光传输介质中传输畸变高阶补偿的方法和装置的制作方法

专利名称：光传输介质中传输畸变高阶补偿的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明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。
背景技术：
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。
发明概述本发明涉及校正光信号中PMD和其它传输畸变的方法和装置。根据本发明，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，本发明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，本发明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发明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发明的优点，附图中

图1表示根据本发明的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发明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展示根据本发明的高阶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，只是着重说明本发明的原理和概念。
发明的详细说明；从整体上简略地看，本发明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。本发明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。本发明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，本发明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发明进行PMD补偿方法的实施例从确定跨越所述通信信道的各子带的入射光的偏振状态(步骤100)开始。接下来根据这些测量值计算出PMD矢量，所述矢量表征了整个被测频率范围的光学信道的PMD行为(步骤104)。获得特征PMD矢量之后，就可以导出表征整个被测频率范围的DGD行为的DGD值(步骤108)。有了这些信息就可以进行高阶PMD补偿，所述补偿使被测量的偏振状态基本上与所要求的偏振状态相同。所述补偿过程(步骤112)涉及确定对应于系统中存在的补偿级数目的一个或多个PMD补偿设定值；以及随后的配置所述各补偿级，以便实现PMD补偿设定值。
在补偿过程中，所接收的用于测量的入射光通常通过诸如纤心或自由空间等光学介质来传送，并且一般含有一个或多个通信信道。在某些实施例中，每个通信信道通常具有包括若干独立频率子带的单独频带，信道之间存在保护频带。
在一个实施例中，偏振状态测量(步骤100)是使用多信道频谱偏振计进行的。在未决的美国专利申请No.10/218,681中描述了这种偏振计，所述申请的全部公开的内容通过引用作为一个整体包括在本文中。在另一实施例，所述测量是通过以同样的终端排列成阵列的多台单信道偏振计进行的。在再一个实施例中，为了可以选择频率，这些测量通过与至少一个可调滤光器串联的一台单信道偏振计进行。所述偏振计测量可以跨越几个子带进行并且可以具有一个或几个通信信道的跨度，这取决于一个或几个频带的宽度以及测量频带的相对于分配给各别的通信信道的频带的最终界限。
偏振状态的测量结果一般采用一种或多种传统的形式方法例如Stokes矢量来表达。Stokes矢量是具有4个元素的，用以描述偏振状态的列矢量。这些元素从入射光的强度算出，好象入射光通过不同的偏振装置，即，50％透射滤光器(定义为I0)、纯水平线性偏振器(定义为I1)、传输轴与水平轴成45°角的纯线性偏振器(定义为I2)和纯右旋圆偏振滤光器(定义为I3)。因此，矢量S可表达为 (式1)各个Stokes参数Si还具有它们本身的物理意义。S0是总强度并一般归一化为1。参数S1到S3分别量度水平线性偏振相对于垂直线性偏振的偏振度、+45度线性偏振相对于-45度线性偏振的偏振度和左旋圆偏振相对于右旋圆偏振的偏振度。
可以采用关于偏振状态数据的其它形式方法例如Jones矢量来表达偏振状态测量结果。虽然，本发明的范围包括用于表达偏振状态数据的任何形式方法，但为简单起见，本文讨论时假定使用Stokes矢量去表示偏振状态测量结果。
所述测量步骤(步骤100)的结果是一组偏振状态测量值Si(ω)，其中每一个测量值与入射光的不同频率或频带相联系。所述结果频率采样值是空间色散偏振计的检测器间距和色散的函数，而对主动扫描的偏振计而言，采样值是滤光器带宽和测量点之间滤光器频谱增量的函数。例如，对于25微米的检测器间距和200GHz/mm的频谱色散所得结果是横跨每一个检测器的5GHz的频谱采样值。
可以很方便地将每一个偏振状态测量值表达为Stokes矢量S。所述矢量在Poincare球面上用一个点来表示。参阅图2，用Poincare球可以方便地表达所有可能的椭圆偏振状态的组合。球面上的一条纬线表示一个给定的椭圆度，赤道表示线性偏振，而球的两极表示圆偏振。跨越两半球，偏振的”左右旋状态”则改变。在上半球表示右旋偏振，而在下半球表示左旋偏振。球面上的经度的一度表示物理上0.5度旋转。而且，每条经线代表由光的电场矢量E定义的椭圆半主轴的一个固定的方位角。
在图2的Poincare球面上，系统的PMD被定义为Ω以球体原点为起点的矢量，其方向与系统的PSP之一重合，而且其幅度等于信道的DGD的一半。在一阶PMD近似中，以Poincare球面上各点的形式画出偏振测量值在Poincare球面上的轨迹是一条圆弧。
指定的输入偏振状态P以矢量的形式出现，所述矢量与Ω共享球体的原点，但二者取向不同。P是系统PSP的线性组合，且每一个分量的相对强度分别由cos2(2θ)和sin2(2θ)给出。2θ是Poincare球体中P和Ω之间的夹角。如果输入偏振矢量取PMD矢量的方向，即P和Ω重合，则入射光的能量集中在一个PSP且假定取一阶近似时不存在PMD色散。
取一阶PMD近似的话，矢量Ω无论方向和幅度都是恒定的。但是，信道的PMD(由此而及信道的DGD和PSP)一般是依赖于频率的。在图2所示的Poincare球上，DGD随着率的变化表现为PMD矢量Ω的长度随频率的变化。同样，PDP随频率的变化以Ω矢量的取向随着频率的变化体现出来。
给定一组表征信道(定义为Si(ω))跨越不同子带频率的入射光的偏振状态的测量值(例如Stokes矢量P)，下一步就是确定表征信道在整个被测量的频率范围内依赖于频率的PMD行为的PMD矢量(步骤104)。下面的讨论将提出一个用来确定所述矢量的方法。然而应该讲明的是，本发明所涵盖的范围包括所有利用偏振状态数据来确定特征PMD矢量的方法，例如，通过利用偏振状态数据构造使一个或多个判据最小化或最大化的矢量。
在一个实施例中，通过计算相继的偏振状态测量值的矢量差，即ΔSi＝Si+1-Si，使用一组偏振状态测量值Si(ω)来计算一组进动矢量ΔSi。假定在每一个运动矢量ΔSi所跨越的频率范围内信道PMD是不变的，可以根据每一个运动矢量ΔSi来确定PMD矢量Ωi，使得PMD矢量对应于每一个频率间隔的进动。而所需的PMD矢量Ωi则垂直于它所对应的进动矢量Ωi·ΔS＝0 (式2)矮可以利用从所测量的偏振状态Si(ω)导出的一组PMD矢量Ωi来确定用以表征跨越整个所考虑的频谱信道的PMD矢量的PMD矢量Ωfit(步骤104)。例如，PMD矢量Ωfit可以满足一个或多个特定的优化判据。在一个实施例中，PMD矢量Ωfit是关于偏振测量值Si(ω)的最小二乘拟合Ω‾fit=Ω‾∋minΩ‾Σi|Ω‾i·ΔS‾i|2]]>(式3)最小二乘拟合可以使用常用的算法通过硬件或软件实现。在一个实施例中，最小二乘拟合的实现过程就是求解特征值问题。这样，围绕PMD矢量随着频率的进动形成转动矩阵Ω，并且不同测量值之间Stokes矢量的差值形成列矢量ΔSΣi|Ω‾i·ΔS‾i|2=Σi(ΩTΔS)·(ΔSTΩ)=ΩT[Σi.(ΔSΔST)]Ω]]>(式4)当ΩTΔS＝cosθ，其中θ是PMD矢量与矢量ΔSi之间的夹角，总和成为PMD矢量Ω与微分线段之间的垂直性的量度
Σi|Ω‾i·ΔS‾i|2=Σi(ΩTΔS)·(ΔSTΩ)=Σcos2θi]]>(式5)定义A≡Σi(ΔSΔST)]]>(式6)优化问题变成Ωfit=Ω∋[minΩ(ΩTAΩ)=minΩΣicos2θi]]]>(式7)这个优化计算的结果是PMD矢量Ωfit，它处于与微分线段ΔSi的最佳的垂直位置。通过定义SZ为A的对应于A的最小的特征值的归一化特征矢量，可以将特征PMD矢量与信道的DGD联系起来Ωfit＝τ·Si(式8)其中τ是DGD。
确定了特征PMD矢量Ωfit之后，就可以设定一阶PMD补偿器来为相应频道提供最佳一阶补偿。这些技术在未决美国专利申请No.10/101,427作详细的讨论，其全部公开的内容通过引用作为一个整体包括在本文中。
流程的下一步是导出表征链路的DGD的数值(步骤108)。在一个实施例中，所述步骤就是用二阶多项式去拟合测量所得的偏振状态数据。选择偏移项A，所要求的多项表达式是S(ω)＝A+Bω+Cω2+其余项 (式9)在一个实施例中，偏移项A是以So为中心频率的频带的偏振状态的估计值。所述估计值可以表达为，例如，Stokes矢量。
使用这种多项式拟合，通过将S(ω)的轨迹投影到垂直于SZ的平面上，来以频率的函数的形式模拟信道的DGD。而轨迹在所述平面投影的角速度，就是作为频率的函数的DGD的瞬时DGD高阶量度。给定所述平面的旋转角θ(ω)，则DGDτ近似为最佳拟合角速度的斜率θ＝τω+C+其余项(式10)使用所述信息可以将高阶PMD补偿加到信道上使得被测量的偏振状态基本上等于所要求的偏振状态S0(ω0)。所述补偿过程(步骤112)涉及为出现在系统里的每一个补偿器确定一个PMD补偿矢量以及随后配置所述补偿器以便实现所述PMD补偿矢量。与固定延迟线的情况一样，补偿矢量的幅度可以是恒定的，也可能是变化的，与可变延迟线的情况类似。可变延迟线把PMD矢量的幅度作为额外变量加到以下将要讨论的优化计算中，扩展最后优化的优化空间或者要求查找表的附加的自由度。本发明的主要原理包括任意高阶的补偿，如三阶或四阶补偿。所以，虽然为了解释方便，如下讨论集中在二阶补偿，但本发明的范围不局限于此。
在一个提供二阶补偿的实施例，确定两个PMD矢量Ω1和Ω2，PMD矢量Ω1和Ω2显著地减小所要求的偏振状态与在跨越各信道不同波段的不同频率所测量的信道偏振状态之间的差别。在一个实施例中，计算补偿矢量相当于求被补偿波段的偏振状态和所需偏振状态之间差值的积分的最小值Ω1,Ω2∋minΩ1Ω2∫|ω|≤BW|eωΩ2ΣeωΩ1ΣeωΩ2ΣS0-S0|2dω]]>(式11)在一个实施例中，可以把计算此积分简化为求在测量步骤100中利用偏振计测得的这些频率处差值的总和Ω1,Ω2∋minΩ1Ω2Σk|eωkΩ2ΣeωkΩ1ΣeωkΩΣS0-S0|2]]>(式12)上述计算的结果可以事先计算好供以后使用。首先，选择特征PMD矢量(即Ωfit)的取值范围与特征DGD(即τ)的取值范围。其次，针对不同的(Ωfit，τ)对计算补偿矢量。将结果所得到的补偿矢量(例如在一个二级补偿的实施例中的Ω1和Ω2)存储起来。对高阶的实施例，将计算适当数目的补偿矢量并加以存储。
针对(Ωfit，τ)对的补偿矢量可以被存储为，例如查找表。在被检索的时候，这些预先计算好的数值可以被用来作为式11或式12局部优化的初始条件，附带将Poincare空间中的PMD矢量的方向作为独立变量。使用式11或式12、所检索得到的初始条件以及所测得的偏振状态数据，就可以使用一个优化的例行程序去确定高阶补偿解。现在已经有几个这样的优化技术，例如著名的Levenberg-Marquardtsu算法。
确定了补偿矢量(例如Ω1和Ω2)之后，要么实时地，要么离线地将补偿矢量转换成适合于补偿装置运作的形式。例如，当补偿器是与延迟线或偏振保持光纤组合的偏振控制器时，补偿矢量可以被转换为旋转Muller矩阵。在二阶补偿实施例中，这些矩阵由如下方程确定Ω1=RPC1001]]>(式13)Ω2=RPC1RPC2001]]>(式14)式中RPC1和RPC2分别表示一阶和二阶偏振控制器在Poincare空间中的旋转矩阵。这两个方程被解出之后，旋转矩阵RPC1和RPC2的数值可以被用来确定偏振控制器的各个延迟器元件的偏振设定值。
图3表示使用本发明的高阶补偿技术的好处与传统的假定信道PMD与频率无关技术的比较。图3是补偿和不补偿的偏振状态测量值当出现在Poincare球时的二维投影。未补偿的偏振状态测量值300表示信道中的PMD依赖于频率的关系。在一阶的情形下，即与频率无关的情况，补偿值被加到相同的偏振状态集合中，得到经过补偿的偏振值304。显然，虽然由于补偿使信道中PMD得以减小，但未完全被消除。在二阶的情形下，也就是与频率有关的情况，将根据本发明的原理进行补偿。得到经过补偿的偏振值308。显然，高阶补偿使得信道在各个被测量的频率处的Stokes矢量实际上等同。使用更高阶的，例如三阶或四阶补偿技术可以得到类似的结果。
图4表示根据本发明二阶PMD补偿的装置。每个延迟级400、400’提供单级PMD补偿。延迟级400、400’与控制器级404通信，控制器级404测量所述延迟级之后的结果频谱分解Stokes矢量数据并向所有延迟级的偏振控制器提供控制脉冲。根据本发明的原理，更高阶的PMD补偿可以通过额外附加延迟级或其等价物获得。
在图4所示的实施例，每个延迟级包括多路分解器408、408’；每个信道的偏振控制器412、412’；多路复用器416，416’；以及共共延迟线420，420’。多路分解器408、408’接收通常包含多个通信信道的入射光并使信道在空间上分散开来。使通信信道在空间上分散开来使得可以并行地配置多台设备同时处理多个信道。例如，在本实施例，多路分解器408的输出被提供给偏振控制器的并行阵列412、412’，每一个信道一个偏振控制器。偏振控制器412、412’能够在多路复用器416将信道重新组合以便经由公共延迟线420传输之前改变通信信道的偏振状态。通常这些控制器从控制器模块404接收它们的设定值，这些设定值确定上面所述的所需的校正值。
多路分解器408、408’和多路复用器416，416’可以是例如色散准直器，一个正向取向，另一个反向取向。典型的偏振准直器412包括可变延迟器阵列。根据不同实施例，延迟线420可以是例如偏振保持光纤、包括偏振分光器和两个反射镜的自由空间延迟器或准直器之间的双折射晶体。
在本实施例，控制级404包括光学监视器424；检测器电子线路428；处理器电子线路432；以及偏振控制器的驱动电子线路436。
在信号流通过延迟级400、400’之后，光学监视器424对其取样。然后，光学监视器测量被取样的光的强度并向检测器电子线路428提供所测得的强度值。在其它实施例，光学监视器424在第一补偿级之前，或在偏振控制器之前或之后，对补偿级之间的信号流进行取样。检测器电子线路428将强度测量值转换成偏振状态测量值，检测器电子线路428又将偏振状态测量值提供给处理器电子线路432。光学监视器424和检测器电子线路428的一个实施例是在未决的美国专利申请No.10/218,681所描述的偏振计，所述申请的全部公开的内容通过引用作为一个整体包括在本文中。处理器电子线路432使用上面所述的高阶补偿算法后产生合适的参数设定值供偏振控制器412、412’使用(通过驱动电子线路436)以便显著地降低通信信道中PMD的影响。所述高阶补偿算法可以用软件、硬件或它们的组合的形式实现。处理器电子线路432可以是一个或多个专用电子元件，例如专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、或现场可编程门阵列(FPGA)、或包括处理器和存储器的通用计算设备。
可以作许多替代和修改而不会超越本发明的精神和范围。因此，应该明白，虽然已经用示例的方式展示这些实施例，但不能作为对本发明的限定。本发明将由下面的权利要求书所限定。因此，应当把这些权利要求理解为不仅在字面上包括由权利要求书所提出的内容而且包括虽然在其它方面与上面示例所展示和说明不完全一致但实际上与权利要求书没有差别的等同物。
权利要求
1.一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。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述确定的偏振状态是Stokes矢量。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述确定的偏振状态是Jones矢量。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括(e)利用对应个数的补偿级将所述确定的补偿设定值加到所述光信号中。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(b)包括(b-1)根据所述确定的偏振状态构造一组矢量。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(b)包括(b-2)根据步骤(b-1)的所述构造的矢量构造依赖于频率的偏振模式色散矢量。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(b)还包括(b-3)根据步骤(b-2)的所述矢量确定特征偏振模式色散矢量。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述特征偏振模式色散矢量基本上满足对步骤(b-2)的所述确定的矢量的最小二乘方拟合。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(c)包括(c-1)利用对作为频率函数的所述确定的光偏振状态的二阶拟合来确定所述特征微分群延迟。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(c)包括(c-2)利用所述特征偏振模式色散矢量的幅度来确定所述微分群延迟。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(d)包括(d-1)选择目标偏振状态值；以及(d-2)这样确定所述补偿设定值，使得当将所述补偿设定值加到光信号时，所述选择的目标偏振状态值和跨越通信信道多个频率子带的所述光偏振状态的差别大大减小。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述选择的目标偏振状态值是在频带中心频率处的目标状态值。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述各补偿设定值中至少一个补偿设定值在幅度上有所变化。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(d)包括(d-1)利用步骤(b)和步骤(c)的结果从包含预先确定的补偿设定值的存储器中检索至少一个补偿设定值。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(d)包括(d-2)将检索到的所述至少一个补偿设定值用于优化例行程序中；以及(d-3)利用所述优化例行程序的处理结果作为所述各补偿设定值中的至少一个补偿设定值。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述优化例行程序是Levenberg-Marquardt算法。
17.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(e)包括(e-1)为偏振控制器计算对应于所述确定的补偿设定值的旋转Mueller矩阵。
18.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(a)-(d)基本上同时应用于多个通信信道的光信号中。
19.一种用于校正具有至少一个通信信道的光信号的偏振模式色散的装置，所述装置包括偏振状态检测器，用来接收所述光信号并且提供所述光信号在所述通信信道的多个频率子带下的偏振状态测量值；用来接收所述光信号并且把第一微分群延迟加到所述光信号上的第一补偿器；以及用来从所述第一补偿器中检索光信号并把第二微分群延迟加到所述光信号上的第二补偿器，其中，根据所述偏振状态测量值来确定所述第一微分群延迟和第二微分群延迟，以便所述降低偏振模式色散对所述光信号的影响。
20.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述第一和第二补偿器中至少一个包括多个偏振控制器，所述多个偏振控制器中的每一个与特定的通信信道相联系。
21.如权利要求1所述的装置，其特征在于还包括与所述多个偏振控制器串联的多路分解器；与所述多个偏振控制器串联的多路复用器；以及与所述多路复用器串联的公共延迟线。
22.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述公共延迟线是偏振保持光纤。
23.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述公共延迟线包括包含第一偏振分光器、第二偏振分光器、第一反射镜和第二反射镜的自由空间延迟装置。
24.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述公共延迟线包括第一准直仪、第二准直仪和设置在所述第一准直仪和所述第二准直仪之间的双折射晶体。
全文摘要
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。
文档编号G02B26/00GK1593024SQ02823407
公开日2005年3月9日 申请日期2002年9月27日 优先权日2001年9月27日
发明者A·梅尼科夫, J·D·塔戈夫, S·J·魏因 申请人:特拉脉冲公司