DE10019932A1 - Verfahren und Anordnung für die optische Informationsübertragung mittels Polarisationsmultiplex - Google Patents
Verfahren und Anordnung für die optische Informationsübertragung mittels PolarisationsmultiplexInfo
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Abstract
Ein Empfänger für optische Signale (OS1, OS2) mit Polarisationsmultiplex enthält Bandpaßfilter (LED1, LED2), Effektivwertdetektoren (DET1, DET2), Tiefpaßfilter (LPF1, LPF2) und Regler (RG1, RG2) zur Einregelung von Polarisationstransformatoren in einem Separator/Detektor (SD) derart, daß Interferenzerscheinungen in den elektrischen detektierten Signalen (ED1, ED2) zwischen diesen optischen Signalen (OS1, OS2), welche sendeseitig durch Frequenzmodulation eines Lasers, Aufteilung mit anschließender Intensitätsmodulation jedes dieser optischen Signale (OS1, OS2) und Zusammenführung mit orthogonalen Polarisationen und Laufzeitdifferenz randomisiert werden, minimiert werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die optische
Informationsübertragung mittels Polarisationsmultiplex nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Anordnung da
für nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 20.
Polarisationsmultiplex (Polarization Division Multiplex,
PolDM) kann zur Erhöhung der Kapazität eines optischen Über
tragungssystems verwendet werden.
Im Tagungsband der European Conference on Optical Communica
tions 1993, Montreux, Schweiz, S. 401-404, Beitrag WeP9.3 (F.
Heismann et al., "Automatic Polarization Demultiplexer for
Polarization-Multiplexed Transmission Systems") ist ein opti
sches PolDM-Übertragungsystem beschrieben. Ein wesentliches
Problem ist die Einregelung eines empfängerseitigen Polarisa
tionstransformators derart, daß die beiden PolDM-Kanäle auf
die beiden Ausgänge eines nachgeschalteten Polarisations
strahlteilers aufgeteilt werden. Dazu wird ein Korrelations
signal des wiedergewonnenen Taktes mit dem empfangenen Signal
gebildet und dieses wird durch Einstellung des Polarisation
stransformators maximiert.
Die Vorgehensweise gemäß dem Stand der Technik hat mehrere
Nachteile:
Zunächst verschwindet das Korrelationsprodukt bei Vorgabe ei ner reinen, wechselspannungsgekoppelten Pseudozufallsfolge (eine solche war dort offensichtlich nicht gegeben) im zeit lichen Mittel, was die Regelung schwierig oder unmöglich macht.
Zunächst verschwindet das Korrelationsprodukt bei Vorgabe ei ner reinen, wechselspannungsgekoppelten Pseudozufallsfolge (eine solche war dort offensichtlich nicht gegeben) im zeit lichen Mittel, was die Regelung schwierig oder unmöglich macht.
Zur Unterscheidung der beiden PolDM-Kanäle mußten außerdem
verschiedene Bitraten gewählt werden, was in der Praxis nicht
gestattet ist. Auch mußten deutlich verschiedene optische
Wellenlängen gewählt werden, was ebenfalls in der Praxis un
zulässig ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine
Anordnung für die optische Informationsübertragung mittels
Polarisationsmultiplex anzugeben, welches die Nachteile des
Standes der Technik vermeidet.
Diese Aufgabe wird durch ein in Anspruch 1 angegebenes Ver
fahren gelöst. Im unabhängigen Patentanspruch 20 wird eine
geeignete Anordnung angegeben.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen an
gegeben.
Die Lösung des Problems liegt in der sendeseitigen Konditio
nierung (Randomisierung) sowie empfängerseitigen Bestimmung
und schließlich Minimierung von Interferenzsignalen zwischen
dem gewünschten und dem unerwünschten Multiplexkanal. Diese
Interferenzsignale, genauer gesagt, ihre Beträge, werden
durch Polarisationsregler minimiert, so daß Nebensprechen bei
Polarisationsmultiplex (PolDM) minimiert und gleichzeitig die
Nutzsignale wenigstens näherungsweise maximiert werden. Alle
genannten Nachteile des Standes der Technik werden dabei ver
mieden.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Polari
sationsmultiplexsignal sendeseitig aus einem Lasersignal er
zeugt, welches zunächst auf zwei Signalzweige aufgeteilt wird
und dort jeweils getrennt intensitätsmoduliert wird. Diese
Signalzweige werden anschließend in einem Polarisations
strahlteiler mit orthogonalen Polarisationen zusammengeführt.
Gleichzeitig wird die Frequenz des Lasers moduliert. Durch
eine Laufzeitdifferenz dieser Zweige führt die Frequenzmodu
lation zu einer differentiellen Phasenmodulation zwischen den
Multiplexsignalen.
Empfängerseitig wird das Signal mit einem Koppler auf zwei
Empfängerzweige aufgeteilt. In jedem Empfängerzweig folgt ei
ne eingangsseitige Polarisationsregelung, ein Polarisator zur
Unterdrückung des jeweils unerwünschten Polarisationsmulti
plexkanals und ein konventioneller Photoempfänger mit je ei
ner Photodiode und schließlich den Photodioden nachgeschalte
ten elektrischen Datensignalregeneratoren. Mittels je eines
Filters werden Signalkomponenten entsprechend der sendeseiti
gen Frequenz, mit der die Sendefrequenz moduliert wird, de
tektiert. Diese verschwinden nur dann, wenn eines der Multi
plexsignale vom Polarisator vollständig unterdrückt wird. Da
durch ergibt sich ein einfaches und gleichzeitig hochwirksa
mes Regelkriterium zur Einstellung des jeweiligen Polarisati
onstransformators.
In diesem Fall empfängt und regeneriert jeder der Regenerato
ren nur einen PolDM-Kanal, was der gewünschten empfängersei
tigen Trennung der Signale entspricht.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher er
läutert.
Es zeigen
Fig. 1 einen PolDM-Sender mit nur einem Laser,
Fig. 2 einen PolDM-Sender mit zwei Lasern,
Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Empfänger,
Fig. 4 einen Separator/Detektor,
Fig. 5 eine Variante eines Teils der Fig. 3,
Fig. 6 ein Vektordiagramm linearer Polarisationszustände,
Fig. 7 eine Ausführungsvariante eines Teils des Separa
tors/Detektors,
Fig. 8 eine Ausführungsvariante einer Filtereinheit.
In einer Sendeanordnung gemäß Fig. 1 wird das Ausgangssignal
eines Lasers LA durch einen Koppler PMC mit etwa gleichen
Leistungen auf zwei Lichtwellenleiter aufgeteilt. Koppler PMC
kann z. B. in ein polarisationserhaltender Faserkoppler sein.
Die so gewonnenen Signale werden durch je einen Intensitäts
modulator MO1, MO2 geleitet, wo die Modulationssignale SDD1
bzw. SDD2 aufgeprägt und so die modulierten Signale OS1, OS2
geschaffen werden. Diese werden durch einen Polarisations
strahlteiler PBSS mit orthogonalen Polarisationen kombiniert.
Statt des sendeseitigen Polarisationsstrahlteilers PBSS kann
auch ein einfacher optischer Richtkoppler verwendet werden,
was allerdings zu einem Leistungsverlust und schlechter defi
nierter Orthogonalität der Signale OS1, OS2 führt.
Für die Verbindungen zwischen den Modulatoren MO1, MO2 und
dem Polarisationsstrahlteiler PBSS müssen z. B. ebenfalls po
larisationserhaltende Lichtwellenleiter vorgesehen werden,
von denen einer um 90° tordiert ist, oder es ist in einer
dieser Verbindungen ein Modenwandler vorgesehen.
Um die gewünschte Kohärenz der Signale OS1, OS2 nach der Kom
binierung zu erzielen, muß eine differentielle Phasenmodula
tion DPM zwischen diesen beiden Teilsignalen vorhanden sein.
Dies kann durch einen oder zwei Phasenmodulatoren oder Fre
quenzverschieber PHMO1, PHMO2 oder einen entsprechenden dif
ferentiellen (d. h. zwischen den orthogonal zueinander polari
sierten Wellen OS1, OS2 wirksamen) Phasenmodulator oder Fre
quenzverschieber PHMO12 erfolgen. Im Fall von Frequenzver
schiebung ist im Ausgangslichtwellenleiter eine Frequenzdif
ferenz FD vorhanden. Frequenzverschieber, auch differentiell,
können insbesondere akustooptisch oder elektrooptisch arbei
ten. Ggf. notwendige optische und/oder elektrische Verstärker
sind hier und in den folgende Figuren der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellt.
In einem anderen, besonders einfachen und deshalb vorteilhaf
ten Ausführungsbeispiel des PolDM-Senders wird der Laser LA
mit einer Frequenzmodulation FM beaufschlagt. Beispielsweise
wirkt sich eine sinusförmige Frequenzmodulation mit einem Hub
von 293 MHz kaum auf die Sendebandbreite eines 10Gb/s-Senders
aus. Durch einen von Null verschieden gewählten Laufzeitdif
ferenzbetrag |DT1-DT2| der optischen Laufzeiten DT1, DT2 der
durch die Modulatoren MO1, MO2 laufenden Teilsignale zwischen
Strahlteiler PMC und Polarisationsstrahlteiler PBSS wird die
Frequenzmodulation in eine differentielle Phasenmodulation
DPM der Teilsignale OS1, OS2 hinter PBSS umgewandelt. Wie die
Frequenzmodulation FM besitzt sie ein Besselspektrum, jedoch
ein anderes. Im Fall eines Laufzeitdifferenzbetrags |DT1-DT2|
der Größe 1 ns (entsprechend etwa 0,2 m Lichtwellenleiter-
Längendifferenz) ergibt sich in diesem Beispiel eine sinus
förmige differentielle Phasenmodulation DPM mit einem Modula
tionshub von 1,84. Bei diesem Modulationshub besitzt die Bes
selfunktion erster Art erster Ordnung (J1) ein Maximum.
Im einfachsten Fall kann man sogar auf die externe Frequenz
modulation FM verzichten und stattdessen die natürlichen Fre
quenzschwankungen des Lasers LA, seine Linienbreite, ausnut
zen. Auch diese Frequenzschwankungen führen über die Lauf
zeitdifferenz |DT1-DT2| zu differentieller Phasenmodulation
zwischen OS1, OS2.
Desweiteren ist eine differentielle Phasenmodulation DPM zwi
schen OS1 und OS2 auch dann vorhanden, wenn - alternativ zu
Fig. 1 - eine Sendeanordnung gemäß Fig. 2 mit zwei Sendern
TX1, TX2 verwendet wird, welche orthogonal polarisierte opti
sche Signale OS1, OS2 aussenden, die in einem sendeseitigen
Polarisationsstrahlteiler PBSS kombiniert werden. Die opti
schen Sender werden mit Datensignalen SDD1 für den Sender
TX1, und SDD2 für den Sender TX2 moduliert. Da die Differenz
frequenz FD zwischen zwei verschiedenen Lasern, welche in
TX1, TX2 vorhanden sind, aber i. a. ohne, besondere Maßnahmen
nicht im MHz- oder gar Sub-MHz-Bereich stabil bleibt, ist die
Ausführung gemäß Fig. 2 weniger zu empfehlen als die nach
Fig. 1.
Ziel der Sendeanordnungen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 ist je
weils die Randomisierung des Interferenzphasenwinkels; d. h.
beispielsweise können im Fall vorhandener Frequenzdifferenz
FD die cos- und die sin-Funktion der Phasendifferenz DPM zwi
schen OS1 und OS2 jeweils den Mittelwert Null besitzen.
Fig. 2 zeigt auch den prinzipiellen Aufbau eines Übertra
gungssystems mit Polarisationsmultiplex (PolDM). Nach Zusam
menführen der Signale OS1, OS2 durch PBSS können die Signale
anschließend über einen Lichtwellenleiter LWL zu einem Emp
fänger RX mit einem Eingang EI übertragen werden. Da der
Lichtwellenleiter i. a. nicht polarisationserhaltend ist, er
gibt sich die Schwierigkeit, die beiden Signale OS1, OS2 wie
der zu trennen.
Gemäß Fig. 3 besteht der Empfänger RX hier aus einem Separa
tor/Detektor SD und nachgeschalteter Empfängerelektronik. Der
Empfänger RX seinerseits aus zwei Empfängern RX1, RX2, die
jedoch erfindungsgemäß durch weitere Baugruppen ergänzt wer
den.
Ein Separator/Detektor SD für PolDM ist in Fig. 4 gezeich
net. Das empfangene optische Signal wird vom Eingang EI einem
endlosen Polarisationstransformator PT zugeleitet, welcher
Steuersignale ST1, ST2 empfängt. Sowohl ST1 als auch ST2 kön
nen eines oder mehrere Signale darstellen. An seinem Ausgang
ist ein Polarisationsstrahlteiler PBS angebracht, welcher or
thogonal polarisierte Signalanteile an seinen Ausgängen OUT1,
OUT2 zur Verfügung stellt. Die Ausgangssignale OUT1, OUT2
sollen im Idealfall die orthogonal polarisierten Signale OS1
bzw. OS2 sein; sie tun dies jedoch nur bei geeigneter Ein
stellung von PT und eines ggf. vorgeschalteten Kompensators
von Polarisationsmodendispersion PMDC. Die Signale OUT1, OUT2
werden in Photodioden PD11, PD21 detektiert, welche elektri
sche detektierte Signale ED1, ED2 erzeugen.
Da PolDM ein mehrstufiges Modulationsverfahren ist, reagiert
es empfindlich auf Einflüsse wie Polarisationsmodendispersion
(PMD). In solchen Fällen kann es zweckmäßig sein, einen PMD-
Kompensator PMDC wie z. B. in den deutschen Patenanmeldungen
198 41 755.1 und 198 30 990.2 beschrieben vor dem Polarisation
stransformator PT vorzusehen. In Fig. 4 ist mit dem Eingang
EI der Empfangseinrichtung RX ein stilisierter Lithiumniobat
chip SUB verbunden, welcher PMD-Kompensator PMDC, Polarisati
onstransformator PT und Polarisationsstrahlteiler PBS inte
griert. Koppler KPMDC muß nicht vorhanden sein; in diesem
Fall ist PMDC direkt mit PT verbunden. Statt des integrierten
Aufbaus könnten beispielsweise auch der PMD-Kompensator PMDC
weggelassen und Polarisationstransformator PT und Polarisati
onsstrahlteiler PBS wie im Tagungsband der European Confe
rence on Optical Communications 1993, Montreux, Schweiz, S.
401-404, Beitrag WeP9.3 beschrieben aufgebaut werden. Auch
Ausführungsformen gemäß denen in den deutschen Patentanmel
dungen 198 58 148.3, 199 19 576.5 sind möglich.
Die elektrisch detektierten Signale ED1, ED2 werden Entschei
dern D1, D2 zugeleitet, welche auch die normalerweise erfor
derliche Taktrückgewinnung beinhalten und Datenausgangssigna
le DD1, DD2 ausgeben, welche im Idealfall logisch identisch
sind mit den sendeseitigen Modulationssignalen SDD1 bzw.
SDD2. Auch Spezialschaltungen entsprechend International J.
of High Speed Electronics and Systems, Band 9, 1998, No. 2
(H.-M. Rein, "Si and SiGe bipolar ICs for 10 to 40 Gb/s opti
cal-fiber TDM links") können eingesetzt werde.
Die Signale ED1, ED2 werden auch Filtern LED1 bzw. LED2 zuge
leitet. Um den Aufwand gering zu halten, kann man z. B. den
Strom an derjenigen Elektrode einer Photodiode messen, an der
das Datensignal nicht abgenommen wird. Das hat den Vorteil,
daß das Datensignal nicht verfälscht wird, und daß durch die
an der anderen Elektrode der Photodiode vorhandene kapazitive
Abblockung gegen Masse bereits wenigstens teilweise die ge
wünschte Filterung vorgenommen wird.
Filter LED1, LED2, LED12 selektieren bevorzugt Frequenzantei
le, bei denen die durch die spezielle Ausprägung der Sende
vorrichtung gemäß Fig. 1 oder 2 Interferenzerscheinungen
zwischen den Signalen OS1 und OS2 auftreten. Im Fall einer
Frequenzmodulation FM ist dies die Modulationsfrequenz (i. a.
nicht identisch mit dem Frequenzmodulationshub) MO von bei
spielsweise 1 MHz, aber auch andere Modulationsfrequenzen im
Bereich von ca. 10 Hz bis 1 GHz sind zumindest prinzipiell
geeignet. Es können auch Vielfache n.MO (n ganzzahlig) der
Modulationsfrequenz alleine oder zusammen mit ihr ausgewertet
werden. Filter LED1, LED2 werden bevorzugt als Bandpaßfilter
ausgelegt. Die Auslegung als Tiefpaßfilter mit Durchleitung
des Gleichanteils ist ebenfalls möglich, wegen der großen
Schwankungen ebendieser Gleichanteile aber i. d. R. nicht nütz
lich.
Die Ausgangssignale der Filter LED1, LED2 werden Effektiv
wert- oder Leistungsdetektoren DET1 bzw. DET2 zugeleitet.
Statt Effektivwert- oder Leistungsdetektoren können ggf. auch
Spitzenwertdetektoren und ähnliche Einrichtungen verwendet
werden. In der Regel ist anschließend an Detektoren DET1,
DET2 eine Tiefpaßfilterung mit Filtern LPF1 bzw. LPF2 notwen
dig. Die in diesen oder bereits in tiefpaßfilternden Detekto
ren DET1, DET2 konditionierten Signale L1, L2 werden Reglern
RG1, RG2 zugeleitet, deren Ausgangssignale ST1, ST2 im Sepa
rator/Detektor SD den Polarisationstransformator PT ansteu
ert. Die Regler RG1, RG2 sind so ausgelegt, daß die Signale
L1, L2 minimale Beträge annehmen, d. h., minimale Interferen
zerscheinungen zwischen OS1 und OS2 anzeigen. Damit ist opti
male Empfängerfunktion gewährleistet.
Der erfindungsgemäße, bereits beschriebene Block DR des Emp
fängers RX kann in Fällen, in denen ein Separator/Detektor
mit Polarisationsregler PT und anschließendem Polarisations
strahlteiler PBS - wie in Fig. 4 dargestellt - ausgeführt
ist, vereinfacht werden. Da Interferenzerscheinungen dann in
beiden Empfängerzweigen stets entgegengesetzt sind (gleiche
elektrische Signalpolaritäten der Empfängerzweige vorausge
setzt), wird in Fig. 5 für solche Fälle in einem Subtrahie
rer SUBED12 die Differenz zwischen den Signalen ED1, ED2 er
mittelt und diese einem wie DET1, DET2 aufgebauten Detektor
DET12 zugeleitet. Es folgt ein wie LPF1, LPF2 aufgebautes
Tiefpaßfilter LPF12 und ein Regler RG, welcher Stellsignale
ST1, ST2 erzeugt. ER ist so ausgelegt, daß Signal L12 mini
miert wird. Prinzipiell wäre ein einziges Tiefpaßfilter LED12
ausreichend; da breitbandige Subtrahierer SUBED12 jedoch auf
wendig sind, ist es i. d. R. günstiger, an den Eingängen eines
entsprechend schmalbandigeren Subtrahierers SUBED12 zunächst
Filter LED1 bzw. LED2 vorzusehen und ggf. an dessen Ausgängen
trotzdem ein weiteres, LED12, welches kaskadiert mit LED1
bzw. LED2 die gewünschte spektrale Formung ergibt.
Die Regler RG1, RG2, RG arbeiten bevorzugt nach einem Lock-
In-Verfahren und besitzen vorzugsweise Integral- oder Propor
tional-Integral-Regelglieder.
Falls die Frequenzmodulation FM durch - vorzugsweise sinus
förmige - Direktmodulation eines Halbleiterlasers erzeugt
wird, besitzen die Signale OS1, OS2 neben der gewünschten,
durch FM erzeugten differentiellen Phasenmodulation DPM, die
einen Hub (Spitzenhub in Radiant) ETA besitze, auch eine un
erwünschte Amplitudenmodulation. Diese ist von den empfänger
seitig ausgewählten Polarisationszuständen unabhängig und er
schwert daher das Einstellen der Polarisationen in PT, PT1,
PT2. In solchen Fällen kann es günstig sein, Vielfache n.OM
(n = 2, 3, 4, . . .) der Modulationsfrequenz OM auszuwerten.
Die Amplituden empfängerseitig detektierter gerader (n = 0,
2, 4, . . .) und ungerader (n = 1, 3, 5, . . .) Vielfacher n.OM
der Modulationsfrequenz OM sind proportional zu cos bzw. sin
eines statischen Differenzwinkels EPS, der empfindlich vom
Laufzeitdifferenzbetrag |DT1-DT2| abhängt. Dies erschwert die
Interferenzdetektion; insbesondere könnte, falls dieser Win
kel gleich Null ist, die Polarisationsjustage unmöglich wer
den.
Erfindungsgemäß ist es aber möglich, mindestens ein gerades
und gleichzeitig mindestens ein ungerades Vielfaches der Mo
dulationsfrequenz OM auszuwerten. Bei geeigneter Auslegung
des oder der Filter LED1, LED2, LED12 ist die jeweilige Fil
terausgangsleistung und ist/sind daher auch die Signale L1,
L2, L12 proportional zu cos^2(EPS)+sin^2(EPS) = 1, also unab
hängig von EPS. Es sei LOMn ein Leistungsübertragungsfaktor
bei der Frequenz n*OM. In einem ersten solchen Beispiel wer
den Modulationsfrequenz OM, entsprechend Bessellinie J1 (Jn =
Besselfunktion erster Gattung, n-ter Ordnung), und doppelte
Modulationsfrequenz 2.OM, entsprechend Bessellinie J2, durch
Bandpaßfilter LED1, LED2, LED12 geführt, und die Detektoren
DET1, DET2, DET12 sind Leistungsdetektoren oder Effektivwert
detektoren. Es wird LOM1.J1(ETA)^2 = LOM2.J2(ETA)^2 einge
stellt, was z. B. durch |J1(ETA)| = |J2(ETA)| mittels ETA =
2,63 sowie LOM1 = LOM2 wenigstens näherungsweise erreicht wird.
Das dieser Auslegung zugrundeliegende erfinderische Prinzip
ist, daß die detektierten - oder im Fall frequenzunabhängiger
Detektion bereits die detektierbaren - Leistungen PEVEN,
PODD, welche man durch Detektion nur der geradzahligen bzw.
nur der ungeradzahligen Vielfachen von OM im Ausgangssignal
L1, L2, L12 mißt, eine von EPS unabhängige Summe PEVEN+PODD
und übrigens auch dieselben Erwartungswerte besitzen. Es fol
gen weitere Ausführungsbeispiele entsprechend diesem Prinzip:
Es ist möglich, daß Modulationshub ETA im Laufe der Zeit Schwankungen unterworfen ist, z. B. durch Laseralterung. Um die Detektion dennoch in erster Näherung unabhängig von Dif ferenzwinkel EPS halten zu können, dürfen Signale L1, L2, L12 in erster Näherung nicht von ETA abhängen. Dies erzielt man beispielsweise durch Bandpaßfilter LED1, LED2, LED12, welche jeweils die Modulationsfrequenz OM, ihr Doppeltes 2.OM und ihr Dreifaches 3.OM passieren lassen. Die dabei erforderli chen Werte der Leistungsübertragungsfunktionen sind wenig stens näherungsweise LOM1=0,72852.LOM2 und LOM3=1,6036.LOM2, und es wird wenigstens näherungsweise ETA=3.0542 gewählt. Wie oben erwähnt, kann die Detektion bei OM Probleme bringen, so daß es günstiger sein kann, stattdessen bei 2.OM, 3.OM, 4.OM zu detektieren. Die dabei erforderlichen Werte der Lei stungsübertragungsfunktionen sind wenigstens näherungsweise LOM2=0,64066.LOM3 und LOM4=1,3205.LOM3, und es wird wenig stens näherungsweise ETA=4,2011 gewählt. Die nicht genannten Leistungsübertragungsfaktoren, im jetzigen Beispiel also LOM0, LOM1, LOM5, LOM6, LOM7, . . . für Frequenzen 0, OM, 5.OM, 6.OM, 7.OM, . . ., seien jeweils wenigstens näherungsweise gleich Null.
Es ist möglich, daß Modulationshub ETA im Laufe der Zeit Schwankungen unterworfen ist, z. B. durch Laseralterung. Um die Detektion dennoch in erster Näherung unabhängig von Dif ferenzwinkel EPS halten zu können, dürfen Signale L1, L2, L12 in erster Näherung nicht von ETA abhängen. Dies erzielt man beispielsweise durch Bandpaßfilter LED1, LED2, LED12, welche jeweils die Modulationsfrequenz OM, ihr Doppeltes 2.OM und ihr Dreifaches 3.OM passieren lassen. Die dabei erforderli chen Werte der Leistungsübertragungsfunktionen sind wenig stens näherungsweise LOM1=0,72852.LOM2 und LOM3=1,6036.LOM2, und es wird wenigstens näherungsweise ETA=3.0542 gewählt. Wie oben erwähnt, kann die Detektion bei OM Probleme bringen, so daß es günstiger sein kann, stattdessen bei 2.OM, 3.OM, 4.OM zu detektieren. Die dabei erforderlichen Werte der Lei stungsübertragungsfunktionen sind wenigstens näherungsweise LOM2=0,64066.LOM3 und LOM4=1,3205.LOM3, und es wird wenig stens näherungsweise ETA=4,2011 gewählt. Die nicht genannten Leistungsübertragungsfaktoren, im jetzigen Beispiel also LOM0, LOM1, LOM5, LOM6, LOM7, . . . für Frequenzen 0, OM, 5.OM, 6.OM, 7.OM, . . ., seien jeweils wenigstens näherungsweise gleich Null.
Der Entwurf solcher Bandpaßfilter kann schwierig sein.
Selbstverständlich ist es möglich, stattdessen mehrere oder
einzelne Bandpaßfilter LEDOMn für n.OM vorzusehen, da die
Spektrallinien des Besselspektrums mathematisch orthogonal
sind, so daß sich ihre Einzelleistungen direkt addieren las
sen, ohne Kreuzleistungsterme. Die se besitzen jeweils einen
angeschlossenen Leistungsdetektor DETOMn. Fig. 8 zeigt ent
sprechende alternative Ausführungsformen einer Filtereinheit
FE1, FE2, FE12 der Fig. 3 oder 5. Hier gilt entsprechend
dem letzen Ausführungsbeispiel n = 2, 3, 4, aber anderes aus
gewählte n sind ebenfalls möglich. Die alternativ durch Fig.
8 implementierte Filtereinheit FE12 kann auch die Subtra
hiereinheit SE enthalten, wobei sich lineare Funktionsblöcke
gemäß Kommutativ- und Distributivgesetz verschieben oder auf
teilen lassen.
Die Leistungsübertragungsfaktoren LOMn ergeben sich jeweils
durch Multiplikation des Leistungsübertragungsfaktors eines
Filters LEDOMn mit dem eines Gewichts Gn, welches Teil des
dazugehörigen Leistungsdetektors DETOMn ist oder jenem nach
geschaltet. Die nach der Gewichtung durch Gn erhaltenen Si
gnale werden in einem Addierer ADD addiert. Am Ausgang des
Tiefpaßfilters LPF1, LPF2, LPF12 ergibt sich das gewünschte
Ausgangssignal L1, L2 oder L12, welches wiederum erfindungs
gemäß von EPS und in erster Näherung von ETA unabhängig ist.
Tiefpaßfilter LPF1, LPF2, LPF12 kann auch ganz oder teilweise
in ADD und/oder Gn und/oder DETOMn implementiert sein oder
weggelassen werden.
Detektion und Addition können auch vertauscht werden. In die
sem Fall sind in Fig. 8 die Detektoren DETOMn und ggf. Ge
wichte Gn durch Durchverbindungen zu ersetzen, während hinter
dem Addierer ADD ein (in Fig. 8 bisher nicht benötigter und
deshalb bisher durch eine Durchverbindung zu ersetzender) De
tektor DET1, DET2, DET12, welcher ein Leistungs- oder Effek
tivwertdetektor ist, vorgesehen wird.
Zusätzliche Signale und Regler können wie in den Proc. 9th
European Conference on Integrated Optics (ECIO'99), April
14-16, 1999, Turin, Italien, postdeadline-paper-Band, S. 17-19
(D. Sandel et al., "Integrated-optical polarization mode dis
persion compensation for 6-ps, 40-Gb/s pulses") beschrieben
zur Regelung des PMD-Kompensators PMDC eingesetzt werden. Der
Polarisationstransformator PT ist prinzipiell ebenso aufge
baut wie der PMD-Kompensator PMDC, welcher in der gerade ge
nannten Literaturstelle näher beschrieben ist und einfach die
Kaskade mehrerer Modenwandler als Polarisationstransformato
ren darstellt. Die Steuersignale des Reglers RG werden dem
Polarisationstransformator PT zugeführt.
Durch sendeseitiges nichtideales Multiplex im sendeseitigen
Polarisationsstrahlteiler PBSS, oder durch polarisationsab
hängige Dämpfung oder Verstärkung im Lichtwellenleiter LWL
kann es zu reduzierter Orthogonalität der empfangenen opti
schen Signale OS1, OS2 kommen. Gemäß Fig. 6 und Fig. 7 ist
es in solchen Fällen günstig, nach Durchlaufen eines Lei
stungsteilers TE je einen Polarisationstransformator PT1, PT2
mit ggf. vorgeschaltetem PMD-Kompensator PMDC1, PMDC2 und
nachgeschaltetem Polarisationsstrahlteiler oder Polarisator
PBS1, PBS2 einzusetzen. Die Komponenten PMDC, KPMDC seien zu
nächst nicht vorhanden und durch Durchverbindungen ersetzt,
so daß EI direkt mit TE verbunden ist. Für den Fall linearer
Polarisationen sind die durch das Ausführungsbeispiel der
Fig. 7 erfindungsgemäß erreichten Polarisationsanpassungen in
Fig. 6 skizziert. Die empfangenen Signale OS1, OS2 sind
nicht orthogonal zueinander polarisiert. Das Signal OUT1,
welches durch PBS1 transmittiert wird, ist jedoch orthogonal
zu OS2, und OUT2, welches durch PBS2 transmittiert wird, ist
orthogonal zu OS1. Daß OS1 nicht identisch mit OUT1 polari
siert ist und OS2 nicht identisch mit OUT2 polarisiert ist,
führt zwar zu einem gewissen Signalverlust, der jedoch leich
ter zu ertragen ist als ein starkes Nebensprechen, welches
sich gemäß dem Stand der Technik dann ergäbe, wenn man OS1
identisch mit OUT1 und OS2 identisch mit OUT2 machte.
Damit sich die Einstellungen gemäß Fig. 6 ergeben, ist die
Ausführung von DR gemäß Fig. 5 nicht geeignet, es muß viel
mehr die gemäß Fig. 3 gewählt werden.
Je nach Art und Weise der Herstellung der differentiellen
Phasenmodulation zwischen OS1 und OS2 können DR und insbeson
dere LED1, LED2, LED12, DET1, DET2, DET12 noch weiter vari
iert werden. Verzichtet man bei vorhandener Laufzeitdifferenz
|DT1-DT2| auf die Frequenzmodulation FM und erzeugt die dif
ferentielle Phasenmodulation DPM durch natürliche Frequenz
schwankungen des Lasers LA, so sollten LED1, LED2, LED12 so
ausgeprägt sein, daß wesentliche Teile des entstehenden, sich
i. d. R. über mehrere MHz erstreckenden Interferenzspektrums
durchgelassen werden. Verwendet man Frequenzverschieber
PHMO1, PHMO2 oder differentielle Frequenzverschieber PHMO12
oder verschiedenfrequente Teilsender TX1, TX2, so sind LED1,
LED2, LED12 auf die entstehende Differenzfrequenz zwischen
OS1 und OS2 abzustimmen. Sind PHMO1, PHMO2 oder PHMO12 vor
handen und als (im Fall von PHMO12 differentieller) Phasen
schieber ausgeprägt, so ergibt sich im Fall sägezahnförmiger
Steuersignale (Serrodynmodulation) dieselbe Situation wie bei
Frequenzverschiebern, im Fall sinusförmiger Steuersignale je
doch ein Besselspektrum wie im Fall sinusförmiger Frequenzmo
dulation FM, dessen Detektion bereits weiter oben betrachtet
wurde.
Schließlich können durch Messung der Leistungen der Signale
ED1, ED2 oder durch Ablesen des trotz Einregelung von PT ver
bleibenden Restanteils von L12 Signale gewonnen werden, wel
che zur Überprüfung und ggf. (langsamen) Nachregelung oder
gezielten Vorverzerrung der sendeseitigen Polarisationsortho
gonalität verwendet werden. Dies ermöglicht die Optimierung
des Übertragungssystems derart, daß beispielsweise polarisa
tionsabhängige Dämpfung des Lichtwellenleiters nicht nur
nicht zu Nebensprechen führt, sondern auch zu keiner Benach
teiligung eines der optischen Signale OS1, OS2 gegenüber dem
anderen.
Auch können, z. B. durch Aufbringen weiterer Frequenzmodulati
on FM, z. B. mit einer von OM verschiedenen Frequenz, oder
durch Auswertung von Reglersignalen, Informationen gewonnen
werden, welche z. B. die adaptive Regelung eines Modulations
hubs ETA oder von Leistungsübertragungsfaktoren LOMn ermögli
chen.
Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung betreffen die Kom
bination mit Verfahren und Einrichtungen zur Kompensation von
Polarisationsmodendispersion (PMD). Minimaler optischer Auf
wand ergibt sich, wenn die Regelsignale für PMDC in Fig. 4
oder PMDC1 und PMDC2 in Fig. 7 aus den beiden elektrischen
Empfangssignalen ED1 und ED2 abgeleitet werden. Dies erfolgt
z. B. durch einfache elektrische Spektralanalyse; eine Ab
schwächung hochfrequenter Signalanteile deutet auf unkompen
sierte PMD hin und ist durch geeignete Einstellung von PMDC
zu vermeiden. Nachteilig ist hierbei, daß sich auch die Ein
stellungen von PT, PT1, PT2 auf die PMD-Kompensation auswir
ken können.
Dies kann vermieden werden, wenn vor Erreichen der polarisie
renden Elemente PBS, PBS1, PBS2 ein optisches Signal abge
zweigt und detektiert wird. Aus diesem werden dann PMD-
Verzerrungen analysiert und durch Einstellung von PMDC,
PMDC1, PMDC2 minimiert. Zu diesem Zweck sind in Fig. 4 und
7 jeweils ein Koppler KPMDC, ein daran angeschlossener Photo
detektor PDPMDC, ein Verzerrungsanalysator DANA und ein Reg
ler RPMDC vorgesehen. Im Fall eines Empfängereingangsteils
entsprechend Fig. 7 entfallen dann PMDC1, PMDC2 (und werden
durch Durchverbindungen ersetzt), und PMD-Kompensation wird
durch einen vor KPMDC liegenden PMD-Kompensator PMDC ausge
führt. Diese Art der PMD-Kompensation ist zwar prinzipiell
schon bekannt, beispielsweise aus der europäischen Patentan
meldung EP 0 909 045 A2 und aus IEEE J. Lightwave Technology,
17(1999)9, S. 1602-1616; neu ist jedoch ihre Anwendung auf
Polarisationsmultiplexsignale.
LA Laser, Sendelaser, Lasersender
FM Frequenzmodulation
PMC Koppler, polarisationserhaltender Koppler
MO1, MO2 Modulatoren
SDD1, SDD2 Modulationssignale
OS1, OS2 Optische Teilsignale
PHMO1, PHMO2 Phasenmodulator
PBSS Sendeseitiger Polarisationsstrahlteiler
PHMO12 Differentieller Phasenmodulator
DPM Differentielle Phasenmodulation
FD Frequenzdifferenz
DT1, DT2 Laufzeiten
|DT1-DT2| Laufzeitdifferenz, genauer gesagt: Betrag der Laufzeitdifferenz
TX1, TX2 Optische Sender, Sendelaser
LWL Lichtwellenleiter
RX Empfänger
EI Eingang des Empfängers
SD Separator/Detektor
SPi Regelsignale für PMD-Kompensator(en)
RPi, RP Regler für PMD-Kompensator(en)
ST1, ST2 Steuersignale für Polarisationstransformator(en)
RG1, RG2, RG Regler für Polarisationstransformator(en)
ED1, ED2 Elektrische detektierte Signale
D1, D2 Entscheider einschließlich Taktrückgewinnung, Regenerator
DR Detektor-Regler-Einheit
LED1, LED2, LED12 Tiefpaßfilter
FIO1, FIO2, FIO12 Tiefpaßgefilterte Signale
SUBED12 Subtrahierer
DET1, DET2, DET12 Detektor, Leistungsmesser, Effektivwertmesser
LPF1, LPF2, LPF12 Tiefpaßfilter
L1, L2, L12 Reglereingangssignale, welche Interferenz
anzeigen
CLi Taktsignale
DDMi Demultiplexer/Entscheider
DDij Ausgangssignale von Demultiple xer/Entscheidern
DMi analoge Demultiplexer
Dij analoge Ausgangssignale von Demultiple xern
Kij Korrelatoren
KPij Korrelationsprodukte
Lij Tiefpaßfilter
PD11, PD21 Photodioden
PBS Polarisierendes Element, Polarisationsstrahlteiler,
PBS1, PBS2 Polarisierende Elemente, Polarisatoren
PT, PT1, PT2 Polarisationstransformatoren
PMDC, PMDC1, PMDC2 Kompensatoren von Polarisationsmodendispersion
SUB, SUB1, SUB2 Substrat, Lithiumniobatsubstrat
OUT1, OUT2 Optische Signale hinter polarisierenden Elementen
TE Leistungsteiler
SUB, SUBi Substrate
x, y Koordinaten für horizontale/vertikale Po larisation
FE1, FE2, FE12 Filtereinheit
OM Modulationsfrequenz
n.OM (n = 0, 1, 2, . . .) Vielfache der Modulationsfrequenz
LOMn Leistungsübertragungsfaktoren
LEDOMn Filter für Frequenz n.OM
DETOMn Detektor, Leistungsmesser
Gn Gewichte
ADD Addierer
ED1-ED2 Differenz zwischen ED1 und ED2
SE Subtrahiereinheit
PEVEN detektierte oder detektierbare Leistung nur geradzahliger Vielfacher von OM
PODD detektierte oder detektierbare Leistung nur ungeradzahliger Vielfacher von OM
PEVEN+PODD Summe von PEVEN und PODD
KPMDC Koppler für PMD-Kompensator
PDPMDC Photodetektor für PMD-Kompensator
DANA PMD-Verzerrungsanalysator
RPMDC Regler für PMD-Kompensator
FM Frequenzmodulation
PMC Koppler, polarisationserhaltender Koppler
MO1, MO2 Modulatoren
SDD1, SDD2 Modulationssignale
OS1, OS2 Optische Teilsignale
PHMO1, PHMO2 Phasenmodulator
PBSS Sendeseitiger Polarisationsstrahlteiler
PHMO12 Differentieller Phasenmodulator
DPM Differentielle Phasenmodulation
FD Frequenzdifferenz
DT1, DT2 Laufzeiten
|DT1-DT2| Laufzeitdifferenz, genauer gesagt: Betrag der Laufzeitdifferenz
TX1, TX2 Optische Sender, Sendelaser
LWL Lichtwellenleiter
RX Empfänger
EI Eingang des Empfängers
SD Separator/Detektor
SPi Regelsignale für PMD-Kompensator(en)
RPi, RP Regler für PMD-Kompensator(en)
ST1, ST2 Steuersignale für Polarisationstransformator(en)
RG1, RG2, RG Regler für Polarisationstransformator(en)
ED1, ED2 Elektrische detektierte Signale
D1, D2 Entscheider einschließlich Taktrückgewinnung, Regenerator
DR Detektor-Regler-Einheit
LED1, LED2, LED12 Tiefpaßfilter
FIO1, FIO2, FIO12 Tiefpaßgefilterte Signale
SUBED12 Subtrahierer
DET1, DET2, DET12 Detektor, Leistungsmesser, Effektivwertmesser
LPF1, LPF2, LPF12 Tiefpaßfilter
L1, L2, L12 Reglereingangssignale, welche Interferenz
anzeigen
CLi Taktsignale
DDMi Demultiplexer/Entscheider
DDij Ausgangssignale von Demultiple xer/Entscheidern
DMi analoge Demultiplexer
Dij analoge Ausgangssignale von Demultiple xern
Kij Korrelatoren
KPij Korrelationsprodukte
Lij Tiefpaßfilter
PD11, PD21 Photodioden
PBS Polarisierendes Element, Polarisationsstrahlteiler,
PBS1, PBS2 Polarisierende Elemente, Polarisatoren
PT, PT1, PT2 Polarisationstransformatoren
PMDC, PMDC1, PMDC2 Kompensatoren von Polarisationsmodendispersion
SUB, SUB1, SUB2 Substrat, Lithiumniobatsubstrat
OUT1, OUT2 Optische Signale hinter polarisierenden Elementen
TE Leistungsteiler
SUB, SUBi Substrate
x, y Koordinaten für horizontale/vertikale Po larisation
FE1, FE2, FE12 Filtereinheit
OM Modulationsfrequenz
n.OM (n = 0, 1, 2, . . .) Vielfache der Modulationsfrequenz
LOMn Leistungsübertragungsfaktoren
LEDOMn Filter für Frequenz n.OM
DETOMn Detektor, Leistungsmesser
Gn Gewichte
ADD Addierer
ED1-ED2 Differenz zwischen ED1 und ED2
SE Subtrahiereinheit
PEVEN detektierte oder detektierbare Leistung nur geradzahliger Vielfacher von OM
PODD detektierte oder detektierbare Leistung nur ungeradzahliger Vielfacher von OM
PEVEN+PODD Summe von PEVEN und PODD
KPMDC Koppler für PMD-Kompensator
PDPMDC Photodetektor für PMD-Kompensator
DANA PMD-Verzerrungsanalysator
RPMDC Regler für PMD-Kompensator
Claims (38)
1. Verfahren für die optische Informationsübertragung
zueinander orthogonal polarisierter optischer Signale (OS1,
OS2) mittels Polarisationsmultiplex, welche in einem Empfän
ger (RX) detektiert werden, dessen Eingang (EI) in einem Se
parator/Detektor (SD) mit einem von einem Regler (RG) gesteu
erten Polarisationstransformator (PT), einem nachgeschalteten
polarisierenden Element (PBS) und diesem nachgeschalteten
Photodetektoren (PD11, PD21) zur Erzeugung elektrischer de
tektierter Signale (ED1, ED2) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Empfänger (RX) in einer Detektor-Regler-Baugruppe (DR)
ein Interferenzsignal (FIO1, FIO2, FIO12) von einem Regler
(RG1, RG2, RG) ausgewertet wird und zum Einstellen eines Po
larisationstransformators (PT1, PT2, PT) dient.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein elektrisches detektiertes Signal (ED1, ED2) durch ein
Filter (LED1, LED2, LED12) gefiltert wird, daß dessen Aus
gangssignal einem Detektor (DET1, DET2, DET12) zugeleitet
wird, der wenigstens näherungsweise den Effektivwert, die
mittlere Leistung oder den Spitzenwert bestimmt, daß ggf.
nach Tiefpaßfilterung eines Ausgangssignals eines solchen De
tektors (DET1, DET2, DET12) ein Signal (L1, L2, L12) zur Ver
fügung steht, durch welches etwaige Interferenz der optischen
Signale (OS1, OS2) in einem elektrischen detektierten Signal
(ED1, ED2) angezeigt wird und das zur Vermeidung dieser In
terferenz von einem Regler (RG1, RG2, RG), welcher einen Po
larisationstransformator (PT1, PT2, PT) ansteuert, minimiert
wird, falls dieses Signal (L1, L2, L12) mit stärker werdender
Interferenz zunimmt, oder maximiert wird, falls dieses Signal
(L1, L2, L12) mit stärker werdender Interferenz abnimmt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Separator/Detektor (SD) von getrennten Reglern (RG1,
RG2) angesteuerte getrennte Polarisationstransformatoren
(PT1, PT2) und nachgeschaltete getrennte polarisierendes Ele
mente (PBS1, PBS2) zum Empfang je eines der optischen Signale
(OS1 oder OS2) verwendet werden, daß in dieser Detektor-
Regler-Baugruppe (DR) getrennte Filter (LED1, LED2), Detekto
ren (DET1, DET2) und ggf. Tiefpaßfilter (LPF1, LPF2) zur Er
zeugung getrennter Signale (L1, L2) dienen, welche Interfe
renz dieser optischen Signale (OS1, OS2) im entsprechenden
elektrischen detektierten Signal (ED1, ED2) anzeigen und die
sen getrennten Reglern (RG1, RG2) zugeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Separator/Detektor (SD) ein von einem gemeinsamen Reg
ler (RG) angesteuerter Polarisationstransformator (PT) und
ein nachgeschaltetes polarisierendes Element (PBS), welches
als Polarisationsstrahlteiler wirken kann, zum Empfang der
optischen Signale (OS1, OS2) verwendet werden, daß in dieser
Detektor-Regler-Baugruppe (DR) ein Subtrahierer (SUBED12) die
Differenz ggf. durch getrennte Filter (LED1, LED2) gefilter
ter Anteile dieser elektrischen detektierten Signale (ED1,
ED2) bildet, diese Differenz ggf. nach Filterung durch ein
gemeinsames Filter (LED12) als ein Signal (FIO12) einem ge
meinsamen Detektor (DET12) zur Erzeugung eines gemeinsamen
Signals (L) dient, welches Interferenz dieser optischen Si
gnale (OS1, OS2) in beiden elektrischen detektierten Signal
(ED1, ED2) anzeigt und diesem gemeinsamen Regler (RG) zuge
führt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die sendeseitige Kohärenz dieser optischen Signale (OS1,
OS2) und ein Filter (LED1, LED2, LED12) der Detektor-Regler-
Baugruppe (DR) derart aneinander angepaßt werden, daß Inter
ferenzerscheinungen zwischen diesen optischen Signalen (OS1,
OS2) in einem elektrischen detektierten Signal (ED1, ED2) we
nigstens näherungsweise optimal detektiert werden, während
Rauschen in hohem Maße unterdrückt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß sendeseitig eine Frequenzdifferenz (FD) durch Verwendung zweier unterschiedlicher Lasersender (TX1, TX2) für die optischen Signale (OS1, OS2),
oder bei sendeseitiger Verwendung eines gemeinsamen Lasersen ders (LA), dessen Signal in einem Leistungsteiler (PMC) auf zwei Zweige aufgeteilt wird, dort in Modulatoren (MO1, MO2) zur Erzeugung dieser optischen Signale (OS1, OS2) moduliert wird, welche anschließend mit orthogonalen Polarisationen zu sammengeführt werden, durch einen Frequenzverschieber (PHMO1, PHMO2) für eines der optischen Signale (OS1, OS2) oder einen differentiellen Frequenzverschieber (PHMO12) dieser beiden optischen Signale (OS1, OS2), wobei solche Frequenzverschie bung auch durch als Funktion der Zeit wenigstens stückweise linear variable entsprechende Phasenverschiebung erzeugt wer den kann, erzeugt wird,
daß empfängerseitig dieses Filter (LED1, LED2, LED12) als Bandpaßfilter mit einer Mittenfrequenz wenigstens näherungs weise gleich dieser Frequenzdifferenz (FD) ausgebildet ist.
daß sendeseitig eine Frequenzdifferenz (FD) durch Verwendung zweier unterschiedlicher Lasersender (TX1, TX2) für die optischen Signale (OS1, OS2),
oder bei sendeseitiger Verwendung eines gemeinsamen Lasersen ders (LA), dessen Signal in einem Leistungsteiler (PMC) auf zwei Zweige aufgeteilt wird, dort in Modulatoren (MO1, MO2) zur Erzeugung dieser optischen Signale (OS1, OS2) moduliert wird, welche anschließend mit orthogonalen Polarisationen zu sammengeführt werden, durch einen Frequenzverschieber (PHMO1, PHMO2) für eines der optischen Signale (OS1, OS2) oder einen differentiellen Frequenzverschieber (PHMO12) dieser beiden optischen Signale (OS1, OS2), wobei solche Frequenzverschie bung auch durch als Funktion der Zeit wenigstens stückweise linear variable entsprechende Phasenverschiebung erzeugt wer den kann, erzeugt wird,
daß empfängerseitig dieses Filter (LED1, LED2, LED12) als Bandpaßfilter mit einer Mittenfrequenz wenigstens näherungs weise gleich dieser Frequenzdifferenz (FD) ausgebildet ist.
7. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß durch sendeseitige Verwendung eines gemeinsamen Lasersen ders (LA), dessen Signal in einem Leistungsteiler (PMC) auf zwei Zweige aufgeteilt wird, dort in Modulatoren (MO1, MO2) zur Erzeugung dieser optischen Signale (OS1, OS2) moduliert wird, welche anschließend mit orthogonalen Polarisationen zu sammengeführt werden,
eine differentielle Phasenmodulation (DPM) zwischen diesen beiden optischen Signalen (OS1, OS2) erzeugt wird.
daß durch sendeseitige Verwendung eines gemeinsamen Lasersen ders (LA), dessen Signal in einem Leistungsteiler (PMC) auf zwei Zweige aufgeteilt wird, dort in Modulatoren (MO1, MO2) zur Erzeugung dieser optischen Signale (OS1, OS2) moduliert wird, welche anschließend mit orthogonalen Polarisationen zu sammengeführt werden,
eine differentielle Phasenmodulation (DPM) zwischen diesen beiden optischen Signalen (OS1, OS2) erzeugt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß empfängerseitig dieses Filter (LED1, LED2, LED12) als
Bandpaßfilter mit einer Mittenfrequenz wenigstens näherungs
weise gleich der Frequenz des spektralen Maximums dieser dif
ferentiellen Phasenmodulation (DPM) wirkt.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß diese differentielle Phasenmodulation (DPM) wenigstens
näherungsweise sinusförmig mit einer Modulationsfrequenz (OM)
und einem Modulationshub (ETA) ausgeprägt ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Aufteilung in einem Leistungsteiler (PMC) und
Zusammenführung mit orthogonalen Polarisationen diese opti
schen Signale (OS1, OS2) eine Laufzeitdifferenz (|DT1-DT2|)
erfahren.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß dieser Sendelaser (LA) eine optische Frequenzmodulation
(FM) erhält.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß dieses Filter (LED1, LED2, LED12, LEDOMn (n = 0, 1, 2,
. . .)) wenigstens ein geradzahliges und wenigstens ein unge
radzahliges Vielfaches (n.OM) Modulationsfrequenz (OM) pas
sieren läßt, welche anschließend durch einen als Leistungs-
oder Effektivwertmesser arbeitenden Detektor (DET1, DET2,
DET12, DETOMn) detektiert werden, daß Leistungsanteile
(PEVEN) nur der geradzahligen und Leistungsanteile (PODD) nur
der ungeradzahligen Vielfachen (n.OM) eine von einem stati
schen Differenzphasenwinkel (EPS) zwischen den optischen Si
gnalen (OS1, OS2) unabhängige Summe (PEVEN+PODD) besitzen.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß einfache (OM) und doppelte (2.OM) Modulationsfrequenz
(OM) ausgewertet werden.
14. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß dieser Modulationshub (ETA) und Leistungsübertragungsfak
toren (LOMn) dieser Vielfachen (n.OM) so gewählt werden, daß
diese Summe (PEVEN+PODD) wenigstens in erster Näherung von
diesem Differenzphasenwinkel (EPS) und/oder Änderungen dieses
Modulationshubs (ETA) unabhängig ist.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß einfache (OM), doppelte (2.OM) und dreifache (3.OM) Modu
lationsfrequenz (OM) ausgewertet werden, daß die Quotienten
(LOM1/LOM2 bzw. LOM3/LOM2) der Leistungsübertragungsfaktoren
von einfacher (OM) zu doppelter (2.OM) und von dreifacher
(3.OM) zu doppelter (2.OM) Modulationsfrequenz (OM) wenig
stens näherungsweise gleich 0,72852 bzw. 1,6036 sind, daß
dieser Modulationshub (ETA) wenigstens näherungsweise gleich
3,0542 Radiant beträgt.
16. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß lediglich höhere Vielfache als der Gleichanteil (0.OM)
und die Modulationsfrequenz (OM) ausgewertet werden.
17. Verfahren nach Anspruch 14 oder 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß doppelte (2.OM), dreifache (3.OM) und vierfache (4.OM)
Modulationsfrequenz (OM) ausgewertet werden, daß die Quotien
ten (LOM2/LOM3 bzw. LOM4/LOM3) der Leistungsübertragungsfak
toren von doppelter (2.OM) zu dreifacher (3.OM) und von vier
facher (4.OM) zu dreifacher (3.OM) Modulationsfrequenz (OM)
wenigstens näherungsweise gleich 0,64066 bzw. 1,3205 sind,
daß dieser Modulationshub (ETA) wenigstens näherungsweise
gleich 4,2011 Radiant beträgt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß verschiedene Vielfache (n.OM) mittels getrennter Filter
(LEDOMn) selektiert werden.
19. Verfahren nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß verschiedene Vielfache (n.OM) anschließend mit als Lei
stungsmessern arbeitenden Detektoren (DETOMn) detektiert wer
den, daß die Ausgangssignale dieser Detektoren (DETOMn) in
einem Addierer (ADD) addiert werden.
20. Anordnung für die optische Informationsübertragung zuein
ander orthogonal polarisierter optischer Signale (OS1, OS2)
mittels Polarisationsmultiplex, mit einem Empfänger (RX) zur
Detektion dieser optischen Signale (OS1, OS2), dessen Eingang
(EI) in einem Separator/Detektor (SD) mit einem von einem
Regler (RG) gesteuerten Polarisationstransformator (PT), ei
nem nachgeschalteten polarisierenden Element (PBS) und diesem
nachgeschalteten Photodetektoren (PD11, PD21) zur Erzeugung
elektrischer detektierter Signale (ED1, ED2) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Empfänger (RX) eine Detektor-Regler-Baugruppe (DR) zur
Auswertung eines Interferenzsignals (FIO1, FIO2, FIO12) mit
tels eines Reglers (RG1, RG2, RG) und zum Einstellen eines
Polarisationstransformators (PT1, PT2, PT) vorgesehen ist.
21. Anordnung nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Filter (LED1, LED2, LED12) vorgesehen ist, in welchem
ein elektrisches detektiertes Signal (ED1, ED2) gefiltert
wird, daß ein Detektor (DET1, DET2, DET12) vorgesehen ist,
der wenigstens näherungsweise den Effektivwert, die mittlere
Leistung oder den Spitzenwert eines Ausgangssignals dieses
Filters (LED1, LED2, LED12) bestimmt, daß ggf. nach Tiefpaß
filterung eines Ausgangssignals eines solchen Detektors
(DET1, DET2, DET12) ein Signal (L1, L2, L12) zur Verfügung
steht, durch welches etwaige Interferenz der optischen Signa
le (OS1, OS2) in einem elektrischen detektierten Signal (ED1,
ED2) angezeigt wird, daß zur Vermeidung dieser Interferenz
ein Regler (RG1, RG2, RG), welcher, falls dieses Signal (L1,
L2, L12) mit stärker werdender Interferenz zunimmt, dieses
minimiert, oder, falls dieses Signal (L1, L2, L12) mit stär
ker werdender Interferenz abnimmt, dieses maximiert, und ein
von diesem angesteuerter Polarisationstransformator (PT1,
PT2, PT) vorgesehen sind.
22. Anordnung nach Anspruch 20 oder 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Separator/Detektor (SD) getrennte Regler (RG1, RG2),
von diesen angesteuerte getrennte Polarisationstransformato
ren (PT1, PT2) und nachgeschaltete getrennte polarisierendes
Elemente (PBS1, PBS2) zum Empfang je eines der optischen Si
gnale (OS1 oder OS2) vorhanden sind, daß in dieser Detektor-
Regler-Baugruppe (DR) getrennte Filter (LED1, LED2), Detekto
ren (DET1, DET2) und ggf. Tiefpaßfilter (LPF1, LPF2) vorgese
hen sind, daß dadurch getrennte Signale (L1, L2) vorhanden
sind, welche Interferenz dieser optischen Signale (OS1, OS2)
im entsprechenden elektrischen detektierten Signal (ED1, ED2)
anzeigen, daß diese getrennten Regler (RG1, RG2) diese ge
trennten Signale (L1, L2) als Eingangsgrößen besitzen.
23. Anordnung nach Anspruch 20 oder 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Separator/Detektor (SD) ein gemeinsamer Regler (RG),
ein von diesem Regler (RG) angesteuerter Polarisationstrans
formator (PT) und ein nachgeschaltetes polarisierendes Ele
ment (PBS), welches als Polarisationsstrahlteiler wirken
kann, vorgesehen sind und zum Empfang der optischen Signale
(OS1, OS2) verwendet werden, daß in dieser Detektor-Regler-
Baugruppe (DR) ein Subtrahierer (SUBED12) vorgesehen ist, der
die Differenz ggf. durch getrennte Filter (LED1, LED2) gefil
terter Anteile dieser elektrischen detektierten Signale (ED1,
ED2) bildet, daß ein gemeinsamer Detektor (DET12) vorgesehen
ist, welchem diese Differenz ggf. nach Filterung durch ein
gemeinsames Filter (LED12) als ein Signal (FIO12) zugeführt
wird, daß dieser gemeinsame Detektor (DET12) zur Erzeugung
eines gemeinsamen Signals (L) dient, welches Interferenz die
ser optischen Signale (OS1, OS2) in beiden elektrischen de
tektierten Signal (ED1, ED2) anzeigt und daß dieser gemeinsa
me Regler (RG) dieses gemeinsame Signal (L) als Eingangsgröße
besitzt.
24. Anordnung nach einem der Ansprüche 20 bis 23,
dadurch gekennzeichnet,
daß diese optischen Signale (OS1, OS2) eine sendeseitige Ko
härenz besitzen, und daß ein Filter (LED1, LED2, LED12) der
Detektor-Regler-Baugruppe (DR) derart ausgebildet ist, daß
Interferenzerscheinungen zwischen diesen optischen Signalen
(OS1, OS2) in einem elektrischen detektierten Signal (ED1,
ED2) wenigstens näherungsweise optimal detektiert werden,
während Rauschen in hohem Maße unterdrückt wird.
25. Anordnung nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet,
daß sendeseitig eine Frequenzdifferenz (FD) zwischen den op tischen Signalen (OS1, OS2) vorgesehen ist,
daß zu deren Erzeugung zwei unterschiedliche Lasersender (TX1, TX2) vorgesehen sind oder
daß zu deren Erzeugung ein gemeinsamer Lasersender (LA), des sen Signal in einem Leistungsteiler (PMC) auf zwei Zweige aufgeteilt wird, dort in Modulatoren (MO1, MO2) zur Erzeugung dieser optischen Signale (OS1, OS2) moduliert wird, welche anschließend mit orthogonalen Polarisationen zusammengeführt werden, vorgesehen ist sowie ein Frequenzverschieber (PHMO1, PHMO2) für eines der optischen Signale (OS1, OS2) oder ein differentieller Frequenzverschieber (PHMO12) dieser beiden optischen Signale (OS1, OS2), wobei solche Frequenzverschie bung auch durch als Funktion der Zeit wenigstens stückweise linear variable entsprechende Phasenverschiebung erzeugt wer den kann,
daß empfängerseitig dieses Filter (LED1, LED2, LED12) als Bandpaßfilter mit einer Mittenfrequenz wenigstens näherungs weise gleich dieser Frequenzdifferenz (FD) ausgebildet ist.
daß sendeseitig eine Frequenzdifferenz (FD) zwischen den op tischen Signalen (OS1, OS2) vorgesehen ist,
daß zu deren Erzeugung zwei unterschiedliche Lasersender (TX1, TX2) vorgesehen sind oder
daß zu deren Erzeugung ein gemeinsamer Lasersender (LA), des sen Signal in einem Leistungsteiler (PMC) auf zwei Zweige aufgeteilt wird, dort in Modulatoren (MO1, MO2) zur Erzeugung dieser optischen Signale (OS1, OS2) moduliert wird, welche anschließend mit orthogonalen Polarisationen zusammengeführt werden, vorgesehen ist sowie ein Frequenzverschieber (PHMO1, PHMO2) für eines der optischen Signale (OS1, OS2) oder ein differentieller Frequenzverschieber (PHMO12) dieser beiden optischen Signale (OS1, OS2), wobei solche Frequenzverschie bung auch durch als Funktion der Zeit wenigstens stückweise linear variable entsprechende Phasenverschiebung erzeugt wer den kann,
daß empfängerseitig dieses Filter (LED1, LED2, LED12) als Bandpaßfilter mit einer Mittenfrequenz wenigstens näherungs weise gleich dieser Frequenzdifferenz (FD) ausgebildet ist.
26. Anordnung nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet,
daß sendeseitig ein gemeinsamer Lasersender (LA), dessen Si gnal in einem Leistungsteiler (PMC) auf zwei Zweige aufge teilt wird, dort in Modulatoren (MO1, MO2) zur Erzeugung die ser optischen Signale (OS1, OS2) moduliert wird, welche an schließend mit orthogonalen Polarisationen zusammengeführt werden, vorgesehen ist,
daß eine differentielle Phasenmodulation (DPM) vorgesehen ist, welche zwischen diesen beiden optischen Signalen (OS1, OS2) erzeugt wird.
daß sendeseitig ein gemeinsamer Lasersender (LA), dessen Si gnal in einem Leistungsteiler (PMC) auf zwei Zweige aufge teilt wird, dort in Modulatoren (MO1, MO2) zur Erzeugung die ser optischen Signale (OS1, OS2) moduliert wird, welche an schließend mit orthogonalen Polarisationen zusammengeführt werden, vorgesehen ist,
daß eine differentielle Phasenmodulation (DPM) vorgesehen ist, welche zwischen diesen beiden optischen Signalen (OS1, OS2) erzeugt wird.
27. Anordnung nach Anspruch 26,
dadurch gekennzeichnet,
daß empfängerseitig dieses Filter (LED1, LED2, LED12) als
Bandpaßfilter mit einer Mittenfrequenz wenigstens näherungs
weise gleich der Frequenz des spektralen Maximums dieser dif
ferentiellen Phasenmodulation (DPM) ausgebildet ist.
28. Anordnung nach Anspruch 26 oder 27,
dadurch gekennzeichnet,
daß diese differentielle Phasenmodulation (DPM) wenigstens
näherungsweise sinusförmig mit einer Modulationsfrequenz (OM)
und einem Modulationshub (ETA) ausgeprägt ist.
29. Anordnung nach einem der Ansprüche 26 bis 28,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Laufzeitdifferenz (|DT1-DT2|) vorgesehen ist zwi
schen Aufteilung in einem Leistungsteiler (PMC) und Zusammen
führung mit orthogonalen Polarisationen diese optischen Si
gnale (OS1, OS2).
30. Anordnung nach Anspruch 29,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine optische Frequenzmodulation (FM) vorgesehen ist, die
dieser Sendelaser (LA) erhält.
31. Anordnung nach einem der Ansprüche 26 bis 30,
dadurch gekennzeichnet,
daß dieses Filter (LED1, LED2, LED12, LEDOMn (n = 0, 1, 2,
. . .)) wenigstens ein geradzahliges und wenigstens ein unge
radzahliges Vielfaches (n.OM) Modulationsfrequenz (OM) pas
sieren läßt, welche anschließend durch einen als Leistungs-
oder Effektivwertmesser arbeitenden Detektor (DET1, DET2,
DET12, DETOMn) detektiert werden, daß Leistungsanteile
(PEVEN) nur der geradzahligen und Leistungsanteile (PODD) nur
der ungeradzahligen Vielfachen (n.OM) eine von einem stati
schen Differenzphasenwinkel (EPS) zwischen den optischen Si
gnalen (OS1, OS2) unabhängige Summe (PEVEN+PODD) besitzen.
32. Anordnung nach Anspruch 31,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Detektor-Regler-Baugruppe (DR) zur Auswertung von
einfacher (OM) und doppelter (2.OM) Modulationsfrequenz (OM)
ausgebildet sind.
33. Anordnung nach Anspruch 31,
dadurch gekennzeichnet,
daß diese Summe (PEVEN+PODD) durch Wahl dieses Modulations
hubs (ETA) und der Leistungsübertragungsfaktoren (LOMn) die
ser Vielfachen (n.OM) wenigstens in erster Näherung von die
sem Differenzphasenwinkel (EPS) und/oder Änderungen dieses
Modulationshubs (ETA) unabhängig ausgebildet ist.
34. Anordnung nach Anspruch 33,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Detektor-Regler-Baugruppe (DR) zur Auswertung von
einfacher (OM), doppelter (2.OM) und dreifacher (3.OM) Modu
lationsfrequenz (OM) ausgebildet ist, daß die Quotienten
(LOM1/LOM2 bzw. LOM3/LOM2) der Leistungsübertragungsfaktoren
von einfacher (OM) zu doppelter (2.OM) und von dreifacher
(3.OM) zu doppelter (2.OM) Modulationsfrequenz (OM) wenig
stens näherungsweise gleich 0,72852 bzw. 1,6036 sind, daß
dieser Modulationshub (ETA) wenigstens näherungsweise gleich
3,0542 Radiant beträgt.
35. Anordnung nach Anspruch 34,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Detektor-Regler-Baugruppe (DR) zur Auswertung ledig
lich höherer Vielfacher als Gleichanteil (0.OM) und Modulati
onsfrequenz (OM) ausgebildet ist.
36. Anordnung nach Anspruch 33 oder 35,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Detektor-Regler-Baugruppe (DR) zur Auswertung von
doppelter (2.OM), dreifacher (3.OM) und vierfacher (4.OM) Mo
dulationsfrequenz (OM) ausgebildet ist, daß die Quotienten
(LOM2/LOM3 bzw. LOM4/LOM3) der Leistungsübertragungsfaktoren
von doppelter (2.OM) zu dreifacher (3.OM) und von vierfacher
(4.OM) zu dreifacher (3.OM) Modulationsfrequenz (OM) wenig
stens näherungsweise gleich 0,64066 bzw. 1,3205 sind, daß
dieser Modulationshub (ETA) wenigstens näherungsweise gleich
4,2011 Radiant beträgt.
37. Anordnung nach einem der Ansprüche 31 bis 36,
dadurch gekennzeichnet,
daß getrennte Filter (LEDOMn) vorgesehen sind, in welchen
verschiedene Vielfache (n.OM) selektiert werden.
38. Anordnung nach Anspruch 37,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Leistungsmesser arbeitende Detektoren (DETOMn) vorge
sehen sind, in welchen diese Vielfachen (n.OM) anschließend
detektiert werden, daß ein Addierer (ADD) vorgesehen ist, in
welchem die Ausgangssignale dieser Detektoren (DETOMn) ad
diert werden.
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---|---|---|---|
DE2000119932 DE10019932A1 (de) | 2000-04-20 | 2000-04-20 | Verfahren und Anordnung für die optische Informationsübertragung mittels Polarisationsmultiplex |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1298826A2 (de) * | 2001-09-28 | 2003-04-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Übertragung von mindestens einem ersten und zweiten Datensignal im Polarisationsmultiplex in einem optischen Übertragungssystem |
DE102005046380A1 (de) * | 2005-09-28 | 2007-04-05 | Siemens Ag | Verfahren zum Korrigieren der durch polarisationsabhängige Verluste verursachten Leistungspegelschwankungen eines optischen Signals, Sendeeinrichtung, Empfangseinrichtung und optisches System zur Bestimmung polarisationsabhängiger Verluste |
-
2000
- 2000-04-20 DE DE2000119932 patent/DE10019932A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
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EP1298826A3 (de) * | 2001-09-28 | 2006-01-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Übertragung von mindestens einem ersten und zweiten Datensignal im Polarisationsmultiplex in einem optischen Übertragungssystem |
DE102005046380A1 (de) * | 2005-09-28 | 2007-04-05 | Siemens Ag | Verfahren zum Korrigieren der durch polarisationsabhängige Verluste verursachten Leistungspegelschwankungen eines optischen Signals, Sendeeinrichtung, Empfangseinrichtung und optisches System zur Bestimmung polarisationsabhängiger Verluste |
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