DE69317007T2

DE69317007T2 - Optische Signalübertragung mit polarisationsunempfindlicher kohärenter Detektion und Frequenzstabilisation auf der Empfangsseite

Info

Publication number: DE69317007T2
Application number: DE69317007T
Authority: DE
Inventors: Oscar Jacobus Koning
Original assignee: Koninklijke PTT Nederland NV
Current assignee: Koninklijke KPN NV
Priority date: 1992-04-23
Filing date: 1993-04-13
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2013-04-14
Also published as: US5424861A; EP0567181B1; NL9200748A; EP0567181A1; JPH0677906A; DE69317007D1; ES2113469T3; ATE163333T1

Description

A Technischer Hintergrund der Erfindung

1. Technisches Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft das Gebiet der optischen Signalübertragung und insbesondere Techniken zur polarisationsunempfindlichen kohärenten Signaldetektion. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Verbesserung eines Systems undein Verfahren zur optischen Signalübertragung mit polarisationsunempfindlicher kohärenter Detektion und Frequenzstabilisation auf der Empfangsseite.

2. Stand der Technik

Ein Verfahren zur Durchführung des sicheren kohärenten Signalempfangs wird bei polarisationsunempfindlicher Detektion eingesetzt. Eine der Standardtechniken, die zu diesem Zweck eingesetzt werden, ist das sogenannte "dateninduzierte Polarisationsumschalten" (DIPS = data-induced polarisation switching). Solch ein Verfahren ist z.B. in der Druckschrift [1] beschrieben. Bei diesem Verfahren werden die "Nullen" und "Einsen" der binär kodierten Daten als optische Signale mit unterschiedlichen aufeinander vertikal stehenden Polarisationen übertragen. Dieses führt zu dem Ergebnis, dass in einem kohärenten Empfänger ein Signal, entweder nur die "Nullen" oder nur die "Einsen" aber im allgemeinen beide Werte bei einer irgendwie eingestellten Polarisation empfangen werden. Solch ein Verfahren des Polarisationsumschaltens kann erreicht werden, wie es ebenfalls in der Druckschrift [1] offenbart ist, wenn ein FSK-moduliertes Signal in Übereinstimmung mit den binär kodierten Daten durch eine doppelbrechende Faser hindurchgeführt wird. In dieser Situation wird die Länge der Faser durch die Frequenz bestimmt, die bei der Modulation eingesetzt wird. Bei kohärenten Übertragungssystemen, bei denen, um polarisationunempfindliche Signalübertragungen zu erreichen, DIPS bei FSK-modulierten Signalen angewendet wird, wird das empfangene Lichtsignal an dem empfangsseitigen Ende mit einem Lichtsignal gekoppelt, welches von einem lokalen Oszillator stammt und dieses Signal wird von einem Detektor aufgegriffen. Zwei Schritte werden mit dem erfassten elektrischen Signal auf der weiterführenden Seite des Detektors durchgeführt. Der erste Schritt betrifft eine Demodulation, bei der die originalen Daten aus dem elektrischen Signal wiedergewonnen werden. Bei dem zweiten Schritt wird ein Steuersignal von dem elektrischen Signal abgeleitet, welches über eine Frequenzsteuerschleife auf den lokalen Oszillator zurückgegeben wird, um eine automatische Frequenzköntrolle (AFC = automatic frequency control) durchzuführen. Das besagte Steuersignal ist proportional zur Differenz zwischen einer gewünschten gesetzten Frequenz, der sogenannten Zwischenfrequenz (IF) und einem Frequenzintervall (IF'), welches von dem elektrischen Signal abgeleitet wird, und zwischen den Signalfrequenzen des lokalen Oszillators und dem empfangenen Signal liegt. In einer wie z.B. in den Druckschriften [2] und [3] beschriebenen AFC-Steuerung wird ein Frequenzdiskriminator eingesetzt, um ein solches Steuersignal abzuleiten. Solch ein Diskriminator weist eine Transferfunktion für eine Anzahl von Passagen durch die Null auf, die in solch einer Weise ausgewählt werden, dass sie mit den Frequenzsignalspitzen der logischen Werte "Null" und "Eins" zusammenfallen, so wie diese in dem empfangenen FSK-modulierten Signal auftreten können. Im Ergebnis erhält man, dass, selbst wenn die "Einsen" oder "Nullen" fehlen, der Diskriminator fähig ist, ein elektrisches Signal zu erzeugen, welches proportional zum Frequenzintervall IF' ist. Im Ergebnis dieses Schrittes wird eine Steuerspannung erhalten, mit der der lokale Oszillator in solch einer Weise eingestellt werden kann, dass eine Frequenzabweichung zwischen IF' und IF für sowohl die Grösse als auch für das Vorzeichen korrigiert werden kann. Solch eine AFC-Steuerung erreicht eine stabile Frequenzeinstellung, da die Steuerung selbst dann weiterarbeitet, wenn eine der Frequenzsignalspitzen, d.h. entweder die der "Einsen" oder die der "Nullen" bei einer beliebigen Polarisationseinstellung fehlen würden. Ein Nachteil liegt jedoch darin, dass, wenn sowohl die "Nullen" als auch die "Einsen" nicht im erfassten Signal während eines Startvorganges vorhanden sind, bei der die Frequenz des lokalen Oszillators in den Nachbarschaftsbereich von der Zwischenfrequenz IF gesetzt wird und der AFC-Steuerschleifenschaltkreis dann geschlossen ist, eine stabile Frequenzeinstellung nicht erstellt werden kann. Wenn nur eine Frequenzsignalspitze während des Startvorganges erfasst werden kann, ist es nicht möglich, festzustellen, auf welcher Seite der Zwischenfrequenz man liegt.
Die Druckschrift [6] beschreibt eine optische Übertragungseinrichtung, die Umwandlungsmittel zur Umwandlung eines empfangenen optischen Signals in ein elektrisches Signal aufweist. Sie umfasst weiterhin Ableitungsmittel zum Ableiten eines Frequenzsteuerungssignals und eines Datensignals aus dem elektrischen Signal. Das Ableitungsmittel umfasst einen Frequenzdiskriminator zur Ableitung eines Diskriminatorsignals aus dem elektrischen Signal, welches in dem hohen Frequenzbereich des Datensignals und in seinem niedrigen Frequenzbereich das Frequenzsteuersignal umfasst. Der Stand der Technik erwähnt aber nicht das obengenannte Problem, oder liefert nur eine Lösung.

B Zusammenfassung der Erfindung

Das Ziel der Erfindung liegt darin, den obenerwähnten Nachteil zu vermeiden. Dies wird dadurch erreicht, dass ein optisches Kommunikationssystem des Typs wie dem in der Druckschrift [2] beschriebenen, in dem Sinne verbessert wird, dass für jeden Polarisationszustand des lokalen Oszillators oder des empfangenen Signals verhindert wird, dass in der Hauptsache Signale mit der gleichen Polarisation innerhalb der charakteristischen Steuerzeit der Steuerschleife der AFC-Steuerung empfangen werden. Ein System zur optischen Signalübertragung mit einem ersten Erzeugungsmittel zur Erzeugung eines ersten optischen Signals, wobei dieses erste optische Signal FSK-moduliert und in Übereinstimmung mit einem binären Datenmuster mit einer vorgegebenen Bitperiode polarisationsumgeschaltet wird, mit zweiten Erzeugungsmitteln, im nachhinein als lokale Oszillatormittel benannt, zur Erzeugung eines zweiten optischen Signals, mit Mischermitteln zum Mischen des ersten und zweiten optischen Signals, mit Erfassungsmitteln zum Erfassen des gemischten optischen Signals und zum Konvertieren von diesem in ein korrespondierendes elektrisches Signal, mit Ableitungsmitteln zum Ableiten eines Frequenzsteuersignals aus dem elektrischen Signal zur Steuerung des lokalen Qszillatormittels und mit einem Datensignal in Übereinstimmung mit dem genannten binären Datenmuster, wobei die Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie darüber hinaus Polarisationsveränderungsmittel zum periodischen Verändern der Polarisation von einem der optischen Signale mit einer Veränderungsperiode, die länger ist als eine Bitperiode und die kürzer ist als die Steuerzeit, die benötigt wird, um das lokale Oszillatormittel zu steuern. Ein Verfahren zur polarisationsunabhängigen Übertragung und zur kohärenten Detektion eines optischen Signals mit der Erzeugung eines ersten optischen Signals, wobei das erste Signal FSK-moduliert ist und polarisationsumgeschaltet wird in Übereinstimmung mit einem binären Datenmuster, welches eine vorgegebene Bitperiode aufweist, mit der Erzeugung eines zweiten optischen Signals, in nachhinein lokales Oszillatorsignal genannt, mit dem Mischen der ersten und zweiten optischen Signale, mit der Erfassung des gemischten Signals und der Umwandlung in ein korrespondierendes elektrisches Signal, mit der Ableitung eines Frequenzsteuersignals aus dem elektrischen Signal zur Steuerung der Frequenz des lokalen Oszillatorsignals und eines Datensignals, welches dem binären Datenmuster entspricht, ist gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren darüber hinaus umfasst: das periodische Verändern der Polarisation von einem der optischen Signale mit einer Veränderungsperiode, die länger ist als die Bitperiode und die kürzer ist als die Steuerzeit, die benötigt wird, um die Frequenz des lokalen Oszillatorsignals zu steuern. Solch ein System und solch ein Verfahren zur polarisationsunabhängigen Signalübertragung und zur kohärenten Detektion führen zu dem Ergebnis, dass unabhängig von der Polarisationsrichtung des lokalen Oszillators oder des Polarisationszustandes des empfangenen Signals beide Frequenzsignalspitzen immer in dem erfassten elektrischen Signal präsent sind.
In einem optischen Kommunikationssytem, bei dem mehr als ein Empfänger fähig sein muss, denselben Übertrager einzustellen, wie es in einem verteilten System der Fall ist, findet die Veränderung der Polarisation vorzugsweise auf dem übertragungsseitigen Ende statt, wobei die polarisationsverändernden Mittel zwischen den ersten Erzeugungsmitteln und den Mischmitteln in der Umgebung der besagten Erzeugungsmittel angeordnet sind. Vorzugsweise werden solche Mittel als polarisationsverändernde Mittel eingesetzt, die einen Bestandteil einer Polarisationssteuerung bilden, wie dies in den Druckschriften [4] oder [5] offenbart ist Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfassen die Mittel zur periodischen Veränderung der Polarisation einen ersten Abschnitt einer doppelbrechenden Faser von geeigneter vorgewählter Länge, die um einen Zylinder aus piezoelektrischem Material gewickelt ist, und umfasst weiterhin Spannungssteuermittel zum periodischen Verändern der Spannung über das piezoelektrische Material in Übereinstimmung mit der Veränderungsperiode.
Solche polarisationsverändernde Mittel, die auf periodischem Spannen einer doppelbrechenden Faser basieren, können in geeigneter Weise mit den Mitteln kombiniert werden, mit denen die Polarisationsumschaltung in den ersten Erzeugungsmitteln erreicht wird. Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt ein zweiter Abschnitt einer doppelbrechenden Faser vor, die eine Länge aufweist, die grösser ist als die des ersten Abschnittes, wobei der zweite Abschnitt einen Abschnitt des Mittels zur Erzeugung des ersten Lichtsignals bildet, um die Polarisationsumschaltung des ersten optischen Signals zu schaffen, und wobei der zweite Abschnitt einen Anteil aufweist, der die geeignete vorgegebene Länge hat, den ersten Abschnitt zu bilden, der um den Zylinder gewunden ist.
Falls darüber hinaus eine zusätzliche Notwendigkeit für den binären Kode des zu übertragenden Datensignals auf dem Übertragungsende notwendig ist, kann der kohärente Empfänger immer noch in gewissem Umfang vereinfacht werden. Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel umfassen die Ableitungsmittel einen Frequenzdiskriminator zur Ableitung des elektrischen Signals aus einem Diskriminatorsignal, welches im Hochfrequenzbereich das Datensignal und im Niederfrequenzbereich das Frequenzsteuersignal umfasst, wobei das binäre Datenmuster eine Kodierung aufweist, die eine gleich ausgestaltete Verteilung der Kodeelemente umfasst.
Weiterhin umfasst die Erfindung einen Übertrager und einen Empfänger für ein System zur optischen Signalübertragung.

C Druckschriften

[1] US-A-5,008,958 mit dem Titel: Polarization-insensitive technique for coherent optical communication;
[2] R. Noé et al. "Polarisation-insensitive, 500 Mbit/s FSK transmission over 153 km by passive polarisation switching", Electronics Letters, 5th January 1989, Vol 25, No. 1, Seiten 4 und 5;
[3] B. Christensen, et al.: "Multivariable state feedback AFC for 2.5 Gbit/s CPFSK coherent optical communication system", ECOC '90, Seiten 339 bis 342;
[4] G.R. Walker, N.G. Walker: "Practical high-speed endless polarisation controller", ECOC '89, WeP-6, Seiten 535 bis 538;
[5] G.R. Walker, N.G. Walker, Electronics Letters, Vol 24, No. 22, 1988, Seiten 1353 und 1354;
[6] EP-A-0 474 914.

D Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nun untenstehend mit Hilfe der Beschreibung eines beispielhaften Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Überblick über ein optisches Kommunikationssystem gemäss der Erfindung,
Fig. 2a eine Leistungsverteilung eines erfassten Zwischenfrequenzsignals (IF-Signal) als Funktion der Frequenz,
Fig. 2b eine erste Diskriminatorkurve eines ersten Frequenzdiskriminators, der als Demodulator eingesetzt wird,
Fig. 2c eine zweite Diskriminatorkurve eines zweiten Frequenzdiskriminators zur Ableitung eines AFC-Steuersignals,
Fig. 3 eine Kombination eines DIPS-Elementes und eines Polarisationselementes, die beide auf einer einzelnen doppelbrechenden optischen Faser beruhen,
Fig. 4a eine Leistungsverteilung eines erfassten Zwischenfrequenzsignals (IF-Signal) als Funktion der Frequenz, falls eine Linienkodierung des binären Datensignals benutzt wird,
Fig. 4b eine Diskriminatorkurve eines Frequenzdiskriminators, der für eine Leistungsverteilung entsprechend Fig. 4a vorgesehen ist,
Fig. 4c der Mittelwert einer Ausgangsspannung eines Frequenzdiskriminators, der eine Diskriminatorkurve nach Fig. 4b aufweist, als Funktion der Leistungsverteilung gemäss Fig. 4a, und
Fig. 5 ein Diagramm eines vereinfachten kohärenten Empfängers gemäss der Erfindung.

E Beschreibung eines beispielhaften Ausführungsbeispiels

Die Erfindung betrifft ein heterodynes kohärentes optisches Kommunikationssystem, bei dem die Frequenzmodulation (FSK) eingesetzt wird, und bei dem ein dateninduziertes Polarisationsumschalten (DIFS) auf das FSK-modulierte optische Signal angewandt wird.
Die Fig. 1 zeigt in schematischer Weise ein optisches Kommunikationssystem, welches als solches bekannt ist, bei dem gemäss der Erfindung eine Polarisationsveränderung auf dem FSK-modulierten und polarisationsumgeschalteten optischen Signal durchgeführt wird, wobei diese Variation langsam im Vergleich zur Bitrate verläuft, und wobei diese vorzugsweise in dem Übertragungsweg zwischen einem Übertrager und einem heterodynen kohärenten Empfänger stattfindet. Das Kommunikationssystem umfasst einen Übertrager 1 zur Übertragung von optischen Signalen über ein optisches Übertragungsmedium 2 an einen oder mehrere kohärente Empfänger 3. Der Übertrager 1 umfasst aufeinanderfolgend einen kombinierten Laser/Modulator 4, ein DIPS-Element 5 und ein die Polarisation veränderndes Element 6. Der Laser/Modulator 4 wandelt ein binär kodiertes Datensignal, welches an einem Eingang 7 anliegt, in ein korrespondierendes FSK-moduliertes optisches Signal um, wobei die binären "Nullen" und "Einsen" des Datensignals jeweils durch Lichtpulse mit Frequenzen f&sub0; und f&sub1; mit identischer Polarisation repräsentiert sind. In dem DIPS-Element erhalten die Lichtimpulse mit den Frequenzen f&sub0; und f&sub1; unterschiedliche, einander gegenüber vertikale Polarisationen.
In dem polarisationsverändernden Element 6, auch als Polarisationsverwürfler benannt, werden die Polarisationen der aufeinanderfolgenden Lichtimpulse kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit verändert, die geringer ist als deren Bitrate, die aber so ausgestaltet ist, dass die Orthogonalität der Polarisationen von aufeinanderfolgenden Lichtimpulsen mit unterschiedlichen Frequenzen im wesentlichen beibehalten wird. Das Signal, welches so FSK-moduliert und polarisationsumgeschaltet ist und dessen Polarisation kontinuierlich verändert wird, wird über das optische Übertragungsmedium 2 übertragen. Ein kohärenter Empfänger für dieses Signal an dem anderen Ende des besagten Mediums 2 umfasst
- einen lokalen Oszillator 8 zur Erzeugung eines lokalen Oszillatorsignals
- einen polarisationsunabhängigen Leistungskoppler 9 zur Kopplung des empfangenen Signals und des lokalen Oszillätorsignals,
- einen kombinierten Verstärker/Empfänger 10 zur Erfassung des gekoppelten Signals und zur Aussendung eines entsprechenden elektrischen Zwischenfrequenz-IF-Signals an einem Ausgang 11, und
- einen ersten Frequenzdiskriminator 12, z.B. des Leitungsverzögerungstyps, der als Demodulator zur Demodulation des Zwischenfrequenzsignals IF eingesetzt wird, und der das ursprüngliche Datensignal an seinem Ausgang 13 aussendet,
- einen zweiten Frequenzdiskriminator 14, auch vom Verzögerungsleitungstyp, zur Ableitung eines AFC-Steuersignals aus dem IF-Signal, welches über eine Steuerungsschleife 15 an den lokalen Oszillator 8 übermittelt wird, um den lokalen Oszillator in seiner Frequenz zu steuern.
Die Fig. 2a zeigt eine Leistungsverteilung PD als Funktion der Frequenz F des Zwischenfrequenzsignals in der Weise, in der sie am Ausgang 11 des kombinierten Empfängers/Verstärkers 10 anliegen könnte. Die Verteilung weist zwei Maxima auf, jeweils bei den Frequenzen f&sub0; und f&sub1;. Falls es sich um eine gute kohärente Mischung der optischen Signale im Detektor handelt, wird die besagte Verteilung wie gezeigt zwei unterschiedliche Maxima auf beiden Seiten der Zwischenfrequenz IF aufweisen. Das IF-Signal wird in dem ersten Frequenzdiskriminator 12 demoduliert. Dies wird, wie in der Fig. 2b dargestellt, dadurch erreicht, dass die Leistungsverteilung von sowohl f&sub0; als auch f&sub1; Pulsen in der Abfolge der Erfassung in Übereinstimmung mit einer ersten Diskriminatorkurve C1 umgewandelt wird, die einen Nulldurchgang der Ausgangsspannung VC1 am Ausgang 13 des Frequenzdiskriminators 12 aufweist. Wenn der Nulldurchgang korrekt auf die Zwischenfrequenz IF gesetzt worden ist, fluktuiert die Ausgangsspannung des Ausgangs 13 in Übereinstimmung mit dem originalen binär kodierten Datensignal. In dem zweiten Frequenzdiskriminator 14 wird ein Spannungsfehlersignal aus dem Zwischenfrequenzsignal abgeleitet, welches als AFC-Steuersignal eingesetzt wird. Dies wird, wie in der Fig. 2c dargestellt, mit der Hilfe einer zweiten Diskriminatorkurve C2 erreicht, die eine Anzahl von Nulldurchgängen aufweist, die in solch einer Weise ausgewählt worden sind, dass sie mit den Maxima bei den Frequenzen f&sub0; und f&sub1; in der Leistungsverteilung zusammenfallen. Bei diesem Verfahrensschritt wird die Leistungsverteilung in eine Ausgangsspannung VC2 umgewandelt, deren Mittelwert das Spannungsfehlersignal bildet. Mit einer korrekten Einstellung auf die Zwischenfrequenz IF ist der Mittelwert null; ein Einstellen auf die linke Seite der gewünschten Zwischenfrequenz IF ergibt einen negativen Mittelwert und bei einer Einstellung auf der rechten Seite ist dieser positiv.
Falls keine Polarisationsveränderung eingesetzt wird, wie z.B. in einem Verfahren gemäss dem Stand der Technik, können entweder nur die "Einsen" oder nur "Nullen" oder beide in einem beliebigen Verhältnis zueinander detektiert werden, z.B. als Folge des Driftens in der Polarisationseinstellung des lokalen Oszillatorsignals oder in dem empfangenen Signal, wobei sich eine unausgewogene Leistungsverteilung ergibt. Die AFC-Steuerung, die hier beschrieben worden ist, arbeitet selbst unter diesen Bedingungen korrekt. Falls jedoch, wenn ein Empfang von dem zugeordneten kohärenten Empfänger 3 zu dem Übertrager 1 etabliert worden ist, eine unausgewogene Leistungsverteilung bereits vorliegt, die nur ein Maximum aufweist, kann dann ein korrektes Einstellen auf die gewünschte Zwischenfrequenz nicht erfolgen. Es ist dort nicht möglich, zu unterscheiden, auf welcher Seite das erfasste Maximum von der gewünschten Zwischenfrequenz liegt. Dieses Problem kann vermieden werden, indem gewährleistet wird, dass die Polarisation von einem oder von beiden optischen Signalen, die in den Koppler 9 eingekoppelt werden, periodisch in solch einer Weise verändert wird, dass alle möglichen Polarisationszustände innerhalb der Steuerzeit der AFC-Steuerung durchlaufen werden. Die Polarisationsveränderung darf jedoch nicht so schnell stattfinden, dass das Polarisationsumschalten davon gestört wird. Die Periode der Pölärisationsveränderung muss daher - zusätzlich grösser (z.B. eine oder mehrere Grössenordnungen) als die Bitperiode der binären Daten sein, die zu übertragen sind. In einem verteilenden optischen Kommunikationssystem, bei dem eine Vielzahl von Empfängern fähig sein müssen, auf einen Übertrager zu reagieren, kann die Polarisationsveränderung vorzugsweise am übertragungsseitigen Ende auf dem FSK-modulierten optischen Signal stattfinden.
Verschiedene Polarisationsverwürfler sind bekannt, die als polarisationsveränderndes Element 6 eingesetzt werden können. Vorzugsweise wird ein solcher Verwürfler auf einem radial ausdehnbaren Piezoröhrchen basieren, um den eine gewisse Länge einer doppelbrechenden Faser gewunden ist. Da das DIPS-Element 5, wie bekannt, auch als doppelbrechende Faser von geeigneter vorgewählter Länge ausgestaltet sein kann, können das DIPS-Element 5 und das polarisationsverändernde Element 6 kombiniert werden. Dies ist in schematischer Weise in der Fig. 3 dargestellt. Eine doppelbrechende Faser 21 mit einer totalen DIPS-Länge L, die auf die Frequenzveränderung eingestellt ist, ist lokal in einer einzelnen Schicht um eine zylindrische Röhre 22 gewunden, die aus piezoelektrischem Material besteht. Zwischen der Aussenseite und der Innenseite des Röhrchens ist eine Spannungsquelle 23 zur Versorgung einer periodisch variierenden Spannung angeschaltet, um den piezoelektrischen Effekt zu erzeugen.
Bei Experimenten ist eine geeignete Polarisationsveränderung erreicht worden, wenn das Röhrchen einen Durchmesser von ungefähr 5 cm aufwies, um das ungefähr 21 m Faser gewunden worden ist, wobei eine periodische Spannungsänderung von ungefähr 1000 V bei Hz angelegt wurde. Unter diesen Bedingungen entsprechen 1000 V piezoelektrischer Spannung einer differentiellen Phasenveränderung zwischen den beiden Polarisationen von 16 π und dies entspricht einer Polarisationsveränderungsperiode von ungefähr 2,5 ms, was geringer ist als die üblichen AFC-Steuerzeiten die, allgemein in der Grössenordnung von 10ms liegen.
Wenn eine Veränderung der Polarisation gemäss der Erfindung zusätzlich in Kombination mit einer sogenannten Linienkodierung des zu übertragenden Datensignals kombiniert wird, wobei diese Linienkodierung eine gleichweise Verteilung der "Nullen" und "Einsen" pro Zeiteinheit aufweist, so z.B. bei Einsatz des Manchester-Kodes, ist die Leistungsverteilung des Zwischenfrequenzsignals IF im wesentlichen symmetrisch und weist klar unterscheidbare Maxima auf. Die Leistungsverteilung PD ist als Funktion der Frequenz F in Fig. 4a dargestellt. Mit einem Frequenzdiskriminator, der auf der Diskriminatorkurve C&sub3; basiert, wie sie in Fig. 4b dargestellt ist, und die vom selben Typ wie die Kurve C1 aus Fig. 2b ist, kann das Zwischenfrequenzsignal IF wiederum demoduliert werden, da schnelle Spannungsfluktuationen einer Ausgangsspannung VC3 am Ausgang des Diskriminators wiederum dem ursprünglichen binär kodierten Datensignal entsprechen. Die Fig. 4c zeigt den Mittelwert des Ausgangssignals VC3, welches die langsamen Fluktuationen als Funktion der Leistungsverteilung PD anzeigt. Da diese Leistungsverteilung im wesentlichen symmetrisch ist, kann aus dieser Fig. abgelesen werden, dass bei einer korrekten Einstellung der Zwischenfrequenz IF dieser Mittelwert den Wert 0 aufweist (VC3(IF) = 0), aber eine Abweichung auf die linke oder die rechte Seite von dieser Mittelfrequenz, z.B. mit einer Einstellung der Zwischenfrequenz IF', wie dargestellt, auf der linken Seite der Zwischenfrequenz IF resultiert in einem positiven (+) und einem negativen (-) Spannungswert (VC3(IF')). Dieser Spannungsmittelwert kann dann für das AFC-Steuersignal verwendet werden. Die Anzahl der Frequenzdiskriminatoren, die in einem kohärenten Empfänger 3 nach Fig. 1 erforderlich sind, kann dahingehend auf einen einzigen reduziert werden. Solch ein Empfänger ist schematisch in der Fig. 5 dargestellt. Der kohärente Empfänger umfasst
- einen lokalen Oszillator 31 zur Erzeugung eines lokalen Oszillatorsignals,
- einen polarisationsunabhängigen Spannungskoppler 32 zum peln des empfangenen Signals und des lokalen Oszillatorsignals,
- einen kombinierten Detektor/Verstärker 33 zur Erfassung des gekoppelten Signals und zur Emission eines entsprechenden elektrischen Zwischenfrequenzsignals IF an seinem Ausgang 34,
- einen Frequenzdiskriminator 35 des Verzögerungsleitungstyps mit einem Ausgang 36,
- einen Hochpass 37 mit einem Ausgang 38 zur Emission des demolierten ursprünglichen Datensignals, und
- einen Tiefpass 39 mit einem Ausgang 40 zur Emission eines AFC-Steuersignals, welches über eine Steuerschleife 41 dem lokalen Oszillator 31 zugeführt wird, um den lokalen Oszillator in seiner Frequenz zu steuern.

Claims

1. System zur optischen Signalübertragung:

- mit ersten Erzeugungsmitteln (4) zur Erzeugung eines ersten optischen Signals, wobei dieses erste optische Signal FSK- moduliert und polarisationsumgeschaltet ist in Übereinstimmung mit einem binären Datenmuster mit einer vorgegebenen Bitperiode,

- mit zweiten Erzeugungsmitteln, in der Folge lokale Oszillatormittel (8) genannt, zur Erzeugung eines zweiten optischen Signals,

- mit Mischermitteln (9) zum Mischen der ersten und zweiten optischen Signale,

- mit Erfassungsmitteln (10) zur Detektion des gemischten optischen Signals und zu dessen Umwandlung in ein korrespondierendes elektrisches Signal,

- mit Ableitungsmitteln (12, 14) zur Ableitung aus dem elektrischen Signal,

- von einem Frequenzsteuersignal zur Steuerung des lokalen Oszillatormittels (8) und,

- von einem Datensignal in Übereinstimmung mit dem besagten binären Datenmuster,

dadurch gekennzeichnet, dass das System darüber hinaus polarisationsverändernde Mittel (5, 6) zum periodischen Verändern der Polarisation von einem der optischen Signale mit einer Veränderungsperiode aufweist, die länger als die Bitperiode und kürzer als die Steuerzeit ist, die notwendig ist, um das lokale Oszillatormittel (8) zu steuern.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die polarisationsverändernden Mittel (5, 6) zwischen den ersten Erzeugungsmitteln (4) und den Mischermitteln (9) in der Umgebung der ersten Erzeugungsmittel angeordnet sind.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur periodischen Veränderung der Polarisation einen ersten Abschnitt einer doppelbrechenden Faser (21) von geeigneter vorgewählter Länge, die um einen Zylinder (22) aus piezoelektrischem Material gewunden ist, und Spannungssteuermittel (23) aufweisen, um die Spannung über das piezoelektrische Material in Übereinstimmung mit der Veränderungsperiode periodisch zu variieren.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das System einen zweiten Abschnitt einer doppelbrechenden Faser (21) aufweist, die eine Länge (L) aufweist, die grösser als diejenige des ersten Abschnittes ist, wobei der zweite Abschnitt einen Anteil des Mittels zur Erzeugung des ersten Lichtsignals umfasst, um die Polarisationsumschaltung des ersten optischen Signals zu schaffen und wobei von dem zweiten Abschnitt ein Anteil die besagte geeignete vorgewählte Länge des ersten Abschnittes bildet, die um den besagten Zylinder (22) gewunden ist.

5. System naöh einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitungsmittel (12, 14; 35) einen Frequenzdiskriminator (35) aufweisen, um das elektrische Signal von einem Diskriminatorsignal abzuleiten, welches im Hochfrequenzbereich (37) das Datensignal (38) und im Niederfrequenzbereich (39) das Frequenzsteuersignal (40) aufweist, wobei das binäre Datenmuster eine Kodierung aufweist, die eine gleichweise Verteilung der Kodeelemente beinhaltet.

6. Verfahren zur polarisationsunempfindlichen Übertragung und der kohärenten Detektion eines optischen Signals mit:

- der Erzeugung eines ersten optischen Signals, wobei das erste optische Signal FSK-moduliert und polarisationsumgeschaltet ist in Übereinstimmung mit einem binären Datenmuster mit einer vorgegebenen Bitperiode,

- der Erzeugung eines zweiten optischen Signals (, welches in der Folge lokales Oszillatorsignal genannt wird),

- dem Mischen des ersten und des zweiten optischen Signals,

- der Detektion des gemischten Signals und der Wandlung in ein korrespondierendes elektrisches Signal,

- dem Ableiten aus dem elektrischen Signal

- von einem Frequenzsteuersignal zur Steuerung der Frequenz des lokalen Oszillatorsignals, und

- von einem Datensignal, welches dem besagten binären Datenmuster entspricht,

dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren darüber hinaus das periodische Variieren der Polarisation von einem der optischen Signale umfasst, wobei die Veränderungsperiode länger als die Bitperiode und kürzer als die Steuerzeit ist, die benötigt wird, um die Frequenz des lokalen Oszillatorsignals zu steuern.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Mittel der Frequendiskrimination ein Diskriminatorsignal aus dem elektrischen Signal abgeleitet wird, dass im Hochfrequenzbereich das Datensignal und im Niederfrequenzbereich das Frequenzsteuersignal umfasst, wobei das binäre Datenmuster eine Kodierung aufweist, die eine gleichweise Verteilung der Kodeelemente beinhaltet.

8. Übertrager für ein optisches Signalübertragungssystem:

- mit Erzeugungsmitteln (4) zur Erzeugung eines ersten optischen Signals, wobei das erste Signal FSK-moduliert ist in Übereinstimmung mit einem binären Datenmuster mit einer vorgegebenen Bitperiode,

- mit Mitteln (5) zur Polarisationsumschaltung des ersten optischen Signals,

dadurch gekennzeichnet, dass der Übertrager darüber hinaus polarisationsverändernde Mittel (6) umfasst, um die Polarisation des polarisationsumgeschalteten optischen Signals periodisch mit einer Veränderungsperiode zu verändern, die länger als die Bitperiode ist.

9. Übertrager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum periodischen Variieren der Polarisation einen ersten Abschnitt einer doppelbrechenden Faser (21) von geeigneter vorgewählter Länge, die um einen Zylinder (22) aus piezoelektrischem Material gewunden ist, und weiterhin Spannungssteuermittel (23) umfasst, um die Spannung über das piezoelektrische Material in Übereinstimmung mit der Veränderungsperiode periodisch zu verändern.

10. Übertrager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender einen zweiten Abschnitt einer doppelbrechenden Faser (21) aufweist, die eine Länge (L) aufweist, die grösser als diejenige des ersten Abschnittes ist, wobei der zweite Abschnitt einen Anteil des Mittels (4, 5) zur Erzeugung des ersten Lichtsignals umfasst, um die Polarisationsumschaltung des ersten optischen Signals zu schaffen und wobei von dem zweiten Abschnitt ein Anteil die besagte geeignete vorgewählte Länge des ersten Abschnittes bildet, die um den besagten Zylinder (22) gewunden ist.

11. Empfänger für ein optisches Übertragungssystem:

- mit einem Signaleingang zum Empfang eines ersten optischen Signals, wobei das Signal FSK-moduliert und polarisationsumgeschaltet ist in Übereinstimmung mit einem binären Datenmuster mit einer vorgegebenen Bitperiode,

- mit Erzeugungsmitteln, die in der Folge lokale Oszillatormittel (8; 31) genannt werden, zum Erzeugen eines zweiten optischen Signals,

- mit Mischermitteln (9; 32) zur Mischung der ersten und zweiten optischen Signale,

- mit Erfassungsmitteln (10; 33) zum Erfassen des gemischten optischen Signals und dessen Umwandlung in eine korrespondierendes elektrisches Signal,

- mit Ableitungsmitteln zur Ableitung (12, 14; 35, 37, 39) aus dem elektrischen Signal,

- von einem Frequenzsteuersignal zum Steuern des lokalen Oszillatormittels, und

- von einem Datensignal, welches dem binären Datenmuster entspricht,

dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger darüber hinaus polarisationsverändernde Mittel (21, 22, 23) aufweist, um die Polarisation von einem der optischen Signale mit einer Veränderungsperiode periodisch zu verändern, die länger als die Bitperiode und die kürzer als die Steuerzeit ist, die benötigt wird, um das lokale Oszillatormittel zu steuern.

12. Empfänger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitungsmittel einen Frequenzdiskriminator (35) zum Ableiten eines Diskriminatorsignals aus dem elektrischen Signal umfassen, dass in seinem Hochfrequenzbereich das Datensignal und in seinem Niederfrequenzbereich das Frequenzsteuersignal umfasst.