DE60024208T2

DE60024208T2 - Verbesserter Verzerrungsanalysator für eine Vorrichtung zur Kompensation der Polarisationsmodendispersion erster Ordnung (PMD)

Info

Publication number: DE60024208T2
Application number: DE60024208T
Authority: DE
Inventors: Daniel A. Lakewood Fishman; Fred L. Heismann; David L. Little Silver Wilson
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1999-12-16
Filing date: 2000-12-08
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2020-12-09
Also published as: EP1109338A2; EP1494373B1; JP2001211120A; DE60026626D1; DE60026626T2; EP1494373A3; CA2327709A1; EP1109338B1; US20020051619A1; US6330375B1; DE60024208D1; US6411750B1; EP1494373A2; CA2327709C; CN1309305A; EP1109338A3

Description

Erfindungsgebiet
Die Erfindung betrifft optische Übertragungssysteme und betrifft insbesondere die Behandlung einer sogenannten Polarisationsmodendispersion in solchen Systemen.
Allgemeiner Stand der Technik
Eine Polarisationsmodendispersion (PMD) tritt in einer optischen Faser infolge einer kleinen restlichen Doppelbrechung auf, die durch asymmetrische interne Beanspruchung sowie zufällige Polarisationskopplung aufgrund von auf die Faser wirkenden externen Kräften in den Faserkern eingeführt wird. Es ist wohlbekannt, daß die PMD die Übertragung eines Signals in einem faseroptischen Netz stark beeinträchtigen kann. Dies ist besonders bei modernen digitalen Lichtwellensystemen der Fall, die mit Bitraten von mindestens 10 Gb/s pro übertragenem Wellenlängenkanal arbeiten.
Aus dem am 27.7.1999 an D. A. Fishman et al. erteilten US-Patent Nr. 5,930,414 sind verschiedene Vorrichtungen bekannt zum Abmildern von Signalbeeinträchtigungen aufgrund von PMD. Eine derartige Vorrichtung verwendet ein variables optisches Doppelbrechungselement, das zwischen mindestens zwei auswählbaren zueinander orthogonalen Polarisationszuständen, d.h. den "Polarisationsgrundzuständen" (PSP – Principal States of Polarization) in der Übertragungsfaser eine differenzielle optische Zeitverzögerung einführt. Ein an den Ausgang des variablen Doppelbrechungselements gekoppelter optischer Verzerrungsanalysator erzeugt ein Steuersignal für dieses Element.
Die in 4 des angeführten '414-Patents gezeigte Kompensationsvorrichtung erzeugt eine kontinuierlich variable differenzielle Gruppenverzögerung (DGD – Differential Group Delay) zwischen zwei Polarisationsgrundzuständen, um die PMD erster Ordnung in der Übertragungsfaser zu kompensieren. Ein Unterschied zwischen dieser Anordnung und der in 1 des erwähnten '414-Patents gezeigten Zeitverzögerungsleitung liegt darin, daß die PSPs des variablen Doppelbrechungselements in der Vorrichtung von 4 des '414-Patents frequenzabhängig ist. Solche Frequenzabhängigkeit (die ein wichtiger Aspekt eines sogenannten PMD-Effekts zweiter Ordnung ist) kann in dem optischen Signal zu übermäßiger Verzerrung führen, da die PMD erster Ordnung in der Faser nur über eine bestimmte optische Bandbreite hinweg kompensiert werden kann. Zudem kann die PMD in bestimmten Teilen des optischen Spektrums sogar zunehmen.
Signalverzerrung, die durch den PMD-Effekt zweiter Ordnung in herkömmlichen digitalen optischen NRZ-(non-return-to-zero)- und RZ-(return-to-zero)-Signalen verursacht wird, kann im elektrischen Spektrum des empfangenen optischen Signals als ein schmalbandiger "Ton" von Spektralenergie bei den bestimmten Frequenzen bezogen auf die Signalbitrate beobachtet werden, (z.B. 10 GHz für NRZ- und 20 GHz für RZ-Signale).
Kurze Darstellung der Erfindung
Die durch PMD-Effekte zweiter Ordnung in einem variablen Doppelbrechungselement einer PMD-Kompensationsvorrichtung verursachte Verzerrung wird erheblich reduziert, indem das an das variable Doppelbrechungselement angelegte Steuersignal so modifiziert wird, daß das optische Signal eine minimale PMD zweiter Ordnung erfährt. Insbesondere wird das von dem Verzerrungsanalysator von 2 oder 8 des oben erwähnten '414-Patents erzeugte Steuersignal modifiziert, indem von dem Steuersignal auf gewichtete Weise das Ausgangssignal eines Bandpaßfilters subtrahiert wird, das auf den von dem Verzerrungs analysator ausgegebenen schmalbandigen Ton abgestimmt ist. Das entstehende modifizierte Signal V_f wird dann an die Polarisationscontroller in dem variablen Doppelbrechungselement angelegt, um das Niveau der Verzerrung, das infolge des oben erwähnten Effekts zweiter Ordnung auftritt, zu reduzieren. Das modifizierte Signal Vf insbesondere bewirkt, daß der PMD-Kompensator an einem Punkt arbeitet, wo die Verzerrungen zweiter Ordnung insgesamt sowohl in der Übertragungsfaser als auch dem PMD-Kompensator minimal sind. Das erfindungsgemäße Merkmal orientiert insbesondere die PSPs des Kompensators, eine etwaige PMD-Verzerrung zweiter Ordnung zu verschieben, die möglicherweise von der Übertragungsfaser erzeugt wird. Das heißt, der Effekt zweiter Ordnung wird von der von der Übertragungsfaser erzeugten Verzerrung subtrahiert, anstatt zu ihr addiert zu werden.
Diese und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung, den entsprechenden Zeichnungen und den anschließenden Ansprüchen dargelegt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Es zeigen:
1 in Blockschaltbildform ein veranschaulichendes System nach dem Stand der Technik, in dem die Prinzipien der Erfindung praktiziert werden können;
2 ein Blockschaltbild eines weiteren veranschaulichenden Verzerrungsanalysators, der dazu verwendet werden kann, ein Rückkopplungssignal für den PMD-Kompensator von 1 herzuleiten;
3 ein Blockschaltbild eines verbesserten Verzerrungsanalysators; und
4 ein Blockschaltbild eines weiteren verbesserten Verzerrungsanalysators.
Ausführliche Beschreibung
Aus Gründen der Deutlichkeit und Kontinuität wird das erfindungsgemäße Merkmal im Kontext des Kompensationssystems erörtert, das aus dem oben erwähnten US-Patent Nr. 5,930,414 bekannt ist, das durch Bezugnahme hier aufgenommen ist.
Die Polarisationsmodendispersion (PMD) tritt in Einmodenfasern infolge einer restlichen Doppelbrechung im Faserkern und Kopplung einer Zufallspolarisation an verschiedenen Punkten entlang der Faser auf.
Es ist wohlbekannt, daß es für jede optische Frequenz ω = ω₀ zwei orthogonale Polarisationszustände gibt, die üblicherweise als die Polarisationsgrundzustände (PSP) bezeichnet werden. Ein sich durch eine Faser ausbreitendes optisches Signal erfährt keinen signifikanten Umfang an differentieller zeitlicher Verzögerung, wenn es mit einem der beiden PSPs polarisiert ist.
Es versteht sich, daß eine differenzielle Gruppenverzögerung τ_f zwischen den beiden PSPs der Faser auftritt. Die differenzielle Gruppenverzögerung (DGD), die ein optisches Signal infolge der Ausbreitung durch eine optische Faser erfährt, kann kompensiert werden durch Einführen eines entgegengesetzten, aber gleichen Ausmaßes an differenzieller Zeitverzögerung τ_c = –τ_f am Ausgang der Faser. Ohne weiteres kann dies unter Verwendung eines optischen Elements geschehen, das die in dem oben erwähnten Patent offenbarten Polarisationscharakteristiken aufweist.
Die PMD in einer Faser kann sich mit der Zeit und/oder mit Änderungen bei der optischen Frequenz ändern. Eine Änderung bei der PMD kann Änderungen in den entsprechenden PSPs sowie Änderungen in der DGD τ_f enthalten, was kompensiert werden kann, indem das Ausmaß und die Orientierung der Doppelbrechung in dem Kompensator variiert wird, um die DGD in der Faser adaptiv zu kompensieren. Ein adaptiver Kompensator mit variabler Doppelbrechung kann ohne weiteres realisiert werden, indem ein Polarisationstransformator, beispielsweise der in dem an F. L. Heismann am 18.5.1993 erteilten US-Patent Nr. 5,212,743 (das hier durch Bezugnahme aufgenommen ist) beschriebene Polarisationstransformator, in Reihe mit einem Element angeordnet wird, das eine variable lineare Doppelbrechung erzeugt. Eine derartige variable Doppelbrechung kann erzeugt werden durch Aufteilen des Signals am Ausgang des Polarisationstransformators in zwei orthogonale lineare Polarisationszustände entsprechend den beiden PSPs der Faser und Verzögern eines der beiden Polarisationszustände mit einer variablen Zeitdauer τ_c unter Verwendung einer jeweiligen Zeitverzögerungsleitung 50 (wie etwa beispielsweise der Polarisationsmodendispersionsemulator, Modell PE3, erhältlich von JDS Fitel Inc.), wie in 1 des oben erwähnten '414-Patents gezeigt.
Eine weitere Möglichkeit zum Erzeugen einer derartigen Doppelbrechung ist in 1 dargestellt. Diese Ausführungsform enthält zwei fast identische Sektionen von Einmodenfasern 435 und 445 mit hoher Doppelbrechung, die zwischen Lichtsignalen, die entlang der langsamen und schnellen optischen Achse der beiden Fasern polarisiert sind, feste differentielle Zeitverzögerungen τ₁ bzw. τ₂ erzeugen. (Die Fasern 435 und 445 können beispielsweise die SM15-P-8/125-Faser sein, die von Fujikura Co. erhältlich ist, mit einer zeitlichen Verzögerung von etwa 1,4 ps/m). Ein zwischen den Fasern 435 und 445 eingesetzter zweiter Polarisationstransformator 440 steuert effektiv den Winkel θ_c zwischen der schnellen Achse der Faser 435 und der Faser 445. Die von den Fasern 435 und 445 erzeugte entstehende differentielle Zeitverzögerung τ_c kann wie folgt ausgedrückt werden:
die zwischen einem Mindestwert von |τ₁ – τ₂| und einem Höchstwert von (τ₁ + τ₂) kontinuierlich verändert werden kann.
Wenn die im Polarisationstransformator 430 erzeugte Polarisationstransformation und die von den Fasern 435 und 445 und dem Polarisationstransformator 440 erzeugte differentielle Zeitverzögerung auf die in dem oben erwähnten '414-Patent beschriebene Weise ordnungsgemäß eingestellt werden, dann wird ein vom Kompensator 425 ausgegebenes Signal frei von den Verzerrungen sein, die von den in der Übertragungsfaser 420 auftretenden differentiellen Gruppenverzögerungen verursacht werden.
Ein Rückkopplungssignal wird zum Steuern der Polarisationstransformation im Polarisationstransformator 430 (d.h. der Orientierung der variablen Doppelbrechung) sowie der variablen differenziellen Zeitverzögerung verwendet, die von den beiden Fasern 435 und 445 mit hoher Doppelbrechung und dem Polarisationstransformator 440 erzeugt wird. Das gewünschte Rückkopplungssignal kann am Ausgang des Kompensators 425 erzeugt werden, indem das Ausmaß der Impulsverzerrung überwacht wird, das auf die differentielle Zeitverzögerung zurückzuführen ist, die in einem optischen Signal vorliegt, nachdem es sich durch den Kompensator 425 ausgebreitet hat.
Man beachte, daß nur ein Rückkopplungssignal 471 benötigt wird, um die Polarisationstransformation und die differentielle Verzögerung τ_c gleichzeitig einzustellen, um eine minimale Verzerrung in dem Signal zu erreichen, das der Kompensator 425 über den herkömmlichen Signalabgriff 485 an einen optischen Empfänger 490 ausgibt, wie in 1 gezeigt und wie unten erörtert wird.
Insbesondere wird ein Teil des Signals, das der Kompensator 425 ausgibt, über einen optischen Abgriff 485 an einen zu einem Hochgeschwindigkeitsfotodetektor 455 führenden Weg 487 geliefert, bei dem es sich beispielsweise um den Wideband Lightwave Converter Modell 11982 von Hewlett Packard Co. mit einer elektrischen Bandbreite handeln kann, die zumindest gleich der Informationsbandbreite des vom optischen Sender 410 übertragenen modulierten optischen Signals ist. Der Rest des Signals wird an den zum Empfänger 490 führenden Weg 486 geliefert. Der Fotodetektor 455 konvertiert das digitale Hochgeschwindigkeitsinformationssignal, das auf ein optisches Trägersignal moduliert war, in ein elektrisches Signal. Das elektrische Signal wird dann von einem herkömmlichen Verstärker 460 verstärkt und an den elektrischen Verzerrungsanalysator 470 gekoppelt, der die Verzerrung im verstärkten Fotostrom mißt und das verstärkte Ergebnis in eine an den Weg 471 gelieferte Spannung V_f konvertiert, die proportional zur Verstärkung ist. Beispielsweise erreicht die Spannung V_f einen Maximalwert, wenn das optische Signal frei von Verzerrung aufgrund von PMD erster Ordnung ist, d.h., wenn die kombinierte differentielle Zeitverzögerung der optischen Faser 420 und des Kompensators 425 im wesentlichen gleich null ist.
Wenn die DGD in der Übertragungsfaser auf Werte unter einem Maximalwert τ_max begrenzt wird, dann kann die Verzerrung in dem optischen Signal quantifiziert werden, indem einfach die Amplitude des empfangenen elektrischen Signals einer bestimmten Frequenz f ≤ 1/(2τ_max) gemessen wird. Die Amplitude dieses Signals kann dann als Rückkopplungssignal verwendet werden, um die Orientierung und das Niveau der DGD automatisch einzustellen, die im PMD-Kompensator 425 erzeugt wird, so daß das Rückkopplungssignal maximiert wird.
Die obige Anforderung, die für die Gesamt-DGD festgesetzt ist, die in ein Übertragungssystem eingefügt werden kann, nämlich τ_total ≤ τ_max, kann das Ausmaß τ_f der DGD begrenzen, das in einer optischen Übertragungsfaser kompensiert werden kann, etwa τ_total ≤ 2τ_f. Wenn beispielsweise in einem digitalen 10 Gbps-Übertragungssystem die Amplitude des empfangenen elektrischen Signals bei 5 GHz gemessen wird, dann sollte τ_f immer kleiner als 50 ps sein. Ansonsten kann das Rückkopplungssignal, das als Funktion der Amplitude der 5 GHz-Komponente erzeugt wird, möglicherweise in dem Sinne doppeldeutig sein, daß es schwierig ist zu bestimmen, um welches Ausmaß und in welcher Richtung die Polarisationstransformation und die differentielle Zeitverzögerung τ_c eingestellt werden müssen, um einen Wert τ_total = 0 zu erhalten, was beispielsweise auftreten kann, wenn die Amplitude des Rückkopplungssignals für zwei verschiedene Werte von τ_total gleich ist, und was dazu führen kann, daß fehlerhafte Einstellungen bei der Orientierung und dem Niveau der differentiellen Zeitverzögerung im PMD-Kompensator 425 erzeugt werden.
Ein "unzweideutiges" Rückkopplungssignal (d.h. ein Signal, das ein eindeutiges Maß von τ_total ist), kann erzeugt werden, ohne das Niveau der Kompensation zu begrenzen, die auf die DGD angewendet werden kann, indem die Amplitude von mehreren Frequenzkomponenten gemessen wird, die in dem sich durch eine optische Faser ausbreitenden optischen Informationssignal enthalten sind. Eine veranschaulichende Ausführungsform eines Kompensators, die die Amplituden von im wesentlichen dem ganzen empfangenen elektrischen Frequenzspektrum unter Verwendung eines breitbandigen elektrischen Leistungsdetektors analysiert, ist in 1 gezeigt. Der breitbandige elektrische Leistungsdetektor 495, der beispielsweise der von Hewlett Packard Co. erhältliche Diodendetektor 8474 sein kann, konvertiert insbesondere solche Amplituden in eine einzelne Rückkopplungsspannung V_f, die proportional zum Integral der Amplituden (Leistungspegel) von im wesentlichen dem ganzen elektrischen Hochfrequenzspektrum ist.
Wie oben erwähnt erzeugt die in 1 dargestellte Kompensationsanordnung eine kontinuierlich variable differentielle Gruppenverzögerung (DGD), um DGD erster Ordnung zu kompensieren. Wie ebenfalls oben erwähnt besteht ein Unterschied zwischen dieser Kompensationsanordnung und der in 1 des oben erwähnten US-Patents Nr. 5,930,414 gezeigten differentiellen Zeitverzögerungsleitung darin, daß die Kompensationssektion, die durch Fasern 435 und 445 mit hoher Doppelbrechung und den Polarisationstransformator 440 von 1 hier gebildet wird, Polarisationsgrundzustände (PSPs) aufweisen, die stark mit der optischen Frequenz variieren. Eine solche Frequenzabhängigkeit (die ein Aspekt eines sogenannten PMD-Effekts zweiter Ordnung ist) kann das optische Signal im Kompensator verzerren, da die in der Faser erfahrene DGD nur über einen bestimmten optischen Frequenzbereich hinweg beseitigt werden kann. Zudem kann die DGD in bestimmten Teilen des Spektrums sogar zunehmen.
Es hat sich herausgestellt, daß für herkömmliche intensitätsmodulierte optische Signale der PMD-Effekt zweiter Ordnung im elektrischen Bereich durch das Auftreten eines schmalbandigen "Tons" von Spektralenergie bei der entsprechenden Frequenz der Signalbitrate beobachtet werden kann, d.h. etwa 10 GHz für NRZ-(non-return-to-zero)-formatierte digitale Signale bei einer Bitrate von 10 Gb/s und bei 20 GHz für RZ-(return-to-zero)-formatierte Signale bei 10 Gb/s. Somit kann die von diesem PMD-Effekt zweiter Ordnung verursachte Verzerrung unter Verwendung eines Verzerrungsanalysators mit einem elektrischen Filter der in 2 und 8 des oben erwähnten '414-Patents gezeigten Typs beobachtet werden, der so modifiziert ist, daß er eine Bandpaßcharakteristik bei der Bitratenfrequenz aufweist.
Es hat sich weiterhin herausgestellt, daß die durch PMD zweiter Ordnung verursachten Verzerrungseffekte behandelt werden können, indem die Ausgabe eines auf den schmalbandigen Ton abgestimmten Bandpaßfilters auf gewichtete Weise von dem von dem Verzerrungsanalysator von 2 (hier) ausgegebenen Signal subtrahiert wird. Das entstehende modifizierte Signal V_f wird dann an den Kompensator angelegt, um das Verzerrungsniveau zu reduzieren, das infolge des oben erwähnten PMD-Effekts zweiter Ordnung entsteht. Das modifizierte Signal V_f insbesondere bewirkt, daß der Kompensator zu einem Punkt bewegt (schwankt), der das Gebiet der korrekten DGD- und PSP-Ausrichtung auf den Spektralbereich maximaler Verzerrung in dem optischen Signal zentriert, wodurch die Effekte der PMD zweiter Ordnung reduziert werden. Die erfindungsgemäße Verbesserung orientiert auch die PSPs des Kompensators, damit eine etwaige PMD-Verzerrung zweiter Ordnung, die ein Signal in der Übertragungsfaser möglicherweise erfährt, so verschoben wird, daß die in dem Kompensator erzeugte PMD zweiter Ordnung von der in der Übertragungsfaser erfahrenen PMD-Verzerrung zweiter Ordnung subtrahiert wird, anstatt zu dieser addiert zu werden.
3 zeigt eine veranschaulichende Ausführungsform eines modifizierten Verzerrungsanalysators, der das oben erwähnte modifizierte Steuersignal V_f erzeugt, bei der der Verstärker 460 ein verstärktes elektrisches Signal an den Verzerrungsanalysator liefert, wie oben beschrieben. Eine herkömmliche 3-Wege-Weiche 810 teilt das verstärkte Signal in drei Signale auf, die jeweils an den breitbandigen Leistungsdetektor 820, das Tiefpaßfilter 825 und das Bandpaßfilter 840 angelegt werden. Der Detektor 820 läßt auf herkömmliche Weise ein Signal (zum Beispiel einen Spannungspegel proportional zur Leistung im ganzen Frequenzspektrum des Signals) zu einem Addiererport 851 einer herkömmlichen Summierschaltung 850 durch. Das Tiefpaßfilter 825 andererseits filtert das elektrische Signal und gestattet, daß nur der Teil des Frequenzspektrums unter zum Beispiel 2,5 GHz zum Detektor 830 durchkommt. Das den Detektor 830 erregende Signal wird dann an den Addiererport 852 der Summierschaltung 850 angelegt. Das Bandpaßfilter 840 insbesondere filtert das Signal, das es von der 3-Wege-Weiche 810 empfängt und läßt nur jene Signale innerhalb eines vorbestimmten Spektrums von Signalen durch, zum Beispiel ein bei 10 GHz zentriertes ein-GHz-Band. Das das Filter 840 erregende Signal wird dann über den Detektor 845 an einen negativen Port 853 der Summierschaltung 850 angelegt. Die Summierschaltung 850 subtrahiert das Signal, das sie über den Port 853 empfängt, auf herkömmliche Weise von der Summer der Signale, die sie über die Ports 851 und 852 empfängt. Der Verzerrungsanalysator gibt somit ein Rückkopplungssignal V_f aus, das das Spektrum um das vorbestimmte Spektrum von Signalen herum, zum Beispiel um 10 GHz, negativ hervorhebt. Eine derartige Hervorhebung bewirkt, daß der Kompensator, zum Beispiel der Kompensator 425 von 1, sich auf die oben erwähnte schwankende Weise adaptiert, um die Frequenztöne, die infolge des PMD-Effekts zweiter Ordnung auftreten, im wesentlichen zu eliminieren, alles gemäß einem Aspekt der Erfindung.
Die Rückkopplungsspannung V_F, ausgedrückt durch die in dem oben erwähnten Patent Nr. 5,930,414 gezeigte Gleichung (9), sowie die von dem Verzerrungsanalysator von 3 erzeugte modifizierte Rückkopplungsspannung V_f können durch das Vorliegen eines polarisationsabhängigen Verlusts (PDL) reduziert werden, der im PMD-Kompensator 425 erzeugt wird (z.B. in den Polarisationstransformatoren). Die Rückkopplungsspannung V_f wird von zwei Stufen einer quadratischen Gleichrichtung (d.h. optisch-zu-HF und HF-zu-niedrige Frequenz) hergeleitet und ist deshalb proportional zu dem Quadrat der insgesamt empfangenen optischen Leistung. Es wurde erkannt, daß das Dividieren der Rückkopplungsspannung durch das Quadrat der vom Fotodetektor 455 empfangenen mittleren optischen Leistung die nachteiligen Effekte des polarisationsabhängigen Verlusts im Kompensator 425 wesentlich verringert und dadurch ein höheres Niveau an PMD-Kompensation erzeugt.
Eine derartige Präzision kann gemäß einem Aspekt der Erfindung durch den Einsatz der in 4 gezeigten veranschaulichenden Schaltungsanordnung erzielt werden, bei dem eine Frequenzweiche 1005 auf herkömmliche Weise das vom Hochgeschwindigkeitsfotodetektor 455 (auch in 1 gezeigt) ausgegebene elektrische Signal in Hochfrequenz-(AC) und Niederfrequenz-(DC)-Komponenten zerlegt. Bei einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung kann die Weiche 1005 beispielsweise aus einer oder mehreren herkömmlichen Transimpedanz-LC-Schaltungen gebildet sein. Die Hochfrequenzkomponenten, die Informationen hinsichtlich der Verzerrung in den digitalen Hochgeschwindigkeitssignalen enthalten, werden nach einer fakultativen Verstärkung an den Verzerrungsanalysator 1010 geliefert, der beispielsweise entweder der Verzerrungsanalysator von 2 oder 3 sein kann. Die Niederfrequenz-(DC)-Komponenten mit Pegeln, die zu der empfangenen mittleren optischen Leistung proportional sind, werden an eine herkömmliche analoge Quadrierschaltung 1020 angelegt. (Bei einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung kann der Quadrierer 1020 beispielsweise ein analoger Multiplizierer mit zwei miteinander verbundenen Eingängen sein). Das Signal am Ausgang des Quadrierers 1020 wird dann an den Nenneranschluß D des herkömmlichen analogen Teilers 1030 angelegt. Die Rückkopplungsspannung V_fo vom Verzerrungsanalysator 1010 wird dann an den Zähleranschluß (N) der Teilerschaltung 1030 angelegt. Der resultierende Quotient wird dann an den Ausgang des Teilers 1030 als das Rückkopplungssignal V_f angelegt, das durch die empfangene optische Leistung normiert worden ist, um die Effekte optischer Leistungsfluktuationen aufgrund von PDL zu beseitigen.
Eine Reduzierung bei der Reaktion auf unerwünschte polarisationsabhängige Verlusteffekte, die im PMD-Kompensator 425 auftreten, und eine Reduzierung bei dem erforderlichen Dynamikbereich der Steuerschaltung für die automatischen Polarisationstransformatoren zählen zu den Vorteilen, die man durch die oben beschriebenen erfindungsgemäßen Merkmale erhält.
Das oben Gesagte ist für die Grundlagen der Erfindung lediglich veranschaulichend. Der Fachmann ist in der Lage, sich zahlreiche Anordnungen auszudenken, die zwar nicht explizit hier gezeigt oder beschrieben sind, aber dennoch die Erfindung verkörpern. Auf der Basis des oben Gesagten wäre es beispielsweise für den Fachmann offensichtlich, daß Effekte von PMD von noch höheren Ordnungen behandelt werden könnten, indem lediglich der Kompensator, z.B. der Kompensator 425, so erweitert wird, daß er zusätzliche Sektionen von Fasern mit hoher Doppelbrechung und Polarisationstransformatoren, soweit benötigt, enthält.

Claims

Kompensator (425) zum Kompensieren der Effekte der in einer optischen Übertragungsfaser (420) mit Polarisationsgrundzuständen auftretenden Polarisationsmodusdispersion (PMD), wobei der Kompensator folgendes umfaßt: eine Vorrichtung (430, 435, 440, 445), die dafür ausgelegt ist, ein von der optischen Übertragungsfaser empfangenes optisches Eingangssignal zu verarbeiten und ein optisches Ausgangssignal (486) mit kompensiertem PMD-Effekten zu erzeugen; und einen Verzerrungsanalysator (455, 470), der dafür ausgelegt ist, ein Verzerrungssignal (471) entsprechend einer Verzerrung in einem optischen Rückkopplungssignal (487) entsprechend dem optischen Ausgangssignal zu erzeugen, wobei die Vorrichtung ihre Verarbeitung des optischen Eingangssignals auf der Basis des Verzerrungssignals einstellt, um die Kompensation von PMD-Effekten im optischen Ausgangssignal zu ändern, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzerrungsanalysator folgendes umfaßt: einen mit Konverter (455, 810), der dafür ausgelegt ist, das optische Rückkopplungssignal zu konvertieren und in ein erstes, zweites, und drittes elektrisches Signal aufzuteilen; eine erste Analysatorsektion (820), die dafür ausgelegt ist, das ganze Spektrum des ersten elektrischen Signals durchzulassen; eine zweite Analysatorsektion (825, 830), die dafür ausgelegt ist, nur den Abschnitt des ganzen Spektrums des zweiten elektrischen Signals durchzulassen, der unter einer vorbestimmten Frequenz liegt; eine dritte Analysatorsektion (850, 845), die dafür ausgelegt ist, ein vorbestimmtes Band des ganzen Spektrums des dritten elektrischen Signals durchzulassen; und eine Summierschaltung (850), die dafür ausgelegt ist, das Verzerrungssignal auf der Basis des Ausgangssignals der ersten Analysatorsektion plus dem Ausgangssignal von der zweiten Analysatorsektion minus dem Ausgangssignal von der dritten Analysatorsektion zu erzeugen.
Kompensator nach Anspruch 1, wobei der Konverter folgendes umfaßt: einen Fotodetektor (455), der dafür ausgelegt ist, das optische Rückkopplungssignal in ein elektrisches Rückkopplungssignal (61) zu konvertieren; und eine Signalweiche (810), die dafür ausgelegt ist, das elektrische Rückkopplungssignal in das erste, zweite und dritte elektrische Signal aufzuteilen.
Kompensator nach Anspruch 1 oder 2, wobei: die erste Analysatorsektion einen breitbandigen Stromleistungsdetektor (820) umfaßt; die zweite Analysatorsektion ein Tiefpaßfilter (825) in Reihe mit einem breitbandigen Stromleistungsdetektor (830) umfaßt; die dritte Analysatorsektion ein Bandpaßfilter (840) in Reihe mit einem breitbandigen Stromleistungsdetektor (845) umfaßt; und jeder breitbandige Stromleistungsdetektor dafür ausgelegt ist, einen Spannungspegel proportional der Leistung des an diesen breitbandigen Stromleistungsdetektor angelegten Signals zu erzeugen.
Kompensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt: einen Polarisationstransformator (430), der dafür ausgelegt ist, die Polarisation von bestimmten Komponenten des optischen Eingangssignals umzuorientieren; und ein Element mit variabler Doppelbrechung (VBE – variable birefringence element) (435, 440, 445), das so konfiguriert ist, das Ausgangssignal des Polarisationstransformators in eine vorbestimmte Anzahl von Signalen mit jeweils einem orthogonal zu einem jeweiligen der beiden Polarisationsgrundzustände orientierten Polarisationszustand aufzuteilen und jedes derartige aufgeteilte Signal um einen variablen zeitlichen Betrag zu verzögern, wobei der Polarisationstransformator und das VBE als Reaktion auf eine Änderung beim Pegel des Verzerrungssignals jeweils dafür ausgelegt sind, die Orientierung jedes Polarisationszustands und den variablen zeitlichen Betrag zu ändern, bis der Pegel des Verzerrungssignals einen vorbestimmten Pegel erreicht.
Kompensator nach Anspruch 4, wobei das VBE einen zweiten Polarisationstransformator (440) umfaßt, der zwischen zwei Doppelbrechungsfasern (435, 445) konfiguriert ist.
Kompensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: der Konverter eine Frequenzweiche (1005) umfaßt, die dafür ausgelegt ist, das elektrische Rückkopplungssignal, das zuvor vom Konverter aus dem optischen Rückkopplungssignal konvertiert wurde, in Wechselstrom- und Gleichstromkomponenten aufzuteilen, wobei das erste, zweite und dritte elektrische Signal aus der Wechselstromkomponente erzeugt werden; und der Kompensator weiterhin folgendes umfaßt: eine Quadrierschaltung (1020), die dafür ausgelegt ist, den Wert der Gleichstromkomponente zu quadrieren, und einen Teiler (1030), der dafür ausgelegt ist, die Ausgabe der Summierschaltung durch die Ausgabe der Quadrierschaltung zu dividieren, um das Verzerrungssignal zu erzeugen.