專利名稱：超低偏振模色散小體積色散補(bǔ)償器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超低偏振模色散小體積色散補(bǔ)償器。
背景技術(shù)：
傳輸光纖的色散是制約光傳輸系統(tǒng)容量的最重要因素之一 ，當(dāng)通道
的數(shù)據(jù)帶寬超過10GBit/s時(shí)，必須對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)的光纖進(jìn)行色散補(bǔ)償。目 前商用傳輸系統(tǒng)，尤其是波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)普遍使用色散補(bǔ)償光纖(DCF) 來補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的光纖色散。色散補(bǔ)償光纖(DCF)的色散和傳輸光纖的色散特 性完全相反，選擇一定長(zhǎng)度的DCF，則可以將傳輸通道的色散補(bǔ)償?shù)较?統(tǒng)允許的范圍，從而擴(kuò)大系統(tǒng)傳輸容量和傳輸距離。
由于DCF的設(shè)計(jì)本身的限制，用DCF制做的色散補(bǔ)償模塊有幾個(gè)重 要缺陷，對(duì)傳輸系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展帶來了制約。首先是DCF具有較高的偏 振模色散(PMD), DCF的光纖芯經(jīng)比傳輸光纖芯經(jīng)要小一倍多，工藝上很 難控制，使得PMD比傳輸光纖大很多倍。以美國(guó)OFS， CORNING等為首的 光纖制造商采用光纖旋轉(zhuǎn)拉絲的方法，從而有效的降低PMD。但是這種方 法并沒有真正消除工藝誤差，只是通過平均一段光纖的PMD從而使得平 均PMD較小，局部的PMD或雙折射效應(yīng)依然存在。由于旋轉(zhuǎn)會(huì)帶來圓偏 振模色散，需要不斷改變旋轉(zhuǎn)方向來消除旋轉(zhuǎn)本身帶來的不利影響。當(dāng) 然DCF的制造工藝更加復(fù)雜，成本上升。
DCF的另一個(gè)對(duì)光系統(tǒng)不利的因素是非線性效應(yīng)。非線性效應(yīng)是當(dāng)傳 輸?shù)墓夤β试黾訒r(shí)，光纖特性發(fā)生變化,從而造成信號(hào)失真。DCF的非線 性來自兩個(gè)方面，第 一是光纖的芯經(jīng)變小，有效截面只有傳輸光纖的四分 之一不到。對(duì)同樣的光功率而言，DCF的非線性效應(yīng)要大4倍以上；另一 方面，由于DCF的高鍺參雜使得非線性系數(shù)增加，DCF的高非線性使得傳 輸功率受到限制，從而限制了系統(tǒng)的傳輸距離和容量；DCF的第三個(gè)不利 因素是體積較大，由于DCF的效率不高，通常需要使用超過10公里的光 纖，封裝后的色散補(bǔ)償模塊體積大、重量大，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)造成許多不便， 增加系統(tǒng)成本。
鑒于上述DCF的幾大缺陷，人們研發(fā)了基于其他技術(shù)的色散補(bǔ)償單 元DCM以替代DCF，其中最有代表的是光纖光刪(FBG),以其體積小，零非 線性引起了一定的興趣；其他技術(shù)一般都在原理上和FBG類似，都在體積, 非線性方面有著DCF不可比擬的優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也有下面的劣勢(shì)第一是單
3同道補(bǔ)償，存在較大的帶寬窄化，不利WDM系統(tǒng)的長(zhǎng)距離傳輸；第二是本 身的PMD較高；第三是穩(wěn)定性差，受環(huán)境溫度壓力等影響很大；第四是 工藝復(fù)雜，成品率底，使得成本高。這些因素也是DCF依然占據(jù)95Y。以上 市場(chǎng)的原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在問題及缺陷，提供一種超 低偏振模色散小體積色散補(bǔ)償器，本發(fā)明的色散補(bǔ)償器具有自動(dòng)偏振模 色散(PMD)補(bǔ)償、自動(dòng)偏振相關(guān)光功率損耗補(bǔ)償、雙倍色散補(bǔ)償效率及不 需要使用旋轉(zhuǎn)拉絲的光纖生產(chǎn)工藝，極大降低成本，提高成品率。
本發(fā)明的技術(shù)方案
超低偏振模色散小體積色散補(bǔ)償器，由含有三個(gè)接口的環(huán)行器、色散 補(bǔ)償單元和光信號(hào)反射單元組成，環(huán)行器的第二接口與色散補(bǔ)償單元相 連，色散補(bǔ)償單元與光信號(hào)反射單元相連，環(huán)行器的第一接口為輸入端， 環(huán)行器的第三接口為輸出端。
所述的色散補(bǔ)償單元具有雙向傳輸?shù)奶匦浴?br> 所述的色散補(bǔ)償單元為色散補(bǔ)償器件或色散補(bǔ)償光纖。
所述的光信號(hào)反射單元為法拉第鏡或反射鏡。
光信號(hào)首先連接到光環(huán)行器的輸入端后，從光環(huán)行器的第二接口出 來，連接到色散補(bǔ)償元件(DCM), 這里的DCM元件具有雙向傳輸?shù)奶匦裕?從DCM出來的光信號(hào)進(jìn)入光信號(hào)反射單元，光信號(hào)被光信號(hào)反射單元反 射送回到DCM元件中，從DCM出來逆行的光信號(hào)回到光環(huán)行器的第二接口 : 進(jìn)入光環(huán)行器并繼續(xù)環(huán)行，最后從環(huán)行器的第三接口輸出。當(dāng)光信號(hào)反射 單元是由法拉第鏡構(gòu)成時(shí)，返回的光信號(hào)的偏振和輸入到光信號(hào)反射單元 的光信號(hào)的偏振相差90度，光信號(hào)亂良射到DCM后，由于光信號(hào)的偏振方 向相差正好90度，當(dāng)光信號(hào)沿相反方向進(jìn)入并離開DCM時(shí)，DCM元件本 身的PMD以及其他偏振相關(guān)特性得到自動(dòng)補(bǔ)償。由于光環(huán)行器和光信號(hào) 反射單元的PMD很小，而DCM的PMD —般要大兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上，整個(gè)色 散補(bǔ)償器的PMD由于上面的自動(dòng)PMD補(bǔ)償而大大降低；同時(shí)，由于光信 號(hào)在同一個(gè)DCM里面通過兩次，所需的色散也只有單次通過的色散的一 半,從而降低了色散補(bǔ)償器成本，也減小了色散補(bǔ)償器尺寸。當(dāng)光信號(hào)反 射單元是由一般反射鏡構(gòu)成時(shí)，沒有偏振相關(guān)特性的自動(dòng)補(bǔ)償效應(yīng)，但保 留了光信號(hào)在DCM模塊往返傳輸?shù)奶匦?，從而使DCM的色散補(bǔ)償增加一倍。
本發(fā)明利用共軛光路反轉(zhuǎn)原理設(shè)計(jì)出的色散補(bǔ)償器，保留了 DCF的 優(yōu)勢(shì)，全同道，性能穩(wěn)定，造價(jià)低廉等，的同時(shí)，全面改進(jìn)了 DCF的缺陷。具體表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面(1)、自動(dòng)偏振模色散(PMD)補(bǔ)償，由于采 用了光路的原路返回設(shè)計(jì)，光纖本身的工藝誤差不影響光信號(hào)的偏振特 性，從而實(shí)現(xiàn)了光線PMD的自我補(bǔ)償；(2)自動(dòng)偏振相關(guān)光功率損耗補(bǔ)償， 由于采用了法拉第鏡作為光信號(hào)反射單元，不僅自動(dòng)補(bǔ)償了偏振模色散， 所有偏糾目關(guān)的特性都能得到補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)了偏振無關(guān)的特性；(3)不 需要使用旋轉(zhuǎn)拉絲的光纖生產(chǎn)工藝，極大降低成本，提高成品率；(4)雙 倍色散補(bǔ)償效率，由于光信號(hào)在DCF中往返傳輸，使得色散補(bǔ)償效率提高 一倍，大大降低了體積和重量。


圖1為常用波分復(fù)用(WDM)光傳輸系統(tǒng)的原理圖。
圖2為本發(fā)明的超低PMD色散補(bǔ)償技術(shù)的原理圖。
圖3為本發(fā)明的一實(shí)施例的超低PMD色散補(bǔ)償技術(shù)的原理圖。
圖4為色散補(bǔ)償單元經(jīng)過本發(fā)明所述的光路返轉(zhuǎn)后的色散圖。
圖5為在圖4的條件下對(duì)偏振模色散的測(cè)量結(jié)果圖。
圖6為本發(fā)明另一實(shí)施例的低成本色散補(bǔ)償技術(shù)的原理圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
圖1是常用波分復(fù)用(WDM)光傳輸系統(tǒng)的原理圖。由不同波長(zhǎng)的光 通道經(jīng)過WDM波分復(fù)用后經(jīng)光放大器后輸入到傳輸光纖，對(duì)用于長(zhǎng)距離高 容量的的光傳輸系統(tǒng)，在傳輸一段距離后必須對(duì)光信號(hào)經(jīng)DCM進(jìn)行色散 補(bǔ)償，然后放大后輸入到下一段傳輸光纖之中。圖中只顯示了兩段傳輸光 纖，實(shí)際應(yīng)用中不限于傳輸光纖的次數(shù)。在接收端，經(jīng)過解波分復(fù)用后， 不同光波長(zhǎng)的光信號(hào)被分離出來，接到相應(yīng)的光接收機(jī)，完成信號(hào)的發(fā) 送。圖中T表示光發(fā)射機(jī)，R表示光接收機(jī)。不同光通道的數(shù)據(jù)信號(hào)由 不同波長(zhǎng)的光波傳輸，收發(fā)兩端的波分復(fù)用器(WDM)用來將不同波長(zhǎng)的光 信號(hào)復(fù)用或解復(fù)用。光路的功率損耗由光放大器補(bǔ)償，而光路的色散則 由色散補(bǔ)償模塊(器)補(bǔ)償。有效的補(bǔ)償光路中的色散，降低偏振模色散對(duì) 高容量DWDM系統(tǒng)具有重要意義。
圖2為本發(fā)明的超低PMD色散補(bǔ)償技術(shù)的原理圖。光信號(hào)首先連接 到光環(huán)行器的輸入端后，從光環(huán)行器的第二接口出來，連接到色散補(bǔ)償 元件(DCM)，這里的DCM元件具有雙向傳輸?shù)奶匦?，從DCM出來的光信號(hào) 進(jìn)入光信號(hào)反射單元，光信號(hào)被光信號(hào)反射單元反射送回到DCM元件中， 從DCM出來逆行的光信號(hào)回到光環(huán)行器的第二接口，進(jìn)入光環(huán)行器并繼 續(xù)環(huán)行，最后從環(huán)行器的第三接口輸出。圖3是本發(fā)明一實(shí)施例的超低PMD色散補(bǔ)償技術(shù)的原理圖。本發(fā)明 的實(shí)施例由含有三個(gè)接口的環(huán)行器、色散補(bǔ)償單元和法拉第鏡組成，環(huán)行 器的第二接口與色散補(bǔ)償單元相連，色散補(bǔ)償單元與法拉第鏡相連，且色 散補(bǔ)償單元具有雙向傳輸?shù)奶匦裕h(huán)行器的第一接口為輸入端，環(huán)行器的 第三接口為輸出端。光信號(hào)首先連接到光環(huán)行器的輸入端后，從光環(huán)行器 的第二接口出來，連接到色散補(bǔ)償元件(DCM),這里的DCM元件具有雙向 傳輸?shù)奶匦?從DCM出來的光信號(hào)進(jìn)入法拉第鏡，光信號(hào)被法拉第鏡反射 送回到DCM中，從法拉第鏡返回的光信號(hào)的偏振和輸入到法拉第鏡的光信 號(hào)的偏振相差90度，光信號(hào)被反射到DCM后，由于光信號(hào)的偏振方向相差 正好90度，當(dāng)光信號(hào)沿相反方向進(jìn)入并離開DCM時(shí)，DCM元件本身的PMD 得到自動(dòng)補(bǔ)償，從DCM出來逆行的光信號(hào)回到光環(huán)行器的第二接口，進(jìn)入 光環(huán)行器并繼續(xù)環(huán)行，最后從環(huán)行器的第三接口輸出。由于光環(huán)行器和法 拉第鏡的PMD很小，而DCM的PMD —般要大兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上，整個(gè)色散 補(bǔ)償器的PMD由于上面的自動(dòng)PMD補(bǔ)償而大大降低；同時(shí)，由于光信號(hào) 在同一個(gè)DCM里面通過兩次，所需的色散也只有單次通過的色散的一半， 從而降低了色散補(bǔ)償器成本，也減小了色散補(bǔ)償器尺寸。
圖3中的原理可以用多種方式實(shí)現(xiàn)，可以是集成光路的形式做成微 小光芯片元件，也可以由分離光器件組合而成，其中比較容易實(shí)現(xiàn)而且 具有較好性價(jià)比的方式是用光纖來做色散補(bǔ)償單元，與環(huán)行器和法拉第 鏡封裝成有光纖接口的模塊，可以直接和光纖色散補(bǔ)償模塊連接。
圖4顯示的是一個(gè)平均色散為-677. 29本ps/nm的色散補(bǔ)償單元經(jīng) 過本發(fā)明的色散補(bǔ)償器所述的光路返轉(zhuǎn)后的色散，橫軸是波長(zhǎng)，單位是納 米(nm),縱軸是測(cè)量的色散在對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的值，單位是皮秒/納米 (ps/nm)， 測(cè)量的色散平均值正好是色散補(bǔ)償單元本身色散的兩倍， -1355.05.測(cè)量誤差為0.03%。 結(jié)果證實(shí)了光信號(hào)在色散補(bǔ)償器往返傳 輸。
圖5顯示的是圖4的條件下對(duì)偏振模色散的測(cè)量結(jié)果。測(cè)量中用 的是圖3中使用的色散補(bǔ)償單元，色散補(bǔ)償單元為一段4. 5823km的色 散補(bǔ)償光纖，橫軸是波長(zhǎng)，單位是納米(nm)，縱軸是測(cè)量的偏振模色散在 對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的值，單位是皮秒(ps)，星型標(biāo)記的曲線表示的是色散補(bǔ)償單 元本身的偏振模色散的測(cè)量值，平均偏振模色散為0.442 ps，方行標(biāo)記 的曲線是經(jīng)過法拉第鏡光路返轉(zhuǎn)后的偏振模色散的測(cè)量結(jié)果，平均偏振 模色散為0. 0277 ps，三角行標(biāo)記的曲線是除掉色散補(bǔ)償單元后剩余光路的偏振模色散的測(cè)量結(jié)果，平均偏振模色散為0.0123 ps，整個(gè)色散補(bǔ)償 器的平均偏振模色散改進(jìn)了 16倍，從而0. 442ps減低到0. 0277ps。 結(jié) 果證實(shí)了本發(fā)明對(duì)偏振模色散的特性有效補(bǔ)償。
圖6是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的低成本色散補(bǔ)償技術(shù)的原理圖。本 發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例由含有三個(gè)接口的環(huán)行器、色散補(bǔ)償單元和反射鏡組 成，環(huán)行器的第二接口與色散補(bǔ)償單元相連，色散補(bǔ)償單元與反射鏡相連， 且色散補(bǔ)償單元具有雙向傳輸?shù)奶匦?，環(huán)行器的第一接口為輸入端，環(huán)行 器的第三接口為輸出端。光信號(hào)首先連接到光環(huán)行器的輸入端后，從光環(huán) 行器的第二接口出來，連接到色散補(bǔ)償元件(DCM)，這里的DCM元件具有 雙向傳輸?shù)奶匦?從DCM出來的光信號(hào)進(jìn)入反射鏡，光信號(hào)被反射鏡反射 送回到DCM元件中，從反射鏡返回的光信號(hào)沿相反方向再次進(jìn)入DCM時(shí)， 回到光環(huán)行器的第二接口，進(jìn)入光環(huán)行器并繼續(xù)環(huán)行，最后從環(huán)行器的 第三接口輸出。由于光信號(hào)在同 一個(gè)DCM里面通過兩次，所需的色散也只 有單次通過的色散的一半，從而降低了色散補(bǔ)償器成本，也減小了色散補(bǔ) 償器尺寸。反射鏡的成本遠(yuǎn)低于法拉第鏡，在色散補(bǔ)償單元本身的PMD不 大時(shí)，圖5的設(shè)計(jì)能夠提高色散補(bǔ)償效率，進(jìn)一步降低成本。
權(quán)利要求
1、超低偏振模色散小體積色散補(bǔ)償器，由含有三個(gè)接口的環(huán)行器、色散補(bǔ)償單元和光信號(hào)反射單元組成，其特征在于環(huán)行器的第二接口與色散補(bǔ)償單元相連，色散補(bǔ)償單元與光信號(hào)反射單元相連，環(huán)行器的第一接口為輸入端，環(huán)行器的第三接口為輸出端。
2 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低偏振模色散小體積色散補(bǔ)償器，其特 征在于所述的色散補(bǔ)償單元具有雙向傳輸?shù)奶匦浴?br> 3 、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超低偏振模色散小體積色散補(bǔ)償器， 其特征在于所述的色散補(bǔ)償單元為色散補(bǔ)償器件或色散補(bǔ)償光纖。
4 、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超低偏振模色散小體積色散補(bǔ)償器， 其特征在于所述的光信號(hào)反射單元為法拉第鏡或反射鏡。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超低偏振模色散小體積色散補(bǔ)償器，由含有三個(gè)接口的環(huán)行器、色散補(bǔ)償單元和光信號(hào)反射單元組成，環(huán)行器的第二接口與色散補(bǔ)償單元相連，色散補(bǔ)償單元與光信號(hào)反射單元相連，且色散補(bǔ)償單元具有雙向傳輸?shù)奶匦?，環(huán)行器的第一接口為輸入端，環(huán)行器的第三接口為輸出端。本發(fā)明的色散補(bǔ)償器具有自動(dòng)偏振模色散(PMD)補(bǔ)償、自動(dòng)偏振相關(guān)光功率損耗補(bǔ)償、雙倍色散補(bǔ)償效率及不需要使用旋轉(zhuǎn)拉絲的光纖生產(chǎn)工藝，極大降低成本，提高成品率。
文檔編號(hào)G02B6/34GK101446669SQ20081023745
公開日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者曹祥東 申請(qǐng)人:武漢虹拓新技術(shù)有限責(zé)任公司