多芯和多模色散受控光纤制造技术

沿包括多芯或多模的光纤的光路配置成具有正负色散特性。耦合或连接机构调节具有不同色散特性光路间的相对运行长度，使组合光路的总色散在要传输的信号波长的整个范围内接近零色散。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本申请以临时申请S.N.60/100495为基础，该基础申请的申请日为9/16/98，这里作为本申请的优先权日。光信号在标准光纤光媒体中传输时，会有小的变化，经过长距离会使信号品质下降。一种变化涉及色散。色散受控光纤具有正和负色散特性，两种特性混合产生接近零色散的长度加权平均值。
技术介绍
色散沿波导作为波导材料和结构的函数而变化。在特定波长可能出现零色散，而零色散还与在相邻波长信道中产生串话干扰的称为“4波混频”的现象相关。4波混频在零色散时最显著，但也随光功率和减小的信道间隔而增大。可用色散受控光纤排除色散和4波混频，这种光纤将正和负色散光纤(在要传输的波长上确定)加以组合。4波混频的排除是由于只使用非零色散光纤。色散的排除是由于正和负色散的长度加权平均值接近零。上述方法之一是，采用正色散光纤在整个距离上发送光信号，还采用色散补偿模块，其中包含负色散光纤卷(rolls)，以周期地性断正色散光纤，减小组合光路的平均色散。但是，该补偿模块减小了信号功率而不将信号推进到它们的目的地。正和负色散光纤长度上端到端相接，以更有效地发送光信号且减小色散。但是要求变换，保持对组合光纤色散特性的跟踪，而且必须库存两种不同光纤。色散受控光纤也已经做成在长度上连续，且交变部分在发送波长上具有相反的色散符号。只须库存一根光纤，但色散周期(即，两部分重复的长度)必须在制造时加以选择，且以后不再变化。污物会从两部分的接口处进入光纤，因此，在拉制成最后形式之前必须分别抛光再装配。色散受控光缆包含具有色散符号相反的一对或多对光纤。光缆的各段接合在一起，使一段的正色散光纤与相邻段的负色散光纤相接。再有，需要进行色散变换，以保持对段长度的跟踪，而且各光纤的设计受到限制，这是因为在发送波长相反符号的色散必须振幅相等。本专利技术概述本专利技术包括光纤系统的各种实施例，这些系统能补偿色散和避免4波混频，同时使光纤库存品种最少并提供更灵活的设计和更好的光纤性能。还能缩短色散周期(即，色散变化重复的长度)，而无需复杂的制造和制造后的附加色散选择。实施例之一是一种色散补偿光纤光学系统，该系统包含具有多个连续光路的单光纤，以不同的色散特性传输光信号。光路之一在光信号的中心波长呈现正色散，而另一光路在光信号中心波长呈现负色散。耦合机构在正在运行的两光路部分间转移光信号，产生在光信号中心波长近似零的长度加权平均色散。色散和色散斜率两者在中心波长最好匹配(即，相等但符号相反)，使得在整个波长范围平均色散也保持接近零色散。连续的光路可相互平行或同轴延伸，并且存在外加耦合结构后，在光路间转移光信号无需中断任何光路。例如，单光纤可用外包层包封多个芯构成。各芯形成一个不同色散特性的光路。通过将耦合机构制成一个或多个长周期光栅可实现芯间信号的正转移。也可按照将芯设置得足够靠近所形成的芯间隔来制造耦合机构，以支持信号转移。后一种耦合方式要求芯(纤芯)间对称的色散特性，并具有色散周期等于芯间耦合长度。前一种耦合方式以不等间隔在芯间转移信号，使芯的色散特性更灵活。不管哪种耦连方法，正负色散芯的色散斜率最好匹配(例如，低幅值或符号相反)，使产生的平均色散在信号波长的整个范围接近零。另一实施例包含色散符号相反特性的一对或多对芯的段，这些段端对端接合在一起，一段的正色散芯与另一段负色散芯排成一行。通过选择段长度以获得长度加权平均值接近零色散。通过使正负色散的绝对幅值相等，并使两正负色散芯排在一段中且在相邻段中它们的配置相反，可用每对芯中的2根芯并行传输信号。多对正负色散芯可隔开排列，以支持一种以上位速率的传输或应用。通过控制相邻部分间的角度标志来排列具有不同色散特性芯的各种组合，还能进行更灵活的色散变换。单光纤也能构成具有基模通道和高次模通道的多模光纤，以不同的色散值形成具有不同色散特性的同心光路。该另一实施例的耦合机构包含单模或多模耦合器，这种耦合器也能制成锥形耦合器或长周期光栅，用于在基模与高次模通道间转移光信号。基模可配置成呈现正色散，高次模可配置成呈现负色散的更高幅值。因此，这种配置的模耦合器处于将光信号转移到比高次模间隔长的基模。然而，通过适当的芯折射率分布设计和选择归一化频率，可使基模和二次模的色散和色散斜率相等但符号相反。而且，信号在远离模截止值的归一化频率上能制约得更好。各种连接器可用于将多芯或多模光纤中传送的信号传递到单模单芯光纤。例如，光栅可用来将光信号从一芯转移到以单模单芯光纤排列的另一芯，或从高次模到基模进一步由单模单芯光纤发送。锥形耦合器也能用来迫使信号进入单芯或成为基模。此外，单模单芯光纤分别能连接多芯光纤的不同的芯，而开关能用来将信号从所连光纤之一发送到共用的单模单芯光纤。多模光纤可用与模的色散特性相关的传统方法制造。多芯光纤可通过在传统拉制光纤之前将两根或多根细长芯组装在预型件中进行制作。可用各种管形或棒形装置排列和隔开细长芯，可用外涂敷粉层固化芯结构的周围，密封预型件内的结构。附1A为具有不同色散特性两偏离芯的多芯光纤的端部放大视图。附图说明图1B为另一多芯光纤的相同放大倍数的端部放大视图，该光纤具有一中心芯和另一不同色散特性的偏离芯。图1C为另一具有不同色散特性两同心芯的多芯光纤的相同放大倍数的端部放大视图。图2为表明相对可转动并结合在一起的多芯光纤两段长度的放大倍数较小的侧视图。图3A和图3B为多芯光纤中两芯的折射率作为芯半径“r”的函数描绘的折射率分布图。图3C-3F为交变折射率分布图，它特别适合获得负色散。图4为经过大致修改而包括光耦合两芯用的长周期光栅的多芯光纤的另一侧视图。图5为具有4芯的多模光纤的放大端部视图，其中，两芯具有正色散特性，另两芯具有负色散特性。图6为连接图1A多芯中两芯到传统单芯光纤用的锥形耦合器的侧视图。图7为在多芯光纤中两芯间转移信号的一种耦合和将多芯光纤中两芯之一连接到传统单芯光纤的连接器的侧视图。图8为一种多模光纤的侧视图，该多模光纤具有连续的长周期光栅，用于在具有不同色散特性的模间转移信号。图9为以按照阶跃折射率分布芯设计为例的多模光纤的归一化传播常数“bn”相对归一化频率“V”描绘的曲线图。图10为上述相同阶跃折射率分布芯设计的波导的归一化波导色散“dn”相对于归一化频率“V”描绘的曲线图。图11为穿孔棒中支持两根芯丝的预型件的放大端部视图。图12为在管中支持两根芯丝(two core canes)的预型件的相同大小的端部视图。图13为用特殊形状棒将两根芯丝定位在一起的相同大小的端部视图。图14为显示在两芯周围熔融预型件之前将两根芯丝定位在一起的另一相同大小的端部视图。详细说明图1A所示多芯光纤10具有正色散芯12和负色散芯14，它们由共同的包层16包围。两光纤12和14的色散符号相反是对光纤10要传输的波长(通常对应铒放大窗)范围的中心频率而言的。为了在波长范围1530nm～1560nm控制色散，将正芯设计成与SMF1530r光纤类同，而将负芯设计成与1585LS或叶形产品类同。两光纤可从新纽约州康宁市康宁公司购得。下面将会简单提到，对于其它波长范围可使用已知的不同类型的设计。两芯12和14平行于光纤10的光轴18延伸，并隔开距离“S”，该距离“S”可调节用来阻止或提高芯12和14间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制色散用的多芯光纤，其特征在于，包含：由包层包围的多根芯；所述芯具有不同于所述包层的传输光信号的折射率；所述芯相互间呈现不同的色散值。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：VA巴加万吐拉，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]