DE69526019T2

DE69526019T2 - Synchrone Polarisations-und-Phasenmodulation zur verbesserten Leistung eines optischen Übertragungssystems

Info

Publication number: DE69526019T2
Application number: DE69526019T
Authority: DE
Inventors: Neal S. Bergano
Original assignee: Tycom US Inc
Current assignee: SubCom LLC
Priority date: 1994-09-27
Filing date: 1995-09-20
Publication date: 2002-11-07
Anticipated expiration: 2015-09-21
Also published as: KR960012796A; US5526162A; DE69526019D1; AU3284095A; US5912755A; MX9504059A; JP4247927B2; US6057950A; CA2156759C; EP0704996A1; EP0704996B1; JPH08111662A; CA2156759A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf die optische Übertragung von Informationen und insbesondere auf die Verbesserung der Übertragungskapazitäten faseroptischer Übertragungssysteme.

Hintergrund der Erfindung

Sehr lange faseroptische Übertragungswege, wie etwa solche, die in unterseeischen oder transkontinentalen, terrestrischen Lichtwellenübertragungssystemen eingesetzt werden und die optisch verstärkende Repeater einsetzen, erleiden einen Leistungsrückgang infolge einer Anzahl von Beeinträchtigungen, die sich entlang der optischen Fasern, die den Übertragungsweg bilden, akkumulieren. Typischerweise variieren diese Beeinträchtigungen in Systemen mit solch langen optischen Übertragungswegen mit der Zeit und verursachen zufällige Fluktuationen des Signal-Rausch-Verhältnisses (Signal-to-noise-ratio "SNR") des empfangenen Signals. Diese zufälligen Fluktuationen tragen zu einem als "Signalfading" bekannten Phänomen bei. Signalfading kann zu einer erhöhten Bit-Fehlerrate (bit error rate "BER") faseroptisch übertragener, digitaler Signale führen. Wenn das SNR eines digitalen Signals innerhalb solch solch eines Übertragungssystems unakzeptabel klein wird (was zu einer unerwünscht hohen BER führt), gilt das Signalfading als aufgetreten. Experimenteller Nachweis hat ergeben, daß polarisationsabhängige Effekte, hervorgerufen durch die optische Faser selbst und/oder andere optische Komponenten (z. B. Repeater, Verstärker etc.) entlang des Übertragungsweges, zum Signalfading und zu SNR-Fluktuationen beitragen. Insbesondere einer dieser Effekte ist jetzt als sogenanntes Polarisations- Hole-Burning ("PHB") identifiziert worden. Er bezieht sich auf die Dynamik der Besetzungsinversion optischer Verstärker. Eine Diskussion des Hole-Burnings findet sich in D. W. Hall, R. A. Haas, W. F. Krupke, and M. J. Weber: "Spectral and Polarization Hole Burning in Neodymium Glass Lasers," IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. QE-19, No. 11, November 1983.
PHB reduziert das Gain der optischen Verstärker in Fernübertragungssystemen für all solche Signale, deren Polarisationszustand (State of polarization "SOP") parallel zu demjenigen des von dem Übertragungssystem getragenen optischen Primärsignals ist. Das Gain, das diese Verstärker allerdings für solche optischen Signale liefern, deren SOP senkrecht zu demjenigen des Primärsignals stehen, bleiben weitgehend unbeeinflußt. Vereinfacht ausgedrückt bedeutet das, daß das primäre optische Signal eine anisotrope Sättigung des Verstärkers verursacht, die von dem SOP des optischen Primärsignals abhängig ist. Die anisotrope Sättigung verringert die Besetzungsinversion innerhalb des Verstärkers und führt zu einem niedrigeren Gain für optische Signale, die denselben SOP aufweisen wie das primäre optische Signal. Hierdurch wird verursacht, daß der Verstärker vorwiegend solches Rauschen verstärkt, dessen SOP senkrecht zu dem des Primärsignals steht. Dieses verstärkte Rauschen verringert das SNR des Übertragungssystemes und verursacht eine erhöhte BER.
Bekannte Verfahren zur Reduktion des Signalfadings beinhalten die Verwendung von Systemen, die den SOP des in den optischen Weg eingekoppelten Signals aktiv als Funktion der Qualität des am anderen Ende des Übertragungsweges empfangenen Signals einstellen. Bei manchen Verfahren wird der SOP des Signals zerhackt. So sind beispielsweise Systeme bekannt, die den SOP bei oberhalb und unterhalb der Bitrate liegenden Frequenzen zerhacken. Ein Zerhacken bei Frequenzen unterhalb der Bitrate verursacht allerdings eine Amplitudenmodulation des Datensignals innerhalb der Bandbreite des Empfängers. Hierdurch wird daher das Verbesserungspotential, das durch niederfrequentes Zerhacken erzielt werden kann, verringert. Ein Zerhacken bei Frequenzen oberhalb der Bitrate kann zwar die Amplitudenmodulation verringern, verursacht aber eine Erhöhung der übertragenen Bandbreite, was ebenfalls die Leistung verringert.
Der Leser sei auf EP-A-0 361 150 sowie auf Caponio et al "Demonstration of Polarization Independent Coherent Transmission by Synchronous Intra-bit Polarisation Spreading", International Conference on Communication, Conference Record, 23-26 Juni 1991, Denver, USA, Seite 343-347 verwiesen.

Zusammenfassung der Erfindung

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Modulation der Polarisation eines optischen Signals zur Verfügung gestellt, die einen Polarisationsmodulator umfaßt, der ein optisches Signal einer optischen Signalquelle empfängt, auf welches Daten mit einer vorgegebenen Rate aufmoduliert wurden, und der der zyklischen Modulation des optischen Signals dient sowie einen Taktgeber zur Erzeugung eines Taktgebersignals, das in den Polarisationsmodulator eingekoppelt ist, wobei besagtes Taktgebersignal eine vorbestimmte Frequenz aufweist, die die Frequenz des Modulationszyklusses des Polarisationsmodulators bestimmt, wobei besagte Frequenz des Taktgebers gleich der vorbestimmten Rate und mit dieser phasengekoppelt ist. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisationsmodulator den Polarisationszustand des optischen Signals moduliert, indem er die Polarisation des optischen Signals entlang wenigstens eines Bereichs einer Poincaré-Sphäre folgen läßt, derart, daß der Mittelwert des Polarisationszustandes über einen Polarisationsmodulationszyklus im wesentlichen gleich Null ist.
Die Erfindung erstreckt sich außerdem auf ein Verfahren zur Verarbeitung eines optischen Signals, auf welches Daten mit einer vorbestimmten Rate aufmoduliert wurden, welches einen Schritt der zyklischen Modulation des Polarisationszustandes des optischen Signals bei einer Frequenz umfaßt, die gleich der vorgegebenen Frequenz und mit dieser phasengekoppelt ist. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittelwert des Polarisationszustandes über jeden Polarisationsmodulationszyklus im wesentlichen gleich Null ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen, phasengesteuert polarisationsmodulierten Senders.
Fig. 2 und 3 zeigen vereinfachte Blockdiagramme alternativer Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen, phasengesteuert polarisationsmodulierten Verstärkers.
Fig. 4 zeigt den resultierenden Q-Faktor als Funktion der Phase für eine Anordnung unter Verwendung des Senders gemäß Fig. 3.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Übertragungssystemarchitektur, die einen Sender, einen phasengesteuerten Polarisationsmodulator, einen Empfänger, einen Übertragungsweg sowie einen Fernübertragungsweg für Meßdaten umfaßt.

Detaillierte Beschreibung

Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm einer beispielhaften Anordnung zur Vereinfachung der Ausübung der Erfindung. Wie gezeigt, umfaßt die Erfindung einen Laser 100 zur Erzeugung eines optischen Dauerstrich- (CW-)Signals 101. Das optische Signal 101 wird an den Datenmodulator 102 übertragen, der das Signal moduliert, um diesem in bekannter Weise einen Informationsanteil zu vermitteln, wobei ein optisch moduliertes Informationssignal 103 erzeugt wird. Der Datenmodulator 102 empfängt die auf das optische Signal 101 zu vermittelnden Daten von einer Datenquelle 104 und moduliert das optische Signal 101 bei einer Frequenz, die durch den Taktgeber 106 bestimmt wird. Das optische Informationssignal 103 wird von dem Datenmodulator 102 an den Polarisationsmodulator 108 übertragen, welcher den SOP des optischen Informationssignals 103 moduliert. Der Polarisationsmodulator 108 wirkt derart, daß der SOP des optischen Informationssignals so verändert wird, daß über eine Modulationsperiode kein bevorzugter, mittlerer SOP vorliegt. Entsprechend weist das Ausgangssignal 105 einen Polarisationsgrad auf, der im wesentlichen Null ist, wobei die Polarisation als zerhackt zu bezeichnen ist. In einem Beispiel der Wirkungsweise des Polarisationsmodulators 108 folgt der SOP des optischen Informationssignals 103 einem vollständigen großen Kreis auf der Poincaré-Sphäre. Alternativ kann sich der SOP des optischen Signals auf der Poincaré-Sphäre hin und her bewegen. In beiden Fällen ist der Mittelwert des SOP über jeden Modulationszyklus im wesentlichen gleich Null. Ein Beispiel des Polarisationsmodulators 108, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist in US 5,327,511, insbesondere in dessen Fig. 3 offenbart.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Polarisationsmodulator 108 von dem Taktgeber 106 derart angesteuert, daß der SOP des optischen Informationssignals 103 mit einer Rate moduliert wird, die gleich derjenigen Rate ist, mit der die Daten auf das optische Signal 101 aufgeprägt wurden. Mit anderen Worten veranlaßt der Taktgeber 106 die Rate der Polarisationsmodulation, sich frequenz- und phasengekoppelt zu der Rate der Datenmodulation zu verhalten. Die Art und Weise, in der der Taktgeber 106 den Polarisationsmodulator 108 ansteuert, kann unter Betrachtung der elektrischen Feldkomponenten des optischen Signals beschrieben werden, auf welches der Polarisationsmodulator einwirkt, in x- y-Koordinaten können diese Komponenten wie folgt ausgedrückt werden:
Ex(t) = Ax(t)ei(ωt + Φx(t)) (1)
Ey(t) = Ay(t)ei(ωt + Φy(t)) (2)
wobei ω die optische Trägerfrequenz, Φx(t) und Φy(t) die Phasenwinkel des optischen Signals 103 und Ax(t) und Ay(t) die reellen Feldamplituden darstellen und die Intensitätsmodulation beinhalten. Im Prinzip kann jeder mögliche SOP des optischen Signals, das diese elektrischen Feldkomponenten aufweist, durch Variation des Verhältnisses Ax/Ay bei konstant gehaltenem Wert von (Ax²+Ay²) sowie durch Variation der relativen Phasendifferenz Φx-Φy zwischen 0 und 2π erzielt werden. Der Polarisationsmodulator 108 dient der Modulation des SOP des optischen Signals durch Variation lediglich der Phasen Φx und Φy, was ausreicht, um einen SOP zu erzeugen, dessen Mittelwert über einen Modulationszyklus gleich Null ist. Nimmt man ein sinusförmiges Steuersignal an, kann diese Phasenmodulation wie folgt beschrieben werden:
Φx(t) = γx + axcos(Ωt + Ψ) (3)
Φy(t) = γy + aycos(Ωt + Ψ) (4)
Die Phasenmodulation, die durch den Phasenmodulator 108 aufgeprägt wird, erzeugt ein Signal, dessen x- und y-Komponenten unterschiedliche, feste Phasen γx und γy aufweisen, was für die doppelbrechende Eigenschaft der Vorrichtung verantwortlich ist. Die Phasenmodulation führt auch eine sinusförmige Variation ein, die mit der Modulationsfrequenz Ω mit der Phase Ψ, die dieselbe für beide elektrischen Feldkomponenten ist, oszilliert. Die sinusförmige Variation hat allerdings unterschiedliche Modulationsindizes ax und ay für die Feldkomponenten Ex und Ey. Der Wert der Modulationsindizes ax und ay bestimmt die Spannweite der hin und her laufenden Trajektorie, auf welcher der SOP auf der Poincaré-Sphäre umläuft. Der Fachmann erkennt, daß es, auch wenn die Phasenmodulation der in den Gleichungen (3) und (4) beschriebenen Form nicht jeden möglichen SOP erzeugt, durch sorgfältiges Einstellen der Parameter gleichwohl möglich ist, ein Signal zu erzeugen, das sich entlang einer Trajektorie auf der Poincare- Sphäre bewegt, deren mittlerer Polarisationsgrad über einen einzelnen Modulationszyklus gleich Null ist. Wenn beispielsweise die Amplituden Ax und Ay gleich gewählt werden, wird der mittlere Polarisationsgrad durch die Wahl ax-ay = 0,765π gleich Null. In diesem Fall folgt das vom Polarisationsmodulator 108 ausgegebene, modulierte, optische Signal 105 nur 76% eines Vollkreises auf der Poincaré-Sphäre. Das modulierte Signal 105 ist jedoch im Mittel vollständig unpolarisiert.
In der in Fig. 1 gezeigten Anordnung wird der Modulator 108 mit einer Modulationsfrequenz Ω angesteuert, die gleich der Frequenz des Taktgebers 106 ist. Wie außerdem in Fig. 1 dargestellt, ist es typischerweise vorteilhaft, eine variable, elektrische Laufzeitkette, wie etwa einen Phasenshifter 110 vorzusehen, der den Taktgeber 106 mit dem Polarisationsmodulator 108 koppelt. Der Phasenshifter 110 wird benutzt, um selektiv die Phase Ψ der Polarisationsmodulation relativ zu der Phase der Datenmodulation einzustellen. Die Phase wird so eingestellt, daß das Signal-Rausch-Verhältnis des empfangenen Signals maximiert wird. Sie kann empirisch festgestellt werden. Die experimentellen Ergebnisse, die weiter unten in Verbindung mit Fig. 3 dargestellt werden, zeigen die Systemleistung, gemessen als SNR des empfangengen Signals, als Funktion der Phase Ψ. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, daß ein definierter Wert der Phase Ψ existiert, der eine gute SNR-Leistung ergibt. Ist die Vorrichtung gemäß Fig. 1 einmal sorgfältig optimiert, stellt sie einen nahezu optimalen Ausgleich zwischen Niedergeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitsmodulation dar. Dabei werden störende Effekte verbleibender Amplitudenmodulation, verursacht durch die Niedergeschwindigkeitsmodulation und eine erhöhte Bandbreite, verursacht durch die Hochgeschwindigkeitsmodulation, minimiert.
Zusätzlich zu der Polarisationsmodulation, die dem Signal 103 durch den Polarisationsmodulator 108 aufgeprägt wird, liegt außerdem eine Netto- oder Überschußphasenmodulation vor, die durch den Mittelwert der Phasenwinkel Φx und Φy gegeben ist. In dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird diese mittlere Phasenmodulation gleich Null angenommen. Wie weiter unten diskutiert, erlauben aber die erfindungsgemäßen Ausführungsformen nach den Fig. 2 und 3 eine von Null verschiedene Überschußphasenmodulation.
Es gibt zwei Kategorien von Phänomenen, die in der Lage sind, die Polarisations- und/oder Phasenmodulation in eine Amplitudenmodulation umzuwandeln, nämlich solche, die von der Polarisation abhängig sind und solche, die von der Polarisation unabhängig sind. Als Beispiel für polarisationsabhängige Phänomene seien polarisationsabhängige Verluste (polarization dependent loss "PDL") in dem Übertragungsmedium genannt und als solche können sie mit der Zeit fluktuieren, was ein zusätzliches Signalfading verursacht. Als Beispiel für polarisationsunabhängige Phänomene sei die chromatische Dispersion und/oder ein nichtlinearer Brechungsindex der Übertragungsfaser genannt, die als solche nicht mit der Zeit fluktuieren können. Wie im folgenden beschrieben, trägt die Amplitudenmodulation, die durch eine Polarisationsmodulation mit Bitrate erzeugt wird, nicht signifikant zum Signalfading bei.
Wenn ein polarisationszerhacktes Signal auf ein Element mit PDL trifft, kann es zu Amplitudenmodulation der Modulationsfrequenz Ω und deren Harmonischen (d. h. 2Ω, 3Ω, ...) kommen. Das Ausmaß der Amplitudenmodulation und deren Phasenbeziehung in bezug auf die Phase der Polarisationsmodulation hängt im allgemeinen von der Orientierung der Verlustachse des PDL-Elementes relativ zur Polarisationsmodulationsachse ab. Das Ausmaß der auftreten Amplitudenmodulation ändert sich mit der Zeit, da sich der Polarisationszustand des optischen Signals mit der Zeit ändert. Wie dem Fachmann bekannt ist, weisen typische faseroptische Empfänger eine elektrische Bandbreite von etwa 60% der Datenrate auf. Daher kann einiges der mit Bitrate auftretender Amplitudenmodulation den Empfänger bis zum logischen Entscheidungsschaltkreis durchlaufen und die BER beeinflussen. Die BER bleibt jedoch unbeeinflußt von einer Amplitudenmodulation, die bei Harmonischen der Bitrate mit einer Frequenz von 2Ω oder höher auftritt, da diese Harmonischen von dem Empfänger abgeblockt werden. Anhand einer Analyse der Bildung von Amplitudenmodulationen durch Wechselwirkung zwischen dem hin und her laufenden SOP und den PDL-Elementen kann gezeigt werden, daß die Mehrzahl der Amplitudenmodulationen bei Harmonischen der Modulationsfrequenz (d. h. 29 oder höher) auftreten und nicht bei der fundamentalen Modulationsfrequenz Ω. Daher trägt, wie oben bereits bemerkt, die Amplitudenmodulation, die durch Polarisationsmodulation bei Bitrate erzeugt wird, nicht signifikant zum Signalfading bei, einen geeignet designten Empfänger vorausgesetzt. Die Amplitudenmodulation, die durch Umwandlung einer Polarisations- und/oder Phasenmodulation als Ergebnis der chromatischen Dispersion und/oder des nicht linearen Brechungsindexes der optischen Faser auftritt, kann vorteilhaft nutzbar sein, wenn die Polarisationsmodulation bei Bitrate durchgeführt wird.
Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung, bei der ein optischer Phasenmodulator 211 den Datenmodulator 202 mit dem Polarisationsmodulator 208 koppelt. Der Taktgeber 206 steuert den Polarisationsmodulator 208, wie in Fig. 1, ebenso wie den optischen Phasenmodulator 214 über variable, elektrische Laufzeitketten 210 und 212 an. Wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 umfaßt die Erfindung die Benutzung jeder geeigneten Form von Laufzeitketten, wie beispielsweise Phasenshifter. In diesem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel umfaßt die Polarisationsmodulation, die dem optischen Signal 203 aufgeprägt wird, zwei verschiedene und voneinander unabhängige Phasen: Eine Phase Ψ&sub2;, die mit dem Polarisationsmodulator 208 in Zusammenhang steht, und eine Phase Ψ&sub1;, die mit dem optischen Phasenmodulator 214 in Zusammenhang steht. Die Phasenwinkel Φx und Φy des optischen Signals 205, das von dem Polarisationsmodulator 208 ausgegeben wird, werden damit:
Φx(t) = γx + axcos(Ωt + Ψ&sub1;) + bcos(Ωt + Ψ&sub2;) (5)
Φy(t) = γy + aycos(Ωt + Ψ&sub1;) + bcos(Ωt + Ψ&sub2;)
Wie die Gleichungen (5) und (6) andeuten, prägt der optische Phasenmodulator 214 sowohl der x- wie auch der y-Komponente des optischen Signals 203 dieselbe Phasenmodulation auf. Entsprechend moduliert der optische Phasenmodulator 214 die optische Phase des Signals 203, ohne die Polarisation des optischen Signals zu modulieren. Der Grund dafür, daß der optische Phasenmodulator 214 die Polarisation nicht moduliert, liegt darin, daß die Polarisationmodulation des optischen Signals proportional der Differenz der Phasen Φx und Φy ist und diese Differenz durch den optischen Phasenmodulator nicht beeinflußt wird, da er sowohl Φx als auch Φy jeweils um den gleichen Betrag moduliert. Durch Einführung der Phase Ψ&sub2; als zusätzlichen, selektiv einstellbaren Parameter, können verschiedene Amplitudenfehler reduziert werden, die ihrerseits die Leistung beeinflussen, wenn ein non-return-to-zero- (NRZ-)Modulationsformat benutzt wird. Diese Amplitudenfehler können durch eine Vielzahl von Faktoren, einschließlich Verstärkerrauschen, chromatische Dispersion und Faser- Nichtlinearitäten verursacht werden. Wie oben bereits bemerkt, kann die durch die aufgrund einer Wechselwirkung zwischen dem Signal und der chromatischen Dispersion und dem nichtlinearen Brechungsindex der Faser erzeugte Umwandlung der Polarisations- und Phasenmodulation hervorgerufene Amplitudenmodulation vorteilhaft genutzt werden, wenn die Phase der Amplitudenmodulation in bezug auf die Daten geeignet eingestellt ist. Eine grafische Methode zur Auswertung des Einflusses der Beeinträchtigungen eines vom Rauschen verschiedenen Signals ist dem Fachmann als Augendiagramm bekannt. Die erzeugte Amplitudenmodulation kann das Auge der empfangenen Daten "öffnen" und das durch amplitudenartige Fehler bedingte "Schließen" des Auges kompensieren. Bei geeigneter Einstellung der Phase Ψ&sub2; kann das Öffnen des Auges verbessert werden. Während des Betriebs wird die Phase Ψ&sub2; vermittels des Phasenshifters 212 eingeregelt, bis das SNR des empfangenen Signals optimiert ist.
In Fig. 3 sind die Funktionen des Phasenmodulators 214 und des Polarisationsmodulators 208, wie in Fig. 2 gezeigt, in einer einzigen Einheit 308 inkorporiert. In diesem Fall wird ein einzelner Phasenshifter 310 benutzt, um sowohl die Polarisationsmodulation als auch die optische Phasenmodulation zu variieren. In diesem Fall ist die Polarisationsmodulation gegeben durch die Differenz der Winkel Φ&sub1;-Φ&sub2; und wird auf einen geringen Polarisationsgrad eingestellt. Die Überschußphasenmodulation ist gegeben durch den Mittelwert der beiden Winkel (Φ&sub1;+Φ&sub2;)/2. Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform der Erfindung ist ähnlich der in Fig. 2 gezeigten mit Ψ&sub1; = Ψ&sub2;.
Fig. 4 zeigt das Ergebnis eines Experimentes, das mit einer Anordnung gemäß Fig. 3 durchgeführt wurde. Der Übertragungsweg, bei dem umlaufende Schleifen verwendet wurden, erstreckte sich über 6.300 km und verwendete eine Bitrate von 2,5 Gbits/sec mit einer mittleren Einspeiseleistung von 2,5 dBm. Die Abbildung zeigt den resultierenden Q-Faktor (d. h. das elektrische SNR) als Funktion der Phase Ψ. Die Daten deuten darauf hin, daß eine gute SNR-Leistung erreicht werden kann, indem für die Phase Ψ ein geeigneter Wert gewählt wird.
Fig. 5 ist ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Übertragunssystems, das einen Sender, einen Empfänger, einen Übertragungsweg und einen telemetrischen Übertragungsweg beinhaltet. Gezeigt sind der Sender 400, der phasengesteuerte Polarisationsmodulator 402, der die Eigenschaften der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Anordnung verkörpert, ein Übertragungsmedium 404 und ein telemetrischer Übertragungsweg 406, der den Empfänger 408 mit dem Sender 400 verbindet, um eine Eigenschaft des empfangenen Signals, wie beispielsweise dessen SNR oder den Q-Faktor zurückzumelden. Das Übertragungsmedium 404 ist, zum Zwecke dieses Beispiels, jedoch ohne Beschränkung der Erfindung, eine Kette von optischen Verstärkern und optischen Single-Mode-Fasern. Diese Elemente sind im Stand der Technik wohl bekannt.
Der Sender 400 erzeugt ein optisches Informationssignal, dessen Polarisation durch den phasengesteuerten Polarisationsmodulator 402, wie oben beschrieben, moduliert wird. Das resultierende polarisationsmodulierte Signal läuft durch das Transmissionsmedium 404 und dann in den Empfänger 408. Im Empfänger wird der Q-Faktor als Indikator für die Übertragungsleistung gemessen. Der Wert des Q-Faktors wird über den telemetrischen Übertragungsweg 406 an den Polarisationsmodulator 402 zurückgesendet. Der Fachmann erkennt, daß es in manchen Anwendungen wünschenswert ist, den telemetrischen Übertragungsweg 406 als Teil desselben Übertragungssystems auszubilden, wie beispielsweise als Überhangbits in einem SONET-Rahmen, als Dienstleistungskanal oder als Übertragung auf einen anderen Kanal wie zum Beispiel einer besonderen Telefonleitung. Der Wert des Q-Faktors wird empfangen und von einem logischen Element, das beispielsweise innerhalb des Polarisationsmodulators 402 angeordnet ist, verarbeitet. Das logische Element steuert die Phasenmodulation, die dem Signal durch den Phasenmodulator 402 gemäß den Gleichungen (5) und (6), wie oben beschrieben, aufgeprägt wird, um den empfangenen Q-Faktor zu maximieren. Insbesondere kann das logische Element beispielsweise die Werte von ax, ay, Ψ&sub1;, Ψ&sub2; und/oder b steuern.

Claims

1. Vorrichtung zur Modulation der Polarisation eines optischen Signals, umfassend:

einen Polarisationsmodulator, der ein optisches Signal einer optischen Signalquelle, auf welches Daten mit einer vorgegebenen Rate aufmoduliert wurden, empfängt und der der zyklischen Modulation des optischen Signals dient sowie

einen Taktgeber zur Erzeugung eines Taktgebersignals, der mit dem Polarisationsmodulator gekoppelt ist, wobei besagtes Taktgebersignal eine vorgegebene Frequenz hat, die die Frequenz des Modulationszyklusses des Polarisationsmodulators bestimmt und wobei besagte Frequenz des Taktgebers mit besagter, vorgegebener Rate gleich und mit dieser phasengekoppelt ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Polarisationsmodulator den Zustand der Polarisation des optischen Signals moduliert, indem er die Polarisation des optischen Signals entlang wenigstens eines Bereiches einer Poincaré-Sphäre folgen läßt, derart, daß ein Mittelwert des Polarisationszustandes über einen Polarisationsmodulationszyklus im wesentlichen gleich Null ist.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Polarisationsmodulator den Zustand der Polarisation des optischen Signals bei besagter, vorgegebener Frequenz mit einer bestimmten Phase moduliert und daß weiter eine variable elektrische Laufzeitkette umfaßt ist, die besagten Taktgeber mit besagtem Polarisationsmodulator zur selektiven Variation der bestimmten Phase koppelt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, weiter umfassend einen optischen Phasenmodulator, der die optische Signalquelle mit dem Polarisationsmodulator koppelt, wobei besagter optischer Phasenmodulator das optische Signal mit einer optischen Phasenmodulation versieht, im wesentlichen ohne dem optischen Signal dabei eine Polarisationsmodulation aufzuprägen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei besagte variable elektrische Laufzeitkette besagten Taktgeber mit besagtem optischen Phasenmodulator derart koppelt, daß die Phase besagter, durch den optischen Phasenmodulator erzeugter optischer Phasenmodulation im wesentlichen gleich der bestimmten Phase ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei besagter Taktgeber mit besagtem optischen Phasenmodulator derart gekoppelt ist, daß besagter optischer Phasenmodulator eine optische Phasenmodulation bei einer Frequenz erzeugt, die gleich der vorbestimmten Frequenz und mit dieser phasengekoppelt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei besagte variable, elektrische Laufzeitkette ein Phasenschieber ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, weiter umfassend eine zweite variable, elektrische Laufzeitkette, die besagten Taktgeber mit besagtem optischen Phasenmodulator koppelt, um selektiv die Phase besagter, durch den optischen Phasenmodulator erzeugter optischer Phasenmodulation zu variieren.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei besagte zweite variable, elektrische Laufzeitkette ein Phasenschieber ist.

9. Vorrichtung zur Übertragung eines optischen Signals, umfassend:

eine optische Signalquelle zur Erzeugung eines optischen Signals, auf welches Daten bei einer vorbestimmten Raten aufmoduliert wurden sowie

eine Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei besagter Polarisationsmodulator mit besagter Signalquelle gekoppelt ist, um die Polarisation besagten optischen Signals derart zu modulieren, daß ein Mittelwert des Polarisationszustandes über einen Polarisationsmodulationszyklus im wesentlichen gleich Null ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die optische Signalquelle einen optischen Dauerstrich-Signalgenerator und eine Datenquelle umfaßt, wobei besagter Taktgeber mit besagter Datenquelle gekoppelt ist, um die vorgegebene Frequenz festzulegen, mit welcher Daten auf das optische Signal aufmoduliert werden.

11. Verfahren zur Verarbeitung eines optischen Signals, auf welches Daten mit einer vorbestimmten Rate aufgeprägt wurden, umfassend

einen Schritt zur zyklischen Modulation des Polarisationszustandes des optischen Signals bei einer Frequenz, die gleich der vorbestimmten Rate und mit dieser phasengekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß

ein Mittelwert des Polarisationszustandes über jeden Polarisationsmodulationszyklus im wesentlichen gleich Null ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, weiter umfassend einen Schritt zur Variation der Phase der auf das optische Signal aufgeprägten Polarisationmodulation.

13. Verfahren nach Anspruch 11, weiter umfassend einen Schritt zur Phasenmodulation des optischen Signals, wobei dem optischen Signal im wesentlichen keine Polarisationsmodulation aufgeprägt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt zur Phasenmodulation des optischen Signals einen Schritt zur Phasenmodulation des optischen Signals bei einer Frequenz umfaßt, die gleich besagter, vorgegebener Frequenz ist, mit welcher die Daten aufmoduliert werden.

15. Verfahren zur Übertragung eines optischen Signals, umfassend folgende Schritte:

Erzeugung eines optischen Signals, auf welches Daten mit einer vorbestimmten Rate aufmoduliert werden und

Verarbeitung besagten Signals gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14.

16. Übertragungssystem, umfassend eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10,

einen optischen Übertragungsweg, der mit einem Ausgang des Polarisationsmodulators gekoppelt ist und

einen Empfänger, der mit dem optischen Übertragungsweg gekoppelt ist.

17. Übertragungssystem nach Anspruch 16, weiter umfassend

Mittel zum Messen einer vorbestimmten Eigenschaft eines optischen Signals, welches von dem Verstärker empfangen wird,

Mittel zur Übertragung der vorbestimmten Eigenschaft an den Polarisationsmodulator und

Mittel zur selektiven Variation der Phase der dem optischen Signal aufgeprägten Polarisationsmodulation, um den Wert der vorbestimmten Eigenschaft zu optimieren.

18. Übertragungssystem gemäß Anspruch 17, weiter umfassend:

einen optischen Phasenmodulator, der die optische Signalquelle mit dem Polarisationsmodulator koppelt, wobei besagter optischer Phasenmodulator das optische Signal mit einer optischen Phasenmodulation versieht, im wesentlichen ohne dem optischen Signal eine Polarisationsmodulation aufzuprägen.

19. Übertragungssystem nach Anspruch 18, weiter umfassend:

Mittel zum selektiven Variieren der Phase besagter, durch den optischen Phasenmodulator erzeugter optischer Phasenmodulation, um den Wert der vorbestimmten Eigenschaft weiter zu optimieren.

20. Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei besagte, vorbestimmte Eigenschaft das Signal- Rausch-Verhältnis des vom Empfänger empfangenen optischen Signals ist.

21. Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei besagte, vorbestimmte Eigenschaft der Q-Faktor des vom Empfänger empfangenen optischen Signals ist.