DE102006048733A1

DE102006048733A1 - Verfahren und Anordnung zur Messung der Polarisationsmodendispersion einer optischen Übertragungsstrecke

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Publication number: DE102006048733A1
Application number: DE200610048733
Authority: DE
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2008-04-17

Abstract

Um auf möglichst einfache Weise und ohne Unterbrechung des Datenverkehrs die Polarisationsmodendispersion (PMD) erster Ordnung einer optischen Übertragungsstrecke zu ermitteln, sieht die Erfindung ein Verfahren vor, bei welchem ein durch eine vorgegebene optische Übertragungsstrecke hindurchgeleitetes optisches Signal (S) in N optische Teilsignale aufgeteilt wird, wobei N größer oder gleich drei ist. Das Verfahren sieht ferner vor, die N optischen Teilsignale auf jeweils zwei Signalanteile mit orthogonalen Polarisationen abzubilden, jedes der N optischen Teilsignale, bestehend aus jeweils zwei Signalanteilen in orthogonalen Polarisationen, in jeweils ein erstes und ein zweites optisches Signal aufzuteilen und den Laufzeitunterschied zwischen dem ersten und zweiten optischen Signal für jedes der N Signalpaare zu ermitteln, um aus den N vorgegebenen Abbildungen auf orthogonale Signalanteile und den N ermittelten Laufzeitunterschieden die PMD erster Ordnung der optischen Übertragungsstrecke zu ermitteln. Ferner sieht die Erfindung eine Anordnung (10-13) zum Durchführen des Verfahrens vor, welche einen Leistungsteiler (30) zum Aufteilen des optischen Signals (S) auf N Signalzweige umfasst, wobei jeder Signalzweig einen Polarisationssteller (41-4N), einen Polarisationsstrahlteiler (51-5N) sowie Mittel zum Bestimmen des Laufzeitunterschieds zwischen den zwei Ausgangssignalen des Polarisationsstrahlteilers (51-5N) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein die optische Datenübertragung und insbesondere ein Verfahren und eine Anordnung zum Messen der Polarisationsmodendispersion einer optischen Übertragungsstrecke.
In optischen Wellenleitern kann Polarisationsmodendispersion (PMD) die Übertragungsgüte beeinträchtigen. PMD wird durch lokale Doppelbrechung der optischen Faser und deren zufällige Orientierung über der Faser verursacht, wodurch sich eine frequenz- und polarisationsabhängige Laufzeit des Signals bzw. der Signalanteile ergibt. PMD erster Ordnung kann durch die beiden Polarisationshauptachsen (PSP; Principal State of Polarisation) und den Laufzeitunterschied (DGD; Differential Group Delay) zwischen den PSPs beschrieben werden. Die beiden PSP sind dadurch gekennzeichnet, dass sie eine in erster Ordnung frequenzunabhängige Laufzeit besitzen. Als PMD-Vektor bezeichnet man das Produkt aus langsamem PSP und DGD. PMD höherer Ordnung kann durch einen frequenzabhängigen PMD-Vektor beschrieben werden.
Eine grobe Abschätzung besagt, dass im übertragenen Signal Pulsverzerrungen und damit Leistungseinbußen des Übertragungssystems auftreten, wenn der Laufzeitunterschied einzelner Signalanteile 20% der Bitdauer überschreitet. Für eine hochbitratige Signalübertragung ist somit eine genaue Kenntnis der PMD der Übertragungsstrecke nötig. Insbesondere auf älteren Übertragungsstrecken ist häufig eine Kompensation der PMD erforderlich. Da sich der PMD-Vektor durch äußere Einflüsse wie Temperatur und mechanische Einflüsse ständig ändert, werden dynamische Kompensatoren zur PMD-Kompensation benötigt. Während PMD-Kompensatoren erster Ordnung mittels einer geeigneten Rückkopplung eingestellt werden können, wird für den Betrieb komplexer Breitband- oder Mehrkanalkompensatoren aufgrund der Vielzahl von einstellbaren Freiheitsgraden eine auf den momentanen PMD Eigenschaften der Faser basierende Steuerung des Kompensators notwendig. Dies erfordert wiederum eine kontinuierliche Messung des PMD-Vektors ohne Unterbrechung des Datensignals.
Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Messung des PMD-Vektors ohne Unterbrechung des Datensignals bekannt. Beispielsweise ist aus IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 14, No.3 März 2003 (G. Bosco, "Pulsewidth Distortion Monitoring in a 40-Gb/s Optical System Affected by PMD") ein frequenzbasiertes Verfahren bekannt, bei dem das übertragene Datensignal mittels eines schmalbandigen abstimmbaren Filters spektral aufgelöst gemessen wird. Die Polarisationen der einzelnen Spektralanteile rotieren – auf der Poincarékugel betrachtet – um den gesuchten PMD-Vektor. Das erforderliche komplizierte abstimmbare schmalbandige optische Filter stellt jedoch einen erheblichen Nachteil dieser Anordnung dar.
Ferner ist aus DE 101 644 97 ein Zeitbereichsverfahren zur Messung und Kompensation der PMD bekannt, bei welchem das Datensignal empfangsseitig mittels eines Polarisationsstellers auf einen Polarisationsstrahlteiler geführt wird. Mittels eines iterativen Algorithmus werden die Signalanteile in den beiden PSPs auf die Hauptachsen des Polarisationsstrahlteilers ausgerichtet. Aus dem Laufzeitunterschied zwischen den Signalen an den Ausgängen des Polarisationsstrahlteilers lässt sich die DGD ermitteln. Der Nachteil des Verfahrens besteht in der zeitaufwendigen iterativen Suche nach der optimalen Einstellung des Polarisationsstellers.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie die Messung der Polarisationsmodendispersion erster Ordnung einer optischen Übertragungsstrecke ohne Unterbrechung des Datensignals auf verbesserte und/oder vereinfachte Weise erfolgen kann. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung und ein Verfahren zur Messung der PMD erster Ordnung bei der Übertragung eines optischen Signals anzugeben.
Das oben genannte technische Problem wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Anordnung gemäß Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Ermitteln der Polarisationsmodendispersion erster Ordnung einer vorgegebenen optischen Übertragungsstrecke sieht dementsprechend vor, ein optisches Signal durch die vorgegebene optische Übertragungsstrecke zu leiten und das empfangene optische Signal in N optische Teilsignale aufzuteilen, wobei N größer oder gleich drei ist. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein herkömmlicher Leistungsteiler mit N Ausgängen verwendet werden. Ferner sieht das Verfahren vor, jedes der optischen Teilsignale, vorzugsweise mittels eines Polarisationsstellers, auf zwei orthogonal polarisierte Signalanteile abzubilden, und die orthogonal polarisierten Signalanteile in ein Paar optischer Signale mit einem ersten optischen Signal in einem ersten Signalpfad und einem zweiten optischen Signal in einem zweiten Signalpfad aufzuteilen, wobei das Aufteilen der N optischen Teilsignale vorzugsweise mittels eines Polarisationsstrahlteilers erfolgt. Weiterhin sieht das Verfahren vor, für jedes der N Paare optischer Signale den Laufzeitunterschied zwischen dem ersten optischen Signal im ersten Signalpfad und dem zweiten optischen Signal im zweiten Signalpfad zu ermitteln.
Der Begriff "orthogonal polarisiert" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sich mit einer Linearkombination der beiden orthogonalen Polarisationen jede beliebige Polarisation darstellen lässt. Die genaue Orientierung der orthogonalen Polarisationen, auf die die Teilsignale abgebildet werden, wird bevorzugt durch die Orientierung der Hauptachsen des Polarisationsstrahlteilers im jeweiligen Signalpfad bestimmt.
Die Erfinder haben erkannt, dass sich aus den zumindest drei unterschiedlich vorgegebenen Abbildungen der Teilsignale auf orthogonal polarisierte Signalanteile, auf welche die optischen Teilsignale beispielsweise mittels eines geeigneten Polarisationsstellers abgebildet werden, und den zumindest drei ermittelten Laufzeitunterschieden die Polarisationsmodendispersion erster Ordnung ermitteln lässt. Dementsprechend sieht das Verfahren ferner das Ermitteln der Polarisationsmodendispersion der optischen Übertragungsstrecke aus den N vorgegebenen Abbildungen der Teilsignale auf orthogonal polarisierte Signalanteile und den N ermittelten Laufzeitunterschieden vor. Besonders vorteilhaft sieht das Verfahren die Ermittlung des dreidimensionalen PMD-Vektors vor, durch welchen die Polarisationsmodendispersion erster Ordnung eindeutig definiert wird.
Durch die Verwendung von mehr als drei optischen Zweigen, d.h. durch Aufteilen des empfangenen optischen Signal in N optische Teilsignale mit N größer als drei, wird aufgrund der Mittelwertbildung der Messfehler reduziert und somit die Messgenauigkeit erhöht.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren müssen die vorgegebenen Abbildungen der Teilsignale auf orthogonal polarisierte Signalanteile nicht abgestimmt werden, sondern können fest vorgegeben werden, wodurch besonders vorteilhaft keine aufwendigen einstellbaren Polarisationssteller zur Durchführung des Verfahrens erforderlich sind. Dementsprechend sieht das Verfahren bevorzugt vor, dass das Abbilden der N optischen Teilsignale auf orthogonal polarisierte Signalanteile mittels N fest eingestellter Polarisationssteller erfolgt.
Zum Ermitteln des Laufzeitunterschieds zwischen dem ersten und zweiten optischen Signal, auf die jedes der N optischen Teilsignale aufgeteilt wird, wird vorzugsweise das erste optische Signal in ein erstes elektrisches Signal und das zweite optische Signal in ein zweites elektrisches Signal umgewandelt und die beiden elektrischen Signale einer Auswerteeinheit zugeführt, die aus den beiden Signalen den Laufzeitunterschied ermittelt.
Die Erfindung sieht insbesondere die Momentenbildung und die Kreuzkorrelationsfunktion als zwei alternative Methoden zum Ermitteln des Laufzeitunterschieds vor. Dementsprechend kann die Laufzeitdifferenz über die Kreuzkorrelationsfunktion KKF(τ) = ∫Tna(t)·Tnb(t + τ)dt, wobei Tna(t) und Tnb(t) jeweils wahlweise eines der Signale eines der N Signalpaare bezeichnen, oder über die Bestimmung des ersten Moments des jeweils von der Auswerteeinheit empfangenen Datensignals bestimmt werden. Bei der Bestimmung über die Kreuzkorrelationsfunktion ergibt sich die Laufzeitdifferenz aus der Position des Maximums. Bei der Bestimmung über die ersten Momente ergibt sich die Laufzeitdifferenz aus der Differenz der normierten ersten Momente.
Das Ermitteln des Laufzeitunterschieds mittels der Kreuzkorrelationsfunktion umfasst besonders vorteilhaft das Verzögern des ersten oder zweiten optischen Signals, wobei die Verzögerung vorzugsweise durch die Auswerteeinheit gesteuert wird. Der Laufzeitunterschied ergibt sich aus der Einstellung des Verzögerungselements, sobald sich das Maxiumum der Kreuzkorrelationsfunktion bei τ = 0 befindet.
In einer alternativen Ausführungsform werden das erste und das zweite optische Signal zunächst in ein erstes und zweites elektrisches Signal gewandelt und eines dieser elektrischen Signale gegenüber dem anderen verzögert, wobei die Verzögerung wiederum vorzugsweise durch die Auswerteeinheit gesteuert wird.
Eine erfindungsgemäße Anordnung zum Ermitteln der Polarisationsmodendispersion erster Ordnung einer vorgegebenen optischen Übertragungsstrecke aus einem optischen Signal, das die optische Übertragungsstrecke durchlaufen hat, umfasst einen Leistungsteiler mit N Ausgängen mit N größer oder gleich drei, sowie N nachgeschaltete Signalzweige, welche jeweils mit einem der N Ausgänge des Leistungsteilers verbunden sind. Erfindungsgemäß weist jeder der N Signalzweige einen Polarisationssteller zum Abbilden eines optischen Signals auf zwei vorgegebene orthogonal polarisierte Signalanteile, einen dem Polarisationssteller zugeordneten Polarisationsstrahlteiler zum Aufteilen der zwei orthogonal polarisierten Signalanteile in zwei optische Signale mit einem ersten und einem zweiten Ausgang, sowie mit dem ersten und dem zweiten Ausgang des Polarisationsstrahlteilers verbundene Mittel zum Bestimmen des Laufzeitunterschieds zwischen einem ersten und einem zweiten optischen Signal auf. Die erfindungsgemäße Anordnung ist insbesondere geeignet zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens.
Die Polarisationsstrahlteiler sind bevorzugt dazu ausgebildet, ein optisches Signal, das als Überlagerung zweier Signalanteile in orthogonalen Polarisationen aufgefasst werden kann, in zwei Signale in zwei getrennten optischen Signalpfaden aufzuspalten. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird somit vorteilhaft ein Polarisationsdiversitätsempfänger gebildet, der das optische Signal in mindestens drei Paare von Signalanteilen trennt. Jedes der Paare von Signalanteilen setzt sich zusammen aus einem Signalanteil in einer ersten durch die erste Hauptachse des Polarisationsstrahlteilers definierten Polarisation und dem Signalanteil in der dazu orthogonalen und durch die zweite Hauptachse des Polarisationsstrahlteiles definierten Polarisation. Die Laufzeitdifferenz zwischen den beiden Signalanteilen liefert eine Komponente des PMD-Vektors. Die gemessene Komponente des PMD-Vektors wird durch die Einstellung des Polarisationsstellers und die Orientierung des nachfolgenden Polarisationsstrahlteilers bestimmt. Mit drei Paaren von Signalanteilen in orthogonalen Polarisationen lassen sich die kompletten drei Dimensionen des PMD-Vektors bestimmen.
Ein Grundgedanke der Erfindung liegt somit darin, einen Polarisationsdiversitätsempfänger anzugeben, der eine vollständige Bestimmung des PMD-Vektors einer optischen Übertragungsstrecke ermöglicht. Die Erfinder haben erkannt, dass der Zusammenhang zwischen der Laufzeitdifferenz zweier Signale in orthogonalen Polarisationen zur Bestimmung der Komponenten des PMD-Vektors genutzt werden kann, während bisher die Laufzeitdifferenz zwar gegebenenfalls zur Bestimmung der Gesamtlänge eines PMD-Vektors genutzt wurde, die Richtung des Vektors jedoch regelmäßig mit anderen Methoden bestimmt werden musste.
Der besondere Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die Polarisationssteller nicht variabel sein müssen, sondern fest eingestellt sind. Dementsprechend sind die Polarisationssteller der N Signalzweige zur Drehung der Polarisation um einen fest vorgegebenen Wert ausgebildet. Auf diese Weise können vorteilhaft einfache Bauteile zum Einsatz kommen, insbesondere werden nur statische optische Elemente benötigt. Ferner ist mit besonderem Vorteil kein adaptiver Algorithmus zur Einstellung des Polarisationsstellers und somit zur Suche der PSP erforderlich.
Polarisationssteller und Polarisationsstrahlteiler können je nach Ausführungsform in getrennten oder in einem gemeinsamen Bauteil realisiert sein. Auch können mehrere Bauteile zusammen die Funktionalität eines Polarisationsstellers und Polarisationsstrahlteilers bereitstellen. Dementsprechend sind vorteilhaft in wenigstens einem der N Signalzweige der Polarisationssteller und der zugeordnete Polarisationsstrahlteiler durch ein gemeinsames Bauteil gebildet.
Die Mittel zum Bestimmen des Laufzeitunterschieds umfassen vorzugsweise einen mit dem ersten Ausgang des Polarisationsstrahlteilers verbundenen ersten optoelektronischen Wandler und einen mit dem zweiten Ausgang des Polarisationsstrahlteilers verbundenen zweiten optoelektronischen Wandler, sowie eine mit den Ausgängen des ersten und zweiten optoelektronischen Wandlers verbundene Auswerteeinheit.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung wird dementsprechend das empfangene optische Signal mittels eines Leistungsteilers in mindestens drei optische Zweige aufgeteilt. In jedem der optischen Zweige wird das Signal mittels eines festen Polarisationsstellers auf einen Polarisationsstrahlteiler geführt, der die Signalanteile in jeweils zwei orthogonalen Polarisationen in zwei getrennte optische Signalpfade auftrennt, die jeweils einem optisch-elektrischen Wandler zugeführt werden, welche ein erstes und ein zweites elektrisches Signal liefern. Der aus dem ersten und zweiten elektrischen Signal mittels der Auswerteeinheit ermittelte Laufzeitunterschied in jedem der mindestens drei optischen Zweige liefert eine Komponente des PMD Vektors, wobei durch mehr als drei optische Zweige aufgrund der Mittelwertbildung der Messfehler reduziert werden kann.
Entsprechend den oben genannten bevorzugten Methoden zum Bestimmen des Laufzeitunterschieds ist die Auswerteeinheit bevorzugt wahlweise zum Ermitteln des Laufzeitunterschieds mittels einer Momentenbildung oder mittels einer Kreuzkorrelationsfunktion ausgebildet.
Zu diesem Zweck sind vorteilhaft in jedem der N optischen Signalzweige zwei Verzögerungselemente vorgesehen, von welchen eines durch die jeweilige Auswerteeinheit zum Abstimmen steuerbar und dementsprechend über eine Rückkopplungsleitung mit dieser verbunden ist und eines vorteilhaft fest eingestellt ist. Das Verzögerungselement dient jeweils dazu, eines der beiden Ausgangssignale des jeweiligen Polarisationsstrahlteilers zu verzögern. Durch die Kombination mit einem zweiten fest eingestellten Verzögerungsglied lassen sich negative relative Laufzeitunterschiede erreichen.
Die Verzögerungselemente können dabei vorteilhaft wahlweise als optische oder elektrische Verzögerungselemente vorgesehen sein, beispielsweise ausgebildet als entsprechende Verzögerungsleitung. Der Laufzeitunterschied wird somit durch Abstimmen einer elektrischen oder optischen Verzögerungsleitung und Bestimmen des Kreuzkorrelationsmaximums bei τ = 0 ermittelt. Elektrische Verzögerungselemente sind vorzugsweise zwischen den jeweiligen ersten bzw. zweiten optoelektronischen Wandler und die Auswerteeinheit geschaltet, optische Verzögerungselemente sind vorzugsweise zwischen den Polarisationsstrahlteiler und den jeweiligen ersten bzw. zweiten optoelektronischen Wandler geschaltet.
Bevorzugt umfasst eine erfindungsgemäße Anordnung ferner eine Recheneinheit, die dazu ausgebildet ist, aus der Einstellung der N Polarisationssteller und aus in den N Signalzweigen ermittelten N Laufzeitunterschieden einen Wert für die Polarisationsmodendispersion, insbesondere die Koordinaten eines PMD-Vektors, zu berechnen.
Zum Ausgleichen der für die optische Übertragungsstrecke ermittelten Polarisationsmodendispersion kann die erfindungsgemäße Anordnung ferner eine Kompensationseinheit zum Kompensieren der ermittelten Polarisationsmodendispersion umfassen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1: eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung,
2: eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung, bei der zur Ermittlung des Laufzeitunterschieds elektrische Verzögerungsleitungen vorgesehen ist,
3: eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung, bei der zur Ermittlung des Laufzeitunterschieds optische Verzögerungsleitungen vorgesehen ist,
4: eine vierte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung mit drei Signalzweigen, wobei Polarisationssteller und Polarisationsstrahlteiler in einem Bauelement kombiniert sind.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung 10 zur Messung des PMD-Vektors erster Ordnung, an deren Eingang ein durch Polarisationsmodendispersion beeinträchtigtes optisches Signal S über die Leitung 20 eingespeist wird. Durch einen Leistungsteiler 30 wird das optische Signal S in N Signalpfade aufgeteilt, wobei N mindestens drei entspricht. Die optischen Signale in den Signalpfaden 1-N werden als S1 bis SN bezeichnet. In jedem der N Signalpfade wird das optische Signal S1-SN in einen der Polarisationssteller 41-4N eingespeist, der das optische Signal auf die orthogonalen Hauptachsen eines der Polarisationsstrahlteiler 51-5N abbildet. Jeder der Polarisationssteller 41-4N ist unterschiedlich ausgeführt und jeweils auf eine unterschiedliche Abbildung der Signale S1-SN auf ein Signal mit jeweils zwei orthogonal polarisierten Signalanteilen S1a/S1b-SNa/SNb fest eingestellt. Jeder der Polarisationsstrahlteiler 51-5N trennt die Signalanteile S1a/S1b-SNa/SNb in den orthogonalen Hauptachsen in zwei getrennte Signalpfade, von denen einer jeweils einem der ersten optoelektronischen Wandler 61a-6Na und der andere jeweils einem der zweiten optoelektronischen Wandler 61b-6Nb zugeführt werden. Die ersten optoelektronischen Wandler liefern jeweils eines der elektrischen Signale T1a-TNa, die zweiten optoelektronischen Wandler liefern jeweils eines der elektrischen Signale T1b-TNb. Aufgrund der Beeinträchtigung des optischen Signals S durch Polarisationsmodendispersion weisen Signale der jeweiligen Signalpaare T1a/T1b – TNa/TNb einen Laufzeitunterschied zueinander auf. Der Laufzeitunterschied wird jeweils durch die Auswerteeinheiten 71-7N ermittelt. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt das Bestimmen des Laufzeitunterschieds durch die Auswerteeinheit durch Bilden des normierten ersten Moments des der Auswerteeinheit zugeordneten Signals der ersten Signale T1a-TNa und des zugeordneten Signals der zweiten Signale T1b-TNb, wobei jeweils die Differenz der normierten ersten Momente dem Laufzeitunterschied entspricht, oder durch das Bestimmen der Position des Maximums der Kreuzkorrelationsfunktion des der Auswerteeinheit zugeordneten Signals der ersten Signale T1a-T1N und des der Auswerteeinheit zugeordneten Signals der zweiten Signale T1b-TNb.
Die N Arme der Anordnung 10 liefern N Laufzeitunterschiede, die unter Berücksichtigung der Einstellung der N Polarisationssteller 41-4N auf die Komponenten des dreidimensionalen PMD-Vektors umgerechnet werden.
Alternativ kann der Laufzeitunterschied durch Einstellen des Maximum der Kreuzkorrelationsfunktion bei τ = 0 bestimmt werden. Zwei bevorzugte Ausführungsformen dieser Variante der Erfindung sind in den 2 und 3 dargestellt.
2 zeigt eine zweite erfindungsgemäße Anordnung 11 zur Messung des PMD-Vektors erster Ordnung, an deren Eingang über die Leitung 20 wiederum ein durch PMD beeinträchtigtes Signal S eingespeist wird, das durch den Leistungsteiler 30 in N Signalpfade aufgeteilt wird, wobei N wiederum wenigstens den Wert drei hat. In jedem der N Signalpfade durchläuft das jeweilige Signal S1-SN wiederum einen der Polarisationssteller 41-4N, der das Signal auf die Hauptachsen eines der Polarisationsstrahlteiler 51-5N abbildet.
Jeder der Polarisationsstrahlteiler 51-5N trennt die Signalanteile in den Hauptachsen in zwei getrennte Signalpfade, von denen einer jeweils einem der ersten optoelektronischen Wandler 61a-6Na und der andere jeweils einem der zweiten optoelektronischen Wandler 61b-6Nb zugeführt werden.
Die ersten optoelektronischen Wandler 61a-6Na liefern die Signale T1a-TNa, die der jeweiligen der Auswerteeinheiten 71-7N zugeführt werden. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform werden die von den zweiten optoelektronischen Wandlern 61b-6Nb gelieferten Signale jeweils einer der abstimmbaren elektrischen Verzögerungsleitungen 81-8N zugeführt, deren Ausgänge die Signale T1b-TNb liefern, die den entsprechenden Auswerteeinheiten 71-7N zugeführt werden. Die von den ersten optoelektronischen Wandlern 61a-6Na gelieferten Signale werden jeweils einer der festen elektrischen Verzögerungsleitungen 181-18N zugeführt, deren Ausgänge die Signale T1a-TNa liefern, die den entsprechenden Auswerteeinheiten 71-7N zugeführt werden.
Über die Rückkopplungsleitungen 101-10N werden die Verzögerungsleitungen 81-8N durch die entsprechenden Auswerteeinheiten 71-7N abgestimmt, um für jeden der N Signalzweige ein Maximum der Kreuzkorrelationsfunktion der Signalpaare T1a/T1b – TNa/TNb bei τ = 0 zu erhalten. Die Einstellungen der Verzögerungsleitungen 81-8N liefern jeweils den Laufzeitunterschied zwischen den Signalen des jeweiligen Signalpaares. Durch die Kombination aus abstimmbarer Verzögerungsleitung 81-8N und fester Verzögerungsleitung 181-18N lassen sich positive und negative Werte der Verzögerung bestimmen. Die N Arme der Anordnung liefern somit N Laufzeitunterschiede, die unter Berücksichtigung der Einstellung der N Polarisationssteller 41-4N auf die Komponenten des dreidimensionalen PMD-Vektors umgerechnet werden.
3 zeigt eine dritte erfindungsgemäße Anordnung 12, die sich von der Anordnung in 2 lediglich durch die Position der Verzögerungsleitungen unterscheidet.
Der jeweils erste von den durch die Polarisationstrahlteller 51-5N bereitgestellten Signalpfade wird in dieser Ausführungsform einer der festen optischen Verzögerungsleitungen 191-19N zugeführt, wobei die Ausgänge der Verzögerungsleitungen 191-19N mit den jeweiligen Eingängen der ersten optoelektronischen Wandler 61a-6Na verbunden sind. Der jeweils zweite von den durch die Polarisationstrahlteiler 51-5N bereitgestellten Signalpfade wird in dieser Ausführungsform einer der abstimmbaren optischen Verzögerungsleitungen 91-9N zugeführt, wobei die Ausgänge der Verzögerungsleitungen 91-9N mit den jeweiligen Eingängen der zweiten optoelektronischen Wandler 61b-6Nb verbunden sind. Die Verzögerungsleitungen 91-9N sind wiederum über Rückkopplungsleitungen 101-10N durch die jeweiligen Auswerteeinheiten 71-7N abstimmbar, um das jeweilige Maximum der Kreuzkorrelationsfunktion der Signalpaare T1a/T1b – TNa/TNb bei τ = 0 zu erhalten, wobei sich der jeweilige Laufzeitunterschied durch die Einstellung der jeweiligen Verzögerungsleitungen 91-9N ergibt.
4 zeigt eine vierte erfindungsgemäße Anordnung 13 zum Ermitteln des PMD-Vektors erster Ordnung, an deren Eingang ein durch Polarisationsmodendispersion beeinträchtigtes optisches Signal S über die Leitung 20 eingespeist wird. Durch einen Leistungsteiler 30 wird das optische Signal S in drei Signalzweige aufgeteilt. Im ersten Signalzweig wird das optische Signal 51 mittels eines linearen Polarisationsstrahlteilers 151 in seine E_X- und E_y-Komponenten aufgespalten und jeweils den optoelektronischen Wandlern 61a bzw. 61b zugeführt. Im zweiten Signalzweig ist ein Polarisationsstrahlteiler 152 angeordnet, welcher 45° zu E_X ausgerichtet ist. Im dritten Signalzweig ist für die S₃-Komponente ein λ/4-Plättchen 143 und ein nachgeschalteter 45°-Polarisationsstrahlteiler 153 angeordnet. Die Anordnung stellt eine Vereinfachung der in 1 gezeigten Anordnung 10 dar, wobei eine Kombination der Polarisationssteller und Polarisationsstrahlteiler in einem Bauteil verwendet wird bzw. der Polarisationssteller auf eine minimale Funktionalität reduziert ist. Jeder der Polarisationsstrahlteiler 151, 152 und 153 liefert jeweils zwei Signalanteile S1a/S1b, S2a/S2b bzw. S3a/S3b, welche jeweils den optoelektronischen Wandler-Paaren 161a/161b, 162a/162b und 163a/163b zugeführt werden. Die Ausgänge der optoelektronischen Wandler liefern die elektrischen Signalpaare T1a/T1b, T2a/T2b und T3a/T3b, welche den Auswerteeinheiten 71, 72 bzw. 73 zugeführt werden. Mittels der Auswerteeinheiten 71, 72 und 73 werden die Laufzeitunterschiede der jeweiligen Signalpaare ermittelt.

Claims

Verfahren zum Ermitteln der Polarisationsmodendispersion erster Ordnung einer vorgegebenen optischen Übertragungsstrecke, umfassend die Schritte – Hindurchleiten eines optischen Signals durch die vorgegebene optische Übertragungsstrecke, – Empfangen des hindurchgeleiteten optischen Signals (S), – Aufteilen des empfangenen optischen Signals (S) in N optische Teilsignale (S1-SN), wobei N größer oder gleich drei ist, – Abbilden der N optischen Teilsignale (S1-SN) auf jeweils ein optisches Signal mit zwei Signalanteilen (S1a/S1b-SNa/SNb) mit vorgegebenen orthogonalen Polarisationen, – Aufteilen der zwei Signalanteile (S1a/S1b-SNa/SNb) mit vorgegebenen orthogonalen Polarisationen auf ein erstes und ein zweites optisches Signal für jedes der N abgebildeten optischen Teilsignale, – Ermitteln des Laufzeitunterschieds zwischen dem ersten und zweiten optischen Signal für jedes der N Paare erster und zweiter optischer Signale, – Ermitteln der Polarisationsmodendispersion der optischen Übertragungsstrecke aus den N vorgegebenen Abbildungen der Teilsignale auf orthogonal polarisierte Signalanteile und den N ermittelten Laufzeitunterschieden, wobei sich die N vorgegebenen Abbildungen der Teilsignale auf orthogonale Signalanteile jeweils voneinander unterscheiden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln des Laufzeitunterschieds zwischen dem ersten und zweiten optischen Signal die Schritte umfasst: – Umwandeln des ersten optischen Signals (S1a-SNa) in ein erstes elektrisches Signal (T1a-TNa), – Umwandeln des zweiten optischen Signals (S1b-SNb) in ein zweites elektrisches Signal (T1b-TNb), – Ermitteln des Laufzeitunterschieds aus dem ersten (T1a-TNa) und zweiten (T1b-TNb) elektrischen Signal mittels einer Auswerteeinheit (71-7N), der das erste (T1a-TNa) und zweite (T1b-TNb) elektrische Signal zugeführt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln des Laufzeitunterschieds mittels einer Momentenbildung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln des Laufzeitunterschieds mittels einer Kreuzkorrelationsfunktion erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Ermitteln des Laufzeitunterschieds zwischen dem ersten und zweiten optischen Signal das Verzögern des ersten und/oder zweiten optischen Signals umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Ermitteln des Laufzeitunterschieds zwischen dem ersten und zweiten optischen Signal die Schritt umfasst: – Umwandeln des ersten optischen Signals (S1a-SNa) in ein erstes elektrisches Signal (T1a-TNa), – Umwandeln des zweiten optischen Signals (S1b-SNb) in ein zweites elektrisches Signal (T1b-TNb), und – Verzögern des ersten und/oder zweiten elektrischen Signals.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Abbilden der N optischen Teilsignale (S1-SN) auf orthogonale Signalanteile mittels N fest eingestellter Polarisationssteller (41-4N) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln der Polarisationsmodendispersion das Ermitteln eines PMD-Vektors erster Ordnung umfasst.
Anordnung (10-13) zum Ermitteln der Polarisationsmodendispersion erster Ordnung einer vorgegebenen optischen Übertragungsstrecke aus einem optischen Signal (S), das die optische Übertragungsstrecke durchlaufen hat, umfassend – einen Leistungsteiler (30) mit N Ausgängen, wobei N größer oder gleich drei ist, – N Signalzweige, jeweils verbunden mit einem der N Ausgänge des Leistungsteilers (30), wobei jeder der N Signalzweige umfasst: – einen Polarisationssteller (41-4N) zum Abbilden eines optischen Signals auf ein optisches Signal mit zwei Signalanteilen mit vorgegebenen orthogonalen Polarisationen, – einen dem Polarisationssteller (41-4N) zugeordneten Polarisationsstrahlteiler (51-5N) zum Aufteilen eines optischen Signals in zwei optische Signale mit einem ersten und einem zweiten Ausgang, – mit dem ersten und dem zweiten Ausgang des Polarisationsstrahlteilers (51-5N) verbundene Mittel zum Bestimmen des Laufzeitunterschieds zwischen einem ersten und einem zweiten optischen Signal.
Anordnung nach Anspruch 9, wobei in wenigstens einem der N Signalzweige die Mittel zum Bestimmen des Laufzeitunterschieds – einen mit dem ersten Ausgang des Polarisationsstrahlteilers (51-5N) verbundenen ersten optoelektronischen Wandler (61a-6Na), – einen mit dem zweiten Ausgang des Polarisationsstrahlteilers (51-5N) verbundenen zweiten optoelektronischen Wandler (61b-6Nb), und – eine mit den Ausgängen des ersten und zweiten optoelektronischen Wandlers verbundene Auswerteeinheit (71-7N) umfassen.
Anordnung nach Anspruch 10, wobei die Auswerteeinheit (71-7N) zum Ermitteln des Laufzeitunterschieds mittels einer Momentenbildung ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 10, wobei die Auswerteeinheit (71-7N) zum Ermitteln des Laufzeitunterschieds mittels einer Kreuzkorrelationsfunktion ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 12, umfassend ein zwischen den zweiten optoelektronischen Wandler (61b-6Nb) und die Auswerteeinheit (71-7N) geschaltetes, abstimmbares elektrisches Verzögerungselement (81-8N), das zur Abstimmung über eine Rückkopplungsleitung (101-10N) mit der Auswerteeinheit (71-7N) verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 13, umfassend ein zwischen dem ersten optoelektronischen Wandler (61a-6Na) und die Auswerteeinheit (71-7N) geschaltetes, festes elektrisches Verzögerungselement (181-18N), das die Einstellung negativer Verzögerungen des abstimmbaren elektrischen Verzögerungselements (81-8N) ermöglicht.
Anordnung nach Anspruch 12, umfassend ein dem zweiten optoelektronischen Wandler (61b-6Nb) vorgeschaltetes, abstimmbares optisches Verzögerungselement (91-9N), das zur Abstimmung über eine Rückkopplungsleitung (101-10N) mit der Auswerteeinheit (71-7N) verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 15, umfassend ein dem ersten optoelektronischen Wandler (61a-6Na) vorgeschaltetes, festes optisches Verzögerungselement (191-19N), das die Einstellung negativer Verzögerungen des abstimmbaren optischen Verzögerungselements (91-9N) ermöglicht.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in wenigstens einem der N Signalzweige der Polarisationssteller und der zugeordnete Polarisationsstrahlteiler durch ein gemeinsames Bauteil (151, 152) gebildet sind.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Polarisationssteller der N Signalzweige zum Einstellen nur einer fest vorgegebenen Polarisation ausgebildet sind.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Recheneinheit, die dazu ausgebildet ist, aus der Einstellung der N Polarisationssteller (41-4N) und aus N in den N Signalzweigen ermittelten Laufzeitunterschieden eine Polarisationsmodendispersion zu berechnen.
Anordnung nach Anspruch 19, wobei die Recheneinheit zum Berechnen eines PMD-Vektors ausgebildet ist.