DE10017516A1 - Verfahren und Anordnung für die optische Informationsübertragung mittels Polarisationsmultiplex - Google Patents

Abstract

Ein Empfänger für optische Signale (OS1, OS2) mit Polarisationsmultiplex enthält Bandpaßfilter (LED1, LED2), Effektivwertdetektoren (DET1, DET2), Tiefpaßfilter (LPF1, LPF2) und Regler (RG1, RG2) zur Einregelung von Polarisationstransformatoren in einem Separator/Detektor (SD) derart, daß Interferenzerscheinungen in den elektrischen detektierten Signalen (ED1, ED2) zwischen diesen optischen Signalen (OS1, OS2), welche sendeseitig durch Frequenzmodulation eines Lasers, Aufteilung mit anschließender Intensitätsmodulation jedes dieser optischen Signale (OS1, OS2) und Zusammenführung mit orthogonalen Polarisationen und Laufzeitdifferenz randomisiert werden, minimiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die optische Informationsübertragung mittels Polarisationsmultiplex nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Anordnung da­ für nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 11.

Polarisationsmultiplex (Polarization Division Multiplex, PolDM) kann zur Erhöhung der Kapazität eines optischen Über­ tragungssystems verwendet werden.

Im Tagungsband der European Conference on Optical Communica­ tions 1993, Montreux, Schweiz, S. 401-404, Beitrag WeP9.3 (F. Heismann et al., "Automatic Polarization Demultiplexer for Polarization-Multiplexed Transmission Systems") ist ein opti­ sches PolDM-Übertragungsystem beschrieben. Ein wesentliches Problem ist die Einregelung eines empfängerseitigen Polarisa­ tionstransformators derart, daß die beiden PolDM-Kanäle auf die beiden Ausgänge eines nachgeschalteten Polarisations­ strahlteilers aufgeteilt werden. Dazu wird ein Korrelations­ signal des wiedergewonnenen Taktes mit dem empfangenen Signal gebildet und dieses wird durch Einstellung des Polarisation­ stransformators maximiert.

Die Vorgehensweise gemäß dem Stand der Technik hat mehrere Nachteile:
Zunächst verschwindet das Korrelationsprodukt bei Vorgabe ei­ ner reinen, wechselspannungsgekoppelten Pseudozufallsfolge (eine solche war dort offensichtlich nicht gegeben) im zeit­ lichen Mittel, was die Regelung schwierig oder unmöglich macht.

Zur Unterscheidung der beiden PolDM-Kanäle mußten außerdem verschiedene Bitraten gewählt werden, was in der Praxis nicht gestattet ist. Auch mußten deutlich verschiedene optische Wellenlängen gewählt werden, was ebenfalls in der Praxis un­ zulässig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Anordnung für die optische Informationsübertragung mittels Polarisationsmultiplex anzugeben, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch ein in Anspruch 1 angegebenes Ver­ fahren gelöst. Im unabhängigen Patentanspruch 11 wird eine geeignete Anordnung angegeben.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen an­ gegeben.

Die Lösung des Problems liegt in der sendeseitigen Konditio­ nierung (Randomisierung) sowie empfängerseitigen Bestimmung und schließlich Minimierung von Interferenzsignalen zwischen dem gewünschten und dem unerwünschten Multiplexkanal. Diese Interferenzsignale, genauer gesagt, ihre Beträge, werden durch Polarisationsregler minimiert, so daß Nebensprechen bei Polarisationsmultiplex (PolDM) minimiert und gleichzeitig die Nutzsignale wenigstens näherungsweise maximiert werden. Alle genannten Nachteile des Standes der Technik werden dabei ver­ mieden.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Polari­ sationsmultiplexsignal sendeseitig aus einem Lasersignal er­ zeugt, welches zunächst auf zwei Signalzweige aufgeteilt wird und dort jeweils getrennt intensitätsmoduliert wird. Diese Signalzweige werden anschließend in einem Polarisations­ strahlteiler mit orthogonalen Polarisationen zusammengeführt. Gleichzeitig wird die Frequenz des Lasers moduliert. Durch eine Laufzeitdifferenz dieser Zweige führt die Frequenzmodu­ lation zu einer differentiellen Phasenmodulation zwischen den Multiplexsignalen.

Empfängerseitig wird das Signal mit einem Koppler auf zwei Empfängerzweige aufgeteilt. In jedem Empfängerzweig folgt ei­ ne eingangsseitige Polarisationsregelung, ein Polarisator zur Unterdrückung des jeweils unerwünschten Polarisationsmulti­ plexkanals und ein konventioneller Photoempfänger mit je ei­ ner Photodiode und schließlich den Photodioden nachgeschalte­ ten elektrischen Datensignalregeneratoren. Mittels je eines Filters werden Signalkomponenten entsprechend der sendeseiti­ gen Frequenz, mit der die Sendefrequenz moduliert wird, de­ tektiert. Diese verschwinden nur dann, wenn eines der Multi­ plexsignale vom Polarisator vollständig unterdrückt wird. Da­ durch ergibt sich ein einfaches und gleichzeitig hochwirksa­ mes Regelkriterium zur Einstellung des jeweiligen Polarisati­ onstransformators.

In diesem Fall empfängt und regeneriert jeder der Regenerato­ ren nur einen PolDM-Kanal, was der gewünschten empfängersei­ tigen Trennung der Signale entspricht.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher er­ läutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen PolDM-Sender mit nur einem Laser,

Fig. 2 einen PolDM-Sender mit zwei Lasern,

Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Empfänger,

Fig. 4 einen Separator/Detektor,

Fig. 5 eine Variante eines Teils der Fig. 3,

Fig. 6 ein Vektordiagramm linearer Polarisationszustände,

Fig. 7 eine Ausführungsvariante eines Teils des Separa­ tors/Detektors.

In einer Sendeanordnung gemäß Fig. 1 wird das Ausgangssignal eines Lasers LA durch einen Koppler PMC mit etwa gleichen Leistungen auf zwei Lichtwellenleiter aufgeteilt. Koppler PMC kann z. B. in ein polarisationserhaltender Faserkoppler sein. Die so gewonnenen Signale werden durch je einen Intensitäts­ modulator MO1, MO2 geleitet, wo die Modulationssignale SDD1 bzw. SDD2 aufgeprägt und so die modulierten Signale OS1, OS2 geschaffen werden. Diese werden durch einen Polarisations­ strahlteiler PBSS mit orthogonalen Polarisationen kombiniert. Statt des sendeseitigen Polarisationsstrahlteilers PBSS kann auch ein einfacher optischer Richtkoppler verwendet werden, was allerdings zu einem Leistungsverlust und schlechter defi­ nierter Orthogonalität der Signale OS1, OS2 führt.

Für die Verbindungen zwischen den Modulatoren MO1, MO2 und dem Polarisationsstrahlteiler PBSS müssen z. B. ebenfalls po­ larisationserhaltende Lichtwellenleiter vorgesehen werden, von denen einer um 90° tordiert ist, oder es ist in einer dieser Verbindungen ein Modenwandler vorgesehen.

Um die gewünschte Kohärenz der Signale OS1, OS2 nach der Kom­ binierung zu erzielen, muß eine differentielle Phasenmodula­ tion DPM zwischen diesen beiden Teilsignalen vorhanden sein. Dies kann durch einen oder zwei Phasenmodulatoren oder Fre­ quenzverschieber PHMO1, PHMO2 oder einen entsprechenden dif­ ferentiellen (d. h. zwischen den orthogonal zueinander polari­ sierten Wellen OS1, OS2 wirksamen) Phasenmodulator oder Fre­ quenzverschieber PHMO12 erfolgen. Im Fall von Frequenzver­ schiebung ist im Ausgangslichtwellenleiter eine Frequenzdif­ ferenz FD vorhanden. Frequenzverschieber, auch differentiell, können insbesondere akustooptisch oder elektrooptisch arbei­ ten. Ggf, notwendige optische und/oder elektrische Verstärker sind hier und in den folgende Figuren der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.

In einem anderen, besonders einfachen und deshalb vorteilhaf­ ten Ausführungsbeispiel des PolDM-Senders wird der Laser LA mit einer Frequenzmodulation FM beaufschlagt. Beispielsweise wirkt sich eine sinusförmige Frequenzmodulation mit einem Hub von 293 MHz kaum auf die Sendebandbreite eines 10Gb/s-Senders aus. Durch einen von Null verschieden gewählten Laufzeitdif­ ferenzbetrag |DT1-DT2| der optischen Laufzeiten DT1, DT2 der durch die Modulatoren MO1, MO2 laufenden Teilsignale zwischen Strahlteiler PMC und Polarisationsstrahlteiler PBSS wird die Frequenzmodulation in eine differentielle Phasenmodulation DPM der Teilsignale OS1, OS2 hinter PBSS umgewandelt. Wie die Frequenzmodulation FM besitzt sie ein Besselspektrum, jedoch ein anderes. Im Fall eines Laufzeitdifferenzbetrags |DT1-DT2| der Größe 1 ns (entsprechend etwa 0,2 m Lichtwellenleiter- Längendifferenz) ergibt sich in diesem Beispiel eine sinus­ förmige differentielle Phasenmodulation DPM mit einem Modula­ tionshub von 1,84. Bei diesem Modulationshub besitzt die Bes­ selfunktion erster Art erster Ordnung (J1) ein Maximum, was bei der Detektion vorteilhaft ist.

Im einfachsten Fall kann man sogar auf die externe Frequenz­ modulation FM verzichten und stattdessen die natürlichen Fre­ quenzschwankungen des Lasers LA, seine Linienbreite, ausnut­ zen. Auch diese Frequenzschwankungen führen über die Lauf­ zeitdifferenz |DT1-DT2| zu differentieller Phasenmodulation zwischen OS1, OS2.

Des weiteren ist eine differentielle Phasenmodulation DPM zwi­ schen OS1 und OS2 auch dann vorhanden, wenn - alternativ zu Fig. 1 - eine Sendeanordnung gemäß Fig. 2 mit zwei Sendern TX1, TX2 verwendet wird, welche orthogonal polarisierte opti­ sche Signale OS1, OS2 aussenden, die in einem sendeseitigen Polarisationsstrahlteiler PBSS kombiniert werden. Die opti­ schen Sender werden mit Datensignalen SDD1 für den Sender TX1, und SDD2 für den Sender TX2 moduliert. Da die Differenz­ frequenz FD zwischen zwei verschiedenen Lasern, welche in TX1, TX2 vorhanden sind, aber i. a. ohne besondere Maßnahmen nicht im MHz- oder gar Sub-MHz-Bereich stabil bleibt, ist die Ausführung gemäß Fig. 2 weniger zu empfehlen als die nach Fig. 1.

Ziel der Sendeanordnungen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 ist je­ weils die Randomisierung des Interferenzphasenwinkels; d. h. beispielsweise können im Fall vorhandener Frequenzdifferenz FD die cos- und die sin-Funktion der Phasendifferenz DPM zwi­ schen OS1 und OS2 jeweils den Mittelwert Null besitzen.

Fig. 2 zeigt auch den prinzipiellen Aufbau eines Übertra­ gungssystems mit Polarisationsmultiplex (PolDM). Nach Zusam­ menführen der Signale OS1, OS2 durch PBSS können die Signale anschließend über einen Lichtwellenleiter LWL zu einem Emp­ fänger RX mit einem Eingang EI übertragen werden. Da der Lichtwellenleiter i. a. nicht polarisationserhaltend ist, er­ gibt sich die Schwierigkeit, die beiden Signale OS1, OS2 wie­ der zu trennen.

Gemäß Fig. 3 besteht der Empfänger RX hier aus einem Separa­ tor/Detektor SD und nachgeschalteter Empfängerelektronik. Der Empfänger RX seinerseits aus zwei Empfängern RX1, RX2, die jedoch erfindungsgemäß durch weitere Baugruppen ergänzt wer­ den.

Ein Separator/Detektor SD für PolDM ist in Fig. 4 gezeich­ net. Das empfangene optische Signal wird vom Eingang EI einem endlosen Polarisationstransformator PT zugeleitet, welcher Steuersignale ST1, ST2 empfängt. Sowohl ST1 als auch ST2 kön­ nen eines oder mehrere Signale darstellen. An seinem Ausgang ist ein Polarisationsstrahlteiler PBS angebracht, welcher or­ thogonal polarisierte Signalanteile an seinen Ausgängen OUT1, OUT2 zur Verfügung stellt. Die Ausgangssignale OUT1, OUT2 sollen im Idealfall die orthogonal polarisierten Signale OS1 bzw. OS2 sein; sie tun dies jedoch nur bei geeigneter Ein­ stellung von FT und eines ggf. vorgeschalteten Kompensators von Polarisationsmodendispersion PMDC. Die Signale OUT1, OUT2 werden in Photodioden PD11, PD21 detektiert, welche elektri­ sche detektierte Signale ED1, ED2 erzeugen.

Da PolDM ein mehrstufiges Modulationsverfahren ist, reagiert es empfindlich auf Einflüsse wie Polarisationsmodendispersion (PMD). In solchen Fällen kann es zweckmäßig sein, einen PMD- Kompensator PMDC wie z. B. in den deutschen Patenanmeldungen 198 41 755.1 und 198 30 990.2 beschrieben vor dem Polarisation­ stransformator PT vorzusehen. In Fig. 4 ist mit dem Eingang EI der Empfangseinrichtung RX ein stilisierter Lithiumniobat­ chip SUB verbunden, welcher PMD-Kompensator PMDC, Polarisati­ onstransformator PT und Polarisationsstrahlteiler PBS inte­ griert. Statt des integrierten Aufbaus könnten beispielsweise auch der PMD-Kompensator PMDC weggelassen und Polarisation­ stransformator PT und Polarisationsstrahlteiler PBS wie im Tagungsband der European Conference an Optical Communications 1993, Montreux, Schweiz, S. 401-404, Beitrag WeP9.3 beschrie­ ben aufgebaut werden. Auch Ausführungsformen gemäß denen in den deutschen Patentanmeldungen 198 58 148.3, 199 19 576.5 sind möglich.

Die elektrisch detektierten Signale ED1, ED2 werden Entschei­ dern D1, D2 zugeleitet, welche auch die normalerweise erfor­ derliche Taktrückgewinnung beinhalten und Datenausgangssigna­ le DD1, DD2 ausgeben, welche im Idealfall logisch identisch sind mit den sendeseitigen Modulationssignalen SDD1 bzw. SDD2. Auch Spezialschaltungen entsprechend International J. of High Speed Electronics and Systems, Band 9, 1998, No. 2 (H.-M. Rein, "Si and SiGe bipolar ICs for 10 to 40 Gb/s opti­ cal-fiber TDM links") können eingesetzt werde.

Die Signale ED1, ED2 werden auch Filtern LED1 bzw. LED2 zuge­ leitet. Um den Aufwand gering zu halten, kann man z. B. den Strom an derjenigen Elektrode einer Photodiode messen, an der das Datensignal nicht abgenommen wird. Das hat den Vorteil, daß das Datensignal nicht verfälscht wird, und daß durch die an der anderen Elektrode der Photodiode vorhandene kapazitive Abblockung gegen Masse bereits wenigstens teilweise die ge­ wünschte Filterung vorgenommen wird.

Filter LED1, LED2, LED12 selektieren bevorzugt Frequenzantei­ le, bei denen die durch die spezielle Ausprägung der Sende­ vorrichtung gemäß Fig. 1 oder 2 Interferenzerscheinungen zwischen den Signalen OS1 und OS2 auftreten. Im Fall einer Frequenzmodulation FM ist dies die Modulationsfrequenz (nicht der Modulationshub) von beispielsweise 1 MHz, aber auch ande­ re Modulationsfrequenzen im Bereich von ca. 10 Hz bis 1 GHz sind zumindest prinzipiell geeignet. Es können auch Vielfache der Modulationsfrequenz alleine oder zusammen mit ihr ausge­ wertet werden; das beste SNR erhält man aber in der Regel bei Auswertung nur der Grundfrequenz durch ein ausreichend schma­ les Bandpaßfilter. Filter LED1, LED2 werden also bevorzugt als Bandpaßfilter ausgelegt. Die Auslegung als Tiefpaßfilter mit Durchleitung des Gleichanteils ist ebenfalls möglich, we­ gen ebendieser Gleichanteile aber i.d.R. nicht nützlich. Die Ausgangssignale der Filter LED1, LED2 werden Effektivwertde­ tektoren DET1 bzw. DET2 zugeleitet. Statt Effektivwertdetek­ toren können auch Leistungsdetektoren, Spitzenwertdetektoren und ähnliche Einrichtungen verwendet werden. In der Regel ist anschließend an Detektoren DET1, DET2 eine Tiefpaßfilterung mit Filtern LPF1 bzw. LPF2 notwendig. Die in diesen oder be­ reits in tiefpaßfilternden Detektoren DET1, DET2 konditio­ nierten Signale L1, L2 werden Reglern RG1, RG2 zugeleitet, deren Ausgangssignale ST1, ST2 im Separator/Detektor SD den Polarisationstransformator PT ansteuert. Die Regler RG1, RG2 sind so ausgelegt, daß die Signale L1, L2 minimale Beträge annehmen, d. h., minimale Interferenzerscheinungen zwischen OS1 und OS2 anzeigen. Damit ist optimale Empfängerfunktion gewährleistet.

Der erfindungsgemäße, eben beschriebene Block DR des Empfän­ gers RX kann in Fällen, in denen ein Separator/Detektor mit Polarisationsregler PT und anschließendem Polarisations­ strahlteiler PBS - wie in Fig. 4 dargestellt - ausgeführt ist, vereinfacht werden. Da Interferenzerscheinungen dann in beiden Empfängerzweigen stets entgegengesetzt sind (gleiche elektrische Signalpolaritäten der Empfängerzweige vorausge­ setzt), wird in Fig. 5 für solche Fälle in einem Subtrahie­ rer SUBED12 die Differenz zwischen den Signalen ED1, ED2 er­ mittelt und diese einem wie DET1, DET2 aufgebauten Detektor DET12 zugeleitet. Es folgt ein wie LPF1, LPF2 aufgebautes Tiefpaßfilter LPF12 und ein Regler RG, welcher Stellsignale ST1, ST2 erzeugt. ER ist so ausgelegt, daß Signal L12 mini­ miert wird. Prinzipiell wäre ein einziges Tiefpaßfilter LED12 ausreichend; da breitbandige Subtrahierer SUBED12 jedoch auf­ wendig sind, ist es i.d.R. günstiger, an den Eingängen eines entsprechend schmalbandigeren Subtrahierers SUBED12 zunächst Filter LED1 bzw. LED2 vorzusehen und ggf. an dessen Ausgängen trotzdem ein weiteres, LED12, welches kaskadiert mit LED1 bzw. LED2 die gewünschte spektrale Formung ergibt.

Die Regler RG1, RG2, RG arbeiten bevorzugt nach einem Lock- In-Verfahren und besitzen vorzugsweise Integral- oder Propor­ tional-Integral-Regelglieder.

Zusätzliche Signale und Regler können wie in den Proc. 9th European Conference on Integrated Optics (ECIO'99), April 14-16, 1999, Turin, Italien, postdeadline-paper-Band, S. 17-19 (D. Sandel et al., "Integrated-optical polarization mode dis­ persion compensation for 6-ps, 40-Gb/s pulses") beschrieben zur Regelung des PMD-Kompensators PMDC eingesetzt werden. Der Polarisationstransformator PT ist prinzipiell ebenso aufge­ baut wie der PMD-Kompensator PMDC, welcher in der gerade ge­ nannten Literaturstelle näher beschrieben ist und einfach die Kaskade mehrerer Modenwandler als Polarisationstransformato­ ren darstellt. Die Steuersignale des Reglers RG werden dem Polarisationstransformator PT zugeführt.

Durch sendeseitiges nichtideales Multiplex im sendeseitigen Polarisationsstrahlteiler PBSS, oder durch polarisationsab­ hängige Dämpfung oder Verstärkung im Lichtwellenleiter LWL kann es zu reduzierter Orthogonalität der empfangenen opti­ schen Signale OS1, OS2 kommen. Gemäß Fig. 6 und Fig. 7 ist es in solchen Fällen günstig, nach Durchlaufen eines Lei­ stungsteilers TE je einen Polarisationstransformator PT1, PT2 mit ggf. vorgeschaltetem PMD-Kompensator PMDC1, PMDC2 und nachgeschaltetem Polarisationsstrahlteiler oder Polarisator PBS1, PBS2 einzusetzen. Für den Fall linearer Polarisationen sind die durch das Ausführungsbeispiel der Fig. 7 erfin­ dungsgemäß erreichten Polarisationsanpassungen in Fig. 6 skizziert. Die empfangenen Signale OS1, OS2 sind nicht ortho­ gonal zueinander polarisiert. Das Signal OUT1, welches durch PBS1 transmittiert wird, ist jedoch orthogonal zu OS2, und OUT2, welches durch PBS2 transmittiert wird, ist orthogonal zu OS1. Daß OS1 nicht identisch mit OUT1 polarisiert ist und 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 gemäß dem Stand der Technik dann ergäbe, wenn man OS1 identisch mit OUT1 und OS2 identisch mit OUT2 machte.

Damit sich die Einstellungen gemäß Fig. 6 ergeben, ist die Ausführung von DR gemäß Fig. 5 nicht geeignet, es muß viel­ mehr die gemäß Fig. 3 gewählt werden.

Je nach Art und Weise der Herstellung der differentiellen Phasenmodulation zwischen OS1 und OS2 können DR und insbeson­ dere LED1, LED2, LED12, DET1, DET2, DET12 variiert werden. Verzichtet man bei vorhandener Laufzeitdifferenz |DT1-DT2| auf die Frequenzmodulation FM und erzeugt die differentielle Phasenmodulation DPM durch natürliche Frequenzschwankungen des Lasers LA, so sollten LED1, LED2, LED12 so ausgeprägt sein, daß wesentliche Teile des entstehenden, sich i.d.R. über mehrere MHz erstreckenden Interferenzspektrums durchge­ lassen werden. Verwendet man Frequenzverschieber PHMO1, PHMO2 oder differentielle Frequenzverschieber PHMO12 oder verschie­ denfrequente Teilsender TX1, TX2, so sind LED1, LED2, LED12 auf die entstehende Differenzfrequenz zwischen OS1 und OS2 abzustimmen. Sind PHMO1, PHMO2 oder PHMO12 vorhanden und als (im Fall von PHMO12 differentieller) Phasenschieber ausge­ prägt, so ergibt sich im Fall sägezahnförmiger Steuersignale (Serrodynmodulation) dieselbe Situation wie bei Frequenzver­ schiebern, im Fall sinusförmiger Steuersignale jedoch ein Besselspektrum wie im Fall sinusförmiger Frequenzmodulation FM. Filter LED1, LED2, LED12 werden dann bevorzugt auf die Frequenz derjenigen nicht mit dem Gleichanteil identischen Bessellinie abgestimmt, welche die maximale Amplitude be­ sitzt. Zweckmäßigerweise bildet man den Sender so aus, daß dies die Bessellinie mit der Modulationsgrundfrequenz (J1) ist.

Schließlich können durch Messung der Leistungen der Signale ED1, ED2 oder durch Ablesen des trotz Einregelung von PT ver­ bleibenden Restanteils von L12 Signale gewonnen werden, wel­ che zur Überprüfung und ggf. (langsamen) Nachregelung oder gezielten Vorverzerrung der sendeseitigen Polarisationsortho­ gonalität verwendet werden. Dies ermöglicht die Optimierung des Übertragungssystems derart, daß beispielsweise polarisa­ tionsabhängige Dämpfung des Lichtwellenleiters nicht nur nicht zu Nebensprechen führt, sondern auch zu keiner Benach­ teiligung eines der optischen Signale OS1, OS2 gegenüber dem anderen.

Bezugszeichenliste

LA Laser, Sendelaser, Lasersender
FM Frequenzmodulation
PMC Koppler, polarisationserhaltender Koppler
MO1, MO2 Modulatoren
SDD1, SDD2 Modulationssignale
OS1, OS2 Optische Teilsignale
PHMO1, PHMO2 Phasenmodulator
PBSS Sendeseitiger Polarisationsstrahlteiler
PHMO12 Differentieller Phasenmodulator
DPM Differentielle Phasenmodulation
FD Frequenzdifferenz
DT1, DT2 Laufzeiten
|DT1-DT2| Laufzeitdifferenz, genauer gesagt: Betrag der Laufzeitdifferenz
TX1, TX2 Optische Sender, Sendelaser
LWL Lichtwellenleiter
RX Empfänger
EI Eingang des Empfängers
SD Separator/Detektor
SPi Regelsignale für PMD-Kompensator(en)
RPi, RP Regler für PMD-Kompensator(en)
ST1, ST2 Steuersignale für Polarisationstransformator(en)
RG1, RG2, RG Regler für Polarisationstransformator(en)
ED1, ED2 Elektrische detektierte Signale
D1, D2 Entscheider einschließlich Taktrückgewinnung, Regenerator
DR Detektor-Regler-Einheit
LED1, LED2, LED12 Tiefpaßfilter
FIO1, FIO2, FIO12 Tiefpaßgefilterte Signale
SUBED12 Subtrahierer
DET1, DET2 Detektor, Effektivwertmesser, Leistungsmesser, Spitzenwertmesser
LPF1, LPF2, LPF12 Tiefpaßfilter
L1, L2, L12 Reglereingangssignale, welche Interferenz anzeigen
CLi Taktsignale
DDMi Demultiplexer/Entscheider
DDij Ausgangssignale von Demultiple­ xer/Entscheidern
DMi analoge Demultiplexer
Dij analoge Ausgangssignale von Demultiple­ xern
Kij Korrelatoren
KPij Korrelationsprodukte
Lij Tiefpaßfilter
PD11, PD21 Photodioden
PBS Polarisierendes Element, Polarisationsstrahlteiler,
PBS1, PBS2 Polarisierende Elemente, Polarisatoren
PT, PT1, PT2 Polarisationstransformatoren
PMDC, PMDC1, PMDC2 Kompensatoren von Polarisationsmodendispersion
SUB, SUB1, SUB2 Substrat, Lithiumniobatsubstrat
OUT1, OUT2 Optische Signale hinter polarisierenden Elementen
TE Leistungsteiler
SUB, SUBi Substrate
x, y Koordinaten für horizontale/vertikale Po­ larisation

Claims (20)

1. Verfahren für die optische Informationsübertragung zueinander orthogonal polarisierter optischer Signale (OS1, OS2) mittels Polarisationsmultiplex, welche in einem Empfän­ ger (RX) detektiert werden, dessen Eingang (EI) in einem Se­ parator/Detektor (SD) mit einem von einem Regler (RG) gesteu­ erten Polarisationstransformator (PT), einem nachgeschalteten polarisierenden Element (PBS) und diesem nachgeschalteten Photodetektoren (PD11, PD21) zur Erzeugung elektrischer de­ tektierter Signale (ED1, ED2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Empfänger (RX) in einer Detektor-Regler-Baugruppe (DR) ein Interferenzsignal (FIO1, FIO2, FIO12) von einem Regler (RG1, RG2, RG) ausgewertet wird und zum Einstellen eines Po­ larisationstransformators (PT1, PT2, PT) dient.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisches detektiertes Signal (ED1, ED2) durch ein Filter (LED1, LED2, LED12) gefiltert wird, daß dessen Aus­ gangssignal einem Detektor (DET1, DET2, DET12) zugeleitet wird, der wenigstens näherungsweise den Effektivwert, die mittlere Leistung oder den Spitzenwert bestimmt, daß ggf. nach Tiefpaßfilterung eines Ausgangssignals eines solchen De­ tektors (DET1, DET2, DET12) ein Signal (L1, L2, L12) zur Ver­ fügung steht, durch welches etwaige Interferenz der optischen Signale (OS1, OS2) in einem elektrischen detektierten Signal (ED1, ED2) angezeigt wird und das Zur Vermeidung dieser In­ terferenz von einem Regler (RG1, RG2, RC), welcher einen Po­ larisationstransformator (PT1, PT2, PT) ansteuert, minimiert wird, falls dieses Signal (L1, L2, L12) mit stärker werdender Interferenz zunimmt, oder maximiert wird, falls dieses Signal (L1, L2, L12) mit stärker werdender Interferenz abnimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Separator/Detektor (SD) von getrennten Reglern (RG1, RG2) angesteuerte getrennte Polarisationstransformatoren (PT1, PT2) und nachgeschaltete getrennte polarisierendes Ele­ mente (PBS1, PBS2) zum Empfang je eines der optischen Signale (OS1 oder OS2) verwendet werden, daß in dieser Detektor- Regler-Baugruppe (DR) getrennte Filter (LED1, LED2), Detekto­ ren (DET1, DET2) und ggf. Tiefpaßfilter (LPF1, LPF2) zur Er­ zeugung getrennter Signale (L1, L2) dienen, welche Interfe­ renz dieser optischen Signale (OS1, OS2) im entsprechenden elektrischen detektierten Signal (ED1, ED2) anzeigen und die­ sen getrennten Reglern (RG1, RG2) zugeführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Separator/Detektor (SD) ein von einem gemeinsamen Reg­ ler (RG) angesteuerter Polarisationstransformator (PT) und ein nachgeschaltetes polarisierendes Element (PBS), welches als Polarisationsstrahlteiler wirken kann, zum Empfang der optischen Signale (OS1, OS2) verwendet werden, daß in dieser Detektor-Regler-Baugruppe (DR) ein Subtrahierer (SUBED12) die Differenz ggf. durch getrennte Filter (LED1, LED2) gefilter­ ter Anteile dieser elektrischen detektierten Signale (ED1, ED2) bildet, diese Differenz ggf. nach Filterung durch ein gemeinsames Filter (LED12) als ein Signal (FIO12) einem ge­ meinsamen Detektor (DET12) zur Erzeugung eines gemeinsamen Signals (L) dient, welches Interferenz dieser optischen Si­ gnale (OS1, OS2) in beiden elektrischen detektierten Signal (ED1, ED2) anzeigt und diesem gemeinsamen Regler (RG) zuge­ führt wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die sendeseitige Kohärenz dieser optischen Signale (OS1, OS2) und ein Filter (LED1, LED2, LED12) der Detektor-Regler- Baugruppe (DR) derart aneinander angepaßt werden, daß Inter­ ferenzerscheinungen zwischen diesen optischen Signalen (OS1, OS2) in einem elektrischen detektierten Signal (ED1, ED2) we­ nigstens näherungsweise optimal detektiert werden, während Rauschen in hohem Maße unterdrückt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß sendeseitig eine Frequenzdifferenz (FD) durch Verwendung zweier unterschiedlicher Lasersender (TX1, TX2) für die optischen Signale (OS1, OS2),
oder bei sendeseitiger Verwendung eines gemeinsamen Lasersen­ ders (LA), dessen Signal in einem Leistungsteiler (PMC) auf zwei Zweige aufgeteilt wird, dort in Modulatoren (MO1, MO2) zur Erzeugung dieser optischen Signale (OS1, OS2) moduliert wird, welche anschließend mit orthogonalen Polarisationen zu­ sammengeführt werden, durch einen Frequenzverschieber (PHMO1, PHMO2) für eines der optischen Signale (OS1, OS2) oder einen differentiellen Frequenzverschiebers (PHMO12) dieser beiden optischen Signale (OS1, OS2), wobei solche Frequenzverschie­ bung auch durch als Funktion der Zeit wenigstens stückweise linear variable entsprechende Phasenverschiebung erzeugt wer­ den kann, erzeugt wird,
daß empfängerseitig dieses Filter (LED1, LED2, LED12) als Bandpaßfilter mit einer Mittenfrequenz wenigstens näherungs­ weise gleich dieser Frequenzdifferenz (FD) ausgebildet ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß durch sendeseitige Verwendung eines gemeinsamen Lasersen­ ders (LA), dessen Signal in einem Leistungsteiler (PMC) auf zwei Zweige aufgeteilt wird, dort in Modulatoren (MO1, MO2) zur Erzeugung dieser optischen Signale (OS1, OS2) moduliert wird, welche anschließend mit orthogonalen Polarisationen zu­ sammengeführt werden,
eine differentielle Phasenmodulation (DPM) zwischen diesen beiden optischen Signalen (OS1, OS2) erzeugt wird,
daß empfängerseitig dieses Filter (LED1, LED2, LED12) als Bandpaßfilter mit einer Mittenfrequenz wenigstens näherungs­ Weise gleich der Frequenz des spektralen Maximums dieser dif­ ferentiellen Phasenmodulation (DPM) wirkt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese differentielle Phasenmodulation (DPM) wenigstens näherungsweise sinusförmig ausgeprägt ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Aufteilung in einem Leistungsteiler (PMC) und Zusammenführung mit orthogonalen Polarisationen diese opti­ schen Signale (OS1, OS2) eine Laufzeitdifferenz (IDT1-DT21) erfahren.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Sendelaser (LA) eine optische Frequenzmodulation (FM) erhält.

11. Anordnung für die optische Informationsübertragung zuein­ ander orthogonal polarisierter optischer Signale (OS1, OS2) mittels Polarisationsmultiplex, mit einem Empfänger (RX) zur Detektion dieser optischen Signale (OS1, OS2), dessen Eingang (EI) in einem Separator/Detektor (SD) mit einem von einem Regler (RG) gesteuerten Polarisationstransformator (PT), ei­ nem nachgeschalteten polarisierenden Element (PBS) und diesem nachgeschalteten Photodetektoren (PD11, PD21) zur Erzeugung elektrischer detektierter Signale (ED1, ED2) verbunden ist, dadürch gekennzeichnet, daß im Empfänger (RX) eine Detektor-Regler-Baugruppe (DR) zur Auswertung eines Interferenzsignals (FIO1, FIO2, FIO12) mit­ tels eines Reglers (RG1, RG2, RG) und zum Einstellen eines Polarisationstransformators (PT1, PT2, PT) vorgesehen ist.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Filter (LED1, LED2, LED12) vorgesehen ist, in welchem ein elektrisches detektiertes Signal (ED1, ED2) gefiltert wird, daß ein Detektor (DET1, DET2, DET12) vorgesehen ist, der wenigstens näherungsweise den Effektivwert, die mittlere Leistung oder den Spitzenwert eines Ausgangssignals dieses Filters (LED1, LED2, LED12) bestimmt, daß ggf. nach Tiefpaß­ filterung eines Ausgangssignals eines solchen Detektors (DET1, DET2, DET12) ein Signal (L1, L2, L12) zur Verfügung steht, durch welches etwaige Interferenz der optischen Signa­ le (OS1, OS2) in einem elektrischen detektierten Signal (ED1, ED2) angezeigt wird, daß zur Vermeidung dieser Interferenz ein Regler (RG1, RG2, RG), welcher, falls dieses Signal (L1, L2, L12) mit stärker werdender Interferenz zunimmt, dieses minimiert, oder, falls dieses Signal (L1, L2, L12) mit stär­ ker werdender Interferenz abnimmt, dieses maximiert, und ein von diesem angesteuerter Polarisationstransformator (PT1, PT2, PT) vorgesehen sind.

13. Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Separator/Detektor (SD) getrennte Regler (RG1, RG2), von diesen angesteuerte getrennte Polarisationstransformato­ ren (PT1, PT2) und nachgeschaltete getrennte polarisierendes Elemente (PBS1, PBS2) zum Empfang je eines der optischen Si­ gnale (OS1 oder OS2) vorhanden sind, daß in dieser Detektor- Regler-Baugruppe (DR) getrennte Filter (LED1, LED2), Detekto­ ren (DET1, DET2) und ggf. Tiefpaßfilter (LPF1, LPF2) vorgese­ hen sind, daß dadurch getrennte Signale (L1, L2) vorhanden sind, welche Interferenz dieser optischen Signale (OS1, OS2) im entsprechenden elektrischen detektierten Signal (ED1, ED2) anzeigen, daß diese getrennten Regler (RG1, RG2) diese ge­ trennten Signale (L1, L2) als Eingangsgrößen besitzen.

14. Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Separator/Detektor (SD) ein gemeinsamer Regler (RG), ein von diesem Regler (RG) angesteuerter Polarisationstrans­ formator (PT) und ein nachgeschaltetes polarisierendes Ele­ ment (PBS), welches als Polarisationsstrahlteiler wirken kann, vorgesehen sind und zum Empfang der optischen Signale (OS1, OS2) verwendet werden, daß in dieser Detektor-Regler- Baugruppe (DR) ein Subtrahierer (SUBED12) vorgesehen ist, der die Differenz ggf. durch getrennte Filter (LED1, LED2) gefil­ terter Anteile dieser elektrischen detektierten Signale (ED1, ED2) bildet, daß ein gemeinsamer Detektor (DET12) vorgesehen ist, welchem diese Differenz ggf. nach Filterung durch ein gemeinsames Filter (LED12) als ein Signal (FIO12) zugeführt wird, daß dieser gemeinsame Detektor (DET12) zur Erzeugung eines gemeinsamen Signals (L) dient, welches Interferenz die­ ser optischen Signale (OS1, OS2) in beiden elektrischen de­ tektierten Signal (ED1, ED2) anzeigt und daß dieser gemeinsa­ me Regler (RG) dieses gemeinsame Signal (L) als Eingangsgröße besitzt.

15. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß diese optischen Signale (OS1, OS2) eine sendeseitige Ko­ härenz besitzen, und daß ein Filter (LED1, LED2, LED12) der Detektor-Regler-Baugruppe (DR) derart ausgebildet ist, daß Interferenzerscheinungen zwischen diesen optischen Signalen (OS1, OS2) in einem elektrischen detektierten Signal (ED1, ED2) wenigstens näherungsweise optimal detektiert werden, während Rauschen in hohem Maße unterdrückt wird.

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß sendeseitig eine Frequenzdifferenz (ED) zwischen den op­ tischen Signalen (OS1, OS2) vorgesehen ist,
daß zu deren Erzeugung zwei unterschiedliche Lasersender (TX1, TX2) vorgesehen sind oder
daß zu deren Erzeugung ein gemeinsamer Lasersender (LA), des­ sen Signal in einem Leistungsteiler (PMC) auf zwei Zweige aufgeteilt wird, dort in Modulatoren (MO1, MO2) zur Erzeugung dieser optischen Signale (OS1, OS2) moduliert wird, welche anschließend mit orthogonalen Polarisationen zusammengeführt werden, vorgesehen ist sowie ein Frequenzverschieber (PHMO1, PHMO2) für eines der optischen Signale (OS1, OS2) oder ein differentieller Frequenzverschiebers (PHMO12) dieser beiden optischen Signale (OS1, OS2), wobei solche Frequenzverschie­ bung auch durch als Funktion der Zeit wenigstens stückweise linear variable entsprechende Phasenverschiebung erzeugt wer­ den kann,
daß empfängerseitig dieses Filter (LED1, LED2, LED12) als Bandpaßfilter mit einer Mittenfrequenz wenigstens näherungs­ weise gleich dieser Frequenzdifferenz (FD) ausgebildet ist.

17. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß sendeseitig ein gemeinsamer Lasersender (LA), dessen Si­ gnal in einem Leistungsteiler (PMC) auf zwei Zweige aufge­ teilt wird, dort in Modulatoren (MO1, MO2) zur Erzeugung die­ ser optischen Signale (OS1, OS2) moduliert wird, welche an­ schließend mit orthogonalen Polarisationen zusammengeführt werden, vorgesehen ist,
daß eine differentielle Phasenmodulation (DPM) vorgesehen ist, welche zwischen diesen beiden optischen Signalen (OS1, OS2) erzeugt wird,
daß empfängerseitig dieses Filter (LED1, LED2, LED12) als Bandpaßfilter mit einer Mittenfrequenz wenigstens näherungs­ weise gleich der Frequenz des spektralen Maximums dieser dif­ ferentiellen Phasenmodulation (DPM) ausgebildet ist.

18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß diese differentielle Phasenmodulation (DPM) wenigstens näherungsweise sinusförmig ausgeprägt ist.

19. Anordnung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß Laufzeitdifferenz (|DT1-DT2|) vorgesehen ist zwischen Aufteilung in einem Leistungsteiler (PMC) und Zusammenführung mit orthogonalen Polarisationen diese optischen Signale (OS1, OS2).

20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Frequenzmodulation (FM) vorgesehen ist, die dieser Sendelaser (LA) erhält.