DE69529392T2 - Polarisationsdiversitätsdetektion von optischen Signalen durch ein Polarisationsmoden dispersives Medium - Google Patents
Polarisationsdiversitätsdetektion von optischen Signalen durch ein Polarisationsmoden dispersives MediumInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Verbesserungen bei Lichtwellenkommunikationssystemen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Techniken zum Erfassen von optischen Signalen, die über ein Medium übertragen werden, wie etwa einen Einmodenlichtwellenleiter, der eine Polarisationsmodendispersion (PMD) aufweist.
- Bei Lichtwellenkommunikationssystemen, die Lichtwellenleiter als Übertragungsmedium verwenden, stellt die Polarisationsmodendispersion (PMD) oftmals ein erhebliches Hindernis dar, wenn man höhere Datenraten und/oder größere Übertragungsentfernungen ohne Repeater erzielen möchte. PMD bezieht sich allgemein auf Veränderungen der Verzögerungszeit eines optischen Signals durch das Medium als Funktion der Signalpolarisation, was im empfangenen Signal eine zufällig variierende Impulsbreitenverzerrung verursachen kann. In einem Lichtwellenleiter kommt es zu PMD, da ein Faserkern üblicherweise nicht perfekt symmetrisch ist, weshalb sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Signals mit einer Polarisation, wie etwa einer s-Polarisation, sich von der Ausbreitung bei einer anderen Polarisation, wie etwa einer p-Polarisation, unterscheiden kann. Bei einer Einmodenfaser existiert allgemein bei jeder Signalwellenlänge ein Paar orthononaler Eingangspolarisationszustände, die als die Hauptpolarisationszustände (PSPs) in der Faser bezeichnet werden, für die die entsprechenden Polarisationszustände am Ausgang der Faser orthogonal und in der ersten Ordnung von der Wellenlänge unabhängig sind. Siehe beispielsweise C. D. Poole und R. E. Wagner, "Phenomenological Approach to Polarization Dispersion in Long Single-Mode Fibres" Electronics Letters, Band 22, S. 1029-1030, September 1986. Wenn breitbandfrequenzabhängige Effekte wie etwa die chromatische Faserdispersion nicht berücksichtigt werden, ist ein durch die Faser in einem der Faser-PSP übertragenes optisches Signal in einer Annäherung erster Ordnung allgemein am Empfänger unverzerrt, weist aber je nach dem PSP, in dem es übertragen wurde, eine andere Zeitverzögerung auf. Ein optisches Signal mit einem willkürlichen Polarisationszustand (SOP) kann als eine Summe von Signalen in jedem Faser-PSP ausgedrückt werden, weshalb das Signal, wenn es durch die Faser empfangen wird, als eine Kombination aus zwei orthogonal polarisierten Signalen mit verschiedenen Zeitverzögerungen gekennzeichnet werden kann. Da die Faser-PSPs und entsprechende Zeitverzögerungen in der Regel als Funktion beispielsweise der Temperatur und Positionsänderungen oder anderer Bewegungen der Faser variieren, weist das empfangene Signal eine mit der Zeit variierende Verzerrung auf. Die Tatsache, daß sich die PMD-induzierte Verzerrung in einer Einmodenfaser zeigt, ist von besonderem Anliegen, da diese Faserart in der existierenden oder "eingebetteten" Lichtwellenleiterinfrastruktur auf der ganzen Welt weit verbreitet ist.
- Eine bekannte Technik zum Begrenzen der PMD-induzierten Verzerrung in einem erfaßten Signal ist in US-A- 5,311,346 beschrieben. Eine Ausführungsform dieser beispielhaften Technik verwendet eine Polarisationssteuerung, um die Polarisation eines optischen Signals entweder am Eingang oder am Ausgang einer Faserlänge einzustellen. Die Signalpolarisation wird so eingestellt, daß ein Leistungsmaß der empfangenen Signalqualität optimiert ist. Zu beispielhaften Maßen für die Signalqualität, die verwendet werden, zählen die Bitfehlerrate (BER), das Signal-Rausch-Verhältnis (SMR) und die Empfangssignal-Augenöffnung. Obwohl dieses System die PMD-induzierte Verzerrung erheblich reduziert, wird möglicherweise zum Messen der Empfangssignalqualität in bestimmten Ausführungsformen eine erhebliche Anzahl zusätzlicher Komponenten benötigt.
- Eine weitere Technik zum Reduzieren der PMD-induzierten Verzerrung, die in M. Yoshimura et al., "Polarization Mode Dispersion Equalization", Technical Digest, Fifth Optoelectronics Conference (OEC '94), Referat 14E-12, Juli 1994, beschrieben wird, enthält eine PMD- Ausgleichsschaltung, die von einem Fehlersignal angetrieben wird. Das Fehlersignal wird als die Differenz zwischen einem erfaßten optischen Signal und einer vom erfaßten Signal abgeleiteten Referenzwellenform erzeugt. Bei dieser Technik wird eine Ausgleichsschaltung verwendet, die eine Reihe verschiedener Phasenschieber und variabler TE/TM- Wandler enthält, damit als Reaktion auf das Fehlersignal das optische Signal geeignet eingestellt wird, weshalb die Technik kompliziert, in ihrer Implementierung teuer und gegenüber Faktoren, die mit der PMD-induzierten Verzerrung nicht zusammenhängen, überempfindlich ist, einschließlich beispielsweise chromatischer Dispersion. Weitere Techniken werden beispielsweise beschrieben in T. Okoshi et al., "New Polarization-Control Scheme for Optical Heterodyne Receiver Using Two Faraday Rotators", Electronics Letters, Band 21, Nr. 18, S. 787-788, August 1985, und F. Heismann et al., "Automatic Polarization Demultiplexer for Polarization-Multiplexed Transmission Systems", Electronics Letters, Band 29, Nr. 22, S. 1965-1966, Oktober 1993. Diese Techniken zielen allgemein darauf ab, die Eingangssignalpolarisierung derart zu variieren, daß der erfaßte Signalleistungspegel in einem bestimmten Polarisationszustand maximiert ist. Da mit PMD nicht verwandte Faktoren möglicherweise den erfaßten Signalleistungspegel verändern können, sind diese und andere bisherige Techniken möglicherweise nicht in der Lage, eine PMD- induzierte Verzerrung adäquat zu kompensieren.
- Wie aus dem oben Gesagten hervorgeht, existiert ein Bedarf nach einer verbesserten Erfassung optischer Signale, die über einen Einmodenlichtwellenleiter und andere die Polarisationsmode dispergierende Übertragungsmedien empfangen werden.
- EP-A-0 403 991 beschreibt die optische Verteilung analoger und digitaler Signale unter Verwendung optischer Modulatoren mit komplementären Ausgängen. Bei dem beschriebenen Ansatz werden Modulatoren mit Paaren komplementärer Ausgänge verwendet, so daß optische Energie nicht vergeudet wird, sondern vielmehr gemäß dem modulierenden Signal von einem Ausgang auf den anderen übertragen wird. Unter Verwendung eines symmetrischen Empfängers in Verbindung mit diesem Ansatz löschen Common-Mode-Fehlersignale das Signal- Rausch-Verhältnis des Systems zunehmend aus.
- US-A-4, 723, 315 beschreibt eine polarisationsanpassende Mischstufe. Es adressiert ein Verfahren zum Mischen von Licht von einer Signalguelle mit Licht von einem Überlagerungsoszillator zur Heterodyne- oder Homodyne- Erfassung unter Verwendung differentieller Erfassungstechniken. Ankommendes Licht wird ungeachtet seiner Polarisation an die Polarisation des Überlagerungsoszillators angepaßt. Es wird eine Sequenz aus drei Polarisationsstrahlteilern verwendet.
- Eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß der Erfindung sind wie in den unabhängigen Ansprüchen dargelegt.
- Bevorzugte Formen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
- Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung und ein Verfahren bereit, um Signale zu erfassen, die durch ein optisches Übertragungsmedium übertragen werden, das polarisationsabhängige Übertragungseigenschaften zeigt. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein von einem faseroptischen Übertragungsmedium empfangenes optisches Signal durch einen Polarisationsstrahlteiler (PBS) in eine erste und zweite Polarisationskomponente aufgeteilt. Mit der ersten bzw. zweiten Polarisationskomponente werden ein erstes und ein zweites Taktsignal wiederhergestellt. Eine Phasendifferenz zwischen dem ersten und zweiten Taktsignal wird gemessen und dazu verwendet, ein Steuersignal zu liefern, das sich zum Antreiben einer Polarisationssteuerung eignet, die im optischen Signalweg vor dem PBS angeordnet ist. Die Polarisation des Eingangssignals wird so eingestellt, daß beispielsweise die Phasendifferenz zwischen den beiden Taktsignalen maximiert ist, wodurch die beiden Polarisationskomponenten kontinuierlich auf die PSPs des empfangenen optischen Signals ausgerichtet werden. Das Phasendifferenzsteuersignal kann auch dazu verwendet werden, ein variables Verzögerungselement einzustellen, um die Phasen von zwei erfaßten elektrischen Signalen auszurichten, die aus der ersten und zweiten Polarisationskomponente erzeugt wurden, bevor die elektrischen Signale in einem Signalvereiniger vereinigt werden, damit man ein PMD- kompensiertes elektrisches Ausgangssignal erhält. Bei alternativen Ausführungsformen kann das Phasendifferenzsteuersignal dazu verwendet werden, die optische Phase der ersten und zweiten Polarisationskomponente auszurichten, bevor die Komponenten in einem Polarisationsstrahlvereiniger wiedervereinigt und dann erfaßt werden, damit man ein PMD-kompensiertes elektrisches Ausgangssignal erhält.
- So nutzt die vorliegende Erfindung ein direktes Maß für die Phasendifferenz zwischen zwei Polarisationskomponenten eines empfangenen Signals dazu, die Polarisationskomponenten bezüglich der PSPs des empfangenen Signals derart auszurichten, daß die PMD- induzierte Verzerrung kompensiert ist. Die Phasendifferenz kann beispielsweise zwischen wiedergewonnenen Taktsignalen gemessen werden und ist deshalb allgemein gegenüber Leistungsschwankungen und anderen Signalvariationen, die mit PMD nicht verwandt sind, unempfindlich. Zudem kann die Phasendifferenz mit relativ einfachen und preiswerten Komponenten auf einfache Weise gemessen und gesteuert werden.
- Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Art und Weise, wie die Polarisation eines optischen Signals als Reaktion auf das Steuersignal eingestellt wird. Eine Polarisationssteuerung ist vorgesehen, die in Verbindung mit einer Polarisationsverschiedenheitserfassung oder einer beliebigen einer Reihe anderer optischer Signalverarbeitungstechniken verwendet werden kann. Die Polarisationssteuerung kann ein Faraday- Rotatorelement mit beispielsweise einer oder mehreren aktiven Granatschichten enthalten, die eine im wesentlichen lineare Polarisationsrotation als Funktion eines Magnetfelds liefern. Ein optisches Koppelmittel mit einer niedrigen numerischen Apertur wird dazu verwendet, das optische Signal aus dem Rotatorelement auszukoppeln, so daß die Empfindlichkeit gegenüber Strahlstreuung wesentlich reduziert ist. Die Polarisationssteuerung kann mit einer feststehenden Viertelwellenplatte (QWP) verwendet werden, um die Elliptizität eines optischen Strahls einzustellen, und um in Kombination mit einer zusätzlichen Steuerung für eine im wesentlichen vollständige Abdeckung der Poincaré-Kugel zu sorgen. Die Polarisationssteuerung der vorliegenden Erfindung kann somit ohne weiteres so konfiguriert werden, daß sowohl geringe Kurzzeit- Empfangssignalpolarisationsvariationen wie auch größere Langzeitvariationen berücksichtigt werden.
- Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf das Kompensieren von Variationen beim optischen Signalverlust in einer Polarisationssteuerung. Ein Teil eines optischen Signals am Steuerungsausgang wird erfaßt und in einer Rückkoppelsteuerschleife dazu verwendet, den Leistungspegel einer das optische Signal erzeugenden Quelle einzustellen. Diese Polarisationssteuerungsverlustkompensation kann in einer Vielfalt unterschiedlicher optischer Anwendungen eingesetzt werden.
- Die oben erörterten Merkmale sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich unter Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen.
- Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Polarisationsverschiedenheitserfassungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung.
- Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Polarisationsverschiedenheitserfassungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung.
- Fig. 3 ist eine Ansicht einer beispielhaften Polarisationssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung, die sich zur Verwendung in den Schaltungen der Fig. 1 und 2 eignet.
- Fig. 4A und 4B sind ausführliche Ansichten eines Teils der beispielhaften Polarisationssteuerung von Fig. 3 von oben bzw. von der Seite.
- Fig. 5 ist ein Blockschaltbild eines beispielhaften optischen Systems, das die PMD-Kompensation gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
- Fig. 6 ist ein Blockschaltbild eines beispielhaften optischen Systems, bei dem der Signalverlust durch eine Polarisationssteuerung mit Hilfe einer Rückkoppelsteuerschaltung kompensiert wird.
- Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Polarisationsverschiedenheitserfassungsschaltung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein empfangenes optisches Signal wird beim Durchtritt durch eine Länge eines Einmodenlichtwellenleiters 15 durch Polarisationsmodendispersion (PMD) verzerrt. Das optische Signal kann als die Summe aus zwei Signalen mit zwei verschiedenen Polarisationszuständen ausgedrückt werden. Diese beiden Polarisationszustände werden als die Hauptpolarisationszustände (PSPs) des empfangenen optischen Signals bezeichnet. Jeder PSP kann als ein separater Signalimpuls ξ angesehen werden, der eine durch die PMD des Lichtwellenleiters 15 bestimmte Verzögerung zeigt. Ein erster Impuls entspricht einem PSP und ein zweiter Impuls ψ entspricht einem zweiten PSP. Die Faser-PMD führt dazu, daß der Impuls ξ vor dem Impuls ψ ankommt, die qualitativ am optischen Signaleingang der Verschiedenheitserfassungsschaltung 10 gezeigt ist.
- Die Schaltung 10 verwendet Polarisationssteuerungen 12, 14, um die Polarisation des empfangenen optischen Signals kontinuierlich auszurichten, damit die PMD- induzierte Verzerrung kompensiert wird. Die Polarisationssteuerung 12 kann beispielsweise elektromechanisch gesteuerte Halbwellen- und Viertelwellenplatten mit mäßig langsamen Rotationsgeschwindigkeiten in der Größenordnung von etwa π Radian/Sekunde und mit im wesentlichen unbegrenzter maximaler Rotationsfähigkeit verwenden. Die Polarisationssteuerung 14 kann beispielsweise einen Faraday-Rotator enthalten, in dem die Polarisation des optischen Signals elektrooptisch gedreht wird, indem ein Magnetfeld auf eine unten ausführlich zu beschreibende Weise gesteuert wird. Die Polarisationssteuerung 14 weist eine relativ schnelle Rotationsgeschwindigkeit von beispielsweise über etwa 100 π Radian/s auf, aber eine maximale Rotationsfähigkeit, die auf einen finiten Wert von beispielsweise etwa 3 π Radian begrenzt ist. Obwohl die Steuerungen in Fig. 1 als separate Steuerungen gezeigt sind, ist zu verstehen, daß die Steuerungen 12, 14 in alternativen Ausführungsformen zu einer einzigen Einrichtung vereinigt werden könnten.
- Es könnten alternative Anordnungen aus Polarisationssteuerungen mit anderen Rotationsgeschwindigkeiten und/oder maximalen Rotationen verwendet werden, einschließlich derer, die in US-A-5,327,511 beschrieben werden. Weitere geeignete Polarisationssteuerungen werden beispielsweise beschrieben in F. Heismann und M. Whalen, "Broadband Reset-Free Automatic Polarization Controller", Electronics Letters, Band 27, Nr. 4, S. 377-379, Februar 1991; F. Heismann et al., "Polarization-Independent Photonic Switching System Using Fast Automatic Polarization Controllers", IEEE Phot. Tech. Letters, Band 5, Nr. 11, S. 1341-1343, November 1993; F. Heismann und M. Whalen, "Fast Automatic Polarization Control System", IEEE Phot. Tech. Letters, Band 4, Nr. 5, S. 503-505, Mai 1992; F. Heismann, "Analysis of a Reset-Free Polarization Controller for Fast Automatic Polarization Stabilization in Fiber-Optic Transmission Systems", Journal of Lightwave Tech., Band 12, Nr. 4, S. 690-699, April 1994; und R. Wolfe und R. A. Lieberman, "Fiber Optic Magnetic Field Sensor Based on Domain Wall Motion in Garnet Film Waveguides", Appl. Phys. Lett., Band 58, Nr. 16, S. 1733-1735, April 1991.
- Die Polarisationssteuerungen 12, 14 richten die PSPs des empfangenen optischen Signals auf die Polarisationsachsen eines Polarisationsstrahlteilers (PBS) 16 aus. Das transversal-elektrische (TE) und das transversal-magnetische (TM) Polarisationsausgangssignal des PBS 16 werden deshalb jeweils im wesentlichen einem der PSPs des empfangenen optischen Signals entsprechen. Der PBS 16 teilt das empfangene optische Signal in eine erste und eine zweite Polarisationskomponente auf. Die erste und zweite Polarisationskomponente werden Empfängern 18 bzw. 20 zugeführt. Die Empfänger 18, 20 erzeugen auf eine in der Technik wohlbekannte Weise Taktsignale CLK1 und CLK2 aus der ersten bzw. zweiter Polarisationskomponente des empfangenen optischen Signals. Geeignete Empfänger, die bei einer Datenrate von etwa 10 Gbit/s arbeiten, werden beispielsweise beschrieben in C. D. Chen et al., "10 Gb/s Prototype System Performance in Field Experiment", Fifth Optoelectronics Conference (OEC '94) Technical Digest), Referat 15C1-2, Juli 1994 und C. D. Chen et al., "A Field Demonstration of 10 Gb/s - 360 km Transmission Through Embedded Standard (non-DSF) Fiber Cables", Optical Fiber Communication (OFC '94) Technical Digest, Referat PD27- 1, S. 124-127, Februar 1994.
- Eine Phasenerfassungsschaltung 22 mißt eine Phasendifferenz Δφ zwischen den Taktsignalen CLK1 und CLK2. Bei dieser Ausführungsform wird die Phasendifferenz Δφ maximiert, indem ein der Phasendifferenz entsprechendes Steuersignal über eine Leitung 28 den Polarisationssteuerungen 12, 14 zugeführt wird. Durch eine Maximierung der Phasendifferenz zwischen CLK1 und CLK2 wird eine ordnungsgemäße Ausrichtung der ersten und zweiten Polarisationskomponente des PBS-Ausgangssignals auf die PSPs des empfangenen optischen Signals sichergestellt. Wie oben angemerkt, variieren allgemein die PSPs des empfangenen optischen Signals mit der Zeit. Die Einstellung der Polarisationssteuerungen 12, 14 soll im Verlauf der Zeit eine maximale Phasendifferenz zwischen den Polarisationskomponenten beibehalten, wozu es allgemein kommt, wenn die Polarisationskomponenten auf die variierenden PSPs des empfangenen Signals ausgerichtet sind. Unter diesen Bedingungen stellen erfaßte Signale S1 und S2 am Ausgang der Empfänger 18 bzw. 20 unverzerrte Versionen der ursprünglichen Modulationswellenform dar, aber mit einer Phasendifferenz Δφ zwischen ihnen. Bei der Phasenerfassungsschaltung 22 kann es sich um einen Phasendetektor auf der Basis einer Gilbertzelle- Aktivmischstufe, wie etwa den Modellen Nr. IAM-81 oder IAM-82, erhältlich vor Avantek und beschrieben in Avantek Application Note Nr. AN-5013, handeln. Viele andere Phasendetektoren sind in der Technik wohlbekannt und können in der Schaltung 22 verwendet werden. Weiterhin kann in alternativen Ausführungsformen ein Phasendifferenzsteuersignal aus erfaßten Datensignalen anstatt Taktsignalen oder direkt aus den Polarisationskomponenten erzeugt werden. Geeignete Mittel zum Erzeugen derartiger Steuersignale ergeben sich dem Fachmann ohne weiteres.
- Die Phasenerfassungsschaltung 22 stellt auch die Verzögerung zwischen den beiden erfaßten elektrischen Signalen S1 und S2 ein, wobei sie ein variables elektrisches Verzögerungselement 24 verwendet, so daß die Signale S1 und S2 am Eingang eines elektrischen Signalvereinigers 30 in Phase sind. Das variable Verzögerungselement 24 kann beispielsweise eine Stromleitungsdehnvorrichtung sein, die die Länge einer Leitung eines erfaßten Signals als Reaktion auf ein angelegtes Steuersignal verändert. Ein geeignetes variables Verzögerungselement 24 kann einen digitalen koaxialen Phasenschieber, wie etwa Modell Nr. 3752 oder 3753B, erhältlich von Narda, zusammen mit einem Schrittmotor, der dafür ausgelegt ist, die Phasenverschiebung als Reaktion auf das Steuersignal einzustellen, enthalten. Es können auch beliebige einer Reihe wohlbekannter variabler Verzögerungselemente verwendet werden. Der Signalvereiniger 30 vereinigt dann die Signale S1 und S2 und stellt ein kompensiertes erfaßtes Signal bereit, das eine erheblich geringere PMD-induzierte Verzerrung zeigt als ein erfaßtes Signal zeigen würde, das sich aus der direkten Erfassung des empfangenen optischen Signals ergibt. Das kompensierte erfaßte Signal wird dann einer herkömmlichen Entscheidungsschaltung 32 zugeführt.
- Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei dem zum Einkoppeln eines Teils jeder Polarisationskomponente vom PBS 16 in die Empfänger 48, 50 Optokoppler 44, 46 verwendet werden. Die Koppler können so ausgewählt werden, daß sie einen gekoppelten Teil bei einem Leistungspegel etwa 10 dB unter dem Leistungspegel des ungekoppelten Teils liefern. Die Empfänger 48, 50 erzeugen Taktsignale CLK1 und CLK2, die an die Phasenerfassungsschaltung 22 angelegt werden. Die Phasenerfassungsschaltung 22 erzeugt ein der Phasendifferenz zwischen den beiden Taktsignalen entsprechendes Steuersignal. Das Steuersignal wird über eine Leitung 28 an die Polarisationssteuerungen 12, 14 angelegt, damit die Polarisation des empfangenen optischen Signals auf die oben in Verbindung mit Fig. 1 beschriebene Weise eingestellt wird. Das Steuersignal wird auch an einen Steuereingang einer Optikleitungsdehnvorrichtung 52 angelegt. Die Leitungsdehnvorrichtung 52 stellt die Verzögerung zwischen der ersten und zweiten Polarisationskomponente α und β derart ein, daß α und β am Eingang eines Polarisationsstrahlvereinigers 54 in Phase sind. Bei der Leitungsdehnvorrichtung 52 kann es sich beispielsweise um ein Bauelement HD3 Series Optical Delay von JDS FITEL Inc. in Ontario, Kanada, oder um ein anderes geeignetes variables optisches Verzögerungselement handeln. Das Ausgangssignal des Strahlvereinigers 54 ist ein kompensiertes optisches Signal, das wesentlich weniger PMD-induzierte Verzerrung zeigt als das empfangene optische Signal. Das kompensierte optische Signal kann dann einem herkömmlichen Regenerierer 56 zugeführt werden, der optische Detektoren und eine Taktwiederherstellungsschaltung enthalten kann, die sich zum Erzeugen eines Basisbanddatenstroms aus den kompensierten optischen Signal eignet. Etwaige Faserverbindungen zwischen PBS 16 und dem Strahlvereiniger 54 verwenden bevorzugt eine polarisationsbewahrende Faser (PMF).
- Fig. 3 veranschaulicht die beispielhafte Polarisationssteuerung 14 der Fig. 1 und 2 ausführlicher. Die Steuerung 14 ist ein elektrooptischer Faraday-Rotator, der einen Kern 60 enthält, um den die Leitung 28 gewickelt ist. Das Steuersignal, das in Form eines Stroms I von der Phasenerfassungsschaltung 22 durch die Leitung 28 hindurchläuft, erzeugt in der Nähe des Kerns 60 ein Magnetfeld B. Zu anderen Mitteln zum Erzeugen eines Magnetfelds aus dem Steuersignal zählen beispielsweise beliebige einer Reihe verschiedener Konfigurationen aus magnetischen oder unmagnetischen Kernen, Drähten, Solenoiden oder Elektromagneten. Ein Rotatorelement 65 ist innerhalb einer Einmodenfaser 15 in einem zentralen Gebiet, umgeben vom Kern 60, angeordnet. Das Rotatorelement 65 dreht die Polarisation des durch es hindurchlaufenden optischen Signals als Reaktion auf Schwankungen des Magnetfelds B. Damit man die gewünschte schnelle Drehung der Polarisation des empfangenen optischen Signals erhält, nutzt das Rotatorelement 65 den Faraday-Effekt in einem Kristallmaterial. Das Magnetfeld B ist allgemein schwächer als dies erforderlich ist, damit das Kristallmaterial gesättigt wird. Als Materialien für den Faraday-Effekt kann hier eine beliebige Reihe verschiedener Materialien verwendet werden, einschließlich beispielsweise die aktiven Granatmaterialien (YbTbBi)&sub3;Fe&sub5;O&sub1;&sub2; und (BiLuGd)&sub3;Fe&sub5;O&sub1;&sub2;. Außerdem könnten alternative Polarisationssteuerungen eine beliebige Materialart verwenden, die als Reaktion auf ein Steuersignal eine Polarisationsdrehung liefert. Der elektrische Strom I durch die Leitung 28 steuert das Magnetfeld B und somit den Polarisationsdrehwinkel Θ im Rotatorelement 65. Damit man mit einem Magnetfeld minimaler Stärke einen größten Drehwinkel von mindestens 3 π Radian erhält, ist es möglicherweise notwendig, in das Rotatorelement 65 wie unten beschrieben wird einen Stapel aus mehreren Faraday- Effekt-Kristallen aufzunehmen. Der Steuersignalstrom I kann auch dazu verwendet werden, einen geeigneten Treiberstrom zu erzeugen, der beispielsweise an einen die Drehung der Polarisationssteuerung 12 steuernden nichtgezeigten Schrittmotor angelegt wird. Wie oben angemerkt, wird die Polarisationssteuerung 12 derart eingestellt, daß die Polarisationskomponenten am Ausgang des PBS 16 Langzeitschwankungen beim empfangenen optischen Signal PSPs verfolgen. Die Polarisationssteuerung 14 sorgt mit dem Faraday- Rotatorelement 65 für Einstellungen, um schnellere Schwankungen des empfangenen Signals PSPs zu verfolgen.
- Die Fig. 4A und 4B zeigen ausführlicher das Rotatorelement 65 der Polarisationssteuerung 14. Eine Stütze 70 enthält zwei Nuten 71A und 71B, die im wesentlichen colinear verlaufen und Ausrichtgräben für eine Einmodenfaser 15 am Eingang und Ausgang des Rotatorelements 65 bereitstellen. Das optische Signal wird durch kugelförmige kollimierende Linsen 76, 78 kollimiert, die in geätzten Vertiefungen 72 bzw. 74 auf geeignete Weise angeordnet sind. Die kollimierenden Linsen weisen bevorzugt eine geringe numerische Apertur auf, so daß die aus dem Rotatorelement 65 ausgekoppelten Teile des optischen Signals allgemein nicht jene Teile enthalten, wenn überhaupt, die eine übermäßige Streuung aufweisen. Obwohl die Strahlstreuung in erster Linie durch die kollimierende Ausgangslinse 78 reduziert wird, enthält die Ausführungsform der Fig. 4A und 4B auch eine Linse 76 mit geringer numerischer Apertur, um das optische Signal in das Rotatorelement einzukoppeln. Bei einem Ausführungsbeispiel ist eine geeignete Linse mit einer geringen numerischen Apertur eine Linse, die bei einer Signalwellenlänge von etwa 1550 nm einen Ausgabestrahldurchmesser von etwa 300 um erzeugt. Die vorliegende Erfindung liefert eine verbesserte Steuerung der Polarisation, indem sie teilweise einen Faraday-Rotator bereitstellt, der gegenüber der Streuung der optischen Signale, die durch ihn hindurchlaufen, eine reduzierte Empfindlichkeit aufweist. Anstelle der kollimierenden Linsen 76, 78 könnten als Koppelmittel für optische Signale auch andere optische Elemente mit einer niedrigen numerischen Apertur verwendet werden. Die Funktionsweise und Anordnung dieser alternativen optischen Elemente ist dem Fachmann ohne weiteres klar. Das kollimierte optische Signal läuft durch einen Stapel 80 aus Faraday-Effekt-Kristallmaterial, das aus mehreren verschiedenen aktiven Granatschichten 82 besteht. Der Stapel 80 dreht die Eingangssignalpolarisation um einen Winkel Θ, der eine Funktion des Felds B und der Gesamtdicke des aktiven Granatmaterials ist.
- Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist jede der aktiven Granatschichten 82 im Stapel 80 etwa 500 um dick und weist einen Querschnitt von etwa 2,0 mm mal 2,0 mm auf. Die großen Oberflächen der Schichten 82 können mit einer Antireflexbeschichtung (AR-Beschichtung) versehen sein, die sich für die Übertragung optischer Signale bei einer bestimmten Wellenlänge eignet. Es sei angemerkt, daß die Schichten 82 in den Fig. 4A und 4B nicht maßstabsgetreu gezeigt sind. Jede Schicht 82 im beispielhaften Rotatorelement 65 kann so konfiguriert sein, daß sie eine Drehrate von 0,09 Grad/Gauß liefert, die als Funktion des angelegten Magnetfelds B fast konstant ist. Das Sättigungsfeld der Granatschichten beträgt etwa 600 Gauß, und jede Schicht 82 kann bei einem Übertragungsverlust des optischen Signals von etwa 0,2 dB eine Gesamtdrehung von etwa 45º bereitstellen. Es sei angemerkt, daß der Signalverlust durch das Granatmaterial bei bestimmten Ausführungsformen möglicherweise bei geringen Magnetfeldstärken zunimmt, weshalb es möglicherweise erwünscht ist, die Steuerung in einem eingeschränkten Bereich höherer Feldstärken zu betreiben. Unten wird in Verbindung mit Fig. 6 die Verwendung einer Rückkoppelsteuerung beschrieben, um Schwankungen des Signalübertragungsverlusts der Polarisationssteuerung mit dem Magnetfeld zu kompensieren. Außerdem ist anzumerken, daß die Verwendung einer Koppeloptik mit einem Eingang und einem Ausgang mit geringer numerischer Apertur und/oder übermäßigen Entfernungen zwischen der Koppeloptik und dem Rotatorelement möglicherweise den Signalverlust erhöht.
- Die Rotatorelementanordnung der Fig. 3 und 4 kann in einer beliebigen einer Reihe von Polarisationssteueranwendungen verwendet werden. Beispielsweise könnte das Rotatorelement 65 in Verbindung mit einer feststehenden Viertelwellenplatte dazu verwendet werden, die Elliptizität eines optischen Signals einzustellen. Eine feststehende Viertelwellenplatte könnte beispielsweise zwischen dem Stapel 80 und der kollimierenden Ausgabelinse angeordnet werden, wobei eine Montagehalterung oder ein Schlitz in der Stütze 70 verwendet wird. Andere Anordnungen, die zwei Faraday- Rotatorelemente verwenden, eines mit und das andere ohne eine Viertelwellenplatte, könnten dazu verwendet werden, eine im wesentlichen vollständige Bedeckung der Poincaré-Kugel bereitzustellen. Der Fachmann erkennt viele weitere alternative Anordnungen des Rotatorelements 65 und der Polarisationssteuerung 14, die unter Ausnutzung der Lehren der vorliegenden Erfindung konstruiert werden können.
- Fig. 5 zeigt ein System 100, das sich zum Vorführen der Erfassung eines optischen Signals gemäß der vorliegenden Erfindung eignet. Die Verzögerungen in jedem der drei mit CH1, CH2 und CH3 bezeichneten primären optischen Signalwege im System 100 werden zuerst mit einer Länge der aus dem System entfernten Faser 110 mit hoher PMD ausgeglichen. Die drei Kanäle CH1, CH2 und CH3 entsprechen einem gekoppelten Teil eines empfangenen optischen Signals, einer ersten Polarisationskomponente bzw. einer zweiten Polarisationskomponente. Ein Lichtimpulsgenerator 102 arbeitet in diesem Beispiel mit einer Bitrate von etwa 10,0 Gbit/s und liefert entweder ein periodisches 1010- Muster oder eine Pseudozufallsbitfolge der Länge 223-1. Der Impulsgenerator 102 treibt einen optischen 10,0 Gbit/s-Sender 106, der in diesem Beispiel bei einer Wellenlänge von etwa 1552 Nanometern arbeitet. Der optische Sender 106 liefert ein optisches Eingangssignal an eine erste Polarisationssteuerung 108 und dann die Länge aus Einmodenfaser 110 mit hoher PMD. Die Faser 110 mit hoher PMD besteht bei diesem Beispiel aus zwei verschiedenen Abschnitten einer dispersionsverschobenen Faser (DSF) mit einer mittleren PMD von etwa 30 bzw. 35 Picosekunden. Die Polarisationssteuerung 108 steuert die Polarisation des in die Faser 110 mit hoher PMD eingekoppelten optischen Signals, und es kann sich bei ihr beispielsweise um einen Polarisationsrotator vom Typ mit mechanischem Paddel handeln. Das Ausgangssignal der Faser 110 mit hoher PMD ist das empfangene optische Signal. Ein Verstärker 112, der ein erbiumdotierter Faserverstärker (EDFA) sein kann, verstärkt das empfangene optische Signal. Das verstärkte Signal wird durch einen 10 dB-Koppler 120 und ein veränderliches Dämpfungsglied 122 auf einem CH1-Monitor 124 überwacht. Eine zweite Polarisationssteuerung 130 wird verwendet, um die Polarisation des empfangenen optischen Signals zu drehen, bevor es an einen PBS 132 angelegt wird. Der PBS 132 trennt das empfangene optische Signal in zwei orthogonal polarisierte Polarisationskomponenten, die an einen CH2-Monitor 140 bzw. einen CH3-Monitor 142 angelegt werden. Jeder der Monitore 124, 140 und 142 enthält einen Detektor oder Regenerierer zum Wiedergewinnen der im Impulsgenerator 102 erzeugten 10 Gbit/s-Daten. Die Monitore können auch ein Oszilloskop oder andere geeignete Mittel zum Anzeigen des erfaßten Signals enthalten.
- Die auf den Monitoren 140, 142 beobachtete Stärke des erfaßten Signals variiert allgemein in Abhängigkeit von den PSPs des empfangenen Signals, bevor es an den PBS 132 im System 100 angelegt wird. Falls die Polarisationssteuerung 108 so eingestellt ist, daß sie nach Beobachtung auf dem CH1-Monitor 124 eine minimale Verzögerung für das optische Signal liefert, und die Polarisationssteuerung 130 nach Beobachtung auf dem CH2-Monitor 140 so eingestellt ist, daß sie eine maximale erfaßte Signalstärke liefert, wird auf dem CH3-Monitor 142 eine kleinste erfaßte Signalstärke beobachtet. Falls die Polarisationssteuerung 108 so eingestellt ist, daß sie nach Beobachtung auf dem CH1- Monitor 124 eine maximale Verzögerung des optischen Signals liefert, was bei diesem Beispiel zu einer beobachteten Verzögerung von etwa 70 ps führt, und die Polarisationssteuerung 130 gegenüber ihrer vorherigen Einstellung unverändert bleibt, zeigt der CH2-Monitor 140 eine im wesentlichen reduzierte erfaßt Signalstärke und der CH3-Monitor 142 ein erfaßtes Signal maximaler Stärke, das mit dem auf dem CH1- Monitor 124 beobachteten erfaßten Signal im wesentlichen in Phase ist. Diese Ergebnisse zeigen, daß, wenn die Polarisation des eingekoppelten optischen Signals auf einen PSP der Faser 110 mit hoher PMD ausgerichtet ist, das empfangene Signal am Ausgang der Faser 110 eine Verzögerungszeit τ&sub0; + Δτ/2 aufweist, wobei τ&sub0; die Laufzeit des optischen Signals durch die Faser 110 und Δτ die PMD-induzierte Gesamtverzögerungszeit ist. Wenn die Polarisation des optischen Eingangssignals auf den anderen PSP der Faser 110 ausgerichtet ist, weist das empfangene optische Signal eine Verzögerungszeit τ&sub0; - Δτ/2 auf.
- Die Polarisationssteuerungen 108 und 130 können gemäß der vorliegenden Erfindung so eingestellt werden, daß sie gleichzeitig eine optimale erfaßte Signalausgabe auf beiden CH2- und CH3-Monitoren 140, 142 liefern. Falls die Polarisationssteuerung 108 so eingestellt ist, daß sie ein verzerrtes erfaßtes Signal liefert, indem ein optisches Signal mit zwei gegebenen PSPs am Eingang der Faser 110 mit hoher PMD eingekoppelt wird, kann der Polarisationsrotator 130 so eingestellt werden, daß er die maximale Phasendifferenz zwischen den auf dem CH2-Monitor 140 und dem CH3-Monitor 142 beobachteten Ausgangssignalkomponenten liefert. Unter dieser Bedingung beträgt die Verzögerungszeitdifferenz zwischen den beiden erfaßten Signalen etwa 70 ps, und die erfaßten Signale in jedem Ausgangskanal zeigen eine Wellenform, die der der Modulation auf dem ursprünglich eingekoppelten optischen Signal sehr ähnlich ist. Deshalb können die auf den Kanälen CH2 und CH2 überwachten erfaßten Signale kombiniert werden, wobei ein geeigneter Signalvereiniger wie etwa der Vereiniger 30 von Fig. 1 für erfaßte Signale verwendet wird, damit man ein erfaßtes Signal erhält, das im wesentlichen keine PMD-induzierte Verzerrung zeigt. Alternativ können die an den CH2- und den CH3-Monitor angelegten optischen Signale in einem Vereiniger für optische Signale wie etwa einen Polarisationsstrahlvereiniger 54 von Fig. 2 vereinigt und dann beispielsweise im Regenerierer 56 oder einem anderen geeigneten Detektor erfaßt werden. Durch Maximieren der Phasendifferenz zwischen orthogonal polarisierten Komponenten des empfangenen optischen Signals kompensiert die vorliegende Erfindung die ansonsten nachteiligen Effekte von PMD. Ähnliche Ergebnisse werden beobachtet, wenn das System 100 von Fig. 5 mit einem durch eine Pseudozufallsbitsequenz der Länge 223-1 modulierten optischen Signal verwendet wird. Obwohl die durch PMD verursachte Verzerrung in einer derartigen Anordnung in einem auf dem CH1-Monitor 124 beobachteten Augendiagramm des erfaßten Signals ohne weiteres offensichtlich ist, kann man nach einer ordnungsgemäßen Einstellung der Polarisationssteuerung 130 gemäß der vorliegenden Erfindung, um die Polarisationskomponenten am Ausgang des PBS 132 auf die PSPs des empfangenen Signals am Ausgang der Faser 110 mit hoher PMD auszurichten, ein wesentlich verbessertes Augendiagramm beobachten.
- Die vorliegende Erfindung basiert teilweise auf der Entdeckung, daß, obwohl sich der Wert der PMD- induzierten Verzögerungszeit in einer Einmodenfaser bei der optischen Signalwellenlänge zufällig über einen langen Zeitraum wie etwa Wochen oder Monate hinweg verändern kann, seine Schwankung über eine Periode von Sekunden oder Minuten hinweg relativ langsam ist. Diese relative Stabilität der Verzögerungszeit gestattet, daß die Steuerschaltungen die Ausgangs-PSPs des empfangenen Signals bestimmen und die unverzerrten Wellenformen in jeder dieser Ausgangs-PSPs getrennt wiedergewinnt. Durch Wiedervereinigen der beiden Ausgangswellenformen nach entsprechenden Verzögerungen werden dann die Effekte der Faser-PMD im wesentlichen aufgehoben.
- Fig. 6 veranschaulicht ein beispielhaftes System, bei dem Schwankungen des Verlusts im optischen Signal durch eine Polarisationssteuerung, wie etwa die in den Fig. 3 und 4 gezeigte, unter Verwendung einer Rückkoppelsteuerschaltung kompensiert werden. Ein optisches System 200 enthält eine Lichtquelle 205, die ein optisches Signal an eine Polarisationssteuerung 210 liefert. Bei der Quelle 205 kann es sich beispielsweise um eine Laserdiode handeln. Die Polarisationssteuerung 210 stellt die Polarisation des optischen Signals gemäß einem Steuersignal ein, das auf eine Weise ähnlich der, die oben in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben ist, an einen Solenoid 212 angelegt wird. Das optische Signal wird dann an einen Koppler 215 angelegt, bei dem es sich beispielsweise um einen 6 dB- oder einen 10 dB- Koppler handeln kann. Ein Ausgangssignal des Kopplers 205 wird über eine Leitung 217 an einen Detektor 220 angelegt, der das angekoppelte optische Signal in ein als IF bezeichnetes elektrisches Rückkoppelsignal umwandelt. Eine Rückkoppelsteuerschaltung 225 vergleicht das Rückkoppelsignal IF mit einem Referenzsignal IR und erzeugt einen geeigneten Treiberstrom ID für die Lichtquelle 205. Die Rückkoppelsteuerschaltung 225 stellt den Quellentreiberstrom ID derart ein, daß sich aus einem Verlust durch die Polarisationssteuerung 210 ergebende Änderungen bei der erfaßten optischen Signalstärke kompensiert werden, indem der Ausgangssignalpegel der Quelle 205 angehoben oder abgesenkt wird. Dieser Verlust kann wie oben angemerkt eine Funktion der an ein Rotatorelement in der Steuerung angelegten Magnetfeldstärke sein. Dann wird ein kompensiertes optisches Signal über Leitung 230 an andere Systemkomponenten angelegt, die nicht gezeigt sind. Der Fachmann erkennt, daß die Rückkopplungssteuerung des Systems 200 in einer Vielzahl verschiedener Anwendungen eingesetzt werden kann, einschließlich beispielsweise optischen Übertragungssystemen oder Messungen des polarisationsabhängigen Verlusts (PDL), PMD und/oder des Extinktionsverhälnisses.
- Obwohl die obige Beschreibung die Nützlichkeit der vorliegenden Erfindung hauptsächlich in Form der Kompensation für PMD-induzierte Verzerrung in über eine Einmodenfaser übertragenen optischen Signalen veranschaulicht, ist zu verstehen, daß sich die vorliegende Erfindung allgemein zur Verwendung mit einem beliebigen optischen System eignet, das PMD enthält oder auf andere Weise von einer Polarisationsverschiedenheitserfassung profitieren würde. Zudem können die Polarisationssteueraspekte der vorliegenden Erfindung außer bei der Polarisationsverschiedenheitserfassung in vielen Anwendungen zum Einsatz kommen. Viele Variationen können beispielsweise am Übertragungsmedium, der Art, der Anzahl und der Anordnung der Polarisationssteuerungen, die zum Einstellen der Polarisation des optischen Signals verwendet werden, dem Faraday-Rotator, in dem Kern und anderen Elementen einer bestimmten Polarisationssteuerung, den Polarisationsstrahlteilern und -vereinigern, den Signalempfängern, den Phasendetektoren und der Art und der Anordnung anderer optischer und elektrischer Komponenten in den Verschiedenheitserfassungsschaltungen vorgenommen werden. Für den Fachmann ergeben sich diese und andere Alternativen und Variationen bei den gezeigten Anordnungen ohne weiteres.
Claims (19)
1. Vorrichtung (10; 40) zum Erfassen eines über ein
Medium (15) mit polarisationsabhängigen
Übertragungseigenschaften übertragenen optischen Signals,
wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt:
eine Polarisationssteuerung (14), die in einem
optischen Signalweg des optischen Signals
angeordnet ist;
einen Polarisationsstrahlteiler (16), der im
optischen Signalweg hinter der Polarisationssteuerung
angeordnet ist, um das optische Signal in eine
erste Polarisationskomponente und eine zweite
Polarisationskomponente aufzuteilen, und
ein Mittel zum Erzeugen eines Steuersignals und
Zuführen des Steuersignals zu der
Polarisationssteuerung (14) zum Einstellen der Polarisation des
optischen Signals,
dadurch gekennzeichnet, daß
die erste und zweite Polarisationskomponente
allgemein ungleiche relative Stärken aufweisen und
daß
das Steuersignal einer Phasendifferenz zwischen
der ersten und zweiten Polarisationskomponente
(22) entspricht, wobei das Erzeugungsmittel
angeordnet ist, um die Phasendifferenz zwischen
den der ersten und zweiten Polarisationskomponente
überlagerten elektrischen Datenströmen auf eine
Weise zu messen, die unabhängig ist von der
relativen Stärke der ersten und zweiten
Polarisationskomponente.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die
Polarisationssteuerung (14) so angeordnet ist, daß sie
die Polarisation des optischen Signals als
Reaktion auf das aus der Phasendifferenz
abgeleitete Steuersignal so einstellt, daß der erste und
zweite Hauptpolarisationszustand des optischen
Signals jeweils auf die Polarisationen der ersten
und zweiten Polarisationskomponente des
Polarisationsstrahlteilers ausgerichtet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Mittel zum
Erzeugen des Steuersignals weiterhin folgendes
enthält:
einen ersten und zweiten Empfänger (18, 20; 48,
50), die ausgelegt sind, um die erste
beziehungsweise zweite Polarisationskomponente zu
empfangen und um daraus das erste beziehungsweise
zweite Taktsignal zu erzeugen, und
eine Phasenerfassungsschaltung (22), die eine
Mischstufe umfaßt, deren Ausgangssignal ein Maß
für die Phase ist, und die ausgelegt ist, um das
erste und zweite Taktsignal zu empfangen und das
Steuersignal als eine Phasendifferenz zwischen dem
ersten und zweiten Taktsignal zu erzeugen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die
Polarisationssteuerung (14) eine
Polarisationsrotationsgeschwindigkeit von über etwa 100 π Radian
pro Sekunde aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die
Polarisationssteuerung (14) weiterhin folgendes
enthält:
ein Mittel zum Erzeugen eines Magnetfelds, das
entsprechend dem Steuersignal (28) variiert;
ein im Magnetfeld angeordnetes Rotatorelement
(65), durch das mindestens ein Teil des optischen
Signals hindurchtritt, wobei das Rotatorelement
(65) ausgelegt ist, die Polarisation des optischen
Signals gemäß den Variationen des Magnetfelds zu
verstellen, und
ein Mittel zum Auskoppeln des optischen Signals
aus dem Rotatorelement, wobei das Mittel zum
Auskoppeln eine niedrige numerische Apertur aufweist,
so daß ein aus dem Rotatorelement ausgekoppelter
Teil des optischen Signals einen im wesentlichen
ungestreuten Teil des optischen Signals enthält.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das
Rotatorelement eine oder mehrere Schichten (82)
eines aktiven Granatmaterials enthält.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Mittel zum
Auskoppeln des optischen Signals eine
Ausgabekollimierlinse (78) mit einer niedrigen
numerischen Apertur aufweist, die ausgelegt ist,
das optische Signal von einer optischen Faser, die
mindestens einen Teil des optischen Signalwegs
ausmacht, zu empfangen und zu dieser zu
übertragen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin mit einer
zweiten Polarisationssteuerung (12), die im
optischen Weg des optischen Signals vor dem
Polarisationsstrahlteiler angeordnet ist, wobei
die zweite Polarisationssteuerung (12) eine
Polarisationsrotationsgeschwindigkeit in der
Größenordnung von etwa π Radian pro Sekunde
aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die zweite
Polarisationssteuerung (12) eine Halbwellenplatte
und eine Viertelwellenplatte enthält.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin
folgendes enthält:
einen optischen Polarisationsstrahlvereiniger
(54), der ausgelegt ist, um die erste und zweite
Polarisationskomponente zu empfangen und zu
vereinigen, um ein kompensiertes optisches Signal
bereitzustellen, und
ein veränderliches optisches Verzögerungselement
(52), das in einem Signalweg mindestens einer der
Polarisationskomponenten angeordnet ist, um die
Verzögerung einer Polarisationskomponente als
Reaktion auf das Steuersignal so zu verändern, daß
die Polarisationskomponenten an den Eingängen des
Polarisationsstrahlvereinigers im wesentlichen in
Phase gehalten werden.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin
folgendes enthält:
einen ersten und zweiten Empfänger (18, 20), die
ausgelegt sind, um die erste beziehungsweise
zweite Polarisationskomponente zu empfangen und
daraus ein erstes beziehungsweise zweites erfaßtes
Signal zu erzeugen;
einen elektrischen Signalvereiniger (30), der
ausgelegt ist, um das erste und zweite erfaßte
Signal zu empfangen und zu vereinigen, um ein
kompensiertes erfaßtes Signal bereitzustellen, und
ein veränderliches elektrisches
Verzögerungselement (24), das in einem Signalweg mindestens eines
der erfaßten Signale angeordnet ist, um die Phase
des erfaßten Signals als Reaktion auf das
Steuersignal so zu verstellen, daß die erfaßten
Signale an den Eingängen des elektrischen
Signalvereinigers im wesentlichen in Phase gehalten
werden.
12. Verfahren zum Erfassen eines optischen Signals,
mit den folgenden Schritten:
Aufteilen des optischen Signals in eine erste
Polarisationskomponente und eine zweite
Polarisationskomponente,
Erzeugen eines Steuersignals und
Verstellen der Polarisation des optischen Signals
als Reaktion auf das Steuersignal vor dem Trennen
des optischen Signals in eine erste und zweite
Polarisationskomponente,
dadurch gekennzeichnet, daß
die erste und zweite Polarisationskomponente
allgemein eine ungleiche Stärke aufweisen und daß
das Steuersignal einer Phasendifferenz zwischen
der ersten und zweiten Polarisationskomponente
entspricht, wobei der Schritt des Erzeugens eines
Steuersignals das Messen der Phasendifferenz
zwischen der ersten und zweiten
Polarisationskomponente überlagerten elektrischen Datenströmen
auf eine von den relativen Stärken der ersten und
zweiten Polarisationskomponente unabhängige Weise
beinhaltet.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt des
Verstellens der Polarisation das derartige
Verstellen der Polarisation beinhaltet, daß
mindestens eine der Polarisationskomponenten im
wesentlichen auf einen Hauptpolarisationszustand
des optischen Signals ausgerichtet ist.
14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt des
Erzeugens des Steuersignals weiterhin folgendes
beinhaltet:
Erzeugen eines ersten und zweiten Taktsignals aus
der ungleichen ersten beziehungsweise zweiten
Polarisationskomponente und
Erzeugen des Steuersignals als einer
Phasendifferenz zwischen dem ersten und zweiten
Taktsignal.
15. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt des
Verstellens der Polarisation des eingegebenen
optischen Signals den Schritt des Anlegens des
Steuersignals entsprechend der Phasendifferenz an
eine in einem optischen Signalweg des optischen
Signals angeordnete Polarisationssteuerung
beinhaltet.
16. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt des
Verstellens der Polarisation des optischen Signals
weiterhin die folgenden Schritte beinhaltet:
Erzeugen eines Magnetfelds, das entsprechend dem
Steuersignal variiert,
Bereitstellen eines im Magnetfeld angeordneten
Rotatorelements, durch das mindestens ein Teil
eines optischen Signals hindurchgeht, wobei das
Rotatorelement die Polarisation des optischen
Signals entsprechend den Variationen des
Magnetfelds nachstellt, und Auskoppeln des optischen
Signals aus dem Rotatorelement unter Verwendung
eines eine niedrige numerische Apertur
aufweisenden Auskoppelmittels, so daß ein Teil des aus dem
Rotatorelement ausgekoppelten optischen Signals
einen im wesentlichen ungestreuten Teil des
optischen Signals enthält.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt des
Auskoppelns des optischen Signals das
Bereitstellen einer eine niedrige numerische Apertur
aufweisenden Ausgabekollimierlinse beinhaltet, die
ausgelegt ist, das optische Signal von einer
mindestens einen Teil eines Signalwegs des
optischen Signals ausmachenden optischen Faser zu
empfangen und zu dieser zu übertragen.
18. Verfahren nach Anspruch 12, das weiterhin die
folgenden Schritte beinhaltet:
Vereinigen der ersten und zweiten
Polarisationskomponente zur Bereitstellung eines kompensierten
optischen Signals und
Verstellen der Phase mindestens einer der
Polarisationskomponenten des optischen Signals als
Reaktion auf das Steuersignal, so daß die
Polarisationskomponenten vor dem Vereinigen im
wesentlichen in Phase gehalten werden.
19. Verfahren nach Anspruch 12, weiterhin mit den
folgenden Schritten:
Erzeugen eines ersten und zweiten erfaßten Signals
aus der ersten beziehungsweise zweiten
Polarisationskomponente,
Vereinigen des ersten und zweiten erfaßten Signals
zur Bereitstellung eines kompensierten erfaßten
Signals und
Verstellen der Phase mindestens eines der erfaßten
Signale als Reaktion auf das Steuersignal, so daß
die erfaßten Signale vor dem Vereinigen im
wesentlichen in Phase gehalten werden.
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