WO1999053363A2 - Emulator und kompensator für polarisationsmodendispersion - Google Patents

Emulator und kompensator für polarisationsmodendispersion Download PDF

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WO1999053363A2
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Reinhold Noe
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/27—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means
    • G02B6/2753—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means characterised by their function or use, i.e. of the complete device
    • G02B6/278—Controlling polarisation mode dispersion [PMD], e.g. PMD compensation or emulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
    • H04B10/2569—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to polarisation mode dispersion [PMD]

Definitions

  • the invention relates to an emulator and compensator for polarization mode dispersion, with which the polarization of an electromagnetic, preferably optical wave can be changed as a function of frequency.
  • the invention is therefore at the same time a frequency-dependent polarization transformer.
  • the PMD compensator should make the polarization transmission behavior of the overall system of transmission link and compensator (or vice versa, ⁇ e according to arrangement) approximately independent of frequency in the approximation of the first and possibly higher order. In wavelength division multiplex operation, it is desirable to use this frequency-independent to achieve the operating wavelengths.
  • the invention can be used both as a PMD emulator and as a PMD compensator.
  • Requirements for such an assembly are low emfuge vaporization, compatibility with optical fibers and, in many respects, frequency-dependent change in polarization transmission behavior.
  • PMD is often described mathematically by many retarders or polarization rotators, which are arranged between strong birefringent fiber optic pieces, that is to say noticeable delay times between the two main polarizations.
  • These highly birefringent fiber optic pieces age or preserve two mutually orthogonal main polarizations (p ⁇ ncipal staces-of-polarization), PSP for short, and are therefore polarization-maintaining fiber, PMF for short.
  • PMF are highly polarization-dispersive.
  • Stucke PMF used which are connected by polarization transformers.
  • This reference is important because it describes the connection of a PMD compensator to an optical receiver and the acquisition of a control criterion, and therefore serves as a generic term for this invention. It can be seen that such arrangements can be used both as PMD emulators and as PMD compensators. In practice, the references mentioned are limited to very few pieces of PMF, and the light attenuation that occurs could be quite high due to the necessary splice connections. Functionally similar or equivalent arrangements which allow a large number of such polarization transformers and Cascading PMF pieces in such a way that they have very little steaming is not known.
  • a longer piece of polarization-maintaining optical fiber is suitable for producing a PMD
  • Emulators or PMD compensators are, as in the case of commercial polarization-maintaining optical fibers, preferably approximately linear in a first exemplary embodiment.
  • Spread over the length are torsion sections in which the PMF is twisted, so that polarization transformations result.
  • the twist from PMF is already from Applied Optics, Volume 18, No. 13, p. 2241-2251 is known as a means by which polarization transformations can be carried out in linear birefringent LWL, see FIG. 9 there.
  • the birefringence of commercially available PMF is so strong that a torsion by the 68 ° specified there the PMF would destroy at least in the long run.
  • several torsion sections with an alternating torsion direction are cascaded in accordance with the invention in order to generate the desired transformation.
  • a weaker than standard PMF, but much stronger than normal fiber optic birefringent, special PMF should be provided.
  • the torsion can be made variable in all of these cases, for example by using stepper motors.
  • the torsional range which is naturally limited due to the limited mechanical strength of optical fibers, can impair the ability to compensate, in particular when operating as a PMD compensator.
  • Functional inaccuracies can also arise due to the length of the torsion pieces not being determined by the deal and similar influences.
  • These possible disadvantages can be eliminated by inserting additional torsion sections. It can be advantageous to arrange several torsion sections or groups of torsion sections that can be twisted independently of one another close to one another. So-called endless polarization regulations are desirable.
  • linear birefringent PMF instead of linear birefringent PMF, circular or elliptical birefringent PMF can also be used; however, the polarization transformers have to be modified.
  • FIG. 1 shows a PMD emulator or compensator according to the invention in the diagram.
  • FIG. 2 shows a phase-adapted mode converter as a polarization transformer.
  • FIG. 3 shows an endless polarization transformer with twisted pieces of linearly birefringent optical waveguide.
  • Figure 4 shows a movable anchor point linearly birefringent optical fiber m the pierced axis of a stepper motor.
  • FIG. 5 shows two individual emulators or compensators, which contain circularly birefringent optical waveguides and movable optical waveguide loops.
  • a light wave L passes through a PMD emulator or compensator EK within an optical fiber LWL from an input EE to an output AA.
  • the optical waveguide LWL consists of polarization-maintaining optical waveguide PMF, which is not interrupted and does not have to be cut during production or spliced apart from input EE and output AA. For this reason, the PMD emulator or compensator EK has a very low emfu vaporization for the light wave L.
  • the PMD emulator or compensator EK contains a chain of simple emulators or compensators 1, 2, ... N. Each of these simple emulators or -compensators 1, 2, ...
  • N in turn has an input E and an output A, the output A of a single emulator or -ko pensators is each connected to the input E of the following.
  • input E is followed by a polarization transformer PT, a polarization-dispersive optical fiber PMF with a differential group delay DGD and output A.
  • Input EE and output AA of the arrangement can also be interchanged are so that the light wave L does not pass through the arrangement from the input EE to the output AA, but in the opposite direction.
  • the order of polarization transformer PT and differential group delay time DGD having optical waveguide can also be exchanged for one, several or all individual emulators or compensators 1, 2,... N compared to the described order.
  • the polarization-dispersive optical waveguide with the group delay DGD is a piece of the polarization-maintaining optical waveguide PMF chosen with a suitable length.
  • PMF has beat wavelengths within which a phase delay of 360 ° or a period of time delay of the light wave between the two main polarizations occurs. is of the order of 2 to 4 mm at a wavelength of 1550 nm of the light wave L. This corresponds to a differential delay time DGD of the polarization-dispersive optical fiber of 2.6 to 1.3 ps per meter length.
  • the light is also guided in the polarization transformer PT in the polarization-maintaining optical waveguide PMF, which, as described below, is possible by designing a polarization transformer PT according to the invention.
  • the total number of simple emulators or compensators can vary widely, between 1 and large, just economically justifiable numbers such as 100 or 200. It is expedient to choose the total number small, but at least so large that similar statistical properties of the Polarization dispersion as in the case of the optical waveguide to be emulated or compensated. Depending on the requirements, around 6 to 50 simple emulators or compensators are required.
  • many simple emulators or compensators are particularly useful when PMD emulation or compensation for very broadband signals, i.e. e.g. for data signals with a high transmission bit rate, or for several or many signals in optical wavelength division multiplexing.
  • a mode converter for linear birefringent polarization-maintaining optical fibers PMF can be configured as a phase-matched mode converter. verter as shown m Figure 2 are executed.
  • torsion anchors FK, BK which here are in the form of combs, are attached, for example by means of epoxy adhesive. These can be rotated against each other around the polarization-maintaining optical waveguide PMF as an axis, external comb parts being able to rotate in the direction of rotation DR.
  • Both torsion anchors can be designed to be movable, or one of them is a fixed torsion anchor FK, the other a movable torsion anchor BK.
  • Stepper motors SM for example, are suitable as drives for torsion anchors BK, which can be operated in the path-continuous micro-step mode to achieve high resolution.
  • Comb teeth ZI The torsion in the torsion pieces TS is a mechanical stress MB.
  • comb comb ZI and mechanical loads MB are provided with identifiers.
  • the movable torsion anchor or comb. BK has only one prong, so that it degenerates into a rotary lever, this results in one from Applied Optics, Volume 18, No. 13, pp. 2241-2251 (see there Fig. 9) already known mode converter.
  • the use of more comb ZI has the advantage that smaller angles of rotation of the two combs BK, FK against each other are required.
  • the birefringence of commercially available PMF is so strong that a torsion around the 68 ° indicated in the reference would destroy the PMF at least in the long term.
  • the length within which the 68 ° torsion must take place is only 0.7 mm in the case of a 2 mm beat wavelength.
  • the solid Tors ⁇ onsan ⁇ er FK has only two prongs here.
  • movable torsion anchors BK1, BK2, BK3 are provided.
  • the number three is particularly suitable as the number of movable torsion anchors because an endless polarization transformation is possible according to the invention.
  • One or both of the fixed torsion anchors FK can also be replaced by movable torsion anchors BKO, BK4.
  • this offers additional variability in the polarization transformation, so that deviations in the lengths of the torsion sections TS1, TS2, TS3, TS4 from the desired value, inhomogeneities in the birefringence of the optical waveguide PMF and similar inaccuracies cannot impair the ability to control polarization endlessly .
  • the anchor points are negligibly short, so that the polarization transformer PT consists essentially of twistable optical fibers.
  • these lengths can also be varied;
  • the torsion sections TS1, TS4 can each be selected so long that they have phase delays of approximately 1.6 rad, and torsion sections TS2, TS3 can each be selected so long that they have phase delays of approximately 1.8 rad.
  • torsion anchor BK2 should be at least about ⁇ 73 °, and torsion anchor BK1,
  • BK3 can be rotated by at least about ⁇ 35 ° relative to the torsion-free position. Since the torsion of the optical fiber PMF not only rotates the main axes geometrically, but also the polarization ellipse of the optical wave rotates to a small extent, about 5 to 10% of the geometrical rotation, the torsion range of the torsion anchor is one factor in practice Multiply F from about 1.05 to 1.1, so that you get about ⁇ 79 ° for torsion anchor BK2, and about ⁇ 38 ° for torsion anchor BK1, BK3. Depending on the type of optical fiber, these values can fluctuate by approximately ⁇ 10%.
  • Endless polarization transformation is always possible if certain common periodic rotation changes of the movable torsion anchors BK1, BK2, BK3 can be specified in such a way that a main polarization of the polarization-maintaining optical fiber PMF m each phase of these rotation changes at least approximately m the other, orthogonal to the first Main polation is transformed. With less than the rotation angles specified in this way, all others can then be used achieve possible and necessary polarization transformations.
  • the columns - TS1, TS4 mean the differential decelerations m radians of the torsion sections TS1, TS4,
  • Circular birefringence components of the torsion sections in m radians which, as explained below, in a direct manner
  • CA, CB, CC specify the specified periodic changes in rotation of the movable torsion anchors BK1, BK2, BK3, which before a main polarization of the polarization-maintaining optical waveguide PMF of each phase of these rotation changes, at least approximately, leads to the other orthogonal main polarization.
  • the actual turning radians are as follows:
  • TS1, TS4 TS2, TS3 CA CB CC W 1, 6822 1.7063 0.3838 2.5547 1.2078 0 1.2671 1.5748 0.3495 2.3959 1.1854 0.2618 1.4455 1.1221 0.5732 2, 6100 1.0970 0.5236 1.2025 0.8886 0, 6022 2.5738 1.0694 0.7854 1.3073 0.4848 0.8161 2, 8904 1.0063 1.0472 1, 0198 0.2692 0.8146 2.8355 0.99983 1.3090 0.8165 0.0201 0.8617 2.8883 0.9779 1.5708 0.8589 -0.3367 1.0935 3.3401 0.9318 1.8326 2.7641 1.4520 0.7614 2.7293 1, 8135 2.0944 2.5026 1.3362 0.7189 2, 6072 1, 6315 2.3562 1.8341 1.4392 0.8738 2, 8254 1.2814 2, 6180 0.9181 1.5792 1.1139 3.3008 1.0629 2.8798 1.1501 1.1127 0.8317 2.7393 1.12
  • torsion sections TS1, TS2, TS3, TS4 which are longer than specified by a whole number of beat wave lengths of the light wave.
  • the torsion angles are to be changed in such a way that an unchanged torsion rate, i.e. Changes in length per unit length result.
  • the examples given can also be implemented with negative lengths of practical examples.
  • column W This can easily be seen by comparing the first and last table rows; these lines differ only by the value 2 * p ⁇ radiant m of column W.
  • angles CA, CB, CC given in the table are only to be understood as reference values, because it can be useful to achieve greater variability in polarization transformations be significantly larger, for example by a factor of 1.5 or even 2 enlarged swivel CA, CB, CC.
  • Exemplary embodiments with more than three movable torsion anchors can, for example, be designed such that at least approximately the same torsion profiles can be achieved as a function of the location in the polarization-maintaining optical waveguide PMF as in the examples given.
  • the beat wavelength is chosen to be sufficiently large.
  • beat wave lengths of 10 to 200 mm, preferably those in the range between 30 and 100 mm.
  • the differential delay time is approximately 0.1 ps per meter.
  • DGD differential group transit time
  • a total of approximately 2.5 km of optical fibers are then required.
  • Polarization-maintaining optical waveguides with linear birefringence of the order of magnitude mentioned can easily be produced according to the prior art by means of an elliptical core cross section or by targeted installation of mechanical stresses.
  • the former does not cause particularly high attenuation losses due to the very low attenuation of quartz glass optical fibers, and the latter can be taken into account in the design and commissioning of the polarization transformers PT by more anchor points FK, BK or by specifying deviations in the angle of rotation ranges from the values given above, see table above.
  • the attenuation of a length of 2.5 km can be very low, down to about 0.5 dB in total.
  • the polarization-maintaining optical waveguide PMF can simultaneously be designed for compensation or emulation of chromatic optical waveguide dispersion.
  • turnstiles can be used
  • FIG. 4 shows a stepper motor SM with a schematically drawn stator ST and an axis AX, which is drilled through with a bore BO.
  • the optical fiber LWL is guided concentrically in the axis diameter and stator, which in this exemplary embodiment is a polarization-maintaining optical fiber PMF.
  • the optical fiber LWL, PMF is firmly glued to the axis AX, so that the axis AX simultaneously represents a movable torsion anchor BK, BKO, BK1, BK2, BK3, BK4.
  • This arrangement is extremely compact, particularly when using a stepping motor with a disc-shaped (flat) special design, so that the entire polarization transformer PT of FIG. 3 can also be constructed compactly.
  • the distances between the movable anchor points BK, BKO, BK1, BK2, BK3, BK4 can be so small that birefringent optical waveguides PMF with a beat length of moderate size can be used.
  • FIG. 5 shows, by way of example, two individual emulators or compensators 1, 2, which contain circularly birefringent optical waveguides and movable optical waveguide loops or fiber loops FS1, FS2.
  • Optical fiber LWL is clamped in front of and behind the polarization transformers PT at breakpoints H. Between two adjacent breakpoints H, which enclose a polarization transformer PT, it acts as a normal optical fiber LWL, which is almost non-birefringent without additional bending. At least in certain positions of the rotatable fiber loops, it is undistorted, with free m the light wave conductor loops FSl, FS2 movable optical fiber LWL even in any position of these optical fiber loops FSl, FS2.
  • the optical waveguide is heavily twisted between two adjacent breakpoints, between which there is no polarization transformer PT, so that it acts as a circular birefringent and circular polarization-maintaining optical waveguide PMF with a differential group delay DGD between the two circular main polarizations.
  • a stranding machine is suitable for production.
  • the polarization transformers PT contain fiber loops FS1, FS2.
  • the fiber loops FS1, FS2 are designed to be rotatable, and moreover the optical fiber LWL is bent there in principle, so that there is a mechanical stress MB of the optical fiber LWL as in the first exemplary embodiment.
  • the PMD compensator EK according to the invention can be m
  • Electron. Lett., Feb. 17 1994, volume 30, no. 4, pp. 348-349 can be used in an optical receiver for PMD compensation.

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Abstract

Ein Emulator oder Kompensator (EK) von Polarisationsmodendispersion einer Lichtwelle (L) besitzt einen Eingang (EE), einen durchgehenden Lichtwellenleiter (LWL), der ein polarisationserhaltender Lichtwellenleiter (PMF) mit einer differentiellen Gruppenlaufzeit (DGD) ist, einen Polarisationstransformator (PT) und einen Ausgang (AA). Der Polarisationstransformator (PT) ist ebenfalls in polarisationserhaltendem Lichtwellenleiter (PMF) ausgeführt und erlaubt endlose Polarisationstransformationen. Der Emulator oder Kompensator (EK) kann aus mehreren Einzelemulatoren oder -kompensatoren (1, 2, ... N) bestehen, welche jeweils einen Eingang (E) und einen Ausgang (A) besitzen.

Description

Beschreibung
Emulator und Kompensator für Polaπsationsmodendispersion
Die Erfindung betrifft einen Emulator und Kompensator für Pola- risationsmodendispersion, mit dem die Polarisation einer elektromagnetischen, vorzugsweise optischen Welle frequenzabhangig verändert werden kann. Die Erfindung ist deshalb gleichzeitig ein frequenzabhangiger Polaπsationstransformator .
In der optischen Übertragungstechnik werden lange Lichtwellen- leicer-Ubertragungsstrecken eingesetzt. Die Lichtwellenleiter selbst sind herstellungsbedingt nicht vollständig isotrop, sondern schwach doppelbrechend. Wegen der großen Ubertragungslange ergibt sich eine frequenzabhangige Polaπsationtransformation der Ubertragungsstrecke. Dies nennt man Polansationmodendis- persion oαer Polaπsationsdispersion, aogekurzt PMD. Sie fuhrt insbesondere zur Verbreiterung gesendeter Impulse, was die verwendbare Ubertragungsdatenrate limitiert. Erschwert wird die Situation dadurch, daß sich durch Temperatur oder mechanische Beanspruchung das Ubertragungsverhalten und somit auch die PMD der Strecke ändert. Deshalb werden adaptive PMD-Kompensatoren benotigt, die m den Übertragungspfad eingefugt werden. Zu deren Entwicklung oder einfach zum Prüfen der PMD-Toleranz nicht PMD-kompensierter Ubertragungssysteme werden vielfach einstellbare, aber einfache, kostengünstige und dampfungsarme PMD- Emulatoren gebraucht, welche das frequenzabhangige Polarisati- onsubertragungsverhalten von LWL-Strecken von bis zu mehreren 1000 km Lange zu unterschiedlichen Zeitpunkten und bei unter- schiedlichen Temperaturen in statistisch signifikanter Weise nachbilden können.
Der PMD-Kompensator soll bei mindestens einer optischen Frequenz das Polaπsationsubertragungsverhalten des Gesamtsystems von Ubertragungsstrecke und Kompensator (oder umgekehrt, πe nach Anordnung) m Näherung erster und ggf. auch höherer Ordnung naherungsweise frequenzunabhangig machen. Im Wellenlangen- multiplexbetrieb ist es anzustreben, diese Frequenzunabhangig- keit bei den Betriebswellenlangen zu erreichen. Die Erfindung laßt sich sowohl als PMD-Emulator, wie auch als PMD-Kompensator einsetzen .
Anforderungen an ein solche Baugruppe sind niedrige Emfuge- dampfung, Kompatibilität zu Lichtwellenleitern und in vielfa- cner Hinsicht frequenzabhangig veränderbares Polaπsationsuber- tragungsverhalten .
Zur Emulation oder Kompensation von PMD eignet sich klarerweise eine Baugruppe, welche dieselben bzw. die mversen Ubertra- gungseigenschaften besitzt wie eine Ubertragungsstrecke. In der Literatur wird PMD oft mathematisch durch viele Retarder oder Polaπsationsrotatoren beschrieben, die zwischen starker doppelbrechenden, also zwischen den beiden Hauptpolaπsationen merkliche Verzogerungszeiten aufweisenden LWL-Stucken angeord- net sind. Diese stark doppelbrechenden LWL-Stucke ernalten oder bewahren zwei zueinander orthogonale Hauptpolarisationen (pπncipal staces-of-polaπzation) , kurz PSP, und sind daher polaπsationserhaltende Lichtwellenleiter (polarization- maintaining fiber) , kurz PMF. Diese PMF sind stark polaπsati- onsdispersiv. Ein entsprechendes Beispiel ist im Tagungsband zur Optical Fiber Communications Conference 1995 (OFC λ95) der Optical Society of America als Beitrag WQ2 auf S. 190-192 beschrieben. In Electron. Lett., 17. Feb . 1994, Band 30, No . 4, S. 348-349 ist PMD-Kompensation beschrieben. Auch hier werden mehrere
Stucke PMF verwendet, welche durch Polarisationstransformatoren verbunden sind. Diese Literaturstelle ist von Bedeutung, weil dort der Anschluß eines PMD-Kompensators an einen optischen Empfanger sowie die Gewinnung eines Regelkriteriums beschrieben werden, und dient deshalb dieser Erfindung als Oberbegriff. Man erkennt, dass sich solcne Anordnungen sowohl als PMD- Emulatoren, wie auch als PMD-Kompensatoren einsetzen lassen. In der Praxis beschranken sich die genannten Literaturstellen auf sehr wenige Stucke PMF, und die auftretende Lichtdampfung durfte wegen notwendiger Spleißverbmdungen recht hoch sein. Funktioneil ahnliche oder äquivalente Anordnungen, welche es erlauben, sehr viele solche Polarisationstransformatoren und PMF-Stucke so zu kaskadieren, daß sie eine sehr geringe Dampfung aufweisen, sind aber nicht bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen PMD- Emulator und PMD-Kompensator anzugeben, der gegenüber dem Stand der Technik eine sehr geringe Emfugedampfung besitzt und auch leicht herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Emulatoren und Kompensatoren von Polarisationsmodendispersion mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelost. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhangigen Ansprüchen.
Erfmdungsge aß eignet sich ein längeres Stuck polarisationser- haltender Lichtleitfaser (PMF) zur Herstellung eines PMD-
Emulators oder PMD-Kompensators . Die Hauptpolarisationen sind dabei, wie bei handelsüblicher polarisationserhaltender Lichtleitfaser, m einem ersten Ausfuhrungsbeispiel bevorzugt naherungsweise linear. Verteilt über der Lange befinden sich Torsi- onssektionen, m denen die PMF tordiert wird, so daß sich Pola- πsationstransformationen ergeben.
Die Torsion von PMF ist bereits aus Applied Optics, Band 18, No. 13, S. 2241-2251 als ein Mittel bekannt, durch das sich Po- larisationstransformationen in linear doppelbrechendem LWL durchfuhren lassen, siehe dort Fig. 9. Allerdings ist die Doppelbrechung von handelsüblicher PMF so stark, daß eine Torsion um die dort angegebenen 68° die PMF zumindest langfristig zerstören wurde. Bei Verwendung handelsüblicher PMF werden deshalb erfmdungsge- maß mehrere Torsionssektionen mit abwechselnder Torsionsrich- tung zur Erzeugung der gewünschten Transformation kaskadiert. Alternativ dazu ist eine schwacher als handelsübliche PMF, jedoch viel starker als normaler LWL doppelbrechende, spezielle PMF vorzusehen. Die Torsion kann m all diesen Fallen variabel ausgebildet werden, beispielsweise durch Verwendung von Schrittmotoren. Der wegen der begrenzten mechanischen Festigkeit von Lichtwel- lenleitern naturgemäß begrenzte Torsionsbereich kann zu einer Behinderung der Kompensationsfahigkeit fuhren, insbesondere bei Betrieb als PMD-Kompensator. Durch herstellungsbedingt nicht1- deal festgelegte Langen der Torsionsstucke und ähnliche Einflüsse können außerdem Funktionsungenauigkeiten entstehen. Diese eventuellen Nachteile lassen sich durch Einfugen zusätzlicher Torsionssektionen beheben. Dabei kann es gunstig sein, mehrere unabhängig voneinander tordierbare Torsionssektionen oder Gruppen von Torsionssektionen nahe beieinander anzuordnen. Wünschenswert sind sogenannte endlose Polaπsationsregelungen. Grunα dafür ist, daß insbesondere bei Betrieb als PMD- Kompensator ein unterbrechungsfreies Kompensieren erforderlich ist; ede, auch kurze Unterbrechung konnte wegen der üblichen extrem hohen Ubertragungsbitragen zu unerwünschten Bitfehlern im Empfanger fuhren. Einen guten Überblick über endlose Polari- sationsregelungen geben das IEEE Journal of Lightwave Technology in Band 9, Oktober 1991, No . 10, S. 1353-1366 und insbesondere die dort zitierten Literaturstellen. Endlose Polar sati- onsregelungen, welche auf tordierter polarisationserhaltender Lichtleitfaser beruhen, sind allerdings noch nicht bekannt.
Statt linear doppelbrechender PMF kann auch zirkulär oder elliptisch doppelbrechende PMF eingesetzt werden; dabei sind le- doch die Polarisationstransformatoren zu modifizieren.
Es folgt eine genauere Beschreibung erfmdungsgemaßer PMD- Emulatoren und PMD-Kompensatoren anhand der Figuren 1 DIS 5. Figur 1 zeigt einen erfmdungsgemaßen PMD-Emulator oder -Kompensator im Schema.
Figur 2 zeigt einen phasenangepaßten Modenwandler als Polaπsa- tionstransformator .
Figur 3 zeigt einen endlosen Polaπsationstransformator mit tordierten Stucken linear doppelbrechenden Lichtwellenleiters . Figur 4 zeigt einen beweglichen Ankerpunkt linear doppelbrechenden Lichtwellenleiters m der durchbohrten Achse eines Schrittmotors . Figur 5 zeigt zwei Einzelemulatoren oder -kompensatoren, welche zirkulär doppelbrechenden Lichtwellenleiter und bewegliche Lichwellenleiterschlaufen enthalten .
Im Ausfuhrungsbeispiel der Figur 1 durchlauft eine Lichtwelle L einen PMD-Emulator oder -Kompensator EK innerhalb eines Lichtwellenleiters LWL von einem Eingang EE zu einem Ausgang AA. Der Lichtwellenleiter LWL besteht aus polarisationserhaltendem Lichtwellenleiter PMF, welcher nicht unterbrochen wird und auch bei der Herstellung nicht zerschnitten oder, außer an Eingang EE und Ausgang AA, gespleißt werden muß. Aus diesem Grund besitzt der PMD-Emulator oder -Kompensator EK eine sehr geringe Emfugedampfung für die Lichtwelle L. Der PMD-Emulator oder -Kompensator EK enthalt eine Kette von Einfachemulatoren oder -kompensatoren 1, 2, ... N. Jeder dieser Einfachemulatoren oder -kompensatoren 1, 2, ... N besitzt seinerseits einen Eingang E und einen Ausgang A, wobei der Ausgang A eines Einfachemulators oder -ko pensators jeweils mit dem Eingang E des darauffolgenden verbunden ist. In jedem dieser Einfachemulatoren oder -kompensatoren 1, 2, ... N folgt auf den Eingang E ein Polari- sationstransformator PT, ein polarisationsdispersiver Lichtwellenleiter PMF mit einer differentiellen Gruppenlaufzeit DGD und der Ausgang A. Eingang EE und Ausgang AA der Anordnung können auch vertauscht werden, so daß die Lichtwelle L die Anordnung nicht vom Eingang EE zum Ausgang AA durchlauft, sondern m umgekehrter Richtung. Auch die Reihenfolge von Polarisationstransformator PT und dif- ferentielle Gruppenlaufzeit DGD aufweisendem Lichtwellenleiter kann gegenüber der beschriebenen Reihenfolge m einem, mehreren oder allen Einzelemulatoren oder -kompensatoren 1, 2, ... N vertauscht werden.
Der polarisationsdispersive Lichtwellenleiter mit der Gruppenlaufzeit DGD ist ein mit geeigneter Lange gewähltes Stuck des polarisationserhaltenden Lichtwellenleiters PMF. Handelsübliche PMF besitzt Schwebungswellenlangen, innerhalb derer eine Pha- senverzogerung von 360° oder eine Periodendauer Zeitverzogerung der Lichtwelle zwischen den beiden Hauptpolarisationen ent- steht, der Größenordnung von 2 bis 4 mm bei einer Wellenlange von 1550 nm der Lichtwelle L. Dies entspricht einer differentiellen Verzogerungszeit DGD des polarisationsdispersiven Lichtwellenleiters von 2,6 bis 1,3 ps pro Meter Lange. Diffe- rentielle Verzogerungszeit eines homogenen doppelbrechenden
Lichtwellenleiters fester Lange und Schwebungswellenlange der Doppelbrechung skalieren mvers zueinander.
Auch im Polarisationstransformator PT wird das Licht im polaπ- sationserhaltenden Lichtwellenleiter PMF gefuhrt, was, wie un- ten beschrieben, durch erfmdungsgemaße Ausgestaltung αes Pola- πsationstransformators PT möglich ist.
Die Gesamtzahl von Einfachemulatoren oder -kompensatoren kann weiten Grenzen variieren, zwischen 1 und großen, gerade noch wirtschaftlich vertretbaren Zahlen wie 100 oder 200. Gunstig ist es, die Gesamtzahl zwar gering, aber dennoch mindestens so groß zu wählen, daß sich ähnliche statistische Eigenschaften der Polarisationsdispersion wie beim zu emulierenden oder kompensierenden Lichtwellenleiter ergeben. Dafür sind, je nach Er- fordernissen, etwa 6 bis 50 Einfachemulatoren oder -kompensatoren erforderlich.
Erf dungsgemaß sind viele Einfachemulatoren oder -kompensatoren insbesondere dann zweckmäßig einzusetzen, wenn PMD-Emulation bzw. -ko pensation für sehr breitbandige Signale, d.h. z.B. für Datensignale mit hoher Ubertragungsbitrate, oder für mehrere oder viele Signale im optischen Wellenlangenmulti- plexbetrieb angestrebt wird.
Wenn die Erfindung lediglich als PMD-Emulator eingesetzt wird, ist es zur Mmimierung des Aufwands zweckmäßig, als Polarisationstransformator PT lediglich einen Modenkonverter zu verwenden. Weitere Polarisationstransformationen entstehen nämlich ohnehin durch Temperaturdrift des polarisationserhaltenden Lichtwellenleiters PMF. Im Emulator sind diese, anders als einem guten Kompensator, tolerierbar. Ein Modenkonverter für linear doppelbrechenden polarisationserhaltenden Lichtwellenleiter PMF kann erf dungsgemaß als phasenangepaßter Modenkon- verter wie m Figur 2 dargestellt ausgeführt werden. Er enthalt polarisationserhaltenden Lichtwellenleiter PMF, an dem zwei ineinandergreifende Torsionsanker FK, BK, die hier die Form von Kämmen oesitzen, befestigt sind, beispielsweise mittels Epoxikleber. Diese können gegeneinander um den polarisationserhaltenden Lichtwellenleiter PMF als Achse verdreht werden, wobei außenliegende Kammteile sich m der Drehrichtung DR drehen können. Es können beide Torsionsanker beweglich ausgeführt werden, oder einer davon ist ein fester Torsionsanker FK, der an- dere ein beweglicher Torsionsanker BK. Als Antrieb von Torsi- onsankern BK eignen sich beispielsweise Schrittmotoren SM, die zur Erzielung hoher Auflosung im wegkont uierlichen Mikro- schπttbetπeb betrieben werden können. Durch Verdrehung der Torsionsanker oder Kamme FK, BK gegeneinander kommt es auch zur Torsion der kurzen Lichtwellenleiterstucke TS zwischen den
Kammzinken ZI. Die Torsion in den Torsionsstucken TS ist eine mechanische Beanspruchung MB. Zur Erhöhung der Übersicht sind m Figur 2 nur wenige der insgesamt vorhandenen Lichtwellenleiterstucke TS, Kammz ken ZI und mechanischen Beanspruchungen MB mit Bezeichnern versehen.
Wenn beispielsweise der feste Torsionsanker oder Kamm FK nur zwei, der bewegliche Torsionsanker oder Kamm. BK nur eine Zinke besitzt, so daß er zu einem Drehhebel entartet, so ergibt sich ein aus Applied Optics, Band 18, No . 13, S. 2241-2251 (siehe dort Fig. 9) bereits bekannter Modenwandler. Die Verwendung von mehr Kammzmken ZI hat allerdings den Vorteil, daß geringere Drehwinkel der zwei Kamme BK, FK gegeneinander erforderlich sind. Insbesondere ist die Doppelbrechung von handelsüblicher PMF so stark, daß eine Torsion um die der Literaturstelle angegebenen 68° die PMF zumindest langfristig zerstören wurde. Die Lange, innerhalb derer die 68° Torsion erfolgen müssen, betragt im Fall von 2 mm Schwebungswellenlange nämlich nur 0,7 mm. Je mehr Torsionssektionen vorhanden sind, desto geringer dürfen die Torsionswmkel sein und desto mehr nahern sich die Langend der Torsionsstucke TS einer halben Schwebungswellenlange der Lichtwelle L im polarisationserhaltenden Lichtwellenleiter PMF an. Wenn die Erfindung als besonders vielfaltig variierbarer PMD- Emulator oder als PMD-Kompensator eingesetzt werden soll, ist es, wie schon erwähnt, zweckmäßig, viele Einfachemulatoren bzw. -kompensatoren einzusetzen, oder man setzt variablere Polarisationstransformatoren PT em. Der letztere Fall ist beispielhaft in Figur 3 illustriert. Der feste Torsιonsanκer FK besitzt hier nur zwei Zinken. Dagegen sind mehrere bewegliche Torsionsanker BK1, BK2, BK3 vorgesehen. Als Anzahl der beweglichen Torsionsanker eignet sich insbesondere die Zahl drei, weil dadurch erfmdungsgemaß eine endlose Polarisationstransformation möglich ist. Alternativ dazu kommen zwei, um eine technisch einfachere Ausfuhrungsform zu erhalten, oder vier und mehr bewegliche Torsionsanker Frage, um die Realisierung und Ansteuerung der Polarisationstransformatoren zu erleichtern. Besonders dann, wenn die Schwebungswellenlange des polarisationserhaltenden Lichtwellenleiters PMF nicht exakt bestimmt werden kann oder ortsabhangig schwankt, ist es zweckmäßig, mehr als drei bewegliche Torsionsanker einzusetzen. Auch die festen Torsionsanker FK können einer oder beide durch bewegliche Torsionsanker BKO, BK4 ersetzt werden. Dies bietet er- fmdungsgemaß zusätzliche Variabilität der Polarisationstransformation, so daß auch Abweichungen der Langen der Torsionssek- tionen TS1, TS2, TS3, TS4 vom gewünschten Wert, Inhomogenitäten der Doppelbrechung des Lichtwellenleiters PMF und ähnliche Un- genauigkeiten die Fähigkeit zur endlosen Polarisationsregelung nicht beeinträchtigen können.
Zunächst seien die Ankerpunkte vernachlassigbar kurz, so daß der Polarisationstransformator PT quasi nur aus tordierbaren Lichtwellenleitern besteht. Die Langen der 4 Torsionssektionen TS1, TS2, TS3, TS4 des Lichtwellenleiters PMF werden in diesem Fall etwa so groß gewählt, daß die im torsionsfreien Betrieb auftretende Phasenverzogerung zwischen dem schnellen und dem langsamen Schwingungsmodus des Lichtwellenleiters PMF etwa gleich 1,7 rad ist. Dies entspricht einem 1,7 / (2 * pi) =
0,27fachen einer Schwebungswellenlange. Um Inhomogenitäten der Doppelbrechung des Lichtwellenleiters PMF und annliche Ungenau- lgkeiten die Fähigkeit zur endlosen Polarisationsregelung nicht beeinträchtigen zu lassen, können diese Langen auch variiert werden; Deispielsweise können die Torsionssektionen TS1, TS4 jeweils so lang gewählt werden, daß sie Phasenverzogerungen von etwa 1,6 rad aufweisen, und Torsionssektionen TS2, TS3 Können jeweils so lang gewählt werden, daß sie Phasenverzogerungen von etwa 1,8 rad aufweisen.
Um erfmdungsgemaß endlose Polaπsationstransformationen zu ermöglichen, sollen unter idealisierten Voraussetzungen Torsi- onsanker BK2 um mindestens etwa ±73°, und Torsionsanker BK1,
BK3 jeweils um mindestens etwa ±35° gegenüber der torsionsfreien Lage drehbar sein. Da sich bei der Torsion des Lichtwellenleiters PMF nicht nur die Hauptachsen geometrisch drehen, sondern sich auch die Polarisationsellipse der optischen Welle m geringem Maße, um etwa 5 bis 10% der geometrischen Drehung, mitdreht, ist der Torsionsbereich der Torsionsanker m der Praxis mit einem Faktor F von etwa 1,05 bis 1,1 zu multiplizieren, so daß man auf etwa ±79° für Torsionsanker BK2 , und auf etwa ±38° für Torsionsanker BK1, BK3 kommt. Diese Werte können je nach Lichtwellenleitertyp um etwa ±10% schwanken.
Weitere Variationen sowohl der Langen der Torsionssektionen TS1, TS2, TS3, TS4, als auch der Drehbarkeit der Torsionsanker BK1, BK2, BK3, können dadurch erforderlich werden, daß die Befestigungen an den Ankerpunkten FK, BK0, BK1 , BK2, BK3, BK4 nicht punktformig erfolgen, sondern über eine gewisse Lange, so daß aufeinanderfolgende Torsionssektionen durch ein kleines Stuck nichttordierbaren, aber doppelbrechenden weil polarisationserhaltenden Lichtwellenleiters getrennt sind.
Endlose Polarisationstransformation ist stets dann möglich, wenn bestimmte gemeinsame periodische Drehw kelanderungen der beweglichen Torsionsanker BK1, BK2, BK3 so angegeben werden können, daß eine Hauptpolarisation des polarisationserhaltenden Lichtwellenleiters PMF m jeder Phase dieser Drehw kelanderun- gen wenigstens naherungsweise m die andere, zur ersten orthogonale Hauptpolaπsation transformiert wird. Mit geringeren als den so spezifizierten Drehwinkeln lassen sich dann alle anderen möglichen und erforderlichen Polarisationstransformationen erreichen .
Mit Rechnerunterstutzung laßt sich dies auch bei Berücksichtigung der endlichen Befestigungsbreiten an den Ankerpunkten leicht berechnen, so daß die erforderlichen Langen der Torsi- onssektionen sowie die Drehwmkelbereiche für viele Ausfuh- rungsbeispiele der Erfindung problemlos angegeben werden können. Je nach Befestigungsbreiten können so deutlicne Variationen der oben als erforderlich genannten Langen und Drehwmkel- bereiche erreicht werden. Die folgende, keineswegs vollständige Tabelle fuhrt einige Ausfuhrungsbeispiele an. Die Werte wurden nicht mit der großen Genauigkeit errechnet, welche die Tabelle suggeriert, und m der Praxis verursachen Inhomogenitäten des polarisationserhaltenden Lichtwellenleiters und andere Storem- flusse ohnehin zu größeren Ungenauigkeiten, welche durch individuelle Drehwmkelansteuerung der Torsionsanker und ggf. mehr Torsionsanker behoben werden können. Die Auswahl an Langen der Torsionssektionen TS1, TS2, TS3, TS4 und Lichtwellenleiterbefe- stigungsbreiten der Torsionsanker BK1, BK2, BK3 ermöglicht es, mit polarisationserhaltendem Lichtwellenleiter PMF gegebener
Schwebungswellenlange und gegebenen mechanischen Konstruktionsvorgaben e kompaktes und leistungsfähiges Ausfuhrungsbeispiel konstruieren zu können. In der Tabelle bedeuten die Spalten - TS1, TS4 die differentiellen Verzogerungen m Radiant der Torsionssektionen TS1, TS4,
- TS2, TS3 die differentiellen Verzogerungen m Radiant der Torsionssektionen TS2, TS3,
- CA, CB, CC Zirkulare Doppelbrechungsanteile der Torsionssek- tionen m Radiant, die, wie anschließend erläutert, in direkter
Beziehung zu erforderlichen Drehwinkeln der Ankerpunkte BK1, BK2, BK3 stehen,
- W die differentiellen Verzogerungen m Radiant der an den Torsionsankern BK1, BK2, BK3 befestigten Anteile des polarisa- tionserhaltenden Lichtwellenleiters.
CA, CB, CC spezifizieren die angegebenen periodischen Drehwm- kelanderungen der beweglichen Torsionsanker BK1, BK2, BK3, wel- ehe eine Hauptpolarisation des polarisationserhaltenden Lichtwellenleiters PMF jeder Phase dieser Drehwmkelanderungen wenigstens naherungsweise m die andere, zur ersten orthogonale Hauptpolarisation überfuhren. Die tatsächlichen Drehwmkel Radiant ergeben sich wie folgt:
für Torsionsanker BK1 F * (CA/2 * cos (phi! + CC/2 * sin (phi; für Torsionsanker BK2 F * CB/2 * cos (phi) für Torsionsanker BK3 F * (CA/2 * cos (phi) CC/2 * sinlphi!
Dabei ist phi em Winkel, der sich kontinuierlich ändert, und F der obengenannte Faktor. Bei punktformiger Befestigung an den Torsionsankern, also W = 0, und einem angenommenen Wert F = 1,08 ergeben sich beispielsweise für die Drehw kel von Torsionsanker BK2 die bereits oben angeführten Extremwerte ± 1,08 * 2,55 rad / 2 = ± 79°.
TS1, TS4 TS2, TS3 CA CB CC W 1, 6822 1,7063 0,3838 2,5547 1,2078 0 1,2671 1,5748 0,3495 2,3959 1,1854 0,2618 1,4455 1,1221 0,5732 2, 6100 1,0970 0,5236 1,2025 0,8886 0, 6022 2,5738 1,0694 0,7854 1,3073 0,4848 0,8161 2, 8904 1,0063 1,0472 1,0198 0,2692 0,8146 2,8355 0, 9983 1,3090 0,8165 0,0201 0, 8617 2,8883 0, 9779 1,5708 0,8589 -0,3367 1,0935 3,3401 0,9318 1,8326 2,7641 1,4520 0,7614 2,7293 1, 8135 2,0944 2,5026 1,3362 0,7189 2, 6072 1, 6315 2,3562 1,8341 1,4392 0,8738 2,8254 1,2814 2, 6180 0,9181 1,5792 1,1139 3,3008 1,0629 2,8798 1,1501 1,1127 0,8317 2,7393 1,1223 3,1416 1,1970 0,7358 0, 6622 2,4338 1,1670 3,4034 0,9436 0,5144 0, 6253 2,3754 1,1342 3, 6652 1,3571 -0,0743 0,3394 1, 9702 1,3624 3, 9270 1,3911 -0,4864 0, 1727 1,7839 1,5200 4, 1888 2, 6186 3, 1806 •1,0906 2, 9154 1,7668 4,7124 2,2898 3,1127 ■0,7477 2,8373 1, 6412 4, 9742 1,9981 2,9663 -0,4681 2,7409 1,5389 5,2360
1,4313 2,9682 -0,4526 2,5668 1,4914 5,4978
1,2133 2,7217 -0,2611 2,4324 1,4389 5,7596
1,8867 1,9482 0,3109 2,6135 1,2669 6,0214
1,6822 1,7063 0,3838 2,5547 1,2078 6,2832
Weitere Ausfuhrungsbeispiele ergeben sich durch längere Torsionssektionen TS1, TS2, TS3, TS4, welche um eine ganze Anzahl von Schwebungswellenlangen der Lichtwelle langer sind als ange- geben. Die Torsionswmkel sind dabei dergestalt zu andern, daß sich eine unveränderte Torsionsrate, d.h. Wmkelanderung pro Längeneinheit ergibt. Auf diese Weise lassen sich auch die angegebenen Beispiele mit negativen Langen m realisierbare Ausfuhrungsbeispiele umsetzen. Analoges gilt für die Spalte W. Dies laßt sich durch Vergleich der ersten und der letzten Ta- bellenzeile leicht ersehen; diese Zeilen unterscheiden sich na licn lediglich um den Wert 2*pι Radiant m der Spalte W. Die m der Tabelle angegebenen Winkel CA, CB, CC sind auch lediglich als Anhaltswerte zu verstehen, denn zum Erzielen große- rer Variabilität von Polaπsationstransformationen kann es zweckmäßig sein, deutlich größere, beispielsweise um einen Faktor 1,5 oder gar 2 vergrößerte Drehwmkel CA, CB, CC vorzusehen.
Ausfuhrungsbeispiele mit mehr als drei beweglichen Torsionsan- kern können beispielsweise so ausgebildet sein, daß sich damit wenigstens naherungsweise dieselben Torsionsprofile als Funktion des Ortes im polarisationserhaltenden Lichtwellenleiter PMF erreichen lassen wie in den angegebenen Beispielen.
Um die genannte Lange, beispielsweise das 0,27fache einer Schwebungswellenlange, ohne Zerstörung des polarisationserhaltenden Lichtwellenleiters um einen Drehw kelbereich der genannten Größenordnung, beispielsweise ±79° oder auch mehr, um namlich weitere Regelmoglichkeiten zur Verfugung zu haben, tor- dieren zu können, muß die Schwebungswellenlange ausreichend groß gewählt werden. In Frage kommen insbesondere Schwebungs- wellenlangen von 10 bis 200 mm, bevorzugt solche im Bereich zwischen 30 und 100 mm.
Bei angenommenen 50 mm Schwebungswellenlange bei 1550 nm Wellenlange der Lichtwelle L betragt die differentielle Verzoge- rungszeit etwa 0,1 ps pro Meter. Um eine differentielle Gruppenlaufzeit DGD von beispielsweise 25 ps zu erhalten, benotigt man daher etwa 250 Meter polarisationserhaltenden Lichtwellenleiters PMF. Bei beispielsweise 10 Einzelemulatoren oder -kompensatoren mit dieser differentiellen Gruppenlaufzeit DGD werden dann insgesamt etwa 2,5 km Lichtwellenleiter benotigt. Polarisationserhaltende Lichtwellenleiter mit linearer Doppelbrechung der genannten Größenordnung lassen sich nacn dem Stand der Technik leicht durch elliptischen Kernquerschnitt oder durch gezielten Einbau mechanischer Spannungen herstellen. Nachteilig, aber in Kauf zu nehmen sind bei größerer Schwebungswellenlange die größere zum Erzielen einer bestimmten differentiellen Gruppenlaufzeit DGD erforderliche Lange und der geringere Grad der Polaπsationserhaltung. Erstere verursacht wegen der sehr geringen Dampfung von Quarzglas- Lichtwellenleitern keine besonders hohen Dampfungsverluste, und letzterer kann beim Entwurf und bei der Inbetriebnahme der Polarisationstransformatoren PT durch mehr Ankerpunkte FK, BK oder durch Festlegung von Abweichungen der Drehwinkelbereiche von den oben angegebenen Werten berücksichtigt werden, siehe obige Tabelle.
Bei elliptischem Kernquerschnitt des Lichtwellenleiters kann die Dampfung einer Lange von 2,5 km sehr gering sein, bis herunter zu etwa 0,5 dB insgesamt. Außerdem kann der polarisationserhaltende Lichtwellenleiter PMF gleichzeitig zur Kompensa- tion oder Emulation chromatischer Lichtwellenleiterdispersion ausgelegt sein.
Um eine versehentliche Zerstörung der Torsionssektionen TS, TSl, TS2, TS3, TS4 zu vermeiden und bei Bedarf, z.B. nach einem Stromausfall der Schrittmotorsteuerungen, den Drehwmkel eines Schrittmotors bestimmen zu können, können Drehsperren
(Anschlage) oder Winkelgeber an den Achsen von Schrittmotoren SM vorgesehen sein. Figur 4 zeigt einen Schrittmotor SM mit einem schematisch gezeichneten Stator ST und einer Achse AX, welche mit einer Bohrung BO durchbohrt ist. Konzentrisch in Achsendurchmesser und Stator wird der Lichtwellenleiter LWL gefuhrt, der m diesem Ausfuhrungsbeispiel em polarisationserhaltender Lichtwellenleiter PMF ist. Der Lichtwellenleiter LWL, PMF ist an die Achse AX fest angeklebt, so daß die Achse AX gleichzeitig einen beweglichen Torsionsanker BK, BKO, BK1, BK2, BK3, BK4 darstellt. Insbesondere bei Verwendung eines Schrittmotors m scheibenfor- miger (flacher) Sonderbauform ist diese Anordnung äußerst kompakt, so daß sich der gesamte Polarisationstransformator PT der Figur 3 ebenfalls kompakt aufbauen laßt. Insbesondere können die Abstände zwischen den beweglichen Ankerpunkten BK, BKO, BK1, BK2, BK3, BK4 so gering sein, daß man doppelbrechenden Lichtwellenleiter PMF mit Schwebungswellenlange maßvoller Große einsetzen kann.
Wahrend bisher von linear doppelbrechendem Lichtwellenleiter PMF und Torsion als mechanischer Beanspruchung MB m Polaπsa- tionstransformator PT die Rede war, wird m einem anderen Aus- fuhrungsbeispiel tordierter Standard-Lichtwellenleiter LWL als zirkulär doppelbrechender Lichtwellenleiter PMF eingesetzt. Wie in Electron. Lett., 17(1981)11, auf Seiten 388-389 ausgeführt ist, erhalt em normaler einmodiger Lichtwellenleiter durch Torsion eine zirkuläre Doppelbrechung. Vorteilhaft gegenüber den vorgenannten Ausfuhrungsbeispielen ist, daß normaler Lichtwellenleiter leicht verfugbar ist. Figur 5 zeigt beispielhaft zwei Einzelemulatoren oder -kompensatoren 1, 2, welche zirkulär doppelbrechenden Lichtwellenleiter und bewegliche Lichtwellen- leiterschlaufen oder Faserschlaufen FS1, FS2 enthalten. Der
Lichtwellenleiter LWL ist jeweils vor und hinter den Polarisationstransformatoren PT an Haltepunkten H eingespannt. Zwischen zwei benachbarten Haltepunkten H, die einen Polarisationstransformator PT einschließen, wirkt er als normaler, ohne zusatzli- ehe Biegung naherungsweise nicht doppelbrechender Lichtwellenleiter LWL. Zumindest m bestimmten Stellungen der drehbaren Faserschlaufen ist er untordiert, bei frei m den Lichtwellen- leiterschlaufen FSl, FS2 beweglichem Lichtwellenleiter LWL sogar m jeder Stellung dieser Lichtwellenleiterschlaufen FSl, FS2. Zwischen zwei benachbarten Haltepunkten, zwischen denen kein Polarisationstransformator PT liegt, ist der Lichtwellen- leiter dagegen stark tordiert, so daß er als zirkulär doppelbrechender und zirkulär polarisationserhaltender Lichtwellenleiter PMF mit einer differentiellen Gruppenlaufzeit DGD zwischen den beiden zirkulären Hauptpolaπsationen wirkt. Zur Herstellung eignet sich z.B. eine Verseilungsmaschme . Die Polari- sationstransformatoren PT enthalten Faserschlaufen FSl, FS2.
Diese sind z.B. aus Electronics Letters, Band 21, 1985, Seiten 895-896 und Electronics Letters, Band 22, 1986, Seiten 78-79 in endlos drehbarer Form bekannt, können aber insbesondere dann, wenn die Einrichtung lediglich als Emulator, nicht aber als Kompensator von PMD eingesetzt werden soll, auch begrenzt drehbar sein, was die Konstruktion erleichtert. Mit zwei Viertelwellenschlaufen, also Faserschlaufen, m welchen zwischen den bei Biegung entstehenden linearen und zueinander orthogonalen Hauptpolaπsationen Phasenverzogerungen von pι/2 Radiant auf- treten, laßt sich erfmdungsgemaß endlose Polarisationstransformation für den hier erforderlichen Anwendungsfall erzielen. Durch mehr als zwei Faserschlaufen m einem Polarisationstransformator PT können herstellungsbedingte Nichtidealitaten des Lichtwellenleiters, z.B. unerwünschte Torsion, ausgeglichen werden. Die Faserschlaufen FSl, FS2 sind drehbar ausgelegt, und außerdem ist der Lichtwellenleiter LWL dort prinzipbedingt gebogen, so daß sich wie im ersten Ausfuhrungsbeispiel eine mechanische Beanspruchung MB des Lichtwellenleiters LWL ergibt.
Der erfmdungsgemaße PMD-Kompensator EK kann so wie m
Electron. Lett., 17. Feb . 1994, Band 30, No . 4, S. 348-349 beschrieben m einem optischen Empfanger zur PMD-Kompensation eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Emulator oder Kompensator (EK) von Polarisationsmodendispersion einer Lichtwelle (L) mit einem Eingang (EE) , einem Licht- Wellenleiter (LWL) , von dem zumindest ein Teil ein polarisationserhaltender Lichtwellenleiter (PMF) mit einer differentiellen Gruppenlaufzeit (DGD) ist, einem Polarisationstransformator (PT) und einem Ausgang (AA) , dadurch gekennzeichnet, daß in einem Polarisationstransformator (PT) ein Lichtwellenleiter (LWL, PMF) , welcher in einen eine differentielle Gruppenlaufzeit (DGD) aufweisenden polarisationserhaltenden Lichtwellenleiter (PMF) stoßfrei und spleißlos übergeht, einer mechanischen Beanspruchung (MB) ausgesetzt werden kann.
2. Anordnung nach Anspruch 1, in der dieser Lichtwellenleiter (LWL) einen polarisationserhaltenden Lichtwellenleiter (PMF) mit linearer Doppelbrechung aufweist .
3. Anordnung nach Anspruch 2, in der in einem Polarisationstransformator (PT) ein polarisationserhaltender Lichtwellenleiter (PMF) an gegeneinander in einer Drehrichtung (DR) beweglichen Ankerpunkten (FK, BK, BKO, BK1, BK2, BK3, BK4 ) befestigt ist, so daß zwischen diesen Ankerpunkten (FK, BK, BKO, BK1, BK2 , BK3 , BK4) verlaufende Torsionssektionen (TS, TSl, TS2, TS3, TS4) einer Torsion als mechanischer Beanspruchung (MB) ausgesetzt werden.
4. Anordnung nach Anspruch 3, in der mindestens ein Ankerpunkt (FK, BK) mehrere Kammzinken (ZI) aufweist, wobei zu verschiedenen gegeneinander beweglichen Ankerpunkten (FK, BK) gehörende Kammzinken (ZI) periodisch abwechselnd aufeinander folgen, so daß dazwischen verlaufende Torsionssektionen (TS) in periodisch wechselndem Drehsinn tor- diert werden können.
5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, in der zwischen zwei Ankerpunkten (FK, BKO, BK4) mehrere Ankerpunkte (BK1, BK2, BK3) vorgesehen sind, die durch aufeinanderfolgende Torsionssektionen (TSl, TS2, TS3, TS4) voneinander ge- trennt sind.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, in der die Drehung eines Ankerpunkts (BK, BKO, BK1, BK2, BK3, BK4) in Drehrichtungen (DR) durch einen Schrittmotor (SM) be- wirkt werden kann.
7. Anordnung nach Anspruch 1, in der dieser Lichtwellenleiter (LWL) zwischen keinen Polarisationstransformator (PT) einschließenden benachbarten Haltepunk- ten (H) tordiert ist, so daß er als polarisationserhaltender Lichtwellenleiter (PMF) mit zirkularer Doppelbrechung wirkt, zwischen einen Polarisationstransformator (PT) , welcher mindestens eine bewegliche und bei Bewegung eine mechanische Beanspruchung (MB) dieses Lichtwellenleiters (LWL) verursachende Faserschlaufe (FSl, FS2) aufweist, einschließenden benachbarten Haltepunkten (H) jedoch zumindest in einer bestimmten Stellung dieser Faserschlaufen (FSl, FS2) nicht tordiert ist, so daß diese Faserschlaufen (FSl, FS2) wie drehbare Wellenplatten wirken.
8. Anordnung nach Anspruch 7, in der mindestens eine dieser Faserschlaufen (FSl, FS2) wenigstens näherungsweise als drehbare Viertelwellenplatte wirkt.
9. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, in der mehrere Einzelemulatoren oder -kompensatoren (1, 2, N) mit je einem Eingang (E) und einem Ausgang (A) vorgesehen sind, wobei ein Ausgang (A) eines Einzelemulators oder -kompensators (1, 2, N) mit einem Eingang (E) des darauffolgenden verbunden sein kann.
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