DE10039951C2

DE10039951C2 - Verfahren und Anordnung zur Kompensation von Kreuzphasenmodulation

Info

Publication number: DE10039951C2
Application number: DE10039951A
Authority: DE
Inventors: Lutz Rapp
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Xieon Networks SARL
Priority date: 2000-08-16
Filing date: 2000-08-16
Publication date: 2002-10-10
Anticipated expiration: 2020-08-17
Also published as: US20020044341A1; US6798565B2; DE10039951A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation von in einem Faserverstärker generierten Kreuzphasenmodulation.

Außerdem betrifft die Erfindung eine hierzu geeignete Anordnung.

Bei optischen Wellenlängenmultiplexsystemen kommt es durch Kreuzphasenmodulation zur gegenseitigen Störung der einzelnen Übertragungssignale. Aus "IEEE Photonics Technologie Let ters", Vol. 10, No. 12, Dez. 1998, Seiten 1796 bis 1798 ist zu entnehmen, daß die in einem Faserverstärker erzeugte Kreuzphasenmodulation (XPM) etwa so bedeutend sein kann, wie die bei der Ausbreitung in der Faser verursachte Phasenmodu lation. Offensichtlich ist es von den Eigenschaften der Über tragungsfaser, dem verwendeten Übertragungsband und dem Fa serverstärker abhängig, welche Anteile die Faserverstärker und die Übertragungsfaser an einer Kreuzphasenmodulation ha ben. Aus IEEE Photonics Letters, Vol. 11, No. 12, Seiten 1578 bis 1580, 1999 sind weitere Untersuchungen zu diesem Thema bekannt.

Die Auswirkungen von nichtlinearen Effekten, die in den Über tragungsfasern auftreten, lassen sich durch geeignete Kompen sation reduzieren. Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer Strecke, die Verstärker V, Standard-Monomodefasern SSMF und eine Dis persionskompensation mit dispersionskompensierenden Fasern aufweist. Setzt man voraus, daß die Dispersion in dotierten Fasern vernachlässigbar sei und nichtlineare Effekte nur je weils in den zweiten Stufen der Verstärker V auftreten und die resultierende Dispersion DSP am Empfänger E gleich "0" ist, dann können im Verstärker induzierte Phasenänderungen nicht in Intensitätsänderungen des übertragenen Signals umge setzt werden und es treten keine Signalverzerrungen durch die im Faserverstärker induzierte Kreuzphasenmodulation auf. Die von der Länge L der Übertragungsfaser abhängige Dispersion ist unterhalb der schematisch dargestellten Übertragungsstre cke gezeigt.

Im Hinblick auf die in den Übertragungsfasern entstehende Kreuzphasenmodulation ist das Kompensationsschema jedoch nicht ideal. Besser geeignet ist ein Schema, bei dem bereits vor der ersten Übertragungsfaser eine dispersionskompensie rende Faser DCF1 eingefügt ist. Bei dieser in Fig. 2 darge stellten Anordnungen können die in den Faserverstärker indu zierten Phasenänderungen jedoch zu Signalverzerrungen führen.

In der US 5,467,213 ist ein optisches Übertragungssystem mit einer Einrichtung zur Vorverzerrung von Übertragungssig nalen mit Hilfe eines Phasenmodulators beschrieben, bei der sendeseitig die Trägerfrequenz während der zu übertragenden Impulse geändert wird, um die Auswirkungen der durch die Dis persionseigenschaften der Übertragungsfaser verursachten Ver zerrungen zu kompensieren.

Bei der Übertragung von WDM-Signalen erfolgt diese Vorverzer rung kanalweise.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das die in den Faserverstärkern generierte Kreuzphasenmodulation kompensiert. Außerdem ist eine hierfür geeignete Anordnung an zugeben.

Diese Aufgabe wird durch ein im Patentanspruch 1 angegebenes Verfahren zur Kompensation der Kreuzphasenmodulation gelöst. Eine hierzu geeignete Anordnung ist im unabhängigen An spruch 5 angegeben.

Die Erfindung besteht darin, daß die durch Phasenmodulation hervorgerufenden Intensitätsschwankungen des optischen Wel lenlängenmultiplexsignals in ein elektrisches Signal umge setzt werden, mit denen der Phasenmodulator angesteuert wird, der diese wiederum in entgegengerichtete Intensitätsschwan kungen umsetzt. Es kann eine maximale Kompensation erreicht werden, wenn direkt vor oder nach dem Faserverstärker den In tensitätsschwankungen des optischen Signals entgegengerichte te Phasenänderungen aufgeprägt werden. Da im Faserverstärker praktisch keine Laufzeitunterschiede zwischen den einzelnen Signalen bestehen (fehlender Walk-Off), erfahren alle Signale die selben Phasenänderungen. Die Kompensation kann also für alle Signale gemeinsam erfolgen, ohne daß vorher ein Demul tiplexen erforderlich ist. Ferner ist für die Ansteuerung des Phasenmodulators nur die Gesamtleistung von Bedeutung, wie diese sich auf die einzelnen Kanäle verteilt ist unerheblich. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein herkömmliches Schema zur Dispersionskompen sation,

Fig. 2 ein verbessertes Schema zur Dispersionskompensation,

Fig. 3 ein Prinzipschaltbild zur XPM-Kompensation,

Fig. 4 eine Anordnung zur Vorwärtskompensation,

Fig. 5 eine dem Faserverstärker nachgeschaltete Kompensati onsanordnung,

Fig. 6 eine Kompensationsanordnung, bei der Teile der Ver stärkerfaser integriert sind, und

Fig. 7 eine Kompensationsanordnung mit Regeleinrichtung.

Von den in der Beschreibungseinleitung bereits erläuterten Anordnungen zur Dispersionskompensation, erfordert das in Fig. 2 dargestellte Kompensationsschema zusätzlich die Kompen sation der in den Faserverstärkern generierten Kreuzphasenmo dulation. Das erfindungsgemäße Verfahren und die zu dessen Durchführung geeigneten Anordnungen können stets verwendet werden, wenn störende Kreuzphasenmodulation in einem Faser verstärker erzeugt wird.

Fig. 3 zeigt das Prinzipschaltbild einer XPM- Kompensationsanordnung. Über eine Übertragungsfaser 1 wird ein Wellenlängenmultiplexsignal WMS übertragen und von einem Faserverstärker 6 verstärkt. Dem Eingang des Faserverstärkers 6 ist eine XPM-Kompensationseinrichtung 5, 3, 4, 2 vorgeschal tet. Diese enthält einen Phasenmodulator 2, dem das Wellen längenmultiplexsignal WMS zugeführt wird. Dem Phasenmodulator ist hier ein Meßwandler 5 nachgeschaltet, der ein dem Wellen längenmultiplexsignal entsprechendes optisches Meßsignal OMS abzweigt, während der Hauptanteil der Energie dem Eingang des Faserverstärkers 6 zugeführt wird. Das optische Meßsignal OMS wird zunächst in einem optoelektrischen Wandler in ein elektrisches Meßsignal EMS umgesetzt, das auch noch für Regelzwe cke des Verstärkers verwendet werden kann, und dann in einem elektrischen Verstärker 4 verstärkt. Das so erzeugte Steuer signal SMS steuert den Phasenmodulator 2 derart, daß die im Faserverstärker 6 erzeugte Kreuzphasenmodulation zumindest nahezu (vor-)kompensiert wird.

Fig. 4 zeigt eine weitere XPM-Kompensationsanordnung, bei der die Reihenfolge von Meßkoppler 5 und Phasenmodulator 2 vertauscht ist.

Durch Ändern der Verstärkung kann die Kompensation optimiert werden. Bei den üblichen hohen Datenraten kann eine optimale Kompensation durch Laufzeiten des Wandlers 3, des Verstärkers 4 und des Phasenmodulators 2 behindert werden. Deshalb ist bei der in Fig. 5 dargestellten Kompensationseinrichtung zwischen dem Meßwandler 5 und dem Phasenmodulator 2 eine Ver zögerungseinrichtung 10 eingeschaltet, die als Teil der Ver stärkerfaser, einer dispensionskompensierenden Faser oder als Übertragungsfaser ausgebildet sein kann. In Fig. 5 ist die XPM-Kompensationsanordnung dem Faserverstärker 6 nachgeschal tet.

Fig. 6 zeigt eine Kompensationsanordnung, bei der der Meß koppler 5 und der Phasenmodulator 2 jeweils mit Abschnitten 6 ₁, 6 ₂, 6 ₃ der Verstärkerfaser in Reihe geschaltet sind. Ein Teil der Verstärkerfaser wirkt hier als Laufzeitglied. Der Meßkoppler ist nicht unmittelbar dem Verstärkereingang vorge schaltet, so daß dessen Rauschqualitäten praktisch nicht ver schlechtert werden.

In Fig. 7 ist an den Ausgang des Phasenmodulators 2 über ei nen zweiten Meßkoppler 7 eine XPM-Meß- und Regeleinrichtung angeschaltet. Diese mißt die verbleibende XPM und stellt die Verstärkung so ein, daß diese eine Minimalwert erreicht. Ent sprechende Meßanordnungen sind jedoch noch sehr aufwendig.

Bezugszeichenliste

V Verstärker
SSMF Übertragungsfaser
DEF dispersionskompensierende Faser

1

Übertragungsfaser

2

Phasenmodulator

3

opto-elektrischer Wandler

4

elektrischer Verstärker

5

Meßkoppler

6

Faserverstärker

6 ₁

,

6 ₂

,

6 ₃

Faserabschnitt

7

Wellenlängenmultiplexer

8

zweiter Meßkoppler

9

XPM-Meß- und Regeleinrichtung
WMS optisches Wellenlängenmultiplexsignal
P Pumpsignal

10

Verzögerungseintichtung
OMS optisches Meßsignal
EMS elektrisches Meßsignal

Claims

1. Verfahren zur Kompensation der in einem Faserverstärker (6) durch Kreuzphasenmodulation verursachten Signaländerungen eines Wellenlängenmultiplexsignals (WMS),
bei dem aus dem optischen Wellenlängenmultiplexsignal (WMS) ein Steuersignal (SMS) gewonnen wird, das einen Phasenmodula tor (2), dem das Wellenlängenmultiplexsignal (WMS) zugeführt wird, derart steuert,
daß die durch die Kreuzphasenmodulation verursachten Signal änderungen des Wellenlängenmultiplexsignals (WMS) kompensiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von dem optischen Wellenlängenmultiplexsignal (WMS) ein optisches Meßsignal (OMS) abgezweigt wird, das durch opto elektrische Wandlung in ein elektrisches Meßsignal (EMS) um gesetzt wird, das wiederum von einem einstellbaren Verstärker (4) in das Steuersignal (SMS) umgesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Phasenmodulator (2) zugeführte Wellenlängenmul tiplexsignal (WMS) gegenüber dem optischen Meßsignal (OMS) verzögert wird.

4. Verfahren nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaländerungen am Ausgang des Phasenmodulators (2) gemessen werden und eine Regelung des Steuersignals (SMS) er folgt.

5. Anordnung zur Kompensation der in einem Wellenlängenmul tiplexsignal (WMS) durch einen Faserverstärker (6) durch Kreuzphasenmodulation verursachten Signaländerungen, bei der ein Steuerkreis vorgesehen ist mit einem Meßkoppler (5), der einen Teil des Wellenlängenmultiplexsignals (WMS) als optisches Meßsignal (OMS) auskoppelt, einem opto- elektrischen Wandler (3), der dieses in ein elektrisches Meß signal (EMS) umsetzt, einem elektrischen Verstärker (4) und einem Phasenmodulator (2), dessen Signaleingang das Wellen längenmultiplexsignal (WMS) zugeführt wird und dessen Modula tionseingang das verstärkte Meßsignal als Steuersignal (SMS) zugeführt wird, wobei die Verstärkung so gewählt ist, daß der Phasenmodulator (2) ein kompensiertes Wellenlängenmultiplexsignal (WMS) abgibt.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (4) einstellbar ist.

7. Anordnung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellenlängenmultiplexsignal (WMS) zwischen Meßwandler (5) und Phasenmodulator (2) verzögert ist.

8. Anordnung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch, gekennzeichnet, daß der Meßkoppler (5) und/oder der Phasenmodulator (2) zwi schen mehreren Abschnitten (6 ₁, 6 ₂, 6 ₃) einer Verstärkerfaser eingefügt ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie dem Faserverstärker (6) unmittelbar vor- oder nachge schaltet ist.