DE602004002573T2

DE602004002573T2 - Mehrwellenlängen Chromatischen- und Polarisationsmodendispersionskompensator

Info

Publication number: DE602004002573T2
Application number: DE602004002573T
Authority: DE
Inventors: Dr. Henning Bülow
Original assignee: Alcatel CIT SA; Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2004-05-17
Filing date: 2004-11-05
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2024-11-06
Also published as: DE602004002573D1; ATE341133T1; CN1700626A; CN100435504C

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen der optischen Dispersionskompensation von wellenlängenmultiplexierten (WDM) optischen Signalen, das eine Kompensationsstufe mit einem optischen Übertragungsmedium bereitstellt, die als parallele Betriebsstufe der Polarisationscontroller und optischen doppelbrechenden Elemente zu verwenden ist, um die Dispersion der optischen WDM-Signale zu kompensieren, wenn sie spektral gestreut in die Kanäle der verschiedenen Wellenlängen parallel durch die Polarisationscontroller übertragen werden. Außerdem betrifft sie ein maschinenlesbares Medium, das ein darauf aufgezeichnetes Computerprogramm aufweist, wobei das Computerprogramm Codes umfaßt, die angepaßt sind, um eine Prozedur durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einer Steuereinheit für ein optisches Übertragungsmedium ausgeführt wird, das als Polarisationscontroller zu verwenden ist, um die Dispersion der wellenlängenmultiplexierten (WDM) optischen Signale zu kompensieren.
Allgemeiner Stand der Technik
Der Eingangsdatenstrom eines optischen Übertragungssystems kann als eine Folge von Lichtimpulsen betrachtet werden, die digitale Bits darstellen. Die Bitrate von realen optischen Übertragungssystemen liegt im allgemeinen im Bereich von 10 Gbit/s bis 40 Gbit/s, was Lichtimpulse (oder Bitperioden) zur Folge hat, die entsprechend 100 bis 25 Pikosekunden (ps) breit sind. Die Empfänger in einem optischen Übertragungssystem wandeln jede Bitperiode in dem Datenstrom in digitale Einsen oder Nullen, indem für jede Bitperiode bestimmt wird, ob ein Lichtimpuls empfangen worden ist (digitale Eins) oder nicht (digitale Null).
Die Polarisationsmodendispersion (PMD) ist ein Phänomen, das die Lichtimpulse verzerren und folglich die Fähigkeit eines Empfängers beeinträchtigen kann, um zu bestimmen, ob eine Bitperiode in eine Eins oder eine Null umgewandelt werden soll. Infolgedessen begrenzt die PMD die Übertragungsgenauigkeit und die Kapazität der optischen Übertragungssysteme und ist folglich ein kritischer Parameter in der optischen Kommunikationstechnik. Der Grundmodus eines Monomoden-Lichtwellenleiters ist die Lösung für die Wellengleichung, die die Randbedingungen an der Grenzfläche Kern/Mantel erfüllt. Obgleich das gegensinnig zu sein scheint, sind zwei Lösungen für die Wellengleichung vorhanden, die dem Grundmodus entspricht. Der Lichtwellenleiter wird als Einmoden-Lichtwellenleiter betrachtet, weil beide Lösungen die gleiche Ausbreitungskonstante aufweisen. Die zwei Lösungen werden als die Polarisationsmoden bezeichnet. Diese Polarisationskomponenten sind senkrecht zueinander. Der Zustand der Polarisation bezieht sich auf die Verteilung der Lichtenergie zwischen den zwei Polarisationsmoden. In der Praxis, da die Querschnittsfläche eines Lichtwellenleiters nicht absolut kreisrund ist, weisen die zwei Polarisationsmoden etwas verschiedene Ausbreitungskonstanten auf, was zur Impulsverbreiterung führt. Ein Polarisationsmode wird als der "schnelle Mode" bezeichnet, und der andere Polarisationmode ist als der "langsame Mode" bekannt. Der schnelle Mode und der langsame Mode vermischen sich, wie sie sich entlang dem Lichtwellenleiter bewegen, indem sie nicht unterscheidbar werden. Die resultierende Differenz der Ausbreitungszeit zwischen den Polarisationsmoden ist als die Differenzgruppenverzögerung bekannt.
Das optische Signal, das durch einen optischen Lichtwellenleiter übertragen wurde, unterliegt ebenfalls einer anderen physikalischen Dispersion, die als chromatische Dispersion (CD) bekannt ist. Das tritt ein, weil sich jede Wellenlänge der optischen Signale durch ein vorgegebenes Medium, wie zum Beispiel einen optischen Lichtwellenleiter, mit einer verschiedenen Geschwindigkeit bewegt. Da die verschiedenen Wellenlängen des Lichts verschiedene Geschwindigkeiten aufweisen, wird eine vorgegebene Wellenlänge des Lichts an einem Empfänger ankommen, der an dem Ende eines Übertragungswellenleiters angeordnet ist, bevor eine andere Wellenlänge des Lichts an diesem Empfänger ankommen wird. Die Zeitverzögerung zwischen verschiedenen Wellenlängen des Lichts führt zur Impulsverbreitung. Die chromatische Dispersion wird in einem optischen Lichtwellenleiter durch Messen der Lichtwellenleiter-Gruppenverzögerungen in dem Zeitbereich erhalten. Die chromatische Dispersion ist ein relativ stabiles Phänomen. Sie kann in dem Bereich von 300 bis 500 ps in einem 10 Gb/s-System liegen, bevor ein Leistungsnachteil von 1 dB entsteht. In einem 40 Gb/s-System kann sich der Bereich auf 18 bis 25 ps verringern.
Die chromatische Dispersion kann zeitvariabel infolge von Änderungen mit der Temperatur oder Spannung sein, aber in der Regel ist die Zeitvarianz der chromatischen Dispersion nicht besonders stark. Die Polarisationsmodendispersion (PMD) anderseits ist sehr zeitvariabel und folglich muß die Kompensation im Gleichlauf mit der Zeit sein. Die PMD beschreibt die statistische Verbreiterung der optischen Impulse in einem optischen Lichtwellenleiter, die durch Polarisationseffekte verursacht wurde. Dieser Verbreiterungseffekt verhindert ähnlich wie die Impulsverbreitung von der chromatischen Dispersion im Grunde das korrekte Erkennen der Wellenform an dem Empfänger.
In WO 03/040777 ist ein integriertes System zum Durchführen der Dispersionskompensation auf Wellenlängenkanälen bei WDM- oder DWDM-Übertragungen (D bedeutet dicht) beschrieben. Das System beinhaltet ein abstimmbares integriertes Dispersionskompensationsmodul, das die chromatische Dispersionskompensation und die Polarisationsmodendispersionskompensation auf jedem der Wellenlängenkanäle in der Übertragung durchführt. Die Rückkopplung wird verwendet, um das abstimmbare integrierte Dispersionskompensationsmodul einzustellen, bis die Empfängerleistung optimiert ist. Solch ein integriertes System, wie in WO 03/040777 beschrieben ist, weist den großen Nachteil auf, daß ein spezielles Dispersionskompensationsmodul für jeden verschiedenen Wellenlängenkanal der optischen Signale erforderlich ist. Eine Dispersionskompensation unter Verwendung solcher Lösung bringt hohe Kosten mit sich und kann folglich nicht wirklich effizient sein.
In WO 02/080411 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Kompensation für die Polarisationsmodendispersion (PMD) in einem optischen Übertragungssystem beschrieben, ohne die Laserquelle zu stören. Solch ein optischer PMD-Kompensator ist sehr günstig für Bitraten von wellenlängenmultiplexierten optischen Übertragungssystemen mit 10 GHz bis 40 GHz. Das Verfahren ist in der Tat kostengünstig aufgrund des parallelen Verarbeitens vieler Kanäle innerhalb einer Hardware (LCD-Feld für Polarisationscontroller) und eines doppelbrechenden Kristalls (die Polarisation aufrechterhaltender Lichtwellenleiter) für alle parallelen Wellenlängenkanäle. Ebenfalls wird nur ein Wellenlängenabtastpolarimeter (Rückkopplungssignal) gemeinsam unter allen Kanälen genutzt. Außerdem nutzt es vorteilhaft die Schnellvorschub-Aufwärtsanpassung, welche zeitaufwendige Ditherverfahren vermeidet, d.h. aufeinanderfolgende Schwankungen der Abstimmparameter des Polarisationscontrollers in die Richtung eines optimierten Rückkopplungssignals.
Dennoch weist eine Lösung, wie in WO 02/080411 vorgeschlagen ist, immer noch den großen Nachteil auf, daß weder die chromatische Dispersion (CD) oder der Senderchirp, noch die Selbstphasenmodulation (SPM) kompensiert werden können.
Kurzdarstellung der Erfindung
Angesichts des Obenerwähnten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Durchführen der optischen Dispersionskompensation von wellenlängenmultiplexierten optischen Signalen nicht nur auf der Basis der Polarisationsmodendispersion, sondern auch der chromatischen Dispersion auf eine kostengünstige Weise durchzuführen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch Anwenden eines Verfahrens zum Durchführen der optischen Dispersionskompensation von wellenlängenmultiplexierten (WDM) optischen Signalen erreicht. Das Verfahren umfaßt die Schritte des Bereitstellens einer Kompensationsstufe mit einem optischen Übertragungsmedium, die als parallele Betriebsstufe der Polarisationscontroller zu verwenden ist, und optischer doppelbrechender Elemente, um die Dispersion der optischen WDM-Signale zu kompensieren, wenn sie spektral gestreut in die verschiedenen Wellenlängenkanäle parallel durch die parallelen Stufen übertragen werden. Die Polarisationszustände der verschiedenen Wellenlängenkomponenten jedes Kanals (Polarisationsspektrum jedes Kanals) der ganzen optischen Signale müssen bestimmt werden, um entsprechend ein Signal für jeden Kanal zu definieren (hier bezeichnet als PMD-Rückkopplungssignal), der für das zeiteffiziente Einstellen der Polarisationscontroller in einem Schritt erforderlich ist, wenn parallel die Polarisationsmodendispersion an jedem verschiedenen Wellenlängenkanal durch parallel angeordnete Polarisationscontroller und doppelbrechende Elementstufen kompensiert wird. Das Verfahren ist außerdem durch die weiteren Schritte des Bestimmens der chromatischen Dispersion der optischen Signale in einem oder einigen verschiedenen Wellenlängenkanälen gekennzeichnet. Solche Messung der chromatischen Dispersion kann möglicherweise verwendet werden, um die chromatische Dispersion zu extrapolieren, die in den anderen Wellenlängenkanälen auftritt. Dann muß ein Rückkopplungssignal (hier bezeichnet als Rückkopplungssignal 2 oder CD-Rückkopplungssignal) entsprechend wie gefordert definiert werden, wenn parallel die chromatische Dispersion in jedem verschiedenen Wellenlängenkanal kompensiert wird. Die Einstellung des Polarisationscontrollers pro Wellenlängenkanal wird unter Verwendung der Rückkopplungssignale von sowohl der Polarisationsmodendispersion (PMD-Rückkopplungssignal), als auch der chromatischen Dispersion (CD-Rückkopplungssignal) berechnet. Und schließlich wird die entsprechende Einstellung parallel auf den Polarisationscontrollern angewendet, um die optische Dispersion der optischen WDM-Signale in jedem verschiedenen Wellenlängenkanal zu kompensieren.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ihre Aufgabe durch ein maschinenlesbares Medium erreicht, das ein darauf aufgezeichnetes Computerprogramm aufweist, wobei das Computerprogramm Codes umfaßt, die angepaßt sind, um eine Prozedur durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einer Steuereinheit für ein optisches Übertragungsmedium ausgeführt wird, das als Polarisationscontroller zu verwenden ist, um die Dispersion der wellenlängenmultiplexierten (WDM) optischen Signale zu kompensieren. Solche Prozedur entspricht einem Anpassungsalgorithmus, der einen Schritt des Erfassens des Rückkopplungssignals (PMD-Rückkopplungssignal) durchführt, das für die Einstellung der Polarisationscontroller erforderlich ist, wenn parallel die Polarisationsmodendispersion in jedem verschiedenen Wellenlängenkanal der optischen WDM-Signale kompensiert wird, wenn sie spektral gestreut in die verschiedenen Wellenlängenkanälen durch den Polarisationscontroller übertragen werden. Diese Prozedur ist durch das Erfassen des Rückkopplungssignals (CD-Rückkopplungssignal) gekennzeichnet, das erforderlich ist, wenn parallel die chromatische Dispersion in jedem verschiedenen Wellenlängenkanal kompensiert wird. Dann wird die Einstellung des Polarisationscontrollers pro Wellenlängenkanal unter Verwendung der Rückkopplungssignale von sowohl der Polarisationsmodendispersion, als auch der chromatischen Dispersion berechnet. Schließlich stellt die Steuereinheit parallel die entsprechende Einstellung auf den Polarisationscontrollern bereit, um die optische Dispersion der optischen WDM-Signale in jedem verschiedenen Wellenlängenkanal zu kompensieren.
Vorteilhafte Entwicklungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen, der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen beschrieben.
Beschreibung der Zeichnungen
Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird nun mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen erklärt, in welchen zeigen:
1 ein Diagramm einer Kompensationsstufe gemäß der Erfindung;
2 ein Diagramm einer ähnlichen Kompensationsstufe, die einen verschiedenen möglichen Ursprung für das verwendete Rückkopplungssignal zeigt;
3 ein Diagramm eines Wellenlängenabtastpolarimeters;
4 ein Diagramm einer alternativen Polarisation des Wellenlängenabtastpolarimeters
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die Struktur eines Mehrkanal-Dispersionskompensators ist in 1 gezeigt. Sie ist einem Mehrkanal-PMD-Kompensator ähnlich, mit Ausnahme des mindestens einen weiteren Rückkopplungssignals, das empfindlich gegen die Schwankung der chromatischen Dispersion (FB, FB1, FB2, ...) für den neuen Steuerungsalgorithmus ist, welcher auch in Abwesenheit der PMD funktioniert, die die optimale Kompensation für die chromatische Dispersion bestimmt. Solcher Steuerungsalgorithmus wird angepaßt, um die optimale Einstellung zu bestimmen, die beide Verzerrungen abschwächt, die von der CD und der PMD kommen. Im Detail funktioniert die Struktur folgendermaßen: Ein Wellenlängendemultiplexer verteilt jeden Kanal in einer einzelnen Stufe des Polarisationscontrollers PC und des die Polarisation aufrechterhaltenden Lichtwellenleiters (PMF) des doppelbrechenden Elementes. Eine Kaskadenschaltung aus zwei ist gezeigt, aber mehr wären vorstellbar. An dem Ausgang werden die Signale von allen parallelen Betriebsstufen wieder in einem Lichtwellenleiter durch einen Wellenlängemultiplexer konzentriert. An dem Ausgang des Multiplexers bestimmt ein Spektralpolarimeter das Polarisationsspektrum jedes Kanals; das könnte von einem optischen Abtastfilter durchgeführt werden, gefolgt von einem Polarimeter. Aus den extrahierten Polarisationsinformationen (z.B. der Polarisation, die den Stokes-Vektor S als Funktion der optischen Frequenz ω beschreibt) wird die optimale Einstellung der Polarisationscontroller, um die Verzerrung (die zu einem Abzug führt) zu minimieren, berechnet und an die Polarisationscontroller vorgegeben.
Gegenüber dem Stand der Technik wird ein Rückkopplungssignal für die Abschwächung der chromatischen Dispersion gemäß der Erfindung aufgenommen. Zwei Alternativen des Positionierens der Einheit für das Erzeugen des Rückkopplungssignals sind in 1 skizziert. Zusätzliche Alternativen sind in 2 gezeigt:

• An dem gemeinsamen Ausgang der Signalverarbeitungseinheit wählt ein optisches Kanalfilter einen Kanal aus, der das Rückkopplungssignal FB (PMD-Rückkopplungssignal) für die Anpassungssteuereinheit erzeugt.
• Das Rückkopplungssignal FB2 (CD-Rückkopplungssignal) wird aus einem einzelnen Kanalweg innerhalb der Signalverarbeitung (siehe 1 und 2) extrahiert.
• Alternativ kann ein Rückkopplungssignal an dem Signalverarbeitungseingang extrahiert werden, wie für FB4 (CD-Rückkopplungssignal) in 2 gezeigt ist oder mit einem optischen Filter wie FB1 (PMD-Rückkopplungssignal) in 2, aber an dem gemeinsamen Eingangsport.
• Ein Rückkopplungssignal FB3 (siehe 2) von einer externen Einheit kann ebenfalls angewendet werden. Es betrifft direkt die Fehlerzählung der Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC), die von der FEC-Schaltung in einem Empfänger für einen Kanal extrahiert wird.

Zwei verschiedene Arten von Rückkopplungssignalen für die chromatische Dispersionskompensation können angewendet werden:

i. Ein skalares Signal, das maximiert (oder minimiert) werden muß, wie zum Beispiel die Augenüberwachungsrückkopplung (Augenöffnung, Q-Faktoreinschätzung); aber auch die FEC-Fehlerzählung, die minimiert werden muß, gehört zu dieser Gruppe. Diese FB-Signale sind empfindlich gegen jede Signalverschlechterung, folglich auch gegen eine nicht kompensierte PMD-Kompensation. Folglich können sie nur von der Ausgangsseite des Kompensators (FB1, FB2, FB3 von 2) extrahiert werden.
ii. Ein Signal, das ein direktes Maß der chromatischen Dispersion ist. Es ist nicht für alle Modulationsformate anwendbar. Es teilt das obere und untere Seitenband von dem optischen Kanal, detektiert sie separat in zwei Empfängern, und vergleicht die Taktphasendifferenz zwischen den zwei Empfängern. Diese Differenz ist ein direktes Maß für die chromatische Dispersion. Da es für die PMD-Verzerrung verborgen ist, kann es auf beiden Seiten des Kompensators extrahiert werden, d.h. FB4 (dann mißt es die chromatische Dispersion der Leitung) oder ebenfalls FB2 und FB3 (dann mißt es die Leitung + aktuell eingestellte chromatische Dispersion des Kompensators).

Der Anpassungsalgorithmus wird in der Steuereinheit für eine gleichzeitige PMD- und CD-Kompensation in Abhängigkeit von dem Rückkopplungssignal implementiert. Nichtsdestoweniger wird parallel zu der CD-Anpassung und Kompensation auf der Basis der Beobachtung der CD-relevanten Rückkopplungssignale die PMD-Kompensation durch das Vorwärtsanpassungsschema angewendet. Im allgemeinen arbeitet die PMD-Kompensation auf einem verschiedenen Zeitmaßstab (schneller).

– Mit Hilfe der Wellenlängen-Abtastpolarimetermessung jedes Kanals wird die Übertragungsfunktion W der PMD-kompensierenden Polarisation der Leitung (unten erklärt) durch die Steuereinheit bestimmt.
– Dann wird die chromatische Dispersion CD_C auf der Basis der CD-Rückkopplungssignale bestimmt, die durch die Signalverarbeitung erzeugt werden müssen, um ebenfalls die chromatische Dispersion der Leitung abzuschwächen.
– Dann wird die Einstellung p_ik der Polarisationscontroller in der Signalverarbeitung für jeden Kanal berechnet, um sowohl die PMD, als auch die CD abzuschwächen.

Abschließend werden die Einstellungen an die Polarisationscontroller vorgegeben.
Die Anpassungen der chromatischen Dispersion unterscheiden sich für die verschiedenen Rückkopplungssignale FB:

i. Für ein skalares Rückkopplungssignal wird ein Ditheranpassungsschema angewendet, was auf dem Neuabstimmen der erzeugten Kompensatordispersion CD_C auf einen neuen Wert CD_C + Δ des entsprechenden Kanals beruht, von dem das Rückkopplungssignal extrahiert wird. Ein Beispiel des Ditheralgorithmus kann folgendermaßen aussehen: Wenn das Rückkopplungssignal FB eine Verbesserung berichtet, wird die Signalverarbeitung (PC- + PMF-Stufe) von allen Kanälen (innerhalb des Wellenlängenbandes dieses Ditherkanals) nach CD_C + Δ oder einem verwandten Wert verschoben. Andernfalls wird die andere Richtung, nämlich CD_C – Δ geprüft. Schließlich wird der optimale neue CD_C = CD_C ± Δ angewendet (zusammen mit dem richtigen PMD-kompensierenden W).
ii. Für das bipolare Rückkopplungssignal, das ein direktes Maß der chromatischen Dispersion ist, kann die Kompensatordispersion CD_C direkt abgeleitet und für die Berechnung der Einstellungen der Polarisationscontroller zusammen mit der PMD-kompensierenden Polarisationsübertragungsfunktion W eingegeben werden. Die CD_C sollte die Leitungsdispersion CD_link kompensieren, folglich ist CD_C = -CD_link. Wenn die gemessene CD_m von der Ausgangsseite (FB1) extrahiert wird, dann ist dieser Wert die Summe der chromatischen Dispersion der Leitung (die zu kompensieren ist) plus die chromatische Dispersion des Kompensators CD:CD_m = CD_link + CD_C. Bei Messung auf der Eingangsseite (FB4) ist dann die gemessene chromatische Dispersion der Leitung: CD_m = CD_link.

Die Zustände der Polarisation SOP in verschiedenen spektralen Positionen können durch den reellen dreidimensionalen Stokes-Vektor S(ω) oder durch den komplexen zweidimensionalen Jones-Vektor a(ω) beschrieben werden.
Die mathematische Berechnung ist unten detaillierter erklärt: Für die PMD-Kompensation wird der Ausgangs-SOP (Polarisationszustand) durch ein Wellenlängenabtastpolarimeter gemessen. Eine Realisierung des Standes der Technik ist in 4 gezeigt. Ein abstimmbares optisches Schmalbandfilter wählt ein Teilband des optischen Signalspektrums aus. Die Wellenlänge wird durch die Anpassungssteuerung vorgegeben. Der Ausgang wird in eine Standardpolarimetereinstellung gebracht, die die relative optische Leistung der verschiedenen polarisierten Komponenten des Signals bestimmt, das durch Polarisatoren mit verschiedenen Polarisationsdurchlaßachsen durch Photodioden ausgewählt wurde. Wie in der 4 gezeigt ist, sind I1, I2 und I3 die Photoströme für linear 0 Grad, linear 45 Grad und linkszirkular polarisierte Komponenten. I0 ist die Gesamtleistung des Signals. Der Stokes-Vektor (Punkt auf der Poincaré-Kugel) ist gegeben durch
Die Beziehung zwischen der Stokes-Vektor-Darstellung des SOP und der Jones-Vektor-Darstellung
ist
mit dem Vektor a Strich, der den konjugierten komplexen Vektor bezeichnet. In a beschreiben θ und Φ entsprechend die Amplitude der beiden Achsen und die gegenseitige Phasendifferenz.
Eine alternative Realisierung des Wellenlängenabtastpolarimeters ist in 4 gezeigt, wo zwei Polarimeter parallel betrieben werden. Das Signal, das in das untere gebracht wurde, wird durch ein optisches doppelbrechendes Element vorverarbeitet. Dieses Element könnte die chromatische Dispersionskompensation in Positionen verbessern, wo die optische Signalverarbeitung in 1 oder 2, die PC- und die PMF-Stufe, nicht in einer Position ist, um effizient die Phasenverzerrung des Signals (aufgrund der chromatischen Dispersion) in eine Polarisationsänderung in dem Signalspektrum zu übertragen. In diesem Fall wird die bekannte Doppelbrechung als selektives Element dienen.
Die Einstellung des Polarisationscontrollers kann wie folgt berechnet werden:
Das Eingangsfeld (vgl. 1 oder 2) kann durch einen Jones-Vektor a_in(ω), der wellenlängenunabhängig in dem Fall von keiner PMD ist, ein skalares Amplitudenspektrum b(ω) und ein Phasenspektrums φ(ω) beschrieben werden. Ein(ω) := ain(ω)·ej·φin(ω)·b(ω)·E0 Gl. 1
Das Phasenspektrum φ(ω) weist quadratische Komponenten und Komponenten höherer Ordnung in dem Fall einer chromatischen Dispersionsverzerrung auf:
Hier wurde eine konstante chromatische Dispersion mit der chromatischen Dispersion angenommen, die die Dispersion des Lichtwellenleiters in ps/nm der Leitung beschreibt.
An dem Ausgang des Kompensators kann das optische Feld in einer ähnlichen Form geschrieben werden: E(ω) := a(ω)·ej·φ(ω)·b(ω)·E0 Gl. 3
Aus dem gemessenen Polarisationsspektrum a(ω) kann die PMD der Leitung (wenn das Polarimeter an dem Eingang angeordnet wird) oder der Leitung plus Kompensator (wenn das Polarimeter an dem Ausgang angeordnet wird, wie durch 1 oder 2 gezeigt ist) berechnet werden. Das ist möglich, da die Polarisationsübertragung durch die PC-PMF-Stufe durch die angewandten Einstellungen p_ik bekannt ist: a(ω, pik)·ej·φin(ω)Δφ(ω) := W(pik)·ain·ej·φ(ω) Gl. 4mit der Jones-Matrix W, die die Polarisationsänderung beschreibt, und Δφ, der chromatischen Dispersion, die durch den Kompensator erzeugt wurde. φ_in + Δφ = φ ist das Ausgangsphasenspektrum.
W wird in die Faktoren Fk und Mk zerlegt. Sie beschreiben entsprechend die Matrizen der Doppelbrechung PMFk und des Polarisationscontrollers PCk. Die Einstellparameter des Polarisationscontrollers, die durch die Anpassungssteuereinheit gesteuert werden, sind p_k,j. Für eine spezielle Realisierung des Polarisationscontrollers können diese zwei Parameter p₁ = ξ und p₂ = θ sein, wobei die Matrix wie folgt geschrieben werden kann:
Eine andere Realisierung des Polarisationscontrollers mit einer verschiedenen Jones-Matrix und verschiedenen Einstellparametern pi ist ebenfalls möglich. Die Auswahl wird in der Hauptsache durch die Technologie bestimmt. Folglich könnte für den Polarisationscontroller eine Stufe von verschieden orientierten Wellenplättchen und abstimmbaren Faraday-Rotatoren für eine vorteilhafte Realisierung geeignet sein. Die Doppelbrechung PMF mit einer Differenzgruppenverzögerung Δτ (z.B. 50 ps für 10 Gb/s-Signale) und einem Winkel θ des Hauptpolarisationszustandes weist eine Jones-Matrix auf: F := R–1·D·R Gl. 7mit
Zwei Methoden sind möglich, um die entsprechenden Polarisationscontrollerparameter p_ik zu bestimmen, welche die chromatische Dispersion und die PMD-Verzerrung minimieren:

i) Mit der CD und PMD des Eingangssignals, die zusammen mit den Rückkopplungssignalmessungen berechnet wurden, kann die Einstellung p_ik der Polarisationscontroller über eine Nachschlagetabelle vorgegeben werden, die durch Simulation oder durch Experimente erzeugt worden ist. Das könnte nur für reine chromatische Dispersionskompensation anwendbar sein.
ii) Mit der CD und PMD des Eingangssignals, das zusammen mit den Rückkopplungssignalmessungen berechnet wurde, kann die Einstellung p_ik der Polarisationscontroller durch numerische Iteration bestimmt werden. Ein Beispiel wird unten erklärt: – Mit der PMD und CD des Eingangs sind die Parameter a_in(ω) und φ_in(ω) bekannt. – Mit diesen Werten können für jede Einstellung des Polarisationscontrollers p_ik die Ausgangswerte a'(ω, p) und φ'(ω, p) berechnet werden (Gl. 4 + 5). – Außerdem können mit einer Ziel-CD (gegeben durch den Anpassungsalgorithmus der chromatischen Dispersion) und minimalen Polarisationsmodendispersion des Signals an dem Ausgang ebenfalls die Zielwerte des Polarisationsspektrums und des Phasenspektrums berechnet werden: a_C(ω) und φ_C(ω). – Die Einstellung des Kompensators p_ik kann in einem iterativen Prozeß verändert werden, um die Differenzen gleichzeitig zu minimieren: |a_C(ω) – a'(ω, p)| und |φ_C(ω) – φ'(ω, p)|. Es könnte vorteilhaft sein, die Differenzen entsprechend durch das Amplitudenspektrum oder das Leistungsspektrum |b(ω)| oder b²(ω) zu wichten. Diese Werte können gemessen oder für das Signal geschätzt werden.

Claims

Verfahren zum Durchführen der optischen Dispersionskompensation von wellenlängenmultiplexierten (WDM) optischen Signalen, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: • Bereitstellen einer Kompensationsstufe mit einem optischen Übertragungsmedium, die als parallele Betriebsstufe der Polarisationscontroller zu verwenden ist, und optischer doppelbrechender Elemente, um die Dispersion der optischen WDM-Signale zu kompensieren, wenn sie spektral gestreut in die verschiedenen Wellenlängenkanäle durch die parallel angeordneten Polarisationscontroller übertragen werden; • Bestimmen der Polarisationszustände der verschiedenen spektralen Komponenten jedes Wellenlängenkanals der optischen Signale im ganzen verschiedenen Wellenlängenkanal; • Definieren entsprechend eines Rückkopplungssignals (FB(ch), FB1(ch)), das für die Einstellung der Polarisationscontroller erforderlich ist, wenn parallel die Polarisationsmodendispersion in jedem verschiedenen Wellenlängenkanal kompensiert wird; wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die weiteren Schritte: • Bestimmen der chromatischen Dispersion der optischen Signale in einem oder einigen verschiedenen Wellenlängenkanälen, die eine Extrapolation der chromatischen Dispersion auf die anderen Wellenlängenkanäle erlauben; • Definieren entsprechend eines Rückkopplungssignals (FB2, FB4), das erforderlich ist, wenn parallel die chromatische Dispersion in jedem verschiedenen Wellenlängenkanal kompensiert wird; • Berechnen der Einstellung des Polarisationscontrollers pro Wellenlängenkanal unter Verwendung von Rückkopplungssignalen, die von sowohl der Polarisationsmodendispersion (FB(ch), FB1(ch)), als auch der chromatischen Dispersion (FB2, FB4) erhalten wurden; • Anwenden parallel der entsprechenden Einstellung auf den Polarisationscontrollern, um die optische Dispersion der optischen WDM-Signale in jedem verschiedenen Wellenlängenkanal zu kompensieren.
Verfahren zum Durchführen der optischen Dispersionskompensation nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Bestimmen der chromatischen Dispersion mit dem Maß einer bestimmten Qualität der optischen WDM-Signale in einem der einigen verschiedenen Wellenlängenkanäle.
Verfahren zum Durchführen der optischen Dispersionskompensation nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Verändern der Einstellung der Einstellung des Polarisationscontrollers pro Wellenlängenkanal unter Verwendung des Rückkopplungssignals (FB2, FB4) der chromatischen Dispersion, um eine verbesserte Signalqualität zu erhalten, während die Eigenschaft der Polarisationsmodendispersionskompensation des optischen WDM-Signals fast auf einem optimalen Wert gehalten wird.
Maschinenlesbares Medium, das ein darauf aufgezeichnetes Computerprogramm aufweist, wobei das Computerprogramm Codes umfaßt, die angepaßt sind, um eine Prozedur durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einer Steuereinheit für ein optisches Übertragungsmedium ausgeführt wird, das als Polarisationscontroller zu verwenden ist, um die Dispersion der wellenlängenmultiplexierten (WDM) optischen Signale zu kompensieren, während die Prozedur den Schritt durchführt: • Erfassen des Rückkopplungssignals (FB(ch), FB1(ch)), das für die Einstellung der Polarisationscontroller erforderlich ist, wenn parallel die Polarisationsmodendispersion in jedem verschiedenen Wellenlängenkanal der optischen WDM-Signale kompensiert wird, wie sie spektral gestreut in die verschiedenen Wellenlängenkanälen durch die parallel angeordneten Polarisationscontroller übertragen werden; wobei die Prozedur gekennzeichnet ist durch die weiteren Schritte: • Erfassen des Rückkopplungssignals (FB2, FB4), das erforderlich ist, wenn parallel die chromatische Dispersion in jedem verschiedenen Wellenlängenkanal kompensiert wird; • Berechnen der Einstellung des Polarisationscontrollers pro Wellenlängenkanal unter Verwendung von Rückkopplungssignalen, die von sowohl der Polarisationsmodendispersion (FB(ch), FB1(ch)), als auch der chromatischen Dispersion (FB2, FB4) erhalten wurden; • Anwenden parallel der entsprechenden Einstellung auf den Polarisationscontrollern, um die optische Dispersion der optischen WDM-Signale in jedem verschiedenen Wellenlängenkanal zu kompensieren.