ES2216689B1 - METHOD FOR MEASURING THE FREQUENCY DELAY RESPONSE OF THE GROUP DELETING ERRORS DUE TO FREQUENCY VARIATIONS IN THE AMPLITUDE RESPONSE. - Google Patents

METHOD FOR MEASURING THE FREQUENCY DELAY RESPONSE OF THE GROUP DELETING ERRORS DUE TO FREQUENCY VARIATIONS IN THE AMPLITUDE RESPONSE.

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ES2216689B1 ES200202377A ES200202377A ES2216689B1 ES 2216689 B1 ES2216689 B1 ES 2216689B1 ES 200202377 A ES200202377 A ES 200202377A ES 200202377 A ES200202377 A ES 200202377A ES 2216689 B1 ES2216689 B1 ES 2216689B1
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Abstract

Método para medir la repuesta frecuencial de retardo de grupo eliminando errores debidos a variaciones frecuenciales en la respuesta de amplitud. La presente invención se refiere a un método de medida de la respuesta frecuencial de retardo de grupo de un dispositivo óptico como una fibra o una red de difracción de Bragg por ejemplo (1). Respecto al actual método estándar que compara la fase de la señal eléctrica a frecuencia detectada en (6) a partir de la señal óptica de respuesta del dispositivo (10), con la de la señal sinusoidal a la misma frecuencia (2) con que se modula la señal óptica de excitación (3); el que aquí presentamos se basa en la comparación de la fase de la señal eléctrica a la frecuencia detectada en (6) con el segundo armónico de la señal moduladora (2), lo cual permite sobre el mismo el montaje de laboratorio usado en el método estándar, eliminar de la medida errores debidos a variaciones de amplitud de la respuesta respecto de la longitud de onda.Method to measure the frequency response of group delay eliminating errors due to frequency variations in the amplitude response. The present invention relates to a method of measuring the group delay frequency response of an optical device such as a fiber or a Bragg diffraction network for example (1). With respect to the current standard method that compares the phase of the electrical signal at the frequency detected in (6) from the optical response signal of the device (10), with that of the sinusoidal signal at the same frequency (2) with which modulates the optical excitation signal (3); The one presented here is based on the comparison of the phase of the electrical signal at the frequency detected in (6) with the second harmonic of the modulating signal (2), which allows the laboratory assembly used in the method on it standard, eliminate errors due to variations in amplitude of the response with respect to wavelength.

Description

Método para medir la respuesta frecuencial de retardo de grupo eliminando errores debidos a variaciones frecuenciales en la respuesta de amplitud.Method to measure the frequency response of group delay eliminating errors due to variations frequencies in the amplitude response.

Sector de la técnicaTechnical sector

Comunicaciones ópticas.Optical communications.

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

La gran demanda de conectividad y la competitividad creciente entre las empresas proveedoras de servicios de telecomunicación, que exige de los sistemas de transmisión cada vez mejores prestaciones con mejor eficiencia, tanto en términos del coste económico de su construcción y mantenimiento, como de tiempo para su puesta en marcha, están sometiendo a una dura prueba las posibilidades de la tecnología actual que debe ir evolucionando a pasos agigantados para mantener el ritmo de crecimiento de una nueva sociedad basada en las posibilidades que ofrece la comunicación a distancia.The high demand for connectivity and the increasing competitiveness among companies providing telecommunication services, which requires the systems of better and better performance transmission with better efficiency, both in terms of the economic cost of its construction and maintenance, as of time for commissioning, are undergoing a hard test the possibilities of technology current that must evolve by leaps and bounds to keep the pace of growth of a new society based on the possibilities offered by remote communication.

Uno de los frentes en que la batalla se está revelando más difícil es el del combate de la dispersión cromática en los enlaces de larga distancia mediante fibra óptica, especialmente en los enlaces submarinos, por sus singulares características de limitada accesibilidad una vez construidos, y hostiles condiciones del entorno marino.One of the fronts on which the battle is going revealing more difficult is the combat of the chromatic dispersion on long distance links using fiber optics, especially in submarine links, for its unique limited accessibility features once built, and hostile marine environment conditions.

Numerosas técnicas van surgiendo para mitigar los devastadores efectos sobre la calidad de la señal. Común a todas ellas es la necesidad de conocer de manera exacta y fidedigna las características de la dispersión cromática (la derivada respecto de la longitud de onda del retardo de grupo) introducida tanto por la fibra como por los dispositivos diseñados para compensar su efecto degradante sobre la señal. En este sentido, destaca el impacto sobre la calidad de las transmisiones a larga distancia producido por micro-fluctuaciones en la curva espectral de retardo de grupo que presentan las redes de difracción de Bragg en fibra (FBG, en adelante) y que son debidas a imprecisiones inherentes a los actuales métodos de fabricación.Numerous techniques are emerging to mitigate the devastating effects on signal quality. Common to all they are the need to know exactly and reliably the characteristics of the chromatic dispersion (the derivative with respect to the wavelength of the group delay) introduced by both the fiber as per devices designed to compensate for its effect degrading on the signal. In this sense, the impact stands out on the quality of long distance transmissions produced by micro-fluctuations in the spectral curve of group delay presented by Bragg diffraction networks in fiber (FBG, hereinafter) and that are due to inaccuracies inherent in current manufacturing methods.

Por otro lado, la introducción de las técnicas WDM y WDM denso, de multiplexación de canales usando diversas longitudes de onda con reducido espaciado espectral (las técnicas actuales apuntan a la posibilidad de transmitir sobre una única fibra varios centenares de canales con espaciados de pocas decenas de GHz), impondrá exigencias muy estrictas en la caracterización y el diseño de los dispositivos de multiplexación, demultiplexación, filtrado, enrutado etc. (muchos de ellos basados así mismo en FBGs) con respecto sobre todo a la resolución espectral, la resolución de las medidas y la simplificación y facilidad de automatización de los procesos y montajes necesarios de cara a su aplicación industrial en cadenas de producción masiva de dispositivos fotónicos.On the other hand, the introduction of techniques WDM and WDM dense, multiplexing channels using various wavelengths with reduced spectral spacing (techniques current point to the possibility of transmitting on a single fiber several hundreds of channels with spacing of few tens GHz), will impose very strict requirements on characterization and the design of multiplexing, demultiplexing devices, filtered, routed etc. (many of them based on FBGs) with regard especially to the spectral resolution, the resolution of the measures and the simplification and ease of automation of the necessary processes and assemblies for your industrial application in mass production chains of photonic devices

El método que se considera estándar en las medidas de dispersión y/o retardo de grupo ha aparecido descrito como método de modulación y cambio de fase, "Modulation Phase Shift Method", ( S. Ryu, Y. Horiuchi y K. Mochizuki, "Novel Chromatic Dispersion Measurement Method over Continous Gigahertz Tuning Range", J. of Lightwave Technol., Vol. 7, No. 8, 1989; registrado con No. de patente US4984884) y nos referiremos a él en adelante, tal y como suele hacerse en la literatura, como MPSM. El método se basa en la determinación del retardo de grupo que el dispositivo a medir (DUT, en adelante) introduce a cada longitud de onda. Este retardo de grupo se obtiene de la medida de la diferencia entre las fases que el DUT introduce a cada una de las bandas laterales generadas por la modulación en amplitud de la portadora óptica mediante una señal eléctrica sinusoidal pura a frecuencia fija. A partir de ahí, diferenciando respecto de la longitud de onda, puede obtenerse el valor de la dispersión. Para obtener la curva espectral de retardo de grupo, la portadora óptica se va barriendo a lo largo de la banda de frecuencias ópticas de interés mediante una fuente óptica monocromática de alta pureza espectral (un láser) sintonizable.The method that is considered standard in measures of dispersion and / or group delay has appeared described as a method of modulation and phase change, "Modulation Phase Shift Method ", (S. Ryu, Y. Horiuchi and K. Mochizuki," Novel Chromatic Dispersion Measurement Method over Continous Gigahertz Tuning Range ", J. of Lightwave Technol., Vol. 7, No. 8, 1989; registered with patent number US4984884) and we will refer to it in forward, as is usually done in the literature, such as MPSM. He method is based on determining the group delay that the device to be measured (DUT, hereinafter) introduces to each length of wave. This group delay is obtained from the difference measurement between the phases that the DUT introduces to each of the bands laterals generated by the amplitude modulation of the carrier optics using a pure sinusoidal frequency electrical signal fixed. From there, differentiating from the length of wave, the value of the dispersion can be obtained. To obtain the group delay spectral curve, the optical carrier leaves sweeping along the band of optical frequencies of interest by means of a monochromatic optical source of high spectral purity (a laser) tunable.

Este método es útil cuando la respuesta en amplitud del DUT es esencialmente plana, ya que en presencia de variaciones de amplitud significativas en el margen de resolución en longitud de onda de la medida, dado por el doble de la frecuencia de la señal eléctrica que modula en amplitud la portadora óptica, la diferencia de fases que se obtiene depende de manera significativa de la relación de amplitudes de la señal a cada una de las bandas laterales.This method is useful when the answer in DUT amplitude is essentially flat, since in the presence of Significant amplitude variations in the resolution range in wavelength of the measurement, given by double the frequency of the electrical signal that modulates in amplitude the optical carrier, the phase difference obtained depends on significant way of the ratio of signal amplitudes to each of the side bands.

Con objeto de adaptar este método a las crecientes exigencias de la industria, han ido apareciendo modificaciones que mejoran sus prestaciones, algunas adaptadas a las características específicas de algunas aplicaciones, como el método de cancelación del error de fase, descrito en (Y. Horiuchi, Y. Namihira and H. Wakabayashi, "Chromatic Dispersion Measurements of 4564Km Optical Amplifier Repeater System", Electronic Letters, Vol. 19, No. 1, 1993), y métodos que combinan entre sí o cancelan alguna de las bandas laterales generadas en el proceso de modulación en intensidad de la portadora óptica para mejorar la resolución en longitud de onda, como los que se describen en (J. E. Román, M.Y. Frankel and R. D. Esman, "Spectral Characterization of Fiber Gratings with High Resolution", Opt. Lett., Vol. 23, No. 12, June 1998; R. Fontenberry, "Enhanced Wavelength Resolution Chromatic Dispersion Measurements using Fixed Sideband Technique", Technical Digest OFC'98, pp. 363-364, 1998, con No. de patente US6088088; C. K. Madsen. "Chromatic and Polarization Mode Dispersion Measurements using Phase-sensitive Sideband Detection", Technical Digest OFC'01, pp. MO6-1/-3, 2001), entre otros.In order to adapt this method to the increasing demands of the industry, have been appearing modifications that improve its performance, some adapted to the specific characteristics of some applications, such as phase error cancellation method, described in (Y. Horiuchi, Y. Namihira and H. Wakabayashi, "Chromatic Dispersion Measurements of 4564Km Optical Amplifier Repeater System ", Electronic Letters, Vol. 19, No. 1, 1993), and methods that combine each other or cancel any of the sidebands generated in the intensity modulation process of the optical carrier for improve wavelength resolution, such as those described in (J. E. Román, M.Y. Frankel and R. D. Esman, "Spectral Characterization of Fiber Gratings with High Resolution ", Opt. Lett., Vol. 23, No. 12, June 1998; R. Fontenberry, "Enhanced Wavelength Resolution Chromatic Dispersion Measurements using Fixed Sideband Technique ", Technical Digest OFC'98, pp. 363-364, 1998, with patent No. US6088088; C. K. Madsen. "Chromatic and Polarization Mode Dispersion Measurements using Phase-sensitive Sideband Detection ", Technical Digest OFC'01, pp. MO6-1 / -3, 2001), among others.

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Aunque se han descrito otros métodos de medida de dispersión basados igualmente en modulación en amplitud mediante una señal eléctrica sinusoidal pura pero no en detección de la fase impuesta entre las bandas laterales sino en la interferencia entre ellas, en los que la medida de la dispersión es, como en la invención que aquí presentamos, independiente de la amplitud de la respuesta del DUT a cada una de las bandas (C. Peucheret, F. Liu y R. J. S. Pedersen, "Measurement of Small Dispersión Values in Optical Components", Electronics Letters, Vol. 35, No. 5, March 1999); los niveles de resolución espectral y de la medida que se consiguen son inferiores a los del MPSM y por tanto a los del método que aquí se describe. Por otro lado, requieren la adecuación de las condiciones de la medida al valor esperado de la dispersión en un montaje difícil de estandarizar y de automatizar, y necesariamente lento, por lo que resulta difícil su adaptación a la caracterización de dispositivos en entornos industriales con procesos de producción en masa.Although other methods of measurement of dispersion also based on amplitude modulation by a pure sinusoidal electrical signal but not in phase detection imposed between the sidebands but in the interference between them, in which the measure of dispersion is, as in the invention presented here, independent of the breadth of the DUT response to each of the bands (C. Peucheret, F. Liu and R. J. S. Pedersen, "Measurement of Small Dispersion Values in Optical Components ", Electronics Letters, Vol. 35, No. 5, March 1999); the levels of spectral resolution and the measurement that they get are lower than those of the MPSM and therefore those of the method described here. On the other hand, they require adaptation from the measurement conditions to the expected value of the dispersion in a difficult assembly to standardize and automate, and necessarily slow, so it is difficult to adapt to the characterization of devices in industrial environments with mass production processes.

Hasta la fecha pues, los autores no tienen constancia de ningún método que sobre un montaje esencialmente idéntico al del método estándar, el cual asegura una resolución de la medida y en longitud de onda, y una velocidad en la obtención de resultados y una facilidad de automatización, adecuadas a la caracterización de dispositivos ópticos en procesos industriales de producción en masa, elimine el error producido por fluctuaciones en la respuesta frecuencial de amplitud del DUT.So far, the authors do not have constancy of any method that essentially on an assembly identical to the standard method, which ensures a resolution of the measurement and wavelength, and a speed in obtaining  results and an automation facility, appropriate to the characterization of optical devices in industrial processes of mass production, eliminate the error caused by fluctuations in the frequency response of amplitude of the DUT.

Descripción de la invenciónDescription of the invention

La presente invención se refiere a métodos de caracterización de la respuesta espectral de dispositivos fotónicos como pueden ser fibras o redes de difracción de Bragg, especialmente aquellos que usan modulación de amplitud de una señal óptica mediante una señal de radiofrecuencia generando una señal óptica cuyo espectro contiene sendas bandas laterales a ambos lados de la portadora y que es inyectada en el DUT para el análisis de la respuesta espectral de éste, ver Fig.2. Consiste básicamente en una modificación del método estándar de medida de retardo de grupo en dispositivos fotónicos destinada a eliminar el error debido a fluctuaciones en la respuesta espectral de amplitud significativas en el margen de resolución espectral de la medida.The present invention relates to methods of characterization of the spectral response of photonic devices such as fibers or diffraction networks of Bragg, especially those that use amplitude modulation of a signal optics using a radio frequency signal generating a signal optics whose spectrum contains both side bands on both sides of the carrier and that is injected into the DUT for the analysis of the spectral response of this, see Fig. 2. It basically consists of a modification of the standard method of group delay measurement on photonic devices intended to eliminate the error due to fluctuations in the spectral response of significant amplitude in the spectral resolution range of the measure.

Cuando las amplitudes de las dos bandas pueden considerarse aproximadamente iguales, la fase de la señal detectada a la frecuencia f_{m} relativa a la fase de la señal moduladora proporciona la semidiferencia entre las fases que el dispositivo a medir (DUT) impone entre las bandas, \frac{\phi^{+}-\phi^{-}}{2} = \frac{\Delta\phi}{2}. Asumiendo que el retardo de grupo, \tau_{g} = d\phi/d\omega, puede considerarse aproximadamente constante en el margen de frecuencias delimitado por las dos bandas, su valor puede obtenerse medianteWhen the amplitudes of the two bands can considered approximately equal, the phase of the detected signal at the frequency f_ {m} relative to the phase of the modulating signal provides the semi-difference between the phases that the device to measure (DUT) imposes between the bands, \ frac {\ phi ^ {+} - \ phi ^ {-}} {2} = \ frac {\ Delta \ phi} {2}. Assuming the group delay, \ tau_ {g} = d \ phi / d \ omega, can be considered approximately constant in the frequency range delimited by the two bands, their value can be obtained by

(1)\tau_{g} \approx \frac{\Delta\phi}{2\omega_{m}}(1) \ tau_ {g} \ approx \ frac {\ Delta \ phi} {2 \ omega_ {m}}

Sin embargo, en el caso de que las amplitudes de cada una de las bandas sean significativamente diferentes, i.e. A^{+}, A^{-}, la fase de la señal detectada a la frecuencia f_{m} respecto de la fase de la señal moduladora corresponde a la expresiónHowever, in the case that the amplitudes of each of the bands are significantly different, i.e. A +, A -, the phase of the signal detected at the frequency f_ {m} with respect to the phase of the modulating signal corresponds to the expression

(2)\frac{\Delta\phi+\delta}{2}+tg^{-1}\left(\frac{sin(\delta)}{A^{+}/A^{-} -cos(\delta)}\right)(2) \ frac {\ Delta \ phi + \ delta} {2} + tg ^ {- 1} \ left (\ frac {sin (\ delta)} {A + {/} -} -cos (\ delta)} \ right)

con \delta = \phi^{+} + \phi^{-} - 2\phi_{0} y \phi_{0} la fase que el dispositivo óptico impone a la frecuencia portadora. El error introducido en la medida de la semidiferencia de fase entre las bandas en el caso de que exista una diferencia significativa entre las amplitudes a cada una de las bandas es pues igual awith \ delta = \ phi + \ phi ^ {-} - 2 \ phi_ {0} and \ phi_ {0} the phase that the device Optical imposes on the carrier frequency. The error introduced in the measurement of the phase half difference between the bands in the case of that there is a significant difference between the amplitudes at each of the bands is therefore equal to

(3)\varepsilon = \frac{\delta}{2} + tg^{-1}\left(\frac{sin(\delta)}{A^{+}/ A^{-}-cos(\delta)}\right)(3) \ varepsilon = \ frac {\ delta} {2} + tg ^ {- 1} \ left (\ frac {sin (\ delta)} {A + {/ A ^ {-} - cos (\ delta)} \ right)

Este error no resulta fácilmente eliminable de la medida, aún en el supuesto de conocerse la respuesta frecuencial de amplitud del DUT, esto es, el valor de A^{+} /A^{-}, pues depende en todo caso del valor de \delta, el cual a su vez, proviene de la suma de las fases, magnitudes que precisamente se persigue determinar.This error is not easily eliminated from the measure, even if the frequency response of amplitude of the DUT, that is, the value of A + / A -, because it depends in any case on the value of δ, which in turn, comes from the sum of the phases, quantities that precisely pursues determine.

El método que aquí proponemos proporciona una manera de obtener la diferencia de fase que el DUT impone entre las bandas, \Delta\phi, evitando el error dado por (3) y sin apenas cambios en el montaje experimental, aprovechando el hecho de que el proceso de devolución de la señal al dominio eléctrico se realiza mediante detección directa de la señal óptica a la salida del DUT. El proceso de detección directa posee una característica de conversión óptica-eléctrica de ley cuadrática, por lo que además de la señal a la frecuencia f_{m}, resultado de la mezcla de cada una de las bandas laterales con la frecuencia portadora; como consecuencia de la mezcla de las dos bandas entre sí, se obtiene una señal a frecuencia 2f_{m}, ver Figura 2.The method we propose here provides a way to obtain the phase difference that the DUT imposes between bands, \ Delta \ phi, avoiding the error given by (3) and without just changes in experimental setup, taking advantage of the fact that the process of returning the signal to the electrical domain is carried out by direct detection of the optical signal at the output of the DUT. The direct detection process has a characteristic of optical-electrical conversion of quadratic law, by which in addition to the signal at the frequency f_ {m}, result of the mixing each of the sidebands with the frequency carrier; as a result of the mixture of the two bands between yes, a signal at frequency 2f_ {m} is obtained, see Figure 2.

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La fase de la señal detectada a 2f_{m} con respecto al segundo armónico de la señal moduladora proporciona la diferencia de fase entre las bandas, \Delta\phi, independientemente del valor de la amplitud de la señal óptica a la salida del DUT para cada una de las bandas laterales. Esta diferencia de fase puede medirse mediante un Analizador de Transiciones de Microondas estándar y de ahí obtener el retardo de grupo de acuerdo con la expresión (1).The phase of the signal detected at 2f_m with with respect to the second harmonic of the modulating signal provides the phase difference between the bands, Δ \ phi, regardless of the value of the amplitude of the optical signal at the DUT output for each of the sidebands. This phase difference can be measured by an Analyzer Standard Microwave Transitions and hence get the delay of group according to the expression (1).

Así pues, como precaución adicional respecto del MPSM para el buen funcionamiento del método que aquí presentamos, debe asegurarse que el ancho de banda del detector óptico, así como de los elementos que hacen llegar la señal hasta el Analizador de Transiciones, supera en un porcentaje razonable el doble de la frecuencia moduladora. Esto no supone una restricción muy importante puesto que para asegurar buena resolución espectral de las medidas la frecuencia moduladora suele fijarse en torno a los 100MHz., con lo que no es de esperar que el ancho de banda requerido en el detector encarezca de forma significativa el montaje.Thus, as an additional precaution regarding MPSM for the proper functioning of the method presented here, make sure that the bandwidth of the optical detector, as well as of the elements that send the signal to the Analyzer Transitions, exceeds by a reasonable percentage twice the modulating frequency This is not a very important restriction.  since to ensure good spectral resolution of the measures the modulating frequency is usually set at around 100MHz., with what is not expected that the bandwidth required in the detector significantly increases the mounting.

Aplicación de la invenciónApplication of the invention

El método aquí descrito permite conocer la respuesta de retardo de grupo de dispositivos fotónicos con mayor fidelidad respecto del método estándar MPSM en casos en que la respuesta en amplitud presente variaciones significativas en el margen de resolución en longitud de onda de la medida del retardo de grupo.The method described here allows to know the group delay response of photonic devices with higher fidelity to the standard MPSM method in cases where the amplitude response present significant variations in the Wavelength resolution range of the delay measurement of group.

Un conocimiento preciso de esta respuesta resulta fundamental en la caracterización de sistemas de transmisión mediante fibra óptica, especialmente en los de larga distancia y transoceánicos, con respecto a la dispersión cromática. Este fenómeno, responsable del ensanchamiento temporal de los pulsos que se transmiten a través del sistema, reduce la velocidad de transmisión de los datos y por tanto, la capacidad de transmisión del enlace. Una caracterización exacta de la dispersión cromática que introduce la fibra y otros dispositivos de transmisión es un aspecto clave, no solo de cara a la evaluación de las prestaciones del enlace, sino en el diseño y realización práctica de dispositivos fotónicos que presenten curvas de retardo de grupo que se adapten a las condiciones de dispersión del sistema, como por ejemplo FBGs y fibras compensadoras de dispersión, y permitan su compensación, aumentando así la capacidad de transmisión del enlace (Y. Danziger y D. Askegard, "Full-band Chromatic-dispersion Management Improves Performance" Lightwave, Penn Well Corporation, July 2000).An accurate knowledge of this answer results fundamental in the characterization of transmission systems by fiber optic, especially in long distance and transoceanic, with respect to chromatic dispersion. This phenomenon, responsible for the temporary widening of the pulses that are transmitted through the system, reduces the speed of data transmission and therefore the transmission capacity of the link. An exact characterization of the chromatic dispersion that introduces fiber and other transmission devices is a key aspect, not only for the evaluation of benefits of the link, but in the design and practical realization of photonic devices that have group delay curves that adapt to the system dispersion conditions, as per example FBGs and dispersion compensating fibers, and allow their compensation, thus increasing the transmission capacity of the link (Y. Danziger and D. Askegard, "Full-band Chromatic-dispersion Management Improves Performance "Lightwave, Penn Well Corporation, July 2000).

En el caso de las FBGs, la caracterización precisa de su curva de retardo de grupo de una manera sencilla y fácilmente estandarizable y automatizable, se convierte en un asunto de especial interés pues sus aplicaciones van más allá de la compensación de la dispersión cromática en enlaces de larga distancia por fibra habiendo aumentado su producción de forma considerable en los últimos años. Son fundamentales también en el filtrado, multiplexación, demultiplexación y enrutado de señales en sistemas de multiplexación en longitud de onda WDM (R. Kashyap, "Fiber Bragg Gratings", Academic Press, San Diego, 1999), en los que la cantidad de canales y las separaciones espectrales típicas entre ellos con que se prevé transmitir exigen grandes resoluciones espectrales. Por otro lado, puesto que las distancias a cubrir son grandes y por tanto lo es también el número de dispositivos dispuestos en cascada, la precisión en las medidas se convierte así mismo en un factor clave (X. Zheng y F. Liu, " Impact from Amplitude Ripples in Fiber Bragg Grating Optical Add-drop Multiplexers and Cross-connects", 27th European Conference on Optical Communication. ECOC 2001).In the case of FBGs, the characterization precise of your group delay curve in a simple and easily standardizable and automatable, it becomes a issue of special interest because its applications go beyond the compensation of chromatic dispersion in long bonds distance by fiber having increased its production so considerable in recent years. They are also fundamental in the filtering, multiplexing, demultiplexing and signal routing in WDM wavelength multiplexing systems (R. Kashyap, "Fiber Bragg Gratings", Academic Press, San Diego, 1999), in which the amount of channels and spectral separations typical among them with which it is expected to transmit demand large spectral resolutions. On the other hand, since the distances to cover are large and therefore the number of cascaded devices, precision measurements are it also becomes a key factor (X. Zheng and F. Liu, " Impact from Amplitude Ripples in Fiber Bragg Grating Optical Add-drop Multiplexers and Cross-connects ", 27th European Conference on Optical Communication ECOC 2001).

Las FBGs también encuentran un vasto campo de aplicación como sensores (R. Kashyap, "Fiber Bragg Gratings", Academic Press, San Diego, 1999), por ejemplo sensores de tensión distribuida (S.H. Huang et al. Conf. Smart Sensing, Process. and Instrum. SPIE 2444, pp 158-169, 1995).FBGs also find a vast field of application as sensors (R. Kashyap, "Fiber Bragg Gratings", Academic Press, San Diego, 1999), for example distributed voltage sensors (SH Huang et al . Conf. Smart Sensing, Process. and Instrum. SPIE 2444, pp 158-169, 1995).

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

La Figura 1 muestra una realización preferida del montaje de medida del retardo de grupo según el método objeto de esta invención.Figure 1 shows a preferred embodiment of the group delay measurement assembly according to the method object of this invention.

Clave:Key:

(1)(one)
dispositivo a medir (DUT)device to measure (DUT)

(2)
Señal eléctrica moduladora: A_{m}cos(\omega_{m}t + \theta_{m})Electrical signal modulator: A_ {m} cos (\ omega_ {m} t + \ theta_ {m})

(3)(3)
señal óptica monocromática usada como portadora: A_{o} cos(\omega_{o}t + \theta_{o})monochromatic optical signal used as carrier: A_ {o} cos (\ omega_ {o} t + \ theta_ {o})

(4)(4)
Láser sintonizableTunable laser

(5)(5)
Analizador de TransicionesTransition Analyzer

(6)(6)
Potencia óptica detectada a partir de la respuesta óptica del DUT, P_{D}Optical power detected from the optical response of the DUT, P_ {D}

(7)(7)
Modulador óptico de amplitudOptical amplitude modulator

(8)(8)
Señal óptica modulada en amplitud, S_{M}Optical signal modulated in amplitude, YE}

(9)(9)
Detector óptico (de ley cuadrática)Optical detector (of law quadratic)

(10)(10)
Señal óptica de respuesta del DUT, S_{G}DUT response optical signal, S_ {G}

La Figura 2 muestra gráficamente la composición espectral de la señal óptica inyectada en el DUT con indicación de la amplitud y la fase que adquiere cada componente espectral por acción del DUT y los procesos de mezcla de frecuencias que tienen lugar a consecuencia del proceso de detección de ley cuadrática.Figure 2 graphically shows the composition spectral of the optical signal injected into the DUT with indication of the amplitude and phase that each spectral component acquires by DUT action and frequency mixing processes that have place as a result of the quadratic law detection process.

Descripción de una realización preferidaDescription of a preferred embodiment

El montaje de medida de la dispersión cromática que se propone como realización preferida del método que aquí se presenta se muestra en la Figura 1 y consta de un láser de onda continua de longitud de onda variable (4) encargado de ir barriendo secuencialmente la longitud de onda óptica en el margen de frecuencias de interés. El láser se halla sincronizado con un Analizador de Transiciones de Microondas estándar (5) de forma que a cada longitud de onda de emisión del láser se le hace corresponder la medida efectuada en (6). La señal óptica de salida del láser es modulada en amplitud mediante un modulador electroóptico de tipo Mach Zehnder (7) que inyecta la señal óptica, ya modulada (8) por una señal eléctrica sinusoidal a frecuencia fija, f_{m} (2) en el DUT (1).The measurement assembly of the chromatic dispersion which is proposed as a preferred embodiment of the method here Presented is shown in Figure 1 and consists of a wave laser variable wavelength continuous (4) responsible for sweeping sequentially the optical wavelength in the range of frequencies of interest The laser is synchronized with a Standard Microwave Transition Analyzer (5) so that each emission wavelength of the laser is made correspond the measurement made in (6). The optical output signal of the laser is amplitude modulated by a modulator Mach Zehnder type electro-optic (7) that injects the optical signal, already modulated (8) by a frequency sinusoidal electrical signal fixed, f_ {m} (2) in the DUT (1).

La respuesta del dispositivo (10), en reflexión en el caso que aquí consideramos, es detectada por un detector óptico (9) e inyectada al Analizador de Transiciones de Microondas, que es capaz de obtener la diferencia de fase entre la señal detectada a la frecuencia 2f_{m} respecto del segundo armónico de la señal moduladora y a partir de ese resultado, el retardo de grupo mediante la expresión (1).The response of the device (10), in reflection In the case we consider here, it is detected by a detector optical (9) and injected into the Transition Analyzer Microwave, which is able to obtain the phase difference between the signal detected at the frequency 2f_m with respect to the second harmonic of the modulating signal and from that result, the group delay by expression (1).

Con objeto de obtener buena resolución espectral de las medidas, la frecuencia de modulación f_{m} suele fijarse alrededor de unos 100MHz, lo cual a la longitud de onda de 1.55 \mum supone una resolución de alrededor de 1pm. Por tanto, el detector óptico (9) deberá tener un ancho de banda mínimo algo superior a 200 MHz.In order to obtain good spectral resolution of the measurements, the modulation frequency f_ {m} is usually set around 100MHz, which at the wavelength of 1.55 \ mum assumes a resolution of about 1pm. Therefore the optical detector (9) should have a minimum bandwidth somewhat greater than 200 MHz.

Claims (2)

1. Método de medida del retardo de grupo a frecuencias ópticas caracterizado porque la diferencia de fase entre las bandas laterales generadas mediante modulación de amplitud de la portadora óptica usando una señal eléctrica sinusoidal como moduladora, de la señal óptica de respuesta de un dispositivo a medir, se obtiene a partir de la señal eléctrica detectada a frecuencia doble respecto de la frecuencia de la señal moduladora.1. Measurement method of the group delay at optical frequencies characterized in that the phase difference between the lateral bands generated by amplitude modulation of the optical carrier using a sinusoidal electrical signal as a modulator, of the optical response signal of a device to be measured , is obtained from the electrical signal detected at double frequency with respect to the frequency of the modulating signal. 2. Método de medida del retardo de grupo según reivindicación 1, caracterizado porque la curva espectral de retardo de grupo se determina a partir de barrido frecuencial de la señal óptica portadora mediante una fuente óptica de alta pureza espectral (láser) sintonizable o similar, manteniendo fija la frecuencia de la señal eléctrica moduladora.2. Group delay measurement method according to claim 1, characterized in that the group delay spectral curve is determined from the frequency scanning of the carrier optical signal by means of a tunable or similar high spectral (laser) optical source, maintaining set the frequency of the electrical modulator signal.
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