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TECHNISCHES GEBIET:
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Diese
Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Apparat zur Messung einer
Polarisationsmodendispersion (PMD) in optischen Geräten, insbesondere
in Wellenleitern, wie sie beispielsweise in optischen Kommunikationssystemen
verwendet werden.
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STAND DER TECHNIK:
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Es
ist gut bekannt, dass eine PMD durch Einspeisen von linear polarisiertem
Breitbandlicht in den Wellenleiter gemessen werden kann, wobei das
Licht, das den Wellenleiter verläßt, durch
einen linearen Polarisator hindurchgeleitet wird und dann zu einem
Scanning-Interferometer gesandt wird, das Licht von den beiden Armen
des Interferometers rekombiniert wird, so dass Interferogramme erzeugt
werden, die Intensität
des rekombinierten Lichts, I, in ein entsprechendes elektrisches
Signal umgewandelt wird und das elektrische Signal verarbeitet wird,
um die PMD von einer Kurve I(τ)
zu extrahieren, wobei die Kurve I(τ) eine Intensität I gegen die
Pfadverzögerungsdifferenz τ zwischen
den zwei Interferometerarmen (im folgenden als Verzögerung τ bezeichnet)
darstellt.
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Wie
in dem
U.S.-Patent Nr. 5,712,704 (Martin
et al.) erklärt,
zeigt die Kurve I(τ)
einen hohen zentralen Peak mit kleineren Fluktuationen, die auf
beiden Seiten zu sehen sind. (Ähnliche
Fluktuationen am Zentrum sind durch den zentralen Peak überdeckt.)
Der zentrale Peak stellt das Lichtspektrum am Ausgang des Wellenleiters
(vor dem Linearpolarisator) dar, während die Fluktuationen die
PMD darstellen. Gemäß Martin
et al. "behindert
dieser Peak die Verarbeitung des erfassten Signals, wodurch die
genaue Messung der PMD verhindert wird".
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Martin
et al. erörterten
eine zuvor offenbarte Technik, welche den zentralen Peak entfernte,
indem das Licht mittels eines ersten Polarisators bei 45° einem Interferometer
mit einem Polarisator bei 0° in
einem Arm und einem Polarisator bei 90° in seinem anderen Arm hindurch
geleitet wird und das rekombinierte Licht durch einen Analysator
(Analyse-Polarisator) bei 0° hindurch
geleitet wird. Nachdem er diesen komplexen Aufbau und die Verwendung
des Analysators als unbefriedigend erkannt hatte, suchten Martin
et al. danach, einen einfacheren Weg zur Entfernung des zentralen
Peaks bereitzustellen. Insbesondere sahen Martin et al. wenigstens
ein doppelbrechendes Element mit zwei unabhängigen Polarisationsmoden in
wenigstens einem der Interferometerarme vor, wobei die algebraische
Summe der elementaren Phasenverschiebungen in den beiden Armen gleich
einer relativen Phasenverschiebung ist und die algebraische Differenz
zwischen den zwei relativen Phasenverschiebungen einen Wert von π aufweist.
Gemäß Martin
et al. gestattet dies, die Kurve der Intensität I gegen die Verzögerung τ ohne den "parasitären" zentralen Peak zu
erhalten.
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Keiner
dieser Ansätze
ist jedoch gänzlich
zufriedenstellend, weil sie auf der Entfernung des "parasitären" zentralen Peaks
mit der Begründung
beruhen, dass er die Messung der PMD beeinträchtigt, so dass ein einfaches
Entfernen des zentralen Peaks die Messgenauigkeit deutlich verbessern
sollte. Dies trifft nur teilweise zu. Tatsächlich bedeutet ein Entfernen
des zentralen Peaks, dass nützliche
Informationen verworfen werden, mit dem Ergebnis, dass sehr kleine
PMDs, die gegen Null gehen, nicht genau gemessen werden können. In
der Praxis ist eine Verbesserung einer Messgenauigkeit unbedeutend.
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Eine
andere Lösung
zur Bestimmung der Polarisationsmodendispersion eines optischen
Geräts
ist in der
EP 1 113
250 A offenbart.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG:
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Die
vorliegende Erfindung sucht danach, die Nachteile dieser bekannten
PMD-Messtechniken wenigstens zu mindern oder wenigstens eine Alternative
bereitzustellen.
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Entsprechend
einem erfindungsgemäßen Aspekt
umfasst ein Apparat zur Messung von Polarisationsmodendispersion
(PMD) eines Wellenleiters:
- (i) Breitbandlichtquellen-Mittel
zum Zuführen
von polarisiertem Breitbandlicht auf ein Ende des Wellenleiters,
- (ii) ein Interferometer mit einer Eintrittsöffnung und einer Austrittsöffnung,
Mittel zum Aufspalten des Lichts vom Wellenleiter in erste und zweite
Komponenten, erste und zweite Pfade zum Transportieren der ersten bzw.
zweiten Komponente zur Austrittsöffnung
zur Rekombination, sowie Mittel zum Abwandeln der Länge von
entweder dem ersten oder zweiten Pfad relativ zu dem anderen, um
eine Interferenz zwischen den Komponenten bei Rekombination zu bewirken,
- (iii) einen Polarisationsseparator zum Empfangen des rekombinierten
Lichts von der Austrittsöffnung
und Separieren des rekombinierten Lichts entlang zweier orthogonaler
Polarisationszustände,
um entsprechende erste und zweite Interferogramme zu erhalten,
- (iv) erste und zweite Erfassungsmittel zum Umwandeln des ersten
bzw. zweiten Interferogramms in entsprechende erste und zweite Interferogrammsignale
(PX(τ),
PY(τ)),
und
- (v) Prozessormittel zum Verarbeiten der ersten und zweiten Interferogrammsignale,
um eine Kreuzkorrelationshüllkurve
(EC(τ))
und eine Autokorrelationshüllkurve
(EA(τ))
zu erzeugen, und Bestimmen der Polarisationsmodendispersion (PMD)
des Wellenleiters von der Kreuzkorrelations- und der Autokorrelationshüllkurve.
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Gemäß einem
zweiten erfindungsgemäßen Aspekt
umfasst ein Verfahren zur Messung einer Polarisationsmodendispersion
eines Wellenleiters die Schritte:
- (i) Zuführen von
linear polarisiertem Breitbandlicht, um es durch das Gerät hindurch
zu leiten,
- (ii) Verwenden eines Scanning-Interferometers mit einem Mittel
zum Abwandeln eines ersten seiner zwei Pfade relativ zum zweiten,
Aufspalten des Lichts, welches das Gerät verläßt, in erste und zweite Komponenten,
Transportieren der ersten und zweiten Komponenten über einen
ersten bzw. zweiten Pfad und Rekombinieren der Komponenten, nachdem
sie den ersten bzw. zweiten Pfad durchquert haben, und Abwandeln
der Länge
eines der Pfade relativ zu dem andren, um eine Interferenz bei Rekombination
zwischen den Komponenten zu erzeugen,
- (iii) Separieren des rekombinierten Lichts entlang zweier orthogonaler
Polarisationszustände,
um entsprechende erste und zweite Interferogramme zu erhalten,
- (iv) Umwandeln des ersten bzw. zweiten Interferogramms in entsprechende
erste und zweite elektrische Interferogrammsignale (PX(τ), PY(τ)),
und
- (v) Verarbeiten der ersten und zweiten elektrischen Interferogrammsignale,
um eine Kreuzkorrelationshüllkurve
(EC(τ))
und eine Autokorrelationshüllkurve
(EA(τ))
zu erzeugen und Bestimmen der Polarisationsmodendispersion (PMD)
des Wellenleiters von der Kreuzkorrelations- und der Autokorrelationshüllkurve.
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In
Ausführungsformen
gemäß eines
der erfindungsgemäßen Aspekte
kann gemäß den Ausdrücken EC(τ) = |Pi(τ) – PP(τ)|
und EA(τ)
= |Pi(τ)
+ PP(τ)|die
Kreuzkorrelationshüllkurve
(EC(τ))
als der Modul der Differenz zwischen den ersten und zweiten elektrischen
Interferogrammsignalen berechnet werden und die Autokorrelationshüllkurve
(EA(τ))
als der Modul der Summe der ersten und zweiten elektrischen Interferogrammsignale.
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Vorzugsweise
wird die Polarisationsmodendispersion (PMD) von der Kreuzkorrelation
(E
C(τ))
und der Autokorrelation (E
A(τ)) gemäß dem Ausdruck
berechnet,
und τ die Verzögerung zwischen dem ersten
und zweiten Pfad des Interferometers ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:
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Eine
erfindungsgemäße Ausführungsform
wird nun lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden
Zeichnungen beschrieben, worin:
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1(a) – bezeichnet
mit STAND DER TECHNIK – einen
herkömmliche
Apparat zur Messung einer Polarisationsmodendispersion (PMD) eines
Wellenleiters unter Test zeigt;
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1(b) das Leistungsspektrum von Licht,
das einen Analysator in dem Apparat verläßt, als eine Funktion einer
optischen Frequenz ν zeigt;
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1(c) die Randhüllkurve am Austritt eines Interferometers
in dem Apparat als eine Funktion der Verzögerung τ zeigt;
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1(d) mit der Hilfe des Leistungsspektrums
den physikalischen Ursprung der Autokorrelations- und Kreuzkorrelationsteile
der Randhüllkurve
zeigt; und
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2 eine
erfindungsgemäße Ausführungsform
zeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN:
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Der
in 1 gezeigte bekannte Apparat umfasst
ein Quellen-Mittel
für polarisiertes
Breitbandlicht umfassend eine Breitbandlichtquelle 10,
beispielsweise eine Leuchtdiode, mit Erbium dotierte Faser-Quelle,
und so weiter, und einen Polarisator (herkömmlicherweise einen Linearpolarisator)
zum Polarisieren des Lichts von der Quelle 10 und Zuführen des
polarisierten Lichts mit dem Polarisationszustand s ^0 zu
einem Eingang eines Gerätes
unter Test (DUT, device-under-test) 14, beispielsweise
einer optischen Faser oder anderen Art von Wellenleiter. Licht,
das das DUT 14 verläßt und einen
von einer optischen Frequenz abhängigen
Polarisationszustand s ^(ν)
und Leistung P0(ν) aufweist, wird über einen
Analysator 16, herkömmlicherweise
einen anderen Linearpolarisator, einer Eintrittsöffnung 18 eines Interferometers 20 zugeführt, das
als Michelson-Interferometer
gezeigt ist.
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Das
Interferometer 20 umfasst einen Teiler oder Separator 22,
beispielsweise eine unter 45° geneigte semi-reflektive
Platte oder einen 50-50-Faser-Koppler, um das von dem Analysator 16 empfangene
Licht in zwei Komponenteninterferenzstrahlen 24A bzw. 24B zu
teilen und, um die Interferenzstrahlen nach ihrer Reflexion durch
Spiegel 26A bzw. 26B zu rekombinieren, um einen
rekombinierten Lichtstrahl zu bilden, welcher das Interferometer 20 über eine
Austrittsöffnung 28 verläßt.
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Der
Spiegel 26A ist fixiert, während der Spiegel 26B beweglich
ist, um die Länge
des Pfades, der vom Interferenzstrahl 24B durchquert wird,
relativ zu dem, der vom Interferenzstrahl 24A durchquert
wird, abzuwandeln. Im Betrieb wird der abtastende Spiegel 26B hin-
und zurückbewegt,
um die Pfadlänge
und damit die Pfadverzögerungsdifferenz τ zwischen
den zwei Armen abzuwandeln, so dass die Interferenzstrahlen 24A und 24B interferieren,
wenn sie an dem Ausgang des Interferometers 20 rekom binieren.
Die 1(c) zeigt das resultierende Interferogramm
an der Austrittsöffnung
des Interferometers 20 (genauer gesagt die Interferenz-Randhüllkurve
oder Randsichtbarkeit als eine Funktion der Verzögerung τ).
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Wie
in
1(b) gezeigt, kann das Lichtspektrum,
das in das Interferometer
20 eintritt, insgesamt eine Glockenform,
allerdings mit starken Fluktuationen, aufweisen, wenn sich ein Analysator
16 am
Ausgang des DUT
14 befindet. In der Tat ist die vom Interferometer
20 erzeugte
Interferenz-Randhüllkurve,
gezeigt in
1(c), der Modul der Fouriertransformierten
des Spektrums.
1(d) zeigt die Ableitung
des Interferogramms von dem folgenden Ausdruck für das Spektrum:
wobei e ^
a die
Achse maximaler Transmission des Analysators
16 ist.
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Wie
von den 1(c) und 1(d) und
dem Ausdruck in den eckigen Klammern in Gleichung (1) gesehen werden
kann, kann das Spektrum des Lichts, das den Analysator 16 verlässt, als
die Summe der zwei Teile angesehen werden, wobei der eine Teil unabhängig vom
Polarisationszustand s ^(ν)
ist; der sogenanne zentrale Peak rührt von diesem Teil her. Der
zentrale Peak ist die Autokorrelation, d. h. der Modul der Fouriertransformierten
des Spektrums P0(ν) am Eingang des Analysators
(siehe 1(d)) und ist unabhängig von
den Fluktuationen des Polarisationszustands s ^(ν) und daher der PMD. Es sei
angemerkt, dass das Maximum des Autokorrelationspeaks am Zentrum
(Verzögerung
= 0) auf 1 gesetzt wurde; der Graph ist skaliert, um den Kreuzkorrelationsteil
deutlicher zu zeigen.
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Der
zweite Teil des Ausdrucks in den eckigen Klammern in Gleichung (1)
hängt vom
Polarisationszustand ab und ergibt den Kreuzkorrelationsteil des
Interferogramms in 1(d); er weist
einen gegebenen Wert am Zentrum, aber keinen großen zentralen Peak auf. Es
sei angemerkt, dass 1(d) einfach bereitgestellt ist,
um ein grundlegendes Verständnis
zu erleichtern. Dieser Apparat misst Interferogramme direkt; es
wird kein Spektrum gemessen.
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In
solch einem herkömmlichen
interferometrischen PMD-Messapparat
ist die Gesamthüllkurve
in 1(c) und 1(d) nicht
die Summe der zwei Hüllkurven,
d. h. Autokorrelation und Kreuzkorrelation; sie interferieren im
zentralen Bereich (Modul der Summe, nicht Summe der Module). Wo
die PMD relativ groß ist,
beispielsweise 10 ps, ist die Breite der Kreuzkorrelationshüllkurve
viel größer als
die Breite des Autokorrelationspeaks, so dass die Anwesenheit des
Autokorrelationspeaks kein Problem darstellt. Es sei angemerkt,
dass das Maximum des Autokorelationspeaks am Zentrum (Verzögerung =
0) auf 1 gesetzt wurde: Die Skala des Graphs ist vergrößert, um
den Kreuzkorrelationsteil klarer zu zeigen.
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Die
durch die
US 5,712,704 gelehrte
Herangehensweise ist, diesen Autokorrelationspeak durch Weglassen
des Analysators und Einfügen
einer Wellenplatte in einem Arm des Interferometers
20 zu
entfernen. Dies ist jedoch nicht vollständig zufriedenstellend, weil
sie Informationen verwirft, die insbesondere nützlich sind, wenn sehr kleine
PMD-Werte gemessen werden. Dieser sogenannte parasitäre zentrale
Peak ist nicht einfach nur ein Parasit. Die Kenntnis dieses Peaks,
erhalten durch Extrahieren von sowohl der Kreuzkorrelation und der
Autokorrelation, separat, ohne mit der anderen am Zentrum zu interferieren,
kann zu einem großen
Vorteil verwendet werden.
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Daher
verwerfen die erfindungsgemäßen Ausführungsformen
nicht den Autokorrelationspeak, sondern verwenden ihn vielmehr,
um die Genauigkeit der PMD-Messung zu verbessern, insbesondere,
wo die PMD sehr klein ist. Solch eine Ausführungsform wird nun beispielhaft
mit Bezug auf
2 beschrieben, worin Komponenten,
die den in
1(a) gezeigten entsprechen,
dieselben Bezugszeichen haben. Der Betrieb des in
2 gezeigten
Apparats ist in vieler Hinsicht ähnlich
zu der in der
US 5,712,704 gezeigten
und wird daher zur Einfachheit hier nicht ausführlich beschrieben. Für weiter
Informationen wird der Leser auf die
US 5,712,704 verwiesen,
die hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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Der
in 2 gezeigte Apparat unterscheidet sich von dem
in 1(a) gezeigten dadurch, dass der Analysator
weggelassen ist und ein Polarisationsstrahlteiler (PBS) 30 mit
seiner an die Austrittsöffnung 28 des Interferometers 20 gekoppelten
Eintrittsöffnung
und mit seinen an erste und zweite Photodetektoren 32X bzw. 32Y gekoppelten
Austrittsöffnungen
angeordnet ist. Die elektrischen Ausgänge der Photodetektoren 32X und 32Y ,
(optional) verstärkt
durch Verstärker 34X und 34Y ,
werden durch einen Prozessor 36 überwacht.
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Der
PBS 30 teilt den rekombinierten Lichtstrahl in zwei Interferogrammkomponenten
PX(τ)
und PY(τ), die
wechselseitig orthogonale Polarisationszustände aufweisen und versorgt
die Photodetektoren 32X bzw. 32Y mit zwei Interferogrammkomponenten
zur Umwandlung in entsprechende elektrische Signale, welche verstärkt und
dem Prozessor 36 zugeführt
werden.
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Der
Prozessor 34 verarbeitet die elektrischen Signale, um die
Interferogramme für
beide Polarisationszustände
zu extrahieren und verwendet sie, um die PMD der DUT 14 zu
berechnen. Insbesondere erhält
der Prozessor 36 die Autokorrelationshüllkurve EA(τ) und Kreuzkorrelationshüllkurve
EC(τ)
durch Berechnen der Summe und Differenz der elektrischen Signale
von den zwei Photodetektoren 32X und 32Y . Mit PX(τ) und PY(τ), die
die zwei Interferogramme als Funktionen der Verzögerungsdifferenz τ zwischen
den zwei Armen des Interferometers 20 sind, werden Autokorrelation
EA(τ)
und Kreuzkorrelation (EC(τ) daher wie
folgt abgeleitet: EA(τ) = |PX(τ)
+ PY(τ)|
und EC(τ)
= |PX(τ) – PY(τ)| (2)
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Der
Hauptunterschied in der nachfolgenden Verarbeitung, verglichen mit
der in der
US 5,712,704 beschriebenen,
ist der, dass die PMD unter Verwendung des Ausdrucks
berechnet
wird, wobei σ 2 / 0 die
rms-Breite des Quadrats der Autokorrelationshüllkurve ist, so wie σ die rms-Breite des
Quadrats der Kreuzkorrelationshüllkurve
ist. Die Formel, um σ und σ 2 / 0 zu erhalten
ist in beiden Fällen
folgendermaßen
die gleiche:
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Wie
von der Gleichung (3) gesehen wird, wird ein bekannter Offset σ 2 / 0 von σ2 subtrahiert,
um den PMD-Wert zu erhalten; σ 2 / 0 ist
tatsächlich
von dem PMD-Wert unabhängig,
weil es gemäß Gleichung
(4) von der separaten Autokorrelationshüllkurve hergeleitet wird. Aufgrund
der Tatsache, dass sowohl die Autokorrelationshüllkurve als auch die Kreuzkorrelationshüllkurve
separat, ohne mit der anderen zu interferieren, extrahiert wer den,
kann der Offset σ 2 / 0 gemäß Gleichung
(4) berechnet werden und gemäß Gleichung
(3) von σ2 subtrahiert werden.
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Die
folgenden praktischen Vorteile ergeben sich aus der Kenntnis und
dem Subtrahieren dieses Offsets σ 2 / 0 bei
der Berechnung der PMD:
- 1. Unabhängigkeit
von der Gestalt des Spektrums: Die Technik wird unempfindlich gegenüber der
Breite und Gestalt des Spektrums P0(n),
vor allem unempfindlich gegenüber
Welligkeiten des Spektrums (beispielsweise Multipfad-Interferenz(MPI)-Effekte,
Filtern durch das DUT, etc.), welche Phänomene zur Zeit tatsächliche
praktische Einschränkungen
kommerziell erhältlicher
interferometrischer PMD-Analysatoren sind. Wie auch immer die Gestalt
des Spektrums aussieht, es wird als ein Offset σ 2 / 0 des beobachteten σ2 übersetzt.
- 2. Messung der PMD, die so klein wie PMD = 0 ist: Es sollte
verstanden werden, dass wenn der PMD-Wert klein ist, d. h. nicht
so viel größer als σ0 oder
in der selben Größenordnung,
eine Kenntnis des Offsets mehr als ein geringfügiger Vorteil ist. Tatsächlich sind
die erfindungsgemäßen Ausführungsformen
wirklich in der Lage, das Ergebnis PMD = 0 zurückzuliefern, wenn PMD = 0 ist,
was bei zur Zeit verfügbaren
Analysatoren nicht der Fall ist, welche, wenn PMD = 0 ist, einen
PMD-Wert vonzurückliefern, d. h. den Offset-Wert.
Natürlich
wird dies kein Problem sein, wenn PMD groß ist.
- 3. Eine Messung durch EDFAs (Erbium-dotierte Faserverstärker) ist
erleichtert: Als eine Folge ermöglichen es
die oben beschriebenen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Ausführungsformen
in der Praxis, den interferometrischen PMD- Analysator zur Messung von Faserverbindungen
zu verwenden, die EDFAs umfassen, was sehr vorteilhaft ist.
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Während es
durch ein EDFA hindurchgeht, ist das Spektrum des Ausgangs der Verbindung
viel enger als das Spektrum der Eingangs-Breitbandquelle und weist
keine gleichmäßige Gestalt
auf. Daher ist die Autokorrelationsbreite (σ0) sehr
viel größer als
sie beim Messen einer typischen "passiven" Faser ist (angemerkt sei,
dass, wie in 1(d) gezeigt, das Autokorrelationsinterferogramm
die Fouriertransformierte des Lichtspektrums am Eingang des Interferometers
ist (ohne Analysator, wie in 2)). Weiterhin
und offensichtlich kann man nicht erwägen, dass das Spektrum nach
dem Durchgang durch EDFAs in allen Fällen von vornherein mit Präzision bekannt
ist. Ein Messen der Autokorrelation zusätzlich zur Kreuzkorrelation
ist im wesentlichen ein Messen der einzigen Charakteristik des Spektrums,
die gemäß Gleichung
(3) bekannt sein muss, d. h. die rms-Breite der entsprechenden Autokorrelation σ0 (ins
Quadrat genommen). Mit EDFAs kann σ0 im
Pikosekundenbereich anstelle von ∼30
fs sein, wenn nur die Faser vorliegt. Dies kann nicht als "vernachlässigbar" ignoriert werden.
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Es
sei angemerkt, dass auch unpolarisiertes Rauschen am Ausgang anliegt,
wenn eine EDFA anwesend ist, weil optische Verstärker, wie elektronische Verstärker, eine
endliche "Rauschzahl" aufweisen.
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Das
Kreuzkorrelationsinterferogramm enthält keinen Beitrag des ASE-Rauschens
zu σ. Nichtsdestotrotz
erzeugt dies eine Einschränkung,
weil Interferogramme (Interferenzmuster (fringes)) tatsächlich einem konstanten
Offset (Gesamtleistung) überlagert
werden, d. h. konstant als eine Funktion der Verzögerung τ. Falls ASE
zu groß ist,
bedeutet dies daher, dass das Sig nal-Rausch-Verhältnis in der Praxis deutlich
verschlechtert werden kann.
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Es
sollte verstanden werden, dass der Prozessor 36 Mittel
zum Speichern der zwei beobachteten Interferogramme PX(τ) und PY(τ)
aufweisen kann, um in der Lage zu sein, danach die Summe und Differenz
gemäß Gleichung
(2) zu berechnen. (möglicherweise
unter Verwendung eines separaten Computers). Alternativ kann der
Prozessor 36 dazu ausgebildet sein, die Summe und Differenz
in Echtzeit zu berechnen (elektronisch, analog oder numerisch).
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Verschiedene
andere Abwandlungen sind im Bereich der Erfindung vorgesehen. Beispielsweise
könnte
der PBS 30 durch einen gewöhnlichen Strahlteiler (d. h.
nicht polarisiationsselektiv) und zwei Polarisatoren, die jeweils
vor einem der zwei Photodetektoren angeordnet werden, ersetzt werden,
wobei die Achse eines Polarisators orthogonal zur Achse des anderen
ist. Alternativ, wiederum mit einem gewöhnlichen Strahlteiler anstelle
eines PBS 30, könnte
ein Polarisator vor einem Photodetektor angeordnet werden und kein
Polarisator vor dem anderen angeordnet werden, um die Interferogramme
PX(τ)
bzw. PY(τ)
zu erhalten: In diesem letzteren Falle unterscheidet sich die Berechnung
zur Herleitung der Autokorrelations- und Kreuzkorrelationshüllkurve
von den zwei Rohinterferogrammen von Gleichung (2), verwendet aber
immer noch einfache Summen und Differenzen wie folgt: EC(τ) = |2PX(τ) – P0(τ)|
und EA(τ)
= |P0(τ)| (5)
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Es
ist vorgesehen, dass die Erfindung unter Verwendung einer Erfassung
entlang jeglicher zwei "eindeutiger" Polarisationsachsen
(eindeutig bedeutet "nicht
streng identisch")
implementiert werden könnte,
vorausgesetzt, dass sie präzise
bekannt sind (d. h., dass der Winkel zwischen den zwei Achsen präzise bekannt ist).
Es ist nicht erforderlich, dass sie orthogonal (unter 180° auf der
Poincaré-Kugel)
sind.
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Die
Erfindung ist nicht auf die Messung von PMD in Wellenleitern, beispielsweise
Fasern (sogar Multimoden-Fasern), eingeschränkt, sondern für optische "open space"- oder "bulk"-Geräte
oder optische Komponenten mit eingebauten Wellenleitern geeignet.
Im Grunde genommen kann das DUT 14 jegliches Gerät sein,
dessen Lichtausgabe zu einem im wesentlichen kollimierten Strahl
gesammelt werden kann. Andere Optionen umfassen:
Das "bulk"-Gerät kann Lichtwellenleiter-Anschlussfasern
am Eingang und Ausgang aufweisen;
Das Interferometer kann einen
Fasereingang (mit einer Linse zum Bilden eines kollimierten Strahls)
aufweisen;
Ein kollimierter Strahl kann in das Interferometer
ohne Fasereingang gesandt werden.
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Während die
oben beschriebene Ausführungsform
ein schematisches Michelson-Interferometer aufweist, genauer gesagt
das einfachere Michelson-Interferometer mit einem Arm mit festgelegter
Verzögerung, wäre es möglich, ein
Michelson-Interferometer
zu verwenden, bei dem die Verzögerungen
der beiden Arme variieren, aber nur einen zwei-seitigen sich bewegenden
Spiegel aufweist: Die Verzögerung
in einem Arm nimmt ab, wenn sie in dem anderen Arm zunimmt und umgekehrt:
Dies verdoppelt den Verzögerungsbereich der
mit einer gegebenen physikalischen Verzögerung des sich bewegenden
Spiegels abgetastet wird.
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Alternativ
könnte
ein Interferometer vom Mach-Zehnder-Typ verwendet werden, in welchem
sich kein Spiegel befindet, wobei die zwei Pfade einfach auf einem
zweiten Ausgangs-Strahlteiler rekombiniert werden.
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Ob
vom Michelson-Typ oder vom Mach-Zehnder-Typ – das Interferometer kann ein
Faser-Interferometer sein: Hierbei sind die "free-space"-Strahlteiler durch eine Faserkupplung
ersetzt.
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Im
allgemeinen können
die erfindungsgemäßen Ausführungsformen
daher jegliches Zwei-Pfad-Interferometer mit einer variablen Pfadverzögerungsdifferenz
untersuchen, welches das Licht von den zwei Pfaden in einen gemeinsamen
Pfad hinein rekombiniert, d. h. in eine Faser oder in zwei im wesentlichen überlagerte Lichtstrahlen
(nicht notwendigerweise kollimiert, wobei vorausgesetzt ist, dass
die zwei Strahlen von den zwei Pfaden im wesentlichen dieselbe Ausbreitungsrichtung
und Kurvenradius der Wellenfronten aufweisen).
und τ die Verzögerung zwischen dem ersten und zweiten Pfad des Interferometers ist.
und τ die Verzögerung zwischen dem ersten und zweiten Pfad des Interferometers ist.
und τ die Verzögerung zwischen dem ersten und zweiten Pfad des Interferometers ist.