WO2002007360A1 - Empfänger und verfahren für eine optische informationsübertragung - Google Patents

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WO2002007360A1
WO2002007360A1 PCT/DE2001/002672 DE0102672W WO0207360A1 WO 2002007360 A1 WO2002007360 A1 WO 2002007360A1 DE 0102672 W DE0102672 W DE 0102672W WO 0207360 A1 WO0207360 A1 WO 0207360A1
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signals
polarization
regenerated
sdd21
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PCT/DE2001/002672
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Reinhold Noe
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/06—Polarisation multiplex systems

Definitions

  • the invention relates to an arrangement and an associated method for optical information reception with polarization multiplex according to the preamble of independent claims 1 and 5.
  • Polarization multiplexing is used to increase the capacity of an optical transmission system.
  • Polarization-Multiplexed Transmission Systems "describes an optical polarization multiplex transmission system.
  • a major disadvantage in this embodiment of an optical transmission system is the regulation of a polarization transformer on the receiver side in such a way that the two polarization multiplex channels are divided between the two outputs of a downstream polarization beam splitter a correlation signal of the recovered clock with the received signal is formed and this is maximized by adjusting the polarization transformer
  • the procedure according to the prior art has several disadvantages:
  • the object of the invention is therefore to provide an arrangement and an associated method for optical information transmission by means of polarization multiplex, which avoid the disadvantages of the prior art as far as possible.
  • the solution to the problem lies in measuring the crosstalk caused by the unwanted signal while receiving zeros of the desired signal of a receiver channel.
  • the received signal is fed to a controller via a switch. This switch is opened while received ones of the desired signal, and closed when received zeros.
  • the control signal obtained only disappears if a signal at the regenerator input does not simultaneously contain a portion of the signal to be regenerated by the other regenerator.
  • the polarization controller is controlled by a control device so that the control signal disappears.
  • each regenerator receives and regenerates only one polarization multiplex channel, which corresponds to the desired separation of the signals on the receiver side.
  • FIG. 1 shows the basic structure of a transmission system with polarization multiplex
  • FIG. 2 shows a receiver according to the invention
  • FIG. 3 shows a separator / detector
  • FIG. 4 shows a vector diagram of linear polarization states
  • FIG. 5 shows an embodiment of part of the separator / detector
  • FIG. 6 shows a switch with logic module and low-pass filter
  • FIG. 7 shows a time diagram of signals occurring according to the invention.
  • Figure 1 shows the basic structure of a transmission system with polarization multiplex.
  • TX1, TX2 which emit a first and a second optical partial signal OS1, 0S2 with mutually orthogonal polarizations.
  • PBSS transmitter-side polarization beam splitter
  • EI input EI
  • the optical fiber generally the polarization does not preserve the difficulty of separating the two partial signals OS1, OS2 again.
  • a simple optical directional coupler can also be used, which, however, leads to a loss of power and less well-defined
  • Orthogonality of the partial signals OS1, OS2 leads.
  • the first and second optical transmitters TX1 and TX2 are modulated with first and second transmission-side modulation signals SDDll and possibly SDD12 or SDD21 and possibly SDD22.
  • Each modulation signal on the transmission side can have two portions SDD11, SDD12 or SDD21, SDD22 interleaved in time division multiplex.
  • the receiver RX here consists of a separator / detector SD and downstream receiver electronics.
  • the separator / detector SD for polarization multiplex is shown in FIG. 3.
  • the received optical partial signals are fed from the input EI to an endless polarization transformer PT which receives a first control signal ST1 and a second control signal ST2. Both the first control signal ST1 and the second control signal ST2 can consist of one or more signals.
  • a polarizing element EPBS on the receiver side is attached to the output of the polarization transformer PT. This can be designed as a polarization beam splitter, which provides first and second signal components OUT1, OUT2 at its outputs.
  • the signal components OUT1, OUT2 should be the orthogonally polarized partial signals OS1 and OS2; however, these are only with a suitable setting of the polarization transformer PT and a compensator of polarization mode dispersion PMDC, which may be connected upstream.
  • the signal components OUT1, OUT2 are detected in photodetectors PD11, PD21, which generate electrically detected signals EDI, ED2.
  • a compensator of polarization mode dispersion PMDC can also be provided in front of the polarization transformer PT.
  • PMD compensator PMDC, polarization transformer PT and receiver-side polarizing element EPBS designed as a polarization beam splitter can be integrated on a substrate SUB consisting, for example, of lithium niobate.
  • a PMD compensator coupler KPMDC can be present between the PMD compensator PMDC and the polarization transformer PT for decoupling part of the signals transported between these modules.
  • the PMD compensator PMDC could also be omitted, for example, and polarization transformer PT and receiver side as polar polarization element EPBS formed as a beam splitter as described in the conference proceedings of the European Conference on Optical Communications 1993, Montreux, Switzerland, pp. 401-404, article WeP9.3.
  • Embodiments according to the subjects described in German patent applications 19858148.3, 19919576.5 are also possible.
  • the electrically detected signals ED1, ED2 are sent to decision-makers DDM1, DDM2.
  • the decision makers DDM1, DDM2 are preferably designed as de ultiplexer decision makers, which have a decision maker function, but at the same time, e.g. Multiplex down to half the data rate.
  • Such circuits are from the International J. of High Speed Electronics and Systems, Volume 9, 1998, No. 2, H.-M. Rein, "Si and SiGe bipolar ICs for 10 to 40 Gb / s optical-fiber TDM links", is known. It is expedient to take the clock signals CL1, CL2 required for the operation of the decision-makers DDM1, DDM2 from a common source it is also possible to take the clock signals CL1 and CL2 from different sources.
  • Demu1tiplexfunktion have regenerated digital signals DDll, DD12 or DD21, DD22 available at their outputs. These are supplied to logic modules NOR1 and NOR2, which in the present exemplary embodiment are designed as NOR gates. A first logic signal SNOR1 or a second logic signal SNOR2 at their outputs are equal to one if both of the regenerated digital signals DD11, DD12 or DD21, DD22, DD22 resulting from 1: 2 demultiplexing are equal to zero. This is the case if an electrical detected signal ED1 or ED2 contains two consecutive logical zeros which originate from the modulation signals SDD11, SDD12 or SDD21, SDD22 on the transmission side.
  • Non-zero signal values of an electrically detected signal ED1 or ED2 indicate crosstalk NS through the signals that actually should appear only in the other channel in the other electrically detected signal ED2 or ED1 and originate from the modulation signals SDD21, SDD22 or SDDll, SDD12 on the transmission side.
  • first logic signal SNOR1 or the second logic signal SNOR2 is equal to one, a first switch SSI or a second switch SS2 is closed, so that the first electrically detected signal ED1 or the second electrically detected signal ED2 is switched in a first Signal ESDI or a second switched signal ESD2 appears.
  • the first control signal EDS1 and the second control signal EDS2 correspond only to the crosstalk NS of the respectively undesired channel, that is to say signals which should only appear in the second electrically detected signal ED2 or in the first electrically detected signal ED1.
  • Control signals EDS1, EDS2 are fed to a controller RG, which can consist of two controllers RG1 or RG2, which generate the control signals ST1 and possibly ST2.
  • the running times of the decision-makers DDM1 or DDM2 have to be delayed e.g. the electrically detected signals ED1 or ED2 are balanced up to the inputs of the switches SSI or SS2. In FIG. 2, this is done by delay lines L01 or L02, the first delayed signal ESI or the second delayed signal ES2 corresponding to the first electrically detected signal ED1 or the second electrically detected signal ED2. After passing through the switches SSI, SS2, there are switched signals ESDI, ESD2.
  • FIG. 7 shows the measurement of crosstalk NS according to the invention, which during transmitted zeros is caused by the desired channel is generated. This is crosstalk by the second partial signal OS2, while the first partial signal OS1 is to be received.
  • Crosstalk NS represented by hatched areas, increases the zero values of the first delayed signal ESI when the second partial signal OS2 corresponds to a logic one. Crosstalk during sent logical ones is not shown for the sake of clarity.
  • the signals described above are shown first delayed signal ESI, DD11, DD12, first logic signal SN0R1, first switched signal ESDI during typical bit patterns as functions of time t. A symbol duration T is also shown.
  • "0 W and" 1 denote the levels of logical zeros and ones.
  • the vertical axis is in each case an amplitude axis, for example for voltage or current. Deviating from the strictly rectangular-shaped signals of FIG. 7, the invention also functions when rounded edges Bandwidth limits occur.
  • FIG. 7 also applies analogously to the measurement of crosstalk in the second partial signal OS2 by the first partial signal OS1.
  • logic modules NOR1 and NOR2 must each be AND gates. According to the invention, the switches SSI and SS2 are in turn only closed when there are two consecutive logical zeros in the electrically detected signal ED1 and ED2.
  • FIG. 6 shows a possible embodiment of the first switch SSI, which can also be used analogously for the second switch SS2.
  • the decision signals DD11 and DD12 of a decision maker who also executes demultiplexing at the same time, are fed to the bases of a first switching transistor TT1 and a second switching transistor TT2.
  • a third transistor TT3 the base of which is set at a reference level P01 corresponding to the mean of the zeros and ones of DDll, DD12 and whose emitter is connected to the Emitter of the other two switching transistors TT1, TT2 is conductively connected, conductive and conducts a constant current IK to a differential amplifier DF, which thereby becomes functional and the first delayed signal ESI as its input signal in its differential form in its output signal, namely the difference between the collector currents reinforced by DF.
  • This output signal is the first switched signal ESDI.
  • the positive supply voltage is U +.
  • the decision-makers DDM1 or DDM2 are preferably designed as simple decision-makers without demultiplexing function, each with only one output signal DD11 or DD21.
  • the second transistor TT2 is then omitted in FIG.
  • the controllers RG1, RG2, RG minimize the control signal or signals EDS1, EDS2. This requires DC voltage coupling of the electrically detected signals ED1, ED2 to behind the switches SSI, SS2 and finally the provision of the control signals EDS1, EDS2. The result is a signal EDS1, EDS2 indicating the crosstalk NS in the respective channel.
  • the polarization transformer PT is therefore advantageously set such that regenerated signals DD11, DD21, DD12, DD22 are available at the outputs of optimal quality and lowest bit error rates. These signals correspond to the modulation signals SDD11, SDD12, SDD21, SDD22, which are indicated by a "S" in front of them.
  • Additional quality signal winners and controllers RP1, RP2, which can also be combined to form a common assembly RP and which generate at least one control signal SP1, SP2, can be used as in the proc. 9th European Conference on Integrated Optics (ECIO'99), April 14-16, 1999, Turin, Italy, postdeadline-paper-Band, pp. 17-19, D. Sandel et al. , "Integrated-optical polarization or dispersion compensation for 6-ps, 40-Gb / s pulses", described can be used to control the PMD compensator PMDC.
  • the polarization transformer PT is constructed in exactly the same way as the PMD compensator PMDC, which is described in more detail in the literature just mentioned and simply represents the cascade of several mode converters as polarization transformers.
  • the control signals of the controller RG are fed to the polarization transformer PT, while the control signals of the controller RP are fed to the PMD compensator PMDC.
  • FIGS. 3 and 5 are derived from the two electrically detected signals ED1 and ED2.
  • the disadvantage here is that the settings of PT, PTl, PT2 can also have an effect on the PMD compensation.
  • FIGS 5 each a coupler KPMDC, a photodetector PDPMDC connected to it, a distortion analyzer DANA, a controller RPMDC and a PMD compensator PMDC are provided.
  • the components RP, RP1, RP2 in FIG. 2 are omitted and the components PMDCl, PMDC2 in FIG. 5 are replaced by through connections.
  • This type of PMD compensation is in principle already known, for example from European patent application EP 0 909 045 A2 and from IEEE J. Lightwave Technology, 17 (1999) 9, pp. 1602-1616; however, what is new is their application to polarization multiplex signals.
  • the invention is suitable for the non-return-to-zero signal format (NRZ) as well as for the return-to-zero signal format (RZ) without restrictions.
  • NRZ non-return-to-zero signal format
  • RZ return-to-zero signal format

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Abstract

Ein Empfänger für die Übertragung optischer Teilsignale (OS1, OS2) mittels Polarisationsmultiplex, mit einem Separator/Detektor (SD), welcher elektrische detektierte Signale (ED1, ED2) bereitstellt und Entscheidern (DDM1, DDM2), in welchen diese elektrischen detektierten Signale (ED1, ED2) regeneriert werden, besitzt Schalter (SS1, SS2), welche diese elektrischen detektierten Signale (ED1, ED2) erhalten und diese als geschaltete Signale (ESD1, ESD2) weiterleiten, welche geschlossen werden, wenn ein einem sendeseitigen Modulationssignal (SDD11, SDD12, SDD21, SDD22) entsprechendes regeneriertes Signal (DD11, DD12, bzw. DD21, DD22) logisch Null ist, dass ein Regler (RG; RG1, RG2) vorgesehen ist, welcher einen Mittelwert (EDS1, EDS2) dieses geschalteten Signals (ESD1, ESD2) mittels eines im Separator/Detektor (SD) enthaltenen Polarisationstransformators so einstellt, dass auch dieses elektrische detektierte Signal (ED1, ED2) möglichst genau einer logischen Null entspricht.

Description

Beschreibung
Empfänger und Verfahren für eine optische Informationsübertragung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung sowie ein dazugehöriges Verfahren für den optischen Informationsempfang mit Polarisationsmultiplex nach dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche 1 und 5.
Polarisationsmultiplex wird zur Erhöhung der Kapazität eines optischen ÜbertragungsSystems verwendet.
Im Tagungsband der European Conference on Optical Communications 1993, Montreux, Schweiz, S. 401-404, Beitrag eP9.3, F. Heismann et al . , „Automatic Polarization Demultiplexer for
Polarization-Multiplexed Transmission Systems" ist ein optisches Polarisationsmultiplex-Übertragungsystem beschrieben. Ein wesentlicher Nachteil in dieser Ausgestaltung eines optischen Übertragungssystems ist die Einregelung eines empfän- gerseitigen Polarisationstransformators derart, daß die beiden Polarisationsmultiplex-Kanäle auf die beiden Ausgänge eines nachgeschalteten Polarisationsstrahlteilers aufgeteilt werden. Dazu wird ein Korrelationssignal des wiedergewonnenen Taktes mit dem empfangenen Signal gebildet und dieses wird durch Einstellung des Polarisationstransformators maximiert. Die Vorgehensweise gemäß dem Stand der Technik hat mehrere Nachteile:
Zunächst verschwindet das Korrelationsprodukt bei Vorgabe ei- ner reinen, wechselspannungsgekoppelten Pseudozufallsfolge im zeitlichen Mittel, was die Regelung schwierig oder unmöglich macht .
Zur Unterscheidung der beiden Polarisationsmultiplex-Kanäle mußten außerdem verschiedene Bitraten gewählt werden, was in der Praxis nicht gestattet ist. Zur Regelung wurde schließlich ein Korrelationsprodukt axi- iert . Wegen der hohen Anforderungen an das Nebensprechen in Polarisationsmultiplex-Systemen wäre es aber zweckmäßiger, ein Signal zu minimieren. Beispielsweise geht bei Anwesenheit polarisationsabhängiger Dämpfung im Übertragungssystem i.a. die Orthogonalität der gesendeten Polarisationen verloren, so daß die Maximierung eines Korrelationsprodukts in solchen Fällen störendes Nebensprechen verursacht.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung sowie ein dazugehöriges Verfahren für die optische Informationsübertragung mittels Polarisationsmultiplex anzugeben, welche die Nachteile des Standes der Technik möglichst vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch eine in Anspruch 1 angegebene Anordnung sowie durch ein wie im Patentanspruch 5 angegebenes Verfahren gelöst .
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen an- gegeben.
Die Lösung des Problems liegt in der Messung des durch das unerwünschte Signal verursachten Nebensprechens während des Empfangs von Nullen des gewünschten Signals eines Empfänger- kanals. Zu diesem Zweck wird das empfangene Signal einem Regler über einen Schalter zugeführt. Während empfangener Einsen des gewünschten Signals wird dieser Schalter geöffnet, während empfangener Nullen ist er geschlossen. Das erhaltene Regelsignal verschwindet nur dann, wenn ein Signal am Regenera- toreingang nicht gleichzeitig einen Anteil des vom anderen Regenerator zu regenerierenden Signals enthält. Durch eine Regeleinrichtung wird der Polarisationsregler so gesteuert, daß das Regelsignal verschwindet. In diesem Fall empfängt und regeneriert jeder Regenerator nur einen Polarisationsmulti- plex-Kanal, was der gewünschten empfängerseitigen Trennung der Signale entspricht. Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert .
Es zeigen
Figur 1 den prinzipiellen Aufbau eines ÜbertragungsSystems mit Polarisationsmultiplex, Figur 2 einen erfindungsgemäßen Empfänger, Figur 3 einen Separator/Detektor, Figur 4 ein Vektordiagramm linearer Polarisationszustände, Figur 5 eine Ausführungsvariante eines Teils des Separators/Detektors , Figur 6 einen Schalter mit Logikbaustein und Tiefpaßfilter, Figur 7 ein Zeitdiagramm erfindungsgemäß auftretender Signa- le.
Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines ÜbertragungsSystems mit Polarisationsmultiplex. Sendeseitig sind zwei optische Sender TX1, TX2 vorhanden, welche ein erstes und ein zweites optisches Teilsignal OSl, 0S2 mit zueinander orthogonalen Polarisationen aussenden. Diese werden in einem sendeseitigen Polarisationsstrahlteiler PBSS kombiniert und können anschließend über einen Lichtwellenleiter LWL zu einem Empfänger RX mit einem Eingang EI übertragen werden. Da der Lichtwellenleiter i.a. nicht pola- risationserhaltend ist, ergibt sich die Schwierigkeit, die beiden Teilsignale OSl, OS2 wieder zu trennen. Statt des sendeseitigen Polarisationsstrahlteilers PBSS kann auch ein einfacher optischer Richtkoppler verwendet werden, was aller- dings zu einem Leistungsverlust und schlechter definierter
Orthogonalitat der Teilsignale OSl, OS2 führt. Die ersten und zweiten optischen Sender TX1 bzw. TX2 werden mit ersten bzw. zweiten sendeseitigen Modulationssignalen SDDll und ggf. SDD12 bzw. SDD21 und ggf. SDD22 moduliert. Jedes sendeseitige Modulationssignal kann zwei im Zeitmultiplex verschachtelte Anteile SDDll, SDD12 bzw. SDD21, SDD22 aufweisen. Gemäß Figur 2 besteht der Empfänger RX hier aus einem Separator/Detektor SD und nachgeschalteter Empfängerelektronik.
Der Separator/Detektor SD für Polarisationsmultiplex ist in Figur 3 gezeichnet. Die empfangenen optischen Teilsignale werden vom Eingang EI einem als endlos ausgebildeten Polarisationstransformator PT zugeleitet, welcher ein erstes Steuersignal STl und ein zweites Steuersignal ST2 empfängt. Sowohl das erste Steuersignal STl als auch das zweite Steuersi- gnal ST2 können aus einem oder mehreren Signalen bestehen. Am Ausgang des Polarisationstransformators PT ist ein empfänger- seitiges polarisierendes Element EPBS angebracht. Dieses kann als Polarisationsstrahlteiler ausgebildet sein, welcher erste und zweite Signalanteile OUTl, OUT2 an seinen Ausgängen zur Verfügung stellt. Die Signalanteile OUTl, OUT2 sollen im Idealfall die orthogonal polarisierten Teilsignale OSl bzw. OS2 sein; sie sind dies jedoch nur bei geeigneter Einstellung des Polarisationstransformators PT und eines ggf. vorgeschalteten Kompensators von Polarisationsmodendispersion PMDC. Die Si- gnalanteile OUTl, OUT2 werden in Photodetektoren PDll, PD21 detektiert, welche elektrische detektierte Signale EDI, ED2 erzeugen.
Es kann auch noch ein Kompensator von Polarisationsmodendis- persion PMDC, genannt PMD-Kompensator, wie z.B. in den deutschen Patenanmeldungen 19841755.1 und 19830990.2 beschrieben vor dem Polarisationstransformator PT vorgesehen werden. PMD- Kompensator PMDC, Polarisationstransformator PT und empfän- gerseitiges als Polarisationsstrahlteiler ausgebildetes pola- risierendes Element EPBS können auf einem z.B. aus Lithium- niobat bestehenden Substrat SUB integriert sein. Zwischen PMD-Kompensator PMDC und Polarisationstransformator PT kann ein PMD-Kompensator-Koppler KPMDC zur Auskopplung eines Teils der zwischen diesen Baugruppen transportierten Signale vor- handen sein. Statt des integrierten Aufbaus könnten beispielsweise auch der PMD-Kompensator PMDC weggelassen und Polarisationstransformator PT und empfängerseitiges als Polari- sationsstrahlteiler ausgebildetes polarisierendes Element EPBS wie im Tagungsband der European Conference on Optical Communications 1993, Montreux, Schweiz, S. 401-404, Beitrag WeP9.3 beschrieben aufgebaut werden. Auch Ausführungsformen gemäß der in den deutschen Patentanmeldungen 19858148.3, 19919576.5 beschriebenen Gegenstände sind möglich.
Die elektrischen detektierten Signale EDl, ED2 werden Entscheidern DDM1, DDM2 zugeleitet. Für Betrieb bei einer Daten- rate von z.B. 40Gb/s oder höher werden die Entscheider DDM1, DDM2 vorzugsweise als De ultiplexer-Entscheider ausgebildet, welche eine Entscheiderfunktion besitzen, gleichzeitig aber z.B. auf die halbe Datenrate heruntermultiplexen. Solche Schaltungen sind aus dem International J. of High Speed Elec- tronics and Systems, Band 9, 1998, No. 2, H.-M. Rein, „Si and SiGe bipolar ICs for 10 to 40 Gb/s optical-fiber TDM links", bekannt. Es ist zweckmäßig, die erforderlichen Taktsignale CL1, CL2 für den Betrieb der Entscheider DDMl, DDM2 jeweils einer gemeinsamen Quelle zu entnehmen. Es ist auch möglich, die Taktsignale CLl und CL2 unterschiedlichen Quellen zu entnehmen.
Die Entscheider DDMl, DDM2 stellen, falls sie 1:2-
Demu1tiplexfunktion besitzen, regenerierte Digitalsignale DDll, DD12 bzw. DD21, DD22 an ihren Ausgängen zur Verfügung. Diese werden Logikbausteinen NORl bzw. NOR2 zugeführt, welche im vorliegenden Ausführungbeispiel als NOR-Gatter ausgebildet sind. Ein erstes Logiksignal SNORl bzw. ein zweites Logiksignal SNOR2 an ihren Ausgängen sind dann gleich Eins, wenn je- weils beide durch 1:2-Demultiplex hervorgehende regenerierte Digitalsignale DDll, DD12 bzw. DD21, DD22 gleich Null sind. Dies ist der Fall, wenn jeweils ein elektrisches detektiertes Signal EDl bzw. ED2 zwei aufeinanderfolgende logische Nullen enthält, die von den sendeseitigen Modulationssignalen SDDll, SDD12 bzw. SDD21, SDD22 stammen. Von Null abweichende Signalwerte eines elektrischen detektierten Signals EDl bzw. ED2 zeigen Nebensprechen NS durch die Signale an, die eigentlich nur im anderen Kanal in dem jeweils anderen elektrischen detektierten Signal ED2 bzw. EDl erscheinen sollten und von den sendeseitigen Modulationssignalen SDD21, SDD22 bzw. SDDll, SDD12 stammen.
Falls das erste Logiksignal SNORl bzw. das zweite Logiksignal SNOR2 gleich Eins ist, wird ein erster Schalter SSI bzw. ein zweiter Schalter SS2 geschlossen, so daß das erste elektrische detektierte Signal EDl bzw. das zweite elektrische de- tektierte Signal ED2 in einem ersten geschalteten Signal ESDI bzw. einem zweiten geschalteten Signal ESD2 erscheint. Die ggf. durch Tiefpaßfilter Lll, L22 ermittelten Gleichanteile der geschalteten Signale ESDI, ESD2 dienen als erstes Regelsignal EDS1 bzw. zweites Regelsignal EDS2. Erfindungsgemäß entsprechen erstes Regelsignal EDS1 bzw. zweites Regelsignal EDS2 lediglich dem Nebensprechen NS des jeweils unerwünschten Kanals, also Signalen, die eigentlich nur im zweiten elektrischen detektierten Signal ED2 bzw. im ersten elektrischen detektierten Signal EDl auftauchen sollten. Regelsignale EDSl, EDS2 werden einem Regler RG, welcher aus zwei Reglern RGl bzw. RG2 bestehen kann, zugeleitet, der oder die Stellsignale STl und ggf. ST2 erzeugen.
Damit die Regelung wie beschrieben funktioniert, muß ein Laufzeitabgleich gewährleistet werden. Insbesondere müssen die Laufzeiten der Entscheider DDMl bzw. DDM2 durch Verzögerung z.B. der elektrischen detektierten Signale EDl bzw. ED2 bis zu den Eingängen der Schalter SSI bzw. SS2 ausgeglichen werden. In Figur 2 erfolgt dies durch Verzögerungsleitungen L01 bzw. L02, wobei das erste verzögerte Signal ESI bzw. das zweite verzögerte Signal ES2 dem ersten elektrischen detektierten Signal EDl bzw. dem zweiten elektrischen detektierten Signal ED2 entsprechen. Nach Durchlaufen der Schalter SSI, SS2 liegen geschaltete Signale ESDI, ESD2 vor.
Figur 7 zeigt die erfindungsgemäße Messung von Nebensprechen NS, welches während gesendeter Nullen durch den jeweils uner- wünschten Kanal erzeugt wird. Dies sei Nebensprechen durch das zweite Teilsignal OS2, während das erste Teilsignal OSl empfangen werden soll. Nebensprechen NS, durch schraffierte Bereiche dargestellt, vergrößert die Nullwerte des ersten verzögerten Signals ESI, wenn das zweite Teilsignal OS2 einer logischen Eins entspricht. Nebensprechen während gesendeter logischer Einsen ist der Übersicht halber nicht dargestellt. Dargestellt sind die oben geschilderten Signale erstes verzögertes Signal ESI, DDll, DD12, erstes Logiksignal SN0R1, er- stes geschaltetes Signal ESDI während typischer Bitmuster als Funktionen der Zeit t. Eine Symboldauer T ist ebenfalls eingezeichnet. „0W und „1" bezeichnen die Pegel logischer Nullen bzw. Einsen. Die vertikale Achse ist jeweils eine Amplitudenachse, z.B. für Spannung oder Strom. Abweichend von den streng rechteckförmig gezeichneten Signalen der Figur 7 funktioniert die Erfindung auch dann, wenn verrundete Flanken durch Bandbreitebegrenzung auftreten.
Figur 7 gilt analog auch für die Messung von Nebensprechen im zweiten Teilsignal OS2 durch das erste Teilsignal OSl.
Falls die Entscheider DDMl bzw. DDM2 invertierte Signale erzeugen, müssen Logikbausteine NORl bzw. NOR2 jeweils AND- Gatter sein. Erfindungsgemäß sind gerade dadurch die Schalter SSI bzw. SS2 wiederum nur dann geschlossen, wenn zwei aufein- anderfolgende logische Nullen in dem elektrischen detektierten Signal EDl bzw. ED2 vorliegen.
Figur 6 zeigt eine mögliche Ausführungsform des ersten Schalters SSI, die analog auch für den zweiten Schalter SS2 ver- wendet werden kann. Die Entscheidersignale DDll bzw. DD12 eines Entscheiders, welcher gleichzeitig auch Demultiplex ausführt, werden den Basen eines ersten Schalttransistors TTl bzw. eines zweiten Schalttransistors TT2 zugeleitet. Nur wenn beide Entscheidersignale DDll, DD12 logische Nullen sind, wird ein dritter Transistor TT3 , dessen Basis auf einen dem Mittelwert der Nullen und Einsen von DDll, DD12 entsprechenden Referenzpegel P01 gelegt ist und dessen Emitter mit den Emittern der beiden anderen Schalttransistoren TT1, TT2 leitend verbunden ist, leitend und leitet einen Konstantstrom IK auf einen Differenzverstärker DF, der dadurch funktionsfähig wird und das erste verzögerte Signal ESI als sein Eingangssi- gnal in differentieller Form in sein Ausgangssignal, nämlich die Differenz der Kollektorströme von DF verstärkt. Dieses Ausgangssignal ist das erste geschaltete Signal ESDI. Durch eine Kapazität C im Zusammenspiel mit Lastwiderständen Rl, R2, welche mit gleichen Widerstandswerten gewählt werden, wird gleichzeitig das erste Tiefpaßfilter Lll realisiert, so daß die differentielle AusgangsSpannung des Differenzverstärkers DF das gewünschte erste Regelsignal EDS1 ist. Die positive VersorgungsSpannung ist U+.
Falls die Schaltkreistechnologie den Bau von Entscheidern direkt bei der verwendeten Symbolrate zuläßt, sind die Entscheider DDMl bzw. DDM2 vorzugsweise als einfache Entscheider ohne Demultiplexfunktion ausgebildet, mit jeweils nur einem Ausgangssignal DDll bzw. DD21. Die bisher als NOR-Gatter aus- gebildeten Logikbausteine NORl bzw. NOR2 werden zu einfachen Invertern oder können ganz weggelassen werden, falls das jeweils verbleibende einzige Ausgangssignal DDll bzw. DD21 eines solchen Entscheiders DDMl bzw. DDM2 in invertierter Form vorliegen. In Figur 6 entfällt dann der zweite Transistor TT2.
Bei einem Separator/Detektor SD gemäß Figur 3 mit Polarisationsstrahlteiler PBS reicht im Prinzip die Verwendung nur eines, z.B. des ersten Regelsignals EDS1 als Regelsignal aus; der zweite Logikbaustein NOR2, das zweite Verzögerungsglied L02, der zweite Schalter SS2, das zweite Tiefpaßfilter L22 und der zweite Regler RG2 werden dann überflüssig. Dennoch ist die Verwendung beider Regelsignale EDS1, EDS2 auch hier vorzuziehen; sie können zu diesem Zweck in einem Summierer SU summiert werden. Die Regler RG1, RG2 werden dabei zu einem gemeinsamen Regler RG zusammengefaßt . Die von ihm erzeugten Stellsignale STl, ST2 werden zum Separator/Detektor SD geleitet, wo sie den Polarisationstransformator PT steuern.
Die Regler RGl, RG2 , RG minimieren das oder die Regelsignale EDSl, EDS2. Dazu ist Gleichspannungskopplung der elektrischen detektierten Signale EDl, ED2 bis hinter die Schalter SSI, SS2 und schließlich der Bereitstellung der Regelsignale EDSl, EDS2 erforderlich. Resultat ist jeweils ein das Nebensprechen NS im jeweiligen Kanal anzeigendes Signal EDSl, EDS2. In vor- teilhafter Weise wird deshalb der Polarisationstransformator PT so eingestellt, daß an den Ausgängen regenerierte Signale DDll, DD21, DD12, DD22 optimaler Qualität und niedrigster Bitfehlerquoten zur Verfügung stehen. Diese Signale entsprechen den durch ein vorangestelltes "S" gekennzeichneten sen- deseitigen Modulationssignalen SDDll, SDD12, SDD21, SDD22.
Zusätzliche Gütesignalgewinner und Regler RPl, RP2 , welche auch zu einer gemeinsamen Baugruppe RP zusammengefaßt werden können und welche mindestens ein Stellsignal SPl, SP2 erzeu- gen, können wie in den Proc. 9th European Conference on Inte- grated Optics (ECIO'99), April 14-16, 1999, Turin, Italien, postdeadline-paper-Band, S. 17-19, D. Sandel et al . , "Inte- grated-optical polarization ode dispersion compensation for 6-ps, 40-Gb/s pulses", beschrieben zur Regelung des PMD- Kompensators PMDC eingesetzt werden.
Der Polarisationstransformator PT ist prinzipiell ebenso aufgebaut wie der PMD-Kompensator PMDC, welcher in der gerade genannten Literaturstelle näher beschrieben ist und einfach die Kaskade mehrerer Modenwandler als Polarisationstransfor- matoren darstellt. Die Steuersignale des Reglers RG werden dem Polarisationstransformator PT zugeführt, während die Steuersignale des Reglers RP dem PMD-Kompensator PMDC zugeführt werden.
Durch sendeseitiges nichtideales Multiplex im sendeseitigen Polarisationsstrahlteiler PBSS, oder durch polarisationsab- hängige Dämpfung oder Verstärkung im Lichtwellenleiter LWL kann es zu reduzierter Orthogonalitat der empfangenen optischen Teilsignale OSl, OS2 kommen. Gemäß Figur 4 und Figur 5 ist es in solchen Fällen günstig, nach Durchlaufen eines Lei- stungsteilers TE je einen Polarisationstransformator PTl bzw. PT2 mit ggf. vorgeschaltetem PMD-Kompensator PMDCl bzw. PMDC2 und nachgeschaltetem Polarisationsstrahlteiler oder Polarisator PBS1 bzw. PBS2 einzusetzen. Für den Fall linearer Polarisationen sind die durch das Ausführungsbeispiel der Figur 5 erfindungsgemäß erreichten Polarisationsanpassungen in Figur 4 skizziert; in Figur 5 werden Komponenten KPMDC und PMDC zunächst durch Durchverbindungen ersetzt, und PDPMDC, DANA und RPMDC entfallen ebenfalls. Die empfangenen Teilsignale OSl, OS2 sind nicht orthogonal zueinander polarisiert. Das Signal OUTl, welches durch PBS1 transmittiert wird, ist jedoch orthogonal zu Teilsignal OS2 , und OU 2 , welches durch PBS2 transmittiert wird, ist orthogonal zu Teilsignal OSl. Daß Teilsignal OSl nicht identisch mit OUTl polarisiert ist und Teilsignal OS2 nicht identisch mit OUT2 polarisiert ist, führt zwar zu einem gewissen Signalverlust, der jedoch leichter zu ertragen ist als ein starkes Nebensprechen, welches sich dann ergäbe, wenn man Teilsignal OSl identisch mit OUTl und Teilsignal OS2 identisch mit OUT2 machte.
Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung betreffen die Kombination mit Verfahren und Einrichtungen zur Kompensation von Polarisationsmodendispersion (PMD) . Minimaler optischer Aufwand ergibt sich, wenn die Regelsignale für PMDC in Figuren 3 und 5 aus den beiden elektrischen detektierten Signalen EDl und ED2 abgeleitet werden. Nachteilig ist hierbei, daß sich auch die Einstellungen von PT, PTl, PT2 auf die PMD- Kompensation auswirken können.
Dies kann vermieden werden, wenn vor Erreichen der polarisierenden Elemente PBS, PBS1, PBS2 ein optisches Signal abge- zweigt und detektiert wird. Aus diesem werden dann PMD- Verzerrungen analysiert und durch Einstellung von PMDC, PMDCl, PMDC2 minimiert. Zu diesem Zweck sind in Figuren 3 und 5 jeweils ein Koppler KPMDC, ein daran angeschlossener Photodetektor PDPMDC, ein Verzerrungsanalysator DANA, ein Regler RPMDC und ein PMD-Kompensator PMDC vorgesehen. Die Komponenten RP, RPl, RP2 in Figur 2 entfallen dabei und die Komponen- ten PMDCl, PMDC2 in Figur 5 werden durch Durchverbindungen ersetzt. Diese Art der PMD-Kompensation ist zwar prinzipiell schon bekannt, beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 909 045 A2 und aus IEEE J. Lightwave Technology, 17(1999)9, S. 1602-1616; neu ist jedoch ihre Anwendung auf Polarisationsmultiplexsignale .
Die Erfindung ist sowohl für das Non-Return-to-Zero- Signalformat (NRZ) , als auch für das Return-to-Zero- Signalformat (RZ) uneingeschränkt geeignet.
Bezugszeichenliste OSi (i = 1, 2) Teilsignale SDDij (j = 1, 2) sendeseitige Modulationssignale TX1, TX2 Optische Sender PBSS Sendeseitiger Polarisationsstrahlteiler LWL Lichtwellenleiter RX Empfänger EI Eingang des Empfängers SD Separator/Detektor SPi Regelsignale für PMD-Kompensator (en)
RPi, RP Regler für PMD-Kompensator (en) STi Regelsignale für Polarisationstransformator (en)
RGi, RG Regler für Polarisationstransformator (en) EDi Elektrische Detektionssignale
CLi TaktSignale
DDMi Entscheider
DDij regenerierte Signale
LOi Verzögerungsglieder ESi verzögerte Signale
SSi Schalter
ESDi geschaltete Signale
Lii Tiefpaßfilter
EDSi Regelsignale NORi Logikbausteine
SNORi Logiksignale
PDil Photodioden
PBSi Polarisationsstrahlteiler, Polarisatoren
PT, PTi Polarisationstransformatoren, Modenwandler
TE Leistungsteiler
SUB, SUBi Substrate
PMDC, PMDCi PMD-Kompensatoren
OUTi Ausgänge x, y Koordinaten für horizontale/vertikale Polarisation
SU Summierer

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Übertragung von durch sendeseitige Modulationssignale (SDDll, SDD21) modulierten optischen Teilsignalen (OSl, OS2) mittels Polarisationsmultiplex, welche in einem Separator/Detektor (SD) mit Polarisationstransformator (PT) , einem nachgeschalteten polarisierenden Element (PBS) und Photodetektoren (PDll, PD21) in elektrische detektierte Signale (EDl, ED2) umgewandelt und in Entscheidern (DDMl, DDM2) zu regenerierten Signalen (DDll, DD21) regeneriert werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einem dieser elektrischen detektierten Signale (EDl bzw. ED2) abgeleitetes verzögertes Signal (ESI bzw. ES2) von einem Schalter (SSI bzw. SS2) als geschaltetes Signal (ESDI bzw. ESD2) und als Regelsignal (EDSl bzw. EDS2) zu einem Regler (RG; RGI bzw. RG2 ) weitergeleitet wird, daß dieser Schalter (SSI bzw. SS2) geschlossen wird, wenn ein einem sendeseitigen Modulationssignal (SDDll, SDD12, bzw. SDD21, SDD22) entsprechendes regeneriertes Signal (DDll, DD12, bzw. DD21, DD22) logisch Null ist, daß dieser Regler (RG; RGI bzw. RG2) diesen Polarisationstransformator (PT; PTl bzw. PT2) so einstellt, daß auch dieses elektrische detektierte Signal (EDl bzw. ED2) möglichst genau einer logischen Null entspricht .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn dieser Entscheider (DDMl bzw. DDM2 ) gleichzeitig ein Demultiplexer ist, der mehrere, zeitlich verschachtelten sendeseitigen Modulationssignalen (SDDll, SDD12 bzw. SDD21, SDD22) entsprechende regenerierte Signale (DDll, DD12 bzw. DD21, DD22) bereitstellt, dieser Schalter (SSI bzw. SS2) dann geschlossen wird, wenn alle diese regenerierten Signale (DDll, DD12 bzw. DD21, DD22) logischen Nullen entsprechen.
3 . Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Nebensprechen (NS) anzeigende, durch ein Tiefpaßfilter (Lll bzw. L22) ermittelte Gleichanteil dieses geschalteten Signals (ESDI bzw. ESD2) als Regelsignal (EDSl bzw. EDS2) verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß ein Laufzeitabgleich zwischen dem verzögerten Signal (ESI bzw. ES2) und einem mindestens eine empfangene Null anzeigen- den Logiksignal (SNORI bzw. SNOR2) vorgenommen wird.
5. Empfänger für die Übertragung von durch sendeseitige Modulationssignale (SDDll, SDD21) modulierten optischen Teilsignalen (OSl, OS2) mittels Polarisationsmultiplex, mit einem Separator/Detektor (SD) , der einen Polarisationstransformator (PT) , ein nachgeschaltetes polarisierendes Element (PBS) und Photodetektoren (PDll, PD21) , welche die optischen Teilsignale (OSl, OS2) in elektrische detektierte Signale (EDl, ED2) umwandeln, aufweist, mit Entscheidern (DDMl, DDM2) , in wel- chen diese elektrischen detektierten Signale (EDl, ED2) in regenerierte Signale (DDll, DD21) regeneriert werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter (SSI bzw. SS2) vorgesehen ist, welcher ein aus einem dieser elektrischen detektierten Signale (EDl bzw. ED2) abgeleitetes verzögertes Signal (ESI bzw. ES2) erhält und dieses als geschaltetes Signal (ESDI bzw. ESD2) weiterleitet, welcher geschlossen wird, wenn ein einem sendeseitigen Modulationssignal (SDDll, SDD12, bzw. SDD21, SDD22) entsprechendes regeneriertes Signal (DDll, DD12, bzw. DD21, DD22) logisch Null ist, daß ein Regler (RG; RGI bzw. RG2) vorgesehen ist, welcher als Regelsignal (EDSl bzw. EDS2) einen Mittelwert dieses geschalteten Signals (ESDI bzw. ESD2) erhält und diesen Polarisationstransformator (PT; PTl bzw. PT2) so einstellt, daß auch dieses elektrische detektierte Signal (EDl bzw. ED2) möglichst genau einer logischen Null entspricht .
6. Empfänger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Entscheider (DDMl bzw. DDM2) gleichzeitig ein De- multiplexer ist, der mehrere, zeitlich verschachtelten sendeseitigen Modulationssignalen (SDDll, SDD12 bzw. SDD21, SDD22) entsprechende regenerierte Signale (DDll, DD12 bzw. DD21, DD22) bereitstellt, daß dieser Schalter (SSI bzw. SS2) dann geschlossen wird, wenn alle diese regenerierten Signale (DDll, DD12 bzw. DD21, DD22) logischen Nullen entsprechen.
7. Empfänger nach Anspruch 5 oder 6 , dadurch gekennzeichnet, daß ein Regelsignal (EDSl bzw. EDS2) vorhanden ist, welches den Nebensprechen (NS) anzeigenden Gleichanteil dieses ge- schalteten Signals (ESDI bzw. ESD2) enthält, daß ggf. ein Tiefpaßfilter (Lll bzw. L22) vorhanden ist, welches diesen Gleichanteil ermittelt.
8. Empfänger nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeich et, daß ein Laufzeitglied (L01 bzw. L02) für einen Laufzeitab- gleich zwischen dem verzögerten Signal (ESI bzw. ES2) und einem mindestens eine empfangene Null anzeigenden Logiksignal (SNOR1 bzw. SNOR2) vorgesehen ist.
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