專利名稱：在光傳輸系統(tǒng)中用于補(bǔ)償偏振擴(kuò)散的裝置的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考本申請(qǐng)書基于2001年8月27日提交的法國專利申請(qǐng)第01 11 133號(hào)，其所公開的內(nèi)容全部在此引為參考，并要求其優(yōu)先權(quán)。
本發(fā)明涉及一種裝置，用以對(duì)在光纖傳輸系統(tǒng)中所觀察到的偏振擴(kuò)散中至少一部分進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。
光傳輸系統(tǒng)的性能，特別是在信號(hào)質(zhì)量和比特率方面，受限于傳輸線的光學(xué)特性，而傳輸線會(huì)受到能使光信號(hào)惡化的物理現(xiàn)象的影響。已經(jīng)提出了一些方法，至少能部分地補(bǔ)償由于一開始表現(xiàn)為最嚴(yán)重的現(xiàn)象所導(dǎo)致的惡化，這些方法包括對(duì)光功率和色散進(jìn)行衰減。
另一種不希望出現(xiàn)的現(xiàn)象就是偏振模的擴(kuò)散。如果要進(jìn)一步地增加光傳輸線的長(zhǎng)度，更重要的是提高它們的比特率，那么跟色散相比，這種現(xiàn)象就不再是可忽略的。
光纖會(huì)出現(xiàn)偏振擴(kuò)散，其影響之一就是由發(fā)送端發(fā)送并在光纖中傳播之后被接收的偏振光脈沖將發(fā)生畸變，并且其寬度將大于原先的寬度?；兪窃趥鬏斶^程中，由于光纖的雙折射而使光信號(hào)發(fā)生去偏振而引起的。作為一階近似，在連接的光纖的終端所接收的信號(hào)可以被認(rèn)為包括兩個(gè)正交分量，其中的一個(gè)對(duì)應(yīng)于傳播速度為最快的偏振狀態(tài)(最快的偏振主狀態(tài))，另一個(gè)則對(duì)應(yīng)于傳播速度為最慢的偏振狀態(tài)(最慢的偏振主狀態(tài))。換句話說，在連接的光纖的終端所接收的脈沖信號(hào)可以被認(rèn)為包括一個(gè)第一脈沖信號(hào)，它偏振于一個(gè)優(yōu)先的偏振狀態(tài)并首先到達(dá)，以及一個(gè)第二脈沖信號(hào)，它具有較慢的傳播速度，并且經(jīng)過一段時(shí)間延遲即被稱為差分群時(shí)延(DGD)之后才到達(dá)，該時(shí)延尤其依賴于傳輸線的長(zhǎng)度。因此，差分群時(shí)延以及偏振的兩個(gè)主狀態(tài)(PSP)可構(gòu)成該傳輸線的特征。
因而，若發(fā)送終端發(fā)送一個(gè)極短脈沖的光信號(hào)，則由接收終端所接收的光信號(hào)包括兩個(gè)連續(xù)的正交偏振的脈沖，它們之間的相對(duì)時(shí)間偏移等于DGD。通過終端檢測(cè)，以電信號(hào)形式提供已接收的總光功率的測(cè)量結(jié)果，檢測(cè)到的脈沖的寬度隨DGD有所增加。對(duì)100公里的標(biāo)準(zhǔn)光纖來說，這種時(shí)間延遲可能處于50皮秒的量級(jí)。相應(yīng)地，對(duì)一組比特率為每秒10吉比特的二進(jìn)制信號(hào)來說，時(shí)間延遲可能有半個(gè)比特周期那么長(zhǎng)，這是不能接受的。顯而易見，在更高比特率的情況下，這個(gè)問題就更為嚴(yán)重。
偏振模擴(kuò)散的一個(gè)重要方面就是，一根傳輸線的差分群時(shí)延以及偏振的主狀態(tài)隨著多種因素包括振動(dòng)和溫度及時(shí)變化。相應(yīng)地，跟色散不同，偏振擴(kuò)散應(yīng)當(dāng)被看作是一種隨機(jī)現(xiàn)象。特別是，一根傳輸線的偏振擴(kuò)散的特征為偏振模擴(kuò)散延遲(PMD)，它被定義為所測(cè)得的DGD數(shù)值的平均值。
更準(zhǔn)確地說，可以用在Poincare空間中的一個(gè)隨機(jī)旋轉(zhuǎn)矢量Ω來表示偏振擴(kuò)散，其中，通常用一個(gè)偏振狀態(tài)矢量S來表示偏振狀態(tài)，該矢量被稱為Stokes矢量，其矢端位于一個(gè)球面上。

圖1表示涉及的主要矢量偏振狀態(tài)矢量S，偏振擴(kuò)散矢量Ω，以及偏振主狀態(tài)矢量e。φ為介于S與Ω之間的角度。
矢量e和Ω具有相同的方向，并且適用下列方程S/ω＝ΩS，式中，ω是光波的角頻率，符號(hào)表示矢量乘。
Ω的模是群時(shí)延差的數(shù)值，即，按照傳輸線的偏振的兩個(gè)主狀態(tài)而發(fā)生偏振的兩個(gè)波之間的傳播延遲的數(shù)值。
偏振擴(kuò)散補(bǔ)償原理之一是在傳輸線和接收機(jī)之間插入一個(gè)補(bǔ)償器裝置，它有一個(gè)差分群時(shí)延以及偏振的主狀態(tài)，在Poincare空間中可以用矢量Ωc來表示，使得從Ω+Ωc獲得的結(jié)果矢量Ωt在所有時(shí)間中都平行于S或等于0。這兩種情況分別示于圖2和3。
偏振擴(kuò)散的隨機(jī)特性的一個(gè)結(jié)果就是補(bǔ)償器必須是自適應(yīng)的，并且包括一個(gè)差分群時(shí)延發(fā)生器DDG(例如一根偏振保持光纖)，它提供至少等于待補(bǔ)償?shù)淖畲蟛罘盅舆t值的一個(gè)差分群時(shí)延。實(shí)際上，補(bǔ)償?shù)哪繕?biāo)應(yīng)當(dāng)是，對(duì)于傳輸線的偏振主狀態(tài)的方向e來說，它作為一個(gè)整體(包括補(bǔ)償器在內(nèi))必須始終與已接收的信號(hào)的偏振矢量S的方向一致。換句話說，先前定義的角度φ應(yīng)當(dāng)保持盡可能地小。
在美國專利第6,339,489號(hào)中，描述了用于補(bǔ)償偏振模擴(kuò)散的一種裝置的一個(gè)實(shí)施例。
圖4表示含有上述類型的補(bǔ)償器裝置的一個(gè)光傳輸系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例。
這個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)波分復(fù)用系統(tǒng)，它被設(shè)計(jì)用于以信號(hào)Seλ，Seλ′，Seλ”的形式，分別對(duì)應(yīng)載波波長(zhǎng)λ，λ′，λ”來傳送多個(gè)頻譜信道。每一個(gè)信道，例如信道Seλ，來自發(fā)送一組偏振載波的幅度調(diào)制形式的光信號(hào)的發(fā)送終端TX。各信道在一個(gè)多路復(fù)用器MUX中被組合，后者的輸出被連接到一根光傳輸線LF。這根傳輸線典型地是一根光纖，但是，更一般地說，可以包括多種光部件(未示出)，例如，位于光纖的上游和/或下游一側(cè)的光放大器，和/或色散補(bǔ)償器。該傳輸線還可以包括許多段光纖，在它們之間設(shè)有光放大器。
傳輸線的一端經(jīng)由一個(gè)去多路復(fù)用器DEMUX被連接到一個(gè)接收終端，例如終端RX，DEMUX的功能是抽取通往接收機(jī)RX的頻譜信道Sr。
該系統(tǒng)在去多路復(fù)用器DEMUX與接收機(jī)RX之間設(shè)有一個(gè)裝置CM，用以補(bǔ)償偏振擴(kuò)散，因此，接收機(jī)RX所接收的是經(jīng)補(bǔ)償?shù)墓庑盘?hào)Sc。裝置CM包括一個(gè)偏振控制器PC，一個(gè)發(fā)生器DDG，用以產(chǎn)生介于兩種正交的偏振模之間的起補(bǔ)償作用的差分群時(shí)延DGDc，以及一個(gè)控制單元CU，用于偏振控制器PC。
控制單元CU這樣來控制偏振控制器PC，使得代表經(jīng)補(bǔ)償?shù)墓庑盘?hào)Sc的質(zhì)量的測(cè)量參數(shù)p的數(shù)值趨向于與最高信號(hào)質(zhì)量相對(duì)應(yīng)的一個(gè)最大值或最小值。
根據(jù)在前述專利申請(qǐng)中所描述的一個(gè)第一選項(xiàng)，發(fā)生器DDG產(chǎn)生例如固定的差分群時(shí)延，并且含有一根偏振保持光纖(PMF)，它具有取得固定的差分延遲連同不可變的偏振主狀態(tài)的特性。在一個(gè)變通方案中，發(fā)生器DDG是可調(diào)節(jié)的，并且也受控制單元CU的控制。
如同在前述專利申請(qǐng)中所指出的那樣，測(cè)量參數(shù)p可以表示信號(hào)Sc的偏振度(DOP)。于是，控制系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為使此項(xiàng)參數(shù)最大化?？梢允褂闷渌鞣N參數(shù)，例如，通過檢測(cè)光信號(hào)Sc而獲得的電信號(hào)的調(diào)制的頻譜寬度。在這種情況下，控制系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成使這個(gè)寬度最大化。該參數(shù)還可能是前面兩項(xiàng)參數(shù)的一個(gè)加權(quán)乘積，換句話說，一個(gè)具有DOPx·Δωy形式的參數(shù)，式中，DOP為偏振度，Δω為頻譜寬度，x和y是針對(duì)所涉及的傳輸系統(tǒng)而優(yōu)化的加權(quán)系數(shù)。
實(shí)際上，控制單元CU包括被編程去執(zhí)行一項(xiàng)優(yōu)化算法的一部計(jì)算機(jī)，以便確定如何控制該偏振控制器，使得參數(shù)p的數(shù)值被保持在與最高信號(hào)質(zhì)量相對(duì)應(yīng)的一個(gè)最大值或一個(gè)最小值上。
優(yōu)化算法是一種多維算法，并且同時(shí)控制偏振控制器PC的至少兩項(xiàng)控制參數(shù)C，這些參數(shù)確定通過偏振控制器PC的光信號(hào)的偏振狀態(tài)的變化，這種變化通常用兩個(gè)角度ε和θ來表示。
這種類型的算法有許多種，例如，一種算法被設(shè)計(jì)成使用Powell方法，詳見William H.Press等編著的《Numerical Recipes in C》一書第412至420頁的描述，該書于1994年由劍橋大學(xué)出版社出版。
為了說明補(bǔ)償器的運(yùn)作，可以將作為角度ε和θ(用度來表示)的一個(gè)函數(shù)的參數(shù)p(例如偏振度DOP)的變化(用百分比來表示)表示為一個(gè)表面，如圖5所示。
在執(zhí)行過程中，隨著參數(shù)p的連續(xù)測(cè)量值的變化，該算法周期性地計(jì)算偏振控制器的各項(xiàng)控制參數(shù)C的數(shù)值，以便優(yōu)化(即，最大化或最小化)參數(shù)p。在圖5中，這個(gè)過程用指向偏振度DOP的數(shù)值的垂直箭頭來表示，是在計(jì)算與更新各項(xiàng)控制參數(shù)C的相應(yīng)的連續(xù)的多次循環(huán)結(jié)束時(shí)獲得的。在所示的實(shí)例中，從右手方箭頭所指的狀態(tài)開始，該狀態(tài)向左演變，經(jīng)過幾次循環(huán)之后，達(dá)到偏振度的一個(gè)最大值。
對(duì)含有此類補(bǔ)償器的各種傳輸系統(tǒng)的工作進(jìn)行分析已經(jīng)表明，偏振控制器有時(shí)穩(wěn)定在獲得高度不完全補(bǔ)償?shù)臓顟B(tài)上。這可以用下列事實(shí)來解釋，即，代表作為ε和θ的一個(gè)函數(shù)的參數(shù)p的變化的函數(shù)隨時(shí)間而發(fā)生改變，并且可能暫時(shí)地取得局部的最大值或最小值。圖6表示此種情形。因此，一個(gè)系統(tǒng)可能相對(duì)緩慢地從圖5所表示的狀態(tài)演變到圖6所表示的狀態(tài)，其結(jié)果是，優(yōu)化算法所完成的收斂點(diǎn)對(duì)應(yīng)于偏振度DOP的一個(gè)局部最大值，而采用偏振控制器的另一種設(shè)置則可能已經(jīng)到達(dá)一個(gè)絕對(duì)的最大值。
結(jié)果，這種補(bǔ)償未經(jīng)優(yōu)化，它會(huì)影響傳輸性能，特別是參數(shù)p可能在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，保持鎖定于一個(gè)局部的最大值或最小值上。事實(shí)上，這些時(shí)間間隔可能是高度可變的，從幾秒到幾小時(shí)甚至幾天。跟優(yōu)化補(bǔ)償相比，在這些條件下所接收的信息將明顯地具有較高的誤碼率，容易影響較大數(shù)量的數(shù)據(jù)，特別是在高比特率的情況下。
可以想象，在算法的層次上得到這個(gè)問題的解決方案。實(shí)際上，該算法可以被設(shè)計(jì)成去檢驗(yàn)參數(shù)p是否鎖定在一個(gè)局部的最大值或最小值上，并且在這種情況下，執(zhí)行一個(gè)過程，以便搜索與另一個(gè)最大值或最小值相對(duì)應(yīng)的另一個(gè)收斂點(diǎn)，這個(gè)過程被重復(fù)執(zhí)行，直到收斂于絕對(duì)的最大值或最小值為止。然而，由于參數(shù)p在兩個(gè)相繼的最大值或最小值之間通過一些不良的數(shù)值點(diǎn)，所以這種方法是不能接受的。
相應(yīng)地，根據(jù)以上說明，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)就是使偏振擴(kuò)散補(bǔ)償更加有效。
由于在上面所定義的條件下，被發(fā)送的信號(hào)Sp的偏振狀態(tài)的變化將導(dǎo)致表示測(cè)量參數(shù)的變化的函數(shù)的修改，使之根據(jù)第一偏振控制器的設(shè)置進(jìn)行優(yōu)化，從而使這個(gè)函數(shù)不再終止于局部的最大值或最小值，優(yōu)化算法曾經(jīng)使測(cè)量參數(shù)收斂于該最大值或最小值，所以這個(gè)解決方案代表了一種改進(jìn)。相應(yīng)地，參數(shù)p不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間地被鎖定在一個(gè)高度不良的局部最大值或最小值上。
由于優(yōu)化算法能連續(xù)地將該參數(shù)保持在一個(gè)最大值或最小值附近，所以，已提出的解決方案還顯得更加有效。實(shí)際上，已發(fā)送的光信號(hào)的偏振狀態(tài)的修改是不可操作的，除非測(cè)量參數(shù)已經(jīng)收斂于一個(gè)最大值。相應(yīng)地，通過對(duì)偏振狀態(tài)提供相對(duì)緩慢的修改，使得難以對(duì)優(yōu)化算法的執(zhí)行進(jìn)行干預(yù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，為了檢驗(yàn)參數(shù)p是否具有一個(gè)穩(wěn)定值，該輔助補(bǔ)償器適于將所述測(cè)量參數(shù)所取的各連續(xù)數(shù)值互相進(jìn)行比較。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，若該測(cè)量參數(shù)具有一個(gè)穩(wěn)定值，表示經(jīng)補(bǔ)償?shù)墓庑盘?hào)的質(zhì)量低于一個(gè)參考質(zhì)量，則該輔助補(bǔ)償器適于修改已發(fā)送的光信號(hào)的偏振狀態(tài)。
當(dāng)該測(cè)量參數(shù)已經(jīng)收斂于一個(gè)絕對(duì)的最大值或一個(gè)局部的最大值，能保證最佳的信號(hào)質(zhì)量或者被認(rèn)為足夠的信號(hào)質(zhì)量時(shí)，本實(shí)施例將避免使已發(fā)送的光信號(hào)的偏振狀態(tài)的修改變?yōu)榭刹僮鞯摹?br> 上述參考質(zhì)量基本上對(duì)應(yīng)于用所述光傳輸系統(tǒng)所能獲得的經(jīng)補(bǔ)償?shù)墓庑盘?hào)的最佳質(zhì)量。由于這項(xiàng)特征，若該測(cè)量參數(shù)已經(jīng)收斂于一個(gè)絕對(duì)的最大值，則已發(fā)送的光信號(hào)的偏振狀態(tài)將幾乎沒有機(jī)會(huì)進(jìn)行修改，并且若該測(cè)量參數(shù)已經(jīng)收斂于一個(gè)局部的最大值，則它很有可能被修改。
根據(jù)本發(fā)明的另一項(xiàng)特征，為了優(yōu)化和連續(xù)測(cè)定參考質(zhì)量，該參考質(zhì)量對(duì)應(yīng)于所述測(cè)量參數(shù)的一個(gè)參考數(shù)值，該輔助補(bǔ)償器適于將測(cè)量參數(shù)的穩(wěn)定值跟參考數(shù)值進(jìn)行比較，并根據(jù)該測(cè)量參數(shù)所達(dá)到的最大值和最小值更新該參考數(shù)值。
實(shí)際上，輔助補(bǔ)償器產(chǎn)生一個(gè)光學(xué)部件(例如一個(gè)偏振控制器)的各項(xiàng)控制參數(shù)，上述光部件產(chǎn)生對(duì)已發(fā)送的光信號(hào)的偏振狀態(tài)的相應(yīng)的修改。數(shù)字控制方法通常提供這些控制參數(shù)，因此，其中的變化本來就是不連續(xù)的。根據(jù)本發(fā)明的其他各方面，這些變化中的每一項(xiàng)都有利地導(dǎo)致所述已發(fā)送的光信號(hào)在偏振矢量狀態(tài)的方向上小于10°的修改，并且最好是小于3°的修改。
本發(fā)明還提供了一種光傳輸系統(tǒng)，其中納入了以上定義的補(bǔ)償器。
通過參照諸附圖閱讀本說明書，將使本發(fā)明的其他方面和各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)變得更加明顯。
圖2和3表示兩種偏振擴(kuò)散補(bǔ)償原理，同樣已經(jīng)作了說明。
圖4以圖解方式表示一個(gè)光傳輸系統(tǒng)，其中包括一個(gè)符合現(xiàn)有技術(shù)的補(bǔ)償器，同樣已經(jīng)作了說明。
圖5和6示出偏振度DOP的變化情況，它隨由一個(gè)補(bǔ)償器的偏振控制器所產(chǎn)生的偏振狀態(tài)的變化的角度ε和θ而變化。
圖7以圖解方式表示一個(gè)光傳輸系統(tǒng)，其中包括根據(jù)本發(fā)明的補(bǔ)償器。
圖8表示一份流程圖，說明根據(jù)本發(fā)明的補(bǔ)償器的操作。
如同在圖4中的系統(tǒng)那樣，通過一根光傳輸線LF以及一個(gè)偏振擴(kuò)散補(bǔ)償器CM將發(fā)送終端TX跟接收終端RX連接在一起。為了使說明簡(jiǎn)化，所示的系統(tǒng)僅包括與一條波分復(fù)用(WDM)信道有關(guān)的各部件。
補(bǔ)償器CM被插入到介于傳輸線LF的一端B(稱為接收端)以及接收終端RX之間。因此，補(bǔ)償器CM從接收端B接收被發(fā)送過來的信號(hào)Sr，并將經(jīng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)Sc送往接收終端RX。
根據(jù)本發(fā)明，補(bǔ)償器CM還備有一個(gè)輔助補(bǔ)償器，其中包括一個(gè)第二偏振控制器PC′，它被插入到發(fā)送終端TX以及傳輸線LF的端A(稱為發(fā)送端)之間。因此，偏振控制器PC′從發(fā)送終端TX接收光信號(hào)Seλ，并將已發(fā)送的光信號(hào)Sp送往發(fā)送端A。
第二偏振控制器PC′將偏振狀態(tài)的變量(ε′和θ′)施加到信號(hào)Seλ之上，該變量是由控制單元CU所確定的、并且通過一條控制信道發(fā)送的至少兩個(gè)控制參數(shù)C′的一個(gè)函數(shù)。例如，控制信道可以使用一個(gè)現(xiàn)有的回傳系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一個(gè)第二發(fā)送終端TX′，一根第二傳輸線LF′，以及一個(gè)第二接收終端RX′組成。介于第二接收終端RX′以及第二控制器PC′之間的控制接口IF為第二控制器PC′產(chǎn)生各控制信號(hào)，第二控制器PC′使來自控制單元CU并通過由傳輸線LF′發(fā)送的一個(gè)信號(hào)S(C′)傳送的控制參數(shù)C′具體化。
現(xiàn)在參照?qǐng)D8的流程圖來說明補(bǔ)償器的操作。該流程解了由控制單元CU所實(shí)現(xiàn)的主要操作。
第一操作1以實(shí)時(shí)方式并且以數(shù)字形式對(duì)所選定的參數(shù)p進(jìn)行采樣測(cè)量。根據(jù)參數(shù)p的各連續(xù)測(cè)量值2，優(yōu)化算法3周期性地計(jì)算待分配給第一偏振控制器PC的各控制參數(shù)C的各項(xiàng)數(shù)值，以便優(yōu)化(即，最大化或最小化)參數(shù)p。在每一個(gè)連續(xù)計(jì)算循環(huán)結(jié)束時(shí)，向第一偏振控制器PC送出相應(yīng)的控制信號(hào)(操作4)。
操作1至4是在符合現(xiàn)有技術(shù)的補(bǔ)償器的主要控制環(huán)路中所實(shí)施的操作的一部分，因此不需要進(jìn)行更詳細(xì)的解釋。
根據(jù)本發(fā)明，控制單元CU包括一個(gè)輔助控制環(huán)路，用以實(shí)現(xiàn)下述的補(bǔ)充操作5至8。
使用參數(shù)p的連續(xù)測(cè)量值5，計(jì)算模塊6周期性地檢查該參數(shù)是否已經(jīng)到達(dá)一個(gè)穩(wěn)定值，即，執(zhí)行優(yōu)化算法3是否已經(jīng)使該參數(shù)收斂于一個(gè)最大值或最小值。若是，則測(cè)試模塊7周期性地將先前檢出的穩(wěn)定值跟一個(gè)參考值ref進(jìn)行比較。
例如，當(dāng)剛才述及的最大值或最小值是一個(gè)最大值時(shí)，若穩(wěn)定值小于參考值ref，則操作8為第二偏振控制器PC′產(chǎn)生控制信號(hào)，以修改該控制器的各項(xiàng)控制參數(shù)C′，并且隨后修改被施加到信號(hào)Sp之上的偏振狀態(tài)的變量(ε′和θ′)。例如，此項(xiàng)修改是隨機(jī)的，并且是幅度有限的。
在一個(gè)簡(jiǎn)化的版本中，在不使補(bǔ)償變?yōu)橥耆珶o效的前提下，可以撤消測(cè)試模塊7。
另一方面，若提供了測(cè)試模塊7，則同樣有利的是提供一個(gè)更新模塊9，它被設(shè)計(jì)用來提供測(cè)量參數(shù)p所達(dá)到的最大值或最小值更新參考值ref。相應(yīng)地，即使傳輸條件隨時(shí)間而發(fā)生演變，僅當(dāng)測(cè)量參數(shù)收斂于一個(gè)局部的最大值時(shí)，才能確定已發(fā)送的光信號(hào)的偏振狀態(tài)有待于修改。
上述功能的實(shí)際實(shí)現(xiàn)對(duì)許多變化來說是開放性的，而不會(huì)給傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者帶來任何特殊的問題。實(shí)際上，它們的實(shí)現(xiàn)使用了常規(guī)的微控制器編程技術(shù)。
相應(yīng)地，為了檢查測(cè)量參數(shù)p是否已經(jīng)到達(dá)一個(gè)穩(wěn)定值，對(duì)計(jì)算模塊6進(jìn)行編程，例如，對(duì)該參數(shù)所取的多個(gè)連續(xù)的數(shù)值互相進(jìn)行比較，并且，若介于各連續(xù)數(shù)值之間的差值的平均值低于一個(gè)預(yù)定的閾值，則確認(rèn)已經(jīng)達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值。
在這一點(diǎn)上還要注意，補(bǔ)償?shù)挠行允紫热Q于主控制環(huán)路的整體的響應(yīng)時(shí)間，并且基本上依賴于優(yōu)化算法3的執(zhí)行速度，以及第一偏振控制器PC的響應(yīng)時(shí)間。
主控制環(huán)路的響應(yīng)時(shí)間必須跟實(shí)際上發(fā)生PMD抖動(dòng)率相兼容。如果抖動(dòng)可能導(dǎo)致原先定義的偏振矢量S每秒轉(zhuǎn)動(dòng)高達(dá)50圈，就有可能根據(jù)所需的信號(hào)質(zhì)量，推導(dǎo)出被施加到主控制環(huán)路上的最小響應(yīng)時(shí)間。例如，實(shí)際上需要短于1毫秒的響應(yīng)時(shí)間。
這些約束條件導(dǎo)致為第一偏振控制器PC選擇一種快速的部件，例如一種鈮酸鋰部件就是市場(chǎng)上有現(xiàn)貨供應(yīng)的。另一方面，這些約束條件對(duì)第二偏振控制器PC′所需的性能沒有影響。因此，第二控制器可以從響應(yīng)時(shí)間比第一偏振控制器更長(zhǎng)的價(jià)格較低的部件中進(jìn)行選擇(基于各種液晶，各種光纖填充器)。
同樣，主控制環(huán)路還必須為介于偏振的主狀態(tài)的方向e以及經(jīng)補(bǔ)償信號(hào)Sc的偏振矢量S的方向之間的角度Φ提供足夠的精度(上述方向e是介于已發(fā)送信號(hào)Sp以及經(jīng)補(bǔ)償信號(hào)Sc之間的傳輸線的整體的主偏振狀態(tài)的方向)，以便始終都能使角度Φ低于一個(gè)給定的數(shù)值，使得在信號(hào)質(zhì)量方面達(dá)到所需的改進(jìn)。
通過試驗(yàn)和檢錯(cuò)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)角度一般地應(yīng)當(dāng)小于10°，并且更可取的是小于3°。因此，隨著因第二偏振控制器PC’而導(dǎo)致偏振變化狀態(tài)(ε′和θ′)在操作8中以控制參數(shù)C’的不連續(xù)變化的形式被修改，每一次不連續(xù)的變化都應(yīng)當(dāng)導(dǎo)致角度Φ發(fā)生小于10°的變化，并且更可取的是小于3°的變化。
換句話說，控制參數(shù)C′的每一次不連續(xù)的變化最好是應(yīng)當(dāng)導(dǎo)致已發(fā)送的光信號(hào)Sp的偏振矢量的狀態(tài)的方向作出小于10°的修改，并且更可取的是作出小于3°的修改。
要注意的是，僅當(dāng)測(cè)量參數(shù)p已經(jīng)到達(dá)一個(gè)穩(wěn)定值之后，才能引發(fā)偏振變化狀態(tài)(ε′和θ′)的連續(xù)修改，以便自動(dòng)地保證這些修改是以比主控制環(huán)路的響應(yīng)時(shí)間更慢的節(jié)奏進(jìn)行。這就保證了輔助控制環(huán)路以一種完全受控的方式來干預(yù)主環(huán)路的操作。
權(quán)利要求
1.一種用于光傳輸系統(tǒng)的偏振擴(kuò)散補(bǔ)償器，包括一根光傳輸線，該傳輸線有一個(gè)發(fā)送端，用于接收被發(fā)送的光信號(hào)，以及一個(gè)接收端，用于提供被發(fā)送的光信號(hào)，所述補(bǔ)償器包括-一個(gè)第一偏振控制器，它適于接收所述被發(fā)送的光信號(hào)，-一個(gè)發(fā)生器，用以產(chǎn)生介于兩種正交的偏振模之間的差分群時(shí)延，該發(fā)生器被配置在所述控制器的下游，以提供經(jīng)補(bǔ)償?shù)墓庑盘?hào)，以及-一個(gè)控制單元，用于按照表示所述經(jīng)補(bǔ)償?shù)墓庑盘?hào)的質(zhì)量的一個(gè)測(cè)量參數(shù)來控制所述第一偏振控制器，以便優(yōu)化所述質(zhì)量，該補(bǔ)償器包括一個(gè)輔助補(bǔ)償器，若所述測(cè)量參數(shù)具有一個(gè)穩(wěn)定值，則該輔助補(bǔ)償器適于修改所述已發(fā)送的光信號(hào)的偏振狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)償器，其中，所述輔助補(bǔ)償器適于將所述測(cè)量參數(shù)所取的各連續(xù)數(shù)值互相進(jìn)行比較，并由此檢驗(yàn)所述測(cè)量參數(shù)是否具有一個(gè)穩(wěn)定值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的補(bǔ)償器，其中，若所述測(cè)量參數(shù)具有一個(gè)穩(wěn)定值，表示所述經(jīng)補(bǔ)償?shù)墓庑盘?hào)的質(zhì)量低于一個(gè)參考質(zhì)量，則所述輔助補(bǔ)償器適于修改所述已發(fā)送的光信號(hào)的偏振狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的補(bǔ)償器，其中，所述參考質(zhì)量基本上對(duì)應(yīng)于用所述光傳輸系統(tǒng)所能獲得的所述經(jīng)補(bǔ)償?shù)墓庑盘?hào)的最佳質(zhì)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的補(bǔ)償器，其中，所述參考質(zhì)量對(duì)應(yīng)于所述測(cè)量參數(shù)的一個(gè)參考值，并且所述輔助補(bǔ)償器適于將所述測(cè)量參數(shù)的所述穩(wěn)定值與所述參考值進(jìn)行比較，并根據(jù)所述測(cè)量參數(shù)所達(dá)到的最大值和最小值更新所述參考值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任何一項(xiàng)所述的補(bǔ)償器，其中，所述輔助補(bǔ)償器包括位于所述光傳輸線的上游一端的一個(gè)第二偏振控制器，以便將所述被發(fā)送的光信號(hào)送往所述發(fā)送端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的補(bǔ)償器，其中，所述第二偏振控制器的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)于所述第一偏振控制器的響應(yīng)時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任何一項(xiàng)所述的補(bǔ)償器，其中，所述已發(fā)送的光信號(hào)的所述偏振狀態(tài)的所述修改是各項(xiàng)控制參數(shù)的變化的結(jié)果，并且所述變化是不連續(xù)的，使得每一次所述變化都導(dǎo)致所述已發(fā)送的光信號(hào)在偏振矢量狀態(tài)的方向上小于10°的修改。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的補(bǔ)償器，其中，每一次所述變化都導(dǎo)致所述已發(fā)送的光信號(hào)在偏振矢量狀態(tài)的方向上小于3°的修改。
10.一種光傳輸系統(tǒng)，其中包含如權(quán)利要求1至9中任何一項(xiàng)所述的補(bǔ)償器。
全文摘要
用于補(bǔ)償當(dāng)通過一根光傳輸線來傳輸光信號(hào)時(shí)光信號(hào)所受到的偏振擴(kuò)散的一種裝置，其中包括一個(gè)偏振控制器。它在兩個(gè)正交的偏振模之間產(chǎn)生一個(gè)差分時(shí)間延遲，并且這樣來控制該偏振控制器，使得它將傳輸線發(fā)送過來的信號(hào)轉(zhuǎn)換為經(jīng)補(bǔ)償?shù)墓庑盘?hào)。若經(jīng)補(bǔ)償?shù)墓庑盘?hào)的質(zhì)量低于參考質(zhì)量，則該裝置就修改光信號(hào)的偏振狀態(tài)。其應(yīng)用包括經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)光纖的長(zhǎng)距離光傳輸。
文檔編號(hào)H04B10/2507GK1407742SQ0213026
公開日2003年4月2日 申請(qǐng)日期2002年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月27日
發(fā)明者斯戴芬尼·蘭尼, 瓊-皮埃爾·哈梅德, 丹尼斯·彭尼克斯 申請(qǐng)人:阿爾卡塔爾公司