Hochbitratige optische Übertragungssysteme ...Hochbitratige optische Übertragungssysteme Polarisationsmodendispersion (PMD) C.-A. Bunge; Hochschule f r Telekommunikation Leipzig:

Hochbitratige optische ÜbertragungssystemePolarisationsmodendispersion (PMD)

C.-A. Bunge; Hochschule für Telekommunikation Leipzig: High-Speed Optical Transmission Systems

Begrenzende Effekte

Lineare Effekte

Dämpfung

Chromatische Dispersion (CD)

Polarisationsmoden-Dispersion (PMD)

Nichtlineare Effekte

Kerr-Effekt

unelastische Streuprozesse

Selbstphasen-modulation

(SPM)

Kreuzphasen-modulation

(XPM)

Intrapuls-SPM (iSPM)

Intrakanal-XPM (iXPM)

Intrakanal-FWM (iFM)

Vierwellen-mischung

(FWM)

Stimulierte Raman-Streuung

(SRS)

Stimulierte Brillouin-Streuung

(SBS)


Polarisation – Jones-Vektor

Zur Schreibweise siehe:J.P. Gordon and H. Kogelnik, „PMD Fundamentals: Polarization mode dispersion in optical fibers,“Proc. of the National Academy of Sciences USA, vol. 97, no. 9, pp. 4541-4550

Zeiger des transversalen E-Feldes E(t):





: Komplexe E-Feld-Amplitude






: Einheits-Jones-Vektor (ket-vector)


y

xRe{E(t)}







y

xRe{E(t)}




exRe{sxE(t)}: Komplexe E-Feld-Amplitude



y

xRe{E(t)}




exRe{sxE(t)}

eyRe{syE(t)}




y

xRe{E(t)}




exRe{sxE(t)}

eyRe{syE(t)}



: entsprechender c.c. Vektor (bra-vector)


y

xRe{E(t)}




exRe{sxE(t)}

eyRe{syE(t)}



: entsprechender c.c. Vektor (bra-vector)

ist normiert,so dass (bra-ket Schreibweise):


Jones-Vektoren für lineare Polarisation



horizontal

Re{EH(t)}



horizontal

vertikal

Re{EV(t)}

Re{EH(t)}



horizontal

vertikal

45° azimuthRe{EV(t)}

Re{EP(t)}

Re{EH(t)}


Jones-Vektoren für zirkulare Polarisationen



rechts-zirkular

Re{ER(t)}

rechts-zirkularePolarisation



rechts-zirkular

links-zirkular

Re{ER(t)}

rechts-zirkularePolarisation


Stokes-Darstellung: Poincaré-Kugel


Stokes-Darstellung: Poincaré-Kugel

Darstellung der Jones-Vektoren im Stokes-Raum:

θ : Azimuth, φ : Elliptizität

mit


Polarisationszustände auf der Poincaré-Kugel


Lineare Polarisation:(Äquator)





H: horizontal (θ =0), V: vertikal (θ =π /2)

P: 45° azimuth (θ =π /4), Q: -45° azimuth (θ =3π /4)


Zirkulare Polarisation:(Pole)











R: rechts-zirkular (2φ =π /2), L: links-zirkular (2φ =–π /2)







R: rechts-zirkular (2φ =π /2), L: links-zirkular (2φ =–π /2)

Elliptische Polarisation: orC.-A. Bunge; Hochschule für Telekommunikation Leipzig: High-Speed Optical Transmission Systems

Woher kommt die Doppelbrechung?

intrinsische Effekte:




Elliptischer Kern:

Mechanischer Stress:

herstellungsbedingt, kann vermieden werden




Elliptischer Kern:

Mechanischer Stress:

extrinsische Effekte:

Biegungen:

Torsion:

herstellungsbedingt, kann vermieden werden

entsteht bei der Verlegung, beim Aufwickeln etc.


Doppelbrechung in einer kurzen Faser

Zwei orthogonal zu einander stehende HE11-Moden:




Ideale Faser:

x

y

exRe{sxE(z,t)}

eyRe{syE(z,t)}

Ausbreitungskonstante β gleich für beide Moden (degeneriert)




Ideale Faser:

x

y

exRe{sxE(z,t)}

eyRe{syE(z,t)}


kurze doppelbrechende Faser: (gleiche Doppelbrechung über gesamter Länge)




Ideale Faser:

x

y

exRe{sxE(z,t)}

eyRe{syE(z,t)}



x

y

exRe{sxEs(z,t)}

eyRe{syEf(z,t)}




Ideale Faser:

x

y

exRe{sxE(z,t)}

eyRe{syE(z,t)}



x

y

exRe{sxEs(z,t)}

eyRe{syEf(z,t)}verschiedene Ausbreitungskonstanten

βs, βf : Ausbr. für langsamen und schnellen Modens, nf : effektiver Index f. langs. und schnellen Modeω0: Kreisfrequenz des Trägersc :LichtgeschwindigkeitC.-A. Bunge; Hochschule für Telekommunikation Leipzig: High-Speed Optical Transmission Systems

Differential Group Delay (DGD)

linear polarisierte Welle mit Azimuth θ ≠ 0 zu den Achsen:



x

y


Aufteilung auf beide Moden



x

y


verschiedene Ausbreitungskonst.Δβ = βs-βf




Δτ

x

y




verschiedene LaufzeitenΔτ = τs-τf



Δτ

x

y



DGD einer kurzen Faser:





Δτ

x

y



DGD einer kurzen Faser:



Lineare Längenabhängigkeit des DGD Δτ in kurzen Fasern mit konstanter Doppelbrechung.C.-A. Bunge; Hochschule für Telekommunikation Leipzig: High-Speed Optical Transmission Systems

Doppelbrechung in langen Fasern

zufällige Ausrichtung der Orientierungen der Achsen in langen Fasern




Model: Hintereinanderschaltung vieler kurzer Fasern mit zufällig orientierten Achsen und zufälligem DGD Δτ (Coarse-step-Modell).

Orientierung der schnellen und langsamen Achsen ändert sich segmentweise:






Leistung wird in jedem Segment neu auf beide Achsen umverteilt: Polarisationsmoden-Kopplung.






Leistung wird in jedem Segment neu auf beide Achsen umverteilt: Polarisationsmoden-Kopplung.

In langen Fasern wächst das mittlere DGD mit der Wurzel der Länge: PMD-Parameter DPMD in ps/√km.


Korrelationslänge

Beschreibt den Übergang zwischen kurzer und langer Faser.


Korrelationslänge

Ausgangs-SOPs für 5000verschiedene Fasern


Man betrachte einen Satz Fasern mit den gleichen statistischen Eigenschaften.

Für einen gegebenen Eingangszustand der Polarisation ergeben sich Ausgangszustände, die gleichmäßig über die Poincaré-Kugel verteilt sind.


Korrelationslänge





Die Korrelationslänge kann über die Ensamble-Mittelwerte der Leistungen in beiden Polarisations-Moden beschrieben werden: (〈Px〉,〈Py〉).


Korrelationslänge






Am Eingang: 〈Px〉=1, 〈Py〉=0 Differenz〈Px〉 -〈Py〉 geht gegen Null. LC definiert über:

LC~1 m bis 1 kmC.-A. Bunge; Hochschule für Telekommunikation Leipzig: High-Speed Optical Transmission Systems

Korrelationslänge






Am Eingang: 〈Px〉=1, 〈Py〉=0 Differenz〈Px〉 -〈Py〉 geht gegen Null. LC definiert über:

LC~1 m bis 1 km

kurze Faser: L > Lc


Beat-Länge

1/23/07 EE233. Spring '07. Kaminow &

Thylen

60

Eingangspolarisation:45° zu schneller und langsamer Achse


Transmission Matrix


Transmission Matrix

Ausgangs-Jones-Vektor |t> ergibt sich auch Eingangs-Jones-Vektor |s> überein 2 × 2 unitäre (d.h. T† = T-1 ) transmission matrix T(ω).

konjugierttransponiert

inverseMatrix


Transmission Matrix



inverseMatrix

Ausgang Eingang


Transmission Matrix



inverseMatrix

Ausgang Eingang

oder


Transmission Matrix



inverseMatrix

Ausgang Eingang

oder

φ0 :gemeinsame PhaseU(ω):normierte transmission matrix


Transmission Matrix



inverseMatrix

Ausgang Eingang

oder


Auf der Poincaré-Kugel entspricht das einer Rotation um einen Drehvektor.

: Drehvektor : Drehwinkel

: Einheitsdrehvektor


Transmission Matrix



inverseMatrix

ϕAusgang Eingang

oder


Auf der Poincaré-Kugel entspricht das einer Rotation um einen Drehvektor.

: Drehvektor : Drehwinkel

: Einheitsdrehvektor

: Poincaré-Darstellung vonC.-A. Bunge; Hochschule für Telekommunikation Leipzig: High-Speed Optical Transmission Systems

Principal States of Polarization (PSP)



Ohne polarisationsabhängige Verluste existieren zwei orthogonaleEingangspolarisationen, die nicht mit der Frequenz variieren.




Das sind die sog. Principal States of Polarization (PSP) und entsprechen dem längen und der kürzesten Laufzeit:





Slow PSP





und fast PSPSlow PSP





Eigenvektoren des Operators jUωU†.






Eigenvektoren des Operators jUωU†.

Eigenwertvon jUωU†

Eigenvektorvon jUωU†

Δτ : DGDUω =dU/dω




Ursachen: Doppelbrechung zufällige Variation der Achsen der Doppelbrechung




1st-order approximation: verschiedene Gruppenlaufzeiten beider Polarisationen: Laufzeitunterschied zwischen schnellem und langsamem PSP nennt man differential group delay (DGD).




1st-order approximation: verschiedene Gruppenlaufzeiten beider Polarisationen: Laufzeitunterschied zwischen schnellem und langsamem PSP nennt man differential group delay (DGD).

: DGD

: Einheits-Stokes-Vektor des langsamen PSP

Beschreibung durch PMD-Vektor:


PMD-Vektor

• PMD-Vektor ist frequenzabhängig• Taylorreihen-Entwicklung um die Trägerfrequenz ω0:


PMD-Vektor


1st order term


PMD-Vektor


1st order term

2nd order term


PMD-Vektor


1st order term

2nd order term

Schmale Bandbreite


PMD-Vektor


1st order term

2nd order term

Schmale Bandbreite 1st-order PMD dominiert.


PMD-Vektor


1st order term

2nd order term

Schmale Bandbreite

Große Bandbreite

1st-order PMD dominiert.


PMD-Vektor


1st order term

2nd order term

Schmale Bandbreite

Große Bandbreite

1st-order PMD dominiert.

2nd-order PMD muss mit berücksichtigt werden.


1st-order PMD

1st-order PMD wird durch zwei Parameter beschrieben:


1st-order PMD


Differential group delay:


1st-order PMD



Anteil der Leistung im langsamen PSP (Verhältnis):


RZ-formatContour line labels

denote OSNR penalty

T: bit period

1st-order PMD



Anteil der Leistung im langsamen PSP (Verhältnis):


Statistische Eigenschaften von 1st-order PMD

PMD-Eigenschaften ändern sich zufällig mit der Zeit (Temperatur, Umwelt).




Beschreibung von 1st order PMD durch statistische Verteilung des DGD.




Wahrscheinlichkeitsdichte-Verteilung des DGD in langen Fasern ist Maxwell-verteilt und kann angenähert werden durch:





Wahrscheinlichkeitsdichte-Verteilung des DGD in langen Fasern ist Maxwell-verteilt und kann angenähert werden durch:


Faktor α beschreibt das mittlere DGD der Strecke:

: mean DGD


zeitliche Variation des DGD

!"#$%&'()''*+&,-%./'0.%".-"123'"2'21%4./"5&6'787'10&%

99:;'$ ,*$ %'(

(1,$ -(.*0/0*.$ 0*';-+.-%';;J$ 150$ #R#$ 2'.'$ +*.$ '415.$ 8I$ -(2*/*(2*(.$ +'6/;*+$ ,*0*

%1;;*%.*2<

S!TPMUOV$WTXOYZ=U$=Q$#R#

Q016$Q-)50*$8$,*$(1.*$ .&'.$ .&*$#R#$L'0-*+$ +-)(-3-%'(.;J

,-.&$ ,'L*;*().&D1--14?'-"4&E.0&%.#&6'10&%

.//'(AC'4&.3$%&4&2-3)''J=&1%&-",./'HI!',$%0&3

.%&'G"--&6'-1'-=&'4&.3$%&6'3+&,-%./'HI!3)

\1L8??AC$ '(2$ Q-)50*$ [email protected]$ +&1,+$ .&*$ (106';-[*2

+/*%.0';$ OPQ$ 310$ .&*$ .-6*9'L*0')*2$ 2'.'

zeitliche Variation des DGD

!"#"!$%&$'()$*&($$+,-$./.01,!"-231$-"4"%#"-&$567$*&$21$'7$/89&:

1;%&$-"&

+,-$ 3"1@,-A$ ,*"-21,-&$ >24"B$ @%1;$ 1;"$ 4;2!!"3C"$ ,>

&%C32!$H>"41&$ 2**-,24;$ 23$ %31,!"-28!"

!"#"!F$1;$>%-&10,-B"-$DE.F$23BF$%3

&,="$ 42&"&F$ &"4,3B0,-B"-$ DE.($ $ W,@"#"-$ 8,1;$ >%-&10$ 23B

&"4,3B0,-B"-$ DE.$ 4,=*"3&21%,3$ &I&1"=&$ &>"-$ 1;"

B-2@824A$ 1;21$ 1;"I$ -"B$ &%C32!$ B"C-2B21%,3

,#"-$ 2$#"-I$32--,@$,*1%42!$823B@%B1;($ $U;%&$ %&$ 2$ &%C3%>%4231

B-2@824A$ >,-$ B"3&"$ @2#"!"3C1;0B%#%&%,3$ =%8"-0,*1%4$ !%3A$42--I%3C

'77&$,>$@2#"!"3C1;&F$ 2$ &"*2-21"$DE.$4,=*"3&21%,3$ &I&1"=

=2I$8"$ -"H

-"&*"41%#"!I:($ U;%&$ *-,1"41%,3$ 423$ "2&%!I$ *-,#%B"$ 2$ C

283,-=2!!I$ ;%C;$ ./.$ "#"31&$ =$ 1;"$ 1"=*,-2!$ 23B$ &*"41-2!

321-"H$ "G4$ 1;"$ *,1"31%2!$ %=*241$ ,>$ DE.$ ,3$ 3"1@,-A

2#2%!28%!%1I($ $ J>$ *2-1%4-"H-,=$[,#"=8"-$RF

S77'$ 1;-,,-=21$1;%&$3,-=2!%V"B$./.$B212$5%("(F$!"9c!"d:

-"*-"&"31%3C$ eR)F?77$ ="2&"0647$819'*$-1+?'4&.3$%&6'12'@10)'AB'C;;9'.26

>D1--14?'-"4&E.0&%.#&6'10&%'.//'(AC'-"4&'4&.3$%&4&2-3)

!"#$%&'()*+$,-.&$'$/*0-12$13$'415.$.,1$61(.&+$1($'$789:6

3-4*091/.-%$ %'4;*$ %100*;'.-1($ .-6*+$ 13$ '.

;*'+.$ 8?$6-(5.*+$ @AB$ :6C$ D8AE>$ A98$ &150+$ @FG$ H

'(2$I$ ,*$ %'(

(1,$ -(.*0/0*.$ 0*';-+.-%';;J$ 150$ #R#$ 2'.'$ +*.$ '415.$ 8I$ -(2*/*(2*(.$ +'6/;*+$ ,*0*

%1;;*%.*2<

S!TPMUOV$WTXOYZ=U$=Q$#R#

Q016$Q-)50*$8$,*$(1.*$ .&'.$ .&*$#R#$L'0-*+$ +-)(-3-%'(.;J

,-.&$ ,'L*;*().&D1--14?'-"4&E.0&%.#&6'10&%

.//'(AC'4&.3$%&4&2-3)''J=&1%&-",./'HI!',$%0&3

.%&'G"--&6'-1'-=&'4&.3$%&6'3+&,-%./'HI!3)

\1L8??AC$ '(2$ Q-)50*$ [email protected]$ +&1,+$ .&*$ (106';-[*2

+/*%.0';$ OPQ$ 310$ .&*$ .-6*9'L*0')*2$ 2'.'

Ausfallwahrscheinlichkeit (Outage Probability)

Es gibt keinen worst case – kein maximales DGD bei Maxwell-Verteilung




OSNR-Margin für PMD wird bereitgestellt: System funktioniert, solange Margin ausreicht.





Ausfallwahrscheinlichkeit beschreibt die Wahrscheinlichkeit, dass Margin überschritten wird.






Beispiel (1st order PMD):40 Gbit/s RZ

1 dB OSNR margin







1 dB OSNR margin

system outage







1 dB OSNR margin

system outage

Anforderung: Pout

zur Ausfallwahrscheinlichkeit

!"#$%&'(")&%*'+,+-.&/"0112 34

1

0

5

6

1 31 01 41 51 21 61787 9:/;

<=>?@&'A,(BA(CD?E31FG9HC;

?":&'A,(BI"JAK-.'I"A'H"/B/(&J"+$(A-&?":&'A,(BI"JAK-.'I"A'H"/B/(&J"+$(A-&

JAK-.'

@L7"+$(A-&M

! N,,+%A(&"/B/(&J"JAK-.' (+"A%%+JJ+HA(&"A

%&K(A.'"AJ+$'("+O"@L7F.'H$%&H"H./(+K(.+'

! PO"H./(+K(.+'"-&(/"/+"QAH"(*A("(*&"JAK-.'

%A''+("*A'H,&".("" =B/(&J"+$(A-&

!"#$%&

31F31

31FR

31F6

31F5

31F0

1 31 01 41 51

5S31F2@K+QAQ.,.(B

(*A( 787T 05 :/

787 9:/;

@K+QAQ.,.(B7&'/.(B9:/F3;

!"#$%&

'()*$*+,+#-

LASU&,,.A'

787"/(A(./(.%/

9R":/"J&A'"787;

787"V"7.OO&K&'(.A,"8K+$:"7&,AB

Bestimmung des max.DGD für erlaubte Margin


zur Ausfallwahrscheinlichkeit

!"#$%&'(")&%*'+,+-.&/"0112 34

1

0

5

6

1 31 01 41 51 21 61787 9:/;



JAK-.'

@L7"+$(A-&M

! N,,+%A(&"/B/(&J"JAK-.' (+"A%%+JJ+HA(&"A

%&K(A.'"AJ+$'("+O"@L7F.'H$%&H"H./(+K(.+'

! PO"H./(+K(.+'"-&(/"/+"QAH"(*A("(*&"JAK-.'

%A''+("*A'H,&".("" =B/(&J"+$(A-&

!"#$%&

31F31

31FR

31F6

31F5

31F0

1 31 01 41 51

5S31F2@K+QAQ.,.(B

(*A( 787T 05 :/

787 9:/;

@K+QAQ.,.(B7&'/.(B9:/F3;

!"#$%&

'()*$*+,+#-

LASU&,,.A'

787"/(A(./(.%/

9R":/"J&A'"787;

787"V"7.OO&K&'(.A,"8K+$:"7&,AB

Bestimmung des max.DGD für erlaubte Margin

!"#$%&'(")&%*'+,+-.&/"0112 34

1

0

5

6

1 31 01 41 51 21 61787 9:/;



JAK-.'

@L7"+$(A-&M

! N,,+%A(&"/B/(&J"JAK-.' (+"A%%+JJ+HA(&"A

%&K(A.'"AJ+$'("+O"@L7F.'H$%&H"H./(+K(.+'

! PO"H./(+K(.+'"-&(/"/+"QAH"(*A("(*&"JAK-.'

%A''+("*A'H,&".("" =B/(&J"+$(A-&

!"#$%&

31F31

31FR

31F6

31F5

31F0

1 31 01 41 51

5S31F2@K+QAQ.,.(B

(*A( 787T 05 :/

787 9:/;

@K+QAQ.,.(B7&'/.(B9:/F3;

!"#$%&

'()*$*+,+#-

LASU&,,.A'

787"/(A(./(.%/

9R":/"J&A'"787;

787"V"7.OO&K&'(.A,"8K+$:"7&,AB

Bestimmung der Wahrscheinlichkeit, dass DGD überschritten wird


2nd-order PMD

Ursache:Frequenzabhängigkeit des PMD-Vektors


2nd-order PMD


Beschreibung durch zweiten Term der Taylorreihen-Entwicklung:


2nd-order PMD



parallel zu


2nd-order PMD



orthogonal zu

parallel zu


2nd-order PMD



orthogonal zupolarisationsabhängige

chromatische Dispersion(parallel zu )

parallel zu


2nd-order PMD



orthogonal zupolarisationsabhängige

chromatische Dispersion(parallel zu )

PSP-Depolarisation(rechtwinklig zu )

parallel zu


2nd-order PMD

Polarisationsabhängige chromatische Dispersion:

Frequenzkomponten des Signals erfahren verschiedene DGDs:

effektive chromatische Dispersion unterschiedlich für slow und fast PSP.

CD PCD

„+“: slow PSP„-“ : fast PSP

PSP-Depolarisation:

Orientierung der PSPs rotiert mit der Frequenz.


2nd-order PMD

Polarisationsabhängige chromatische Dispersion:

Frequenzkomponten des Signals erfahren verschiedene DGDs:

effektive chromatische Dispersion unterschiedlich für slow und fast PSP.

CD PCD

„+“: slow PSP„-“ : fast PSP

PSP-Depolarisation:

Orientierung der PSPs rotiert mit der Frequenz.

PMD-Kompensation spektral breiter Signale nicht mehr einfach möglich.


Polarization-Dependent Loss (PDL)

Polarisationsabhängige Verluste/Verstärkung (Filter, Verstärker etc.)




Bei Übertragungsstrecken mit mehreren PDL-behafteten Elementen:

PDL PDL PDL





PDL PDL PDL

OSNR/Leistung am Ausgang vom Polarisationszustand abhängig.

Pegel sich zufällig und wirkt sich wie Rauschen aus.





PDL PDL PDL

OSNR/Leistung am Ausgang vom Polarisationszustand abhängig.

Pegel sich zufällig und wirkt sich wie Rauschen aus.

Entgegenwirken nur durch Verwendung von Komponenten mit geringem PDL.


PMD-Limit: Wieviel PMD ist tolerierbar?

ECE228B, Winter 2006, Prof. D. J. Blumenthal Lecture 14, Slide 18

PMD limit

! A (quite approximated) formula that shows the PMD limit is the following (seeOptical Fiber Communications IIIa, I. Kaminov, T. Koch, Academic Press)

22max2

2 02.002.0

BPMDL

PMDLB

!="#

Lmax=12.5 KmLmax=200 KmPMD=1 ps/km0.5

Lmax=1250 KmLmax=20.000 KmPMD=0.1 ps/km0.5

Bit rate = 40 Gbit/sBit rate = 10 Gbit/s

! New fibers have PMD values of the order of 0.1 ps/km0.5

! PMD is an issue on ultra long distance only

! Installed fiber often have PMD values close to 1 ps/km0.5

! In these cases, PMD may be a fundamental issue even at 10 Gbit/s

grobe Abschätzung nach I. Kaminov: Optical Fiber Communications IIIa

PMD-Werte:herkömmliche Fasern ~ 1ps/km0,5

moderne Fasern ~0,1 ps/km0,5C.-A. Bunge; Hochschule für Telekommunikation Leipzig: High-Speed Optical Transmission Systems

PMD-Toleranz

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

Normalized DGD, !/T

Eye

Pe

na

lty (

dB

)

ASK & PSK

MSK

DPSK

Figure 1: Eye penalty as a function of normalized instantaneous DGD of ∆τ/T for different modulationformats.

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

Normalized DGD, !"/T

Eye

Pe

na

lty (

dB

)

NRZ

RZ 1/3

1/2

2/3

Figure 2: Eye penalty as a function of normalized instantaneous DGD of ∆τ/T for direct-detectionDPSK signals.

2

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

Normalized DGD, !/T

Eye

Pe

na

lty (

dB

)

ASK & PSK

MSK

DPSK

Figure 1: Eye penalty as a function of normalized instantaneous DGD of ∆τ/T for different modulationformats.

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

Normalized DGD, !"/T

Eye

Pe

na

lty (

dB

)

NRZ

RZ 1/3

1/2

2/3

Figure 2: Eye penalty as a function of normalized instantaneous DGD of ∆τ/T for direct-detectionDPSK signals.

2


PMD Kompensation

PMD 1. Ordnung:


Andere Konfigurationen

Half-Order PMD-Kompensator

!t

DOP

PC


Andere Konfigurationen

Half-Order PMD-Kompensator

!t

DOP

PC

!t

DOP

PC

var.

DGD

Elektronik

1st-order PMD-Kompensator


...höhere Ordnungen

!t

DOP

PC

var.

DGD

Elektronik

!t

DOP

PC

var.

DGD

Elektronik

n-Order PMD-Kompensator

n-fache Verkettung von 1st-order-PMD-Kompensatoren


elektronische Signalverarbeitung

All rights reserved © 2005, AlcatelF. Buchali, ITG Workshop 17./18.07.06

Entzerrung von Übertragungsverzerrungen

Empfänger basierte EDC! Analog und digitale Ansätze

C6

Tc

C7

!

C0

Tc

C1CUref

TB

-+

B1

FFE DFE

.....

ADC DSP - Viterbi equalizer

channel estimation

! Anwendung von FFE und DFE! Mehrere Prototypen bei 10 Gb/s! Erste Schaltungen bei 40 Gb/s

! StrataLight, Alcatel

! ADC (bis 40 GS/s realisiert)! Entzerrung in DSP (Viterbi algorithm)! Prototypen bei 10 Gb/s

! CoreOptics, IntersymbolComm./Kodeos

! Elektronische Dispersionskompensatoren sind bei 40 Gb/s realisierbar



0

1

2

3

4

5

6

7

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000GVD [ps/nm]

OSN

R pe

nalty

[dB]

FFE9/50ps+DFE

VE 20GS/sVE 10GS/s

standardreceiver

0

1

2

3

4

5

6

7

0 25 50 75 100 125 150

DGD [ps]

OSN

R p

enal

ty [d

B]

FFE9/50ps+DFE

VE 20GS/s

VE 10GS/s

standardreceiver

Vergleich von analogen und digitalen Entzerrern! Empfindlichkeit bzgl. GVD und PMD für NRZ bei 10 Gb/s

! Standard Empfänger mit 5 GHz Bandbreite! VE 10 GS/s mit BW von 3.5...5 GHz, 20 GS/s mit 6...8 GHz! Ähnliches Verhalten der Entzerrer bei kleinen Verzerrungen! VE ist bei größeren Verzerrungen besser

Workshop der ITG Fachgruppe 5.3.1 - 17./18. Juli 2006 11

analoge Prozessierung digitale Prozessierung


elektronische Signalverarbeitung




C6

Tc

C7

!

C0

Tc

C1CUref

TB

-+

B1

FFE DFE

.....


channel estimation








0

1

2

3

4

5

6

7

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000GVD [ps/nm]

OSN

R pe

nalty

[dB]

FFE9/50ps+DFE

VE 20GS/sVE 10GS/s

standardreceiver

0

1

2

3

4

5

6

7

0 25 50 75 100 125 150

DGD [ps]

OSN

R p

enal

ty [d

B]

FFE9/50ps+DFE

VE 20GS/s

VE 10GS/s

standardreceiver




analoge Prozessierung digitale Prozessierung




C6

Tc

C7

!

C0

Tc

C1CUref

TB

-+

B1

FFE DFE

.....


channel estimation








0

1

2

3

4

5

6

7

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000GVD [ps/nm]

OSN

R pe

nalty

[dB]

FFE9/50ps+DFE

VE 20GS/sVE 10GS/s

standardreceiver

0

1

2

3

4

5

6

7

0 25 50 75 100 125 150

DGD [ps]

OSN

R p

enal

ty [d

B]

FFE9/50ps+DFE

VE 20GS/s

VE 10GS/s

standardreceiver





Zusammenfassung

• Polarisation• Jones-Beschreibung

• Stokes-Beschreibung

• Poincaré-Kugel

• Doppelbrechung

• Polarisationsmoden-Dispersion• 1st-order PMD

• 2nd-Order PMD

• polarisationsabhängige chromatische Dispersion

• PSP-Depolarisierung

• Outage-Probabilty

• Polarization-Dependent Loss

• PMD-KompensationC.-A. Bunge; Hochschule für Telekommunikation Leipzig: High-Speed Optical Transmission Systems

Documents

Hochbitratige optische Übertragungssysteme ...Hochbitratige optische Übertragungssysteme Polarisationsmodendispersion (PMD) C.-A. Bunge; Hochschule f r Telekommunikation Leipzig: