの分極化主要状態（ＰＳＰ））の間の遅延を説明するのに、瞬時ＤＧＤが使用される。最悪の場合のシナリオでは、入力電力がこれらの２つの直交分極化モードの間で等しく分割される。すなわち、電流分割率は０．５である。ｐｓでの一次瞬時ＤＧＤ（周波数依存分散成分）に対する性能は、分散補償器の有効性を評価する際に重要である。これらの２つの分極化モードは互いに直交しているので、光検出器での光電流Ｉ（ｔ）は、各分極化の光電力の合計に比例する。したがって、一次ＰＭＤは光検出器の出力で直線ＩＳＩを作り出す。

光学等化装置が、これらの欠陥を補償する際の試みにおいて使用されてきた。これらの等化装置の最も普通の形は、フィルタ・パラメータの制御の際により小さな可撓性を有する傾向があるカスケード構造である。

これらの光学等化装置を制御する際、しばしば非適応等化方法が使用されるが、これらの方法は不適当であることが立証された。

当業界で必要なことは、色および／または分極化モード分散を補償するより優れた方法である。

様々な実施形態では、公知の光等化装置のこれらおよびその他の問題および制限が、制御可能な光ＦＩＲフィルタ装置を使用して光ＦＩＲ（限定インパルス応答）フィルタを実現することによって、出願人の独自の発明で回避されている。

一態様では、本発明は適応光学等化装置で使用される装置を提供する。一実施形態では、この装置は、（１）入力および出力を有し、入力光信号を受信するように結合され、受信した光信号の位相変調および／または振幅変調によって出力光信号を発生するように構成されると共に、光経路内で運ばれている光信号の位相変調および／または振幅変調に影響を与えるように電子制御信号に対応する光電子制御装置をそれぞれ含む対応する複数の光経路内に複数の同様の光信号を含む制御可能な光学ＦＩＲフィルタと、（２）所定の基準にしたがって電子制御信号を発生させるように、制御可能な光学ＦＩＲフィルタの出力から出力光信号に対応する制御信号発生器とを含む。

別の態様では、本発明は制御可能な光学ＦＩＲフィルタを含む適応光学等化装置で使用される方法を提供する。一実施形態では、この方法は、（１）供給される光信号を変調させて等化出力光信号を発生させるように、制御可能な光学ＦＩＲフィルタを適応可能に制御する工程と、（２）所定の第１の基準にしたがって、等化出力光信号を電子信号のバージョンに変換する工程と、（３）所定の第２の基準にしたがって、振幅および／または位相制御信号を発生させるように電子信号のバージョンを利用する工程と、（４）制御可能な光学ＦＩＲフィルタを適応可能に制御するように制御信号をフィードバックする工程と、（５）制御可能なＦＩＲフィルタの平行な列の導波路のうちの対応する光導波路上に伝播する対応する光信号の振幅および／または位相を調節するように、各制御信号を利用する工程とを含む。

さらに別の態様では、本発明は結合光電子等化装置を提供する。一実施形態では、この装置は、（１）電気制御入力、光入力、光出力、および複数の等化係数の値によって固定される状態を有する光学等化装置であって、制御入力が制御入力に加えられる電気信号に応じる方法で、係数の値を設定するように構成された光学等化装置と、（２）光出力放射光に応じて、放射される光の強度を表すアナログ電気信号を生成するように構成された光強度検出器と、（３）アナログ電気出力信号を受信し、受信したアナログ電気信号に応じた値を有するデジタル電気信号の流れを生成するように構成された電子等化装置であって、光学および電子等化装置の制御入力はデジタル電気信号の誤りを示す電気信号を受信するように接続された電子等化装置とを備えている。

別の態様では、本発明は結合光電子等化方法を提供する。一態様では、この方法は、（１）光学等化装置に入力光信号を通過させることによって、光信号の出力流を生成する工程と、（２）光信号の出力流の強度を示す値を有する電気信号を生成する工程と、（３）デジタル電気信号の出力流を生成するように、電子等化装置に電気を通過させる工程と、（４）光学および電子等化装置にデジタル電気信号の流れ内の誤りを示す値を備える信号の流れを加えることによって、光学および電子等化装置の等化係数を設定する工程とを含む。

図１は、本発明の一実施形態を、簡易ブロック図の形で示している。特に、光経路からの入力光信号が供給される光入力端末が示されている。加工される例示的な光搬送信号は、約２．３×１０^１４ヘルツから約１．８×１０^１４ヘルツの光周波数、すなわち約１．３ミクロンから約１．７ミクロンの波長である。一実施例では、約１．５５ミクロンの波長、すなわち１．９３×１０^１４ヘルツの周波数を有する光搬送信号が、入力端子１０１を介して制御可能な光ＦＩＲフィルタ１０２に供給される。また、出力端子１０３で所望の光信号を発生させるように、入力端子１０１から供給された光信号を位相および／または振幅変調、すなわちベクトル変調するのに使用される制御信号が、回路経路１１２を介して制御可能な光ＦＩＲフィルタ１０２に供給される。時間ｋでの制御信号は、電気制御信号ｅ（ｋ）に反応する。制御可能な光ＦＩＲフィルタ１０２は例えば、基本的に制御可能な光学ＦＩＲフィルタまたは等化装置であってもよい。図１の本発明の実施形態での制御可能な光学ＦＩＲフィルタ１０２として有利に利用できる光学ＦＩＲフィルタの一実施形態は、図２に示し、以下に説明する制御可能な光ベクトル変調装置である。上に示したように、光学ＦＩＲフィルタ１０２の他の実施形態を、本発明を実施する際に同等に利用することもできる。このような一実施形態は、一列の制御可能な光導波路格子である。

入力端子１０１を介して制御可能な光学ＦＩＲフィルタ１０２に供給される受信光信号Ｅ（ｔ）に対して、出力端子１０３での制御可能な光学ＦＩＲフィルタ１０２からの出力光信号Ｅ_０（ｔ）は、

である。式中、ｎは光学等化装置用のタップの数であり、α_１は振幅パラメータであり、θ_１および

はｉ次フィルタ係数である。一実施形態では、ｌ／ｆ_αのタップ遅延は、τ_ｔ＝（ｉ−１）・ｆ_ｓであり、ｉ＝１、・・・、ｎである。制御可能な光学フィルタ１０２からの光出力信号Ｅ_０（ｔ）は、光受信機、およびその中で光ダイオード１０４に搬送される。よく知られているように、光ダイオード１０４は二乗検出器であり、Ｅ_０（ｔ）の検出に応じて電流｜ｑ（ｋ）｜^２を発生し、ｑ（ｋ）＝Ｅ_０（ｋ／ｆ_ｓ）である。トランスインピーダンス増幅器１０５は、光ダイオード１０４からの電流をよく知られている方法で電圧電流に変換する。トランスインピーダンス増幅器１０５からの電子電圧信号は、スライサ・ユニット１０６、および代数加算器の負の入力、すなわち減算器１０８に供給される。自動閾値制御信号はまた、スライサ・ユニット１０６に供給される。閾値制御は、スライサ・ユニット１０６からの所望の出力レベルを実現するような方法で、トランスインピーダンス増幅器１０５からの電圧信号を切断するようになっている。スライサ・ユニット１０６からの出力は、所望の補償された受信データ信号

であり、受信機からの出力として、代数加算器１０８の負の入力に供給される。減算器１０８からの誤り信号出力は、

ユニット１０９に供給され、ここで電子制御信号振幅

、および位相

値が、光電子最小平均平方（ＯＥ−ＬＭＳ）過程にしたがって発生される。振幅

値、および位相

値は、制御可能な光学ＦＩＲフィルタ１０２内でタップ係数を調節するように、回路経路１１０を介して供給されている。単一の電子フィードバック経路１１０が示されているが、制御可能な光学ＦＩＲフィルタ１０２のＦＩＲフィルタ実施形態での制御可能なタップの数と同じ数の回路経路が含まれていることが理解されることに留意すること。この例では、Ｎ個のこのような回路経路があってもよい。また、本発明のこの実施形態では、

および

の値が、単一のＯＥ−ＬＭＳ過程にしたがって発生される。さらに、受信された光信号の振幅だけが変調される場合、振幅調節値

だけが

ユニット１０９から、制御可能な光学ＦＩＲフィルタ１０２に供給されることに留意する。同様に、受信した光信号の位相だけが変調されている場合、位相調節値

だけがユニット１０９から制御可能な光学ＦＩＲフィルタ１０２に供給される。最後に、受信した光信号の振幅と位相の両方が変調されている場合、振幅調節値

および位相調節値

の両方が、ユニット１０９から制御可能な光学ＦＩＲフィルタ１０２に供給される。
典型的なクロック・データ回復回路（ＣＤＲ）は、上記実施形態では示されていない。

ＣＤＲの直前で、補償されていない検出信号は、ＧＶＤおよびＰＭＤなどの光経路に沿って光学欠陥によって誘発されるある特定の量のＩＳＩを含んでいてもよい。ビット流を回復させる前に電子信号中に存在するＩＳＩを取り除くため、制御可能な光学ＦＩＲフィルタ１０２を制御するように、係数更新過程が本発明により利用される。しかし、光学ドメイン中で動作しているので、この過程により、純粋な電子等化のための最小平均平方（ＬＭＳ）アルゴリズムと同様の方法で、補償された信号

と、平均平方の意味での所望の信号の間の電子誤りｅ（ｋ）が最小限に抑えられる。したがって、本発明におけるＩＳＩ除去過程は単一のＯＥ−ＬＭＳ過程を利用する。

図２は、本発明の実施形態の図１で利用された制御可能な光学ＦＩＲフィルタ１０２として利用できる光ベクトル変調装置の詳細を、簡易ブロック図で示している。光ベクトル変調装置１０２は、多数の光学タップ遅延ラインの合計に基づいている。操作の原理は以下のとおりである。位相シフトおよび／または振幅変調される入力光信号Ｅ（ｔ）は、変調された光学キャリヤである。入力光信号Ｅ（ｔ）は、入力端末１０１を介して光ベクトル変調装置１０２に供給され、そこで入力マルチモード干渉（ＭＭＩ）結合器２０１を介して複数の同様の分岐路に分割される。入力ＭＭＩ１０２は基本的に、電力スプリッタである。複数の分岐路はそれぞれ、入力光キャリヤＥ（ｔ）の振幅および／または位相を調節するように、振幅および／または位相変調装置２０２−１から２０２−Ｎを備えている。この実施例では、本発明の範囲を制限するものとして理解されるものではないが、振幅と位相は両方とも、光ベクトル変調装置１０２の各分岐路内で調節される。振幅および位相変調装置２０２−１から２０２−Ｎはそれぞれ、光学遅延ライン、すなわち、遅延ユニット２０３−１から２０３−Ｎそれぞれの後に来る。位相変調装置２０２−１から２０２−Ｎを含む各変調装置の分岐路内の遅延Ｔ_１からＴ_ｎは、遅延ユニット２０３−１から２０３−Ｎによってそれぞれ発生する。遅延ユニット２０３−１から２０３−Ｎ内のこれらの遅延ラインはそれぞれ、振幅および／または位相変調装置２０１−１から２０１−Ｎからの光信号のサブ・キャリヤの位相を一定量だけ変化させる。例えば、ユニット２０３−１内の遅延ラインはτの遅延を提供し、遅延ユニット２０３−２は２τの遅延を提供し、遅延ユニット２０３−ＮはＮτの遅延を提供する。普通は、ｌ／（Ｎ×キャリヤ周波数）の遅延τが必要である。一実施形態では、遅延ユニット２０３−１はゼロ（０）遅延間隔を供給し、遅延ユニット２０３−２は、遅延ユニット２０３−Ｎがτ（Ｎ−１）の遅延を供給するまで、τの遅延などを供給する。したがって、キャリヤ周波数が４０ＧＨｚである場合、遅延範囲は０、・・・、２５ピコ秒（ｐｓ）であるべきである。遅延τは、１ビット期間、すなわち、４０Ｇｂｐｓの例でＴ＝２５と等しくてもよい。したがって、遅延範囲は、０、・・・、τ（Ｎ−１）である。代替形態では、遅延τはビット期間の分数、例えば、４０ＧｂｐｓでＴ／２＝１２．５であってもよい。したがって、τ＝Ｔ／２＝１２．５ｐｓの例では、遅延範囲は０、・・・、τ（Ｎ−１）^Ψ１２．５ｐｓである。例えば電力結合器である、別のＭＭＩ２０４の連結器は、全ての支流分岐路からの合計光位相により建設的、または破壊的に干渉する、出力での変調された出力光信号を生成するように、調節された振幅および位相と、遅延光信号の全てを結合させる。したがって、異なるキャリヤ位相で信号を干渉することによって、合計信号のキャリヤの位相および振幅を任意の選択状態に設定することができる。これらの干渉された光キャリヤは、遠隔光検出器、すなわち図１および図３の光ダイオード１０４で、所定の振幅および位相を備えるマイクロ波位相装置を生成する。

光ベクトル変調装置１０２の各分岐路の電気制御可能な振幅および位相変調装置２０２が、例えば、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、またはＬｉＮｂＯ_３として、直線光電子効果を備える材料システム内で製造される。光導波路の効果的な屈折率は、制御回路経路１１０を介してこの導波路と垂直に加えられる電界に比例して変わる。高周波分散電気導波路は、調和のとれた伝播速度で光学波と一緒に伝播して、局所制御電界を高変調帯域幅で運ぶように設計されている。異なる分岐路は、異なる時間長さによって光信号を遅らせる。これにより、ユニット２０３内のこれらの遅延ラインの出力でサブ・キャリヤ位相が異なる。結合器２０４では、様々な分岐路からのこれらの異なる出力信号は、これらの信号が経験した異なる時間遅延による異なるキャリヤ位相をまとまって干渉する。ＭＭＩ連結器、すなわち電力結合器２０４の後の信号のキャリヤは、まとまって干渉する信号の全てのキャリヤの合計である。

図３は、本発明の別の実施形態の詳細を簡単に示している。図３に示す本発明の実施形態は、図１の制御可能な光学ＦＩＲフィルタ１０２用の図２に示された光ベクトル変調装置を特に使用していることを除いて、図１に示された実施形態と同様である。また、ＯＥ−ＬＭＳ過程で利用される信号を発生させるように、干渉計１１３（図３）を利用する。したがって、図１に示すのを同様の要素は同様に付番し、詳細な説明は繰り返さない。

図３の実施形態では、光学干渉計１１３が入力１０１を介して光ベクトル変調装置１０２に供給される光信号を有する光経路１１１、および光ベクトル変調装置１０２の出力１０３で出力光信号を有する光経路１１２を介して供給される。よく知られているように、光学干渉計１１３は供給される光信号に応じて、供給される光信号の合計および差を示す光出力信号を発展させる。これらの合計および差信号は、光ダイオード１１４、１１５に供給される。光ダイオード１１４、１１５は、

ユニット１０９に供給される、式（５）に関連して以下に説明するように、光ベクトル変調装置１０２、すなわち光学ＦＩＲフィルタの相互関連信号を発生させる差動増幅器１１６に供給される電子信号、入力信号、および出力ｑ^Ψ（ｋ）ｒ（ｋ＋ｉ）信号を発生する。「^Ψ」は、複素共役を示す。

単一の分極化の入力光信号Ｅ（ｔ）に対して説明された本発明のこの実施形態の操作は、ビット伝送速度ｆ_ｂの倍数に等しい、または倍数であるサンプリング速度ｆ_ｓ＝ｌ／Ｔ_ｓでサンプリングされる。ｆ_ｓ＝ｆ_ｂである場合、（複数の平行な脚部を有するＦＩＲフィルタである）制御可能な光ベクトル変調装置１０２は同期する（ＳＹＮ）。一方、ｆ_ｓがビット伝送速度ｆ_ｂの倍数である場合、制御可能な光ベクトル変調装置１０２は分数的に間隔があいている（ＦＳ）と言われる。サンプリングされたデータ・ベクトルは

と示し、ここでｒ（ｋ）＝Ｅ（ｋＴ_ｓ）であり、上付きのＴは置換関数を示す。制御可能な光ベクトル変調装置１０２は、

として示される、長さＮ＝２Ｌ＋１の係数ベクトルを備えたＦＩＲフィルタであり、ここで係数指数は「簡単な」数学操作のため、ＦＩＲフィルタの中間タップを芯合わせするように、ｉ＝−Ｌ_ｓ、・・・、Ｌに再配置されている。

は一般に複素であることに留意すべきである。ＦＩＲフィルタの出力はその後、

である。ここで、上付きのＨはエルミート共役転置を示し、上付きのＴは転置を示す。その後、光検出器１０４（図１、図３）は、出力光信号ｑ（ｋ）を制御可能な光ベクトル変調装置１０２から電子信号、すなわち

に変換する。式中、

である。Ｒ（ｋ）はエルミート行列であり、したがって、単一行列として対角行列にすることができる。

誤り信号ｅ（ｋ）は、ＴＩＡ１０５｜ｑ（ｋ）｜^２からの出力と、代数加算器、すなわち減算器１０８（図１、図３）の負および正の入力それそれに供給されているスライサ１０６

からの出力、すなわち

と共に発生する。

は本発明の通常の操作中に発生され、所望の出力であることに留意すること。さらに、調整数列は、図１のフィードバック制御された光学ＦＩＲフィルタ１０２、および図３の光ベクトル調整装置１０２、または所望のＦＩＲフィルタ機能を実現するあらゆる他の装置を調整するのに使用できることに留意すること。

ＯＥ−ＬＭＳ過程は、ここでＪ（ｋ）＝｜ｅ（ｋ）｜^２として規定された費用関数を決定的に最小限に抑える傾向がある。したがって、費用関数を最小限に抑える負の傾き方向の工程をとって、ＯＥ−ＬＭＳ過程により以下のように再帰的に最適化した

が決まる。

式中、βは予め設定された工程寸法であり、▽ｃ｛［ｅ（ｋ）］^２｝は費用関数の傾きである。この例では、

である。

で示すことができるので、ＯＥ−ＬＭＳ過程は、以下の方法でＦＩＲ係数を更新する。

したがって、ｉ次ＦＩＲフィルタ係数は以下のように更新される。
ｃ_１（ｋ＋１）＝ｃ_ｉ（ｋ）＋βｅ（Ｋ）ｑ^ｓ（ｋ）ｒ（ｋ＋ｉ） （５）
追加の積の用語ｑ^ｓ（ｋ）は、光信号出力を制御可能な光学ＦＩＲフィルタ（光ベクトル変調装置）１０２から電子信号に変換する光検出器１０４を介して、二乗検出から直接くる。すなわち、非等化信号と等化信号の間の内積ｑ^ｓ（ｋ）ｒ（ｋ―ｉ）が、制御可能な光ベクトル変調装置１０２の係数を調節するために使用される。代替形態では、式（３）で、光学等化に必要な唯一の情報は、光入力相互関係行列Ｒである。というのは、ＦＩＲフィルタ係数

は既に知られているからである。ｑ（ｋ）およびｒ（ｋ−ｉ）の相互関連信号を得るため、干渉計１１３（図３）が使用されている。この目的のため、制御可能な光学ＦＩＲフィルタ１０２（光ベクトル変調装置（図３））への入力光信号Ｅ（ｔ）、およびそこからの出力光信号Ｅ_０（ｔ）が、光学干渉計１１３の第１および第２の入力にそれぞれ供給される。知られている方法では、光学干渉計１１３は、光ベクトル変調装置１０２から供給された光信号の合計および差を示す、その出力での光信号を発生する。これらの合計および差光信号は、それぞれ光ダイオード１１４、１１５に供給される。光ダイオードである光検出器１１４、１１５は、光出力を光学干渉計１１３から電子信号に変換する。これらの電子信号は、光ベクトル変調装置１０２の各脚部、すなわちタップに対して、振幅および位相制御信号

それぞれを発生させる際に使用するように、

に供給される、差信号を発生させる差動増幅器１１６に供給される。

上記で論じたことにより、分極化された入力光信号Ｅ（ｔ）が想定され、したがってＧＶＤ誘導ＩＳＩを効果的に緩衝することができる、単一分極化ＯＥ−ＬＥＭ過程につながる。しかし、一次ＰＭＤの例では、２つの分極化、すなわち、それぞれ垂直および水平分極を示すＥ_ｒ（ｔ）、Ｅ_Ｈ（ｔ）が必要である。垂直および水平分極化を考慮して、光ダイオード１０４からの電子出力は｜ｑ（ｋ）｜^２＝｜ｑ_ｒ（ｋ）｜^２＋｜ｑ_Ｈ（ｋ）｜^２である。式中、図３の制御可能な光学ＦＩＲフィルタ、すなわち光ベクトル変調装置１０２で仮定して

および

は、分極化、すなわち

の影響を受けない。したがって、

、および

である。したがって、ＯＥ−ＬＭＳ過程のタップ重量日数過程は

となる。尺度的な形では、ｉ次ＦＩＲフィルタのタップ係数が以下のとおり更新される。

と表示する場合、

である。
ここで、

である。

式中、

は

のユークリッド基準であり、θ_ｑ，ｕは

と

の間の角度である。式（５）と（９）の両方では、光学ＦＩＲフィルタ係数を最適化するように、入力

と等化された

の内積の知識が必要である。全てのｃ_１の値が分かると、

と

に対応する値は簡単に発生することに留意すること。というのは、上記の式（１）に示すように、

であるからである。

図４は、本発明のさらに別の実施形態の詳細を簡易ブロック図で示している。図４に図示された本発明の実施形態は、図３に示された実施形態と同様であるが、光学および電子等化の両方を行なうＷＵＤ（Ｂ、Ｃ、Ｆ）ユニット１０９を含んでいる。図４の実施形態は、フィードフォワードおよびフィードバック電子等化装置（４０１、４０２）の両方を含む。実施形態は、図３に示すように、光ベクトル変調装置１０２、およびＷＵＤ（Ｂ、Ｃ、Ｆ）ユニット１０９に連結する、干渉計１１３、光ダイオード１１４、１１５、および差動増幅器１１６を含む。これらの要素は、明確に示すように、図４から取り外してある。ここで、図３に示すものと同様の要素は同様に付番し、詳細な説明は繰り返さない。

図４の実施形態では、制御可能な光ベクトル変調装置１０２からの出力光信号Ｅ_０（ｔ）は光受信機、およびその中で光ダイオード１０４に搬送される。よく知られているように、光ダイオード１０４は二乗検出器であり、Ｅ_０（ｔ）の検出に応じて、電流｜ｑ（ｋ）｜^２を発生させる。トランスインピーダンス増幅器１０５は、電流を光ダイオード１０４から電圧信号によく知られている方法で変換する。トランスインピーダンス増幅器１０５からの電子電圧信号は、ＷＵＤ（Ｂ、Ｃ、Ｆ）ユニット１０９によって制御されたフィードフォワード・フィルタＦ（ｘ）部分４０１に供給される。フィードフォワード・フィルタＦ（ｘ）部分４０１は、減算器４０３を介して、スライサ・ユニット１０６および代数加算器の負の入力、すなわち減算器１０８に設けられている。自動閾値制御信号はまた、スライサ・ユニット１０６に供給される。閾値制御は、スライサ１０６からの所望の出力レベルを実現するような方法で、トランスインピーダンス増幅器１０５からの電圧信号を分割するようになっている。スライサ１０６からの出力は、所望の補償された受信データ信号

であり、受信機からの出力として、代数加算器１０８の負の入力に供給される。減算器１０８は、ＷＵＤ（Ｂ、Ｃ、Ｆ）ユニット１０９に供給される誤り信号ｅ（ｋ）を生成し、ここでフィードバック・フィルタＢ（ｘ）部分の信号Ｂ、フィードフォワード・フィルタＦ（ｘ）部分の信号Ｆ、および光ベクトル変調装置１０２用の電子制御信号Ｃが、単一のＯＥ−ＬＭＳ過程を利用して発生される。信号Ｂおよび信号Ｆは、電子等化装置用の制御入力である。フィードバック・フィルタＢ（ｘ）部分４０２は、スライサ１０６の出力と共に、信号Ｂを受信し、代数加算器の負の入力、すなわち減算器４０３に与えられる出力信号を発生させる。ＷＵＤ（Ｂ、Ｃ、Ｆ）ユニット１０９からの振幅

値および位相

成分は、制御可能な光ベクトル変調装置１０２内でタップ係数を調節するように電気フィードバック経路１１０を介して供給される。単一の電気フィードバック経路１１０が示されているが、制御可能な光ベクトル変調装置１０２内に含まれる制御可能なタップまたは脚部の数と同じだけの回路経路が含まれていることを理解すべきである。この例では、Ｎ個のこのような回路経路があってもよい。

および／または

成分の値は、単一のＯＥ−ＬＭＳ過程により発生する。さらに、受信された光信号の振幅だけが変調される場合、振幅調節値

だけがユニット１０９から、制御可能な光ベクトル変調装置１０２に供給されることに留意する。同様に、受信した光信号の位相だけが変調されている場合、位相調節値

だけがユニット１０９から制御可能な光ベクトル変調装置１０２に供給される。最後に、受信した光信号の振幅と位相の両方が変調されている場合、振幅調節値

および位相調節値

の両方が、ユニット１０９から制御可能な光ベクトル変調装置１０２に供給される。

図５は、結合光学および電子等化を生成する、さらに別の実施形態の詳細を簡易ブロック図で示している。図５は、全体的なアーキテクチャを簡略化する、フィードフォワード・フィルタＦ（ｘ）部分４０１がないことを除いて、図４と同様である。しかし、発見されたように、図５の実施形態は、光学および電子等化を共に行なわない装置に対する性能が増す際に、さらに明らかに効果的である。

図５の実施形態では、制御可能な光ベクトル変調装置１０２からの出力光信号Ｅ_０（ｔ）は、光受信機、およびその中で光ダイオード１０４に搬送される。よく知られているように、光ダイオード１０４は二乗検出器であり、Ｅ_０（ｔ）の検出に応じて、電流｜ｑ（ｋ）｜^２、すなわちｑ（ｋ）＝Ｅ_０（ｋ／ｆ_ｓ）を発生させる。トランスインピーダンス増幅器１０５は、電流を光ダイオード１０４から電圧信号によく知られている方法で変換する。トランスインピーダンス増幅器１０５からの電子電圧信号は、代数加算器４０３、その後スライサ・ユニット１０６、および代数加算器の負の入力、すなわち減算器１０８に供給される。自動閾値制御信号はまた、スライサ・ユニット１０６に供給される。閾値制御は、スライサ１０６からの所望の出力レベルを実現するような方法で、トランスインピーダンス増幅器１０５からの電圧信号を分割するようになっている。スライサ１０６からの出力は、所望の補償された受信データ信号

であり、受信機からの出力として、代数加算器１０８の負の入力に供給される。減算器１０８から出力される誤り信号ｅ（ｋ）は、ＷＵＤ（Ｂ、Ｃ）ユニット１０９に供給され、ここでフィードバック・フィルタＢ（ｘ）部分の信号Ｂ、および（振幅

および位相

成分を有する）電子制御信号Ｃが、単一のＯＥ−ＬＭＳ過程を利用して発生される。信号Ｂは、電子等化装置用の制御入力である。例示的な実施形態では、ＷＵＤ（Ｂ、Ｃ）ユニット１０９は、Ｂを以下のとおり、

と決める。例示的な実施形態では、ＷＵＤ（Ｂ、Ｃ）ユニット１０９は、Ｃを以下のとおり、Ｃ（ｋ＋１）＝Ｃ（ｋ）＋βｅ（ｋ）ｑ^Ψ（ｋ）ｒ（ｋ）と決める。したがって、ＷＵＤ（Ｂ、Ｃ）ユニット１０９は、同じＬＭＳ過程に基づいてＣ（ｋ）およびＢ（ｋ）係数を設定することによって、光学および電子等化装置の両方を一緒に最適化する。

フィードバック・フィルタＢ（ｘ）部分４０２は、スライサ１０６の出力と共に、信号Ｂを受信し、代数加算器の負の入力、すなわち減算器４０３に与えられる出力信号を発生させる。ＷＵＤ（Ｂ、Ｃ、Ｆ）ユニット１０９からの振幅

値および位相

成分は、制御可能な光ベクトル変調装置１０２内でタップ係数を調節するように電気フィードバック経路１１０を介して供給される。単一の電気フィードバック経路１１０が示されているが、制御可能な光ベクトル変調装置１０２内に含まれる制御可能なタップまたは脚部の数と同じだけの回路経路が含まれていることを理解すべきであること留意すること。この例では、Ｎ個のこのような回路経路があってもよい。本発明のこの実施形態では、

および／または

成分の値は、単一のＯＥ−ＬＭＳ過程により発生する。さらに、受信された光信号の振幅だけが変調される場合、振幅調節値

だけがユニット１０９から、制御可能な光ベクトル変調装置１０２に供給されることに留意する。同様に、受信した光信号の位相だけが変調されている場合、位相調節値

だけがユニット１０９から制御可能な光ベクトル変調装置１０２に供給される。最後に、受信した光信号の振幅と位相の両方が変調されている場合、振幅調節値

および位相調節値

の両方が、ユニット１０９から制御可能な光ベクトル変調装置１０２に供給される。

上に記したように、フィードバック・フィルタＢ（ｘ）部分４０２から来る信号は、ポスト光検出電子信号ｘ（ｋ）（光ダイオード１０４）から減算される。スライサ１０６の前の補償されていない信号は、ＧＶＤおよびＰＭＤなどの光経路に沿って光学欠陥によって誘発されるある特定の量のＩＳＩを含むことができる。ビット流を回復する前に電子信号に存在するＩＳＩを取り除くため、単一の方法でＯ−ＥＱおよびＥ−ＥＱの両方を制御するのにＯＥ−ＬＭＳが使用される。基本的に、ＯＥ−ＬＭＳは、平均平方の意味で補償された信号と所望の信号の間の電子誤りを最小限に抑え、これは従来から電子等化に使用されている最小平均平方（ＬＭＳ）アルゴリズムと互換性がある。

図６は、本発明の原理により実施される技術を組み込む方法をフロー図で示している。この方法は、開始工程６１０で始まり、入力信号が光学等化装置を通過する工程６２０まで進む。この結果、光信号の出力流が工程６３０で生成される。その後、工程６４０では、電気信号が生成される。電気信号は、光信号の出力流の強度を示す値を有する。次に、工程６５０では、電気信号が電子等化装置を通過して、デジタル電気信号の出力流を生成する。その後、工程６６０では、デジタル電気信号の流れの中の誤りを示す値を有する信号の流れを光学および電子等化装置に加えることによって、光学および電子等化装置の等化係数が設定される。この方法は工程６７０で終了する。当業者は、これらの工程が順番に記載されているが、光信号の出力流を生じさせるように入力信号の等化を実施するため、これらは有利には同時に行なわれることが分かるだろう。

上記実施形態はもちろん、単に本発明の原理を説明したものである。実際、多くの他の方法または装置を、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者は考案することができる。特に、他の装置を同等に利用して、制御可能な光学ＦＩＲフィルタを実現することができる。

本発明の一実施形態を示す簡易ブロック図である。 本発明の実施で使用できる制御可能な光学ＦＩＲフィルタの詳細を示す、簡易ブロック図である。 本発明の別の実施形態の詳細を示す、簡易ブロック図である。 本発明のさらに別の実施形態の詳細を示す、簡易ブロック図である。 本発明のさらに別の実施形態の詳細を示す、簡易ブロック図である。 本発明の原理によって実施される技術を組み込んでいる方法を示すフロー図である。

Claims (10)

1. 適応光学等化装置で使用される装置であって、
   入力および出力を有し、入力光信号を受信するように結合された光学等化装置を含み、前記光学等化装置は、電子制御信号に応動して、受信した光信号の位相変調、振幅変調、または位相変調および振幅変調の双方によって出力光信号を生成するように構成されており、さらに、
   前記出力光信号を受信して、二乗光検出で電流信号を生成するよう構成された光ダイオードと、
   所定の基準に従い且つ前記光ダイオードからの前記電流信号に応動して前記電子制御信号を生成するよう構成された制御信号発生器と、
   干渉計と差動増幅器とを含み、前記干渉計は、前記光学等化装置からの前記出力光信号と前記入力光信号とを受信するよう接続され、前記差動増幅器は、前記干渉計からの光出力を変換することにより形成される電子信号を受信して差信号を生成し、前記差信号を前記制御信号発生器へ供給するよう構成されている、装置。
2. 前記光学等化装置は、列になった制御可能な光導波路格子を含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記制御信号発生器が、前記電子制御信号を更新するよう構成されている、請求項１に記載の装置。
4. 適応光学等化装置で使用される方法であって、
   入力光信号を変調して等化出力光信号を生成するために、前記適応光学等化装置を適応可能に制御する工程と、
   光ダイオードで、前記等化出力光信号を二乗光検出を用いて電流信号に変換する工程と、
   所定の基準に従い且つ前記光ダイオードからの前記電流信号と差信号とに応動して電子制御信号を生成する工程とを含み、前記差信号は、前記入力及び出力光信号から生成された合計及び差光信号を変換することにより形成される電子信号から差動的に増幅されており、さらに、
   前記光学等化装置を適応的に制御するために、前記電子制御信号をフィードバックする工程とを含む、方法。
5. 前記光学等化装置が、制御可能な光学有限インパルス反応（ＦＩＲ）フィルタとして動作するように構成されている、請求項４に記載の方法。
6. 前記光学等化装置が、制御可能な光ベクトル変調装置として動作するように構成されている、請求項４に記載の方法。
7. 結合光電子等化装置であって、
   入力および出力を有し、入力光信号を受信するように結合された光学等化装置を含み、前記光学等化装置は、電子制御信号に応動して、受信した光信号の位相変調、振幅変調、または位相変調および振幅変調の双方によって出力光信号を生成するように構成されており、さらに、
   前記出力光信号を受信して、二乗光検出で電流信号を生成するよう構成された光ダイオードと、
   所定の基準に従い且つ前記電流信号に応動して前記電子制御信号を生成するよう構成された制御信号発生器と、
   干渉計と差動増幅器とを含み、前記干渉計は、前記光学等化装置からの前記出力光信号と前記入力光信号とを受信するよう接続され、前記差動増幅器は、前記干渉計からの光出力を変換することにより形成される電子信号を受信して差信号を生成し、前記差信号を前記制御信号発生器へ供給するよう構成され、さらに、
   デジタル電気信号の流れを生成するように構成された電子等化装置を含み、前記光学等化装置と前記電子等化装置とが、前記電子等化装置により出力される前記デジタル電気信号の誤りを示す前記電子制御信号によって制御される、装置。
8. 前記光学等化装置は、列になった制御可能な光導波路格子を含む、請求項７に記載の装置。
9. 前記電子等化装置は、デジタル電気信号の前記流れを更新するように構成されている、請求項７に記載の装置。
10. 結合光電子等化方法であって、
    光学等化装置に入力光信号を通過させることによって等化出力光信号を生成する工程と、
    光ダイオードで、前記等化出力光信号を二重光検出を用いて電流信号に変換する工程と、
    所定の基準に従い且つ前記光ダイオードからの前記電流信号と差信号とに応動して電子制御信号を生成する工程とを含み、前記差信号は、前記入力及び出力光信号から生成された合計及び差光信号を変換することにより形成される電子信号から差動的に増幅されており、さらに、
    デジタル信号の出力流を電子等化装置で生成する工程と、
    前記光学等化装置と前記電子等化装置を適応的に制御するために前記電子制御信号をフィードバックする工程とを含み、前記電子制御信号は、前記電子等化装置により出力される前記デジタル信号の誤りを示す、方法。

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