WO2002007351A1 - Anordnung zur minimierung bzw. kompensation pmd-bedingter verzerrungen in optischen transmissionssystemen und insbesondere transmissionsfasern - Google Patents

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WO2002007351A1
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polarization
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Adalbert Bandemer
Egbert Krause
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    • 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]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
    • G01M11/33—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter being disposed at one fibre or waveguide end-face, and a light receiver at the other end-face
    • G01M11/336—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter being disposed at one fibre or waveguide end-face, and a light receiver at the other end-face by measuring polarization mode dispersion [PMD]

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for minimizing or compensating for polarization modulation dispersion (PMD) -related distortions in optical transmission systems and in particular transmission fibers.
  • PMD polarization modulation dispersion
  • the polarization mode dispersion comprises all polarization-dependent propagation time effects, in which the signal propagation can be completely described by the propagation behavior of two mutually independent and mutually orthogonal polarization modes. Since the birefringence changes constantly due to external influences such as temperature and mechanical stress and also depends on the wavelength, both the position of the "principal states of polarization” (if abbreviated as PSP) and the transit time difference between the PSPs change This is also known as second order polarization mode dispersion (PMD).
  • PSP position of the "principal states of polarization”
  • PMD second order polarization mode dispersion
  • Distortions in transmission systems which are generated by polarization mode dispersion (PMD), have to be compensated for high-speed data transmission in order to maintain the signal quality.
  • PMD polarization mode dispersion
  • the only factor that limits the bandwidth and route length is the PMD.
  • Typical requirements for a PMD compensator for optical transmission links are: large compensatable range: e.g. 0 to 100 ps, compensation down to the lowest possible residual PMD, rapid compensation for fluctuations on the fiber link, safe control behavior for every type of PMD and in particular for PMD with different PSP, no regulation in local minima, low insertion loss, low variance insertion loss.
  • the invention has for its object to provide an arrangement for minimizing or compensating for PMD-related distortions in optical transmission systems and in particular transmission fibers, which allows a quick and practical compensation of the PMD-related distortions - especially with regard to the requirements mentioned above.
  • An arrangement with which PMD-related distortions can be minimized or compensated must have a measuring device for the PMD-related distortions. Furthermore, there must be (at least) one emulation unit for adjustable PMD values and, if appropriate, at least one adaptation element or a polarization transformation element which adapts the PSPs of the signals emerging from a transmission system to the PSPs of the PMD emulation unit.
  • both the emulation unit and the measuring device for the PMD-related distortions as well as the control unit and the control criterion used are further developed.
  • An optically operating variable PMD delay element is used in the emulation unit designed according to the invention. This preferably consists of two dispersive elements of constant PMD, which are connected via a polarization actuator to form a variable PMD element.
  • the emulation unit has a PMD emulator which can also emulate 2nd order PMD and which reproduces the PMD of a real transmission fiber as precisely as possible.
  • the emulation unit designed in accordance with the invention has the particular advantage that no upstream polarization transformation element is necessary.
  • PSP Principal States of Polarization
  • an arrangement for compensating for polarization-modulation-dispersion (PMD) -related distortions in optical transmission systems and in particular transmission fibers which has a measuring device for PMD-related distortions, an emulation unit for adjustable PMD values and has a control unit to which the output signal of the measuring device is present and which controls the emulation unit.
  • PMD polarization-modulation-dispersion
  • this emulation unit has at least one base emulation unit which consists of two DGD elements (differential group delay elements) For example, there is a specific fixed delay time for the incoming signal, which are connected to one another via a connecting element, which acts as a transformation element, with all three elements having a certain angle of the birefringence axes to one another.
  • DGD elements differential group delay elements
  • the birefringence axes of the connecting element differ in their angular position from the birefringence axes of the two DGD elements. Furthermore, at least one actuating element is provided for each basic emulation unit, which acts on one of the elements of this basic emulation unit and preferably on the connecting element in such a way that the DGD of the arrangement can be completely adjusted by a slight change in the delay time of the affected element.
  • DGD elements A wide variety of elements known from the prior art can be used as dispersive elements and in particular as DGD elements which can be used in the arrangement according to the invention.
  • polarization controllers which determine the essential parameters of the overall arrangement, such as response time, insertion loss and longevity: rotatable ⁇ / 2 and ⁇ / 4 wave plates in the free beam path
  • Fiber squeezer force on highly birefringent fibers, Lithium niobate or other electrically controllable, birefringent crystals, magneto-optical YIG crystals, ne atic or ferroelectric liquid crystals.
  • the elements mentioned can be integrated into fiber-optic systems by means of suitable fiber couplings.
  • the elements can be PM fibers.
  • the adjusting element can exert a mechanical effect on at least one of the DGD elements, advantageously on the connecting element, in order to change the delay time and thus the polarization.
  • the control element or elements that exert a mechanical effect can be fiber squeezers or stretchers with electrically controllable elements, such as piezo elements, that exert the mechanical effect on the PM fiber.
  • the different angles of the birefringence axes can advantageously be realized by splicing the individual PM fibers at the desired angle.
  • At least one of the adjusting elements for distributing the mechanical effect over a fiber length as large as possible has a ring on which the PM fiber is wound without twisting or twisting. It is also advantageous if at least one pressure-exerting element exerts pressure on a plurality of fiber pieces of the wound fiber at at least one point.
  • This pressure-exerting element can be an elongating element, such as a piezo element or a magnetostrictive element, which acts on at least one segment of a circle which lies against the ring. In this case, counter segments are preferably provided for at least some of the circle segments, which abut the fiber pieces and exert pressure on the fiber.
  • the elements can be birefringent crystals whose birefringence can be influenced electronically or the other elements mentioned above.
  • the delay time of the two DGD elements of each basic emulation unit is the same and significantly greater than that of the associated connecting element.
  • the angle of the double refraction axis of the first DGD element 0 ° and the second DGD element 90 ° and the connecting element 45 ° that is to say an arrangement of 0 °, 45 °, 90 ° or alternatively 0 °, 45 °, 0 ° or 90 °, 45 °, 0 ° or selected accordingly.
  • the two DGD elements and the connecting element are preceded by a further element for setting any input PSP, which in particular can have a further birefringent element, such as a PM fiber.
  • a further birefringent element such as a PM fiber.
  • the angle of the birefringence axes of the upstream element and the first DGD element necessarily differ. The angle difference is preferably 45 °.
  • the input PSP can be set in particular by exerting a mechanical action on the upstream element or on the upstream element and on the first DGD element.
  • the upstream element and / or the connecting element can consist of two PM fibers or two birefringent crystals with different angular positions of the birefringence axes, preferably 90 ° to one another, the adjusting element acting in particular on one of the two fibers or on one of the crystals.
  • At least two arrangements for setting a variable DGD at least one of which has a base emulation unit, optionally with a PSP setting element, are connected in series. It is advantageous here if the individual arrangements for compensation PMD of higher order consist of base emulation units with DGD elements with different run times.
  • the measuring device is designed such that it detects the polarization of all spectral components contained in the signal emerging from the emulation unit in order to detect the PMD distortion.
  • the polarization measuring device can consist of any polarimeter;
  • an arrangement of at least three photodiodes can be used to record the Stokes parameters.
  • the z '.B. consists of a polarizer and an opto-electrical converter arranged after the polarizer, such as a photo receiver.
  • the measuring device it is possible for the measuring device to have a polarization beam splitter, at the output connections of which optoelectric converters, such as photo receivers, are provided, the signals of which are subjected to a quotient formation in order to generate an actual signal for the control unit.
  • a polarization matching unit can be provided in front of the actual polarization measuring device, which matches the output polarization of the emulation unit to that of the polarizer, and the polarization e.g. so that the minimum power can be adjusted according to the polarizer.
  • the polarization matching unit can optionally be arranged directly on the polarization measuring arrangement or directly behind the PMD emulation unit and before the branch coupler to the polarization measuring unit.
  • the polarization matching unit can, for example, have two birefringent elements whose birefringence axes enclose an angle not equal to 0 °, preferably 45 °; to adjust the output polarization, at least one control element can be provided that points to at least one of the birefringent elements acts. These elements can be birefringent crystals or PM fibers.
  • the signal for readjustment of the PMD compensator can be obtained directly from the detected signal of the optical receiver via electrical filtering. Two different pass curves of the filters allow an evaluation of the detected signal with regard to the distortions that have occurred, regardless of the signal power.
  • a control algorithm optimizes the polarization elements of the PMD compensator so that the detected signal of the receiver has the lowest PMD distortion.
  • control unit has several control loops in which it modulates control elements of the emulation unit with different frequencies - similarly the dither technique - that the control unit determines information on the amount and phase of the signal emerging from the emulation unit from the output signal of the measuring device and uses this information to carry out fast and direct control, and that the control unit sets the individual control loops in such a way that the polarization is constant for all spectral components contained in the signal.
  • PMD polarization-modulation-dispersion
  • control unit uses a minimal photocurrent of the optoelectric converter or converters as the control criterion for setting a constant polarization for all spectral components contained in the signal.
  • control unit can evaluate the output signal of the opto-electrical converter (s) in a frequency and phase selective manner.
  • control unit has analog control circuits for the control elements, to which the frequency and phase-selective signals are applied by using the dither technique.
  • control unit can also control the control elements of the polarization matching unit and in particular with the same control algorithm as the emulation unit.
  • control unit may carry out various functions, such as e.g. for frequency- and phase-selective evaluation or for controlling the sequence within the arrangement has at least one CPU or at least one DSP circuit.
  • the manipulated values are set or regulated in a defined manner on the basis of the measuring principle used, so that control according to the trial-and-error principle can be dispensed with.
  • This configuration according to the invention makes it possible, among other things, to dispense with the use of reset algorithms.
  • elements are used that have a mechanical effect.
  • These elements can be, in particular, fiber squeezers or stretchers with electrically controllable elements, such as piezo elements, which exert a mechanical effect on the fiber.
  • At least one pressure-exerting element which exerts pressure on at least one point on a plurality of fiber pieces of the wound fiber.
  • This pressure-exerting element can in particular be an elongating element, such as a piezo element, which At least one circular segment of the wound fibers is applied and that lies against the ring. Corresponding to the circular segments, opposing segments are provided, which abut the fiber pieces and exert pressure on the fiber.
  • This training has the advantage that pressure is exerted on the fiber without "stretching" the fiber. In the configuration, it is advantageous if it takes place in such a way that there are no thermal influences on the DGD element.
  • control criterion is preferably derived optically, ie not only after optoelectronic conversion, the following advantages result in this case:
  • the PMD compensator arrangement is independent of the bit rate of the data signal (10 GBit or higher).
  • the PMD compensator arrangement is independent of the signal coding (RZ, NRZ, etc.).
  • the maximum DGD to be compensated is not limited, e.g. in conventional arrangements in which the limit at 100 ps for 10 Gbit or. 25 ps at 40 Gbit.
  • the optical signal processing means that inexpensive optoelectronic converters with a low cut-off frequency (in the kHz range instead of in the GHz range as in the prior art) can be used.
  • control elements are modulated at different frequencies, the following advantages also result:
  • FIG. 1 shows the basic structure of a basic emulation unit constructed according to the invention
  • FIG. 2 shows a further development of the basic emulation unit shown in FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of an arrangement according to the invention for minimizing or compensating polarization-modulation-dispersion (PMD) -related distortions
  • 5 shows an example of a rotator used as a polarization splitter
  • Fig. 6 shows an example of a polarization controller for PSP adjustment
  • Fig. 7 shows an example of a fiber squeezer.
  • FIG. 1 shows the structure of a basic emulation unit according to the invention.
  • This has two DGD elements (differential group delay elements) DGD-1 and DGD-2, each of which has a specific fixed delay time for the incoming signal, which, in the exemplary embodiment shown, does not limit the possible values 50 ps is.
  • the two DGD elements DGD-1 and DGD-2 are connected to one another via a connecting element T-DGD, the delay time of which is 1 ps in the exemplary embodiment shown.
  • All three elements have a certain angle of the birefringence axes, the birefringence axis of the connecting element T-DGD differing in terms of their angular position from the birefringence axes of the two DGD elements DGD-1 and DGD-2.
  • the (absolute) angles are 0 °, 45 ° (in the basic position) and 90 °.
  • an actuating element (not shown in FIG. 1) is also provided, that acts on the connecting element T-DGD in such a way that the DGD of the arrangement can be completely adjusted by a slight change in the delay time of this element.
  • the connecting element T-DGD thus acts as a transformation element.
  • the elements are DGD-1, DGD-2 and T-DGD PM fibers.
  • the angles can then be adjusted by splicing.
  • the actuating element can then exert a mechanical effect on at least one of the PM fibers to change the delay time and thus the polarization, and, for example, be a fiber squeezer or stretcher with electrically controllable elements, such as piezo elements.
  • a total DGD of 0 ps up to the sum of the individual DGD's (approx. 100 ps) can be set, whereby only a change in the DGD of the transformation element T-DGD by 0.0025 ps is sufficient.
  • Fig. 2 shows a modification of the embodiment shown in Fig. 1, in which the same parts as in Fig. 1 are given the same reference numerals.
  • an arrangement consisting of the elements DGD-1, T-DGD and DGD-2 is preceded by a further element A-DGD, which in the exemplary embodiment shown has an angle of 45 ° and a delay time of 1 ps.
  • the delay time of the elements DGD-1 and DGD-2 is 30 ps in each case without restricting the generality.
  • control elements for element A-DGD and element DGD-1 are also provided. With these control elements it is possible to adapt the PSP to the arrangement for the respective application.
  • the control element for the transformation element T-DGD serves, as in the exemplary embodiment according to FIG. 1, to set the DGD.
  • the arrangement according to FIG. 2 has the advantage over the arrangement according to FIG. 1 that the wavelength dependence of the PSP can be compensated for.
  • FIG. 3 shows an arrangement for compensating polarization-modulation-dispersion (PMD) -related distortions in optical transmission systems and in particular transmission fibers, in which two basic emulation units 1 and 2 connected in series are used, each of which is constructed according to FIG. 2 and which are used to set the PSP and the DGD of the signal IN coming from the transmission system, for example a transmission fiber.
  • the signal emerging from the second base emulation unit 2 enters a beam splitter 3 which branches a small part of the signal (1 to 5%) into a measuring device for PMD-related distortions.
  • This measuring device has a polarization controller 4, which consists of two fiber pieces, each with a (in the exemplary embodiment shown) delay time of 1 ps, which is at an angle of 45 ° are interconnected. Pressure is applied to the two fiber pieces in the manner described below to adjust the polarization.
  • the signal emerging from the second fiber piece enters a polarizer ⁇ , which is followed by a photo receiver 5 with an amplifier 6 with a low-pass effect.
  • the output signal of the amplifier 6 serves as an input or ACTUAL signal for the control unit described below, with which the delay time of the various fiber pieces is set.
  • the control unit has a phase-sensitive amplifier 7 for each of the adjusting elements (also not shown in FIG. 3), the design of which is shown in the partial image in FIG. 3.
  • Each of the amplifiers 7 has a comparatively small bandwidth of e.g. 2 kHz, the frequency typically being in the range from 50 to 90 kHz.
  • the output signal of the phase-sensitive amplifier 7 is applied to power amplifiers 8, the output signal of which controls the control elements, which for example have piezo elements and which can be designed in particular according to FIG. 7.
  • the emulation unit designed according to the invention works as follows:
  • the control of the PDMC consists of mutually independent analog control loops that work according to the principle of the modulated control elements.
  • DIE control of the 'actuating elements takes place by means of suitable frequency selection (e.g. 50.55, ... 90 kHz) for the modulation of the individual control elements.
  • the polarization in front of the polarizer is adjusted so that a minimum of power is transmitted. This provides a very precise criterion for DOP and SOP.
  • the modulation frequencies arrive at the photo receiver 5 with the appropriate amplitude and phase position and are available for frequency-selective and phase-correct evaluation. This means that the control loops for the individual control elements can be optimized simultaneously and independently of one another.
  • FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of an arrangement according to the invention for minimizing or compensating polarization modulation dispersion (PMD) -related distortions in optical transmission systems' and in particular a transmission fiber IN used as a transmission path;
  • This exemplary embodiment is also based on the basic idea of compensating for the PMD of the transmission link by counter-switching a variable PMD delay element 1.
  • the PMD delay element 1 is connected via a variable polarization divider 1 'to the output of the fiber IN to be compensated.
  • an optical receiver 5 Arranged after the delay element 1 is an optical receiver 5 with an amplifier 6, which is followed by a power divider 51 which divides the detected data signal 52 from the optical receiver 5 onto filters 53 and 54, to which detectors ren 55 are connected.
  • the output signals 55 x and 55 "of the detectors 55 are located at a control unit 56, which obtains a control signal using a control algorithm which includes a function of the degree of distortion of the data signal 52nd
  • the control signal is used to adjust the parameters of the variable PMD delay element 1 and the polarization adjuster 1 'so that the signal distortion is minimal.
  • variable PMD delay element 1 consists of two dispersive elements 11 of the same type, which e.g. are connected via a polarization controller 12. Depending on the polarization transformation, the resulting PMD of this PMD delay element 1 can thus be infinitely adjusted from 0 to the sum of the individual dispersions.
  • the resulting PMD is then:
  • a suitable polarization controller is e.g. a simple rotator, e.g. a ⁇ / 2 wave plate or a Faraday rotator.
  • a simple rotator e.g. a ⁇ / 2 wave plate or a Faraday rotator.
  • the same effect can be achieved by rotating the two dispersive elements against each other at their coupling point.
  • FIG. 5 shows an example of a rotator based on a ⁇ / 2 wave plate.
  • the light from the polarization-maintaining fiber PMF 20 is with a lens 21 collimates, passes through the ⁇ / 2 plate 22 and is focused with a further lens 23 into the PMF output fiber 24.
  • the variable polarization controller 1 * has the task of mapping the two principal states of polarization (PSP) of the fiber to be compensated onto the PSP of the variable PMD delay element 1, so that the 'fast' PSP of the fiber and the 'slow' PSP of the delay element ⁇ coincides and the " " slow 'PSP of the fiber coincides with the' fast 'PSP of the delay element.
  • PSP principal states of polarization
  • variable polarization controller 1 * works endlessly, ie it has no mechanical or polarization-optical limitation in any direction. It is not sufficient for this task that ' the polarization controller 1' can convert any input polarization into any output polarization.
  • the polarization controller l ⁇ must therefore have sufficient degrees of freedom to be able to carry out a global minimization of the total PMD in all cases. If too few degrees of freedom are available, there is a risk that the regulation remains in a local PMD minimum and does not find the global minimum.
  • variable polarization adjuster l ⁇ can consist of four ⁇ / 4 wave plates 32-35 arranged one behind the other, which can be freely rotated. All polarization transformations are endless, ie possible without a stop that is difficult to circumvent.
  • a lens 31 or a fiber collimator is necessary for input fiber; likewise, after passing through the four ⁇ / 4-wave plates 32-35, coupling into the output fiber 37 takes place again via a lens 36.
  • a control signal which reflects the degree of distortion of the detected data signal 52, is obtained by filtering out high-frequency spectral components.
  • the data signal 52 is divided by means of the power divider 51 and fed to different filters 53 and 54.
  • the transmission of a 10 Gbit / s signal is 5 GHz.
  • This frequency is always present and mainly contributes to the amplitude of the signal.
  • the frequencies responsible for a high edge steepness are at 10, 15, 20 GHz at multiples of the fundamental frequency or at odd multiples of the fundamental frequency.
  • Filter 53 is a bandpass filter that selects the fundamental frequency at 5 GHz, while filter 54 can be designed as a high-pass filter to filter out frequencies from approximately 15 GHz.
  • the two downstream detectors 55 convert the signal amplitudes into two analog signals 55 'and 55 ". The ratio of these two analog values to one another then reflects the degree of distortion of the data signal as a control signal, regardless of the signal power.
  • the control algorithm of the control unit 56 aims to minimize the control signal , for example by making minor changes to all elements that influence polarization. This is possible very quickly, so that the PMD compensation can run in real time. If the change leads to a reduction in the control signal, it remains, if not, it is discarded and the next polarization element is exposed to a change.
  • FIG. 7 shows a preferred embodiment for an element which exerts a mechanical effect on a fiber 100 for influencing polarization, which is a component of the elements A-DGD, T-DGD, DGD or 1 ⁇ or 12, for example.
  • a ring 121 is provided in a housing 121 ⁇ , on which the fiber 100 is wound without twisting. The insertion of the fiber into the ring and the removal of the fiber from the ring or the housing are not shown.
  • the ring 121 consists for example of a thin, deformable stainless steel part.
  • a pressure-exerting element 122 for example a piezo element, which - on one side via a compensating element 122 '- is supported on two circular segments 123, which in turn abut the ring 121.
  • a pressure-exerting element 122 for example a piezo element, which - on one side via a compensating element 122 '- is supported on two circular segments 123, which in turn abut the ring 121.
  • the circular segments 123 against segments 124 are provided, which are supported on the housing ⁇ 12l and abut the fiber pieces, so that they exert pressure on fiber 122 100, with a corresponding elongation of the element.
  • the emulation unit provided according to the invention can of course also be used in devices which do not serve to compensate for polarization-modulation-dispersion (PMD) -related distortions in optical transmission systems and in particular transmission fibers, but only for generating PMD-related distortions, for example for test purposes.
  • PMD polarization-modulation-dispersion
  • the fiber link after PMD compensation according to the invention has a negligible PMD at the wavelength of the transmission laser. This condition remains even if the fiber path is changed.

Abstract

Beschrieben wird eine Anordnung zur Kompensation Polarisations-Modulations-Dispersions (PMD) -bedingter Verzerrungen in optischen Transmissionssystemen und insbesondere Transmissionsfasern, mit einer Messeinrichtung für PMD-bedingte Verzerrungen; einer Emulationseinheit für einstellbare PMD-Werte und; einer Regeleinheit, an der das Ausgangssignal der Messeinrichtung anliegt, und die die Emulationseinheit steuert. Erfindungsgemäss werden sowohl die Emulationseinheit als auch die Messeinrichtung für die PMD-bedingten Verzerrungen sowie die Regeleinheit und das verwendete Regelkriterium (alleine oder in Kombination) weitergebildet.

Description

ANORDNUNG ZUR MINIMIERUNG BZW. KOMPENSATION PMD-BEDINGTER VERZERRUNGEN IN OPTIS CHEN TRANSMISSIONSSYSTEMEN UND INSBESONDERE TRANSMISIONSFASERN
BESCHREIBUNG
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Minimierung bzw. Kompensation von Polarisations-Modula- tions-Dispersions (PMD) -bedingter Verzerrungen in optischen Transmissionssystemen und insbesondere Transmissionsfasern.
Da jede Glasfaser ungewollt in geringem Umfange doppelbrechend ist, laufen Lichtsignale unterschiedlicher Polarisation mit verschiedenen Gruppengeschwindigkeiten durch die Glasfaser. Beim Empfänger kommen die Lichtanteile unterschiedlicher Polarisation daher zeitlich gegeneinander verzögert an; dieser Laufzeiteffekt führt zu einer Verbreiterung des empfangenen Signals und damit zu einer Beeinträchtigung der Übertragungsqualität. Dies kann insbesondere zu einer Erhöhung der Bitfehlerrate führen. Die nutzbare Übertragungsrate in Lichtwellenleiter-Kommunikationsnetzen ist damit durch PMD- bedingte Verzerrungen eingeschränkt. Aufgrund der zeitlich fluktuierenden PMD der Übertragungsstrecke kann es zu hohen Bitfehlerraten und zeitweisen Ausfällen der Übertragung kommen. Besonders für die Aufrüstung bereits installierter Faserstrecken auf höhere Übertra- gungsraten ist die vorhandene PMD der Strecke ein limitierender Faktor.
Die Polarisations-Moden-Dispersion umfaßt dabei alle polarisationsabhängigen Laufzeiteffekte, bei denen sich die Signalausbreitung vollständig durch das Ausbreitungsverhalten zweier voneinander unabhängiger und zueinander orthogonaler Polarisationsmoden beschreiben läßt. Da sich die Doppelbrechung durch äußere Einflüsse, wie Temperatur und mechanische Belastung ständig ändert, und zudem von der Wellenlänge abhängt, verändert sich permanent sowohl die Lage der „principial states of Polarisation" (i.f. kurz als PSP bezeichnet) als auch die Laufzeitdifferenz zwischen den PSP's. Dies bezeichnet man auch als Polarisations-Moden-Dispersion (PMD) zweiter Ordnung.
Aus den genannten Effekten resultiert ein zeitlich flukturierendes wellenlängenabhängiges PMD-Verhalten mit Zeitkonstanten im ms-Bereich bis hin zum Minuten- Bereich.
Verzerrungen in Transmissionssystemen, die durch Polarisations-Moden-Dispersion (PMD) erzeugt werden, müssen für hochratige Datenübertragungen kompensiert werden, um die Signalqualität zu erhalten.
Stand der Technik
Der Einfluß von Polarisations-Moden-Dispersion auf langen, hochratigen Übertragungsstrecken sind in den zurückliegenden Jahren intensiv untersucht und gemessen worden . Hierzu wird auf folgende Artikel verwiesen, auf die - wie auch auf die anderen nachfolgend noch genannten Artikel - im übrigen zur Erläuterung aller hier nicht näher beschriebenen Einzelheiten ausdrücklich Bezug genommen wird:
Poole, C. D.; Tkach, R. W.; Chraplyvy, A. R.;
Fishman, D. A. :
Fading in Lightwave Systems Due to Polarization-Mo- de Dispersion
IEEE Photoonics Technology Letters, Vol. 3, No. 1,
1991, p. 68-70
Clesca, B . ; Thiery, J.-P.; Pierre, V.; Havard, V. ;
Bruyere, F. :
I pact of Polarisation mode dispersion on 10
Gbit/s rerrestrial Systems over non-dispersion- shifted fibre
Electronics Letters, Vol. 31, No. 18, 1995, p.
1594-1596
Weiterhin sind auch die Auswirkungen von PMD 2. Ordnung wie auch von polarisationsabhängiger Dämpfung (PDL) analysiert worden:
Bruyere, F . :
Impact of First- and Second-Order PMD in Optical
Digital Transmission Systems
Optical Fiber Technology 2 (1996), Article 33, p.
269-280
Gisin, N.; Huttner, B.:
Combined effects of polarization mode dispersion dependent losses in optical fibers
Optics Communications 142 (1997) , p. 119-125
Besonders ältere, in den Anfangsjähren der Glasfaserübertragung installierte Fasern weisen eine hohe PMD auf. Für künftige zu installierende Strecken gilt eine Obergrenze von 0,5 ps km. Die Faserhersteller sind zwar bemüht, diesen Höchstwert zu unterbieten, bei hohen Übertragungsraten und langen Strecken ist aber auch der Einfluß einer derart vergleichsweise kleinen PMD störend.
Andere dispersive Effekte wie die chromatische Dispersion können durch geeignete Wahl der Wellenlänge oder durch dispersionskompensierte Fasern in ihrer Auswirkung zurückgedrängt werden .
Der einzige, die Bandbreite und die Streckenlänge limitierende Faktor ist damit die PMD.
Wegen des zeitlich invarianten Auftretens der PMD ist eine Kompensation mit einer Faser konstanter PMD nicht möglich. Verschiedene Simulationen, hierzu wird auf
Ozeki, T. ; Kudo, T. :
Adaptive equalization of polarization-mode dispersion OFC/IOOC 1993, Technical Digest, p. 143-144
verwiesen und Laborexperimente, hierzu wird auf
Hakki, B. W. :
Polarization Mode Dispersion Compensation by Phase Diversity Detection
IEEE Photoonics Technology Letters, Vol. 9, No . 1, 1997, p.121-123
verwiesen, zur breitbandigen und flexiblen Gestaltung eines PMD-Kompensators sind bekannt. Diese Veröffentlichungen betreffen jedoch Labormuster, die nicht praxistauglich sind. Aus der Literatur sind verschiedene Lösungsansätze zur PMD-Kompensation bekannt, wobei im Hinblick auf eine Realisierung nur empfangsseitige Maßnahmen aussichtsreich sind. Dazu zählen: die Veränderung der PSP der Faserstrecke durch einen empfangsseitigen Polarisationssteller derart, daß die Polarisation des Sendelasers mit einem PSP zusammenfällt , die Verwendung eines Polarisations-Diversitäts- Empfängers mit einem vorgeschalteten Polarisationssteiler, der die Signale des schnellen und langsamen PSP voneinander trennt, und nach einer elektrischen Verzögerungsleitung wieder zusammenfügt, die Verwendung einer hochdoppelbrechenden Faser mit konstanter PMD und vorgeschaltetem Polarisationssteller.
Ferner ist es bekannt, durch Einsatz von Hochgeschwindigkeitselektronik eine elektronische PMD-Entzerrung auszuführen sowie zur PMD-Kompensation ein mechanisches verstellbares Verzögerungsglied zu verwenden.
Die erwähnten Vorschläge sind entweder unvollständig, weil die Art und Weise der gezielten Regelung nicht geklärt ist, haben einen hohen Aufwand an optischen und elektrischen Komponenten oder funktionieren nicht zufriedenstellend. Marktreife Produkte sind bis jetzt weltweit nicht bekannt .
Ein Grund hierfür liegt zum einen darin, daß in der Vergangenheit keine Meßeinrichtung für PMD-bedingte Verzerrungen zur Verfügung gestanden hat, die ausreichend schnell und hinreichend einfach aufgebaut ist.
Ein weiterer Grund hierfür ist, daß es keine Emulationseinheit gegeben hat, die die PMD einer realen Trans- missionsfaser möglichst exakt nachbilden kann.
Darstellung des erfindungsgemäß gestellten Problems
Typische Anforderungen an einen PMD-Kompensator für optische Übertragungsstrecken sind: großer kompensierbarer Bereich: z.B. 0 bis 100 ps, Ausregeln bis auf möglichst geringe Rest-PMD, schnelles Ausregeln bei Fluktuationen auf der Faserstrecke, sicheres Regelverhalten für jede Art der PMD und insbesondere für PMD mit unterschiedlicher PSP, kein Verharren der Regelung in lokalen Minima, geringe Einfügedämpfung, geringe Varianz der Einfügedämpfung.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Minimierung bzw. Kompensation PMD-bedingter Verzerrungen in optischen Transmissionssystemen und insbesondere Transmissionsfasern anzugeben, die eine schnelle und praxisgerechte Kompensation der PMD- bedingten Verzerrungen - insbesondere im Hinblick auf die vorstehend genannten Anforderungen - erlaubt . Erfindungsgemäße Lösungen dieser Aufgabe sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Weiterbildungen dieser Lösungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche .
Eine Anordnung, mit der PMD-bedingte Verzerrungen minimiert bzw. kompensiert werden können, muß eine Meßeinrichtung für die PMD-bedingten Verzerrungen aufweisen. Des weiteren muß (wenigstens) eine Emulationseinheit für einstellbare PMD-Werte sowie gegebenenfalls wenigstens ein Anpaßelement bzw. ein Polarisationstransfor- mationselement vorhanden sein, das die PSP 's der aus einem Transmissionssystem austretendem Signale an die PSP's der PMD-Emulationseinheit anpaßt.
Erfindungsgemäß werden sowohl die Emulationseinheit als auch die Meßeinrichtung für die PMD-bedingten Verzerrungen sowie die Regeleinheit und das verwendete Regel- kriterium (alleine oder in Kombination) weitergebildet.
Bei der erfindungsgemäß ausgeführten Emulationseinheit kommt ein optisch arbeitendes variables PMD-Verzöge- rungsglied zum Einsatz. Dieses besteht bevorzugt aus zwei dispersiven Elementen konstanter PMD, die über ein Polarisationsstellglied zu einem variablen PMD-Glied verbunden sind.
Durch Einfügen eines variablen, selbsttätigen PMD- Kompensators zwischen Übertragungsstrecke und optischem Empfänger gelingt es, die PMD-bedingten Verzerrungen optisch zu kompensieren und so die Bitfehlerrate zu minimieren. Die Übertragungskapazität der Strecke und die maximal überbrückbare Entfernung können damit durch Einsatz dieses PMD-Kompensators vervielfacht werden.
Bei einer bevorzugten Lösung der Erfindung, die die Emulationseinheit betrifft, weist die Emulationseinheit einen PMD-Emulator auf, der auch die PMD 2.ter Ordnung emulieren kann und der die PMD einer realen Transmissionsfaser möglichst exakt nachbildet. Die erfindungsgemäß derart ausgebildete Emulationseinheit hat den besonderen Vorteil, daß kein vorgeschaltetes Polarisati- onstransformationselement nötig ist. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, wenn auch nicht notwendig, die zu kompensierende Faserstrecke mit dem einstellbaren PMD-Verzögerungsglied über ein weiteres Polarisationsstellglied zu verbinden, das endlos arbeitet und die Principal States of Polarization (PSP) beider PMD- Elemente zur Deckung bringt .
Bei der genannten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird von einer Anordnung zur Kompensation Polari- sations-Modulations-Dispersions (PMD) -bedingter Verzerrungen in optischen Transmissionssystemen und insbesondere Transmissionsfasern ausgegangen, die eine Meßeinrichtung für PMD-bedingte Verzerrungen, eine Emulationseinheit für einstellbare PMD-Werte und eine Regel- einheit aufweist, an der das Ausgangssignal der Meßeinrichtung anliegt, und die die Emulationseinheit steuert .
Erfindungsgemäß weist diese Emulationseinheit mindestens eine Basis-Emulationseinheit auf, die aus zwei DGD-Elementen (Differential-Group-Delay-Elemente) mit z.B. jeweils einer bestimmten festen Verzögerungszeit für das ankommende Signal besteht, die miteinander über ein Verbindungselement verbunden sind, das als Transformationselement wirkt, wobei alle drei Elemente einen bestimmten Winkel der Doppelbrechungsachsen zueinander haben.
Die Doppelbrechungsachsen des Verbindungselernents unterscheiden sich bezüglich ihrer Winkellage von den Doppelbrechungsachsen der beiden DGD-Elemente . Weiterhin ist wenigstens ein Stellelement für jede Basis- Emulationseinheit vorgesehen, das auf eines der Elemente dieser Basis-Emulationseinheit und bevorzugt auf das Verbindungselement derart wirkt, daß durch eine geringfügige Änderung der Verzögerungszeit des beeinflußten Elements die DGD der Anordnung vollständig einstellbar ist .
Als dispersive Elemente und insbesondere als DGD- Elemente, die in der erfindungsgemäßen Anordnung eingesetzt werden können, können die verschiedensten, aus dem Stand der Technik bekannten Elemente verwendet werden.
Als Polarisationssteller, die die wesentlichen Parameter der Gesamtanordnung, wie Reaktionszeit, Einfügedämpfung und Langlebigkeit bestimmen stehen ein Vielzahl von Polarisationssteller-Varianten zur Verfügung: drehbare λ/2- und λ/4-Wellenplatten im freien Strahlengang
Faserquetscher, Krafteinwirkung auf hochdoppelbre- chende Fasern, Lithiumniobat oder andere elektrisch steuerbare, doppelbrechende Kristalle, magnetooptische YIG-Kristalle, ne atische oder ferroelektrische Flüssigkristalle.
Die genannten Elemente können durch geeignete Faserankopplungen in faseroptische Systeme integriert werden.
Insbesondere können die Elemente PM-Fasern sein. Das Stellelement kann in diesem Falle auf wenigstens eines der DGD-Elemente, vorteilhafterweise auf das Verbindungselement eine mechanische Wirkung zur Änderung der Verzögerungszeit und damit der Polarisation ausüben. Insbesondere können das oder die Stellelemente, die eine mechanische Wirkung ausüben, Faserquetscher oder -stretcher mit elektrisch steuerbaren Elementen, wie Piezo-Elementen sein, die die mechanische Wirkung auf die PM-Faser ausüben.
Die Realisierung der unterschiedlichen Winkel der Doppelbrechungsachsen kann im Falle von PM-Fasern vorteilhafterweise durch Spleißen der einzelnen PM-Fasern unter dem gewünschten Winkel erfolgen.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn wenigstens eines der Stellelemente zur Verteilung der mechanischen Wirkung auf eine möglichst große Faserlänge einen Ring aufweist, auf dem die PM-Faser ohne Verdrehung bzw. Verdrillung aufgewickelt ist. Vorteilhaft ist es ferner, wenn wenigstens ein druckausübendes Element an wenigstens einer Stelle Druck auf eine Mehrzahl von Faserstücken der aufgewickelten Faser ausübt. Dieses druckausübende Element kann ein elongierendes Element, wie ein Piezoelement oder ein magnetostriktives Element, sein, das wenigstens ein Kreissegment beaufschlagt, das am Ring anliegt. Hierbei sind bevorzugt zu wenigstens einem Teil der Kreissegmente Gegensegmente vorgesehen, die an den Faserstücken anliegen und Druck auf die Faser ausüben.
Alternativ und/oder zusätzlich zur Verwendung von PM- Fasern können die Elemente doppelbrechende Kristalle, deren Doppelbrechung elektronisch beeinflußbar ist oder die anderen vorstehend genannten Elemente sein.
In jedem Falle ist es bevorzugt, wenn die Verzögerungszeit der beiden DGD-Elemente jeder Basis-Emulationseinheit gleich und deutlich größer als die des zugehörigen Verbindungselements ist.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn der Winkel der Dop- pelbrechungsachse des ersten DGD-Elements 0° und des zweiten DGD-Elements 90° und des Verbindungselements 45°, also eine Anordnung 0°, 45°, 90° oder alternativ 0°, 45°, 0° oder 90°, 45°, 0° oder entsprechend gewählt ist .
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist den zwei DGD- Elementen und dem Verbindungselement ein weiteres Element zur Einstellung eines beliebigen Eingangs-PSP vorgeschaltet, das insbesondere ein weiteres doppelbrechendes Element, wie z.B. eine PM-Faser, aufweisen kann. Der Winkel der Doppelbrechungsbrechungsachsen des vorgeschalteten Elements und des ersten DGD-Elements unterscheiden sich notwendigerweise. Die Winkeldifferenz beträgt bevorzugt 45°. Die Einstellung der Ein- gangs-PSP kann im Falle einer PM-Faser insbesondere durch Ausübung einer mechanischen Wirkung auf das vorgeschaltete Element oder auf das vorgeschaltete Element und auf das erste DGD-Element erfolgen.
Das vorgeschaltete Element und/oder das Verbindungselement können aus zwei PM-Fasern oder zwei doppelbrechenden Kristallen mit unterschiedlicher Winkellage der Doppelbrechungsachsen, bevorzugt 90° zueinander, bestehen, wobei insbesondere das Stellelement auf eine der beiden Fasern oder auf einen der Kristalle wirkt.
Um auch PMD höherer Ordnung kompensieren zu können, ist es bevorzugt, wenn mindestens zwei Anordnungen zur Einstellung einer variablen DGD, von denen wenigstens eine eine Basis-Emulationseinheit gegebenenfalls mit einem PSP-Einstellelement aufweist, hintereinander geschaltet sind. Vorteilhaft ist es hierbei, wenn die einzelnen Anordnungen zur Kompensation PMD höherer Ordnung aus Basis-Emulationseinheiten mit DGD-Elementen mit unterschiedlicher Laufzeit bestehen.
Erfindungsgemäß ist die Meßeinrichtung so ausgebildet, daß sie zur Erfassung der PMD-Verzerrung die Polarisation aller in dem aus der Emulationseinheit austretenden Signal enthaltenen Spektralanteile erfaßt . Hierzu kann die Polarisations-Meßeinrichtung aus jedem beliebigen Polarimeter bestehen; beispielsweise kann eine Anordnung aus mindestens drei Fotodioden zur Erfassung der Stokes-Parameter eingesetzt werden. Bevorzugt im Rahmen der Erfindung ist jedoch eine möglichst einfache Anordnung, die z'.B. aus einem Polarisator und einem nach dem Polarisator angeordneten opto- elektrischen Wandler, wie einen Fotoempfänger besteht.
Alternativ ist es möglich, daß die Meßeinrichtung einen Polarisationsstrahlteiler aufweist, an dessen Ausgangsanschlüssen optoelektrische Wandler, wie Fotoempfänger vorgesehen sind, deren Signale zur Generierung eines Ist-Signals für die Regeleinheit einer Quotientenbildung unterzogen werden.
Vor der eigentlichen Polarisations-Meßeinrichtung kann eine Polarisationsanpaßeinheit vorgesehen sein, die die Ausgangspolarisation der Emulationseinheit an die des Polarisators anpaßt, und die Polarisation z.B. so einstellt, daß auf Leistungsminimum nach dem Polarisator geregelt werden kann.
Die Polarisations-Anpaßeinheit kann wahlweise direkt an der Polarisations-Meßanordnung oder direkt hinter der PMD-Emulationseinheit und noch vor dem Abzweig-Koppler zur Polarisationsmeßeinheit angeordnet sein.
Die Polarisationsanpaßeinheit kann beispielsweise zwei doppelbrechende Elemente aufweisen, deren Doppelbrechungsachsen einen Winkel ungleich 0°, bevorzugt 45° einschließen; zur Einstellung der Ausgangspolarisation kann wenigstens ein Stellelement vorgesehen sein, das auf mindestens eines der doppelbrechenden Elemente wirkt. Diese Elemente können doppelbrechende Kristalle oder PM-Fasern sein.
Das Signal zur Nachregelung des PMD-Kompensators kann direkt aus dem detektierten Signal des optischen Empfängers über elektrische Filterung gewonnen werden. Zwei unterschiedliche Durchlaßkurven der Filter gestatten eine Bewertung des detektierten Signals hinsichtlich der aufgetretenen Verzerrungen unabhängig von der Signalleistung. Ein Regelalgorithmus optimiert die Polarisationselemente des PMD-Kompensators, so daß das detektierte Signal des Empfängers geringste PMD- Verzerrungen aufweist.
Besonders bevorzugt ist es, wenn eine Anordnung zur Kompensation Polarisations-Modulations-Dispersions (PMD) -bedingter Verzerrungen in optischen Transmissionssystemen und insbesondere Transmissionsfasern derart weitergebildet wird, daß die Regeleinheit mehrere Regelschleifen aufweist, in denen sie Stellelemente der Emulationseinheit mit unterschiedlichen Frequenzen moduliert - ähnlich der Dither-Technik -, daß die Regeleinheit aus dem Ausgangssignal der Meßeinrichtung Informationen über den Betrag und die Phasenlage des aus der Emulationseinheit austretenden Signals ermittelt und diese Informationen zur Durchführung einer schnellen und direkten Regelung verwendet, und daß die Regeleinheit die einzelnen Regelschleifen derart einstellt, daß die Polarisation für alle im Signal enthaltenen Spektralanteile konstant ist. Hierbei ist es bevorzugt, wenn die Regeleinheit zur Einstellung einer konstanten Polarisation für alle im Signal enthaltenen Spektralanteile als Regelkriterium einen minimalen Photostrom des oder der optoelektri- schen Wandler verwendet . In diesem Zusammenhang kann die Regeleinheit das Ausgangsignal des oder der opto- elektrischen Wandler frequenz- und phasenselektiv auswerten . •
Um eine besonders schnelle Regelung zu erzielen, ist es von Vorteil, wenn die Regeleinheit analoge Regelkreise für die Stellelemente aufweist, an denen durch Verwendung der Dither-Technik die frequenz- und phasenselektiven Signale anliegen.
Desweiteren kann die Regeleinheit auch die Stellelemente der Polarisationsanpaßeinheit und insbesondere mit dem gleichen Regelalgorithmus wie die Emulationseinheit ansteuern.
Ferner ist es möglich, daß die Regeleinheit zur Ausführung verschiedener Funktionen, wie z.B. zur frequenz- und phasenselektiven Auswertung oder zur Steuerung des Ablaufes innerhalb der Anordnung wenigstens eine CPU oder wenigstens einen DSP-Schaltkreis aufweist.
In jedem Falle werden jedoch die Stellwerte aufgrund des verwendeten Meßprinzips definiert eingestellt bzw. geregelt, so daß eine Steuerung nach dem trial-and- error-Prinzip entfallen kann. Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung kann unter anderem auf die Verwendung von Reset-Algorithmen verzichtet werden.
Im Rahmen der Erfindung - auch i. S. einer unabhängigen Lösung - ist es jedoch von besonderem Vorteil, wenn Elemente verwendet werden, die eine mechanische Wirkung ausüben. Diese Elemente können insbesondere Faserquet- scher oder -stretcher mit elektrisch steuerbaren Elementen, wie Piezo-Elementen sein, die eine mechanische Wirkung auf die Faser ausüben.
Bei der Verwendung von Elementen, die eine mechanische Wirkung ausüben, ist es von besonderem Vorteil, wenn diese zur Verteilung der mechanischen Wirkung auf eine möglichst große Faserlänge einen Ring aufweisen, auf dem die Faser ohne Verdrehung aufgewickelt ist. Hierdurch ist es aufgrund der langen effektiven Faserstrek- ke möglich, mit vergleichsweise geringen Drücken zu arbeiten. Damit können Fasern mit einem Standard-Coating eingesetzt werden, ohne daß die Lebensdauer der Faser in der Praxis verkürzt werden würde. Ansonsten wäre es erforderlich, ein besonders hartes Coating zu verwenden, damit die Lebensdauer zumindest nicht über Gebühr verringert wird.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist wenigstens ein druckausübendes Element vorgesehen, das an wenigstens einer Stelle Druck auf eine Mehrzahl von Faserstücken der aufgewickelten Faser ausübt. Dieses druckausübende Element kann insbesondere ein elongie- rendes Element, wie ein Piezoelement sein, das wenig- stens ein Kreissegment der aufgewickelten Fasern beaufschlagt und das am Ring anliegt. Korrespondierend zu den Kreissegmenten sind Gegensegmente vorgesehen, die an den Faserstücken anliegen und Druck auf die Faser ausüben. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß eine Druckausübung auf die Faser ohne "Strecken" der Faser erfolgt. Bei der Ausgestaltung ist es von Vorteil, wenn sie so erfolgt, daß sich keine thermischen Einflüsse auf das DGD-Element ergeben.
Da erfindungsgemäß bevorzugt die Ableitung des Regel- kriteriums optisch erfolgt, also nicht erst nach optoelektronischer Wandlung, ergeben sich in diesem Falle folgende Vorteile:
a) die PMD-Kompensator-Anordnung ist unabhängig von der Bitrate des Datensignals (10 GBit oder höher) . b) die PMD-Kompensator-Anordnung ist unabhängig von der Signalkodierung (RZ, NRZ, etc.). c) die maximal zu kompensierende DGD ist nicht limi- tert, wie z.B. bei konventionellen Anordnungen, bei den das Limit bei 100 ps für 10 Gbit bw. 25 ps bei 40 Gbit liegt. d) Durch die optische Signalverabeitung können kostengünstige optoelektronische Wandler mit niedriger Grenzfrequenz (im kHz-Bereich statt im GHz- Bereich wie beim Stand der Technik) eingesetzt werden .
Unabhängig von der Ableitung des Regelkriteriums ergeben sich folgende weitere Vorteile: a) Schnelle Kompensationszeit b) Geringe Einfügedämpfung c) Einfacher und kostengünstiger Aufbau d) Robuster Aufbau e) Keine trial- und error-Regelung erforderlich.
Wenn erfindungsgemäß die Modulation der Stellelemente mit unterschiedlichen Frequenzen erfolgt, ergeben sich weiter folgende Vorteile:
a) kein Reset-Algorithmus notwendig, b) keine trial- und error-Regelung erforderlich, und c) keine aufwendigen Signalprozessoren.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs- beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben, in der zeigen:
Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäß aufgebauten Basis-Emulationseinheit,
Fig. 2 eine Weiterbildung der in Fig. 1 dargestellten Basis-Emulationseinheit,
Fig. 3 ein ersten Ausführungsbeispiel, und,
Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Minimierung bzw. Kompensation Polarisations-Modulations- Dispersions (PMD) -bedingter Verzerrungen, Fig. 5 ein Beispiel für einen als Polarisationssteiler eingesetzten Rotator,
Fig. 6 ein Beispiel für einen Polarisationssteller für die PSP-Anpassung, und
Fig. 7 ein Beispiel für einen Faserquetscher .
Darstellung von Ausführungsbeispielen
Fig. 1 zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Basis- Emulationseinheit . Diese weist zwei DGD-Elemente (Dif- ferential-Group-Delay-Elemente) DGD-1 und DGD-2 auf, die jeweils eine bestimmte feste Verzögerungszeit für das ankommende Signal haben, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ohne Beschränkung der möglichen Werte 50 ps beträgt. Die beiden DGD-Elemente DGD-1 und DGD-2 sind miteinander über ein Verbindungselement T- DGD verbunden, dessen Verzögerungszeit bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel 1 ps beträgt.
Alle drei Elemente haben einen bestimmten Winkel der Doppelbrechungsachsen, wobei sich die Doppelbrechungsachse des Verbindungselements T-DGD bezüglich ihrer Winkelläge von den Doppelbrechungsachsen der beiden DGD-Elemente DGD-1 und DGD-2 unterscheiden. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel betragen die (absoluten) Winkel 0°, 45° (in der Grundstellung) und 90°.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist ferner ein in der Fig.l nicht dargestelltes Stellelement vorgesehen, das auf das Verbindungselement T-DGD derart wirkt, daß durch eine geringfügige Änderung der Verzögerungszeit dieses Elements die DGD der Anordnung vollständig einstellbar ist . Das Verbindungselement T-DGD wirkt damit als Transformationselement .
Bevorzugt ist es, wenn bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel die Elemente DGD-1, DGD-2 und T-DGD PM-Fasern sind. Die Winkel können dann durch Spleißen eingestellt werden. Das Stellelement kann dann auf wenigstens eine der PM-Fasern eine mechanische Wirkung zur Änderung der Verzögerungszeit und damit der Polarisation ausüben, und beispielsweise ein Faserquetscher oder -stretcher mit elektrisch steuerbaren Elementen, wie Piezo-Elementen sein.
Mit dieser Anordnung kann man eine Gesamt-DGD von 0 ps bis zur Summe der Einzel-DGD's (ca. 100 ps) einstellen, wobei hierfür lediglich eine Änderung der DGD des Transformationselements T-DGD um 0,0025 ps ausreichend ist .
Fig. 2 zeigt eine Modifikation des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels, bei dem gleiche Teile wie in Fig. 1 mit den selben Bezugszeichen versehen sind.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist einer Anordnung bestehend aus den Elementen DGD-1, T-DGD und DGD-2 ein weiteres Element A-DGD vorgeschaltet, das bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen Winkel von 45° und eine Verzögerungszeit von 1 ps hat. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt die Verzögerungszeit der Elemente DGD-1 und DGD-2 ohne Beschränkung der Allgemeinheit jeweils 30 ps .
Zusätzlich sind auch Stellelemente für das Element A- DGD und das Element DGD-1 vorgesehen. Mit diesen Stell- elementen ist es möglich, die PSP der Anordnung dem jeweiligen Einsatzfall anzupassen. Das Stellelement für das Transformationselement T-DGD dient wie bei Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 zur Einstellung der DGD. Die Anordnung gemäß Fig. 2 hat gegenüber der Anordnung gemäß Fig. 1 den Vorteil, daß die Wellenlängenabhängigkeit der PSP kompensiert werden kann.
Fig. 3 zeigt eine Anordnung zur Kompensation Polarisa- tions-Modulations-Dispersions (PMD) -bedingter Verzerrungen in optischen Transmissionssystemen und insbesondere Transmissionsfasern, bei der zwei hintereinander geschaltete Basis-Emulationseinheiten 1 und 2 verwendet werden, von denen jede gemäß Fig. 2 aufgebaut ist, und die zur Einstellung der PSP und der DGD des aus dem Transmissionssystem, beispielsweise einer Transmissionsfaser kommenden Signals IN dienen. Das aus der zweiten Basis-Emulationseinheit 2 austretende Signal tritt in einen Strahlteiler 3 ein, der einen kleinen Teil des Signals (1 bis 5%) in eine Meßeinrichtung für PMD-be- dingte Verzerrungen abzweigt .
Diese Meßeinrichtung weist einen Polarisationskontroller 4 auf, der aus zwei Faserstücken mit jeweils einer (bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel) Verzögerungs- zeit von 1 ps besteht, die unter einem Winkel von 45° miteinander verbunden sind. Auf die beiden Faserstücke wird in der nachfolgend noch beschriebenen Weise zur Einstellung der Polarisation Druck ausgeübt. Das aus dem zweiten Faserstück austretende Signal tritt in einen Polarisator λ ein, dem ein Fotoempfänger 5 mit einem Verstärker 6 mit Tiefpaßwirkung nachgeschaltet ist . Das Ausgangssignal des Verstärkers 6 dient als Eingangs- bzw. IST-Signal für die nachfolgend beschriebene Regeleinheit, mit der die Einstellung der Verzögerungs- zeit der verschiedenen Faserstücke erfolgt .
Die Regeleinheit weist für jedes der - auch in Fig. 3 nicht dargestellten-Stellelemente - einen phasenempfindlichen Verstärker 7 auf, dessen Ausbildung in dem Teilbild in Fig. 3 dargestellt ist. Jeder der Verstärker 7 hat eine vergleichsweise geringe Bandbreite von z.B. 2 kHz, wobei die Frequenz typischerweise im Bereich von 50 bis 90 kHz liegt. Das Ausgangssignal des phasenempfindlichen Verstärkers 7 liegt an Leistungs- verstärkern 8 an, deren Ausgangssignal die Stellelemente, die beispielsweise Piezoelemente aufweisen und insbesondere gemäß Fig. 7 ausgebildet sein können, ansteuert .
Die erfindungsgemäß ausgebildete Emulationseinheit arbeitet wie folgt:
Die Regelung des PDMC besteht aus voneinander unabhängigen analogen Regelschleifen, die nach dem Prinzip der modulierten Stellelemente arbeiten. Die- Ansteuerung der' Stellelemente erfolgt durch geeignete Frequenzwahl (z. B. 50,55,... 90 kHz) für die Modulation der einzelnen Stellelemente.
Das Regelkriterium ist die Konstanz der Polarisation für alle im Signal enthaltenen Spektralanteile (DOP = 100% und Polarisation = Constant) . Die Polarisation vor dem Polarisator wird so eingestellt, daß ein Minimum an Leistung transmittiert wird. Dies liefert ein sehr genaues Kriterium für DOP und SOP. Die Modulationsfrequenzen gelangen mit entsprechender Amplitude und Phasenlage auf den Fotoempfänger 5 und stehen für eine frequenzselektive und phasenrichtige Auswertung zur Verfügung. Damit können auch die Regelkreise für die einzelnen Stellelemente zeitgleich und voneinander unabhängig optimiert werden.
Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Minimierung bzw. Kompensation Polarisations-Modulations-Dispersions (PMD) - bedingter Verzerrungen in optischen Transmissionssystemen' und insbesondere einer als Übertragungsstrecke verwendeten Transmissionsfaser IN; auch dieses Ausführungsbeispiel beruht auf dem Grundgedanken, die PMD der Übertragungsstrecke durch Gegenschalten eines variablen PMD-Verzögerungsgliedes 1 zu kompensieren. Das PMD- Verzögerungsglied 1 ist über einen variablen Polarisationssteiler 1' mit dem Ausgang der zu kompensierenden Faser IN verbunden. Nach dem Verzögerungsglied 1 ist ein optische Empfänger 5 mit einem Verstärker 6 angeordnet, dem ein Leistungsteiler 51 nachgeschaltet ist, der das detektierte Datensignal 52 des optischen Empfängers 5 auf Filter 53 und 54 aufteilt, denen Detekto- ren 55 nachgeschaltet sind. Die Ausgangsignale 55 x und 55" der Detektoren 55 liegen an einer Regeleinheit 56 an, die mittels eines Regelalgorithmus ein Regelsignal gewinnt, das eine Abhängigkeit vom Verzerrungsgrad des Datensignals 52 beinhaltet. Das Regelsignal wird benutzt, um die Parameter des variablen PMD-Verzögerungs- gliedes 1 und des Polarisationsstellers 1' so nachzure- geln, daß die SignalVerzerrung minimal wird.
Das variable PMD-Verzδgerungsglied 1 besteht hierzu aus zwei gleichartigen dispersiven Elementen 11, die z.B. über einen Polarisationssteller 12 verbunden sind. Je nach Polarisationstransformation ist damit die resultierende PMD dieses PMD-Verzögerungsgliedes 1 von 0 bis zur Summe der Einzeldispersionen stufenlos einstellbar.
Beispielhaft können die dispersiven Elemente 11 zwei linear doppelbrechende Elemente sein und aus hochdop- pelbrechenden Fasern (= polarisationserhaltende Fasern) bestehen. Die resultierende PMD beträgt dann:
(PMD 1 + PMD 2) * cos (Polarisationsdrehwinkel) .
Als Polarisationssteller eignet sich z.B. ein einfacher Rotator, wie z.B. eine λ/2-Wellenplatte oder ein Fara- day-Rotator. Alternativ kann der gleiche Effekt erreicht werden, indem die beiden dispersiven Elemente an ihrer Koppelstelle gegeneinander verdreht werden.
Fig. 5 zeigt beispielhaft einen Rotator basierend auf einer λ/2-Wellenplatte . Das Licht aus der polarisati- onserhaltenden Faser PMF 20 wird mit einer Linse 21 kollimiert, durchläuft die λ/2-Platte 22 und wird mit einer weiteren Linse 23 in die PMF-Ausgangsfaser 24 fo- kussiert .
Der variable Polarisationssteller 1* hat die Aufgabe, die beiden Principal States of Polarization (PSP) der zu kompensierenden Faser auf die PSP des variablen PMD- Verzögerungsgliedes 1 abzubilden, so daß der 'schnelle' PSP der Faser mit dem 'langsamen' PSP des Verzögerungsgliedes ^zusammenfällt und der ""langsame' PSP der Faser mit dem 'schnellen' PSP des Verzögerungsgliedes zusammenfällt .
Der variable Polarisationssteller 1* arbeitet endlos, d.h. er hat in keiner Richtung eine mechanische oder polarisationsoptische Begrenzung. Für diese Aufgabe reicht es nicht aus, daß' der Polarisationssteller 1' jede beliebige Eingangspolarisation in jede beliebige Ausgangspolarisation umwandeln kann. Der Polarisationssteller lλ muß deshalb genügend Freiheitsgrade besitzen, um in allen Fällen eine globale Minimierung der Gesamt-PMD vornehmen zu können. Stehen zu wenig Freiheitsgrade zur Verfügung, besteht die Gefahr, daß die Regelung in einem lokalen PMD-Minimum verharrt und nicht das globale Minimum findet.
Beispielhaft kann der variable Polarisationssteller lλ gemäß Fig. 6 aus vier hintereinander angeordneten λ/4- Wellenplatten 32 - 35 bestehen, die frei drehbar sind. Alle Polarisationstransformationen sind endlos, d.h. ohne einen aufwendig zu umgehenden Anschlag möglich. Zur Auskopplung des Lichts aus der single-mode- Eingangsfaser ist eine Linse 31 oder ein Faserkollimator notwendig, ebenso erfolgt nach dem Durchlaufen der vier λ/4Wellenplatten 32 - 35 die Einkopplung in die Ausgangsfaser 37 wieder über eine Linse 36.
Die Gewinnung eines Regelsignals, das den Verzerrungsgrad des detektierten Datensignals 52 wiedergibt, erfolgt über die Ausfilterung von hochfrequenten Spektralanteilen. Dafür wird das Datensignal 52 mittels des Leistungsteilers 51 aufgeteilt und verschiedenen Filtern 53 und 54 zugeleitet. Für z.B. die Übertragung eines 10 Gbit/s Signals beträgt die Grundfrequenz 5 GHz.
Diese Frequenz ist immer vorhanden und trägt hauptsächlich zur Amplitude des Signals bei. Die für eine hohe Flankensteilheit verantwortlichen Frequenzen liegen bei Vielfachen der Grundfrequenz also bei 10, 15, 20 GHz bzw. bei ungeradzahligen Vielfachen der Grundfrequenz.
Beispielhaft werden zwei unterschiedliche Filter (53 + 54) eingesetzt. Filter 53 ist ein Bandpaß, der die Grundfrequenz bei 5 GHz selektiert, während Filter 54 als Hochpaß ausgeführt sein kann, um Frequenzen ab ca. 15 GHz auszufiltern. Die beiden nachgeschalteten Detektoren 55 überführen die Signalamplituden in zwei analoge Signale 55' und 55". Das Verhältnis dieser beiden Analogwerte zueinander gibt dann als Regelsignal den Verzerrungsgrad des Datensignals unabhängig von der Signalleistung wieder. Der Regelalgorithmus der Regeleinheit 56 strebt danach, das Regelsignal zu minimieren, indem er z. B. abwechselnd an allen polarisationsbeein- flussenden Elementen geringfügige Änderungen vornimmt . Dies ist sehr schnell möglich, so daß die PMD-Kompen- sation in Echtzeit ablaufen kann. Führt die Änderung zu einer Verkleinerung des Regelsignals bleibt sie bestehen, wenn nicht, wird sie verworfen und das nächste Polarisationselement wird einer Änderung ausgesetzt.
Fig.7 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform für ein Element, das zur Polarisationsbeeinflussung eine mechanische Wirkung auf eine Faser 100 ausübt, die z.B. Bestandteil der Elemente A-DGD, T-DGD, DGD oder 1Λ bzw. 12 ist. Zur Verteilung der mechanischen Wirkung auf eine möglichst große Faserlänge ist in einem Gehäuse 121 λ ein Ring 121 vorgesehen, auf dem die Faser 100 ohne Verdrehung aufgewickelt ist. Nicht dargestellt sind die Einführung der Faser in den Ring und die Herausführung der Faser aus dem Ring bzw. dem Gehäuse. Der Ring 121 besteht beispielsweise aus einem dünnen, verformbaren Edelstahlteil. In dem Ring (121) ist ein druckausübendes Element 122, beispielsweise ein Piezoelement angeordnet, das sich - einseitig über ein Ausgleichselement 122' - an zwei Kreissegmenten 123 abstützt, die wiederum an dem Ring 121 anliegen. Gegenüberliegend zu den Kreissegmenten 123 sind Gegensegmente 124 vorgesehen, die sich am Gehäuse 12lλ abstützen und an den Faserstücken anliegen, so daß sie bei einer entsprechenden Elongation des Elements 122 Druck auf die Faser 100 ausüben. Durch eine Elongation des Piezoelements 122 kann damit gezielt die Faser 100 mechanisch belastet werden .
Vorstehend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbei- spielen ohne Beschränkung der Allgemeinheit beschrieben worden. Selbstverständlich sind die verschiedensten Abwandlungen möglich; ferner ist nicht nur möglich, die verschiedenen, in den Ansprüchen als unabhängige Erfindungen beanspruchten Merkmale der einzelnen Elemente des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels miteinander zu kombinieren, sondern auch möglich, einzelne Merkmale mit Ausführungsformen für andere Elemente zu kombinieren, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Emulationseinheit kann selbstverständlich auch in Vorrichtungen Verwendung finden, die nicht zur Kompensation von Polarisations- Modulations-Dispersions (PMD) -bedingten Verzerrungen in optischen Transmissionssystemen und insbesondere Transmissionsfasern, dienen, sondern lediglich zur Erzeugung von PMD-bedingten Verzerrungen beispielsweise für Testzwecke .
In jedem Falle weist die Faserstrecke nach einer erfindungsgemäßen PMD-Kompensation bei der Wellenlänge des Sendelasers eine zu vernachlässigende PMD auf. Dieser Zustand bleibt auch bei Veränderung der Faserstrecke erhalten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Anordnung zur Kompensation Polarisations-Modula- tions-Dispersions (PMD) -bedingter Verzerrungen in optischen Transmissionssystemen und insbesondere Transmissionsfasern, mit einer Meßeinrichtung für PMD-bedingte Verzerrungen, einer Emulationseinheit für einstellbare PMD- . Werte, und einer Regeleinheit, an der das Ausgangssignal der Meßeinrichtung anliegt, und die die Emulationseinheit steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit die PMD-Emulationseinheit derart ansteuert, , daß eine Endlos-Kompensation der PMD-bedingten Signalverzerrung erfolgt .
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die PMD-Emulations-' einheit ein variables PMD-Verzögerungsglied aufweist, das aus zwei PMD-behafteten Elementen mit einem dazwischen angeordneten Polarisationssteller besteht .
3. Anordnung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die PMD-behafteten Elemente dispersive Elemente sind.
4. Anordnung nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die PMD-behafteten Elemente des variablen PMD-Verzögerungsgliedes po- larisationserhaltende Fasern sind.
5. Anordnung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisationssteller des variablen PMD-Verzögerungsgliedes eine λ/2- Wellenplatte oder einen Faraday-Rotator aufweist.
6. Anordnung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisationssteller durch eine drehbare Verbindung der Koppelstelle der beiden PMD-behafteten Elemente realisiert ist .
7. Anordnung zur Kompensation Polarisations-Modula- tions-Dispersions (PMD) -bedingter Verzerrungen in optischen Transmissionssystemen und insbesondere Transmissionsfasern, mit einer Meßeinrichtung für PMD-bedingte Verzerrungen, einer Emulationseinheit für einstellbare PMD- Werte, und einer Regeleinheit, an der das Ausgangssignal der Meßeinrichtung anliegt, und die die Emulationseinheit steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulationseinheit mindestens eine Basis-Emulationseinheit aufweist, die aus zwei DGD-Elementen (Differential-Group- Delay-Elemente) mit jeweils einer bestimmten festen Verzδgerungszeit für das ankommende Signal besteht, die miteinander über ein Verbindungselement verbunden sind, das als Transformationsele- ment wirkt, wobei alle drei Elemente einen bestimmten Winkel der Doppelbrechungsachsen haben, daß sich die Doppelbrechungsachsen des Verbindungselements bezüglich ihrer Winkellage von den Doppelbrechungsachsen der beiden DGD-Elemente unterscheiden, und daß wenigstens ein Stellelement für jede Basis- Emulationseinheit vorgesehen ist, das auf eines der Elemente dieser Basis-Emulationseinheit derart wirkt, daß durch eine geringfügige Änderung der Verzögerungszeit des beeinflußten Elements die DGD der Anordnung vollständig einstellbar ist .
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente PM-Fasern sind, und daß das Stellelement auf wenigstens eines der DGD- Elemente eine mechanische Wirkung zur Änderung der Verzögerungszeit und damit der Polarisation ausübt.
9. Anordnung nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Stellelemente, die eine mechanische Wirkung ausüben, Fa- serquetscher oder -stretcher mit elektrisch steuerbaren Elementen, wie Piezo-Elementen sind, die eine mechanische Wirkung auf die PM-Faser ausüben.
10. Anordnung nach Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Stellelemente zur Verteilung der mechanischen Wirkung auf eine möglichst große Faserlänge einen Ring aufweist, auf dem die PM-Faser ohne Verdrehung aufgewickelt ist .
11. Anordnung nach Anspruch 4 oder 10, daduech gekennzeichnet, daß wenigstens ein druckausübendes Element an wenigstens einer Stelle Druck auf eine Mehrzahl von Faserstücken der aufgewickelten Faser ausübt .
12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das druckausübende Element ein elongierendes Element, wie ein Piezo- element ist, das wenigstens ein Kreissegment beaufschlagt, das am Ring anliegt, und daß wenigstens zu einem Teil der Kreissegmente Gegensegmente vorgesehen sind, die an den Faserstuk- ken anliegen und Druck auf die Faser ausüben.
13. Anordnung nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente doppel- brechende Kristalle sind, deren Doppelbrechung elektronisch beeinflußbar ist.
14. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit der beiden DGD-Elemente jeder Basis-Emulationseinheit gleich und deutlich größer als die des zugehörigen Verbindungselements ist.'
15. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Doppel- brechungsacb.se des ersten DGD-Elements 0° und des zweiten DGD-Elements 90° und des Verbindungselements 45° oder 0°, 45°, 0° oder 90°, 45°, 0° oder entsprechend gewählt ist .
16. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß den zwei DGD-Elementen und dem Verbindungselement ein weiteres Element zur Einstellung eines beliebigen Eingangs-PSP vorgeschaltet ist.
17. Anordnung nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, daß das vorgeschaltete Element ein weiteres doppelbrechendes Element, wie z.B. eine PM-Faser, aufweist, und daß sich die Winkel der Doppelbrechungsbrechungsachsen des vorgeschalteten Elements und des ersten DGD-Elements unterscheiden.
18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkeldifferenz 45° beträgt.
19. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgeschaltete Element ein weiteres doppelbrechendes Element, wie z.B. eine PM-Faser, aufweist, und daß ein Stellelement auf das vorgeschaltete Element und das erste DGD-Element eine Wirkung zur Änderung der Verzögerungszeit und damit der Polarisation ausübt.
20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgeschaltete Element und/oder das Verbindungselernent aus zwei PM-Fasern oder zwei- doppelbrechenden Kristallen mit unterschiedlicher Winkellage der Doppelbrechungsachsen bestehen.
21. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement auf eine der beiden Fasern oder auf einen der Kristalle wirkt .
22. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Anordnungen zur Einstellung einer variablen DGD, von denen wenigstens eine eine Basis-Emulationseinheit gegebenenfalls mit einem PSP-Einstellelement aufweist, hintereinander geschaltet sind.
23. Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Anordnungen zur Kompensation PMD höherer Ordnung aus Basis-Emulationseinheiten mit DGD-Elementen mit unterschiedlicher Einzellaufzeit bestehen.
24. Anordnung zur Kompensation Polarisations- Modulations-Dispersions (PMD) -bedingter Verzerrungen in optischen Transmissionssystemen und insbesondere Transmissionsfasern, mit einer Meßeinrichtung für PMD-bedingte Verzerrungen, einer Emulationseinheit für einstellbare PMD- Werte, einer Regeleinheit, an der das Ausgangssignal der Meßeinrichtung anliegt, und die die Emulationseinheit steuert, oder nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung zur Erfassung der PMD die Polarisation aller in dem aus der Emulationseinheit austretenden Signal enthaltenen Spektralanteile erfaßt.
25. Anordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung einen Polarisator und einen nach dem Polarisator angeordneten optoelektrischen Wandler, wie einen Fotoempfänger aufweist, und daß eine Polarisationsanpaßeinheit vorgesehen ist, die die Ausgangspolarisation der Emulationseinheit an die des Polarisators anpaßt.
26. Anordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung einen Polarisationsstrahlteiler aufweist, an dessen Ausgangsanschlüssen optoelektrische Wandler, wie Fotoempfänger vorgesehen sind, deren Signale zur Generierung eines Ist-Signals für die Regeleinheit einer Quotientenbildung unterzogen werden.
27. Anordnung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Po- larisation eine an sich bekannte Polarimeter- Anordnung vorgesehen ist.
28. Anordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsanpaßeinheit zwei doppelbrechende Elemente aufweist, deren Doppelbrechungsachsen einen Winkel ungleich 0°, bevorzugt 45° einschließen, und daß zur Einstellung der Ausgangspolarisation wenigstens ein Stellelement vorgesehen ist, das auf mindestens eines der doppelbrechenden Elemente wirkt .
29. Anordnung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die doppelbrechenden Elemente doppelbrechende Kristalle oder PM-Fasern sind.
30. Anordnung nach Anspruch 1, 7 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Polarisationsanpaßeinheit direkt vor der Polarisationsmeßeinheit angeordnet oder direkt hinter dem Emulator angeordnet ist.
31. Anordnung nach Anspruch 1, 7 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Polarisationsanpaßeinheit als zusätzliches Element in den Emulator integriert ist.
32. Anordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsanpaßeinheit ein vor- oder nachgeschaltetes DGD- Element mit einem Winkel von 45° ist, wobei auf dieses nachgeschaltete Element und dem davor oder dahinter befindlichen DGD ein Stellelement wirkt.
33. Anordnung nach Anspruch 1 oder 31, dadurch gekennzeichnet, daß der PMD-Emulations- einheit ein variabler Endlos-Polarisationssteller mit ausreichenden Freiheitsgraden vorgeschaltet ist, der die beiden PSP der zu kompensierenden Faser auf die PSP des variablen PMD-Verzögerungsgliedes abbildet, ohne in ein lokales Minimum der Gesamt-PMD auszuregeln.
34. Anordnung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der variable Polarisationssteller eine Anordnung aus vier hintereinander angeordneten λ/4-Wellenplatten aufweist.
35. Anordnung zur Kompensation Polarisations- Modulations-Dispersions (PMD) -bedingter Verzerrungen in optischen Transmissionssystemen und insbesondere Transmissionsfasern, mit einer Meßeinrichtung für PMD-bedingte Verzerrungen, einer Emulationseinheit für einstellbare PMD- Werte, einer Regeleinheit, an der das Ausgangssignal der Meßeinrichtung anliegt, und die die Emulationseinheit steuert, oder nach Anspruch 1, 7 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit mehrere Regelschleifen aufweist, in denen sie Stell- elemente der Emulationseinheit mit unterschiedlichen Frequenzen moduliert, daß die Regeleinheit aus dem Ausgangssignal der Meßeinrichtung Informationen über den Betrag und die Phasenlage des aus der Emulationseinheit austretenden Signals ermittelt und diese Informationen zur Durchführung einer schnellen und direkten Regelung verwendet .
36. Anordnung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite bzw. Grenzfrequenz des optoelektrischen Wandler der Modulationsfrequenz angepaßt ist, und daß die Regeleinheit die einzelnen Regelschleifen derart einstellt, daß die Polarisation für alle im Signal enthaltenen Spektralanteile konstant ist.
37. Anordnung nach Anspruch 36 , dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit zur Einstellung einer konstanten Polarisation für alle im Signal enthaltenen Spektralanteile als Regel- kriterium einen minimalen Photostrom des oder der optoelektrischen Wandler verwendet .
38. Anordnung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit das Ausgangsignal des oder der optoelektrischen Wandler frequenz- und phasenselektiv auswertet.
39. Anordnung nach Anspruch 38 , dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit analoge Regelkreise für die Stellelemente aufweist, an denen die frequenz- und phasenselektiven Signale anliegen.
40. Anordnung nach Anspruch 35 , dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit auch die Stellelemente der Polarisationsanpaßeinheit ansteuert .
41. Anordnung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit die Stellelemente der Polarisationsanpaßeinheit mit dem gleichen Regelalgorithmus wie die Emulations- einheit ansteuert .
42. Anordnung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit zur Ausführung verschiedener Funktionen, wie z.B. zur frequenz- und phasenselektiven Auswertung oder zur Steuerung des Ablaufes innerhalb der Anordnung wenigstens eine CPU oder wenigstens einen DSP- Schaltkreis aufweist.
43. Anordnung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit wesentliche Teile des Regelalgorithmus mit analogen Schaltkreisen ausführt.
44. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit zur Erzeugung eines Regelsignals Filter aufweist, die hochfrequente Spektralanteile des Datensignals ausfiltern, so daß das gefilterte Signal den Ver- zerrungsgrad des detektierten Datensignals wiedergibt .
45. Anordnung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit zwei unterschiedliche Filter mit jeweils nachgeschalteten Detektoren aufweist, die aus dem Datensignal zwei analoge Signale erzeugen, deren Verhältnis den Verzerrungsgrad des Datensignals unabhängig von der Signalleistung wiedergibt.
46. Anordnung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit die PMD-bedingte Signalverzerrung dadurch minimiert, daß sie abwechselnd an den polarisationsbeeinflus- senden Elementen des variablen Polarisationsstel- lers und des variablen PMD-Verzögerungsgliedes nachstellt .
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