光传输介质中传输畸变高阶补偿的方法和装置制造方法及图纸

校正光信号中偏振模式色散（ＰＭＤ）以及其他传输畸变的方法和装置。通过测量信道内随频率变化的偏振状态，可以鉴别和表征信道内由于畸变导致的偏振状态的一阶或更高阶的变化，例如ＰＭＤ。鉴别和表征了这些变化之后，可以补偿畸变的影响，甚至基本上消除畸变的影响。但是，这些方法和装置并不局限于单个信道的配置，而是包含如ＤＷＤＭ这样的在一条光纤链路中传输多个通信信道的各种配置。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学补偿系统的领域。具体地说，涉及光传输介质中诸如偏振模式色散等传输畸变的补偿方法和装置。相关申请的交叉引用本申请要求2001年9月27日提交的共同未决的美国临时申请No.60/325,422的权益，将其全部公开的内容通过引用作为一个整体包括在本文中。
技术介绍
所有光学介质都在不同程度上受到光速度与偏振有关，即双折射现象的困扰。偏振模式色散源自于光学传输系统中传输介质的双折射现象。由于光纤缺陷和非对称应力造成纤心不圆，即使由”单模”光纤构成的传输介质中也存在双折射现象。理想的单模光纤应该具有圆形的纤心，也就是说，纤心是各向同性的和没有偏心的。这种理想的光纤是各向同性的，也就是说，光纤的折射率与电场的取向无关，即，与光的偏振无关。纤心的各向异性(例如偏心)导致双折射，使得不同偏振方向的光在光纤中的传播速度不相同。当纤心由于制造、应力、震动或这些因素的综合作用变成偏心之后，可能在光纤中发生这种被称为双折射的现象。理想的光纤是各向同性和不偏心的，是非双折射的。理想光纤的折射率与它传输的光线，也就是在光纤中传播的光的电场的偏振方向没有关系。单模光纤中的光传播由两个基模或”主”模所支配，在理想光纤中所述两个基模是简并的(即，不能辨别的)。这些模式通常称为”主偏振状态”(“PSP”)。光纤中的各向异性(例如偏心)导致双折射，并由此导致两个主模简并的消失。其结果是各向异性光纤所传输的光的主模以不同的速度行进，从而分离成两股轻微移位的脉冲。这种扩展现象导致数据流中相邻的脉冲互相重叠，造成数据多义性或丢失(一种称为”偏振模式色散(PMD)”的状态)。在各向异性光纤中两个PSP(主偏振状态)之间的扩展称为光纤的”微分群时延”(DGD)。要纠正光纤中的PMD和其它畸变效应需要精确地测量光纤所传输的光的偏振特性。目前的测量方法在本质上可以分为电子的或光学的。通常，光学测量方法或者需要控制光源或者只提供对PMD特性的定性测量。作为示例，有一种方法提供偏振度(DOP)的测量，所述测量结果可以供后继的迭代PMD校正算法使用。在利用单根光纤传输许多波长信道的密集波分复用(DWDM)系统中，PMD校正问题和其它传输畸变影响问题是复杂的，这是因为光纤的DGD和PSP通常是随着频率而改变的。使用一阶PMD近似补偿通常假定信道的DGD值和PSP是与频率无关的，这对某些应用而言是足够的了。然而，宽阔频谱的调制形式或者数据速率高的信号(例如40Gbit/sec或更高)一般呈现出在单一信道调制带宽范围内PSP变化、DGD变化或二者均呈现变化，变化程度之大使得不能利用一阶近似来将其忽略。因此，需要有一种技术提供对偏振参数进行直接测量而无须对光源进行控制，通过单一操作就能校正PMD和其它传输效应。而且，这些技术还应该能够表征并校正光纤链路中高阶的，也就是与频率有关的PMD效应。专利技术概述本专利技术涉及校正光信号中PMD和其它传输畸变的方法和装置。根据本专利技术，可以测量在信道内的一阶和高阶偏振状态随着频率的变化。测量出这种变化后，可以有效地补偿畸变影响并切实加以消除。这些方法和装置不仅限于单信道的结构，而且也适用于单条光纤链路中传输多个通信信道，如密集波分复用(DWDM)的结构。在一方面中，本专利技术涉及用于校正具有至少一条通信信道的光信号的PDM的方法。确定通信信道中含有多个子带的光信号的偏振状态并用来确定特征PMD矢量。确定特征DGD并用来确定至少两个补偿设定值，这些设定值当被用到光信号时，使得跨越通信信道的多个子带的光信号的偏振状态基本上相同。被确定的偏振状态可以是例如Stokes矢量或Jones矢量。而且，可以使用相应数目的补偿级将所确定的补偿设定值加到光信号上。在一个实施例中，确定特征PMD矢量包括根据所确定的偏振状态构造一组矢量。而这些矢量本身又被用来构造一组与频率有关的PMD矢量。所述PMD矢量可以用来确定特征PMD矢量。在一个实施例中，特征PMD矢量基本上满足对所确定的一组与频率有关的PMD矢量的最小二乘拟合。在一个实施例中，对随频率而变的所确定的光的偏振状态的二阶拟合被用来确定特征DGD。在另一个实施例，特征PMD矢量的幅度被用来确定DGD。在另一个实施例，确定补偿设定值涉及选择目标偏振状态值和选择补偿设定值，使得当将补偿设定值加到光信号时，所选目标偏振状态值与整个通信信道所含的多个子频段的偏振状态之间的差别大大减小。所选目标偏振状态可以是例如在频带中心频率的偏振状态值。至少一个补偿设定值的幅度的大小可以改变。在再一个实施例中，确定补偿器设定值的过程涉及利用特征DGD和特征PMD矢量从存储预先确定的补偿器设定值的存储器中检索出至少一个补偿器设定值。而且，所检索的初始补偿设定值可以作为优化例行程序的输入，优化例行程序的运算结果可以用作补偿设定值。典型的优化例行程序包括(但不局限于)Levenberg-Marqardt算法。在一个实施例中，将所确定的补偿设定值加到光信号中的步骤涉及计算与所述补偿器设定值相对应的偏振控制器的旋转Mueller矩阵。如上所述，所述方法可以基本上同时地应用到光信号的多个通信信道。再另一方面中，本专利技术涉及校正至少拥有一条通信信道的光信号的PMD的装置。所述装置包括偏振状态检测器和两个补偿器。偏振状态检测器接收光信号并提供对所述通信信道的多个子带的光信号的偏振状态的测量结果。一个补偿器接收光信号并在其上迭加第一DGD，然后，另一个补偿器接收光信号并在其上施加第二DGD。两个补偿器DGD的大小和方向根据偏振状态测量值来决定，以便减小光信号的PMD影响。在一个实施例中，至少有一个补偿器包含多个偏振控制器，每个控制器与特定的一条通信信道相联系。在另一个实施例，至少有一个补偿器进一步包括多路分解器和多路复用器，二者与偏振控制器串联；以及与多路复用器串联的共用的延迟线。合适的共用延迟线包括(但不局限于)偏振保持光纤；具有一对偏振分光器和一对反射镜的自由空间延迟线；以及其间夹着双折射晶体的一对准直器。从以下的说明、附图和权利要求书将更加明白本专利技术的上述和其它的特征和优点。附图的简要说明参阅下面结合附图所进行的说明可以更好地理解本专利技术的优点，附图中附图说明图1表示根据本专利技术的PMD补偿方法的流程图；图2表示光学传输系统的PMD矢量和PSP(主偏振状态)的Poincare球表示。图3是未经补偿的偏振状态测量值和根据本专利技术作为频率的函数进行一阶和高阶补偿的效果在Poincare球上的投影；以及图4展示根据本专利技术的高阶PMD补偿装置的实施例。在这些附图中，相同的标注字符一般是指所有不同视图的对应部分。附图没有比例尺，只是着重说明本专利技术的原理和概念。专利技术的详细说明；从整体上简略地看，本专利技术确定在一条光纤链路中一条或多条通信信道的一个或多个子带的偏振特性。这些特性可以被特征化为例如Stokes或Jones矢量，矢量的参数以频率的函数的形式变化。本专利技术使用这些所测量的特性来纠正信道中高阶的，也就是与频率有关的PMD效应。本专利技术的方法和装置很容易应用于单信道或多信道传输系统。对于后者(多信道)情形，本专利技术的实施例可以同时测量多个信道并提供补偿。如图1所示，在某光学传输介质中根据本专利技术进行PMD补偿方法的实施例从确定跨越所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种校正具有至少一个通信信道的光信号中的偏振模式色散的方法，所述方法包括：（ａ）确定所述通信信道的多个频率子带下所述光信号的偏振状态；（ｂ）利用所述确定的偏振状态确定特征偏振模式色散矢量；（ｃ）确定特征微分群延迟；以 及（ｄ）根据所述特征微分群延迟确定至少两个补偿设定值，当把所述设定值加到光信号时，所述设定值使得跨越所述通信信道的多个频率子带的所述光信号的各偏振状态基本上相同。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A梅尼科夫，JD塔戈夫，SJ魏因，
申请(专利权)人：特拉脉冲公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]