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Cross-Polarization Modulation in Polarization-Multiplexed Systems
Marcus WinterKlaus Petermann
Hochfrequenztechnik-Photonik
TECHNISCHEUNIVERSITÄTBERLIN
Dario Setti
http://www.marcuswinter.de/publications/itg2009
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Fachgebiet Hochfrequenztechnik
Szenario
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Fachgebiet Hochfrequenztechnik
Selektives Upgrade einer bestehenden 10 Gbps NRZ Infrastruktur mit PolDM-QPSK-Kanälen (z.B. 100 GbE)
worst case für Interkanal-Nichtlinearitäten
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Fachgebiet Hochfrequenztechnik
Cross-Polarization Modulation(XPolM)
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Fachgebiet Hochfrequenztechnik
XPolM ist ein nichtlinearer Interkanal-Effekt, der den Polarisationszustand eines Signals ändert
ähnlich zu XPM, das die Phase beeinflusst
wie bei XPM ist die Zeitkonstante in derGrößenordnung der Symboldauer
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Fachgebiet Hochfrequenztechnik
nichtlineare Polarisationseffekte
Setup zur Demonstration / Quantifizierung von XPolM
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Fachgebiet Hochfrequenztechnik
Realisierungen mit verschiedenen SOPs der Störkanäle beim Launch und entlang der Faser (PMD) führen zu unterschiedlichen Probe-SOP-Verteilungen / DOPs
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Fachgebiet Hochfrequenztechnik
Polarisationszustände (SOPs) der CW-Probe am Sender
256 bits × 4 samples/bit
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Fachgebiet Hochfrequenztechnik
Polarisationszustände (SOPs) der CW-Probe am Empfänger
256 bits × 4 samples/bit
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Fachgebiet Hochfrequenztechnik
ohne Kenntnis aller Kanal-SOPs entlang der Faser keine quantitativen Aussagen für den Einzelfall möglich
Betrachtung des statistischen Ensembles aus allen möglichen Kombinationen
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Fachgebiet Hochfrequenztechnik
für das Ensemble gibt es ein Modell, dass die SOP-Verteilung und den DOP vorhersagt
Polarisationszustände (SOPs) der CW-Probe am Empfänger
500 × 256 bits × 4 samples/bit
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Fachgebiet Hochfrequenztechnik
Auswirkungen aufPolarization-Division Multiplex
(PolDM oder PolMUX)
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Fachgebiet Hochfrequenztechnik
die Auslenkung des SOP vom zeitlichen Mittelwert führt beim PolDM-Demultiplex zu crosstalk und fading
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Fachgebiet Hochfrequenztechnik
crosstalk
fading
Setup zur Demonstration von crosstalk / fading
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Fachgebiet Hochfrequenztechnik
PolDM Subkanal ist (im Mittel) x-polarisiert
fading
crosstalk
Jones spacevisualization
SOP eines Symbols ist durch XPolM um den Winkel θ (im Stokes-Raum) ausgelenkt
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Fachgebiet Hochfrequenztechnik
komplexes crosstalk-Feld in der y-Polarisation am Empfänger
das crosstalk-Feld des Ensembles ist komplex Gaußsch verteilt
2σ² ist eine Funktion des mittleren DOPs
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Fachgebiet Hochfrequenztechnik
System-Simulationen
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Fachgebiet Hochfrequenztechnik
low-power CW-Probe und QPSK-Signal (PolDM’ed) +6 × 10 Gbps NRZ interferers
keine PMD in der Faser (um Kompensation zu vermeiden)
Bestimmung von ROSNR der CW Probe (I und Q) als wäre sie ein 10 Gbaud DQPSK-Signal (nur-Nullen)
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Fachgebiet Hochfrequenztechnik
DOP-Verteilung der 500 Iterationen(Auswertung der single-polarization CW-Probe)
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Fachgebiet Hochfrequenztechnik
ROSNR penalty (single-polarization CW Probe)
keine Abhängigkeit vom DOP der Iteration Variationen durch XPM verursacht
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Fachgebiet Hochfrequenztechnik
ROSNR penalty (dual-polarization CW / QPSK)Auswertung der CW-Probe
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Fachgebiet Hochfrequenztechnik
Differenz dual – single polarizationEliminierung der XPM-Schwankungen
theoretische Vorhersage für das Ensemble
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Fachgebiet Hochfrequenztechnik
Zusammenfassung
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Fachgebiet Hochfrequenztechnik
die durch XPolM induzierte Depolarisation führt beim PolDM-Demultiplex zu crosstalk (und fading)
crosstalk ist additiv / Gauß-verteilt (statistisches Mittel)
einzelne Systeme im Ensemble können stark von den mittleren Statistiken abweichen
Variation der beobachteten Penalties
wie bei PMD werden Outage-Statistiken benötigt, um das Systemverhalten zu beschreiben