專利名稱：用于pmd效應的補償或模擬的光通信系統及設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于補償或模擬當光信號在基于光纖的鏈路中傳送時出現的偏振模色散(PMD)效應的設備，本發明還涉及使用這種設備進行傳輸的系統。
PMD造成兩個偏振態之間的差分單位延遲(第一階)和每個偏振態上的信號部分的失真。這種結合效應使光信號失真和色散。隨著傳輸速度的增長，不同偏振態中的信號的不同分量之間的不同時延正在得到比以往更高的重要性。在以比以往數字更高的頻率(10Gbit/s或更高)的現代光纖傳輸系統中，對PMD效應的有效補償成為必要的和基本的。
現有技術已提出PMD補償裝置以提高光傳輸的質量。這些裝置是利用級聯的雙折射元件、極化旋轉器和控制器制成的。但是，由于具有動態補償的、對PMD變化的反應的速度和可獲得的補償質量的原因，已知的系統并不完全令人滿意。
還發現，有必要包含用于控制、驗證和實驗的PMD模擬系統。
本發明總的目的是彌補上述的缺點，這是通過實現一種具有改進的靜態和動態補償特性或模擬在基于光纖的鏈路上傳送的光信號中出現的PMD效應的傳輸系統和設備來進行的。
鑒于這個目的，尋求按照本發明提供一種用于補償或模擬在基于光纖的鏈路上傳送的光信號中出現的PMD效應的設備，該設備包含用于偏振變換的可控裝置和雙折射區(section)，其中每個區包含雙折射光學元件或它們的部分，并且每個區跟隨或先于所述可控偏振變換裝置中的一個，其特征在于該雙折射區的數目是至少三個，并且所述區之中的至少一個具有與其它區不同的傳播延遲。
為了清楚地解釋本發明具有創新性的原理和它與現有技術相比所具備的優勢，下面借助附圖通過使用所述原理的非限定性示例描述了本發明的一種可能的實施例。
參見附圖，其中以圖解的形式顯示了一種光纖通信系統(整體用附圖標記10表示)，該光纖通信系統包含通過基于光纖的鏈路13向接收系統12發送信號的發射系統，以及用于補償或模擬當光信號在上述鏈路上傳送時出現的PMD效應的設備14。
該設備14進而又包含用于偏振轉換的可控裝置19-22和雙折射區15-18。雙折射區和個體的被控裝置的結構基本上是現有技術，這里不進行進一步的描述或顯示。
每個區包含雙折射光學元件或它們的部分，以便產生預定的傳播延遲或差分群延遲(DGD)。這些元件可通過各種已知的技術來產生，例如使用偏振保持的光纖、液晶、雙折射晶體、半導體陶瓷材料、光子晶體裝置、MEMS裝置以及類似物。
每個雙折射區跟隨或先于所述可控偏振變換裝置之中的一個。該偏振轉換裝置包含已知的極化控制器PC和極化旋轉器PR，并可以通過各種已知的方法來產生，包含電-光元件、磁-光元件、液晶、機械致動器、絞合的或壓合的(twisted or pressed)光纖、熱-光元件、MEMS半導體裝置及類似物。
雙折射區的數目是至少三個，并且所述區之中的至少一個具有與其它區不同的傳播延遲。有利的是，每個區具有與其它區不同的延遲，并且這些區在信號傳播的方向上以延遲減小的次序串聯排列。
已經發現非常有利的是兩個區分別具有在Tc和αTc附近的延遲，并且剩下的區具有在(1-α)Tc附近的總延遲，其中0＜α＜1，且有利地在0.5＜α＜0.7之間，并且其中使得Tc為DGD‾4≤Tc≤2DGD‾,]]>這里的DGD是將被補償或模擬的平均PMD差分延遲時間。
由于只有三個區，所以我們有τ1＝Tc，τ2＝αTc，τ3＝(1-α)Tc。
正如可在圖中看到的，第一區15之前是極化控制器19，第二區16之前是極化旋轉器20，而第三區17之前是另一個極化旋轉器21。
會驚奇地發現的是使用上述結構便可能獲得更令人滿意的PMD控制，它是快速并且準確的，并且在基于光纖的通信系統的性能方面有極大的提高。
為了進一步提高設備性能，已發現有利的是使用一個附加的級23，該級23由第四雙折射區18和它前面的另一個極化控制器22組成。
為了使第三和第四區在信號上產生的延遲總量在(1-α)Tc附近，我們使τ3＝β(1-α)Tc，和τ4＝(1-β)(1-α)Tc，其中0＜β＜1。已發現β在0.5和0.95之間比較有利，并且最好在0.9附近。
使用這種方法，級23允許進行精細和非常快速的調整，而不需改變其它區的設置。
正如可在
圖1中看到的，為了具有自動PMD調整系統，該設備包含一個用于PMD輸出檢測和控制用于偏振轉換的可控裝置的裝置24。
該檢測和控制裝置24具有一個PMD檢測器25和一個控制裝置26。檢測器25在輸入端接收從設備14輸出的所有或部分信號，并通過公知的方法(這里不描述)來計算PMD指示參數。檢測器發送該計算的參數到控制裝置26，且該控制裝置26基于接收的參數來發送用于可控裝置19-22的反饋調整的控制信號，以便將檢測的PMD維持在一個預定量之下。
有利的是，當該設備14包含如上所述的輸出級23時，該檢測和控制設備24更愿意對在第四區18之前的極化控制器22進行調整。換句話說，只有當PMD增加到比預定量高出一個量，且該量在所述極化控制器22和第四雙折射區的通常調整范圍內時，控制裝置才發送控制信號來改變極化控制器22的調整。這種方式的調整是非常快速的，并且可被用于即使當存在沿著線的快速PMD變化時，也將PMD保持在被定義為可接受的值之中。
令B為工作頻帶且希望補償或模擬的最大差分延遲被給定，則作為按照本發明的設備的另一個有利特征，對各種元件的尺寸設定可以以這樣一種方式完成使這些區的每一個都具有一個延遲，使得通過適當地調節所述可控偏振變換裝置，就有可能獲得下面關于B頻帶中的所有頻率的關系，即，對于可控裝置存在至少一種調整條件，使得下面的關系成立DGD·B＝ε其中，-DGD是來自裝置設備14的假定差分延遲，-B是設備所工作的頻帶，并且-ε是以弧度表示的常數，使得0≤ε≤2.5。
以這種方式，可以將該設備調整為關閉，有利地設置ε＝0，這樣，在關(OFF)條件下，補償器在電路中具有最小的效應。同樣有利的是，上述關系可以是裝置不工作(rest)位置。
現在清楚的是，已經通過實現用于PMD補償或模擬、具有高性能、并且在結構上和操作上都不太復雜的設備而達到了預定的目的。事實上，應該考慮到，從計算的角度看，諸如極化旋轉器與控制器等裝置的反饋控制和PMD的計算是成本很高的。對于現有技術的補償器，按照本發明的結構使得有可能保持在計算上的低復雜性并同時獲得高性能。由此，即使在數字較高的頻率上(例如在30-40Gbit/s以上)，按照本發明的通信系統也可以具有高性能。
自然地，上面對使用本發明的創新性原理的實施例的描述是通過在這里的專利權利的權利要求范圍中的、所述原理的非限制性示例的方式給出的。
權利要求
1.用于補償或模擬在基于光纖的鏈路上傳送的光信號中出現的PMD效應的設備，該設備包含雙折射區(15-18)和可控偏振變換裝置(19-22)，每個區包含雙折射光學元件或它們的部分，并且每個區跟隨或先于所述可控偏振變換裝置(19-22)之中的一個，其特征在于雙折射區(15-18)的數目是至少三個，并且所述區中的至少一個具有與其它區不同的傳播延遲。
2.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，每個區(15-18)具有一個與其它區不同的延遲。
3.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，每個區(15-18)在通過它們的信號的傳播方向上以延遲減小的次序串聯排列。
4.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，兩個區分別具有在Tc和αTc附近的延遲，并且剩下的區具有在(1-α)Tc附近的總延遲，其中使得Tc為DGD‾4≤Tc≤2DGD‾,]]>這里的DGD是將被補償或模擬的PMD的平均差分群傳播時間，并且有0＜α＜1，以及有利的為0.5＜α＜0.7。
5.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，可控裝置是至少一個極化控制器(19)和兩個極化旋轉器(20，21)。
6.根據權利要求5所述的設備，其特征在于，第一區(15)之前是極化控制器(19)，第二區(16)之前是兩個旋轉器中的一個(20)，以及第三區(17)之前是該兩個旋轉器中的另一個(21)。
7.根據權利要求6所述的設備，其特征在于，存在一個第四區(18)，在它之前是另一極化控制器(22)。
8.根據權利要求4和6所述的設備，其特征在于，第三(17)和第四(18)區分別具有延遲β(1-α)Tc和(1-β)(1-α)Tc，其中0＜β＜1。
9.根據權利要求8所述的設備，其特征在于，β在0.5和0.95之間，并且最好在0.9附近。
10.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，區(15-18)的每一個都具有一個延遲，使得存在所述可控偏振轉換裝置(19-22)的調整的至少一種條件，對于所述的條件，在使該設備運行的B頻帶中的所有頻率上有DGD·B＝ε，其中該DGD等于該設備假定的差分延遲，并且ε以弧度表示，使得0≤ε≤2.5。
11.根據權利要求10所述的設備，其特征在于，ε是零。
12.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，該設備包含一個用于輸出PMD檢測和控制可控偏振變換裝置(19-22)的裝置(24)，其中檢測和控制裝置在輸入端接收從該設備輸出的信號，并發送用于所述可控裝置的反饋調整控制信號，以便將檢測的PMD維持在一個預定量之下。
13.根據權利要求7和12所述的設備，其特征在于，檢測和控制裝置(24)以這種方式優先進行在第四區(18)之前的所述另一極化控制器(22)的調整，使得當PMD增加到比所述預定量高出一個量，且所述量落入所述另一極化控制器(22)和第四雙折射區(18)的通常調整范圍內時，發送控制信號來只改變所述另一極化控制器(22)的調整。
14.使用按照上面任一權利要求的設備的光通信系統。
全文摘要
一種用于補償或模擬在基于光纖的鏈路上傳送的光信號中出現的PMD效應的設備(14)，該設備包含可控的雙折射區(15－18)和用于偏振轉換的裝置(19－22)。每個區包含雙折射光學元件或它們的部件，并且每個區跟隨或先于用于偏振轉換的所述可控裝置中的一個。雙折射區(15－18)的數目是至少三個，并且它們之中的至少一個具有與其它區不同的傳播延遲。該設備包含一個用于PMD輸出和控制可控裝置(19－22)以便反饋調整的檢測裝置(24)。
文檔編號H04B10/2569GK1531794SQ02805886
公開日2004年9月22日 申請日期2002年2月28日 優先權日2001年3月2日
發明者A·加塔羅薩, A 加塔羅薩, G·羅倫澤托, 自笸, L·帕米邁里, 茁趵, M·桑塔格尤斯廷納, 裼人雇⒛, R·菲奧羅內, 侶弈, A·科爾蒂 申請人:馬科尼通訊有限公司