DE10033820A1

DE10033820A1 - Emulator für PMD 2.ter Ordnung

Info

Publication number: DE10033820A1
Application number: DE10033820A
Authority: DE
Inventors: Adalbert Bandemer; Egbert Krause
Original assignee: Individual
Current assignee: Thorlabs GmbH
Priority date: 2000-07-12
Filing date: 2000-07-12
Publication date: 2002-02-07
Also published as: US20040100694A1; US6912088B2

Abstract

Beschrieben wird eine Anordnung zur Erzeugung einer vorgebbaren Polarisations-Moden-Dispersion, mit DOLLAR A - einem ersten Polarisationssplitter/combiner-Element, das das ankommende Signal in zwei Signale mit zueinander senkrechter Polarisationsrichtung aufspaltet, DOLLAR A - einer Verzögerungseinheit, die in einer der Signalstrecken der beiden (aufgespalteten) Signale angeordnet ist, DOLLAR A - einen zweiten Polarisationssplitter/combiner-Element, das die beiden getrennten Signale wieder zusammenführt. DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß zur Erzeugung einer Polarisatione-Moden-Dispersion zweiter Ordnung ein Element vorgesehen ist, das die Polarisations-Hauptachse vor und hinter dem Element um einen geeigneten Winkel zueinander verdreht, und daß das aus diesem Element austretende Lichtsignal in eine Anordnung eingespeist wird, die ebenfalls aus einem Polarisationssplitter/combiner-Element, einer Verzögerungsstrecke und einem weiteren Polarisationssplitter/combiner-Element zum Zusammenführen der beiden Signalstrecken besteht.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Erzeu gung einer vorgebbaren Polarisations-Moden-Dispersion (PMD) gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Anordnungen werden beispielsweise zur Erzeugung einer bestimmten PMD für Meß- oder Prüfsysteme oder zur Kompensation PMD-bedingter Verzerrungen in optischen Transmissionssystemen und insbesondere Transmissionsfa sern benötigt.

Da jede Glasfaser ungewollt in geringem Umfange doppel brechend ist, laufen Lichtsignale unterschiedlicher Pola risation mit verschiedenen Gruppengeschwindigkeiten durch die Glasfaser. Beim Empfänger kommen die Lichtanteile un terschiedlicher Polarisation daher zeitlich gegeneinander verzögert an; dieser Laufzeiteffekt führt zu einer Ver breiterung des empfangenen Signals und damit zu einer Be einträchtigung der Übertragungsqualität. Dies kann insbe sondere zu einer Erhöhung der Bitfehlerrate führen.

Die Polarisations-Moden-Dispersion umfaßt alle polarisa tionsabhängigen Laufzeiteffekte, bei denen sich die Signalausbreitung vollständig durch das Ausbreitungsver halten zweier voneinander unabhängiger und zueinander or thogonaler Polarisationsmoden beschreiben läßt. Da sich die Doppelbrechung durch äußere Einflüsse, wie Temperatur und mechanische Belastung ständig ändert, und zudem von der Wellenlänge abhängt, verändert sich permanent sowohl die Lage der "principial states of polarisation" (PSP) als auch die Laufzeitdifferenz zwischen den PSP's. Dies bezeichnet man auch als Polarisations-Moden-Dispersion zweiter Ordnung.

Aus den genannten Effekten resultiert ein zeitlich fluk turierendes wellenlängenabhängiges PMD-Verhalten mit Zeitkonstanten im Minutenbereich.

Stand der Technik

Eine bekannte Anordnung, von der bei der Formulierung des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ausgegangen wird, weist ein erstes Polarisationssplitter/combiner-Element, das das ankommende Signal in zwei Signale mit zueinander senkrechter Polarisationsrichtung aufspaltet, eine Verzö gerungseinheit, die in einer der Signalstrecken der bei den (aufgespaltenen) Signale angeordnet ist, und ein zweites Polarisationssplitter/combiner-Element auf, das die beiden getrennten Signale wieder zusammenführt.

Diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß sie ledig lich die Kompensation PMD-bedingter Verzerrungen erster Ordnung erlaubt. Gerade bei langen Übertragungsstrecken spielen jedoch PMD-bedingter Verzerrungen 2. Ordnung eine erhebliche Rolle.

Eine weitere bekannte Anordnung zur PMD-Emulation ist beispielsweise eine Anordnung von PM-Fasern mit unter schiedlichen oder gleichen Gruppenlaufzeiten, denen je weils eine Polarisationstransformationseinheit vorge schaltet ist.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Erzeugung einer vorgebbaren Polarisations-Moden- Dispersion anzugeben, die auch die Erzeugung einer Pola risations-Moden-Dispersion zweiter Ordnung erlaubt, und die die PMD einer realen Transmissionsfaser möglichst ex akt nachbildet.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Pa tentanspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 folgende.

Erfindungsgemäß wird zur Erzeugung einer Polarisations- Moden-Dispersion, die der PMD zweiter Ordnung einer rea len Faser entspricht, von einer Anordnung gemäß dem Ober begriff ausgegangen; diese gattungsgemäße Anordnung wird dadurch weitergebildet, daß ein Element vorgesehen ist, das die Polarisations-Hauptachsen vor und hinter dem Ele ment um einen geeigneten Winkel zueinander verdreht. Das aus diesem Element austretende Lichtsignal wird erfin dungsgemäß in eine Anordnung eingespeist, die ebenfalls aus einem Polarisationssplitter/combiner-Element, einer Verzögerungsstrecke und einem weiteren Polarisations splitter/combiner-Element zum Zusammenführen der beiden Signalstrecken besteht. Mit dieser Anordnung ist zusätz lich zur Erzeugung einer Polarisations-Moden-Dispersion erster Ordnung auch die Erzeugung einer Dispersion zwei ter Ordnung möglich. Von besonderem Vorteil ist es, daß es - ausgehend von einer Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 - nicht einmal erforderlich ist, zusätzliche Bauelemente, die die Kosten erhöhen würden, zu verwenden. Vielmehr ist es möglich, die erfindungsge mäße Erzeugung einer Polarisations-Moden-Dispersion zwei ter Ordnung dadurch zu erhalten, daß der nicht benutzte Eingangsanschluß des zweiten Polarisationssplitter/com biner-Elements als Eingangsanschluß für das Signal dient. Dieses Signal durchläuft dann die Verzögerungsstrecke und den ersten Polarisationsstrahlteiler in Gegenrichtung zum ankommenden Signal. Am vierten Tor des ersten Polarisati onssplitter/combiner-Elements wird dieses Signal dann ausgekoppelt. Das ausgekoppelte Signal weist dann die ge wünschte Polarisations-Moden-Dispersion erster und zwei ter Ordnung auf.

Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung ist, daß zur Ein stellung der PMD 2.ter Ordnung lediglich ein einziger Stellwert, nämlich die Länge der Verzögerungsleitung vor gegeben werden muß.

Weiter ist es bevorzugt, wenn der Winkel, um den das Ele ment die Polarisations-Hauptachsen gegeneinander ver dreht, einstellbar ist. Hierdurch ist es möglich, die Steilheit der Principial State of Polarisation (PSP) so wie das Verhältnis der Polarisations-Moden-Dispersion (PMD) 1. und 2. Ordnung einzustellen. Als besonders ge eignet hat es sich herausgestellt, einen Winkel von ca. 22,5° zu wählen. Bei einem derartigen Winkel ist das sta tistische Verhältnis zwischen PMD 1. und PMD 2. Ordnung dem einer realen Transmissionsfaser in optischen Netzwer ken praktisch vollständig angepaßt.

Als Verzögerungsstrecken können die verschiedensten be kannten Lösungen eingesetzt werden. Beispielsweise ist es möglich, daß die Verzögerungsstrecke optisch oder elek trisch realisiert wird. Bei einer optischen Realisierung wird der Strahl in der Verzögerungsstrecke als Freistrahl geführt. Zur Einstellung der Verzögerung wird die Weglän ge geändert, über die der Strahl als Freistrahl geführt wird.

Bei einer weiteren Realisierung der Verzögerungsstrecke werden die Fasern mechanischen Kräften ausgesetzt, so daß sich die optischen Parameter der Fasern ändern.

Auch die Einstellung des Winkels, um den die Hauptachsen zueinander bzw. gegeneinander verdreht werden, kann auf die verschiedensten Arten erfolgen:

So ist es möglich, daß zur Einstellung des Winkels zwei PM-Fasern unter einem dem einzustellenden Winkel entspre chenden Winkel miteinander verspleist werden. Ferner kön nen zur Einstellung des Winkels optische Schleifringe und/oder Wellenplatten eingesetzt werden.

Als Polarisationssplitter/combiner-Elemente können die verschiedensten Elemente eingesetzt werden, wie sie der zeit auf dem Markt erhältlich sind. Beispielsweise können die Elemente als PBS-Würfel oder als all-infaser- Elemente ausgeführt sein.

In jedem Falle ist es jedoch bevorzugt, wenn alle Licht wege polarisationserhaltend sind. Dies kann beispielswei se dadurch realisiert werden, daß Freistrahlwege und/oder PM-Fasern die Lichtwege bilden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be schrieben, in der zeigen:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemä ßen Anordnung zur Erzeugung einer vorgebbaren Polarisations-Moden-Dispersion.

Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung, die ein er stes Polarisationssplitter/combiner-Element 1, auf dessen Anschluß 11 das ankommende Lichtsignal auftrifft. Das Element 1 kann insbesondere ein Polarisationssplit ter/combiner-Element ein PBS-Würfel oder ein all-in faser-Element sein. Das Element 1 spaltet das ankommende Signal in zwei Signale mit zueinander senkrechter Polari sationsrichtung auf. In der einen Signalstrecke 21 ist eine Verzögerungseinheit 23 angeordnet, die das entsprechende Lichtsignal um einen geeigneten Wert verzögert. In der anderen Signalstrecke 22 ist kein verzögerndes Ele ment vorgesehen. Ein zweites Polarisationssplit ter/combiner-Element 3, auf dessen Anschlüsse 31 und 32 die beiden Lichtsignale auftreffen, führt das verzögerte und das nicht verzögerte Signal wieder zusammen. Das zu sammengeführte Signal tritt an dem Anschluß 33 des Ele ments 3 aus. Insoweit ist der Aufbau bekannt und dient zur Kompensation einer Polarisations-Moden-Dispersion er ster Ordnung.

Zur Erzeugung einer Polarisations-Moden-Dispersion zwei ter Ordnung ist ein Element 4 vorgesehen, das mit dem aus dem Anschluß 33 austretenden Signal beaufschlagt wird, und das die Polarisations-Hauptachsen vor und hinter dem Element um einen geeigneten Winkel zueinander verdreht. Dieser Winkel kann insbesondere 22,5° sein. Das aus dem Element 4 austretende Lichtsignal, dessen Polarisations- Hauptachsen um den genannten Winkel verdreht sind, beauf schlagt den Anschluß 34 des Elements 3.

Das Element 3 teilt das an seinem Anschluß 34 anstehende Signal derart auf, daß es über die Signalstrecken 31 und 32 wieder zu dem Element 1 zurückgeführt wird.

Das Polarisationssplitter/combiner-Element 1 führt die beiden Signale zusammen, das zusammengeführte Signal tritt an dem Anschluß 14 aus dem Element 1 aus, wobei es derart umgewandelt ist, daß es eine Polarisations-Moden- Dispersion erster und zweiter Ordnung kompensiert.

Vorstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spiels ohne Anwendbarkeit und Ausführbarkeit beschrieben worden. Selbstverständlich sind die verschiedensten Ab wandlungen möglich. So ist es möglich, daß der Winkel, um den das Element die Polarisations-Hauptachsen gegeneinan der verdreht, einstellbar ist. Zur Einstellung des Win kels können zwei PM-Fasern unter einem dem einzustellen den Winkel entsprechenden Winkel miteinander verspleist werden. Ferner können zur Einstellung des Winkels opti sche Schleifringe und/oder schrägstehende Wellenplatten eingesetzt werden.

Die Verzögerungsstrecke kann optisch oder elektrisch rea lisiert werden. Insbesondere ist es möglich, daß der Strahl in der Verzögerungsstrecke als Freistrahl geführt wird, und daß die Weglänge geändert wird. Ferner können die Fasern als Verzögerungsstrecke zur Einstellung der Verzögerung mechanischen Kräften ausgesetzt werden.

Claims

1. Anordnung zur Erzeugung einer vorgebbaren Polarisa tions-Moden-Dispersion, mit
einem ersten Polarisationssplitter/combiner- Element, das das ankommende Signal in zwei Si gnale mit zueinander senkrechter Polarisations richtung aufspaltet,
einer Verzögerungseinheit, die in einer der Si gnalstrecken der beiden (aufgespaltenen) Signa le angeordnet ist,
einem zweiten Polarisationssplitter/combiner- Element, das die beiden getrennten Signale wie der zusammenführt,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer Pola risations-Moden-Dispersion zweiter Ordnung ein Ele ment vorgesehen ist, das die Polarisations-Haupt achsen vor und hinter dem Element um einen geeigneten Winkel zueinander verdreht, und
daß das aus diesem Element austretende Lichtsignal in eine Anordnung eingespeist wird, die ebenfalls aus einem Polarisationssplitter/combiner-Element, einer Verzögerungsstrecke und einem weiteren Polarisations splitter/combiner-Element zum Zusammenführen der bei den Signalstrecken besteht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, um den das Element die Polarisations-Hauptachsen gegeneinander verdreht, einstellbar.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel ca. 22,5° ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht benutzte Ein gangsanschluß des zweiten Polarisationssplitter/com biner-Elements als Eingangsanschluß für das Signal dient,
daß dieses Signal dann die Verzögerungsstrecke und den ersten Polarisationsstrahlteiler in Gegenrichtung zum ankommenden Signal durchläuft, und
daß dieses Signal am vierten Tor des ersten Polarisa tionssplitter/combiner-Elements ausgekoppelt wird.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsstrecke optisch oder elektrisch realisiert wird.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl in der Verzö gerungsstrecke als Freistrahl geführt wird, und daß die Weglänge geändert wird.

7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Fasern als Verzögerungs strecke zur Einstellung der Verzögerung mechanischen Kräften ausgesetzt werden.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Win kels zwei PM-Fasern unter einem dem einzustellenden Winkel entsprechenden Winkel miteinander verspleist werden.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Win kels optische Schleifringe und/oder schrägstehende Wellenplatten eingesetzt werden.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationssplit ter/combiner-Elemente als PBS-Würfel oder als all-in faser-Elemente ausgeführt sind.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß alle Lichtwege polarisa tionserhaltend sind.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Freistrahlwege und/oder PM-Fasern die Lichtwege bilden.