Cross-Polarization Modulation in Polarization-Multiplexed Systems

Marcus WinterKlaus Petermann

Hochfrequenztechnik-Photonik

TECHNISCHEUNIVERSITÄTBERLIN

Dario Setti

http://www.marcuswinter.de/publications/itg2009

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Fachgebiet Hochfrequenztechnik

Szenario

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

worst case für Interkanal-Nichtlinearitäten

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Cross-Polarization Modulation(XPolM)

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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 derGrößenordnung der Symboldauer

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nichtlineare Polarisationseffekte

Setup zur Demonstration / Quantifizierung von XPolM

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

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Polarisationszustände (SOPs) der CW-Probe am Sender

256 bits × 4 samples/bit

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Polarisationszustände (SOPs) der CW-Probe am Empfänger

256 bits × 4 samples/bit

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ohne Kenntnis aller Kanal-SOPs entlang der Faser keine quantitativen Aussagen für den Einzelfall möglich

Betrachtung des statistischen Ensembles aus allen möglichen Kombinationen

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für das Ensemble gibt es ein Modell, dass die SOP-Verteilung und den DOP vorhersagt

Polarisationszustände (SOPs) der CW-Probe am Empfänger

500 × 256 bits × 4 samples/bit

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Auswirkungen aufPolarization-Division Multiplex

(PolDM oder PolMUX)

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

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crosstalk

fading

Setup zur Demonstration von crosstalk / fading

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PolDM Subkanal ist (im Mittel) x-polarisiert

fading

crosstalk

Jones spacevisualization

SOP eines Symbols ist durch XPolM um den Winkel θ (im Stokes-Raum) ausgelenkt

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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

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System-Simulationen

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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)

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

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ROSNR penalty (single-polarization CW Probe)

keine Abhängigkeit vom DOP der Iteration Variationen durch XPM verursacht

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

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Differenz dual – single polarizationEliminierung der XPM-Schwankungen

theoretische Vorhersage für das Ensemble

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Zusammenfassung

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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