ES2212853T3 - Instalacion para la deteccion de la dispersion de modos de polarizacion. - Google Patents

Abstract

Instalación para la detección de la dispersión de modos de polarización de una señal de datos óptica (OS) con un filtro (Fl1), en cuya salida está conectado un medidor de potencia (DET1), caracterizada porque está previsto al menos otro filtro (Fl2, Fl3) con un medidor de potencia (DET2, DET3) conectado a continuación, porque son evaluadas las tensiones de salida (U1, U2, U3) de los medidores de potencia (DET1, DET2, DET3), porque como filtros (Fl1, Fl2, Fl3) están previstos filtros pasabanda y porque solamente son evaluadas las regiones de monotonía de las tensiones de salida de los filtros (Fl1,Fl2, Fl3) que se encuentran entre un tiempo de propagación diferencial de los grupos (DGD) desde mínimo 0 hasta máximo el cambio de signo del gradiente.

Description

Instalación para la detección de la dispersión de modos de polarización.

La invención se refiere a una instalación para la detección de la dispersión de modos de polarización de una señal de datos óptica según el preámbulo de la reivindicación 1 de la patente.

En la técnica de transmisión óptica, se emplean trayectos de transmisión largos de guías de ondas de luz. Las guías de ondas de luz no son totalmente isótropas, condicionadas por la fabricación, sino que son débilmente birrefringentes. Debido al trayecto de transmisión largo, se produce una transformación de la polarización que depende de la frecuencia -llamada dispersión de los modos de polarización o dispersión de la polarización, de forma abreviada PMD. Esta dispersión, a través de la modificación de la polarización de la señal óptica como función de la frecuencia óptica y -unido con ello- de los diferentes tiempos de propagación en función de la frecuencia, conduce a la propagación de impulsos emitidos, con lo que se reduce su capacidad de reconocimiento en el lado de recepción y con ello se limita la velocidad de los datos transmitidos.

A ello hay que añadir como agravante que a través de la modificación de la temperatura o a través de la solicitación mecánica, se modifica el comportamiento de transmisión del trayecto y, por lo tanto, también la PMD. Por consiguiente, se emplean compensadores de PMD, que se insertan en la trayectoria de la transmisión. Para su activación deben detectarse distorsiones de la PMD en el receptor óptico. El compensador se puede ajustar de una manera óptima, por ejemplo, con un algoritmo de gradientes.

En Electronic Letters del 17 de Febrero de 1994, Vol. 30, Nº 4, páginas 348 a 349 se emplea un filtro pasabanda para el filtrado de una señal de datos, cuya PMD debe detectarse. Un detector de potencia en la salida del filtro proporciona una señal que es tanto más alta cuanto más reducidas son las distorsiones de la PMD.

Es un inconveniente que, en el caso de presencia de una PMD grande de primer orden, esta señal no se modifica de una manera monótona como función del tiempo de propagación diferencial de los grupos DGD (Retraso Diferencial de los Grupos) y, por lo tanto, no se pueden obtener señales unívocas.

En Proceedings OEC 94, 141-12, páginas 258 a 259, Makuhari Messe, Japón 1994, se utiliza otro procedimiento, en el que se evalúa la potencia de la señal diferencial entre la salida y la entrada del dispositivo de toma de decisiones. Pero esta señal posee una sensibilidad más reducida para distorsiones de la PMD que un filtro de banda adecuado.

Especialmente en el caso de distorsiones fuertes de la PMD, en las que el DGD excede la duración binaria, se pueden producir, además, decisiones falsas, de manera que la señal obtenida es en tales casos un criterio inadecuado para la presencia de distorsiones de la PMD.

Se conoce también a partir de la patente US 5.473.457 una instalación para la compensación de la PMD. Esta instalación utiliza una fibra que recibe polarización y un regulador de la polarización para la compensación. Un solo regulador de la posición no puede compensar la PMD, puesto que en los tiempos de propagación entre las dos componentes ortogonales exceden, en general, en gran medida la zona de ajuste del regulador de la polarización. Para el ajuste del regulador de la polarización se modula la señal de emisión con una señal de forma sinusoidal y se descompone la señal de recepción en dos componentes ortogonales y se convierten en señales eléctricas. Las amplitudes de las señales eléctricas se utilizan para ajustar de una manera óptima el regulador de la posición.

Este método necesita una modulación adicional de la señal óptica, una fibra que recibe polarización y solamente es adecuado para una compensación básica de la PMD.

El cometido de la presente invención consiste en indicar un detector fiable también para valores mayores del tiempo de propagación diferencial de los grupos. Además, hay que indicar una disposición adecuada para la compensación de la dispersión de los modos de polarización y también para el ajuste óptimo de este detector.

El cometido se soluciona a través de una instalación para la detección de la dispersión de los modos de polarización según la reivindicación 1.

En la reivindicación independiente 7 se describe una variante de esta solución. Los desarrollos ventajosos de la invención están indicados en las reivindicaciones dependientes.

La ventaja especial de la invención está en la combinación de tensiones de salida de varios filtros, que se desarrollan de una manera monótona en las regiones principales utilizadas, y su pendiente grande lo que no es posible con un único filtro pasabanda o un único filtro de paso bajo. De esta manera se posibilita una compensación esencialmente más exacta.

La utilización de filtros pasabanda tiene, frente a la utilización de filtros de paso bajo, la ventaja de una mayor pendiente de las tensiones de salida de los filtros como función del tiempo de propagación diferencial de los grupos existente. De esta manera se puede realizar una compensación todavía más exacta/rápida.

En lugar de varios filtros pasabanda/filtros de paso bajo, se puede utilizar también un filtro pasabanda conmutable/controlable o un filtro de paso bajo conmutable/controlable.

La instalación de detección se puede completar a través de otros criterios de control. En este caso, son especialmente ventajosas las instalaciones que -evalúan porcentajes de errores -generados de forma voluntaria- de una señal auxiliar de datos, que se obtiene a partir de la señal óptica recibida. Se puede realizar un circuito especialmente sencillo a través de un umbral de exploración controlable durante la evaluación de la señal de datos.

Los ejemplos de realización se describen con la ayuda de figuras.

En este caso:

La figura 1 muestra la curva normalizada de las tensiones de salida del filtro.

La figura 2 muestra un ejemplo de realización de la invención con tres filtros pasabanda.

La figura 3 muestra otro ejemplo de realización con un filtro pasabanda controlable.

La figura 4 muestra otro ejemplo de realización con evaluación adicional de una señal auxiliar de datos, y

La figura 5 muestra otra variante de este ejemplo de realización.

La figura 1 muestra la curva normalizada de las tensiones de salida del filtro U1 a U3 de tres filtros pasabanda, cuya frecuencia media es 0,125/T, 0,25/T y 0,5/T, donde T es la duración binaria de la señal de datos transmitida. Además, se registra la tensión de salida U(LPF) de un filtro pasabanda con la frecuencia límite 0,125/T en función del tiempo de propagación diferencial normalizado de los grupos DGD/T con una excitación de la misma intensidad de las dos polarizaciones principales. (Como polarizaciones principales o "estados principales de polarización", designados a continuación como PSP, se designan aquellas dos polarizaciones ortogonales entre sí, que no se modifican en caso de modificación de la frecuencia óptica en la primera aproximación. En las guías de ondas de luz que reciben polarización, las polarizaciones principales coinciden con los ejes principales, por lo tanto son horizontales y verticales. Pero, en general, las polarizaciones principales son parejas ortogonales discrecionales de polarizaciones elípticas. Las polarizaciones principales poseen tiempos de propagación de los grupos diferentes, cuya diferencia se designa como "retraso diferencial de los grupos", en adelante GDG o tiempo de propagación diferencial de los grupos. Si se transmite una señal óptica con una polarización principal, entonces no tiene lugar en una aproximación de primer orden ninguna propagación del impulso. Si se transmite con una polarización que corresponde a porciones de potencia iguales allí, en el caso de división según las dos polarizaciones principales, entonces se produce una propagación máxima del impulso, porque se superponen dos impulsos de la misma potencia con diferencias en el tiempo de propagación de la variable DGD. Si se modifican las polarizaciones principales como función de la frecuencia óptica, entonces en el caso de utilización en el lado de entrada de una polarización principal, que corresponde a una frecuencia determinada, se modifica a pesar de todo la polarización de salida como función de la frecuencia, pero precisamente sólo en un orden más alto que el primer orden. Esto se designa como PMD de orden superior. En general, se produce una PMD de orden superior, pero predomina, sin embargo, una PMD de primer orden debido a sus repercusiones y, por lo tanto, debe ser compensada con preferencia).

Como se deduce claramente, la señal de salida U3 posibilita una detección sin errores de la PMD solamente hasta un valor del DGD de 1T, puesto que para valores entre 1T y 2T, el gradiente de la función modifica el signo. Lo mismo se aplica de una manera correspondiente para las tensiones de salida de los otros filtros pasabanda y en menor medida también para las tensiones de salida del filtro de paso bajo.

En la figura 2 se representa la utilización de la instalación para la detección de la POMD en un compensador. Un emisor óptico TR emite una señal óptica OS a través de una guía de ondas de luz LWL hacia un receptor óptico RX. Éste posee un fotodiodo PD para la conversión de la señal óptica en una señal eléctrica. Un dispositivo de toma de decisiones DFF correspondiente emite en la salida OD la señal de datos DS transmitida.

Aguas arriba del fotodiodo está conectado un transformador de modos de polarización C para la compensación de la dispersión de los modos de polarización, cuya entrada IN es idéntica a la entrada del receptor.

El criterio de regulación para el transformador de los modos de polarización C se obtiene a partir de la señal de banda de base BB emitida por el fotodiodo. Esta señal es alimentada a varios filtros FE1 a FE3, aguas abajo de cuyas salidas está conectado, respectivamente, un medidor de la potencia DET1 a DET3. A través de condensadores de igualación o instalaciones similares, estos medidores de potencia poseen también una función de igualación o de paso bajo. Los filtros pasabanda presentan de una manera más ventajosa frecuencias medidas de 0,125/T, 0,25T y 0,5/T. Las anchuras de banda son aproximadamente de 0,0001 vez a 0,2 veces la frecuencia media respectiva. En el caso de anchura de banda reducida de un filtro pasabanda, se puede prescindir de la igualación en el transcurso de la medición de la potencia en los medidores de potencia DET1 a DET3.

No se representan detalles como amplificadores por razones de claridad.

Para explicar gráficamente el ajuste del compensador, se presupone de una manera óptima la presencia inicial de un tiempo de propagación diferencial de los grupos grande. En primer lugar, se utiliza la tensión de salida U1 del filtro pasabanda Fl1 (que se mide a través del medidor de potencia) con la frecuencia media mínima 0,125/T por un microprocesador utilizado como regulador MP (con convertidor A/D y D/A) para la optimización del ajuste de la compensación. Tan pronto como esta señal excede un umbral SO (superior en la figura), se utiliza para la optimización la señal de salida del filtro pasabanda Fl2 con la frecuencia media superior siguiente 0,25/T. Cuando también esto proporciona una señal de salida fuerte, que excede el umbral (u otro umbral seleccionado de acuerdo con la forma de realización), entonces se conmuta al filtro pasabanda con la frecuencia media máxima 0,5/T. Ésta posee, en efecto, la región mínima de monotonía de la señal de salida, pero a través de la evaluación simultánea de las señales de salida de los otros filtros pasabanda se asegura que se proporcionen señales de salida en la primera región de monotonía 0 \leq DGD \leq T. Por lo tanto, se puede utilizar su alta sensibilidad de una manera especialmente ventajosa para la compensación de las distorsiones de la PMD. Las regiones de monotonía utilizadas se representan con línea continua en la figura 1 como valores principales.

Para conseguir una cuota de errores binarios óptima, se puede llevar a cabo también una combinación no lineal o lineal de las señales de salida del filtro pasabanda o bien de las señales de salida de los detectores de potencia conectados a continuación. A tal fin se utilizan, en lugar de la señal de salida del filtro, seleccionada como función de las señales de salida de los filtros pasabanda de frecuencia más baja, de una manera sencilla todavía la o las señales de salida de las señales de frecuencia más baja. Si la señal de salida de DET1 no ha excedido su umbral, entonces sólo se utiliza esta señal.

Si ha excedido el umbral, entonces se añade también la señal de salida de DET2. Por último, si se ha excedido también su umbral, entonces se añade la señal de salida de DET3.

Para fines de medición, se pueden conectar directamente en las salidas de los detectores DET1 a DET3 aparatos de medición, uno de los cuales, MG3, se representa en la figura 2.

En la figura 3 se representa una variante de la instalación de detección, en la que los tres filtros pasabanda están substituidos por un único filtro pasabanda FIU conmutable/controlable. El modo de proceder en la compensación se mantiene igual. El microprocesador MP utilizado como regulador conoce en cada caso las tensiones de salida precedentes, de manera que es posible de una manera unívoca una asociación de los valores principales (regiones de monotonía) de los filtros con frecuencias medias más elevadas. El ajuste del filtro se realiza a través de una señal de control ST.

En la figura 4 se representa otra variante, en la que se utiliza un segundo dispositivo de toma de decisiones DFF2, al que se alimenta igualmente la señal de banda de base BB. En este ejemplo de realización, el umbral del dispositivo de toma de decisiones se puede desplazar a través de una instalación de ajuste EG hasta tal punto que éste proporciona ya una señal auxiliar de datos DH errónea cuando el primer dispositivo de toma de decisiones DFF emite todavía una señal de datos DS esencialmente libre de errores. Las señales de salida son comparadas entre sí en una puerta O Exclusiva EXOR, y la señal de error FS obtenida de esta manera es utilizada igualmente a través del microprocesador MP para el control del transformador de los modos de polarización C. A través del desplazamiento del umbral del segundo dispositivo de toma de decisiones se desarrolla de una manera constante una medida acerca de la calidad de la señal con respecto a un porcentaje de errores binarios alcanzable. Cuanto menor es el porcentaje de errores de la señal auxiliar de datos en el caso de un desplazamiento del nivel desde el óptimo, tanto mejor es la calidad de la señal. De una manera aproximada, coincidirán una tensión de salida máxima del filtro conmutable/controlable FIU y un porcentaje mínimo de errores. En cambio, se consigue una evaluación más exacta, que conduce a un porcentaje de errores binarios más reducido del dispositivo de toma de decisiones DFF en el caso de utilización de la señal de error FS. Pero puesto que las desviaciones de la señal auxiliar de datos DH respecto de la señal de datos DS se producen de una manera estocástica, es necesario un tiempo de medición o de promedio de la señal de error FS relativamente largo para conseguir una relación especialmente buena entre señal y ruido y, por lo tanto, una compensación óptima. La información adicional obtenida con la ayuda del segundo dispositivo de toma de decisiones se emplea para optimizar el filtro FIU, es decir, para modificar su función de transmisión. Esta forma de funcionamiento adaptada parece especialmente favorable para hacer que sean tolerables las dispersiones ejemplares, las oscilaciones de la temperatura, la aparición de efectos no lineales, etc. La gran ventaja de estas formas de realización consiste en que a través de la señal de salida del filtro es posible ya una compensación rápida y se dispone de tiempo suficiente para un ajuste fino y para el ajuste de la función de transmisión del filtro.

Especialmente en los casos en los que no interesa un ajuste rápido del transformador de los modos de polarización C, pero es posible también la utilización de una sola señal de error FS, de manera que en la figura 4 se podría suprimir el filtro FIU y el detector de potencia DET1.

En el caso de utilización de varios filtros pasabanda, como se representa en la figura 5, se pueden modificar las funciones de transmisión de los filtros o las ponderaciones de las señales de salida individuales, para que se produzcan distorsione mínimas de la PMD. Puesto que esto se puede realizar lentamente, mientras que las señales de salida de los filtros y su combinación están disponibles rápidamente, a través de esta forma de funcionamiento adaptada se pueden conseguir las mismas ventajas que en el ejemplo de realización de la figura 4.

En principio, el control del transformador de los modos de polarización se puede realizar también a través de la señal de error.

Claims (11)

1. Instalación para la detección de la dispersión de modos de polarización de una señal de datos óptica (OS) con un filtro (Fl1), en cuya salida está conectado un medidor de potencia (DET1), caracterizada porque está previsto al menos otro filtro (Fl2, Fl3) con un medidor de potencia (DET2, DET3) conectado a continuación, porque son evaluadas las tensiones de salida (U1, U2, U3) de los medidores de potencia (DET1, DET2, DET3), porque como filtros (Fl1, Fl2, Fl3) están previstos filtros pasabanda y porque solamente son evaluadas las regiones de monotonía de las tensiones de salida de los filtros (Fl1, Fl2, Fl3) que se encuentran entre un tiempo de propagación diferencial de los grupos (DGD) desde mínimo 0 hasta máximo el cambio de signo del gradiente.

2. Instalación según la reivindicación 1, caracterizada porque en el caso de que una señal de salida (U1) del filtro (Fl1) con la frecuencia media mínima se encuentre por debajo del umbral superior (SO), solamente es evaluada esta señal de salida (U1), y porque en el caso de que se exceda este umbral (SO) a través de la señal de salida (U1), sólo o adicionalmente se evalúa la señal de salida (U2, U3) del filtro (Fl2) con la frecuencia media superior siguiente y porque se realiza una evaluación correspondiente para filtros adicionales (Fl3) con frecuencias medias superiores.

3. Instalación según la reivindicación 2, caracterizada porque las frecuencias medias de los filtros pasabanda (Fl1, Fl2, Fl3), partiendo de la frecuencia media más alta, que corresponde aproximadamente a la mitad de la frecuencia del pulso de reloj binario, presentan, respectivamente, la mitad de la frecuencia media frente al filtro pasabanda con la frecuencia media superior siguiente.

4. Instalación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque están previstos tres filtros (Fl1, Fl2, Fl3).

5. Instalación para la detección de la dispersión de modos de polarización de una señal de datos óptica (OS) con un filtro (Fl1), en cuya salida está conectado un medidor de potencia (DET1), caracterizada porque la frecuencia límite del filtro (FIU), configurado como paso bajo o la frecuencia media del filtro (FIU) configurado como filtro pasabanda, es conmutable o regulable y porque solamente son evaluadas las regiones de monotonía de la tensión de salida (U1) del filtro (FIU), que se encuentran entre un tiempo de propagación diferencial de los grupos (DGD) de mínimo 0 hasta máximo el cambio de signo del gradiente, siendo tenidas en cuenta al mismo tiempo las tensiones de salida recibidas en una configuración de filtro precedente.

6. Instalación según la reivindicación 5, caracterizada porque el filtro pasabanda (FIU) es conmutable en tres etapas.

7. Instalación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque está prevista en un receptor óptico (RX) para el control de un transformador de los modos de polarización (C) para la compensación de la dispersión de los modos de polarización.

8. Instalación según la reivindicación 6, caracterizada porque está prevista una disposición de medición (EG; DFF2, EXOR) para la medición del porcentaje de errores binarios en una señal de recepción intencionadamente degradada o en un valor umbral modificado de una segunda fase del dispositivo de toma de decisiones (DFF2), cuya señal de error (FS) controla adicionalmente el transformador de los modos de polarización (C) a través de un regulador (MP).

9. Instalación según la reivindicación 8, caracterizada porque a través del regulador (MP) se controla, además, la función de transmisión de los filtros (FIU; Fl1, Fl2, Fl3) o la ponderación de las señales de salida (U1, U2, U3) de sus medidores de potencia (DET1, DET2, DET3).

10. Instalación según la reivindicación 7, 8 ó 9, caracterizada porque solamente está previsto un valor principal de uno de los filtros (Fl1, Fl2, Fl3) para el control del transformador de los modos de polarización (C).

11. Instalación según la reivindicación 7, 8 ó 9, caracterizada porque las tensiones de salida de varios o de todos los filtros (Fl1, Fl2, Fl3) o bien las tensiones de salida (U1, U2, U3) de sus medidores de potencia (DET1, DET2, DET3) están previstos dentro de regiones seleccionadas para el control del transformador de los modos de polarización (C).