DE102005003679A1

DE102005003679A1 - Polarization multiplex signals optical transmission method for wave division multiplex system, involves forming polarization-multiplex signals from two optical data signals with phase shift of ninety degree in its carrier signals

Info

Publication number: DE102005003679A1
Application number: DE200510003679
Authority: DE
Inventors: Werner Paetsch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 2005-01-26
Filing date: 2005-01-26
Publication date: 2006-08-03

Abstract

The method involves forming polarization-multiplex signals (PMS1, PMS2) from two modulated optical data signals (PS1x, PS1y, PS2x, PS2y) with a phase shift of 90 degree in its carrier signals (TS1z, TX1y, TX2x, TX2y). The polarization multiplex signals are circularly polarized in opposite directions. The data signals (PS2x, PS2y) are transmitted with polarizations rotated around 45 degrees from the data signals (PS1x, PS1y).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von zu einem Wellenlängen-Multiplexsignal zusammengefassten sations-Multiplexsignalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a method for transmitting to a wavelength multiplexed signal combined sations multiplex signals according to the preamble of the claim 1.

Zur Verdopplung der Übertragungskapazität in einem vorgegebenen optischen Übertragungskanal wird das Polarisations-Multiplexverfahren angewendet, bei dem zwei optische Datensignale mit zueinander orthogonaler Polarisation zu einem Polarisations-Multiplexsignale (POLMUX-Signal) zusammengefasst in einem Datenkanal übertragen werden. Mehrere Polarisations-Multiplexsignale zu einem Wellenlängen-Multiplexsignal (WDM-Signal) zusammengefasst und in benachbarten Kanälen über eine optische Faser übertragen. Es kommt hierbei in einem Kanal zu einer gegenseitigen Beeinflussung der zwei modulierten Datensignale; in einer älteren Anmeldung mit dem Prioritätsaktenzeichen 2004005718.4 ist eine Möglichkeit zur Reduzierung dieser Störungen beschrieben. Zusätzliche Störungen erfolgen durch die Aussendung von Datensignalen in den anderen Kanälen durch Kreuzpolarisationseffekte, was zu einer weiteren Beeinträchtigung der Übertragungsqualität und damit zu einer geringeren überbrückbaren Übertragungsstrecke (Span) führt.to Doubling the transmission capacity in one predetermined optical transmission channel becomes the polarization multiplexing method applied, in which two optical data signals with mutually orthogonal Polarization to a polarization multiplex signal (POLMUX signal) summarized in a data channel to be transmitted. Multiple polarization multiplexed signals to a wavelength multiplexed signal (WDM signal) summarized and in adjacent channels via an optical Transmit fiber. It comes here in a channel to a mutual influence the two modulated data signals; in an earlier application with priority record 2004005718.4 is a possibility to reduce these disturbances described. additional disorders done by the transmission of data signals in the other channels Cross-polarization effects, resulting in a further impairment of the transmission quality and thus to a smaller bridgeable transmission path (Span) leads.

Aufgabe der Erfindung ist es, die durch gegenseitige Beeinflussungen von POLMUX-Signalen erfolgenden Störungen zu verringern.task The invention is characterized by the mutual influence of POLMUX signals to reduce.

Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 beschriebene Verfahren gelöst.These The object is achieved by the method described in claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous Further developments are specified in the subclaims.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die gegenseitigen Störungen zwischen den POLMUX-Signalen dann am größten sind, wenn in den Kanälen POLMUX-Signalen oder optische Datensignale gleicher Polarisation übertragen werden. Die in einem Kanal übertragenen Signale bilden ein resultierendes Signal (resultierenden E-Feld-Vektor), der beispielsweise bei einer linearen Polarisation in einer Ebene liegt und dann besonders störend ist, wenn das gestörte Signal die gleiche Polarisationsebene aufweist. Werden resultierende POLMUX-Signale übertragen die eine resultierende zirkulare Polarisation aufweisen, dann rotieren diese POLMUX-Signal (E-Feld-Vektoren) in benachbarten Kanälen aufgrund der unterschiedlichen Wellenlänge mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, sodass eine Reduktion von einer maximalen auf eine mittlere Störbeeinflussung erfolgt. Ein entsprechendes Verhalten wird erreicht, wenn die Polarisationen der übertragenen Datensignale gegeneinander durch Einfügen von Polarisationsstellern in die Übertragungsfaser mehrmals verschoben werden.The Invention is based on the recognition that the mutual interference between then the POLMUX signals are the largest, if in the channels Transmit POLMUX signals or optical data signals of the same polarization become. The transmitted in a channel Signals form a resulting signal (resulting E-field vector) that for example, in a linear polarization in a plane and then especially disturbing is when the disturbed Signal has the same polarization plane. Become resulting Transmit POLMUX signals which have a resulting circular polarization, then rotate this POLMUX signal (E-field vectors) in neighboring channels due to the different wavelength at different speeds, so that a reduction from a maximum to a medium interference he follows. Corresponding behavior is achieved when the polarizations the transmitted Data signals against each other by inserting polarization plates in the transmission fiber several times be moved.

Die gegenseitige Beeinflussung wird weiter verringert, wenn benachbarte Kanäle zueinander orthogonale Polarisationen aufweisen.The mutual interference is further reduced when neighboring channels have mutually orthogonal polarizations.

Nur wenn gleichzeitig beide optische Datensignale in einem POLMUX-Kanal ein aktives Signal aufweisen (in der Regel die logische 1 des binären Datensignals) gibt es ein resultierendes POLMUX-Signal mit einer gegenüber den einzelnen modulierten Datensignalen geänderter Polarisation. Bei der Übertragung von jeweils nur einem aktiven modulierten Datensignal in einem Kanal – das andere modulierte Datensignal entspricht der logischen Null, bei der und das Trägersignal unterdrückt wird – würde es ohne weitere Maßnamen dann zu starker gegenseitiger Beeinflussung kommen, wenn die modulierten Datensignale der übrigen Kanäle die gleiche Polarisation aufweisen. Dies wird in vorteilhafter Weise dadurch vermieden, dass die Polarisationsebenen der modulierten Datensignale in jedem zweiten Kanal um 45° gedreht werden. Hierdurch werden die „worst case" Störungen dieser beiden Kanäle vermindert. Es kommt zwar zu einer etwas stärkeren gegenseitigen Beeinflussung gegenüber dem optimalen Fall, bei dem die ursprünglichen modulierten Datensignale benachbarter Kanäle orthogonal zueinander polarisiert waren; wichtiger ist jedoch eine Verringerung der Störbeeinflussung bei den Worst-Case-Fällen.Just if simultaneously both optical data signals in a POLMUX channel have an active signal (usually the logical 1 of the binary data signal) is there a resulting POLMUX signal with one opposite the individual modulated data signals of changed polarization. In the transmission of only one active modulated data signal in one channel - the other modulated data signal corresponds to the logical zero, in which and that carrier signal repressed will - it would be without further Maßnamen then come to strong mutual interference, if the modulated Data signals of the rest channels have the same polarization. This will be done in an advantageous way thereby avoiding that the polarization planes of the modulated Data signals are rotated in each second channel by 45 °. This will be the "worst case "disorders this both channels reduced. It comes to a somewhat stronger mutual influence across from the optimal case where the original modulated data signals are adjacent channels were polarized orthogonal to each other; more important, however, is one Reduction of interference in the worst-case cases.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert:The Invention will now be explained in more detail with reference to exemplary embodiments:

Es zeigen:It demonstrate:

1 Polarisation und Phasen eines POLMUX-Signals, 1 Polarization and phases of a POLMUX signal,

2 die Darstellung der Polarisationen auf einer Poincaré-Kugel und 2 the representation of the polarizations on a Poincaré sphere and

3 eine prinzipielle Anordnung zur Erzeugung von POLMUX-Signalen mit unterschiedlicher zirkularer und linearer Polarisation. 3 a basic arrangement for the generation of POLMUX signals with different circular and linear polarization.

1 zeigt die Polarisation und Phasenlage zweier POLMUX-Signale in benachbarten POLMUX-Kanälen K1 und K2. Die Erfindung soll anhand zweier benachbarter Kanäle erläutert werden, entsprechendes ergibt sich für weitere Kanäle. Zwei optische mit der logischen 1 modulierte Datensignale PS1x und PS1y werden im ersten POLMUX-Kanal K1 übertragen. Dargestellt sind in einer Momentaufnahme die Amplituden der der E-Feld-Vektoren. Die Übertragungsrichtung in einer Faser ist senkrecht zur Zeichenebene. Das amplitudenmodulierte Datensignal PS1x ist hier waagerecht polarisiert und das amplitudenmodulierte Datensignal PS1y ist senkrecht polarisiert. Beide Signale weisen außerdem zueinander eine Phasenverschiebung (zwischen den optischen Trägersignalen) von ±90° (hier PS1x beispielsweise –90°, 1b) auf, so dass ein resultierendes POLMUX-Signal PMS1 eine rechtszirkulare Polarisation aufweist (gestrichelt). Die POLMUX-Signale in weiteren Kanälen des WDM-Systems sind ebenfalls zirkular polarisiert; da sie jedoch andere Wellenlängen aufweisen, rotieren auch die resultierenden Felder mit unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten, sodass sich eine mittlere Störbeeinflussung ergibt. 1 shows the polarization and phase angle of two POLMUX signals in adjacent POLMUX channels K1 and K2. The invention will be explained with reference to two adjacent channels, corresponding results for other channels. Two optical data signals PS1x and PS1y modulated with the logical 1 are placed in the first POLMUX channel K1 transferred. Shown in a snapshot are the amplitudes of the E-field vectors. The transmission direction in a fiber is perpendicular to the plane of the drawing. The amplitude-modulated data signal PS1x is horizontally polarized here and the amplitude-modulated data signal PS1y is polarized vertically. In addition, both signals have a phase shift (between the optical carrier signals) of ± 90 ° relative to one another (here PS1x, for example -90 °, 1b ), so that a resultant POLMUX signal PMS1 has right-hand circular polarization (dashed). The POLMUX signals in other channels of the WDM system are also circularly polarized; However, since they have different wavelengths, the resulting fields rotate at different rotational speeds, so that there is an average interference.

In 1c ist das benachbarte bzw. bei einem mehr als zwei POLMUX-Signale aufweisenden Wellenlängen-Multiplexsignal jedes zweite POLMUX-Signal entgegengesetzt zirkular polarisiert. Dies wird erreicht, indem eine gegenüber den modulierten Datensignalen PS1x und PS1y des ersten Kanals entgegengesetzte Phasenverschiebung (hier PA2x +90°, 1d) zwischen beiden modulierten Datensignalen PS2x und PS2y eingestellt wird. Es ergibt sich folglich im zweiten Kanal K2 ein resultierendes POLMUX-Signal PMS2 mit entgegengesetzter linkszirkularer Polarisation. Die resultierenden E-Felder drehen sich somit entgegengesetzt und beeinflussen sich minimal. In einem WDM-System würden zweckmäßigerweise die ungeradzahligen POLMUX-Signale n = 1, 3, 5, ... wie PMS1 polarisiert und alle geradzahligen POLMUX-Signale n = 2, 4, 6, ... wie PMS2 polarisiert.In 1c For example, in the case of a wavelength-multiplexed signal having two or more POLMUX signals, every other POLMUX signal is oppositely circularly polarized. This is achieved by a phase shift opposite to the modulated data signals PS1x and PS1y of the first channel (here PA2x + 90 °, 1d ) is set between the two modulated data signals PS2x and PS2y. Consequently, a resulting POLMUX signal PMS2 with opposite left-hand circular polarization results in the second channel K2. The resulting E-fields thus rotate in opposite directions and have minimal influence. In a WDM system, it would be convenient to polarize the odd-numbered POLMUX signals n = 1, 3, 5, ... as PMS1 and to polarize all even-numbered POLMUX signals n = 2, 4, 6, ... like PMS2.

Ohne weitere Maßnahmen würde aber bei der Übertragung von jeweils nur einem modulierten Datensignal je Kanal, beispielsweise PS1x und PS2xo, sich wieder eine maximale gegenseitige Beeinflussung zwischen diesen Signalen ergeben. Durch Drehung der Polarisationsebene der modulierten Datensignale PS2x und PS2y im zweiten Kanal ergibt sich ein Unterschied in der Polarisationsebene zu den modulierten Datensignalen des ersten Kanals von jeweils 45°, wodurch die gegenseitigen Störungen verringert werden.Without further measures but would in the transmission in each case only one modulated data signal per channel, for example PS1x and PS2xo, again a maximum mutual influence between these signals. By rotation of the polarization plane of the modulated data signals PS2x and PS2y in the second channel a difference in the polarization plane to the modulated Data signals of the first channel of 45 ° each, causing the mutual disorders be reduced.

2 zeigt auf der Poincaré-Kugel die Polarisation der modulierten Datensignale und die resultierende Polarisation bei Aussendung zweier logischer Einsen im Kanal K1. Wird nur das Signal PS1x (1,0) übertragen, so weist dieses eine wagerechte Polarisation auf (im Vordergrund); wird nur das modulierte Datensignal PS1y ((0,1) übertagen, so weist dies eine senkrechte Polarisation (im Hintergrund auf. Diese beiden Signale sind orthogonal zueinander und beeinflussen sich daher gegenseitig nur minimal. Werden dagegen aber beide modulierten Datensignale (1,1) übertragen, so weist das resultierende POLMUX-Signal (1,1) eine rechtszirkulare Polarisation (Südpol) auf. Die Polarisationen in POLMUX-Kanal K2 weisen bei der Übertragung nur eines modulierten Datensignals (1,0 oder 0,1) mit einem Polarisationswinkel

= ±45° jeweils eine um 90° unterschiedliche Polarisation auf der Poincaré-Kugel gegenüber den modulierten Datensignalen des Kanals K1 auf. Werden in beiden Kanälen K1 und K2 jeweils beide modulierten Datensignale (1,1; 1,1) übertragen, dann sind diese zueinander orthogonal zirkular polarisiert. Auch bei Übertragung von zwei modulierten Datensignalen im Kanal K1 und nur einem Datensignal im Kanal K1 ergeben sich unterschiedliche Polarisationen; zwischen beliebigen modulierten Datensignalen der Kanäle K1 und K2 zeigen sich somit zumindest Unterschiede von 90° auf der Poincaré-Kugel. Prinzipiell ist es möglich, gleiche Verhältnisse durch Rotation in beliebiger Richtung auf der Poincaré-Kugel beizubehalten, jedoch ist eine technische Lösung sehr problematisch. 2 shows on the Poincaré sphere the polarization of the modulated data signals and the resulting polarization when transmitting two logical ones in channel K1. If only the signal PS1x ( 1.0 ), this has a horizontal polarization (in the foreground); only the modulated data signal PS1y (( 0.1 These two signals are orthogonal to each other and thus influence each other only minimally, but on the other hand, if both modulated data signals ( 1.1 ), the resulting POLMUX signal ( 1.1 ) has a right-hand circular polarization (south pole). The polarizations in POLMUX channel K2 have in the transmission of only one modulated data signal ( 1.0 or 0.1 ) with a polarization angle

= ± 45 ° in each case a 90 ° different polarization on the Poincaré sphere compared to the modulated data signals of the channel K1. If in both channels K1 and K2 both modulated data signals ( 1.1 ; 1.1 ), then these are mutually orthogonal circularly polarized. Even when two modulated data signals are transmitted in channel K1 and only one data signal in channel K1, different polarizations result; between any modulated data signals of the channels K1 and K2 thus show at least differences of 90 ° on the Poincaré sphere. In principle, it is possible to maintain the same ratios by rotation in any direction on the Poincaré sphere, but a technical solution is very problematic.

3 zeigt zwei prinzipielle Anordnungen zur Generierung der gewünschten Signale. Von einem Laser LA1 wird ein linear polarisiertes Signal erzeugt, das (gegebenenfalls durch einen Polarisationssteller POLS) eine Polarisationsebene von 45° aufweist. Dieses Signal wird durch eine Polsplitter POLSP in ein waagerecht polarisiertes Trägersignal TS1x und ein senkrecht polarisiertes Trägersignal TS1y aufgeteilt. Beide Signale werden mit jeweils einem Datensignal DS1x bzw. DS1y moduliert und in einem Polarisations-Multiplexer PM zum POLMUX-Signal PMS1 zusammengefasst. Eine Phasenverschiebung wird durch einen ersten Phasenschieber PH1 erreicht, der hier symbolisch eine Phasenverschiebung des Trägersignals TS1x um – 90° bewirkt (gegebenenfalls wird PH in den Signalweg des Signals TS1y eingefügt ist). 3 shows two principal arrangements for generating the desired signals. By a laser LA1 a linearly polarized signal is generated which (optionally by a polarization controller POLS) has a polarization plane of 45 °. This signal is split by a pole splitter POLSP into a horizontally polarized carrier signal TS1x and a vertically polarized carrier signal TS1y. Both signals are respectively modulated with a data signal DS1x or DS1y and combined in a polarization multiplexer PM to form the POLMUX signal PMS1. A phase shift is achieved by a first phase shifter PH1, which symbolically causes a phase shift of the carrier signal TS1x by - 90 ° (if necessary, PH is inserted in the signal path of the signal TS1y).

Die Erzeugung des zweiten POLMUX-Signals PMS2 erfolgt in entsprechender Weise. Eine zweite Laserdiode LA2 erzeugt ein Signal mit einer anderen Wellenlänge, dessen Polarisation gegebenenfalls in einem Polarisationssteller POLS senkrecht ausgerichtet wird. Der folgende Polarisationssplitter POLSP spaltet das Lasersignal in zwei zueinander orthogonale Trägersignale TS2x und TS2y auf, die gegenüber den Trägersignalen des ersten Kanals jeweils um 45° gedreht sind. Zusätzliche Drehungen um ein mehrfaches von 90° führen zum gleichen Ergebnis. Diesmal wird das Trägersignal TS2x durch einen zweiten Phasenschieber PH2 gegenüber dem anderen Trägersignal TS2y um +90° phasenverschoben. Beide Trägersignale werden mit Datensignalen DS2x bzw. DS2y moduliert und im Polarisationsmultiplexer PM zum zweiten POLMUX-Signal PMS2 zusammengefasst, das gegenüber dem ersten POLMUX-Signals PMS1 eine entgegengerichtete zirkulare Polarisation aufweist, wenn beide Trägersignale (1,1) übertragen werden. Die Polarisation und gegebenenfalls die Phasenverschiebung wird durch Regelungen konstant gehalten.The generation of the second POLMUX signal PMS2 takes place in a corresponding manner. A second laser diode LA2 generates a signal with a different wavelength, the polarization of which is optionally aligned vertically in a polarization controller POLS. The following polarization splitter POLSP splits the laser signal into two mutually orthogonal carrier signals TS2x and TS2y, which are each rotated by 45 ° with respect to the carrier signals of the first channel. Additional rotations by a multiple of 90 ° lead to the same result. This time, the carrier signal TS2x is phase-shifted by + 90 ° by a second phase shifter PH2 compared to the other carrier signal TS2y. Both carrier signals are modulated with data signals DS2x or DS2y and combined in the polarization multiplexer PM to form the second POLMUX signal PMS2, which has an opposite circular polarization to the first POLMUX signal PMS1, if both carrier signals ( 1.1 ) be transmitted. The polarization and optionally the phase shift is kept constant by regulations.

Das Verfahren kann durch zusätzliche Maßnahmen, die eine gegenseitige Beeinflussung der POLMUX-Signale verringern, ergänzt werden. So können beispielsweise die modulierten Datensignale während der Übertragung um ein ganzzahliges Vielfaches einer Bitlänge gegeneinander verzögert werden, um eine Dekorellation zwischen den POLMUX-Signalen herbeizuführen.The Procedure may be through additional Activities, which reduce the mutual influence of the POLMUX signals, added become. So can For example, the modulated data signals during transmission by an integer Multiple of a bit length delayed against each other be used to decorate between the POLMUX signals.

Claims

Method for the optical transmission of polarization multiplexed signals (PMS1, PMS2, ...) combined into a wavelength division multiplexed signal (WDMS), each by combining a first modulated data signal (PS1x, PS2x, ...) and a polarization orthogonal thereto comprising second modulated data signal (PS1y, PS2y,...), characterized in that the polarization multiplexed signals (PMS1, PMS2, ...) each comprise two data signals (PS1x, PS1y; PS2x, PS2y; a phase shift from each other by 90 ° are formed.

A method of optically transmitting to a wavelength division multiplexed signal (WDMS) combined polarization multiplexed signals (PMS1, PMS2, ...), each by combining a first modulated Data signal (PS1x, PS2x, ...) and one orthogonal thereto Having polarization of the second modulated data signal (PS1y, PS2y, ...) are formed, characterized, that a first polarization multiplex signal (PMS1) of two data signals (PS1x, PS1y) is formed with a phase shift from each other by 90 °, resulting in simultaneous transmission of both modulated data signals (PS1x, PS1y; ...) a resulting first polarization multiplexed signal (PMS1) is generated, which is circularly polarized, and that a second Polarization multiplex signal (PMS2) also from two modulated Data signals (PS2x, PS2y; ...) with an opposite phase shift against each other from 90 ° between be formed, whereby at the same time sending out both modulated data signals (S2x, S2y, ...) a resulting second Polarization multiplex signal (PMS2) is generated, the opposite is circularly polarized.

Method according to claim 1 or 2, characterized that signals (PS2x, PS2y) of the second polarization multiplex signal (PMS2) the modulated data signals (PS1x, PS2y, ...) of the first polarization multiplex signal (PMS1) with 45 ° against each other transmitted rotated polarization planes become.

Method according to claim 2 or 3, characterized that all modulated data signals (PS1x, PS1y, ...) are odd-numbered Polarization multiplexed signals (PMS1, ...) and all modulated Data signals from odd-numbered polarization multiplexed signals (PMS2, ...) are each the same polarized and with the same Phase shift between the modulated data signals (S1x, S1y; S2x, S2y; ...) transfer become.

Method according to claim 3 or 4, characterized that the polarization and phase change in carrier signals (TS1x, TS1y; TS2x, TS2y; ...) of the polarization multiplexed signals (PMS1, PMS2, ...) and that afterwards the carrier signals thus treated (TS1x, TS1y; TS2x, TS2y; ...) are modulated.