(57)【要約】ＰＭＤエミュレーション、測定及び補償装置は、固定差動群遅延（ＤＧＤ）を有するファイバ片と、可変差動群遅延（Ｔ−ＤＧＤ）を有する他の短いファイバ片（又は複屈折クリスタル）とを具えたエミュレーション装置に基づいている。２個のファイバ片がこれら各複屈折軸の間に、ゼロでない角度、好適には４５度で結合している。ファイバ・スクイーザ／ストレッチャを用いて、ファイバの短い片用の可変ＤＧＤを設ける。ＤＧＤ及びＴ−ＤＧＤファイバの種々の直列結合を追加して、制御及び制度を改善するが、捻れ角度は、好適には変更される。かかるエミュレーション装置を測定装置に組み込んで、光学信号のＰＭＤ関連歪を測定する。さらに、ＰＭＤ補償器に測定装置を用いてもよく、ＰＭＤ関連歪光学信号内の測定済みＰＭＤが最小になるまで、光学信号経路に直列のエミュレーション装置を制御する。
2004511789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学伝送システムの偏光モード分散（ＰＭＤ）をエミュレーションするエミュレーション装置であって、
光学信号を受信する受信要素入力端と、上記光学信号の偏光変換出力を提供する変換要素出力端とを有する制御可能な複屈折偏光変換要素と、
ＤＧＤ入力端での複屈折軸に関してゼロ度でない捻れ角度だけ上記変換要素出力端での複屈折軸が捻れるように上記変換要素出力端に結合されたＤＧＤ入力端と、ＰＭＤ変調光学信号を供給するＤＧＤ出力端とを有する複屈折差動群遅延（ＤＧＤ）要素とを具え、
該ＤＧＤ要素が、上記ＤＧＤ要素の２つの相互直交偏光伝搬モードの間で差動群遅延時間を与えることを特徴とするエミュレーション装置。
【請求項２】
上記偏光変換要素は、上記偏光変換を行うために可変差動群時間が調整可能な複屈折可変ＤＧＤ要素を具えたことを特徴とする請求項１のエミュレーション装置。
【請求項３】
上記差動群遅延時間により上記可変差動群時間を除算した商は、０．５未満であることを特徴とする請求項２のエミュレーション装置。
【請求項４】
上記差動群遅延時間により上記可変差動群時間を除算した商は、０．１未満であることを特徴とする請求項２のエミュレーション装置。
【請求項５】
上記偏光変換要素は、上記変換要素入力端及び上記変換要素出力端の間の信号路内で直列に配置された複数の複屈折可変ＤＧＤ要素を具えることを特徴とする請求項１又は２のエミュレーション装置。
【請求項６】
上記可変ＤＧＤ要素の各複屈折軸がゼロ度でない捻れ角度で互いに捻れるように、上記複数の可変ＤＧＤ要素の一連の可変ＤＧＤ要素が配置されることを特徴とする請求項５のエミュレーション装置。
【請求項７】
上記捻れ角度は、３０度から６０度の範囲内の角度であることを特徴とする請求項１のエミュレーション装置。
【請求項８】
上記捻れ角度は、約４５度の角度であることを特徴とする請求項１のエミュレーション装置。
【請求項９】
上記捻れ角度は、３０度から６０度の範囲内の角度であることを特徴とする請求項６のエミュレーション装置。
【請求項１０】
上記捻れ角度は、約４５度の角度であることを特徴とする請求項６のエミュレーション装置。
【請求項１１】
上記ＤＧＤ要素は、偏光保持光学ファイバ及び複屈折クリスタルから成るグループから選択された要素を具え、上記偏光変換要素は、偏光保持光学ファイバ、複屈折クリスタル及び短いシングル・モード光学ファイバから成るグループから選択された要素を具えることを特徴とする請求項１のエミュレーション装置。
【請求項１２】
上記偏光変換要素は、機械的効果により上記可変差動群時間を変調する機械的調整要素を具えたことを特徴とする請求項１１のエミュレーション装置。
【請求項１３】
上記機械的調整要素は、ファイバ・スクイーザ及びファイバ・ストレッチャから成るグループから選択された要素を具えたことを特徴とする請求項１２のエミュレーション装置。
【請求項１４】
上記機械的調整要素は、
ベアリング・ハウジング内の圧電要素と、
該圧電要素及び圧力プレートの間の光学ファイバと、
上記圧電要素及び上記光学ファイバの間と、上記圧力プレート及び上記光学ファイバの間とに生じるトランスバーサル振動を減衰させる手段と
を具えたことを特徴とする請求項１２のエミュレーション装置。
【請求項１５】
上記減衰手段は、弾性振動減衰器を具えたことを特徴とする請求項１４のエミュレーション装置。
【請求項１６】
上記機械的調整要素は、
ベアリング・ハウジング内の圧電要素と、
上記ベアリング・ハウジングで熱的な補償を行う補償要素とを具え、
上記圧電要素を上記熱的な補償を行う補償要素と相関的に配置して、上記圧電要素及び上記補償要素の配置での結果的な熱膨張係数が、上記ベアリング・ハウジングの熱膨張係数と等しいことを特徴とする請求項１２のエミュレーション装置。
【請求項１７】
上記機械的調整要素は、
圧搾器と、
該圧搾機が滑ったときに上記ファイバの捻れを避けるように、圧搾すべき光学ファイバ及び上記圧搾機の間に配置した金属泊と
を具えたことを特徴とする請求項１２のエミュレーション装置。
【請求項１８】
上記変換要素出力端での上記偏光変換要素の偏光保持光学ファイバを、上記ＤＧＤ入力端での上記ＤＧＤ要素の上記偏光保持光学ファイバと接続して、上記ＤＧＤ入力端での複数の複屈折軸に対する上記変換要素出力端での複数の複屈折軸の間の捻れ角度がゼロ度に等しくないことを特徴とする請求項１１のエミュレーション装置。
【請求項１９】
ＤＧＤ出力端が上記変換要素入力端に結合した第２複屈折ＤＧＤ要素を更に具えることを特徴とする請求項１のエミュレーション装置。
【請求項２０】
上記第１偏光変換要素の変換要素出力端と上記ＤＧＤ入力端との間に結合された変換要素入力端を有する第２偏光変換要素を更に具えたことを特徴とする請求項１のエミュレーション装置。
【請求項２１】
直列に配置された複数の偏光変換要素及びＤＧＤ要素を更に具え、上記第１偏光変換要素が交互の順序でカスケード状態で、互いに捻れた方向であり、上記偏光変換要素の各々が可変ＤＧＤ要素を有することを特徴とする請求項１のエミュレーション装置。
【請求項２２】
上記光学信号を受信するための上記変換要素入力端を有する上記偏光変換要素は、互いに捩れた４個までの可変ＤＧＤ要素を具え、上記偏光保持変換要素の各々は、互いに捩れた２個までの可変ＤＧＤ要素を具えたことを特徴とする請求項１５のエミュレーション装置。
【請求項２３】
光学伝送システムにおける偏光モード分散（ＰＭＤ）に関連した歪を補償する補償装置であって、
ＰＭＤで歪んだ光学信号を受信するエミュレーション入力端を有すると共に、光学出力信号を提供するエミュレーション出力端を有し、上記エミュレーション入力端及び出力端の間で互いに捻れた関係で直列に偏光変換要素及びＤＧＤ要素を有するエミュレーション装置と、
上記光学出力信号の上記ＰＭＤ関連歪を測定すると共に、測定出力信号を発生する測定装置と、
上記ＰＭＤ関連歪を最小にするように、上記測定出力信号に応答して上記エミュレーション装置を制御する制御装置と
を具えた補償装置。
【請求項２４】
光学信号の偏光モード分散（ＰＭＤ）関連歪を測定する測定装置であって、
上記光学信号からの測定入力を受信する入力端を有し、出力端での出力信号の偏光を変換する偏光変換要素と、
上記偏光変換要素の出力端に結合された入力端を有すると共に、出力端を有する偏光子と、
該偏光子の出力端に結合し、上記光学信号の強度を検出する手段と、
上記偏光変換要素及び上記検出手段に結合され、上記強度を最大強度にするように上記偏光変換要素を制御し、上記光学信号のＰＭＤ歪の測定結果として上記最大強度に対応する測定出力信号を発生する制御及び出力装置と
を具えた測定装置。
【請求項２５】
上記測定出力信号が正規化最大強度に対応するように、上記偏光変換要素の入力端での上記出力信号の総合強度を検出する手段を更に具えたことを特徴とする請求項２４の測定装置。
【請求項２６】
上記偏光変換要素は、可変ＤＧＤ要素を具え、調整可能な差動群遅延が偏光を変換することを特徴とする請求項２４又は２５の測定装置。
【請求項２７】
上記偏光変換要素は、直列に配置された２個の可変ＤＧＤ要素を具え、上記可変ＤＧＤ要素の夫々の複屈折軸が、ゼロでない捻れ角度だけ互いに捻れていることを特徴とする請求項２６の測定装置。
【請求項２８】
各可変ＤＧＤ要素は、
偏光保持光学ファイバと、
上記差動群時間を変化させるように上記光学ファイバを機械的影響を与える機械的調整要と
を具えたことを特徴とする請求項２７の測定装置。
【請求項２９】
光学伝送システムにて偏光モード分散（ＰＭＤ）に関連した歪を補償する補償装置であって、
ＰＭＤにより歪んだ光学信号を入力するエミュレーション入力端と、光学出力信号を出力するエミュレーション出力端とを有するエミュレーション装置と、
上記光学信号の上記ＰＭＤに関連した歪を測定し、対応する測定出力信号を出力する請求項１９〜２２による測定装置と、
上記測定出力信号を観察し、後半が最小になるように上記エミュレーション装置を制御し、上記ＰＭＤに関連した歪を好ましくは完全に補償する補償手段と
を具えた補償装置。
【請求項３０】
光学伝送システムにて偏光モード分散（ＰＭＤ）に関連した歪を補償する補償装置であって、
ＰＭＤにより歪んだ光学信号を入力するエミュレーション入力端と、光学出力信号を出力するエミュレーション出力端とを有し、複数の制御可能な偏光変換要素及び複数のＤＧＤ要素を示すエミュレーション装置と、
上記光学信号のＰＭＤに関連した歪を測定し、測定出力信号を出力する測定装置と、
上記測定出力信号を観察し、後半が最小になるように上記エミュレーション装置を制御し、上記ＰＭＤに関連した歪を好ましくは完全に補償し、上記偏光変換要素に調整信号を出力でき、上記調整信号が周期変調信号と重なり、上記測定出力信号内の対応する変調成分を正しい強度及び位相で検出し、上記検査された変調成分のに応じて新たな調整信号を発生する制御装置と
を具えた補償装置。
【請求項３１】
上記変調信号の変調周波数は、各偏光変換要素毎に異なり、その周波数範囲は、好ましくは２０ＫＨｚから５００ＫＨｚであり、より好ましくは、４０ＫＨｚから１５０ＫＨｚであることを特徴とする請求項３０の補償装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明は、光学パラメータ試験に関し、特に、光学伝送システムの偏光モード分散（ＰＭＤ）をエミュレーションするエミュレーション装置と、かかるエミュレーション装置を用いる補償装置と、光学信号の偏光モード分散（ＰＭＤ）に関連した歪を測定する測定装置と、かかる測定装置を用いる補償装置と、光学伝送システムにおける偏光モード分散（ＰＭＤ）に関連した歪を補償する補償装置とに関する。
【０００２】
最近の１０年間にわたって、デジタル・データ・ストリームの伝送に光学導波管（グラス・ファイバ）がますます使用されてきている。長い伝送距離にわたってデータ伝送を実現する際、吸収係数の低い所謂シングル・モード・ファイバ（ＳＭＦ）を典型的に用いる。電磁放射の偏光の結果、かかるシングル・モード・ファイバ（以下、単にＳＭＦという）の基本モードは、固有波が互いに直交に振動している２つのモードから成る。その結果、２つの偏光モードがＳＭＦを伝搬する。
【０００３】
この点に関する問題は、製造上の理由で、光学ファイバが完全に等方性ではないということであるが、特に幾何学的に生じた複屈折という弱点を示す。よって、断面が理想的な円から楕円までのＳＭＦコアの幾何学的寸法の変化が、長円の副軸に沿った有効屈折率が互いに異なるという結果になる。機械的な応力も、方向に依存した屈折率を円断面に導く。
【０００４】
この場合、ＳＭＦにおける２つの伝搬方法、即ち、偏光モードは、異なる群速度なので、直交モードの間の位相差が一定に維持されない。位相差の変化が、光学信号の偏光状態に変化となる。さらに、ＳＭＦの偏光モードの間に強い結合があるので、ＳＭＦ内の複屈折の影響が統計的な揺らぎになる。ＳＭＦのわずかなたわみ、又は振動などの機械的影響と共に温度変化により、複屈折に変化が生じる。
【０００５】
ＳＭＦの２つの相互に直交する振動する固有モードの異なる群速度の結果、偏光モード分散（ＰＭＤ）として知られているものがある。これら２つの部分モードの間の変位時間遅延が、差動群遅延（ＤＧＤ）と言われる。この平均値は、ＰＭＤ遅延と呼ばれ、単位がｐｓ／ｋｍ１／２のＰＭＤ遅延係数により表される。よって、偏光モード分散は、伝送ラインの長さの二乗の平方根で増加する。ＰＭＤ遅延係数が最小の最新のＳＭＦは、今日、０．１から０．５ｐｓ／ｋｍ１／２未満で特定される。
【０００６】
データ損失を考慮して実現可能な伝送距離は、ビット・レートの平方根及びＰＭＤ遅延係数の平方根に反比例する。このＰＭＤ遅延係数は、ＳＭＦのパラメータである。ＰＭＤは、２．５Ｇビット／秒の光学ファイバ伝送システムに比較的小さな妨害影響を依然及ぼすが、最新の１０Ｇビット／秒のシステム、特に、４０Ｇビット／秒のシステムにとっても重要な問題であり、ビット・エラー・レートに永続的な悪影響を及ぼす。
【０００７】
さらに、光学伝送システムのＰＭＤは、明白な波長依存性（２次ＰＭＤ：ＳＯＰＭＤ、ＰＭＤ２）を示す。最新の光学伝送システムにおいて、異なる光学波長での複数の所謂チャネルの伝送が１つのＳＭＦで生じるので、各チャネル、即ち、各波長に対して、信号歪を生じる異なるＰＭＤが存在する。
【０００８】
光学伝送システムにて、信号品質を保持し、ビット・エラー・レートを最小にするために、ＰＭＤにより生じた歪を高速データ伝送に対して補償しなければならない。この目的のため、適応ＰＭＤ補償器が提案されている。このＰＭＤ補償器は、伝送ラインＰＭＤの信号歪の影響を最小にするか、又は補償するために、受信器側で光学伝送システム内に組み込まれる。文献は、ＰＭＤ補償の異なる解決アプローチを開示している。特に、光学伝送信号の光電変換の次に来る電気レベルでのＰＭＤ補償を行うための電気信号条件が提案されている。しかし、電気レベルでの「光学問題」の補正は、限定された範囲となりそうである。
【０００９】
さらに有望なものは、光学レベルでのＰＭＤ歪信号の補正である。かかるＰＭＤ補償器の接続のポイントは、光学信号の中間波長λ０での伝送システムの出力端でのＤＧＤと、偏光の主要状態（以下、ＰＳＰと略称する）とである。ＰＭＤ補償器（ＰＭＤＣ）の作用は、伝送ラインのＰＭＤを連続的に測定し、ＰＭＤ伝送特性により「補償ライン」を決定するＰＭＤの基本をエミュレーションすることである。これにより、上述の「補償ライン」、即ち、エミュレータを進んだ光学信号を「等化」又は再生する。信号が補償ラインを進んだ後にＰＭＤ関連歪の測定を行うことには、利点がある。よって、補償されないで依然残るＰＭＤが検出される。
【００１０】
よって、ＰＭＤ補償器の主要な成分は、次のようなものである。
・光学伝送システムのＰＭＤを連続的に測定する測定装置
・調整可能なＰＭＤにより伝送ラインをできるだけ正確に再生できる制御可能なエミュレータ
・測定装置及びエミュレータに接続され、測定装置の測定出力信号に応じてエミュレータを適応的に制御して、エミュレータにより伝送ラインのＰＭＤを補償できるようにする制御装置
【００１１】
この目的のために、できるだけ正確に伝送ラインのＤＧＤを再現できるようにエミュレータを設計しなければならない。さらに、エミュレータは、ＰＭＤの動作と「逆」の動作を示す「補償ライン」をエミュレーションしなければならない。これが生じるためには、伝送ラインの高速出力ＰＳＰは、（補償ラインの）エミュレータの入力ＰＳＰと一致しなければならず、逆も同様である。
【００１２】
よって、１次ＰＭＤ補償器にとって、
・調整可能なＤＧＤを発生すること
・総ての可能な方向にて、この調整可能なＤＧＤのＰＳＰを回転させること
が重要である。
【００１３】
２次ＰＭＤ補償器も、波長依存ＰＳＰで波長依存ＤＧＤをエミュレーションできなければならない。このＰＳＰの利得は、自由に回転可能である。
【００１４】
よって、ＰＭＤ補償器の主要成分は、ＰＭＤエミュレータである。このＰＭＤエミュレータは、独立の位置にて、統計的に意味のある方法で、多様で調整可能で安価で低損失の成分として用いることができ、異なる時点で且つ異なる温度で、長さが数千Ｋｍの光学ファイバ・ラインの周波数依存偏光伝送動作をエミュレーションする。既知のＰＭＤ補償器は、目標にする制御の形式が明確でなく、光学及び電気成分のレベルが高いため、完全ではないか、又は、充分に機能しない。現在までのところ、市販用の製品は、世界の何れでも知られていない。
【００１５】
この理由は、一方で、従来、充分に高速で充分に簡単に設計されたＰＭＤ関連歪に利用可能な測定装置がなかったためである。また、許容可能な調整費用で、実際の伝送ラインのＰＭＤを正確に再生できるエミュレータも知られていない。
【００１６】
光学伝送ライン用のＰＭＤ補償器又はＰＭＤエミュレータが適合すべき典型的な条件は、次の通りである。
・例えば、０から１００ピコ秒の大きな補償可能レンジ
・残りのＰＭＤをできるだけ小さく補正できる機能
・伝送ラインでの変動の場合での迅速な補正
・ＰＭＤの任意形式の安全制御動作
・局部的に最小でも制御を残さない
・低い挿入減衰
・挿入減衰の低い変動
【００１７】
本発明に潜在する問題を紹介するために、図１３は、光学伝送ラインでの偏光モード分散（ＰＭＤ）の影響を図的に表している。伝送ラインは、ＯＣ−１９２又はＯＣ−７６８の如き高速信号伝送システムに典型的には用いるように、間に挿入された光学信号増幅器を有するシングル・モード・ファイバからの長い光学ファイバ・ラインでもよい。上述の如く、ＳＭＦは、２つの相互に直交の偏光モードを示す。製造の場合、設計及び／又は設置では、ＳＭＦのファイバ・コアがその屈折率に対して完全な等方性がないことを推論している。
【００１８】
これにより、伝送システムのモード依存動作が生じるが、これは、偏光モード分散（ＰＭＤ）と呼ばれる。ＰＭＤは、総ての偏光依存走行時間効果を含んでおり、このために、互いに独立し且つ互いに直交となった２つの偏光モードの伝搬動作により、信号伝搬を完全に描写できる。光学信号の異なる偏光の信号成分は、異なる群速度で光学ファイバを移動する。よって、受信器において、光成分は、互いに時間的に遅延して到達する。すなわち、この走行時間効果により、受信信号が広がるので、伝送品質が損なわれる。これにより、特に、ビット・エラー・レートが増加するようになる。
【００１９】
複屈折屈折率への上述の影響も波長に著しく依存するので、偏光の主状態（ＰＳＰ）の位置と、これらＰＳＰ間の走行時間差は、明白な波長依存性を示す。これは、２次ＰＭＤ（ＳＯＰＭＤ又はＰＭＤ２）とも呼ばれる。
【００２０】
図１３は、ＰＭＤに影響された光学伝送ラインの２進データ信号への影響を示す。この信号は、伝送システムに結合され、その偏光状態ＳＯＰＩＮは、このシステムの入力ＰＳＰと同時に生じない。よって、光学信号のパワーが２つの直交ＰＳＰへ分割される。ＰＳＰ１モード及びＰＳＰ２モードの異なる群測度のために、群走行時間遅延が生じ、この遅延は、差動群遅延（ＤＧＤ）と呼ばれ、１次ＰＭＤを表す。これは、ＰＳＰ２モードに関連するＰＳＰ１モードの時間シフトにおいて現れる。ＳＯＰＭＤは、追加的に各個別のＰＳＰモードの広がりを導く。
【００２１】
上述の効果の結果として、波長依存ＰＭＤの動作が生じ、これは、時間と伴に変動し、ミリ秒レンジの時定数が分単位にまでなる。信号品質を維持するために、光学伝送システムでのかかるＰＭＤ関連歪を高速データ伝送用に補償しなければならない。スタンド・アロン位置ではないが、この目的のために、ＰＭＤエミュレータ及びＰＭＤ測定装置が必要である。
【００２２】
簡略化された条件で、伝送システムのＰＭＤは、波長依存ＤＧＤの二乗平方根の値で記述できる。同程度の波長依存性は、ファイバの入力ＰＳＰ及び出力ＰＳＰとなる。光学信号の平均波長λｏでのＤＧＤ及び出力ＰＳＰが、第１近似にて、エミュレーション装置に関連した状況を記述できる。
【００２３】
光学伝送システムの偏光モード分散ＰＭＤをエミュレーションするエミュレーション装置が望まれており、これは、調整可能に簡単な光学伝送ラインの偏光伝送動作をできるだけ正確に再生する。
【００２４】
発明の簡単な概要
よって、本発明は、ＰＭＤエミュレーション、測定及び補償の装置を提供し、かかる装置は、簡単に調整でき、できるだけ正確に光学伝送ラインの偏光伝送動作を再現する。
【００２５】
さらに、本発明の目的は、上述の種類のエミュレーション装置を用いる補償装置を特定するものである。
【００２６】
さらに、本発明の目的は、光学信号の偏光モード分散（ＰＭＤ）関連歪を測定する測定装置を提案することであり、この測定装置は、光学伝送ラインのＰＭＤを高速且つ正確に検出できる。
【００２７】
他の目的は、上述の測定装置を用いる補償装置を特定することである。
【００２８】
最後に、本発明波の目的は、制御装置を用いる光学伝送システムにおける偏光モード分散（ＰＭＤ）に関連する歪を補償する補償装置を特定するものであり、ＰＭＤ関連信号歪を高速且つ安全に補正する。
【００２９】
本発明の他の目的、利点及び新規な特徴は、請求項及び添付図から明らかになろう。
【００３０】
発明の詳細な説明
特にＰＭＤ補償器内に用いるエミュレーション装置の目的を逆再現により反対方向の位置に適用している。この逆再現は、伝送ラインのＤＧＤ、即ち、逆ＰＳＰを有する同じサイズのＤＧＤをできるだけ正確に表している。これは、伝送ラインの高速出力ＰＳＰがエミュレーション・ラインの低速入力ＰＳＰと一致する必要がある。
【００３１】
よって、総合的なエミュレーション装置にとって、第１近似では、
１．調整可能なＤＧＤを発生可能なことと、
２．調整可能なＤＧＤのＰＳＰが総ての可能な方向に回転可能なことが
必要である。第２近似では、波長依存ＰＳＰを有する波長依存ＤＧＤを発生できなければならず、ＰＳＰの利得は、自由に回転可能でなければならない。
【００３２】
図１〜７を参照して、異なる範囲への上述の要求を満たすエミュレーション装置を以下に説明する。ここで、後述するエミュレーション装置の総ての実施例は、ファイバ・スプライス・コネクタ（いわゆるスプライス）を介して接続された変更維持ファイバ（ＰＭＦ）の配列を示す。同じ方法で、ファイバ・スクイーザ及び／又はストレッチャの如き「影響力のある要素」の所定角度方向で、複屈折クリスタル及び短いＳＭファイバ片とを用いることも考えられる。各スプライスは、ＰＭファイバ内に組み込まれた複屈折軸の間の固定相対捻れを実現する。好ましくは、隣接するＰＭファイバ片の捻れ角度、即ち、方向角度は、４５度である。同じファイバ形式を用いることにより、エミュレーション装置の小さなすプライス損失という都合の良い結果が得られる。
【００３３】
好ましくは、約５ピコ秒から１００ピコ秒、特に好ましくは１０ピコ秒から５０ピコ秒のＤＧＤを長いＰＭＦ片で実現する。短いＰＭＦ片（ＤＧＤが約０．００５ピコ秒から５ピコ秒の範囲、特に好ましくは０．１ピコ秒から１ピコ秒の範囲）を指定して、これらＰＭＦ片が、適切な「影響力のある要素」によるＤＧＤで、ＰＳＰ変換として動作する点から、変化可能になる。可変ＤＧＤ要素の低いＤＧＤの重要度は、所定ＤＧＤ又は予め定めることが可能なＤＧＤを有するＤＧＤ要素に比較して、２次的である。
【００３４】
概略的に図１に示す本発明の第１観点によれば、光学伝送システムの偏光モード分散ＰＭＤをエミュレーションするエミュレーション装置は、次のものを含んでいる。
・光学入力信号用のエミュレータ入力端。
・光学信号の偏光変換用に設計された変換要素入力端及び変換要素出力端を有する少なくとも１個の複屈折偏光変換要素Ｔ−ＤＧＤ。
・ＤＧＤ入力端及びＤＧＤ出力端を有する少なくとも１個の複屈折ＤＧＤ要素。なお、このＤＧＤ要素は、ＤＧＤ要素の２個の相互に直交する偏光された伝搬モード又は偏光モードの間に異なる群走行時間（又は群遅延時間）を示す。
・ＰＭＤ変調された光学出力信号用のエミュレータ出力端。
偏光変換要素Ｔ−ＤＧＤ及びＤＧＤ要素は、エミュレータ入力端及びエミュレータ出力端の間の光学信号路内に互いに関連して配置されているので、変換要素出力端における複屈折軸は、捻れ角度だけ捻れている。この捻れ角度は、ＤＧＤ入力端での複屈折軸に対してゼロ度である。
【００３５】
エミュレーション装置では、エミュレータ入力端、偏光変換要素Ｔ−ＤＧＤ及びＤＧＤ要素、並びにエミュレータ出力端がこの順序で連続的に配置されている。偏光変換要素は、入力光学信号の偏光状態を制御可能な方法で変換できるように設計されている。
【００３６】
しかし、偏光変換要素は、「完全」偏光調整器として設計しなければならないということはない。この「完全」偏光調整器は、偏光の任意の他の状態にて偏光の任意の状態を再生するものである。変換要素出力端での偏光変換要素Ｔ−ＤＧＤの間の複屈折軸と、ＤＧＤ入力端でのＤＧＤ要素の複屈折軸との間に強固な関係があるという事実から、変換特性に対する要求と、利用する偏光変換要素の自由度の必要な変換の程度とは、かかる捻れ角度関係のない従来のエミュレーション装置よりも低い。
【００３７】
従来のエミュレーション装置では、「ユニバーサル」偏光調整器を典型的に用いて、互いに独立した自由な３つの変換度を示す。偏光のランダム状態を偏光の異なるランダム状態に変換するためには、３つの自由度が必要である。この種の偏光変換は、いわゆるポアレカレ球により示すが、この表面の点の各々は、偏光状態を定義する。ストーク・ベクトルＳ１、Ｓ２、Ｓ３が定めたポアレカレ球の表面点から他の表面点を得るために、最悪の場合、３つの変換ステップが必要である。たとえば、第１変換ステップを実行した変換軸が、変換される偏光状態（ポアレカレ球の表面の点）を通過しても、ポアレカレ球の新たな表面点に達しないので、かかる第１偏光変換ステップにより、偏光変換を達成できない。この退化した場合、ポアレカレ球の総ての表面点を検出するために、互いに独立した付加的な偏光変換ステップの両方が必要となる。
【００３８】
しかし、本発明によれば、偏光変換要素Ｔ−ＤＧＤ及びＤＧＤ要素の複屈折軸の間に所定の関係又は予め定めることができる関係がある。これは、偏光変換要素の自由に必要な独立偏光程度の数を都合よく減らす。
【００３９】
例えば、所定のＤＧＤ及び調整可能な入力ＰＳＰを表すエミュレーション装置を提供するためには、ＤＧＤ要素の正面の信号入力側で偏光変換要素Ｔ−ＤＧＤを配置し、ＤＧＤ要素の複屈折軸及び偏光変換要素の複屈折軸の間に所定の又は予め定めることができる捻れ角度を確実にすることで既に充分である。既に述べた場合において、例えば、偏光変換要素の自由な２つの独立した偏光変換度合い（２個のファイバ・スクイーザの如き２個の「影響のある」変数）を提供することで既に充分である。自由な３つの偏光変換程度を示さなければならない「ユニバーサル」偏光調整器を免除できる。
【００４０】
よって、ここに記載したエミュレーション装置は、同じ数のＤＧＤ又はＰＳＰ調整に対して、少ない数の「影響のある要素」又は偏光変換の自由度で管理を行う。すなわち、従来のエミュレーション装置と比較して、少ない数の影響のある要素を設ければよい。エミュレーション装置の調整経費は、調整すべき影響のある要素、即ち、制御可能な偏光変換要素の数により、劇的に増加するので、ここで述べたエミュレーション装置は、調整が一層容易で早くできる。よって、高速（ミリ秒レンジ）で正確なＰＭＤエミュレーションに対するエミュレーション及び補償タスクにとても良く適合することは、重要である。
【００４１】
偏光変換要素は、少なくとも１個の複屈折可変ＤＧＤ要素を具えており、その調整可能な差動群走行時間（又は群遅延時間）は、ＤＧＤｖａｒである。よって、調整可能なＤＧＤ、即ち、光学伝送ライン（例えば、ＳＭＦ）の直交偏光伝搬モードの間の群遅延時間差により、偏光変換を行う。可変ＤＧＤにより、目標となる形式で、直交伝搬モードの間の位相差を発生でき、これら直交伝搬モードにより、光学信号の偏光の状態を変換する。
【００４２】
ＤＧＤｖａｒ／ＤＧＤの比率は、一般に０．５よりも小さく、好ましくは０．１よりも小さい。偏光変換用の可変ＤＧＤ要素を含む偏光変換要素のタスクは、偏光状態の適切な変換のみであり、エミュレーションすべきＤＧＤを与えない。すなわち、偏光変換要素は、単に、入力ＰＳＰを適切に変換することを確実にしなければならない。
【００４３】
特に好ましいエミュレーション装置では、偏光変換要素が、信号経路内で１個ずつ配置された複数の複屈折可変ＤＧＤ要素を含んでいる。例えば、偏光変換要素は、２個の可変ＤＧＤ要素を含んでもよく、これら要素は、所定の又は予め定めることができるＤＧＤを有するＤＧＤ要素の前又は後で信号経路に配置される。
【００４４】
複数の可変ＤＧＤ要素の近隣の可変ＤＧＤ要素の配列は、これら要素の夫々の複屈折軸が、ゼロ度ではない捻れ角度だけ互いに捻れるようになっている。よって、個別のＤＧＤ要素の間の複屈折軸の各近隣の又は隣接した相対方向の所定の又は予め定めることができる関係がある。これらＤＧＤ要素は、ＤＧＤ入力端の複屈折軸との関係で、可変又は固定のＤＧＤ要素である。
【００４５】
この捻れ角度は、３０度から６０度の範囲内、好適には約４５度である。特に好ましい配置では、可変及び固定ＤＧＤ要素が別の捻れ角度順序で移動することである。例えば、第１（可変又は固定）ＤＧＤ要素の方向角度がゼロ度ならば、信号経路内で続くＤＧＤ要素が、４５度の複屈折軸の方向角度を示すことができる。次に続く（可変又は固定）ＤＧＤ要素は、ゼロ度の絶対方向角度を再び表すことができる。よって、総合的には、０度、４５度、０度である方向角度順序となる。同じ方法で、上行順序として、個別の（固定又は可変）ＤＧＤ要素の複屈折軸の絶対方向角度を整えることも可能である。
【００４６】
ＤＧＤ要素は、少なくとも１個の偏光維持光学ファイバ及び／又は少なくとも１個の複屈折クリスタルを有している。偏光変換要素は、少なくとも１個の偏光維持光学ファイバと、少なくとも１個の複屈折クリスタルと、及び／又は比較的短いシングル・モード・ファイバ（ＳＭＦ）を有している。特に好ましいのは、固定ＤＧＤ要素及び可変ＤＧＤ要素の両方を偏光維持ファイバ（以下、ＰＭＦと略称する）として設計する設計変形である。
【００４７】
ファイバ・スクイーザ又はストレッチャの如き機械的影響力のある要素を有するＳＭＦを偏光変換要素用に用いなければならない場合、ＳＭＦが短いので、望ましくないランダム又は制御不能な偏光変換が生じない。よって、好ましくは、その長さがファイバ・スクイーザ又はストレッチャをその次に配置するのに充分なように設計されたＳＭＦを用いる。好ましくは、（固定）ＤＧＤ要素は、ファイバ・スクイーザに直接続く。よって、ファイバ・スクイーザが圧搾したファイバの長さよりもわずかに長いだけなように、ＳＭＦの長さを選択することは、特別な利点である。例えば、ファイバ・スクイーザ又はストレッチャがカバーしない長さは、１０ｃｍ未満であり、好ましくは、５ｃｍ未満であり、特に好ましくは、３ｃｍ未満である。ファイバ・スクイーザがカバーしないＳＭＦ片による制御されない偏光変換は、ごくわずかに小さい。かかる場合、ＳＭＦの複屈折にはストレスが含まれているので、ＳＭＦの複屈折軸は、機械的影響のある要素の方向又は圧搾軸と一致し、特に、ファイバ・スクイーザの圧搾方向と一致する。
【００４８】
しかし、ファイバ・スクイーザと組み合わさったＳＭＦを表す従来用いた偏光変換要素は、常に、比較的長いシングル・モード光学ファイバのみを用いる。特に、かかる既知の偏光変換要素で、ファイバ・スクイーザにカバーされていないファイバ部分は、制御できない又は望ましくない偏光変化が生じるほど、長い。よって、従来技術においては、ＳＭＦの複屈折軸（この場合、ファイバ・スクイーザ又はストレッチャの圧搾軸）と近隣の（固定）ＤＧＤ要素の各複屈折軸との間に固定捻れ角度関係がない。
【００４９】
偏光変換要素は、機械的影響によりＤＧＤｖａｒを変化させる作用のある少なくとも１個の機械的調整要素を具えており、特に、ファイバ・スクイーザ及び／又はストレッチャを具えている。特に、偏光変換要素は、この目的のために、ファイバ・スクイーザ及び／又はストレッチャが作用するＰＭＦを有する。ＰＭＦで複屈折光学ファイバである機械的調整要素の機械的な影響の方法により、ＰＭＦ片のＤＧＤｖａｒを目的の形式で調整してもよい。
【００５０】
ファイバ・スクイーザ又はストレッチャは、圧電要素を有する。この圧電要素は、横振動を減衰させるために、図１０〜図１２に示すように、弾性振動減衰器の側のベアリング・ハウジング内に案内される。最新のエミュレーション装置では、予め定めることができる機械的効果を生じるために電気信号を供給できる圧電要素は、ＰＭＦに影響する正確で再現性のある形式でなければならない。この目的は、特に、偏光変換動作でのファイバ・スクイーザ又はストレッチャの避けられない振動及び／又は震えの影響を押さえることである。圧電要素の横振動を抑圧する側部に配置された圧電要素用弾性案内により、機械的調整要素の再現性及び精度が顕著に増加する。
【００５１】
ファイバ・スクイーザ又はストレッチャは、ベアリング・ハウジング上の熱補償された補償要素により、かかる方法で配置された圧電要素を有する。かかる方法では、圧電要素及び補償要素の配置の結果的熱膨張係数が、ベアリング・ハウジングの熱膨張係数と等しい。よって、圧電要素及び補償要素の総合配置の熱膨張係数がベアリング・ハウジングの熱膨張係数と正確に対応するように、補償要素を設計する。この場合にファイバ・スクイーザが対象となる必然的な温度変動は、ファイバに対する機械的ストレスの変動を導かない。
【００５２】
機械的調整要素を用いる偏光変換要素は、設計上の理由で、温度依存変動を受ける。例えば、機械的調整要素の温度が上昇した場合、個別コンポーネントの熱拡散により、機械的な効果が生じる、即ち、ファイバに作用する圧縮又は伸張性ストレスが変化する。圧電要素上で補償を行う補償要素を設けることにより、かかる温度変動の影響を最小にできる。この幾何学的寸法及び熱膨張係数は、かかる方法で用いる圧電要素に同調している。かかる方法では、圧電要素及び補償要素の総合配置の熱膨張係数は、包囲するベアリング・ハウジングの熱膨張係数に等しい。そして、熱の影響は、同じ方法で熱的に膨張する機械的調整要素の総てのコンポーネントのみに及ぶ。ここでは、ファイバに作用する伸張及び／又は圧縮ストレスでの変化がない。
【００５３】
ファイバ・スクイーザは、ホイル、好ましくは、圧搾すべきファイバ及び圧搾スタンプの間に配置された金属ホイルを有する圧搾スタンプを用いて、圧搾スタンプが滑った際に、ファイバの捻れを防止する。
【００５４】
偏光変換要素に用いる機械的調整要素の精度及び再現性を更に改善するために、圧搾スタンプ及びファイバの間に薄いホイルを配置することを提案する。ホイルは、圧搾スタンプ及びファイバの間のみを走るばかりではなく、圧搾スタンプから離れて対向する側部上でファイバを囲むことも好ましい。ファイバ上の圧搾スタンプの滑りがファイバの捻れに関連しないので、金属ホイルを用いたとき、偏光変換の歪変化を従来通り導くファイバ上の圧搾スタンプの滑りは、重要ではない。
【００５５】
特に好ましいエミュレーション装置では、変換要素出力端での偏光要素の偏光維持光学ファイバを、ＤＧＤ入力端でのＤＧＤ要素の偏光維持光学ファイバと結合している。かかる方法では、ＤＧＤ入力端に対する変換要素出力端での複屈折軸の間の捻れ角度が上述の如くゼロに等しくない。よって、隣接する（可変又は固定）ＤＧＤ要素の複屈折軸の捻れ角度は、個別のＰＭＦ片の対応する接続により定義される。エミュレーション装置は、順次接続されたＰＭＦファイバ片の配列である。これにより、接続角度が、特に、別の順序で変化する。
【００５６】
図２に示す第２実施例により、第２複屈折ＤＧＤ要素をエミュレータ入力端及び偏光変換要素の間に配置する。この方法で設計されたエミュレーション装置により、最も簡単な形式により、可変ＤＧＤを有する光学伝送ラインのエミュレーションが可能となる。所定の及び／又は予め定めることができるＤＧＤを有する２個のＤＧＤ要素の間に配置された偏光要素は、新家以内の下流に配置された第１ＤＧＤ要素の入力ＰＳＰにリンク可能である。この信号経路の上流には、第２ＤＧＤ要素の出力ＰＳＰが配置されている。かかる方法では、偏光変換要素の調整に応じて、ある場合には、第１及び第２ＤＧＤ要素のＤＧＤの和となり、他の場合には、２個のＤＧＤ要素の差となる。加算点から減算点への連続移行により、総ての中間値を設定できる。
【００５７】
第２ＤＧＤ要素の複屈折軸と、偏光変換要素との間の角度を、３０度及び６０度の間に、特に、４５度に選択することが特に好ましい。これ故、捻れ角度順序は、（信号入力側での）第２ＤＧＤ要素が、ゼロ度の複屈折軸の絶対方向角度を示し、４５度の偏光変換要素を示し、ゼロ度の第１ＤＧＤ要素を示すのが好ましい。代わりに、第１ＤＧＤ要素が、９０度の複屈折軸の絶対方向角度を示すこともできる。注意する価値のあることは、上述の場合において、偏光変換要素の単一の偏光変換の自由度のみを設けて、可変ＤＧＤを有するエミュレーション装置を得るという事実である。
【００５８】
上述のエミュレーション装置は、エミュレーション入力及び第２ＤＧＤ要素の間に配置した第２偏光変換要素を有することができる。第１及び第２ＤＧＤ要素の間に配置された偏光変換要素は、主に、エミュレーション装置の可変総合ＤＧＤを生じるが、第２偏光変換要素を用いて、エミュレーション装置の入力ＰＳＰを適切に変換できる。
【００５９】
図３に示すように、複数の偏光変換要素及びＤＧＤ要素を別の順序でエミュレータ入力端及びエミュレータ出力端の間に配置してもよい。ここで、少なくとも１個の偏光変換要素は、１個の可変ＤＧＤ要素、又は、互いに捻れた方向の最大２個の可変ＤＧＤ要素である。連続した移行のため、信号の方向にて「連続」している固定ＤＧＤを有するＤＧＤ要素と偏光変換要素の配列により、特に、エミュレーションすべき光学伝送ラインをより正確にエミュレーションできる。特に、かかるカスケード構造により、２次（もし可能ならば、より高次の）ＰＭＤを有する伝送ラインをエミュレーションできる。多い数の偏光変換要素により提供された付加的な自由度の観点で、エミュレーションすべき光学伝送ラインのＰＭＤのより正確な適応を達成できる。
【００６０】
図４に示すように、エミュレータ入力側での偏光変換要素は、互いに捻れた可変ＤＧＤ要素を最大４個有しており、他の要素は、１個の可変ＤＧＤ要素であるか、互いに捩れた可変ＤＧＤ要素が最大２個である。かかるエミュレータ装置により、（高次の）ＰＭＤの正確で高速な調整が可能となり、従来よりも少ない数の偏光変換の自由度となる。すなわち、互いに個別要素の複屈折軸の所定及び／又は予め定めることができる方向により、少ない数の「影響のある要素」を設ける。少ない数の自由度により、高速で簡単な調整のエミュレーション装置となり、特に、時間に厳しいＰＭＤ補償タスクに適切である。
【００６１】
図８及び図９に示すように、光学伝送システムにおける偏光モード分散（ＰＭＤ）に関連した歪を補償する補償装置は、以下を具えている。
・エミュレーション装置。エミュレータ入力端は、ＰＭＤ歪光学信号の入力用に設計されており、エミュレータ出力端は、光学出力信号の出力用に設計されている。
・光学信号のＰＭＤ関連歪を測定し、対応する測定出力信号を発生する測定装置。
・測定出力信号を観察し、エミュレーション装置を制御する制御装置。この方法にて、ＰＭＤ関連歪を最小とし、好ましくは、完全に補償する。
【００６２】
よって、補償装置は、ＰＭＤを測定するＰＭＤ測定装置の既知の基本的な構成を示す。これは、光学伝送ライン及びエミュレーション装置からの結果であり、測定値を制御装置に引き渡す。そして、総合ＰＭＤが最小に戻るようにエミュレーション装置を調整する。これは、エミュレーション装置が「逆」ＰＭＤの動作を即ち、できる限り、同じＤＧＤを生じた場合であり、逆方向ＰＳＰがＰＭＤ関連歪を補償する。
【００６３】
光学信号の偏光モード分散（ＰＭＤ）関連歪を測定する測定装置は、以下のものを有する。
・光学信号用の測定入力端。
・少なくとも１個の偏光子。
・光学信号の偏光変換用に設計されており、光学信号の信号路が測定入力端及び偏光子の間に配置されている少なくとも１個の偏光変換要素。
・偏光子の光学信号下流の信号路に配置された光学信号の強度Ｐｐｏｌを検出する少なくとも１個の光検出器。
・偏光変換要素及び光検出器に接続された制御及び出力装置。これは、偏光変換要素を制御して、強度Ｐｐｏｌが最小か最大とし、測定出力信号を発生する。この測定出力信号は、光学信号のＰＭＤ歪の測定として、最小又は最大強度Ｐｐｏｌ最小又はＰｐｏｌ最大に対応する。
【００６４】
よって、伝送ラインのＰＭＤの測定は、純粋に光学方法で行われ、従来の電気的ＰＭＤ検出方法とは根本的に異なる。ＰＭＤ検出用の接続のポイントは、ＰＭＤで歪んだ光学信号の偏光の程度を間接的で簡単に測定することである。
【００６５】
測定原理は、以下の考えに基づいている。もし、
（ａ）ＤＧＤ＝０であるか、又は
（ｂ）光学伝送ラインの入力ＰＳＰに関連した偏光の入力状態（ＳＯＰｉｎ）が入力ＰＳＰと一致したならば、
ＰＭＤ関連信号歪が存在しない。すなわち、ＤＧＤ＝０であるか、又は、入力偏光（ＳＯＰｉｎ）が伝送ラインの入力ＰＳＰと正確に一致する方法で、入力光学信号が伝送ラインに結合するならば、光学伝送ラインは、ＰＭＤ関連歪を発生しない。
【００６６】
上述の条件の１つが満たされたならば、以下が適用される。
（ｃ）伝送ラインの出力での光学信号の偏光状態が波長に依存する、即ち、ＳＯＰｏｕｔ（λ）＝一定であり、更に、
（ｄ）偏光の程度（ＤＯＰ）が１００％になる。
条件（ｃ）及び（ｄ）は、互いに関連した条件となる。逆に言えば、ＤＧＤが存在し、ＳＯＰｉｎが入力ＰＳＰと一致しなければ、ＰＭＤ関連歪が生じることは、事実である。この場合、ＳＯＰｏｕｔ（λ）は、波長にわたって一定ではなく、ＤＯＰは、１００％未満である。
【００６７】
ＳＯＰｏｕｔ（λ）の厳格な測定が可能な一方、本質的で高価な装置構成が必要となる。偏光計により、ＰＭＤの尺度としての偏光程度の厳格な測定も可能である。しかし、ここでも、偏光計を用いることにより、大規模で高価な装置構成となる。これは、ＰＭＤ補償タスク用には充分に高速ではない。
【００６８】
ＰＭＤ歪の出力信号の偏光程度を間接的に又は変更して測定することが提案されている。このため、測定装置は、所定の又は予め定めることができる偏光軸を有する偏光子を具える。これは、下流に設けられた光検出器を有し、関連した波長範囲全体にわたる光学出力を測定する。ＰＭＤ歪光学信号用の測定入力端と偏光子との間に、偏光変換要素が存在する。この偏光変換要素は、制御及び出力装置により制御される。この方法では、この装置が、光検出器が検出した総合光学パワーをその極値まで制御する。
【００６９】
好ましくは、制御及び出力装置は、偏光変換要素を制御する。この方法では、総合光学パワーＰｐｏｌは、最小となる。すなわち、それを最長値Ｐｐｏｌ，ｍｉｎと仮定する。よって、偏光変換要素は、偏光子へのＰＭＤ歪光学入力信号の入力偏光に匹敵する。検出した光学パワーＰｐｏｌ＝０は、光学データ信号の総てのスペクトル成分が同じ（即ち、直交の）偏光である偏光子に当たることを意味する。偏光子に当たる光学信号は、この場合、完全に偏光される。すなわち、ＤＯＰ＝１００％である。次に、これは、ＰＭＤ関連の信号歪がないことを意味する。
【００７０】
光検出器が検出した光学パワーの極値までの偏光変換要素の制御は、制御及び出力装置が実行するが、ディザ又は変調技術を制御回路に用いた場合、非常に迅速に行われる。このディザ又は変調技術は、補償装置用の制御装置と関連して後述する。この処理において、偏光変換要素の影響のある要素は、低周波数変調周波数を観察する。この変調周波数の変調成分は、正確な位相により検出され、光検出器用の出力信号にて増幅される。この方法において、偏光計の偏光軸に直交の光学信号の偏光の内側への捻れは、目標の形式で迅速に生じる。
【００７１】
第２光検出器を設けて、偏光変換要素の正面で光学信号の総合強度Ｐｔｏｔを検出してもよい。制御及び出力装置は、正規化された最小強度Ｐｐｏｌ，ｍｉｎ／Ｐｔｏｔ又は正規化された最大強度Ｐｐｏｌ，ｍａｘ／Ｐｔｏｔに対応する測定出力信号を発生する。総合パワーに対する偏光された光学パワーの比率の式は、正規化された信号を絶対光パワーから独立させる。さらに、光学データ信号から生じた擾乱振幅変調信号成分は、キャンセルされて、測定信号への擾乱の影響を及ぼさない。
【００７２】
偏光変換要素は、少なくとも１個の可変ＤＧＤ要素を有し、その差動群走行時間（又は群遅延時間）ＤＧＤｖａｒは、偏光の変換に対して調整可能である。
【００７３】
偏光変換要素は、好ましくは、２個の可変ＤＧＤ要素を有している。これらＤＧＤ要素は、それらの複屈折軸が、ゼロ度ではない捻れ角度だけ互いに捻れるように配置されている。
【００７４】
上述のエミュレーション装置に関連して詳細に既に示したように、偏光変換要素の２個の近隣又は隣接したＤＧＤ要素の複屈折軸の間にある捻れ角度を所定又は予め定めることにより、自由度の必要な変換の数が減る。好ましくは、捻れ角度は、約４５度である。上述のエミュレーションに関連して説明した可変ＤＧＤ要素に応じて設計できる２個の可変ＤＧＤ要素は、その偏光状態に対してＰＭＤ歪光学信号を内側に捻る。この方法にて、偏光子の総合光学パワーの下流に、極値がある。
【００７５】
可変ＤＧＤ要素の各々は、偏光維持光学ファイバＰＭＦと、機械的調整要素とを具えている。この機械的調整要素は、光学ファイバに機械的影響を作用させて、ＤＧＤｖａｒ、好ましくは、ファイバ・スクイーザ及び／又はストレッチャを変化させる。ファイバ・スクイーザ及び／又はストレッチャは、上述の如き構成を有する。
【００７６】
光学伝送システムにて偏光モード分散（ＰＭＤ）関連歪を補償する補償装置は、次のものを具えている。
・ＰＭＤ歪光学信号を入力するエミュレータ入力端と、光学出力信号を出力するエミュレータ出力端とを有するエミュレーション装置。
・光学信号のＰＭＤ関連歪を測定し、対応する測定出力信号を出力する測定装置。
・測定出力信号を観察し、エミュレータ装置を制御する制御装置。この方法では、エミュレーション装置が、ＰＭＤ関連歪を最小にし、好ましくは、この歪を完全に補償する。
【００７７】
光学伝送システムにて偏光モード分散（ＰＭＤ）関連歪を補償する補償装置は、次のものを含んでもよい。
・ＰＭＤ歪光学信号を入力するエミュレータ入力端と、光学出力信号を出力するエミュレータ出力端とを有するエミュレーション装置。このエミュレーション装置は、複数の制御可能な偏光変換要素と、複数のＤＧＤ要素とを有する。
・光学信号のＰＭＤ関連歪を測定すると共に、対応する測定出力信号を出力する測定装置。
・出力信号を観察し、エミュレーション装置を制御する制御装置。この方法にて、エミュレーション装置がＰＭＤ関連歪を最小にし、好ましくは完全に補償する。この制御装置は、偏光変換要素に調整信号を出力するように設計されている。この調整信号は、周期的変調信号と重なる。正確な強度及び位相により、測定出力信号内の対応変調成分を検出し、この検出した変調成分に応じて新たな調整信号を発生する。
【００７８】
補償装置の制御装置は、ディザ及び／又は変調技術に基づいている。この目的のため、制御装置は、調整信号をエミュレーション装置の各偏光変換要素に送って、エミュレーション装置の所望ＰＭＤを調整する。さらに、制御装置は、調整信号を小振幅の周期的変調信号（好ましくは、調整信号の振幅全体の５％未満）に重ねる。この方法にて変調された偏光変換要素は、光学信号における対応変調成分を発生する。変調成分は、測定装置の測定出力信号に反映し、制御装置により周波数及び位相について選択的に検出される。
【００７９】
この方法において、偏光変換要素への出力である調整信号のある変化が光学信号の特性に対する影響を、制御装置が決定的に検出する。特に、測定出力信号において、変調成分の周波数及び位相特定の検出により、制御の目的を達成するために調整信号の増加又は減少が必要か否かの結論を制御装置が導く。
【００８０】
同じ方法にて、正確な位相による上述の検出に基づいて、ＰＭＤ歪の完全な補正をできるだけ早く行うために、制御信号をどの位増加又は減少させなければならないかの結論を制御装置が導いてもよい。
【００８１】
これとは逆に、従来技術にて知られているように、ＰＭＤ補償装置用の制御装置は、試行錯誤にもっぱら基づいている。調整可能なエミュレータ装置の「影響のあるパラメータ」がランダムに変化して、この変化がＰＭＤ補償によい影響を与えるかをチェックする。よって、従来技術においては、一致の原理により、目標とする決定的な方法では、制御がランダムに生じない。
【００８２】
比較すると、正確な位相及び周波数にて出力信号内の変調成分を検出して、エミュレーション装置が目標とする制御を行うことによって、光学伝送システム内のＰＭＤ関連歪の補償を簡単且つ高速にできる。
【００８３】
好ましくは、変調信号の変調周波数は、各偏光変換要素用と異なる。変調周波数は、好ましくは、２０ＫＨｚから５００ＫＨｚの周波数範囲内であり、特に好ましくは、４０ＫＨｚから１５０ＫＨｚである。
【００８４】
図１は、エミュレーション装置の第１実施例を示し、この実施例により、所定のＤＧＤ及び調整可能なＰＳＰを有する伝送ラインをエミュレーションできる。このエミュレーション装置は、１個の長いＰＭＦ片と、２個の比較的短いＰＭＦ片とを有する。長いＰＭＦ片ＤＧＤ−１は、ＤＧＤ要素であり、これは、例えば、５０ピコ秒のＤＧＤを有する。短いＰＭＦ片Ｔ−ＤＧＤ−１及びＴ−ＤＧＤ−２は、各々が約１ピコ秒のＤＧＤを単に有しているが、これらは、各々が「影響のある要素」を具えている。これにより、Ｔ−ＤＧＤ−１及びＴ−ＤＧＤ−２のＤＧＤは、目標とする方法で変調される。利用する影響のある要素は、例えば、機械的調整要素であり、好ましくは、ファイバ・スクイーザ及び／又はストレッチャである。Ｔ−ＤＧＤ−１及びＴ−ＤＧＤ−２の可変ＤＧＤにより、これらは、偏光変換要素として作用する。図１（及びそれ以後の図）において、正確に１個の偏光変換の自由度を表す「影響のある要素」を、ＰＭＦ部分の下で上方向を矢印で概略的に示す。
【００８５】
図１において、ＤＧＤ要素ＤＧＤ−１は、固定ＤＧＤを発生し、その入力ＰＳＰは、ＰＭＦの主軸（線形の０度及び９０度）に対応する。複屈折軸が４５度回転するので、正面に配置された偏光変換要素Ｔ−ＤＧＤ−１は、常に、線形ＰＳＰを複数のＰＳＰに変換できる。これら複数のＰＳＰは、点Ｈ−Ｒ−Ｖ−Ｌを通過するポアレカレ球の大きな円上に配置される。ストローク・ベクトルの有用な定義を基本として用いると（例えば、１９９９年にＣａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓが発行のＭａｘ Ｂｏｒｎ及びＥｍｉｌ Ｗｏｌｆ著「Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ」第７版３３ページを参照のこと）、この大きな円がストローク・ベクトルＳ１及びＳ３を通過するように切断する。
【００８６】
大きな円上を自由に移動可能なＰＳＰ（Ｔ−ＤＧＤ−１要素の視点から）をＴ−ＤＧＤ−２が再び変換する。かかる方法において、Ｈ−Ｖ軸の周囲で、即ち、ポアレカレ球上のストローク・ベクトルＳ１の周囲で、回転が生じる。その結果、入力ＰＳＰを有する大きな円が回転して、ポアレカレ球の全表面をカバーする。よって、ＤＧＤ要素ＤＧＤ−１を有する２個の偏光変換要素Ｔ−ＤＧＤ−１及びＴ−ＤＧＤ−２の総合配置は、（この例では５０ピコ秒の）固定ＤＧＤ用の全体的に調整可能な（入力）ＰＳＰを有する。
【００８７】
従来技術において、エミュレーション装置が何回も提案されたが、ＤＧＤ要素と直列接続された完全な又は一般的な偏光調整器（例えば、適切な多段ファイバ・スクイーザ）を用いる。一般的な偏光調整器は、偏光の任意状態を偏光の任意の他の状態に変換できる装置として理解されている。
【００８８】
かかる従来技術のエミュレーション装置の欠点は、ＤＧＤのＰＳＰと、正面に配置された調整要素の軸との間の明確で安定した接続が常に失われることである。この理由は、比較的長い接続ファイバのランダムな偏光変換である。このファイバは、典型的には、ＳＭＦであるので、位置及び／又は温度変化に選択的に応答する。
【００８９】
よって、かかる従来のエミュレーション装置では、複数の場合が考えられる。これは、多段偏光調整器の最後の「影響のある要素」を無効にする。これは、接続ファイバの変換の結果、偏光調整器の軸がＤＧＤ要素の軸と一致するためである。よって、「減衰」が生じる。そこで、ユニバーサルＰＳＰ調整、即ち、偏光の総ての可能な状態を歌舞するＰＳＰ調整を保証するために、図１の基本で説明した実施例との比較で、少なくとも１個の追加的な「影響のある要素」（例えば、付加的なファイバ・スクイーザ）が必要である。上述の実施例が２個の可変ＤＧＤ要素を管理する一方、同じエミュレータの可能性がある従来のエミュレーション装置は、少なくとも３個のかかる要素が必要である。
【００９０】
エミュレーション装置のこの実施例の特別な利点は、ＰＭＦ要素を単に有するが、ファイバ要素との接続がないことである。よって、ファイバが動き、温度が変化する場合、総ての部分がそれらの軸方向に維持される。入力ＰＳＰのランダム調整は、如何なる場合にも、わずか２個の調整要素により保証される。
【００９１】
代わりに、ＤＧＤ−１要素と、変換要素Ｔ−ＤＧＤ−１及びＴ−ＤＧＤ−２との軸位置の固定割り当てが維持されるという条件で、偏光変換要素のＰＭＦをＳＭＦと交換することが可能である。これは、ＤＧＤ要素ＤＧＤ−１のＰＭＦがＴ−ＤＧＤ−１の影響のある要素まで直角に通過し、ＤＧＤ要素ＤＧＤ−１の複屈折軸と、設計での傾斜により得られた影響のある要素の方向軸との間を捻れ角度にすることにより、保証される。偏光変換要素Ｔ−ＤＧＤ−１及び／又はＴ−ＤＧＤ−２の影響のある要素が、例えば、機械的ファイバ・スクイーザ又はストレッチャならば、影響のある要素の方向軸は、ファイバ・スクイーザ又はストレッチャの圧搾軸である。ＳＭＦを用いる偏光変換要素によるランダム偏光変換を防ぐために、用いるＳＭＦ片は、短くなければならず、ＳＭＦによるランダムで望まない偏光変換を無視できる。
【００９２】
この測定により、今まで述べたＴ−ＤＧＤ要素、即ち、ＰＭＦに基づいたＴ−ＤＧＤ要素及び／又はＴ−要素も、ＳＭＦと交換してもよい。ＳＭＦを変換要素として用いる場合、好ましくは４５度の接続角度は、設計の尺度で補われる。これは、ファイバ・スクイーザの個別の圧搾角度の間を好ましくは４５度の幾何学的傾きを保証する。
【００９３】
図２は、エミュレーション装置の他の実施例を示す。この実施例は、単一の偏光変換要素Ｔ−ＤＧＤ−１のみにより、調整可能なＤＧＤを発生するという事実により特徴付けられる。この基本は、好ましくは同じサイズである２個のＤＧＤ要素ＤＧＤ−１及びＤＧＤ−２により形成されている。しかし、等しくないＤＧＤ値も考えられる。
【００９４】
変換要素Ｔ−ＤＧＤ−１は、ＤＧＤ−１要素の入力ＰＳＰをＤＧＤ−２要素の出力ＰＳＰとリンクすることができる。この方法にて、１つの場合が、ＤＧＤ−１とＤＧＤ−２との和であり、他の場合が、ＤＧＤ―１及びＤＧＤ−２の差である。加算から減算までの連続移行により、総ての中間値を調整できる。偏光変換要素Ｔ−ＤＧＤ−１は、この特徴を有する。これは、２個の近隣のＤＧＤ要素ＤＧＤ−１及びＤＧＤ−２に、ゼロ度と異なる捻れ角度で接続されているためである。好ましくは、捻れ角度は、４５度である。３個のＤＧＤ要素の間の捻れ角度の絶対角度の設定０−４５−０度及び９−４５−９０度は、等しい値である。好ましくは４５度の固定接続角度は、如何なる場合にも、加算点及び減算点の間の完全な変換を保証する。
【００９５】
代わりに、近隣のＤＧＤ要素がＳＭＦを直角に通り、これ以上の偏光変換が生じない場合、Ｔ−ＤＧＤ−１要素を短いＳＭＦ片と交換してもよい。好ましくは４５度の接続角度は、ファイバ・スクイーザの圧搾軸と、両方のＰＭＦ要素の主要／主な軸との間に４５度の幾何学的傾斜を与える。
【００９６】
図３に示すエミュレーション装置の別の実施例は、図１の実施例に応じた４個のエミュレーション装置のカスケード配置を基本的に示している。よって、各エミュレーション装置は、ＰＳＰを内側に捻るために、１個のＤＧＤ要素（ＤＧＤ−１からＤＧＤ−４）と、２個の上流偏光変換要素Ｔ（夫々図３及び図１のＴ−ＤＧＤ）とを有する。ＤＧＤ要素のサイズは、同じになるように、段階的になるように、又は別の状態になるように選択できる。好ましいことは、ＤＧＤ値が段階的になることである。この方法で、ゼロからＤＧＤ値の総和までの総ての中間値は、調整可能である。
【００９７】
ＤＧＤベクトルは、長さがＤＧＤで方向がＰＳＰ（例えば、高速ＰＳＰ）であるベクトルを有する。よって、点線で図３に示す各「基本エミュレーション・ユニット」は、都合よくＤＧＤベクトルを発生する。個別にランダムに回転可能なＰＭＤベクトルのカスケード接続により、エミュレーションの大きな柔軟性が可能となる。よって、複雑な伝送ラインのＰＭＤ動作でさえ、正確に再現できる。図示の実施例において、０のＤＧＤ値から個別のＤＧＤ値の和まで調整可能であり、高次のＰＭＤ効果を発生可能である。大きな数のエミュレーションの自由度により、個別の調整可能なＤＧＤ要素により可能になるよりも、補償すべきファイバ・ラインのＰＭＤに良好に適合できる。従来技術で説明したカスケード接続のエミュレータ配列とは逆に、エミュレーション装置のこの実施例は、経済的である。その理由は、カスケードに当たり２個の調整要素、即ち、２個のファイバ・スクイーザが、一般的なＰＳＰ調整を満足させるためである。
【００９８】
図４に示す実施例は、図２の基本で説明したエミュレーション装置の別の実施例を示している。その目的は、全体的に調整可能な、即ち、所望の偏光の任意状態に適合可能なエミュレーション装置に、入力ＰＳＰを作ることである。この目的のため、図２で（固定で）所定のＤＧＤを有するＤＧＤ要素であるＤＧＤ要素ＤＧＤ−２を、可変ＤＧＤ要素Ｔ−ＤＧＤ−２と交換する。加えて、更に２個の偏光変換要素Ｔ−ＤＧＤ−３及びＴ−ＤＧＤ−４が信号経路の上流に配置される。矢印で再び示すこれら３個の追加的な影響のある要素又は調整要素により、この配置の入力ＰＳＰは、総ての方向に自由に回転できる。これは、２個の正面偏光変換要素のみでは達成できない。これは、図２に残っている配置に固定ＰＳＰはないが、ＰＳＰが可変ＤＧＤ要素Ｔ−ＤＧＤ−１の位置に依存するためである。
【００９９】
可変ＤＧＤ要素Ｔ−ＤＧＤ−２は、如何なる場合にも、Ｔ−ＤＧＤ−２、Ｔ−ＤＧＤ−１及びＴ−ＤＧＤ−１の配置が常に入力ＰＳＰを受けることを確実にする。ここで、可変ＤＧＤ要素Ｔ−ＤＧＤ−３は、ポアレカレ球の大きな円上のＰＳＰに再生可能である。可変ＤＧＤ要素Ｔ−ＤＧＤ−４は、ポアレカレ球の総ての可能な表面点、即ち、偏光の総ての状態にて再生してもよい。
【０１００】
図５は、エミュレーション装置の更に別の実施例を示す。これは、図２に示す実施例を基にしており、いくつかの類似の配置をカスケードに展開している。かく場合において、２個の固定ＤＧＤ要素は、ＤＧＤ値の和を有する１個のＤＧＤ要素に「とけ込んでいる」。ＤＧＤ値を図の例に示すように選択すれば、この実施例は、ＤＧＤを０〜１００ピコ秒で調整する。よって、これは、図２の基本で説明した実施例と同じ調整範囲を有するが、本質的な特徴が異なる。
【０１０１】
中央の調整の場合、図２による実施例は、波長にわたって厳密に周期的な入力ＰＳＰを発生する。例えば、ＤＧＤ要素当たり５０ピコ秒のＤＧＤにて、ＰＳＰ周期は、わずか０．１６ｎｍであるので、１０Ｇｂ／ｓ信号の光学帯域幅に丁度対応する。選択された個別ＤＧＤ要素のＤＧＤ値が高くなると、ＰＳＰ周期が小さくなる。しかし、小さなＰＳＰ周期には、エミュレーション装置の調整に逆効果がある。これは、伝送ラインが類似した強いＰＳＰの影響を示すならば、伝送ラインの良好なＰＭＤエミュレーション（又はＰＭＤ補償）が単に行われるという事実に基づいている。これは、一般的には推定できないことである。したがって、図５に示す実施例には、偏光変換要素Ｔを介してリンクされたいくつかの個別ＤＧＤ要素の結果、一層融通の利く構成が可能なので、利点がある。この方法のＤＧＤ値は、例えば、０、２０、４０、６０、８０及び１００ピコ秒に設定でき、波長（純粋な１次ＰＭＤ）にわたるＰＳＰ変動を示さない。これは、常に、総ての変換要素を各場合に近接のＤＧＤ部分（１０ピコ秒）に接続して和又は差を得るという場合である。
【０１０２】
さらに、高次のＰＭＤを発生する可能性がある。ここでは、１個又は数個の偏光変換要素を中間位置に配置する。これ故、ＤＧＤ値は、調整可能であり、２０、４０、６０又は８０ピコ秒のＤＧＤを示すが、波長依存ＤＧＤ及びＰＳＰも提供する。０及びＤＧＤ和（１００ピコ秒）の間の総てのＤＧＤ値は、調整可能である。
【０１０３】
この複数の変動の可能性は、ＰＭＤ補償器に用いた際に、伝送ライン、即ち、ファイバ・ラインと、ＰＭＤエミュレーション装置との非常の良好でより広帯域の適合に対する必要条件を提供する。対応する測定及び制御装置が利用可能と仮定すれば、かかるエミュレーション装置を用いるＰＭＤ補償器（ＰＭＤＣと略称する）は、高次のＰＭＤも補償する。
【０１０４】
ＰＭＤ補償器にエミュレーション装置を用いると、いわゆるエンドレス偏光制御をできる。これは、偏光変換要素の調整要素がそれらの調整範囲の限界に達したときに、偏光スキップを生じないという偏光変換要素の能力と理解される。エンドレス偏光制御は、連続で安定した偏光調整をむしろ保証しなければならない。光学伝送システムでの偏光スキップは、伝送エラー、即ち、ビット・エラー・レートを悪くするかもしれない。
【０１０５】
これとは反対に、最小（０ピコ秒）及び最大（１００ピコ秒）の間で単に切り替える必要があるので、ＤＧＤのエンドレス調整は必要ない。調整要素自体が温度ドリフトなどの大きなドリフトを示すと、問題が生じる。例えば、２０ピコ秒の最大ＤＧＤを提供するために、調整可能なＤＧＤ要素が必要とすると、伝送要素Ｔは、０度の如き同じ偏光回転を常に維持しなければならない。しかし、調整要素、即ち、ファイバ・スクイーザがその範囲の限界に達すると、２０ピコ秒未満のＤＧＤが生じる。次の最大が２０ピコ秒に達する前に、ＤＧＤも最小０ピコ秒の値にわたって掃引する。その結果、最大エラーが最大ＤＧＤ（選択した例では２０ピコ秒）に等しい。
【０１０６】
エンドレス偏光の可能性を示すエミュレーション装置の一実施例を図６に示す。このエミュレーション装置は、１０ピコ秒＋偏光変換要素＋１０ｐｓを有する全部で５個の部分を有する。この数値は、例を理解するためのものである。よって、最大１００ピコ秒の総合ＤＧＤを調整可能である。しかし、上述のドリフト効果を考慮すると、ＤＧＤ要素は２０ピコ秒を生じないが一時的に単に０ピコ秒であると期待すべきである。よって、この配置の総合ＤＧＤは、０ピコ秒〜８０ピコ秒に制限される。
【０１０７】
この制限を克服するために、０ピコ秒から２０ピコ秒の１個の付加的な調整可能なＤＧＤ部分を設けることで充分である。よって、これにより、最大１２０ピコ秒を達成可能である。上述のドリフト現象が生じると、充分に、０ピコ秒から２０ピコ秒を依然調整可能である。よって、各調整可能なＤＧＤ部分は、総て別のものに置換できる。この制御は、１個以上の部分がリセットを、即ち、同時に偏光移動のリセットを実行しないことを確実にする。
【０１０８】
図６において、４個のＰＭＦ部分を有する４段のエンドレス偏光調整器を用いる。しかし、従来のエミュレーション装置とは異なり、１つの部分がフロントＤＧＤ要素ＤＧＤ−６に直接的に統合されているので、他の３個のＰＭＦ部分のみが設けられる。
【０１０９】
図７は、エンドレス偏光制御が可能な図３の基本で説明したエミュレーション装置の実施例を発展させたものを示す。既に上述の如く、最小（０ピコ秒）ＤＧＤ及び最大（１００ピコ秒）ＤＧＤの間で切り替えるのみなので、エンドレスＤＧＤ調整は必要ない。
【０１１０】
図３による実施例は、入力端での２個の偏光変換要素により、総合配置のＰＳＰを全体的に決定できるという利点を有する。エンドレス方式で偏光変換を実行できるようにするため、２個の偏光変換要素を更に追加しなければならない。よって、４段のエンドレス偏光調整器を用いるが、これは、４個のＰＭＦ部分を有する。
【０１１１】
図８は、補償装置の特に好適な実施例を示す。補償装置（ＰＭＤＣ）は、エミュレーション装置Ｅと、測定装置Ｍとを有する。これらの各々は、制御装置Ｒに接続されている。制御装置は、測定装置Ｍの測定出力信号に応じてエミュレーション装置Ｅを制御する。かかる方法にて、エミュレーション装置は、補償すべき伝送ラインと同じ量のＤＧＤだが、逆方向のＰＳＰを有する。ＰＭＤ歪光学信号は、エミュレータ入力端ＩＮに入力され、エミュレータ出力端ＯＵＴに、補償されたＰＭＤ、又は少なくとも最小のＰＭＤを信号形式で残す。注意が必要な点は、図９に示す実施例において、測定装置Ｍの制御及び出力装置が、ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）内に組み込まれていることである。この測定装置をスタンド・アローン位置で用いると、制御及び周辺装置が測定装置自体の一部になる。
【０１１２】
光学信号のＰＭＤ関連歪を効果的に補償できるようにするために、先ず、ＰＭＤの大きさをＰＭＤＣにて検出できるようにしなければならない。これは、測定装置Ｍを介して行う。ビーム・スプリッタＴａｐ−１（いわゆるタップ）を用いて、光学信号の小パワー成分をエミュレータ出力端ＯＵＴにて分岐する（約１〜５％）。その後、第２パワー・スプリッタＴａｐ−２によりほぼ同じ強度の２つの信号に分割する。これら信号成分の１つは、光検出器ＰＤ２に直接的に送る。この光検出器は、光学信号の総合強度Ｐｔｏｔ（又は総合光学パワー）を検出する。他の信号成分は、偏光変換要素ＰＴを介して、偏光子ＰＯＬに達する。偏光子ＰＯＬを介して伝送される残りの光学強度Ｐｐｏｌは、他の光検出器により検出される。この光検出器は、関連する波長範囲全体にわたる光学パワーを検出するように設計されている。
【０１１３】
詳細に上述したように、制御装置Ｒによる制御の目的は、偏光子の下流の光学パワーＰｐｏｌを最小にすることである。この制御目的は、高度の偏光ＤＯＰと同義である。これは、次に、ＰＭＤ関連歪の最小化に対応する。パワーＰｐｏｌ＝０は、データ信号の総てのスペクトル成分が同じ偏光（即ち、前方向に対して直交の偏光）で生じることを意味する。
【０１１４】
制御機構は、例えば、ロックイン増幅器で現在用いているように、変調又はディザ方法に基づいている。この制御は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）により達成される。代わりに、制御装置をアナログ回路として設計することも可能である。かかる設計を図９に示す。図９の下の部分に図示した矩形のワイルドカードは、汎用の位相検知増幅及び加算装置を示す。
【０１１５】
以下は、ＤＳＰを用いる制御装置の図８の基本についての説明である。ＤＳＰは、次のタスクを実行する。
・総合光学パワーＰｔｏｔと、例えば、２５６マイクロ秒の時間フレーム内での偏光子ＰＤ１の下流のパワーＰｐｏｌとの進行中の測定。
・例えば、３．９ＫＨｚラスタでの１２個（この場合）の変調周波数の発生。
・総ての１２個の調整要素、即ち、エミュレーション装置Ｅの総てのファイバ・スクイーザの制御偏差をＤＦＴによって同期的に計算する。
・エミュレーション装置Ｅの調整要素に対する１２個の調整信号の発生。
・エンドレス・アルゴリズムの実現。
・モニタ及びインタフェース機能。
【０１１６】
その１２個の制御出力により、ＤＳＰは、総ての調整要素をそれらの最適な位置に移動できる。迅速に実行すべきこの処理のために、既に上述の如く、変調技術（ディザ）を実現する。ここで、各調整信号は、低振幅の低周波数変調信号と重なる。各調整要素、即ち、各ファイバ・スクイーザに個別の変調周波数（約５０〜１５０ＫＨｚの範囲で）を割り当てる。これら変調周波数は、ＤＳＰ又はアナログ方法により発生してもよい。よって、変調周波数により、調整要素の明確な指示が可能である。例えば、３．９ＫＨｚにより、周波数間隔を適切に選択して、各周波数の周期の全数が２５６マイクロ秒の時間ラスタに適合させる。よって、変調チャネルのエラーのないチャネル分離が可能である。
【０１１７】
この目的のために、ＤＳＰは、後述の実施例に次の構成要素を有する。
・２チャネルのアナログ・デジタル変換器２Ａ／Ｄ。
・ＣＰＵボードＣＰＵ。
・２個の１２チャネルのＤ／Ａ変換器１２Ｄ／Ａ。
・調整要素用の（特に、ファイバ・スクイーザの圧電要素用の）１２個の信号増幅器１２ＰＴＺ−Ａ。
・加算装置Σ
【０１１８】
制御には、次のステップがある。まず、偏光した光学パワーＰｐｏｌ（ｔ）を総合光学パワーＰｔｏｔ（ｔ）で除算して、正規化する。その結果、商の信号は、絶対光パワーを示す。さらに、１０Ｇｂ／ｓデータ信号に由来する干渉振幅変調信号成分は、商の情報により「キャンセル」される。
【０１１９】
ＤＦＴ（離散フーリエ変換）は、商信号を１２個の変調周波数の振幅及び位相値に分解する。位相位置（０度又は１８０度）は、高い又は低い調整値に制御目的が達したか否かに関する情報を与える。よって、制御用の方向情報は、これから得られる。各周波数成分の振幅Åから、制御ステップのサイズに関する情報を得る。考慮する制御特性（調整値の線形進行がサイン・パワーＰｐｏｌを提供する）により、アークサイン関数から適切な制御ステップを近似する。
ステップ＝＋／− Ｃ１ａｒｃｓｉｎ Å／Ｃ２
Ｃ１， Ｃ２ ＝ 定数
【０１２０】
よって、１２個の調整要素用に計算した制御ステップＸｄｅｌｔａを前もっての調整信号に加算して、新たな調整信号を発生する。そして、次の調整サイクルを開始する。
Ｘｎｅｗ ＝ Ｘｏｌｄ ＋ Ｘｄｅｌｔａ
「エンドレス制御」を行うために、調整値又は信号が調整範囲の限界に近づいたときに、指数的に上昇するコストを考慮して、各調整要素用に「高価な機能」を実施する利点がある。これらのコストに比例して、対応する調整要素を、その現在の調整値から、調整範囲の中心の方向の調整値に量ｘだけシフトさせる。
【０１２１】
調整要素の調整範囲を、Ｘｎｉｎ・・・Ｘｍａｘとする。
よって、調整範囲の中心は、次のようになる。
Ｘｃｅｎｔｅｒ ＝ （Ｘｍｉｎ ＋ Ｘｍａｘ）／２
エンドレス・アルゴリズムを用いない制御では、調整要素の新たな結果の設定位置は、次のようになる。
Ｘｎｅｗ ＝ Ｘｏｌｄ ＋ Ｘｄｅｌｔａ
ここで、Ｘｄｅｌｔａは、計算した最適な調整ステップである。しかし、エンドレス・アルゴリズムは、完全なステップを認めないが、大きくなるリセット・ステップを発生する。このステップが大きくなるほど、設定位置が中心位置から遠くに移動する。範囲の中心からの変位は、次のようになる。
Ｘｄｉｆｆ ＝ Ｘｎｅｗ ＋ Ｘｃｅｎｔｅｒ
変位のパワーに比例してリセット・ステップを選択する。
Ｘｒｅｓｅｔ ＝ ＋／− ｜Ｘｄｉｆｆ｜ｎ／Ｃ
ｎ＝６
Ｃ＝定数
よって、調整要素に出力される実際の新たな位置は、次のようになる。
Ｘｎｅｗ ＝ Ｘｏｌｄ ＋ Ｘｄｅｌｔａ ＋ Ｘｒｅｓｅｔ
【０１２２】
新たな位置を範囲の中心に常にシフトするように、リセット信号の符号を選択する。これは、調整機能が、別の冗長調整要素に転送されることを確実にする。この冗長調整要素は、その調整領域の範囲の中心部分で動作し、低コストとなる。このアルゴリズムを総ての調整要素と並列に実行する。
【０１２３】
図１０〜図１２に基づいて、スタンド・アローン位置、又はエミュレーション若しくは測定装置に用いるファイバ・スクイーザを以下に説明する。従来のファイバ・スクイーザは、上述の如く変調技術を用いる際に、非常に限定された使用性能を示す。ディザ技術とも呼ばれる変調技術により、調整要素は、周波数（約５０〜１５０ＫＨｚ）が、その調整値周辺のわずかな量だけ周期的に変調されるので、適切な制御用の振幅の方向は、測定技術手段により決定される。この変調は、他の周波数範囲を必要とする。この周波数範囲にて、実際に実行された偏光変調の量及び位相は、略一定である。共振位置及び振幅又は位相スキップが許容できることは決してない。
【０１２４】
この方法にて位相スクイーザの実際的な測定曲線を最適化するために、減衰要素を設けて、所望でない（圧電要素の拡大方向）如何なる発振も抑圧する。弾性プラスチック・ホイル、ゴム及び／又は紙は、この目的に特に適することを証明した。これら材料を圧電要素の側面と囲み構造との間に用いて、横の発振を抑圧してもよい。
【０１２５】
図１０及び図１１は、ファイバ・スクイーザの実施例を示す。これは、ファイバの滑り又は捻れの悪影響に対して、滑り又は捻れを防止する。ファイバ・スクイーザにＰＭＦを用いることは、挿入する前に正しい軸位置に対してファイバを回転させる必要がある。機械的圧力が加わる期間中、動作期間中、機械的衝撃の負荷の場合、予め調整した位置が失われてはならない。
【０１２６】
驚くべきことに、ファイバの方向を維持する特に適切な手段は、少なくともホイルであり、好ましくは金属ホイルである。これは、ファイバ１８及び圧搾スタンプ１６の間に配置される。金属ホイル２２及び２４の両方は、好ましくは、ファイバ１８の両側でベアリング・ハウジング１０に固定される。たとえ、圧電要素１６が上側金属ホイル２２の上で滑ったとしても、ファイバ１８の捻れが生じる。
【０１２７】
下側のホイル２４は、任意の滑りに対する機能を果たさないので、この下側のホイル２４は不要かもしれない。代わりに、１片２６を折り曲げることにより、両方の（金属）ホイルを作ってもよい。折り曲げることにより、滑りの危険性を付加的に減らせる。かかるファイバ・スクイーザを図１０に示す。
【０１２８】
ホイル２２、２４、２６には、これらが非常に滑らかな表面を有しているので、底部の圧力板２０及び圧電要素の粗さを隠せるという利点もある。。この表面の粗さに対する要求を減らしてもよい。これにより、製造コストを節約する。
【０１２９】
広い温度範囲にわたるファイバ・スクイーザの再生可能で変化しない機能に対する他の先行条件は、温度依存の動作であるので、ファイバ・スクイーザの設計は、受動温度補償を具えなければならない。そうでなければ、ファイバに作用する機械的プリストレスや、調整範囲は、温度に依存している。最高の場合、高温度の状態で、ファイバ・スクイーザの金属構造が膨張すると、機械的なプリストレスが総合的に失われるかもしれない。よって、ファイバには、負荷がなく、偏光変換要素は、もはや如何なる効果も達成しない。他の極端な場合、温度が低く金属構造が収縮すると、非常に大きな負荷がファイバに作用し、これが故障を引き起こす。
【０１３０】
もし可能ならば、ファイバ・スクイーザ構造は、単一の材料で作るべきである。この材料は、用いる圧電要素と同じ熱膨張係数を示す。しかし、標準圧電材料（＋１〜３ｐｐｍ／ｄｅｇ．Ｃ）に匹敵する熱係数は、セラミック材料のみに見つかっている。さらに、これらの破損性により、これら材料は、信頼性が低く、ファイバ・スクイーザに用いる適応性が制限される。
【０１３１】
したがって、利点は、インバール（登録商標）材料で作られた構造である。インバール材料は、特別なニッケル合金であり、金属にとって非常に小さな膨張係数を示す。しかし、熱膨張の補償があった場合のみ、非常に良好な温度動作を達成する。高い温度係数αｋの対応金属の如き大きな熱膨張係数を有する材料を対置することにより、かかる補償を達成する。
【０１３２】
この目的のため、図１２のファイバ・スクイーザは、次の構造を示す。ファイバ・スクイーザは、ベアリング・ハウジング１０を有しており、このベアリング・ハウジングは、好ましくは、インバール（登録商標）材料、又は熱膨張係数の小さい他の材料で作られている。スクイーザ・スタンプ１２は、ベアリング・ハウジング１０に強固に位置決めされており、熱的に補償された補償要素１４を有する。この補償要素１４には、圧電要素１６が取り付けられている。圧電要素の軸伸張の方向において、報償要素の長さはＬｋであり、圧電要素の長さはＬｐである。これらは、互いに総合長ＬＭとなる。圧電要素１６は、ファイバ１８に機械的圧力を作用させる。このファイバ１８は、底部圧力板２０により支持されている。
【０１３３】
圧電要素１６及び補償要素１４の温度依存の長さ方向の膨張が、囲むベアリング構造１０の長さ変化に等しいとき、受動温度報償がある。
αｐ＊Ｌｐ ＋αｋ＊Ｌｋ ＝ αＭ＊ＬＭ
【０１３４】
よって、本発明は、エミュレーション装置としての複屈折ＤＧＤ要素の正面に制御可能な複屈折偏光変換要素を用いて、ＰＭＤエミュレーション、測定及び補償装置を提供して、入力光学信号の偏光の制御可能なランダム状態を与える。本発明は、出力光学信号をサンプルして、偏光の程度を測定する。本発明は、変調／ディザ技術を用いて偏光変換要素を制御して、出力光学信号におけるＰＭＤを最小にしている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
所定のＤＧＤ及び調整可能なＰＳＰを有する伝送ラインのエミュレーションを可能にする本発明によるエミュレーション装置の第１実施例の概略的な図である。
【図２】
可変ＤＧＤを有する伝送ラインのエミュレーションを可能にする本発明によるエミュレーション装置の第２実施例の概略的な図である。
【図３】
各々が可変ＰＳＰであるカスケードＤＧＤ要素を有する伝送ラインのエミュレーションを可能にする本発明によるエミュレーション装置の第３実施例の概略的な図である。
【図４】
可変ＤＧＤ及び可変ＰＳＰを有する本発明によるエミュレーション装置の第４実施例の概略的な図である。
【図５】
可変ＤＧＤでいくつかのＤＧＤセクションを有する本発明によるエミュレーション装置の第５実施例の概略的な図である。
【図６】
可変ＤＧＤで、いくつかのＤＧＤセクション及びエンドレス偏光変換要素を有する本発明によるエミュレーション装置の第６実施例の概略的な図である。
【図７】
カスケードＤＧＤ要素を有し、各々が可変ＰＳＰ及びエンドレス偏光変換要素を有する本発明によるエミュレーション装置の第７実施例の概略的な図である。
【図８】
制御装置としてのＤＳＰを有する本発明による補償措置の実施例のブロック図である。
【図９】
アナログ制御装置を有する本発明による補償措置の実施例のブロック図である。
【図１０】
スリップ・ホイルを有する本発明によるファイバ・スクイーザの第１実施例の部分的断面の側面図である。
【図１１】
スリップ・ホイルを有する本発明によるファイバ・スクイーザの第２実施例の部分的断面の側面図である。
【図１２】
スリップ・ホイルを有する本発明によるファイバ・スクイーザの第３実施例の部分的断面の側面図である。
【図１３】
ＰＭＤに関連した信号歪を示す系統的な信号対時間のダイアグラムである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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