Die Rolle der Kreuz-Polarisationsmodulation in faseroptischen Übertragungssystemen

• Applicant: Professor Klaus Petermann, Ph.D.
• Subject Area: Electronic Semiconductors, Components and Circuits, Integrated Systems, Sensor Technology, Theoretical Electrical Engineering
• Term: from 2009 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 142706311

• Final Report Year: 2013

Final Report Abstract

Es wurde der nichtlineare Effekt der Kreuzpolarisationsmodulation in faseroptischen Übertragungssystemen analytisch untersucht. Die analytische Theorie wurde durch numerische Simulationen verifiziert. Um die Untersuchung erfolgreich durchführen zu können, wurde zunachst ein stochastisches XPM-Modell entwickelt, um die Varianz der XPM-induzierten Phasenänderung zu bestimmen, die durch Amplituden-modulierte Signale verursacht wird. Die XPM-induzierte Phasenvarianz wurde einerseits benutzt, um direkt die XPM-bedingte OSNR-Einbuße bei phasenmodulierten Kanülen mit kohärentem Empfang in Hybrid-WDM-Übertragungssystemen zu bestimmen, andererseits wurde mit ihrer Hilfe die XPolM-bedingte Reduzierung des Polarisationsgrades bei Kanülen mit Polarisationsmultiplex abgeschätzt. Der entwickelte Formalismus wurde auch auf 16QAM-Systeme angewandt. Als Resultat ist festzuhalten, dass in den betrachteten WDM-Szenarien die XPM-bedingte OSNR-Einbuße dominiert und die Kreuzphasenmodulation über die Kreuzpolaristionsmodulation als begrenzenden Faktor zu stellen ist. Im Anschluss wurde der Formalismus, der zur Beschreibung der Kreuzpolarisationsmodulation in der Einmodenfaser entwickelt wurde, anhand eines bewährten Pump-Probe-Ansatzes zur Beschreibung der Kreuzmodennichtlinearitäten in einer Modengruppe einer Mehrmodenfaser erweitert. Die analytischen Vorhersagen wurden ebenfalls durch numerische Simulationen verifiziert. Als natürliche Fortsetzung der durchgeführten Forschungsarbeiten bietet sich die Möglichkeit einer Ausweitung der im letzten Projektabschnitt untersuchten Mehrmodenkonfiguration an. Das Ziel dabei ist, die Pump-Probe-Konfiguration durch ein Mehrkanalsystem mit verschiedenen Modulationsformaten zu erweitern. Trotz der Analogien mit dem Fall einer Einmodenfaser, ist im Mehrmodenmodell mit einer erheblichen Komplexität zu rechnen, bedingt durch die enorm gestiegene Anzahl der Freiheitsgrade. Teilweise werden derartige Fragestellungen im derzeit laufenden Vorhaben bearbeitet.

Publications

• Cross-polarization modulation in polarization-division multiplexed transmission systems, in Photonics Society Summer Topical Meeting Series, 2010 IEEE, Juli 2010, S. 6–7
  M. Winter, D. Kroushkov und K. Petermann
  (See online at https://dx.doi.org/10.1109/ PHOSST.2010.5553732)
• Polarization-multiplexed transmission system outage due to nonlinearity-lnduced depolarization, in 36th European Conference and Exhibition on Optical Communication (ECOC), Sep. 2010, S. 1–6
  M. Winter, D. Kroushkov und K. Petermann
  (See online at https://dx.doi.org/10.1109/ECOC.2010.5621577)
• Analytische bestimmung der varianz der XPM-induzierten nichtlinearen phase, ITG-Fachbericht-228 Photonische Netze, S. 132–135, 2011, issn: 0932-6022
  D. I. Kroushkov, S. Warm und K. Petermann
  
• A simple estimation of XPM and XPolM induced penalties in hybrid OOK-PSK systems, in Optical Fiber Communication Conference and Exposition (OFC/NFOEC), 2012 and the National Fiber Optic Engineers Conference, März 2012, S. 1–3
  D. I. Kroushkov, S. Warm und K. Petermann
  
• Analytische bestimmung der varianz der durch 16QAM-kanäle induzierten XPM-phasenfehlers, ITG-Fachbericht-233 Photonische Netze, S. 47–49, 2012, issn: 0932-6022
  D. I. Kroushkov, M. Jazayerifar, A. Juarez, S. Warm und K. Petermann
  
• Continuously tunable delay line based on soi tapered bragg gratings, Opt. Express, Bd. 20, Nr. 10, S. 11 241–11 246, Mai 2012
  I. Giuntoni, D. Stolarek, D. I. Kroushkov, J. Bruns, L. Zimmermann, B. Tillack und K. Petermann
  (See online at https://doi.org/10.1364/OE.20.011241)
• Finite impulse response filter using 4-port mmi couplers for residual dispersion compensation, Lightwave Technology, Journal of, Bd. 30, Nr. 7, S. 990–996, Apr. 2012, issn: 0733-8724
  A. Rahim, S. Schwarz, J. Bruns, K. Voigt, D. I. Kroushkov, M. T. Arnous, C. G. Schaffer und K. Petermann
  (See online at https://doi.org/10.1109/JLT.2012.2185038)
• Simple estimation of the XPM-induced phase error variance in hybrid OOK-PSK systems, Photonics Technology Letters, IEEE, Bd. 24, Nr. 9, S. 733–735, 1. Mai 2012
  D. I. Kroushkov, S. Warm, M. Winter und K. Petermann
  (See online at https://doi.org/10.1109/LPT.2012.2187332)
• Tunable residual dispersion compensator using generalized MZIs in silicon-on-insulator, in Optical Fiber Communication Conference and Exposition (OFC/NFOEC), 2012 and the National Fiber Optic Engineers Conference, März 2012, S. 1–3
  A. Rahim, S. Schwarz, J. Bruns, K. Voigt, D. I. Kroushkov, M. T. Arnous, L. Zimmermann, C. G. Schaffer und K. Petermann