DE69834787T2

DE69834787T2 - Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Kompensation der Polarisationsmodendispersion erster Ordnung

Info

Publication number: DE69834787T2
Application number: DE69834787T
Authority: DE
Inventors: Daniel A. Lakewood Fishman; David L. Little Silver Wilson; Fred Ludwig Tinton Falls Heismann
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1997-09-16
Filing date: 1998-09-08
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2018-09-09
Also published as: EP0909045A2; CN1211744A; JP3466486B2; CA2245303C; DE69834787D1; NO322264B1; JPH11196046A; EP0909045A3; NO984185L; EP0909045B1; US5930414A; NO984185D0; CA2245303A1; KR19990029764A

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft optische Übertragungssysteme und insbesondere die Behandlung der sogenannten Polarisationsmodendispersion in solchen Systemen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Polarisationsmodendispersion (PMD) entsteht in einer optischen Faser als Folge einer kleinen Restdoppelbrechung, die durch eine asymmetrische interne Belastung oder Anspannung sowie durch zufällige Polarisationskopplung aufgrund auf die Faser wirkender externer Kräfte in den Faserkern eingeführt wird. Folglich kann die PMD die Übertragung eines Signals in einem faseroptischen Netzwerk stark beeinträchtigen.
Es ist wohlbekannt, daß sich PMD auf bestimmte Polarisationskomponenten eines sich durch eine faseroptische Übertragungsleitung ausbreitenden optischen Signals verschieden auswirkt, so daß unter den Komponenten, während sie sich durch die Faser ausbreiten, Differenz-Zeitverzögerungen auftreten. Diese Differenz-Zeitverzögerungen können für optische Fasern moderner Herstellung mit niedriger PMD von etwa 0,1 ps/(km)^1/2 bis hin zu mehreren ps/(km)^1/2 für optische Einmodenfasern älterer Herstellung reichen. Die Differenz-Zeitverzögerung, die über eine faseroptische Strecke mit "langer Distanz", wie zum Beispiel einem terrestrischen Übertragungssystem, das Einmodenfaser verwendet, aufgrund solcher differenzieller Verzögerungen resultieren kann, kann nachteiligerweise mehr als 20 ps betragen, oder mehr als 10 ps für eine transozeanische Strecke, die moderne optische Faser mit niedriger PMD verwendet.
Die zwischen verschiedenen Polarisationskomponenten eines optischen Signals auftretenden großen Zeitverzögerungen können eine signifikante Verbreiterung der sich durch eine optische Strecke ausbreitenden optischen Impulse verursachen. Dies gilt insbesondere in modernen digitalen Lichtwellensystemen, die mit Bitraten von mindestens 10 Gbps pro übertragenem Wellenlängenkanal arbeiten. Tatsächlich kann die Verbreiterung eines Impulses durch eine Differenz-Zeitverzögerung von z.B. etwa 20 ps in einem System mit hoher Bitrate eine teilweise Schließung des "Augendiagramms" des empfangenen elektrischen Signals um etwa 0,5 dB verursachen, wodurch ein empfangenes Signal signifikant verzerrt wird.
Es ist jedoch wohlbekannt, daß die Differenz-Zeitverzögerung, die in einer bestimmten Übertragungsfaser auftreten könnte, zeitlich nicht konstant ist, sondern mit sich ändernder physischer Umgebung, z.B. Temperatur, Druck usw. der Faser zeitlich variieren kann. Die Statistik der zeitabhängigen Differenz-Zeitverzögerung, die durch PMD in optischer Faser verursacht wird, folgt somit gewöhnlich einer Maxwellschen Verteilung und kann deshalb zu jedem beliebigen Zeitpunkt wesentlich kleiner bis zu mehrmals höher als ihr durchschnittlicher (oder mittlerer) Wert sein.
(Man beachte, daß in bestimmten älteren optischen Übertragungsfasern mit hoher PMD theoretisch eine Differenz-Zeitverzögerung von bis zu z.B. 100 ps möglich ist. Eine Zeitverzögerung dieser Größenordnung kann zum Beispiel ein vollständiges Fading in dem elektrischen Signal verursachen, wie zum Beispiel in dem Artikel mit dem Titel "Polarization Effects on BER Degradation at 10 Gb/s in IM-DD 1520 km optical Amplifier System" von Y. Namihira et al, veröffentlicht in Electronic Letters, Band 29, Nr. 18, S. 1654, 1993, berichtet wird).
Zu vorbekannten Verfahren zur Behandlung von Signalbeeinträchtigungen aufgrund von PMD in einer optischen Faser gehören zum Beispiel: (a) elektrische Entzerrung der durch die PMD verursachten Signalverzerrung, wie in dem Artikel mit dem Titel "Experimental Equalization of Polarization Dispersion" von M.A. Santoro und J.H. Winters, veröffentlicht in IEEE Photonic Technology Letters, Band 2, Nr. 8, S. 591, 1990, besprochen; und (b) elektrische Kompensation der Differenz-Zeitverzögerung in den empfangenen elektrischen Signalen, wie in dem Artikel mit dem Titel "Polarization Mode Dispersion Compensation by Phase Diversity Detection" von B.W. Hakki, veröffentlicht in Photonic Technology Letters, Band 9, Nr. 1, S. 121, 1997, besprochen. Zu solchen vorbekannten Verfahren gehören auch (a) optische Kompensation der Differenz-Zeitverzögerung vor der Umsetzung der optischen Signale in elektrische Signale, wie in dem Artikel mit dem Titel "Polarization-Mode-Dispersion Equalization Experiment Using a Variable Equalizing Optical Circuit Controlled by a Pulse-Waveform-Comparison Algorithm" von T. Ozeki et al., veröffentlicht in Technical Digest Conference on Optical Fiber Communication 1994 (OSA), S. 62, besprochen; und (b) andere Formen von Kompensation, die zum Beispiel in dem Artikel mit dem Titel "Automatic Compensation Technique for Timewise Fluctuating Polarization Mode Dispersion in In-Line Amplifier Systems" von T. Takahashi et al., veröffentlicht in Electronic Letter, Band 30, Nr. 4, S. 348, 1994, besprochen wird.
Nachteiligerweise können solche elektrische Entzerrungsverfahren nur eine relativ kleine Differenz-Zeitverzögerung kompensieren. Außerdem erfordern sie kostspielige schnelle Elektronik. Außerdem können vorbekannte optische Kompensatoren im allgemeinen ihre jeweiligen Kompensationsverfahren nicht anpassen, um eine variierende Differenz-Zeitverzögerung in einem optischen Signal zu behandeln, das sich in einer Faser ausbreitet, das durch eine fluktuierende zufällige PMD beeinflußt wird. Zum Beispiel erzeugt die in dem Artikel von Takahashi et al. beschriebene optische Kompensation eine feste optische Zeitverzögerung zur Kompensation der durch PMD in einer Übertragungsfaser verursachten Verzerrung. Ein solches Verfahren ist deshalb auf die Behandlung eines relativ kleinen Umfangs von Differenz-Zeitverzögerungen beschränkt. Obwohl das in dem Artikel von T. Ozeki et al. beschriebene Kompensationsschema dazu fähig ist, eine variable adaptive Differenz-Zeitverzögerung zu erzeugen, erfordert es als ein weiteres Beispiel kostspielige schnelle Elektronik zur Analyse der Form empfangener Wellenformen und zum Ableiten eines Fehlersignals, mit dem der Kompensationsprozeß in Richtung der gewünschten Differenz-Zeitverzögerung gesteuert werden kann.
Aus EP-A-0 716 516 ist ein Kompensator für Polarisationsmodendispersion (PMD) bekannt. Ein beispielhafter PMD-Kompensator verwendet Polarisationssteuerungen zur Ausrichtung von Polarisationskomponenten eines optischen Eingangssignals mit Polarisationsachsen eines Polarisationsverzweigers. Der Verzweiger verzweigt dann das Signal in zwei Polarisationskomponenten, die jeweils abgetastet und analysiert werden, um zwei Steuersignale zu erzeugen, wovon eines an eine Polarisationssteuerung angelegt wird, während das andere an einen Leitungsstrecker angelegt wird. Der Leitungsstrecker verzögert eine Polarisationskomponente in bezug auf die andere dergestalt, daß, wenn die Polarisationskomponenten durch einen Polarisationskombinierer rekombiniert werden, das rekombinierte (Ausgangs-)Signal im Vergleich zu der in dem optischen Eingangssignal eine verringerte Menge an Verzerrungen aufweist.
Aus US-B-5 473 457 ist ein PMD-Kompensator bekannt, der eine statische Polarisationsaufrechterhaltungsfaser verwendet, die eine feste Verzögerung zwischen den entsprechenden Polarisationskomponenten einführt.
Aus EP-A-O 853 395 ist ein PMD-Kompensator bekannt, wovon eine Ausführungsform eine feste Verzögerungsleitung verwendet. Die andere Ausführungsform besitzt eine Polarisationssteuerung, die an eine Verzögerungsleitung angekoppelt ist, deren effektive Länge durch Auswahl einer Faser mit gewünschter Länge aus einem Cache von Fasern verschiedener Längen verändert werden kann. Dieser PMD-Kompensator enthält Steuerschaltkreise, die zwei verschiedene Steuersignale erzeugen, eines für die Polarisationssteuerung und ein anderes für die Verzögerungsleitung.
Kurzfassung der Erfindung
Vorrichtungen, ein Verfahren und ein System gemäß der Erfindung werden in den unabhängigen Ansprüchen dargelegt. Bevorzugte Formen werden in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Es werden hier die obigen Probleme angesprochen und das Relevante fortgeschritten durch Bereitstellung einer Vorrichtung, die sich automatisch an den Grad der Polarisationsmodendispersion erster Ordnung anpaßt, der in einem aus einer optischen Übertragungsleitung empfangenen optischen Signal vorhanden sein kann. Genauer gesagt wird dabei ein variables optisches Doppelbrechungselement verwendet, das als Reaktion auf den Empfang des optischen Signals eine optische Differenz-Zeitverzögerung zwischen mindestens zwei wählbar, untereinander orthogonalen Polarisationszuständen erzeugt. Ein an den Ausgang des variablen Doppelbrechungselements angekoppelter optischer Signalanalysator erzeugt seinerseits ein Steuersignal, das proportional zu der gesamten optischen Differenz-Zeitverzögerung ist, die in einem an dem Ausgang des variablen Doppelbrechungselements erscheinenden optischen Signal vorhanden ist. Das Steuersignal wird dem Doppelbrechungselement zugeführt, um den Grad an Differenz-Zeitverzögerung zu steuern, der erzeugt wird, um zu steuern, welche orthogonalen Polarisationszustände gewählt werden.
Auf diese Weise wird automatisch und adaptiv eine Differenz-Zeitverzögerung erzeugt, die im wesentlichen gleich der Differenz-Zeitverzögerung ist, die in der optischen Übertragungsfaser auftritt, aber mit entgegengesetztem Vorzeichen, und die deshalb die unerwünschte Verzögerung aufhebt.
Diese und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung, in den entsprechenden Zeichnungen und den folgenden Ansprüchen dargelegt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Es zeigen:
1 in Form eines Blockschaltbilds ein beispielhaftes System, in dem die Prinzipien der Erfindung ausgeübt werden können;
2 ein Blockschaltbild des Verzerrungsanalysators von 1;
3 in graphischer Form eine Simulation des Rückkopplungssignals als Funktion der Gesamt-Differenz-Gruppenverzögerung für gefilterte, ungefilterte und gewichtete 10-Gb/s-Pseudozufallssequenzen;
4 in Form eines Blockschaltbilds ein weiteres beispielhaftes System, in dem die Prinzipien der Erfindung ausgeübt werden können;
5 in graphischer Form einen Plot der gesamten Differenz-Gruppenverzögerung als Funktion des Polarisationstransformationswinkels, der mit einem Polarisationstransformierer von 4 assoziiert ist;
6 ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ausführungsform einer integrierten Schaltungsversion der Differenz-Verzögerungsleitung von 1; und
7 eine alternative Ausführungsform des Systems von 1, bei der im Sender eines optischen Signals ein Signalverwürfler verwendet wird.
8 zeigt einen Verzerrungsanalysator, mit dem ein Rückkopplungssignal für die erfindungsgemäßen PMD-Kompensatoren in 1 und 4 abgeleitet werden kann.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Polarisationsmodendispersion (PMD) entsteht in Einmodenfasern als Ergebnis einer Restdoppelbrechung in dem Faserkern und einer Kopplung zufälliger Polarisation an verschiedenen Punkten entlang der Faser. Die in der Faser auftretende Polarisations transformation kann durch Verwendung einer einfachen unitären 2 × 2-Jones-Matrix U modelliert werden, wie durch den folgenden Ausdruck gezeigt:
wobei u₁ und u₂ im allgemeinen komplexe Funktionen sind, die von der Frequenz ω = des optischen Signals und anderen physikalischen Parametern, die die Modenkopplung in der Faser beeinflussen, abhängen.
Es ist wohlbekannt, daß für jede beliebige optische Frequenz ω = ω₀ zwei orthogonale Polarisationszustände existieren, die gewöhnlich als die Hauptpolarisations zustände (PSP) bezeichnet werden. Ein sich durch eine Faser ausbreitendes optisches Signal erfährt keinen signifikanten Betrag an Differenz-Zeitverzögerung, wenn es mit einer der beiden PSP polarisiert ist. Bei jeder beliebigen optischen Frequenz ω = ω₀ kann also die Matrix U auf die folgende Weise "diagonalisiert" werden: U(ω) = W(ω0)·D(ω)·V(ω0)-1 (2). wobei
unitäre Matrizen sind und
Die Jones-Vektoren
und
entsprechen dem Eingangs- bzw. Ausgangs-Hauptpolarisationszustand. Außerdem kann die Frequenzabhängigkeit in der Matrix D mindestens über ein ausreichend kleines Frequenzintervall Δω um ω₀ herum zu erster Ordnung in (ω – ω₀) folgendermaßen approximiert werden:
Wobei
die Differenz-Gruppenverzögerung (DGD) ist, die die obenerwähnte Differenz- Zeitverzögerung in optischen Signalen verursacht, die nicht in einem der beiden Hauptpolarisationszustände (PSP) eingespeist werden.
Aus den obigen Gleichungen wird also deutlich, daß zwischen beiden PSP der Faser eine Differenz-Zeitverzögerung τ_f auftritt. Die Differenz-Zeitverzögerung, die ein optisches Signal als Ergebnis der Ausbreitung durch eine optische Faser erfährt, kann deshalb durch Einführen eines entgegengesetzten aber gleichen Betrags von Differenz-Zeitverzögerung τ_c = –τ_f am Ausgang der Faser gemäß einem Aspekt der Erfindung kompensiert werden. Dies läßt sich ohne weiteres durch Verwendung eines optischen Elements mit der folgenden polarisationsabhängigen Übertragungsfunktion durchführen:
wobei D und W die in Gleichung (3) gezeigten Matrizen sind. Die Matrix Ucomp beschreibt PMD erster Ordnung (d.h. gleichförmige Doppelbrechung) mit beliebiger Orientierung.
Wie bereits erwähnt, kann sich die PMD in einer Faser mit Änderungen der Zeit und optischen Frequenz ändern. Diese PMD-Änderung kann gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung behandelt werden, indem man den Betrag und die Orientierung der Doppelbrechung in dem erfindungsgemäßen Kompensator variiert, um die DGD in der Faser adaptiv zu kompensieren. Ein adaptiver Kompensator mit variabler Doppelbrechung läßt sich ohne weiteres realisieren, indem man einen Polarisationstransformierer 30, zum Beispiel den Polarisationstransformierer, der in dem US-Patent Nr. 5.212.743, ausgegeben am 18.5.1993 an F. Heismann, beschrieben wird, mit einem Element 50 in Reihe schaltet, das variable lineare Doppelbrechung erzeugt (wie zum Beispiel der Polarisationsmodendispersionsemulator Modell PE3, erhältlich von JDS Fitel Inc.), wie in 1 gezeigt. Eine solche Doppelbrechung kann so gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung erzeugt werden, indem man das Signal am Ausgang des Polarisationstransformierers in zwei, den beiden PSP der Faser entsprechende orthogonale lineare Polarisationszustände aufzweigt und jeden der beiden Polarisationszustände um eine variable Zeitdauer τ_c unter Verwendung einer jeweiligen Verzögerungsleitung 50 wie in 1 gezeigt verzögert. Wenn die Polarisationstransformation, die in dem Polarisationstransformierer 30 auftritt, und die Zeitverzögerung in der variablen Differenz-Zeitverzögerungsleitung 50 ordnungsgemäß eingestellt werden, so daß der Polarisationstransformierer 30 die Polarisationstransformation erzeugt, die durch die durch Gleichung (7) ausgedrückte Matrix W^–1 beschrieben wird, und dergestalt, daß die variable Differenz-Zeitverzögerungsleitung 50 die in Gleichung (7) gezeigte Differenz-Zeitverzögerung τ_c erzeugt, ist dann tatsächlich ein von dem Kompensator 25 ausgegebenes Signal frei von den Verzerrungen, die durch in der Übertragungsfaser 20 auftretende Differenz-Zeitverzögerungen verursacht werden.
Man beachte, daß ein optisches Element (wie zum Beispiel eine Kombination in Reihe geschalteter ordnungsgemäß ausgerichteter doppelbrechender Fasern), das eine variable frequenzabhängige Doppelbrechung erzeugt, auf ähnliche Weise verwendet werden kann, um Signalverzerrungen zu kompensieren, die auf PMD höherer Ordnung zurückzuführen sind. Ein Polarisationstransformierer in Reihe mit einem variablen Doppelbrechungskompensator alleine würde sich jedoch nicht automatisch selbst an PMD-Änderungen der Faser anpassen. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung läßt sich eine solche automatische Anpassung erzielen, indem man ein Rückkopplungssignal bereitstellt, das die in dem Polarisationstransformierer 30 auftretende Polarisationstransformation (d.h. die Orientierung der variablen Doppelbrechung) sowie die Differenz-Zeitverzögerung in der variablen Differenz-Zeitverzögerungsleitung 50 (d.h. dem Grad der linearen Doppelbrechung) steuert. Das gewünschte Rückkopplungssignal kann am Ausgang des Kompensators 25 erzeugt werden, indem man den Verzerrungsgrad überwacht, der auf die Differenz-Zeitverzögerung zurückzuführen ist, die in einem optischen Signal vorliegt, nachdem es den Kompensator 25 durchlaufen hat.
Die Erfinder haben gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung festgestellt, daß nur ein Rückkopplungssignal notwendig ist, um gleichzeitig die Polarisationstransformation und die Differenz-Verzögerung τ_c einzustellen, um minimale Verzerrung in dem Signal zu erzielen, das der Kompensator 25 über den herkömmlichen Signalabgriff 85, wie in 1 gezeigt und später besprochen werden wird, an den optischen Empfänger 90 ausgibt.
Genauer gesagt wird ein Teil des von dem Kompensator 25 ausgegebenen Signals über den optischen Abgriff 85 dem Weg 87 zugeführt, der sich zu dem schnellen Fotodetektor 55 erstreckt, bei dem es sich zum Beispiel um den Breitband-Lichtwellenumsetzer Modell 11982 von Hewlett Packard Co. handeln kann, der eine elektrische Bandbreite aufweist, die mindestens gleich der Informationsbandbreite des durch den optischen Sender 10 gesendeten modulierten optischen Signals ist. Der Rest des Signals wird dem sich zu dem Empfänger 90 erstreckenden Weg 86 zugeführt. Der Fotodetektor 55 setzt das auf ein optisches Trägersignal aufmodulierte schnelle digitale Informationssignal in ein elektrisches Signal um. Das elektrische Signal wird dann durch den herkömmlichen Verstärker 60 verstärkt und an den elektrischen Verzerrungsanalysator 70 angekoppelt, der die Verzerrungen in dem verstärkten Fotostrom mißt und das verstärkte Ergebnis in eine Spannung V_f umsetzt, die proportional zu den Verzerrungen ist. Zum Beispiel erreicht die Spannung V_f einen Maximalwert, wenn das optische Signal frei von Verzerrungen aufgrund von PMD erster Ordnung ist, d.h. wenn die kombinierte Differenz-Zeitverzögerung der optischen Faser 20 und des Kompensators 25 im wesentlichen gleich null ist. Die kombinierte DGD τ_total, die in die Faser 20 und in den Kompensator 25 eingeführt wird, kann folgendermaßen ausgedrückt werden:
dabei ist τ_f die DGD in der Faser 20, τ_c ist die DGD in dem Kompensator 25, und 2θ ist der Winkel zwischen den sogenannten Stokes-Vektoren, die der PSP der Faser 20 und der PSP des Kompensators 25 entsprechen, der direkt durch den Polarisationstransformierer 30 gesteuert wird.
Aus Gleichung (8) ist ersichtlich, daß die gesamte Differenz-Zeitverzögerung τ_total einen minimalen Wert von |τ_f – τ_c| aufweist, wenn 2θ auf einen Wert von ±π eingestellt wird, d.h. wenn die sogenannte langsame und schnelle PSP der Faser 20 jeweils parallel zu der sogenannten schnellen und langsamen PSP des Kompensators 25 ausgerichtet werden. Somit läßt sich die Einstellung des Winkels θ durch Einstellen des Polarisationstransformierers 30 als Reaktion auf den Wert der Rückkopplungsspannung V_f, die über den Rückkopplungsweg 71 zugeführt wird, erzielen, so daß V_f auf einen relativen Maximalwert gesteuert wird.
Außerdem kann die Differenz-Zeitverzögerung τ_c in dem Kompensator 25 als Reaktion auf den Wert der Rückkopplungsspannung V_f so eingestellt werden, daß τ_c im wesentlichen gleich der DGD τ_f in der Faser 20 ist, wodurch ein τ_total von null resultiert. An diesem Punkt würde V_f einen Maximalwert aufweisen. Wenn also die Orientierung und die Menge an Differenz-Zeitverzögerung, die durch den Polarisationstransformierer 30 und die variable Differenz-Zeitverzögerungsleitung 50 erzeugt werden, auf die obige Weise eingestellt werden, ist der Verzerrungsgrad in dem optischen Signal, das der PMD-Kompensator 25 ausgibt, minimal. Wenn entweder die Orientierung oder die Menge an DGD in dem Kompensator 25 merkbar von den Sollwerten (d.h. 2θ = ±π und τ_c = τ_f) abweicht, wird darüber hinaus das Signal, das der Kompensator 25 ausgibt, aufgrund der resultierenden, von null verschiedenen Differenz-Zeitverzögerung τ_total verzerrt sein.
Es ist wohlbekannt, daß die Differenz-Zeitverzögerung τ_total zwischen zwei orthogonalen Polarisationskomponenten in einem mit einem schnellen Informationssignal modulierten optischen Signal in einem elektrischen Frequenzband mit Mitte um eine Frequenz von f = 1/2τ_total ein teilweises oder vollständiges Fading in dem erkannten elektrischen Signal im Empfänger verursachen kann. Es wurde spezifisch bestimmt, daß, nachdem es durch einen optischen Fotodetektor detektiert wurde, der Frequenzgang eines amplitudenmodulierten optischen Signals, bei dem eine Differenz-Zeitverzögerung τ_total in einer optischen Übertragungsleitung aufgetreten ist, folgendermaßen beschrieben werden kann:
wobei f die detektierte elektrische Frequenz ist, γ und (1 – γ) die Anteile der in der schnellen und langsamen PSP der Faser übertragenen optischen Leistung sind und die Funktion S eine Reduktion des von dem Fotodetektor 55 erzeugten Fotostroms mit 0 ≤ S ≤ 1 ist. Man beachte, daß S(f) gleich 1 ist, wenn bei dem optischen Signal keine PMD in der Übertragungsleitung auftritt (d.h. im Fall τ_total = 0), und daß sich S (f) im Fall γ = 0,5, d.h. im Fall τ_total ≠ 0, bei f = (2τ_total)^–1 auf null reduziert und das optische Signal in jeder PSP denselben Leistungspegel aufweist. S(f) ist somit ein eindeutiges Maß der Verzerrungen in dem optischen Signal aufgrund der Gesamt-DGD in der Übertragungsfaser und im Kompensator.
Wenn die DGD auf Werte unterhalb eines Maximalwerts τ_max begrenzt wird, können die Verzerrungen in dem optischen Signal durch einfache Messung der Amplitude des empfangenen elektrischen Signals mit einer bestimmten Frequenz f ≤ 1/(2τ_max) quantifiziert werden. Die Amplitude dieses Signals kann dann als Rückkopplungssignal verwendet werden, um die Orientierung und die Menge an DGD, die in dem PMD-Kompensator 25 erzeugt wird, automatisch einzustellen, so daß das Rückkopplungssignal maximiert wird.
Die obige, für die Gesamt-DGD, die in ein Übertragungssystem eingeführt werden kann, gesetzte Anforderung (τ_total ≤ τ_m _a _x) kann die Menge an DGD, die in einer optischen Übertragungsfaser kompensiert werden kann (τ_f) als τ_total ≤ 2τ_f begrenzen. Wenn zum Beispiel in einem 10-Gbps-Digitalübertragungssystem die Amplitude des empfangenen elektrischen Signals bei 5 GHz gemessen wird, sollte τ_f immer kleiner als 50 ps sein. Andernfalls kann das Rückkopplungssignal, das als Funktion der Amplitude der 5-GHz-Komponente erzeugt wird, insofern mehrdeutig sein, als es schwierig ist, zu bestimmen, um welche Menge und Richtung die Polarisationstransformation W ^–1 und die Differenz-Zeitverzögerung τ_c eingestellt werden müssen, um τ_total = 0 zu erhalten, was zum Beispiel auftritt, wenn die Amplitude des Rückkopplungssignals für zwei verschiedene Werte von τ_total gleich ist, was zu der Erzeugung fehlerhafter Einstellungen der Orientierung und der Menge der Differenz-Zeitverzögerung in dem PMD-Kompensator 25 führen kann.
Die Verfasser haben jedoch erkannt, daß ein "unzweideutiges" Rückkopplungssignal (d.h. ein Signal, das ein eindeutiges Maß von τ_total ist) erzeugt werden kann, ohne den Grad der Kompensation, der auf die DGD angewandt werden kann, zu beschränken, indem man die Amplitude mehrerer Frequenzkomponenten mißt, die in dem sich durch eine optische Faser ausbreitenden optischen Informationssignal enthalten sind. 2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kompensators, die die Amplituden im wesentlichen des gesamten empfangenen Frequenzspektrums durch Verwendung eines breitbandigen elektrischen Leistungsdetektors analysiert. Der breitbandige elektrische Leistungsdetektor 95, bei dem es sich zum Beispiel um den Diodendetektor Modell 8474 von Hewlett Packard Co. handeln kann, setzt insbesondere solche Amplituden in eine einzige Rückkopplungsspannung V_f um, die zu dem Integral der Amplituden (Leistungspegel) im wesentlichen des gesamten elektrischen Hochfrequenzspektrums proportional ist. (Es wird angemerkt, daß es nicht notwendig ist, die Gleichstromkomponente des Fotostroms in die Erzeugung der Rückkopplungsspannung aufzunehmen, da diese Komponente gewöhnlich durch PMD erster Ordnung nicht beeinflußt wird).
Für die beispielhafte Ausführungsform von 2 kann die durch den Verzerrungsanalysator 70 (1 und 2) erzeugte Rückkopplungsspannung V_f folgendermaßen ausgedrückt werden:
dabei ist i_d(f) die verstärkte Version des Fotostroms, den der Fotodetektor 55 dem Verstärker 60 zuführt, f_min und f_max sind jeweils die niedrigste und höchte Frequenz des obenerwähnten Spektrums, wobei vorzugsweise f_min < f_clock/100 gilt, wobei f_clock die Taktfrequenz der empfangenen digitalen Information ist und f_max > f_clock ist. Um zum Beispiel eine DGD von bis zu 120 ps in einem 10-Gbps-Übertragungssystem zu kompensieren, haben die Verfasser gefunden, daß ein f_min von ≈ 100 MHz und ein f_max von ≈ 15 GHz ausreichen, um eine Rückkopplungsspannung V_f mit einem eindeutigen Wert abzuleiten. Um ein "unzweideutiges" Rückkopplungssignal zu erhalten, kann es notwendig sein, das elektrische Spektrum möglicherweise vor oder während des obenerwähnten Integrationsprozesses auf der Basis der in den auf das optische Signal aufmodulierten digitalen Informationen enthaltenen Spektralkomponenten zu filtern oder ein Gewichtungsschema darauf anzuwenden. In diesem Fall wird das Ausgangssignal des Verstärkers 60 durch das elektrische Filter 65 geleitet, bevor es durch den Leistungsdetektor 95 detektiert wird. Dies ist graphisch in 3 dargestellt, worin ein Graph der Rückkopplungsspannung, die durch Integrieren des gesamten Hochfrequenzspektrums sowohl des ungefilterten als auch des gefilterten 10-Gbps-Digitalinformationssignals erhalten wird, die eine Zufalls- oder Pseudozufallsbitsequenz (PRBS) führen, als Funktion der Gesamt-DGD τ_total gezeigt ist, die ein jeweiliges optisches Signal erfährt. Die Kurve 310 zeigt, daß das Rückkopplungssignal, das aus einem ungefilterten optischen Signal, das PRBS führt, abgeleitet wird, bei Werten von τ_total oberhalb von etwa 180 ps neben dem gewünschten Absolut-Maximum bei τ_total = 0 sekundäre Maxima aufweist.
Die Kurve 330 von 3 zeigt auch, daß entsprechende Filterung oder Gewichtung, die durch die Kurve 320 dargestellt wird, solcher Frequenzkomponenten die unerwünschten sekundären Maxima beseitigt und somit ein "unzweideutiges" Rückkopplungssignal bereitstellt, das dem Polarisationstransformierer 30 und der einstellbaren Verzögerungsleitung 50 zugeführt werden kann, um den gewünschten Grad an Differenz-Zeitverzögerung in den gewünschten Polarisationskomponenten des empfangenen optischen Signals bereitzustellen. Der Polarisationswinkel θ in dem Polarisationstransformierer 30 und die Differenz-Zeitverzögerung τ_c in der Verzögerungsleitung 50 können unter Verwendung eines einfachen Maximum-Suchalgorithmus, wie zum Beispiel des in dem obenerwähnten US-Patent Nr. 5,212,743 offengelegten Algorithmus, abwechselnd eingestellt werden, bis der Pegel des Rückkopplungssignals V_f ein Maximum erreicht. Genauer gesagt, wird die Differenz-Zeitverzögerung in der Verzögerungsleitung kontinuierlich um ihren derzeitigen Wert gedithert, um den Absolut-Maximalwert der Rückkopplungsspannung V_f zu bestimmen. Jedesmal, wenn τ_c auf einen anderen Wert gesetzt wird, wird der Polarisationswinkel θ durch den Polarisationstransformierer eingestellt, bis der Pegel des Rückkopplungssignals V_f, das von dem Verzerrungsanalysator 70 geliefert wird, für diese Einstellung ein Maximum erreicht. Diese Prozedur wird für jeden Wert der Differenz-Zeitverzögerung τ_c wiederholt, bis V_f einen absoluten Maximalwert erreicht, wobei die Verzerrungen aufgrund der PMD erster Ordnung in dem empfangenen optischen Signal minimiert werden.
(Man beachte, daß 8 einen Verzerrungsanalysator darstellt, mit dem man ein "unzweideutiges" Signal entsprechend Kurve 320 ableiten kann.)
4 zeigt eine zweite beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und enthält eine Quelle von optischen Signalen 410, optische Übertragungsfaser 420 und einen Variable-DGD-Kompensator 425, der aus zwei Teilen gebildet wird, die jeweils einen ersten und einen zweiten automatischen Polarisationstransformierer 430 und 440 und eine erste und eine zweite stark doppelbrechende Einmoden-(HBF-)Faser 435 und 445 (wie gezeigt) umfassen. Bei der Faser 435 (445) kann es sich zum Beispiel um die Faser des Typs SM.15-P-8/125 mit einer DGD von etwa 1,4 ps/m handeln, die von Fujikura Company (Japan) erhältlich ist. Die Teile erzeugen jeweils eine Differenz-Zeitverzögerung von τ₁ bzw. τ₂ zwischen den entlang der langsamen und schnellen optischen Achse des jeweiligen Teils polarisierten Lichtsignalen. Die Ausgangs-HBF 445 ist an einen optionalen Abgriff 485 angekoppelt, der mit dem optischen Empfänger 490 verbunden ist. Ein Teil des optischen Signals wird über den Abgriff 485 dem schnellen Fotodetektor 455 zugeführt. Ähnlich wird das elektrische Ausgangssignal des Fotodetektors 445 dem Verstärker 460 zugeführt und das verstärkte Ergebnis dann dem Verzerrungsanalysator 470, der ein elektrisches Filter 465 und den breitbandigen elektrischen Leistungsdetektor 495 umfaßt, der ein Rückkopplungssignal erzeugt, das dem Polarisationstransformierer 430 und dem Polarisationstransformierer 440 zugeführt wird.
Als Reaktion auf das Rückkopplungssignal dreht der Polarisationstransformierer 440 den Zustand der Polarisation des optischen Signals zwischen HBF 435 und HBF 445 so, daß der Transformierer 440 effektiv den Winkel θ_c zwischen der schnellen Achse der HBF 435 und der schnellen Achse der HBF 445 variiert. Die durch Kaskadierung von HBF 435 und 445 bereitgestellte resultierende Differenz-Zeitverzögerung τ_c kann durch den folgenden Ausdruck beschrieben werden:
der zeigt, daß die durch den Kompensator 425 erzeugte Differenz-Zeitverzögerung kontinuierlich zwischen einem Minimalwert von |τ₁ – τ₂| und einem Maximalwert von (τ₁ + τ₂) variabel ist.
Man beachte, daß durch die Wahl von τ₂ von HBF 445 im wesentlichen gleich τ₁ von HBF 435 die Differenz-Zeitverzögerung τ_c zwischen 0 und 2τ₁ variiert werden kann, indem man die Polarisationstransformation in dem Polarisationstransformierer 440 variiert. Außerdem ist zu beachten, daß der Polarisationstransformierer 430 ähnlich wie der Polarisationstransformierer 30 von 1 arbeitet, da er zur Ausrichtung der Ausgangs-PSP der Übertragungsfaser parallel zu der Eingangs-PSP des durch HBF 435, den Polarisationstransformierer 440 und HBF 445 gebildeten variablen Doppelbrechungskompensators verwendet wird, indem der Wert von θ in dem Polarisationstransformierer 430 so variiert wird, daß das Rückkopplungssignal ein Maximum erreicht. Der Transformierer 440 stellt den Wert von θ_c dann ein, bis τ_c = τ_f ist. Ein Beispiel dieser Art von Einstellung ist in 5 gezeigt, wobei die Gesamt-DGD τ_total als Funktion von θ und θc aufgetragen ist. Die Einstellung setzt voraus, daß die Faser-DGD gleich τ_f = 70 ps ist und daß die Differenz-Verzögerung in HBF 435 und HBF 445 jeweils τ₁ = 50 ps bzw. τ₂ = 40 ps beträgt. Aus 5 ist zu sehen, daß τ_total ungefähr null ist, wenn der Wert von θ im Bogenmaß π/2 beträgt (das heißt, daß die langsame PSP der Übertragungsfaser 420 parallel zu der schnellen PSP des Kompensators 425 ausgerichtet ist), und wenn der Wert θ_c im Bogenmaß ungefähr 0,68 beträgt (als Alternative 2,46 im Bogenmaß).
Das System von 4 paßt außerdem automatisch den Grad der von ihm erzeugten Kompensation an eine PMD erster Ordnung an, wenn die Polarisationstransformierer 430 und 440 durch ein Rückkopplungssignal gesteuert werden, das proportional zu dem Grad der Verzerrungen in dem optischen Signal variiert, das der Kompensator 425 an den Abgriff 485 ausgibt.
Wie oben beschrieben, enthalten die jeweils in 1 und 4 gezeigten Rückkopplungswege ähnlich Elemente. Der mögliche Umfang der Differenz-Zeitverzögerung, den das System von 4 kompensieren kann, ist jedoch durch die Gesamtbandbreite des optischen Signals, d.h. des schnellen Informationssignals, das auf das optische Signal aufmoduliert wird, begrenzt. Genauer gesagt kann für den Fall τ₂ = τ₁ die frequenzabhängige Polarisationstransformation in dem Kompensator 425 durch die folgende unitäre Matrix beschrieben werden:
wobei Δω = ω – ω_o gilt und W(θ) die Polarisationstransformation in dem Polarisationstransformierer 430 ist. Aus Gleichung (11) ist zu sehen, daß für τ_c = 2τ₁·cosθ_c und bis auf erste Ordnung in Δω U_comp(ω) dieselbe gewünschte Form von Gleichung (7) aufweist. Terme außerhalb der Diagonale in der zweiten Matrix auf der rechten Seite von Gleichung (11) zeigen jedoch, daß für große Werte von τ₁Δω eine signifikante Menge Licht zwischen der PSP des Kompensators kreuzgekoppelt wird. Genauer gesagt wird bei θ_c = π/4 (Bogenmaß) und τ₁Δω = π (Bogenmaß) das Licht aus einer der Eingangs-PSP vollständig auf die orthogonale Ausgangs-PSP gekoppelt.
Wenn also die Gesamtbandbreite des optischen Signals im Vergleich entweder zu 1/τ₁ oder 1/τ₂ groß ist, könnte der Kompensator 425 die gewünschte Differenz-Zeitverzögerung für alle Frequenzkomponenten des optischen Signals nicht gleichzeitig erzeugen, um die Effekte der PMD erster Ordnung in der Übertragungsfaser auszugleichen.
Die Verfasser haben jedoch experimentell gezeigt, daß für ein amplitudenmoduliertes optisches Signal, das ein pseudozufälliges 10-Gbps-Digitalsignal führt, eine durch den Kompensator 425 erzeugte Differenz-Zeitverzögerung von τ₁ ≅ τ₂ ≅ 50 ps für eine adaptive PMD-Kompensation mit akzeptablen niedrigen Graden von PMD-Verzerrungen zweiter Ordnung immer noch erlaubt ist.
Man beachte, daß der Kompensator 425 ohne weiteres so angeordnet werden kann, daß er eine Differenz-Zeitverzögerung von mehr als τ_c = τ₁ + τ₂ = 100 ps erzeugt, indem lediglich zusätzliche Teile je nach Bedarf hinzugefügt werden, wobei wie oben erwähnt jeder solcher zusätzliche Teil einen Polarisationstransformierer und eine HBF mit Differenz-Zeitverzögerungen von τ₃ = 50 ps, τ₄ = 50 ps und so weiter enthält. Ein solcher Kompensator kann auch die Effekte von PMD zweiter Ordnung zusätzlich zu DGD erster Ordnung kompensieren.
5 zeigt ein allgemeines Blockschaltbild einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer einstellbaren Differenz-Verzögerungsleitung, die zur Kompensation variabler PMD erster Ordnung wirksam wird. Ähnlich enthält wie in 1 das Kompensatorsystem von 5 ein Element 540 am Eingang, um die Polarisation eines einkommenden optischen Signals aufzuteilen (zu trennen), und ein Element 541 am Ausgang, um die transformierte PSP der Übertragungsfaser zu rekombinieren. Eine mit einer der PSP assoziierte variable Zeitverzögerung wird durch eine Anzahl asymmetrischer Wellenleiter-Mach-Zehnder-Interferometer 530 bis 532 erzeugt, die jeweils über einstellbare Richtungskoppler 560 bis 563 in Reihe geschaltet sind. Die Richtungskoppler können auf herkömmliche Weise gesteuert werden, um das optische Signal entweder durch den kurzen oder den langen Zweig der Mach-Zehnder-Interferometer 530 bis 532 zu lenken, wodurch eine variable Verzögerung zwischen 0(null) und τ_i = ΔL_i·n/c eingeführt wird; dabei ist ΔL_i·n die optische Wegdifferenz in dem i-ten Interferometer und c ist die Lichtgeschwindigkeit. Somit ist es möglich, jede beliebige gewünschte Differenz-Zeitverzögerung zwischen 0(null) und τ_cmax = (2ⁿ – 1)·Δ L_in/c in diskreten Schritten von Δτ_c = ΔL_in/c zu erzeugen.
Um einen ununterbrochenen Fluß des Signals durch die Interferometer zu erhalten, während die Verzögerung τ_c von einem Wert zum anderen geändert wird, müssen die relativen optischen Phasen in jedem der Interferometer für konstruktive gleichphasige Interferenz der beiden optischen Signale, die aus den beiden Armen jedes Mach-Zehnder-Interferometers austreten und dann in den nachfolgenden Richtungskoppler eintreten, gewechselt werden. Deshalb kann es notwendig sein, einen variablen Phasenschieber, z.B. einen jeweiligen der Phasenschieber 570 bis 572, in jeden der Mach-Zehnder-Interferometer einzuführen.
Eine steuerbare Wellenleiter-Verzögerungsleitung auf der Basis der obigen Prinzipien kann ohne weiteres auf eine Anzahl verschiedener elektrooptischer Substrate, wie zum Beispiel Lithiumniobat und andere Halbleitermaterialien sowie auf anderen optischen Materialien konstruiert werden, wobei zum Beispiel thermooptische oder akustooptische Effekte zur Steuerung der Richtungskoppler 560 bis 563 und der Phasenschieber 570 bis 572 verwendet werden.
Es wird angemerkt, daß bei den in 1 und 4 gezeigten PMD-Kompensatoren ein sehr niedriger Grad an Verzerrungen in dem Signal, das die Übertragungsfaser ausgibt, auftreten könnte, wenn der größte Teil des Signals, das in einer der PSP der Faser, d.h. wenn γ oder (1 – γ), klein ist. Außerdem läge S(f) nahe bei 1, auch wenn ein großer Wert von τ_f in der Übertragungsfaser vorhanden ist. In diesem Fall würde τ_c in dem Kompensator einen bestimmten willkürlichen Wert aufweisen. Ferner könnte der Grad an Verzerrungen in dem optischen Signal plötzlich groß werden, wenn der Polarisationszustand des optischen Signals an einem bestimmten Punkt entlang der Faser schnell wechselt, wodurch eine schnelle Einstellung der Werte von θ und τ_c in dem PMD-Kompensator erforderlich wird.
Die plötzliche Einstellung von τ_c kann vermieden werden, indem der Eingangspolarisationszustand in die Übertragungsfaser über eine große Anzahl verschiedener Polarisationszustände hinweg schnell gescannt wird, so daß zum Beispiel im Mittel über die Zeit alle möglichen Polarisationszustände mit gleicher Wahrscheinlichkeit erregt werden. Dann läge ungefähr die Hälfte des Eingangssignals im Mittel in einer der PSP der Übertragungsfaser und die andere Hälfte in der anderen PSP, d.h. es gilt im Mittel γ = 0,5 = 1 – γ. Folglich ist beständig ein ausreichender Grad an Verzerrungen in dem PMD-Kompensator zugeführten optischen Signal vorhanden, um sicherzustellen, daß τ_c unabhängig von Polarisationsänderungen in der entsprechenden Faser ordnungsgemäß eingestellt wird.
Um sicherzustellen, daß die Rückkopplungsschaltung in dem PMD-Kompensator stabil bleibt, muß das obenerwähnte Scannen des Eingangspolarisationszustands für die Übertragungsfaser viel schneller als die Ansprechzeit des Polarisationstransformierers durchgeführt werden, der als Eingang des PMD-Kompensators dient. Ein Beispiel für die Durchführung eines solchen Scannens ist der elektrooptische Polarisationsverwürfler, der aus dem US-Patent Nr. 5,359,678, ausgegeben am 25.10.1994 an F. Heismann et al., bekannt ist.
7 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung, die einen schnellen elektrooptischen Polarisationsverwürfler 15 am Eingang der Übertragungsfaser verwendet. Der Verwürfler 15 kann mit einer beliebigen Spannung, z.B. einer sinusförmigen oder Sägezahnspannung, moduliert werden, solange der mittlere Grad der Polarisation des Lichtsignals, das der Verwürfler 15 ausgibt, im wesentlichen gleich null ist.
Das Obige ist lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung. Fachleute werden zahlreiche Anordnungen konzipieren können, die zwar hier nicht ausführlich gezeigt oder beschrieben wurden, aber dennoch die Prinzipien realisieren, die im Schutzumfang der Erfindung liegen. Zum Beispiel wäre es für den erfahrenen Praktiker auf der Basis des Obigen offensichtlich, daß die Effekte auch von PMD noch höherer Ordnungen behandelt werden können, indem man lediglich den Kompensator, z.B. den Kompensator 450, expandiert, um je nach Bedarf zusätzliche Teile aufzunehmen.

Claims

Vorrichtung, umfassend: einen ersten Polarisationstransformierer (30), der so ausgelegt ist, daß er die Polarisation eines optischen Eingangssignals dreht, um ein gedrehtes optisches Signal zu erzeugen; eine variable Differenz-Verzögerungsleitung (50), die so ausgelegt ist, daß sie selektiv Polarisationskomponenten, die dem gedrehten optischen Signal entsprechen, verzögert, um ein optisches Ausgangssignal zu erzeugen; und einen Verzerrungsanalysator (70), der so ausgelegt ist, daß er das optische Ausgangssignal analysiert, um einen Verzerrungsindikator (71, 72) zu erzeugen, der an den ersten Polarisationstransformierer und die variable Differenz-Verzögerungsleitung angelegt wird, wobei auf der Basis des Verzerrungsindikators, der erste Polarisationstransformierer die Polarisation des optischen Eingangssignals in bezug auf Polarisationszuständen der variablen Differenz-Verzögerungsleitung dreht; und die variable Differenz-Verzögerungsleitung die Polarisationskomponenten variierend verzögert, um das Ausmaß der Verzerrungen in dem optischen Ausgangssignal zu verringern.
Verfahren zum Verringern von Verzerrungen in einem Kommunikationssignal, mit den folgenden Schritten: Drehen der Polarisation eines optischen Eingangssignals unter Verwendung eines ersten Polarisationstransformierers (30), um ein gedrehtes optisches Signal zu erzeugen; variierendes Verzögern von Polarisationskomponenten, die dem gedrehten optischen Signal entsprechen, unter Verwendung einer variablen Differenz-Verzögerungsleitung (50), um ein optisches Ausgangssignal zu erzeugen; und Analysieren des optischen Ausgangssignals unter Verwendung eines Verzerrungsanalysators (70), um einen Verzerrungsindikator (71, 72) zu erzeugen, der an den ersten Polarisationstransformierer und die variable Differenz-Verzögerungsleitung angelegt wird, wobei auf der Basis des Verzerrungsindikators, der erste Polarisationstransformierer die Polarisation des optischen Eingangssignals in bezug auf Polarisationszustände der variablen Differenz-Verzögerungsleitung dreht; und die variable Differenz-Verzögerungsleitung die Polarisationskomponenten variierend verzögert, um das Ausmaß der Verzerrungen in dem optischen Ausgangssignal zu verringern.
System mit einem Sender (10), der über eine Übertragungsstrecke (20) an einen Empfänger (25, 90) angekoppelt ist, wobei der Empfänger folgendes umfaßt: einen ersten Polarisationstransformierer (30), der so ausgelegt ist, daß er die Polarisation eines optischen Eingangssignals dreht, um ein gedrehtes optisches Signal zu erzeugen; eine variable Differenz-Verzögerungsleitung (50), die so ausgelegt ist, daß sie selektiv Polarisationskomponenten, die dem gedrehten optischen Signal entsprechen, verzögert, um ein optisches Ausgangssignal zu erzeugen; und einen Verzerrungsanalysator (70), der so ausgelegt ist, daß er das optische Ausgangssignal analysiert, um einen Verzerrungsindikator (71, 72) zu erzeugen, der an den ersten Polarisationstransformierer und die variable Differenz-Verzögerungsleitung angelegt wird, wobei auf der Basis des Verzerrungsindikators, der erste Polarisationstransformierer die Polarisation des optischen Eingangssignals in bezug auf Polarisationszustände der variablen Differenz-Verzögerungsleitung dreht; die variable Differenz-Verzögerungsleitung die Polarisationskomponenten variierend verzögert, um das Ausmaß der Verzerrungen in dem optischen Ausgangssignal zu verringern; und das optische Eingangssignal ein Signal ist, das über die Übertragungsstrecke von dem Sender empfangen wird.
Erfindung nach einem der Ansprüche 1–2, wobei das optische Eingangssignal über eine Übertragungsstrecke (20) empfangen wird, die einen ersten und einen zweiten Hauptpolarisationszustand aufweist; und auf der Basis des Verzerrungsindikators der erste Polarisationstransformierer Polarisationskomponenten des optischen Eingangssignals, die dem ersten und dem zweiten Hauptpolarisationszustand entsprechen, mit dem ersten und zweiten Hauptpolarisationszustand der variablen Differenz-Verzögerungsleitung ausrichtet.
Erfindung nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die variable Differenz-Verzögerungsleitung einen optisch an einen Strahlkombinierer (541) angekoppelten Strahlaufzweiger (540) umfaßt, wobei der Strahlaufzweiger so ausgelegt ist, daß er das gedrehte optische Signal in eine erste und eine zweite Polarisationskomponente aufzweigt, die einem ersten und einem zweiten Polarisationszustand der variablen Differenz-Verzögerungsleitung entsprechen, wobei die erste Polarisationskomponente über einen ersten optischen Weg zu dem Strahlkombinierer geleitet wird und die zweite Polarisationskomponente über einen zweiten optischen Weg zu dem Strahlkombinierer geleitet wird, der von dem ersten optischen Weg verschieden ist; und der Strahlkombinierer so ausgelegt ist, daß er die erste und die zweite Polarisationskomponente rekombiniert, um das optische Ausgangssignal zu erzeugen.
Erfindung nach Anspruch 5, wobei der zweite optische Weg einen Spiegel aufweist, dessen Position eine Ausbreitungsverzögerungsdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten optischen Weg bestimmt, wobei die Position auf der Basis des Verzerrungsindikators einstellbar ist.
Erfindung nach Anspruch 5, wobei der zweite optische Weg ein oder mehrere in Reihe geschaltete Interferometer (530, 531, 532) aufweist, die jeweils einen ersten Zweig und einen zweiten Zweig aufweisen, wobei auf der Basis des Verzerrungsindikators jedes Interferometer die zweite Polarisationskomponente über einen gewählten des ersten und des zweiten Zweigs leitet, um eine gewünschte Ausbreitungsverzögerungsdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten optischen Weg zu erhalten.
Erfindung nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die variable Differenz-Verzögerungsleitung folgendes umfaßt: eine erste und eine zweite Doppelbrechungsfaser (435, 445) jeweils mit einem schnellen und einem langsamen Polarisationszustand und die so ausgelegt sind, daß sie eine relative Verzögerung zwischen dem schnellen und dem langsamen Polarisationszustand entsprechenden Polarisationskomponenten erzeugen; und einen zwischen die erste und die zweite Doppelbrechungsfaser geschalteten zweiten Polarisationstransformierer (440), wobei auf der Basis des Verzerrungsindikators, der erste Polarisationstransformierer Polarisationskomponenten des optischen Eingangssignals mit dem schnellen und dem langsamen Polarisationszustand der ersten Doppelbrechungsfaser ausrichtet; und der zweite Polarisationstransformierer die Polarisation eines durch die erste Doppelbrechungsfaser erzeugten optischen Signals in bezug auf den schnellen und den langsamen Polarisationszustand der zweiten Doppelbrechungsfaser dreht, wobei die zweite Doppelbrechungsfaser das optische Ausgangssignal erzeugt.
Erfindung nach einem der Ansprüche 1–8, wobei der Verzerrungsanalysator ein an einen Leistungsdetektor (495) angekoppeltes Filter (465) umfaßt, wobei das Filter einen Spektralgang aufweist, wodurch bewirkt wird, daß der Verzerrungsindikator im wesentlichen eine monotone Funktion der relativen Verzögerung zwischen den Polarisationskomponenten wird.