專利名稱：偏振模色散補(bǔ)償方法及其補(bǔ)償器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種偏振模色散補(bǔ)償方法及其補(bǔ)償器，特別涉及一種光通信系統(tǒng)中具有一階及二階偏振模色散補(bǔ)償功能的偏振模色散補(bǔ)償方法及其補(bǔ)償器。
背景技術(shù)：
PMD(polarization mode dispersion，偏振模色散)是指在單模光纖中傳輸?shù)膬蓚€(gè)相互正交的偏振模式LP01X和LP01Y，在光纖中經(jīng)過(guò)一定距離的傳輸后的到達(dá)時(shí)間差。PMD的量度單位為Ps。在理想情況下，在光纖準(zhǔn)直、橫截面為標(biāo)準(zhǔn)的圓形，折射率分布處處均勻?qū)ΨQ且各向同性的理想情況下，LP01X和LP01Y的傳輸常數(shù)βx和βy相等，兩個(gè)偏振模式是完全二度兼并的(傳播常數(shù)相同)，在傳輸過(guò)程中互不影響。
但是，在實(shí)際情況下，在光纖的生產(chǎn)、成纜、敷設(shè)，以及其周圍環(huán)境改變等過(guò)程中，都會(huì)不可避免的使光纖的折射率沿不同的方向產(chǎn)生不同的變化，即呈現(xiàn)雙折射效應(yīng)。圖1是偏振模色散的形成圖，從圖1可以看出，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的傳輸，在傳輸方向上由于LP01X和LP01Y的傳輸常數(shù)βx和βy不一樣而產(chǎn)生一定的PMD。另外，當(dāng)光信號(hào)通過(guò)一些光通信器件如隔離器、耦合器、濾波器時(shí)，由于器件結(jié)構(gòu)和材料本身的不完整性，也能導(dǎo)致雙折射。而這種雙折射效應(yīng)會(huì)直接導(dǎo)致兩正交的偏振模式具有不同的相速和群速，從而失去了兼并，產(chǎn)生PMD。
雙折射是產(chǎn)生偏振模色散的根源。雙折射包括固有雙折射和感生雙折射，其中，固有雙折射主要是指在光纖的制造過(guò)程中由材料和制造工藝等方面引起的雙折射，感生雙折射是指由外力通過(guò)光纖介質(zhì)的光彈效應(yīng)引起的雙折射，與前者相比，感生雙折射更加具有隨機(jī)性的特征。
綜合考慮固有雙折射(其中包括幾何雙折射、應(yīng)力雙折射)和感生雙折射(其中包括彎曲、側(cè)向力、旋扭外加電場(chǎng)和外加磁場(chǎng))，忽略它們之間的干擾，認(rèn)為它們是不相關(guān)的，則總的雙折射可以表示為Δβ＝ΔβG+Δβs+ΔβbF+Δβf+Δβc+ΔβE+Δβh-----(1)在沒(méi)有模式耦合的情況下，相應(yīng)的單位長(zhǎng)度上的PMD可以簡(jiǎn)單的表示為 而當(dāng)兩個(gè)偏振模式之間的傳播速度差非常小時(shí)，外部的影響很容易使兩個(gè)偏振模式之間發(fā)生能量交換，即產(chǎn)生模式耦合。一般來(lái)說(shuō)外部影響具有隨機(jī)性，因此，這種模式耦合也就具有隨機(jī)性的特點(diǎn)，它對(duì)PMD的性能有很重要的影響作用。
PMD與光纖的平均總雙折射Δτ及平均偏振模耦合長(zhǎng)度h有如下關(guān)系 上式中，1為光纖的長(zhǎng)度。
當(dāng)1＜＜h，兩個(gè)偏振模之間的耦合可以忽略，則 在時(shí)域，PMD效應(yīng)體現(xiàn)為分別沿快、慢軸傳輸?shù)墓饷}沖分量之間的時(shí)延差，這一時(shí)延差使得光經(jīng)過(guò)一段傳輸后，總的光脈沖將展寬，從而限制了光通信系統(tǒng)的傳輸速率。對(duì)于短光纖而言，PMD的值隨著傳輸長(zhǎng)度線性增加，單位為ps/km1/2。
當(dāng)1＞＞h時(shí)，(3)式右邊括號(hào)內(nèi)的值約為2l/h，有 當(dāng)光脈沖沿長(zhǎng)光纖傳輸時(shí)，由于外部因素的變化，如溫度的變化等，會(huì)引發(fā)模式耦合，即快、慢模式之間的能量交換。由于外界變化的隨機(jī)性，模式耦合也是隨機(jī)發(fā)生的。從上式中我們可以看出，對(duì)于長(zhǎng)光纖，PMD是隨著傳輸長(zhǎng)度的平方根值增長(zhǎng)的。單位為 模式耦合不僅僅簡(jiǎn)單地決定了PMD與光纖長(zhǎng)度的關(guān)系，而且也是PMD對(duì)溫度、振動(dòng)、光源波長(zhǎng)的輕微抖動(dòng)等因素都很敏感的原因。在同等條件下，較強(qiáng)的模式耦合對(duì)應(yīng)著較小的偏振模色散。如C.D.Poole在1991年的實(shí)驗(yàn)中證明了PMD對(duì)溫度變化的敏感度，不僅PMD的值隨著溫度的變化而變化，同時(shí)它的變化速率也依賴于溫度變化的速度。溫度恒定時(shí)，PMD幾乎沒(méi)有什么明顯的變化，當(dāng)溫度快速增加時(shí)，PMD的波動(dòng)也顯著增加。
PMD在數(shù)字系統(tǒng)中引起脈沖展寬，導(dǎo)致誤碼率增高，限制系統(tǒng)的帶寬；在模擬系統(tǒng)中引起信號(hào)失真，限制信道數(shù)量。直到幾年以前，在數(shù)字和模擬系統(tǒng)中，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸率較低和距離相對(duì)較短時(shí)，PMD對(duì)單模光纖系統(tǒng)的影響微不足道。隨著對(duì)帶寬需求的增長(zhǎng)，特別是在10Gb/s、40Gb/s及更高速率的系統(tǒng)中，PMD開始成為限制系統(tǒng)性能的重要因素。因?yàn)樗鼤?huì)引起過(guò)大的脈沖展寬或造成過(guò)低的信噪比(Signalto noise ratio，SNR)。
由PMD限制的系統(tǒng)最大傳輸距離，即ITU-T建議的以1dB功率代價(jià)為參考的最大傳輸距離，從理論上可由下面公式得出

根據(jù)上式，可將PMD限制的最大傳輸距離列于下表，該表給出了傳輸距離對(duì)PMD和比特率的關(guān)系

由于PMD的統(tǒng)計(jì)特性，單根光纖(或成纜后的光纖)的PMD指標(biāo)不適于作為系統(tǒng)容量的指標(biāo)。反之，鏈路值(即相連的光纖段)經(jīng)常被使用。由于每根光纖段是隨機(jī)量，因而鏈路值也是一個(gè)隨機(jī)量，由于平均效應(yīng)它具有更小的方差。PMD鏈路值由下面的公式表述XM=ΣXi2LiΣLi]]>(I＝1、2...M) -------(6)其中，是串連光纖鏈路的PMD值，Xi是單根光纖的PMD，Li是串連光線段的長(zhǎng)度，M是串連光纖的數(shù)目。PMD的鏈路值更準(zhǔn)確更有效的反映了系統(tǒng)PMD值，而且能夠充分利用光纖的真正潛力。
通過(guò)傳輸光纖傳播光信號(hào)經(jīng)受的偏振模色散效應(yīng)，是利用接收處的時(shí)延補(bǔ)償器或者雙折射補(bǔ)償器得到補(bǔ)償，其中補(bǔ)償器自動(dòng)和自適應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)微分時(shí)間延遲量，大致等于光信號(hào)經(jīng)受的微分時(shí)間延遲，基本上抵消了不希望有的延遲。例如，參考圖2，從圖2可以看出，當(dāng)一路光信號(hào)通過(guò)光纖經(jīng)過(guò)一定距離的傳輸之后，光脈沖的兩個(gè)偏振主態(tài)(Principal State of Polarization，PSP)產(chǎn)生了10ps的延遲，即其中一個(gè)偏振主態(tài)超前另外一個(gè)偏振主態(tài)，為了設(shè)法抵消這個(gè)延遲量，我們需要使走得快的一個(gè)偏振主態(tài)通過(guò)PMD補(bǔ)償器以后產(chǎn)生10ps的延遲，而另一個(gè)偏振主態(tài)不延遲，然后又使兩個(gè)偏振態(tài)耦合在一起，這樣抵消了兩個(gè)偏振主態(tài)之間的時(shí)延，最終達(dá)到補(bǔ)償PMD的作用。
目前已經(jīng)公開的美國(guó)專利98119194公開了利用保偏光纖作延時(shí)補(bǔ)償器和用可變時(shí)延線做補(bǔ)償器兩種方案。圖3是用可變延時(shí)線作PMD補(bǔ)償器的PMD補(bǔ)償系統(tǒng)原理圖，圖4是偏振控制器加保偏光纖作PMD補(bǔ)償器的PMD補(bǔ)償系統(tǒng)原理圖。從兩個(gè)不同的方案可以看出，無(wú)論是哪一種方案，整個(gè)PMD補(bǔ)償系統(tǒng)一般都包括四個(gè)主要部分，一是偏振控制器，用于主軸的對(duì)準(zhǔn)；二是PMD補(bǔ)償器，用于抵消系統(tǒng)產(chǎn)生的PMD量；三是PMD檢測(cè)器，用于測(cè)試PMD值的大小，生成監(jiān)測(cè)信號(hào)；四是反饋控制器，用于反饋信號(hào)大小的生成和對(duì)偏振控制器或可變時(shí)延線的控制。從圖2和圖3給出的PMD補(bǔ)償系統(tǒng)原理圖中可以看出，兩個(gè)系統(tǒng)的不同之處是采用了不同的PMD補(bǔ)償器(偏振模間可變延遲單元)。
從上述兩個(gè)補(bǔ)償系統(tǒng)可以看出，圖3所述技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)是需要控制的參量較少(偏振控制器三個(gè)參量，可變時(shí)延線一個(gè)參量)，所以算法簡(jiǎn)單，比較容易實(shí)現(xiàn)，但缺點(diǎn)是反饋速度較慢，主要是在可變時(shí)延線中是通過(guò)透鏡的水平移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)一路的時(shí)延，所以反應(yīng)速率受到一定的限制，而且對(duì)透鏡與光纖之間的準(zhǔn)直要求很高，否則將會(huì)產(chǎn)生較大的衰減。
圖4所示技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，反應(yīng)速率高，但缺點(diǎn)是運(yùn)算復(fù)雜(兩個(gè)偏振控制器共六個(gè)參量)，軟件設(shè)計(jì)成本高，而且算法的復(fù)雜度很可能犧牲部分硬件的響應(yīng)速率。同時(shí)補(bǔ)償?shù)膭?dòng)態(tài)范圍也收到一定的限制。
由此可知，在光纖通信系統(tǒng)中，隨著單信道傳輸速率的提高和模擬信號(hào)傳輸帶寬的增加，除了色散、非線性等限制因素以外，原來(lái)不太被關(guān)注的偏振模色散(Polarization Mode Dispersion，PMD)問(wèn)題近來(lái)變得十分突出，特別是對(duì)于40Gbit/s以上的傳輸系統(tǒng)的長(zhǎng)距離傳輸，PMD被認(rèn)為是最終的限制因素。偏振模色散在數(shù)字通信系統(tǒng)中將造成脈沖展寬，增加誤碼率；在模擬通信系統(tǒng)中將產(chǎn)生高階畸變效應(yīng)，使信號(hào)失真變形。由此，需要提供一種補(bǔ)償系統(tǒng)，用于補(bǔ)償高速光通信系統(tǒng)中的偏振模色散。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種PMD補(bǔ)償方法，利用該方法可以實(shí)現(xiàn)PMD補(bǔ)償，且反應(yīng)速度快，算法簡(jiǎn)單。
本發(fā)明的另一目的是提供一種PMD補(bǔ)償器，根據(jù)偏振分束器及啁啾光纖光柵進(jìn)行偏振模色散補(bǔ)償，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，我們提供一種偏振模色散補(bǔ)償方法，其包括如下步驟1)調(diào)整入射光的偏振態(tài)，將輸入光的兩個(gè)偏振主態(tài)分成兩個(gè)相互垂直的正交偏振分量；2)分出一路正交偏振分量并輸出，然后對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，并輸出檢測(cè)信號(hào)；3)根據(jù)檢測(cè)信號(hào)生成控制信號(hào)，用于調(diào)整步驟1中的入射光的偏振態(tài)，以實(shí)現(xiàn)輸出的另一輸出正交偏振分量的光功率高于一個(gè)門限值；4)輸出另一正交偏振分量。
所述的偏振模色散補(bǔ)償方法，進(jìn)一步包括如下步驟1)接收輸出的另一個(gè)正交偏振分量；2)根據(jù)所述正交偏振分量的頻率在不同的位置反射光信號(hào)，然后輸出所述光信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，我們提供一種偏振模色散補(bǔ)償器，包括偏振控制器，檢測(cè)器和控制器，所述偏振控制器接收入射光，對(duì)其偏振態(tài)進(jìn)行調(diào)整，并輸出光信號(hào)，其中所述偏振模色散補(bǔ)償器還包括，偏振分束器，它直接接收來(lái)自偏振控制器的光信號(hào)，將該輸入光的兩個(gè)相互垂直的偏振主態(tài)分開，然后分別輸出兩個(gè)正交偏振分量；其中所述檢測(cè)器接收來(lái)自偏振分束器一個(gè)輸出端的一個(gè)正交偏振分量，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，并輸出檢測(cè)信號(hào)；所述控制器根據(jù)檢測(cè)信號(hào)生成一控制信號(hào)，用于對(duì)偏振控制器進(jìn)行控制。
所述的偏振模色散補(bǔ)償器，其中所述偏振模色散補(bǔ)償器還包括環(huán)行器，至少具有三個(gè)端口，從第一個(gè)端口接收偏振分束器輸出的一個(gè)正交偏振分量，并傳輸?shù)降诙€(gè)端口；光纖光柵，從環(huán)行器的第二個(gè)端口接收所述正交偏振分量，根據(jù)所述正交偏振分量的頻率在不同的位置反射光信號(hào)，并從環(huán)行器的第三個(gè)端口輸出光信號(hào)，以補(bǔ)償二階偏振模色散。
與先有技術(shù)相比，本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是，第一，去掉了“時(shí)延補(bǔ)償器”單元，大大降低了PMD補(bǔ)償器的硬件成本；第二，監(jiān)測(cè)信號(hào)容易獲得，反饋控制信號(hào)路數(shù)大大減少，降低了軟件算法成本；第三，由于直接采取偏振分束而獲取一個(gè)偏振主態(tài)的PMD補(bǔ)償方法，理論上對(duì)一階PMD的補(bǔ)償范圍可以達(dá)到所需要的任何值，即PMD補(bǔ)償?shù)膭?dòng)態(tài)范圍非常大；第四，對(duì)部分二階PMD(偏振相關(guān)色散)進(jìn)行了有效補(bǔ)償。


圖1是偏振模色散的形成圖；圖2是PMD補(bǔ)償過(guò)程示意圖；圖3是用可變延時(shí)線作PMD補(bǔ)償器的PMD補(bǔ)償系統(tǒng)原理圖；圖4是偏振控制器加保偏光纖作PMD補(bǔ)償器的PMD補(bǔ)償系統(tǒng)原理圖；圖5是本發(fā)明的PMD補(bǔ)償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖6是二階PMD的表現(xiàn)形式示意圖；圖7是偏振相關(guān)色散補(bǔ)償示意圖；圖8是本發(fā)明的PMD補(bǔ)償器應(yīng)用于光通信系統(tǒng)中的示意圖；圖9是本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證原理圖；圖10是有PMD補(bǔ)償和無(wú)PMD補(bǔ)償時(shí)Q參數(shù)與PMD大小的關(guān)系曲線圖。
具體實(shí)施例方式
首先參見(jiàn)圖5，從圖5可以看出，本發(fā)明包括以下幾個(gè)部分偏振控制器(PC，polarization controler)；偏振分束器(PBS，polarization beamsplitter)；三端口光環(huán)路器(Optical circulator)；用于色散補(bǔ)償?shù)倪惫饫w光柵(即chirp FBG)；光功率探測(cè)器(OPM，optical power meter)和中央控制單元(Centre Control Unit)。
本發(fā)明的工作原理與其它國(guó)外專利有所不同。在前面的論述中，我們可以發(fā)現(xiàn)在其他專利所描述的PMD補(bǔ)償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，都會(huì)有一個(gè)補(bǔ)償器(時(shí)延器)，這個(gè)單元的主要目的就是產(chǎn)生一個(gè)附加的大小相等、符號(hào)相反的時(shí)延差-Δτc來(lái)補(bǔ)償光信號(hào)經(jīng)過(guò)光纖傳輸后在兩個(gè)偏振主態(tài)(PSP)上產(chǎn)生的時(shí)延差-Δτf，最終使Δτf--Δτc＝0，即補(bǔ)償了系統(tǒng)中的PMD影響。但是，在沒(méi)有補(bǔ)償器的情況下我們也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)PMD的補(bǔ)償。偏振主態(tài)(PSP)理論認(rèn)為，在單模光纖傳輸中，光波的基模中存在兩個(gè)相互垂直的偏振態(tài)，理想光纖的幾何尺寸是均勻的，且沒(méi)有其它應(yīng)力，因而光波的這兩個(gè)相互垂直的偏振態(tài)以完全相同的速度傳播，在光纖的另一端沒(méi)有任何延遲，然而在實(shí)際的光纖中，由于光纖本身的缺陷和應(yīng)力，使得兩個(gè)偏振主態(tài)以不同的速度傳播，因而到達(dá)光纖另一端的時(shí)間也不相同，這個(gè)時(shí)延差就是我們所說(shuō)的PMD。我們注意到，PMD是指存在于兩個(gè)偏振主態(tài)之間的時(shí)延差，而就每一個(gè)偏振主態(tài)分量本身來(lái)說(shuō)，其信號(hào)的波形是基本保持不變的(在不考慮高階PMD的情況下)，而且在通常情況下，每個(gè)偏振主態(tài)所帶的能量都大約為總能量的一半?；谝陨峡紤]，我們就可以采取另外一種舍棄一個(gè)偏振主態(tài)而只接收另一個(gè)偏振主態(tài)信號(hào)的方法達(dá)到消除或“補(bǔ)償”PMD影響的方法。為了克服可能出現(xiàn)的在兩個(gè)偏振主態(tài)上的能量分布比例懸殊的情況，我們可以利用要舍棄的一個(gè)偏振主態(tài)的信號(hào)做監(jiān)測(cè)信號(hào)，來(lái)調(diào)整輸入端的偏振態(tài)，以實(shí)現(xiàn)使待接收的一路偏振態(tài)的信號(hào)強(qiáng)度維持在較強(qiáng)的水平。
以上我們只談到了一階PMD的情況，當(dāng)考慮到二階PMD時(shí)，我們需要在系統(tǒng)中加入其他的器件以減小二階PMD的影響。二階PMD的表現(xiàn)形式如圖6所示。從圖中我們可以看出，一階PMD主要表現(xiàn)為兩個(gè)偏振主態(tài)之間時(shí)延差，而二階PMD則主要表現(xiàn)為每個(gè)偏振主態(tài)本身的展寬，這種展寬體現(xiàn)出了PMD的波長(zhǎng)(頻率)依賴性，類似于色散現(xiàn)象，我們稱之為偏振相關(guān)色散(Polarization-dependent chromatic dispersion，PCD)。一階PMD和二階PMD在Stokes space的描述矢量分別為 和 ，其中，Ω→=Δτq→;---(7)]]>Ω→ω=Δτωq→+Δτq→ω---(8)]]>從(8)式中我們可以看出，二階PMD與頻率的相關(guān)性還表現(xiàn)在偏振主軸的方向隨頻率的變化。所以，要實(shí)現(xiàn)對(duì)二階PMD的完全補(bǔ)償是比較復(fù)雜和困難的，本發(fā)明對(duì)二階PMD的補(bǔ)償也只是部分補(bǔ)償。
本發(fā)明對(duì)一階和二階PMD補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)過(guò)程是這樣的，請(qǐng)參考圖5，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)傳輸后的光信號(hào)從輸入端口1輸入，然后通過(guò)偏振控制器(PC)對(duì)其偏振態(tài)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的目的是使得輸入到偏振分束器(PBS)的信號(hào)在其輸出的兩臂4和5上有一定的功率分配比，PBS的作用就是將輸入光的兩個(gè)偏振主態(tài)分開，經(jīng)過(guò)PBS的兩路相互垂直的偏振主態(tài)信號(hào)，一路從4通過(guò)6進(jìn)入光環(huán)型器的輸入端，一路直接進(jìn)入光功率檢測(cè)器(Optical power Meter，OPM)，光功率檢測(cè)器將檢測(cè)到的光功率作為監(jiān)測(cè)信號(hào)送到控制單元生成控制信號(hào)，來(lái)控制偏振控制器，其目的就是我們前面所說(shuō)的，使偏振控制器改變輸入光信號(hào)的偏振態(tài)，以實(shí)現(xiàn)從端口4輸出的光功率高于一個(gè)門限值，比如輸入信號(hào)功率的一半。這樣，從端口4輸出的一路偏振信號(hào)實(shí)際上已經(jīng)“補(bǔ)償”了一階PMD，環(huán)行器和光纖光柵的目的就是實(shí)施對(duì)二階PMD的補(bǔ)償，從環(huán)行器的輸入端6輸入的偏振信號(hào)，經(jīng)過(guò)7端口到光纖光柵，然后通過(guò)光纖光柵對(duì)不同頻率的光分量的反射位置不同實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率相關(guān)的二階PMD的補(bǔ)償，具體的偏振相關(guān)色散補(bǔ)償示意圖參考圖7，從圖7可以看出，所述光線從啁啾光纖光柵輸入，其不同的波長(zhǎng)信號(hào)從不同的光柵位置輸出，由于路程不同，所以其輸出的信號(hào)的相位也各不相同。最后光線從端口8輸出。也就是說(shuō)，從輸入端1輸入的帶有PMD的信號(hào)在從輸出端8輸出時(shí)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一階PMD的補(bǔ)償和部分的二階PMD的補(bǔ)償。
如上所述，我們可以采用如下方法來(lái)進(jìn)行偏振模色散補(bǔ)償，其包括如下步驟1)調(diào)整入射光的偏振態(tài)，將輸入光的兩個(gè)偏振主態(tài)分成兩個(gè)相互垂直的正交偏振分量；2)分出一路正交偏振分量5并輸出，然后對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，并輸出檢測(cè)信號(hào)(9)；3)根據(jù)檢測(cè)信號(hào)9生成控制信號(hào)，用于調(diào)整步驟1中的入射光的偏振態(tài)，以實(shí)現(xiàn)輸出的另一輸出正交偏振分量4的光功率高于一個(gè)門限值；4)輸出另一正交偏振分量4。
在進(jìn)行了一階PMD補(bǔ)償后，我們還可以采用下列方法來(lái)進(jìn)行所述二階偏振模色散補(bǔ)償，其包括如下步驟1)接收輸出的另一個(gè)正交偏振分量4；2)根據(jù)所述正交偏振分量的頻率在不同的位置反射光信號(hào)，然后輸出所述光信號(hào)。
本發(fā)明在光傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用如圖8所示，當(dāng)光信號(hào)經(jīng)過(guò)一定距離的光纖傳輸之后，產(chǎn)生了偏振模色散(PMD)，在光接收機(jī)的前端我們加上了PMD補(bǔ)償器，以消除PMD產(chǎn)生的脈沖展寬以及變形等影響，最終降低光接收機(jī)的信號(hào)接收誤碼率，提高整個(gè)光傳輸系統(tǒng)的性能。
本發(fā)明已經(jīng)經(jīng)過(guò)了相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)原理圖和測(cè)試結(jié)果分別如圖9和圖10所示，其中，ATT為可調(diào)協(xié)衰減器，CSA8000為眼圖分析儀。我們采取的是手動(dòng)調(diào)節(jié)偏振控制器并同時(shí)觀察光功率的變化和眼圖的變化情況來(lái)確定達(dá)到最佳補(bǔ)償點(diǎn)的。在實(shí)驗(yàn)中，我們用到的單模光纖具有很大的PMD值，從10圖可以看出，其橫坐標(biāo)為平均DGD的值，縱坐標(biāo)為Q值，有PMD補(bǔ)償器和無(wú)PMD補(bǔ)償器的Q值是不同的，具有PMD補(bǔ)償器的接收光信號(hào)，其PMD的值要小得多。
在圖10中還可以看出，Q值的最大值可達(dá)到平均值的三倍，即本發(fā)明的適時(shí)補(bǔ)償范圍可以達(dá)到180ps，與國(guó)外的報(bào)道相比，還要略大一些。
本發(fā)明的描述，詳細(xì)說(shuō)明和以上提到的附圖并不是用來(lái)限制本發(fā)明的。對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在本發(fā)明的教導(dǎo)下可以進(jìn)行各種相應(yīng)的修改而不會(huì)超出本發(fā)明的精神和范圍，但是這種變化應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求及其等效范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種偏振模色散補(bǔ)償方法，其特征在于包括如下步驟1)調(diào)整入射光的偏振態(tài)，將輸入光的兩個(gè)偏振主態(tài)分成兩個(gè)相互垂直的正交偏振分量；2)分出一路正交偏振分量(5)并輸出，然后對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，并輸出檢測(cè)信號(hào)(9)；3)根據(jù)檢測(cè)信號(hào)(9)生成控制信號(hào)，用于調(diào)整步驟1中的入射光的偏振態(tài)，以實(shí)現(xiàn)輸出的另一輸出正交偏振分量(4)的光功率高于一個(gè)門限值；4)輸出另一正交偏振分量(4)。
2.如權(quán)利要求1所述的偏振模色散補(bǔ)償方法，其特征在于進(jìn)一步包括如下步驟1)接收輸出的另一個(gè)正交偏振分量(4)；2)根據(jù)所述正交偏振分量的頻率在不同的位置反射光信號(hào)，然后輸出所述光信號(hào)。
3.一種偏振模色散補(bǔ)償器，包括偏振控制器，檢測(cè)器和控制器，所述偏振控制器接收入射光(1)，對(duì)其偏振態(tài)進(jìn)行調(diào)整，并輸出光信號(hào)(2)，其特征在于所述偏振模色散補(bǔ)償器還包括，偏振分束器，它直接接收來(lái)自偏振控制器的光信號(hào)(3)，將該輸入光的兩個(gè)相互垂直的偏振主態(tài)分開，然后分別輸出兩個(gè)正交偏振分量(4，5)；其中所述檢測(cè)器接收來(lái)自偏振分束器一個(gè)輸出端的一個(gè)正交偏振分量(5)，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，并輸出檢測(cè)信號(hào)(9)；所述控制器根據(jù)檢測(cè)信號(hào)生成一控制信號(hào)(10)，用于對(duì)偏振控制器進(jìn)行控制。
4.如權(quán)利要求3所述的偏振模色散補(bǔ)償器，其特征在于所述偏振模色散補(bǔ)償器還包括環(huán)行器，至少具有三個(gè)端口，從第一個(gè)端口(6)接收偏振分束器輸出的一個(gè)正交偏振分量(4)，并傳輸?shù)降诙€(gè)端口(7)；光纖光柵，從環(huán)行器的第二個(gè)端口(7)接收所述正交偏振分量，根據(jù)所述正交偏振分量的頻率在不同的位置反射光信號(hào)，并從環(huán)行器的第三個(gè)端口(8)輸出光信號(hào)，以補(bǔ)償二階偏振模色散。
5.如權(quán)利要求3或4所述的偏振模色散補(bǔ)償器，其特征在于所述檢測(cè)器是光功率探測(cè)器，接收來(lái)自偏振分束器的一個(gè)輸出端的正交偏振分量，并將檢測(cè)到的光功率信號(hào)輸出。
6.如權(quán)利要求3或4所述的偏振模色散補(bǔ)償器，其特征在于所述控制器是一中央控制單元，接收檢測(cè)器輸出的光功率信號(hào)，產(chǎn)生一控制信號(hào)，用于控制偏振控制器以改變輸入信號(hào)的偏振態(tài)。
7.如權(quán)利要求3或4所述的偏振模色散補(bǔ)償器，其特征在于所述偏振控制器以一定的功率比將兩個(gè)正交偏振分量從偏振分束器的兩個(gè)輸出端分別輸出，并使輸入到環(huán)行器的功率高于一個(gè)門限值。
8.如權(quán)利要求4所述的偏振模色散補(bǔ)償器，其特征在于所述光纖光柵是一個(gè)啁啾光纖光柵。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種偏振模色散補(bǔ)償方法及補(bǔ)償器，用于解決光通信系統(tǒng)中的偏振模色散補(bǔ)償。所述偏振模色散補(bǔ)償器包括偏振控制器，檢測(cè)器和控制器，所述偏振控制器接收入射光，對(duì)其偏振態(tài)進(jìn)行調(diào)整，并輸出光信號(hào)，其中所述偏振模色散補(bǔ)償器還包括，偏振分束器，它直接接收來(lái)自偏振控制器的光信號(hào)，將該輸入光的兩個(gè)相互垂直的偏振主態(tài)分開，然后分別輸出兩個(gè)正交偏振分量；其中所述檢測(cè)器接收來(lái)自偏振分束器一個(gè)輸出端的一個(gè)正交偏振分量，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，并輸出檢測(cè)信號(hào)；所述控制器根據(jù)檢測(cè)信號(hào)生成一控制信號(hào)，用于對(duì)偏振控制器進(jìn)行控制。由于沒(méi)有延時(shí)電路從而大大降低了PMD補(bǔ)償器的硬件成本，使監(jiān)測(cè)信號(hào)容易獲得，反饋控制信號(hào)路數(shù)大大減少。
文檔編號(hào)G02B6/27GK1482480SQ0214231
公開日2004年3月17日 申請(qǐng)日期2002年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月13日
發(fā)明者劉仲恒, 張德江 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司