DE69633816T2

DE69633816T2 - Synchrone Polarisations- und Phasenmodulation mit einer periodischen Wellenform mit harmonischen Oberschwingungen zur Leistungsverbesserung von optischen Übertragungssystemen

Info

Publication number: DE69633816T2
Application number: DE69633816T
Authority: DE
Inventors: Neal S. Lincroft Bergano
Original assignee: Tyco Telecommunication US Inc
Current assignee: SubCom LLC
Priority date: 1995-12-29
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2016-12-21
Also published as: JPH09197354A; EP0782282A3; EP0782282A2; CA2193754C; TW315551B; AU725807B2; KR970056081A; KR100221265B1; US6310709B1; MX9606712A; DE69633816D1; JP4031076B2; CA2193754A1; AU7650196A; EP0782282B1

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft die optische Übertragung von Informationen und, genauer gesagt, die synchrone Polarisations- und Phasenmodulation unter Verwendung einer periodischen Wellenform mit komplexen Harmonischen für eine verbesserte Wirkungsweise von optischen Übertragungssystemen.
Hintergrund der Erfindung
Sehr lange optische Faserübertragungswege, beispielsweise solche, wie sie bei Lichtwellenübertragungssystemen unter dem Meer oder transkontinentalen terrestrischen Lichtwellenübertragungssystemen verwendet werden, bei denen optische Verstärker-Wiederholer zum Einsatz kommen, leiden an einer verschlechterten Wirkungsweise aufgrund von einer Menge von Verschlechterungen, die sich längs des Weges der optischen Faser, welche der Übertragungsweg enthält, akkumulieren. Typischerweise variieren die Verschlechterungen zeitabhängig und verursachen eine zufällige Fluktuation des Signal-/Rauschverhältnisses des empfangenen Signales. Diese Verschlechterungen können aus akkumulierten Rauscheffekten entstehen, die beispielsweise durch ein Polarisations-Lochausbrennen („PHB") in der erbiumdotierten Faser verursacht werden, die in den optischen Verstärkern verwendet wird, und durch Wellenformverzerrungen verursacht werden, die ihre Ursache in einer chromatischen Dispersion und optischen Nichtlinearitäten über den Übertragungsweg hin haben. Ein Zerlegen des Polarisierungszustandes des abgeschickten optischen Signales zur Depolarisierung des optischen Trägers kann das empfangene Signal-/Rauschverhältnis durch Reduzieren des PHB-Effektes (polarization hole-burning) verbessern. In dem US-Patent 5 526 162 ist eine Anordnung offenbart, bei der die Polarisationszerlegungsfrequenz als die Taktfrequenz gewählt wird, welche die Bitrate des Senders definiert. Eine solche Technologie kann eine bessere Ausnützung der optischen Bandbreite in Multiplexsystemen mit Wellenlän genaufteilung (WDM) bewirken. Diese bitsynchrone Polarisationszerlegung stellt auch einen besonders vorteilhaften Kompromiß zwischen den zwei Bereichen einer langsamen und schnellen Zerhackung oder Aufteilung dar. Zusätzlich zu der synchronen Polarisationsaufteilung kann eine überlagerte Phasenmodulation (PM) die Blickweite der empfangenen Datenmuster dramatisch erhöhen. Die Erhöhung der Blickweite resultiert aus der Umsetzung der Phasenmodulation in die bitsynchrone Ampitudenmodulation (AM) durch Dispersion und nichtlineare Effekte in der Faser.
Das US-Patent 5 473 458 offenbart eine Einrichtung zur Modulation eines optischen Signales, auf welches Daten mit vorbestimmter Frequenz aufmoduliert sind. Das optische, datenmodulierte Signal wird mit einer Frequenz phasenmoduliert, welche identisch mit der Frequenz der Datenmodulation ist.
Das US-Patent 4 965 857 beschreibt die Modulation eines datenmodulierten optischen Signales durch Modulation seiner Polarisation. Auch in diesem Fall ist die Frequenz der Datenmodulation des optischen Signales identisch mit der Frequenz der Polarisationsmodulation des datenmodulierten optischen Signales.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung bzw. ein Verfahren zur verbesserten Modulation eines datenmodulierten optischen Signales zu schaffen, insbesondere mit der Zielrichtung einer Optimierung des Signal-/Rauschverhältnisses.
Dieses Ziel wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Einrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 oder Anspruch 17 und durch ein Verfahren mit den Schritten nach Anspruch 10 erreicht.
Es wird also ein Verfahren und eine Einrichtung geschaffen, welche durch Modulation der optischen Phase und/oder Polarisation eines optischen Signales mit einer periodischen Wellenform zu einem verbesserten Verhalten führt, welche einen harmoni schen Gehalt aufweist, der komplexer ist als derjenige, welcher einer einfachen sinusartigen Wellenform zugeordnet ist. Ein Phasenmodulator empfängt ein optisches Signal, auf welches Daten mit einer vorbestimmten Frequenz aufmoduliert sind. Der Phasenmodulator moduliert die Phase des optischen Signales in kontinuierlicher Weise mit der periodischen Wellenform mit komplexen Harmonischen, wobei die Phasenmodulationsgrundfrequenz gleich der selben vorbestimmten Frequenz ist, mit welcher die Daten auf das optische Signal aufmoduliert sind. In einer anderen beispielsweisen Ausführungsform der Erfindung verarbeitet ein Polarisationsmodulator weiter das optische Signal durch Modulation des Polarisationszustandes des Signales in kontinuierlicher Weise mit der periodischen Wellenform mit komplexen Harmonischen, wobei die Polarisationsmodulationsgrundfrequenz gleich der selben vorbestimmten Frequenz ist, mit welcher die Daten auf das optische Signal aufmoduliert sind. Zusätzlich zu der kontinuierlichen Modulationseigenschaft wird die Polarisationsmodulation so durchgeführt, daß der Durchschnittswert des Polarisationszustandes über jeden Modulationszyklus im wesentlichen gleich Null ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Phasenmodulationssenders gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 bis 5 zeigen beispielsweise Wellenformen, die zum Betreiben des Phasenmodulators nach 1 verwendet werden.
6 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Ausführungsform eines phasen- und polarisationsmodulierten Senders gemäß der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer alternativen Ausführungsform des phasen- und polarisationsmodulierten Sen ders, wobei die Phasenmodulation und die Polarisationsmodulation gemäß der vorliegenden Erfindung in einer einzigen Einheit durchgeführt werden.
8 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Sendersystemarchitektur, in welcher die Grundsätze der Erfindung Anwendung finden.
Detaillierte Beschreibung
1 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer beispielsweisen Anordnung zur Vereinfachung der Ausübung der Erfindung. Wie dargestellt enthält die erfindungsgemäße Einrichtung einen Laser 100 zur Erzeugung eines optischen Signals 101 mit kontinuierlicher Welle (CW-Signal). Das optische Signal 101 wird zu einem Datenmodulator 102 geführt, welcher das Signal aufmoduliert, um diesem in herkömmlicher Weise die Information mitzuteilen, so daß ein optisches Signal 103 mit aufmodulierter optischer Information entsteht. Der Datenmodulator 102 empfängt das Datensignal 116, das dem optischen Signal 101 aufzuprägen ist, von einer Datenquelle 104. Der Datenmodulator 102 moduliert das optische Signal 101 mit einer Frequenz, welche durch ein Taktsignal auf der Leitung 117 durch einen Taktgeber 106 bestimmt wird. Das informationshaltige optische Signal 103 wird von dem Datenmodulator 102 zu einem Phasenmodulator 108 gesandt. Der Phasenmodulator 108 moduliert die Phase des optischen Trägers (d. h., das optische Signal 101), auf welchen das Datensignal aufmoduliert worden ist. Gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung wird der Phasenmodulator 108 durch eine periodische Wellenform 112 beaufschlagt. Die periodische Wellenform 112 wird unter Verwendung eines Wellenformgenerators 110 und eines Verzögerungselementes mit veränderlicher Verzögerung erzeugt. Der Wellenformgenerator 110 erzeugt ein periodisches Steuersignal 111. Das periodische Steuersignal 111 hat die selbe Grundfrequenz wie der Taktgeber 106 und ist weiter mit dem Taktgeber 106 über ein Taktsignal auf der Leitung 118 phasenverriegelt.
Die relative Verzögerung zwischen dem Datensignal 116, das von dem informationshaltigen optischen Signal 103 mitgeführt wird, und der periodischen Wellenform 112, wird durch das Verzögerungselement 107 mit veränderlicher Verzögerungszeit bestimmt. Wie in 1 gezeigt ist, ist das Verzögerungselement 107 mit veränderlicher Verzögerung so geschaltet, daß es das periodische Steuersignal 111 von dem Wellenformgenerator 110 empfängt. Die Verzögerung ist so eingestellt, daß sie die Übertragungseigenschaft eines Systems, welches den oben beschriebenen Phasenmodulator verwendet, zu optimieren erleichtert. Beispielsweise kann die Verzögerung so eingestellt werden, daß das Signal-/Rauschverhältnis oder der Q-Faktor für den Empfang an einem entfernten Empfänger optimiert wird. Es sei jedoch betont, daß das Verzögerungselement 107 veränderlicher Verzögerung als fakultativ anzusehen ist und in bestimmten Anwendungsfällen der Erfindung weggelassen werden kann. Die Art und Weise, in welcher die periodische Wellenform 112 den Phasenmodulator 108 beaufschlagt, kann durch Untersuchen des elektrischen Feldes des optischen Signales beschrieben werden, auf welches der Phasenmodulator einwirkt: E(t) = A(t)ej(ωt+Φ(t)) (1)
Hierin ist ω die optische Trägerfrequenz, Φ(t) ist der Phasenwinkel des optischen Signales 105 und A(t) sei als die reale Feldamplitude angenommen und enthalte die Intensitätsmodulation. Es sei angenommen, daß die optische Phase Φ(t) mit einer periodischen Funktion f(x) beaufschlagt ist, wie durch die nachfolgende Gleichung 2 beschrieben ist: Φ(t) = γ + af(Ωψ) (2)
Hierin ist a der optische Phasenmodulationsindex, Ω ist die Phasenmodulationsfrequenz (entsprechend der Bitrate), ψ beschreibt die relative Verzögerung zwischen der Phasenmodulation und den Datenbits und γ bezeichnet einen beliebigen Versatz. Die Zeitfunktion f(t) wird in dem Phasenwellenformgenerator 110 erzeugt. Durch Einführung der Phase ψ als zusätzlichen wählbaren einstellbaren Parameter können verschie dene Amplitudenfehler, welche nachteilig die Wirkungsweise beeinflussen, wenn ein nicht auf Null rückkehrendes Modulationsformat (NRZ) verwendet wird, vermindert werden. Diese Amplitudenfehler können durch eine Vielfalt von Faktoren verursacht werden, einschließlich Verstärkerrauschen, chromatische Dispersion und Faser-Nichtlinearitäten. Wie oben erwähnt kann die Amplitudenmodulation, welche durch die Umsetzung von Polarisationsmodulation und Phasenmodulation entsteht, welche durch eine Wechselwirkung zwischen dem Signal und der chromatischen Dispersion und dem nichtlinearen Brechungsindex der Faser verursacht wird, vorteilhaft sein, wenn die Phase der Amplitudenmodulation gegenüber den Daten in geeigneter Weise eingestellt wird. Eine graphische Methode zur Beurteilung des Einflusses von Beeinträchtigungen eines Signals außer durch Rauschstörungen ist den Fachleuten als Augendiagramm oder Blickdiagramm bekannt. Die erzeugte Amplitudenmodulation kann das Auge für empfangene Daten gleichsam öffnen und eine Augenschließung, welche durch Amplituden-Fehlertypen verursacht wird, kompensieren. Durch geeignete Einstellungen der Phase ψ kann die Augenöffnung oder Blicköffnung verbessert werden. Im Betrieb wird die Phase ψ über das Verzögerungselement veränderlicher Verzögerung 107 eingestellt, bis das Signal-/Rauschverhältnis (SNR) des empfangenen optischen Signales optimiert ist.
Die 2 bis 5 zeigen Beispiele periodischer Wellenformen f(t), welche zur Phasenmodulation des optischen Informationssignales 103 (1) verwendet werden. Die gezeigte Wellenform nach 2 ist ein einfaches sinusförmiges Signal, wie es in der vorerwähnten, gleichzeitig anhängigen Anmeldung offenbart ist. Die Wellenformen, welche in den 3 bis 5 gezeigt sind, sind Beispiele für Wellenformen, welche einen ausgeprägteren harmonischen Gehalt aufweisen und so geformt sind, daß sie eine Verbesserung der optischen Übertragungssysteme gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung bewirken. Die in 3 gezeigte Wellenform ist eine bandbegrenzte Rechteckwelle oder eine Rechteckwelle mit endlichen Übergangsbereichen. Diese Wellenform wird verwendet, um den Ecken der Datenbits einen zeitveränderliche Phase aufzuprägen. Wie den Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt ist, ist eine zeitveränderliche Phase äquivalent einer Frequenzänderung gemäß folgender Beziehung:
Hierin bedeutet Δf die Frequenzabweichung.
Die Wellenformen nach den 4 und 5 sind als Beispiele für eine praktische Annäherung an eine Rampenfunktion gezeigt. Die Wellenform, welche in 4 gezeigt ist, ist eine sinusartige Welle mit einer sinusartigen Frequenzmodulation und wird durch folgenden Ausdruck beschrieben: f(t) = sin(t + 0,6 * sin(t)) (4)
Die Wellenform, welche in 5 gezeigt ist, wird durch eine Reihe von sinusartigen Signalen erzeugt und wird durch folgenden Ausdruck beschrieben: f(t) = sin(t) + 0,4 * sin(2t) + 0,2 * sin(4t) (5)
6 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung, bei welcher eine Polarisationsmodulationsfunktion dem Ausgang der Einrichtung nach 1 hinzugefügt wird. Der Laser 300 erzeugt ein optisches Dauerstrichsignal 301. Das optische Signal 301 wird zu einem Datenmodulator 302 übertragen, welcher das Signal moduliert, um ihm in herkömmlicher Weise Information aufzuprägen, wodurch ein moduliertes, informationshaltiges optisches Signal 303 entsteht. Der Datenmodulator 302 empfängt die dem optischen Signal 301 aufzuprägenden Daten von einer Datenquelle 304 über eine Leitung 335 und moduliert das optische Signal 301 mit einer Frequenz, die durch einen Taktgeber 306 mittels eines Taktsignales 337 bestimmt wird. Das informationshaltige optische Signal 303 wird von dem Datenmodulator 302 zu einem Phasenmodulator 308 übertragen, welcher die Phase des informationshaltigen optischen Signales 303 moduliert. Der Phasenmodulator 308 arbeitet, wie dies oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurde. Das phasenmodulierte Signal 330, das den Phasenmodulator 308 verläßt, wird zu einem Polarisationsmodulator 311 geführt, der den Polarisa tionszustand (SOP) des informationshaltigen optischen Signales 303 moduliert. Der Polarisationsmodulator 311 arbeitet in der Weise, daß er den Polarisationszustand des informationshaltigen optischen Signales in solcher Weise ändert, daß es, im Durchschnitt über die Modulationsperiode, keinen bevorzugten Zustand der Polarisation hat. Demgemäß hat das Ausgangssignal 314 einen Polarisationsgrad, welcher im wesentlichen Null ist und als polarisationszerhackt oder polarisationszerlegt zu bezeichnen ist. In einem Beispiel der Betriebsweise des Polarisationsmodulators 311 verfolgt der Zustand der Polarisation des informationshaltigen optischen Signales 303 einen vollständigen Großkreis auf der Poincaré-Kugel. Alternativ kann der Polarisationszustand des optischen Signales längs der Poincaré-Kugel hin- und hergehen. In jedem Fall ist der Durchschnittswert des Polarisationszustandes über jeden Modulationszyklus im wesentlichen gleich Null. Ein Beispiel eines Polarisationsmodulators 108, der in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist im US-Patent 5 327 511, insbesondere 3 dieses Dokumentes, offenbart.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Polarisationsmodulator 311 durch eine periodische Wellenform 316 beaufschlagt, die durch einen Polarisationswellengenerator 312 erzeugt wird. Wie bei der Ausführungsform, welche in 1 gezeigt ist, kann die periodische Wellenform 316 irgendeine der beispielsweise angegebenen Gestalten entsprechend den Grundsätzen der Erfindung annehmen, wie sie in den 2 bis 5 gezeigt sind. Die periodische Wellenform hat die selbe Grundfrequenz wie der Taktgeber 306 und ist weiter mit dem Taktgeber 306 phasenverriegelt. Die relative Verzögerung zwischen dem Datensignal, welches auf das Signal 303 aufmoduliert ist, und der periodischen Wellenform 315, welche in dem Polarisations-Wellenformgenerator 312 erzeugt wird, wird durch ein Verzögerungselement 313 mit veränderlicher Verzögerung eingestellt. Die Art und Weise, in welcher die periodischen Wellenformen 317 und 316 den Phasenmodulator 308 bzw. den Polarisationsmodulator 311 beaufschlagen, kann durch Untersuchung des elektrischen Feldes des optischen Signales beschrieben werden, auf welches der Phasenmodulator einwirkt. In x-y-Koordinaten können diese Komponenten folgendermaßen ausgedrückt werden: Ex(t) = Ax(t)ej(ωt+Φ(t)) (6) Ey(t) = Ay(t)ej(ωt+Φ(t)) (7)
Hierin ist ω die optische Trägerfrequenz, Φ_x(t) und Φ_y(t) sind Phasenwinkel des optischen Signales 314, und A_x(t) und A_y(t) sind als reale Feldamplituden anzusehen und enthalten die Intensitätsmodulation. Im Prinzip kann jeder mögliche Polarisationszustand eines optischen Signales mit diesen elektrischen Feldkomponenten durch Veränderung des Verhältnisses A_x/A_y erhalten werden, während der Wert von (A_x ² + A_y ²) konstant gehalten wird und die relative Phasendifferenz Φ_x – Φ_y zwischen 0 und 2π variiert wird. Der Polarisationsmodulator 308 dient jedoch zur Modulation des Polarisationszustandes des optischen Signales allein durch Variieren der Phasen Φ_x und Φ_y, was ausreichend ist, um einen Polarisationszustand zu erzeugen, dessen Durchschnittswert über eine Modulationsperiode Null ist. Diese Phasenmodulation kann folgendermaßen angeschrieben werden: Φx(t)= γx +af1(Ωt+ψ1)+bxf2(Ωt+ψ2) (8) Φy(t)=γy+af1(Ωt+ψ1)+byf2(Ωt+ψ2) (9)
Wie die Gleichungen 8 und 9 zeigen, prägt der Phasenmodulator 308 sowohl der x-Komponente als auch der y-Komponente des optischen Signales 303 die selbe Phasenmodulation auf, da sie den selben Phasenmodulationsindex a haben. Der Phasenmodulator 308 moduliert also die optische Phase des Signales 303 ohne eine Modulation der Polarisation des optischen Signales. Der Grund dafür, daß der Phasenmodulator 308 nicht die Polarisation moduliert, besteht darin, daß die Polarisationsmodulation des optischen Signales proportional zu der Differenz zwischen den Phasen Φ_x und Φ_y ist und diese Differenz durch den Phasenmodulator 308 unbeeinflußt bleibt, da er sowohl Φ_x als auch Φ_y mit gleicher Größe moduliert.
Es gibt zwei Kategorien von Erscheinungen, welche die Polarisationsmodulation und/oder die Phasenmodulation in eine Amplitudenmodulation umwandeln können, nämlich solche, welche polarisationsabhängig sind, und solche, welche polarisationsunabhängig sind. Ein Beispiel einer polarisationsabhängigen Erscheinung stellt der polarisationsabhängige Verlust (PDL) im Übertragungsmedium dar und als solcher kann er über die Zeit hinweg fluktuieren, was eine zusätzliche Signalabschwächung verursacht. Ein Beispiel für eine polarisationsunabhängige Erscheinung stellt die chromatische Dispersion und/oder ein nichtlinearer Brechungsindex in der Übertragungsfaser dar, und diese weisen keine Fluktuationen in Abhängigkeit von der Zeit auf. Wie unten beschrieben trägt die Amplitudenmodulation, welche durch die Modulation der Polarisation mit der Bitrate erzeugt wird, nicht wesentlich zu einer Signalabschwächung bei.
Wenn ein polarisationszerhacktes oder polarisationszerlegtes Signal auf ein Element trifft, das polarisationsabhängige Verluste aufweist, so kann eine Amplitudenmodulation mit der Modulationfrequenz Ω und Harmonischen davon (d. h., 2Ω, 3Ω,...) auftreten. Der Betrag der Amplitudenmodulation und die Phasenbeziehung der Amplitudenmodulation relativ zu der Phase der Polarisationsmodulation hängt im allgemeinen von der Orientierung der Verlustachse des polarisationsabhängige Verluste aufweisenden Elementes gegenüber der Polarisations-Modulationsachse ab. Die Größe der Amplitudenmodulation, welche auftritt, fluktuiert abhängig von der Zeit, da der Polarisationszustand des optischen Signales zeitabhängig variiert. Wie der Fachmann erkennt, hat ein typischer Faseroptikempfänger eine elektrische Bandbreite von etwa 60% der Datenrate. Daher kann einiges der Amplitudenmodulation, welche mit der Bitrate auftritt, durch den Empfänger zu der entscheidenden Schaltung gelangen und die Bitfehlerrate (BER) beeinflussen. Die Bitfehlerrate ist jedoch unbeeinflußt durch Amplitudenmodulationen, die mit Harmonischen der Bitrate mit einer Frequenz von 2Ω oder darüber auftreten, da diese Harmonischen durch den Empfänger aufgehalten werden. Durch eine Analyse der Bildung der Amplitudenmodulation, welche durch die Wechselwirkung zwischen dem hin- und hergehenden Polarisationszustand des optischen Signales und den Elementen mit polarisationsabhängigem Verlust verursacht wird, kann gezeigt werden, daß die Mehrheit der Amplitudenmodulation bei Harmonischen der Modula tionsfrequenz (d. h. 2Ω und darüber) auftritt und nicht bei der Modulationsgrundfrequenz Ω. Wie oben erwähnt, trägt also die Amplitudenmodulation, die durch Modulation der Polarisation mit der Bitrate erzeugt wird, nicht wesentlich zu der Signalabschwächung bei, vorausgesetzt, daß ein in geeigneter Weise konstruierter optischer Empfänger verwendet wird. Die Amplitudenmodulation, die durch die Umwandlung der Polarisations- und/oder Phasenmodulation als Ergebnis der chromatischen Dispersion und/oder des nichtlinearen Brechungsindex der optischen Faser erzeugt wird, kann also vorteilhaft sein, wenn die Polarisationsmodulation mit der Bitrate durchgeführt wird.
Gemäß 7 sind die Funktionen des Phasenmodulators 308 und des Polarisationsmodulators 311 nach 6 beide in eine einzige Einheit 408 einbezogen. In dieser Ausführungsform der Erfindung dient ein einziges Verzögerungselement 407 veränderlicher Verzögerung zur Veränderung sowohl der Polarisationsmodulation als auch der Modulation der optischen Phase. Die Polarisationsmodulation ist durch die Differenz zwischen den Winkeln Φ₁- Φ₂ gegeben und wird für einen niedrigen Grad der Polarisation eingestellt. Die Phasenübermodulation ist durch den Durchschnittswert der beiden Winkel (Φ₁ + Φ₂)/2 gegeben. Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform der Erfindung ist entsprechend wie diejenige der Ausführungsform nach 6 unter Verwendung des folgendes Ausdruckes: ψ1 = ψ2 und f1(t) = f2(t) (8)
8 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild der Architektur eines Übertragungssystems unter Verwendung der Grundsätze der Erfindung. Ein Sender 500, welcher einen Laser, eine Datenquelle, einen Datenmodulator und einen Taktgeber (nicht dargestellt) enthält, ist mit einem Modulator 510 gekoppelt. Bei dieser beispielsweisen Architektur eines Übertragungssystems enthält der Modulator 510 sowohl die Phasenmodulation als auch die Polarisationsmodulation, d. h. er ist in entsprechender Anordnung konfiguriert wie die in 4 gezeigten und oben beschriebenen Elemente, und verwirklicht somit die vorteilhaften Eigenschaften, die darin hervorgebracht werden. Alternativ kann der Modulator 510 nur die Charakteristiken des Phasenmodulators, wie er in 1 gezeigt ist (d. h., ohne Verwirklichung der oben beschriebenen Polarisationsmodulation) verkörpern. Ein Empfänger 520 ist mit dem Modulator 510 über einen Vorwärts-Übertragungsweg 530 gekoppelt. Eine Überwachungseinrichtung 550 ist mit dem Empfänger 520 gekoppelt, um die Betriebseigenschaften des optischen Signales zu messen, das an dem Empfänger 520 empfangen wird. Die Überwachungseinrichtung 550 kann beispielsweise ein herkömmlicher Bitfehlerraten-Detektor sein. Ein Telemetrie-Rückübertragungsweg 540 koppelt die Überwachungseinrichtung 550 mit dem Modulator 510. Die überwachten Betriebseigenschaften umfassen das Signal-/ Rauschverhältnis oder den Q-Faktor. Die gemessenen Betriebseigenschaften können über den Telemetrie-Rcükübertragungsweg 540 an den Modulator 510 übertragen werden. Wie oben diskutiert kann der Phasenparameter ψ (d. h., relative Verzögerung) in 2 dann in dem Modulator 510 in Abhängigkeit von den gemessenen Betriebseigenschaften eingestellt werden, um eine Betriebseigenschaft des Übertragungssystems zu optimieren.
Es versteht sich, daß die oben beschriebenen speziellen Techniken nur zur Erläuterung der Grundsätze der Erfindung dienen und daß vielerlei Modifikationen vom Fachmann vorgenommen werden können, ohne daß hierdurch der grundsätzliche Gedanke der vorliegenden Erfindung verlassen wird, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert ist.

Claims

Einrichtung, welche folgendes enthält: eine optische Signalquelle (100, 104; 300, 304; 400,404) zur Erzeugung eines optischen Signales, auf welches Daten mit einer vorbestimmten Frequenz aufmoduliert sind; einen Phasenmodulator (108; 308; 408), der mit der optischen Signalquelle verbunden ist, um die Phase des optischen Signales in solcher Weise zu modulieren, daß eine zeitveränderliche Phasenmodulation an den Rändern der Bit-Perioden, welche den Daten zugeordnet sind, vorgesehen wird; einen Generator einer periodischen Wellenform (110; 310; 410), der mit dem Phasenmodulator (108; 308; 408) gekoppelt ist, um ein periodisches Steuersignal zur Steuerung des Modulationszyklus des Phasenmodulators (108; 308; 408) zu erzeugen; und einen Taktgeber (106; 306; 406), der mit dem Generator der periodischen Wellenform (108; 308; 408) gekoppelt ist, und eine Frequenz aufweist, welche die Periodizität des genannten Steuersignals bestimmt, wobei die Taktfrequenz gleich der genannten vorbestimmten Frequenz ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die optische Signalquelle (100, 104; 300, 304; 400, 404) einen Generator für ein optisches Dauerstrichsignal (100; 300; 400) und eine Datenquelle (104; 304; 404) enthält, wobei der Taktgeber (106; 306; 406) mit der Datenquelle zur Festlegung der vorbestimmten Frequenz, gekoppelt ist, mit welcher die Daten auf das optische Signal aufmoduliert werden.
Einrichtung nach Anspruch 1, welche weiter ein Verzögerungselement mit veränderlicher Verzögerung (307; 407) aufweist, das den genannten Wellenformgenerator (110; 310; 410) mit dem genannten Phasenmodulator (108; 308; 408) zur selektiven Veränderung der relativen Verzögerung zwischen dem genannten optischen Signal und dem genannten Steuersignal koppelt.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der genannte Phasenmodulator mit dem genannten Takt phasenverriegelt ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der genannte Phasenmodulator dem optischen Signal eine Modulation der optischen Phase mitteilt, während dem optischen Signal im wesentlichen keine Polarisationsmodulation aufgeprägt wird.
Einrichtung nach Anspruch 5, bei welcher der Takt derart an den Phasenmodulator angekoppelt ist, daß der Phasenmodulator eine Modulation der optischen Phase mit einer Frequenz erzeugt, welche phasenverriegelt ist und gleich der vorbestimmten Frequenz ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das genannte Steuersignal eine zeitabhängige Funktion f(t) ist, welche folgendermaßen zu beschreiben ist: f(t) = sin(t + 0,6*sin(t)).
Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das genannte Steuersignal eine zeitabhängige Funktion f(t) ist, welche folgendermaßen zu beschreiben ist: f(t) = sin(t) + 0,4*sin(2t) + 0,2*sin(4t).
Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das genannte Steuersignal ein periodisches Signal mit einer Grundwellenfrequenz und mindestens einer höheren harmonischen Frequenz ist.
Verfahren zum Modulieren eines optischen Signales, mit folgenden Schritten: Empfangen eines optischen Signales, auf welches Daten mit einer vorbestimmten Frequenz aufmoduliert sind; und Phasenmodulieren des empfangenen optischen Signales mit einer periodischen Wellenform der genannten vorbestimmten Frequenz, wobei die periodische Wellenform eine Grundwellenfrequenz im wesentlichen gleich der genannten vorbestimmten Frequenz und mindestens eine höhere harmonische Frequenz hat.
Verfahren nach Anspruch 10, welches weiter den Schritt der Modulation eines Polarisationszustandes des optischen Signales mit einer Frequenz enthält, welche phasenverriegelt und gleich der genannten vorbestimmten Frequenz ist, durch Verfolgen der Polarisation des genannten optischen Signals längs mindestens eines Abschnittes einer Poincaré-Kugel in solcher Weise, daß ein Durchschnittswert des Polarisationszustandes über jeden Modulationszyklus im wesentlichen gleich null ist.
Verfahren nach Anspruch 11, welches weiter den Schritt der selektiven Veränderung der Phase der Polarisationsmodulation, welche dem genannten optischen Signal aufgeprägt wird, enthält.
Verfahren nach Anspruch 11, welches weiter den Schritt der selektiven Phasenmodulation des optischen Signales, während diesem im wesentlichen keine Polarisationsmodulation aufgeprägt wird, enthält.
Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem der Schritt der selektiven Phasenmodulation des optischen Signales den Schritt der selektiven Phasenmodulation des optischen Signales mit einer Frequenz gleich der vorbestimmten Frequenz enthält, mit welcher die Daten aufmoduliert sind.
Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem die periodische Wellenform eine zeitabhängige Funktion f(t) ist, welche folgendermaßen auszudrücken ist: f(t) = sin(t + 0,6*sin(t)).
Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem die genannte periodische Wellenform eine zeitabhängige Funktion f(t) ist, welche folgendermaßen auszudrücken ist: f(t) = sin(t) + 0,4*sin(2t) + 0,2*sin(4t).
Einrichtung, welche folgendes enthält: einen Polarisationsmodulator (311;408), der dazu ausgebildet ist, ein optisches Signal zu empfangen, welchem Daten mit einer vorbestimmten Frequenz aufmoduliert sind, und den Polarisationszustand des optischen Signales zu modulieren; einen Generator für eine periodische Wellenform (306, 312; 406;410), welcher mit dem Polarisationsmodulator gekoppelt ist, um ein periodisches Steuersignal zur Steuerung des Modulationszyklus des Polarisationsmodulators zur erzeugen; dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisationsmodulator (311;408) zur Modulation des Polarisationszustandes des optischen Signales durch Verfolgen der Polarisation des genannten optischen Signales längs mindestens eines Teiles einer Poincaré-Kugel dient, in solcher Weise, daß ein Durchschnittswert des Polarisationszustandes über einen Modulationszyklus im wesentlichen gleich null ist; und wobei das periodische Steuersignal eine Grundwellenfrequenz, welche im wesentlichen gleich der genannten vorbestimmten Frequenz ist, sowie mindestens eine höhere harmonische Frequenz enthält.
Einrichtung nach Anspruch 17, welche weiter einen Taktgeber (406) enthält, der mit dem Wellenformgenerator gekoppelt ist und eine Taktfrequenz aufweist, welche die genannte vorbestimmte Frequenz und die Grundwellenfrequenz bestimmt.
Einrichtung nach Anspruch 17, bei welcher ein Phasenmodulator (308; 408) mit dem Polarisationsmodulator gekoppelt ist, um die Phase des optischen Signales zu modulieren; und der genannte Generator der periodischen Wellenform (306,310; 406, 410) mit dem Phasenmodulator gekoppelt ist, um ein periodisches Steuersignal zur Steuerung des Modulationszyklus des Phasenmodulators zu erzeugen.
Einrichtung nach Anspruch 19, welche weiter einen weiteren Generator einer periodischen Wellenform (306, 312) enthält, der mit dem Polarisationsmodulator (311) gekoppelt ist, um ein weiteres periodisches Steuersignal zur Steuerung des Modulationszyklus des Polarisationsmodulators zu erzeugen, wobei das weitere periodische Steuersignal eine Grundwellenfrequenz im wesentlichen gleich der genannten vorbestimmten Frequenz und mindestens eine höhere harmonische Frequenz enthält.
Einrichtung nach Anspruch 20, welche weiter ein erstes Verzögerungselement veränderlicher Verzögerung enthält, das zwischen dem Generator der ersten Wellenform und dem Phasenmodulator angeordnet ist, um selektiv eine relative Verzögerung zwischen dem optischen Signal und dem ersten Steuersignal zu verändern.
Einrichtung nach Anspruch 21, welche weiter ein zweites Verzögerungselement veränderlicher Verzögerung enthält, das zwischen dem Generator der ersten Wellenform und dem Polarisationsmodulator angeordnet ist, um selektiv eine relative Verzögerung zwischen dem optischen Signal um dem zweiten Steuersignal zu verändern.
Einrichtung nach Anspruch 22, bei welcher das erste Verzögerungselement veränderlicher Verzögerung oder das zweite Verzögerungselement veränderlicher Verzögerung so verändert wird, daß eine vorbestimmte Eigenschaft, welche durch einen das optische Signal empfangenden Empfänger gemessen wird, optimiert wird.
Einrichtung nach Anspruch 23, bei welcher die genannte vorbestimmte Eigenschaft das Signal-/Rauschverhältnis des optischen Signales ist, das durch den Empfänger empfangen wird.
Einrichtung nach Anspruch 23, bei welcher die genannte vorbestimmte Eigenschaft der Q-Faktor des optischen Signales ist, das durch den Empfänger empfangen wird.
Einrichtung nach Anspruch 19, welche weiter einen mit dem Wellenformgenerator gekoppelten Taktgeber aufweist, der eine Taktfreqeunz aufweist, welche die Frequenz der vorbestimmten Frequenz und der Grundfrequenz bestimmt.