專利名稱：用于對(duì)偏振模式色散進(jìn)行補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖光學(xué)傳輸系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于對(duì)由光學(xué)傳輸光纖在傳輸光信號(hào)時(shí)引入的偏振模式色散進(jìn)行補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備和方法。光信號(hào)具有第一偏振分量和正交的第二偏振分量。
背景技術(shù)：
在高度色散的偽線性高比特率長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)(例如海底光波傳輸系統(tǒng)或者橫貫大陸的陸地光波傳輸系統(tǒng))中，信道內(nèi)四波混頻(IFWM)以及信道內(nèi)交叉相位調(diào)制(IXPM) 是非線性懲罰(penalty)的主要原因。與開關(guān)鍵控(OOK)相比，使用差分相移鍵控(DPSK) 調(diào)制格式可以緩和這些懲罰。也已經(jīng)證明，歸零(RZ)-DPSK與RZ-OOK相比降低的脈沖能量以及兩個(gè)鄰近脈沖的非線性相移之間的相關(guān)性有助于RZ-DPSK對(duì)IFWM的增加的魯棒性。原則上，使信號(hào)的偏振在兩個(gè)正交的偏振信號(hào)中逐個(gè)比特地交替將進(jìn)一步降低非線性懲罰，這是由于正交的偏振狀態(tài)之間的FWM很小。由此與單個(gè)偏振DPSK相比，通過(guò)使用交替偏振DPSK(APol-DPSK)，可以實(shí)現(xiàn)傳輸距離的改善。DPSK和偏振交替的同時(shí)應(yīng)用增強(qiáng)了其中信道內(nèi)光學(xué)非線性交互作用是限制因素的光學(xué)傳輸系統(tǒng)中的性能。隨著增加的比特率(具體地高達(dá)或者甚至大于40(ibit/S)，偏振模式色散(PMD)變成限制光纖傳輸距離的物理效應(yīng)。更糟的是，PMD是由雙折射的環(huán)境依賴性和單模式光纖的模式耦合導(dǎo)致的統(tǒng)計(jì)效應(yīng)。這意味著，具有一定概率，瞬時(shí)的差分群延遲①⑶)可以比平均的D⑶(即光纖的PMD) 高得多或者低得多。在此需要強(qiáng)調(diào)，當(dāng)信號(hào)經(jīng)歷由期望的傳輸距離上累積的PMD導(dǎo)致的不可接受的高失真時(shí)，需要一種主動(dòng)并且適應(yīng)性地可調(diào)節(jié)的補(bǔ)償方法來(lái)干預(yù)這種類型的信號(hào)退化。用于對(duì)光纖PMD進(jìn)行補(bǔ)償?shù)囊阎姆答伩刂乒鈱W(xué)PMD補(bǔ)償器(PMDC)不適用于使用正交的偏振分量的調(diào)制格式(即APol格式或者正交多路復(fù)用格式)。因此，在該努力的領(lǐng)域存在一種需要，以用于提供對(duì)由光學(xué)傳輸光纖在傳輸具有第一偏振分量和正交的第二偏振分量的光信號(hào)時(shí)引入的偏振模式色散進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒ê驮O(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)地，本發(fā)明提供了一種對(duì)在傳輸跨過(guò)光學(xué)傳輸光纖之后的光信號(hào)的偏振模式色散進(jìn)行補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備。光信號(hào)具有第一偏振分量和正交的第二偏振分量。該設(shè)備包含用于對(duì)偏振模式色散進(jìn)行補(bǔ)償?shù)目烧{(diào)諧裝置。該設(shè)備進(jìn)一步包含反饋信號(hào)發(fā)生器，其用于生成可調(diào)諧裝置的反饋輸入信號(hào)以用于偏振模式色散補(bǔ)償。反饋信號(hào)發(fā)生器包含用于將傳輸?shù)墓庑盘?hào)分成具有不同的所定義的偏振狀態(tài)的至少兩個(gè)光信號(hào)分量的偏振裝置。另外，反饋信號(hào)發(fā)生器包含用于將光信號(hào)分量變換成電信號(hào)分量的變換裝置，其中每個(gè)電信號(hào)分量表示所定義的偏振狀態(tài)中的一個(gè)狀態(tài)。另外地，反饋信號(hào)發(fā)生器包含用于將電信號(hào)分量的至少兩個(gè)電信號(hào)分量進(jìn)行混合以形成混合電信號(hào)的至少一個(gè)混合器。此外，提供了用于對(duì)電信號(hào)分量求平均以形成平均電信號(hào)并且用于對(duì)混合電信號(hào)求平均以形成平均混合信號(hào)的裝置。另外，反饋信號(hào)發(fā)生器具有用于對(duì)平均電信號(hào)和平均混合電信號(hào)進(jìn)行組合以生成反饋輸入信號(hào)的裝置，該反饋輸入信號(hào)是通過(guò)偏振模式色散引起的傳輸信號(hào)的數(shù)字群延遲特性。提出的解決方案包含用于將傳輸?shù)恼黄窆庑盘?hào)變換為電信號(hào)分量的裝置，電信號(hào)分量中的每個(gè)分量表示一個(gè)所定義的偏振狀態(tài)。針對(duì)每個(gè)所定義的偏振狀態(tài)檢測(cè)電信號(hào)的功率(具體地射頻(rf)功率)。理想地在沒(méi)有PMD的情況下，僅發(fā)生與原始輸入光信號(hào)的正交偏振相對(duì)應(yīng)的此類偏振狀態(tài)。一個(gè)或者多個(gè)其他所定義的偏振狀態(tài)的功率(具體地rf功率)相對(duì)于原始偏振狀態(tài)的功率給出關(guān)于由光纖PMD引起的偏振程度(DOP)的信息。因此，通過(guò)針對(duì)所定義的偏振狀態(tài)對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)功率(具體地rf信號(hào)功率)進(jìn)行組合，使得能夠生成完全依賴于DGD的明確的反饋信號(hào)。用于對(duì)信號(hào)分量求平均的裝置使得用于生成反饋信號(hào)的組合過(guò)程的速率可以比原始信號(hào)傳輸?shù)谋忍芈实偷枚?。組合過(guò)程的速率僅需要滿足PMDC的反饋控制的速度需求，例如，其即使在40(ib/S的高比特率信號(hào)傳輸下也可以在IMHz的范圍內(nèi)。作為結(jié)果，用于對(duì)平均信號(hào)進(jìn)行組合以生成反饋信號(hào)的裝置可以在較低速下操作，這降低了設(shè)備成本。根據(jù)本發(fā)明，有可能通過(guò)使用正交偏振格式(即 APol調(diào)制格式以及正交多路復(fù)用格式)，使用獨(dú)立以及與接收機(jī)集成的裝置以用于高比特率(具體地40(ib/S以及更高)長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)(具體地海底光波傳輸系統(tǒng))的偏振模式色散補(bǔ)償。用于偏振模式色散補(bǔ)償?shù)莫?dú)立裝置具有不需要重新設(shè)計(jì)現(xiàn)有的接收機(jī)集成電路的優(yōu)勢(shì)。在優(yōu)選實(shí)施方式中，使用交替偏振相移鍵控(AP0I-PSK)來(lái)對(duì)傳輸?shù)墓庑盘?hào)進(jìn)行調(diào)制。這對(duì)于高度色散的偽線性高比特率長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)(例如海底光波傳輸系統(tǒng)或者橫貫大陸的陸地光波傳輸系統(tǒng))是最佳的解決方案。在另一實(shí)施方式中，偏振裝置可以包括用于將傳輸?shù)墓庑盘?hào)轉(zhuǎn)換成以下狀態(tài)的光信號(hào)分量的偏振器水平/垂直線性偏振狀態(tài)、+/-45°線性偏振狀態(tài)以及左/右圓偏振狀態(tài)。這些所定義的偏振狀態(tài)非常適合于標(biāo)識(shí)由PMD引起的數(shù)字群延遲。另外地，可以使用諸如偏光計(jì)之類的可靠的偏振器?？梢院?jiǎn)單地使用諸如斯托克斯參數(shù)和龐加萊球之類的已知模型。在另一實(shí)施方式中，變換裝置可以包括用于將光信號(hào)分量變換成電信號(hào)分量的至少兩個(gè)快速光電二極管。利用快速光電二極管，可以容易地將甚至具有例如40(ib/S或者更高比特率的快速光信號(hào)變換成與該快速信號(hào)比特率幾乎同步的電信號(hào)。電信號(hào)優(yōu)選地為電壓信號(hào)，但是其也可以為電流信號(hào)。優(yōu)選地，混合器可以適合于將至少兩個(gè)電信號(hào)分量相乘，以形成混合電信號(hào)。因此，可以在對(duì)電信號(hào)求平均之前執(zhí)行電信號(hào)分量的快速相乘。這改善了將要求平均的信號(hào)的信噪比并且也改善了反饋信號(hào)的信噪比。在另一實(shí)施方式中，該設(shè)備可以包括用于對(duì)電信號(hào)分量和混合電信號(hào)求平均以形成平均電信號(hào)和平均混合電信號(hào)的至少一個(gè)rf功率檢測(cè)器。另外，該設(shè)備可以包括用于將平均電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的至少一個(gè)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)。另外地，該設(shè)備可以包
5括用于對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行組合以生成反饋信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)。利用rf功率檢測(cè)器，可以容易地對(duì)在光電二極管的輸出處并且在混合器后的快速電信號(hào)求平均以生成與原始電信號(hào)相比具有低得多的比特率的平均信號(hào)。通過(guò)以上，可以容易地將例如40(ib/S的傳入比特率變換成IMb/s范圍內(nèi)的信號(hào)速率。作為結(jié)果，可以使用廉價(jià)的ADC，該ADC可以具有比原始光信號(hào)的比特率低得多的采樣速率。利用DSP，可以執(zhí)行簡(jiǎn)單的計(jì)算算法以從來(lái)自 ADC的低速數(shù)字信號(hào)生成反饋信號(hào)。在替代實(shí)施方式中，該設(shè)備可以包括至少一個(gè)快速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其用于對(duì)電信號(hào)分量和混合電信號(hào)求平均以形成平均電信號(hào)和平均混合電信號(hào)，并且將平均電信號(hào)和混合電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。另外，該設(shè)備可以包含數(shù)字處理器(DSP)，其可操作以對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行組合以生成反饋信號(hào)。這種設(shè)備具有的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)可以與快速軌道和保持電路集成的快速模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器來(lái)執(zhí)行信號(hào)速率的降低。不需要例如類似于rf功率檢測(cè)器等用于對(duì)電信號(hào)求平均的附加裝置。在另一方面，提供了一種對(duì)由光學(xué)傳輸光纖在傳輸光信號(hào)時(shí)引入的偏振模式色散進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒ā９庑盘?hào)具有第一偏振分量和正交的第二偏振分量。本發(fā)明方法包括使用反饋程序(routine)根據(jù)所傳輸?shù)墓庑盘?hào)對(duì)光學(xué)傳輸光纖的偏振模式色散進(jìn)行補(bǔ)償。反饋程序包括對(duì)光纖偏振模式色散進(jìn)行補(bǔ)償。另外，其包括生成用于偏振模式色散補(bǔ)償?shù)姆答佪斎胄盘?hào)，以及以優(yōu)化反饋信號(hào)的方式使用反饋信號(hào)以調(diào)節(jié)偏振模式色散的補(bǔ)償。生成反饋輸入信號(hào)包括將傳輸?shù)墓庑盘?hào)轉(zhuǎn)換成具有不同的所定義的偏振狀態(tài)的至少兩個(gè)光信號(hào)分量。另外，其包括將光信號(hào)分量變換成電信號(hào)分量，其中每個(gè)電信號(hào)分量表示所定義的偏振狀態(tài)中的一個(gè)狀態(tài)。生成反饋輸入信號(hào)進(jìn)一步包括對(duì)電信號(hào)分量的至少兩個(gè)電信號(hào)分量進(jìn)行混合以形成混合電信號(hào)。其還包括對(duì)電信號(hào)分量求平均以形成平均電信號(hào)并且對(duì)混合電信號(hào)求平均以形成平均混合電信號(hào)，以及對(duì)平均電信號(hào)和平均混合電信號(hào)進(jìn)行組合以生成反饋信號(hào)，該反饋信號(hào)是由偏振模式色散引起的、傳輸信號(hào)的數(shù)字群延遲特性。根據(jù)另一有利實(shí)施方式，可以使用交替偏振相移鍵控(APoI-PSK)對(duì)光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。在替代實(shí)施方式中，傳輸?shù)墓庑盘?hào)可以被轉(zhuǎn)化為以下狀態(tài)的光信號(hào)分量水平/ 垂直線性偏振狀態(tài)、+/-45°線性偏振狀態(tài)以及左/右圓偏振狀態(tài)。在另一優(yōu)選實(shí)施方式中，將至少兩個(gè)電信號(hào)分量進(jìn)行混合可以包括將至少兩個(gè)電信號(hào)分量相乘以形成混合電信號(hào)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于生成可以給出關(guān)于D⑶的明確信息的反饋信號(hào)，對(duì)平均電信號(hào)和平均混合電信號(hào)進(jìn)行組合優(yōu)選地可以包括對(duì)平均電信號(hào)的平方進(jìn)行求和并且從該和中減去平均混合電信號(hào)。在另一實(shí)施方式中，可以在平均電信號(hào)和平均混合電信號(hào)被組合成反饋信號(hào)之前，對(duì)平均電信號(hào)和平均混合電信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化。


為了更好地理解本發(fā)明以及為了理解怎樣實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，以下將僅通過(guò)示例的方式對(duì)以下附隨附圖進(jìn)行參考，其中
圖1示意性地圖示了使用用于反饋光學(xué)偏振模式色散補(bǔ)償?shù)难b置的簡(jiǎn)化的 APol-DPSK傳輸設(shè)備的第一實(shí)施方式；圖2示意性圖示了可以在圖1的APol-DPSK傳輸設(shè)備中使用的簡(jiǎn)化的反饋信號(hào)發(fā)生器的第一實(shí)施方式；圖3示意性地圖示了在低光纖DGD的情況下、利用圖1的設(shè)備在龐加萊球中傳輸?shù)墓庑盘?hào)的偏振狀態(tài)；圖4示意性地圖示了針對(duì)較高光纖DGD與圖3類似的偏振狀態(tài)；圖5示意性地圖示了來(lái)自圖3和圖4的龐加萊球中繪出的最佳偏振狀態(tài)的偏振狀態(tài)的平均距離(可用于PMD補(bǔ)償?shù)姆答伩刂?對(duì)輸入偏振狀態(tài)和光纖DGD的三維圖；圖6示意性地圖示了可以在圖1的APol-DPSK傳輸設(shè)備中使用的、與圖2中類似的簡(jiǎn)化的反饋信號(hào)發(fā)生器的第二實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式圖1示出了用于交替偏振差分相移鍵控(APol-DPSK)傳輸?shù)墓鈱W(xué)通信系統(tǒng)0CS。 該光學(xué)通信系統(tǒng)OCS適合于海底光波傳輸或者橫貫大陸的陸地光波傳輸。該光學(xué)通信系統(tǒng) OCS包括光學(xué)發(fā)射機(jī)Tx、光學(xué)傳輸光纖TF、反饋控制兩級(jí)偏振模式色散補(bǔ)償器PDMC以及光學(xué)接收機(jī)心。發(fā)射機(jī)Tx適合于生成具有40Gb/s比特率的APol-DPSK傳輸信號(hào)。將APol-DPSK 傳輸信號(hào)的交替正交TE模式和TM模式示例性地描繪為方波信號(hào)“χ pol”和方波信號(hào)“y po 1”。借助于偏振模式色散補(bǔ)償器PDMC，可以對(duì)光纖TF的偏振模式色散(PMD)進(jìn)行補(bǔ)償。不同偏振的傳播常數(shù)描繪為箭頭“快PSP”和“慢PSP”。傳播常數(shù)“快PSP”和傳播常數(shù)“慢PSP”因光纖PMD而不同。偏振模式色散補(bǔ)償器PMDC包括第一級(jí)偏振轉(zhuǎn)換器PC1、第一級(jí)延遲線DL1、第二級(jí)偏振轉(zhuǎn)換器PC2以及第二級(jí)延遲線DL2。使用偏振維持光纖來(lái)實(shí)現(xiàn)延遲線DLl和延遲線DL2。光纖TF的輸出耦合至第一級(jí)偏振轉(zhuǎn)換器PCl的輸入。第二級(jí)延遲線DL2的輸出經(jīng)由第一光學(xué)鏈路OLl耦合至接收機(jī)Rx。第一光學(xué)鏈路OLl具有光學(xué)抽頭0T，第二光學(xué)鏈路0L2從此處通向PMDC的反饋信號(hào)發(fā)生器FSG。借助于光學(xué)抽頭0T，第一光學(xué)鏈路OLl中近似10%的信號(hào)功率經(jīng)由第二光學(xué)鏈路0L2耦合輸出到反饋信號(hào)發(fā)生器 FSG。反饋信號(hào)發(fā)生器FSG適合于從傳輸信號(hào)的提取部分生成反饋輸入信號(hào)。反饋信號(hào)發(fā)生器FSG的第一實(shí)施方式示出在圖2中，并且在圖2中指定為FSG1。反饋信號(hào)發(fā)生器FSGl包括偏振器P01、偏振器P02、偏振器P03這三個(gè)偏振器，以用于將提取的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有不同的所定義的偏振狀態(tài)的光信號(hào)分量。偏振器POl將提取的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為+/-45°線性偏振狀態(tài)的光信號(hào)分量。偏振器 P02將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為水平/垂直線性偏振狀態(tài)，以及偏振器P03將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為左/右圓偏振狀態(tài)。偏振器P01、偏振器P02和偏振器P03的每個(gè)偏振器的光學(xué)輸出連接到相應(yīng)的快速光電二極管FPD1、快速光電二極管FPD2以及快速光電二極管FPD3。光電二極管FPD1、光電二極管FPD2以及光電二極管FPD3適合于將光信號(hào)分量變換成電rf功率信號(hào)分量，其中每個(gè)電信號(hào)分量表示所定義的偏振狀態(tài)中的一個(gè)狀態(tài)。一般而言，偏振器P01、偏振器P02和偏振器P03以及快速光電二極管FPD1、快速光電二極管FPD2以及快速光電二極管FPD3具有相似的功能，作為用于從提取的光學(xué)傳輸信號(hào)中切出三個(gè)狀態(tài)偏振的快速偏光計(jì)。在該實(shí)施方式的上下文中，術(shù)語(yǔ)“快速”意味著具體地變換速率(例如切出速率)是傳輸信號(hào)的比特率(即，40(ib/S)的量級(jí)。 光電二極管FPDl的輸出連接到混合器Ml的輸入、混合器M3的輸入以及rf功率檢測(cè)器PDl的輸入。光電二極管FPD2的輸出連接到混合器Ml的輸入、混合器M2的輸入以及rf功率檢測(cè)器PD3的輸入。光電二極管FPD3的輸出連接到混合器M2的輸入、混合器M3 的輸入以及rf功率檢測(cè)器PD5的輸入?；旌掀鱉l的輸出連接到rf功率檢測(cè)器PD2的輸入?；旌掀鱉2的輸出連接到rf功率檢測(cè)器PD4的輸入?；旌掀鱉3的輸出連接到rf功率檢測(cè)器PD6的輸入。 混合器Ml到混合器M3將來(lái)自光電二極管FPDl到光電二極管FPD3的相應(yīng)傳入電信號(hào)相乘，以形成混合的電rf功率信號(hào)?；旌想娦盘?hào)在混合器Ml到混合器M3的相應(yīng)輸出處可用。rf功率檢測(cè)器PDl到rf功率檢測(cè)器PD6對(duì)來(lái)自光電二極管FPDl到光電二極管 FPD3的電信號(hào)分量以及來(lái)自混合器Ml到混合器M3的混合電信號(hào)求平均，以形成相應(yīng)的平均電信號(hào)。這些平均電信號(hào)在rf功率檢測(cè)器PDl到rf功率檢測(cè)器PD6的相應(yīng)輸出處可用。rf功率檢測(cè)器PDl到rf功率檢測(cè)器PD6的輸出耦合到模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC的相應(yīng)輸入。ADC將平均電信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。ADC鏈接到用于傳輸數(shù)字信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理器DSP。DSP對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行組合以生成反饋信號(hào)，該反饋信號(hào)是由光纖PMD引起的、光學(xué)傳輸信號(hào)的數(shù)字群延遲DGD特性。 DSP的輸出連接到反饋信號(hào)線FL。
反饋信號(hào)生成器FSG的輸出經(jīng)由反饋信號(hào)線FL連接到PMDC的控制電路CE的輸入?？刂齐娐稢E的信號(hào)輸出耦合到偏振轉(zhuǎn)換器PCl和偏振轉(zhuǎn)換器PC2的控制輸入。偏振轉(zhuǎn)換器PCl和PC2因此由依賴于反饋輸入信號(hào)的反饋控制，并且因此依賴于D⑶的程度。圖3和圖4示出了信號(hào)偏振對(duì)時(shí)間的演進(jìn)，示例性地作為龐加萊球中的點(diǎn)Pi。信號(hào)偏振的演進(jìn)通過(guò)光電二極管FPDl到光電二極管FPD3這三個(gè)光電二極管的輸出信號(hào)進(jìn)行繪制。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于幾乎沒(méi)有PMD，APoI-DPSK傳輸信號(hào)的偏振狀態(tài)(SOP)如圖3中的龐加萊球上的軌跡所示而演進(jìn)。然后，軌跡的點(diǎn)Pi接近中心線CL，中心線CL是所有的點(diǎn)Pi 的加權(quán)中心軸。軌跡到中心線CL的平均距離屯(由箭頭Cli的長(zhǎng)度描繪)很小。圖4示出了針對(duì)較高PMD的偏振狀態(tài)的演進(jìn)。在這種情況中，與圖3中示出的情況相比，平均距離Cli增大。圖5的示意圖示出龐加萊球中距離Cli的和(豎直軸命名為“和d/’)依賴于PMDC 的輸入偏振狀態(tài)(軸命名為“以rad為單位的角度”)以及光纖DGD(軸命名為“以ps為單位的D⑶”)。距離Cli在低光纖D⑶區(qū)域內(nèi)單調(diào)下降，這意味著來(lái)自光纖PMD的較低失真， 并且因此滿足了反饋信號(hào)的需求。為了對(duì)光纖PMD進(jìn)行補(bǔ)償，合適的反饋程序可以最小化距離Cli的和，以用于最小化DGD。以下闡述的示例性反饋程序可以通過(guò)上述反饋信號(hào)發(fā)生器FSG ；FSGl或者以下將描述的反饋信號(hào)發(fā)生器的第二實(shí)施方式reS2(在圖6中示出)來(lái)執(zhí)行?？刂齐娮釉O(shè)備CE可以適合第一級(jí)偏振轉(zhuǎn)換器PCl和第二級(jí)偏振轉(zhuǎn)換器PC2，使得最小化反饋信號(hào)以將D⑶理想地降低到零。為了補(bǔ)償光纖PMD，可以執(zhí)行以下示例性方法。假定通過(guò)發(fā)射機(jī)Tx產(chǎn)生了具有近似40(ib/S信號(hào)比特率的APol-DPSK傳輸信號(hào)， 并且該信號(hào)經(jīng)由光纖TF傳輸?shù)狡衲Ｊ缴⒀a(bǔ)償器PMDC。用于對(duì)光纖PMD進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆答伋绦蛉缫韵聢?zhí)行。借助于反饋信號(hào)發(fā)生器FSG，從經(jīng)補(bǔ)償?shù)腁Pol-DPSK傳輸信號(hào)生成反饋輸入信號(hào)。 在圖2中示出的反饋信號(hào)發(fā)生器的第一實(shí)施方式FSGl中，如以下完成借助于偏振器POl到偏振器P03將提取的經(jīng)補(bǔ)償?shù)腁Pol-DPSK傳輸信號(hào)轉(zhuǎn)換為以下狀態(tài)的光信號(hào)分量水平/垂直線性偏振狀態(tài)、+/-45°線性偏振狀態(tài)以及左/右圓偏振狀態(tài)。借助于快速光電二極管FPDl到快速光電二極管FPD3將光信號(hào)分量變換成電信號(hào)分量，其中每個(gè)電信號(hào)分量表示所定義的偏振狀態(tài)中的一個(gè)狀態(tài)。借助于混合器M1，將快速光電二極管FPDl和快速光電二極管FPD2的輸出處的電信號(hào)分量相乘，以形成第一混合電信號(hào)。借助于混合器M2，將快速光電二極管FPD2和快速光電二極管FPD3的輸出處的電信號(hào)分量相乘以形成第二混合電信號(hào)。借助于混合器M3，將快速光電二極管FPDl和快速光電二極管FPD3的輸出處的電信號(hào)分量相乘以形成第三混合電信號(hào)。借助于rf功率檢測(cè)器PDl到rf功率檢測(cè)器PD6，對(duì)快速光電二極管FPDl到快速光電二極管FPD3的輸出處的電信號(hào)分量求平均以形成平均電信號(hào)，并且對(duì)混合器Ml到混合器M3的輸出處的混合電信號(hào)求平均以形成平均混合電信號(hào)。借助于ADC，對(duì)rf功率檢測(cè)器PDl到rf功率檢測(cè)器PD6的輸出處的平均電信號(hào)和平均混合電信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化。為了最小化距離Cli,基本的想法是最大化表示快速光電二極管FPDl到快速光電二極管FPD3的輸出的、rf功率檢測(cè)器PDl、rf功率檢測(cè)器PD3以及rf功率檢測(cè)器PD5的三個(gè)平均電輸出信號(hào)，并且最小化rf功率檢測(cè)器PD2、rf功率檢測(cè)器PD3以及rf功率檢測(cè)器 PD6的三個(gè)平均電輸出信號(hào)，該三個(gè)平均電輸出信號(hào)與混合器Ml到混合器M3的電輸出信號(hào)相對(duì)應(yīng)，并且從而與快速光電二極管FPDl到快速光電二極管FPD3的電輸出信號(hào)的乘積相對(duì)應(yīng)。因此，對(duì)所有的平均電信號(hào)的每個(gè)平方進(jìn)行求和，并且從該和中減去所有的平均混合電信號(hào)。然后，該結(jié)果導(dǎo)致反饋信號(hào)。以下簡(jiǎn)化的公式描述了以上計(jì)算的原理 FS = Urfl2+Urf22+Urf32-Urfl X Urf2-Urfl X Urf3-Urf2 X Urf3
其中FS是反饋信號(hào)。tofl、Urf2和是rf功率檢測(cè)器PD1、rf功率檢測(cè)器 PD3以及rf功率檢測(cè)器PD5的輸出處的輸出電壓。這些電壓與快速光電二極管FPDl到快速光電二極管FPD3的輸出信號(hào)的微波功率(即電功率)成比例?？梢越柚诨旌掀鱉l 到混合器M3以及rf功率檢測(cè)器PD2、rf功率檢測(cè)器PD4以及rf功率檢測(cè)器PD6生成項(xiàng)
以及項(xiàng)Urf2XUrf3。借助于信號(hào)處理器生成平方Urfl2、平方 Urf22以及平方tof32。也借助于信號(hào)處理器生成和與差。在現(xiàn)實(shí)中，根據(jù)本發(fā)明，在借助于 DSP進(jìn)行計(jì)算之前，借助于ADC對(duì)rf功率檢測(cè)器PDl到rf功率檢測(cè)器PD6的輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化。由于通過(guò)快速光電二極管FPDl到快速光電二極管FPD3這三個(gè)快速光電二極管僅測(cè)量rf功率水平，而不是使用快速光電二極管FPDl到快速光電二極管FPD3的快速信號(hào)采樣，因此DSP僅需要符合反饋信號(hào)的速度需要，這可以在IMHz的范圍內(nèi)，而不是在近似 40Gb/s的信號(hào)比特率。由反饋信號(hào)發(fā)生器FSG ；FSGl ；FSG2生成的反饋輸入信號(hào)經(jīng)由反饋信號(hào)線CL傳輸?shù)娇刂齐娮釉O(shè)備CE。借助于控制電子設(shè)備CE適配第一級(jí)偏振轉(zhuǎn)換器PCl和第二級(jí)偏振轉(zhuǎn)換器PC2，從而最小化反饋輸入信號(hào)。反饋信號(hào)發(fā)生器FSG的第二實(shí)施方式在圖6中示出，并且命名為FSG2。反饋信號(hào)發(fā)生器FSG2與圖2中示出的反饋信號(hào)發(fā)生器的第一實(shí)施方式reSl類似。那些與第一反饋信號(hào)發(fā)生器resi相同的元件具有相同的參考標(biāo)記，使得關(guān)于它們的描述可以參考第一實(shí)施方式的闡釋。與第一實(shí)施方式不同，反饋信號(hào)發(fā)生器FSG2不具有rf功率檢測(cè)器PDl到 rf功率檢測(cè)器PD6。與此相反，反饋信號(hào)發(fā)生器FSG2包含快速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器FADC，其適合于對(duì)來(lái)自光電二極管FPDl到光電二極管FPD3以及混合器Ml到混合器M3的電信號(hào)分量和混合電信號(hào)求平均以形成平均(混合)電信號(hào)，并且適合于將平均(混合)電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。與第一實(shí)施方式的ADC —樣，快速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器FADC可以具有較低的采樣速率。例如，所述FADC具有幾個(gè)皮秒的分辨率。作為示例，快速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器FADC可以實(shí)現(xiàn)在具有快速軌道和保持電路的襯底上?？焖倌M數(shù)字轉(zhuǎn)換器FADC允許直接測(cè)量圖3和圖4中作為龐加萊球上的點(diǎn)Pi示出的偏振信號(hào)狀態(tài)的時(shí)間演進(jìn)。數(shù)字信號(hào)處理器DSP然后直接計(jì)算繪制在圖5中的距離di的和。對(duì)于以上示出的所有實(shí)施方式，可以進(jìn)行以下修改可以僅使用具有不同性能的兩個(gè)或者一個(gè)混合器，而不是混合器Ml到混合器M3 這三個(gè)混合器?？梢允褂糜糜趯⒐庑盘?hào)分量變換為電信號(hào)分量的其他類型的裝置(例如二極管陣列或者電荷耦合器件(CXD))，而不是光電二極管FPDl到光電二極管FPD3。可以使用適合于將傳輸?shù)墓庑盘?hào)轉(zhuǎn)換成具有不同定義的偏振狀態(tài)的光信號(hào)分量的其他類型的裝置，而不是偏振器P0L1、偏振器P0L2以及偏振器P0L3這三個(gè)偏振器。也可以生成多于或者少于三個(gè)的光信號(hào)分量。本發(fā)明也有利于不同于40(ibit/S的信號(hào)比特率?？梢允褂镁哂械谝黄穹至亢驼坏牡诙穹至康钠渌愋偷墓庑盘?hào)(例如正交多路復(fù)用格式)，而不是交替偏振APol信號(hào)。本發(fā)明還適合于其他種類的PSK調(diào)制以替代APol-DPSK調(diào)制，例如二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)、正交相移鍵控(QPSK)、偏移QPSK(OQPSK)、· /4-QPSK以及S0QPSK。還可以使用歸零(I^)-(D)PSK 以及非歸零(NRD-(D) PSK。PMDC也可以利用多于或者少于兩個(gè)的級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在替代實(shí)現(xiàn)中，PMDC可以例如通過(guò)單個(gè)偏振轉(zhuǎn)換器和可變延遲線來(lái)實(shí)現(xiàn)，而不是兩個(gè)偏振轉(zhuǎn)換器以及第一級(jí)延遲線和第二級(jí)延遲線。反饋信號(hào)發(fā)生器FSG ；FSGl ；FSG2可以是獨(dú)立的器件，而不是集成在PMDC中?？梢詫MDC和/或反饋信號(hào)發(fā)生器FSG ；FSGl ；FSG2與接收機(jī)Rx集成在一起。
權(quán)利要求
1.一種用以對(duì)用于傳輸光信號(hào)的光學(xué)傳輸光纖(TF)的偏振模式色散進(jìn)行補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備 (PMDC)，所述光信號(hào)具有第一偏振分量(xpol)和正交的第二偏振分量(y pol)，所述設(shè)備包括-可調(diào)諧裝置(PC1，DL1，PC2，DL2)，適合于對(duì)所述光纖偏振模式色散進(jìn)行補(bǔ)償； -反饋信號(hào)發(fā)生器(FSG ；FSGl ；FSG2)，適合于生成所述可調(diào)諧裝置(PC1，DL1，PC2，DL2) 的反饋輸入信號(hào)以用于偏振模式色散補(bǔ)償，其中所述反饋信號(hào)發(fā)生器(FSG ；FSGl ；FSG2)包括-偏振裝置(P01，P02, P03)，用于將所述傳輸?shù)墓庑盘?hào)轉(zhuǎn)換成具有不同的所定義的偏振狀態(tài)的至少兩個(gè)光信號(hào)分量，-變換裝置(FPD1，F(xiàn)PD2，F(xiàn)PD3)，用于將所述光信號(hào)分量變換成電信號(hào)分量，其中每個(gè)電信號(hào)分量表示所述所定義的偏振狀態(tài)中的一個(gè)狀態(tài)，-至少一個(gè)混合器(Ml，M2，M3)，用于將所述電信號(hào)分量中的至少兩個(gè)電信號(hào)分量混合成混合電信號(hào)，-用于對(duì)所述電信號(hào)分量求平均以形成平均電信號(hào)并且對(duì)所述混合電信號(hào)求平均以形成平均混合電信號(hào)的裝置(PD1，PD2，PD3，PD4，PD5，PD6)，-用于對(duì)所述平均電信號(hào)和所述平均混合電信號(hào)進(jìn)行組合以生成所述反饋輸入信號(hào)的裝置(DSP)，所述反饋輸入信號(hào)是由所述偏振模式色散引起的、所述傳輸信號(hào)的數(shù)字群延遲 (DGD)特性。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述傳輸?shù)墓庑盘?hào)是經(jīng)交替偏振相移鍵控的。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述偏振裝置包括偏振器(P01，P02，P03)，所述偏振器適合于將所述傳輸?shù)墓庑盘?hào)轉(zhuǎn)換成以下狀態(tài)的光信號(hào)分量水平/垂直線性偏振狀態(tài)、 +/-45°線性偏振狀態(tài)以及左/右圓偏振狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述變換裝置包括至少兩個(gè)快速光電二極管(FPD1， FPD2，F(xiàn)PD3)，用于將所述光信號(hào)分量變換成電信號(hào)分量。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述混合器(Ml，M2，M3)適合于將所述至少兩個(gè)電信號(hào)分量相乘以形成所述混合電信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括-至少一個(gè)rf功率檢測(cè)器(PD1，PD2，PD3，PD4，PD5，PD6)，用于對(duì)所述電信號(hào)分量和所述混合電信號(hào)求平均以形成所述平均電信號(hào)和所述平均混合電信號(hào)，-至少一個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，用于將所述平均電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以及 -數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，用于對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行組合以生成所述反饋信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括-至少-個(gè)快速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(FADC)，適合于分別對(duì)所述電信號(hào)分量和所述混合電信號(hào)求平均以形成所述平均電信號(hào)和所述平均混合電信號(hào)，并且將所述平均電信號(hào)和所述平均混合電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以及-數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，用于對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行組合以生成所述反饋信號(hào)。
8.一種用以對(duì)用于傳輸光信號(hào)的光學(xué)傳輸光纖(TF)的偏振模式色散進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒?，所述光信?hào)具有第一偏振分量(χ pol)和正交的第二偏振分量(y pol)，所述方法包括-使用反饋程序根據(jù)所述傳輸?shù)墓庑盘?hào)對(duì)所述光學(xué)傳輸光纖(TF)的所述偏振模式色散進(jìn)行補(bǔ)償，其中所述反饋程序包括-對(duì)所述光纖偏振模式色散進(jìn)行補(bǔ)償； -生成用于所述偏振模式色散補(bǔ)償?shù)姆答佪斎胄盘?hào)，-通過(guò)使用所述反饋信號(hào)來(lái)適配所述偏振模式色散的所述補(bǔ)償，從而優(yōu)化所述反饋信號(hào)，其中生成所述反饋輸入信號(hào)包括-將所述傳輸?shù)墓庑盘?hào)轉(zhuǎn)換成具有不同的所定義的偏振狀態(tài)的至少兩個(gè)光信號(hào)分量， -將所述光信號(hào)分量變換成電信號(hào)分量，其中每個(gè)電信號(hào)分量表示所述所定義的偏振狀態(tài)中的一個(gè)狀態(tài)，-將所述電信號(hào)分量中的至少兩個(gè)電信號(hào)分量進(jìn)行混合以形成混合電信號(hào)， -對(duì)所述電信號(hào)分量求平均以形成平均電信號(hào)，并且對(duì)所述混合電信號(hào)求平均以形成平均混合電信號(hào)，-對(duì)所述平均電信號(hào)和所述平均混合電信號(hào)進(jìn)行組合以生成反饋信號(hào)，所述反饋信號(hào)是由所述偏振模式色散引起的、所述傳輸信號(hào)的數(shù)字群延遲(DGD)特性。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述光信號(hào)是經(jīng)交替偏振相移鍵控的。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中將所述傳輸?shù)墓庑盘?hào)轉(zhuǎn)換成以下狀態(tài)的光信號(hào)分量水平/垂直線性偏振狀態(tài)、+/-45°線性偏振狀態(tài)以及左/右圓偏振狀態(tài)。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其中對(duì)所述至少兩個(gè)電信號(hào)分量進(jìn)行混合包括將所述至少兩個(gè)電信號(hào)分量相乘以形成所述混合電信號(hào)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中對(duì)所述平均電信號(hào)和所述平均混合電信號(hào)進(jìn)行組合包括對(duì)所述平均電信號(hào)的平方進(jìn)行求和并且從所述和中減去所述平均混合電信號(hào)。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中在對(duì)所述平均電信號(hào)和所述平均混合電信號(hào)進(jìn)行組合以形成所述反饋信號(hào)之前對(duì)所述平均電信號(hào)和所述平均混合電信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化。
全文摘要
一種用于對(duì)用于光信號(hào)的傳輸?shù)墓鈱W(xué)傳輸光纖(TF)的偏振模式色散進(jìn)行補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備(PMDC)，所述光信號(hào)具有第一偏振分量(xpol)和正交的第二偏振分量(y pol)，該設(shè)備包括適合于對(duì)光纖偏振模式色散進(jìn)行補(bǔ)償?shù)目烧{(diào)諧裝置(PC1，DL1，PC2，DL2)。該設(shè)備進(jìn)一步包括適合于生成可調(diào)諧裝置(PC1，DL1，PC2，DL2)的反饋輸入信號(hào)以用于偏振模式色散補(bǔ)償?shù)姆答佇盘?hào)發(fā)生器(FSG)。反饋信號(hào)發(fā)生器(FSG)包括用于將傳輸?shù)墓庑盘?hào)轉(zhuǎn)換成具有不同的所定義的偏振狀態(tài)的至少兩個(gè)光信號(hào)分量的偏振裝置。反饋信號(hào)發(fā)生器進(jìn)一步包括用于將光信號(hào)分量變換成電信號(hào)分量的變換裝置，其中每個(gè)電信號(hào)分量表示所定義的偏振狀態(tài)中的一個(gè)狀態(tài)。至少一個(gè)混合器(M1，M2，M3)被標(biāo)記為用于將電信號(hào)分量中的至少兩個(gè)電信號(hào)分量進(jìn)行混合以形成混合電信號(hào)。裝置旨在用于對(duì)電信號(hào)分量求平均以形成平均電信號(hào)并且對(duì)混合電信號(hào)求平均以形成平均混合電信號(hào)。還有裝置旨在用于對(duì)平均電信號(hào)和平均混合電信號(hào)進(jìn)行組合以生成反饋輸入信號(hào)，所述反饋輸入信號(hào)是由偏振模式色散引起的、傳輸信號(hào)的數(shù)字群延遲(DGD)特性。
文檔編號(hào)G02B6/27GK102227660SQ200880132152
公開日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者H·比勞, P·耶格 申請(qǐng)人:阿爾卡特朗訊