ES2245177B1 - Metodo para medir la respuesta espectral de retardo de grupo a frecuencias opticas con portadora optica fija y barrido en radiofrecuencia usando deteccion de fase y control de nivel de polarizacion. - Google Patents

Abstract

Método para medir la respuesta espectral de retardo de grupo a frecuencias ópticas con portadora óptica fija y barrido en radiofrecuencia usando detección de fase y control de nivel de polarización. La presente invención se refiere a un método de medida de la característica de retardo de grupo a frecuencias ópticas de un dispositivo como una fibra o una red de difracción de Bragg (1). Respecto a los actuales métodos estándar, que requieren en general, una fuente óptica sintonizable, el que aquí presentamos recorre el espectro óptico barriendo la frecuencia de la señal eléctrica que modula en amplitud una portadora óptica fija (2), lo que permite simplificar el montaje y mejorar la resolución y la estabilidad frecuenciales de la medida. La técnica se basa en combinar la medida de la fase de la señal detectada por (5) a la frecuencia de la señal moduladora (9) con la del nivel de continua necesario en el modulador para cancelar dicha señal detectada a cada una de las frecuencias moduladoras en el barrido efectuado por (6). El proceso es susceptible de automatización mediante un bus GPIB o análogo (8).

Description

Método para medir la respuesta espectral de retardo de grupo a frecuencias ópticas con portadora óptica fija y barrido en radiofrecuencia usando detección de fase y control de nivel de polarización.

Sector de la técnica

Comunicaciones ópticas.

Antecedentes de la invención

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.

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.

Numerosas técnicas van surgiendo para mitigar los devastadores efectos de la dispersión 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.

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), viene imponiendo 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.

El método que actualmente 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 impone a cada una de las bandas laterales, superior e inferior, que han sido generadas por la modulación en amplitud de la portadora óptica mediante una señal eléctrica sinusoidal pura a frecuencia fija. La medida de fase la realiza generalmente un analizador de redes vectorial sobre la fotocorriente detectada a la frecuencia de la señal moduladora a partir de la respuesta óptica del DUT, usando como referencia la propia señal moduladora. La diferencia de fase entre las bandas dividida por la distancia frecuencial entre ellas da directamente el retardo de grupo. 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 laser) sintonizable.

Los inventores han demostrado (M. Soler, J. Prat y M. C. Santos, "Error sources of Chromatic Dispersión Measurements in Dispersion Compensating Gratings", IEEE Workshop on Fibre and Optical Passive Components, Glasgow, June 2002) que con el actual estado de la tecnología en el campo de los láseres sintonizables, la estabilidad en longitud de onda y la precisión en los saltos de frecuencia durante el barrido se alejan de las necesarias para verificar las actuales exigencias de la industria en cuanto a resolución espectral en la caracterización de dispositivos fotónicos.

Algunos autores proponen solucionar este problema sustituyendo el láser sintonizable por un sistema basado en un anillo de fibra más un dispositivo acustoóptico de cambio de frecuencia (Acoustooptic Frequency Shifter, AOS) que genera trenes de pulsos ópticos en que la frecuencia óptica va variando de un pulso al siguiente dependiendo de las vueltas que el pulso ha completado en el interior del anillo (H. Takesue y T. Horiguchi, "Chromatic Dispersión Measurement of Optical Components Using Lightwave Synthesized Frequency Sweeper", J. of Lightwave Tech., Vol. 20, No. 4, April 2002 ). El montaje necesario es más complejo y requiere ajustes más precisos de todos sus elementos que el que se requiere para el método estándar MPSM, o para el que se presenta aquí que constituye una modificación de éste.

Con objeto de adaptar el MPSM 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 (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.

En esta línea también se enmarcan métodos que mediante modulación en banda lateral única de la portadora óptica permiten, al igual que en la solución que aquí se propone, ir recorriendo el espectro óptico mediante barrido de la frecuencia moduladora, y por tanto, no precisan del uso de un láser sintonizable, (J. E. Román, M.Y. Frankel y R. D. Esman, "Spectral Characterization of Fiber Gratings with High Resolution", Opt. Lett., Vol. 23, No. 12, June 1998; D. Y. Stepanov, J. Canning y Z. Brodzeli, "High-resolution Measurements of Fibre Bragg Grating Transmission Spectra", ECOC'98, Madrid, Spain). Aunque consiguen mejores resultados en cuanto a resolución y a estabilidad frecuencial de las medidas, estas soluciones añaden respecto al montaje MPSM, la complejidad de la generación de modulación óptica en banda lateral única.

En el método que aquí consideramos el recorrido del espectro óptico mediante barrido de la frecuencia moduladora que se aplica a un modulador Mach Zehnder asimétrico se consigue aprovechando los distintos niveles de señal de respuesta del DUT que son detectados como consecuencia de la interferencia que se produce entre cada una de las bandas laterales, que genera la modulación en amplitud, con la propia portadora óptica. Este mismo efecto ha sido utilizado para determinar valores de dispersión en fibras ópticas a partir de la detección de ceros de amplitud a aquellas frecuencias en que la interferencia destructiva cancelaba por completo la señal detectada (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). En ese caso, las resoluciones espectrales que se obtienen son en general muy pobres y difíciles de controlar puesto que dependen de la distancia frecuencial respecto de la portadora a que se producen los ceros de señal detectada, por lo que las medidas son útiles únicamente para la caracterización del valor de la dispersión en márgenes frecuenciales en que la curva de dispersión no presente variaciones significativas, como es el caso de las fibras, o en todo caso, 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.

Al objeto de adaptar este método a la medida de curvas frecuenciales de retardo de grupo con buena resolución frecuencial, se considera en el método que en esta patente se propone, el hecho de que la fase relativa entre cada una de las bandas laterales fruto de la modulación en amplitud y la portadora, y por tanto la naturaleza de su interferencia, dependen del nivel de continua aplicado al modulador siempre que dicho nivel de continua junto con la señal moduladora de radiofrecuencia, actúen únicamente sobre una de las ramas de la configuración Mach-Zehnder. La medida del nivel de continua necesario para cancelar la señal a la frecuencia de la señal moduladora detectada por un detector cuadrático a partir de la señal óptica de respuesta del DUT a la señal modulada en doble banda lateral, en combinación con la medida de la fase relativa entre las bandas realizada en un analizador de redes vectorial sobre esa misma señal detectada, que es la base del MPSM, permiten determinar mediante una única portadora óptica, y sin necesidad de láser sintonizable por tanto, la curva espectral de retardo de grupo en un intervalo de frecuencias ópticas alrededor de la portadora igual al doble de la máxima frecuencia moduladora que pueda generarse y detectarse en el sistema y con una resolución frecuencial en el dominio óptico dada por la resolución frecuencial posible en el dominio eléctrico o de radiofrecuencia.

Hasta la fecha, los autores no tienen constancia de ningún método como el que aquí se presenta, en el que sobre un montaje esencialmente idéntico al del método estándar MPSM, y usando modulación en doble banda lateral por tanto, 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; y mediante control y medida del nivel de continua aplicado a una de las ramas de un modulador Mach-Zehnder, la misma rama sobre la que se aplica la señal senoidal moduladora de radiofrecuencia, permita mediante una única frecuencia óptica portadora y sin necesidad por tanto de disponer de un láser sintonizable, determinar la curva espectral de retardo de grupo en un margen frecuencial de frecuencias ópticas alrededor de la portadora del doble de la máxima frecuencia de señal moduladora pueda ser generada y detectada en el sistema, con una resolución en el margen de frecuencias ópticas dado por la resolución que el sistema sea capaz de mantener a frecuencias eléctricas o de radiofrecuencia.

Descripción de la invención

La presente invención se refiere a métodos de medida de retardo de grupo a frecuencias ópticas 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 Figs 1 y 2.

En un montaje como el que se muestra en la Figura 1, la señal modulada por el modulador Mach-Zehnder asimétrico (4) e inyectada en el DUT (1), para un índice de modulación m suficientemente pequeño, está compuesta básicamente por la señal óptica portadora y dos bandas laterales, superior e inferior. Matemáticamente,

(1)S_{IN} = A_{o}cos(\theta_{B}/2)cos(\omega_{o}t+\varphi_{o}+\theta_{B}/2)+ -mA_{o}A_{m}/2[sin((\omega_{o}+\omega_{m})t+\varphi_{o}+\varphi_{m}+\theta_{B}) +sin((\omega_{o}-\omega_{m})t+\varphi_{o}-\varphi_{m} + \theta_{B})]

con A_{o}, A_{m}, \omega_{o}, \omega_{m}, \theta_{o}, \theta_{m}, respectivamente las amplitudes, frecuencias y fases de la señal óptica (portadora) y la señal eléctrica (moduladora) y \theta_{B} = mE_{B}, la fase que impone el nivel de continua EB aplicado a una de las ramas del modulador.

Como consecuencia de la reflexión en el DUT, cada banda lateral adquiere una fase adicional que denotaremos como \phi^{+}, \phi{-}, respectivamente para las bandas laterales superior e inferior, y \phi^{o} para la portadora. Con eso, la fotocorriente detectada en (12) a la frecuencia de la moduladora, f_{m}, responde a la expresión

(3)I_{D}(\omega = \omega_{m}) = -mA_{m} A^{2}_{o}cos(\theta_{B}/2)sin \left( \theta_{B}/2-\phi^{o}+\frac{\phi^{+} + \phi^{-}}{2} \right) cos \left( \omega_{m}t+\varphi_{m}+\frac{\phi^{+} -\phi^{-}}{2} \right) \cdot

Al igual que con el MPSM, mediante la medida de fase de la señal detectada en (12) a la frecuencia moduladora referida a la fase de la propia señal moduladora (9), realizada el Analizador de redes (7), se obtiene la semidiferencia de las fases impuestas por el DUT entre las bandas: \Delta\phi = \frac{\phi^{+} - \phi^{-}}{2}, ver Figura 2.

Por otro lado, la determinación del nivel de continua en el modulador necesario para cancelar por completo la señal detectada nos proporciona la suma de dichas fases cambiada de signo, sumada al doble de la fase que adquiere la portadora, ya que

\theta_{BO} = \theta_{B}(I_{D} = 0) = 2 \phi^{o} - (\phi^{+} + \phi) + 2n \pi, con n \epsilon Z

Con los resultados obtenidos para cada una de las frecuencias moduladoras consideradas en el barrido eléctrico f_{m_{i}}, i = 1,2,..., \Delta\phi_{i}, = \Delta\phi(f_{m_{i}}), \theta_{BO_{i}} = \theta_{BO} (f_{m_{i}}), ver Figura 2, se construyen las funciones diferencia

D\Delta\phi_{i} = \Delta\phi_{i+1} - \Delta\phi_{i}

D\theta_{BO_{i}} = \theta_{BO_{i+1}} - \theta_{BO_{i}}

Y de aquí finalmente se obtienen las diferencias de fase entre las dos bandas superiores correspondientes a dos frecuencias moduladoras consecutivas en el barrido eléctrico por un lado, \Delta\phi^{+}, y entre las dos bandas inferiores, \Delta\phi_{i}^{-}, por otro (Figura 2)

\Delta\phi^{+}_{i} = D\Delta\phi_{i} - \frac{D\theta_{BO_{i}}}{2}

\Delta\phi^{-}_{i} = D\Delta\phi_{i} + \frac{D\theta_{BO_{i}}}{2}

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Con esto, el retardo de grupo a las frecuencias f_{i}^{+} = f_{o} + \frac{f_{m_{i}} + f_{m_{i+1}}}{2} y f_{i}^{-} = f_{o} - \frac{f_{m_{i}} + f_{m_{i+1}}}{2}, respectivamente, Figura 2, se calcula:

\Delta\tau(f_{i}^{+}) = \frac{\Delta\phi^{+}_{i}}{2\pi\Delta f}

\Delta\tau(f_{i}^{-}) = \frac{\Delta\phi^{-}_{i}}{2\pi\Delta f}

con \Deltaf el paso frecuencia del barrido eléctrico.

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Aunque la necesidad de determinar el nivel de continua que consigue cancelar la señal detectada puede aumentar el tiempo de medida con respecto al MPSM no hay que perder de vista que puesto que para cada frecuencia en el barrido eléctrico se consiguen determinar dos valores para el retardo de grupo para frecuencias situadas a la misma distancia de la portadora, hacia arriba y hacia abajo, el ancho de banda óptico total efectivo barrido es el doble del que se barre eléctricamente.

El barrido eléctrico del espectro óptico asegura una mejor estabilidad frecuencia) de la señal inyectada en el DUT y consigue mejor resolución espectral, pero también existe una limitación en cuanto al ancho de banda que es posible cubrir mediante este sistema y que viene dado por la mayor frecuencia eléctrica que el sistema de radiofrecuencia sea capaz de generar y detectar. Para cubrir anchos de banda ópticos mayores se propone utilizar una solución como la propuesta en la solicitud de patente P200202378 que combina un barrido óptico grueso, con pasos de longitud de onda en una fuente sintonizable más amplios, proporcionando mejores condiciones de trabajo al láser y por tanto mejor estabilidad y calidad de la señal óptica, y un barrido eléctrico fino que cubre el intervalo frecuencial entre portadoras ópticas consecutivas proporcionadas por el láser y que es el que determina la resolución frecuencia) de la medida.

Otra consideración que cabe tener en cuenta es que tal y como se demuestra en la solicitud de patente P200202377, para que la medida de la fase detectada a la frecuencia moduladora en montajes como el del MPSM se corresponda fielmente con la semidiferencia entre las fases impuestas por el DUT a cada una de las bandas, es necesario que las respectivas amplitudes de la señal óptica a cada una de las bandas sean esencialmente idénticas. En otro caso existe un error en la determinación de esta semidiferencia de fases (ver patente). El uso de un método como el propuesto en la solicitud de patente P200202377 que aprovecha la medida de la fase a la frecuencia del segundo armónico para un nivel de polarización del modulador favorable, tal y como allí se especifica, se recomienda para casos en que la diferencia entre las amplitudes de señal óptica a cada una de las bandas sea apreciable.

Aplicación de la invención

El método que aquí se presenta permite determinar la característica espectral de retardo de grupo (y por tanto la de la dispersión introducida) a frecuencias ópticas de dispositivos fotónicos rastreando el espectro óptico a partir del barrido eléctrico frecuencial de la señal que modula en amplitud una portadora óptica que se mantiene fija. Se elimina de esta forma la necesidad, o en todo caso se relajan las exigencias sobre el paso frecuencial, del láser sintonizable que proporciona la señal óptica que previa modulación en amplitud, será inyectada en el DUT para la evaluación de su curva de retardo de grupo.

Además de las ventajas que el método presenta en cuanto a eliminación o relajación de las condiciones de trabajo del láser sintonizable, cabe destacar que mejora la precisión frecuencial de los resultados, lo cual 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, reduce la velocidad de transmisión de los datos y por tanto, la capacidad del sistema. 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 de los enlaces, 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 fibras de difracción de Bragg (Fiber Bragg Gratings o FBGs) y fibras compensadoras de dispersión, y permitan su compensación, aumentando así la capacidad de transmisión (Y. Danziger y D. Askegard, "Full-band Chromatic-dispersion Management Improves Performance" Lightwave, Penn Well Corporation, July 2000).

El método adquiere especial relevancia en el caso de las FBGs dado que usualmente presentan una característica espectral con pequeñas variaciones en reducidos intervalos de longitud de onda con gran impacto sobre las prestaciones de los sistemas en que se insertan (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).

Aunque se trata de un área de gran importancia y de extraordinario desarrollo en los últimos años, las aplicaciones de las FBGs no se limitan a la compensación de dispersión cromática en enlaces de larga distancia, sino que son muchas y variadas. Por su versatilidad y facilidad de adaptación a las utilidades más diversas, su producción ha aumentado de forma espectacular en los últimos años y es de esperar que la tendencia se mantenga si es que no se intensifica, puesto que se sigue trabajando intensamente en nuevos diseños que se adapten a nuevas posibilidades (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).

Son fundamentales por ejemplo 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.

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).

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 muestra una realización preferida del montaje de medida del retardo de grupo según el método objeto de esta invención.

Clave:

(1)

dispositivo a medir (DUT)

(2)

señal óptica monocromática usada como portadora: A_{o} cos(\omega_{o}t + \theta_{o})

(3)

Fuente de alimentación controlada por bus GPIB. Proporciona el nivel de polarización en el modulador (4) y se usa para provocar un cero de fotocorriente detectada a frecuencia moduladora en (12).

(4)

Modulador tipo Mach-Zehnder asimétrico. Permite que la señal moduladora y el nivel de polarización sean aplicados únicamente a una de las ramas de la estructura Mach-Zehnder mientras que la otra permanece inactiva.

(5)

Detector óptico de ley cuadrática. Devuelve la señal óptica modulada de respuesta del DUT al dominio eléctrico proporcionando una fotocorriente que será analizada en el analizador de redes vectorial (7).

(6)

Generador de tracking. Proporciona el barrido eléctrico frecuencial necesario para recorrer el espectro óptico con portadora óptica fija.

(7)

Analizador de redes vectorial. Sirve para por un lado, medir la fase de la fotocorriente detectada en (12) a la frecuencia moduladora con respecto a la de la señal moduladora (9), proporcionada por (6); y por otro, para determinar el instante en que se producen los ceros de fotocorriente detectada en (12) en función del valor del nivel de polarización que impone (3).

(8)

Bus GPIB que conecta entre sí todos los aparatos: (3), (6) y (7), y éstos a un ordenador de forma que se sincronizan entre sí y se coordinan para realizar las operaciones descritas en el apartado "Descripción de la invención".

(9)

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

(10)

Señal óptica modulada en amplitud, SIN, que es inyectada en el DUT

(11)

Señal óptica de respuesta del DUT

(12)

Fotocorriente detectada a partir de la respuesta óptica del DUT a la señal modulada (10), I_{D}.

(13)

Láser de frecuencia fija

(14)

Circulador óptico

(15)

Ordenador

En la Figura 2 al objeto de ilustrar el proceso de obtención de las diferencias de fase entre las bandas a cada lado de la portadora según el método propuesto en esta invención, se han superpuesto los espectros de las señales inyectadas al DUT para dos frecuencias de modulación consecutivas en el barrido eléctrico, f_{m_{i}}, f_{m_{i+1}}. La flecha vertical en línea continua representa la frecuencia portadora, f_{o}, y en línea discontinua se señalan las bandas laterales correspondientes a la primera frecuencia moduladora, f_{m_{i}}, mientras que las flechas de línea punteada se refieren a las bandas laterales de la siguiente frecuencia moduladora en el barrido eléctrico, f_{m_{i+1}}. Sobre el gráfico se han señalado las fases que por efecto del DUT adquiere cada componente espectral así como las diferencias de fase que se manejan y se describen en el apartado "Descripción de la invención".

Descripción de una realización preferida

El montaje que se presenta como realización preferida del método está inspirado en la caracterización de un dispositivo de compensación de dispersión basado en una fibra de difracción de Bragg, ver Figura 1.

Consta de un láser de longitud de onda fija (13) (o bien sintonizable con paso frecuencia) igual al doble del máximo margen frecuencia) que el sistema permite barrer eléctricamente, si se necesitan cubrir anchos de banda ópticos superiores) seguido de un modulador (4) tipo Mach-Zehnder en el que se aplica tanto la señal eléctrica moduladora como el nivel de señal continua de polarización a una de las ramas de la estructura Mach-Zehnder única-
mente.

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Este modulador modula en amplitud la portadora óptica (2) mediante una señal eléctrica senoidal pura (9) con lo que el espectro de la señal que se inyecta al DUT (10) para cada frecuencia moduladora proporcionada por (6), está compuesto por la portadora y sendas bandas laterales a cada lado.

El hecho de aplicar la señal moduladora junto con el nivel de continua, que polariza el modulador en el punto de trabajo deseado, únicamente a una de las ramas de la estructura Mach-Zehnder de que se compone el modulador, tiene como consecuencia que se impone una fase entre la señal a frecuencia portadora y cada una de las bandas laterales fruto de la modulación. Tal y como puede verse a través de los cálculos que se desarrollan en el apartado "Descripción de la invención", dicha fase depende del nivel de continua que polariza el modulador, luego a través del nivel de continua es posible controlar la interferencia entre las bandas y la portadora, y por ende la amplitud de la fotocorriente que a la frecuencia de la moduladora se detecta en (12).

El generador de tracking (6) proporciona la señal moduladora de la portadora óptica que se aplica a una de las ramas del modulador (4) y, controlado por el bus GPIB y sincronizado y coordinado por el mismo con el resto de aparatos que realizan la medida, va haciendo variar secuencialmente la frecuencia de esta señal moduladora (9) en el margen de frecuencias eléctricas o de radiofrecuencia. En virtud de las operaciones que se describen en el apartado "Descripción de la invención" y que están programadas en el ordenador y ejecutadas por los aparatos conectados a él: (3), (6) y (7), este barrido permite determinar la característica espectral de retardo de grupo del DUT en un intervalo de frecuencias ópticas alrededor de la portadora que proporciona (13) que viene determinado por el doble de la máxima frecuencia del rastreado eléctrico que realiza (6).

La respuesta óptica del DUT (11) es devuelta al dominio eléctrico mediante un detector óptico (5) de ley cuadrática. La fotocorriente que este detector proporciona en (12) a la frecuencia moduladora se monitoriza mediante el analizador de redes (7) de forma que se registra secuencialmente para cada frecuencia moduladora barrida por (6), por un lado su fase con respecto de la señal moduladora (9), y por otro el nivel de continua en (3) necesario para cancelarla por completo.

Mediante la fuente de alimentación (3) controlada por bus GPIB se controla el nivel de polarización que se aplica al modulador (4) con el objetivo de registrar el nivel de señal continua necesario en (9) para cancelar totalmente la señal detectada en (12) a cada una de las frecuencias moduladoras que secuencialmente proporciona (6). Dicho nivel de continua, junto con la fase de la señal a frecuencia moduladora en (12) registrada por el analizador de redes se utilizan en el algoritmo descrito en el apartado "Descripción de la invención" para determinar por un lado las diferencias de fase entre las bandas laterales superiores de las señales ópticas moduladas correspondientes a dos frecuencias moduladoras consecutivas en el barrido frecuencial efectuado por el modulador de tracking, \Delta\phi^{+}_{i}; y por otro las correspondientes diferencias de fase entre las bandas laterales inferiores, \Delta\phi^{-}_{i} (ver Figura 2).

Para cubrir anchos de banda superiores, todo el proceso vuelve a repetirse para otra frecuencia óptica portadora superior o inferior en dos veces el margen barrido eléctricamente, y así sucesivamente hasta completar el margen de frecuencias ópticas total requerido, ver solicitud de patente P200202378.

Claims (1)

1. Método de medida del retardo de grupo a frecuencias ópticas caracterizado porque el retardo de grupo a una determinada distancia frecuencial f_{m} tanto superior como inferior, referida a la frecuencia de una señal óptica portadora que se inyecta en un modulador tipo Mach Zehnder, en el cual tanto la señal moduladora de radiofrecuencia, un tono senoidal puro, como el nivel de señal continua de polarización (bias) son aplicados a una de sus ramas únicamente; se determina a partir de las medidas, para dos valores de frecuencia de la señal moduladora f_{m} – \frac{\Delta f}{2}, f_{m} + \frac{\Delta f}{2}, donde \Deltaf determina la resolución espectral; por un lado, del nivel de bias que es necesario aplicar para cancelar la señal que se detecta a frecuencia de la señal moduladora a través de un detector óptico de ley cuadrática que recoge la señal óptica de respuesta del DUT a la citada señal óptica modulada; y por otro, de la diferencia de fase que el DUT impone entre las bandas laterales de la señal óptica modulada que se le inyecta.