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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Polarisationsüberwachung
und -steuerung bei Lichtwellenkommunikationssystemen und insbesondere
auf die Verwendung eines eingereihten, kompakten Polarimeters, um
eine Polarisationsüberwachung
und eine -steuerung bei verschiedenen Systemanordnungen zu liefern.
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Hintergrund
der Erfindung
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Da
sich aktuelle Lichtwellensysteme Technologiegrenzen nähern, ist
eine Eigenschaft von Lichtwellensignalen, die nicht kommerziell
ausgenutzt wurde, die Entartung einer Polarisation innerhalb der optischen
Faser. Praktisch alle gegenwärtig
implementierten Faserlichtwellensysteme weisen keine Polarisationssteuerung
auf und unternehmen in einigen Fällen
außergewöhnliche
Maßnahmen,
um jede Polarisationsabhängigkeit
zu eliminieren. Dieser Ansatz ermöglich die Übertragung von Informationen und
die Steuerung einer Polarisation und bei gut implementierten Systemen
gäbe es
für irgendeine
Polarisation eine vernachlässigbare
Leistungsfähigkeitsdifferenz.
Derartige Systeme weisen einzelne Signale mit einem Polarisationszustand
auf, der sich über einen
Abstand entlang der Faser entwickelt, sowie zeitlich bei einer spezifischen
Position der Faser. Die Quellen einer Polarisationsentwicklung umfassen Temperaturveränderungen,
ein Biegen der Faser, eine mechanische Schwingung sowie eine Faserdoppelbrechung
und die Wellenlängenabhängigkeit derselben – die alle
bei dem Einsatzorteinsatz einer Faser praktisch unmöglich zu
eliminieren sind. Um deshalb wesentliche polarisationsbezogene Beeinträchtigungen
zu steuern und zu mäßigen, bleibt
ein Bedarf nach einer Kompensationsanordnung zum Überwinden
dieser unvermeidbaren, zufälligen Variationen
und Liefern von einer stabilisierten Polarisationssteuerung an einer
jeglichen erwünschten
Position innerhalb der Übertragungsfaser
bestehen.
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Innerhalb
des Gebiets sind bereits eine Anzahl von Techniken verfügbar, die
auf ein Ausnutzen und Steuern des Polarisationsfreiheitsgrades bei
Faseroptikkommunikationssystemen bezogen sind. Beispielsweise ist
es gut bekannt, ein Polarisationsmultiplexen von zwei orthogonalen,
unabhängigen Kanälen bei
der gleichen Wellenlänge
vorzusehen, um die Übertragungskapazität zu verdoppeln.
Ferner wurde gezeigt, Wellenlängenteilungsmultiplexkanäle (WDM-Kanäle; WDM
= Wavelength Division Multiplexed) mit abwechselnden orthogonalen
Polarisationen einzukoppeln, um Nichtlinearitäten während einer Übertragung
durch die Faser zu reduzieren. Das Problem einer Polarisationsmodendispersion
(PMD = Polarization Mode Dispersion) erster Ordnung wurde vorhergehend
durch ein Trennen der hauptsächlichen
Polarisationszustände
entlang einer Übertragungsverbindung
und ein Einbringen einer variablen Verzögerung entlang einem Weg vor
einem Rekombinieren der Signale angesprochen.
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Während diese
und verschiedene andere polarisationsbezogene Techniken des Stands
der Technik bekannt sind, wiesen dieselben keine erhebliche Auswirkung
auf im Handel erhältliche
Systeme auf. Die Tatsache, dass derartige erhebliche Vorteile über Forschungsdemonstrationen
hinaus noch nicht ausgenutzt sind, rührt zum Teil von der Tatsache
her, dass, obwohl eine Polarisationsentwicklung in einer Laborumgebung
gesteuert werden kann, die Mittel, um eine derartige Steuerung für ein lebensfähiges Kommunikationssystem
vor Ort zu erzielen, nicht ohne Weiteres existieren. Die Komponenten,
die in einem Labor vorhanden und erforderlich sind, um eine derartige
Einsatzortverwendung zu ermöglichen,
umfassen einen Polarisationsmonitor und in einigen Fällen eine
Polarisationssteuerung oder -kompensationsvorrichtung, die in Zusammenwirkung
mit dem Monitor arbeitet. Die Vorrichtungen, die in einem Labor
zu diesen Zwecken verwendet werden, sind ziemlich groß, betriebsmäßig empfindlich
und somit für
eine Einsatzortverwendung nicht gut geeignet. Da die Laborumgebung
nicht so viele externe Fluktuationen aufweist, die zu der Polarisationsentwicklung beitragen,
ist es in der Tat nicht klar, ob die Laborvorrichtungen ungeachtet
der anderen Mängel
derselben in der Einsatzortumgebung überhaupt ordnungsgemäß arbeiten
würden.
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Eine
Polarisations-„Steuerung" entlang einer Faseroptikspanne
war ein schwieriger und unattraktiver Vorschlag, zum Teil aufgrund
des Fehlens wirksamer Technologien für sowohl eine örtlich begrenzte Polarisationssteuerung
und Polarisationsüberwachung.
Eine Polarisationssteuerung wurde in den letzten Jahren zu einem
geringeren Problem, da zahlreiche gut bekannte Technologien eingeführt wurden,
die auf Lithiumniobatwellenleitern, einer Flüssigkristalldoppelbrechung
und einer erwärmten polarisationserhaltenden
Faser (PMF = Polarization Maintaining Fiber) basieren. Diese Vorrichtungen weisen
jeweils einen oder mehrere einer Anzahl von unterschiedlichen Mängeln auf,
einschließlich
hoher Stromkosten, eines hohen Einfügungsverlustes, einer langsamen
Ansprechzeit und/oder einem Fehlen einer langfristigen Wiederholbarkeit
oder einer Umweltstabilität.
Selbst bei diesen Begrenzungen sind diese Vorrichtungen jedoch funktionsfähig und
implementieren in vielen Fällen
eine Polarisationssteuerung bei Kosten und einer Leistungsfähigkeit,
die relativ zu dem Wert, den dieselben bei einem System liefern
könnten,
attraktiv sind. Eine Polarisationsüberwachung jedoch scheint eine
größere Begrenzung
zu sein, da es weniger verfügbare
Technologieoptionen gibt. Insbesondere sind die bisher erhältlichen,
kommerziellen Vorrichtungen viel größer und kostspieliger als andere
optische Komponenten mit ähnlichen
Vorzügen
(z. B. WDM-Filter). Obwohl kleinere und möglicherweise kostengünstigere
Vorrichtungen vorgeschlagen wurden, gibt das Fehlen einer kommerziellen
Verfügbarkeit
irgendwelcher derartiger Monitore an, dass diese die erheblichen
Systemvorteile einer Polarisationssteuerung und -überwachung
bei Kommunikationssystemen nicht angemessen angesprochen haben.
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Die
FR 2 781 320 offenbart ein
optisches WDM-Kommunikationssystem, das eine Anordnung zum Bewerten
der Polarisation jedes optischen Signals innerhalb einer Mehrzahl
von Wellenlängenteilungsmultiplexsignalen
umfasst, die sich entlang einem Übertragungsweg
ausbreiten. Ein einziges Ausgangssignal von einem Differentialgruppenverzögerungselement
ist als eine Eingabe an einen Satz von getrennten Steuerelementen
angelegt. Jedes Steuerelement ist einem unterschiedlichen Polarisationssteuerelement
zugeordnet.
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Somit
bleibt auf dem Gebiet ein Bedarf nach einer Polarisationsüberwachungs-
und -steueranordnung bestehen, die relativ kostengünstig, robust
und ausreichend kompakt ist, um bei einem kommerziellen Lichtwellensystem
eingesetzt werden zu können.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Der
Bedarf, der bei dem Stand der Technik bestehen bleibt, wird durch
die vorliegende Erfindung angesprochen, die sich auf eine Polarisationsüberwachung
und -steuerung bei Lichtwellenkommunikationssystemen und insbesondere
auf die Verwendung eines eingereihten, kompakten Polarimeters bezieht,
um eine Polarisationsüberwachung
und -steuerung bei verschiedenen Systemanordnungen zu liefern, wie
es durch die beigefügten
Ansprüche definiert
ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein eingereihtes Polarimeter verwendet, das zum direkten
Messen der Polarisation in der Übertragungsfaser
innerhalb eines Kommunikationssystems in der Lage ist. Das eingereihte
Polarimeter wird in Verbindung mit einem Polarisationssteuerelement
verwendet, um eine „Aktivpolarisationssteuerung" zu bilden. In diesem
Fall wird die Ausgabe von dem eingereihten Pola rimeter als ein Rückkopplungssignal
zu der Polarisationssteuerung verwendet. Verschiedene andere Elemente,
einschließlich
Polarisationsstrahlteilern und einer polarisationserhaltenden Faser,
können
in Verbindung mit dem Aktivpolarisationssteuerausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um eine Polarisationssteuerung
und -überwachung
entlang mehreren Verzweigungen eines Kommunikationssystems zu liefern.
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Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung kann ein eingereihtes Polarimeter verwendet
werden, um ein polarisationsunterstütztes Wellenlängendemultiplexen
zu liefern, besonders bei Systemen, die polarisationsverschachtelte,
eng beabstandete WDM-Kanäle
verwenden.
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Gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung kann ein eingereihtes Polarimeter verwendet werden,
um den Polarisationszustand eines optischen Signals (durch ein Vornehmen
von lediglich vier getrennten Messungen an der Faser) vollständig zu
kennzeichnen oder im Gegensatz dazu Teilinformationen hinsichtlich
des Polarisationszustands durch ein Vornehmen von beispielsweise
zwei Messungen der Signalpolarisation zu liefern (wobei diese Informationen
bei Situationen nützlich
sein können, die
eine doppelbrechende Faser verwenden).
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Verschiedene
andere Ausführungsbeispiele einer
Polarisationssteuerung und -überwachung
werden während
des Verlaufs der folgenden Erörterung und
durch Bezugnahme auf die zugehörigen
Zeichnungen ersichtlich.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Nun
wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
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1 ein
exemplarisches, eingereihtes reines Faserpolarimeter darstellt,
das für
eine Verwendung bei irgendeiner der unten beschriebenen Anwendungen
der vorliegenden Erfindung geeignet ist;
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2 ein
alternatives eingereihtes Polarimeter darstellt, das optische Volumenvorrichtungen
verwendet, das ebenfalls bei irgendeiner der Systemanwendungen der
vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
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3 ein
Graph ist, der die Genauigkeit eines eingereihten Polarimeters,
wie es beispielsweise in 1 dargestellt ist, mit einem „Labor"-Typ eines Polarimeters
vergleicht, das für
eine Einsatzortverwendung nicht so einfach dienlich ist;
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4 eine
spezielle Verwendung des eingereihten reinen Faserpolarimeters von 1 unter Verwendung
von Detektorarrays für
ein Mehrwellenlängensystem
darstellt;
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5 ein
Diagramm eines exemplarischen Lichtwellenkommunikationssystems enthält, das
einen Polarisationsmonitor für
eine „Echtzeit"-Polarisationsauswertung
verwendet;
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6 ein
Diagramm einer exemplarischen Aktivpolarisationssteueranordnung
(APC-Anordnung; APC = Active Polarization Control) ist, die ein eingereihtes
Polarimeter, ein Rückkopplungselement und
eine Polarisationssteuerung umfasst;
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7 eine
alternative Kommunikationssystemumgebung darstellt, die eine Aktivpolarisationssteueranordnung
in Verbindung mit einem Polarisationsstrahlteiler verwendet;
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8 einen
Satz von Graphen enthält,
die die Verbesserung einer Leistungsfähigkeit eines Lichtwellenkommunikationssystems
unter Verwendung einer Aktivpolarisationssteueranordnung darstellen;
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9 ein
Graph des Ansprechens des Systems ist, das in 7 gezeigt
ist, wenn die Stokes-Parameter invertiert sind, um zwischen den zwei
orthogonalen Zuständen
des Polarisationsstrahlteilers umzuschalten.
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10 ein
Graph ist, der die Wellenlängenunabhängigkeit
des Betriebs des Systems darstellt, das in 7 gezeigt
ist;
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11 ein
alternatives System darstellt, das eine Aktivpolarisationssteueranordnung
verwendet, insbesondere um orthogonales optisches Rauschen herauszufiltern;
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12 eine
Alternative zu der Anordnung von 11 ist,
bei der zuerst zwei parallele Wege eingerichtet werden und eine „Aktivpolarisationssteuerung" auf jeden Weg angewandt
wird; und
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13 noch
eine andere Alternative zu der Anordnung von 11 ist,
bei der in diesem Fall Schmalbandwellenlängenfilter hinzugefügt sind,
um die Polarisationsdemultiplexoperation zu ergänzen.
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Detaillierte
Beschreibung
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Die
Aspekte einer Polarisationsüberwachung
und -steuerung, die bei den verschiedenen Systemanwendungen der
vorliegenden Erfindung verwendet werden, können allgemein unter Verwendung
irgendeiner geeigneten Anordnung eines eingereihten Polarimeters
implementiert sein. 1 stellt ein exempla risches
eingereihtes reines Faserpolarimeter 10 dar, das für derartige
Zwecke geeignet ist, wobei die Fertigung und der Entwurf eines derartigen
Polarimeters in unserer ebenfalls anhängigen Anmeldung Seriennr.
09/517,865 erörtert
sind, die am 3. März
2000 eingereicht wurde und an die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung übertragen
ist. Im Allgemeinen weist das Polarimeter 10 einen Abschnitt
einer optischen Faser 12 auf, in den vier Sätze von
Gittern geschrieben sind, die mit 14, 16, 18 und 20 bezeichnet
sind, wobei jeder Satz in einem unterschiedlichen Winkel mit Bezug
auf die Faserachse ausgerichtet ist, wie es gezeigt ist. In diesem
Fall ist das erste Gitter 14 in einem Winkel von 0° geneigt, das
zweite Gitter 16 in einem Winkel von 90°, das dritte Gitter 10 bei
45° und
ist zuletzt das vierte Gitter 20 in einem Winkel von –45° mit Bezug
auf die Faserachse geneigt. Im Allgemeinen ist ein Satz von vier Detektoren
(nicht gezeigt) den vier Säten
von Gittern zugeordnet, um das ausgekoppelte Licht bei jedem Gitter
zu überwachen
und diese Informationen zu verwenden, um die verwandten Stokes-Parameter
zu erzeugen, um den Polarisationszustand zu bestimmen. Eine Viertelwellenplatte 22 ist
bedeutsamerweise zwischen dem dritten Gitter 18 und dem
vierten Gitter 20 angeordnet, damit das ausgekoppelte Licht in
das vierte Gitter 20 die Daten liefert, die notwendig sind,
damit der Satz von vier Gittern den Polarisationszustand des Lichtwellensignals,
das sich durch die Faser 12 bewegt, eindeutig bestimmt.
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2 stellt
ein relativ kompaktes, optisches, eingereihtes Volumenpolarimeter 30 dar,
das bei irgendeiner der hierin unten erörterten Systemkonfigurationen
anstelle des oben beschriebenen Polarimeters 10 verwendet
werden kann. Das optische Volumenpolarimeter 30 umfasst
ein Paar von Kollimierungslinsen 32, 34, die an
dem Eingang und dem Ausgang desselben angeordnet sind. Eine Mehrzahl von
dielektrischen Filtern 361 –364 sind durch das Polarimeter 30 hindurch
bei verschiedenen vorbestimmten Ausrichtungen angeordnet, um zu
ermöglichen, dass
die Auskopplung von Licht unterschiedlich polarisierte Komponenten
zeigt. Wie bei der Anordnung von 1 ist eine
Viertelwellenplatte 38 (aus beispielsweise doppelbrechendem
Material) entlang dem Übertragungsweg
angeordnet, um die notwendige Drehung zwischen den Filtern 36 sicherzustellen,
die erforderlich ist, um den Polarisationszustand des Signals, das
das Polarimeter 30 durchläuft, eindeutig zu definieren.
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Wie
es oben erwähnt
ist, ist ein eingereihtes Polarimeter bei „Einsatzort"-Anwendungen nützlich, aber
nur falls dasselbe in einer Leistungsfähigkeit mit den größeren, teureren
Laborpolarimeteranordnungen vergleichbar ist. 3 ist
ein Graph, der die Leistungsfähigkeit
eines eingereihten reinen Faserpolarimeters (wie beispielsweise
diesem, das in 1 dargestellt ist) mit einer
exemplarischen Laborvorrichtung vergleicht, wobei die Polarisationszustände, die durch
die Laborvorrichtung gemessen sind, an der Abszisse aufgetragen
sind, und diese, die durch die eingereihte Vorrichtung gemessen
sind, an der Ordinate aufgetragen sind. Wie es gezeigt ist, gibt
es wenig Variation zwischen den Ergebnissen und somit kann man sich
auf ein Verwenden der eingereihten „Einsatzort"-Vorrichtung stützten, um
genauere wiederholbare Messungen zu liefern.
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Obwohl
die Anordnungen von 1 und 2 ein „vollständiges" Polarimeter („vollständig" in dem Sinn, dass
alle der Stokes-Parameter bestimmt sind und verwendet werden, um
den Polarisationszustand vollständig
zu definieren) darstellen, kann ein „partielles" eingereihtes Polarimeter
ebenfalls bei einer Systemanordnung der vorliegenden Erfindung nützlich sein.
Zum Beispiel kann ein eingereihtes partielles Polarimeter, das zwei
Messungen (beispielsweise bei 0° und
90°) durchführt, nützlich sein,
insbesondere wenn dasselbe bei einer doppelbrechenden Faser verwendet
wird, bei der einige Polarisationsinformationen bereits bekannt
sind.
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Ein
erstes Systemausführungsbeispiel,
das bei einem Verwenden eines eingereihten Polarimeters von Interesse
ist, be zieht sich auf WDM-Systeme, bei denen mehrere Wellenlängen simultan
entlang einer einzigen Faser übertragen
werden und ein Interesse an einem Erhalten von „Polarisationszustands"-Informationen über jedes
der Signale bei jeder der Wellenlängen besteht. Ein exemplarisches System,
das in 4 gezeigt ist, umfasst die Verwendung des Detektorarrays 40 bei
jedem Gitter 14–20 bei
dem Polarimeter 10, wie es oben in Zuordnung zu 1 beschrieben
ist. Alternativ kann ein Detektorarray bei jedem dielektrischen
Filter 361 –364 verwendet
werden, die innerhalb des Polarimeters 30 von 2 enthalten
sind. In jedem Fall umfasst jedes Detektorarray 40 eine
Mehrzahl von wellenlängenselektiven
Elementen, derart, dass jeder getrennte Detektor in dem Array eine
spezielle Wellenlänge
aufzeichnet. Bei einem alternativen WDM-Systemausführungsbeispiel
können
HF-Töne
auf die einzelnen Signale codiert werden und dann verwendet werden, um
den relativen Bruchteil von Licht zu bestimmen, das an einem Detektor
(einem einzigen Detektor, nicht einem Array) einfällt, der
einem gegebenen Signal zugeordnet ist. Der letztere Ansatz ist für eine Identifizierung
von Polarisationszuständen
zum Zweck eines Polarisationsdemultiplexens von zwei Signalen bei
oder nahe der gleichen Wellenlänge
von Interesse.
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Bei
einem anderen Systemausführungsbeispiel
kann es nützlich
sein, den Polarisationszustand eines Lichtwellensignals als eine
Funktion einer Zeit zu überwachen. 5 stellt
eine Anordnung zum Liefern einer derartigen Messung dar, bei der
ein eingereihtes Polarimeter 50 (das beispielsweise entweder das
Polarimeter 10 von 1 oder das
Polarimeter 30 von 2 sein kann)
vor einem Empfänger 52 angeordnet
ist. Eine Anzahl von Systemkomponenten, einschließlich einer Übertragungsfaser 54 und
eines oder mehrerer optischer Verstärker 56, tragen alle
zu der Entwicklung des Polarisationszustands des Signals bei, wie
derselbe bei dem Empfänger 52 erscheint.
Bei dieser speziellen Anordnung kann deshalb der Polarisationszustand
unmittelbar vor dem Empfänger
gemessen und der Empfänger
entsprechend eingestellt werden. Bei einer anderen Anordnung kann
das Polarimeter entweder vor oder nach einem Polarisationsmodendispersionskompensator angeordnet
sein und die Kompensatorausgabe als die Eingabe zu dem Komparator
verwendet werden. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann ein eingereihtes
Polarimeter unmittelbar vor einem exemplarischen optischen Verstärker 56 angeordnet
sein, so dass der Betrieb des Verstärkers 56 als eine
Funktion einer Polarisation eingestellt werden kann. Ein Verwenden
eines eingereihten Polarimeters, um Polarisationsinformationen zu
erzeugen, ist allgemein unter irgendwelchen der folgenden Umstände nützlich: (1) Überwachen
der Orthogonalität
von eingekoppelten Signalen bei dem Sender, um eine geeignete Ausrichtung
zum Multiplexen orthogonaler Polarisationen zu verifizieren; (2) Überwachen
einer Signal-„Depolarisation", wobei eine „Depolarisation" zu Zwecken einer
Polarisationsmodendispersionsüberwachung
(PMD-Überwachung;
PMD = Polarization Mode Dispersion) oder -kompensation nützlich ist; (3)
Messen des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses
bei Systemen, bei denen der depolarisierte Abschnitt eines Signals
proportional zu dem Signalrauschen ist; (4) Messen der polarisationsabhängigen Übertragungsfunktion
eines Übertragungssystems
in Echtzeit (beispielsweise) zu Zwecken eines Überwachens einer PMD; (5) Überwachen
und Finden von Polarisationszuständen
in der Faser, die Systemausfälle
oder leichtere Übertragungsfenster
bewirken können,
und allgemein (6) Überwachen
einer optischen PMD-Kompensation. Es wird in der Tat betrachtet,
dass ein Kommunikationssystem mehr als ein eingereihtes Polarimeter
verwenden kann, wobei ein unterschiedliches Polarimeter vor jedem „polarisationsempfindlichen" Element angeordnet
ist (d. h. Polarisationsstrahlteiler, optischer Verstärker, etc.). Bei
einem Ausführungsbeispiel
kann ein erstes eingereihtes Polarimeter bei einem Sender angeordnet sein,
um die optische Eingangspolarisation zu „überwachen", und ein zweites eingereihtes Polarimeter kann
bei einem Empfängern
angeordnet sein, um die Polarisation des Ausgangssignals zu „steuern". Telemetriesignale
können
verwendet werden, um Informationen über die Aus gangspolarisation
von dem Empfänger
zurück
zu dem Sender zu senden.
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6 stellt
ein anderes Systemausführungsbeispiel
dar, bei dem ein eingereihtes Polarimeter verwendet wird, um in
Verbindung mit anderen Komponenten den Polarisationszustand eines
optischen Signals, das das System durchläuft, zu überwachen und zu steuern. Insbesondere
ist eine „Aktivpolarisationssteuer"-Anordnung (APC-Anordnung;
APC = active polarization control) 60 als ein eingereihtes
Polarimeter 62 aufweisend dargestellt, das in Verbindung mit
einem Rückkopplungssteuerelement 64 und
einer Polarisationssteuerung 66 verwendet wird, um die
Polarisation eines Eingangssignals I, das sich entlang einem optischen
Signalweg ausgebreitet hat, wie beispielsweise einer Übertragungsfaser 68, (wenn
nötig)
auszuwerten und einzustellen. Die Kombination des Rückkopplungssteuerelements 64 mit
einer vollständig
gekennzeichneten Polarisationssteuerung 66 ermöglicht eine
deterministische Rückkopplungssteuerung,
um einen erwünschten, beliebigen
Polarisationszustand in dem Ausgangssignal schnell und wirksam beizubehalten.
Wenn die Ausgabe der APC 60 als eine Eingabe zu einer polarisationsempfindlichen
Vorrichtung 70 geliefert werden soll, verwendet ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
einen Abschnitt einer polarisationserhaltenden Faser (PMF) 72 als
das Lichtleitmedium zwischen dem Ausgang der APC 60 und
dem Eingang der Vorrichtung 70.
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Die
polarisationsempfindliche Vorrichtung 70 kann irgendeine
einer verschiedenen Anzahl von optischen Vorrichtungen aufweisen,
deren Eigenschaften als eine Funktion des Polarisationszustands
des Eingangssignals variieren. 7 stellt
ein spezielles Ausführungsbeispiel
dar, bei dem die polarisationsempfindliche Vorrichtung 70 einen
Polarisationsstrahlteiler aufweist. Wie es gezeigt ist, stellt die
Leistung, die in jedem Arm des Strahlteilers 72 beobachtet
wird, wenn die APC 60 die Polarisation stabilisiert hat,
einen unabhängigen
Test der Leistungsfähigkeit der
APC 60 dar. 8 stellt insbesondere Daten
dar, die der Leistungsfähigkeit
des Systems zugeordnet sind, das in 7 gezeigt
ist. 8(a) ist ein Graph des Auslöschungsverhältnisses
durch den Polarisationsstrahlteiler 72 hindurch, wenn die
APC 60 aktiviert („geschlossen") ist, gegenüber dann,
wenn die Rückkopplungsschleife
herausgenommen („offen") ist. Aus diesen
Daten ist klar, dass, wenn die APC-Rückkopplungsschleife
geschlossen ist, die Leistung sehr stabil bleibt, wie es weiter
durch die Stokes-Parameterwerte bestätigt ist, die in dem Graph
von 8(b) gezeigt sind. Wie es in 8(c) gezeigt ist, verändern sich ferner die Steuerspannungen
erheblich, um Polarisationsveränderungen
zu kompensieren, die bei 10 km Faser auftreten, die in einem Ofen
kühlen.
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Zusätzlich zu
einem Stabilisieren bei einer Position ist die APC 60 in
der Lage, zwischen zwei orthogonalen Polarisationen abzuwechseln,
wie es in 9 gezeigt ist. Durch ein einfaches
Umkehren der Vorzeichen der Stokes-Vektoren S1, S2 und S3 ist es möglich, den
Lichtweg von einem Arm 74 des Strahlteilers 72 zu
einem anderen Arm 76 zu verändern. Ein letzter Test, der
bei dieser Konfiguration der vorliegenden Erfindung nützlich ist,
besteht darin, die Wellenlänge
zu verändern,
während
die APC 60 Licht durch entweder den Arm 74 oder
den Arm 76 des Strahlteilers 72 richtet. 10 stellt
die Ergebnisse dieses Tests dar, wobei klar ist, dass sowohl die
APC 60 als auch der Strahlteiler 72 eine stabile
Leistungsfähigkeit über dem
gesamten Bereich von 70 nm zeigen, der getestet wurde.
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Eine
exemplarische Systemanwendung, die eine Kombination eines Polarisationsstrahlteilers 72 und
einer APC 60 verwendet, ist in 11 dargestellt.
In diesem Fall wird die Kombination verwendet, um das Leiten eines
Signals an zwei unterschiedlichen Wegen zu steuern, wie es dadurch
bestimmt ist, welche der zwei orthogonalen Zustände zu dem Strahlteiler 72 eingegeben
werden. Ein Demultiplexer 74 zum Trennen von orthogonalen
Polarisationen ist, wie es gezeigt ist, bei dem Eingang zu der APC 60 angeordnet.
Der Demultiplexer 74 wird verwendet, um zwei orthogonale
Signale bei oder nahe der gleichen Wellenlänge zu trennen. Der Strahlteiler 72 kann,
wie es gezeigt ist, verwendet werden, um optisches Rauschen bei
der orthogonalen Polarisation von einer Verstärker-ASE (oder anderen Rauschquellen)
herauszufiltern. Da polarisationsunabhängige Verstärker ASE bei allen Polarisationen
ansammeln, ist die Hälfte
des Rauschens bei der Polarisation vorhanden, die orthogonal zu
dem verstärkten
Signal ist. Deshalb kann das Rauschen von einem Verstärker unter
Verwendung der APC 60 gefiltert werden, um eine Signalübertragung
durch einen Polarisator oder Polarisationsstrahlteiler hindurch
beizubehalten. Eine APC könnte
gleichermaßen
zwei orthogonale Kanäle
trennen, wobei eine jegliche Drift bei einem Polarisationszustand
berücksichtigt
wird. Dieser Ansatz erfordert jedoch entweder ein Wellenlängen- oder
HF-Ton-Demultiplexen (wie es früher
beschrieben ist), um die zwei simultanen Eingangssignale zu trennen.
Eine mögliche
Schwierigkeit bei diesem Ansatz besteht darin, dass kleine Größen eines polarisationsabhängigen Verlusts
(PDL = Polarization Dependent Loss), einer Doppelbrechung oder einer
Wellenlängendifferenz
zwischen den orthogonalen Signalen die Orthogonalität desselben
etwas reduzieren können.
In einem derartigen Fall ist ein einziger Polarisationsstrahlteiler
nicht in der Lage, die zwei Signale vollständig zu demultiplexen. Deshalb wird
die APC 60 verwendet, um die übertragene Komponente des ungewollten
Signals zu minimieren, anstatt das erwünschte Signal zu maximieren.
Da dieser Ansatz nicht zur gleichen Zeit an dem gleichen Signal
vorgenommen werden kann, muss das Filtern parallel vorgenommen werden,
wie es in 12 gezeigt ist, die ein Paar
von APCs verwendet, die mit 601 und 602 bezeichnet sind. Eine derartige Anordnung
ermöglicht,
dass das Übersprechen
bei erfassten Signalen unabhängig
für zwei
Kanäle
minimiert wird, was bessere Rauschcharakteristika liefert, als anderweitig
möglich
wären.
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Ein
alternativer Ansatz, der in 13 dargestellt
ist, besteht darin, wellenlängenmäßig etwas versetzte,
orthogonale Kanäle
zu verwenden, die durch ein Filter nach dem Polarisationsstrahlteiler
getrennt werden könnten.
Dies reduziert die Anzahl von Komponenten verglichen mit der Anordnung
von 12 und teilt ferner die Filteranforderungen zwischen
dem „groben" WDM 74 dem
Strahlteiler 76 und den optischen Filtern 78, 80 auf.
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Ein
anderes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, das als ein Hybridansatz betrachtet
werden kann, besteht darin, ein polarisationsunterstütztes Wellenlängendemultiplexen
bei der Konfiguration von 11 zu
verwenden. Eine derartige Anordnung ist besonders nützlich,
wenn dieselbe auf eine Polarisationsverschachtelung von eng beabstandeten
WDM-Kanälen
angewendet wird. Derartige abwechselnd orthogonale Kanäle können bereits vorhanden
sein, um Nichtlinearitäten
während
einer Übertragung
zu senken, und da eine experimentelle Arbeit verifiziert, dass diese
eng beabstandeten Kanäle
(< 100 GHz bei
1550 nm) die Orthogonalität
derselben selbst nach einer Ausbreitung über sehr lange Abstände größtenteils
beibehalten, sollte es möglich sein,
diese Orthogonalität
auszunutzen, um die fordernden Filteranforderungen für derartige
eng beabstandete Kanäle
zwischen Filtern in dem Wellenlängen-
und dem Polarisationsbereich aufzuteilen. Dies ermöglicht letztlich
eine angemessene Filterleistungsfähigkeit bei engeren Kanalbeabstandungen, als
es durch irgendeinen rein optischen Filteransatz möglich wäre.
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Es
ist zu beachten, dass verschiedene andere „polarisationsempfindliche" Vorrichtungen in
Verbindung mit einer APC der vorliegenden Erfindung verwendet werden
können.
Beispielsweise können optische
Verstärker
und Modulatoren mit polarisationsabhängigen Phasenverschiebungen
verwendet werden, oder im Allgemeinen irgendeine Vorrichtung, die
eine gegenseitige Beeinflussung von zwei oder mehr Strahlen erfordert.
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Ferner
verwendeten die oben erörterten APC-Anordnungen
alle ein eingereihtes Polarimeter in enger Nähe zu einer Polarisationssteuerung.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel
kann die Polarisationssteuerung bei dem Sender positioniert sein und
das eingereihte Polarimeter bei dem Empfänger. Die Rückkopplung von dem Polarimeter
zu der Polarisationssteuerung kann dann über eine Telemetrie oder eine
andere Intranetzwerkkommunikation gesendet werden, um unter Verwendung
einer deterministischen Polarisationssteuerung einen PMD-Schwund höherer Ordnung
abzuwenden.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung hierin mit Bezug auf eines oder mehrere
Ausführungsbeispiele beschrieben
wurde, ist klar, dass andere Anordnungen oder Konfigurationen ebenfalls
hergestellt werden können,
ohne von dem Schutzbereich derselben abzuweichen. Somit wird betrachtet,
dass die Erfindung lediglich durch den Schutzbereich der hieran beigefügten Ansprüche begrenzt
sein soll.