CN1977477A - 偏振模式色散补偿和对偏振复用信号解复用的系统、方法及设备 - Google Patents

Abstract

偏振复用传输系统(10)包括通过相同光纤(15)以相同波长传送但具有正交偏振的两个光信号(z₁，z₂)。系统的特征在于接收设备(10)，它可用于按照适当的转移矩阵对所接收信号的具有正交偏振的两个分量进行滤波，转移矩阵根据输出信号动态控制，其方式是为了在信号所占用的频谱区域中近似光纤的逆转移矩阵，以便补偿光纤所引入的偏振模式色散(PDM)和偏振旋转，并且消除两个信号的失真和相互干扰影响，从而获得对应于两个所传送信号的解复用输出。

Description

偏振模式色散补偿和对偏振复用信号解复用的系统、方法及设备

本发明涉及光通信系统的解调技术的领域，具体但非排他地来说，涉及偏振复用信号的解调。

大家知道，偏振复用(PolMUX)允许两个正交偏振光信号在相同+ 光纤中以相同载波波长进行传输，因而使频谱效率加倍。这样就能够使单位时间内传送的数据量加倍，同时占用相同的波段。

参照波分复用(WDM)系统，PolMUX的使用可从两个方面来看：第一个是4级传输系统，允许每个波长信道的传输速率加倍而没有改变传送符号速度(例如，40G比特/秒信道可采用两个20G比特/秒正交偏振光信号的形式来传送)，第二个是使WDM信道的数量加倍而没有改变(减小)波长信道间隔的方法。

虽然有发展前途，但PolMUX在光通信系统中的实现存在很大的实际困难。例如，大家知道，通过光纤传送的光信号经过对其偏振状态的随机时变旋转。因此，所接收光信号的偏振状态经过随机时变旋转。虽然这种现象不会影响两个偏振复用信号的正交性，但将影响利用提供给接收机的偏振的正交状态的定向，因而使它们的分离在没有适当的动态偏振跟踪技术的情况下是不可能的。

此外，在高速符号传输系统的情况中，偏振模式色散(PMD)会使传送脉冲加宽、失真和去偏振，并且引起所接收信号质量的显著恶化。PMD还可能引起相互干扰以及两个正交偏振信号的混合。

本发明努力地至少部分修正上述缺点，并且提供一种允许偏振复用信号的同时PMD补偿和解复用的系统。

根据本发明的第一方面，提供一种传输系统，包括通过相同光纤以相同波长传送但具有正交偏振的两个光信号，其特征在于接收设备能够按照转移矩阵对接收的信号的具有正交偏振的两个分量进行滤波，转移矩阵根据输出信号动态控制，其方式是为了在信号所占用的频谱区域中近似光纤的逆转移矩阵，以便补偿光纤所引起的PMD和偏振旋转，以及消除两种信号的失真和相互干扰影响，并在输出上获得所传送的两个信号的近似重复。

根据本发明的第二方面，提供一种传输方法，包括通过相同光纤以相同波长传送但具有正交偏振的两个光信号，其特征在于：在接收侧，按照转移矩阵对所接收信号的具有正交偏振的两个分量进行滤波，以及根据信号输出动态控制转移矩阵，其方式是为了在信号所占用的频谱区域中近似光纤的逆转移矩阵，以便补偿光纤所引起的PMD和偏振旋转，同时消除两种信号的失真和相互干扰影响，并在输出上获得所传送的两个信号的近似重复。

根据本发明的另一个方面，提供一种设备，用于接收通过光纤传送并由两个偏振复用信号组成的偏振复用光信号，并执行同时的两个信号的偏振模式色散(PMD)补偿和解复用，其特征在于：按照转移矩阵对所接收信号的两个正交偏振分量进行滤波的部件，转移矩阵根据信号输出动态控制，其方式是为了在信号所占用的频谱区域中近似光纤的逆转移矩阵，以便补偿光纤所引起的PMD和偏振旋转，同时消除两种信号的失真和相互干扰影响，并在输出上获得所传送的两个信号的近似重复。

为了可以更好地理解本发明，现在仅作为实例、参照附图来描述根据本发明的实施例，附图中：

图1是根据本发明的偏振复用传输系统的框图；

图2是作为具有复系数的横向滤波器的组合的图1的解复用DMUX设备的原理框图；

图3是采取平面光导电路(PLC)的形式所实现的图2的DMUX设备的实际实现；

图4说明采用偏振控制器(PC)和偏振保持光纤(PMF)的图2的DMUX的另一种可能实现；

图5是信号在图1的系统中经过的转移函数的框图；

图6是在由平面光导电路(PLC)滤波之前(左侧)和之后(右侧)的两个信道眼图；以及

图7是本发明的偏振复用系统与无补偿开关键控(OOK)和一阶补偿OOK系统相比的停机概率对归一化平均微分群延迟(DGD)的图表。

参照图1，说明根据本发明的偏振复用传输系统(整体由参考标号10表示)。具体来说，虚线矩形11表示根据本发明的接收机级，用于同时补偿偏振模式色散以及对所接收偏振复用光信号解复用。

在发射机端12，两个独立的比特流α₁和α₂被施加到两个相应发射机TX 13，它们产生具有相同载波波长λ的对应强度调制的光信号z₁和z₂。发射机13便利地包括用于产生光载波的单一激光器、用于分离激光的分光器以及用于以比特流α₁和α₂调制来自激光器的光的相应光调制器。载波波长λ的两个已调制光信号z₁和z₂由偏振波束组合器(PBC)14进行组合，使得它们各自的偏振状态相互正交，以及偏振复用信号通过光纤15传送给接收级11。

在接收机11中，所接收偏振复用信号由其轴任意定向的偏振分束器(PBS)16分为两个正交分量。两个分离分量x₁和x₂被施加到解复用(DMUX)装置17的相应输入端口，以便在装置的相应输出端口产生分量y₁和y₂。DEMUX装置17将在下面详细描述，并且可采取平面光导电路(PLC)的形式或者作为分立组件、如偏振控制器和偏振保持光纤的级联来制作。

如图所示，通过适当配置和控制DEMUX装置17的滤波函数，两个输出分量y₁和y₂对应于经过适当均衡和解复用以补偿通过光纤15的传播的影响的两个所传送信号z₁和z₂。

分量y₁和y₂由相应的光检测器18来检测，产生对应的电信号s₁和s₂，它们输入到已知接收机(RX)19。接收机19产生相应的输出信号

和 通过适当配置和控制DMUX，它们将对应于原始比特流信号α₁和α₂。用于两个信道的接收机19可能完全分开或者共用一些元件、如时钟恢复电路。

下面将会阐明，DMUX装置17有利地通过根据从信号s₁、s₂、和 得到的反馈信号不断更新它的控制参数的值以自适应方式被控制。控制电路20根据由块21所产生的反馈信号来控制DMUX装置控制参数，块21根据信号s₁、s₂、 和

的特性来计算所述信号。

下面说明反馈控制配置的一个有利实现。

图2通过以下表示为二维滤波器、具有复系数的N个横向滤波器的组合来说明解复用DMUX装置17的原理图。DMUX装置具有由下式给定的转移函数H(ω)：

$H\left(\mathrm{\ω}\right)=e^{-j\frac{N}{2}\mathrm{\ω\τ}}\left(\begin{array}{cc}C\left(\mathrm{\ω}\right)& D\left(\mathrm{\ω}\right)\\ -D^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)& C^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)\end{array}\right)---\left(1\right)$

两个函数C(ω)和D(ω)可通过它们的傅立叶级数展开(N+1项)来表示：

$C\left(\mathrm{\ω}\right)=\underset{k=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{c}_k{e}^{-j(k-N/2)\mathrm{\ω\τ}}---\left(2\right)$

$D\left(\mathrm{\ω}\right)=\underset{k=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{d}_k{e}^{-j(k-N/2)\mathrm{\ω\τ}}---\left(3\right)$

其中c_k和d_k是复系数。众所周知，这类滤波器具有周期性转移函数，其周期为1/τ，它的过程可通过适当改变系数来控制。唯一的限制通过转移函数的周期性以及表示它们的谐波的有限数量N+1来设置。另外，为了具有酉转移矩阵，存在附加约束：

           |C(ω)|²+|D(ω)|²＝1

                                        (4)

图3说明作为平面光导电路(PLC)来实现的DMUX装置17的一种可能实现的示意表示。装置17是4-端口装置，两个输入和两个输出端口，并且包括N个相同滤波元件的级联。各元件包括干涉测量结构，它在第一光路中包括：延迟线21，它相对第二通路把延迟τ引入沿第一通路传递的光信号；以及由参数φ_n(其中n＝1至N)控制的相位调制器22。每个滤波元件还包括由参数θ_n所控制的可变耦合器23，用于耦合来自第一和第二通路的光信号。在装置17的输入处，提供另一个可变耦合器θ₀。DMUX装置中的每个组件的实现将是本领域的技术人员易于想到的，并且可包括例如马赫-策恩德干涉仪类型结构。可控参数的总数为Q＝2N+1，它是装置17的自由度的数量。为了增强装置的动态功能，装置的N个元件的部分或全部包括大量相位调制器22和可变耦合器23以增加装置的自由度的数量也是可行的。装置的整个转移矩阵可通过将各个元件的转移矩阵相乘来计算。具体来说，通过省略非必要的延迟相位项，可变耦合器的转移矩阵H_θn、相位调制器的转移矩阵H_φn以及延迟线的转移矩阵H_τ(ω)分别为：

$H_{{\mathrm{\θ}}_n}=\left(\begin{array}{cc}\cos {\mathrm{\θ}}_n& -j{\sin \mathrm{\θ}}_n\\ -j\sin {\mathrm{\θ}}_n& \cos {\mathrm{\θ}}_n\end{array}\right)$

$H_{{\mathrm{\φ}}_n}=\left(\begin{array}{cc}{e}^{\mathrm{j\φn}/2}& 0\\ 0& e^{-\mathrm{j\φn}/2}\end{array}\right)$

$H_{\mathrm{\τ}}\left(\mathrm{\ω}\right)=\left(\begin{array}{cc}{e}^{-\mathrm{j\ω\τ}/2}& 0\\ 0& e^{\mathrm{j\ω\τ}/2}\end{array}\right)---\left(5\right)$

因此，DEMUX装置17的整体转移矩阵H(ω)由下式表示：

$H\left(\mathrm{\ω}\right)=\left[\underset{n=N}{\overset{1}{\mathrm{\Π}}}\left(H_{{\mathrm{\θ}}_n}{H}_{{\mathrm{\φ}}_n}{H}_{\mathrm{\τ}}\left(\mathrm{\ω}\right)\right)\right]H_{{\mathrm{\θ}}_0}---\left(6\right)$

可以证明，转移矩阵(6)是频率相关的酉转移矩阵，它可写作由等式(1)至(4)所表示的相同形式。因此，PLC(图3的平面光导电路)装置实现DMUX装置17的所请求功能性。实际上，考虑到以下事实是必要的：控制参数不会直接是横向滤波器的复系数，而是非线性链接到其中的PLC的Q个参数。这对于本发明的实现不成问题。

图4说明采用级联偏振控制器(PC)和偏振保持光纤(PMF)的DMUX 17的一个备选实现。

从系统理论观点来看，这个装置的描述与图3的PLC装置相同。因此，考虑到在这种情况中偏振分离所对应的PLC的输入和输出信号的空间分离，以及图1中的DMUX装置的输入端的PBS必须移动到设备的输出端，以上等式(5)和(6)以及得到的结果同样是有效的。

DMUX设备17的工作原理基于它的转移矩阵的可控制性。如果把τ的值选择为充分小(例如为输入信号的比特周期的一半)，并且具有充分大数量的N级(例如4级)，则装置能够在信号所占用的频谱区域中近似光纤的逆转移矩阵。

这样，两个输出信号实质上是所传送信号的(近似)再现。

参照图5的框图，向量：

$\left(\begin{array}{c}{Z}_1\left(\mathrm{\ω}\right)\\ Z_2\left(\mathrm{\ω}\right)\end{array}\right),\left(\begin{array}{c}{X}_1\left(\mathrm{\ω}\right)\\ X_2\left(\mathrm{\ω}\right)\end{array}\right),\left(\begin{array}{c}{Y}_1\left(\mathrm{\ω}\right)\\ Y_2\left(\mathrm{\ω}\right)\end{array}\right)---\left(7\right)$

在频域中分别表示光纤的输入处的信号对z₁和z₂、光纤的输出处的x₁和x₂以及DMUX的输出处的y₁和y₂。

因此，可写作以下关系式：

$\left(\begin{array}{c}{Y}_1\left(\mathrm{\ω}\right)\\ Y_2\left(\mathrm{\ω}\right)\end{array}\right)=H\left(\mathrm{\ω}\right)\left(\begin{array}{c}{X}_1\left(\mathrm{\ω}\right)\\ X_2\left(\mathrm{\ω}\right)\end{array}\right)---\left(8\right)$

以及

$\left(\begin{array}{c}{X}_1\left(\mathrm{\ω}\right)\\ X_2\left(\mathrm{\ω}\right)\end{array}\right)=H\left(\mathrm{\ω}\right)\left(\begin{array}{c}{Z}_1\left(\mathrm{\ω}\right)\\ Z_2\left(\mathrm{\ω}\right)\end{array}\right)---\left(9\right)$

在等式(9)中，U(ω)表示光纤15的琼斯矩阵，并且考虑到在输入处与偏振波束组合器(PBC)的轴对齐以及在输出处与偏振分束器(PBS)的轴对齐的参考系统的旋转效应和偏振模式色散(PMD)。

在其中装置近似逆转移矩阵的以上情况中，可写作：

$\left(\mathrm{\ω}\right)\≅U^{-1}\left(\mathrm{\ω}\right)---\left(10\right)$

并应用以下关系式

$\left(\begin{array}{c}{Y}_1\left(\mathrm{\ω}\right)\\ Y_2\left(\mathrm{\ω}\right)\end{array}\right)=H\left(\mathrm{\ω}\right)U\left(\mathrm{\ω}\right)\left(\begin{array}{c}{Z}_1\left(\mathrm{\ω}\right)\\ Z_2\left(\mathrm{\ω}\right)\end{array}\right)\≅\left(\begin{array}{c}{Z}_1\left(\mathrm{\ω}\right)\\ Z_2\left(\mathrm{\ω}\right)\end{array}\right)---\left(11\right)$

从式(11)中得出的结果是，装置17的输出处的两个信号y₁和y₂近似为两个所传送信号z₁和z₂的再现。由此断定，光检测所述信号并将其发送给相应接收机19，所接收符号的两个序列

和 与所传送符号α₁和α₂的序列相同。

DMUX装置17的操作的一个实例如图6所示，它说明在由DMUX装置17进行滤波之前(左侧)和之后(右侧)的两个信道眼图。在图6中，DMUX装置采取平面光导电路(PLC)的形式来制作，以及眼图用于通过受偏振模式色散(PMD)所影响的光纤进行的PolMUX传输。对于DMUX的输入和输出示出两个信道的眼图。从眼图的比较清楚地看到，PMD所引起的失真和相互干扰实际上由DMUX装置完全消除。

通过根据本发明的传输系统可得到的性能可按照光信号噪声比(OSNR)的恶化和停机概率(OP)来给出。考虑把标准开关键控OOK系统用于比较目的。OSNR恶化表示10^-12误码率(BER)的背靠背配置中的OOK系统。OP是OSNR恶化变为大于3dB的概率。

系统的性能的定量估算如图7表示，它说明作为是PMD方面的光纤的统计行为的表征参数的、连接的平均微分群延迟(DGD)的函数的停机概率。

在图7中，具有4级(N＝4)DMUX的PolMUX系统的两个信道(它们具有相同的停机概率)其中之一与未补偿OOK系统以及与具有一阶PMD的完全补偿的相同OOK系统进行比较。

可以看到，根据本发明所得到的PolMUX信道具有明显更好的性能，以及表明，本发明的装置实际上能够多路分离两个信道，并且甚至对于一阶以上也执行PMD的补偿。具体来说，所提出的系统可采用高达0.42Tb的平均DGD进行操作，使OP保持低于10^-6。如上所述，有利且优选的是，根据本发明，在系统正常运行期间，DMUX装置参数被动态更新，其方式是为了跟随转换为光纤转移矩阵的变化的传输信道的时间变化。

为此，作为所接收信号质量的良好指示符的反馈信号、即相应的差错率用来控制参数。在本发明中，反馈信号有利地是所接收的两个信号s₁、s₂的整体均方误差(MSE)的估算值(两个信号的每个的MSE的和或者相当于均方值)。这由处理块21来确定。

或者，可有利地响应其它反馈信号来控制DMUX装置，例如眼图张开度(眼开口)的和(或平均值)。

对于两个信道中的第一个，均方误差MSE₁是在抽样的一般时刻t_i的接收信号s₁(t_i)的值与对应所传送符号α_1i之间的差值的平方的期望值：

MSE₁＝E{(s₁(t_i)-α_1i)²}

                                 (12)

类似地，对于第二信道：

MSE₂＝E{(s₂(t_i)-α_2i)²}

                                 (13)

两个数量的良好估算值可通过在等式(12)和(13)中采用接收的对应符号 和 取代所传送符号α_1i和α_2i以及采用有限数量M的样本的平均值取代期望值来获得。这样，考虑取两个信道的MSE的平均值，反馈信号为

$U\left(t_i\right)=\frac{1}{2M}\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}[{(s_1(t_i-k{T}_b)-{\hat{a}}_{1(i-k)})}^2+{(s_2(t_i-k{T}_b)-{\hat{a}}_{2(i-k)})}^2]---\left(14\right)$

考虑M的值充分大，在系统正确运行并且差错率因此极低的情况中，U是MSE的优良近似。实际上，等式(14)所示的运算在图1表示为MSE的块21内部执行，本领域的技术人员易于想到，它可集成或者不集成在接收机中。

最后，在控制块20中，有利地实现基于梯度方法的最小化算法。DMUX 17的Q个参数根据这个算法不断更新，例如以便使反馈信号为最小。为了实现这个目的，可采用本领域的技术人员易于想到的各种算法，例如牛顿算法及其派生物、Levenberg-Marquardt算法或者例如‘模拟退火’等的随机算法。

在我们的共同未决欧洲专利申请EP1456980(申请No.02788441.0)中公开了一个有利的可使用算法的详细情况、估算梯度的方式以及用以更新参数的规则，通过引用将其内容结合于此。

现在非常清楚，已经实现本发明的目标。应用本发明的创造性原理的一个实施例的以上描述通过所述原理的非限制性实例来提供，以及可进行变更，它们落入本发明的范围之内。

虽然在前面的描述中，两个信号α₁和α₂描述为相互独立，即它们对应于两个不同的通信数据流，但是它们也可被理解为要传送的信号的解码信号(例如多级)。本领域的技术人员非常清楚，在这种情况中，两个所接收信号 和 可用来获得反向解码并恢复所传送信号。

等式(10)和(11)表明以下事实：本发明可用于各种备选调制格式。不管所使用的调制格式，(7)中所定义的向量可分别被认为是光纤输入处的场的琼斯表示、光纤输出处的对应场的琼斯表示以及DMUX的输出处的场的琼斯表示，假定DMUX的两个输出上的信号为相同场的两个正交偏振。

在DMUX 17装置实现为偏振控制器(PC)和偏振保持光纤(PMF)序列的上述情况中，这个常规方式是不必要的，因为装置的两个输出实际上由两个信号偏振组成。

由于以上所述的现象，光纤输出处的场上出现的失真可能使得不允许所使用调制格式的正确解码。通过在输出处恢复甚至从偏振状态的观点来看与所传送的信号近似相同的信号，允许光纤转移矩阵的求逆的本发明的使用实质上允许消除信道的有害影响。这样，可对信号正确解码。

上述的一个实际实例例如由信号的偏振状态的调制组成(称作多级PolSK调制)。对于这种类型的调制，PMD或者甚至简单偏振旋转是极有害的。通过使用本发明，通过根据对于PolMUX所示的相同简图在光纤输出处对信号进行滤波，以及把两个DMUX输出发送给PolSK格式的接收机、例如已知的Stokes参数接收机，能够补偿偏振旋转效应以及PMD效应。

在这种情况中，反馈信号是在与调制关联的所有信道上仲裁的MSE的估算值。例如，考虑PolSK八级调制，三个不同的信道与光信号的三个Stokes参数关联。然后对于所接收并在其中进行仲裁的三个信道的每个来估算MSE。

此外，虽然发现把DMUX装置制作为平面光波电路是有利的，但是可采用提供等效转移矩阵的其它装置或者装置系列。例如，本领域的技术人员根据本文提供的说明易于想到，它可包括偏振控制器和偏振保持光纤、如上述欧洲专利申请号EP1456980中所述，之后跟随另一个偏振控制器和偏振分离器。

如上所述，在本发明中，对于装置的动态控制，有利地参照特定反馈信号、均方误差MSE以及特定最小化算法、梯度算法。可采用能够监测所接收的两个信道的质量的其它反馈信号以及另一个最小化或最大化算法。

Claims (28)

1.传输系统(10)，包括通过相同光纤(15)以相同波长传送但具有正交偏振状态的两个光信号(z₁，z₂)，其特征在于接收设备(10)，它能够按照转移矩阵H(ω)对所接收信号的具有正交偏振的两个分量进行滤波，根据输出信号(s₁，s₂)动态控制所述转移矩阵H(ω)，其方式是为了在所述信号所占用的频谱区域中近似所述光纤的逆转移矩阵，以便补偿所述光纤引入的偏振模式色散和偏振旋转，同时消除所述信号的失真和相互干扰影响，并且在输出端获得所传送的两个信号的近似重复。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述转移矩阵H(ω)为：

$H\left(\mathrm{\ω}\right)=e^{-j\frac{N}{2}\mathrm{\ω\τ}}\left(\begin{array}{cc}C\left(\mathrm{\ω}\right)& D\left(\mathrm{\ω}\right)\\ -D^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)& C^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)\end{array}\right)---\left(1\right)$

其中两个函数C(ω)和D(ω)由下式给出：

$C\left(\mathrm{\ω}\right)=\underset{k=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{c}_k{e}^{-j(k-N/2)\mathrm{\ω\τ}}---\left(2\right)$

$D\left(\mathrm{\ω}\right)=\underset{k=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{d}_k{e}^{-j(k-N/2)\mathrm{\ω\τ}}---\left(3\right)$

其中

|C(ω)|²+|D(ω)|²＝1            (4)

其中τ是适当的时间延迟，以及c_k和d_k是根据输出信号动态控制的复系数。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接收设备10包括：在输入端的偏振分离器(16)，它根据偏振把所接收信号分为两个分量；以及解复用装置(17)，它对两个分量进行滤波，近似所述光纤的逆转移矩阵。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所滤波分量(y₁，y₂)施加到光检测装置(18)，以及从光检测得到的信号(s₁，s₂)被发送给时钟和数据恢复电路。

5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述解复用装置(17)的参数经过动态控制，以便使设置成本函数为最小。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述成本函数是所述两个输出信号的均方误差的和的函数。

7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述成本函数是所述两个输出信号的粗略图的开口的和的函数。

8.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述解复用装置(17)是平面光导电路，其中包括N个相同元件的级联，各元件包括在两个光路之间具有延迟τ的干涉测量结构(21)以及由参数φ_n控制的相位调制器(22)和由参数θ_n控制的可变耦合器(23)。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，在所述解复用装置的输入端有另一个可变耦合器θ_n。

10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述装置(17)的所述N个元件中的一部分或全部由大量相位调制器(22)和可变耦合器(23)组成。

11.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述装置的整体转移矩阵为：

$H\left(\mathrm{\ω}\right)=\left[\underset{n=N}{\overset{1}{\mathrm{\Π}}}\left(H_{{\mathrm{\θ}}_n}{H}_{{\mathrm{\φ}}_n}{H}_{\mathrm{\τ}}\left(\mathrm{\ω}\right)\right)\right]H_{{\mathrm{\θ}}_0}---\left(6\right)$

12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述矩阵是频率相关的酉转移矩阵，并且可写为以下形式

$H\left(\mathrm{\ω}\right)=e^{-j\frac{N}{2}\mathrm{\ω\τ}}\left(\begin{array}{cc}C\left(\mathrm{\ω}\right)& D\left(\mathrm{\ω}\right)\\ -D^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)& C^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)\end{array}\right)---\left(1\right)$

|C(ω)|²+|D(ω)|²＝1

                             (4)

其中两个函数C(ω)和D(ω)通过它们的傅立叶级数展开(N+1项)来表示

$C\left(\mathrm{\ω}\right)=\underset{k=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{c}_k{e}^{-j(k-N/2)\mathrm{\ω\τ}}---\left(2\right)$

$D\left(\mathrm{\ω}\right)=\underset{k=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{d}_k{e}^{-j(k-N/2)\mathrm{\ω\τ}}---\left(3\right)$

其中c_k和d_k是非线性地链接到所述装置的实控制参数的复系数。

13.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述解复用装置(17)包括偏振控制器(PC)和偏振保持光纤(PMF)的级联。

14.一种设备(10)，用于接收通过光纤(15)传送并由两个偏振复用信号(z₁，z₂)组成的偏振复用光信号，以及用于同时执行所述两个信号的偏振模式色散的补偿和解复用，其特征在于按照转移矩阵H(ω)对所接收信号的具有正交偏振的两个分量进行滤波的装置(17)，根据输出信号动态控制所述转移矩阵H(ω)，以便在所述信号所占用的频谱区域中近似所述光纤的逆转移矩阵，从而补偿所述光纤所引入的偏振模式色散和偏振旋转，同时消除两个信号的失真和相互干扰的影响，并且在输出端获得两个所传送信号的近似重复。

15.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述转移矩阵H(ω)为：

$H\left(\mathrm{\ω}\right)=e^{-j\frac{N}{2}\mathrm{\ω\τ}}\left(\begin{array}{cc}C\left(\mathrm{\ω}\right)& D\left(\mathrm{\ω}\right)\\ -D^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)& C^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)\end{array}\right)---\left(1\right)$

其中两个函数C(ω)和D(ω)通过它们的傅立叶级数展开(N+1项)来表示：

$C\left(\mathrm{\ω}\right)=\underset{k=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{c}_k{e}^{-j(k-N/2)\mathrm{\ω\τ}}---\left(2\right)$

$D\left(\mathrm{\ω}\right)=\underset{k=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{d}_k{e}^{-j(k-N/2)\mathrm{\ω\τ}}---\left(3\right)$

其中

|C(ω)|²+|D(ω)|²＝1

                         (4)

其中τ是适当的时间延迟，以及c_k和d_k是根据输出信号动态控制的复系数。

16.如权利要求14所述的接收设备，其特征在于，所述装置包括：输入偏振分离器(16)，根据偏振把所接收信号分为两个分量；以及解复用装置(17)，对所述两个分量进行滤波，近似所述光纤的逆转移矩阵。

17.如权利要求16所述的接收设备，其特征在于，所滤波分量(y₁，y₂)施加到光检测装置(18)，以及从光检测得到的信号(s₁，s₂)被发送给时钟和数据恢复电路。

18.如权利要求16所述的接收设备，其特征在于，所述解复用装置(17)参数经过动态控制，以便使设置成本函数为最小。

19.如权利要求18所述的接收设备，其特征在于，所述成本函数是所述两个输出信号的均方误差的和的函数。

20.如权利要求18所述的接收设备，其特征在于，所述成本函数是所述两个输出信号的粗略图的开口的和的函数。

21.如权利要求16所述的接收设备，其特征在于，所述解复用装置(17)是平面光导电路，并且包括N个相同元件的级联，每个元件包括在两个光路之间具有延迟τ的干涉测量结构(21)、由参数φ_n控制的相位调制器(22)和由参数θ_n控制的可变耦合器(23)。

22.如权利要求21所述的接收设备，其特征在于，在所述装置(17)的输入端有另一个可变耦合器θ_n。

23.如权利要求21所述的接收设备，其特征在于，所述装置的所述N个元件中的一部分或全部由更大量的相位调制器(22)和可变耦合器(23)组成。

24.如权利要求21所述的接收设备，其特征在于，所述装置的整体转移矩阵为

$H\left(\mathrm{\ω}\right)=\left[\underset{n=N}{\overset{1}{\mathrm{\Π}}}\left(H_{{\mathrm{\θ}}_n}{H}_{{\mathrm{\φ}}_n}{H}_{\mathrm{\τ}}\left(\mathrm{\ω}\right)\right)\right]H_{{\mathrm{\θ}}_0}---\left(6\right)$

25.如权利要求24所述的接收设备，其特征在于，所述矩阵是频率相关的酉转移矩阵，并且可写为以下形式

$H\left(\mathrm{\ω}\right)=e^{-j\frac{N}{2}\mathrm{\ω\τ}}\left(\begin{array}{cc}C\left(\mathrm{\ω}\right)& D\left(\mathrm{\ω}\right)\\ -D^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)& C^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)\end{array}\right)---\left(1\right)$

|C(ω)|²+|D(ω)|²＝1

                         (4)

其中两个函数C(ω)和D(ω)通过它们的傅立叶级数展开(N+1项)来表示

$C\left(\mathrm{\ω}\right)=\underset{k=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{c}_k{e}^{-j(k-N/2)\mathrm{\ω\τ}}---\left(2\right)$

$D\left(\mathrm{\ω}\right)=\underset{k=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{d}_k{e}^{-j(k-N/2)\mathrm{\ω\τ}}---\left(3\right)$

其中c_k和d_k是非线性地链接到所述装置的实控制参数的复系数。

26.如权利要求16所述的接收设备，其特征在于，所述解复用装置(17)包括偏振控制器(PC)和偏振保持光纤(PMF)的级联。

27.传输方法，包括通过相同光纤以相同波长传送但具有正交偏振的两个光信号，以及在接收侧，按照转移矩阵H(ω)对所接收信号的具有正交偏振的两个分量进行滤波，根据信号输出动态控制所述转移矩阵H(ω)，以便在所述信号所占用的频谱区域中近似所述光纤的逆转移矩阵，从而补偿所述光纤所引入的偏振模式色散和偏振旋转，同时消除两个信号的失真和相互干扰影响，并且在输出端获得所述两个所传送信号的近似重复。

28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述转移矩阵H(ω)为：

$H\left(\mathrm{\ω}\right)=e^{-j\frac{N}{2}\mathrm{\ω\τ}}\left(\begin{array}{cc}C\left(\mathrm{\ω}\right)& D\left(\mathrm{\ω}\right)\\ -D^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)& C^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)\end{array}\right)---\left(1\right)$

其中两个函数C(ω)和D(ω)通过它们的傅立叶级数展开(N+1项)来表示：

$C\left(\mathrm{\ω}\right)=\underset{k=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{c}_k{e}^{-j(k-N/2)\mathrm{\ω\τ}}---\left(2\right)$

$D\left(\mathrm{\ω}\right)=\underset{k=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{d}_k{e}^{-j(k-N/2)\mathrm{\ω\τ}}---\left(3\right)$

其中

|C(ω)|²+|D(ω)|²＝1     (4)

其中τ是适当的时间延迟，以及c_k和d_k是根据信号输出动态控制的复系数。

Images