偏振模色散检测方法以及色散补偿控制设备和色散补偿控制方法

专利名称：偏振模色散检测方法以及色散补偿控制设备和色散补偿控制方法
技术领域：
本发明涉及偏振模色散检测方法以及色散补偿控制设备和色散补偿控制方法，用在传输光信号的偏振模色散或色散成为甚高速光通信系统中高速光信号传输距离一个限制因素时的情况，例如，这个光通信系统采用光学时分多路复用技术。
背景技术：
在中继线光通信系统中，传输速率为10Gb/s(千兆比特/秒)的系统处在实际应用的阶段。另一方面，随着信息量的快速增加，就要求有更大容量的光通信系统。时分多路复用(包括光学时分多路复用)系统和波分多路复用系统被认为是可选用的系统。特别是，在国内外进行着大量有关传输速率为40Gb/s的甚高速光通信系统(以下称之为40Gb/s光通信系统)的研究工作。
然而，40Gb/s光通信系统有这样一个问题，由于偏振模色散和色散的影响使传输波形变坏，光信号的传输距离受到限制。就是说，在这种系统的传输线中，色散值和偏振模色散值是传输速率和传输距离的限制因素。以下，参照图66至72描述有关色散的模拟结果和实验结果，参照图73至75描述偏振模色散。
虽然，术语“色散(dispersion)”一般用于表示“色散(chromaticdispersion)”，除非特别给以说明，以下仅仅用到术语“色散(dispersion)”一词时，它代表“偏振模色散(polarization-modedispersion)”和“色散(chromatic dispersion)”。
首先，概略地描述一下色散。由于色散容差(容差表示允许偏差)反比于比特速率的平方，10Gb/s的色散容差是800ps/nm，而40Gb/s的色散容差约为50ps/nm，是800ps/nm的十六分之一，后者更加严格。
图66表示一个实验系统的结构，用于估算40 Gb/s光学时分多路复用(OTDM光学时分多路复用)系统中通过1.3μm零色散光纤(SMF单模光纤)50km传输距离以后的色散补偿容差。此处用到的色散值＝18.6ps/nm/km，和总色散值＝930ps/nm。图66所示40Gb/s光发射机121a是信号光源。强度调制器121b中强度调制的信号光经SMF123通过DCF(色散补偿光纤)124输入到接收侧(以下，有时称之为接收端)。在接收侧，前置放大器122a和40Gb/s光接收机122b完成解调过程。
图67表示这个实验系统中的估算实验结果，其中横轴代表总色散量(单位ps/nm)，而纵轴代表功率代价(单位dB)。若此处要求功率代价等于或小于1dB作为传输线的估算参考，色散补偿容差(容差宽度)为30ps/nm，这个值相当于采用SMF的传输距离小于或等于2km。就是说，当中继站之间间距不是恒定时，如在地面系统中那样，就需要优化每个转发器部分的色散补偿量(约100％的高精度色散补偿)。
此外，随着敷设环境的变化，诸如，温度，压力，等等的变化，光纤传输线的色散值也随着时间变化。例如，在温度从-50℃变化至100℃的情况下，SMF50km的色散变化量估计为16ps/nm，如以下公式所示[色散变化量]＝[零色散波长的温度相关性]×[温度变化]×[色散斜率]×[传输距离]＝0.03(nm/℃)×150(℃)×0.07(ps/nm2/km)×50(km)＝16ps/nm这个值大于1/2的色散容差30ps/nm，在系统设计时必须给以充分考虑。其理由是，在系统运行期间温度达到100℃时，即使该系统开始运行时色散补偿量优化在-50℃，这个色散容差值在最坏情况下不满足功率代价为1dB的参考值。与色散补偿器的特性或结构有关，不可能连续地设定色散补偿量，所以有这样的一种情况，其中色散补偿量可以设定在仅仅略微偏离系统运行开始时最佳值的一个值上。在此情况下，即使温度的变化在150℃以下，这个设定值可能不满足功率代价为1dB的参考值。
在以上考虑中，为了实现上述40Gb/s甚高速光通信系统，当系统运行开始时，首先需要优化每个转发器部分中的色散均衡(色散补偿量)，其次，制成一个优化色散均衡(色散补偿值)的“自动色散均衡(补偿)系统”，即使在系统的运行期间，能适应于传输线色散值随时间的变化。与此同时，不但在SMF传输系统中需要这个自动色散均衡系统，而且还在使用具有很小色散值的1.55μm波长色散移位光纤(DSF色散移位光纤)情况下需要这个自动色散均衡系统。实现自动色散均衡系统的基本方法概括为以下(a)至(c)三点(a)实现可变色散均衡器(补偿器)；(b)监测传输线色散值(或色散均衡[补偿]以后的总色散量)的方法；和(c)控制可变色散均衡器(补偿器)的反馈优化方法。
作为测量光纤色散值的方法，已使用过脉冲法和相位法，其中，具有多个不同波长的光输入到一根光纤中，并测量输出光中的群延迟差或相差。然而，为了在系统运行期间总是利用这些方法测量色散，就需要在每个转发器部分中有一组色散测量装置。此外，为了在测量色散量时不干扰数据信号光的传输，就需要波长多路复用不同于数据信号光波长的测量光。
从尺寸大小和经济观点考虑，把脉冲法和相位法结合到光传输设备中是不现实的。此外，当波长不同于主信号光的波长时，就可能缺乏精确性，因为必须完成这样的一个处理，从测量光波长下的测量值中得出信号光波长的色散值。因此，就需要有一个能够从主信号光中直接监测波长色散值的方法。
作为这个波长色散监测方法，已经在学术会议等处提出过建议，采用40Gb/s OTDM信号和NRZ(不归零)信号中基带频谱的40GHz分量强度的方法。
图68表示40GHz分量强度和眼图张度与40Gb/s OTDM信号色散量之间关系的曲线图(模拟结果)。在图68所示的两条曲线中，有一对峰值的曲线代表40GHz分量强度，而有单个峰值的另一条曲线代表眼图张度，其中，40GHz分量强度的一对峰值之间的最小值点是零色散点，眼图张度在该点处最大。
图69表示在DSF100km传输时的实验系统结构。信号光从图69所示的发射侧(以下，有时称之为发射端)133送出，传输线的光纤温度可以在恒温槽133中变化。在接收侧132，测量40GHz分量强度。
图70表示该实验系统中的实验结果，其中，横轴代表信号光波长，而纵轴代表40GHz分量强度的监测电压。作为横轴的信号光波长在从1535nm至1565nm[纳米(纳代表10的负9次方)]的范围内变化，而监测电压代表在三个温度下的结果。在三种波形的每一个中，与图68中所示的模拟结果一样，一对波形峰值之间的最小值点表示零色散波长。在DSF 100 km的温度变化下(-35℃至+65℃)，我们看到，零色散波长也发生变化(0.027nm/℃)。
图71(a)表示40GHz分量强度和眼图张度与40Gb/s NRZ信号(α＝-0.7)色散量之间关系的曲线图(模拟结果)。在图71(a)中，有多个峰值的一条曲线代表40GHz分量强度，而有单个峰值的另一条曲线也代表眼图张度。在α＜0的情况下，40GHz分量强度在+30ps/nm附近有最大峰值，和监测值显示零色散最小值的零点在负色散一侧的底部。
图71(b)表示在温度从-35℃至+65℃变化下DSF 100 km传输时的实验结果。与模拟结果一样[参照图71(a)]，最大峰值的长波长一侧底部的最小值[参照图71(b)中用134表示的点]表示零色散波长，零色散波长以0.026nm/℃发生变化，它与图70中的结果一致。图71(a)表示在40 Gb/s NRZ信号(α＝+0.7)情况下的模拟结果。图72(b)表示在40 Gb/s RZ(归零)信号(α＝0，占空比＝50％)情况下的模拟结果。在这种自动色散补偿系统中，需要反馈控制可变色散(均衡)补偿器的工作点，利用以上的色散监测器使眼图张度变成最大。
其次，概略地描述一下偏振模色散(PMD偏振模色散)，它是影响40 Gb/s系统中传输距离的第二个因素。偏振模色散(PMD)是由光信号中两个偏振分量(例如，TE模和TM模两个模的光分量)的传播延迟时间不同造成的，这些偏振分量在任何光纤中都可以产生的。一般说来，光信号的传输速率越大，或光信号的传输距离越长，偏振模色散的效应就越大，就不可以忽视这个效应。据说，主要敷设在日本以外一些国家中构成旧的光传输线的某些光纤有很大的单位长度PMD值，它大于1ps/km1/2[皮秒/km1/2(皮代表10的负12次方)]。在采用这种光纤的短距离传输(例如，50km传输)情况下，光延迟差(Δτ)在每个40Gb/s的25ps时隙中大于或等于7ps，在此情况下，偏振模色散的效应不可以忽视。顺便说一下，这个值是根据一种类型的光纤确定的，它与光信号的传输速率无关。此外，由于实际上需要在光通信系统中配备能产生偏振模色散的装置，例如，光放大器，波长色散器，等等，光信号的传输距离进一步受到限制。
因此，为了增大光信号的传输速率，而仍然使用已经敷设的光传输线，或者，为了完成长距离联机转发器传输，而仍然使用已经敷设的光传输线，就要求有一种补偿传输光信号中产生偏振模色散的方法。
作为补偿偏振模色散的方法，例如，有以下所示出版物中描述的补偿方法。顺便说一下，即使利用光纤构成实际的光传输线，由于光纤纵向上双折射率起伏造成的模式耦合是很复杂的，完全补偿发射波形的变坏是很困难的，而且，这种模式耦合由于温度变化等原因而随时间变化。为了缓解传输波形的变坏，所示出版物中①至③描述的方法是很有效的。
①在光信号的发射端配置偏振控制器(PC偏振控制器)的方法，反馈来自接收端的传输特性，为的是控制分成两个偏振模的光强分束比γ等于0或1(J.H.Winters等人，“偏振色散的光学均衡”，SPIE Vol.1787，多千兆比特光纤通信，1992，pp.346-357)。
②在光信号的接收端配置偏振控制器和保偏光纤(PMF保偏光纤)的方法，并控制该偏振控制器，给出逆代码的两个偏振模之间的延迟差(固定值)到光传输线上(T.Takahasi等人，“自动补偿联机放大器系统中随时间起伏的偏振模色散方法”，Electro.Lett.，Vol.30，No.4，1994，pp.348-349)；和③配置偏振控制器；偏振光分束器(PBS偏振光分束器)；光接收机，用于接收偏振光分束器分成的两个光信号分量；和可变延迟元件，给出光电接收器获得两个电信号之间的延迟差，以控制偏振控制器和可变延迟元件(T.Ono等人，“抑制光传输系统中偏振模色散影响的偏振控制方法”，J.of Lightwave Technol.，Vol.12，no.5，1994，pp.891-898)。
在以上这些①至③的任一种方法中，需要在光信号的接收端检测偏振模色散的状态以完成反馈控制。然而，这里不但需要一个利用误码率等检测结果的复杂方法，而且还要有容易检测偏振模色散状态的方法。在未来需要这样一种光通信系统，比特速率，传输距离，信号调制格式，等等，可以自由地改变。因此，即使在补偿偏振模色散的方法中，也要求适应于传输线中产生的偏振模色散状态的起伏。
图73表示一个实验系统，用于研究PMD引起的40Gb/s信号传输波形变坏。在偏振控制器134中，改变图73所示发射侧133送出信号光中每个偏振分量的光强分束比(或光功率比)γ；在PMD仿真器(PMD仿真器)135中，该信号光添加上传输线中产生的PMD；和在接收端136被解调。PMD仿真器135模拟传输线中产生的PMD，其中使用了市场上可以购买到的PMD仿真器。PMD仿真器135的工作原理如下所述。即，信号光被图73中所示偏振光分束器(PBS)135a分成两个偏振分量，其中一个偏振分量在光延迟装置135b中获得光延迟差Δτ(ps)，另一个偏振分量在光衰减器135中获得损耗，使得两条光路上的光损耗相等。此外，当这两个偏振分量仍处在偏振光分束器(PBS)135d中的正交状态时被多路复用。输出信号在接收端136被前置光放大器136a放大，以及在光学DEMUX(多路分解器)136b中被解调。
图74表示40 Gb/s OTDM信号和NRZ信号的功率代价与光延迟差Δτ之间关系的估算实验结果。横轴代表光延迟差Δτ，而纵轴代表功率代价。顺便说一下，γ在偏振控制器134中(参照图73)设定为0.5，使传输波形变坏最大。图74中(a)表示的曲线代表OTDM信号的传输波形变坏。当接收机灵敏度降级(功率代价[纵轴])的参考值在1dB以下时，PMD允许值(PMD容差)为9ps。图74中(b)表示的曲线代表40 Gb/s NRZ信号的传输波形变坏。当此时接收机灵敏度降级的参考值在1dB以下时，PMD允许值(PMD容差)为11ps。
考虑到接收机灵敏度降级的值，一些已敷设的相对旧光纤有很大的PMD值，此PMD值大于每单位长度1.0ps/km1/2。在这种情况下，即使在等于或小于100km相对短距离的传输中，接收机灵敏度降级的值大于10ps。此外，由于偏振模色散还在实际光通信系统中的传输线光纤以外的光放大器，色散补偿器等装置中产生，传输距离进一步受到限制。为了增大已经敷设的光传输线的传输距离，或者，为了完成长距离联机转发器的传输，就需要“PMD补偿方法”。然而，这种补偿方法有以下(d)至(f)三个课题。
(d)实现PMD补偿装置；(e)检测PMD状态(光延迟差Δτ和光强分束比γ)的方法；和(f)控制PMD补偿装置的反馈优化方法。
虽然PMD测量装置已经商品化，但从尺寸大小和经济观点考虑，引入这种PMD测量装置作为光传输系统的一部分是不切实际的。需要一种能够直接监测PMD值的方法。作为这一种方法，有一个利用接收信号中基带频谱的频率分量强度的方法，它在理论上是由以下确定。
假设F(t)是没有给出PMD情况下光强随时间的变化，在给出PMD(光延迟差Δτ和光强分束比γ)情况下，光强随时间的变化是由下列公式给出
γF(t-Δτ)+(1-γ)F(t)已被接收的电信号的电场强度正比于这个值，强度检测器检测此值的平方作为光强随时间的变化。基带频谱P(f)由下列公式(11)表示成它的傅里叶变换P(f)＝|∫{γF(t-Δτ)+(1-γ)F(t)}·exp(iωt)dt|2＝|γ∫F(t-Δτ)exp(iωt)dt+(1-γ)∫F(t)exp(iωt)dt|2＝|γexp(iωΔτ)∫F(t)exp(iωt)dt+(1-γ)∫F(t)exp(iωt)dt|2＝K(f)·|∫F(t)exp(iωt)dt|2-(11)其中，比例因子K(f)表示成如下公式，且ω＝2πf。
K(f)＝|γexp(iωΔτ)+(1-γ)|2＝|γ{cos(ωΔτ)+isin(ωΔτ)}+(1-γ)|2＝1-4γ(1-γ)sin2(πfΔτ)-(12)在公式(11)中，与PMD状态有关的参量(光延迟差Δτ和光强分束比γ)只包含在K(f)中，在无PMD情况下，它与基带频谱|∫F(t)exp(iωt)dt|2分开。若频率分量f＝fe(Hz)由滤波器或类似器件取出并检测其强度，则与光延迟差Δτ和光强分束比γ的关系表示成K(fe)。而且，由于建立的公式(11)是代表光波形的普遍公式F(t)，建立利用K(fe)可以检测PMD状态的以上结果，此结果与调制系统(NRZ或RZ)或由于波长色散，非线性效应等原因造成的波形变化无关。
图75表示一个实验结果，它说明在γ＝0.5情况下40 Gb/s NRZ系统中20GHz分量强度与Δτ之间的关系。在这个强度检测方法中，利用接收端的光接收机(PD)，把光信号转变成电信号，利用20GHz窄带带通滤波器(BPF)取出20GHz分量的信号，和利用功率计检测强度。如图75所示，该强度在光延迟差Δτ＝0ps时最大，随光延迟差Δτ的增大而减小，并在光延迟差Δτ＝25ps时变成零。
利用这样一个结果，当PMD状态为最佳时，fe(Hz)分量强度最大，根据PMD监测器信号，反馈控制偏振模色散补偿器的方法是可行的，该色散补偿器控制插入在光传输线(发射端，光转发器和接收端)中的光延迟差Δτ和光强分束比γ。
顺便说一下，有如下④至⑥所示一些有关均衡的出版物。
④有关可变色散(均衡)补偿器的出版物·R.I.Laming等人，“10-Gb/s 100-200-km阶跃折射率光纤链路中的色散可调光栅”，IEEE Photon.Technol.Lett.，vol.8，pp.428-430，1996。(通过改变线性调频光纤光栅纵向的温度斜率，能够改变色散补偿量)；·M.M.Ohm等人，“利用压电堆的可调光纤光栅色散”，OFC′97WJ3。(通过改变线性调频光纤光栅纵向的应力，能够改变色散补偿量)；·K.Takiguchi等人，“平面光波线路光色散均衡器”，IEEEPhoton.Technol.Lett.，vol.6，no.1，pp.86-88(PLC可变色散补偿器)；·A.Sano等人，“通过监测40-Gb/s 200-km传输线中取出的时钟功率电平的自动色散均衡”，ECOC′96 Tud.3.5(离散的可变色散补偿器，其中，有正或负色散值的光纤用1×4机械开关级联，)；⑤有关自动色散均衡系统的出版物·G.Ishikawa和H.Ooi，“40-Gbit/s OTDM传输中自动色散均衡的演示”，ECOC′98WdCO6。(1998年9月23日)；·Ooi，Akiyama和Ishikawa，“利用波长可调激光器的40-Gbit/s自动色散均衡实验”，EIC.Soc.，1998(1998年9月30日)；·M.Tomizawa等人，“安装高速光传输系统的自动色散均衡”，J.Lightwave Technol.，vol.16，no.2，pp.184-191；⑥有关自动PMD补偿系统的出版物·H.Ooi，Y.Akiyama，G.Ishikawa，“40-Gbit/s OTDM传输中自动偏振模色散补偿”(暂时标题)，提交给OFC′99(利用接收端的偏振控制器(PC偏振控制器)和保偏光纤(PMF保偏光纤)以控制40-Gb/s NRZ系统中PC的方法，从而把逆代码的延迟差给予传输线)；
·J.H.Winter等人，“偏振色散的光学均衡”，SPIE Vol.1787，多千兆比特光纤通信，1992 00.346-357(利用发射端的偏振控制器的方法，从接收端反馈传输特性以控制γ＝0或1的这个方向)；·T.Takahashi等人，“联机放大器系统中时间性起伏的偏振模色散的自动补偿方法”，Electron.Lett.，Vol.30，no.4，1994，pp.348-349(利用接收端的偏振控制器(PC偏振控制器)和保偏光纤(PMF保偏光纤)以控制PC，把逆代码的延迟差给予传输线的方法)，其中，检测10-Gb/s NRZ信号的基带频谱中5GHz分量强度并完成控制，使该强度变成最大；·H.Ono等人，“抑制光传输系统中偏振模色散影响的偏振控制方法”，J.Lightwave Technol.，vol.12，no.5，1994，pp.891-898(利用各自光路上的偏振控制器，偏振光分束器，光接收机，和给出两个电信号之间延迟差的可变延迟元件，以控制PC和可变延迟元件的方法)。
根据以上诸课题，本发明的目的是提出一种偏振模色散量检测方法，可以很容易检测和监测高速光信号中产生的偏振模色散；提出一种色散补偿控制方法，可以补偿检测到的偏振模色散和色散，从而就可以长距离传输高速光信号；和提出一种色散补偿控制设备，利用这种偏振模色散量检测方法和这种色散检测方法，同时补偿形成的传输光波形变坏。
发明的公开因此，本发明的色散补偿控制设备包括第一特定频率分量检测单元，用于检测通过作为传输线的传输光纤输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量；第一强度检测单元，用于检测第一特定频率分量检测单元检测的第一特定频率分量强度的信息；和偏振模色散控制单元，用于控制该传输线的偏振模色散量，使第一强度检测单元检测的第一特定频率分量强度变成最大。
所以，由此可以补偿偏振模色散，以避免光信号的传输波形变坏。这对高速光信号的长距离传输作出有益的贡献。
此外，本发明的色散补偿控制设备包括第一特定频率分量检测单元，用于检测通过作为传输线的传输光纤输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量；第一强度检测单元，用于检测第一特定频率分量检测单元检测的第一特定频率分量强度的信息；偏振模色散控制单元，用于控制该传输线的偏振模色散量，使第一强度检测单元检测的第一特定频率分量强度变成最大；第二特定频率分量检测单元，用于检测传输光信号中基带频谱的第二特定频率分量；第二强度检测单元，用于检测第二特定频率分量检测单元检测的第二特定频率分量强度的信息；和色散控制单元，用于控制该传输线的色散量，使第二特定频率分量强度检测单元检测的第二特定频率分量强度变成最大。
所以，由此可以补偿偏振模色散，以避免光信号的传输波形变坏。还可以补偿传输光信号的色散，以避免偏振模色散效应和色散效应引起光信号的传输波形变坏。这对高速光信号的长距离传输作出更有益的贡献。
此外，本发明的色散补偿控制设备包括第一特定频率分量检测单元，用于检测通过作为传输线的传输光纤输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量；第一强度检测单元，用于检测第一特定频率分量检测单元检测的第一特定频率分量强度的信息；偏振模色散控制单元，用于控制该传输线的偏振模色散量，使第一强度检测单元检测的第一特定频率分量强度变成最大；和色散控制单元，用于控制该传输线的色散量，使第一强度检测单元检测的第一特定频率分量强度变成最大或最小。
所以，由此可以补偿偏振模色散，以避免光信号的传输波形变坏。还可以补偿传输光信号的色散，以避免偏振模色散效应和色散效应引起光信号的传输波形变坏。这对高速光信号的长距离传输作出更有益的贡献。
本发明的偏振模色散量检测方法包括的步骤有特定频率分量检测步骤，检测通过传输光纤输入的传输光信号中基带频谱的特定频率分量；强度检测步骤，检测特定频率分量检测步骤中检测的特定频率分量强度；和色散量检测步骤，根据所述强度检测步骤检测的特定频率分量强度的信息，通过完成预定的功能操作，检测传输光信号的偏振模色散量。
所以，由此可以容易地检测传输光信号中产生的偏振模色散。
此外，本发明的色散补偿控制方法包括的步骤有第一特定频率分量检测步骤，检测通过作为传输线的传输光纤输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量；第一强度检测步骤，检测第一特定频率分量检测步骤中检测的第一特定频率分量强度的信息；和偏振模色散控制步骤，控制该传输线的偏振模色散量，使第一强度检测步骤中检测的第一特定频率分量强度变成最大。
所以，由此可以容易地检测传输光信号中产生的偏振模色散。
此外，本发明的色散补偿控制方法包括的步骤有第一特定频率分量检测步骤，检测通过作为传输线的传输光纤输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量；第一强度检测步骤，检测第一特定频率分量检测步骤中检测的第一特定频率分量强度的信息；偏振模色散控制步骤，控制传输线的偏振模色散量，使第一强度检测步骤中检测的第一特定频率分量强度变成最大。第二特定频率分量检测步骤，检测传输光信号中基带频谱的第二特定频率分量；第二强度检测步骤，检测第二特定频率分量检测步骤中检测的第二特定频率分量强度的信息；和色散控制步骤，控制传输线的色散量，使第二强度检测步骤中检测的第二特定频率分量强度变成最大或最小。
所以，由此可以独立地和同时完成两种控制。
此外，本发明的色散补偿控制方法包括的步骤有第一特定频率分量检测步骤，，检测通过作为传输线的传输光纤输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量；第一强度检测步骤，检测第一特定频率分量检测步骤中检测的第一特定频率分量强度的信息；偏振模色散控制步骤，控制所述传输线的偏振模色散量，使第一强度检测步骤中检测的第一特定频率分量强度变成最大；和色散控制步骤，控制传输线的色散量，使第一强度检测步骤中检测的第一特定频率分量强度变成最大或最小。
所以，由此可以避免由于偏振模色散效应和色散效应引起光信号的传输波形变坏，这对高速光信号的长距离传输作出进一步的贡献。
附图的简单描述

图1表示本发明第一基本块的结构图；图2表示本发明第二基本块的结构图；图3表示本发明第三基本块的结构图；图4表示一个光传输系统的方框图，按照本发明第一个实施例的色散补偿控制设备应用于该光传输系统；图5表示延迟量补偿器的结构图；图6表示按照本发明第一个实施例的40-Gb/s光学时分多路复用传输系统的实验系统结构图；图7表示PMD仿真器的结构图；图8(a)至8(e)表示当PMD仿真器改变光延迟差Δτ并加上以后，变坏的40-Gb/s光学时分多路复用波形图；图9是用于说明检测传输光信号中产生的偏振模色散量的方法；图10(a)和10(b)是用于说明检测传输光信号中产生的偏振模色散量的方法；图11表示按照本发明第一个实施例中10-Gb/s NRZ传输系统的实验系统结构图；图12(a)至12(j)表示当PMD仿真器改变光延迟差Δτ并加上以后，在接收端变坏的10-Gb/s NRZ波形图；图13是用于说明检测传输光信号中产生的偏振模色散量的方法；图14(a)和14(b)是用于说明检测传输光信号中产生的偏振模色散量方法的曲线图；图15表示光学时分多路复用调制器的结构图；图16(a)至16(c)是用于说明TODM调制器的工作原理图；图17表示一个光传输系统结构的方框图，其中配置了按照本发明第一个实施例带定时提取单元的色散补偿控制设备；
图18表示一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第一个实施例第一改进型的色散补偿控制设备应用于该光传输系统；图19表示一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第一个实施例第二改进型的色散补偿控制设备应用于该光传输系统；图20表示另一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第一个实施例第二改进型的色散补偿控制设备应用于该光传输系统；图21表示一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第一个实施例第二改进型的另一种色散补偿控制设备应用于该光传输系统；图22表示一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第一个实施例第三改进型的色散补偿控制设备应用于该光传输系统；图23表示一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第一个实施例第四改进型的色散补偿控制设备应用于该光传输系统；图24表示一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第一个实施例第五改进型的色散补偿控制设备应用于该光传输系统；图25(a)至25(c)是用于说明补偿量优化控制单元的反馈控制原理图；图26(a)至26(g)是用于说明色散补偿控制设备中的操作；图27表示一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第一个实施例第六改进型的色散补偿控制设备应用于该光传输系统；图28表示一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第一个实施例第七改进型的色散补偿控制设备应用于该光传输系统；图29表示一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第一个实施例第八改进型的色散补偿控制设备应用于该光传输系统；图30表示一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第一个实施例第九改进型的色散补偿控制设备应用于该光传输系统；图31(a)和31(b)表示作为偏振模色散量的参量在很宽范围内的扫描控制下，特定频率分量强度的变化，这些偏振模色散量是由偏振模色散补偿器加到光信号中；图32表示一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第二个实施例的色散补偿控制设备应用于该光传输系统；图33是偏振控制器和偏振模间可变延迟器的放大图；图34(a)至34(c)表示按照本发明第二个实施例中一个可变光延迟路径的实例；图35表示按照本发明第二个实施例中另一个偏振模间可变延迟元件的结构实例；图36和37是一个控制流程图，用于实现按照本发明第二个实施例的PMD补偿；图38是另一个控制流程图，用于实现按照本发明第二个实施例的PMD补偿；图39表示按照本发明第二个实施例第二改进型光传输系统结构的方框图；图40表示按照本发明第二个实施例第三改进型光传输系统结构的方框图；图41表示一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第二个实施例第四改进型的PMD补偿控制设备在该系统运行时应用于该光传输系统；图42表示说明测量PMD容差的方法；图43表示一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第二个实施例第四改进型的PMD补偿控制设备应用于该光传输系统，该PMD补偿控制设备利用PMF作PMD补偿；图44(a)表示接收的基带信号中20GHz分量强度与α和β之间关系图；图44(b)表示接收的基带信号中接收波形的眼图张度与α和β之间关系图；图45(a)表示接收的基带信号中20GHz分量强度与α和β之间关系图；图45(b)表示接收的基带信号中接收波形的眼图张度与α和β之间关系图；
图46(a)表示接收的基带信号中20GHz分量强度与α和β之间关系图；图46(b)表示接收的基带信号中接收波形的眼图张度与α和β之间关系图；图47(a)表示接收的基带信号中20GHz分量强度与α和β之间关系图；图47(b)表示接收的基带信号中接收波形的眼图张度与α和β之间关系图；图48(a)表示利用40-Gb/s NRZ信号进行传输时，传输线PMD的计算结果与20GHz分量强度之间关系的曲线图；图48(b)表示利用40-Gb/s NRZ信号进行传输时，传输线PMD的计算结果与眼图张度代价之间关系的曲线图；图49(a)表示利用40-Gb/s NRZ信号进行传输时，传输线PMD的计算结果与20GHz分量强度之间关系的曲线图；图49(b)表示利用40-Gb/s NRZ信号进行传输时，传输线PMD的计算结果与眼图张度代价之间关系的曲线图；图50(a)表示当延迟量ΔτC是最小时，传输线PMD与眼图张度代价之间关系的曲线图；图50(b)表示当延迟量ΔτC是最大时，传输线PMD与眼图张度代价之间关系的曲线图；图51(a)和51(b)表示说明延迟量Δτ超过一个时隙情况的曲线图；图52和53表示按照本发明第三个实施例光传输系统结构的方框图；图54表示按照本发明第三个实施例光传输系统结构的方框图；图55和56表示按照本发明第三个实施例第一改进型光传输系统的方框图；图57表示按照本发明第三个实施例第二改进型光传输系统的方框图；
图58表示按照本发明第三个实施例第二改进型的方框图；图59表示按照本发明第三个实施例第三改进型光传输系统的方框图；图60表示一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第三个实施例第四改进型色散补偿控制设备应用于该光传输系统；图61表示按照本发明第三个实施例第五改进型光传输系统的另一个方框图；图62表示按照本发明第四个实施例光传输系统的方框63表示按照本发明第四个实施例第一改进型光传输系统的方框图；图64表示按照本发明第四个实施例第二改进型光传输系统的方框图；图65表示另一个延迟量补偿器的结构图；图66表示在40Gb/s光学时分多路复用系统中1.3μmSMF50km传输以后，色散补偿容差的估算实验系统的结构图；图67表示在图66实验系统中估算实验结果的曲线图；图68表示40GHz分量强度和眼图张度与40Gb/s OTDM信号色散量之间关系(模拟结果)的曲线图；图69表示在DSF100km传输时实验系统的结构图；图70表示图69实验系统中实验结果的曲线图；图71(a)表示40GHz分量强度和眼图张度与40Gb/s NRZ信号(α＝-0.7)色散量之间关系(模拟结果)的曲线图；图71(b)表示当温度从-35℃变化至65℃时，在DSF 100 km传输时实验结果的曲线图；图72(a)表示在40Gb/s NRZ信号(α＝+0.7)情况下模拟结果的曲线图；图72(b)表示在40Gb/s RZ信号(α＝+0.7，占空比＝50％)情况下模拟结果的曲线图；图73表示一个实验系统，研究由于40Gb/s信号中PMD造成的传输波形变坏；图74表示40Gb/s OTDM信号和NRZ信号的功率代价估算实验结果与光延迟差Δτ之间关系的曲线图；和图75表示当40Gb/s NRZ系统中γ＝0.5时，20GHz分量强度与Δτ之间关系的实验结果图。
实现本发明的最佳模式(A)本发明基本结构的描述(A1)第一基本块结构的描述图1表示本发明色散补偿控制设备第一基本块结构的方框图，如图1所示，它包括放置在传输线6a上的偏振模色散补偿器7a和色散补偿控制设备251a。
此处，传输线6a是光纤传输线。偏振模色散补偿器7a从色散补偿控制设备251a接收控制信号，以补偿发射光信号中产生的偏振模色散。
根据接收到的光信号，色散补偿控制设备251a监测通过传输线6a传输的光信号中产生的偏振模色散状态，并根据监测的结果控制偏振模色散补偿器251a，它包括第一特定频率分量监测单元2a，第一强度监测单元3a，和偏振模色散控制单元220a。
术语“色散(dispersion)”一般用于表示“色散(chromaticdispersion)”，在这个结构中，色散(dispersion)”用于表示“偏振模色散(polarization-mode dispersion)”。所以，按照这个结构的色散补偿控制设备251a代表“偏振模色散控制设备”。
第一特定频率分量检测单元2a检测通过作为传输线6a的传输光纤输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量。第一强度检测单元3a检测第一特定频率分量检测单元2a检测的第一特定频率分量强度的信息。偏振模色散控制单元220a控制该传输线的偏振模色散量，使第一特定频率分量检测单元2a检测的第一特定频率分量强度变成最大。
若以上的传输光信号是RZ光信号或光学时分多路复用信号，则第一特定频率分量检测单元2a可以检测对应于第一特定频率分量比特速率的频率。若以上的传输光信号是在任何的光调制系统中，则第一特定频率分量检测单元2a可以检测对应于第一特定频率分量1/2比特速率的频率。
本发明的色散补偿控制方法包括的步骤有第一特定频率分量检测步骤，检测通过作为传输线的传输光纤输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量；第一强度检测步骤，检测第一特定频率分量检测步骤中检测的以上第一特定频率分量强度的信息；和偏振模色散控制步骤，控制传输线6a的偏振模色散量，使第一强度检测步骤中检测的第一特定频率分量强度变成最大。
(A2)第二基本块结构的描述图2表示本发明色散补偿控制设备第二基本块结构的方框图，如图2所示，它包括放置在传输线6a上的色散补偿器206a和偏振模色散补偿器7a，和色散补偿控制设备251b。传输线6a是光纤传输线。色散补偿器206a从色散补偿控制设备251b接收控制信号，以补偿发射光信号中产生的色散量。偏振模色散补偿器7a从色散补偿控制设备251b接收控制信号，以补偿发射光信号中产生的偏振模色散。
根据接收到的光信号，色散补偿控制设备251b监测通过传输线6a传输的光信号中产生的色散状态和偏振模色散状态，并根据监测的结果控制色散补偿器206a和偏振模色散补偿器7a；它包括第一特定频率分量检测单元2a，第一强度检测单元3a，偏振模色散控制单元220a，第二特定频率分量检测单元222a，第二强度检测单元223a，和色散控制单元224a。
术语“色散(dispersion)”一般用于表示“色散(chromaticdispersion)”，在这个结构中，色散(dispersion)”用于表示“偏振模色散(polarization-mode dispersion)”和“色散(chromaticdispersion)”。所以，按照这个结构的色散补偿控制设备251b代表“偏振模色散-色散补偿控制设备”。
第一特定频率分量检测单元2a检测通过作为传输线6a的传输光纤输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量。第一强度检测单元3a检测第一特定频率分量检测单元2a检测的第一特定频率分量强度的信息。偏振模色散控制单元220a控制传输线6a的偏振模色散量，使第一强度检测单元3a检测的第一特定频率分量强度变成最大。第二特定频率分量检测单元222a检测传输光信号中基带频谱的第二特定频率分量。第二强度检测单元223a检测第二特定频率分量检测单元222a检测的第二特定频率分量强度的信息。色散控制单元224a控制传输线6a的色散量，使第二强度检测单元223a检测的第二特定频率分量强度变成最大或最小。
若以上的传输光信号是NRZ光信号，则第一特定频率分量检测单元2a可以检测对应于第一特定频率分量1/2比特速率的频率，而第二特定频率分量检测单元222a可以检测对应于第二特定频率分量比特速率的频率。
本发明的色散补偿控制方法包括的步骤有第一特定频率分量检测步骤，检测通过作为传输线的传输光纤输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量；第一强度检测步骤，检测第一特定频率分量检测步骤中检测的以上第一特定频率分量强度的信息；偏振模色散控制步骤，控制传输线6a的偏振模色散量，使第一强度检测步骤中检测的第一特定频率分量强度变成最大；第二特定频率分量检测步骤，检测传输光信号中基带频谱的第二特定频率分量；第二强度检测步骤，检测第二特定频率分量检测步骤中检测的第二特定频率分量强度的信息；和色散控制步骤，控制传输线6a的色散量，使第二强度检测步骤中检测的第二特定频率分量强度变成最大或最小。
(A3)第三基本块结构的描述图3表示本发明色散补偿控制设备第三基本块的结构图，如图3所示，它包括放置在传输线6a上的色散补偿器206a和偏振模色散补偿器7a，和色散补偿控制设备251c。传输线6a是光纤传输线。色散补偿器206a从色散补偿控制设备251c接收控制信号，以补偿发射光信号中产生的色散量。偏振模色散补偿器7a从色散补偿控制设备251c接收控制信号，以补偿发射光信号中产生的偏振模色散。
根据接收到的光信号，色散补偿控制设备251c监测通过传输线6a传输的光信号中产生的色散状态和偏振模色散状态，并根据监测的结果控制色散补偿器206a和偏振模色散补偿器7a，它包括第一特定频率分量检测单元2a，第一强度检测单元3a，偏振模色散控制单元220a，和色散控制单元224a。
术语“色散(dispersion)”一般用于表示“色散(chromaticdispersion)”，在这个结构中，色散(dispersion)”用于表示“偏振模色散(polarization-mode dispersion)”和“色散(chromaticdispersion)”。所以，按照这个结构的色散补偿控制设备251代表“偏振模色散-色散补偿控制设备”。
第一特定频率分量检测单元2a检测通过作为传输线6a的传输光纤输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量。第一强度检测单元3a检测第一特定频率分量检测单元2a检测的以上第一特定频率分量强度的信息。偏振模色散控制单元220a控制传输线6a的偏振模色散量，使第一强度检测单元3a检测的第一特定频率分量强度变成最大。色散控制单元224a控制传输线6a的色散量，使第一强度检测单元3a检测的第一特定频率分量强度变成最大或最小。
若以上的传输光信号是RZ光信号或光学时分多路复用信号，则第一特定频率分量监测单元2a可以检测对应于第一特定频率分量比特速率或1/2比特速率的频率。若以上的传输光信号是NRZ光信号，则第一特定频率分量检测单元2a可以检测对应于第一特定频率分量1/2比特速率的频率。
色散控制单元206a可以设定放置在传输线6a上色散补偿器206a中的色散控制量，使第一强度检测单元3a检测的第一特定频率分量强度变成最大或最小。色散控制单元206a可以包括色散量检测单元，根据第一强度检测单元3a检测的以上第一特定频率分量强度，通过完成预定第二功能的操作，检测以上传输光信号的色散量；和色散控制量设定单元，根据色散量检测单元检测的以上色散量，设定色散补偿器206a中的色散控制量，以补偿以上传输光信号的色散。色散控制单元206a可以反馈控制放置在传输线6a上的色散补偿器206a，使使第一强度检测单元3a检测的第一特定频率分量强度变成最大或最小。
本发明的色散补偿控制方法包括的步骤有第一特定频率分量检测步骤，检测通过作为传输线的传输光纤输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量；第一强度检测步骤，检测第一特定频率分量检测步骤中检测的以上第一特定频率分量强度的信息；偏振模色散控制步骤，控制传输线6a的偏振模色散量，使第一强度检测步骤中检测的第一特定频率分量强度变成最大；和色散控制步骤，控制传输线6a的色散量，使第一强度检测步骤中检测的第一特定频率分量强度变成最大或最小。
(A4)偏振模色散的描述以下，描述第一基本块至第三基本块的偏振模色散。
偏振模色散控制单元220a可以设定放置在传输线6a上的偏振模色散补偿器7a中的偏振模色散控制量，使第一强度检测单元3a检测的第一特定频率分量强度变成最大。
偏振模色散控制单元220a可以包括偏振模色散量检测单元，利用第一功能，根据第一强度检测单元3a检测的以上第一特定频率分量强度，检测以上传输光信号的偏振模色散量，第一功能是代表形成任意传输光信号的光波形中基带频谱的频率分量强度的功能，且其中频率信息和表示偏振模色散量的参量是变量；还包括参量设定单元，用于输出参量设定控制信号到偏振模色散补偿器7a，根据偏振模色散量检测单元检测的以上偏振模色散量，该参量设定控制信号有补偿以上传输光信号偏振模色散控制量的参量信息。
色散补偿控制设备251a(或251b或251c)还可以包括第三特定频率分量检测单元，用于检测传输光信号中基带频谱的第三特定频率分量；第三强度检测单元，用于检测第三特定频率分量检测单元检测的以上第三特定频率分量强度的信息。除此以外，偏振模色散控制单元220a可以包括偏振模色散量检测单元，利用第一功能，根据第一强度检测单元和第三强度检测单元分别检测的第一特定频率分量强度和第三特定频率分量强度，检测以上传输光信号的偏振模色散量，第一功能是代表形成任意传输光信号的光波形中基带频谱的频率分量强度的功能，且其中频率信息和表示偏振模色散量的参量是变量；还包括参量设定单元，根据偏振模色散量检测单元检测的以上偏振模色散量，输出参量设定控制信号到偏振模色散补偿器，该参量设定控制信号有补偿以上传输光信号偏振模色散控制量的参量信息。
以上参量信息至少可以是两个偏振模之间的延迟量Δτ或分成以上两个偏振模的光强分束比γ，且参量设定单元可以输出设定以上参量信息的参量设定控制信号到放置在接收端设备中的偏振模色散补偿器，该参量设定单元是以上传输光信号的接收端。
此外，参量设定单元可以输出设定以上参量信息的参量设定控制信号到放置在发射以上传输光信号的发射端设备中的偏振模色散补偿器或放大和转发以上传输光信号的转发器，或在输出设定两个偏振模之间延迟量的第二参量设定控制信号到第二偏振模色散补偿器的同时，输出设定分成以上两个偏振模的光强分束比的第一参量设定控制信号到放置在传输线6a上任意位置处的第一偏振模色散补偿器，第二偏振模色散补偿器安排在第一偏振模色散补偿器的后级。
色散补偿控制设备还可以包括补偿量优化控制单元，把事先设定的预定低频信号叠加到参量设定单元输出的参量设定控制信号上，并控制参量设定单元中的参量设定，使包含在来自第一强度检测单元3a的以上第一特定频率信号强度中的以上低频信号分量变成零，以优化以上传输光信号的偏振模色散补偿量。
补偿量优化控制单元可以把两个低频信号叠加到以上参量设定控制信号上，这两个低频信号有互不相同的低频分量，作为以上预定的低频信号；控制参量设定单元中分成两个偏振模的光强分束比的设定，使包含在来自第一强度检测单元3a的以上第一特定频率分量强度中以上两个低频信号分量的任一个变成零；和控制参量设定单元中以上两个偏振模之间延迟量的设定，使包含在来自第一强度检测单元3a的以上第一特定频率分量强度中以上两个低频信号分量的另一个变成零。此外，补偿量优化控制单元可以按时切换分成以上两个偏振模的光强分束比的设定控制和两个偏振模之间延迟量的设定控制，并完成这两个设定控制。
分布补偿控制单元还可以包括扫描控制单元，当系统起动时或该系统重新起动时，用于大范围扫描和控制由偏振模色散补偿器7a给出的表示以上偏振模色散量的参量。
偏振模色散控制单元220a至少可以反馈控制放置在传输线6a上的偏振控制器或偏振模间延迟单元，使第一强度检测单元3a检测的第一特定频率分量强度变成最大。偏振模间延迟单元可以制成这样一个装置，用偏振光分束器分出两个偏振模分量，可变光学延迟路径给出这两个偏振模分量之间的延迟差，和多路复用这两个偏振模分量。偏振模间延迟单元可以制成这样一个装置，在其中，有不同偏振色散值的多条保偏光纤平行安排，根据传输线6a的偏振模色散量，光开关切换传送光信号的保偏光纤。
此外，偏振模色散控制单元220a可以完成第一控制模式的控制，在其中，1/4波片的方位角，偏振控制器中1/2波片的方位角，和偏振模间延迟单元的偏振模之间延迟量中任一个是变化的，在以上方位角和偏振模之间延迟量中余下的控制参量是固定的同时，使第一特定频率分量强度变成最大；在第一控制模式以后，完成第二控制模式的控制，在其中，余下的控制参量中一个是变化的，在首先已变化的控制参量和余下的控制参量中另一个是固定的同时，使第一特定频率分量强度变成最大；最后完成第三控制模式的控制，在其中，余下的控制参量中另一个是变化的，在首先已变化的控制参量和控制参量中一个是固定的同时，使第一特定频率分量强度变成最大。
此外，偏振模色散控制单元220a可以完成第四控制模式的控制，在其中，1/4波片的方位角，偏振控制器中1/2波片的方位角，和偏振模间延迟单元的偏振模之间延迟量中任一个是变化的，在以上方位角和偏振模之间延迟量中余下的控制参量是固定的同时，使第一特定频率分量强度增大；在第四控制模式以后，完成第五控制模式的控制，在其中，余下的控制参量中一个是变化的，在首先已变化的控制参量和余下的控制参量中另一个是固定的同时，使第一特定频率分量强度增大；最后完成第六控制模式的控制，在其中，余下的控制参量中另一个是变化的，在首先已变化的控制参量和余下的控制参量中一个是固定的同时，使第一特定频率分量强度增大；此后，反复执行以上第四控制模式，第五控制模式和第六控制模式，直至第一特定频率分量强度变成最大。
此外，色散补偿控制设备还可以包括补偿量优化控制单元，把事先设定的预定低频信号叠加到从偏振模色散控制单元220a输出到以上偏振控制器和偏振模间延迟单元的控制信号上，并控制以上偏振控制器和偏振模间延迟单元，使包含在来自第一强度检测单元3a的以上第一特定频率分量强度中的以上低频信号分量变成零，以优化以上传输光信号的偏振模色散补偿量。补偿量优化控制单元可以用不同的频率低频调制偏振控制器中1/4波片的方位角，1/2波片的方位角，和偏振模间延迟单元的偏振模之间延迟量；检测传输光信号中基带频谱的第一频率分量强度；和优化以上偏振控制器中1/4波片的方位角，1/2波片的方位角，和偏振模间延迟单元的两个偏振模之间延迟量，使包含在其中低频分量的强度调制分量变成零。此外，偏振模色散控制单元220a在系统运行期间可以只控制偏振控制器，和在系统运行开始时或决定传输线6a中偏振模色散条件的元件被切换时，控制偏振模间延迟单元。
此外，偏振模色散控制单元220a还可以包括最大允许偏振模色散量设定装置，用于设定最大允许偏振模色散量，在至少反馈控制放置在传输线6a上的偏振控制器或偏振模间延迟单元时，在系统运行期间设定偏振模间延迟单元的延迟量到较低极限值以上和较高极限值以下，该较低极限值是从一个时隙减去最大允许偏振模色散量得到的值，该较高极限值是最大允许偏振模色散量的两倍，使对应于第一强度检测单元检测的第一特定频率分量1/2比特速率的频率分量强度变成最大。偏振模色散控制单元220a可以在系统运行时设定偏振模间延迟单元的延迟量到较低极限值，或在在系统运行时设定偏振模间延迟单元的延迟量到较高极限值。
此外，偏振模间延迟单元可以用保偏光纤制成，或者是延迟量为固定状态下的偏振模间可变延迟元件。
总之，本发明的偏振模色散量检测方法包括的步骤有检测通过传输光纤输入到传输光信号中基带频谱的特定频率分量的步骤(特定频率分量检测步骤)，其次检测特定频率分量检测步骤中检测的以上特定频率分量强度的步骤(强度检测步骤)，此后，根据强度检测步骤中检测的特定频率分量强度的信息，通过完成预定的功能操作，检测以上传输光信号的偏振模色散量的步骤(色散量检测步骤)。
此时，在色散量检测步骤中，利用这样一种功能完成以上预定的功能操作，这种功能是代表形成任意的传输光信号的光波形中基带频谱的频率分量强度的功能，且其中频率信息和表示偏振模色散量的参量是变量。
此外，特定频率分量检测步骤中检测的特定频率分量可以设定在这样的频率上，可以按时稳定地得到以上传输光信号中基带频谱的该频率分量。
若以上传输光信号是RZ光信号或光学时分多路复用信号，则特定频率分量检测步骤中检测该分量的特定频率可以设定在对应于比特速率的频率上。若以上传输光信号是在任何的光调制系统中，则特定频率分量检测步骤中检测该分量的特定频率可以设定在对应于1/2比特速率的频率上。
(A5)色散补偿方法的描述以下，描述有关第二基本块和第三基本块的色散补偿方法。
色散控制单元224a可以设定放置在传输线6a上色散补偿器206a中的色散控制量，使第二强度检测单元223a检测的第二特定频率分量强度变成最大或最小。此外，色散控制单元224a可以包括色散量检测单元，根据第二强度检测单元223a检测的以上第二特定频率分量强度，通过完成预定第二功能的操作，检测以上传输光信号的色散量；还包括色散控制量设定单元，根据色散量检测单元检测的以上色散量，设定色散补偿器206a中的色散控制量，以补偿以上传输光信号的色散量。
色散控制单元224a可以反馈控制放置在传输线6a上的色散控制器206a，使第二强度检测单元223a检测的第二特定频率分量强度变成最大或最小。
此外，第二强度检测单元223a可以输出检测的以上第二特定频率分量强度的信息作为监测信号。
在本发明的色散补偿控制方法中，以上偏振模色散控制步骤和色散控制步骤可以独立地执行，或以上偏振模色散控制步骤和色散控制步骤可以按时间顺序执行。
(A6)其他补充功能的描述本发明的色散补偿控制设备251a(或251b或251c)还可以包括定时提取单元，根据第一特定频率分量检测单元2a检测的以上第一特定频率分量，提取接收的信号定时。在色散补偿控制设备251a(或251b或251c)中，第一强度检测单元3a可以输出检测的以上第一特定频率分量强度的信息作为监测信号。
顺便说一下，术语“色散(dispersion)”用于表示“偏振模色散(polarization-mode dispersion)”和“色散(chromatic dispersion)”。因此，色散补偿控制设备251a代表“偏振模色散控制设备”。色散补偿控制设备251b和色散补偿控制设备251c代表“偏振模色散-色散补偿控制设备”。
(B)本发明第一个实施例的描述图4表示一个光传输系统的方框图，按照本发明第一个实施例的色散补偿控制设备应用于该光传输系统。
图4所示的光传输系统10是一个采用时分多路复用技术(TDM时分多路复用技术)传输速率为B(b/s)(例如，40Gb/s，10Gb/s，等等)的光通信系统。
在传输系统10中，作为发射传输光信号的发射端设备的光发射机2和作为接收该传输光信号的接收端设备的光接收机7是通过光传输线(传输光纤)3连接，且色散补偿控制设备1放置在接收侧。
光接收机7包括偏振模色散补偿器4，光分束单元5和光接收单元6。偏振模色散补偿器4从外部接收控制信号以补偿传输光信号中产生的偏振模色散。光分束单元5放置在光接收机7中，取出通过光传输线3输入到接收侧的一部分传输光信号，并把它作为监测信号送出到色散补偿控制设备1。光接收单元6接收该传输光信号。
根据光分束单元5取出的光信号，色散补偿控制设备1监测通过光传输线3传送的光信号中产生的偏振模色散状态，并根据检测结果控制偏振模色散补偿器4。色散补偿控制设备1包括光电接收器11，带通滤波器(feBFP)12，强度检测器13和偏振模色散控制单元90。
术语“色散(dispersion)”一般用于表示“色散(chromaticdispersion)”。在这个实施例中，术语“色散(dispersion)”用于表示“偏振模色散(polarization-mode dispersion)”。因此，色散补偿控制设备1代表“偏振模色散补偿控制设备1”。
光电接收器11接收光分束单元5取出的光信号，并把它转变成电信号。带通滤波器12检测通过光传输线3输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量[fe(Hz)分量]，其功能是作为第一特定频率分量检测单元。
此处，根据光信号的传输速率或信号波形适当地设定第一特定频率分量。例如，若传输光信号是40Gb/s RZ光信号(或OTDM信号)，则带通滤波器12检测对应于第一特定频率分量比特速率的频率(40GHz)。若传输光信号是10Gb/s NRZ光信号，则带通滤波器12检测对应于第一特定频率分量1/2比特速率的频率(5GHz)。
强度检测器13检测带通滤波器12检测的以上第一特定频率分量的强度，其功能是作为第一强度检测单元。强度检测器(第一强度检测单元)13能够输出检测的以上第一特定频率分量强度的信息，作为监测信号。
根据强度检测器13检测的第一特定频率分量的强度，偏振模色散控制单元90检测以上传输光信号的偏振模色散量。这个功能是由偏振模色散量检测单元14和参量设定电路(参量设定单元)15完成的。
根据强度检测单元13检测的以上第一特定频率分量的强度，利用第一功能，偏振模色散量检测单元14检测以上传输光信号的偏振模色散量，第一功能是代表形成任意传输光信号的光波形中基带频谱的频率分量强度的功能，且其中频率信息和表示偏振模色散量的参量是变量。
根据偏振模色散量检测单元14检测的以上偏振模色散量，参量设定电路15输出参量设定控制信号到放置在光传输线3上的偏振模色散补偿器4，该参量设定控制信号有补偿以上传输光信号偏振模色散的控制量参量信息。顺便说一下，该参量信息具体地代表两个偏振模之间的延迟量(光延迟差)Δτ。
换句话说，为了补偿传输光信号的偏振模色散，参量设定电路15输出参量设定控制信号到放置在光接收机7中的偏振模色散补偿器4，该参量设定控制信号用于设定这样的参量信息，以消除偏振模色散量检测单元14检测的偏振模色散量。如以下要描述的，参量设定电路15设定以上的参量信息，使强度检测器13检测的以上第一特定频率分量强度变成最大。
此处，“使第一特定频率分量的强度变成最大”的意思是，这个控制模式是这样的模式，在其中，控制光传输线3的偏振模色散量，使强度检测器13检测的第一特定频率分量强度变成最大。具体地说，偏振模色散量检测单元14提取形成任意传输光信号的光波形中基带频谱的频率分量强度，利用一种功能(第一功能)，检测第一特定频率分量强度的最大点，其中，频率信息和表示偏振模色散量的参量是变量，以下要详细地描述这种控制方法。
执行色散补偿控制的步骤如下所述。即，检测通过作为传输线的传输光纤输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量(第一特定频率分量检测步骤)，检测第一特定频率分量检测步骤中检测的以上第一特定频率分量强度的信息(第一强度检测步骤)，和控制光传输线3的偏振模色散量，使第一强度检测步骤中检测的第一特定频率分量强度变成最大(偏振模色散控步骤)。
另一方面，光接收机7中的偏振模色散补偿器4从色散补偿控制设备1中的参量设定电路15接收参量设定控制信号，并根据该控制信号设定参量信息，从而补偿通过光传输线3传送的光信号中产生的偏振模色散。如图5所示，偏振模色散补偿器4包括光轴调整器4D和保偏光纤(PMF保偏光纤)4A-4。
当接收到的光输入到保偏光纤4A-4时，光轴调整器(偏振控制器)4D调整光轴。即，光轴调整器4D调整输入光信号的偏振态到保偏光纤4A-4的偏振主轴方向，还调整偏振方向，使保偏光纤4A-4给出的延迟量代码抵消光传输线3的延迟量。例如，光轴调整器4D包括波片[1/2波片(λ/2片)4D-11和1/4波片(λ/4片)4D-12]，以及激励器4D-13和4D-14，调整所用光纤的长轴和短轴，完成偏振控制到预定的角度。
保偏光纤4A-4给两个正交偏振模分量一个预定的延迟差，它实际上具有固定延迟量的延迟量补偿器功能。即，延迟补偿器(Δτ补偿器)的功能涉及两个偏振模之间的延迟量Δτ，它是由保偏光纤4A-4实现的。
从光发射机2发射的光信号通过光传输线3，输入到光接收机7。在光轴调整器4D中，输入光信号的偏振态是这样的，如此调整其偏振方向，使保偏光纤4A-4给出的延迟量代码抵消光传输线3中的延迟量。此外，作为监测光的一部分传输光信号从光分束单元5送出到色散补偿控制设备1，而另一部分传输光信号送出到光接收单元6。输入到色散补偿控制设备1的光信号在光电接收器11中从光信号转变成电信号(O/E转变)，带通滤波器12检测输入的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量(fe[Hz]分量)。而且，强度检测器13得到第一特定频率分量强度的信息，偏振模色散量检测单元14检测偏振模色散量。设定参量信息Δτ的参量设定控制信号从参量设定电路15输出到放置在光接收机7中的偏振模色散补偿器4，参量信息Δτ用于补偿传输光信号的偏振模色散，从而补偿传输光信号的偏振模色散。作为延迟量补偿器(光轴调整器4D，保偏光纤4A-4)的最佳控制是在光轴调整器4D给出的偏振方向中完成的。
其次，图6和图7表示一个实验系统的结构，该实验系统研究40Gb/s光传输系统中偏振模色散对光信号的影响。利用这个实验系统的研究结果在图8(a)至8(e)，9，10(a)和10(b)中表示。
图6所示40Gb/s光传输系统100模拟一个采用光学时分多路复用技术的40Gb/s光通信系统。在光传输系统100中，光发射机101和光接收机102通过光传输线103连接。为了模拟地把偏振模色散给予光信号，偏振控制器(PC)104和商品化偏振模色散仿真器(PMD仿真器)放置在光传输线103上。若使用RZ光信号，也可以监测这个实验系统。
光发射机101包括激光二极管(LD)101A，光调制器101B和光学后置放大器101C。激光二极管101A是信号光源。光学后置放大器101C是光放大器。光调制器101B调制激光二极管101A的光成40Gb/s光学时分多路复用(OTDM)光信号。如图15所示，作为光调制器101B，此处用的是光学时分多路复用调制器(以下，有时称之为OTDM调制器)。
如图15所示，OTDM调制器200包括20GHz光开关单元(1×2开关)201，20Gb/s数据调制单元202，相位控制单元(相位控制器)203和光学多路复用单元(多路复用器)204。20GHz光开关单元201是1×2开关。20Gb/s数据调制单元202对20GHz光开关单元201分成两个系统中的光学时钟信号分别完成数据调制，它包括两个调制单元(两个调制器)。相位控制单元203控制从20Gb/s数据调制单元202输出的两个系统中光信号的光波之间的相位差。光学多路复用单元204多路复用从相位控制单元203输出的两个系统中的光信号。图16(a)至16(c)表示从光开关单元201，数据调制单元202和光学多路复用单元204输出的光波形(在图15中①至③所示位置处的光波形)。图16(a)至16(c)表示说明OTDM调制器运行的工作原理图。从图15中所示OTDM调制器输出光信号的光波形对应于图16(c)。
当改变光延迟差Δτ且由PMD仿真器105加上时，图(a)至8(e)表示变坏的40Gb/s光学时分多路复用波形。
回到图6，在PMD仿真器105中，偏振光分束器(PBS)105A放置在分支型光波导的分支部分，偏振光分束器(PBS)105D放置在光波导105E的组合部分，光延迟器(光延迟器)105B放置在光波导105E的一个平行光波导105F中，和光衰减器(光衰减器)105C放置在光波导105E的另一个平行光波导105G中，如图7中详细地所示。
在PMD仿真器105中，输入的光信号被偏振光分束器105A分成两个偏振分量。光延迟器105B把两个偏振模之间的延迟量(光延迟差)Δτ给了传播通过平行光波导105F的偏振分量。为了均衡平行光波导105F和105G的光损耗，光衰减器105C调整传播通过平行光波导105G的偏振分量光平。此外，从平行光波导105F和105G输出的两个偏振分量仍然由偏振光分束器105D耦合成正交状态，并输出。
偏振控制器104放置在PMD仿真器105的输入侧，以改变PMD仿真器105的偏振光分束器105A(PBS偏振光分束器)处偏振分量的光强分束比(以下，有时称之为光强分束比)。
如上所述，偏振模色散(延迟量Δτ，光强分束比γ)由偏振控制器104和PMD仿真器105模拟地给出到光信号。
再回到图6，光接收机102包括光学前置放大器102A，光学DEMUX(光学多路分解器)102B，光电二极管(PD)102C，放大器102D，HBT D-FF 102E，接收单元102F，光电二极管(PD)102G，带通滤波器(BPF)102H，定时提取单元(PLL)102I，和偏振模色散监测器(PMD监测器)102J。
在光接收机102中，监测偏振模色散状态的方法利用图6所示光学前置放大器102A输出的主信号系统分出的光信号(输入到光电二极管102G的光信号)。即，40Gb/s光信号被光电二极管102G转变成电信号(O/E转变)，该光信号中基带频谱的40GHz分量被40GHz带通滤波器102H取出，PMD监测器102J的功率计测量取出的40GHz分量强度。
其次，参照图9(用I表示)和图10(a)，描述接收机灵敏度变坏与Δτ(延迟量)和γ之间的关系。参照图9(用II表示)和图10(b)，描述40 GHz分量强度与Δτ和γ之间的关系。此处，图9中的I和II表示当光强分束比γ＝0.5时接收机灵敏度变坏与Δτ之间的关系和40GHz分量强度与γ之间的关系。
图9中参考字符I表示的一个图描绘因传输造成接收机灵敏度变坏(功率代价)与Δτ之间的关系，而图9中参考字符II表示的另一个图描绘当光强分束比γ＝0.5时40 GHz分量强度与Δτ之间的关系。如图9中参考字符II表示的曲线所示，当Δτ＝0(ps)时，40GHz分量强度最大；随Δτ的增大而减小；当Δτ＝12.5(ps)时，40GHz分量强度最小。若Δτ进一步增大，则40GHz分量强度反而增大；当Δτ等于一个时隙(Δτ＝25ps)的值时，40GHz分量强度等于原先的强度。
图10(b)描绘当延迟量Δτ＝10(ps)时，40GHz分量强度与光强分束比γ之间的关系。如图10(b)所示，当γ＝0.5时，40GHz分量强度最小；当γ＝0或1时，40GHz分量强度最大。
另一方面，从图9中参考字符I表示的另一个图和图10(a)可以看出，我们知道，根据传输造成的接收机灵敏度变坏与Δτ之间关系的测量结果，相对于Δτ的最佳状态是Δτ＝0时，在此状态下因传输造成的接收机灵敏度变坏最小；相对于光强分束比γ的最佳状态是γ＝0或1时，在此状态下因传输造成的接收机灵敏度变坏最小。如上所述，这个结果与40GHz分量强度是最大的情况一致。当γ＝0.5时，在此情况下因偏振模色散造成的波形变坏最大，偏振模色散的允许值(PMD容差)约为0ps，在此情况下传输以后的接收机灵敏度变坏小于1dB。
图11表示10Gb/s NRZ传输系统的实验系统结构图，其传输速率B的值不是40GHz。图11所示的10Gb/s NRZ传输系统110模拟一个发射NRZ信号的10Gb/s光通信系统。研究偏振模色散对光信号影响的结果在图12(a)至12(j)，13，14(a)和14(b)中表示。
在图11所示的NRZ传输系统110中，光发射机111和光接收机112通过光传输线113连接。为了模拟地把偏振模色散给予光信号，偏振控制器(PC)114和商品化偏振模色散仿真器(PMD仿真器)放置在光传输线113上。在光传输线113上，按照实验50km长的1.3μm波段零色散光纤(SMF)113A插入在其中。
偏振控制器114和PMD仿真器115模拟地把偏振模色散(延迟量Δτ和光强分束比γ)给予光信号，它们类似于以上描述的偏振控制器104和PMD仿真器105(参照图6)。光发射机111包括激光二极管(LD)111A，光调制器111B和光学后置放大器111C。
光发射机111中的光调制器111B调制来自激光二极管111A的光成10Gb/s NRZ光信号。作为光调制器111B，此处采用马赫-陈德(Mach-Zender)型铌酸锂光调制器(LiNbO3光调制器；未画出)。顺便说一下，10Gb/s NRZ波形是由10Gb/s NRZ电信号驱动铌酸锂光调制器产生的。
图12(a)至12(j)表示接收端处变坏的10Gb/s NRZ波形，这是由PMD仿真器115改变光延迟差Δτ并给予从图11所示光调制器111B输出的10Gb/s NRZ光信号。图12(a)至12(e)表示没有通过SMF113A传输情况下的10Gb/s NRZ波形，而图12(f)至12(j)表示通过SMF113A传输情况下的10Gb/s NRZ波形。
回到图11，光接收机112包括光学前置放大器112A，光电二极管(PD)112B，接收单元112C，光电二极管(PD)112D，带通滤波器(BPF)112E，和偏振模色散监测器(PMD监测器)112F。监测光接收机112中偏振模色散的流程如下。即，从主信号系统分出的光信号被光电二极管112D转变成电信号(O/E转变)，5GHz带通滤波器112E取出该光信号中基带频谱的5GHz分量，和PMD监测器112F中的功率计测量取出的5GHz分量强度。顺便说一下，由于10Gb/sNRZ信号没有10GHz分量强度，只取出其一半的5GHz分量，并测量该分量的强度。
图13表示在光强分束比γ＝0.5情况下，由于传输造成的接收机灵敏度变坏(功率代价)与Δτ(延迟量，群延迟)之间的关系(参照图13中的参考字符III)，和5GHz分量强度与Δτ之间的关系(参照图13中的参考字符IV)。如在图13的参考字符IV所示的一个图中，当Δτ＝0(ps)时，5GHz分量强度最大，类似于传输速率为40Gb/sOTDM信号的情况。然而，这个情况的不同点是，Δτ周期是传输速率为40Gb/s OTDM信号情况下一个时隙的两倍。
图14(a)表示接收机灵敏度变坏与光强分束比γ之间关系的测量结果。图14(b)表示当延迟量Δτ＝40ps时，5GHz分量强度与γ之间的关系。如图14(a)所示，当γ＝0.5时，接收机灵敏度变坏最大；当γ＝0或1时，接收机灵敏度变坏最小。如图14(b)所示，当γ＝0.5时，5GHz分量强度最小；当γ＝0或1时，5GHz分量强度最大；类似于传输速率为40Gb/s OTDM信号的情况。
从图13，14(a)和14(b)可以看出，当Δτ在Δτ＝0(ps)时，和当γ在γ＝0或1时，该状态最好，由于传输造成的接收机灵敏度变坏最小。如上所述。这个情况与5GHz分量强度为最大的情况一致。
当γ＝0.5时，由于偏振模色散造成的波形变坏最大[参照14(a)]，如图13中参考字符III所示，在没有进行光纤传输时，偏振模色散的允许值(PMD容差)约为30ps，传输以后接收机灵敏度变坏在该允许值下小于1dB。
如上所述，PMD容差几乎与光信号的传输速率(比特速率)成反比。
即，光信号的传输速率越大和光信号的传输距离越长，则偏振模色散造成的影响越是不能忽视。
同时，检测预定频率分量强度的方法如下所述。即，偏振模色散量检测单元14(参照图4)取出形成任意传输光信号的光波形中基带频谱的频率分量强度，并利用这样一种功能(第一功能)，检测第一特定频率分量强度的最大点，在此功能中频率信息和表示偏振模色散量的参量是变量。上述第一功能是定量地代表40Gb/s RZ波形中20GHz分量强度与Δτ之间关系的功能，或10Gb/s NRZ波形中5GHz分量强度与Δτ之间关系的功能，它是根据Δτ和γ确定的。以下描述第一功能，利用其中这个功能的控制方法称之为控制模式1，以区别于以后描述的控制方法。
假设F(t)是没有给出偏振模色散(延迟量Δτ，光强分束比γ)情况下，光强随时间的变化；在给出偏振模色散情况下，光强随时间的变化表示为下列公式γ F(t)+(1-γ)F(t+Δτ) -(1)被接收以后电信号的电场强度正比于这个值。强度检测器13(参照图4)检测此值的平方作为光强随时间的变化。所以，光信号的基带频谱P(f)由傅里叶变换给出，如下列公式(2)所示P(f)＝|∫{γF(t)+(1-γ)F(t+Δτ)}·exp(iωt)dt|2＝|γ∫F(t)·exp(iωt)dt+(1-γ)∫F(t+Δτ)·exp(iωt)dt|2＝|γ∫F(t)·exp(iωt)dt+(1-γ)·exp(-iωt)∫F(t)·exp(iωt)dt|2＝K(f)·|∫F(t)·exp(iωt)dt|2-(2)其中，比例因子K(f)表示为如下公式(3)K(f)＝|γ+(1-γ)·exp(-iωΔτ)|2＝|γ+(1-γ)·{cos(ωΔτ)-isin(ωΔτ)}|2＝1-4γ(1-γ)sin2(πfΔτ) -(3)其中ω＝2πf。
如上所述，由于表示偏振模色散状态的参量Δτ和γ只包含在K(f)中，就能够把它与没有偏振模色散的光信号基带频谱|∫F(t)exp(iωt)dt|2分开。
根据公式(3)的K＝K(f，Δτ，γ)，当带通滤波器12(参照图4)取出以上第一特定频率分量fe(Hz)和强度检测器13检测其强度时，K(f，Δτ，γ)＝K(fe|Δτ，γ)，所以，K与延迟量Δτ和光强分束比γ有关，其中，若给出fe，则K(fe|Δτ，γ)是有变量Δτ和γ的函数。因此，通过测量接收侧上两种频率fe(Hz)的光强K(f)(其比例因子)，就能够唯一地确定传输线中的Δτ和γ。
此外，由于建立的公式(2)是代表光波形的普遍公式F(t)，利用K(fe)可以检测偏振模色散状态的以上结果与信号形式(NRZ或RZ)或诸如色散，非线性效应等引起的波形变化无关。顺便说一下，在10Gb/s NRZ传输系统的实验结果中，5GHz分量强度在光纤(SMF)传输时很大。其理由是|∫F(t)·exp(iωt)dt|2很大，这符合正比于偏振模色散时K(fe)的结果。
当偏振模色散状态是最佳时，即，由于偏振模色散造成的波形变坏是最小时，如上所述，它与fe(Hz)分量强度是最大时一致。所以，若放置在光传输线3上的偏振模色散补偿器4控制延迟量Δτ并补偿偏振模色散，则利用公式(2)和(3)，可以检测偏振模色散量。因此，以上参量信息是两个偏振模之间的延迟量Δτ。
即，公式(2)和(3)是如此普遍，根据从光信号的基带频谱提取的频率分量强度，可以定量地检测偏振模色散(延迟量Δτ和光强分束比γ的函数)的状态，与诸如信号形式(NRZ，RZ等)的波形变化和诸如色散，非线性效应等的波形变化无关。
换句话说，当偏振模色散量检测单元14检测传输光信号的偏振模色散量时，公式(2)和(3)对应于形成任意传输光信号(例如，40Gb/sOTDM信号或10Gb/s NRZ信号)的光波形中基带频谱的频率分量强度的第一功能(其中频率信息和表示偏振模色散量的参量是变量)。
图4中所示光传输系统10的信号流程如下。从光发射机2发射的传输速率为B(b/s)的光信号通过光传输线3发射到光接收机7，光分束单元5取出通过光传输线3发射的一部分光信号，和取出的光信号(监测光)被送到色散补偿控制设备1，以补偿接收端的传输光信号中产生的偏振模色散。在色散补偿控制设备1中，根据光分束单元5取出的光信号，监测通过光传输线3发射的光信号中产生的偏振模色散状态，根据监测结果偏振模色散补偿器4完成控制。
这个偏振模色散量检测步骤(控制模式1中的检测步骤)如下所述。在色散补偿控制设备1中，光分束单元5取出的光信号首先被光电接收器11接收，把它转变成电信号(O/E转变)，然后输入到带通滤波器12。
带通滤波器12检测通过传输光纤输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量[fe(Hz)分量](特定频率分量检测步骤)，和强度检测单元13检测特定频率分量检测步骤中检测的以上特定频率分量强度(强度检测步骤)。此外，在偏振模色散量检测单元14中，根据强度检测步骤中检测的以上特定频率分量强度的信息，完成预定的功能操作[利用以上公式(1)和(2)的功能操作]，从而检测以上传输光信号的偏振模色散量(色散量检测步骤)。
此处，若以上传输光信号是40Gb/s RZ光信号或40Gb/s OTDM信号，则特定频率分量检测步骤中检测的该分量特定频率被设定在对应于比特速率的频率上(40GHz)。此外，若以上传输光信号是10Gb/sNRZ光信号，则特定频率分量检测步骤中检测的该分量特定频率被设定在对应于1/2比特速率的频率上(5GHz)。即，特定频率分量检测步骤中检测的该分量的特定频率被设定在这样的频率上，在一段时间内能够稳定地得到以上传输光信号中基带频谱的该频率分量。
在偏振模色散量检测单元14中(对应于色散量检测步骤)，利用第一功能完成以上预定的功能操作(第一功能操作)，第一功能是表示形成任意传输光信号的光波形中基带频谱的频率分量强度的功能，且其中频率信息和表示偏振模色散量的参量是变量。
在参量设定电路15中，设定这种参量信息(延迟量Δτ)以消除偏振模色散量检测单元14检测的偏振模色散量的参量设定控制信号输出到放置在光接收机7中的偏振模色散补偿器4，以补偿传输光信号的偏振模色散。
即，在色散补偿控制设备1中，根据强度检测器13检测的fe(Hz)分量强度值，偏振模色散量检测单元14检测光传输线3的偏振模色散状态[它表示成延迟量Δτ和γ的函数[以上公式(2)和(3)]]，该强度的信息通过参量设定电路15反馈到偏振模色散补偿器4，以控制偏振模色散补偿器4。
根据接收到参量设定控制信号的控制信号，偏振模色散补偿器4设定参量信息，以补偿通过光传输线3发射的光信号中产生的偏振模色散。
按照本发明第一个实施例的色散补偿控制设备1，在控制模式1中(利用第一功能的方法)，检测传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量强度，和根据检测的第一特定频率分量强度，完成预定的第一功能操作，以检测传输光信号的偏振模色散量，所以，可以容易地检测传输光信号中产生的偏振模色散量。
按照以上方法，总是检测偏振模色散量，根据检测的偏振模色散量，设定补偿传输光信号中产生的偏振模色散的参量信息，通过补偿偏振模色散来减少光信号的传输波形变坏，这对于高速光信号的长距离传输作出贡献。
顺便说一下，如图4中所描述的，根据带通滤波器(第一特定频率分量检测单元)12检测的以上第一特定频率分量，可以取出接收的信号定时。图17是一个方框图，表示按照本发明第一个实施例带有定时提取单元84的色散补偿控制设备1M的光传输系统结构。根据带通滤波器12检测的第一特定频率分量，定时提取单元84取出接收的信号定时。作为定时提取单元84，采用PLL(锁相回路)等器件。顺便说一下，图17中相同的参考字符表示图4中类似的或相应的部分，因此省去对这些部分的描述。
由于fe(Hz)分量是一个与以上接收的波形同步的信号，定时提取单元84可以取出一个时钟信号，并利用它在光接收机7中进行识别等操作。
(B1)第一个实施例第一改进型的描述图18表示一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第一个实施例第一改进型的色散补偿控制设备应用于该光传输系统。图18所示的光传输系统210A也是一个采用时分多路复用技术传输速率为B(b/s)(例如，40Gb/s，10Gb/s等)的光通信系统。在光传输系统210A中，光发射机2和光接收机207A通过光传输线(传输光纤)3连接，和色散补偿控制设备1M放置在接收侧。此处，光发射机2和光传输路径3类似于以上描述的，因此省去对这些部分的描述。
光传输系统210A不同于第一个实施例光传输系统的是，两个系统中的信号是从光分束单元205A输出的。即，按照第一个实施例检测特定频率分量的频率值是一种，而按照这个改进型检测特定频率分量的频率值是两种。以下，为了便于说明，前者称之为检测形式1，而后者称之为检测形式2。总结一下控制模式，第一个实施例采用检测形式1的控制模式1，而这个改进型采用检测形式2的控制模式1。至于第一功能与其参量之间的关系，F＝K(f，Δτ，γ)。所以，采用检测形式1的接收侧只能检测一种频率f1和该频率下的光强K1，若接收侧不知道Δτ和γ值中任一个值，则不能确定Δτ和γ的值，因此，接收侧不能确定控制值。其结果是，即使不能唯一地确定Δτ和γ值，必须利用一种可行的控制系统，诸如最大值控制系统，等等。
另一方面，采用检测形式2的接收侧能够检测两种频率f1和f2以及这两种频率下的光强K1和K2，所以，接收侧能够确定Δτ和γ两个值，因此就能够确定控制值。与此同时，由于接收侧实际上很难直接调整γ值，利用γ作为监测而不是用于控制(参照图18中参量设定电路15的输出)。顺便说一下，检测形式2表示这样一种形式，两个系统中的不同频率用于完成一个偏振模色散补偿(在描述以下的色散补偿时，也有相同的意思)。
光接收机207A包括偏振模色散补偿器4，光分束单元205a和光电接收器6。偏振模色散补偿器4和光接收单元单元6类似于以上描述的，因此省去对这些部分的描述。光分束单元205a取出通过光传输线3输入到接收侧的一部分传输光信号，并把它送到色散补偿控制设备1M作为两个系统中的监测信号。
根据光分束单元205a取出的光信号，色散补偿控制设备1M监测通过光传输线3发射到光信号中产生的偏振模色散状态，并根据监测的结果控制偏振模色散补偿器4，色散补偿控制设备1M包括光电接收器11a和11b，带通滤波器(feBPF)12a和12b，强度检测器13a和13b，和偏振模色散控制单元90a。光电接收器11a和11b，带通滤波器12a和12b和强度检测器13a和13b分别类似于以上描述的光电接收器11，带通滤波器12和强度检测器13，因此省去对这些部分的描述。
虽然术语“色散(dispersion)”一般用于表示“色散(chromaticdispersion)”。在这个改进型中，术语“色散(dispersion)”用于表示“偏振模色散(polarization-mode dispersion)”。因此，色散补偿控制设备1M代表“偏振模色散补偿控制设备1M”。
利用控制模式1的检测形式2，偏振模色散控制单元90a完成控制。即，根据强度检测单元13b检测的第一特定频率分量强度和强度检测单元13b检测的第三特定频率分量强度，偏振模色散控制单元90a检测以上传输光信号的偏振模色散量。这个功能是由偏振模色散检测单元14和参量设定电路15完成的。顺便说一下，偏振模色散检测单元14和参量设定电路15类似于以上描述的，因此省去对这些部分的描述。
偏振模色散控制单元90a的控制方法如下所述。即，利用两个强度检测器13a和13b得到的两种频率信息(第一特定频率分量信息和第三特定频率分量信息)，按照同时解两个未知数方程的第一功能方法，确定参量Δτ和γ。在γ用于监测的同时，控制Δτ。此处，第一功能的形式是涉及40Gb/s OTDM波形中40GHz分量强度与Δτ之间的关系，或10Gb/s NRZ波形中5GHz分量强度与Δτ之间的关系。若γ也可以反馈到发射侧，则可以控制光强的分束比(有关这个实施例，在另一个改进型中给以描述)。
即，色散补偿控制设备1M包括第三特定频率分量检测单元(带通滤波器12b)，用于检测传输光信号中基带频谱的第三特定频率分量；和第三强度检测单元(偏振模色散量检测单元14)，用于检测第三特定频率分量检测单元检测的以上第三特定频率分量强度的信息。除此以外，偏振模色散控制单元90a包括偏振模色散量检测单元14，根据第一强度检测单元和第三强度检测单元(偏振模色散量检测单元14)分别检测的第一特定频率分量强度和第三特定频率分量强度，利用第一功能，检测偏振模色散量；第一功能是代表形成任意传输光信号的光波形中基带频谱的频率分量强度的功能，且其中频率信息和表示偏振模色散量的参量是变量；还包括参量设定电路15，用于输出参量设定控制信号到偏振模色散补偿器4，根据偏振模色散量检测单元14检测的以上偏振模色散量，该参量设定控制信号有补偿以上传输光信号偏振模色散的控制量参量信息。顺便说一下，该参量信息是两个偏振模之间的延迟量(光延迟差)Δτ。参量设定电路15输出设定以上参量信息的参量设定控制信号到放置在接收端设备(光接收机7a)中的偏振模色散补偿器4，参量设定电路15是以上传输光信号的接收端。
在以上结构中，接收到的光被光分束单元205A分成两束，由光电接收器11a和11b作O/E转变，然后输入到带通滤波器12a和12b。在带通滤波器12a中，检测通过光传输线输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量；而在带通滤波器12b中，检测通过光传输线输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第三特定频率分量(特定频率分量检测步骤)。此外，强度检测器13a和13b检测特定频率分量检测步骤中检测的以上第一特定频率分量强度和第三特定频率分量强度(强度检测步骤)。而且，在偏振模色散量检测单元14中，根据强度检测步骤中检测的以上两种特定频率分量强度的信息，通过完成预定的功能操作[利用以上公式(2)和(3)的功能操作]，检测以上传输光信号的偏振模色散量(色散量检测步骤)。
如上所述，利用偏振模色散引起的波形变坏为最小时和fe(Hz)分量强度为最大时两个时间上的一致，由于在控制模式1和检测形式2下检测偏振模色散量，就能够控制延迟量Δτ，以补偿放置在光传输路径3上偏振模色散补偿器4的偏振模色散。
根据从光信号基带频谱中提取的频率分量强度，也能够定量地检测偏振模色散状态(延迟量Δτ的函数)，与信号形式(NRZ，RZ等)和诸如色散，非线性效应等引起的波形变化无关。
(B2)第一个实施例第二改进型的描述虽然偏振模色散补偿器4放置在以上图4，图17等图中光接收机7的一侧，但是，也可以把偏振模色散补偿器4放置在发射信号光的一侧。
图19表示一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第一个实施例第二改进型的色散补偿控制设备应用于该光传输系统。图19所示的光传输系统10A也是一个采用时分多路复用技术传输速率为B(b/s)(例如，40Gb/s，10Gb/s等)的光通信系统。光传输系统10A不同于第一个实施例光传输系统10的是，偏振模色散补偿器4放置在光发射机2A中。即，光传输系统10A包括光发射机2A，光传输线3，光分束单元5，光接收机7A和色散补偿控设备1。光发射机2A包括信号光源5，光调制器9和偏振模色散补偿器4。
色散补偿控设备1把光接收机7A一侧上光信号偏振态得到的检测结果送回到发射一侧的光发射机2A。这个送回方法可以是准备另一条低速线的方法，或者是多路复用相反方向的传输光信号信息的方法。术语“色散(dispersion)”一般用于表示“色散(chromatic dispersion)”。在这个改进型中，术语“色散(dispersion)”用于表示“偏振模色散(polarization-mode dispersion)”。因此，色散补偿控制设备1代表“偏振模色散补偿控制设备”。
放置在光发射机2A中的偏振模色散补偿器4能够改变传输光的光强分束比γ并送出该光。虽然没有画出，光放大器放置在偏振模色散补偿器4的输出侧，且这个光放大器发射到光传输线3上。顺便说一下，具有相同参考字符的其他部分有相同或类似的功能，因此省去对这些部分的描述。由于强度检测用的频率是一个系统，此处采用检测形式1。
即，在按照第一个实施例第一改进型的色散补偿控制设备1中，参量设定电路15输出设定以上参量信息的参量设定控制信号到放置在发射以上传输光信号的光发射机2A(发射端设备)中的偏振模色散补偿器4。
借助以上结构，光传输系统10A几乎以与光传输系统10相类似的方式运行，按照第一个实施例的色散补偿控制设备1应用于光传输系统10。此处，色散补偿控制设备10A采用控制模式1的检测形式1。
按照第一个实施例第二改进型的色散补偿控制设备1，可以得到与上述第一个实施例类似的效果。此外，通过控制放置在光发射机2A中的偏振模色散补偿器4，可以控制偏振方向，使光强分束比γ处在按照光传输路径3状态的最佳状态(γ＝0或1)，所以，更有效地补偿传输光信号中产生的偏振模色散。
顺便说一下，偏振模色散补偿器4可以制成在光传输线3上的线性转发器等器件。
图20表示另一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第一个实施例第二改进型的色散补偿控制设备应用于该光传输系统。图20所示的光传输系统210B也是一个采用时分多路复用技术传输速率为B(b/s)(例如，40Gb/s，10Gb/s等)的光通信系统。光传输系统210B不同于第一个实施例光传输系统10的是，偏振模色散补偿器4放置在光转发设备(光转发器)214中。
即，光传输系统210包括与光发射机2，光传输线3和3′以及光接收机7A在一起的光转发设备214。光转发设备214放大和转发以上传输光信号，它包括光转发器7′和色散补偿控制设备1。
光转发器7′从光发射机2接收信号光，光放大和发送它到光接收机7A，光转发器7′包括光转发单元6′，与偏振模色散补偿器4和光分束单元5一起完成光放大和光转发。顺便说一下，不同于以上的光发射机2，光传输线3和3′，光接收机7A和色散补偿控制设备1具有与第一个实施例光传输系统10的那些器件类似的功能，因此省去对这些部分的描述。
利用检测形式1和控制模式1，色散补偿控制设备1把光转发器7′的光信号偏振状态检测结果送回到发射侧的光发射机2，并输出设定以上参量信息的参量设定控制信号到偏振模色散补偿器4。送回方法可以是准备另一条低速线的方法，或者是多路复用相反方向的传输光信号信息的方法。顺便说一下，用相同参考字符表示的其他部分有相同或类似的功能，因此省去对这些部分的描述。
借助以上结构，光传输系统210B几乎以与光传输系统10相类似的方式运行，利用检测形式1和控制模式1按照第一个实施例的色散补偿控制设备1应用于光传输系统10。因此，可以得到与上述第一个实施例相同的效果。此外，根据光传输线3的状态，通过控制放置在转发设备214中的偏振模色散补偿器4，可以更有效地补偿传输光信号中产生的偏振模色散。
而且，可以改变偏振模色散补偿的结构。
图21表示一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第一个实施例第二改进型的另一种色散补偿控制设备应用于该光传输系统。图21所示的光传输系统10B也是一个采用时分多路复用技术传输速率为B(b/s)(例如，40Gb/s，10Gb/s等)的光通信系统。
光传输系统10B不同于第一个实施例光传输系统10的是，偏振模色散补偿器4分成γ补偿器4B′和Δτ补偿器4A，且分别放置在光发射机2B和光接收机7B中，其他部分类似于按照第一个实施例光传输系统10的那些部分。即，光传输系统10B包括与光发射机2B，光传输线3和光接收机7B在一起的色散补偿控制设备1A。
此处，光发射机2B是发射传输光信号的发射端设备，它包括与信号光源8和光调制器9在一起的γ补偿器4B′。光传输路径3是传输光纤。光接收机7B是接收传输光信号的接收端设备，它有与光分束器5和光接收单元6在一起的Δτ补偿器4A。
色散补偿控制设备1A是利用控制模式1补偿发射的光信号中产生的偏振模色散的控制设备，它包括光电接收器11，带通滤波器(feBPF)12，强度检测器13，偏振模色散量检测单元14，和参量设定电路15。参量设定电路15包括设定Δτ的Δτ设定电路15A和设定γ的γ设定电路15B。顺便说一下，由于强度检测用的频率是一个系统，此处采用检测形式1。
偏振模色散量检测单元14检测的偏振状态信息由参量设定电路15中的γ设定电路15B设定在光发射机2B的γ补偿器4B′中，以及由参量设定电路15中的Δτ设定电路15A设定在光接收机7B的Δτ补偿器4A中。偏振模色散量检测单元14和参量设定电路15的功能是作为偏振模色散控制单元90b。
即，在光传输系统10B中，色散补偿控制设备1A送出有关γ的信息到发射侧(光发射机2B的一侧)，光信号的接收侧(光接收机7B的一侧)根据该信息得到光信号的偏振状态，以便可变化地控制光强分束比γ。
在色散补偿控制设备1A中，参量设定电路15输出设定分成两个偏振模的光强分束比γ的第一参量设定控制信号到放置在传输线上任意位置(在光发射机2B中)处的第一偏振模色散补偿器(γ补偿器4B′)，而输出设定以上两个模之间延迟量Δτ的第二参量设定控制信号到第二偏振模色散补偿器(Δτ补偿器4A)，第二偏振模色散补偿器安排在第一偏振模色散补偿器的后级(在光接收机7B中)。
借助以上结构，光传输系统10B几乎以与光传输系统10相类似的方式运行，采用检测形式1和控制模式1按照第一个实施例的色散补偿控制设备1应用于光传输系统10。
按照色散补偿控制设备1A，可以得到与以上所述第一个实施例相同的效果。此外，由于分别放置在光发射机2B中和光接收机7B中的γ补偿器4B′和Δτ补偿器4A是独立地受到控制的，可以恰当地控制延迟量Δτ和光强分束比γ。
(B3)第一个实施例第三改进型的描述图22表示一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第一个实施例第三改进型的色散补偿控制设备应用于该光传输系统。图22所示的光传输系统10C也是一个采用时分多路复用技术传输速率为B(b/s)(例如，40Gb/s，10Gb/s等)的光通信系统。光传输系统10C不同于按照第一个实施例第二改进型的光传输系统10B的是，控制延迟量Δτ是在接收侧的电路部分完成的，光传输系统10C的其它部分几乎类似于光传输系统10B。在光传输系统10C中，采用检测形式1和控制模式1完成检测。
光传输系统10C包括光发射机2，光传输线3，光接收机7C和色散补偿控制设备1B。色散补偿控制设备1B包括带通滤波器(feBPF)12，强度检测器13，偏振模色散量检测单元14和参量设定电路215。
术语“色散(dispersion)”一般用于表示“色散(chromaticdispersion)”。在这个改进型中，术语“色散(dispersion)”用于表示“偏振模色散(polarization-mode dispersion)”。因此，色散补偿控制设备1B代表“偏振模色散补偿控制设备1B”。
偏振模色散量检测单元14和参量设定电路215的功能是作为偏振模色散控制单元90c。参量设定电路215包括光轴设定电路215A，用于设定光轴调整器(偏振控制单元)4D；和Δτ设定电路15A。
光传输系统10C中接收的光信号流程如下所述。首先，在光接收机7C中调整光轴调整器4D的接收光光轴，偏振光分束器(PBS)17分出两个偏振模分量，并由光电接收器11A和11B转变成电信号(O/E转变)。可变延迟元件18给出两个光程之间的延迟差Δτ，此后，该信号被多路复用电路19多路复用，并在光接收单元6中经历光接收过程。顺便说一下，可变延迟元件将在以后描述。
多路复用电路19多路复用的一部分电信号被分束，并输入到色散补偿控制设备1B，带通滤波器12和强度检测器13检测fe(Hz)分量，偏振模色散量检测单元14检测光传输线3的偏振模色散状态，且如此控制可变延迟元件18和光轴调整器4D，使fe(Hz)分量强度变成最大，为的是使参量设定电路215补偿偏振模色散。
按照以上方式，如同第一个实施例第二改进型的色散补偿控制设备1A一样，能够恰当地控制延迟量Δτ。
(B4)第一个实施例第四改进型的描述作为在接收侧电路部分完成延迟量Δτ控制的光传输系统，图23所示的一种光传输系统也是可行的。在此情况下的控制方法还采用控制模式1，但该方法略微不同。由于强度检测用的频率是一个系统，这意味着此处采用检测形式1。
图23表示一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第一个实施例第四改进型的色散补偿控制设备应用于该光传输系统。光传输系统10D也是一个采用时分多路复用技术传输速率为B(b/s)(例如，40Gb/s，10Gb/s等)的光通信系统，它包括光发射机2，光传输线3，光接收机7D和色散补偿控制设备1B。
术语“色散(dispersion)”一般用于表示“色散(chromaticdispersion)”。在这个改进型中，术语“色散(dispersion)”用于表示“偏振模色散(polarization-mode dispersion)”。因此，色散补偿控制设备1B代表“偏振模色散补偿控制设备1B”。
光接收机7D把输入的传输信号光分成三个方向，并只在电路部分控制它们。光接收机7D包括X1偏振器20A，X2偏振器20B，X3偏振器20C，分别与它们连接的光电接收器11C，11D和11E，连接到光电接收器11C的强度可变元件21A，连接到光电接收器11D的可变延迟元件18A，连接到光电接收器11E的可变延迟元件18B，分别连接到可变延迟元件18A和18B的强度可变元件21B和强度可变元件21C，多路复用电路19和光接收单元6。
此处，X1偏振器20A，X2偏振器20B和X3偏振器20C分别取出表示光信号偏振状态斯托克斯矢量(Stokes矢量)的三个分量，即，X1分量，X2分量和X3分量。光电接收器11C，11D和11E分别O/E转变该光信号的三个分量。
可变延迟元件18A给出对应于Stokes矢量X2的延迟量Δτ2。可变延迟元件18B给出对应于Stokes矢量X3的延迟量Δτ3。此外，强度可变元件21A，21B和21C分别给出强度比P1，P2和P3(此处，满足关系式P1+P2+P3＝1)。强度可变元件21A给出对应于Stokes矢量X1的强度比P1，强度可变元件21B给出对应于Stokes矢量X2的强度比P2和强度可变元件21C给出对应于Stokes矢量X3的强度比P3。适当地控制这五个参量(Δτ2，Δτ3，P1，P2和P3)，使fe(Hz)分量强度最大。这些强度比P1，P2和P3是对应于λ/4片方位(旋转)角α和λ/2片方位(旋转)角β的参量。多路复用电路19多路复用从强度可变元件21A，21B和21C的输出光。光接收单元6完成光接收过程。
色散补偿控制设备1B完成电路部分的Δτ控制，它包括带通滤波器12，强度检测器13，偏振模色散量检测单元14和参量设定电路215。偏振模色散量检测单元14和参量设定电路215的功能是作为偏振模色散控制单元90c。参量设定电路215中的Δτ设定电路15A输入控制信号到光接收机7D中的可变延迟元件18A和可变延迟元件18B。参量设定电路215中的强度设定电路215B输入强度比到光接收机7D中的强度可变元件21A，21B和21C。
作为控制P1，P2和P3算法的一个例子，此处采用三个量中一次改变两个量的方法。即，在P3固定的同时，改变P1和P2，使P1+P2恒定，从而控制fe(Hz)分量强度为最大值。其次，在P1固定的同时，改变P2和P3，使P2+P3恒定，从而控制fe(Hz)分量强度为最大值。此外，在P2固定的同时，改变P1和P3，使P1+P3恒定，从而控制fe(Hz)分量强度为最大值。顺便说一下，无需多言，该控制方法按照别的方式也是可行的。
光传输系统10D中接收光信号的流程如下所述。通过光传输线3输入的传输信号光在光接收机7D中被分成三束，通过偏振器(X1偏振器20A，X2偏振器20B和X3偏振器20C)被光电接收器11C，11D和11E接收，每个光电接收器只发射对应的偏振分量，并被转变成电信号(O/E转变)。可变延迟元件18A和18B分别给光电接收器11D和11E接收的光分量一个延迟量Δτ2和Δτ3。此外，这三个光分量，即，这两个系统的输出和光电接收器11C的输出，分别由强度可变元件21A，21B和21C进行强度比调整。
在这个情况下，多路复用电路19多路复用的一部分电信号被分出并输入到色散补偿控制设备1B，按照类似于第一个实施例的方式，带通滤波器12和强度检测器13检测fe(Hz)分量强度，偏振模色散量检测单元14检测光传输线3的偏振模色散状态。此外，为了补偿偏振模色散，参量设定电路215控制可变延迟元件18A和18B以及强度可变元件21A，21B和21C，使fe(Hz)分量强度变成最大。
顺便说一下，可变延迟元件18A和18B以及强度可变元件21A，21B和21C都在图23中受到控制。然而，若接收侧上能够得到足够的特性，可以使用这些元件中的任一个用于控制。
如上所述，可以获得与第一个实施例第三改进型的色散补偿控制设备1B相同的效果。
(B5)第一个实施例第五改进型的描述图24表示一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第一个实施例第五改进型的色散补偿控制设备应用于该光传输系统，其中，可以改变系统运行以前(系统运行开始以前)与系统运行期间(系统运行开始以后)之间的控制目标。控制偏振模色散量的方法采取控制模式1，由于强度检测用的频率是一个系统，采用检测形式1。
图24所示的光传输系统40也是一个采用时分多路复用技术传输速率为B(b/s)(例如，40Gb/s，10Gb/s等)的光通信系统。在光传输系统40中，作为发射传输光信号的发射端设备的光发射机22和作为接收该传输光信号的接收端设备的光接收机27是通过光传输线(传输光纤)23连接，色散补偿控制设备39和开关切换单元38放置在光接收侧。
为了补偿发射的光信号中产生的色散，光接收机27包括偏振模色散补偿器24，光分束单元25和光接收单元26。根据光传输线3的状态，偏振模色散补偿器24更有效地补偿传输光信号中产生的偏振模色散。光分束单元25取出通过光传输线3输入到接收侧的一部分传输光信号，并把它送出到色散补偿控制设备39作为监测光。光接收单元26接收该传输光信号。
类似于第一个实施例的色散补偿控制设备1，色散补偿控制设备39包括光电接收器28，带通滤波器(feBPF)29，强度检测器30，偏振模色散量检测单元36和参量设定电路37。色散补偿控制设备39还包括补偿量优化控制单元31，在补偿偏振模色散时，自动完成反馈控制；开关38A，切换系统运行以前与系统运行期间之间强度检测器30A的输出；和开关38A′，与开关38A联合动作。
在这个实施例中，术语“色散(dispersion)”用于表示“偏振模色散(polarization-mode dispersion)”。因此，色散补偿控制设备39代表“偏振模色散补偿控制设备39”。
此处，光电接收器28，带通滤波器29和强度检测器30分别类似于第一个实施例的光电接收器11，带通滤波器12和强度检测器13，因此省去对这些部分的描述。偏振模色散量检测单元36和参量设定电路37分别类似于偏振模色散量检测单元14和参量设定电路15，它们的功能是作为偏振模色散控制单元90d。由于强度检测用的频率是一个系统，此处采用检测形式1。
在光传输系统40运行以前，开关38A驱动偏振模色散量检测单元36，以确定表示偏振模色散量的参量信息最佳值；而在系统运行期间，驱动补偿量优化控制单元31，以避免参量信息最佳值的起伏；开关38A切换强度检测器30的输出。此处，“系统运行以前”表示光传输系统40启动时，或者是，例如，若偏振模色散补偿控制大大地偏离最佳点，则表示光传输系统40重新启动时。切换控制是由开关切换单元38完成的。开关38A′与开关38A联合动作，输入偏振模色散量检测单元36或相位比较电路33的输出到参量设定电路37。
顺便说一下，以后将描述“优化补偿量以避免系统运行期间参量信息最佳值的起伏”的切换控制方法。
补偿量优化控制单元31把事先设定的预定低频信号叠加到从参量设定电路37输出的参量设定控制信号上，并控制参量设定电路37中的参量设定，使得包含在来自强度检测器70的以上第一特定频率分量强度中以上低频信号变成零，从而优化以上传输光信号的偏振模色散补偿量。补偿量优化控制单元31包括带通滤波器(feBPF)32，相位比较电路33，低频振荡器34和低频叠加电路35。
带通滤波器32取出包含在强度检测器30检测的第一特定频率分量[fe(Hz)分量]强度中的低频信号分量[f0(Hz)分量]。相位比较电路33把带通滤波器32取出的低频信号分量与来自低频发生器34的低频信号进行比较，以检测相位差；并控制参量设定电路37中的参量设定，使带通滤波器32取出的低频信号分量变成零。
低频叠加电路35把事先设定的从低频发生器34输入的预定低频信号(f0信号)叠加到从参量设定电路37输出的参量设定控制信号上，以对其给以的微小调制；并送出调制的参量设定控制信号到偏振模色散补偿器24。
在系统运行以前，补偿量优化控制单元31驱动偏振模色散量检测单元36以确定表示偏振模色散量的参量信息最佳值，而在系统运行期间完成控制，以使光传输线3的延迟量Δτ总是保持在最佳值。
在系统运行期间的控制方法如下所述。即，补偿量优化控制单元31用低频f0微小调制偏振模色散补偿器24给出的延迟量Δτ，为的是自动地固定通过光传输线23输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量强度到最大值上以完成跟踪控制，为的是使延迟量Δτ总是保持在最佳值，抵消光传输线23随时间的变化。作为跟踪控制的一个例子，在偏振模色散补偿时的反馈控制中，在最大值点Δτ0附近微小改变(颤动)延迟量Δτ，以检测新的最大值点，因而自动地确定此值。此处，参照图25(a)至25(c)和图26(a)至26(g)，描述补偿量优化控制单元31的反馈控制原理。
图25(a)表示偏振模色散补偿以后的延迟量Δτ(横轴)与fe(Hz)分量强度(纵轴)之间的关系曲线，概略地说明图25(b)所示三种低频信号A，B和C(例如，约1kHz的信号)加到延迟量Δτ(横轴)时fe(Hz)分量强度变化的情况[图25(c)]。图25(b)所示的信号波形B是在参量信息为最大值情况下频率为fe(Hz)的波形随时间的变化。在偏振模色散补偿以后的延迟量Δτ为最大值和fe(Hz)分量强度为最大的情况下，fe(Hz)分量强度以频率2×f0随时间的变化，如图25(c)所示，且不包含频率为f0的分量。
与此相反，当参量信息偏离最大值时，即，当延迟量Δτ偏离最佳值时，如A或C偏离图25(b)所示B的状态，频率f0(Hz)出现在fe(Hz)分量频率随时间的变化中，如图25(c)所示，而且，A和C分量的代码是相反的(相位颠倒)。
回到图24，带通滤波器32从fe(Hz)分量强度中检测频率f0(Hz)分量，且参量设定电路37在频率分量f0被抵消的方向上设定偏振模色散补偿器24给出的延迟量Δτ。因此，可以通过这种反馈优化传输光信号的偏振模色散补偿量。顺便说一下，变化的方向可以根据相位比较电路33检测的频率f0(Hz)分量的相位确定。
因此，从光发射机22发射的传输速率为B(b/s)的光信号通过光传输系统40中的光传输线23发射到光接收机27。
在此情况下，在光传输系统40中，光分束单元25取出通过光传输线23发射的一部分光信号，这个取出的光信号(监测光)被送到色散补偿控制设备39，以补偿发射的光信号中产生的偏振模色散。
在色散补偿控制设备39中，根据光分束单元25取出的光信号，监测通过光传输线23发射的光信号中产生的偏振模色散状态，并根据监测的结果控制偏振模色散补偿器24。首先，在光传输系统40运行以前，开关切换单元38切换开关38A和开关38A′，以驱动偏振模色散量检测单元36(图24所示的接触点)。
然后，光分束单元25取出的光信号被光电接收器28接收，再转变成电信号(O/E转变)，和输入到带通滤波器29。在带通滤波器29中，如同在第一个实施例中已描述过的，检测根据光信号的传输速率或信号波形适当设定的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量[fe(Hz)分量](特定频率分量检测步骤)。
在此之后，强度检测器30检测带通滤波器29检测的第一特定频率分量强度(强度检测步骤)。此外，根据强度检测器30检测的第一特定频率分量强度，通过完成预定的第一功能操作[即，利用以上公式(2)和(3)的功能操作]，偏振模色散量检测单元36检测以上传输光信号的偏振模色散量(色散量检测步骤)。
为了补偿传输光信号的偏振模色散，消除偏振模色散量检测单元36检测的偏振模色散量，设定这种参量信息(延迟量Δτ)的参量设定控制信号从参量设定电路37经补偿量优化控制单元31中的低频叠加电路35输出到放置在光接收机25中的偏振模色散补偿器24。顺便说一下，低频叠加电路35把来自低频振荡器34的低频信号(f0信号)叠加到来自参量设定电路37的参量设定控制信号上，并输出此叠加的信号。
当偏振模色散补偿器24接收到参量设定控制信号时，根据该控制信号设定参量信息，以补偿发射的光信号中产生的偏振模色散。在此之后，在光传输系统40运行期间，开关切换单元38切换开关38A和开关38A′(与图24所示接触位置相对的接触位置)，以驱动补偿量优化控制单元31。
按照以上描述的类似方式，光分束单元25取出的光信号经光电接收器28，带通滤波器29和强度检测器30输入到补偿量优化控制单元31。补偿量优化控制单元31控制参量设定电路37中的参量设定，使包含在来自强度检测器30的第一特定频率分量强度中的低频信号分量变成零，从而优化以上传输光信号的偏振模色散补偿量。
借助以上结构完成补偿。参照图26(a)至26(g)，此时进一步描述色散补偿控制设备39中的操作。此处，图26(a)至26(g)中所示信号波形对应于图24所示色散补偿控制设备39中参考字符(a)至(g)部分表示的信号波形。图26(a)至26(g)所示的波形表示这样的情况，延迟量Δτ朝着负的一侧偏离fe(Hz)分量强度最大值点(即，在图25中A的情况)。
首先，放置在偏振模色散补偿器24后级的光分束单元25分出一部分传输光信号，被光电接收器28接收，和带通滤波器29取出fe(Hz)分量。如图26(c)所示，图24中带通滤波器29输出处表示为(c)的信号波形有一个包络，其中fe(Hz)分量以低频f0(Hz)变化。这个信号被强度检测器30转变成低频f0的强度调制信号，并输入到补偿量优化控制单元31。
补偿量优化控制单元31中带通滤波器32取出低频f0分量，得到如图26(e)中所示波形。此外，相位比较电路33把该分量相位与来自低频振荡器34的f0(Hz)强度分量相位进行比较，得到如图26(g)所示按照相位差的信号。在此情况下，在图25中A所示的情况，当接收端(光接收单元26)的延迟量Δτ增大时，图26(g)中所示的信号强度按比例增大。
与此相反，若延迟量Δτ朝着正的一侧偏离fe(Hz)分量强度最大值点(即，在图25中C的情况)，则fe(Hz)分量强度随延迟量Δτ的增大而减小，所以，图26(c)中所示以低频f0(Hz)变化的包络相位移位半个周期(1/2f0)。由于这个原因，图26(d)和26(e)中所示信号波形在时间上移位半个周期，因此，相位比较结果得到的信号代码[参照图26(g)]是颠倒的。
所以，参量设定电路37检测相位比较电路33相位比较结果得到的信号代码，以确定延迟量Δτ究竟是朝向正方向或负方向移动，产生并输出改变延迟量Δτ朝向这样方向的参量设定控制信号，以消除Fe(Hz)分量中f0(Hz)强度调制的分量。
当接收到参量设定控制信号时，根据该控制信号，偏振模色散补偿器24设定参量信息，以补偿通过光传输线23发射的光信号中产生的偏振模色散。
如上所述，按照第一个实施例第五改进型的色散补偿控制设备39检测传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量强度，并根据检测的第一特定频率分量强度，通过完成预定的第一功能操作，检测传输光信号中的偏振模色散量，就容易地检测传输光信号中产生的偏振模色散。
如上所述，检测偏振模色散量，并根据检测的偏振模色散量，设定补偿传输光信号中产生的偏振模色散的参量信息，从而补偿偏振模色散和避免光信号的传输波形变坏，这对高速光信号的长距离传输作出贡献。而且有利的是，在系统运行期间延迟量Δτ总是处在最佳值上，以抵消光传输路径随时间的变化。
此外，可以由补偿量优化控制单元31优化传输光信号的偏振模色散补偿量，且在补偿偏振模色散时自动完成反馈控制。
(B6)第一个实施例第六改进型的描述图27表示一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第一个实施例第六改进型的色散补偿控制设备应用于该光传输系统，其中系统运行以前与系统运行开始以后之间的控制目的是可以改变的。控制偏振模色散量的方法采用监测形式1和控制模式1。
图27所示的光传输系统40A也是一个采用时分多路复用技术传输速率为B(b/s)(例如，40Gb/s，10Gb/s等)的光通信系统。光传输系统40A不同于按照第一个实施例第五改进型光传输系统40的是，偏振模色散补偿器24放置在光发射机22A中，光传输系统40A的其他部分类似于按照第一个实施例第五改进型光传输系统40的那些部分。
即，在光传输系统40A中，作为发射传输光信号的发射端设备的光发射机22A和作为接收该传输光信号的接收端设备的光接收机27A通过光传输线(传输光纤)23连接，和色散补偿控制设备39放置在光发射机22A中。
顺便说一下，也可以把色散补偿控制设备39放置在接收侧，并把光接收机27A中检测的光信号偏振状态结果送回到光发射机22A(未画出)。作为在此情况下的送回方法，可以采用准备另一条低速线的方法，或者，例如，多路复用相反方向上传输光信号信息的方法。在这个改进型中，术语“色散(dispersion)”用于表示“偏振模色散(polarization-mode dispersion)”。因此，色散补偿控制设备39代表“偏振模色散补偿控制设备39”。
此处，光发射机22A包括与偏振模色散补偿器24在一起的信号光源41和光调制器42，以补偿发射的光信号中产生的偏振模色散。因此，若偏振模色散补偿器24放置在发射侧，则可以设定光强分束比γ。
用于参考的光被光传输线23与光接收机27A之间的光分束单元25取出，并输入到色散补偿控制设备39。在色散补偿控制设备39中，参量设定电路37输出设定以上参量信息的参量设定控制信号经低频叠加电路35到放置在发射传输光信号的发射端设备中的偏振模色散补偿器24，光信号接收侧(在光接收机27A一侧)上比较相位得到的检测信号(来自相位比较电路33的输出信号)送回到光发射机22A一侧。作为这种送回方法，可以采用准备另一条低速线的方法，或者，多路复用相反方向上传输光信号信息的方法。补偿量优化控制单元31把事先设定的预定低频信号叠加到从参量设定电路37输出的参量设定控制信号上，并控制参量设定电路37中的参量设定，使包含在来自强度检测器(第一强度检测单元)30的以上第一特定频率分量强度中以上低频信号分量变成零，从而也能优化以上传输光信号的偏振模色散补偿量。
色散补偿控制设备39中的开关38A和38A′是驱动偏振模色散量检测单元36的开关，为的是确定表示光传输系统40A运行以前和运行开始以后偏振模色散补偿量的参量信息最佳值，两个开关38A和38A′联合动作以驱动补偿量优化控制单元31，以避免该参量信息最佳值的起伏。这个切换控制是由色散补偿控制设备39外部的开关切换单元38完成的。
顺便说一下，用相同参考字符表示的其他部分具有与第一个实施例光传输系统10的那些部分相同的功能，因此省去对这些部分的描述。
借助以上结构，光传输系统40A的运行方式几乎与光传输系统40的相类似，按照上述第一个实施例第五改进型的色散补偿控制设备39应用于光传输系统40。
即使偏振模色散补偿器24放置在发射端设备中，补偿量优化控制单元31用低频微小调制两个偏振模之间的延迟量Δτ或强度分束比γ，从而优化传输光信号的偏振模色散补偿量。
如上所述，利用第一个实施例第六改进型的色散补偿控制设备39，可以得到与上述第一个实施例第五改进型相同的效益。此外，可以控制偏振方向，通过控制放置在光发射机22A中的偏振模色散补偿器24，使光强分束比γ是在根据光传输线23状态下的最佳状态，所以，就更有效地补偿传输光信号中产生的偏振模色散。也可以总是保持延迟量Δτ在最佳值上，以抵消光传输线23在系统运行期间内随时间的变化。
(B7)第一个实施例第七改进型的描述图28表示一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第一个实施例第七改进型的色散补偿控制设备应用于该光传输系统，其中，系统运行以前与系统运行开始以后之间的控制目的可以改变。控制偏振模色散量的方法也采用检测形式1和控制模式1。
图28所示的光传输系统40B也是一个采用时分多路复用技术传输速率为B(b/s)(例如，40Gb/s，10Gb/s等)的光通信系统。光传输系统40B不同于按照第一个实施例第六改进型光传输系统40A的是，构成放置在光发射机22B中偏振模色散补偿器24A的Δτ补偿器24A-1和γ补偿器24A-2是独立地受到控制，光传输系统40B的其他部分几乎类似于按照第一个实施例第六改进型的光传输系统40A的那些部分。
即，在光传输系统40B中，作为发射传输光信号的发射端设备的光发射机22B和作为接收该传输光信号的接收端设备的光接收机27A通过光传输线(传输光纤)23连接，色散补偿控制设备39A和开关切换单元38放置在光发射机22B一侧。顺便说一下，可以把色散补偿控制设备39A和开关切换单元38放置在接收侧，并把光接收机27A中检测的光信号偏振状态结果送回到光发射机22B(未画出)。作为在这个情况下的送回方法，可以采用准备另一条低速线的方法，或者，例如，多路复用相反方向上传输光信号信息的方法。在这个改进型中，术语“色散(dispersion)”用于表示“偏振模色散(polarization-modedispersion)”。因此，色散补偿控制设备39A代表“偏振模色散补偿控制设备39A”。
光发射机22B包括与偏振模色散补偿器24A在一起的信号光源41和光调制器42，以补偿发射的光信号中产生的偏振模色散。偏振模色散补偿器24A不但可以设定其中的Δτ，还可以设定γ；偏振模色散补偿器24A包括Δτ补偿器和γ补偿器，且可以独立地控制这两个补偿器。
用于参考的光被光传输线23与光接收机27A之间的光分束单元25取出，并输入到色散补偿控制设备39A，控制信号输出到以上偏振模色散补偿器24A中的Δτ补偿器24A-1和γ补偿器24A-2。
散补偿控制设备39A包括与补偿量控制优化控制单元31A和参量设定电路37在一起的光电接收器28，带通滤波器(feBPF)29，强度检测器30，开关38A，偏振模色散量检测单元36。此外，偏振模色散量检测单元36和参量设定电路37的功能是作为偏振模色散控制单元90d。光电接收器28，带通滤波器29，强度检测器30，开关38A和偏振模色散量检测单元36与以上描述的那些器件有类似或相同的功能，因此省去对这些部分的描述。
补偿量优化控制单元31A包括带通滤波器(f1BPF)32A，带通滤波器(f2BPF)32B，相位比较电路33A和33B，低频振荡器34A和34B，以及低频叠加电路35A和35B，为了独立地控制Δτ补偿器24A-1和γ补偿器24A-2。即，色散补偿控制设备39A分别用不同的频率f1和f2微小调制到补偿器24A-1和24A-2中的参量设定控制信号。顺便说一下，这些器件与以上描述的有类似或相同的功能。
换句话说，补偿量控制优化控制单元31A把有不同低频分量的两个低频信号叠加到以上参量设定控制信号上，这两个低频信号作为以上预定的低频信号，并控制参量设定电路37中分成两个偏振模的光强分束比γ的设定，使包含在来自强度检测器30的以上第一特定频率分量强度中以上低频信号分量[f1(Hz)信号分量，f2(Hz)信号分量]的任一个变成零，而控制参量设定电路37中以上两个偏振模之间延迟量Δτ的设定，使包含在来自强度检测器30的以上第一特定频率分量强度中以上两个低频信号分量的另一个变成零。
在图28中，参量设定电路37输出设定以上参量信息的参量设定控制信号经低频叠加电路35A和35B到放置在发射传输光信号的光发射机22B中的偏振模色散补偿器24A，参量设定电路37包括设定Δτ的Δτ设定电路37A和设定γ的γ设定电路37B。来自参量设定电路37，接收侧上(在光接收机27A的一侧)比较相位得到的检测信号(来自相位比较电路33A和相位比较电路33B的输出信号)送回到光发射机22A的一侧。顺便说一下，低频叠加电路35A和35B把来自低频振荡器34A和34B的低频信号(f1信号，f2信号)分别叠加到来自参量设定电路37中设定电路37A和37B的参量设定控制信号上。
借助以上结构，光传输系统40B几乎以与光传输系统40A相类似的方式运行，按照上述第一个实施例第五改进型的散补偿控制设备39应用于光传输系统40A。
即，在散补偿控制设备39A中，类似于以上描述的情况，在光传输系统40B运行以前，光分束单元25取出的光信号经光电接收器28，带通滤波器29和强度检测器30输入到偏振模色散量检测单元36。
偏振模色散量检测单元36检测传输光信号的偏振模色散量，根据检测结果，参量设定控制信号从参量设定电路37中的设定电路37A和37B经补偿量优化控制单元31A中的低频叠加电路35A和35B输出到放置在光发射机22B中偏振模色散补偿器24A的补偿器24A-1和24A-2。
当接收到参量设定控制信号时，偏振模色散补偿器24A根据该控制信号设定参量信息，以补偿通过光传输线23发射的光信号中产生的偏振模色散。
另一方面，在光传输系统40B运行期间，在散补偿控制设备39A中，光分束单元25取出的光信号经光电接收器28，带通滤波器29和强度检测器30输入到色散量优化控制单元31A，类似于以上描述的情况。
色散量优化控制单元31A控制参量设定电路37的设定电路37A和37B中的参量设定，使包含在来自强度检测器30的第一特定频率分量强度中的低频信号分量变成零，从而优化以上传输光信号的偏振模色散补偿量。
即，来自强度检测器30的fe(Hz)分量强度信号被分束，不同频率f1和f2的带通滤波器32A和32B分别取出低频f1和f2(Hz)分量，这些低频分量的相位与来自低频振荡器34A和34B的f1和f2(Hz)分量相位分别由相位比较电路33A和33B进行比较。参量设定电路37中的设定电路37A和37B检测上述相位比较电路33A和33B比较结果得到的信号代码，从而确定延迟量Δτ或光强度分束比γ是否移位到正的或负的方向；产生参量设定控制信号，用于改变延迟量Δτ或光强度分束比γ到这样的方向，使fe(Hz)分量中f1和f2(Hz)强度调制分量被消除；并输出该参量设定控制信号。
当接收到参量设定控制信号时，根据该控制信号，偏振模色散补偿器24A中的补偿器24A-1和24A-2设定参量信息，所以就补偿通过光传输线23发射的光信号中产生的偏振模色散。
如上所述，按照本发明第一个实施例第七改进型的散补偿控制设备39A，可以得到与上述第一个实施例第六改进型相同的效益。而且，可以有利地独立控制放置在光发射机22B中偏振模色散补偿器24A的补偿器24A-1和24A-2，从而恰当地控制延迟量Δτ和光强度分束比γ。
(B8)第一个实施例第八改进型的描述作为放置在光发射机22B中独立控制偏振模色散补偿器24A的补偿器24A-1和24A-2的光学系统，图29所示的一种系统也是可行的。
图29表示一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第一个实施例第八改进型的色散补偿控制设备应用于该光传输系统，其中，可以改变系统运行以前与系统运行以后之间的控制目的。控制偏振模色散量的方法也采用检测形式1和控制模式1。
光传输系统40C也是一个采用时分多路复用技术传输速率为B(b/s)(例如，40Gb/s，10Gb/s等)的光通信系统。即，在光传输系统40C中，作为发射传输光信号的发射端设备的光发射机22B和作为接收该传输光信号的接收端设备的光接收机27A通过光传输线(传输光纤)23连接，且色散补偿控制设备39B，开关切换单元38以及开关38D和38E放置在光发射侧。用于参考的光被光传输线23与光接收机27A之间的光分束单元25取出，并输入到色散补偿控制设备39B，控制信号经开关38D和38E输出到偏振模色散补偿器24A中的Δτ补偿器24A-1和γ补偿器24A-2。顺便说一下，也可以把色散补偿控制设备39B和开关切换单元38放置在接收侧，并把光接收机27A中检测的光信号偏振状态结果送回光发射机22B(未画出)。作为在这个情况下的送回方法，可以采用准备另一条低速线的方法，或者，多路复用相反方向上传输光信号信息的方法。按照这个改进型，术语“色散(dispersion)”用于表示“偏振模色散(polarization-modedispersion)”。因此，色散补偿控制设备39代表“偏振模色散补偿控制设备39B”。
色散补偿控制设备39B包括与补偿量优化控制单元31B和参量设定电路37在一起的光电接收器28，带通滤波器(feBPF)29，强度检测器30，开关38A，偏振模色散量检测单元36。此外，偏振模色散量检测单元36和参量设定电路37的功能是作为偏振模色散控制单元90d。顺便说一下，光电接收器28，带通滤波器(feBPF)29，强度检测器30，开关38A和偏振模色散量检测单元36有与以上描述那些器件类似或相同的功能，因此省去对这些部分的描述。
如图29所示，补偿量优化控制单元31B包括带通滤波器(f0BPF)32，相位比较电路33，低频振荡器34，低频叠加电路35A和35B，Δτ保持电路43，γ保持电路44以及开关38B和38C(在相位比较电路33的输出侧)。
开关38B和38C按时切换光强分束比γ和延迟量Δτ的设定控制，根据从开关切换单元38输出的控制信号，这两个开关联合动作被切换到开关“A”端或开关“B”端。即，若来自开关切换单元38的控制信号是到开关“A”端，则相位比较电路33的输出是输入到γ设定电路37B和低频振荡器34的输出是输入到低频叠加电路35B，从而控制γ值。与此相反，若来自开关切换单元38的控制信号是到开关“B”端，则相位比较电路33的输出是输入到Δτ设定电路37A和低频振荡器34的输出是输入到低频叠加电路35A，从而控制Δτ值。参量设定电路37包括设定Δτ的Δτ设定电路37A和设定γ的γ设定电路37B。
Δτ保持电路43在切换以前保持延迟量Δτ的值；当光强分束比γ的设定控制完成时，Δτ保持电路43输出延迟量Δτ的值。γ保持电路44在切换以前保持光强分束比γ的值；当延迟量Δτ的设定控制完成时，γ保持电路44输出光强分束比γ的值。
开关38D从开关切换单元38输入一个控制信号，以选取Δτ保持电路43的输出或低频叠加电路35A的输出，并被切换到选取的一个，再把它输入到Δτ补偿器24A-1。类似地，开关38E从开关切换单元38输入一个控制信号，以选取γ保持电路44的输出或低频叠加电路35B的输出，并被切换到选取的一个，再把它输入到γ补偿器24A-2。
用相同参考字符表示的部分有与以上描述的其他改进型中那些部分类似的功能和结构。
按照这个改进型的控制方法如下所述。即，在控制模式1中，根据检测得到的值确定合适的补偿量，并按时间切换偏振模色散补偿器24A中的补偿器24A-1和24A-2，且交替地进行。
即，在一个预定时间内，利用低频完成对延迟差Δτ的微小调制；而在另一个预定时间内，利用低频完成对光强分束比γ的微小调制；就是说，两个调制是交替地进行的。具体地说，图29所示开关切换单元38联锁多个开关38B和38C，使得在预定的时间间隔内在开关“A”端与开关“B”端之间对它们进行切换。此时，不受控制的补偿器24A-1和24A-2的控制点由Δτ保持电路43或γ保持电路44保持在切换以前的位置上。这两种控制为什么要按时交替地进行的理由是，即使偏振模色散补偿器24A的工作是补偿偏振模色散，直到光传输线23中的偏振模色散状态实际上发生变化以前，它需要约7分钟至几个小时的时间。
即，按照第八改进型色散补偿控制设备39B中的补偿量优化控制单元31B按时切换和交替地进行分成两个偏振模的分束比γ的设定控制和两个偏振模之间延迟量Δτ的设定控制。
因此，对补偿器24A-1和24A-2的控制是独立地完成的。
借助以上结构，光传输系统40C几乎以与光传输系统40类似的方式运行，按照上述第一个实施例的色散补偿控制设备39应用于光传输系统40。
即，在系统运行以前，开关切换单元38切换强度检测器30的输出信号到偏振模色散量检测单元36，以确定表示偏振模色散补偿量的参量信息最佳值。
另一方面，在系统运行期间，开关切换单元38切换强度检测器30的输出信号到带通滤波器32，以驱动补偿量优化控制单元31B，为的是避免参量信息最佳值的起伏。
开关切换单元38在预定的时间间隔内切换多个开关38B和38C，且在偏振模色散补偿器24A的补偿器24A-1和24A-2中，利用低频按时交替地完成对两个偏振模的延迟差Δτ和光强分束比γ的微小调制，这两个补偿器放置在光发射机22B中。
如上所述，按照本发明第一个实施例第八改进型的色散补偿控制设备39B，可以得到与上述第一个实施例第六改进型情况类似的效益。此外，把按时切换放置在光发射机22B中偏振模色散补偿器24A的补偿器24A-1和24A-2与同时控制情况比较，减少控制的负荷可能是有利的。
(B9)第一个实施例第九改进型的描述图30表示按照本发明第一个实施例第九改进型光传输系统的结构方框图。作为控制偏振模色散的方法，此处采用检测形式1和控制模式1。
图30所示的光传输系统50也是一个采用时分多路复用技术传输速率为B(b/s)(例如，40Gb/s，10Gb/s等)的光通信系统。在光传输系统50中，作为发射传输光信号的发射端设备的光发射机52和作为接收该传输光信号的接收端设备的光接收机57通过光传输线(传输光纤)53连接，且信号光被接收侧上的光分束单元55分束，其中一束光输入到光接收机57，而另一束光输入到色散量检测设备51。以下将描述色散量检测设备51。顺便说一下，在这个改进型中，术语“色散(dispersion)”也用于表示“偏振模色散(polarization-modedispersion)”。因此，色散补偿控制设备51代表“偏振模色散补偿控制设备51”。
在光传输系统50中，信号光源62和光调制器63与偏振模色散补偿器54放置在光发射机52中，用人工方式把偏振模色散给发射的光信号。由于偏振模色散补偿器54是在发射侧，就可以设定光强分束比γ。
扫描控制单元56放置在光发射侧。在光传输系统运行以前(即，在光传输系统50启动时，或者若偏振模色散补偿控制大大地偏离最佳值点，在光传输系统50重新启动时)，扫描控制单元56大范围内扫描和控制表示以上偏振模色散量的控制参量，该偏振模色散量是由偏振模色散补偿器54用人工方式给出，为了得到表示偏振模色散量的参量信息最佳值。即，在系统启动时，或在该系统重新启动时，提供一个大范围内扫描和控制表示以上偏振模色散量的控制参量的扫描控制单元56，该偏振模色散量是由偏振模色散补偿器54给出的。
在光传输系统50中，色散量检测设备51放置在光接收机57中。根据光分束单元55取出的光信号，色散量检测设备51监测通过光传输线53发射的光信号中产生的偏振模色散状态，如图30所示，色散量检测设备51包括光电接收器58，带通滤波器(feBPF)59，强度检测器60和偏振模色散量检测单元61。顺便说一下，这些部分有与上述第一个实施例中那些部分类似的功能和结构。
在光传输系统50中，来自光发射机52传输速率为B(b/s)的光信号通过光传输线53发射到光接收机57。此时，在光发射机52中，在扫描控制单元56的控制下，偏振模色散是由偏振模色散补偿器54用人工方式给予光信号的。
在此之后，光分束单元55取出通过光传输线53发射的一部分光信号，取出的光信号(监测光)送到色散量检测设备51。在色散量检测设备51中，根据光分束单元55取出的光信号，监测通过光传输线53发射的光信号中产生的偏振模色散。
在以上结构中，扫描控制是在系统运行以前完成的。首先，在大范围内扫描和控制表示偏振模色散量的参量(至少是延迟量Δτ或光强分束比γ)，该偏振模色散量是由偏振模色散补偿器54给光信号的。例如，延迟量Δτ的扫描范围是从Δτ1至Δτ2，光强分束比γ的扫描范围是从0至1。
在色散量检测设备51中，光电接收器58，带通滤波器59和强度检测器60检测光信号中基带频谱的第一特定频率分量[fe(Hz)分量]强度，其中用人工方式把以上偏振模色散给予该光信号；偏振模色散量检测单元61以与以上类似的方式检测传输光信号的偏振模色散量。
此处，参照图31(a)和31(b)描述光传输系统50运行以前的扫描控制。图31(a)表示延迟量Δτ从Δτ1扫描至Δτ2范围内第一特定频率分量强度的变化。图31(b)表示光强分束比γ从0扫描至1范围内第一特定频率分量强度的变化。从图31(a)和31(b)可以看出，当延迟量为Δτ0或光强分束比为γ0时，第一特定频率分量强度最大。
因此，确定延迟量Δτ0或光强分束比γ0为偏振模色散量的参量信息最佳值，偏振模色散补偿器54的工作点设定为Δτ＝Δτ0或光强分束比γ＝γ0，此时光传输系统50开始运行。
顺便说一下，可以在光传输系统50运行期间完成跟踪控制，以保持延迟量Δτ或光强分束比γ总是在最佳值上，抵消光传输路径53随时间的变化。作为跟踪控制的一个例子，如同在第一个实施例第五改进型中所描述的，可以在补偿偏振模色散时采用自动完成反馈控制的方法。且如图31(a)和31(b)所示，延迟量Δτ或光强分束比γ在最大值点Δτ0或γ0附近微小变化(颤动)。
如上所述，按照本发明第一个实施例第九改进型的色散量检测设备，在光传输系统50运行以前，扫描控制单元56大范围扫描和控制表示以上偏振模色散量的参量，该偏振模色散量是由偏振模色散补偿器54用人工方式给出的，从而确定表示偏振模色散量的参量信息最佳值。
与此同时，在图30所示的光传输系统50中，偏振模色散补偿器54放置在光发射机52中。也可以是这样的，偏振模色散补偿器54放置在诸如光接收机57，线性转发器(未画出)等另外一个位置，且完成类似的控制。
(C)第二实施例的描述以上描述的第一个实施例及其诸改进型中控制偏振模色散量方法是采用第一功能的控制模式(控制模式1)。
图32表示一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第二个实施例的色散补偿控制设备应用于该光传输系统(在待描述的第二个实施例第一改进型中也采用相同的结构)。图32所示的光传输系统210C也是一个采用时分多路复用技术传输速率为B(b/s)(例如，10Gb/s等)的光通信系统。在光传输系统210C中，作为发射传输光信号的发射端设备的光发射机2和作为接收该传输光信号的接收端设备的光接收机207a通过光传输线(传输光纤)3连接，色散补偿控制设备225放置在接收侧。顺便说一下，术语“色散(dispersion)”一般用于表示“色散(dispersion)”。在第二个实施例中，术语“色散(dispersion)”用于表示“偏振模色散(polarization-mode dispersion)”。因此，上述偏振模色散补偿控制设备225是图32中“PMD补偿控制单元”。
光接收机207a包括偏振控制器4B，偏振模间可变延迟单元227，光分束单元5和光接收单元6。光分束单元5和光接收单元6有与以上描述的那些部分相同的功能，因此省去对这些部分的描述。偏振模间可变延迟单元227给出两个偏振模之间的延迟量ΔτC，以完成偏振模色散补偿(偏振模色散补偿)，该偏振模色散补偿是可变的。偏振控制器4B和偏振模间可变延迟单元227的放大图画在图33中。
当接收到的光信号输入到光纤时，图33中所示的偏振控制器4B用于调整光轴。偏振控制器4B有可以从外部驱动的波片[1/4波片(λ/4片)4B-11和1/2波片(λ/2片)4B-12]。从外部接收到参量设定控制信号，波片4B-11和4B-12分别由激励器4B-13和4B-14驱动。
光强可以分解成两种偏振模分量α和β(弧度)。根据第二个实施例，利用偏振模间可变延迟单元227的可变性，这两个偏振模分量α和β直接地和动态地受到控制。在1/4波片4B-11中完成α控制，而在1/2波片4B-12中完成β控制。换句话说，在第一个实施例中是完成光强分束比γ的功能操作，可以说是利用光强的静态(静态)方面。在这个实施例中是完成调整偏振角的控制，可以说是利用光强的动态(动态)方面。
其次，描述这个实施例的控制方法。这个方法是在这样的模式下完成的，色散补偿控制设备225完成的反馈控制至少是对放置在光传输线3上的偏振控制器4B或偏振模间可变延迟单元227，使强度检测器13检测的第一特定频率分量强度变成最大。即，不利用第一个实施例中功能确定控制量，而是通过反馈确定控制量，使检测的特定频率分量强度变成最大。为了使这个控制模式区别于控制模式1(利用第一功能的控制)，这个控制模式在以下的描述中称之为控制模式2。
此后，作为控制偏振模色散的方法，有利用两个变量γ和Δτ完成的第一功能操作方法和至少对α和β，或Δτ完成最佳值控制的方法。
为了完成控制模式2下的动态控制，图33所示的偏振模间可变延迟单元227包括偏振光分束器(PBS)227a和227d以及光衰减器227b。即，偏振模间可变延迟单元227制成这样的一个装置，由偏振光分束器227a分出两个偏振模分量，由可变光延迟单元272c给出两个偏振模分量之间的延迟差，和多路复用这两个偏振模分量。一个分量通过光纤229a被可变光延迟器227c延迟和输出到光纤229b，而另一个分量受到光衰减器227b的损耗，使得两条光路径上的光损耗相同，仍在正交状态下被偏振光分束器227d多路复用和输出。
如上所述，与利用偏振模间固定延迟单元的情况比较，利用偏振模间可变延迟单元227，通过控制不仅可以减小代价函数，而且还适应于因比特速率，传输距离，信号调制格式等切换引起光传输路径的偏振模色散量起伏，这可能是有利的。通过来自外部的控制信号，可以改变可变光延迟器给出的延迟差。
图34(a)至34(c)表示按照第二个实施例的几个可变光延迟路径例子。这些光延迟路径中每一条的功能是作为可变光延迟单元227c，其中，一旦从空气中取出光信号，给予延迟差，再送回到光纤中。光纤229a和229b对应于图33中所示可变光延迟单元227c的输出和输入。图34(a)表示利用反射镜228c的方法，图34(b)表示利用直角棱镜228d的方法，和图34(c)表示利用移动光纤229b的方法。顺便说一下，在每个图中参考字符228a和228b表示准直透镜。
图35表示按照本发明第二个实施例的另一个偏振模间可变延迟单元例子。在图35所示的偏振模间延迟元件230中，有不同偏振模色散值的多条保偏光纤(PMF)230c1，230c2，230c3…平行安排，光开关230a和230b放置在这些保偏光纤的输入侧和输出侧。根据来自外部的控制信号，这些光开关230a(或230b)引导输入的光信号到对应的PMF 230c1，230c2，230c3…。PMF 230c1，230c2，230c3…分别有偏振模色散值Δτ1，Δτ2，Δτ3…，其中Δτ1＜Δτ2＜Δτ3。此外，根据输入光信号偏振色散量输入的控制信号，选取接近于该值的PMF。为了增大偏振色散的可变量或可变精度，只需要准备更多条的PMF。即，偏振模间延迟元件(偏振模间延迟单元)230制成这样的装置，其中有不同偏振色散值的多条保偏光纤平行安排，发射光信号的保偏光纤根据光传输线3的偏振模色散量由光开关230a(或230b)切换，所以偏振模间可变延迟单元230用保偏光纤制成。此外，偏振模间延迟单元230利用延迟量是固定状态下的偏振模间可变延迟单元制成。
再回到图32，图32所示的色散补偿控制设备225是一种对应于按照第一个实施例色散补偿控制设备1(1A，1B，39，39A，39B等)的色散补偿控制设备，它包括光电接收器11，带通滤波器12，强度检测器13和α·β·ΔτC设定电路226。光电接收器11，带通滤波器12和强度检测器13有与以上描述的相同功能，因此省去对这些部分的描述。
α·β·ΔτC设定电路226根据从强度检测器13输入的信号完成适当的控制，以控制光接收机207a中的偏振控制器4B。这个偏振模控制功能是利用CPU等元件实现的。
根据以上说明，信号的流程如下所述。即，从光发射机2发射的传输速率为B(b/s)的光信号因光传输线3中ΔτF(ps/km1/2)的偏振模色散造成波形变坏，并输入到光接收机207a。在光接收机207a的偏振控制器4B中，光信号的轴由1/4波片4B-11和1/2波片4B-12调整，给出两个偏振模之间的延迟差ΔτC，并利用能够改变ΔτC的偏振模间可变延迟单元227补偿其偏振模色散。一部分补偿的光信号被光分束单元5分束。分出的一束信号由色散补偿控制设备225中的光电接收器11作O/E转变，带通滤波器12取出fe(Hz)的频率分量，和强度检测器13检测其强度。另一束信号输入到光电接收器6。
在这个强度检测中，检测1/2比特速率的fe＝B/2(Hz)分量强度，并由α·β·ΔτC设定电路226控制λ/4片方位角α，λ/2片方位角β和ΔτC三个参量，使这个分量强度变成最大。顺便说一下，虽然此处把偏振色散补偿装置放置在接收端，也可以把它们放置在发射端或光转发器中，在该接收端检测偏振模色散量，并反馈控制该偏振补偿装置。利用fe＝β/2(Hz)分量强度的系统不仅可适用于NRZ波形，也适用于RZ波形或OTDM波形。
如上所述，由于这个实施例中利用偏振模间可变延迟元件，减小了因偏振模色散造成的波形变坏，可以适应于因比特速率，传输距离，信号调制格式等切换引起光传输路径的偏振模色散量起伏。若利用偏振模间固定延迟元件，考虑到设计固定延迟量的系统条件就足够了。
(C1)第二个实施例第一改进型的描述按照第二个实施例，可以提供一个系统运行以前(有时称之为系统运行以前或设定初始值模式)与系统运行期间(有时称之为系统运行期间或正常使用模式)之间的切换功能。在与图32所示相同的结构中，控制初始设定模式的方法是在控制模式下完成偏振模色散补偿。由于强度检测用的频率是在一个系统，这意味着采用检测形式1。在这个改进型中，术语“色散(dispersion)”用于表示“偏振模色散(polarization-mode dispersion)”。
该方法是这样的，由λ/4片，λ/2片和偏振模间可变延迟元件给出α，β和ΔτC的三个参量是在全程范围内以足够小的间隔变化，对于这三个参量的每一种组合检测频率fe(Hz)分量的强度。所以，得到使频率fe(Hz)分量最大的α，β和ΔτC组合。此时，补偿以后的光波形变坏最小，所以，当系统开始时，设定α，β和ΔτC到那些值。
若在没有完成初始设定模式下跟踪控制开始，就有这样的可能性，偏振模色散补偿以后的总偏振模色散量大于控制开始点处的一个时隙。在此情况下，在图13的fe(＝B/2)(Hz)分量强度与Δτ之间关系的特性曲线中，频率fe(Hz)分量强度随偏振模色散量的增大而增大，所以，波形变坏因频率fe(Hz)分量的最大值控制而增加。与此相反，通过完成初始设定模式，只要传输路径偏振模色散量ΔτF不超过一个时隙，在补偿以后的偏振模色散量ΔτC为最小时，频率fe(Hz)分量为最大，所以，跟踪控制可以从正确的位置开始。
图36和37表示按照本发明第二个实施例实现偏振模色散补偿的控制流程图(顺便说一下，这个流程图还用于第三个和第四个实施例)。首先，色散补偿控制设备(在图32中所述的PMD补偿控制单元)225开始执行程序(步骤A1)，在系统运行开始时完成初始设定模式的控制(步骤A2)。其次，α，β和ΔτC变化方向的初始化(步骤A3)；在β和ΔτC固定的同时，色散控制设备225给α增加一个恒定的间隔α1设定α值(步骤A4)。此外，通过改变α确定fe(Hz)分量强度是否增大(步骤A5)。若fe(Hz)分量强度增大，则取YES路线，且色散补偿控制设备225以相同的间隔α1朝相同的方向改变α。若fe(Hz)分量强度减小，则取NO路线，且色散补偿控制设备225朝相反的方向改变α(步骤A6)，改变的间隔为α1，所以在任一情况下设定一个新的α值(步骤A7)。再一次确定fe(Hz)分量强度是否增大(步骤A8)。若fe(Hz)分量强度增大，则取YES路线，且色散补偿控制设备225以相同的间隔α1改变α。改变α的操作继续进行，直至fe(Hz)分量强度减小(步骤A7，步骤A8)。若fe(Hz)分量强度在步骤A8不增大，则色散补偿控制设备225取NO路线，一度终止对α的控制(第一控制模式)。
接着，色散补偿控制设备225以类似的方式完成对β的控制。即，在步骤A9，色散补偿控制设备225给β增加一个恒定的间隔β1设定β值，和在步骤A10通过改变β确定fe(Hz)分量强度是否增大。若fe(Hz)分量强度增大，则色散补偿控制设备225经图36中①表示的点取YES路线，并以相同的间隔β1朝相同的方向改变β(步骤A12)。与此相反，若fe(Hz)分量强度在步骤A10中减小，则色散补偿控制设备225取NO路线，且朝相反的方向(步骤11)，用类似的方式以相同的间隔β1改变β设定新的β值(步骤A12)。在步骤13，色散补偿控制设备225再一次确定fe(Hz)分量强度是否增大，重复步骤A12和A13完成控制，使fe(Hz)分量强度变成最大。若fe(Hz)分量强度在步骤A13中不增大，则色散补偿控制设备225取NO路线，一度终止对β的控制(第二控制模式)。
最后，色散补偿控制设备225以类似的方式完成对Δτ的控制。即，在步骤A14，色散补偿控制设备225给Δτ增加一个恒定的间隔Δτ1设定Δτ值，并通过改变Δτ确定fe(Hz)分量强度是否增大(步骤A15)。若fe(Hz)分量强度增大，则色散补偿控制设备225取YES路线，并以相同的间隔Δτ1朝相同的方向改变Δτ(步骤A17)。与此相反，若fe(Hz)分量强度在步骤A15中减小，则色散补偿控制设备225取NO路线，且朝相反的方向(步骤16)，用类似的方式以相同的间隔Δτ1改变Δτ设定新的Δτ值(步骤A17)。在步骤A18，色散补偿控制设备225再一次确定fe(Hz)分量强度是否增大。若fe(Hz)分量强度增大，则散补偿控制设备225取YES路线，并重复步骤A17和A18。若fe(Hz)分量强度在步骤A18中不增大，则色散补偿控制设备225取NO路线，一度终止对Δτ的控制(第三控制模式)；并经图36中②表示的点返回到图36中的步骤A3。
如上所述，完成一个控制循环，下一个控制以类似的方式再从α继续进行。即，色散补偿控制单元(色散补偿控制设备)225完成第一控制模式下的控制，其中，偏振模色散控制单元改变偏振控制器4B的1/4波片4B-11方位角和1/2波片4B-12方位角，以及偏振模间可变延迟单元227的两个偏振模之间延迟量中任一个参量，在固定以上方位角和两个偏振模之间延迟量中余下参量的同时，使第一特定频率分量强度变成最大。在第一控制模式以后，色散控制单元完成第二控制模式下的控制，其中，在固定首先已变化的参量和另一个余下控制参量的同时，偏振模色散控制单元改变余下控制参量中一个参量，使第一特定频率分量强度变成最大。最后，偏振模色散控制单元完成第三控制模式下的控制，其中，在固定首先已变化的参量和一个余下的控制参量的同时，偏振模色散控制单元改变另一个余下的控制参量，使第一特定频率分量强度变成最大。
如上所述，由于跟踪控制是在系统运行时完成的，可以俘获变化的α，β和ΔτC的最大值，为的是跟随因外部环境的变化(例如，温度的变化)引起这些参量的起伏。
如上所述，由于初始设定模式是在系统运行以前完成的。从系统运行一开始就能够得到最佳状态是有利的。而且，在系统运行期间能够正常完成跟踪控制也是有利的。
图38表示实现本按照发明第二个实施例偏振模色散补偿的控制流程图(顺便说一下，这个流程图也用于第三个和第四个实施例)。虽然，系统运行开始时的初始设定模式类似于图36和37中所示的流程图(步骤B1至B3)，此处的特征是，控制是按α→β→ΔτC→α…切换的，在系统运行期间，在跟踪控制中的每一个步骤有每一次变化。
即，色散补偿控制设备225完成初始设定(步骤B1至B3)，并在步骤B4设定α的值。通过改变α，色散补偿控制设备225确定fe(Hz)分量强度是否增大(步骤B5)。若fe(Hz)分量强度此时增大，则色散补偿控制设备225取YES路线。与此相反，若fe(Hz)分量强度减小，则色散补偿控制设备225取NO路线，并在相反方向上改变α的值(步骤B6)。从而，完成第四控制模式(步骤B4至B6)。
此外，色散补偿控制设备225以间隔β1改变β的值(步骤B7)，并在步骤B8中确定fe(Hz)分量强度是否增大。若fe(Hz)分量强度增大，则色散补偿控制设备225取YES路线。与此相反，若fe(Hz)分量强度减小，则色散补偿控制设备225取NO路线，并在相反方向上改变β的值(步骤B9)。从而，完成第五控制模式(步骤B7至B9)。
最后，色散补偿控制设备225以间隔Δτ改变Δτ的值(步骤B10)，并在步骤B11中确定fe(Hz)分量强度是否增大。若fe(Hz)分量强度增大，则色散补偿控制设备225取YES路线。与此相反，若fe(Hz)分量强度减小，则则色散补偿控制设备225取NO路线，并在相反方向上改变Δτ的值(步骤B12)。从而，完成第六控制模式(步骤B10至B12)。
图38所示的控制方法比图36和37所示的控制方法能更快地收敛到最佳点。即，色散补偿控制单元(色散补偿控制设备225)完成第四控制模式下的控制，其中，偏振模色散控制单元改变偏振控制器4B的1/4波片4B-11方位角和1/2波片4B-12方位角，以及偏振模间可变延迟单元227的两个偏振模之间延迟量中任一个参量，在固定以上方位角和两个偏振模之间延迟量中余下参量的同时，使第一特定频率分量强度增大。在第四控制模式以后，色散控制单元完成第五控制模式下的控制，其中，在固定首先已变化的参量和另一个余下控制参量的同时，偏振模色散控制单元改变余下控制参量中一个参量，使第一特定频率分量强度增大。最后，偏振模色散控制单元完成第六控制模式下的控制，其中，在固定首先已变化的参量和一个余下的控制参量的同时，偏振模色散控制单元改变另一个余下的控制参量，使第一特定频率分量强度增大。此后，偏振模色散控制单元反复执行上述的第四控制模式，第五控制模式和第六控制模式，直至第一特定频率分量变成最大。
如上所述，如图36至38中所示，由于初始设定模式是在系统运行以前完成的，即使在系统运行期间可以得到最佳状态是有利的，并在系统运行期间正常地完成跟踪控制。
(C2)第二个实施例第二改进型的描述图39表示按照本发明第二个实施例第二改进型光传输系统结构的方框图，其中模拟完成偏振模间可变延迟的控制，以及采用控制模式2完成控制。图39所示的光传输系统210D也是一个采用时分多路复用技术传输速率为B(b/s)(例如，10Gb/s等)的光通信系统。在光传输系统210D中，如图39所示，光发射机2和光接收机207a通过光传输线(传输光纤)3连接，色散控制控制设备225a放置在接收侧。光发射机2，光接收机207a和光传输线3与以上描述的相同，因此省去对这些部分的描述。顺便说一下，在这个改进型中，术语“色散(dispersion)”用于表示“偏振模色散(polarization-modedispersion)”。
色散控制控制设备225a包括与带通滤波器(f1，f2，f3BPF)232A，232B和232C，相位比较电路233A，233B和233C，α设定电路237A，β设定电路237B，ΔτC设定电路237C，低频叠加电路235A，235B和235C，以及低频发生器234A，234B和234C在一起的光电接收器11，带通滤波器12和强度检测器13。光电接收器11，带通滤波器12和强度检测器13有以上描述的器件相同的功能，因此省去对这些部分的描述。
带通滤波器232A，232B和232C取出包含在强度检测器13检测的第一特定频率分量强度中的低频信号分量[f1，f2，f3(Hz)分量]。相位比较电路233A把带通滤波器232A取出的低频信号分量与来自低频发生器234A的低频信号进行比较以检测相位差，并控制α设定电路237A中的参量设定，使带通滤波器232A取出的低频信号分量变成零。类似地，相位比较电路233B和233C的输入侧对应于带通滤波器232B和232C，而其输出侧对应于β设定电路237B和Δτ设定电路237C。此外，α设定电路237A，β设定电路237B和ΔτC设定电路237C分别完成对从相位比较电路233A，233B和233C输入信号的适当控制，以确定α，β和Δτ。
此外，低频叠加电路235A和235B把从低频振荡器234A和234B输入的预定低频信号(f1信号和f2信号)分别叠加到从α设定电路237A和β设定电路237B输出的α设定控制信号和β设定控制信号上，以对其给予微小的调制，并把调制的参量设定控制信号送到偏振控制单元4B。类似地，低频叠加电路235C把从低频振荡器234C输入的事先设定的预定低频信号(f3信号)叠加到从ΔτC设定电路237C输出的ΔτC设定控制信号上，以对其给予微小的调制，并把调制的参量设定控制信号送到偏振模间可变延迟单元227。
根据以上所述，光传输系统210D中有补偿量优化控制单元241，它把事先设定的预定低频信号叠加到从偏振模色散控制单元225a输出到偏振控制器4B和偏振模间可变延迟单元227的控制信号上，并控制以上偏振控制器4B和偏振模间可变延迟单元227，使包含在来自强度检测器(第一强度检测单元)13的以上第一特定频率分量强度中以上低频分量变成零，从而优化以上传输光信号的偏振模色散补偿量。
借助以上结构，就α而言，低频振荡器235A产生的低频f1(Hz)微小信号叠加到来自α设定电路237A的α控制信号上。偏振模色散补偿以后的一部分光信号被分束和光电转变，此后，取出fe(Hz)分量强度，就完成强度检测。若α值是在fe(Hz)分量强度为最大的最佳位置，则取出的fe(Hz)分量强度中没有低频f1(Hz)强度变化的分量。若α值偏离最佳位置，则频率f1(Hz)的分量出现在fe(Hz)分量强度随时间的变化中。所以，从fe(Hz)分量强度中，检测频率f1(Hz)分量，完成模拟反馈，在该分量消失的方向上改变α值。
即，相位比较电路233A把该分量的相位与来自低频振荡器234A的低频信号f1(Hz)相位进行比较，根据得到的相位信息结果，确定α应该变化的方向。对于β和ΔτC而言，也完成类似的控制。然而，由于这些低频是在不同的频率值上，即使这些控制是同时完成的，但可以独立地完成最佳控制。
即，补偿量优化控制单元241利用不同频率的低频调制偏振控制器4B中1/4波片4B-11的方位角和1/2波片4B-12的方位角以及偏振模间延迟单元227的两个偏振模之间延迟量；检测传输光信号中基带频谱的第一频率分量强度；以及优化以上偏振控制器4B中1/4波片4B-11的方位角和1/2波片4B-12的方位角以及偏振模间延迟单元227的两个偏振模之间延迟量；使包含在其中低频分量的强度调制分量变成零。
如上所述，利用不同的低频f1，f2，f3(Hz)对各自α，β和ΔτC完成微小调制，所以，这个fe(Hz)分量强度自动地固定在最大值上，能够进行精确的控制。
(C3)第二个实施例第三改进型的描述图40表示按照本发明第二个实施例第三改进型光传输系统的结构图，其中系统运行以前(系统运行开始以前)与系统运行期间(系统运行开始以后)之间的控制目的可以改变，和完成检测形式1和控制模式2。
图40所示的光传输系统210E也是一个采用时分多路复用技术传输速率为B(b/s)(例如，10Gb/s等)的光通信系统。在光传输系统210E中，光发射机2和光接收机207a通过光传输线(传输光纤)3连接，PMD补偿控制单元(偏振模色散控制单元)225b放置在接收侧。光发射机2，光接收机207a和光传输线3与以上描述的相同，因此省去对这些部分的描述。顺便说一下，术语“色散(dispersion)”用于表示“偏振模色散(polarization-mode dispersion)”。
色散补偿控制设备225b包括与α·β·ΔτC设定电路226在一起的光电接收器11，带通滤波器12和强度检测器13。光电接收器11，带通滤波器12和强度检测器13有与以上描述的器件相同的功能，因此省去对这些部分的描述。
α·β·ΔτC设定电路266可以控制偏振控制器4B和偏振模间可变延迟单元227。即，根据从强度检测器13输入的信号，偏振模间可变延迟单元226控制偏振控制器4B中1/4波片4B-11方位角和1/2波片4B-12方位角，以及光接收机207a中偏振模间可变延迟单元227的两个偏振模之间延迟量，并优化偏振模间可变延迟单元227的延迟量ΔτC，为的是能够适应于传输线偏振模色散量上的起伏信息(这个信息是由发射机2发射的)，诸如，比特速率，传输距离，信号调制系统等。所以，需要提供一个偏振模间可变延迟元件。
借助以上结构，在系统运行开始以前(运行以前)，优化偏振模间可变延迟元件的延迟量ΔτC，完成适应于因比特速率，传输距离，信号调制系统等切换造成传输线偏振模色散量起伏的过程。若在该系统中有切换，则此切换的信号信息从光发射机2送到偏振模色散控制单元225b，切换以后立即优化偏振模间可变延迟元件的延迟量ΔτC。与此相反，在系统运行期间，若因偏振色散量环境变化造成的起伏小于PMD容差(最大允许的偏振模色散量)，则不进行对ΔτC的控制，而仅仅控制α和β。
因此，偏振模色散控制单元(PMD补偿控制单元)225b在系统运行期间只对偏振控制器4B进行控制，而在系统运行开始时或确定光传输线中偏振模色散条件的因素切换时控制偏振模间延迟单元227。
(C4)第二个实施例第四改进型的描述图41表示一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第二个实施例第四改进型的偏振模色散补偿控制设备在系统运行时应用于该光传输系统。图41所示的光传输系统210F也是一个采用时分多路复用技术传输速率为B(b/s)(例如，10Gb/s等)的光通信系统，它不同于图40所示系统的是，偏振模间可变延迟单元230利用固定值ΔτC的元件。在这个改进型中，术语“色散(dispersion)”也用于表示“偏振模色散(polarization-mode dispersion)”。
在光传输系统210F中，光发射机2和光接收机207b通过光传输线(光纤)3连接，色散补偿控制设备225c放置在接收侧。光接收机207b包括偏振控制器4B，偏振模间可变延迟单元230，光分束单元5和光接收单元6。色散补偿控制设备225c包括光电接收器11，带通滤波器12，强度检测器13和α·β设定电路212。α·β设定电路212控制α和β的值，使fe(Hz)分量强度变成最大。换句话说，α·β设定电路212的功能是作为控制偏振控制器4B的装置，改变光信号的偏振状态。
借助以上结构，在系统运行以前，利用偏振模间可变延迟单元230测量PMD容差，而在系统运行期间，根据PMD容差值，在延迟量固定在允许的范围内时，利用偏振模间可变延迟单元230的延迟量。
利用与光传输系统210F中相同的发射机和接收机，在系统运行以前完成PMD容差的测量。这个方法将参照图42给以描述。
图42是一个说明测量PMD容差方法的方框图。在系统运行以前，利用实际传输中与图42所示光接收机207b相同的发射机和接收机测量PMD容差。具体地说，利用图42所示偏振模间可变延迟单元230，通过连续地改变两个偏振模之间的延迟量，模拟传输线的偏振模色散量ΔτF，并测量光接收机207b中的误码率。例如，若代价函数小于或等于1dB是可以发射的，则PMD容差确定为Δτ1dB。此后，色散补偿控制设备225c设定偏振模间可变延迟单元230的延迟量ΔτC在T-Δτ1dB＜ΔτC＜2Δτ1dB的范围内，其中T代表一个时隙周期。以后将描述在这个范围内的设定方法。
另一方面，当该系统实际运行时，把偏振模间可变延迟单元230的延迟量固定在预定的设定值上，并把它插入到传输线中并利用它，如图41和42所利用的。
因此，在系统运行以前，测量PMD容差以响应于控制信号。所以，在初始阶段优化偏振模色散补偿条件是有利的，减少了系统运行时受控的参量。
其次，这种补偿条件可以优化，将参照图41至51给以描述，也要描述偏振模间可变延迟单元230延迟量ΔτC设定在T-Δτ1dB＜ΔτC＜2Δτ1dB范围内的理由。
首先，利用图43和以下的公式(4)至(9)，证明用于偏振模色散补偿，由PMF231给出两个偏振模之间延迟差以后的光信号表示为公式(9)。
图43表示光传输系统结构的方框图，按照本发明第二个实施例第四改进型的偏振模色散补偿控制设备应用于该系统，偏振模色散补偿控制设备利用PMF作偏振模色散补偿。光传输系统210G也是一个采用时分多路复用技术传输速率为B(b/s)(例如，10Gb/s等)的光通信系统，它有补偿传输线偏振模色散的功能。在光传输系统210G中，光发射机2和光接收机207c通过光传输线(传输光纤)3连接，色散补偿控制设备225d放置在接收侧。光接收机207c包括偏振控制器4B，保偏光纤(PMF)231，光分束单元5和光接收单元6。
利用这些器件，在光接收机207c中，接收的光通过偏振控制器4B，并输入到PMF231。此处，该光信号是偏振模色散补偿的光信号(给了两个偏振模之间的延迟差ΔτC)，并被光分束单元5分束。一束光信号经历光接收单元6中的光接收过程。至于另一束光信号，在色散补偿控制设备225d的带通滤波器12中，检测速率为B(b/s)信号中基带频谱的fe＝B/2(Hz)分量强度。
此处，若传输光是表示成以下琼斯(Jones)矢量式下公式(4)的线偏振光，则由于传输线的偏振模色散，发射光被分成光强分束比为γ的两个偏振模分量，给出延迟差为ΔτF，该发射光表示成如公式(5)的矢量表示式A(t)+j·B(t)0···(4)]]>(其中j是虚部单位)，P=γ·(A(t-ΔτF)+j·B(t-ΔτF))(1-γ)·(A(t)-j·B(t))···(5)]]>此外，若偏振控制器4B中的1/4波片4B-11的方位角和1/2波片4B-12的方位角是α和β(弧度)，则通过偏振控制器4B以后的光波形由矩阵计算公式(6)确定，其中矩阵用公式(7)和(8)表示R＝H·Q·P…(6)Q=121+j·cos(2α)j·sin(2α)j·sin(2α)1-j·cos(2α)···(7)]]>H=jcos(2β)sin(2β)sin(2β)-cos(2β)···(8)]]>所以，假设该光波形表示成以下R的形式R=C(t)+j·D(t)E(t)+j·F(t)]]>用于PMD补偿，由PMF231给出两个偏振模之间延迟差ΔτF以后的光波形最终表示成以下的公式(9)R′=C(t+Δτc)+j·D(t+Δτc)E(t)+j·F(t)···(9)]]>此处，为了方便起见，虽然两个轴是是这样设定的，传输线偏振模色散的快轴与PMF的慢轴是平行的；一般地说，即使它们之间是旋转的关系，可以通过调整α(QWP)和β(HWP)实现类似的状态。
接着，参照图44至47，这里说明产生20GHz分量强度最大值的α和β与产生眼图张度最大值的α和β是相同的。这些图是利用计算机模拟制成的，其中横轴是α(QWP)，而纵轴是β(HWP)，强度的大小用沿着Z轴(在从纸的背面穿过其正面的方向上)的等值线表示。
图44(a)和44(b)表示在延迟量ΔτC为0(ps)的NRZ信号上完成这些控制时，接收的基带信号中20GHz分量强度和接收的波形中眼图张度与α(°度)和β(°度)之间的关系。从这些图可以看出，产生20GHz分量强度最大值[图44(a)中等值线的峰值，用1至8表示的部分]的α和β组合与产生眼图张度最大值[等值线的峰值，用图44(b)中1至8表示的部分]的α和β组合一致。顺便说一下，由于γ固定在0.5，所以，因偏振模色散造成的波形变坏最大。
类似地，图45(a)和45(b)表示接收的基带信号中20GHz分量强度和接收的波形中眼图张度，其中，延迟量ΔτF为5(ps)，图45(a)中等值线峰值1至7的位置与图45(b)中等值线峰值1至7的位置一致。图46(a)和46(b)表示接收的基带信号中20GHz分量强度和接收的波形中眼图张度，其中，延迟量ΔτF为10(ps)，图46(a)中等值线峰值1至6的位置与图46(b)中等值线峰值1至6的位置一致。此外，图47(a)和47(b)表示接收的基带信号中20GHz分量强度和接收的波形中眼图张度，其中，延迟量ΔτF为20(ps)，图47(a)中等值线峰值1至7的位置与图47(b)中等值线峰值1至7的位置一致。
从图45(a)和45(b)至图47(a)和47(b)的全部图可以看出，产生20GHz分量强度最大值和最小值的α和β组合与产生眼图张度等值线峰值最大值和最小值的α和β组合一致。这个关系与所有传输线的PMD值(偏振模色散值)一致。根据这个关系可以看出，偏振模色散补偿方法是有效的，该方法是使基带频谱中1/2比特速率的频率分量强度最大。不仅对于NRZ信号，而且对于40Gb/s OTDM信号来说，已证明，可以用类似的方式完成20GHz分量强度的控制。
接着，参照图48(a)和48(b)以及49(a)和49(b)描述眼图张度代价。
图48(a)表示利用40Gb/s NRZ信号在有/无偏振模色散补偿的传输情况下，20GHz分量强度与传输路径PMD之间关系的计算结果图，其中画出有补偿和无补偿的两种情况。图48(a)中的横轴表示传输线PMD的ΔτF，而纵轴表示20 GHz分量强度的最大值。ΔτF表示传输路径的延迟量，眼图张度代价表示发射机与接收机面对面时变坏的眼图张度量。图48(b)表示眼图张度代价(纵轴)与传输线PMD的ΔτF(横轴)之间关系的计算结果图。此处，设定ΔτF＝10ps和20ps作为PMF的补偿值。顺便说一下，α和β的值是根据ΔτF的值而变化，且这些值是这样设定的，在计算时设定为最大值。
如图48(a)和48(b)所示，在ΔτF＝10ps的情况下，α＝45°和β＝22.5°的组合产生最大的20GHz分量强度(参照图48(a))，和在传输PMD为0ps时，产生眼图张度代价的最小值0(参照图48(b))。它对应于这样的情况，输入到PMF231的光信号是线偏振光，与偏振控制器4B调整的PMF231偏振主轴方向一致。在此情况下，该光信号不受PMF231偏振色散的影响，在发射机与接收机面对面时得到相同的眼图张度。
与此相反，若该传输线的PMD足够大，ΔτF＞10ps，则当α＝β＝0时，20GHz分量强度最大[参照49(a)]，眼图张度代价最小。它对应于这样的情况，通过传输线偏振主轴快轴的光偏振方向与PMF23的慢轴一致，而通过慢轴的光偏振方向与PMF的快轴一致。所以，它与这样的状态一致，该光波形经历减小的ΔτF-ΔτC偏振色散，与没有补偿时光波形经历的ΔτF偏振色散比较，因而变坏受到更大的抑制。
在0ps＜ΔτF＜10ps中间范围内的情况下，产生20GHz分量强度最大值的α和β组合随着ΔτF的增大连续地从α＝45°和β＝22.5°变化到α＝β＝0。在此情况下，眼图张度代价在ΔτF＝ΔτC/2＝5ps附近点处的0dB增大，此后，缓慢减小，在ΔτF＝ΔτC＝10ps处再变成0dB。回到图48(b)，当补偿的PMF为ΔτC＝20ps时，可以看出，在ΔτF＝ΔτC/2＝10ps附近处，代价函数的增大是很显著的。为了在尽可能大的ΔτF范围内补偿偏振模色散，必须把ΔτC设定到更大的值。但是，若把ΔτF设定到过大的值上，代价函数在ΔτF＝ΔτC/2处的增加变大。所以，存在一个合适的ΔτC范围。
类似地，图49(a)和49(b)表示在有/无偏振模色散补偿下利用40Gb/s OTDM信号进行传输时，20GHz分量强度与传输路径PMD的ΔτF之间关系以及眼图张度代价与传输路径PMD的ΔτF之间关系的计算结果图，其中有两种情况，即，有补偿和无补偿的两种情况。在此情况下，得到类似于NRZ信号情况下的结果。
其次，参照图50(a)和50(b)描述确定合适的Δτ设定范围方法。图50(a)表示延迟量ΔτC为最小值时眼图张度代价与传输路径PMD之间关系的曲线图。图50(b)表示延迟量ΔτC为最大值时眼图张度代价与传输路径PMD之间关系的曲线图。这些曲线图概略地说明确定设定范围的方法，其中用虚线a和虚线b表示的是没有偏振模色散补偿器时因偏振模色散造成的代价函数变化(代价函数与PMD的ΔτF之间关系)，用实线表示的是有PMF的偏振模色散时因偏振模色散造成的代价函数变化。此处，若代价函数小于或等于1dB是变坏允许的参考值，则沿着图50(a)和50(b)中Δτ(纵轴)1dB处指出PMD容差(最大的允许偏振模色散量)。顺便说一下，沿着横轴的Δτmax相当于一个时隙的周期。
在图50(a)中(当偏振模色散补偿是利用偏振控制器和延迟量为ΔτC的PMF完成时，代价函数与传输线PMD的ΔτF之间关系)实线指明的ΔτF＞ΔτC部分，代价函数的变化沿着一条实线c，这条实线c是通过把虚线a沿着ΔτF轴方向平行移动ΔτX得到的。在0＜ΔτF＜ΔτC部分，代价函数增大，其最大值是在ΔτF＝ΔτC/2附近的B点，但该处代价函数小于虚线d与虚线a的交点，这条虚线d是通过把虚线b沿着ΔτF轴方向平行移动ΔτC得到的。若ΔτC设定在一个大的值上，则B点向着接近于A点的方向移动，并超过1dB以下的变坏允许参考值。所以，A点满足眼图张度代价小于或等于1dB的允许参考值是必需的。因此，如图50(b)所示，ΔτC的最大值是PMD容差Δτ1dB的两倍，A点实际上是达到变坏允许参考值的点。
若ΔτF超过一个时隙，原则上不可以利用这个偏振模色散补偿方法。参照图51(a)和51(b)描述其理由。图51(a)和51(b)是说明延迟量Δτ超过一个时隙的情况。当如图51(b)所示ΔτF超过一个时隙(25ps)时，若ΔτT＝ΔτF+ΔτC，则监测器强度变成最大。即，在图51(b)中，虽然在偏振模色散补偿以后总PMD量是ΔτT＝ΔτF-ΔτC的α和β组合情况下波形变坏大于ΔτT＝ΔτF-ΔτC的α和β组合情况下波形变坏，但检测的B/2GHz分量强度较大。
若假设ΔτF＝(一个时隙)是偏振模色散补偿中偏振模色散补偿量的最大值，则如图50(b)所示，ΔτC＝(一个时隙)-(PMD容差Δτ1dB)。
即，偏振模色散控制单元225c(参照图41)包括设定最大允许偏振模色散量的最大允许偏振模色散设定装置(α·β设定电路)。此外，当偏振模色散控制单元225c至少反馈控制放置在光传输线上的偏振控制器4B或偏振模间延迟单元230时，使对应于第一强度检测单元(强度检测器13)检测的第一特定频率分量1/2比特速率的频率分量强度变成最大，在系统运行期间偏振模色散控制单元225c设定偏振模间延迟单元230的延迟量ΔτC到较低极限值以上和较高极限值以下，该较低极限值是一个时隙减去最大允许偏振模色散量Δτ1dB得到的值，该较高极限值的大小是最大允许偏振模色散量Δτ1dB的两倍。偏振模色散控制单元225c在系统运行时可以设定偏振模间延迟单元230的延迟量到较高极限值或较低极限值。
再回到图41，色散补偿控制设备225c在系统运行以前利用与实际光传输系统相同的收发信机测量PMD容差，并利用代价函数1 dB作为传输能力参考值确定PMD容差Δτ1dB。在此之后，色散补偿控制设备225c设定偏振模间延迟单元230的延迟量ΔτC到T-Δτ1dB＜ΔτC＜2Δτ1dB的范围内。
如上所述，在初始阶段优化偏振模色散的补偿条件可能是有利的，减少了系统运行时受控的参量。若该控制模式发展成这样的控制模式，利用偏振模间可变延迟单元(参照图41)控制代替偏振模间固定延迟单元PMF 231(参照图43)，可以更多地减小波形变坏。即，通过完成这样的控制，使可变延迟单元的延迟量ΔτC与传输线的PMD量的ΔτF一致，就可以使补偿以后PMD量的ΔτT＝ΔτF-ΔτC＝0。如上所述，可以有效地完成传输线的偏振模色散补偿，偏振模色散是甚高速光传输系统的一个传输限制因素。
(D)第三个实施例的描述在实际传输中，色散和偏振模色散成为限制传输速率和传输距离的因素。为了克服这两个因素，就要求有一个同时监测传输线色散值和偏振模色散值的系统，并同时补偿由于这两种色散造成的传输光波形变坏。虽然术语“色散(dispersion)”一般用于表示“色散(chromaticdispersion)”。在第三个实施例中，术语“色散(dispersion)”用于表示“偏振模色散(polarization-mode dispersion)”和“色散(chromaticdispersion)”。
图52所示的光传输系统70是一个采用时分多路复用技术传输速率为B(b/s)(例如，40 Gb/s，10 Gb/s等)的光通信系统。光传输系统70不同于按照第一个实施例光传输系统10的是，光传输系统70不但补偿传输光信号的偏振模色散，而且还补偿传输光信号的色散，其他部分类似于按照第一个实施例光传输系统10的那些部分。
即，在光传输系统70中，作为发射传输光信号的发射端设备的光发射机72和作为接收该传输光信号的接收端设备的光接收机77通过光传输线(传输光纤)73连接，色散补偿控制设备71放置在接收侧。顺便说一下，色散补偿控制设备71表示“偏振模色散-色散补偿控制设备71”。
光接收机77包括色散补偿器83，偏振模色散补偿器74，光分束单元和光接收单元76。色散补偿器83补偿传输光信号的色散。偏振模色散补偿器74补偿传输光信号中产生的偏振模色散。顺便说一下，光分束单元74和光接收单元76类似于以上描述的那些部分，因此省去对这些部分的描述。
根据光分束单元75取出的光信号，色散补偿控制设备71检测通过光传输线73传输的光信号中产生的偏振模色散状态和色散状态，并根据监测的结果控制偏振模色散补偿器74和色散补偿器83，色散补偿控制设备71包括光电接收器78，带通滤波器[B/2(Hz)BPF] 79A，带通滤波器[B(Hz)BPF]79B，强度检测器80A和80B，偏振模色散控制单元91和色散控制单元240。
光电接收器78接收光分束单元75取出的光信号，并把它转变成电信号。带通滤波器[B/2(Hz)BPF]79A检测通过光传输线73输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量[B/s(Hz)分量]，其功能是作为第一特定频率分量检测单元。根据光信号的传输速率或信号波形适当地设定第一特定频率分量，其频率设定在对应于1/2比特速率的频率上。
强度检测器80A检测带通滤波器79A检测的以上第一特定频率分量强度的信息，其功能是作为第一强度检测单元。
偏振模色散控制单元91控制光传输线73的偏振模色散量，使强度检测器80A检测的第一特定频率分量强度变成最大，它包括偏振模色散量检测单元81和色散量检测单元81B。偏振模色散量检测单元81检测偏振模色散量。根据偏振模色散量检测单元81检测的偏振模色散量，参量设定电路82输出有参量信息的参量设定控制信号到光接收机77中的偏振模色散补偿器74，该参量信息作为补偿传输光信号偏振模色散的控制量。偏振模色散控制单元91采用控制模式2(或以下描述的控制模式12)。
带通滤波器[B(Hz)BPF]79B检测通过光传输线73输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第二特定频率分量[B(Hz)分量]，其功能是作为第二特定频率分量检测单元。设定第二特定频率分量的频率对应于比特速率的频率。强度检测器80B检测带通滤波器79B检测的以上第二特定频率分量强度的信息，其功能是作为第二强度检测单元。顺便说一下，强度检测器80B可以输出强度检测器80B检测的以上第二特定频率分量强度的信息作为监测信号。
色散控制单元240控制传输线73的色散量，使强度检测器80B检测的第二特定频率分量强度变成最大或最小，它包括色散量检测单元81B和色散量设定电路82B。
根据强度检测器80B检测的以上第二特定频率分量的强度，通过完成预定的第二功能操作，色散量检测单元81B检测以上传输光信号的色散量。根据色散量检测单元81B检测的以上色散量，色散补偿量设定电路82B设定放置在光传输线73上色散补偿器83中的色散控制量，以补偿以上传输光信号的色散，其功能是作为色散控制量设定单元。
这个控制方法是这样的一个方法，其中，放置在光传输线73上的色散补偿器83受到反馈控制，使第二强度检测器(强度检测单元80B)检测的第二特定频率分量强度变成最大或最小。即，控制量是根据反馈确定，在没有第一功能下使检测的特定频率分量强度变成最大或最小。虽然控制模式2在以上的第二个实施例中规定为“变成最大”，以下的控制模式2包括“变成最大或最小”的反馈控制。
在同时监测色散值和偏振模色散值中，与传输速率B(b/s)相同的频率B(Hz)作为色散监测频率fGVD，而以1/2传输速率B(b/s)的频率B/2(Hz)作为PMD监测频率fPMD，二者是不相同的。按照这个实施例，光电接收器78的输出被一分为二，检测的特定频率分量的频率值是两种频率，但采用检测形式1。为什么不采用检测形式2的理由是，完成偏振模色散控制的信号系统(带通滤波器79A，强度检测器80A和偏振模色散控制单元91)采用一种频率，而完成色散控制的信号系统(带通滤波器79B，强度检测器80B和色散控制单元240)也采用一种频率。
按照这个实施例，若以上传输光信号是NRZ光信号，则第一特定频率分量检测单元(带通滤波器79A)检测对应于第一特定频率分量1/2比特速率的频率，而第二特定频率分量检测单元(带通滤波器79B)检测对应于第二特定频率分量比特速率的频率。在40Gb/s NRZ系统的情况下，设定fGVD＝40 GHz，fPMD＝20 GHz。顺便说一下，作为频率设定的一个例子，也可以采用不同于以上的设定值。
根据以上所述，即使偏振模色散和色散互相之间有关系，但可以同时和独立地完成这两种控制。例如，在40Gb/s NRZ系统的情况下，可以这样控制，使fGVD＝40GHz强度变成最小，而使fPMD＝20GHz强度变成最大。
因此，光信号的流程如下。从光发射机72发射的传输速率为B(b/s)的光信号通过光传输线73发射到光接收机77，光分束单元75取出通过光传输线73发射的一部分光信号，取出的光信号(监测光)送到色散量检测设备71。
在色散量检测设备71中，根据光分束单元75取出的光信号，监测通过光传输线73发射的光信号中产生的偏振模色散状态和色散状态，并根据监测结果偏振模色散补偿器74和色散补偿器83完成控制模式2下的控制。即，如此完成最大值的控制，以得到预定的补偿值。
具体地说，光电接收器78接收由光分束单元75取出的光信号，该光信号被转变成电信号，并输入到带通滤波器79A和79B。在带通滤波器79A中，检测传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量[B/2(Hz)分量]，强度检测器80A检测带通滤波器79A检测的以上第一特定频率分量的强度，并完成反馈控制，使该特定频率分量的强度变成最大或最小。
来自参量设定电路82，用于设定这种参量信息(延迟量Δτ)的参量设定信号输入到放置在光接收机中的偏振模色散补偿器74，以消除偏振模色散量检测单元81检测的偏振模色散量，为的是补偿该传输光信号的偏振模色散。
在偏振模色散补偿器74中，根据偏振模色散补偿器74接收到参量设定控制信号时的控制信号设定参量信息，从而补偿通过光传输线73发射的光信号中产生的偏振模色散。
另一方面，在色散量检测设备71的带通滤波器79B中，检测传输光信号中基带频谱的第二特定频率分量[B(Hz)分量]，强度检测器80B检测带通滤波器79B检测的以上第二特定频率分量的强度，并完成反馈控制，使该特定频率分量的强度变成最大或最小。
在色散补偿器83中，根据色散补偿器83接收到控制信号时的控制信号，补偿通过光传输线73发射的光信号中产生的色散。即，这个色散补偿步骤如下所述。检测通过作为传输线的传输光纤输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量(第一特定频率分量检测步骤)，检测第一特定频率分量检测步骤中检测的以上第一特定频率分量强度的信息(第一强度检测步骤)，控制光传输线73的偏振模色散量，使第一强度检测步骤中检测的第一特定频率分量强度变成最大(偏振模色散控制步骤)，检测传输光信号中基带频谱的第二特定频率分量(第二特定频率分量检测步骤)，检测第二特定频率分量检测步骤中检测的以上第二特定频率分量强度的信息(第二强度检测步骤)，和控制光传输线73的色散量，使第二强度检测步骤中检测的第二特定频率分量强度变成最大或最小(色散控制步骤)。
因此，可以独立地和同时完成两种控制。
借助以上结构，可以同时优化色散补偿和偏振模色散补偿，这两种色散是TDM系统的甚高速光传输系统中限制传输速率和传输距离的因素。
如上所述，按照本发明第三改进型的色散补偿控制设备71，可以达到与上述第一个实施例类似的效益。由于它不但补偿传输光信号的偏振模色散，而且也补偿传输光信号的色散，这个实施例能够避免由于偏振模色散效应和色散效应造成的光信号传输波形的变坏，对高速光信号的长距离传输作出更大贡献。
与此相反，可以对偏振模色散量和色散量完成控制模式1下的控制。即，可以利用第一功能确定偏振模色散量，和可以利用第二功能确定色散量。此处，利用第一功能确定的意思是，通过完成预定的第一功能操作[即，利用以上公式(2)和(3)的功能操作]，检测以上传输光信号的偏振模色散量。利用第二功能确定的意思是，事先测量预定的频率分量强度与色散值之间的关系并把它作为数据存储，根据这个数据制成一种功能，并确定为第二功能。
即，偏振模色散量控制单元(偏振模色散量检测单元81，参量设定电路82)可以设定放置在光传输线73上偏振模色散补偿器74中的偏振模色散控制量，使第一强度检测单元检测的第一特定频率分量强度变成最大；色散量控制单元240可以设定放置在光传输线73上色散补偿器83中的色散控制量，使强度检测器80B检测的第二特定频率分量强度变成最大或最小。此处，根据强度检测器80B(第二强度检测单元)检测的以上第二特定频率分量强度，通过完成预定的第二功能操作(第二功能操作)，色散量检测单元81B检测传输光信号的色散量。根据色散量检测单元81B检测的色散量，色散补偿量设定电路82B设定放置在光传输线73上色散补偿器83中的色散控制量，为的是补偿传输光信号中的色散，其功能是作为色散量设定单元。
在此情况下的信号流程如下。即，在图52所示偏振模色散量检测单元81中，根据强度检测器80A检测的第一特定频率分量强度，通过完成预定的第一功能操作[即，利用以上公式(2)和(3)的功能操作]，检测以上传输光信号的偏振模色散量。在色散量检测单元81B中，根据强度检测器80B检测的第二特定频率分量强度，通过完成预定的第二功能操作，检测以上传输光信号的色散量。在色散补偿量设定电路82B中，根据色散量检测单元81B检测的以上色散量，设定色散控制量的控制信号输出到放置在光传输线73上的色散补偿器83，为的是补偿以上传输光信号的色散。
如在以上第二个实施例中已描述过的，当利用低频叠加自动完成反馈控制时，通过利用叠加到偏振模色散补偿器74和色散补偿器83的控制信号上不同的低频频率，可以独立地控制偏振模色散补偿器74和色散补偿器83。
图53表示按照本发明第三个实施例光传输系统结构的方框图。图53的系统等同于图52所示的光传输系统，图53的注意力是在这个位置上，在同时监测色散值和偏振模色散值时，取出(提取)用于监测的信号。接收的信号光在光路部分(光分束单元75)被一分为二。一束信号光作为主信号系统输入到光接收单元76，由光电接收器76a[在图53中用PD(光电二极管)表示]作O/E转变，并在光接收单元76b(在图53中用Rx表示)中经历接收处理。另一束信号光作为监测系统输入到光电接收器78(在图53中用PD表示)并被O/E转变，处理该电信号。
此外，该光在电路部分(光电接收器78)被一分为二，并输入到中心波长为FGVD(Hz)的窄带带通滤波器79B，强度检测器80A检测该监测值；而另一束光输入到中心波长为FPMD(Hz)的窄带带通滤波器79B，强度检测器80B检测该监测值。即，第一强度检测单元(强度检测器80A)可以输出以上第一特定频率分量强度的信息作为监测信号，而第二强度检测单元(强度检测器80B)可以输出以上第二特定频率分量强度的信息作为监测信号。顺便说一下，每个监测系统采用一种频率值，所以利用检测形式1。
图54表示按照本发明第三个实施例光传输系统的详细方框图。图54所示的光传输系统70包括光发射机72，光传输线73，光接收机77和色散补偿控制设备71。
光接收机77中的色散补偿器83和偏振模色散补偿器74是可变类型，其中色散补偿量和偏振模色散补偿量在系统运行的任何时候可以受到最佳值控制。来自光分束单元75的输出信号输入到色散补偿控制设备71中的光电接收器78。光电接收器78的输出被分束，输入到带通滤波器79A和79B。带通滤波器79A和79B的输出输入到强度检测器80A和80B。此外，强度检测器80A和80B的输出输入到CPU 239A和239B。利用同时监测方法，CPU239A和239B反馈控制安排在接收端的偏振模色散补偿器74和色散补偿器83，其功能是作为偏振模色散控制单元和色散控制单元。
顺便说一下，若色散量和偏振模色散量只是在系统运行开始时设定到最佳值，则这两个补偿器不必是“可变的”。例如，可以插入“固定的”色散补偿器，诸如，色散补偿光纤，光纤光栅型色散补偿器，等等。
作为色散补偿量和偏振模色散补偿量在系统运行期间总是可以受到最佳值控制的切换方法，可以采用这样的方法，其中，以上两种控制是独立地和与时间并行地完成的，即，以上的偏振模色散控制步骤和色散控制步骤是独立地执行的。或可以采用这样的方法，其中，以上两个步骤是按时间顺序执行的，以避免时间上重叠，即，以上的偏振模色散控制步骤和色散控制步骤是按时间顺序执行的。
虽然该偏振模色散补偿器和该色散补偿器是受CPU239A和239B的控制，但也可以利用同步检测等模拟电路的控制方法，不受以上例子的限制。也可以在CPU239A和239B之前和之后插入A/D转换器(未画出)和D/A转换器(未画出)。
(D1)第三个实施例第一改进型的描述至于同时监测色散值和偏振模色散值，用于监测的信号所在位置可以设定在不同的位置上以执行监测。图55表示按照本发明第三个实施例第一改进型光传输系统的方框图。在图55所示的光传输系统70A中，光发射机72和光接收机77A通过光传输线73连接，补偿量监测设备92A放置在接收侧。补偿量监测设备92A包括光电接收器(PD)78A和78B，带通滤波器79A和79B，和强度检测器80A和80B。顺便说一下，作为频率设定的一个例子，在B(Gb/s)NRZ信号情况下，fGVD＝B(GHz)和fPMD＝B/2(GHz)。然而，可以采用不同于以上的设定值。
在接收端，信号光被光分束单元75A(光路部分)分成三束，分出的一束信号光用在主信号系统(光接收单元)中，其余两束信号光用于监测色散和偏振模色散。此外，监测系统光信号被光电接收器78A和78B接收，有不同中心波长fGVD和fPMD的窄带带通滤波器79B和79A提取不同的频率分量，强度检测器80B和80A检测这两个监测值。顺便说一下，每个监测系统采用一种频率值，所以利用检测形式1。
图56表示按照本发明第三个实施例第一改进型光传输系统的方框图，注意力集中在同时补偿图55中色散和偏振模色散的回路结构上。在图56中，相同的参考字符表示图55中类似或对应的部分。此处，色散补偿器83和偏振模补偿器74是可变型的，其中色散补偿量和偏振模色散补偿量在系统运行期间总是可以受到最佳值控制。在这个改进型中，术语“色散(dispersion)”用于表示“偏振模色散(polarization-mode dispersion)”和“色散(chromatic dispersion)”。在NRZ系统情况下，只需要控制fGVD＝40(GHz)强度为最大值和fPMD＝20(GHz)强度为最小值。因此，即使它们互相之间有关系，但可以同时和独立地完成这两种控制。
图56中所示强度检测器80A和80B的输出输入到CPU 239A和239B(检测形式1)。这两个CPU 239A和239B利用图55中的同时监测方法，其功能是作为偏振模色散控制单元和色散控制单元，用于反馈控制安排在接收端的色散补偿器83和偏振模色散补偿器74。
若色散补偿量和偏振模色散补偿量只是在系统运行开始时设定到最佳值，则这两个补偿器不必是“可变的”。例如，可以插入“固定的”色散补偿器，诸如，色散补偿光纤，光纤光栅型色散补偿器，等等。
控制偏振模色散补偿量和色散补偿量的方法可以利用第一功能和第二功能的控制模式1。作为色散补偿量和偏振模色散补偿量在系统运行期间总是可以受到最佳值控制的切换方法，可以采用这样的方法，其中，以上两种控制是独立地和与时间并行地完成的，即，以上的偏振模色散控制步骤和色散控制步骤是独立地执行的。或可以采用这样的方法，其中，以上两个步骤是按时间顺序执行的，以避免时间上重叠，即，以上的偏振模色散控制步骤和色散控制步骤是按时间顺序执行的。
此外，虽然该偏振模色散补偿器和该色散补偿器是受CPU 239A和239B的控制，但也可以采用同步检测等模拟电路的控制方法，不受以上例子的限制。也可以在每个CPU 239A和239B之前和之后插入A/D转换器(未画出)和D/A转换器(未画出)。
顺便说一下，在电路部分提取的两个不同频率分量中的任一个和二者可以用于取出主信号系统中的定时信号。
(D2)第三个实施例第二改进型的描述可以在电路部分完成信号分束。图57表示按照本发明第三个实施例第二改进型光传输系统70B的方框图。在图57所示光传输系统70B中，光发射机72和光接收机77B通过光传输线73连接，补偿量监测设备92B放置在接收侧。光接收机77B包括光电接收器78C，而补偿量监测设备92B包括带通滤波器79A和79B，以及强度检测器80A和80B。作为设定频率的一个例子，在B(Gb/s)NRZ信号情况下，fGVD＝B(GHz)和fPMD＝B/2(GHz)。可以采用不同于以上的设定值。
在接收端，信号光被光接收机77B中的光电接收器78C接收，并在电路部分被一分为三。一束信号光输入到光接收单元76b作为主信号系统，另外两束信号光用于监测色散和偏振模色散。监测系统光信号被光电接收器78A和78B接收，电路部分有不同中心波长fGVD和fPMD的窄带带通滤波器79A和79B取出不同的频率分量，强度检测器80A和80B检测这两个监测值。所以，采用检测形式1。
图58表示按照本发明第三个实施例第二改进型光传输系统的方框图，注意力集中在同时补偿色散和偏振模色散的回路结构上。色散补偿器83和偏振模补偿器74是可变型的，其中色散补偿量和偏振模色散补偿量在系统运行期间总是受到最佳值控制。图58中相同的参考字符表示图57中相同或对应的部分。在这个改进型中，术语“色散(dispersion)”用于表示“偏振模色散(polarization-modedispersion)”和“色散(chromatic dispersion)”。
图58所示强度检测器80A和80B的输出输入到CPU 239A和239B。这两个CPU 239A和239B利用图57中的同时监测方法，其功能是作为偏振模色散控制单元和色散控制单元，以反馈控制安排在接收端的色散补偿器83和偏振模补偿器74。
顺便说一下，若色散补偿量和偏振模色散补偿量只是在系统运行开始时设定到最佳值，则这两个补偿器不必是“可变的”。例如，可以插入“固定的”色散补偿器，诸如，色散补偿光纤，光纤光栅型色散补偿器，等等。
由于只需要在补偿器反馈控制的控制模式2下控制补偿值到最大值或最小值，即使它们互相之间有关系，但可以独立地和并行地完成控制。例如，在40Gb/s NRZ系统的情况下，只需要控制fGVD＝40 GHz强度为最小值和fPMD＝20GHz强度为最大值。也可以理控制模式1控制监测值为绝对值。
作为色散补偿值和偏振模色散补偿值在系统运行期间总是控制到最佳值的切换方法，可以采用这样的方法，其中，以上两种控制是独立地和与时间并行地完成的，即，以上的偏振模色散控制步骤和色散控制步骤是独立地执行的。或可以采用这样的方法，其中，以上两种控制是按时间顺序执行的，以避免时间上重叠，即，以上的偏振模色散控制步骤和色散控制步骤是按时间顺序执行的。
虽然该偏振模色散补偿器和该色散补偿器是受CPU239A和239B的控制，但也可以采用同步检测的模拟电路控制方法，不受以上例子的限制。也可以在每个CPU239A和239B之前和之后插入A/D转换器(未画出)和D/A转换器(未画出)。
与此同时，在电路部分提取的两个不同频率分量中的任一个和二者可以用于取出主信号系统中的定时信号。
(D3)第三个实施例第三改进型的描述图59表示按照本发明第三个实施例第三改进型光传输系统的方框图。在图59所示光传输系统70C中，光发射机72C和光接收机77C通过光传输路径73连接，色散补偿控制设备71C放置在接收侧。
光发射机72C包括信号光源8C和色散补偿量可变型的色散补偿器4C(图59中表示为Tx)。作为色散均衡器，信号光源8C是用可变波长的激光二极管等制成，根据传输线的色散，色散补偿器4C优化信号光波长。光接收机77C包括偏振模色散补偿量可变型的偏振模色散补偿器74和光接收单元76，从而在系统运行期间总是完成最佳值控制。顺便说一下，图59中用相同参考字符表示的部分有与图59中相同或类似的功能。在这个改进型中，术语“色散(dispersion)”用于表示“偏振模色散(polarization-mode dispersion)”和“色散(chromatic dispersion)”。若色散补偿量和偏振模色散补偿量只是在系统运行开始时设定到最佳值，则这两个补偿器不必是“可变的”。例如，可以插入“固定的”色散补偿器，诸如，色散补偿光纤，光纤光栅型色散补偿器，等等。
作为这个控制方法，色散补偿控制设备71C利用控制模式2反馈控制放置在光传输线73上的色散补偿器83，使第二强度检测单元(强度检测器80B)检测的第二特定频率分量强度变成最大或最小。由于只需要控制该值到最大值或最小值，即使它们互相之间有关系，但可以同时和独立地完成控制。例如，在40Gb/s NRZ系统的情况下，只需要控制fGVD＝40GHz强度为最小值和fPMD＝20GHz强度为最大值。也可以在控制模式1下控制监测值为绝对值。
作为色散补偿值和偏振模色散补偿值在系统运行期间总是控制到最佳值的切换控制方法，可以采用这样的方法，其中，以上两种控制是独立地和与时间并行地完成的，即，以上的偏振模色散控制步骤和色散控制步骤是独立地执行的。或可以采用这样的方法，其中，以上两种控制是按时间顺序执行的，以避免时间上重叠，即，以上的偏振模色散控制步骤和色散控制步骤是按时间顺序执行的。
虽然该偏振模色散补偿器和该色散补偿器是受CPU239A和239B的控制，但也可以采用同步检测等模拟电路的控制方法，不受以上例子的限制。也可以在每个CPU239A和239B之前和之后插入A/D转换器(未画出)和D/A转换器(未画出)。
与以上描述有相同参考字符表示的部分具有相同或类似的功能，因此省去对这些部分的描述。此处利用对应于图57系统的同时监测方法，但本发明不受这个例子的限制。也可以利用对应于图53或图55系统的同时监测方法。
(D4)第三个实施例第四改进型的描述图60表示一个光传输系统结构的方框图，按照本发明第三个实施例第四改进型色散补偿控制设备应用于该光传输系统。这个色散补偿控制设备不同于按照第三个实施例色散补偿控制设备的是，输入到色散补偿器83和偏振模补偿器74的参量信息是优化的。
即，在图60所示的光传输系统271A中，作为发射传输光信号的发射端设备的光发射机72和作为接收该传输光信号的接收端设备的光接收机77通过光传输线(传输光纤)73连接。此处，光发射机72，光发射机73和光接收机77类似于以上描述的那些部分，因此省去对这些部分的描述。在这个改进型中，术语“色散(dispersion)”用于表示“偏振模色散(polarization-mode dispersion)”和“色散(chromaticdispersion)”。
色散补偿控制设备245放置在接收侧。色散补偿控制设备245包括与色散量优化控制单元246a和246b在一起的光电接收器78，带通滤波器79A和79B，强度检测器80A和80B，和类似于按照第三个实施例色散补偿控制设备71的参量设定电路82和色散补偿量设定电路82B。光电接收器78，带通滤波器79A和79B，强度检测器80A和80B，参量设定电路82和色散补偿量设定电路82B具有类似于第三个实施例那些部分的功能和结构，因此省去对这些部分的描述。所以，采用检测形式1。
当偏振模色散和色散是在系统运行期间补偿时，补偿量优化控制单元246a和246b自动完成反馈控制，其中采用控制模式2。补偿量优化控制单元246a和246b把事先设定的预定低频信号叠加到分别从参量设定电路82和色散补偿量设定电路82B输出的参量设定控制信号和色散补偿量控制信号上，并控制参量设定电路82和色散补偿量设定电路82B中的参量设定，使包含在来自第一强度检测单元(强度检测器80A和80B)的以上第一特定频率分量强度中的以上低频信号分量变成零，从而优化以上传输光信号的偏振模色散补偿量和色散补偿量。补偿量优化控制单元246a和246b分别包括带通滤波器272a和272b，相位比较电路273a和273b，低频振荡器274a和274b，以及低频叠加电路275a和275b。带通滤波器272a和272b，相位比较电路273a和273b，低频振荡器274a和274b，以及低频叠加电路275a和275b分别类似于第一个实施例第无改进型中描述的带通滤波器32，相位比较电路33，低频振荡器34和低频叠加电路35，因此省去对这些部分的描述。
补偿量优化控制单元246a和246b用低频F0(Hz)微小调制色散补偿器83给出的色散补偿量和偏振模补偿器74给出的延迟量Δτ，为的是自动地把通过光传输线73输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量强度固定在最大值上。在系统运行期间，补偿量优化控制单元246a和246b完成跟踪控制，使色散补偿量和偏振模延迟量Δτ总是保持在最佳值上，以抵消光传输线73随时间的变化。作为这种跟踪控制的例子，在最大值点Δτ0附近微小改变(颤动)延迟量Δτ以检测新的最大值点，从而在补偿偏振模色散时自动确定反馈控制中的该值。在补偿色散时的反馈控制中，在最大值点附近微小改变色散补偿量以检测新的最大值点，从而自动确定该值。利用补偿量优化控制单元246a和246b的反馈控制方法类似于以上描述的反馈控制方法，因此省去对它们的描述。
也可以采用控制模式1代替控制模式2。虽然未画出，可以配置偏振模色散检测单元和色散检测单元，用于确定系统运行以前表示偏振模色散补偿量和色散补偿量的参量信息最佳值，以及分别切换强度检测器80A和80B的输出。
借助以上结构，在光传输系统271A中，从光发射机72发射的传输速率为B(b/2)光信号通过光传输线73发射到光接收机77。为了补偿发射的光信号中产生的色散和偏振模色散，光分束单元75取出通过光传输线73发射的一部分光信号，取出的光信号(监测光)送到色散补偿控制设备245。光分束单元75取出的光信号被光电接收器78作O/E转变，一分为二，输入到带通滤波器79A和79B。带通滤波器79A检测基带频谱的第一特定频率分量[B/2(Hz)分量]，而带通滤波器79B检测基带频谱的第二特定频率分量[B(Hz)分量](特定频率分量检测步骤)。在此之后，强度检测器80A和80B分别检测带通滤波器79A和79B检测的以上第一特定频率分量强度和第二特定频率分量强度(强度检测步骤)。
在此之后，补偿量优化控制单元246a控制参量设定电路82中的参量设定，使包含在来自强度检测器80A的第一特定频率分量强度中的低频信号分量变成零，从而优化以上传输光信号的偏振模色散补偿量。参量设定控制信号经补偿量优化控制单元246a中的低频叠加电路275a输出到放置在光接收机77中的偏振模色散补偿器74。当偏振模色散补偿器74接收到参量设定控制信号时，根据该控制信号设定参量信息，从而补偿通过光传输线73发射的光信号中产生的偏振模色散。顺便说一下，参量设定电路82检测相位比较电路273a相位比较结果得到的信号代码，从而确定延迟量Δτ是朝负方向或正方向移动，所以，产生并输出参量设定控制信号，用于朝这样一个方向改变延迟量Δτ，以消除B/2(Hz)分量中F0分量强度调制分量。此外，低频叠加电路275a把来自低频振荡器274a的低频信号(F0[Hz]信号)叠加到来自参量设定电路82的参量设定控制信号上，并输出。
类似地，补偿量优化控制单元246b控制色散补偿量设定电路82B中的色散补偿量，使包含在来自强度检测器80B的第二特定频率分量强度中的低频信号分量变成零，从而优化以上传输光信号的色散补偿量。
按照本发明第三个实施例第四改进型的色散补偿控制设备245检测传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量强度和第二特定频率分量强度；根据第一特定频率分量强度，通过完成预定的第一功能操作，检测传输光信号的偏振模色散量，从而容易地检测传输光信号中产生的偏振模色散；而根据第二特定频率分量强度，通过完成预定的第二功能操作，检测传输光信号的色散补偿量，从而容易地检测传输光信号中产生的色散量。
如上所述，可以在系统运行期间把延迟量Δτ总是保持在最佳值上，以抵消光传输线23随时间的变化，这是有利的；通过检测偏振模色散量和色散量，并根据检测的偏振模色散量和色散量，设定传输光信号中产生的参量信息，以及补偿偏振模色散和色散量，可以避免光信号的传输波形变坏，这对高速光信号的长距离传输作出很大的贡献。此外，利用补偿量优化控制单元246a和246b，可以优化传输光信号的偏振模色散补偿量和色散补偿量，并自动完成补偿偏振模色散和色散时的反馈控制。
(D5)第三个实施例第五改进型的描述也可以提取电路部分的定时信号。图61表示按照本发明第三个实施例第五改进型的光传输系统结构。图61所示接收侧上的色散补偿控制设备70′包括定时提取单元84。用相同参考字符表示的其他部分具有与以上描述的那些部分相同或类似的功能，因此省去对这些部分的描述。而且，在这个改进型中，术语“色散(dispersion)”也用于表示“偏振模色散(polarization-mode dispersion)”和“色散(chromaticdispersion)”。
根据至少一个带通滤波器79A或79B检测的特定频率分量，定时提取单元84提取接收光信号中的定时信号。根据这些带通滤波器79A和79B检测的特定频率分量，取出接收信号中的定时信号，取出的时钟信号送到光接收机77中的光接收单元76。在光接收机77的光接收单元76中，这个时钟信号用于鉴别等工作。
借助以上结构，带通滤波器79A和79B检测光电接收器78作O/E转变的接收到信号的频率分量。由于这些频率分量是与接收到的波形同步的信号，定时提取单元84取出时钟信号，输入到光电接收器76中，用于主信号系统的定时鉴别等工作。本发明第三个实施例第五改进型色散补偿控制设备71′应用于光传输系统70′，光传输系统70′的运行类似于光传输系统70的运行，以上第三个实施例的色散补偿控制设备71应用于光传输系统70。
如上所述，按照本发明第三个实施例第五改进型的色散补偿控制设备71′，可以达到上述第四个实施例情况类似的效益。此外，通过定时提取单元84取出时钟信号，可以提高光传输系统70′中光接收机77的功能。
(E) 本发明第四个实施例的描述按照第三个实施例，得到两个监测频率数字值的系统。然而，可以把它们合成一个系统，同时监测传输线的色散值和偏振模色散值，和同时补偿由二者造成的传输光波形变坏。顺便说一下，术语“色散(dispersion)”也用于表示“偏振模色散(polarization-modedispersion)”和“色散(chromatic dispersion)”。
图62表示按照本发明第四个实施例光传输系统的方框图。图62所示的光传输系统270是一个采用时分多路复用技术传输速率为B(b/s)(例如，40Gb/s，10Gb/s等)的光通信系统。光传输系统270不同于按照第三个实施例光传输系统70的是，放置在光电接收器78输出处的带通滤波器是一个系统。其他部分几乎类似于按照第三个实施例光传输系统70的那些部分。
即，在光传输系统270中，作为发射传输光信号的发射端设备的光发射机72和作为接收该传输光信号的接收端设备的光接收机77通过光传输线(传输光纤)73连接，色散补偿控制设备271放置在接收侧。光发射机72和光传输线73类似于以上描述的那些部分，因此省去对这些部分的描述。
光接收机77包括色散补偿器83，偏振模色散补偿器74，光分束单元75和光接收单元75。类似于以上第三个实施例，色散补偿器83和偏振模色散补偿器74都是可变型的。在系统运行期间，色散补偿量和偏振模色散补偿量总是可以在控制模式2下受到最佳值控制。顺便说一下，光分束单元75和光接收单元75类似于以上描述的那些部分。
根据光接收机77中光分束单元75取出的光信号，色散补偿控制设备271监测通过光传输线73发射的光信号中产生的偏振模色散状态和色散状态，并根据监测的结果控制偏振模色散补偿器74和色散补偿器83。色散补偿控制设备271包括光电接收器78，带通滤波器(feBPF)79，强度检测器80，偏振模色散量-色散量检测单元81C，色散补偿量设定电路82B和参量设定电路82。光电接收器78，带通滤波器79和强度检测器80类似于第三个实施例中描述的那些部分。
根据强度检测器80检测的第一特定频率分量强度，偏振模色散量-色散量检测单元81C检测以上偏振模色散量和色散量。顺便说一下，根据光信号的传输速率或信号波形，适当地设定第一特定频率分量。至于这个频率，若以上传输光信号是RZ光信号或光学时分多路复用信号，则第一特定频率分量检测单元(偏振模色散量-色散量检测单元81C)检测对应于第一特定频率分量比特速率或1/2比特速率的频率。若以上传输光信号是NRZ光信号，则第一特定频率分量检测单元(偏振模色散量-色散量检测单元81C)检测对应于第一特定频率分量1/2比特速率的频率。
色散补偿量设定电路82B反馈控制放置在光传输线73上的色散补偿器83，使偏振模色散量-色散量检测单元81C检测的第一特定频率分量强度变成最大或最小。偏振模色散量-色散量检测单元81C和色散补偿量设定电路82B的功能是作为色散控制单元241a。
即，色散控制单元241a反馈控制放置在光传输线73上的色散补偿器83，使强度检测器80检测的第一特定频率分量强度变成最大或最小，换句话说，采用控制模式2。
根据偏振模色散量-色散量检测单元81C检测的偏振模色散量，参量设定电路82输出有参量信息的参量设定控制信号到光接收机77中的偏振模色散补偿器74，该参量信息作为补偿传输光信号偏振模色散的控制量。偏振模色散量-色散量检测单元81C和参量设定电路82的功能是作为偏振模色散控制单元241b。
如上所述，色散补偿控制设备271是利用第一特定频率检测单元(带通滤波器79)，第一强度检测单元(强度检测器80)，偏振模色散控制单元(偏振模色散量-色散量检测单元81C和参量设定电路82)和色散控制单元(偏振模色散量-色散量检测单元81C和色散补偿量设定电路82B)制成；其中，第一特定频率分量检测单元检测通过作为传输线的传输光纤输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量；第一强度检测单元检测第一特定频率检测单元检测的以上第一特定频率分量强度的信息；偏振模色散控制单元控制传输线(光传输线73)的偏振模色散量，使第一强度检测单元(强度检测器80)检测的第一特定频率分量强度变成最大；和色散控制单元控制传输线(光传输线73)的色散量，使第一强度检测单元(强度检测器80)检测的第一特定频率分量强度变成最大。
按照图62所示第四个实施例色散补偿控制设备271的信号流程如下所述。
光分束单元75取出的光信号首先被光电接收器78接收，O/E转变成电信号，输入到带通滤波器79，带通滤波器79检测传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量[fe(Hz)分量]，和强度检测器80检测带通滤波器79检测的以上第一特定频率分量强度。
偏振模色散量-色散量检测单元81C检测以上传输光信号的偏振模色散量和色散量，使强度检测器80检测的第一特定频率分量强度变成最大，设定这种参量信息(延迟量Δτ和光强分束比γ)以消除偏振模色散量-色散量检测单元81C检测的偏振模色散量的参量设定控制信号，从参量设定电路82输出到放置在光接收机77中的偏振模色散补偿器74，为的是补偿传输光信号的偏振模色散；根据偏振模色散量-色散量检测单元81C检测的以上色散量，设定色散控制量的控制信号从色散补偿量设定电路82B输出到放置在光传输线73上的色散补偿器83，为的是补偿以上传输光信号的色散。例如，在40 Gb/s NRZ系统情况下，控制fGVD＝40GHz强度为最小值，而控制fPMD＝20GHz强度为最大值。
当偏振模色散补偿器74接收到参量设定控制信号时，根据其中控制信号设定参量信息，从而补偿通过光传输线73发射的光信号中产生的偏振模色散。当色散补偿器83接收到控制信号时，根据该控制信号，补偿通过光传输线73发射的光信号中产生的色散。
如上所述，可以控制该强度到最大值或最小值，可以同时和独立地完成这两种控制。
与此同时，控制色散补偿器83和偏振模色散补偿器74的方法可以在控制模式1，其中可以控制该监测值为绝对值。即，色散控制单元241a可以设定放置在光传输线73上色散补偿器83中的色散控制量，使第一强度检测单元(强度检测器80)检测的第一特定频率分量强度变成最大或最小。在此情况下，根据第一强度检测单元(强度检测器80)检测的以上第一特定频率分量强度，通过完成预定第二功能的预定操作，偏振模色散量-色散量检测单元81C检测以上传输光信号的色散量；根据强度检测器80检测的第一特定频率分量强度，通过完成预定的第一功能操作，偏振模色散量-色散量检测单元81C检测以上传输光信号的偏振模色散量；根据色散量检测单元(偏振模色散量-色散量检测单元81C)检测的以上色散量，色散补偿量设定电路82B设定色散补偿器83中的色散控制量；为的是补偿以上传输光信号的色散。
色散补偿控制设备271可以输出图62所示强度检测器80检测的以上第一特定频率分量强度的信息作为监测信号。
若色散量和偏振模色散量只是在系统运行开始时设定到最佳值，这两个补偿器不必是“可变的”。例如，可以插入“固定的”色散补偿器，诸如，色散补偿光纤，光纤光栅型色散补偿器，等等。
作为色散补偿量和偏振模色散补偿量在系统运行期间总是受到最佳值控制的切换方法，可以采用这样的方法，其中，以上两种控制是与时间并行地完成的，即，以上的偏振模色散控制步骤和色散控制步骤是独立地执行的。或可以采用这样的方法，其中，以上两种控制是按时间顺序执行的，以避免时间上重叠，即，以上的偏振模色散控制步骤和色散控制步骤是按时间顺序执行的。
此外，偏振模色散补偿器和色散补偿器是受CPU 239A和239B的控制。然而，这个实施例不受以上例子的限制。可以采用同步检测等模拟电路的控制方法。也可以在每个CPU 239A和239B之前和之后插入A/D转换器(未画出)和D/A转换器(未画出)。
借助以上结构，按照第四个实施例的色散补偿控制设备271应用于光传输系统270，光传输系统270的运行类似于光传输系统70的运行，上述第三个实施例色散补偿控制设备71应用于光传输系统70。即，这个色散补偿控制步骤包括检测通过作为传输线的传输光纤输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量的步骤(第一特定频率分量检测步骤)；检测第一特定频率分量检测步骤中检测的第一特定频率分量强度的信息(第一强度检测步骤)；控制光传输线73的偏振模色散量，使第一强度检测步骤中检测的第一特定频率分量强度变成最大(偏振模色散控制步骤)；和控制光传输线73的色散量，使第一强度检测步骤中检测的第一特定频率分量强度变成最大或最小(色散控制步骤)。
如上所述，按照本发明第四个实施例的色散补偿控制设备271，可以得到与上述第三个实施例情况类似的效益。
(E1)第四个实施例第一改进型的描述在第四个实施例中，电路部分取出的一个或两个不同频率分量可用于提取主信号系统的定时信号。图63表示按照本发明第四个实施例第一改进型光传输系统的方框图。图63中所示色散补偿控制设备70A是这样的结构，其中配置了定时提取电路84。来自定时提取电路84的信号输入到光接收单元6给主信号系统定时。
图63所示的光传输系统70A是一个采用时分多路复用技术传输速率为B(b/s)(例如，40Gb/s，10Gb/s等)的光通信系统。光传输系统70A不同于按照第四个实施例光传输系统270的是，配置了定时提取电路84，但其他部分类似于按照第四个实施例光传输系统270的那些部分。在这个改进型中，术语“色散(dispersion)”用于表示“偏振模色散(polarization-mode dispersion)”和“色散(chromaticdispersion)”。
即，根据光分束单元75取出的光信号，色散补偿控制设备70A监测通过光传输线73发射的光信号中产生的偏振模色散状态和色散状态，并控制偏振模色散补偿器74和色散补偿器83。如图62所示，色散补偿控制设备71A包括光电接收器78，带通滤波器(feBPF)79，强度检测器80，偏振模色散量-色散量检测单元81C，参量设定电路82，色散补偿量设定电路82B和定时提取电路84。
光电接收器78，强度检测器80和色散补偿量设定电路82B具有与上述第四个实施例中那些部分类似的功能和结构。采用检测形式1。
带通滤波器79检测通过光传输线73输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量[fe(Hz)分量]。顺便说一下，根据光信号的传输速率或信号波形，适当地设定第一特定频率分量。在图63所示的光传输系统70A中，当以上偏振模色散量和色散量是由偏振模色散量-色散量检测单元81C检测时，所用第一特定频率分量的频率设定到对应于比特速率的频率。
此外，偏振模色散量-色散量检测单元81C有上述第四个实施例中偏振模色散量检测单元81和色散量检测单元81B的功能。
即，色散补偿控制设备71A是用色散量检测单元和色散补偿量设定电路82B制成；根据强度检测器80检测的以上第一特定频率分量强度，通过完成上述预定的第二功能操作，色散量检测单元检测传输光信号的色散量；根据色散量检测单元检测色散量，色散补偿量设定电路82B设定放置在光传输线73上色散补偿器83中的色散控制量，为的是补偿传输光信号的色散。
与此同时，控制色散补偿器83和偏振模色散补偿器74的方法可以在控制模式1。可以在CPU之前和之后插入A/D转换器(未画出)和D/A转换器(未画出)，从而可以采用同步检测等模拟电路的控制方法。若色散补偿量和偏振模色散补偿量只是在系统运行开始时设定到最佳值，则这两个补偿器不必是“可变的”。例如，可以插入“固定的”色散补偿器，诸如，色散补偿光纤，光纤光栅型色散补偿器，等等。作为色散补偿量和偏振模色散补偿量在系统运行期间总是控制到最佳值的切换控制方法，可以采用这样的方法，其中，以上两种控制是独立地和与时间并行地完成的，即，以上的偏振模色散控制步骤和色散控制步骤是独立地执行的。或可以采用这样的方法，其中，这两种控制是按时间顺序执行的，以避免时间上重叠，即，以上的偏振模色散控制步骤和色散控制步骤是按时间顺序执行的。
根据带通滤波器79检测的特定频率分量，定时提取电路84取出接收到信号的定时信号。作为定时提取电路84，可以利用PLL等。根据带通滤波器79检测的特定频率分量，取出接收到信号的定时信号，取出的时钟信号送到光接收机77中的光接收单元76。在光接收机76中的光接收单元76中，这个时钟信号用于鉴别等工作。
即，由于fe(Hz)分量是与接收到波形同步的信号，定时提取电路84可以取出时钟信号，并用于光接收机76中的鉴别。
借助以上结构，按照第四个实施例第一改进型的色散补偿控制设备71A应用于光传输系统70A，光传输系统70A的运行方式几乎类似于光传输系统270，上述第四个实施例色散补偿控制设备271应用于光传输系统270。
如上所述，按照本发明第四个实施例第一改进型的色散补偿控制设备71A，可以得到与上述第四个实施例类似的效益。通过定时提取电路84取出时钟信号，还可以提高光传输系统70A中光接收机77的功能。
(E2)第四个实施例第二改进型的描述图64表示按照本发明第四个实施例第二改进型光传输系统的方框图，它的不同点是，带通滤波器是在一个系统。即，与图60中第三个实施例第四改进型的色散补偿控制设备245不同，光电接收器78的输出只输出到带通滤波器[feBPF]79。
即，图64所示的光传输系统271B包括与色散补偿控制设备247在一起的光发射机72，光接收机77和光传输线(传输光纤)73。色散补偿控制设备247包括光电接收器78，带通滤波器[feBPF]79，强度检测器80，参量设定电路82，色散补偿量设定电路82B以及色散量优化控制单元246a和246b。光电接收器78，带通滤波器79，强度检测器80，参量设定电路82，色散补偿量设定电路82B以及色散量优化控制单元246a和246b有类似于上述那些部分的功能和结构，因此省去对这些部分的描述。色散量优化控制单元246a和246b分别包括带通滤波器272a和272b，相位比较电路273a和273b，低频振荡器274a和274b，以及低频叠加电路275a和275b。带通滤波器272a和272b，相位比较电路273a和273b，低频振荡器274a和274b，以及低频叠加电路275a和275b类似于以上描述的那些部分，因此省去对这些部分的描述。
在这个改进型中，术语“色散(dispersion)”也用于表示“偏振模色散(polarization-mode dispersion)”和“色散(chromaticdispersion)”。
虽然并未画出，光传输系统271B还可以包括偏振模色散量检测单元和色散量检测单元以及开关，偏振模色散量检测单元和色散量检测单元用于确定系统运行以前表示偏振模色散补偿量和色散补偿量的参量信息最佳值，该开关用于切换强度检测器80的输出。
也可以利用同步检测的模拟电路控制方法，在CPU之前和之后插入A/D转换器(未画出)和D/A转换器(未画出)。若色散补偿量和偏振模色散补偿量只是在系统运行开始时设定到最佳值，则这两个补偿器不必是“可变的”。例如，可以插入“固定的”色散补偿器，诸如，色散补偿光纤，光纤光栅型色散补偿器，等等。
虽然这个控制方法采用控制模式2，但是也可以采用控制模式1。作为色散补偿量和偏振模色散补偿量在系统运行期间总是控制到最佳值的切换控制方法，可以采用这样的方法，其中，以上两种控制是与时间并行地完成的，即，以上的偏振模色散控制步骤和色散控制步骤是独立地执行的。或可以采用这样的方法，其中，这两种控制是按时间顺序执行的，以避免时间上重叠，即，以上的偏振模色散控制步骤和色散控制步骤是按时间顺序执行的。
在借助以上结构的光传输系统271B中，从光发射机72发射的传输速率为B(b/s)的光信号通过光传输线73发射到光接收机77。为了补偿发射的光信号中产生的色散和偏振模色散，光分束单元75取出通过光传输线73发射的一部分光信号，取出的光信号(监测光)送到色散补偿控制设备247。光分束单元75取出的光信号被光电接收器78作O/E转变，输入到带通滤波器79。在带通滤波器79中，检测基带频谱的第一特定频率分量[fe(Hz)分量](特定频率分量检测步骤)。在此之后，强度检测器80检测带通滤波器79检测的第一特定频率分量强度(强度检测步骤)。
此后，在色散量优化控制单元246a中，控制参量设定电路82中的参量设定，使包含在来自强度检测器80的第一特定频率分量强度中的低频信号分量变成零，从而优化以上传输光信号的偏振模色散补偿量。参量设定控制信号经色散量优化控制单元246a的低频叠加电路275a输出到放置在光接收机77中的偏振模色散补偿器74。当偏振模色散补偿器74接收到参量设定信号时，根据该控制信号设定其中的参量信息，从而补偿通过光传输线73发射的光信号中产生的偏振模色散。参量设定电路82检测相位比较电路273a相位比较结果得到的信号代码，以确定延迟量Δτ是朝负方向或正方向移动，所以，产生并输出参量设定控制信号，用于朝这个方向改变延迟量Δτ，以消除B/2(Hz)分量中f0分量强度调制分量。低频叠加电路275a把来自低频振荡器274a的低频信号(f0[Hz]信号)叠加到来自参量设定电路82的参量设定控制信号上，并输出。
类似地，色散量优化控制单元246b控制色散补偿量设定电路82B中的色散补偿量，使包含在来自强度检测器80的第一特定频率分量强度中的低频信号分量变成零，从而优化以上传输光信号的色散补偿量。
按照本发明第四个实施例第二改进型的色散补偿控制设备247，根据检测的第一特定频率分量强度，通过完成预定的第一功能操作，可以检测传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量强度和检测传输光信号的偏振模色散量，从而容易地检测传输光信号中产生的偏振模色散。
如上所述，可以在系统运行期间把延迟量Δτ保持在最佳值上，以抵消光传输线73随时间的变化。通过检测偏振模色散量和色散量，根据检测的偏振模色散量和色散量设定传输光信号中产生的参量信息，以补偿偏振模色散和色散，也可以避免光信号传输波形的变坏。这些对高速光信号的长距离传输作出有益的贡献。利用色散量优化控制单元246a和246b，可以优化偏振模色散和色散的补偿量，在补偿偏振模色散和色散时自动完成反馈控制。
(E)其他在按照第三个实施例，第三个实施例诸改进型，第四个实施例和第四个实施例诸改进型的控制设备中，偏振模色散和色散都受相同的控制模式2或控制模式1的控制。然而，偏振模色散控制可以在控制模式1下完成，而色散控制可以在控制模式2下完成。与此相反，偏振模色散控制可以在控制模式2下完成，而色散控制可以在控制模式1下完成。在补偿优化控制时的控制方法可以在控制模式1下完成。此外，在第三个实施例及其诸改进型和第四个实施例及其诸改进型中，色散补偿器83的位置和偏振模色散补偿器74的位置可以交换。
而且，在第二个实施例的偏振模色散控制中，控制γ和ΔτC与控制α，β和ΔτC可以在两种混合的控制模式的下完成。为了找到预定的控制值，可以把控制模式1和控制模式2进行组合。首先，在控制模式1下粗略地得到预定控制值附近的一个值，在此之后，在控制模式2下可以寻找其附近的最终值。这在以下的(1)和(2)中给以说明。
(1)控制γ和ΔτC在第一个实施例中，可以只在接收侧控制光强分束比γ。能够完成这种控制的结构在图19，21，和27至30中表示。在这些结构中，在控制模式1下得到γ和ΔτC的控制值。然而，也可以在控制模式2下得到γ控制值和在控制模式2下得到ΔτC控制值，或在控制模式2下得到γ控制值和在控制模式1下得到ΔτC控制值，或γ和ΔτC的控制值都在控制模式2下得到。而且，还可以有这样的控制模式，在控制模式1下粗略地得到预定控制值附近的一个值，然后在控制模式2下寻找其附近的最终值。
(2)控制α，β和ΔτC类似地，在第二个实施例的控制中，α，β和ΔτC的控制值是在控制模式2下得到的。然而，也可以仍在控制模式2下得到α和β，而在在控制模式1下得到ΔτC。也可以采用这样的控制模式，在控制模式1下粗略地得到预定控制值附近的一个值，此后，在控制模式2下寻找其附近的最终值。
作为每个实施例及其改进型中的检测频率值，fe＝B(Hz)用于RZ信号和OTDM信号，而fe＝B/2(Hz)用于NRZ信号。作为这些频率值，也可以设定另外的频率，只要随时稳定地得到传输光信号中基带频谱的分量作为带通滤波器提取的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量。
此外，若特定频率设定在对应于1/2比特速率的频率，则上述每个实施例和改进型中的传输光信号可以适用于包括NRZ信号，RZ光信号，光学时分多路复用信号在内的任何调制系统。
作为第一个实施例中描述的延迟量补偿器，可以采用图65所示的延迟量补偿器4A′，它不同于图5中所示的那个。延迟量补偿器4A′是一个延迟量可变的延迟量补偿器。如图65所示，延迟量补偿器4A′包括偏振控制器4A-2，偏振光分束器(PBS偏振光分束器)4A-5和4A-6，和可变光学延迟器4A-7。
偏振控制器4A-2如此控制，使两个传输路径的偏振模主轴分量是TE和TM偏振波，它包括1/4波片(λ/4片)4A-21，1/2波片(λ/2片)4A-22，和激励器4A-23和4A-24。偏振光分束器4A-5把经偏振控制器4A-2输入的光信号一分为二。可变光学延迟器4A-7把可变的延迟差给偏振光分束器4A-5分出的一个光分量。偏振光分束器4A-6多路复用来自偏振光分束器4A-5的一个光分量和来自偏振光分束器4A-7的一个光分量。
组成偏振控制器4A-2的激励器4A-23和4A-24，以及可变光学延迟器4A-7接收来自参量设定电路15的参量设定控制信号。对延迟量补偿器4A′完成的最佳控制是对于偏振控制器4A-2中的偏振方向和可变光学延迟器4A-7给出的延迟差。
在上述每个实施例中，偏振模色散补偿器或色散补偿器是放置在光发射机或光接收机中。然而，本发明不受以上例子的限制，它们可以放置在转发传输光信号的转发器中。在此情况下，参量设定电路或色散补偿量设定电路输出每个控制信号到放置在以上转发设备中的偏振模色散补偿器或色散补偿器。
工业应用性已经给出了充分的描述，本发明的偏振模色散量检测方法有这样的优点，检测传输光信号中基带频谱的特定频率分量强度，根据检测的特定频率分量强度，通过完成预定的功能操作或最大值控制，检测传输光信号的偏振模色散量，从而容易地检测该传输光信号中产生的偏振模色散。
按照本发明，检测偏振模色散量，根据检测的偏振模色散量，补偿传输光信号中产生的偏振模色散，从而避免光信号传输波形的变坏。这对于实现高速光信号的长距离传输有贡献。
按照本发明，检测偏振模色散量，根据检测的偏振模色散量，补偿传输光信号中产生的偏振模色散；还检测色散量，根据检测的色散量，补偿传输光信号中产生的色散，从而避免因偏振模色散和色散造成光信号传输波形的变坏。这对于实现高速光信号的长距离传输有贡献。
权利要求
1.一种偏振模色散量检测方法，包括的步骤有特定频率分量检测步骤，检测通过传输光纤输入到传输光信号中基带频谱的特定频率分量；强度检测步骤，检测所述特定频率分量检测步骤中检测的所述特定频率分量强度；和色散量检测步骤，根据所述强度检测步骤中检测的所述特定频率分量强度的信息，通过完成预定的功能操作，检测所述传输光信号的偏振模色散量。
2.按照权利要求1的偏振模色散量检测方法，其中所述预定的功能操作是在所述色散量检测步骤中完成的，利用这样一种功能，此功能是代表形成任意传输光信号的光波形中基带频谱的频率分量强度的功能；且其中所述频率信息和表示偏振模色散量的参量是变量。
3.按照权利要求1的偏振模色散量检测方法，其中所述特定频率设定在这样一个频率上，可以按时稳定地得到所述传输光信号中基带频谱的该频率分量，在所述特定频率分量检测步骤中检测该频率的分量。
4.按照权利要求3的偏振模色散量检测方法，其中若所述传输光信号是RZ光信号或光学时分多路复用信号，则所述特定频率设定在对应于比特速率的频率上，在所述特定频率分量检测步骤中检测该频率的分量。
5.按照权利要求3的偏振模色散量检测方法，其中若所述传输光信号是在任何的光调制系统中，则所述特定频率设定在对应于1/2比特速率的频率上，在所述特定频率分量检测步骤中检测该频率分量。
6.一种色散补偿控制设备，包括第一特定频率分量检测单元(2a；12)，用于检测通过作为传输线(6a；3)的传输光纤输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量；第一强度检测单元(3a；13)，用于检测所述第一特定频率分量检测单元(2a；12)检测的所述第一特定频率分量强度的信息；和偏振模色散控制单元(220a；90)，用于控制所述传输线(6a；3)的偏振模色散量，使所述第一强度检测单元(3a；13)检测的所述第一特定频率分量强度变成最大。
7.按照权利要求6的色散补偿控制设备，其中当所述传输光信号是RZ光信号或光学时分多路复用信号时，所述第一特定频率分量检测单元(2a；12)检测对应于所述第一特定频率分量比特速率的频率。
8.按照权利要求6的色散补偿控制设备，其中当所述传输光信号是在任何的光调制系统中时，所述第一特定频率检测单元(2a；12)检测对应于所述第一特定频率分量1/2比特速率的频率。
9.一种色散补偿控制设备，包括第一特定频率分量检测单元(2a；79A)，用于检测通过作为传输线(6a；73)的传输光纤输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量；第一强度检测单元(3a；80A)，用于检测所述第一特定频率分量检测单元(2a；79A)检测的所述第一特定频率分量强度的信息；偏振模色散控制单元(220a；91)，用于控制所述传输线(6a；73)的偏振模色散量，使所述第一强度检测单元(3a；80A)检测的所述第一特定频率分量强度变成最大。第二特定频率分量检测单元(222a；79B)，用于检测所述传输光信号中基带频谱的第二特定频率分量；第二强度检测单元(223a；80B)，用于检测所述第二特定频率分量检测单元(222a；79B)检测的所述第二特定频率分量强度的信息；和色散控制单元(224a；240)，用于控制所述传输线(6a；73)的色散量，使所述第二特定频率强度检测单元(223a；80B)检测的所述第二特定频率分量强度变成最大或最小。
10.按照权利要求9的色散补偿控制设备，其中当所述传输光信号是NRZ光信号时，所述第一特定频率分量检测单元(2a；79A)检测对应于所述第一特定频率分量1/2比特速率的频率；和所述第二特定频率分量检测单元(222a；79B)检测对应于所述第二特定频率分量比特速率的频率。
11.一种色散补偿控制设备，包括第一特定频率分量检测单元(2a；79)，用于检测通过作为传输线(6a；73)的传输光纤输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量；第一强度检测单元(80)，用于检测所述第一特定频率分量检测单元(2a；79A)检测的所述第一特定频率分量强度的信息；偏振模色散控制单元(220a；241b)，用于控制所述传输线(6a；73)的偏振模色散量，使所述第一强度检测单元(3a；80A)检测的所述第一特定频率分量强度变成最大；和色散控制单元(224a；241a)，用于控制所述传输线(6a；73)的色散量，使所述第一强度检测单元检测的所述第一特定频率分量强度变成最大或最小。
12.按照权利要求11的色散补偿控制设备，其中当所述传输光信号是RZ光信号或光学时分多路复用信号时，所述第一特定频率分量检测单元(2a；79)检测对应于所述第一特定频率分量比特速率或1/2比特速率的频率；和若所述传输光信号是NRZ光信号，则所述第一特定频率分量检测单元(2a；79)检测对应于所述第一特定频率分量1/2比特速率的频率。
13.按照权利要求6，9或11中任一条的色散补偿控制设备，其中所述偏振模色散控制单元[(220a；90)，(220a；91)，(220a；241b)]设定放置在所述传输线[(6a；3)，(6a；73)，(6a；73)]上偏振模色散补偿器[(7a；4)，(7a；4)，(7a；4)]中的偏振模色散控制量，使所述第一强度检测单元[(3a；13)，(3a；80A)，(3a；80)]检测的所述第一特定频率分量强度变成最大。
14.按照权利要求13的色散补偿控制设备，其中所述偏振模色散控制单元[(220a；90)，(220a；91)，(220a；241b)]包括偏振模色散量检测单元(14，81，81C)，根据所述第一强度检测单元[(3a；13)，(3a；80A)，(3a；80)]检测的所述第一特定频率分量强度，利用第一功能，检测所述传输光信号的偏振模色散量，第一功能是代表形成任何传输光信号的光波形中基带频谱的频率分量强度的功能，且其中所述频率信息和表示偏振模色散量的参量是变量；和参量设定单元(15，82，82)，根据所述偏振模色散量检测单元(14，81，81C)检测的所述偏振模色散量，输出参量设定控制信号到所述偏振模色散补偿器[(7a；4)，(7a；4)，(7a；4)]，该参量设定控制信号有补偿所述传输光信号的偏振模色散的控制量参量信息。
15.按照权利要求13的色散补偿控制设备，还包括第三特定频率分量检测单元(12b)，用于检测所述传输光信号中基带频谱的第三特定频率分量；和第三强度检测单元(13b)，用于检测所述第三特定频率分量检测单元(12b)检测的所述第三特定频率分量强度的信息；所述偏振模色散控制单元(220a；1M)包括偏振模色散量检测单元(14)，根据所述第一强度检测单元(3a；13a)和第三强度检测单元(13b)分别检测的所述第一特定频率分量强度和所述第三特定频率分量强度，利用第一功能，检测所述传输光信号的偏振模色散量，第一功能是代表形成任何传输光信号的光波形中基带频谱的频率分量强度的功能，且其中所述频率信息和表示偏振模色散量的参量是变量；和参量设定单元(15)，根据所述偏振模色散量检测单元(14)检测的所述偏振模色散量，输出参量设定控制信号到所述偏振模色散补偿器(7a；4)，该参量设定控制信号有补偿所述传输光信号的偏振模色散的控制量参量信息。
16.按照权利要求14或15的色散补偿控制设备，其中所述参量信息至少是两个偏振模之间的延迟量(Δτ)或分成所述两个偏振模的光强分束比(γ)。
17.按照权利要求14或15的色散补偿控制设备，其中所述参量设定单元(15)输出设定所述参量信息的参量设定控制信号到放置在接收端设备(7)中的所述偏振模色散补偿器(7a；4)，接收端设备(7)是所述传输光信号的接收端。
18.按照权利要求14或15的色散补偿控制设备，其中所述参量设定单元(15)输出设定所述参量信息的参量设定控制信号到放置在发射所述传输光信号的发射端设备(10A)中的偏振模色散补偿器或放大和转发所述传输光信号的转发设备(214)。
19.按照权利要求14或15的色散补偿控制设备，其中所述参量设定单元(15)输出第一参量设定控制信号到放置在传输线(6a；3)上任意位置处的第一偏振模色散补偿器(7a；4)，第一参量设定控制信号用于设定分成两个偏振模的光强分束比(γ)；并输出第二参量设定控制信号到第二偏振模色散补偿器(7a；4A)，第二参量设定控制信号用于设定所述两个偏振模之间的延迟量(Δτ)，第二偏振模色散补偿器(7a；4A)安排在所述第一偏振模色散补偿器(7a；4B′)的后级。
20.按照权利要求14或15的色散补偿控制设备，还包括补偿量优化控制单元(31)，把事先设定的预定低频信号叠加到从所述参量设定单元(37)输出的参量设定控制信号上，并控制所述参量设定单元(37)中的参量设定，使包含在来自所述第一强度检测单元(3a；30)的所述第一特定频率分量强度中的所述低频信号分量变成零，以优化所述传输光信号的偏振模色散补偿量。
21.按照权利要求20的色散补偿控制设备，其中所述补偿量优化控制单元(31A)把两个低频信号叠加到所述参量设定控制信号上，这两个低频信号有所述预定低频信号的互不相同的低频分量；控制所述参量设定单元(37)中分成两个偏振模的光强分束比(γ)的设定，使包含在来自所述第一强度检测单元(3a；30)的所述第一特定频率分量强度中所述两个低频信号分量中的任一个变成零；和控制所述参量设定单元(37)中所述两个偏振模之间延迟量(Δτ)的设定，使包含在来自所述第一强度检测单元(3a；30)的所述第一特定频率分量强度中所述两个低频信号分量中的另一个变成零。
22.按照权利要求21的色散补偿控制设备，其中所述补偿量优化控制单元(31B)按时切换分成所述两个偏振模的光强分束比(γ)的设定控制和两个偏振模之间延迟量(Δτ)的设定控制，并完成所述设定控制。
23.按照权利要求14或15的色散补偿控制设备，还包括扫描控制单元(56)，当系统起动时或该系统重新起动时，用于大范围扫描和控制由所述偏振模色散补偿器(54)给出的表示所述偏振模色散量的参量。
24.按照权利要求6，9和11中任一条的色散补偿控制设备，其中所述偏振模色散控制单元(220a；225)至少反馈控制放置在所述传输线路径(6a；73)上的偏振控制器(7a；4B)或偏振模间延迟单元(7a；227)，使所述第一强度检测单元(13)检测的所述第一特定频率分量强度变成最大。
25.按照权利要求24的色散补偿控制设备，其中所述偏振模间延迟单元(7a；227)制成这样一个装置，用偏振光分束器(227a)分束偏振模分量，可变光学延迟路径(227c)给出所述偏振模分量之间的延迟差和多路复用所述偏振模分量。
26.按照权利要求24的色散补偿控制设备，其中所述偏振模间延迟单元(7a；230)制成这样一个装置，在此装置中，有不同偏振色散值的多条保偏光纤平行安排，和根据所述传输线(6a；73)的偏振模色散量，由光开关[230a(或230b)]切换发送光信号的所述保偏光纤。
27.按照权利要求24的色散补偿控制设备，其中所述偏振模色散控制单元(220a；225)完成第一控制模式的控制，在其中，所述偏振控制器(7a；4B)中的1/4波片(7a；4B-11)的方位角，1/2波片(7a；4B-12)的方位角，和所述偏振模间延迟单元(7a；227)的偏振模之间延迟量中任一个量是变化的，在所述方位角和所述偏振模之间延迟量中余下的控制参量是固定的同时，使所述第一特定频率分量的强度变成最大；在所述第一控制模式以后，完成第二控制模式的控制，在其中，所述余下的控制参量中一个是变化的，在首先已变化的控制参量和余下的控制参量中的另一个是固定的同时，使所述第一特定频率分量的强度变成最大；最后完成第三控制模式的控制，在其中，所述余下的控制参量的另一个是变化的，在首先已变化的控制参量和一个所述余下的控制参量是固定的同时，使所述第一特定频率分量的强度变成最大。
28.按照权利要求24的色散补偿控制设备，其中所述偏振模色散控制单元(220a；225)完成第四控制模式的控制，在其中，所述偏振控制器(7a；4B)中的1/4波片(7a；4B-11)的方位角，1/2波片(7a；4B-12)的方位角，和所述偏振模间延迟单元(7a；227)的偏振模之间延迟量中任一个量是变化的，在所述方位角和所述偏振模之间延迟量中余下的控制参量是固定的同时，使所述第一特定频率分量的强度增大；在所述第四控制模式以后，完成第五控制模式的控制，在其中，余下的参量中一个是变化的，在首先已变化的控制参量和余下的控制参量中的另一个是固定的同时，使所述第一特定频率分量的强度增大；最后完成第六控制模式的控制，在其中，所述余下的控制参量中另一个是变化的，在首先已变化的控制参量和一个所述余下的控制参量是固定的同时，使所述第一特定频率分量的强度增大；此后，反复地执行所述第四控制模式，所述第五控制模式，和所述第六控制模式，直至所述第一特定频率分量的强度变成最大。
29.按照权利要求24的色散补偿控制设备，还包括补偿量优化控制单元(241)，把事先设定的预定低频信号叠加到从所述偏振模色散控制单元(220a；225a)输出到所述偏振控制器(7a)和所述偏振模间延迟单元(7a；227)的控制信号上，并控制所述偏振控制器(7a；4B)和所述偏振模间延迟单元(7a；227)，使包含在来自所述第一强度检测单元(3a；13)的所述第一特定频率分量强度中的所述低频信号分量变成零，以优化所述传输光信号的偏振模色散补偿量。
30.按照权利要求29的色散补偿控制设备，其中所述补偿量优化控制单元(241)用不同的频率低频调制所述偏振控制器(7a；4B)中的1/4波片(7a；4B-11)的方位角，1/2波片(7a；4B-12)的方位角，和所述偏振模间延迟单元(7a；227)的偏振模之间延迟量；检测所述传输光信号中基带频谱的所述第一频率分量强度；和优化所述偏振控制器(7a；4B)中的1/4波片(7a；4B-11)的方位角，1/2波片(7a；4B-12)的方位角，和所述偏振模间延迟单元(7a；227)的偏振模之间延迟量，使包含在其中低频分量的强度调制分量变成零。
31.按照权利要求24的色散补偿控制设备，其中所述偏振模色散控制单元(220a；225b)在系统运行期间只控制所述偏振控制器(7a；4B)，和在系统运行开始时或在决定所述传输线(6a；73)中偏振模色散条件的元件被切换时，控制所述偏振模间延迟单元(7a；227)。
32.按照权利要求24的色散补偿控制设备，其中所述偏振模色散控制单元(220a；225c)包括最大允许偏振模色散量设定装置(212)，用于设定最大允许偏振模色散量；在至少反馈控制放置在所述传输线(7a；73)上的所述偏振控制器(7a；4B)或所述偏振模间延迟单元(7a；230)时，在系统运行期间设定所述偏振模间延迟单元(7a；230)的延迟量到较低极限值以上和较高极限值以下，该较低极限值是从一个时隙减去所述最大允许偏振模色散量得到的值，该较高极限值的大小是所述最大允许偏振模色散量的两倍，使对应于所述第一强度检测单元(3a；13)检测的所述第一特定频率分量1/2比特速率的频率分量强度变成最大。
33.按照权利要求32的色散补偿控制设备，其中所述偏振模色散控制单元(220a；225c)在系统运行时设定所述偏振模间延迟单元(7a；227)的延迟量到所述较低极限值。
34.按照权利要求32的色散补偿控制设备，其中所述偏振模色散控制单元(220a；225c)在系统运行时设定所述偏振模间延迟单元(7a；230)的延迟量到所述较高极限值。
35.按照权利要求24的色散补偿控制设备，其中所述偏振模间延迟单元(7a；230)是用保偏光纤制成的。
36.按照权利要求24的色散补偿控制设备，其中所述偏振模间延迟单元(7a；230)是用延迟量为固定状态下的偏振模间可变延迟单元制成的。
37.按照权利要求6，9和11中任一条的色散补偿控制设备，还包括定时提取单元(84，84，84)，根据所述第一特定频率分量检测单元[(2a；12)，(2a；79)，(2a；79A)]检测的所述第一特定频率分量，提取接收的信号定时。
38.按照权利要求9的色散补偿控制设备，其中所述色散控制单元(224a；240)设定放置在所述传输线(6a；73)上色散补偿器(206a；83)中的色散控制量，使所述第二强度检测单元(223a；80B)检测的所述第二特定频率分量强度变成最大或最小。
39.按照权利要求38的色散补偿控制设备，其中所述色散控制单元(224a；240)包括色散量检测单元(81B)，根据所述第二强度检测单元(223a；80B)检测的所述第二特定频率分量强度，通过完成预定第二功能的操作，检测所述传输光信号的色散量；和色散控制量设定单元(82B)，根据所述色散量检测单元(81B)检测的所述色散量，设定所述色散补偿器(206a；83)中的色散控制量，以补偿所述传输光信号的色散。
40.按照权利要求9的色散补偿控制设备，其中所述色散控制单元(224a；240)反馈控制放置在所述传输线(6a；73)上的色散补偿器(206a；83)，使所述第二强度检测单元(223a；80B)检测的所述第二特定频率分量强度变成最大或最小。
41.按照权利要求11的色散补偿控制设备，其中所述色散控制单元(224a；241a)设定放置在所述传输线(6a；73)上色散补偿器(206a；83)中的色散控制量，使所述第一强度检测单元(3a；80)检测的所述第一特定频率分量强度变成最大或最小。
42.按照权利要求41的色散补偿控制设备，其中所述色散控制单元(224a；241a)包括色散量检测单元(81c)，根据所述第一强度检测单元(3a；80)检测的所述第一特定频率分量强度，通过完成预定第二功能的操作，检测所述传输光信号的色散量；和色散控制量设定单元(82B)，根据所述色散量检测单元(81c)检测的所述色散量，设定所述色散补偿器(206a；83)中的色散控制量，以补偿所述传输光信号的色散。
43.按照权利要求11的色散补偿控制设备，其中所述色散控制单元(224a；241a)反馈控制放置在所述传输线(6a；73)上的色散补偿器(206a；83)，使所述第一强度检测单元(3a；80)检测的所述第一特定频率分量强度变成最大或最小。
44.按照权利要求6，9和11中任一条的色散补偿控制设备，其中所述第一强度检测单元(3a；80)能够输出检测的所述第一特定频率分量强度的信息作为监测信号。
45.按照权利要求9的色散补偿控制设备，其中述第二强度检测单元(223a；80B)能够输出检测的所述第二特定频率分量强度的信息作为监测信号。
46.一种色散补偿控制方法，包括的步骤有第一特定频率分量检测步骤，检测通过作为传输线的传输光纤输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量；第一强度检测步骤，检测所述第一特定频率分量检测步骤中检测的所述第一特定频率分量强度的信息；和偏振模色散控制步骤，控制所述传输线的偏振模色散量，使所述第一强度检测步骤中检测的所述第一特定频率分量强度变成最大。
47.一种色散补偿控制方法，包括的步骤有第一特定频率分量检测步骤，检测通过作为传输线的传输光纤输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量；第一强度检测步骤，检测所述第一特定频率分量检测步骤中检测的所述第一特定频率分量强度的信息；偏振模色散控制步骤，控制所述传输线的偏振模色散量，使所述第一强度检测步骤中检测的所述第一特定频率分量强度变成最大；第二特定频率分量检测步骤，检测所述传输光信号中基带频谱的第二特定频率分量；第二强度检测步骤，检测所述第二特定频率分量检测步骤中检测的所述第二特定频率分量强度的信息；和色散控制步骤，控制所述传输线的色散量，使所述第二强度检测步骤中检测的所述第二特定频率分量强度变成最大或最小。
48.一种色散补偿控制方法，包括的步骤有第一特定频率分量检测步骤，检测通过作为传输线的传输光纤输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量；第一强度检测步骤，检测所述第一特定频率分量检测步骤中检测的所述第一特定频率分量强度的信息；偏振模色散控制步骤，控制所述传输线的偏振模色散量，使所述第一强度检测步骤中检测的所述第一特定频率分量强度变成最大；和色散控制步骤，控制所述传输线的色散量，使所述第二强度检测步骤中检测的所述第二特定频率分量强度变成最大或最小。
49.按照权利要求47或48的色散补偿控制方法，其中所述偏振模色散控制步骤和所述色散控制步骤是独立地执行的。
50.按照权利要求47或48的色散补偿控制方法，其中所述偏振模色散控制步骤和所述色散控制步骤是按时间顺序执行的。
全文摘要
一种用于甚高速光通信系统中的色散补偿控制设备,该通信系统采用光学时分多路复用系统,包括:第一特定频率分量检测单元(2a),用于检测通过作为传输线(6a)的传输光纤输入到接收侧的传输光信号中基带频谱的第一特定频率分量;第一强度检测单元(3a),用于检测第一特定频率分量检测单元(2a)检测的第一特定频率分量强度的信息;和偏振模色散控制单元(220a),用于控制传输线(6a)的偏振模色散量,使第一强度检测单元(3a)检测的第一特定频率分量强度变成最大,从而容易地检测和补偿高速光信号中产生的偏振模色散。
文档编号H04B10/18GK1249813SQ98802998
公开日2000年4月5日 申请日期1998年11月27日 优先权日1997年11月28日
发明者大井宽己, 石川丈二, 秋山佑一 申请人:富士通株式会社