CN1509535A - 光传输介质中偏振模色散的补偿 - Google Patents

Abstract

本发明提供在不对激光源进行微扰的情况下补偿光传输介质中偏振模色散的方法和装置。本发明通过把光传输系统中光信号的足够多的一部分转移到所述系统的单一PSP来补偿PMD。结果，数据流中的每一个光脉冲基本上都不与时间上相邻的光脉冲或位周期混合。

Description

光传输介质中偏振模色散的补偿

发明领域

本发明涉及光传输系统领域。具体地说，本发明涉及光传输介质中光信号的监测和修正。

相关申请的交叉引用

本申请要求2001年3月19日提交的共同未决的临时申请U.S.S.N.60/276,982的优先权。

背景

光传输系统的输入数据流可以看作是代表数字位的光脉冲系列。当前光传输系统的位速率一般在10GHz到40GHz的范围内，造成宽度分别为100至25皮秒的光脉冲(或位周期)。光传输系统中的接收机通过判定每个位周期中接收到光脉冲(数字1)还是没有接收到光脉冲(数字0)来把数据流中的每个位周期转换为1或0。偏振模色散(PMD)是一种这样的现象，它会使数据流的光脉冲畸变，从而削弱接收机判定位周期是转换为1还是转换为0的能力。结果，PMD限制了光传输系统的传输精度和容量。

偏振模色散是由光传输系统传输介质的双折射产生的。由于光纤的不完善和不对称应力(它们导致非圆形纤芯)，即使在包括所谓“单模”光纤的传输介质中也会出现双折射。理想的单模光纤具有圆形纤芯，就是说，纤芯是各向同性的，没有偏心。这样理想的光纤是各向同性的，就是说，光纤的折射率不取决于电场的取向，或等价地说，不取决于光的偏振。光纤纤芯的各向异性(例如偏心率)导致双折射，并因此导致以不同速度通过光纤的光传播的不同偏振。

光在光纤中的传播可以看作取决于两个基模或主模。这些主模称作“偏振主状态”(“PSP”)。若把PSP引入光纤链路，则对于一次频率(first order in frequency)、链路输出端的偏振基本上是恒定的。在理想的单模光纤中，PSP的简并的，亦即不能辨别。光纤纤芯的各向异性解除了这种简并性。结果，PSP以不同的群速传播，并分成两个时间上移位的脉冲。由不同的群速造成的PSP分离称为偏振模色散(PMD)，而这两个PSP之间时间上的扩展称作“微分群时延”(“DGD”)。这种时间上的扩展可能使数据流中一个位周期的光脉冲与另一个位周期重叠。这种重叠削弱了接收机判别一个位周期应该转化为0还是转换为1的能力。因而，PMD是光传输系统中的一个问题，造成数据的二义性、数据丢失、数据损坏并限制传输容量。

尽管为了解决PMD问题提出了各种途径，但是，各自都有限制。例如，保偏光纤用来通过诸如由光纤中造成双折射的内应力构件引入的应力诱发各向异性等固有的光学特性来维持输入的偏振、并防止PSP之间光功率的交叉耦合。这种特殊光纤不仅昂贵而且缺乏批发的替换，无法在现有的“传统”光纤网络上解决PMD问题。

目前的电子途径，诸如电畸变均衡器也有缺点。这些途径，一般都采用接收机上射频响应的缺口(亦即响应最小值)作为DGD的指示器，要求修改传统的接收机的电子电路，而且往往要求高速数字或射频电路。

光学测量方法一般或者要求通过偏振扰频或通过引入边频带对激光源进行微扰、或者只能提供PMD偏振特性的间接的或定性的量度。在光传输系统中为光学测量而对激光源进行微扰一般是不现实的，而且会中断数据传输。只利用PMD偏振特性的间接或定性的量度，诸如DGD或偏振度(“DoP”)的量度，需要利用迭代法，只在多次操作之后才能对PMD进行补偿。但是，这样的多次操作很费时间，而且因而这种迭代补偿方法在用于高速传输系统时有缺点。

因此要求有一种方法，它能提供PMD的可靠测量，并避免中断数据传输，而且允许对PMD影响进行快速补偿。

发明概述

本发明提供一种在不对激光源进行微扰的情况下获得PMD偏振特性的直接量度、而且在一次操作中即可补偿PMD影响的方法和设备。本发明通过把光传输系统中的光信号基本上转移到包括补偿器的系统的单一PSP中来补偿PMD。结果，数据流中的每个光脉冲基本上都不与时间上相邻的光脉冲或位周期相混合。

在一个方面，本发明提供一种在光传输系统中补偿光信号PMD的方法。在一个实施例中，所述方法通过在来自光传输介质的样本光信号的两个不同的偏振分量之间引入相位延迟来测量光纤链路的PMD偏振特性。所述方法使样本光信号的两个偏振分量发生干涉并测量结果干涉信号。然后所述方法利用在多个相位延迟中测得的干涉信号来测量DGD和PSP的相对振幅和偏振状态(例如，取向和椭圆度)。DGD、PSP的相对振幅和偏振状态提供了PMD偏振特性的直接量度。这里所用的“PSP特性”一词是指PSP的偏振状态和相对振幅以及它们之间的DGD。PSP的偏振状态和相对振幅还提供光传输系统中光信号的偏振状态的直接量度。根据PSP的偏振特性，本发明确定对光信号的修正，所述光信号最好在一次操作中把光信号能量的足够多的一部分转移到光传输系统的单一PSP中，以便补偿PMD的影响。“足够多的一部分”可以由本专业的普通技术人员选择，以便提供例如适当的中断概率或功率损失。

这里所用的“足够多的一部分”一词是指，对于特定的光传输系统或数据传输，足以避免PMD的影响造成的误码率的量。例如，在数据传输中包括高度冗余和抗崩溃数据的地方，足够多的一部分可能是低的。类似地，当只要求低的数据传输率时，“足够多的一部分”可以是低的。反之，在要求以大容量操作传输系统和/或要求以高的数据精度(亦即，数据二义性低、损失或崩溃误码率低)操作传输系统的地方，足够多的一部分可能是非常高的或者甚至包括把光信号基本上所有的能量都转移到单个的PSP。因此，显然，本专业的普通技术人员可以直接地(不必进行不必要的试验)确定要转移的足够多的一部分光信号能量。例如，足够多的一部分可以包括基本上全部光信号能量。

在另一个实施例中，所述方法通过旋转样本光信号的偏振轴的取向并在样本光信号两个不同的偏振分量之间引入相位延迟来测量PMD偏振特性。所述方法使这两个偏振分量发生干涉并测量结果干涉信号。然后，对于样本光信号偏振轴的两个或两个以上旋转取向中的每一个，所述方法利用在两个或两个以上的相位延迟条件下测量的干涉信号来确定光信号的PSP特性。根据所述PSP特性，本发明确定对将要在单一操作中把光信号能量的足够多的一部分转移到光传输系统的单一PSP中的光信号的修正。

在另一个实施例中，本发明的方法通过以下方法来补偿光传输系统的PMD：在入射光信号上以这样的取向加上DGD矢量、以便在所述单一操作中把足够多的一部分光信号能量转移到包括入射光纤链路和PMD补偿器的光传输系统的单一PSP中。

在最佳实施例中，本发明基本上并行地确定光纤中多个波长信道的PSP特性，诸如存在于致密波分多路复用光纤(“DWDM”)的PSP特性。这些特性包括PSP的偏振状态、PSP的相对振幅(亦即，两个PSP之间的能量比率)、DGD以及数据流中多个波长信道的总功率。每个波长信道的带宽主要由激光源线宽度和光信号的数据调制带宽决定。

在所述实施例的一个版本中，所述方法在样本光信号的两个不同偏振分量之间引入相位延迟。所述方法使这两个偏振分量发生干涉，以便产生干涉信号，使所述干涉信号分散在光谱连续的波长带中，并测量每个波长子带的干涉信号。然后所述方法测量每个波长子带的多个相位延迟的干涉信号。根据信道的PSP特性，本发明确定对每个波长信道中光信号的修正，所述信号将在单一操作中把所述波长信道中的光信号能量的足够多的一部分转移到所述信道的单一PSP中。

在所述实施例的另一个版本中，所述方法旋转样本光信号偏振轴的取向，并在样本光信号的两个偏振分量之间引入相位延迟。所述方法使这两个偏振分量干涉，以便产生干涉信号，使干涉信号分散在光谱连续的波长带，并测量每个波长子带的干涉信号。然后，对于两个或两个以上光信号偏振轴旋转取向中的每一个，所述方法在两个或两个以上相位延迟的条件下测量每个波长子带的干涉信号，以便确定相应的波长信道的PSP特性。根据信道的PSP特性，本发明确定对光信号的修正，所述光信号将在单一操作中把所述波长信道中的光信号能量的足够多的一部分转移到所述信道的单一PSP中。

在最佳实施例中，本发明的方法补偿光传输系统两个或两个以上波长信道的PMD。所述方法通过以下方法而基本上并行地补偿这些波长信道的PMD：基本上同时地以这样的取向给每个信道加上DGD、以便在所述单一操作中把信道中光信号能量的足够多的一部分转移到所述信道的单一PSP中。

在另一个实施例中，由于PSP的PMD程度和偏振状态可能随着时间而改变，所以对光信号进行采样、分析、并间断地、定期地或连续地更新对光信号的修正。

在另一个方面，本发明提供一种制品，其中本发明的方法的功能被嵌入在诸如(但不限于)软盘、硬盘、光盘、磁带、PROM、EPROM、CD-ROM或DVD-ROM的计算机可读介质上。

在再一个方面，本发明提供一种补偿光传输系统中光信号的PMD的装置。在一个实施例中，所述装置包括光偏振监测器和偏振状态发生器。偏振监测器包括相位延迟发生器、干涉仪和检测器。偏振监测器配置成接收样本光信号，而相位延迟发生器在样本光信号的两个不同的偏振分量之间引入相位延迟。干涉仪设置成接收相位延迟后的光并使两个偏振分量干涉、以便产生由检测器测量的干涉信号。偏振状态发生器根据在多个相位延迟条件下测得的干涉信号确定PSP的DGD、相对振幅和偏振状态。

在另一个最佳实施例中，偏振监测器还包括旋转器。偏振监测器配置成接收样本光信号。旋转器提供样本光信号偏振轴相对于相位延迟发生器光轴的至少两个旋转取向。对于偏振轴的所述两个旋转取向中的每一个，相位延迟发生器在样本光信号的两个不同偏振分量之间引入相位延迟。干涉仪设置成接收相位延迟后的光并使所述两个偏振分量干涉、产生由检测器测量的干涉信号。对于两个或两个以上旋转取向中的每一个，偏振状态发生器根据在两个或两个以上相位延迟条件下测得的干涉信号，确定PSP的DGD、相对振幅和偏振状态。

在一个实施例中，旋转器包括有效地旋转相位延迟发生器的光轴的电光元件。在另一个实施例中，旋转器包括物理地旋转相位延迟发生器的机构。旋转器最好包括旋转样本光信号的偏振轴的偏振旋转器。适当的偏振旋转器包括(但不限于)法拉第旋转器和波片组合。

在另一个实施例中，偏振监测器基本上并行地确定光传输系统两个或两个以上波长信道的PSP特性。在所述实施例的一个版本中，偏振监测器包括相位延迟发生器、干涉仪、波长多路分离器和检测器阵列。偏振监测器还包括旋转器。干涉仪设置成接收相位延迟后的光并使两个偏振分量干涉以产生干涉信号。多路分离器使干涉信号分散在检测器阵列的频谱连续的波长子带中。检测器阵列配置成使每个波长子带的干涉信号基本上并行地被测量。然后，偏振状态发生器根据在多个相位延迟中的任何一个的条件下、在样本光信号偏振轴的两个或两个以上旋转取向上测得的相应的波长子带的干涉信号，确定每个波长信道的PSP特性。

在另一个实施例中，本发明提供用于补偿光传输系统中光信号PMD的装置，它包括光偏振监测器、偏振状态发生器、偏振控制器和延迟元件。偏振控制器修正光信号、以便把光信号能量的足够多的一部分转移到光传输系统的单一PSP中。在所述实施例的一个版本中，补偿级包括偏振控制器，它改变入射到延迟元件的偏振状态。然后延迟元件把基本上可选的DGD以可选取向加到光信号上。在所述实施例的最佳版本上，补偿级包括偏振控制器和延迟元件，它们把基本上固定的DGD以可选取向加到光信号上。根据偏振状态发生器提供的PSP特性来确定所述选择的取向。选择的取向是这样的取向、使得当补偿级把DGD加到光信号上时，结果光信号、亦即修正后的光信号的足够多的一部分能量在光传输系统的单一PSP中。

在另一个实施例中，本发明提供一种用于补偿光传输系统的两个或两个以上波长信道的PMD的装置。所述装置包括：偏振监测器，它监测所述波长信道的PSP特性；偏振状态发生器；以及多信道偏振控制器。多信道偏振控制器修正每个波长信道上的光信号、使得每个信道上的光能量的足够多的一部分转移到所述信道的单一PSP中。多信道偏振控制器包括波长多路分离器、多信道偏振控制器和波长多路复用器。多路分离器使信号光分散到频谱连续的色散信道，而多信道偏振控制器在这样的取向的条件下把DGD加到每个波长信道上、使得所述波长信道的足够多的一部分能量转移到相应的波长信道的单一PSP中。随后，波长多路复用器使从多信道偏振控制器接收的光重新组合。在一个实施例中，多信道偏振控制器包括偏振控制器的阵列，每一个装置都工作在单独的波长信道上，以便当与延迟元件结合时在可选择的取向的条件下引入DGD。各偏振控制器最好形成基本上结合成整体的阵列并且基本上并行地通过所述波长信道工作。

在所述实施例的一个版本中，偏振控制器把基本上可选的DGD以可选取向加到波长信道的光信号上。偏振控制器最好加上处在可选取向的振幅基本上固定的DGD。根据所述信道的PSP特性来选择加到波长信道上的DGD的取向。所选的取向是这样的、使得当可变偏振装置把DGD加到信道的光信号时，结果(亦即修正后的)光信号的足够多的一部分能量处在该波长信道的单一PSP中。

本发明的上述和其他特征和优点，以及本发明本身，将会从以下的描述、附图和权利要求书中得到更充分的理解。

附图的简要说明

图1示出光传输系统的PMD矢量和PSP的庞加莱(Poincare)球表示；

图2A和2B举例说明本发明的PMD补偿方法的一个实施例；

图3A和3B是本发明的偏振监测器的各种实施例的示意的说明；

图4是本发明的旋转器和相位延迟装置的一个实施例的示意的说明；

图5是本发明的PMD补偿装置的一个实施例的示意的说明；

图6是本发明的PMD补偿装置的一个实施例的示意的说明；

图7是用于本发明的补偿级的偏振控制器的一个实施例的示意的说明；

图8是本发明的偏振监测方法的一个实施例的示意的说明。

详细说明

本发明提供一种用于光学信号监测和修正偏振的、对在光纤传输系统中数据的光传输特别有利的方法和装置。本发明提供光的偏振特性和/或光传输系统的PSP。本发明所提供的偏振特性可以用来向PMD问题提供“确定性解”，所述确定性解把光信号的PMD基本上补偿到一阶。这里用“确定性解”一词是指本发明确定对光信号的单一修正的能力，所述对光信号的单一修正基本上把给定的PMD(亦即，任何时间的PMD)补偿至一阶。本发明的确定性解的方法与要求进行迭代测量和修正以便补偿给定PMD的技术形成对照。

本发明补偿PMD的一个途径是把光信号能量的足够多的一部分转移到光传输系统的单一PSP上。困难在于，在不中断数据传输的情况下可靠地确定系统的PSP并迅速地修正光信号以补偿PMD。显然，可以设想有两种方法可以把光转移到单一PSP：或者修正光信号的偏振状态、使其具有与系统的PSP的基本上相同的偏振矢量取向(例如，Stokes矢量取向)，或者修正系统PMD矢量的偏振状态、使其具有与入射光信号的基本上相同的PMD矢量取向。

理解本发明PMD补偿方法的一个直觉的途径涉及光信号和光传输系统的Poincare球表示。诸如光纤中的光信号的电场矢量E可以一般地表达为恒定相位偏移ε下x和y分量Ex和Ey之和：

$E=\left[\begin{array}{c}{E}_x\\ E_y{e}^{\mathrm{i\ϵ}}\end{array}\right]$

公式(1)

电场矢量一般是椭圆偏振的，亦即Ex和Ey都是非零的，随着时间遵循Ex和Ey的椭圆路径。线偏振和圆偏振是椭圆偏振的简并情况，电场矢量在时间上分别画出直线或圆，而不是椭圆。表示所有可能的偏振的一个传统的途径是在Poincare球上。

参考图1，其中示出偏振状态的Poincare球表示100。所述球上的给定纬度代表给定的椭圆率，而线性偏振是在赤道101上，圆偏振则在两极103。在这种表示中，所述球上经度一度代表偏振轴0.5度的物理旋转。在两个半球上，偏振的旋向性有变化，右旋偏振在上半球，左旋偏振在下半球。另外，每条经线代表偏振椭圆半主轴的固定方位。

在所述表示中，光传输系统的PMD可以用Poincare球上的PMD矢量

102表示。PMD矢量

102的方向代表所述系统的各PSP之一，而所述矢量的大小是DGD的一半。给定样本光信号的偏振状态(亦即，偏振监测器的输入偏振状态)是这两个PSP的线性组合。输入偏振矢量104(例如，诸如Stokes矢量)可以用来代表光信号的偏振状态。一个PSP中光信号能量的相对量由cos²(2θ)给出，而另一个PSP由sin²(2θ)给出，式中的(2θ)是Poincare球上输入偏振矢量104和PMD矢量

102之间的夹角。若输入偏振矢量104落在PMD矢量102上，则光信号的所有能量(到一阶)都在传输系统的一个PSP中。相应地，在另一个PSP中没有能量(到一阶)。结果，在可能与另一个位周期的另一个PSP(例如，慢PSP)重叠从而引起数据丢失、二义性或崩溃的一个位周期的一个PSP(例如，快PSP)中便没有能量。由PMD造成的不同位周期的不同PSP的潜在的重叠这里称作PMD扩展。

PMD矢量还可以用来表示光传输系统中的每一个组件(例如，光纤段、光学元件、耦合器、多路复用器、开关、路由器等)，在通用坐标系，其矢量和是所述系统总的PMD矢量。显然，系统总的PMD矢量一般沿着传输系统的长度方向而改变，并且随着时间而改变。例如，离光信号源1km的总的PMD矢量一般不同于离所述光信号源10km的总的PMD矢量。类似地，任何位置上的总的PMD矢量可能由于例如随着温度的改变和/或随着系统组件中的应力的改变，而造成随着时间的改变。这样，显然，总的或系统的PMD矢量称为特定系统位置和时间下的PMD矢量。

参考图2A，其中示出按照本发明的PMD补偿的一个实施例的示意的矢量说明。本发明的方法是把光信号的足够多的一部分能量转移到光传输系统单个的PSP中。光传输系统的PMD矢量，在没有来自本发明的偏振控制器和延迟元件的贡献的情况下，由矢量 202表示。圆段203代表处在由矢量

202和输入偏振矢量204定义的平面上Poincare球的截面。在一个实施例中，本发明的方法可以通过矢量 202加上偏振控制矢量 206使得合成的PMD矢量 208具有基本上与输入偏振矢量204相同的取向(Alignment)。现在输入的偏振矢量204基本上落在新系统PMD矢量

208上。结果，光信号的足够多的一部分能量便转移到所述系统的一个PSP中，以此通过基本上校正PMD扩展到一阶来补偿PMD的影响。

参考图2B，其中示出足够多的一部分光能转移到单一PSP的效果。左图250说明PMD补偿之前每一个PSP 252，254的光信号能量，而右图251则说明按照本发明进行PMD补偿后光信号的能量。代表PSP 252，254的波形和“零”线253之间的面积与所述波形代表的PSP中的能量成正比。在图2B的实施例中，由本发明提供的PMD补偿把足够多的一部分能量从快PSP 254转移到慢PSP 252。但是，应该明白，对本发明关键性的并非要把全部光能量都转移到单一PSP中。而是如右图251中PMD补偿后留在快PSP 254的能量所表示的，可能有不足以引起明显的PMD扩展的一部分能量留在PSP中。

应该明白，新的系统DGD，DGD_TOTAL一般不为零。例如，图2A中的矢量长度正比于与每个矢量相关的DGD。因此，对于示于图2A中的实施例，结果系统DGD是

${\mathrm{DGD}}_{\mathrm{TOTAL}}=\sqrt{{\mathrm{DGD}}_{\mathrm{LINK}}^2+{\mathrm{DGD}}_{\mathrm{COMP}}^2+{2\mathrm{DGD}}_{\mathrm{LINK}}{\mathrm{DGD}}_{\mathrm{COM}}\cos \left(2\mathrm{\θ}\right)}$

公式(2)，

式中DGD_LINK是与矢量 202相关的DGD，而DGD_COMP是与补偿矢量 206相关的DGD。在一个实施例中，DGD_COMP大于数据流的一个位周期，最好DGD_COMP大于

，以便产生基本上落在输入偏振矢量204上的系统PMD矢量DGD_TOTAL 208。

在本发明的一个方面，由加上偏振控制矢量所代表的物理过程是由偏振控制器和延迟元件提供的。偏振控制器和延迟元件可以提供单一的偏振控制矢量或者为两个或两个以上波长信道中的每一个提供一个单独的偏振控制矢量。在一个实施例中，偏振控制器包括偏振控制器和延迟元件。延迟元件提供DGD，DGD_COMP，而偏振控制器则改变DGD_COMP对于Poincare球上光信号的取向。延迟元件可以提供可变的DGD，或者最好提供基本上固定的DGD。偏振控制器和延迟元件可以包括单一的构成整体的光学部件，两个或两个以上光学部件。例如，在一个实施例中，偏振控制器包括两个光学部件：可变液晶(“LC”)偏振控制器和保偏光纤(“PMF”)，其中，所述可变LC偏振控制器用作偏振控制器、而所述PMF作为延迟元件。

为所述偏振控制矢量选定的取向是根据所述系统的PSP特性决定的。偏振特性是根据至少包括光传输系统中光信号的一部分的样本光信号确定的。在一个实施例中，本发明在样本光信号的两个不同(最好、但不一定正交的)偏振分量之间引入相位延迟，然后使所述两个偏振分量干涉，产生干涉信号。因为每一个偏振分量一般都是所述系统的两个PSP的叠加，故结果干涉信号在这些PSP之间含有自相关和互相关的项。

本发明的偏振监测和PMD补偿途径容易基本上同时应用于光传输系统的两个或两个以上的波长信道。在一个实施例中，本发明在样本光信号的两个不同(最好，但不一定是正交的)偏振分量之间引入相位延迟，然后使所述两个偏振分量干涉，产生干涉信号。干涉信号色散为光谱连续的波长子带，以便为每个波长信道获得干涉信号。

以多个相位延迟获得的干涉信号可以用来确定PSP的相对振幅和偏振状态以及它们之间的DGD。因为这两个偏振分量之间的相位延迟是变化的(例如，在整个延迟全波过程中)，所以干涉信号的强度在周期的一部分中以正弦形的方式变化，所述周期部分根据光传输系统的DGD，亦即DGD_LINK观测。结果，对于固定的测量频率ω₀，干涉信号的强度I可以以时间为单位表达为相位延迟的正弦函数：

I＝I₀+Ccos(dω₀)+Ssin(dω₀)           方程式(3)

方程式(3)的正弦信号可以解出系数I₀，C和S。从这些系数即可确定样本光信号的偏振特性和矢量

。

因此，在从两个或两个以上波长子带获得干涉信号的实施例中，每个波长子带的干涉信号的强度I(ω)可以表达为相位延迟的正弦函数

I(ω)＝I₀+Ccos(dω)+Ssin(dω)         方程式(4)

式中ω是对应于相关波长子带的频率。解方程式(4)的正弦信号可以解出I₀、C和S。进一步，在一阶PMD限制的情况下，系数C和S也是频率的正弦函数，可以表达为

C(ω)＝C₀+C_Ccos(τω)+C_Ssin(τω)      方程式(5)

S(ω)＝S₀+SC_Cos(τω)+S_Ssin(τω)      方程式(6)

式中τ是与所述波长信道光信号的DGD相关的时间延迟。对于给定的一组数据，解这些方程式可以解出DGDτ以及系数S(ω)和C(ω)。从这些系数可以确定每个波长信道的PSP特性。

在另一个实施例中，本发明在引入第二序列的相位延迟之前改变样本光信号偏振分量偏振轴的旋转取向。这种冗余可以排除装置或许不能从采集的数据中计算所有要求的偏振信息的情况。以两个或两个以上旋转取向获得的干涉信号提供有关PSP的自相关和互相关的附加信息。在一个实施例中，对于两个或两个以上旋转取向中的每一个，本发明(1)在样本光信号的偏振分量之间引入相位延迟；然后(2)使这两个偏振分量干涉，产生给定旋转取向的干涉信号。在本实施例的一个版本中，干涉信号是针对两个不同的旋转取向获得的。在一个版本中，第一旋转取向是由偏振轴旋转0°(亦即不旋转)产生的，而第二个旋转转取向是由偏振轴旋转45°产生的。但应明白，所述轴准确的旋转取向对本发明并不重要；而是任何一组非简并旋转取向均可采用。关于每一个旋转取向的结果干涉信号还可以表达为具有与方程式(3)相同的函数形式的相位延迟的正弦函数。

此外，在引入相位延迟之前改变样本光信号的偏振轴的旋转取向的方法基本上可以同时应用在两个或两个以上波长信道。在一个实施例中，对于两个或两个以上旋转取向中的每一个，本发明在样本光信号两个偏振分量之间引入相位延迟，并使这两个偏振分量干涉，产生给定旋转取向的干涉信号。然后使所述干涉信色散为光谱连续的波长子带，以便获得每个给定旋转取向的每个波长信道的干涉信号。每个旋转取向Φ的结果干涉信号还可以表达为具有与方程式(4)相同的函数形式的相位延迟的正弦函数。

例如，在使用两个旋转取向、诸如Φ＝0°和Φ＝45°、得到每个波长取向的干涉信号的地方，I^Φ(ω)可以表达如下：

I⁰(ω)＝I₀ ⁰+C⁰cos(dω)+S⁰sin(dω)          方程式(7)

I⁴⁵(ω)＝I₀ ⁴⁵+C⁴⁵cos(dω)+S⁴⁵sin(dω)      方程式(8)

解这些正弦函数可以解出每个波长子带的I₀ ⁰，C₀，S₀，I₀ ⁴⁵，I₀ ⁴⁵，C⁴⁵和S⁴⁵。另外，在限定一阶PMD的情况下，系数C^Φ和S^Φ还是正弦交叉频率，它可以表达为：

C⁰(ω)＝C⁰ ₀+C⁰ _Ccos(τω)+C⁰ _Ssin(τω)        方程式(9)

S⁰(ω)＝S⁰ ₀+S⁰ _Ccos(τω)+S⁰ _Ssin(τω)        方程式(10)

C⁴⁵(ω)＝C⁴⁵ ₀+C⁴⁵ _Ccos(τω)+C⁴⁵ _Ssin(τω)    方程式(11)

S⁴⁵(ω)＝S⁴⁵ ₀+S⁴⁵ _Ccos(τω)+S⁴⁵ _Ssin(τω)    方程式(12)

对于给定的一组数据，解这些方程式可以解出DGDτ以及系数S(ω)和C(ω)。从这些系数，可以确定每个波长信道的PSP特性。

例如，波长信道的光信号的PSP特性可以由下式确定：

公式(13)，

公式(14)，

公式(15)，

公式(16)，

$\tan \mathrm{\ϵ}=-\frac{S_0^0}{C_0^0},$

公式(17)，

其中

公式(18)，

和

$Y\≡\frac{E_{1y}}{E_{1x}}=\sqrt{\frac{S_s^0-{2S}_s^{45}}{S_s^0-C_c^0}}$

公式(19)，

式中I_input代表入射监测器的强度，可以由例如通过对由半波隔开的两个抖动(dither)设置的实测强度求和或通过对一系列测量结果对的强度求和来确定。监测器上的PMD矢量基本上向着由E_1x，E_1y和ε给出的偏振主状态取向，而矢量长度由DGDτ确定。

在另一方面，本发明提供一种便于确定PSP特性的装置。在不同实施例中，所述装置包括偏振监测器和偏振状态发生器。下面联系对本发明的方法的不同实施例的进一步描述来描述按照本发明的偏振监测器的不同实施例。

参考图3A和3B，在不同的实施例中，按照本发明的偏振监测器包括：旋转器302；相位延迟发生器304、354；干涉仪306；波长多路分离器308和检测器310。正如图3A和3B所举例说明的，在一个实施例中，样本光信号301穿过旋转器302，所述旋转器使光信号偏振椭圆的旋转取向能够相对于相位延迟发生器304、354的光轴改变。适当的旋转器包括可以使光信号的偏振轴(偏振旋转器)旋转的和/或使相位延迟发生器的光轴旋转而基本上使入射椭圆率维持不变的任何元件。

例如，适当的旋转器包括：(但不限于)法拉第旋转器；两个带有快轴的可用开关控制的半波板，两者或者对齐或者在方位角上相隔所需旋转角度的一半；以及两个可变相位延时器，其快轴相隔所需旋转角度的一半。在另一个实施例中，所述旋转器旋转相位延迟发生器的光轴。这样的相位延迟发生器可以包括例如一种物理上使相位延迟发生器或带有可用开关控制的光轴的相位延迟发生器旋转的元件。

在另一个实施例中，本发明的偏振监测器不包括旋转器，而干涉信号不是以样本光信号偏振轴的两个或两个以上旋转取向获得的。例如，在样本光信号的偏振轴不是沿着包括可变延时器的相位延迟发生器的光轴的情况下，旋转器是不必要的。但在样本光信号的偏振轴事实上基本上线性地沿着相位延迟发生器的光轴偏振的地方，为了解决这个问题，在样本光信号两个偏振分量之间不加相位延迟，而在相位延迟发生器之前可以加上旋转器。

参考图3A和3B，在一个实施例中，样本光信号穿过旋转器302，进入相位延迟发生器304、354，相位延迟发生器304、354使样本光信号的一个偏振分量相对于另一个偏振分量延迟。例如，可以通过使各偏振分量通过不同长度的光路或通过可变的双折射元件传播，使一个偏振分量发生相对于另一个偏振分量的延迟。在不同的实施例中，相位延迟发生器包括可变双折射元件304。适当的双折射元件包括(但不限于)可变延时器。最好可变延时器或者包括电光元件和/或包括液晶波板。在另一个实施例中，相位延迟发生器包括使各偏振分量通过不同长度的光路传播的元件。

参考图3B，在一个实施例中，相位延迟发生器354包括偏振分路分束器355和可变延迟元件357。然后通过偏振光分束器(“PBS”)355把样本光信号分成两个光束，偏振光分束器让一个偏振分量(例如，E_x)透过，而反射另一个分量(例如，E_y)。每一臂上的1/4波板和反射器359旋转所述偏振，以便在所述分束器之后复合两个光束。可以通过可变延迟元件357把可变相位延迟引入分离的光束(亦即，偏振分量)中的一个，在两个传播路径之间建立可变的延迟。可变延迟元件一种可能的实现方法包括(但不限于)固定轴液晶延时器、可变延迟波板和设置在至少一个1/4波板后面的空间可变反射镜。

参考图4，其中示出旋转器402和相位延迟发生器404的最佳实施例。旋转器402最好包括第一可用开关控制的半波板403和第二可用开关控制的半波板405，而相位延迟发生器404包括带有在固定取向上其快轴与半波板403和405的快轴413，415对准的可变延时器。在一个实施例中，使第二半波板405的快轴取向相对于第一半波板403的快轴旋转一个角度Φ/2(425)，以便使样本光信号的偏振轴的旋转取向相对于相位延迟发生器404的光轴改变角度Φ。然后通过使半波板的延迟改变为零，即可使所述取向复位。

再参考图3A和3B，样本光信号从相位延迟发生器304，354传输进入干涉仪306。干涉仪306在可以在它们之间建立干涉的条件下把样本光信号的各正交偏振分量混合，以此产生干涉信号。干涉仪最好包括45°的线性分析仪。但应明白，能够使光信号的各偏振分量在它们之间建立干涉的条件下重新复合的任何光学元件或光学元件的配置均可在本发明的偏振监测器中用作干涉仪。

在本发明不同的实施例中，通过检测器测量由干涉仪产生的干涉信号。在其他不同的实施例中，使干涉信号频谱色散为连续的波长子带，而不同的检测器元件接收与所述光传输系统特定波长信道对应的干涉信号。检测器元件可以包括检测器阵列，例如，两个或两个以上物理上分开的检测器或构成整体的检测器阵列。适当的检测器阵列包括(但不限于)电荷耦合器件(“CCD”)阵列、构成整体的光敏二极管阵列和分立的检测器阵列。在远程通信应用中，最好用InGaAs光敏二极管，既可用于阵列，又可用于分立检测器应用。但正如这里和权利要求书上使用的，应该明白，“检测器阵列”和“检测器的阵列”一词是可交换使用的。就是说，当一个元件被描述为“检测器阵列”时，应该明白。所述词也包括“检测器的阵列”，反之亦然。

再参考图3A和3B，在一个实施例中，由干涉仪306产生的干涉信号穿过波长多路分离器308，使样本光信号光谱色散为光谱连续的波长子带。结果，多路分离器308为每个波长子带提供干涉信号。在一个实施例中，光信号(例如，诸如DWDM信号)的每个波长信道通过频谱色散分为至少两个波长子带。波长多路分离器最好把每个波长信道分段为5至15个波长子带。适当的波长多路分离器的示例包括(但不限于)阵列波导光栅(AWG)、体相位光栅频谱仪和反射光栅光谱仪，既可以以自由空间实现方式又可以以平面实现方式。

干涉信号光谱色散为每个波长子带的干涉信号，便于测定光信号多个波长信道的PSP特性。另外，干涉信号在整个检测器阵列的光谱色散使得可以基本上并行地测量多信道干涉信号。例如，在一个实施例中，波长多路分离器308在整个检测器阵列上把干涉信号光谱色散为光谱连续的子带。然后检测器阵列310的不同的元件组基本上同时地接收与不同的波长信道对应的干涉信号。结果，可以基本上并行地测量多个波长信道的干涉信号，偏振状态发生器利用这个信息确定各PSP的相对振幅和偏振状态以及多个波长信道的DGD。

偏振状态发生器可以包括模拟的或者数字的器件。偏振状态发生器确定各PSP的偏振状态和相对振幅以及它们之间的DGD。在一个实施例中，偏振状态发生器根据测得的多个相位延迟的干涉信号、以样本光信号的两个或两个以上旋转取向中的每一个确定PSP的特性。另外，偏振状态发生器可以根据测得的多相位延迟的干涉信号、以样本光信号的两个或两个以上旋转取向中的每一个基本上并行地确定多个波长信道的PSP特性。偏振状态发生器最好还根据针对不同波长信道内不同波长子带观测到的干涉信号之间的关系，确定多个波长信道的PSP特性。

在一个实施例中，偏振状态发生器利用基本上与方程式(3)-(6)一致的逻辑确定PSP特性。在另一个实施例中，偏振状态发生器利用基本上与方程式(7)-(19)一致的逻辑确定PSP特性。但应明白，偏振状态发生器可以利用适合于根据多相位延迟的干涉信号、以样本光信号的一个或一个以上旋转取向中的每一个确定PSP特性的任何逻辑。

偏振状态发生器的逻辑可以通过模拟电路、数字电路和/或通用计算机上的软件实现。例如，偏振状态发生器可以产生诸如由打印机或计算机屏幕产生的人类可读的关于PSP相对振幅和偏振状态以及它们之间DGD的显示。但是，偏振状态发生器是产生人类可读的和/或只产生机器可读的输出，这对于本发明并不重要。例如，偏振状态发生器可以只产生机器可读的足以用来控制光传输系统中补偿PMD的偏振控制器的电信号。

应该明白，本发明的偏振监测器的各种实施例适合于用作多信道Stokes矢量偏振仪，因为所确定的偏振特性足以计算给定波长信道中光的Stokes矢量。偏振监测器的实施例也适合于用作多信道功率监测器，因为被一个波长信道的光谱照射的一个或多个检测器元件上的平均强度会产生所述信道平均功率的量度。最后，偏振监测器的实施例可以用作多信道光谱分析仪，因为每一个监测器检测器信道的平均强度会产生对应于检测器尺寸和光栅色散的光谱箱(bin)中的功率的量度。

在一个实施例中，本发明提供用于光传输系统中光信号PMD补偿的装置。参考图5和6，其中示出PMD补偿装置的各种实施例。所述补偿装置包括：偏振监测器503、603；偏振状态发生器517、617；以及补偿级521、621。偏振监测器和补偿级可以包括这里描述的各实施例中的任何一个。如图中所示，图5的偏振监测器503基本上类似图3A中以及相应的文字所描述的偏振监测器，而图6的偏振监测器基本上类似于图3B中以及相应的文字所描述的偏振监测器。

工作时，对于样本光信号的一个或一个以上旋转取向中的每一个，偏振监测器503、603向偏振状态发生器517、617提供多个相位延迟的干涉信号的测量值。偏振状态发生器517、617本身根据偏振监测器503、603提供的测量值确定光信号的PSP特性，或光信号的一个或多个波长信道的PSP特性。在一个实施例中，偏振状态发生器517、617向偏振控制器驱动器530、630提供控制信号，而所述驱动器为补偿级521、621中的偏振控制器522、622提供控制信号，然后所述偏振控制器把DGD加到选定取向的光信号上、使得光信号的能量转移到光传输系统基本上一个PSP中。或者，如前所述，补偿级也可以看作是修正光传输系统的PSP、使得PSP的偏振状态基本上与所述光信号相同。

参考图5和6，在不同的实施例中，补偿级包括偏振控制器522、622和延迟元件524、624。延迟元件最好具有基本上固定的DGD，它大于与要补偿的PMD相关的光传输系统的DGD。因此，在延迟元件524、624具有基本上固定的DGD的地方，偏振控制器驱动器530、630只向偏振控制器522、622提供控制信号。但应明白，偏振控制器驱动器530、630和/或偏振状态发生器517、617可以从不同的源、包括(但不限于)(例如，温度、位置、功率等)传感器接收系统诊断和控制系统、系统时钟等接收输入信号，以便于PMD补偿。例如，延迟元件524、624的DGD可以随着温度而改变，因此，来自延迟元件温度传感器的输入信号可以用来确定所述延迟元件的DGD。

正如图5和6所举例说明的，补偿级521、621适合于补偿光传输系统的多个波长信道的PMD。在所举例说明的实施例中，补偿级521、621包括(按从源到接收器典型光信号的光路的顺序)：波长多路分离器526、626；偏振控制器522、622；波长多路复用器528、628；以及延迟元件524、624。波长多路分离器526、626使光信号色散为分别由线551，651代表的光谱连续的波长子带。偏振控制器对每一个波长信道产生影响、使得延迟元件524、624的DGD在一个取向上相加、使得波长信道的足够多的一部分能量处在相应的波长信道的单一PSP中。一般说来，偏振控制器在每一个波长信道的不同取向的条件下加入DGD。接着，波长多路复用器使受偏振控制器影响的光(由线553、653代表)重新复合。

正如图5和6所举例说明的，光信号的光路在遇到光学监测器之前是从点501、601穿过补偿级到点599、699的，从这个意义上说，补偿级521、621是在偏振监测器503、603之前。但应明白，补偿级配置在偏振监测器“之前”还是在“之后”，这对本发明并不重要。例如，在偏振监测器配置在偏振监测器之前的地方，偏振控制器的Jones或Mueller矩阵可以用来在偏振控制器两端之间的变换偏振状态。

在本发明中使用的补偿级可以采取许多形式。所述控制器的延迟元件最好包括保偏光纤(“PMF”)。但是，适当的延迟元件包括(但不限于)自由空间的和光纤的延迟元件或诸如方解石或钒酸钇等双折射晶体。适当的波长多路复用器和多路分离器，正如图3A，3B，5和6所举例说明的，可以包括光栅307、537、637和色散准直器309、539、639。其他适当的波长多路复用器和多路分离器包括(但不限于)阵列波导光栅(AWG)、体相位光栅频谱仪，既可以以自由空间实现的形式又可以以平面实现的形式。适当的偏振控制器也可以采取各种形式。例如，偏振控制器可以包括一系列可变波板，由电光晶体、钕酸锂波导、液晶、可压缩光纤(fiber squeezer)和应力硅石延时器等构造。

补偿级最好包括带有基本上固定的DGD的延迟元件和LC偏振控制器。参考图7，其中示出LC偏振控制器的一个最佳实施例。所述LC偏振控制器701包括一叠4张LC波板702、704、706和708。所述叠LC波板厚度最好小于10mm，所述LC波板的绝对延迟误差最好不大于每块波板4nm。

每块LC波板最好包括包含在涂有导电的铟锑氧化物(ITO)涂层的光学质量玻璃之间的LC单元阵列710。每个单个LC单元可以起可变波板的作用，在感兴趣的波长带中大体上从0变到1.2波，并由各个ITO电极控制。对LC单元进行电控制，响应时间最好小于3ms。例如，可以通过提高器件的温度来减小时间响应。

4块波板702、704、706和708最好以其摩擦方向分别在标称0°、45°、0°和45°排列，借助于在感兴趣的波长范围内指数与玻璃匹配的光学透明环氧树脂层叠在一起。第一波板702与最后LC波板708之间单元对齐(在x-y方向上)至优于25μm。另外，LC偏振控制器还可以包括构成整体的前透镜组712和/或构成整体的后透镜组714。

最好这样确定各LC单元的尺寸、使得在每个通信信道的多路分离器之后每一个国际通信联盟(ITU)网格间隔的90％以上是通过每个单元中的激活区传输的。换句话说，最好ITU信道之间带宽的10％以下损失在LC单元之间的单元间间隙716上。

在某些实施例中，上述方法的功能可以在通用计算机上作为软件实现。另外，这样的程序可以留出一部分计算机随机存取存储器，以便提供控制逻辑，来实现旋转器控制、相位延迟发生器控制、干涉仪控制、干涉信号测量、偏振控制器的控制以及利用所述测量的干涉信号的操作和对所述测量的干涉信号的作用。在这样的实施例中，所述程序可以用诸如FORTRAN，PASCAL，C，C++或BASIC等高级语言中的任何一种编写。此外，所述程序可以编写成脚本、宏或嵌入诸如EXCEL或VISUAL BASIC等商售软件的功能。此外，所述软件可以直接用汇编语言实现，驻留在计算机的微处理器中。例如，若其配置成可以运行在IBM PC或兼容PC上，则所述软件可以用Intel 80X86汇编语言实现。所述软件可以嵌入制品，包括(但不限于)诸如软盘、硬盘、光盘、磁带、PROM，EPROM或CD-ROM等“计算机可读介质”。

偏振监测和PMD补偿的示例

参考图5和8，光传输系统中PMD的监测和补偿的一个实施例如下。从光传输系统用90/10光学分接头502取出样本光信号，并通过光耦合器504输入到偏振监测器503。偏振监测器包括：偏振旋转器506；相位延迟发生器508，包括可变延时器512；干涉仪510，包括45°线性偏振器；波长多路分离器512；以及检测器阵列514，包括多元件热电(“TE”)冷却的InGaAs阵列。

在图5的偏振监测器配置的所述示例中单一更新周期的数据采集序列是：

1)设置偏振旋转器506，以便使样本光信号的偏振轴旋转角度Φ₁(例如，0°)；

2)改变由可变延时器508提供的相位延迟(例如，抖动相位延迟)，例如通过

a.连续的周期性延迟分布(相位延迟)，诸如0到1个波正弦变化，或

b.几个离散的延迟(相位延迟)步骤；

3)在步骤2中，利用检测器阵列514测量由波长多路分离器512为每个旋转器延迟设置提供的光谱连续的波长带的干涉信号；

4)设置偏振旋转器506，以便使样本光的偏振轴旋转角度Φ₂(例如，45°)；

5)重复步骤2和3。

或者，偏振旋转器可以在相位延迟缓慢变化或步进时使样本光信号在两个旋转取向之间抖动。

这个示例中的数据收集控制信号示意地示于图8。如旋转器控制信号迹线801所示，偏振旋转器以50％的占空比工作，亦即把基本上相等的时间花在两个旋转取向Φ₁811和Φ₂812上。在每一个偏振旋转器位置上，亦即在样本光信号的每个旋转取向上，用相位延迟发生器使相位抖动，以便在相位抖动时间窗口811内使样本光信号各偏振分量之间产生多个相位延迟。相位抖动可以是相位延迟时间上的连续变化或一序列相位延迟步骤。相位延迟可以在一个整波或其一部分过程中改变。正如由相位延迟发生器控制信号迹线803举例说明的，在这个示例中，相位抖动包括时间窗口831过程中一个全波λ和0之间4个相位延迟步骤。

参考图5和8，在数据收集过程中，相位延迟后的样本光信号通过干涉仪510，并被波长多路分离器512光谱连续地色散在检测器阵列514上。检测器阵列测量波长信道内落在所述阵列不同组上的每个信道上色散信号。因此，检测器阵列基本上并行地测量所有波长信道的干涉信号。检测器阵列数据采集迹线802说明干涉信号821相对于偏振旋转器和相位延迟发生器变化的检测器测量(亦即检测器曝光)的时序。相位延迟既可以或者保持恒定或者倾斜地跨越每一次检测器曝光。

偏振状态发生器517处理复盖光信号所需频谱宽度的所有波长子带的干涉信号。偏振状态发生器处理迹线804说明干涉信号测量处理841相对于其他数据收集操作的时序。偏振状态发生器确定PSP特性，并根据所述信息为复盖光信号所需频谱宽度的波长信道确定偏振控制矢量。确定控制矢量的迹线806说明偏振控制矢量的确定相对于其他数据收集和处理操作的时序。在所述示例中，偏振控制矢量是基本上根据方程式(7)-(12)和(13)-(19)由每个波长信道的干涉信号实测强度确定的。

根据偏振控制矢量，偏振控制器驱动器530为偏振控制器522确定驱动信号，偏振控制器把每个波长信道的光信号能量的足够多的一部分转移到所述信道的单一PSP。偏振控制器驱动器迹线808说明偏振控制器驱动信号的施加881相对于其他数据收集和处理操作的时序。

在一个最佳实施例中，补偿级补偿光信号的PMD，如下所述。首先，由波长多路分离器526对所述信号进行光谱色散，使一个波长信道通过多信道偏振控制器522的每一个信道(亦即，一组元件)。然后波长多路复用器528使所述波长信道中的光复合进入包括单一保偏光纤524的延迟元件，所述光纤具有大于准备补偿的DGD总量的DGD。偏振控制器522改变每个信道的偏振状态，使得光信号的偏振状态与传输系统的PSP加上PMD补偿器的组合的PSP匹配。用于偏振监测器503的样本光信号最好是在偏振控制器之后从传输系统取出的，以便能够确定用于偏振控制器的反馈和诊断信号。但应明白，如上所述，偏振控制器采用反馈和/或迭代控制对本发明并非关键。

如图8所示，从数据收集开始到PMD补偿完成为止的时间跨度，更新周期807在这个实例中是例如8ms。时间迹线805说明这个时间的大约3ms用于数据收集，其中约2ms用来在第一检测器曝光851的多个相位延迟和旋转取向产生干涉信号，而大约1ms用来在第二检测器曝光861的多个相位延迟和旋转取向产生干涉信号。另外，在一个实施例中，对检测器曝光周期851、852，至少进行6次测量855、856。正如图解说明的，对于第一检测器曝光周期851，测量855具有基本上相等的时间长度(例如，对于2ms的第一检测器曝光周期851和6次测量855，每次测量约长1/3毫秒)。类似地，对于第二检测器曝光周期852，测量856具有基本上相等的时间长度(例如，对于1ms的第二检测器曝光周期852和6次测量856，每次测量约长1/6毫秒)。

时间迹线805还说明此例中大约2ms的更新周期用来处理数据和/或经过偏振旋转器和相位延迟发生器853，而约2ms用来驱动偏振控制器522和补偿光信号的PMD。在实际应用上，重复数据收集和PMD补偿过程，以便解决PMD的程度改变和传输系统PSP随时间改变的问题。在这个示例中，由本发明提供的PMD补偿周期以125Hz的频率工作。

尽管已经具体地说明并参照特定实施例描述了本发明，但是，本专业的普通技术人员应该明白，在不脱离后附权利要求书所定义的本发明的精神和范围的情况下，在形式和细节上可以作各种各样的改变。因而，本发明的范围由后附的权利要求书指明，所有落在与所述权利要求书等当的含意和范围内的所有改变都应包括于其中。

Claims (43)

1.一种补偿光信号偏振模色散的方法，它包括以下步骤：

提供样本光信号；

对于所述样本光信号的第一个偏振分量与第二个偏振分量之间的多个相位延迟，使所述第一偏振分量与所述第二偏振分量干涉，以及

据此补偿光信号的偏振模色散。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述补偿偏振模色散的步骤包括：

利用所述干涉信号的实测强度确定所述光信号的所述偏振状态；

利用所述干涉信号的实测强度确定所述光信号的偏振模色散矢量；以及

利用所述光信号的所述偏振状态和所述偏振模色散矢量，确定对所述光信号的修正，所述修正基本上补偿所述光信号的偏振模色散。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：对所述光信号的修正使所述光信号足够多的一部分能量转移到光传输介质的单一偏振主状态。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：确定所述光信号的所述偏振状态的所述步骤包括：

把所述偏振分量的第一旋转取向的所述干涉信号的实测强度与作为相位延迟函数的第一正弦函数相联系；

把所述偏振分量的第二旋转取向的所述干涉信号的实测强度与作为相位延迟函数的第二正弦函数相联系；以及

通过求解所述光信号的各正交偏振分量的电场强度和所述各正交偏振分量之间的相位偏移量来确定所述光信号的所述偏振状态。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于还包括确定所述光信号的Stokes矢量。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于还包括确定所述光信号的Jones矢量。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：使所述偏振分量干涉的所述步骤包括：

对于所述样本光信号的偏振轴相对于相位延迟发生器光轴的至少两个旋转取向中的每一个，利用所述相位延迟发生器在所述第一偏振分量和所述第二偏振分量之间引入至少两个相位延迟；

通过使所述第一和第二偏振分量干涉，为每个旋转取向的每个相位延迟提供干涉信号；以及

测量每个所述干涉信号的强度。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：补偿偏振模色散的所述步骤包括根据所述干涉信号的实测强度补偿所述光信号的偏振模色散。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于：补偿所述光信号的偏振模色散的所述步骤包括：

把所述干涉信号光谱色散为光谱连续的子带；以及

大体上并行地测量两个或两个以上所述光谱连续的子带的所述干涉信号的强度。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：补偿所述光信号的偏振模色散的所述步骤包括大体上并行地补偿所述光信号的两个或两个以上光谱色散信道的偏振模色散。

11.一种制品，它具有计算机可读介质，所述计算机可读介质带有包含在其中的用于完成如权利要求1所述的方法的计算机可读指令。

12.一种补偿光信号偏振模色散的方法，它包括以下步骤：

提供样本光信号；

在所述样本光信号的第一偏振分量与第二偏振分量之间引入至少3个相位延迟；

通过使所述样本光信号的所述第一偏振分量与所述第二偏振分量干涉来为每一个所述相位延迟提供干涉信号；

测量每一个所述干涉信号的强度；以及

根据所述干涉信号的实测强度，补偿所述光信号的偏振模色散。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于：补偿偏振模色散的所述步骤包括：

利用所述干涉信号的实测强度确定所述光信号的偏振状态；

利用所述干涉信号的实测强度确定所述光信号的偏振模色散矢量；以及

利用所述光信号的所述偏振状态和所述偏振模色散矢量，确定对所述光信号的修正，所述修正基本上补偿所述光信号的偏振模色散。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于：对所述光信号的所述修正使所述光信号的足够多的一部分能量转移到所述光传输介质的单一偏振主状态。

15.如权利要求12所述的方法，其特征在于：确定所述光信号的所述偏振状态的所述步骤包括：

把所述偏振分量的第一旋转取向的所述干涉信号的实测强度与作为相位延迟函数的第一正弦函数相联系；

把所述偏振分量的第二旋转取向的所述干涉信号的实测强度与作为相位延迟函数的第二正弦函数相联系；以及

通过求解所述光信号的正交偏振分量的电场强度和所述正交偏振分量之间的相位偏移量来确定所述光信号的所述偏振状态。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于还包括确定所述光信号的Stokes矢量。

17.如权利要求15所述的方法，其特征在于还包括确定所述光信号的Jones矢量。

18.如权利要求12所述的方法，其特征在于：测量干涉信号强度的所述步骤包括：

把所述干涉信号光谱色散为光谱连续的子带；以及

大体上并行地测量两个或两个以上所述光谱连续的子带的所述干涉信号的强度。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于：补偿所述光信号的偏振模色散的所述步骤包括大体上并行地补偿所述光信号的两个或两个以上光谱色散信道的偏振模色散。

20.一种制品，它具有计算机可读介质，所述计算机可读介质带有包含在其中的用于完成如权利要求12所述的方法的计算机可读指令。

21.一种用于确定光信号的偏振模色散的装置，它包括：

偏振状态发生器，它设置成可以接收至少包括所述光信号的一部分的样本光信号；

干涉仪，它与所述相位延迟发生器进行光通信并设置成使从所述相位延迟发生器接收的所述样本光信号的偏振分量干涉，以便产生干涉信号；

检测器，它与所述干涉仪进行光通信并设置成测量所述干涉信号；以及

偏振状态发生器，它根据多个实测的干涉信号确定所述光信号的所述偏振状态。

22.如权利要求21所述的装置，其特征在于还包括旋转器，所述旋转器设置成为所述相位延迟发生器提供所述样本光信号的偏振轴相对于所述相位延迟发生器光轴的至少两个旋转取向。

23.如权利要求22所述的装置，其特征在于：所述旋转器包括偏振旋转器，所述偏振旋转器适合于旋转所述样本光信号的所述偏振轴。

24.如权利要求23所述的装置，其特征在于：所述偏振旋转器包括法拉第旋转器。

25.如权利要求23所述的装置，其特征在于：所述偏振旋转器包括一系列两个或两个以上波板。

26.如权利要求22所述的装置，其特征在于：所述旋转器包括相位延迟发生器旋转器，所述相位延迟发生器旋转器适合于使所述相位延迟发生器的所述光轴相对于所述样本光信号的所述偏振轴旋转。

27.如权利要求21所述的装置，其特征在于：所述相位延迟发生器包括可变延时器。

28.如权利要求21所述的装置，其特征在于：所述干涉仪包括Michelson干涉仪。

29.如权利要求21所述的装置，其特征在于：所述干涉仪包括45°线性偏振仪。

30.如权利要求21所述的装置，其特征在于还包括波长多路分离器，所述波长多路分离器与所述干涉仪进行光通信并设置成使所述干涉信号光谱色散为光谱连续的子带。

31.如权利要求30所述的装置，其特征在于：所述检测器包括检测器阵列，所述检测器阵列的每一个检测器设置成测量一个光谱连续的子带的干涉信号。

32.如权利要求21所述的装置，其特征在于还包括补偿级，所述补偿级与所述光传输介质进行光通信并适合于根据所述光信号的所述偏振状态基本上补偿所述光传输介质中光信号的偏振模色散。

33.如权利要求32所述的装置，其特征在于所述补偿级包括：

波长多路分离器，它与所述光传输介质进行光通信并设置成使所述光信号光谱色散为光谱色散的信道；

偏振控制器阵列，它设置在所述波长多路分离器和波长多路复用器之间的光路上，并与所述光传输介质进行光通信；

其中，所述偏振控制器阵列适合于基本上补偿每一个所述光谱色散信道的偏振模色散。

34.如权利要求33所述的装置，其特征在于：所述偏振控制器阵列包括多个液晶可变延时器。

35.一种用于补偿光信号的偏振模色散的装置，它包括：

相位延迟发生器，它设置成接收包括光传输介质中至少一部分光信号的样本光信号；

旋转器，它设置成为所述样本光信号的偏振轴提供相对于所述相位延迟发生器光轴的至少两个旋转取向；

干涉仪，它设置成使从所述相位延迟发生器接收的所述样本光信号的所述各偏振分量干涉，以便产生干涉信号；

波长多路分离器，它设置成使所述干涉信号光谱色散为光谱连续的子带；

检测器阵列，所述检测器阵列的每个检测器设置成测量一个光谱连续的子带的所述干涉信号；

偏振状态发生器，它根据多个测量的干涉信号确定每个所述光谱连续的频带的所述光信号的所述偏振状态；以及

补偿级，它与光传输介质进行光通信并适合于根据所述光谱色散信道的所述光谱连续子带的所述偏振状态，补偿每个所述光谱色散信道的所述光信号的偏振模色散。

36.如权利要求35所述的装置，其特征在于：所述偏振控制器包括多个液晶可变延时器。

37.如权利要求35所述的装置，其特征在于所述偏振控制器包括：

波长多路分离器，它与所述光传输介质进行光通信并设置成使所述光信号光谱色散为光谱色散信道；

偏振控制器阵列，它设置在所述波长多路分离器和波长多路复用器之间的光路上并与所述光传输介质进行光通信；

其中，所述偏振控制器阵列适合于基本上补偿每一个所述光谱色散信道的偏振模色散。

38.如权利要求35所述的装置，其特征在于所述旋转器包括偏振旋转器，所述偏振旋转器适合于旋转所述样本光信号的所述偏振轴。

39.如权利要求35所述的装置，其特征在于：所述相位延迟发生器包括可变延时器。

40.如权利要求35所述的装置，其特征在于：所述干涉仪包括Michelson干涉仪。

41.如权利要求35所述的装置，其特征在于：所述干涉仪包括45°线性偏振仪。

42.一种补偿光传输介质中光信号的偏振模色散的方法，它包括以下步骤：

提供包括光传输介质中至少一部分光信号的样本光信号；

在所述样本光信号的第一偏振分量和第二偏振分量之间引入第一相位延迟，并使所述第一和第二偏振分量发生干涉，产生第一干涉信号；

测量所述第一干涉信号的强度；

在所述样本光信号的所述第一偏振分量和所述第二偏振分量之间引入第二相位延迟，并使所述第一和第二偏振分量发生干涉，产生第二干涉信号；

测量所述第二干涉信号的强度；

在所述样本光信号的所述第一偏振分量和所述第二偏振分量之间引入第三相位延迟，并使所述第一和第二偏振分量发生干涉，产生第三干涉信号；

测量所述第三干涉信号的强度；

通过旋转所述样本光信号的偏振轴来提供旋转后的样本光信号；

在所述旋转后的样本光信号的第一偏振分量和第二偏振分量之间引入第四相位延迟，并使所述第一和第二偏振分量发生干涉，产生第四干涉信号；

测量所述第四干涉信号的强度；

在所述旋转后的样本光信号的所述第一偏振分量和所述第二偏振分量之间引入第五相位延迟，并使所述第一和第二偏振分量发生干涉，产生第五干涉信号；

测量所述第五干涉信号的强度；

在所述旋转后的样本光信号的所述第一偏振分量和所述第二偏振分量之间引入第六相位延迟，并使所述第一和第二偏振分量发生干涉，产生第六干涉信号；

测量所述第六干涉信号的强度；以及

根据所述第一、第二、第三、第四、第五、第六干涉信号的实测强度，补偿所述光信号的偏振模色散。

43.一种制品，它具有计算机可读介质，所述计算机可读介质带有包含在其中的用于完成如权利要求42所述的方法的计算机可读指令。

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