Marcus Winter Klaus Petermann Hochfrequenztechnik-Photonik Cross-Polarization Modulation in Polarization-Multiplexed Systems Dario Setti Marcus Winter Klaus Petermann TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN Hochfrequenztechnik-Photonik http://www.marcuswinter.de/publications/itg2009

Szenario

Selektives Upgrade einer bestehenden 10 Gbps NRZ Infrastruktur mit PolDM-QPSK-Kanälen (z.B. 100 GbE) worst case für Interkanal-Nichtlinearitäten

Cross-Polarization Modulation (XPolM)

ähnlich zu XPM, das die Phase beeinflusst XPolM ist ein nichtlinearer Interkanal-Effekt, der den Polarisationszustand eines Signals ändert ähnlich zu XPM, das die Phase beeinflusst wie bei XPM ist die Zeitkonstante in der Größenordnung der Symboldauer

Setup zur Demonstration / Quantifizierung von XPolM nichtlineare Polarisationseffekte

Realisierungen mit verschiedenen SOPs der Störkanäle beim Launch und entlang der Faser (PMD) führen zu unterschiedlichen Probe-SOP-Verteilungen / DOPs

Polarisationszustände (SOPs) der CW-Probe am Sender 256 bits × 4 samples/bit

Polarisationszustände (SOPs) der CW-Probe am Empfänger 256 bits × 4 samples/bit

ohne Kenntnis aller Kanal-SOPs entlang der Faser keine quantitativen Aussagen für den Einzelfall möglich  Betrachtung des statistischen Ensembles aus allen möglichen Kombinationen

Polarisationszustände (SOPs) der CW-Probe am Empfänger 500 × 256 bits × 4 samples/bit für das Ensemble gibt es ein Modell, dass die SOP-Verteilung und den DOP vorhersagt

Auswirkungen auf Polarization-Division Multiplex (PolDM oder PolMUX)

die Auslenkung des SOP vom zeitlichen Mittelwert führt beim PolDM-Demultiplex zu crosstalk und fading

Setup zur Demonstration von crosstalk / fading

PolDM Subkanal ist (im Mittel) x-polarisiert SOP eines Symbols ist durch XPolM um den Winkel θ (im Stokes-Raum) ausgelenkt PolDM Subkanal ist (im Mittel) x-polarisiert crosstalk fading Jones space visualization

komplexes crosstalk-Feld in der y-Polarisation am Empfänger das crosstalk-Feld des Ensembles ist komplex Gaußsch verteilt 2σ² ist eine Funktion des mittleren DOPs

System-Simulationen

keine PMD in der Faser (um Kompensation zu vermeiden) low-power CW-Probe und QPSK-Signal (PolDM’ed) + 6 × 10 Gbps NRZ interferers keine PMD in der Faser (um Kompensation zu vermeiden)  Bestimmung von ROSNR der CW Probe (I und Q) als wäre sie ein 10 Gbaud DQPSK-Signal (nur-Nullen)

DOP-Verteilung der 500 Iterationen (Auswertung der single-polarization CW-Probe)

ROSNR penalty (single-polarization CW Probe) keine Abhängigkeit vom DOP der Iteration  Variationen durch XPM verursacht

ROSNR penalty (dual-polarization CW / QPSK) Auswertung der CW-Probe

Differenz dual – single polarization Eliminierung der XPM-Schwankungen theoretische Vorhersage für das Ensemble

Zusammenfassung

crosstalk ist additiv / Gauß-verteilt (statistisches Mittel) die durch XPolM induzierte Depolarisation führt beim PolDM-Demultiplex zu crosstalk (und fading) crosstalk ist additiv / Gauß-verteilt (statistisches Mittel) einzelne Systeme im Ensemble können stark von den mittleren Statistiken abweichen  Variation der beobachteten Penalties wie bei PMD werden Outage-Statistiken benötigt, um das Systemverhalten zu beschreiben