Conmutador óptico que comprende una pluralidad de moduladores electroópticos de salida doble y un controlador de polarización.

Conmutador (500) de dirección óptico que comprende una pluralidad de moduladores (510,

540, 555) electroópticos de salida doble interconectados en una disposición escalonada en el que un primer escalón, que tiene un único modulador (510) dispuesto para recibir una señal (515) de entrada óptica, está acoplado ópticamente a un escalón final que tiene al menos dos moduladores (555) de escalón final dispuestos para emitir una pluralidad de señales (560) ópticas derivadas de dicha señal (515) de entrada óptica, de manera que la pluralidad de moduladores (510, 540, 555) electroópticos comprende al menos un primer (540 -MZM 21), un segundo (555 -MZM 31) y un tercer (555 -MZM 32) modulador de salida doble, estando dispuesto el primer modulador (540 -MZM 21) en dicho primer escalón para recibir la señal (515) de entrada óptica y teniendo una primera salida (545) óptica acoplada a una entrada del segundo modulador (555 -MZM 31) y una segunda salida (545) óptica acoplada a una entrada del tercer modulador (555 -MZM 32), caracterizado porque el conmutador (500) de dirección óptico comprende además un controlador (505) de polarización que tiene:

medios dispuestos para llevar a cabo mediciones de la potencia óptica de cada una de dicha pluralidad de señales (560) ópticas emitidas por los moduladores (555) de dicho escalón final;

medios de control dispuestos para derivar, a partir de sólo dichas mediciones de potencia óptica de cada una de dicha pluralidad de señales (560) ópticas emitidas por los moduladores (555) de dicho escalón final, la potencia óptica promedio de señales (530, 535, 545) emitidas a partir de cada uno de dicha pluralidad de moduladores (510, 540, 555) y para determinar señales (595) de control de polarización respectivas para lograr y mantener el funcionamiento de cada uno de dicha pluralidad de moduladores (510, 540, 555) en su punto de polarización de cuadratura; y medios dispuestos para generar dichas señales (595) de control de polarización respectivas y para aplicarlas a los respectivos moduladores (510, 540, 555) .

Conmutador óptico que comprende una pluralidad de moduladores electroópticos de salida doble y un controlador de polarización Esta invención se refiere a un conmutador de dirección óptico que comprende moduladores electroópticos dispuestos en una estructura escalonada y que incluye además un controlador de polarización para realizar el control de polarización de los moduladores electroópticos y en particular, proporcionar control de polarización dinámico de una pluralidad de moduladores electroópticos de salida doble.

Los moduladores electroópticos, por ejemplo, los moduladores electroópticos de interferómetro Mach-Zehnder de salida doble, se utilizan ampliamente en sistemas ópticos de comunicación, incluyendo sistemas de transmisión de TV por cable. Hay varios enfoques conocidos para el control de polarización en moduladores Mach-Zehnder en particular, que varían desde ajustes de polarización únicos a control dinámico de polarización. En el campo analógico en particular, un enfoque conocido para el control de polarización dinámico de moduladores electroópticos Mach-Zehnder implica la aplicación de un tono piloto (por ejemplo un tono de 10kHz para una señal de comunicaciones de interés de 1 GHz) al electrodo de modulación, la monitorización de la salida del modulador y el ajuste de la tensión de polarización basándose en ese salida. Por ejemplo, dado que la amplitud del segundo armónico del tono piloto habitualmente tiende a cero en o alrededor del punto de cuadratura en funcionamiento de un modulador Mach-Zehnder, un enfoque propuesto anteriormente monitoriza este segundo armónico y ajusta la tensión de polarización de CC aplicada para conducir el segundo armónico a cero. Se ha propuesto un enfoque equivalente para el campo digital; siendo la señal aplicada normalmente una señal de onda cuadrada de pequeña amplitud, y estando monitorizada la salida utilizando un procesador de señal digital.

Aunque cada uno de estos enfoques conocidos permite proporcionar una forma de control de polarización dinámico, cada uno de ellos tiene desventajas implícitas. Por ejemplo, la aplicación de un tono piloto necesariamente da lugar a productos de modulación (por ejemplo bandas laterales) que limitan el intervalo dinámico alcanzable del sistema, y para enlaces ópticos de alta fidelidad esta reducción en el intervalo dinámico es generalmente inaceptable. En enlaces de muy alta velocidad (por ejemplo, enlaces digitales con velocidades de hasta 100 GBit/s y enlaces analógicos con frecuencias de hasta 60 GHz) , la aplicación de una oscilación de pequeña amplitud puede afectar desfavorablemente a la tasa de transferencia de datos y a la longitud de enlace alcanzables. Otra desventaja surge en particular cuando se requieren múltiples canales, por ejemplo en un sistema de antena de disposición en fase, porque el hardware de control de polarización necesita reproducirse por completo para todos y cada uno de los moduladores. Esto aumenta el volumen, la complejidad y el coste del sistema.

El documento JP4294318 describe un circuito de control automático para la polarización de modulador óptico, siendo con el fin de ofrecer un circuito que ajuste automáticamente la polarización de modo que el punto de funcionamiento de un modulador óptico Mach-Zehnder se mantiene en un punto óptimo en todo momento.

El documento GB2293022 describe el control de moduladores ópticos en el que, para controlar la tensión de polarización de un modulador óptico externo de tipo de interferencia, un generador de baja frecuencia suministra una señal a un modulador de AM, modulador que superpone la señal de baja frecuencia a la señal de modulación principal.

El documento EP1168039 describe un aparato de transmisión óptica y un método de control de estabilización de salida para un modulador óptico utilizado en el aparato de transmisión óptica. El aparato proporciona un aparato de transmisión óptica que puede evitar la degradación de la calidad de una señal óptica de salida llevando a cabo un control de estabilización de una tensión de polarización.

Un conmutador de dirección óptico que comprende varios moduladores electroópticos de salida doble en una estructura escalonada según se define en el preámbulo de la reivindicación 1 se conoce del artículo “1x16 Lithium Niobate Optical Switch Matrix with Integral TTL Compatible Drive Electronics” de A.C. Donnell et al. (Electronics Letters, vol. 27, n.º 25) . A partir de un primer aspecto, la presente invención radica en un conmutador de dirección óptico según la reivindicación 1.

Realizaciones preferidas de la presente invención están dispuestas para controlar el punto de polarización de moduladores de salida doble dispuestos en una estructura escalonada según la reivindicación 1 adjunta evaluando la potencia óptica promedio de las salidas. En la cuadratura, la potencia de salida óptica promedio de las dos salidas de cada modulador será nominalmente igual. El punto de polarización de cada modulador puede controlarse ajustando la tensión en un electrodo de polarización de CC (o aplicando una desviación de CC a un electrodo de modulación) . La polarización de cuadratura puede así lograrse generando una señal de control de polarización de la tensión apropiada y aplicándola para igualar la potencia en las dos salidas. Este enfoque se aplica a una arquitectura de conmutador según la reivindicación 1 examinando tanto las salidas individuales como las sumas de las salidas de cada modulador.

Según este primer aspecto de la presente invención, los medios de control están dispuestos para determinar, en particular, una tensión de control de polarización que va a aplicarse a cada modulador. En una realización preferida, los medios de control pueden hacerse funcionar para controlar el punto de polarización de cada modulador por medio de un proceso de ajuste iterativo o cíclico por lo que la tensión de control de polarización se ajusta, según se requiera, de un ciclo al siguiente hasta que se logra un punto de polarización deseado, y para mantener el punto de polarización deseado durante el funcionamiento de cada modulador.

Preferiblemente, los medios de control están dispuestos para determinar el intervalo de tiempo entre ajustes sucesivos de la tensión de control de polarización. Esto es ventajoso ya que algunos tipos de moduladores electroópticos responden de manera relativamente lenta a cambios en la tensión de control de polarización. Los medios de control están dispuestos para determinar el tamaño más apropiado de ajuste de tensión de control de polarización y el intervalo de tiempo hasta el siguiente ajuste para el tipo particular de modulador que se controla para garantizar que se deja suficiente tiempo a cada modulador para responder a cada ajuste antes de aplicar el siguiente.

Cuando se requiere que un modulador electroóptico, en particular un modulador electroóptico Mach-Zehnder, funcione sustancialmente en un punto de polarización de cuadratura, entonces la potencia promedio de las señales ópticas que se emiten a partir de cada una de las salidas debería permanecer sustancialmente igual. En una realización preferida, los medios de control están dispuestos para determinar las características de una señal de control de polarización necesarias para lograr una potencia de salida óptica promedio sustancialmente igual en las salidas como un método para lograr y mantener el funcionamiento de cada modulador en un conmutador de dirección según la reivindicación 1 en un punto de cuadratura.

En una realización preferida, los medios de control comprenden un procesador digital y las señales de potencia comprenden representaciones digitales de la potencia óptica en cada salida de cada modulador.

En una realización preferida adicional, los medios para generar señales de potencia comprenden fotodiodos que tienen una respuesta de frecuencia suficientemente baja para permitir la detección directa de la potencia óptica promedio en una salida respectiva durante un periodo. Esto tiene la ventaja de que la medición de potencia óptica promedio en una señal óptica modulada se simplifica en comparación con una disposición en la que se utilizan fotodiodos que pueden responder a todos los cambios de intensidad debidos a la modulación. En el último caso, se requerirían medios para sumar las potencias de señal indicadas por los fotodiodos durante un periodo de tiempo. Un fotodiodo que tiene una respuesta de frecuencia suficientemente baja en comparación con la frecuencia de modulación indicaría directamente el nivel de potencia... [Seguir leyendo]

1. Conmutador (500) de dirección óptico que comprende una pluralidad de moduladores (510, 540, 555) electroópticos de salida doble interconectados en una disposición escalonada en el que un primer escalón, que tiene un único modulador (510) dispuesto para recibir una señal (515) de entrada óptica, está acoplado ópticamente a un escalón final que tiene al menos dos moduladores (555) de escalón final dispuestos para emitir una pluralidad de señales (560) ópticas derivadas de dicha señal (515) de entrada óptica, de manera que la pluralidad de moduladores (510, 540, 555) electroópticos comprende al menos un primer (540 -MZM 21) , un segundo (555 -MZM 31) y un tercer (555 -MZM 32) modulador de salida doble, estando dispuesto el primer modulador (540 -MZM 21) en dicho primer escalón para recibir la señal (515) de entrada óptica y teniendo una primera salida (545) óptica acoplada a una entrada del segundo modulador (555 -MZM 31) y una segunda salida (545) óptica acoplada a una entrada del tercer modulador (555 -MZM 32) , caracterizado porque el conmutador (500) de dirección óptico comprende además un controlador (505) de polarización que tiene:

medios dispuestos para llevar a cabo mediciones de la potencia óptica de cada una de dicha pluralidad de señales (560) ópticas emitidas por los moduladores (555) de dicho escalón final;

medios de control dispuestos para derivar, a partir de sólo dichas mediciones de potencia óptica de cada una de dicha pluralidad de señales (560) ópticas emitidas por los moduladores (555) de dicho escalón final, la potencia óptica promedio de señales (530, 535, 545) emitidas a partir de cada uno de dicha pluralidad de moduladores (510, 540, 555) y para determinar señales (595) de control de polarización respectivas para lograr y mantener el funcionamiento de cada uno de dicha pluralidad de moduladores (510, 540, 555) en su punto de polarización de cuadratura; y medios dispuestos para generar dichas señales (595) de control de polarización respectivas y para aplicarlas a los respectivos moduladores (510, 540, 555) .

2. Conmutador (500) de dirección óptico según la reivindicación 1, en el que dichos medios de control están dispuestos para determinar tensiones de polarización que van a aplicarse como las señales (595) de control de polarización respectivas a cada uno de dicha pluralidad de moduladores electroópticos de salida doble.

3. Conmutador (500) de dirección óptico según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que dichos medios de control están dispuestos para ajustar el punto de polarización de cada uno de dicha pluralidad de moduladores electroópticos de salida doble por medio de un proceso iterativo que comprende una pluralidad de ciclos de ajuste.

4. Conmutador (500) de dirección óptico según la reivindicación 3, en el que dichos medios de control están dispuestos para determinar el tamaño de un ajuste a las señales (595) de control de polarización para un ciclo de ajuste dado.

5. Conmutador (500) de dirección óptico según la reivindicación 4, en el que dichos medios de control están dispuestos para determinar el intervalo de tiempo entre ajustes sucesivos a dichas señales (595) de control de polarización.

6. Conmutador (500) de dirección óptico según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en el que dichos medios de control están dispuestos para determinar ajustes que van a realizarse a la señal de control de polarización de cada modulador de modo que las señales (560) ópticas en las dos salidas de cada modulador son de igual potencia óptica promedio y cada modulador está funcionando en su punto de cuadratura.

7. Conmutador (500) de dirección óptico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos medios de control comprenden un procesador (585) digital y dichas mediciones de potencia óptica de las señales (560) emitidas a partir de cada uno de dicha pluralidad de moduladores (555) de dicho escalón final comprende representaciones digitales de la potencia óptica en cada salida de cada modulador.

8. Conmutador (500) de dirección óptico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos medios para medir la potencia óptica de las señales (560) emitidas por los moduladores (555) de dicho escalón final comprenden fotodiodos (575) que tienen una respuesta de frecuencia suficientemente baja en comparación con la frecuencia de la conmutación de encendido/apagado de las señales (560) ópticas de salida moduladas para permitir la detección directa de la potencia óptica promedio en una salida respectiva durante un periodo.

9. Método para controlar la polarización de cada uno de una pluralidad de moduladores (510, 540, 555) electroópticos dispuestos para formar un conmutador (500) de dirección óptico, en el que el conmutador de dirección óptico comprende al menos un primer (540 -MZM 21) , un segundo (555 -MZM 31) y un tercer (555 -MZM 32) modulador de salida doble, teniendo el primer modulador (540 -MZM 21) una primera salida (545) óptica acoplada a una entrada del segundo modulador (555 -MZM 31) y una segunda salida

(545) óptica acoplada a una entrada del tercer modulador (555 -MZM 32) , comprendiendo el método las etapas de:

(i) medir la potencia óptica en cada una de las salidas (545) de los moduladores segundo (555 -MZM 31) y tercero (555 -MZM 32) y derivar a partir de los mismos la potencia de salida en cada una de las salidas

(545) primera y segunda del primer modulador (540 -MZM 21) sumando las potencias ópticas medidas en las salidas (560 -salidas 1, 2, 3, 4) del segundo modulador (555 -MZM 31) y el tercer modulador respectivamente;

(ii) determinar las potencias ópticas promedio respectivas para las salidas de los moduladores primero (540 -MZM 21) , segundo (555 -MZM 31) y tercero (555 -MZM 32) durante un periodo utilizando las potencias medidas y derivadas de la etapa (i) ;

(iii) determinar dichas señales de control de polarización para cada uno de dichos moduladores primero (540 -MZM 21) , segundo (555 -MZM 31) y tercero (555 -MZM 32) ; y

(iv) generar dichas señales de control de polarización respectivas para emitir al primer (540 -MZM 21) , segundo (555 -MZM 31) y tercer (555 -MZM 32) modulador.

10. Método según la reivindicación 9, que además comprende la etapa de:

(v) repetir las etapas (i) a (iv) para lograr o mantener un punto de polarización predeterminado durante el funcionamiento de cada modulador (540 -MZM 21) .

11. Método según la reivindicación 10, en el que etapa (iii) comprende además determinar el tamaño de un ajuste de señal (595) de control de polarización que va a aplicarse a cada funcionamiento sucesivo de la etapa (v) .

12. Método según la reivindicación 10 o la reivindicación 11, en el que etapa (iii) comprende además determinar el intervalo de tiempo entre funcionamientos sucesivos de la etapa (v) .

13. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en el que dicho punto de polarización predeterminado es el punto de polarización de cuadratura de cada modulador y en el que, en la etapa (iii) , la señal (595) de control de polarización se determina de modo que se minimiza o reduce la diferencia en la potencia óptica promedio entre las dos salidas de cada modulador.