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Cross-Polarization Modulation in DWDM Systems Marcus Winter Christian-Alexander Bunge Klaus Petermann Hochfrequenztechnik-Photonik TECHNISCHE UNIVERSITÄT.

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Präsentation zum Thema: "Cross-Polarization Modulation in DWDM Systems Marcus Winter Christian-Alexander Bunge Klaus Petermann Hochfrequenztechnik-Photonik TECHNISCHE UNIVERSITÄT."—  Präsentation transkript:

1 Cross-Polarization Modulation in DWDM Systems Marcus Winter Christian-Alexander Bunge Klaus Petermann Hochfrequenztechnik-Photonik TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN Dario Setti

2 TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN Fachgebiet Hochfrequenztechnik what is cross-polarization modulation?

3 TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN Fachgebiet Hochfrequenztechnik typical system in which XPolM may be relevant nonlinear polarization effects

4 TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN Fachgebiet Hochfrequenztechnik SOP of a fully polarized CW probe channel 10 × 10Gbps NRZ-modulated interfering 8mW (50GHz grid)

5 TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN Fachgebiet Hochfrequenztechnik visualization of numerical simulation data: fiber span 1

6 TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN Fachgebiet Hochfrequenztechnik visualization of numerical simulation data: fiber span 2

7 TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN Fachgebiet Hochfrequenztechnik visualization of numerical simulation data: fiber span 3

8 TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN Fachgebiet Hochfrequenztechnik SOP of each sample moves seemingly at random motion can be described by a rotation around the sum of the Stokes vectors of the interfering channels (which have random length and orientation)

9 TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN Fachgebiet Hochfrequenztechnik analyzing the random SOP motion

10 TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN Fachgebiet Hochfrequenztechnik SOP movement is very similar to Brownian motion / diffusion on the surface of the Poincaré sphere analytical description of the SOP distribution is known symmetric around mean direction / given as distribution of deflection angles from mean parameterized by either variance V or DOP DOP = exp(-V/2)

11 TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN Fachgebiet Hochfrequenztechnik deflection angle from mean direction probability density

12 TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN Fachgebiet Hochfrequenztechnik we want to derive the distribution (in terms of DOP or V) analytically from the known system parameters statistics of the probe SOPs and of the Stokes vector sum Σ are closely linked Σ is approximately a 3D Gaussian variance V is the integral over the autocovariance of Σ (with coefficients)

13 TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN Fachgebiet Hochfrequenztechnik for 1 st order approximation account only for the dominant effects on the Stokes vectors of the interfering channels: length walk-off between channels orientation PMD. both are pure interchannel effects (pulse shape and interferer DOP are ignored)

14 TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN Fachgebiet Hochfrequenztechnik autocovariance function: walk-off

15 TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN Fachgebiet Hochfrequenztechnik walk-off is caused by differing group velocities in DWDM channels due to GVD decorrelation of Stokes vector lengths

16 TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN Fachgebiet Hochfrequenztechnik covariance decreases due to walk-off dispersion comp. restores ACF area under ACF determines V channel spacing determines w-o length propagation distance z [normalized] ACF (0, z)

17 TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN Fachgebiet Hochfrequenztechnik autocovariance function: polarization

18 TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN Fachgebiet Hochfrequenztechnik PMD randomly rotates the polarization state of each channel relative to the probe decorrelation of Stokes vector orientations

19 TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN Fachgebiet Hochfrequenztechnik polarization effects are not compensated propagation distance z [normalized] ACF (0, z)

20 TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN Fachgebiet Hochfrequenztechnik both ACFs depend on the fiber type V also scales with the squares of optical power in the interfering channels and the nonlinear coefficient straightforward to calculate power thresholds to keep nonlinear depolarization above e.g. DOP = 0.97

21 TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN Fachgebiet Hochfrequenztechnik 10 interfering 10Gbit/s channels in 50GHz grid 10 spans: resonant dispersion map of SSMF and (linear) DCF target DOP = 0.97

22 TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN Fachgebiet Hochfrequenztechnik summary

23 TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN Fachgebiet Hochfrequenztechnik nonlinear channel depolarization due to cross- polarization modulation is a diffusion(-like) process shape of the polarization states distribution is known distribution can be fully parameterized by the DOP DOP can be predicted analytically from system parameters


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