[发明专利]偏振复用发送器和传输系统

说明书

技术领域

本发明涉及偏振复用发送器(polarization multiplexing transmitter)和传输系统，尤其涉及输出被偏振扰频后的光信号、特别是被偏振扰频后的光偏振复用信号的偏振复用发送器和传输系统。

背景技术

近年来的光传输系统采用多值调制方式来实现传输容量的增大。多值调制方式是通过将光信号的振幅和/或相位调制为多值从而与调制的多值数相应地使传输容量增加的技术。但是，由于接收灵敏度随着调制的多值数而变差，所以导致传输距离变短。

因此，在下一代的光传输系统中，不仅希望增加基于多值调制方式的传输容量，还希望增加基于偏振复用方式的传输容量。偏振复用方式是通过将不同的偏振(光波的振动面)的光信号合波来增加传输容量的技术。通常，彼此的偏振具有正交关系的两个光信号被合波，传输容量增加至2倍。这种使用了彼此的偏振具有正交关系的两个光信号的偏振复用方式被特别称作正交偏振复用方式。这样，对于下一代的大容量光传输系统来说，偏振的利用是富有吸引力的。

然而，在另一方面，已知偏振成为各种信号劣化的原因。例如，光波导的偏振相关损耗(Polarization Dependent Loss，PDL)、光放大器的偏振相关增益(Polarization Dependent Gain，PDG)以及偏振烧孔(Polarization Hole Burning，PHB)等对光信号施加与其偏振相应的损耗或增益。另外，光纤或光波导的偏振模色散(Polarization Mode Dispersion，PMD)等对光信号施加与其偏振相应的延迟。

光纤的偏振依赖性的原因是对光纤施加的应力使其线芯截面歪斜。该线芯截面的歪斜不仅产生PMD，而且使光信号的偏振与其波长或偏振相应地变化。另外，众所周知由于对光纤施加的应力通常发生变动，所以光纤的偏振依赖性也发生时间变动。

由偏振引起的这些现象有可能使以偏振复用方式生成的偏振复用信号光大幅度劣化。例如，PDL除了对偏振复用信号光在被复用的信号间施加不同的损耗之外，还使被复用的信号间的偏振状态发生变化。使用图1来说明这种现象。例如，设为具有使横向振动的TE偏振的光功率透射100％、使纵向振动的TM偏振的光功率透射33.3％的PDL元件001。当向该PDL元件001输入复用了TE偏振和TM偏振的光信号的图1中的(a)所示的偏振复用信号光时，如图1中的(b)所示那样，复用后的两个偏振产生光强度之差。但是，在这种情况下，维持着被复用的信号间的偏振状态。另一方面，当向上述PDL元件001输入复用了使TE偏振和TM偏振旋转45°后的X偏振和Y偏振的光信号的图1中的(c)所示的偏振复用信号光时，如图1中(d)所示那样，被复用的两个信号的偏振彼此反向旋转，导致双方偏振所成的角从90°变为120°。该现象可理解为图1中的(c)所示的X偏振和Y偏振都是TE偏振与TM偏振的合成偏振，利用PDL元件001减少了各自的TM偏振成分，结果都接近于TE偏振。实际上，在PDL元件001没通过TM偏振时，X偏振和Y偏振都变成TE偏振。

光信号的偏振可使用图2中的(a)所示的庞加莱球从视觉上表现出来。庞加莱球是将任意的偏振009作为球面上的点来唯一地表示的偏振的标记法。作为例子，在图2中的(a)的庞加莱球上分别示出TE偏振00A、TM偏振00B、+45°偏振00C、-45°偏振00D、右旋圆偏振00E、左旋圆偏振00F。另外，连接TE偏振00A与TM偏振00B的直线被称为S1轴，连接+45°偏振00C与-45°偏振00D的直线被称为S2轴，连接右旋圆偏振00E与左旋圆偏振00F的直线被称为S3轴，这些轴在庞加莱球的中心点交叉成直角。如TE偏振00A和TM偏振00B那样彼此有正交关系的偏振用庞加莱球上彼此位于背面侧的点来表示。偏振依赖性可理解为产生与该庞加莱球上的点的位置相应的不同的损耗或延迟等的性质。